KR20160089658A

KR20160089658A - 접촉기 상태 진단 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20160089658A
Application number: KR1020150009132A
Authority: KR
Inventors: 김진환
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2016-07-28

Abstract

본 발명은 접촉기 상태 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 접촉기의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정하는 시간 측정부; 및 접촉기의 초기 개로 및 폐로 동작을 소정의 제1 설정 횟수로 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제1 평균 시간 값과, 상기 소정의 제1 설정 횟수 이후에 수행되는 접촉기의 개로 및 폐로 동작을 소정의 제2 설정 횟수만큼 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제2 평균 시간 값을 비교하여 접촉기의 상태를 진단하는 진단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

접촉기 상태 진단 장치 및 방법 {Apparatus and method for checking state of contactor}

본 발명은 접촉기 상태 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초기 접촉기의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정하여 기준으로 하고, 이후에 수행되는 접촉기의 개로 및 폐로 동작 시간과 비교함으로써, 접촉기에 이상 여부 판단 및 경고 신호를 출력하는 접촉기 상태 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 배터리는 화석 연료의 사용을 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

때문에, 배터리는 휴대용 기기를 비롯하여 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(electric vehicle) 또는 에너지 저장 시스템(energy storage system) 등에 보편적으로 응용되고 있다.

이러한 배터리는 릴레이 또는 스위치와 같은 접촉기의 개폐 동작에 의해 충방전이 수행되며, 또한 각종 부하에 전원을 공급할 수 있다. 이때, 접촉기에 이상이 발생하는 경우 배터리의 충방전 및 전원 공급이 차단되는 심각한 문제가 초래 될 수 있다.

즉, 배터리의 활용도를 높이기 위해서는 접촉기와 같은 주변 장치의 안정적인 동작이 필수적이며, 이를 위해서는 접촉기의 상태를 진단하며 주의를 기울이는 것이 바람직하다.

여기서 접촉기의 상태를 추정하는 종래 기술을 살펴보면, 개폐 시마다 발생하는 전류와 접촉기의 손상과의 상관성을 계산하는 방식으로, 접촉기의 내구성 변화 및 동작 시간 등이 반영되지 않아 정확한 상태 진단에 어려움이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0007180호

본 발명의 목적은, 초기 접촉기의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정하여 기준으로 하고, 이후에 수행되는 접촉기의 개로 및 폐로 동작 시간과 비교함으로써, 접촉기에 이상 여부 판단 및 경고 신호를 출력하는 접촉기 상태 진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 장치는, 접촉기의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정하는 시간 측정부; 및 접촉기의 초기 개로 및 폐로 동작을 소정의 제1 설정 횟수로 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제1 평균 시간 값과, 상기 소정의 제1 설정 횟수 이후에 수행되는 상기 접촉기의 개로 및 폐로 동작을 소정의 제2 설정 횟수만큼 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제2 평균 시간 값을 비교하여 접촉기의 상태를 진단하는 진단부;를 포함하여 구성된다.

일 실시예에서, 상기 접촉기 상태 진단 장치는 제1 평균 시간 값 및 제2 평균 시간 값을 산출하여 저장하는 저장부;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 진단부는 접촉기에 이상 발생시 경고 신호를 영상 또는 음성으로 출력하는 출력부;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 진단부는 제1 평균 시간 값에 10ms(millisecond; ms)를 더한 값을 기준으로 하여, 제2 평균 시간 값이 상기 기준을 초과하는 경우 접촉기에 이상이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 방법은, 접촉기의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정하는 단계; 및 상기 접촉기의 초기 개로 및 폐로 동작을 소정의 제1 설정 횟수로 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제1 평균 시간 값과, 상기 소정의 제1 설정 횟수 이후에 수행되는 상기 접촉기의 개로 및 폐로 동작을 소정의 제2 설정 횟수만큼 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제2 평균 시간 값을 비교하여 접촉기의 상태를 진단하는 단계;를 포함하여 구성된다.

일 실시예에서, 상기 접촉기 상태 진단 방법은 제1 평균 시간 값 및 제2 평균 시간 값을 산출하여 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 접촉기의 상태를 진단하는 단계는 접촉기에 이상 발생시, 경고 신호를 영상 또는 음성으로 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 접촉기의 상태를 진단하는 단계는 제1 평균 시간 값에 10ms를 더한 값을 기준으로 하여, 제2 평균 시간 값이 상기 기준을 초과하는 경우 접촉기에 이상이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 초기 접촉기의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정하여 기준으로 하고, 이후에 수행되는 접촉기의 개로 및 폐로 동작 시간과 비교함으로써, 접촉기에 이상 여부 판단 및 경고 신호를 출력하는 접촉기 상태 진단 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

이로써, 접촉기의 이상 여부를 진단하여 접촉기에 의해 전원을 공급받는 기기 및 장치들에 발생할 수 있는 손상을 방지하고, 접촉기의 수명을 추정하여 교체 시기를 예측할 수 있는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 장치 및 방법이 적용될 수 있는 전기 차량을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 장치 및 방법이 적용될 수 있는 전기 차량을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 장치 및 방법이 적용된 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 장치 및 방법은 전기 차량 이외에도, 접촉기의 개로 또는 폐로를 통하여 에너지원으로부터 부하에 전원이 공급되는 구조가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야라도 적용될 수 있다.

