KR20100099526A - 전기구동차량의 릴레이 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기구동차량에 사용되는 릴레이를 제어하는 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 릴레이 제어 장치는, 전기구동부와 상기 전기구동부에 전원을 공급하는 배터리 팩을 연결하는 릴레이의 오프를 제어하는 장치로서, 상기 배터리 팩과 상기 전기구동부 사이에 흐르는 잔류전류를 측정하여 출력하는 전류 측정부; 상기 잔류전류에 대한 참조값을 저장하는 메모리부; 및 상기 잔류전류의 측정값을 입력 받아 상기 메모리부에 저장된 참조값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 릴레이의 온 상태 유지 또는 오프를 선택적으로 제어하는 제어부;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 전기구동차량 내의 릴레이 오프시에 서지성 전류와 같은 과전류로 인하여 릴레이가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
전기구동차량, 릴레이, 제어, 오프, 배터리 팩, 전류

Description

전기구동차량의 릴레이 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling relay in electric drive vehicle}
본 발명은 전기구동차량의 릴레이를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기구동차량에서 릴레이를 오프시켜야 하는 상황에서 릴레이를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
가솔린, 경유 등의 화석연료에 의하여 구동하는 자동차는 다량의 유해 배기가스를 발생시켜 대기를 오염시킬 뿐만 아니라 지구 온난화의 주요한 요인으로 지구 환경에 많은 폐해를 주고 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 화석연료의 사용을 줄이거나, 대체 연료를 이용한 차량의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 이러한 해결 과정의 일환으로 고효율의 배터리 팩으로부터 전기적 에너지를 공급받아 구동할 수 있는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 또는 EV(Electric Vehicle)에 대한 관심이 증대되고 있다.
상기 HEV는 가솔린, 경유 등의 화석연료를 사용하는 내연기관을 통한 주행이 가능하도록 함과 동시에 배터리 팩으로부터 전력변환회로를 통해 공급되는 전기를 동력원으로 하는 구동모터를 통해서도 주행가능하다. HEV는 이러한 이종 동력원을 기초로 차량의 주행상황에 대응하여 차량의 연비 효율이 최대가 되도록 그 구동이 제어된다.
상기 HEV의 구동모터는 차량의 제동 또는 감속시 HCU(Hybrid Control Unit)의 제어를 통해 동력모드에서 발전모드로 전환되게 되며, 이 때 상기 배터리 팩은 HCU와 접속된 배터리제어시스템(BMS;Battery Management System)의 제어를 통해 발전기(또는 구동모터)로부터 발생되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있도록 구성된다.
이와 함께, 구동모드시에는 상기 배터리 팩으로부터 구동모터 등의 전기구동부로 구동전류를 인가하며 그에 따라 차량 또는 전기구동부의 구동이 이루어질 수 있도록 구성된다.
이러한 하이브리드 차량과 같은 큰 전기적 부하에 사용되는 고전압 배터리 시스템은 감전의 위험으로 인하여 배터리를 사용할 때만 고전압 릴레이를 온시킨다. 즉, 배터리의 사용이 종료하거나 배터리 제어 시스템의 오작동과 같은 응급 상황이 발생한 경우 릴레이를 오프시켜 감전 사고와 같은 피해를 방지한다.
