KR20150127838A - Relay for removing arc bidirectionally and electric vehicle using the same - Google Patents

Relay for removing arc bidirectionally and electric vehicle using the same Download PDF

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Abstract

Provided are a relay for bidirectionally eliminating an arc and an electric vehicle to which the relay is applied. The electric vehicle according to an embodiment of the present invention comprises: a battery; a driving system for providing power required for driving a vehicle; a sensor for sensing a current flowing between the battery and the driving system; a relay with an electromagnet for switching electrical connection between the battery and the driving system by using contact points, and forming a magnetic field around the contact points; and a managing unit for adjusting the direction of the magnetic field formed around the contact points by controlling a polarity of the electromagnet according to a direction of the current sensed by the sensor. Therefore, both stability and reliability of the battery and a system are obtained by eliminating an arc early which can occur in the relay in an early stage in the case of battery charging as well as battery discharging.

Description

양방향 아크 소거를 위한 릴레이 및 이를 적용한 전기 자동차{Relay for removing arc bidirectionally and electric vehicle using the same}[0001] The present invention relates to a relay for bidirectional arc cancellation and an electric vehicle using the relay.

본 발명은 릴레이 및 이를 적용한 전기 자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접점 분리시에 발생할 수 있는 아크를 안전하게 소거하기 위한 릴레이 및 이를 적용한 전기 공급 장치와 전기 자동차에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a relay and an electric vehicle to which the relay is applied. More particularly, the present invention relates to a relay for safely canceling an arc that may occur when a contact is disconnected,

화석 연료의 고갈 및 환경 오염 문제가 대두 되면서, 연료 효율을 높이고 배기 가스 저감이 가능한 미래형 친환경차량이 각광을 받고 있다. 하이브리드 자동차, 수소연료전지 자동차, 전기 자동차가 친환경차량의 대표적인 예이다. 기존의 내연기관 자동차와의 가장 큰 차이점은 전기 에너지를 동력원으로 모터를 구동하여 차량 동력에 사용하는 것이다.As exhaustion of fossil fuels and environmental pollution problems are emerging, future environment friendly vehicles which can increase fuel efficiency and reduce exhaust gas are getting popular. Hybrid vehicles, hydrogen fuel cell vehicles, and electric vehicles are examples of environmentally friendly vehicles. The biggest difference from conventional internal combustion engine automobiles is that the electric energy is used as power source for the motor by driving the motor.

내연기관에서 엔진에 동력을 제공하는 에너지원으로 연료주입(가솔린,디젤)을 필요로 하듯이, 전기모터는 전기에너지를 에너지원으로 필요로 하고 충방전이 가능한 2차 전지를 주로 사용한다.Just as an internal combustion engine requires fuel injection (gasoline, diesel) as an energy source that provides power to the engine, the electric motor uses a secondary battery that requires electrical energy as an energy source and can charge and discharge.

고전압 2차 전지는 전기 모터에 전기에너지를 제공하는 방전과 제동시 발생하는 전기 에너지를 받는 저장하는 충전기능을 번갈아 하게 된다.The high-voltage secondary battery alternates between charging and discharging to provide electrical energy to the electric motor and to store and receive electrical energy generated during braking.

2차 전지와 전기 모터는 고전압 릴레이에 의해 연결되어 있다. 고전압 릴레이는 수백 볼트의 전압,수백 암페어의 전류 범위를 가지며 고전압 회로를 연결, 차단하는 역할을 담당한다.The secondary battery and the electric motor are connected by a high voltage relay. High voltage relays have a voltage of hundreds of volts, a current range of hundreds of amps, and are responsible for connecting and disconnecting high voltage circuits.

릴레이의 동작 조건에 따라서 높은 전압의 아크가 발생하기도 하는데, 이 경우 화재 등의 큰 사고가 일어날 수 있으므로, 도 1에 도시된 바와 같이 아크를 릴레이 밖으로 소거시키기 위한 메커니즘이 필요하며, 이 메커니즘이 도 2에 도시되어 있다.A high voltage arc may be generated depending on the operating conditions of the relay. In this case, a large accident such as a fire may occur. Therefore, a mechanism for erasing the arc out of the relay is required as shown in FIG. 1, 2.

