KR20150050858A - Pre-charge electronic relay, Power source control apparatus using the same, and Method for operating pre-charge function using the apparatus - Google Patents

Pre-charge electronic relay, Power source control apparatus using the same, and Method for operating pre-charge function using the apparatus Download PDF

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KR20150050858A KR1020130132038A KR20130132038A KR20150050858A KR 20150050858 A KR20150050858 A KR 20150050858A KR 1020130132038 A KR1020130132038 A KR 1020130132038A KR 20130132038 A KR20130132038 A KR 20130132038A KR 20150050858 A KR20150050858 A KR 20150050858A
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Abstract

A pre-charge relay according to an embodiment of the present invention has characteristics, comprising: a switching unit; a switch controlling unit to control on/off of the switching unit; an insulation unit to apply a driving voltage to the switch controlling unit; and an overcurrent detecting unit to abort the pre-charging by sending off control signal to the switch controlling unit when detecting the overcurrent in excess of limit inrush current value. According to the present invention, a high-voltage mechanical relay is not used, thereby reducing the weight and volume to achieve small and light-weight power intermittence.

Description

프리차지 릴레이, 이를 적용한 전원 단속 장치, 및 이의 프리 차징 동작 방법{Pre-charge electronic relay, Power source control apparatus using the same, and Method for operating pre-charge function using the apparatus}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pre-charge relay, a pre-charge relay, a power interrupter using the same,

본 발명은 차량용 전원 단속 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 프리차지 회로의 요구성능을 만족하며 개선된 성능의 프리차지 릴레이, 이를 적용한 전원 단속 장치, 및 이의 프리 차징 동작 방법에 대한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a power interrupter for a vehicle, and more particularly, to a precharge relay satisfying required performance of a precharge circuit, a power interrupter applying the same, and a precharging operation method thereof.

환경 차량은 기존의 내연기관뿐 아니라 전기 에너지를 동력원으로 구동하는 차량이다. 전기 에너지를 이용하여 차량 구동을 위해서는 크게 고전압 배터리 시스템과 모터 구동 시스템의 구성이 요구된다. Environmental vehicles are vehicles that drive not only conventional internal combustion engines but also electrical energy as power sources. For driving a vehicle using electric energy, a configuration of a high-voltage battery system and a motor drive system is required.

고전압 배터리 시스템은 다수의 전지셀과 제어/관리 시스템, 냉각장치, 전원 단속 장치로 구성되어 있다. 전원 단속 장치는 고전압 배터리 시스템과 외부간의 전기적 절연을 확보하고 고전압 전류를 측정하고 돌입전류를 제한하는 기능을 담당한다. A high-voltage battery system consists of a number of battery cells, a control / management system, a cooling device, and a power interrupter. The power interrupter is responsible for ensuring electrical insulation between the high-voltage battery system and the outside, measuring high-voltage currents, and limiting inrush current.

고전압은 100V~500V의 범위에 있으며, 누설이 발생하는 경우 인명 사고를 유발할 수 있기 때문에 고전압을 외부와 연결 및/또는 차단할 수 있는 기능을 확보하여야 한다. 시동을 걸면 고전압 릴레이가 연결되고 시동을 끄면 고전압 릴레이가 해제된다.The high voltage is in the range of 100V ~ 500V and it should be ensured that the high voltage can be connected to and / or disconnected from the outside because leakage can cause accidents. When starting, the high voltage relay is connected. When the ignition is turned off, the high voltage relay is released.

이러한 전원 단속 장치의 구성을 보여주는 도면이 도 1에 도시된다. 도 1을 참조하면, 전원 단속 장치의 구성은 고전압 메인 릴레이(120,130), 프리차지 릴레이(140), 프리차지 저항(110) 등으로 구성된다.A diagram showing the configuration of such a power interrupter is shown in Fig. Referring to FIG. 1, the configuration of the power interrupter includes high voltage main relays 120 and 130, a precharge relay 140, a precharge resistor 110, and the like.

메인 릴레이(120,130)는 고전압 배터리의 (+),(-)에 각각 연결되어 회로 연결 및/또는 차단을 담당한다. 프리차지 릴레이(140) 및 프리차지 저항(110)은 고전압 배터리와 직렬로 연결되는 인버터의 커패시터를 충전하는 용도로 사용된다. The main relays 120 and 130 are connected to (+) and (-) of the high voltage battery, respectively, and are responsible for circuit connection and / or disconnection. The precharge relay 140 and the precharge resistor 110 are used to charge a capacitor of an inverter connected in series with a high voltage battery.

