KR20180000234A - 전기 자동차용 구동 회로 및 그 제어 방법 - Google Patents

전기 자동차용 구동 회로 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 팩과 인버터를 구비하는 전기 자동차용 구동 회로 및 그것의 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로는, 상기 배터리 팩의 제1 단자와 상기 인버터에 포함된 커패시터의 제1 단자 사이에 연결되는 제1 컨택터; 상기 제1 컨택터에 병렬 연결되는 제2 컨택터와 전류 제한 회로; 및 상기 제1 컨택터 및 상기 제2 컨택터의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다. 상기 제2 컨택터와 상기 전류 제한 회로는 상호 직렬 연결되고, 상기 전류 제한 회로는 적어도 하나의 저항을 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제1 컨택터가 정상적으로 동작하고 있는 동안에는 제1 제어신호를 출력하고, 상기 제1 컨택터의 비정상으로 동작하고 있는 동안에는 제2 제어신호를 출력한다. 상기 제1 제어신호는 상기 제1 컨택터의 턴온을 유도하고, 상기 제2 제어신호는 상기 제2 컨택터의 턴온을 유도하는 것이다.

Description

전기 자동차용 구동 회로 및 그 제어 방법{DRIVER CIRCUIT FOR AN ELECTRIC VEHICLE AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 전기 자동차용 구동 회로 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전기 자동차의 비상 주행을 위한 구동 회로 및 방법에 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.
이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
이러한 이차 전지를 이용한 종래 기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0027510호(이하, '선행 문헌'이라고 칭함)가 개시된 바 있다. 도 1은 선행 문헌에 개시된 전기 자동차의 구성을 개락적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기 자동차(10)는 프리-차지 및 전압 공급 시스템(30), DC-AC 인버터(40), 차량 모터 시스템(50) 및 차량 컨트롤러(52) 등을 포함한다. 상기 시스템(30)은, 제1 배터리(60), 전압 센서(70), 컨택터(80), 컨택터 드라이버(90), 전압 센서(110), DC-DC 전압 컨버터(120) 및 제2 배터리(130)를 포함한다. 제1 배터리(60)는 차량 모터 시스템(50)의 구동을 위한 전력을 공급하도록 구성된다. 제2 배터리(130)는 DC-AC 인버터(40) 내의 커패시터를 프리-차지하기 위한 전력을 공급하도록 구성된다.
하지만, 선행 문헌에 개시된 전기 자동차(10)는 DC-AC 인버터(40) 내의 커패시터를 프리-차지하기 위한 제2 배터리(130)가 필수적으로 포함하는바, 이로 인해 비용이 증대되고, 공간의 제약이 발생한다. 아울러, 선행 문헌은 컨택터(80)가 비정상적으로 동작하는 동안에 전기 자동차(10)에 대한 비상 제어를 위한 기술은 제시하지 못하고 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전기 자동차에 구비되는 단일의 배터리를 이용하여, 인버터 내의 커패시터에 대한 프리-차지 동작은 물론 비상 주행 동작을 수행하기 위한 구동 회로 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 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.
본 발명의 일 측면에 따른 구동 회로는, 배터리 팩 및 인버터를 구비하는 전기 자동차를 위한 것이다. 상기 구동 회로는, 상기 배터리 팩의 제1 단자와 상기 인버터에 포함된 커패시터의 제1 단자 사이에 연결되는 제1 컨택터; 상기 제1 컨택터에 병렬 연결되는 제2 컨택터와 전류 제한 회로; 및 상기 제1 컨택터 및 상기 제2 컨택터의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다. 상기 제2 컨택터와 상기 전류 제한 회로는 상호 직렬 연결되고, 상기 전류 제한 회로는 적어도 하나의 저항을 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제1 컨택터가 정상적으로 동작하고 있는 동안에는 제1 제어신호를 출력한다. 상기 제어부는, 상기 제1 컨택터가 비정상으로 동작하고 있는 동안에는 제2 제어신호를 출력한다. 상기 제1 제어신호는 상기 제1 컨택터의 턴온을 유도하고, 상기 제2 제어신호는 상기 제2 컨택터의 턴온을 유도하는 것이다.