전기 차량(1)은 배터리(10), BMS(Battery Management System, 20), ECU(Electronic Control Unit, 30), 인버터(40) 및 모터(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

배터리(10)는 모터(50)에 구동력을 제공하여 전기 차량(1)을 구동시키는 전기 에너지원이다. 여기서 배터리(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.

BMS(20)는 배터리(10)의 상태를 추정하고, 이러한 상태 정보를 이용하여 배터리(10)의 충방전 전류를 제어하며, 나아가 접촉기의 개폐 동작을 제어할 수 있다.

ECU(30)는 전기 차량(1)의 상태를 제어하는 전자적 제어 장치이다. 예컨대, 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터(50)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다.

인버터(40)는 ECU(30)의 제어 신호에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전되도록 한다.

모터(50)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 ECU(30)로부터 전달되는 제어 정보에 기초하여 전기 차량(1)을 구동한다.

상술한 전기 차량(1)의 모터(50)는 접촉기의 동작에 따라 배터리(10)로부터 전원을 공급받으며, 이때 접촉기에 이상 발생시 과부하 및 소손 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 안정적인 운영을 위해 접촉기의 상태를 진단하는 것이 중요하다.

따라서, 이하에서는 도 2 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 접촉기 상태 진단 장치 및 방법에 대해서 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 장치(100)는 시간 측정부(110), 저장부(120), 진단부(130) 및 출력부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

다만, 도 2에 도시된 접촉기 상태 진단 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있음을 유의한다.

시간 측정부(110)는 접촉기(200)의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정하는 역할을 수행할 수 있다.

예컨대, 시간 측정부(110)는 적어도 ms(millisecond; ms)단위의 시간 측정이 가능한 소자 및 센서로 구성될 수 있으며, 접촉기(200)의 개로 및 폐로 동작 시마다 소요되는 시간을 측정하여 디지털 데이터로 출력할 수 잇다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 시간 측정부(110)의 구성 및 동작 방식 등은 다양하게 적용될 수 있다.

저장부(120)는 상기 시간 측정부(110)에서 측정된 접촉기(200)의 개로 및 폐로 동작 소요 시간에 근거하여, 제1 평균 시간 값 및 제2 평균 시간 값을 산출하고 저장하는 역할을 수행하며, RAM(random access memory) 등의 기억 장치로 구현될 수 있다.

여기서, 상기 제1 평균 시간 값 및 제2 평균 시간 값은 접촉기(200)의 상태 이상을 판단할 수 있는 요소로써, 후술되는 진단부(130)를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

진단부(130)는 제1 평균 시간 값과 제2 평균 시간 값을 비교하여 접촉기(200)의 상태를 진단하는 역할을 수행할 수 있다.

이때, 제1 평균 시간 값은 접촉기(200)의 초기 개로 및 폐로 동작을 소정의 제1 설정 횟수로 수행하였을 경우, 소요되는 시간을 평균한 값이다. 또한, 초기 개로 및 폐로라 함은 접촉기(200)가 최초로 설치되었을 때 수행하는 개로 및 폐로 동작을 의미하며, 소정의 제1 설정 횟수는 접촉기(200)가 개로 및 폐로 동작을 반복하여 제1 설정 횟수를 초과하면, 접촉기(200)의 상태 및 수명에 이상이 발생될 것이라 예측되는 기준 횟수이다.

예컨대 소정의 제1 설정 횟수를 50회라 가정하면, 제1 평균 시간 값은 접촉기(200)를 최초로 설치하여 개로 및 폐로 동작을 50회 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 값이 된다.

한편, 제2 평균 시간 값은 상기 소정의 제1 설정 횟수 이후에 수행되는 접촉기(200)의 개로 및 폐로 동작을 소정의 제2 설정 횟수만큼 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 값이다.

예컨대 소정의 제2 설정 횟수를 10회라 가정하면, 제2 평균 시간 값은 50회 이후에 수행되는 접촉기(200)의 개로 및 폐로 동작을 10회만큼 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 값이 된다.

다만, 이러한 소정의 제1 설정 횟수 및 제2 설정 횟수는 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 필요에 따라 사용자 또는 프로그램에 의해 변경될 수 있음을 유의한다.