커패시터에 전압이 걸려있지 않은 상태에서 연결하게 되면 내부저항이 매우 작아서 수천 A이상의 돌입전류가 인가된다. 이를 방지하기 위해서 메인 릴레이(130)와 병렬로 연결되는 프리차지 저항(110)과 프리차지 릴레이(140)로 돌입전류를 제한하고 커패시터를 충전시킨 후에 메인 릴레이(120,130)를 연결한다.If the capacitor is connected without voltage, the internal resistance is very small, so that the inrush current of more than several thousand A is applied. To prevent this, the inrush current is limited by the pre-charge resistor 110 and the pre-charge relay 140 connected in parallel with the main relay 130, and the main relays 120 and 130 are connected after the capacitors are charged.

이러한 동작 과정을 보여주는 도면이 도 2에 도시된다. 도 2를 참조하면, IG (IGnition) ON이 되면, Main(-) Relay(120) 및 프리차지 릴레이(140)를 ON하고, 이후 정상적인 커패시터 전압 충전 이후, Main(+) Relay(130)를 ON한다. 이러한 프리 차징 순서는 널리 공지되어 있으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.A diagram showing this operation process is shown in Fig. Referring to FIG. 2, when the IG (IGnition) is turned on, the main (-) relay 120 and the precharge relay 140 are turned on. After the normal capacitor voltage charging, do. This precharging sequence is well known and will not be described further.

이러한 일반적인 전원 차단 장치에 따르면, 프리차지 릴레이와 프리차지 저항은 고전압 기계식 릴레이와 시멘트 저항으로 구성되어 있다.According to this general power disconnect device, the precharge relay and precharge resistor are comprised of a high voltage mechanical relay and a cement resistor.

그런데, 시멘트 저항은 초기 회로 연결시 돌입전류를 제한하는 역할을 한다. 정격 돌입전류 제한은 정상동작하지만 정격 이상의 돌입전류가 순간적으로 인가될 경우 저항 내부 열에너지를 견디지 못하고 소손되었다.However, cement resistors limit the inrush current when connecting the initial circuit. The rated inrush current limit operates normally but if the inrush current exceeding the rated value is momentarily applied, the resistor can not withstand the internal thermal energy and is burned out.

또한, 전원 단속 장치의 프리차지 저항이 소손되는 경우 시동불능 상태가 되고, 정비 작업에서도 비교적 고가인 전원 단속 장치를 교환해야 하는 문제점이 있었다.Further, when the pre-charging resistance of the power interrupter is burned out, the power supply interrupter becomes inoperable state, and the power interrupter, which is relatively expensive in maintenance work, needs to be replaced.

1. 한국공개특허번호 제10-2004-0009318호1. Korean Patent Publication No. 10-2004-0009318 2. 한국공개특허번호 제10-2004-0006889호2. Korean Patent Publication No. 10-2004-0006889

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 고전압 기계식 릴레이의 사용 대신에 소형 및 경량화가 가능한 프리차지 릴레이, 이를 적용한 전원 단속 장치, 및 이의 동작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a precharge relay which can be reduced in size and weight in place of the use of a high voltage mechanical relay, a power interrupter using the same, and an operation method thereof. .

또한, 본 발명은 고전압 릴레이의 소음 및 마모를 방지하는 프리차지 릴레이, 이를 적용한 전원 단속 장치, 및 이의 프리 차징 동작 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a precharge relay for preventing noise and wear of a high voltage relay, a power interrupter using the same, and a precharging operation method thereof.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 고전압 기계식 릴레이의 사용 대신에 소형 및 경량화가 가능한 프리차지 릴레이를 제공한다.The present invention provides a precharge relay that is small and lightweight instead of using a high voltage mechanical relay to achieve the above-mentioned problems.

상기 프리차지 릴레이는,The precharge relay includes:

스위칭부;A switching unit;

상기 스위칭부의 온오프를 제어하는 스위치 제어부;A switch control unit for controlling on / off of the switching unit;

상기 스위치 제어부에 구동 전압을 인가하는 절연부;An insulation unit for applying a driving voltage to the switch control unit;

상기 스위칭부와 연결되어 프리 차징을 수행하는 프리차지 저항; 및A precharge resistor connected to the switching unit to perform precharging; And

한계 돌입 전류값을 초과하는 과전류를 검출하면 상기 스위치 제어부에 오프 제어 신호를 보내 상기 프리차징을 중단하는 과전류 검출부;를 포함한다.And an overcurrent detection unit for stopping the precharging by sending an off control signal to the switch control unit when an overcurrent exceeding the limit inrush current value is detected.