또한, 상기 배터리 팩의 제2 단자와 상기 커패시터의 제2 단자 사이에 연결되는 제3 컨택터;를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 제1 컨택터가 정상적으로 동작하고 있는 동안에는 상기 제2 제어신호와 함께 제3 제어신호를 출력할 수 있다. 상기 제3 제어신호는 상기 제3 컨택터의 턴온을 유도하는 것일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하고 있는 동안에는 상기 제1 제어신호의 출력을 중단할 수 있다.
또한, 상기 제1 컨택터의 양단의 전압을 측정하도록 구성되는 전압 측정 회로;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 제어신호를 출력하는 동안 상기 전압 측정 회로에 의해 측정되는 상기 제1 컨택터의 양단의 전압을 기초로, 상기 제1 컨택터의 정상 동작 여부를 판정할 수 있다.
또한, 상기 전류 제한 회로는, 상기 제2 컨택터와 직렬 연결되는 제1 전류 제한부; 및 상기 제1 전류 제한부와 병렬 연결되는 제2 전류 제한부;를 포함할 수 있다. 상기 제1 전류 제한부는, 상호 직렬 연결되는 제1 스위치 및 제1 저항을 포함할 수 있다. 상기 제2 전류 제한부는, 상호 직렬 연결되는 제2 스위치 및 제2 저항을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 저항의 저항값과 상기 제2 저항의 저항값은 서로 상이할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하고 있는 동안에는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 중 적어도 하나를 턴온시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 전기 자동차의 주행 정보를 기초로, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 중 적어도 하나를 턴온시킬 수 있다.
또한, 상기 주행 정보는, 상기 전기 자동차의 주행 속도, 지리적 위치 및 차체 기울기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 저항의 저항값이 상기 제2 저항의 저항값보다 크고, 상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하고 있는 동안 상기 주행 속도가 기준 속도 미만인 경우, 상기 제2 제어 신호와 함께 제4 제어 신호를 출력할 수 있다. 상기 제1 스위치는 상기 제4 제어 신호에 의해 턴온될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 저항의 저항값이 상기 제2 저항의 저항값보다 크고, 상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하고 있는 동안 상기 주행 속도가 기준 속도 이상인 경우, 상기 제2 제어 신호와 함께 제5 제어 신호를 출력할 수 있다. 상기 제2 스위치는 상기 제5 제어 신호에 의해 턴온될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 구동 회로를 포함하는 전기 자동차가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부가 제1 제어 신호를 출력하는 단계; 상기 제어부가 상기 제1 제어 신호를 출력하는 동안 상기 제1 컨택터의 정상 동작 여부를 판정하는 단계; 상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하는 것으로 판정되는 동안, 상기 제어부가 상기 제2 제어 신호를 출력하는 단계; 및 상기 제2 컨택터가 상기 제2 제어신호에 의해 턴온되어, 상기 배터리 팩의 제1 단자와 상기 커패시터의 제1 단자를 전기적으로 연결하는 단계;를 포함하는 구동 회로의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 전기 자동차에 구비되는 단일의 배터리를 이용하여, 인버터 내의 커패시터에 대한 프리-차지 동작은 물론 비상 주행 동작을 수행할 수 있다. 특히, 비상 주행 시, 전기 자동차의 주행 정보를 기초로, 배터리 팩으로부터 전기 모터로 공급되는 전류의 크기를 조절할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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 선행 문헌에 개시된 전기 자동차의 구성을 개락적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로를 구비하는 전기 자동차의 기능적 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 회로의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 제한 회로의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로의 제어 방법을 보여주는 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. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 구동 회로(10)에 대해 도 2 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로(10)를 구비하는 전기 자동차(1)의 기능적 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전기 자동차(1)는 센싱 장치(2), 배터리 팩(100), 구동 회로(10), 부하(20), 전압 출력 라인들(11~16) 및 전기 라인들(31~38)을 포함할 수 있다.
또한, 구동 회로(10)는 제1 컨택터(210), 제2 컨택터(220), 제3 컨택터(230), 전류 제한 회로(240), 전압 측정 회로(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다. 구현예에 따라, 제1 컨택터(210), 제2 컨택터(220) 및 제3 컨택터(230) 중 적어도 하나는, 구동 회로(10)가 아닌 전기 자동차(1)에 포함될 수도 있다.
