KR20170062739A - 릴레이 수명 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 릴레이의 수명을 추정함에 있어서, 릴레이의 실사용 상태가 반영될 수 있는 릴레이 수명 추정 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 수명 추정 장치는, 릴레이에 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부; 상기 릴레이의 온오프 동작 정보를 입력받는 입력부; 각 전류구간 별로 상기 릴레이의 온오프 사이클수를 저장하는 사이클저장부; 상기 입력부로부터 상기 릴레이의 온오프 동작 정보를 입력받고, 상기 전류측정부로부터 상기 릴레이에 흐르는 전류값을 입력받아, 상기 릴레이가 온오프 사이클을 수행할 때마다, 수행한 온오프 사이클수를 상기 사이클저장부에 누산하되, 상기 릴레이가 상기 전류구간 중 어느 전류구간에서 온오프 사이클을 수행하였는지 결정하여, 결정된 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수에 누산하는 누산부; 및 상기 사이클저장부에 각 전류구간 별로 저장된 온오프 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 토탈값을 산출하고, 산출한 토탈값을 임계값과 비교하는 비교연산부;를 포함한다.

Description

릴레이 수명 추정 장치 및 방법{Apparatus and method for estimating life of relay}
본 발명은 릴레이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 릴레이의 수명을 추정하고, 릴레이의 수명 만료 전에 알람을 제공하는 기술에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
한편, 이러한 이차 전지는 단일의 배터리 셀로 사용되는 경우도 있지만, 고전압 및/또는 대용량의 전력저장장치에 사용되기 위해 복수의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 팩의 형태로 사용되는 경우가 많다.
이러한 배터리 팩은, 전기 차량(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle: HEV), 전력저장장치(Electric Storage System: ESS) 등에 탑재되어 전기 모터, 인버터 등과 같은 부하(load)로 전력을 공급한다.
일반적으로, 배터리 팩과 부하 사이의 전력공급선로 상에는 릴레이가 구비되고, 상기 릴레이는, 선택적으로 폐회로를 형성하는 기능을 수행한다. 한편, 릴레이는 다른 일반적인 장치와 마찬가지로, 사용에 의해 수명이 단축된다. 릴레이 제조사는 릴레이의 보증기간을 제공하기도 하지만, 릴레이의 수명은 일률적으로 결정될 수 없고, 사용상태에 따라 달라지기 때문에 보증기간만으로 릴레이의 수명을 평가하기는 어렵다.
본 발명은 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 릴레이의 실사용 상태에 따라 릴레이의 수명을 추정할 수 있는 릴레이 수명 추정 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
(1) 릴레이에 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부; 상기 릴레이의 온오프 동작 정보를 입력받는 입력부; 각 전류구간 별로 상기 릴레이의 온오프 사이클수를 저장하는 사이클저장부; 상기 입력부로부터 상기 릴레이의 온오프 동작 정보를 입력받고, 상기 전류측정부로부터 상기 릴레이에 흐르는 전류값을 입력받아, 상기 릴레이가 온오프 사이클을 수행할 때마다, 수행한 온오프 사이클수를 상기 사이클저장부에 누산하되, 상기 릴레이가 상기 전류구간 중 어느 전류구간에서 온오프 사이클을 수행하였는지 결정하여, 결정된 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수에 누산하는 누산부; 및 상기 사이클저장부에 각 전류구간 별로 저장된 온오프 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 토탈값을 산출하고, 산출한 토탈값을 임계값과 비교하는 비교연산부;를 포함하는 릴레이 수명 추정 장치.
(2) (1) 에 있어서, 상기 비교연산부는, 각 온오프 사이클수 마다 가중치를 곱한 후 합산하여 상기 토탈값을 산출하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
(3) (1) 또는 (2) 에 있어서, 상기 비교연산부는, 상기 토탈값과 상기 임계값의 비를 기초로 상기 릴레이의 수명으로 추정하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 토탈값이 상기 임계값 이상이면 경고 메시지를 생성하는 경고부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 토탈값이 상기 임계값 이상이면 상기 사이클저장부에 저장된 모든 전류구간과, 각 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 매칭시켜 출력하는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 임계값은, 미리 설정된 값이거나, 상기 비교연산부가 연산한 값인 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
(7) (6) 에 있어서, 상기 비교연산부는, 각 전류구간 별 한계 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 임계값을 산출하되, 상기 임계값을 산출하는 연산 규칙은 상기 토탈값을 산출하는 연산 규칙과 동일한 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
(8) (7) 에 있어서, 상기 각 전류구간 별 한계 사이클수는, 실험 또는 시뮬레이션 결과에 의해 도출된 상기 릴레이에 흐르는 전류와 고장 사이클수의 관계를 나타내는 프로파일의 평균값에 마진을 고려하여 결정된 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
(9) (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 따른 릴레이 수명 추정 장치를 포함하는 릴레이 시스템.
