KR102660351B1 - 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치 및 방법 - Google Patents

차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치는 차량 배터리를 충전시키기 위한 전력을 제공하는 외부 장치부; 3상 모터, 상기 배터리와 병렬 연결되고 상기 3상 모터와 연결된 인버터, 상기 3상 모터와 연결된 적어도 하나 이상의 릴레이를 포함하며, 상기 외부 장치부로부터 제공되는 전력을 공급받아 차량 배터리를 충전하는 전력 전달부; 및 상기 릴레이의 온/오프를 제어하고, 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성하며, 상기 릴레이를 온/오프 시키면서 상기 릴레이 양단의 전압을 비교함으로써 상기 릴레이의 고장을 진단하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치 및 방법{FAULT DIAGNOSIS SYSTEM AND METHOD OF RAPID CHARGING POWER SUPPLY SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
전기 자동차(Electric Vehicle, EV) 또는 플러그-인 하이브리드 자동차(Plug-In Hybrid Electric Vehicle, PHEV)와 같은 친환경 자동차는 배터리 충전을 위하여 충전소에 설치된 전기 자동차 충전설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)를 이용한다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 모터-인버터를 사용하는 일반적인 차량용 급속충전 시스템에는 복수의 스위치가 사용되는데 이러한 스위치의 고장을 진단하는 것은 전체 시스템의 안정적인 구동에 있어서 매우 중요하며 Fail-Safe 측면에서도 매우 중요하다. 하지만, 종래의 자동차 충전 설비에서는 모터 중성단 측에 별도의 전압 센서가 마련되어 있지 않기 때문에 모터 중성단에 위치한 스위치(R2)의 고장을 진단하는 것이 불가능했다. 이를 위해 모터 중성단 측에 별도의 전압 센서를 마련할 수 있으나, 이러한 전압 센서를 추가할 시 제조 원가가 증가한다는 문제점이 있다.
JP 2009-0296844
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 별도의 전압 센서의 추가 없이 전력 전달부 내의 릴레이들의 고장을 용이하게 진단할 수 있는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치는 차량 배터리와 전력을 주고받는 외부 장치부; 3상 모터, 상기 배터리와 병렬 연결되고 상기 3상 모터와 연결된 인버터, 상기 3상 모터와 연결된 적어도 하나 이상의 릴레이를 포함하며, 상기 외부 장치부와 상기 배터리 사이에서 전력을 전달하는 전력 전달부; 및 상기 릴레이의 온/오프를 제어하고, 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성하며, 상기 릴레이를 온/오프 시키면서 상기 릴레이 양단의 전압을 비교함으로써 상기 릴레이의 고장을 진단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 전력 전달부는,
상기 3상 모터의 중성단과 병렬로 연결된 중성단 커패시터;
상기 3상 모터의 중성단에 연결된 제2 릴레이; 및
상기 인버터에 연결된 제1 릴레이 및 제3 릴레이를 포함할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 온/오프를 제어할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성할 수 있다.
상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압은 하기의 수학식에 기반하여 인버터의 구동을 통해 생성될 수 있다.
[수학식]
Vn = (1-Dx) X Vbat
여기서, Vn은 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압, Vbat은 배터리의 전압, Dx는 3상 모터의 각상에 연결된 상하 스위치들 중 상측 스위치가 온되는 시간 비율을 의미한다.
상기 제어부는,
상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 배터리의 전압 및 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 상이하게 생성할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값보다 작게 생성할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 온/오프 시키면서 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 양단의 전압을 비교하여 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 고장을 진단할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이를 오프시킨 상태에서 측정된 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 양단의 전압이 같으면, 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이가 융착된 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 전력 전달부를 상기 외부 장치부에 연결하기 전에 상기 제2 릴레이를 온시키고, 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 동일하게 생성할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이가 융착되지 않은 것으로 판단되면, 상기 제2 릴레이를 온시키고 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 동일하게 생성하며, 상기 제2 릴레이 양단의 전압을 비교하여 제2 릴레이의 융단 고장을 판단할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 제2 릴레이가 융단되지 않은 것으로 판단되면, 상기 제3 릴레이를 온시킴으로써 상기 차량 배터리가 충전되도록 할 수 있다.