배터리 팩(100)은 부하(20)를 동작시키기 위해, 소정 범위의 동작 전압(VH)을 출력하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 배터리 팩(100)은, 상호 전기적으로 직렬로 연결된 복수개의 배터리 모듈들(110, 120)을 포함할 수 있다. 이때, 배터리 모듈들(110, 120) 각각은 적어도 하나의 단위 셀을 포함하도록 구성될 수 있다.
부하(20)는 인버터(21) 및 전기 모터(22)를 포함할 수 있다. 커패시터(21a)에 대한 프리-차지가 완료된 후, 접속부들(212, 232)이 동시에 닫힌 작동 위치(closed operational position)에 있는 동안에, 인버터(21)의 제1 단자와 제2 단자는 각각 배터리 팩(100)의 제1 단자(130)와 제2 단자(140) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 인버터(21)는 전기 라인(38)을 통해 전기 모터(22)에 소정 범위의 작동 전압을 공급할 수 있다. 예컨대, 인버터(21)는 배터리 팩(100)으로부터 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환한 후 전기 모터(22)에 공급할 수 있다. 커패시터(21a)에 대한 프리-차지 동작에 관하여는 후술하기로 한다.
센싱 장치(2)는 서로 다른 파라미터를 측정 또는 연산하는 복수개의 센서들을 포함한다. 또한, 센싱 장치(2)는 이에 포함된 센서들에 의해 수집되는 측정값을 나타내는 신호(S1)를 제어부(400)에게 전송할 수 있다.
바람직하게는, 센싱 장치(2)는 속도 센서, 위치 센서 및 기울기 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 속도 센서는 전기 자동차(1)의 주행 속도를 측정하고, 측정된 주행 속도를 나타내는 신호를 제어부(400)에 제공할 수 있다. 위치 센서는 전기 자동차(1)의 지리적 위치에 대응하는 신호를 제어부(400)에 제공할 수 있다. 예컨대, 위치 센서는 GPS 수신기로 구성될 수 있다. 기울기 센서는 전지 자동차(1)의 차체 기울기를 나타내는 신호를 제어부(400)에 제공할 수 있다. 센싱 장치(2)로부터 제어부(400)로 제공되는 정보를 '주행 정보'라고 칭할 수 있다.
즉, 주행 정보에는 전기 자동차(1)의 주행 속도, 지리적 위치 또는 차체 기울기에 대한 정보가 포함될 수 있고, 이러한 주행 정보를 나타내는 신호(S1)가 제어부(400)에 의해 수신되어, 구동 회로(10)를 제어하는 데에 활용될 수 있다.
제어부(400)는 구동 회로(10)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 제어부(400)는 제1 컨택터(210), 제2 컨택터(220) 및 제3 컨택터(230) 중 적어도 하나의 동작 위치를 제어하도록 구성된다. 이러한 제어부(400)는 마이크로프로세서(410), 메모리(420) 및 적어도 3개의 전압 출력부(431~433)를 포함할 수 있다.
마이크로프로세서(410)는, 하드웨어적으로 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
구현예에 따라, 마이크로프로세서(410)는 전압 측정 회로(300)의 동작을 제어할 수도 있다. 도 4와 같이 전류 제한 회로(240)에 스위칭 소자가 포함되는 경우, 마이크로프로세서(410)는 전류 제한 회로(240)에 포함된 스위칭 소자 각각의 동작을 개별적으로 제어할 수도 있다.
메모리(420)는, 구동 회로(10)의 전반적인 동작에 요구되는 각종 데이터들 및 명령어를 저장할 수 있다. 마이크로프로세서(410)는 메모리(420)에 저장된 데이터들 및 명령어를 참조하여, 제1 컨택터(210), 제2 컨택터(220) 및 제3 컨택터(230)의 동작 위치를 제어하기 위한 신호를 출력하거나, 제1 컨택터(210), 제2 컨택터(220) 및 제3 컨택터(230)이 정상 동작 여부를 판정하기 위한 프로세스를 실행할 수 있다.