그러나, 고전압 릴레이 오프시에 고전압 배터리와 구동모터 사이에 잔류전류가 있는 상황에서 고전압 릴레이를 오프시키면, 서지(surge)성 전류가 흘러 고전압 릴레이가 손상을 입게 될 수 있다. 이러한 현상이 장기간 반복되다 보면 결국 고전압 릴레이가 파손될 수 있으므로, 차량이나 탑승자에게 피해를 가져올 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전기구동차량의 고전압 릴레이 오프시에 릴레이의 손상을 방지할 수 있는 릴레이 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 릴레이 제어 장치는, 전기구동부와 상기 전기구동부에 전원을 공급하는 배터리 팩을 연결하는 릴레이의 오프를 제어하는 장치로서, 상기 배터리 팩과 상기 전기구동부 사이에 흐르는 잔류전류를 측정하여 출력하는 전류 측정부; 상기 잔류전류에 대한 참조값을 저장하는 메모리부; 및 상기 잔류전류의 측정값을 입력 받아 상기 메모리부에 저장된 참조값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 릴레이의 온 상태 유지 또는 오프를 선택적으로 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 릴레이 제어 방법은, 전기구동부와 상기 전기구동부에 전원을 공급하는 배터리 팩을 연결하는 릴레이의 오프를 제어하는 방법으로서, 상기 릴레이가 오프되어야 하는 상황을 감지하는 단계; 상기 배터리 팩과 상기 전기구동부 사이에 흐르는 잔류전류를 측정하는 단계; 상기 잔류전류의 측정값을 참조값과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 릴레이의 온 상태 유지 또는 오프를 선택적으로 제어하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 전기구동차량의 고전압 릴레이 오프시에 고전압 배터리와 모터 사이에 잔류전류가 있을 경우 즉시 릴레이 오프를 하지 않고, 잔류전류가 일정 수준 이하가 되었을 때 릴레이를 제어함으로써 서지성 전류와 같은 과전류로 인하여 릴레이가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 릴레이의 파손으로 인한 사고를 방지하고 릴레이의 교체로 인한 경제적 부담을 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 릴레이 제어장치를 포함하는 전기구동차량의 전력공급 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 릴레이 제어 장치는 고전압 배터리 팩(100), 전기구동부(200), 캐패시터(300)로 구성되는 전력공급 시스템의 전송선로 상에 구비되는 릴레이(400)에 연결되고, 전류 측정부(500), 메모리부(600) 및 제어부(700)를 포함한다.
상기 고전압 배터리 팩(100)은 HEV 또는 EV 등의 전기구동차량에 전력을 공급하는 전력원에 해당한다. 상기 전기구동부(200)는 고전압 배터리 팩(100)으로부터 전원을 공급받아 구동되는 차량의 전장장비이다. 상기 전기구동부(200)는 배터리 팩(100)으로부터 전원을 공급받아 전기적인 전원에 의하여 구동하는 차량의 다양한 전기적 로드(load) 또는 배터리팩(100)을 충전하는 발전기이다. 일 예로, 상기 전기구동부(200)는 구동모터 또는 제너레이터이다. 다른 예로, 상기 전기구동부(200)는 에어컨, 전조등 등 차량에 구비되는 다양한 전기구동장비이다.
캐패시터(300)는 상기 전기구동부(200)와 병렬로 연결되며, 일반적으로 평활 캐패시터 또는 링크 캐패시터 등으로 지칭된다. 상기 캐패시터(300)는, 전기구동부(200)에서 배터리 팩(100)으로 충전을 수행하는 경우 전원의 정류효과를 가져오며, 배터리 팩(100)에서 전기구동부(200)에 전원을 공급하는 측면에서는 전압 또는 전류의 갑작스런 상승을 제한하는 기능을 수행한다. 이러한 기능을 수행하는 상기 캐패시터(300)는 배터리 팩(100) 또는 전기구동부(200)의 사양이나 용량, 사용형태 등에 따라 정해지게 된다.
본 발명에 따른 릴레이 제어 장치는 릴레이(400)를 오프시켜야 하는 상황에서 릴레이(400)를 제어한다. 여기서, 릴레이(400)를 오프시켜야 하는 상황이란, 배터리 팩(100)의 사용이 종료되거나, 다른 제어 장치의 오동작이 일어나는 경우, 또는 내구성 시험을 위하여 테스트를 수행하거나 노이즈(noise)성 이그니션 키 신 호가 감지되는 경우 등과 같이, 배터리 팩(100)과 전기구동부(200) 사이에 흐르는 전류를 차단해야 하는 상황을 말한다.
상기 전류 측정부(500)는, 릴레이(400)를 오프시켜야 하는 상황에서 배터리 팩(100)과 전기구동부(200) 사이에 흐르는 잔류전류를 측정한다. 도 1에서는 전류 측정부(500)가 릴레이(400)와 배터리 팩(100) 사이에 설치되어 있으나, 이는 일실시예에 불과할 뿐이며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 전류측정부(500)는 배터리 팩(100)과 전기구동부(200) 사이에 흐르는 잔류 전류를 측정할 수 있는 곳이면 어느 위치라도 설치 가능하다.