상기 전력 전달부는,
상기 3상 모터의 각 상 중 적어도 어느 하나 이상의 상에 연결된 적어도 하나 이상의 모터 릴레이;
상기 모터 릴레이에 직렬 연결된 인덕터; 및
상기 인버터에 연결된 인버터 릴레이;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 모터 릴레이의 온/오프를 제어하고, 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 모터 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성하며, 상기 모터 릴레이를 온/오프 시키면서 상기 모터 릴레이의 양단의 전압을 비교함으로써 상기 모터 릴레이의 고장을 진단할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 인버터 릴레이를 온/오프 시키면서 상기 인버터 릴레이의 양단의 전압을 비교함으로써, 상기 인버터 릴레이의 고장을 진단할 수 있다.
상술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 방법은, 인버터의 구동을 제어하여 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성하는 단계; 및 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이를 오프시킨 상태에서 측정된 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 양단의 전압을 비교하여 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 고장을 진단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압은 하기의 수학식에 기반하여 인버터의 구동을 통해 생성될 수 있다.
[수학식]
Vn = (1-Dx) X Vbat
여기서, Vn은 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압, Vbat은 배터리의 전압, Dx는 3상 모터의 각상에 연결된 상하 스위치들 중 상측 스위치가 온되는 시간 비율을 의미한다.
상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 고장을 진단하는 단계에서는,
상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이를 오프시킨 상태에서 측정된 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 양단의 전압이 같으면, 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이가 융착된 것으로 판단할 수 있다.
상기 전력 전달부를 상기 외부 장치부에 연결하기 전에 상기 제2 릴레이를 온시키고, 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 동일하게 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이가 융착되지 않은 것으로 판단되면, 상기 제2 릴레이를 온시키고 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 동일하게 생성하며, 상기 제2 릴레이 양단의 전압을 비교하여 제2 릴레이의 융단 고장을 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전압 센서의 추가 설치 없이 전력 전달부 내의 릴레이들의 고장진단을 함으로써, 제조 원가를 저감할 수 있으며, 동시에 해당 릴레이들의 진단이 가능함으로써 릴레이의 고장진단 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 차량용 급속충전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일시시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치에서, 인버터 및 3상 모터의 연결관계를 상세히 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치에서 전력 전달부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치에서 전력 전달부의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치에서 전력 전달부의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 방법에서 릴레이의 융착을 진단하는 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 방법에서 릴레이의 융착 및 융단을 진단하는 흐름을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치에 대해 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일시시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치는 외부 장치부(100), 전력 전달부(200) 및 제어부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
외부 장치부(100)는 차량 배터리와 전력을 주고받는 역할을 한다. 실시예에 따라 외부 장치부(100)는 차량 배터리를 충전시키기 위한 전력을 제공하는 충전소의 전기 자동차 충전설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)일 수 있으며, 다른 실시예에 따라 외부 장치부(100)는 차량 배터리로부터 전력을 제공받는 다른 장치일수도 있다.
전력 전달부(200)는 외부 장치부(100)와 배터리 사이에서 전력을 전달하는 역할을 한다. 실시예에 따라 전력 전달부(200)는 외부 장치부(100)로부터 제공되는 전력을 공급받아 차량 배터리를 충전할 수 있다. 구체적으로, 전력 전달부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 3상 모터(210), 배터리(230)와 병렬 연결되고 3상 모터(210)와 연결된 인버터(220), 3상 모터(210)와 연결된 적어도 하나 이상의 릴레이를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 인버터(220)는 인버터(220) 내에 서로 연결된 복수의 구동소자(S1-S6)를 통해 3상 모터(210)로부터 3상 신호를 입력 받을 수 있다. 이때, 3상 신호는 3상 모터(210)의 각각의 상에 입력되는 입력전압 및 입력전류를 포함할 수 있다. 아울러, 인버터(220) 내에 서로 연결된 복수의 구동소자(S1-S6)를 통해 배터리(230)로부터 제공되는 전력을 3상 모터(210)의 각 상에 제공할 수 있다.