(10) (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 따른 릴레이 수명 추정 장치를 포함하는 배터리 팩.
(11) (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 따른 릴레이 수명 추정 장치를 포함하는 자동차.
(12) 릴레이에 흐르는 전류를 측정하여 릴레이의 수명을 추정하는 방법으로서, 상기 릴레이의 온오프 동작 정보 및 상기 릴레이에 흐르는 전류값을 입력받는 단계; 상기 릴레이의 온오프 동작 정보로부터 상기 릴레이가 온오프 사이클을 수행하는지 감지하는 단계; 상기 릴레이가 온오프 사이클을 수행한 것을 감지하여, 상기 릴레이가 각 전류구간 중 어느 전류구간에서 온오프 사이클을 수행하였는지 결정하고 결정된 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 누산하는 단계; 각 전류구간 별로 저장된 온오프 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 토탈값을 산출하는 단계; 및 상기 토탈값을 임계값과 비교하는 단계;를 포함하는 릴레이 수명 추정 방법.
(13) (12)에 있어서, 상기 토탈값을 산출하는 단계는, 각 온오프 사이클수 마다 가중치를 곱한 후 합산하여 상기 토탈값을 산출하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
(14) (12) 또는 (13) 에 있어서, 상기 토탈값과 상기 임계값의 비를 기초로 상기 릴레이의 수명으로 추정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
(15) (12) 내지 (14) 중 어느 하나에 있어서, 상기 토탈값이 상기 임계값 이상이면 경고 메시지를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
(16) (12) 내지 (15) 중 어느 하나에 있어서, 상기 토탈값이 상기 임계값 이상이면 저장된 모든 전류구간과, 각 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 매칭시켜 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
(17) (12) 내지 (16) 중 어느 하나에 있어서, 상기 임계값은, 미리 설정된 값이거나, 상기 토탈값을 산출하는 단계 이전에 연산된 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
(18) (17) 에 있어서, 상기 방법은, 상기 토탈값을 산출하는 단계 이전에, 각 전류구간 별 한계 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 임계값을 산출하는 단계를 더 포함하고, 상기 임계값을 산출하는 연산 규칙은 상기 토탈값을 산출하는 연산 규칙과 동일한 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
(19) (18) 에 있어서, 상기 각 전류구간 별 한계 사이클수는, 실험 또는 시뮬레이션 결과에 의해 도출된 상기 릴레이에 흐르는 전류와 고장 사이클수의 관계를 나타내는 프로파일의 평균값에 마진을 고려하여 결정된 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 릴레이의 온오프 동작에 따른 온오프 사이클수는 전류구간 별로 누적하고, 전류구간 별로 누적된 온오프 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 토탈값을 산출하고, 이를 임계값과 비교함으로써 릴레이의 수명을 산정함에 있어서, 릴레이가 실사용된 상태를 반영할 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 수명 추정 장치의 기능적 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은, 각 전류구간 별로 릴레이의 온오프 사이클수가 저장된 테이블의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는, 릴레이에 흐르는 전류와 고장 사이클수의 프로파일의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는, 도 4에 도시된 프로파일의 예시로부터 도출된 각 전류구간 별 한계 사이클수를 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 수명 추정 장치가 적용된 자동차의 구성 중 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 수명 추정 방법을 나타낸 순서도이다.
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 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 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.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 <포함>한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 수명 추정 장치의 기능적 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 시스템(30)은, 배터리(10), 부하(20) 사이에 구비되어 양자를 전기적으로 연결한다. 상기 릴레이 시스템(30)은, 릴레이(100) 및 릴레이 제어부(200)를 포함한다. 상기 릴레이(100)는, 일종의 스위치로서, 릴레이 제어부(200)가 출력한 제어신호에 따라 턴 온되거나 턴 오프될 수 있다. 상기 릴레이 제어부(200)는 릴레이(100)로 제어신호를 출력하도록 구성되어, 릴레이(100)를 턴 온시키거나 턴 오프시킬 수 있다.