도 2에 도시된 아크 소거 메커니즘은, 릴레이의 요크(40) 내에 마련된 접점들(10,20) 주변에 영구자석(30)으로 자계를 형성하여, 로렌츠의 힘이 접점들(10,20) 밖을 향하도록 하여, 아크 발생시 접점들(10,20)에서 멀어지도록 함으로써 아크를 소거하는 방식이다.The arc-erasing mechanism shown in FIG. 2 forms a magnetic field with the permanent magnets 30 around the contacts 10 and 20 provided in the yoke 40 of the relay, so that the Lorentz force is generated outside the contacts 10 and 20 So as to move away from the contact points 10 and 20 during arc generation, thereby erasing the arc.

하지만, 도 2에 도시된 아크 소거 메커니즘은 배터리 방전시에만 적용가능하다. 즉, 배터리 충전을 위한 회생 제동시에는, 오히려 아크가 접점들(10,20) 내부에 머무르게 되어 화재나 고장의 위험이 배가 되는 문제가 있다.
However, the arc cancellation mechanism shown in Fig. 2 is applicable only to battery discharge. That is, at the time of the regenerative braking for charging the battery, the arc stays inside the contact points 10 and 20, which increases the risk of fire or breakdown.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 배터리 방전은 물론 충전시에도 릴레이에서 발생할 수 있는 아크를 소거할 수 있는 릴레이, 전기 공급 장치 및 이를 적용한 전기 자동차를 제공함에 있다.
It is an object of the present invention to provide a relay capable of erasing an arc that may occur in a relay even in charging, as well as a battery discharge, an electric supply device, and an electric vehicle .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 전기 자동차는, 배터리; 자동차 운행에 필요한 동력을 제공하는 구동계; 상기 배터리와 상기 구동계 간에 흐르는 전류는 감지하는 센서; 상기 배터리와 상기 구동계 간의 전기적 연결을 접점들을 이용하여 스위칭하고, 접점들 주변에 자계를 형성하는 전자석을 구비하는 릴레이; 및 상기 센서에 의해 감지된 전류의 방향에 따라, 전자석의 극성을 제어하여 점점들 주변에 형성되는 자계의 방향을 조정하는 관리부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electric vehicle including: a battery; A driving system for providing power required for driving a vehicle; A sensor for sensing a current flowing between the battery and the driving system; A relay having an electromagnet for switching an electrical connection between the battery and the drive system using contacts, and forming a magnetic field around the contacts; And a controller for controlling the polarity of the electromagnet according to the direction of the current sensed by the sensor to adjust the direction of the magnetic field formed around the points.

그리고, 상기 관리부는, 상기 릴레이에서 발생할 수 있는 아크를 상기 접점들의 외각으로 소거시키기 위한 힘을 발생시킬 수 있는 방향의 자계가 생성되도록 상기 전자석의 극성을 제어할 수 있다.The management unit may control the polarity of the electromagnet so that a magnetic field in a direction that can generate a force for erasing an arc that may occur in the relay at the outer sides of the contacts is generated.

또한, 상기 관리부는, 상기 센서에 의해 전류의 크기에 따라 전자석에 인가하는 전류의 크기를 조절하여 상기 전자석에 의해 발생되는 자계의 크기를 조절할 수 있다.The controller may adjust the magnitude of the magnetic field generated by the electromagnet by adjusting the magnitude of the current applied to the electromagnet according to the magnitude of the current by the sensor.

그리고, 상기 관리부는, 상기 센서에 의해 감지된 전류의 방향이 변경되면, 상기 전자석의 극성을 변경시킬 수 있다.The controller may change the polarity of the electromagnet when the direction of the current sensed by the sensor is changed.