상기 메모리부(600)는, 배터리 팩(100)과 전기구동부(200) 사이에 흐르는 잔류전류에 대한 참조값을 저장한다. 여기서, 참조값이란 릴레이(400)를 오프시키더라도 서지 전류로 인한 릴레이(400)의 손상이 없거나 그 손상 정도가 미미하여 손상을 무시할 수 있는 정도의 잔류전류의 최대값을 말한다. 이러한 참조값이 배터리 팩(100)이나 전기구동부(200)의 사양, 용량, 또는 사용형태 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이다. 또한, 메모리부(600)는, 제어부(700)의 처리 프로그램을 포함하여 다양한 정보를 저장할 수 있다.
상기 제어부(700)는, 전기구동차량 내의 다른 제어장치로부터 릴레이를 오프시켜야 하는 상황을 수신한다. 여기서, 다른 제어 장치란, BMS나 HCU와 같은 장치가 이에 해당될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 릴레이의 오프 상황을 전달할 수 있는 장치는 모두 포함된다. 다른 제어 장치에 의하여 릴레 이(400)를 오프시켜야 하는 상황을 수신하면, 상기 제어부(700)는 상기 전류 측정부(500)에 의하여 측정된 잔류전류의 측정값을 입력 받아 상기 메모리부(600)에 저장된 참조값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 릴레이(400)의 오프 여부를 결정한다.
바람직하게, 상기 제어부(700)는 잔류전류의 측정값이 메모리부(600)에 저장된 참조값보다 작을 때 릴레이(400)를 오프시킨다. 측정값이 참조값보다 작으면 잔류전류가 없거나 잔류전류가 있더라도 릴레이(400) 오프시 릴레이(400)의 손상을 가져오지 않기 때문이다. 반면, 전류 측정부(500)에 의해 측정된 측정값이 참조값보다 클 때에는, 릴레이(400)를 바로 오프시킬 경우 서지 전류로 인하여 릴레이(400)가 손상될 우려가 있으므로 바로 릴레이(400)를 오프시키지 않고 온 상태를 유지한다.
더욱 바람직하게, 상기 제어부(700)는 잔류전류의 측정값이 메모리부(600)에 저장된 참조값 이상인 경우 릴레이(400)의 오프 상황을 감지한 때로부터 일정 시간이 경과하면 릴레이(400)를 강제로 오프시킨다. 즉, 잔류전류의 측정값이 참조값 이상인 경우에는 일단 릴레이(400)의 온 상태를 유지시키되, 일정 시간이 경과하면 릴레이(400)를 오프시킨다. 잔류 전류가 일정값 이상이라 하여 릴레이(400)를 계속하여 온 상태로 방치하면, 릴레이(400)가 오프되어야 하는 상황임에도 불구하고 릴레이(400)가 오프되지 않아 감전 사고와 같은 보다 큰 문제를 초래할 수 있기 때문이다. 따라서, 잔류전류가 계속하여 참조값보다 크다고 하더라도 일정 시간이 경과하면 릴레이(400)를 오프시키는 것이 2차적인 문제 발생 방지를 위하여 바람직 하다. 또한, 상기와 같이 측정값이 참조값 이상이어도 일정 시간 경과시 릴레이(400)를 오프시킬 때, 상기 일정 시간 역시 배터리 팩(100)이나 전기구동부(200)의 사양, 용량, 또는 사용형태 등에 따라 달라질 수 있으며, 상기 일정 시간은 메모리부(600)에 미리 저장될 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 릴레이를 오프시켜야 하는 상황이 감지되면(S110), 배터리 팩과 전기구동부 사이에 흐르는 잔류전류를 측정한다(S120). 다음으로, 잔류전류의 측정값을 참조값과 비교하고(S130), 그 비교 결과에 따라 릴레이를 오프시킬지 여부를 결정한다(S140). 바람직하게는, 상기 S140 단계에서, 측정값이 참조값보다 작은 경우 릴레이를 오프시키고, 측정값이 참조값 이상이라면 온 상태로 유지시킨다. 더욱 바람직하게는, 상기 S140 단계에서, 측정값이 참조값 이상이라 하더라도, 릴레이를 오프시켜야 하는 상황을 감지한 때로부터 일정 시간이 경과했는지를 판단하여, 일정 시간이 경과한 경우에는 릴레이를 오프시킨다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전기구동차량의 릴레이 오프를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 릴레이를 오프시켜야 하는 상황이 감지되면(S210), 배터리 팩과 전기구동부 사이에 흐르는 잔류전류를 측정한다(S220). 다음으로, 측정값과 참조값을 비교하여(S230), 만일 측정값이 참조값보다 작다면 릴레이를 정상적으로 오프시키지만(S240), 측정값이 참조값 이상이라면 릴레이를 오프시키지 않 고 릴레이의 온 상태를 유지시키며 다시 잔류전류를 측정한다(S220). 측정값이 참조값보다 크면 S220 단계와 S230 단계는 주기적으로 반복된다. 따라서, 측정값이 참조값보다 크면 릴레이의 온 상태가 지속된다.
