KR20130119666A

KR20130119666A - 릴레이 융착 위치 판단 회로

Info

Publication number: KR20130119666A
Application number: KR1020120042642A
Authority: KR
Inventors: 허근회
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2013-11-01

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로는, 양극 단자 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩; 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자에 접속하여 상기 배터리 팩으로부터 전력의 공급을 받는 인버터 회로; 상기 양극 단자 및 상기 인버터 회로의 일단 사이에 접점이 삽입된 제1 메인 릴레이; 상기 음극 단자 및 상기 인버터 회로의 타단 사이에 접점이 삽입된 제2 메인 릴레이; 상기 제1 메인 릴레이의 접점 및 제2 소스 저항과 연결되는 제1 소스 저항; 상기 제2 메인 릴레이의 접점 및 상기 제1 소스 저항과 연결되는 상기 제2 소스 저항; 비반전 단자 및 반전 단자를 통해 상기 제1 소스 저항과 연결되고 상기 제1 소스 저항에 인가되는 제1 소스 전압을 출력 단자를 통해 출력하는 제1 연산 증폭기; 비반전 단자 및 반전 단자를 통해 상기 제2 소스 저항과 연결되고 상기 제2 소스 저항에 인가되는 제2 소스 전압을 출력 단자를 통해 출력하는 제2 연산 증폭기를 포함한다.

Description

릴레이 융착 위치 판단 회로{CIRCUIT FOR MONITORING RELAY}

본 발명은 릴레이 융착 위치 판단 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩의 절연 저항에 흐르는 암전류를 이용하여 릴레이 융착 유무를 모니터링할 수 있는 회로 구조에 관한 것이다.

일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료(가솔린 등 화석 연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 전기 모터에 의해 구동하는 차량을 의미하며, 이를 통상 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다.

이러한 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 전기 모터를 보조 동력원으로 채택하여 연비 향상 및 배기 가스 저감을 도모할 수 있는 미래형 차량으로서, 연비를 개선하고 환경 친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 더욱 활발한 연구가 진행되고 있다.

하이브리드 차량은 엔진과 전기 모터를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기 에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 장점 때문에 승용차 등에 널리 채택되고 있다.

한국등록특허 [10-0750463] ("릴레이 접점의 용착의 검출 방법 및 장치", 이하 종래기술 1)에서는 릴레이 접점의 융착의 검출에 관한 것으로, 직류 전원과, 부하 회로와, 직류 전원과 부하 회로 사이의 한 쌍의 전원 라인에 각각 삽입된 제 1 및 제 2의 메인 릴레이와, 제 1의 메인 릴레이의 접점에 병렬로 마련된 프리차지 릴레이를 갖는 회로에서의, 릴레이 접점의 용착을 검출하는 방법은, 제 1 및 제 2의 릴레이(11, 12)가 온으로 제어되고, 프리차지 릴레이(12)가 오프로 제어되어 있는 통상의 동작 상태로부터, 각 릴레이(11 내지 13)가 오프로 제어되는 휴지 상태로 이행할 때, 부하 회로(16)의 양단의 전압을 측정하면서, 각 릴레이(11 내지 13)에 대한 시퀀스 제어 f 행하는 단계를 갖는다. 시퀀스의 진행과 측정된 전압의 대응으로부터, 제 1 및 제 2의 메인 릴레이(11, 12)에서의 릴레이 접점의 용착이 개별적으로 검출되는 방법 및 장치가 개시되어있다.

이와 같이 종래에 다양한 릴레이 접점의 융착 위치 판별에 관해 개시되고 있으나, 복잡한 회로 구성과 장치의 추가로 제조 원가가 상승하며 추가된 장치의 불량으로 인해 시동이 걸리지 않는 문제가 발생할 우려가 있다.