또한, 상기 릴레이는, 상기 배터리의 양극과 상기 구동계 사이에 마련된 제1 릴레이; 및 상기 배터리의 음극과 상기 구동계 사이에 마련된 제2 릴레이;를 포함하고, 상기 관리부는, 제1 릴레이에 구비된 전자석의 극성 및 제2 전자석에 구비된 전자석의 극성을 함께 제어할 수 있다.The relay may further include: a first relay provided between the anode of the battery and the driving system; And a second relay provided between the cathode of the battery and the driving system. The management unit may control the polarity of the electromagnet provided in the first relay and the polarity of the electromagnet provided in the second electromagnet.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 전기 공급 장치는, 배터리; 상기 배터리와 동력을 발생시키는 구동계 간에 흐르는 전류는 감지하는 센서; 상기 배터리와 상기 구동계 간의 전기적 연결을 접점들을 이용하여 스위칭하고, 접점들 주변에 자계를 형성하는 전자석을 구비하는 릴레이; 및 상기 센서에 의해 감지된 전류의 방향에 따라, 전자석의 극성을 제어하여 점점들 주변에 형성되는 자계의 방향을 조정하는 관리부;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electricity supply apparatus including: a battery; A sensor that senses a current flowing between the battery and a driving system that generates power; A relay having an electromagnet for switching an electrical connection between the battery and the drive system using contacts, and forming a magnetic field around the contacts; And a controller for controlling the polarity of the electromagnet according to the direction of the current sensed by the sensor to adjust the direction of the magnetic field formed around the points.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 릴레이는, 배터리와 구동계 간의 전기적 연결을 스위칭하는 접점들; 및 상기 접점들 주변에 자계를 형성하며, 상기 배터리와 상기 구동계 간에 흐르는 전류의 방향에 따라 극성이 제어되는 전자석;을 포함한다.
According to another embodiment of the present invention, a relay includes: contacts for switching an electrical connection between a battery and a driving system; And an electromagnet which forms a magnetic field around the contacts and whose polarity is controlled according to a direction of a current flowing between the battery and the driving system.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 배터리 방전은 물론 충전시에도 릴레이에서 발생할 수 있는 아크를 조기에 소거할 수 있어, 배터리와 계통의 안전성과 신뢰성 모두를 확보할 수 있게 된다.
As described above, according to the present invention, not only the battery discharge but also the arcing which may occur in the relay even during the charging can be canceled prematurely, thereby ensuring both safety and reliability of the battery and the system.

도 1은 아크 소거 과정을 도시한 도면,
도 2는 기존의 아크 소거 메커니즘을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차용 전기 공급 장치의 블럭도,
도 4a는 메인 릴레이의 사시도,
도 4b는, 도 4a에 도시된 메인 릴레이의 중앙 부분을 수평으로 절단하여 도시한 단면도,
도 5a는 배터리 방전 상황에서, 릴레이 내부 자계 제어의 설명에 제공되는 도면,
도 5b는 배터리 충전 상황에서, 릴레이 내부 자계 제어의 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 6은 아크 소거를 위한 릴레이 제어방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.1 is a view showing an arc erasing process,
Figure 2 shows a conventional arc-erase mechanism,
3 is a block diagram of an electric power supply for an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention,
4A is a perspective view of the main relay,
FIG. 4B is a cross-sectional view of the main relay shown in FIG. 4A,
5A is a diagram provided in the explanation of the relay internal magnetic field control in the battery discharge situation,
Fig. 5B is a diagram provided in the explanation of the relay internal magnetic field control in a battery charging situation,
6 is a flowchart provided in the explanation of the relay control method for arc erasure.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차용 전기 공급 장치의 블럭도이다. 도 3에는 이해와 설명의 편의를 위해, 전기 자동차용 전기 공급 장치(100) 외에 전기 자동차의 운행에 필요한 동력을 제공하는 자동차 구동계(10)를 더 도시하였다.3 is a block diagram of an electric power supply for an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention. 3 shows a vehicle driveline 10 for providing power necessary for the operation of an electric vehicle, in addition to the electric power supply device 100 for electric vehicles, for the sake of understanding and explanation.

본 실시예에 따른 전기 자동차용 전기 공급 장치(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리(110), 전류 센서(120), BMS(Battery Management System)(130), 메인 릴레이들(140-1, 140-2), 프리차징 저항(150) 및 프리차징 릴레이(160)를 구비한다.3, a battery 110, a current sensor 120, a battery management system (BMS) 130, main relays 140 -1, and 140-2, a pre-charging resistor 150, and a pre-charging relay 160.

배터리(110)는 충전을 통해 전기 에너지를 저장하고, 방전을 통해 저장된 전기 에너지를 자동차 구동계(10)에 공급하는 에너지 저장매체이다.The battery 110 is an energy storage medium that stores electric energy through charging and supplies electric energy stored in the battery to the automobile driveline 10 through discharging.