예컨대, 메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
제1 전압 출력부(431)는, 마이크로프로세서로(410)부터 제공되는 신호에 응답하여, 제1 전압 출력 라인(11) 및 제2 전압 출력 라인(12)으로 미리 정해진 레벨의 전압을 출력할 수 있다. 예컨대, 제1 전압 출력부(431)는 제1 전압 출력 라인(11)으로 제1 레벨의 전압을 출력하고, 제2 전압 출력 라인(12)으로 제2 레벨의 전압을 출력할 수 있다.
제2 전압 출력부(432)는, 마이크로프로세서(410)로부터 제공되는 신호에 응답하여, 제3 전압 출력 라인(13) 및 제4 전압 출력 라인(14)으로 미리 정해진 레벨의 전압을 출력할 수 있다. 예컨대, 제2 전압 출력부(432)는 제31 전압 출력 라인(13)으로 제3 레벨의 전압을 출력하고, 제4 전압 출력 라인(14)으로 제4 레벨의 전압을 출력할 수 있다.
제3 전압 출력부(433)는, 마이크로프로세서(410)로부터 제공되는 신호에 응답하여, 제5 전압 출력 라인(15) 및 제6 전압 출력 라인(16)으로 미리 정해진 레벨의 전압을 출력할 수 있다. 예컨대, 제3 전압 출력부(433)는 제5 전압 출력 라인(15)으로 제5 레벨의 전압을 출력하고, 제6 전압 출력 라인(16)으로 제6 레벨의 전압을 출력할 수 있다.
제1 컨택터(210)는 제1 컨택터 코일(211) 및 제1 접속부(212)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 컨택터(210)는 배터리 팩(100) 및 부하(20)와 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1 컨택터(210)는 배터리 팩(100)의 제1 단자(130)와 커패시터(21a)의 제1 단자 사이에 직렬 연결될 수 있다. 이때, 배터리 팩(100)의 제1 단자(130)는, 배터리 팩(100)의 양 단자(130, 140) 중 상대적으로 더 높은 전위를 가지는 단자(130)일 수 있다.
배터리 팩(100)의 제1 단자(130)는 전기 라인(31)을 통해 제1 접속부(212)의 일단에 연결될 수 있다. 또한, 제1 접속부(212)의 타단은 전기 라인(32)을 통해서 커패시터(21a)의 제1 단자에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 컨택터 코일(211)의 일단은 제1 전압 출력 라인(11)과 전기적으로 연결되고, 제1 컨택터 코일(211)의 타단은 제2 전압 출력 라인(12)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(400)는 제1 컨택터(210)를 턴온시키기 위한 제1 제어 신호를 출력할 수 있다. 즉, 제1 제어 신호는 제1 컨택터(210)의 턴온을 유도하는 것이다. 제1 제어 신호는 제1 전압 출력 라인(11) 및 제2 전압 출력 라인(12)을 통해 제1 컨택터 코일(211)에 제공될 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 제1 전압 출력 라인(11) 및 제2 전압 출력 라인(12) 각각에 소정 레벨의 전압을 출력하여, 제1 컨택터 코일(211)에 전원을 인가할 수 있다. 이때, 제1 전압 출력 라인(11)을 통해 제1 컨택터 코일(211)의 일단으로 출력되는 전압의 레벨은, 제2 전압 출력 라인(12)을 통해 제1 컨택터 코일(211)의 타단으로 출력되는 전압의 레벨과는 상이할 수 있다. 전원이 인가된 제1 컨택터 코일(211)에 흐르는 전류에 의해 제1 접속부(212)는 닫힌 동작 위치가 된다. 제1 접속부(212)가 닫힌 동작 위치에 있는 동안에, 배터리 팩(100)과 부하(20)의 전기적인 연결이 이루어 질 수 있다.
제어부(400)는 제1 전압 출력 라인(11) 및 제2 전압 출력 라인(12) 중 적어도 하나에 대한 전압의 출력을 중단하여, 제1 컨택터 코일(211)에 전원을 차단할 수 있다. 제1 컨택터 코일(211)의 전원이 차단되는 경우, 제1 접속부(212)는 열린 동작 위치(open operational position)가 된다. 제1 접속부(212)가 열린 동작 위치에 있는 동안에, 배터리 팩(100)과 부하(20)의 전기적인 분리가 이루어 질 수 있다.
한편, 제1 컨택터(210)는 '메인 컨택터'라고 칭할 수도 있다.