한국 특허 등록 10-0750463

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩의 양극 단자와 음극 단자와 가상으로 연결된 절연 저항에 의해 폐루프가 형성되면서 흐르는 암전류 및 전압을 이용하여 릴레이 융착을 체크하는 회로 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로는, 양극 단자 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩; 상기 배터리 팩의 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자에 접속하여 상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 인버터 회로; 상기 양극 단자와 상기 인버터 회로의 일단 사이에 직렬 구비되는 제1 메인 릴레이; 상기 음극 단자와 상기 인버터 회로의 타단 사이에 직렬 구비되는 제2 메인 릴레이; 상기 제1 메인 릴레이와 인버터 사이의 제1 노드에 일단이 연결되는 제1 소스 저항; 상기 제2 메인 릴레이와 인버터 사이의 제2 노드에 일단이 연결되고, 타단이 상기 제1 소스 저항의 타단과 연결되는 제2 소스 저항; 상기 제1 노드와 상기 제1 소스 저항 사이에 직렬로 구비되는 제1 스위치; 상기 제2 노드와 상기 제2 소스 저항 사이에 직렬로 구비되는 제2 스위치; 비반전 단자 및 반전 단자가 상기 제1 소스 저항의 양단에 연결되고 상기 제1 소스 저항에 인가되는 제1 소스 전압을 출력 단자를 통해 출력하는 제1 연산 증폭기; 비반전 단자 및 반전 단자가 상기 제2 소스 저항의 양단에 연결되고 상기 제2 소스 저항에 인가되는 제2 소스 전압을 출력 단자를 통해 출력하는 제2 연산 증폭기; 상기 양극 단자와 상기 제1 메인 릴레이 사이의 제4 노드에 일단이 연결되는 제1 ISO 저항; 상기 음극단자와 상기 제2 메인 릴레이 사이의 제5 노드에 일단이 열결되고, 타단이 상기 제1 ISO 저항과 연결되는 제2 ISO저항;을 포함하되, 상기 제1 소스 저항과 상기 제2 소스 저항 사이의 제3 노드와 상기 제1 ISO 저항과 상기 제2 ISO저항 사이의 제 6노드가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로에서 상기 제1 스위치 가 닫혀있고 상기 제2 스위치가 열려있으며 상기 제1 메인 릴레이가 융착되는 경우, 상기 배터리 팩의 절연 저항에 의한 전류 경로를 통해 상기 제1 소스 저항으로 전류가 흐르게 되어 상기 제1 연산 증폭기에서 상기 제1 소스 전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로에서 상기 제1 스위치가 열려있고 상기 제2 스위치가 닫혀있으며 상기 제2 메인 릴레이가 융착되는 경우, 상기 배터리 팩의 절연 저항에 의한 전류 경로를 통해 상기 제2 소스 저항으로 전류가 흐르게 되어 상기 제2 연산 증폭기에서 상기 제2 소스 전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 방법에 있어서, (a) 상기 제1 스위치를 닫고 상기 제2 스위치를 여는 단계; (b) 상기 제1 연산 증폭기에서 전압값이 출력되는지 판별하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 전압값의 출력이 있으면 제1 메인 릴레이를 융착으로 판단하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 방법에 있어서, (d) 상기 제2 스위치를 닫고 상기 제1 스위치를 여는 단계; (e) 상기 제1 연산 증폭기에서 전압값이 출력되는지 판별하는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계에서 전압값의 출력이 있으면 제2 메인 릴레이를 융착으로 판단하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로에 따르면, 기존 릴레이 융착을 확인하기 위해 사용한 회로 구조와 알고리즘에서는 불가능하였던 상기 제1 메인 릴레이의 융착 유무를 확인하는 것과 각각의 릴레이의 융착에 대한 유무를 판단하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에서는 배터리 팩의 안전에 가장 중요한 릴레이의 융착 유무를 회로 비용 상승 없이 보다 정확하게 모니터링할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로를 도시한 회로도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로에서 제1 메인 릴레이가 융착되는 경우를 도시한 회로도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로에서 제2 메인 릴레이가 융착되는 경우를 도시한 회로도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로의 블록도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 메인 릴레이 융착 판단 순서도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 메인 릴레이 융착 판단 순서도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로를 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로는 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(101), 인버터 회로(미도시), 제1 메인 릴레이(102), 제2 메인 릴레이(103), 제1 소스 저항(504), 제2 소스 저항(505), 제1 스위치(401), 제2 스위치(402), 제1 연산 증폭기(506), 제2 연산 증폭기(507), 제1 ISO 저항(201) 및 제2 ISO 저항(202)을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(101)은 양극 단자(110) 및 음극 단자(130)를 갖는다. 