전류 센서(120)는 배터리(110)와 자동차 구동계(10) 간에 흐르는 전류의 방향과 크기를 감지하고, 감지 결과를 후술할 BMS(130)로 제공한다.The current sensor 120 senses the direction and magnitude of the current flowing between the battery 110 and the automotive driveline 10 and provides the sensing result to the BMS 130 to be described later.

전기 자동차가 가속되거나 오르막길 주행시에는 배터리(110)가 방전하여, 배터리(110)에서 자동차 구동계(10)로 전류가 흐른다. 반면, 전기 자동차가 감속되거나 내리막길 주행시에는, 자동차 구동계(10)에서 배터리(110)로 전류가 흘러 배터리(110)가 충전된다.When the electric vehicle accelerates or rises, the battery 110 discharges, and current flows from the battery 110 to the automotive drivetrain 10. On the other hand, when the electric vehicle decelerates or travels downhill, a current flows from the vehicle drive system 10 to the battery 110, so that the battery 110 is charged.

메인 릴레이들(140-1, 140-2)은 배터리(110)와 자동차 구동계(10) 간의 전기적 연결을 스위칭한다. 메인 릴레이(+)(140-1)는 배터리(110)의 양극과 자동차 구동계(10) 사이에 전기적 연결을 스위칭하고, 메인 릴레이(-)(140-2)는 배터리(110)의 음극과 자동차 구동계(10) 사이에 전기적 연결을 스위칭한다.The main relays 140-1 and 140-2 switch the electrical connection between the battery 110 and the automotive driveline 10. The main relay 140-1 switches the electrical connection between the anode of the battery 110 and the vehicle drive system 10 and the main relay 140-2 switches between the cathode of the battery 110 and the car And switches the electrical connection between the driving system 10.

정상적인 상황에서는, 메인 릴레이들(140-1, 140-2)이 스위칭-온 되어 배터리(110)와 자동차 구동계(10) 간의 전기적 연결을 설정한다. 반면, 비정상적인 상황(예를 들면, 과전압이나 과전류 발생 등)에서는 배터리(110)와 자동차 구동계(10)를 보호하기 위해, 메인 릴레이들(140-1, 140-2)이 스위칭-오프 되어 배터리(110)와 자동차 구동계(10) 간의 전기적 연결을 차단한다.In a normal situation, the main relays 140-1 and 140-2 are switched on to establish an electrical connection between the battery 110 and the vehicle driveline 10. On the other hand, in order to protect the battery 110 and the automotive driveline 10 in an abnormal situation (for example, an overvoltage or an overcurrent occurs), the main relays 140-1 and 140-2 are switched off, 110 and the vehicle driv- ing system 10 are disconnected from each other.

메인 릴레이들(140-1, 140-2)은 동일한 것으로 구현가능하다. 도 4a는 메인 릴레이들(140-1, 140-2)을 참조부호 140으로 대표하여 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 메인 릴레이(140)의 중앙 부분을 수평으로 절단하여 도시한 단면도이다.The main relays 140-1 and 140-2 can be implemented in the same manner. 4A is a perspective view of the main relays 140-1 and 140-2, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the main relay 140 shown in FIG. Sectional view.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 메인 릴레이(140)에는 요크(144) 내에 고정 접점(141)과 전자석들(143-1, 143-2)이 마련되어 있다. 그리고, 도 4a에 도시되지는 않았는데, 고정 접점(141) 하부에는 가동 접점(미도시)이 위치한다.4A and 4B, the main relay 140 is provided with a stationary contact 141 and electromagnets 143-1 and 143-2 in a yoke 144. As shown in FIG. Although not shown in FIG. 4A, a movable contact (not shown) is located below the stationary contact 141.

고정 접점(141)과 가동 접점이 접촉되면 메인 릴레이(140)는 스위칭-온 상태가 되고, 고정 접점(141)과 가동 접점이 분리되면 메인 릴레이(140)는 스위칭-오프 상태가 된다.When the fixed contact 141 is in contact with the movable contact, the main relay 140 is switched on. When the fixed contact 141 is disconnected from the movable contact, the main relay 140 is switched off.