제2 컨택터(220)는 제2 컨택터 코일(221) 및 제2 접속부(222)를 포함할 수 있다. 이러한 제2 컨택터(220)는 이와 직렬 연결되는 전류 제한 회로(240)와 함께 제1 컨택터(210)에 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.
구체적으로, 제2 접속부(222)의 일단은 전기 라인(34)을 통해 전기 라인(31)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 접속부(222)의 타단은 전류 제한 회로(240) 및 전기 라인(35)을 통해 전기 라인(32)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전류 제한 회로(240)에 포함되는 각각의 저항은 '프리-차지 저항'이라고 칭할 수 있다. 예를 들어, 전류 제한 회로(240)에 2개의 저항이 포함되는 경우, 이 중 어느 하나를 제1 프리-차지 저항이라고 칭하고, 다른 하나를 제2 프리-차지 저항이라고 칭할 수 있다.
제2 컨택터 코일(221)의 일단은 제3 전압 출력 라인(13)과 전기적으로 연결되고, 제2 컨택터 코일(221)의 타단은 제4 전압 출력 라인(14)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(400)는 제2 컨택터(220)를 턴온시키기 위한 제2 제어 신호를 출력할 수 있다. 즉, 제2 제어 신호는 제2 컨택터(220)의 턴온을 유도하는 것이다. 제2 제어 신호는 제3 전압 출력 라인(13) 및 제4 전압 출력 라인(14)을 통해 제2 컨택터 코일(221)에 제공될 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 제3 전압 출력 라인(13) 및 제4 전압 출력 라인(14) 각각에 소정 레벨의 전압을 출력하여, 제2 컨택터 코일(221)에 전원을 인가할 수 있다. 이때, 제3 전압 출력 라인(13)을 통해 제2 컨택터 코일(221)의 일단으로 출력되는 전압의 레벨은, 제4 전압 출력 라인(14)을 통해 제2 컨택터 코일(221)의 타단으로 출력되는 전압의 레벨과는 상이할 수 있다. 전원이 인가된 제2 컨택터 코일(221)에 흐르는 전류에 의해 제2 접속부(222)는 닫힌 동작 위치(closed operational position)가 된다. 제2 접속부(222)가 닫힌 동작 위치에 있는 동안에, 배터리 팩(100)과 부하(20)의 전기적인 연결이 이루어 질 수 있다.
제어부(400)는 제3 전압 출력 라인(13) 및 제4 전압 출력 라인(14) 중 적어도 하나에 대한 전압의 출력을 중단하여, 제2 컨택터 코일(221)에 전원을 차단할 수 있다. 제2 컨택터 코일(221)에 제2 컨택터 코일(221)의 전원이 차단되는 경우, 제2 컨택터 코일(221)에 전류가 흐르지 못하므로, 제2 접속부(222)는 열린 동작 위치(open operational position)가 된다. 제2 접속부(222)가 열린 동작 위치에 있는 동안에, 배터리 팩(100)과 부하(20)의 전기적인 분리가 이루어 질 수 있다.
한편, 제2 컨택터(220)는 '프리-차지 컨택터'라고 칭할 수도 있다.
제3 컨택터(230)는 제3 컨택터 코일(231) 및 제3 접속부(232)를 포함할 수 있다. 이러한 제3 컨택터(230)는 배터리 팩(100) 및 부하(20)와 전기적으로 직렬 연결될 수 있다. 구체적으로, 제3 접속부(232)의 일단은 전기 라인(36)을 통해 배터리 팩(100)의 제2 단자(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제3 접속부(232)의 타단은 전기 라인(37)을 통해 커패시터(21a)의 제2 단자에 전기적으로 연결될 수 있다.