이때, 상기 프리차지 저항은 스위칭부와 직렬로 연결되는 내부 저항인 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the pre-charge resistor may be an internal resistor connected in series with the switching unit.

또한, 상기 스위칭부는 IGBT(Insulated Gate Transistor), 바이폴라, 전력 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.The switching unit may be an IGBT (Insulated Gate Transistor), a bipolar, or a power MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) device.

또한, 상기 프리차지 저항은 상기 스위칭부의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.The precharge resistor may be connected to an output terminal of the switching unit.

또한, 상기 절연부는 포토 커플러인 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the insulating portion may be a photo-coupler.

또한, 상기 스위칭부는 프리 차지의 동작 상태 확인을 위한 모니터링 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the switching unit may generate a monitoring signal for confirming an operation state of the precharge.

또한, 상기 프리차지 저항의 한계 돌입 전류값을 센싱하여 상기 과전류 검출부에 전송하는 전류 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The apparatus may further include a current sensor that senses a limit inrush current value of the pre-charge resistor and transmits the sensed current to the overcurrent detection unit.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 고전압 배터리; 고전압 배터리의 전원을 단속하는 메인 릴레이; 상기 메인 릴레이의 온 또는 오프에 의해 고전압 배터리의 전원을 충전하는 커패시터; 및 상기 메인 릴레이의 온 또는 오프에 의한 충전시 프리 차징을 수행하는 위에서 언급되는 프리차지 릴레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 단속 장치를 제공할 수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention is a battery pack comprising: a high-voltage battery; A main relay for interrupting the power supply of the high voltage battery; A capacitor for charging the power supply of the high-voltage battery by turning on or off the main relay; And a precharge relay for performing precharging upon charging by turning on or off the main relay.

이때, 상기 메인 릴레이는, 상기 고전압 배터리의 출력 일단에 연결되는 제 1 메인 릴레이; 및 상기 고전압 배터리의 출력 타단에 연결되는 제 2 메인 릴레이;로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the main relay may include: a first main relay connected to one end of the output of the high voltage battery; And a second main relay connected to the other end of the output of the high voltage battery.

또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, 환경 차량의 충전시 프리차지 릴레이를 이용하여 프리 차징을 수행하는 프리 차징 동작 방법에 있어서, 차량 시동이 온(ON)되는 단계; 차량 시동이 온됨에 따라 제 2 메인 릴레이를 온하는 단계; 상기 제 2 메인 릴레이가 온됨에 따라 프리차지 릴레이를 온하는 단계; 한계 돌입 전류값을 초과하는 과전류가 검출되는 지를 판단하는 단계; 및 판단 결과, 과전류가 검출되면 상기 프리차지 릴레이를 오프하여 상기 프리차징을 중단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리 차징 동작 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention is a pre-charging operation method for performing pre-charging using a pre-charge relay when charging an environment vehicle, comprising: a step of turning on a vehicle; Turning on the second main relay as the vehicle is turned on; Turning on the precharge relay as the second main relay is turned on; Determining whether an overcurrent exceeding the limit inrush current value is detected; And stopping the precharging by turning off the precharge relay if an overcurrent is detected as a result of the determination.

또한, 상기 스위칭부가 프리 차지의 동작 상태 확인을 위한 모니터링 신호를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The switching unit may further include a monitoring signal generating unit configured to generate a monitoring signal for confirming an operation state of the precharging unit.

또한, 판단 결과, 과전류가 검출되지 않으면, 제 1 메인 릴레이를 온하는 단계; 및 상기 제 1 메인 릴레이가 온됨에 따라 프리차징을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.As a result of the determination, if the overcurrent is not detected, turning on the first main relay; And performing precharging according to the ON state of the first main relay.

또한, 전류 센서가 상기 프리차지 저항의 한계 돌입 전류값을 센싱하여 상기 과전류 검출부에 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The method may further include sensing a limit inrush current value of the precharge resistor and transmitting the sensed current value to the overcurrent detection unit.