한편, 도 1은, 릴레이(100)가 배터리(10)와 부하(20) 사이에 구비되어, 배터리(10)와 부하(20) 사이의 전기적 연결을 선택적으로 온오프하는 실시예를 도시하고 있는데, 이는 하나의 실시예로서, 본 발명의 릴레이 수명 추정 장치의 수명 추정의 대상이 되는 릴레이가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 수명 추정 장치(300)는, 전류측정부(310), 입력부(320), 사이클저장부(330), 누산부(340) 및 비교연산부(350)를 포함한다.
상기 전류측정부(310)는, 릴레이(100)에 흐르는 전류를 측정하도록 구성된다. 일 예로, 상기 전류측정부(310)는, 릴레이(100)가 구비된 선로 상에 구비되는 전류 센서(311)를 구비할 수 있다.
상기 입력부(320)는, 상기 릴레이(100)의 온오프 동작 정보를 입력받도록 구성된다. 예를 들어, 상기 입력부(320)는, 전술한 릴레이 제어부(200)와 연결되거나, 릴레이(100)와 연결되어 상기 릴레이(100)의 온오프 동작 정보를 입력받을 수 있다. 여기서, 릴레이(100)의 온오프 동작 정보는, 릴레이(100)의 온오프 동작과 관련된 정보로서, 릴레이(100)가 온된 시점 및 릴레이(100)가 오프된 시점에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 사이클저장부(330)는, 릴레이(100)의 온오프 사이클수를 저장하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 상기 사이클저장부(330)는, 각 전류구간별로 릴레이(100)의 온오프 사이클수를 저장하도록 구성된다.
도 3은, 각 전류구간 별로 릴레이의 온오프 사이클수가 저장된 테이블의 예시를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 전류구간은 모두 11개의 구간으로 구분되어 있으며, 각 전류구간의 범위 및 각 전류구간 별 릴레이(100)의 온오프 사이클수가 기록되어 있다.
이와 같이, 상기 사이클저장부(330)는, 각 전류구간 별로 릴레이(100)의 온오프 사이클수를 저장하는데, 상기 사이클저장부(330)에 저장되는 온오프 사이클수는 후술할 누산부(340)에 의해 변경될 수 있다.
상기 누산부(340)는, 전술한 입력부(320)로부터 릴레이(100)의 온오프 동작 정보를 입력받도록 구성된다. 또한, 상기 누산부(340)는, 전술한 전류측정부(310)로부터 릴레이(100)에 흐르는 전류값을 입력받도록 구성된다.
상기 누산부(340)는, 입력부(320)로부터 입력받은 릴레이(100)의 온오프 동작 정보를 이용하여 릴레이(100)가 온오프 사이클을 수행하였는지 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 누산부(340)는, 릴레이(100)가 온된 시점에 대한 정보 및 릴레이(100)가 오프된 시점에 대한 정보를 이용하여 릴레이(100)가 온오프 사이클을 수행하였는지를 결정할 수 있다. 이때, 상기 누산부(340)는, 전류측정부(310)로부터 입력받은 전류값을 이용하여, 릴레이(100)가 어느 전류구간에서 온오프 사이클을 수행하였는지 결정할 수 있다. 따라서, 상기 누산부(340)는, 상기 릴레이(100)가 온오프 사이클을 수행할 때마다, 릴레이(100)가 어느 전류구간에서 온오프 사이클을 수행하였는지 결정하여, 결정된 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 누산할 수 있다.
상기 누산부(340)의 누산과정을 예를 들어 설명하면 아래와 같다. 다시 도 3을 참조하면, 전류구간은 총 11개로 구분되어 있고, 11개의 전류구간 중 제3전류구간의 전류값의 범위가 200mA 에서 300mA 이고(여기서, 전류값의 범위는 200mA 초과, 300mA 이하 또는 200mA 이상, 300mA 미만 등과 같이 설정될 수 있으며, 나머지 전류구간에서의 전류값의 범위도 동일함), 상기 제3전류구간의 릴레이(100) 온오프 사이클수는 2000회이다. 이러한 상황에서, 릴레이(100)가 온오프 사이클을 수행하였고, 릴레이(100)가 온상태일 때, 릴레이(100)에 흐르는 전류가 250mA라고 가정해볼 수 있다. 이러한 가정에서 누산부(340)는, 다음과 같이 동작한다.