제3 컨택터 코일(231)의 일단은 제5 전압 출력 라인(15)과 전기적으로 연결되고, 제3 컨택터 코일(231)의 타단은 제6 전압 출력 라인(16)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(400)는 제3 컨택터(230)를 턴온시키기 위한 제3 제어 신호를 출력할 수 있다. 즉, 제3 제어 신호는 제3 컨택터(230)의 턴온을 유도하는 것이다. 제3 제어 신호는 제5 전압 출력 라인(15) 및 제6 전압 출력 라인(16)을 통해 제3 컨택터 코일(231)에 제공될 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 제5 전압 출력 라인(15) 및 제6 전압 출력 라인(16) 각각에 소정 레벨의 전압을 출력하여, 제3 컨택터 코일(231)에 전원을 인가할 수 있다. 이때, 제5 전압 출력 라인(15)을 통해 제3 컨택터 코일(231)의 일단으로 출력되는 전압의 레벨은, 제6 전압 출력 라인(16)을 통해 제3 컨택터 코일(231)의 타단으로 출력되는 전압의 레벨과는 상이할 수 있다. 전원이 인가된 제3 컨택터 코일(231)에 흐르는 전류에 의해 제3 접속부(232)는 닫힌 동작 위치(closed operational position)가 된다. 제3 접속부(232)가 닫힌 동작 위치에 있는 동안에, 배터리 팩(100)의 제2 단자와 커패시터(21a)의 제2 단자의 전기적인 연결이 이루어 질 수 있다.
제어부(400)는 제5 전압 출력 라인(15) 및 제6 전압 출력 라인(16) 중 적어도 하나에 대한 전압의 출력을 중단하여, 제3 컨택터 코일(231)에 전원을 차단할 수 있다. 제3 컨택터 코일(231)에 제3 컨택터 코일(231)의 전원이 차단되는 경우, 제3 컨택터 코일(231)에 전류가 흐르지 못하므로, 제3 접속부(232)는 열린 동작 위치(open operational position)가 된다. 제3 접속부(232)가 열린 동작 위치에 있는 동안에, 배터리 팩(100)의 제2 단자와 커패시터(21a)의 제2 단자의 전기적인 분리가 이루어 질 수 있다.
한편, 제3 컨택터(230)는 '접지 컨택터'라고 칭할 수도 있다.
구동 회로(10)는 제1 접속부(212)가 열린 동작 위치이고 제2 접속부(222) 및 제3 접속부(232)가 닫힌 동작 위치에 있는 동안에 전류 제한 회로(240)를 이용하여, 배터리 팩(100)으로부터 공급되는 전력을 커패시터(21a)에 공급할 수 있다. 이에 따라, 제1 접속부(212)가 닫힌 동작 위치가 되기 전에, 커패시터(21a)에 대한 프리-차지가 이루어질 수 있다.
제어부(400)는 커패시터(21a)가 목표치 이상으로 프리-차지된 후에 제1 접속부(212)를 닫힌 동작 위치로 유도함으로써, 고전압을 가지는 배터리 팩(100)이 캐패시터(21a)에 전기적으로 연결될 때의 순간적인 돌입 전류(inrush current)의 크기를 감소시킬 수 있다.
후술할 바와 같이, 구동 회로(10)의 장점은, 제2 컨택터(220)와 전류 제한 회로(240)를 이용하여, 제1 컨택터(210)의 정상적인 동작이 가능한 상태에서는 인버터(21)에 포함된 커패시터(21a)를 프리-차지하는 기본적인 동작을 담당하는 데에서 더 나아가, 제1 컨택터(210)가 닫힌 동작 위치를 가지지 못하게 되는 비정상적인 동작 중에는 배터리 팩(100)으로부터 커패시터(21a)로의 전원 공급을 위한 전기적인 연결을 유지하는 것이다.
한편, 제1 컨택터(210)가 비정상적으로 동작하게 되는 원인은 다양할 수 있다. 예컨대, 제1 컨택터(210)의 제1 컨택터 코일(211) 또는 제1 접속부(212)가 손상된 경우, 제어부(400)로부터 제1 제어 신호가 출력되더라도, 제1 접속부(212)는 닫힌 동작 위치를 가지지 못할 것이다. 다른 예로, 제1 컨택터 코일(211) 및 제1 접속부(212)의 손상이 없더라도, 제1 전압 출력 라인(11) 또는 제2 전압 출력 라인(12)이 단선되거나 제1 전압 출력부(431)가 고장난 경우에도 제1 접속부(212)는 닫힌 동작 위치를 가지지 못할 것이다.