구체적으로, 전력 전달부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 3상 모터(210)의 중성단(노드 'n')과 병렬로 연결된 중성단 커패시터(240, Cnp), 3상 모터의 중성단에 연결된 제2 릴레이(R2) 및 인버터(220)에 연결된 제1 릴레이(R1) 및 제3 릴레이(R3)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(300)는 전력 전달부(200) 내에 포함된 릴레이의 온/오프를 제어하고, 인버터(200)의 구동을 제어하여 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성하여, 해당 릴레이를 온/오프 시키면서 해당 릴레이 양단의 전압을 비교함으로써, 릴레이의 고장을 진단할 수 있다.
일반적으로, 릴레이의 고장진단은 릴레이를 온/오프 시킬 시 릴레이 양단의 전압을 확인하여 진단할 수 있다. 예를 들어, 릴레이를 오프 시킨 상태에서 릴레이 양단의 전압이 같으면 해당 릴레이가 융착된 것으로 진단할 수 있다. 또한, 릴레이를 온 시킨 상태에서 릴레이 양단의 전압이 다르면 해당 릴레이가 융단된 것으로 진단할 수 있다. 상술한 방식에 따라, 본 발명에서 제어부(300)는 릴레이들을 온/오프 시키면서 해당 릴레이들 양단의 전압을 비교함으로써, 릴레이의 고장을 진단할 수 있다.
구체적으로, 도 2를 참조할 때, 제어부(300)는 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2), 및 제3 릴레이(R3)의 온/오프를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 인버터(200)의 구동을 제어하여 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압을 생성할 수 있다. 여기서, 인버터(200)의 구동을 제어한다는 것은 인버터(200) 내에 포함된 복수의 구동소자(S1-S6)가 온/오프 되는 것을 제어하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 인버터(200) 내의 복수의 구동소자(S1-S6)의 온/오프를 제어함으로써 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압을 생성할 수 있다.
본 발명에서 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압을 생성하는 이유는 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가한 전압과 제2 릴레이(R2)의 타단의 전압을 비교하여 제2 릴레이(R2)의 고장을 진단하기 위함이다. 종래의 급속충전 시스템에서 3상 모터(210)의 중성단 측에는 별도의 전압 센서가 없기 때문에 제2 릴레이(R2)의 고장진단이 불가능했는데, 상술한 바와 같이 제어부(300)에서 전압을 생성하여 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가하고, 제2 릴레이(R2)의 양단의 전압을 비교함으로써, 전압 센서 등의 추가설치 없이 제2 릴레이(R2)의 고장진단을 용이하게 할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(300)에서 생성하여 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가하는 전압은 하기의 수학식에 기반하여 인버터(200)의 구동을 통해 생성될 수 있다.
[수학식]
Vn = (1-Dx) X Vbat
여기서, Vn은 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압, Vbat은 배터리의 전압, Dx는 3상 모터의 각상에 연결된 상하 스위치들 중 상측 스위치가 온되는 시간 비율을 의미한다. 보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, Dx는 3상 모터의 U상, V상 및 W상에 연결된 S1-S6의 스위치들 중에서 상측 스위치(S1, S3, S5)가 온되는 시간 비율(0~1)을 의미한다. 아울러, 본 발명에서 3상 모터의 각 상(U,V,W)에 연결된 상측 스위치(S1,S3,S5)가 온되는 시간, 즉 Du, Dv, Dw은 모두 같은 값으로 설정하는 것이 바람직한데, 이는 Du, Dv, Dw를 다른 값으로 하여 제2 릴레이(R2)에 인가되는 전압을 생성할 시 3상 모터(210)가 회전하는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 제어부(300)는 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압(Vn)을 배터리의 전압(Vbat) 및 외부 장치부(100)에서 입력되는 전압(Vevse) 값과 상이하게 생성할 수 있다. 이때, 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압(Vn)을 배터리의 전압(Vbat) 및 외부 장치부(100)에서 입력되는 전압(Vevse) 값과 상이하게 생성하는 이유는 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)의 고장을 동시에 진단하기 위함이다.