누산부(340)는, 입력부(320)로부터 릴레이(100)의 온오프 동작 정보를 입력받아, 릴레이(100)가 온오프 사이클을 수행한 것을 감지한다. 그리고, 누산부(340)는, 전류측정부(310)로부터 입력받은 정보를 통해 릴레이(100)가 온오프 사이클을 수행할 당시 릴레이(100)에 흐르는 전류의 크기가 250mA라는 것을 확인한다. 그리고, 누산부(340)는, 250mA가 200mA ~ 300mA에 속하는 것을 확인하여, 11개의 전류구간 중 제3전류구간에서 온오프 사이클을 수행한 것으로 결정한다. 따라서, 누산부(340)는, 제3전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 누산한다. 즉, 누산부(340)는, 제3전류구간에 대응하는 온오프 사이클수인 2000에 수행된 1회의 온오프 사이클을 더한 값인 2001을 저장한다.
상기 비교연산부(350)는, 전술한 사이클저장부(330)에 각 전류구간 별로 저장된 온오프 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 토탈값을 연산하도록 구성된다. 상기 비교연산부(350)는, 미리 설정된 주기에 따라 토탈값을 연산하도록 구성되거나, 릴레이(100)가 온오프 사이클을 수행할 때마다 토탈값을 연산하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 비교연산부(350)는, 각 온오프 사이클수마다 가중치를 곱한 후 합산하여 토탈값을 산출할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따르면, 상기 기 설정된 규칙은, 각 온오프 사이클수에 가중치를 곱하고 합하는 것일 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 토탈값은, 다음과 같이 다항식의 합으로 표현될 수 있다.
T =
Figure pat00001
= a1*c1+ a2*c2+ . . . + ai*ni + . . . + an*cn
여기서, T는 토탈값, ai는 제i전류구간의 온오프 사이클수에 대한 가중치, ci는 제i전류구간의 온오프 사이클수, n은 총전류구간의 수
상기 수학식을 도 3의 예시에 적용하면, 토탈값은 다음과 같다.
T = a1*20 + a2*400 + a3*2000 + a4*3000 + a5*2500 + a6*1900 + a7*1500 + a8*1200 + a9*310 + a10*60 + a11*15
또한, 상기 비교연산부(350)는, 산출한 토탈값을 임계값과 비교하도록 구성된다. 상기 임계값은, 산출한 토탈값과 비교의 대상이 되는 기준값이다. 상기 임계값은 토탈값과 비교의 대상이 되는 기준값이므로, 토탈값을 산출하는 연산 규칙과 동일한 연산 규칙에 의해 산출될 수 있다. 다만, 토탈값은 릴레이(100)가 실제 수행한 온오프 사이클수를 기초로 연산되는 것이고, 임계값은, 한계 사이클수를 기초로 연산된다는 점에서 차이가 있다. 여기서 한계 사이클수는, 각 전류구간마다 설정된 온오프 사이클수의 한계값에 해당한다. 상기 한계 사이클수는, 실험이나 시뮬레이션 등에 의해 도출된 프로파일로부터 결정될 수 있다. 여기서, 실험 등에 의해 도출된 프로파일은, 릴레이(100)에 흐르는 전류와 고장 사이클수를 나타내는 프로파일로서, 상기 한계 사이클수는, 상기 프로파일의 평균값에 마진을 고려한 값으로 결정될 수 있다. 여기서, 고장 사이클수는 소정 전류값에서 온오프 사이클을 반복하였을 때, 고장이 발생하는 온오프 사이클수를 의미한다.
도 4는, 릴레이에 흐르는 전류와 고장 사이클수의 프로파일의 예를 나타낸 도면이고, 도 5는, 도 4에 도시된 프로파일의 예시로부터 도출된 각 전류구간 별 한계 사이클수를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 릴레이(100)에 흐르는 전류와 고장 사이클수의 프로파일이 도시되어 있다. 상기 프로파일은, 시뮬레이션에 의해 도출된 것으로서, 흩어진(scattered) 형태를 띄고 있다. 이와 같은 프로파일로부터 평균값이 산출될 수 있다. 다음으로, 도 5를 참조하면, 도 4의 프로파일로부터 도출된 평균값 및 평균값에 소정 마진이 고려된 각 전류구간 별 한계 사이클수가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실험 또는 시뮬레이션에 의해 도출된 전류와 고장 사이클수의 프로파일로부터 프로파일의 평균값을 산출하고, 평균값으로부터 각 전류구간 별 한계 사이클수가 도출될 수 있다.