전압 측정 회로(300)는 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V1)을 각각 측정하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 전압(V1)은 전기 라인(31)의 전위와 기준점의 전위의 차이를 나타내고, 제2 전압(V2)은 전기 라인(32)의 전위와 상기 기준점의 전위의 차이를 나타내는 것일 수 있다. 다시 말해, 제1 전압(V1)은 제1 컨택터(210)의 양단 중 배터리 팩(100)의 제1 단자(130) 측에 연결된 일단의 전압을 나타내고, 제2 전압(V2)은 컨택터(210)의 양단 중 커패시터(21a) 측에 연결된 타단의 전압을 나타내는 것일 수 있다. 이 경우, 기준점은 접지 또는 배터리 팩(100)의 제2 단자(140)일 수 있다.
전압 측정 회로(300)는 제1 및 제2 전압(V1, V2)을 기초로, 제1 접속부(211)의 양단에 인가된 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택터(210)의 양단에 인가된 전압은, 제1 전압(V1)과 제2 전압(v2)의 차이인 V1-V2와 동일할 수 있다.
전압 측정 회로(300)는 제1 접속부(211)의 양단에 인가된 전압을 나타내는 신호(S2)를 제어부(400)에 제공할 수 있다. 바람직하게는, 상기 신호(S2)는 이진값의 형식을 가지고, 소정 주기마다 반복적으로 출력될 수 있다.
제어부(400)는 미리 정해진 조건이 만족된 경우, 전압 측정 회로(300)를 이용하여 제1 접속부(211)의 양단에 인가된 전압을 측정할 수 있다. 바람직하게는, 제어부(400)는 제1 제어 신호를 출력하는 동안의 적어도 하나의 시점에, 전압 측정 회로(300)를 이용하여 제1 접속부(212)의 양단에 인가된 전압을 측정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 제어 신호는 제1 컨택터(210)의 턴온을 유도하는 신호이다. 즉, 제1 제어 신호는 제1 전압 출력 라인(11) 및 제2 전압 출력 라인(12) 각각으로부터 출력되는 소정 레벨의 전압에 대응하는 것일 수 있다. 예컨대, 전기 자동차(1)의 운전자가 액셀 페달을 밟는 경우, 제어부(400)는 제1 제어 신호를 출력할 수 있다.
제1 컨택터(210)가 정상적으로 동작 가능한 상태인 경우, 상기 제1 제어 신호에 응답하여 제1 컨택터 코일(211)에 전원이 인가됨에 따라 제1 접속부(212)는 닫힌 동작 위치를 가질 것이다. 반면, 컨택터(210)가 고장 등으로 인해 정상적인 동작이 불가능한 상태인 경우, 제1 접속부(211)는 제1 제어 신호가 출력 중임에도 불구하고, 열린 동작 위치를 가질 것이다.
제어부(400)는 제1 제어 신호를 출력하는 동안 전압 측정 회로(300)에 의해 측정되는 제1 컨택터(210)의 양단의 전압을 기초로, 제1 컨택터(210)의 정상 동작 여부를 판정할 수 있다. 구현예에 따라, 제어부(400)는 제1 제어 신호를 출력하는 동안에 측정되는 제1 접속부(212)의 양단의 전압이 미리 정해진 기준 전압 이상인 경우, 제1 컨택터(210)가 비정상적으로 동작 중인 것으로 판정할 수 있다.
제어부(400)는 제1 컨택터(210)가 비정상적으로 동작 중인 것으로 판정 시, 제1 제어 신호의 출력을 중단할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 전기 자동차(1)에 구비된 모니터나 스피커 등을 통해 제1 컨택터(210)가 비정상적으로 동작 중임을 사용자에게 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다.
반면, 제어부(400)는 제1 제어 신호가 출력되는 동안에 측정되는 제1 접속부(212)의 양단의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우, 제1 컨택터(210)가 정상적으로 동작 중인 것으로 판정할 수 있다. 상기 기준 전압은 사전 실험을 통해 결정되는 것으로서, 상기 기준 전압을 나타내는 데이터는 메모리(420)에 미리 저장될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 회로(240)의 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 제3 접속부(232)는 닫힌 동작 위치를 가지는 것으로 가정한다.
도 3을 참조하면, 전류 제한 회로(240)는 저항(RP)으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 도시된 바와 같이, 저항(RP)의 일단은 제2 컨택터(220)와 전기 라인(34)을 통해 배터리 팩(100)의 제1 단자(130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 저항(RP)의 타단은 전기 라인(35)을 통해 커패시터(21a)의 제1 단자에 전기적으로 연결될 수 있다.