전자석들(143-1, 143-2)은 고정 접점(141)과 가동 접점의 주변에 자계를 형성하는데, 이 자계 형성은 고정 접점(141)과 가동 접점이 분리되는 순간에 발생하는 아크를 접점들의 외각으로 소거시키기 위한 힘을 발생시키기 위함이다. 전자석들(143-1, 143-2)을 이용한 아크 소거에 대해서는 상세히 후술한다.The electromagnets 143-1 and 143-2 form a magnetic field around the fixed contact 141 and the movable contact so that the arc generated at the moment when the fixed contact 141 and the movable contact are separated from each other, So as to generate a force for erasing them. The arc erasing using the electromagnets 143-1 and 143-2 will be described later in detail.

다시, 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.Again, this will be described in detail with reference to FIG.

프리차징 저항(150) 및 프리차징 릴레이(160)는 자동차 구동계(10)의 구동 초기에 높은 전기 에너지 공급을 위한 수단으로, 프리차징 릴레이(160)가 스위칭-온 되는 경우에는 메인 릴레이(+)(140-1)가 스위칭-오프된다.The precharging resistor 150 and the precharging relay 160 are means for supplying a high electric energy at the initial stage of driving the automotive drivetrain 10 and are connected to the main relay (+) when the precharging relay 160 is switched on. (140-1) is switched off.

BMS(130)는 배터리(110)의 전압과 온도를 센싱하여 BMS(130)의 충전과 방전을 제어하는 한편, 전류 센서(120)에 의한 감지 결과를 기초로 메인 릴레이들(140-1, 140-2)에 마련된 전자석들(143-1, 143-2)의 극성을 제어하는 관리용 소자에 해당한다.The BMS 130 senses the voltage and the temperature of the battery 110 to control the charging and discharging of the BMS 130 and the main relays 140-1 and 140-2 based on the detection result of the current sensor 120. [ -2) of the electromagnets 143-1 and 143-2.

전자석들(143-1, 143-2)의 극성 제어를 통해, BMS(130)는 메인 릴레이들(140-1, 140-2)의 점점들 주변에 형성되는 자계의 방향을 조정함으로써, 궁극적으로는 점점들에 흐르는 전류와 점점들 주변에 형성되는 자계에 의해 발생하는 로렌츠의 힘이 점점들의 외각을 향하도록 한다. 이하에서, 도 5a 내지 도 5b를 참조하여 상세히 설명한다.Through the polarity control of the electromagnets 143-1 and 143-2, the BMS 130 adjusts the direction of the magnetic field formed around the increments of the main relays 140-1 and 140-2, And the Lorentz force generated by the magnetic field formed around the increasing and decreasing currents gradually increases toward the outside of the rotor. Hereinafter, this will be described in detail with reference to Figs. 5A to 5B.

도 5a는 도 4a에 도시된 메인 릴레이(140)의 중앙 부분을 수직 방향으로 절단하여 도시한 단면도로서, 도 4b에 도시되지 않았었던 가동 접점(142)을 더 도시하였다.5A is a cross-sectional view of the main relay 140 shown in FIG. 4A cut vertically in a central portion thereof, and further shows a movable contact 142 which was not shown in FIG. 4B.

도 5a는 전기 자동차가 가속되거나 오르막길 주행 중인 상황으로, 배터리(110)가 방전하여 배터리(110)에서 자동차 구동계(10)로 전류가 흐르는 상황이다. 이와 같은 상황에서의, 메인 릴레이(140)의 고정 접점(141)과 가동 접점(142)에 흐르는 전류의 방향(적색 화살표)은 도시된 바와 같다.5A shows a state in which the battery 110 is discharged and current flows from the battery 110 to the automotive driveline 10 in a state where the electric vehicle is accelerating or traveling uphill. The direction (red arrow) of the current flowing through the fixed contact 141 and the movable contact 142 of the main relay 140 in such a situation is as shown in the figure.

한편, 도 5b는 전기 자동차가 감속되거나 내리막길 주행 중인 상황으로, 배터리(110)가 충전되어 자동차 구동계(10)에서 배터리(110)로 전류가 흐르는 상황이다. 이와 같은 상황에서의, 메인 릴레이(140)의 고정 접점(141)과 가동 접점(142)에 흐르는 전류의 방향(적색 화살표)은 도시된 바와 같이, 도 5a에 도시된 상황과 반대이다.Meanwhile, FIG. 5B shows a state where the electric vehicle is decelerating or traveling downhill, and the battery 110 is charged, and current flows from the vehicle drive system 10 to the battery 110. FIG. The direction (red arrow) of the current flowing through the fixed contact 141 and the movable contact 142 of the main relay 140 in such a situation is opposite to the situation shown in Fig. 5A, as shown.