또한, 상기 프리 차징이 중단됨에 따라 진단 코드를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The method may further include generating a diagnostic code according to the interruption of the pre-charging.

본 발명에 따르면, 고전압 기계식 릴레이를 사용하지 않음으로써 무게 및 부피를 감소시켜 전원 단속 장치의 소형 및 경량화가 가능하다.According to the present invention, it is possible to reduce the size and weight of the power interrupter by reducing weight and volume by not using high voltage mechanical relays.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 전자식 릴레이, 프리차지 저항 내장 및 연결 와이어 하네스를 삭제함으로써 소음 저감, 수명 향상 및 신뢰성 향상 등이 가능하며, 또한 부품수의 감소로 원가 절감이 가능하다는 점을 들 수 있다.Further, as another effect of the present invention, it is possible to reduce noise, improve lifetime and reliability, etc. by eliminating the electronic relay, the built-in precharge resistor and the connection wire harness, have.

도 1은 일반적인 전원 단속 장치의 구성도를 보여주는 도면이다.
도 2는 일반적인 프리차징의 순서를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원 단속 장치(300)의 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 프리차지 릴레이(340)의 회로 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 프리차지 릴레이(400)의 외관 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 프리차지 릴레이(400)의 등가 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동에 따른 프리차징 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 과전류 인가시 프리차징의 순서를 보여주는 도면이다.1 is a block diagram of a general power interrupter.
FIG. 2 is a diagram showing a sequence of general precharging.
3 is a circuit diagram of the power interrupter 300 according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit block diagram of the precharge relay 340 shown in FIG.
5 is an external perspective view of the precharge relay 400 according to an embodiment of the present invention.
6 is an equivalent circuit diagram of the precharge relay 400 according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a pre-charging process according to a vehicle start according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a procedure of precharging when an overcurrent is applied according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 프리차지 릴레이, 이를 적용한 전원 단속 장치, 및 이의 프리 차징 동작 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, a precharge relay according to an embodiment of the present invention, a power interrupter applying the precharge relay, and a precharging operation method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원 단속 장치(300)의 회로도이다. 도 3을 참조하면, 전원 단속 장치(300)는 고전압 배터리(350), 고전압 배터리(350)의 전원을 단속하는 메인 릴레이(330), 상기 메인 릴레이(330)의 온 또는 오프에 의해 고전압 배터리(350)의 전원을 충전하는 커패시터(380), 및 상기 메인 릴레이(330)의 온 또는 오프에 의한 충전시 프리 차징을 수행하는 프리차지 릴레이(340) 등을 포함하여 구성된다.3 is a circuit diagram of the power interrupter 300 according to an embodiment of the present invention. 3, the power interrupter 300 includes a high-voltage battery 350, a main relay 330 for interrupting the power supply of the high-voltage battery 350, a high-voltage battery 330 And a precharge relay 340 for precharging the main relay 330 when the main relay 330 is turned on or off.

물론, 메인 릴레이(330)는 도 1에 도시된 바와 같이, 유사하게 상기 고전압 배터리(350)의 (+) 출력단에 연결되는 제 1 메인 릴레이(Main(-) Relay)와 상기 고전압 배터리(350)의 (-) 출력단에 연결되는 제 2 메인 릴레이(Main(+) Relay)로 이루어진다.Of course, the main relay 330 may include a first main relay (Relay) connected to the (+) output terminal of the high voltage battery 350 similarly to the first high voltage battery 350, And a second main relay (Main (+) Relay) connected to the (-) output terminal of the main relay.

또한, 커패시터(380)에 충전된 전원은 환경 차량의 모터 부하(360)로 공급된다.Further, the power charged in the capacitor 380 is supplied to the motor load 360 of the environmental vehicle.

환경 차량의 예로서는 EEV(Electric Vehicle), HEV(Hybrid Electric Vehicle), PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), 연료 전지 차량 등을 들 수 있다.Examples of the environment vehicle include an EEV (Electric Vehicle), a HEV (Hybrid Electric Vehicle), a PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), and a fuel cell vehicle.