구체적으로, 제어부(300)는 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압(Vn)을 외부 장치부(100)에서 입력되는 전압(Vevse) 값보다 작게 생성할 수 있다. 여기서, 제어부(300)는 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압(Vn)을 외부 장치부(100)에서 입력되는 전압(Vevse) 값보다 작게 생성하는 것은 외부 장치부(100)가 파손되는 것을 방지하기 위함이다. 실시예에 따라, 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압(Vn)은 외부 장치부(100)에서 입력되는 전압(Vevse) 값의 절반으로 생성될 수 있다.
이하에서는, 제어부(300)에서 전력 전달부(200) 내의 릴레이들(R1,R2,R3)의 고장진단을 하는 것에 대해 설명하기로 한다.
제어부(300)는 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)를 온/오프 시키면서 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)의 양단의 전압을 비교하여 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)의 고장을 진단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)를 오프시킨 상태에서, 제2 릴레이(R2)에 상술한 방식에 따라 생성된 전압을 인가한 후, 일정 시간이 지난 후 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)의 전압이 같으면, 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)가 융착된 것으로 판단할 수 있다. 보다 구체적으로 도 2를 참조하여 설명하면, 제어부(300)는 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)를 오프시킨 상태에서, 제2 릴레이(R2)에 상술한 방식에 따라 생성된 전압을 인가한 후, 일정 시간이 지난 후 Vbat과 Vnp이 같으면 제1 릴레이(R1)가 융착된 것으로 판단하고, Vn과 Vnp이 같으면 제2 릴레이(R2)가 융착된 것으로 판단하며, Vnp와 Vevse가 같으면 제3 릴레이(R3)가 융착된 것으로 판단할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따르면, 전압 센서 등의 추가 설치 없이 전력 전달부(200) 내의 릴레이들의 고장진단을 함으로써, 제조 원가를 저감할 수 있으며, 동시에 해당 릴레이들의 진단이 가능함으로써 릴레이의 고장진단 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 제어부(300)는 전력 전달부(200)를 외부 장치부(100)에 연결하기 전에 제2 릴레이(R2)를 온시키고, 인버터(200)의 구동을 제어하여 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압(Vn)을 외부 장치부(100)에서 입력되는 전압(Vevse)과 동일한 값으로 생성할 수 있다. 이때, 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압(Vn)을 외부 장치부(100)에서 입력되는 전압(Vevse)과 동일한 값으로 생성하는 이유는, 제3 릴레이(R3)를 온시켜 전력 전달부(200)를 외부 장치부(100)에 연결함으로써 충전을 시작할 시 중성단 커패시터(Cnp)에 급격한 충전전류가 유입되는 것을 방지하기 위함이다.
아울러, 제어부(300)는 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)가 융착되지 않은 것으로 판단되면, 제2 릴레이(R2)를 온시키고 인버터(200)의 구동을 제어하여 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압(Vn)을 외부 장치부(100)에서 입력되는 전압(Vevse)값과 동일한 값으로 생성하여 제2 릴레이(R2)에 인가한 후, 제2 릴레이(R2)의 양단의 전압을 비교하여 제2 릴레이(R2)의 융단 고장을 판단할 수 있다. 만약, 제2 릴레이(R2)가 융단되지 않은 것으로 판단되면, 제어부(300)는 제3 릴레이(R3)를 온시킴으로써 차량 배터리(230)가 충전되도록 할 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치의 전력 전달부(200)는 3상 모터(210)의 각 상 중 적어도 어느 하나 이상의 상에 연결된 적어도 하나 이상의 모터 릴레이(250,252,254), 모터 릴레이(250,252,254)에 연결된 인덕터(L) 및 인버터 릴레이(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 3상 모터(210)의 하나의 상에만 모터 릴레이(250)가 연결될 수 있고, 다른 실시예에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 3상 모터(210)의 두개의 상에 모터 릴레이(250, 252)가 연결될 수 있으며, 또 다른 실시예에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 3상 모터(210)의 세개의 상에 모터 릴레이(250,252,254)가 각각 연결될 수도 있다.
아울러, 제어부(300)는 모터 릴레이(250,252,254)의 온/오프를 제어하고, 인버터(200)의 구동을 제어하여 모터 릴레이(250,252,254)의 일단에 인가되는 전압을 생성하며, 모터 릴레이(250,252,254)를 온/오프 시키면서 모터 릴레이(250,252,254) 양단의 전압을 비교함으로써 모터 릴레이(250,252,254)의 고장을 진단할 수 있다.