한편, 상기 임계값은, 전술한 설명과 같이, 토탈값과 비교의 대상이 되는 기준값으로서, 미리 설정되어 메모리 등에 저장되어 있을 수도 있고, 상기 비교연산부(350)가 자체적으로 연산하여 도출할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 임계값은, 토탈값을 산출하는 방식과 마찬가지로, 각 한계 사이클수마다 가중치를 곱한 후 합산함으로써 산출될 수 있다. 즉, 일 실시예에 따르면, 임계값은, 각 한계 사이클수에 가중치를 곱하고 합하는 것일 수 있으며, 이때, 각 한계 사이클수에 곱해지는 가중치는 토탈값을 산출할 때 사용되는 가중치와 동일한 것일 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 임계값은, 다음과 같이 다항식의 합으로 표현될 수 있다.
Tt =
Figure pat00002
= a1*cL1+ a2*cL2+ . . . + ai*cLi + . . . + an*cLn
여기서, Tt는 임계값, ai는 제i전류구간의 한계 사이클수에 대한 가중치, cLi는 제i전류구간의 한계 사이클수, n은 총전류구간의 수
일 실시예에 따르면, 상기 비교연산부(350)는, 토탈값과 임계값의 비를 기초로 임계값을 추정할 수 있다. 예를 들어, 상기 토탈값이 70이고 임계값이 100이라고 가정하면, 토탈값과 임계값의 비는 0.7로서, 릴레이(100)는 70%의 수명을 소진하였고, 30%의 수명이 남은 것으로 평가될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 릴레이 수명 추정 장치(300)는, 경고부를 더 포함할 수 있다. 상기 경고부는, 비교연산부(350)가 비교한 토탈값과 임계값을 기초로 하여, 토탈값이 임계값 이상일 때 경고 메시지를 생성하도록 구성될 수 있다. 생성된 경고 메시지는, 디스플레이 장치나 스피커 등을 통해 다양한 형태로 출력될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 릴레이 수명 추정 장치(300)는, 출력부를 더 포함할 수 있다. 상기 출력부는, 비교연산부(350)가 비교한 토탈값과 임계값을 기초로 하여, 토탈값이 임계값 이상일 때, 사이클저장부(330)에 저장된 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 출력부는, 토탈값이 임계값 이상일 때, 사이클저장부(330)에 저장된 모든 전류구간과, 각 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 매칭시켜 출력할 수 있다. 이러한 정보는, 각 전류구간에 대해 수행된 온오프 사이클수를 나타내는 정보로서, 사용자에게 릴레이(100)의 사용이력에 대한 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 릴레이 수명 추정 장치는, 릴레이 시스템에 포함될 수 있다. 전술한 바와 같이, 릴레이 수명 추정 장치는, 릴레이 시스템의 일부를 구성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상술한 릴레이 수명 추정 장치는, 배터리 팩에 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상술한 릴레이 수명 추정 장치를 포함할 수 있다. 이때, 릴레이 수명 추정 장치는 릴레이 시스템에 포함되어 배터리 팩에 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상술한 릴레이 수명 추정 장치는, 자동차에 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 상술한 릴레이 수명 추정 장치를 포함할 수 있다. 한편, 여기서, 자동차는, 전기 에너지를 동력원으로 하는 운송 수단인 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차뿐만 아니라 전기 에너지로부터 전력을 공급받는 전장품을 구비한 자동차를 포함한다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 수명 추정 장치가 적용된 자동차의 구성 중 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 배터리(10)와 인버터(21) 사이에 메인 릴레이(110), 접지 릴레이(120), 프리 차지 릴레이(130) 및 프리 차지 릴레이(130)에 직렬 연결된 프리 차지 저항(140)이 구비되어 있으며, 릴레이 수명 추정 장치(300)는, 메인 릴레이(110), 접지 릴레이(120) 및 프리 차지 릴레이(130)의 수명을 측정하도록 구성된다. 상기 릴레이 수명 추정 장치(300)는, 각각의 릴레이에 대한 전류구간 별 온오프 사이클수를 저장하고, 각각의 릴레이에 대한 온오프 사이클수를 누산하며, 각각의 릴레이에 대한 토탈값을 각각의 릴레이에 대한 임계값과 비교하여, 각각의 릴레이에 대한 수명 추정, 경고 메시지 생성, 저장된 정보 출력 등을 수행할 수 있다. 각각의 릴레이에 대한 수명 추정은 앞서 개시된 설명으로부터 자명한 사항이므로, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
이하, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 릴레이 수명 추정 방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 또 다른 측면에 따른 릴레이 수명 추정 방법에 대해서는, 상술한 릴레이 수명 추정 장치에 대한 설명 등이 그대로 적용될 수 있으므로 반복적은 부분에 대한 설명은 생략하도록 한다.