도 4는 도 3에 도시된 프리차지 릴레이(340)의 회로 블럭도이다. 도 4를 참조하면, 프리차지 릴레이(340)는, 스위칭부(420), 상기 스위칭부(420)의 온오프를 제어하는 스위치 제어부(430), 상기 스위치 제어부(430)에 구동 전압을 인가하는 절연부(410), 상기 스위칭부(420)와 연결되어 프리 차징을 수행하는 프리차지 저항(421), 및 한계 돌입 전류값을 초과하는 과전류를 검출하면 상기 스위치 제어부(430)에 오프 제어 신호를 보내 상기 프리차징을 중단하는 과전류 검출부(440) 등을 포함하여 구성된다.4 is a circuit block diagram of the precharge relay 340 shown in FIG. 4, the precharge relay 340 includes a switching unit 420, a switch control unit 430 for controlling ON / OFF of the switching unit 420, a switch control unit 430 for applying a driving voltage to the switch control unit 430, A precharge resistor 421 connected to the switching unit 420 to perform precharging and an OFF control signal to the switch controller 430 when an overcurrent exceeding the limit inrush current value is detected And an overcurrent detecting unit 440 for stopping the precharging.

여기서, 스위칭부(420)는 전력 반도체가 사용되는데, 이는 기계식 릴레이와 대비하여 수명이 길고 동작 소음이 없으며 신뢰성이 높은 장점이 있다. 이러한 전력 반도체로서는 IGBT(Insulated Gate Transistor)가 주로 사용되나, 이에 한정되는 것은 아니며 바이폴라, 전력 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 소자 등이 사용될 수 있다. 전력 MOSFET 소자는 고전압 고전류 동작으로 일반 MOSFET와 달리 DMOS(Double-Diffused Metal Oxide Semiconductor) 구조를 갖는다.Here, the switching unit 420 uses a power semiconductor, which has a long lifetime, no operation noise, and high reliability compared to a mechanical relay. As such a power semiconductor, an IGBT (Insulated Gate Transistor) is mainly used, but the present invention is not limited thereto, and a bipolar or power MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) device can be used. Power MOSFET devices have a double-diffused metal oxide semiconductor (DMOS) structure, unlike conventional MOSFETs, with high-voltage, high-current operation.

절연부(410)는 12V 입력 전압을 스위칭부(420)에 인가하여 스위칭부(420)가 개방(open) 또는 클로즈(close)되도록 한다. 따라서, 프리차지 저항(421)을 통해 제한된 돌입전류가 인버터(미도시)의 커패시터(도 3의 380)에 충전된다.The insulation part 410 applies a 12V input voltage to the switching part 420 so that the switching part 420 is opened or closed. Thus, a limited inrush current through the precharge resistor 421 is charged to the capacitor (380 in FIG. 3) of the inverter (not shown).

또한, 상기 스위칭부(420)는 프리 차지의 동작 상태 확인을 위한 모니터링 신호를 생성한다. 이를 통하여 프리차지의 회로 동작 상태를 확인하는 것이 용이하게 된다. 부연하면, 반도체 소자로 이루어진 스위칭 소자는 손쉽게 모니터링 신호를 추가하여 프리차지 회로 동작상태 확인을 용이하게 할 수 있다.Also, the switching unit 420 generates a monitoring signal for confirming the operation state of the pre-charge. This makes it easy to confirm the circuit operation state of the precharge. In addition, the switching element made of a semiconductor element can easily add a monitoring signal to facilitate checking of the operation state of the pre-charge circuit.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 프리차지 릴레이(340)의 사시도이다. 프리차지 릴레이(340)에는 스위칭부(420), 스위치 제어부(430), 절연부(410), 프리차지 저항(421), 및 과전류 검출부(440) 등이 일체형으로 구성된다.5 is a perspective view of a precharge relay 340 according to an embodiment of the present invention. The precharge relay 340 is integrally formed with a switching unit 420, a switch control unit 430, an insulation unit 410, a precharge resistor 421, and an overcurrent detection unit 440.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 프리차지 릴레이(400)의 등가 회로도이다. 도 6을 참조하면, 스위칭부(420)에는 고전압 회로를 구성하는 전력 반도체인 IGBT가 사용되며, 고전압과 저전압을 절연하여 전력 반도체에 구동 전압을 인가하도록 절연부(410)에는 포토 커플러가 사용된다. 또한, 과전류 검출부(440)에는 한계 돌입전류를 초과하는 과전류를 검출하기 위한 비교기가 구성되며, 스위치 제어부(430)에는 IGBT의 온오프를 제어하는 스위칭 소자가 사용된다.6 is an equivalent circuit diagram of the precharge relay 400 according to an embodiment of the present invention. 6, an IGBT, which is a power semiconductor constituting a high-voltage circuit, is used for the switching unit 420, and an optocoupler is used for the insulation unit 410 so as to apply a driving voltage to the power semiconductor by insulating the high voltage and the low voltage . The overcurrent detector 440 is provided with a comparator for detecting an overcurrent exceeding the limit inrush current. A switching element for controlling on / off of the IGBT is used for the switch controller 430.