이와 같이, 메인 릴레이(140)의 고정 접점(141)과 가동 접점(142)에 흐르는 전류의 방향(적색 화살표)은 반대이지만, 고정 접점(141)과 가동 접점(142) 사이에 작용하는 로렌츠의 힘(녹색 화살표)은 도 5a와 도 5b 모두에서 동일하다.The direction of the current flowing through the fixed contact 141 and the movable contact 142 of the main relay 140 is opposite to that of the current flowing through the movable contact 142 of the main relay 140. However, The force (green arrow) is the same in both Figs. 5A and 5B.

즉, 배터리(110)가 충전되는 상황과 방전되는 상황 모두에 대해, 고정 접점(141)과 가동 접점(142) 사이에 작용하는 로렌츠의 힘(녹색 화살표)은 접점들(141, 142)의 외각을 향한다.That is, the Lorentz force (green arrow) acting between the stationary contact 141 and the movable contact 142 with respect to both the situation in which the battery 110 is charged and the situation in which the battery 110 is discharged, .

이는, 도 5a에 도시된 상황과 도 5b에 도시된 상황에 대해, 자계의 방향(청색 나사)이 반대가 되도록 BMS(130)에 의해 전자석들(143-1, 143-2)의 극성이 제어되었기 때문이다.This is because the polarity of the electromagnets 143-1 and 143-2 is controlled by the BMS 130 such that the direction of the magnetic field (blue thread) is opposite to the situation shown in Fig. 5A and the situation shown in Fig. It is because.

즉, 배터리(110)에서 자동차 구동계(10)로 전류가 흐르는 배터리(110) 방전 상황에서, BMS(130)는 자계가 정방향(지면으로부터 나오는 방향)이 되도록 전자석들(143-1, 143-2)의 극성을 제어한다.That is, when the battery 110 discharges current from the battery 110 to the automobile driveline 10, the BMS 130 drives the electromagnets 143-1 and 143-2 so that the magnetic field is in a normal direction ).

반면, 자동차 구동계(10)에서 배터리(110)로 전류가 흐르는 배터리(110) 충전 상황에서, BMS(130)는 자계가 역방향(지면으로 들어가는 방향)이 되도록 전자석들(143-1, 143-2)의 극성을 제어한다.On the other hand, in a state where the battery 110 in which the current flows from the vehicle drive system 10 to the battery 110 is charged, the BMS 130 controls the electromagnets 143-1 and 143-2 so that the magnetic field is reversed ).

어느 상황이든, 고정 접점(141)과 가동 접점(142) 사이에 작용하는 로렌츠의 힘(녹색 화살표)은 접점들(141, 142)의 외각을 향하므로, 고정 접점(141)과 가동 접점(142)이 분리되는 순간에 발생하는 아크는 이 힘에 의해 접점들(141, 142)의 외각으로 조기에 소거된다.In either case, the Lorentz force (green arrow) acting between the stationary contact 141 and the movable contact 142 faces the outer edges of the contacts 141 and 142, so that the stationary contact 141 and the movable contact 142 The arc that is generated at the moment of separation is prematurely erased by the force to the outer periphery of the contacts 141 and 142.

도 6은 도 3에 도시된 전기 자동차용 전기 공급 장치(100)에서 아크 소거를 위한 릴레이 제어방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.6 is a flowchart provided in the explanation of the relay control method for arc erasure in the electric vehicle 100 for an electric vehicle shown in Fig.

도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 BMS(130)는 전류 센서(120)에 의해 감지된 배터리(110)와 자동차 구동계(10) 간에 흐르는 전류의 방향을 파악한다(S210).As shown in FIG. 6, first, the BMS 130 determines the direction of a current flowing between the battery 110 and the automotive driveline 10 sensed by the current sensor 120 (S210).