도 4는, 본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 따라 전기구동차량의 릴레이 오프를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 릴레이를 오프시켜야 하는 상황이 감지되면(S310), 배터리 팩과 전기구동부 사이에 흐르는 잔류전류를 측정한다(S320). 다음으로, 측정값과 참조값을 비교하여(S330), 만일 측정값이 참조값보다 작다면 릴레이를 정상적으로 오프시키지만(S350), 측정값이 참조값 이상이라면 릴레이를 오프시키지 않고 릴레이의 오프 상황을 감지한 때로부터 일정시간이 경과했는지를 판단한다(S340). 이때, 릴레이의 오프 상황을 감지한 때로부터 일정 시간이 경과한 것으로 판단되었다면 릴레이를 오프시킨다(S350). 그러나, 일정 시간을 경과하지 않은 것으로 판단되었다면 릴레이의 온 상태를 유지시키고 다시 잔류전류를 측정하여 측정값과 참조값을 비교한다(S320). 상술한 실시예에 따르면, 잔류전류의 측정값이 참조값보다 큰 경우라 하더라도 최대 대기시간 조건을 병행함으로써, 릴레이가 오프되어야 함에도 장시간 오프되지 않아 발생하는 피해를 방지할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 '제어부', '메모리부' 등과 같이 '부'라는 용어를 사용하였으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 구분되는 구성요소가 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 릴레이 제어장치를 포함하는 전기구동차량의 전력공급 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전기구동차량의 릴레이 오프를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는, 본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 따라 전기구동차량의 릴레이 오프를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

Claims (6)

  1. 전기구동부와 상기 전기구동부에 전원을 공급하는 배터리 팩을 연결하는 릴레이의 오프를 제어하는 장치에 있어서,
    상기 배터리 팩과 상기 전기구동부 사이에 흐르는 잔류전류를 측정하여 출력하는 전류 측정부;
    상기 잔류전류에 대한 참조값을 저장하는 메모리부; 및
    상기 잔류전류의 측정값을 입력 받아 상기 메모리부에 저장된 참조값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 릴레이의 온 상태 유지 또는 오프를 선택적으로 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 잔류전류의 측정값이 상기 참조값보다 작으면 상기 릴레이를 오프시키고 상기 잔류전류의 측정값이 상기 참조값보다 크면 상기 릴레이의 온 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 릴레이의 온 상태 유지 시간이 최대 대기 시간을 경과하면 상기 릴레이를 강제 오프시키는 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 장치.
  4. 전기구동부와 상기 전기구동부에 전원을 공급하는 배터리 팩을 연결하는 릴레이의 오프를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 릴레이가 오프되어야 하는 상황을 감지하는 단계;
    상기 배터리 팩과 상기 전기구동부 사이에 흐르는 잔류전류를 측정하는 단계;
    상기 잔류전류의 측정값을 참조값과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 릴레이의 온 상태 유지 또는 오프를 선택적으로 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 릴레이의 온오프를 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 잔류전류의 측정값이 상기 참조값보다 작으면 상기 릴레이를 오프시키고 상기 잔류전류의 측정값이 상기 참조값보다 크면 상기 릴레이의 온 상태를 유지하는 단계인 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 릴레이의 온오프를 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 릴레이의 온 상태 유지 시간이 최대 대기 시간을 경과하면 상기 릴레이를 강제 오프시키는 단계인 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 방법.
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