따라서, 12V 입력전압이 절연부(410)를 거쳐 반도체 스위치 G-E 단에 인가되면 스위치가 개방되어 직렬연결된 프리차지 저항(421)을 통해 제한된 제한 돌입 전류를 인버터의 커패시터(도 3의 380)로 충전할 수 있다.Therefore, when a 12V input voltage is applied to the semiconductor switch GE stage via the insulation part 410, the switch is opened to charge the limited limited inrush current through the series-connected pre-charge resistor 421 to the capacitor (380 in FIG. 3) can do.

물론, 이를 위해 프리 차지 저항(421)의 한계 돌입 전류값을 센싱하기 위한 전류 센서(미도시)가 더 구성될 수 있다. 따라서, 전원 단속 장치의 전류센서 신호를 입력값으로 받아서 돌입 전류값을 모니터링할 수 있다. Of course, a current sensor (not shown) for sensing the limit inrush current value of the precharge resistor 421 may be further provided for this purpose. Therefore, the inrush current value can be monitored by receiving the current sensor signal of the power interrupter as an input value.

부연하면, 한계 돌입 전류 이하의 값일 때 IGBT는 정상 동작을 하게 된다. 만약 한계 돌입전류를 초과하는 과전류가 검출될 경우 GATE 신호가 개방되어 고전압 IGBT의 스위치가 개방되게 된다. In addition, when the value is less than the limit inrush current, the IGBT operates normally. If an overcurrent exceeding the limit inrush current is detected, the GATE signal is opened and the switch of the high voltage IGBT is opened.

이는 프리차지 회로(프리차지 저항, 전선 등을 들 수 있음)의 손상을 방지하여 제품 및/또는 차량의 신뢰성 향상의 효과를 갖는다. 기계식 릴레이의 경우, 과전류 검출 회로 적용을 위해 별도 PCB(Printed Circuit Board)가 추가되어야 하고 동작속도가 상대적으로 느린 단점이 있어 과전류 검출 회로 적용이 적절치 않다.This has the effect of improving the reliability of the product and / or the vehicle by preventing damage to the pre-charge circuit (pre-charge resistance, electric wire, etc.). In the case of mechanical relays, it is not appropriate to apply the overcurrent detection circuit because a separate PCB (Printed Circuit Board) must be added for the overcurrent detection circuit and the operation speed is relatively slow.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 시동에 따른 프리차징 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 차량 시동이 온(ON)되면 제 2 메인 릴레이(Main(-) Relay)가 온 상태로 진입한다(단계 S710,S720).7 is a flowchart illustrating a pre-charging process according to a vehicle start according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, when the vehicle is turned on, the second main relay (Main (-) Relay) enters the ON state (steps S710 and S720).

상기 제 2 메인 릴레이가 온됨에 따라 프리차지 릴레이(도 4의 340)를 온한다(단계 S730).The precharge relay (340 of FIG. 4) is turned on as the second main relay is turned on (step S730).

이때, 한계 돌입 전류값을 초과하는 과전류가 검출되는 지를 판단한다(단계 S740). 부연하면, 돌입 전류가 정상범위 내에 있는 지를 확인한다.At this time, it is determined whether an overcurrent exceeding the limit inrush current value is detected (step S740). In addition, check if the inrush current is within the normal range.

단계 S740에서, 판단 결과, 과전류가 검출되면 과전류 검출부(440)의 비교기 출력값을 반전하여 상기 프리차지 릴레이(340)를 오프하고, 상기 프리차징을 중단한다(단계 S750,S751 및 S753). 물론, 이 경우, 추가적으로 진단코드를 생성할 수 있으며, 이러한 진단코드 정보는 ECU(Electronic Control Unit)(미도시)에 전송된다.If it is determined in step S740 that the overcurrent is detected, the comparator output value of the overcurrent detection unit 440 is inverted to turn off the precharge relay 340 and stop the precharging (steps S750, S751, and S753). Of course, in this case, a diagnostic code can be additionally generated, and such diagnostic code information is transmitted to an ECU (Electronic Control Unit) (not shown).