또한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 릴레이 수명 추정 방법은, 상술한 릴레이 수명 추정 장치를 이용할 수 있으며, 이때, 상기 방법을 수행하는 각 단계의 주체는 릴레이 수명 추정 장치의 각 구성요소일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 수명 추정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 수명 추정 방법은, 릴레이(100)에 흐르는 전류를 측정하여 릴레이(100)의 수명을 추정하는 방법으로서, 먼저, 릴레이(100)의 온오프 동작 정보 및 릴레이(100)에 흐르는 전류값을 입력받는다(S710).
이어서, 상기 방법은, 릴레이(100)의 온오프 동작 정보로부터 릴레이(100)가 온오프 사이클을 수행하는지 감지한다(S720).
다음으로, 상기 방법은, 릴레이(100)가 온오프 사이클을 수행한 것을 감지하여, 릴레이(100)가 각 전류구간 중 어느 전류구간에서 온오프 사이클을 수행하였는지 결정하고 결정된 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 누산한다(S730).
그 다음으로, 상기 방법은, 각 전류구간 별로 저장된 온오프 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 토탈값을 산출한다(S740).
그 다음으로, 상기 방법은, 토탈값과 임계값을 비교한다(S750).
바람직하게는, 상기 방법은, 토탈값과 임계값의 비를 계산하고, 비를 기초로 릴레이(100)의 수명을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다(S760).
또한 바람직하게는, 상기 방법은, 토탈값이 임계값 이상인 경우, 경고 메시지를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다(S770).
또한 바람직하게는, 상기 방법은, 토탈값이 임계값 이상인 경우, 저장된 모든 전류구간과, 각 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 매칭시켜 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다(S780).
여기서, 토탈값 산출 단계는, 각 온오프 사이클수마다 가중치를 곱한 후 합산하여 토탈값을 산출하는 단계일 수 있다.
그리고, 상기 임계값은, 미리 설정된 값이거나, 상기 토탈값 산출 단계 이전에 연산될 수 있다. 이 경우, 상기 방법은, 토탈값 산출 단계 이전에, 각 전류구간 별 한계 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 임계값을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 임계값을 산출하는 연산 규칙은 토탈값을 산출하는 연산 규칙과 동일할 수 있다. 그리고, 상기 각 전류구간 별 한계 사이클수는, 실험 또는 시뮬레이션 결과에 의해 도출된 상기 릴레이(100)에 흐르는 전류와 고장 사이클수의 관계를 나타내는 프로파일의 평균값에 마진을 고려하여 결정될 수 있다.
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.