인버터 회로(미도시)는 양극 단자 및 음극 단자에 접속하여 배터리 팩(101)으로부터 전력의 공급을 받는다. 제1 메인 릴레이(102)는 양극 단자와 인버터 회로의 일단 사이에 직렬 구비된다. 제2 메인 릴레이(103)는 음극 단자와 인버터 회로의 타단 사이에 직렬 구비된다. 제1 소스 저항(504)은 제1 메인 릴레이와 인버터 사이의 제1 노드에 일단이 연결된다. 제2 소스 저항(505)은 제2 메인 릴레이와 인버터 사이의 제2 노드에 일단이 연결되고, 타단이 제1 소스 저항의 타단과 연결된다. 제1 스위치(401)는 제1 노드와 제1 소스 저항 사이에 직렬로 구비된다. 제2 스위치(402)는 제2 노드와 제2 소스 저항 사이에 직렬로 구비된다. 제1 연산 증폭기(506)는 비반전 단자 및 반전 단자가 제1 소스 저항의 양단에 연결되고 제1 소스 저항에 인가되는 제1 소스 전압을 출력 단자를 통해 출력한다. 제2 연산 증폭기(507)는 비반전 단자 및 반전 단자가 제2 소스 저항의 양단에 연결되고 제2 소스 저항에 인가되는 제2 소스 전압을 출력 단자를 통해 출력한다. 제1 ISO 저항(201)은 양극 단자와 제1 메인 릴레이 사이의 제4 노드에 일단이 연결된다. 제2 ISO 저항(202)은 음극단자와 제2 메인 릴레이 사이의 제5 노드에 일단이 연결되되, 제1 소스 저항과 제2 소스 저항 사이의 제3 노드와 제1 ISO 저항과 제2 ISO저항 사이의 제 6노드가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다. 제1 소스 저항(504)은 저항을 통해 제1 메인 릴레이(102)의 접점과 연결되고, 제2 소스 저항(505)은 저항을 통해 제2 메인 릴레이(103)의 접점과 연결될 수 있다. 제3 노드와 제6 노드는 접지를 통해 연결될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로는 제1 연산 증폭기(506)의 출력 전압(V(＋))과 제2 연산 증폭기(507)의 출력 전압(V(－))을 모니터링함으로써 릴레이의 융착 위치를 판별할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 메인 릴레이(102)와 제2 메인 릴레이(103)가 정상 상태로 오픈되어 있는 경우, 제1 연산 증폭기(506)와 제2 연산 증폭기(507)에서 전압값이 출력되지 않는다. 즉, 도 1에서 점선으로 표시된 배터리 팩(101)의 절연 저항(201, 202)에 의한 전류 경로로만 전류가 흐르게 되어 전류는 배터리 팩(101)의 양극단자에서 시작하여 절연저항(201, 202)을 지나 배터리 팩(101)의 음극단자로만 흐르므로 제1 연산 증폭기(506)와 제2 연산 증폭기(507)에서는 아무런 값이 나오지 않게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로에서 제1 메인 릴레이가 융착되는 경우를 도시한 회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 메인 릴레이(102)가 융착되는 경우, 제1 스위치를 닫으면 도 2에서 점선으로 표시된 배터리 팩(101)의 절연 저항(RISO)에 의한 전류 경로를 통해 배터리 팩의 양극단자에서 시작하여 제1 메인 릴레이를 지나 제1 소스 저항(504)으로 전류가 흐르게 되어 제1 연산 증폭기(506)에서 제1 소스 전압(V(+))이 출력된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로에서 제2 메인 릴레이가 융착되는 경우를 도시한 회로도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2 메인 릴레이(103)가 융착되는 경우, 제2 스위치를 닫으면 도 3에서 점선으로 표시된 배터리 팩(101)의 절연 저항(RISO)에 의한 전류 경로를 통해 배터리 팩의 양극단자에서 시작하여 제1 절연저항(201)을 지나 제2 소스 저항(505)으로 전류가 흐르게 되어 제2 연산 증폭기(507)에서 제2 소스 전압(V(-))이 출력된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템은 릴레이와 스위치를 제어하고, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 회로를 통해 배터리 관리시스템에서 릴레이 융착 위치를 판별한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 방법에 있어서, 제1 스위치를 닫고 제2 스위치를 열었을 경우 제1 연산 증폭기에서 전압값이 출력되는지를 판별하여 제1 연산 증폭기에서 전압값의 출력이 있으면 제1 메인 릴레이를 융착으로 판단하며, 제1 연산 증폭기에서 전압값의 출력이 없으면 제1 메인 릴레이를 정상으로 판단하는 것이 바람직하다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 위치 판단 방법에 있어서, 제2 스위치를 닫고 제1 스위치를 열었을 경우 제1 연산 증폭기에서 전압값이 출력되는지를 판별하여 제2 연산 증폭기에서 전압값의 출력이 있으면 제2 메인 릴레이를 융착으로 판단하며, 제2 연산 증폭기에서 전압값의 출력이 없으면 제2 메인 릴레이를 정상으로 판단하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 릴레이 융착 위치 판단 회로에 따르면, 기존 릴레이 융착을 확인하기 위해 사용한 회로 구조와 알고리즘에서는 불가능하였던 제1 메인 릴레이의 융착 유무를 확인하는 것과 각각의 릴레이의 융착에 대한 유무를 판단하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에서는 배터리 팩의 안전에 가장 중요한 릴레이의 융착 유무를 회로 비용 상승 없이 보다 정확하게 모니터링 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