단계 S740에서, 판단 결과, 과전류가 검출되지 않으면, 제 1 메인 릴레이(Main(+) Relay)를 온하고 프리차지 릴레이(340)를 오프하여 프리차징을 수행한다(단계 S760,S770).In step S740, if the overcurrent is not detected, the first main relay (Main (+) relay) is turned on and the precharge relay 340 is turned off to perform precharging (steps S760 and S770).

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 과전류 인가시 프리차징의 순서를 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, ① IG ON되면 프리차지 릴레이(340)을 ON시킨다.FIG. 8 is a diagram illustrating a procedure of precharging when an overcurrent is applied according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. Referring to FIG. 8, (1) when IG is turned on, the precharge relay 340 is turned on.

② 프리차지 릴레이(340)가 온된 후 제 1 메일 릴레이(Main(-) Relay)를 온시킨다. 이때, 돌입전류가 발생한다. (2) Turn on the first mail relay (Main (-) Relay) after the precharge relay 340 is turned on. At this time, an inrush current is generated.

③ 이러한 돌입 전류가 제한 돌입 전류값을 초과하면 프리차지 릴레이(340)를 강제로 개방한다.(3) If this inrush current exceeds the limit inrush current value, the precharge relay 340 is forcibly opened.

④ 이후 제 1 메인 릴레이(Main(-) Relay)를 오프한다. ④ Then turn off the first main relay (Main (-) relay).

300: 전원 단속 장치
330: 메인 릴레이
340: 프리차지 릴레이
360: 모터 부하
380: 커패시터
410: 절연부
420: 스위칭부
421: 프리차지 저항
430: 스위치 제어부
440: 과전류 검출부300: Power interrupter
330: Main relay
340: Precharge relay
360: Motor load
380: Capacitors
410:
420:
421: Pre-charge resistance
430:
440: Overcurrent detection unit

Claims (15)