더 나아가, 인버터 릴레이(260)를 온/오프 시키면서, 인버터 릴레이(260) 양단의 전압을 비교함으로써, 인버터 릴레이(260)의 고장을 진단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 방법에서 릴레이의 융착을 진단하는 흐름을 도시한 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 방법에서 릴레이의 융착 및 융단을 진단하는 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 방법은, 인버터(200)의 구동을 제어하여 제2 릴레이(R2) 일단에 인가되는 전압(Vn)을 생성하는 단계 및 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)를 오프시킨 상태에서 측정된 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)의 양단의 전압을 비교하여 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)의 고장을 진단하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압은 하기의 수학식에 기반하여 인버터의 구동을 통해 생성될 수 있다.
[수학식]
Vn = (1-Dx) X Vbat
여기서, Vn은 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압, Vbat은 배터리의 전압, Dx는 3상 모터의 각상에 연결된 상하 스위치들 중 상측 스위치가 온되는 시간 비율을 의미한다. 보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, Dx는 3상 모터의 U상, V상 및 W상에 연결된 S1-S6의 스위치들 중에서 상측 스위치(S1, S3, S5)가 온되는 시간 비율(0~1)을 의미한다. 아울러, 본 발명에서 3상 모터의 각 상(U,V,W)에 연결된 상측 스위치(S1,S3,S5)가 온되는 시간, 즉 Du, Dv, Dw은 모두 같은 값으로 설정하는 것이 바람직한데, 이는 Du, Dv, Dw를 다른 값으로 하여 제2 릴레이(R2)에 인가되는 전압을 생성할 시 3상 모터(210)가 회전하는 것을 방지하기 위함이다.
구체적으로, 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)의 고장을 진단하는 단계에서는, 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)를 오프시킨 상태에서, 제2 릴레이(R2)에 상술한 방식에 따라 생성된 전압을 인가한 후, 일정 시간이 지난 후 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)의 전압이 같으면, 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)가 융착된 것으로 판단할 수 있다. 보다 구체적으로 도 7을 참조하여 설명하면, 제어부(300)는 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)를 오프시킨 상태에서, 제2 릴레이(R2)에 상술한 방식에 따라 생성된 전압을 인가한 후, 일정 시간이 지난 후 Vbat과 Vnp이 같으면 제1 릴레이(R1)가 융착된 것으로 판단하고, Vn과 Vnp이 같으면 제2 릴레이(R2)가 융착된 것으로 판단하며, Vnp와 Vevse가 같으면 제3 릴레이(R3)가 융착된 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 방법은, 전력 전달부(200)를 외부 장치부(100)에 연결하기 전에 제2 릴레이(R2)를 온시키고, 인버터(200)의 구동을 제어하여 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압을 외부 장치부(100)에서 입력되는 전압(Vevse) 값과 동일하게 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
더 나아가, 제1 릴레이(R1), 제2 릴레이(R2) 및 제3 릴레이(R3)가 융착되지 않은 것으로 판단되면, 제2 릴레이(R2)를 온시키고 인버터(200)의 구동을 제어하여 제2 릴레이(R2)의 일단에 인가되는 전압(Vn)을 외부 장치부에서 입력되는 전압(Vevse) 값과 동일하게 생성하며, 제2 릴레이(R2) 양단의 전압을 비교하여 제2 릴레이(R2)의 융단 고장을 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 방법의 세부 단계에서의 기술적 특징은 앞서 설명한 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치의 세부 구성의 기술적 특징과 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
100: 외부 장치부 200: 전력 전달부
210; 3상 모터 220: 인버터
230: 배터리 240: 중성단 커패시터(Cnp)
R1: 제1 릴레이 R2: 제2 릴레이
R3: 제3 릴레이 250: 모터 릴레이
252: 제2 모터 릴레이 254: 제3 모터 릴레이
300: 제어부

Claims (20)

  1. 차량 배터리와 전력을 주고받는 외부 장치부;
    3상 모터, 상기 배터리와 병렬 연결되고 상기 3상 모터와 연결된 인버터, 상기 3상 모터와 연결된 적어도 하나 이상의 릴레이를 포함하며, 상기 외부 장치부와 상기 배터리 사이에서 전력을 전달하는 전력 전달부; 및
    상기 릴레이의 온/오프를 제어하고, 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성하며, 상기 릴레이를 온/오프 시키면서 상기 릴레이 양단의 전압을 비교함으로써 상기 릴레이의 고장을 진단하는 제어부;를 포함하되,
    상기 전력 전달부는,
    상기 3상 모터의 중성단과 병렬로 연결된 중성단 커패시터;
    상기 3상 모터의 중성단에 연결된 제2 릴레이; 및
    상기 인버터에 연결된 제1 릴레이 및 제3 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 온/오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압은 하기의 수학식에 기반하여 인버터의 구동을 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
    [수학식]
    Vn = (1-Dx) X Vbat