101: 배터리 팩
102: 제1 메인 릴레이
103: 제2 메인 릴레이
506: 제1 연산 증폭기
507: 제2 연산 증폭기
504: 제1 소스 저항
505: 제2 소스 저항

Claims

양극 단자 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩;
상기 양극 단자와 상기 인버터 회로의 일단 사이에 직렬 구비되는 제1 메인 릴레이;
상기 음극 단자와 상기 인버터 회로의 타단 사이에 직렬 구비되는 제2 메인 릴레이;
상기 제1 메인 릴레이와 인버터 사이의 제1 노드에 일단이 연결되는 제1 소스 저항;
상기 제2 메인 릴레이와 인버터 사이의 제2 노드에 일단이 연결되고, 타단이 상기 제1 소스 저항의 타단과 연결되는 제2 소스 저항;
상기 제1 노드와 상기 제1 소스 저항 사이에 직렬로 구비되는 제1 스위치;
상기 제2 노드와 상기 제2 소스 저항 사이에 직렬로 구비되는 제2 스위치;
비반전 단자 및 반전 단자가 상기 제1 소스 저항의 양단에 연결되고 상기 제1 소스 저항에 인가되는 제1 소스 전압을 출력 단자를 통해 출력하는 제1 연산 증폭기;
비반전 단자 및 반전 단자가 상기 제2 소스 저항의 양단에 연결되고 상기 제2 소스 저항에 인가되는 제2 소스 전압을 출력 단자를 통해 출력하는 제2 연산 증폭기;
상기 양극 단자와 상기 제1 메인 릴레이 사이의 제4 노드에 일단이 연결되는 제1 ISO 저항;
상기 음극단자와 상기 제2 메인 릴레이 사이의 제5 노드에 일단이 열결되고, 타단이 상기 제1 ISO 저항과 연결되는 제2 ISO저항;을 포함하되, 상기 제1 소스 저항과 상기 제2 소스 저항 사이의 제3 노드와 상기 제1 ISO 저항과 상기 제2 ISO저항 사이의 제 6노드가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 릴레이 융착 위치 판단 회로.
제1항에 있어서,
상기 제1 스위치 가 닫혀있고 상기 제2 스위치가 열려있으며 상기 제1 메인 릴레이가 융착되는 경우, 상기 배터리 팩의 절연 저항에 의한 전류 경로를 통해 상기 제1 소스 저항으로 전류가 흐르게 되어 상기 제1 연산 증폭기에서 상기 제1 소스 전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 릴레이 융착 위치 판단 회로.
제1항에 있어서,
상기 제1 스위치가 열려있고 상기 제2 스위치가 닫혀있으며 상기 제2 메인 릴레이가 융착되는 경우, 상기 배터리 팩의 절연 저항에 의한 전류 경로를 통해 상기 제2 소스 저항으로 전류가 흐르게 되어 상기 제2 연산 증폭기에서 상기 제2 소스 전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 릴레이 융착 위치 판단 회로.
제1항에 의한 릴레이 융착 위치 판단 방법에 있어서,
(a) 상기 제1 스위치를 닫고 상기 제2 스위치를 여는 단계;
(b) 상기 제1 연산 증폭기에서 전압값이 출력되는지 판별하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에서 전압값의 출력이 있으면 제1 메인 릴레이를 융착으로 판단하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 릴레이 융착 위치 판단 방법.
제1항에 의한 릴레이 융착 위치 판단 방법에 있어서,
(d) 상기 제2 스위치를 닫고 상기 제1 스위치를 여는 단계;
(e) 상기 제1 연산 증폭기에서 전압값이 출력되는지 판별하는 단계; 및
(f) 상기 (e) 단계에서 전압값의 출력이 있으면 제2 메인 릴레이를 융착으로 판단하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 릴레이 융착 위치 판단 방법.