스위칭부;
상기 스위칭부의 온오프를 제어하는 스위치 제어부;
상기 스위치 제어부에 구동 전압을 인가하는 절연부;
상기 스위칭부와 연결되어 프리 차징을 수행하는 프리차지 저항; 및
한계 돌입 전류값을 초과하는 과전류를 검출하면 상기 스위치 제어부에 오프 제어 신호를 보내 상기 프리차징을 중단하는 과전류 검출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 릴레이.
A switching unit;
A switch control unit for controlling on / off of the switching unit;
An insulation unit for applying a driving voltage to the switch control unit;
A precharge resistor connected to the switching unit to perform precharging; And
An overcurrent detecting unit for stopping the precharging by sending an off control signal to the switch control unit when an overcurrent exceeding the limit inrush current value is detected;
Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 프리차지 저항은 스위칭부와 직렬로 연결되는 내부 저항인 것을 특징으로 하는 프리차지 릴레이.
The method according to claim 1,
Wherein the precharge resistor is an internal resistor connected in series with the switching unit.
제 1 항에 있어서,
상기 스위칭부는 IGBT(Insulated Gate Transistor), 바이폴라, 전력 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프리차지 릴레이. The method according to claim 1,
Wherein the switching unit is any one of an IGBT (Insulated Gate Transistor), a bipolar, and a power MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) device. 제 2 항에 있어서,
상기 프리차지 저항은 상기 스위칭부의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 프리차지 릴레이.
3. The method of claim 2,
And the precharge resistor is connected to the output terminal of the switching unit.
제 1 항에 있어서,
상기 절연부는 포토 커플러인 것을 특징으로 하는 프리차지 릴레이.
The method according to claim 1,
Wherein the insulating portion is a photocoupler.
제 1 항에 있어서,
상기 스위칭부는 프리 차지의 동작 상태 확인을 위한 모니터링 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 프리차지 릴레이.
The method according to claim 1,
Wherein the switching unit generates a monitoring signal for confirming an operation state of the precharge.
제 1 항에 있어서,
상기 프리차지 저항의 한계 돌입 전류값을 센싱하여 상기 과전류 검출부에 전송하는 전류 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 릴레이.
The method according to claim 1,
Further comprising a current sensor for sensing a limit inrush current value of the precharge resistor and transmitting the sensed current to the overcurrent detection unit.
고전압 배터리;
고전압 배터리의 전원을 단속하는 메인 릴레이;
상기 메인 릴레이의 온 또는 오프에 의해 고전압 배터리의 전원을 충전하는 커패시터; 및
상기 메인 릴레이의 온 또는 오프에 의한 충전시 프리 차징을 수행하는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 프리차지 릴레이;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 단속 장치.
High voltage battery;
A main relay for interrupting the power supply of the high voltage battery;
A capacitor for charging the power supply of the high-voltage battery by turning on or off the main relay; And
The precharge relay according to any one of claims 1 to 7, which performs precharging upon charging by turning on or off the main relay.
And a control unit for controlling the power supply.
제 8 항에 있어서,
상기 메인 릴레이는,
상기 고전압 배터리의 출력 일단에 연결되는 제 1 메인 릴레이; 및
상기 고전압 배터리의 출력 타단에 연결되는 제 2 메인 릴레이;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 단속 장치.
9. The method of claim 8,
The main relay includes:
A first main relay connected to one end of the output of the high voltage battery; And
And a second main relay connected to the other end of the output of the high voltage battery.
환경 차량의 충전시 프리차지 릴레이를 이용하여 프리 차징을 수행하는 프리 차징 동작 방법에 있어서,
차량 시동이 온(ON)되는 단계;
차량 시동이 온됨에 따라 제 2 메인 릴레이를 온하는 단계;
상기 제 2 메인 릴레이가 온됨에 따라 프리차지 릴레이를 온하는 단계;
한계 돌입 전류값을 초과하는 과전류가 검출되는 지를 판단하는 단계; 및
판단 결과, 과전류가 검출되면 상기 프리차지 릴레이를 오프하여 상기 프리차징을 중단하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리 차징 동작 방법.
A pre-charging operation method for performing pre-charging using a pre-charge relay when charging an environment vehicle,
The step of turning on the vehicle;
Turning on the second main relay as the vehicle is turned on;
Turning on the precharge relay as the second main relay is turned on;
Determining whether an overcurrent exceeding the limit inrush current value is detected; And
If it is determined that the overcurrent is detected, turning off the precharge relay and stopping the precharging;
Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
제 10 항에 있어서,
상기 프리차지 릴레이는, 스위칭부; 상기 스위칭부의 온오프를 제어하는 스위치 제어부; 상기 스위치 제어부에 구동 전압을 인가하는 절연부; 상기 스위칭부와 연결되어 프리 차징을 수행하는 프리차지 저항; 및 한계 돌입 전류값을 초과하는 과전류를 검출하면 상기 스위치 제어부에 오프 제어 신호를 보내 상기 프리차징을 중단하는 과전류 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리 차징 동작 방법.
11. The method of claim 10,
The precharge relay includes a switching unit; A switch control unit for controlling on / off of the switching unit; An insulation unit for applying a driving voltage to the switch control unit; A precharge resistor connected to the switching unit to perform precharging; And an overcurrent detection unit for stopping the precharging by sending an off control signal to the switch control unit when an overcurrent exceeding the limit inrush current value is detected.
제 11 항에 있어서,
상기 스위칭부가 프리 차지의 동작 상태 확인을 위한 모니터링 신호를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리 차징 동작 방법.
12. The method of claim 11,
And generating a monitoring signal for confirming an operating state of the precharging unit by the switching unit.
제 11 항에 있어서,
판단 결과, 과전류가 검출되지 않으면, 제 1 메인 릴레이를 온하는 단계; 및
상기 제 1 메인 릴레이가 온됨에 따라 프리차징을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리 차징 동작 방법.
12. The method of claim 11,
If it is determined that no overcurrent is detected, turning on the first main relay; And
And performing precharging when the first main relay is turned on.
제 11 항에 있어서,
전류 센서가 상기 프리차지 저항의 한계 돌입 전류값을 센싱하여 상기 과전류 검출부에 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리 차징 동작 방법.
12. The method of claim 11,
And the current sensor senses a limit inrush current value of the precharge resistor and transmits the sensed current to the overcurrent detection unit.
제 11 항에 있어서,
상기 프리 차징이 중단됨에 따라 진단 코드를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리 차징 동작 방법.
12. The method of claim 11,
And generating a diagnostic code as the pre-charging is interrupted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102142459B1 (en) * 2019-02-27 2020-08-10 한국자동차연구원 Apparatus for driving relay and method threrof
CN114006426A (en) * 2021-09-30 2022-02-01 浙江高泰昊能科技有限公司 Large capacitive load pre-charging circuit and working method thereof
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