    여기서, Vn은 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압, Vbat은 배터리의 전압, Dx는 3상 모터의 각상에 연결된 상하 스위치들 중 상측 스위치가 온되는 시간 비율을 의미한다.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 배터리의 전압 및 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 상이하게 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값보다 작게 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  8. 청구항 3에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 온/오프 시키면서 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 양단의 전압을 비교하여 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이를 오프시킨 상태에서 측정된 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 양단의 전압이 같으면, 양단의 전압이 동일한 릴레이를 융착된 릴레이로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전력 전달부를 상기 외부 장치부에 연결하기 전에 상기 제2 릴레이를 온시키고, 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 동일하게 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  11. 청구항 9에있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 릴레이를 온시키고 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 동일하게 생성하며, 상기 제2 릴레이 양단의 전압을 비교하여 제2 릴레이의 융단 고장을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 릴레이가 융단되지 않은 것으로 판단되면, 상기 제3 릴레이를 온시킴으로써 상기 차량 배터리가 충전되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 전력 전달부는,
    상기 3상 모터의 각 상 중 적어도 어느 하나 이상의 상에 연결된 적어도 하나 이상의 모터 릴레이;
    상기 모터 릴레이에 직렬 연결된 인덕터; 및
    상기 인버터에 연결된 인버터 릴레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 모터 릴레이의 온/오프를 제어하고, 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 모터 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성하며, 상기 모터 릴레이를 온/오프 시키면서 상기 모터 릴레이의 양단의 전압을 비교함으로써 상기 모터 릴레이의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 인버터 릴레이를 온/오프 시키면서 상기 인버터 릴레이의 양단의 전압을 비교함으로써, 상기 인버터 릴레이의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치.
  16. 청구항 1의 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 장치를 이용한 차량용 급속충전 시스템의 고장진단 방법으로서,
    인버터의 구동을 제어하여 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 생성하는 단계; 및
    제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이를 오프시킨 상태에서 측정된 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 양단의 전압을 비교하여 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 고장을 진단하는 단계;를 포함하는 차량용 급속 충전 시스템의 고장진단 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압은 하기의 수학식에 기반하여 인버터의 구동을 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 차량용 급속 충전 시스템의 고장진단 방법.
    [수학식]
    Vn = (1-Dx) X Vbat
    여기서, Vn은 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압, Vbat은 배터리의 전압, Dx는 3상 모터의 각상에 연결된 상하 스위치들 중 상측 스위치가 온되는 시간 비율을 의미한다.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 고장을 진단하는 단계에서는,
    상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이를 오프시킨 상태에서 측정된 상기 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 양단의 전압이 같으면, 양단의 전압이 동일한 릴레이를 융착된 릴레이로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속 충전 시스템의 고장진단 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 전력 전달부를 상기 외부 장치부에 연결하기 전에 상기 제2 릴레이를 온시키고, 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 동일하게 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속 충전 시스템의 고장진단 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 릴레이를 온시키고 상기 인버터의 구동을 제어하여 상기 제2 릴레이의 일단에 인가되는 전압을 상기 외부 장치부에서 입력되는 전압 값과 동일하게 생성하며, 상기 제2 릴레이 양단의 전압을 비교하여 제2 릴레이의 융단 고장을 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 급속 충전 시스템의 고장진단 방법.

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