S210단계에서 파악된 전류 방향이 "배터리(110) → 자동차 구동계(10)" 로 판단되면(S220-Y), BMS(130)는 메인 릴레이들(140-1, 140-2)의 내부 자계가 정방향(도 5a)이 되도록 전자석들(143-1, 143-2)의 극성을 제어한다(S230).If it is determined in S210 that the current direction is "battery 110 → automobile driveline 10" (S220-Y), the BMS 130 determines that the internal magnetic fields of the main relays 140-1 and 140-2 The polarities of the electromagnets 143-1 and 143-2 are controlled so as to be in the forward direction (Fig. 5A) (S230).

반면, S210단계에서 파악된 전류 방향이 "자동차 구동계(10) → 배터리(110)"로 판단되면(S240-Y), BMS(130)는 메인 릴레이들(140-1, 140-2)의 내부 자계가 역방향(도 5b)이 되도록 전자석들(143-1, 143-2)의 극성을 제어한다(S250).On the other hand, if it is determined in S210 that the direction of the current is "the vehicle driving system 10 to the battery 110" (S240-Y), the BMS 130 determines that the internal relays 140-1 and 140-2 The polarities of the electromagnets 143-1 and 143-2 are controlled so that the magnetic field becomes the reverse direction (Fig. 5B) (S250).

지금까지, 전기 자동차용 전기 공급 장치(100)에 있어서, 배터리(110)와 자동차 구동계(10) 간의 스위칭을 수행하는 메인 릴레이들(140-1, 140-2)의 내부 자계 방향을 제어하여, 아크를 소거하는 기법에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.Up to now, in the electric power supply apparatus for an electric vehicle 100, the internal magnetic field directions of the main relays 140-1 and 140-2, which perform switching between the battery 110 and the automotive driveline 10, The arc elimination technique has been described in detail with respect to preferred embodiments.

위 실시예들에서는, 메인 릴레이들(140-1, 140-2)의 내부 자계의 방향만을 제어하는 것을 상정하였으나, 더 나아가 전자석들(143-1, 143-2)에 공급하는 전류의 크기를 제어하여 내부 자계의 크기까지 제어하는 것을 상정할 수 있다.Although it has been assumed in the above embodiments that only the direction of the internal magnetic field of the main relays 140-1 and 140-2 is controlled, the magnitude of the current supplied to the electromagnets 143-1 and 143-2 It can be assumed that the control is carried out up to the magnitude of the internal magnetic field.

보다 구체적으로, 메인 릴레이들(140-1, 140-2)의 내부 자계 크기가 배터리(110)와 자동차 구동계(10) 간에 흐르는 전류의 크기에 비례하도록 제어가능하다. 메인 릴레이들(140-1, 140-2)의 내부 자계 크기는, 전자석들(143-1, 143-2)에 인가되는 전류의 크기를 제어하여 조절가능하다.More specifically, the internal magnetic field magnitudes of the main relays 140-1 and 140-2 are controllable so as to be proportional to the magnitude of the current flowing between the battery 110 and the automotive drivetrain 10. The internal magnetic field magnitudes of the main relays 140-1 and 140-2 can be adjusted by controlling the magnitude of the current applied to the electromagnets 143-1 and 143-2.

한편, 전기 공급 장치(100)을 전기 자동차를 구현하는 경우나, 전기 공급 장치(100)에 마련된 메인 릴레이만을 별로도 구현하는 경우도 본 발명의 기술적 사상을 이용한 것이므로 본 발명의 범주에 포함될 수 있음에 유념하여야 한다.Meanwhile, the case where the electric power supplying apparatus 100 is implemented as an electric vehicle or the case where only the main relay provided in the electric power supplying apparatus 100 is also implemented also can be included in the scope of the present invention since it is based on the technical idea of the present invention .