다시 진단부(130)의 역할을 보다 구체적으로 살펴보면, 진단부(130)는 제1 평균 시간 값에 10ms(millisecond; ms)를 더한 값을 기준으로 하여, 제2 평균 시간 값이 상기 기준을 초과하는 경우 접촉기(200)에 이상이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

즉, 제2 평균 시간 값이 증가할수록 접촉기(200)에 이상이 존재할 가능성이 커진 것으로 볼 수 있으며, 접촉기(200)의 수명이 다해가는 것으로 추정할 수 있다.

만약 제2 평균 시간 값이 기준 이하이면, 진단부(130)는 저장부(120)에서 소정의 제2 설정 횟수 이후에 수행되는 접촉기(200)의 개로 및 폐로 동작 소요 시간에 근거하여 새로운 평균 시간을 산출하도록 하며, 새로운 평균 시간을 기준과 비교하는 과정을 반복할 수 있다. 반대로 제2 평균 시간 값이 기준을 초과한다면, 진단부(130)는 후술되는 출력부(140)를 통하여 경고 신호를 출력하도록 제어할 수 있다.

출력부(140)는 진단부(130)에 포함되어, 접촉기(200)에 이상 발생시 경고 신호를 출력하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 경고 신호는 발광 소자가 구비된 디스플레이 패널 등을 통해 영상으로 출력될 수 있으며, 오디오 장치 등을 통하여 사운드로 출력될 수도 있다. 하지만, 이는 일 실시예에 따른 것으로 출력부(140)의 출력 방식은 변경될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 방법이 시작되면, 시간 측정부에서 접촉기의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정한다(S310). 이후 저장부는 시간 측정부에서 측정된 접촉기의 개로 및 폐로 동작 소요 시간에 근거하여, 제1 평균 시간 값을 산출 및 저장하고(S320), 제2 평균 시간 값을 산출 및 저장한다(S330). 이어서 진단부에서 제1 평균 시간 값에 10ms(millisecond; ms)를 더한 값을 기준으로 하여 제2 평균 시간 값과 비교하고(S340), 만약 제2 평균 시간 값이 기준을 초과하는 경우 출력부에서 경고 신호를 출력하여(S350) 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉기 상태 진단 방법을 종료한다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

200: 접촉기
100: 접촉기 상태 진단 장치
110: 시간 측정부
120: 저장부
130: 진단부
140: 측정부

Claims

접촉기의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정하는 시간 측정부; 및
상기 접촉기의 초기 개로 및 폐로 동작을 소정의 제1 설정 횟수로 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제1 평균 시간 값과, 상기 소정의 제1 설정 횟수 이후에 수행되는 상기 접촉기의 개로 및 폐로 동작을 소정의 제2 설정 횟수만큼 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제2 평균 시간 값을 비교하여 접촉기의 상태를 진단하는 진단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
접촉기 상태 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 평균 시간 값 및 제2 평균 시간 값을 산출하여 저장하는 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
접촉기 상태 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 진단부는,
상기 접촉기에 이상 발생시, 경고 신호를 영상 또는 음성으로 출력하는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
접촉기 상태 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 진단부는,
상기 제1 평균 시간 값에 10ms(millisecond; ms)를 더한 값을 기준으로 하여, 상기 제2 평균 시간 값이 상기 기준을 초과하는 경우 상기 접촉기에 이상이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는
접촉기 상태 진단 장치.
접촉기의 개로 및 폐로 동작에 소요되는 시간을 측정하는 단계; 및
상기 접촉기의 초기 개로 및 폐로 동작을 소정의 제1 설정 횟수로 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제1 평균 시간 값과, 상기 소정의 제1 설정 횟수 이후에 수행되는 상기 접촉기의 개로 및 폐로 동작을 소정의 제2 설정 횟수만큼 수행하였을 경우 소요되는 시간을 평균한 제2 평균 시간 값을 비교하여 접촉기의 상태를 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
접촉기 상태 진단 방법.
제5항에 있어서,
상기 제1 평균 시간 값 및 제2 평균 시간 값을 산출하여 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
접촉기 상태 진단 방법.
제5항에 있어서,
상기 접촉기의 상태를 진단하는 단계는,
상기 접촉기에 이상 발생시, 경고 신호를 영상 또는 음성으로 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
접촉기 상태 진단 방법.
제5항에 있어서,
상기 접촉기의 상태를 진단하는 단계는,
상기 제1 평균 시간 값에 10ms(millisecond; ms)를 더한 값을 기준으로 하여, 상기 제2 평균 시간 값이 상기 기준을 초과하는 경우 상기 접촉기에 이상이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는
접촉기 상태 진단 방법.