본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
10: 배터리
20: 부하 21: 인버터 22: 모터
30: 릴레이 시스템
100: 릴레이
110: 메인 릴레이 120: 접지 릴레이
130: 프리 차지 릴레이 140: 프리 차지 저항
200: 릴레이 제어부
300: 릴레이 수명 추정 장치
310: 전류측정부 311: 전류 센서
320: 입력부 330: 사이클저장부
340: 누산부 350: 비교연산부

Claims (19)

  1. 릴레이에 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부;
    상기 릴레이의 온오프 동작 정보를 입력받는 입력부;
    각 전류구간 별로 상기 릴레이의 온오프 사이클수를 저장하는 사이클저장부;
    상기 입력부로부터 상기 릴레이의 온오프 동작 정보를 입력받고, 상기 전류측정부로부터 상기 릴레이에 흐르는 전류값을 입력받아, 상기 릴레이가 온오프 사이클을 수행할 때마다, 수행한 온오프 사이클수를 상기 사이클저장부에 누산하되, 상기 릴레이가 상기 전류구간 중 어느 전류구간에서 온오프 사이클을 수행하였는지 결정하여, 결정된 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수에 누산하는 누산부; 및
    상기 사이클저장부에 각 전류구간 별로 저장된 온오프 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 토탈값을 산출하고, 산출한 토탈값을 임계값과 비교하는 비교연산부;를 포함하는 릴레이 수명 추정 장치.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 비교연산부는, 각 온오프 사이클수 마다 가중치를 곱한 후 합산하여 상기 토탈값을 산출하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
  3. 청구항 1 에 있어서,
    상기 비교연산부는, 상기 토탈값과 상기 임계값의 비를 기초로 상기 릴레이의 수명으로 추정하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 토탈값이 상기 임계값 이상이면 경고 메시지를 생성하는 경고부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
  5. 청구항 1 에 있어서,
    상기 토탈값이 상기 임계값 이상이면 상기 사이클저장부에 저장된 모든 전류구간과, 각 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 매칭시켜 출력하는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
  6. 청구항 1 에 있어서,
    상기 임계값은, 미리 설정된 값이거나, 상기 비교연산부가 연산한 값인 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
  7. 청구항 6 에 있어서,
    상기 비교연산부는, 각 전류구간 별 한계 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 임계값을 산출하되, 상기 임계값을 산출하는 연산 규칙은 상기 토탈값을 산출하는 연산 규칙과 동일한 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
  8. 청구항 7 에 있어서,
    상기 각 전류구간 별 한계 사이클수는, 실험 또는 시뮬레이션 결과에 의해 도출된 상기 릴레이에 흐르는 전류와 고장 사이클수의 관계를 나타내는 프로파일의 평균값에 마진을 고려하여 결정된 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 릴레이 수명 추정 장치를 포함하는 릴레이 시스템.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 릴레이 수명 추정 장치를 포함하는 배터리 팩.
  11. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 릴레이 수명 추정 장치를 포함하는 자동차.
  12. 릴레이에 흐르는 전류를 측정하여 릴레이의 수명을 추정하는 방법으로서,
    상기 릴레이의 온오프 동작 정보 및 상기 릴레이에 흐르는 전류값을 입력받는 단계;
    상기 릴레이의 온오프 동작 정보로부터 상기 릴레이가 온오프 사이클을 수행하는지 감지하는 단계;
    상기 릴레이가 온오프 사이클을 수행한 것을 감지하여, 상기 릴레이가 각 전류구간 중 어느 전류구간에서 온오프 사이클을 수행하였는지 결정하고 결정된 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 누산하는 단계;
    각 전류구간 별로 저장된 온오프 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 토탈값을 산출하는 단계; 및
    상기 토탈값을 임계값과 비교하는 단계;를 포함하는 릴레이 수명 추정 방법.
  13. 청구항 12 에 있어서,
    상기 토탈값을 산출하는 단계는, 각 온오프 사이클수 마다 가중치를 곱한 후 합산하여 상기 토탈값을 산출하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
  14. 청구항 12 에 있어서,
    상기 토탈값과 상기 임계값의 비를 기초로 상기 릴레이의 수명으로 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
  15. 청구항 12 에 있어서,
    상기 토탈값이 상기 임계값 이상이면 경고 메시지를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
  16. 청구항 12 에 있어서,
    상기 토탈값이 상기 임계값 이상이면 저장된 모든 전류구간과, 각 전류구간에 대응하는 온오프 사이클수를 매칭시켜 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
  17. 청구항 12 에 있어서,
    상기 임계값은, 미리 설정된 값이거나, 상기 토탈값을 산출하는 단계 이전에 연산된 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
  18. 청구항 17 에 있어서,
    상기 방법은, 상기 토탈값을 산출하는 단계 이전에, 각 전류구간 별 한계 사이클수를 기 설정된 규칙에 따라 연산하여 임계값을 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 임계값을 산출하는 연산 규칙은 상기 토탈값을 산출하는 연산 규칙과 동일한 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.
  19. 청구항 18 에 있어서,
    상기 각 전류구간 별 한계 사이클수는, 실험 또는 시뮬레이션 결과에 의해 도출된 상기 릴레이에 흐르는 전류와 고장 사이클수의 관계를 나타내는 프로파일의 평균값에 마진을 고려하여 결정된 것을 특징으로 하는 릴레이 수명 추정 방법.

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