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

10 : 자동차 구동계
100 : 전기 자동차용 전기 공급 장치
110 : 배터리 120 : 전류 센서
130 : BMS(Battery Management System)
140, 140-1, 140-2 : 메인 릴레이
141 : 고정 접점 142 : 가동 접점
143-1, 143-2 : 전자석 144 : 요크
150 : 프리차징 저항 160 : 프리차징 릴레이10: Automotive drive system
100: electric supply for electric vehicles
110: Battery 120: Current sensor
130: Battery Management System (BMS)
140, 140-1, 140-2: main relay
141: fixed contact point 142: movable contact point
143-1, 143-2: electromagnet 144: yoke
150: pre-charging resistor 160: pre-charging relay

Claims (7)

배터리;
자동차 운행에 필요한 동력을 제공하는 구동계;
상기 배터리와 상기 구동계 간에 흐르는 전류는 감지하는 센서;
상기 배터리와 상기 구동계 간의 전기적 연결을 접점들을 이용하여 스위칭하고, 접점들 주변에 자계를 형성하는 전자석을 구비하는 릴레이; 및
상기 센서에 의해 감지된 전류의 방향에 따라, 전자석의 극성을 제어하여 점점들 주변에 형성되는 자계의 방향을 조정하는 관리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
battery;
A driving system for providing power required for driving a vehicle;
A sensor for sensing a current flowing between the battery and the driving system;
A relay having an electromagnet for switching an electrical connection between the battery and the drive system using contacts, and forming a magnetic field around the contacts; And
And a controller for controlling the polarity of the electromagnets to adjust the direction of the magnetic field formed around the points according to the direction of the current sensed by the sensor.
제 1항에 있어서,
상기 관리부는,
상기 릴레이에서 발생할 수 있는 아크를 상기 접점들의 외각으로 소거시키기 위한 힘을 발생시킬 수 있는 방향의 자계가 생성되도록 상기 전자석의 극성을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
The method according to claim 1,
Wherein,
And controls the polarity of the electromagnet so that a magnetic field in a direction that can generate a force for erasing an arc that may occur in the relay at an outer angle of the contacts is generated.
제 2항에 있어서,
상기 관리부는,
상기 센서에 의해 전류의 크기에 따라 전자석에 인가하는 전류의 크기를 조절하여 상기 전자석에 의해 발생되는 자계의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
3. The method of claim 2,
Wherein,
And the magnitude of the magnetic field generated by the electromagnet is adjusted by adjusting the magnitude of the current applied to the electromagnet according to the magnitude of the current by the sensor.
제 1항에 있어서,
상기 관리부는,
상기 센서에 의해 감지된 전류의 방향이 변경되면, 상기 전자석의 극성을 변경시키는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
The method according to claim 1,
Wherein,
And changes the polarity of the electromagnet when the direction of the current sensed by the sensor is changed.
제 1항에 있어서,
상기 릴레이는,
상기 배터리의 양극과 상기 구동계 사이에 마련된 제1 릴레이; 및
상기 배터리의 음극과 상기 구동계 사이에 마련된 제2 릴레이;를 포함하고,
상기 관리부는,
제1 릴레이에 구비된 전자석의 극성 및 제2 전자석에 구비된 전자석의 극성을 함께 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
The method according to claim 1,
The relay includes:
A first relay provided between the anode of the battery and the driving system; And
And a second relay provided between the cathode of the battery and the driving system,
Wherein,
Wherein the polarity of the electromagnet provided in the first relay and the polarity of the electromagnet provided in the second electromagnet are controlled together.
배터리;
상기 배터리와 동력을 발생시키는 구동계 간에 흐르는 전류는 감지하는 센서;
상기 배터리와 상기 구동계 간의 전기적 연결을 접점들을 이용하여 스위칭하고, 접점들 주변에 자계를 형성하는 전자석을 구비하는 릴레이; 및
상기 센서에 의해 감지된 전류의 방향에 따라, 전자석의 극성을 제어하여 점점들 주변에 형성되는 자계의 방향을 조정하는 관리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
battery;
A sensor that senses a current flowing between the battery and a driving system that generates power;
A relay having an electromagnet for switching an electrical connection between the battery and the drive system using contacts, and forming a magnetic field around the contacts; And
And a controller for controlling the polarity of the electromagnet according to the direction of the current sensed by the sensor to adjust the direction of the magnetic field formed around the points.
배터리와 구동계 간의 전기적 연결을 스위칭하는 접점들; 및
상기 접점들 주변에 자계를 형성하며, 상기 배터리와 상기 구동계 간에 흐르는 전류의 방향에 따라 극성이 제어되는 전자석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이.
Contacts for switching the electrical connection between the battery and the drive system; And
And an electromagnet which forms a magnetic field around the contacts and whose polarity is controlled according to a direction of a current flowing between the battery and the driving system.
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