바람직하게는, 제어부(400)는 제1 컨택터(210)가 비정상적으로 동작 중인 것으로 판정되는 동안 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호를 출력할 수 있다.
제2 제어 신호에 의해 제2 접속부(222)는 닫힌 동작 위치를 가지고, 제3 제어 신호에 의해 제3 접속부(232)는 닫힌 동작 위치를 가지게 된다. 이에 따라, 제1 컨택터(210)의 고장 등으로 인해 제1 접속부(212)가 열린 동작 위치를 가지는 동안(즉, 닫힌 동작 위치를 가질 수 없는 동안), 커패시터(21a)의 제1 단자와 제2 단자는 각각 제2 접속부(222) 및 제3 접속부(232)를 통해 배터리 팩(100)의 제1 단자(130)와 제2 단자(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 다시 말해, 제1 컨택터(210)가 비정상적으로 동작하고 있는 동안, 배터리 팩(100)으로부터 공급되는 전력은 제1 컨택터(210) 대신 제2 컨택터(220), 저항(RP) 및 인버터(20)를 거쳐 전기 모터(22)에 공급될 수 있다. 결과적으로, 전기 자동차(1)의 비상 주행이 가능해진다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 제한 회로(240)의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
전류 제한 회로(240)는 복수개의 전류 제한부를 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 전류 제한 회로(240)에 두 개의 전류 제한부(241, 242)가 포함되는 것으로 가정한다. 전류 제한 회로(240)에 포함되는 어느 한 전류 제한부는 다른 한 전류 제한부와 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.
제1 전류 제한부(241)는 제1 스위치(S1) 및 제1 저항(R1)을 포함한다. 이때, 제1 스위치(S1) 및 제1 저항(R1)은 상호 직렬 연결된다. 또한, 제2 전류 제한부(242)는, 제1 전류 제한부(241)와 유사하게 제2 스위치(S2) 및 제2 저항(R2)을 포함한다. 제2 스위치(S2) 및 제2 저항(R2)은 상호 직렬 연결된다. 이 경우, 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)는 MOFET과 같은 공지의 스위칭 소자일 수 있다. 바람직하게는, 제1 저항(R1)의 저항값이 제2 저항(R2)의 저항값은 서로 상이할 수 있다. 이하에서는, 제1 저항(R1)의 저항값이 제2 저항(R2)의 저항값보다 큰 것으로 가정한다.
제어부(400)는 제1 컨택터(210)가 비정상적으로 동작 중이면서 제2 제어 신호가 출력되고 있는 동안, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2) 중 적어도 하나를 턴온시키기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)로부터 제4 제어 신호가 출력되는 경우, 제1 스위치(S1)는 제4 제어 신호에 의해 턴온될 수 있다. 또한, 제어부(400)로부터 제5 제어 신호가 출력되는 경우, 제2 스위치(S2)는 제5 제어 신호에 의해 턴온될 수 있다.
제4 제어 신호와 제5 제어 신호는 동시에 출력될 수 있다. 또는, 제4 제어 신호와 제5 제어 신호 중 어느 하나(예, 제4 제어 신호)가 출력되고 있는 동안, 다른 제어 신호(예, 제5 제어 신호)의 출력은 중단될 수 있다. 제4 제어 신호와 제5 제어 신호가 동시에 출력되는 경우, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 턴온되므로, 제1 저항(R1)와 제2 저항(R2)은 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 제1 저항(R1)와 제2 저항(R2)가 병렬 연결되는 경우, 제1 저항(R1)와 제2 저항(R2)는 하나의 등가 저항으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)이 3옴(Ω)이고, 제2 저항(R2)이 1.5옴(Ω)인 경우, 제1 저항(R1)와 제2 저항(R2)의 병렬 연결에 의한 등가 저항은 1옴(Ω)일 수 있다. 결과적으로, 다른 조건(예, 온도)이 동일하다고 가정할 때, 제4 제어 신호와 제5 제어 신호 중 어느 하나만이 출력되는 경우에 비하여, 제4 제어 신호와 제5 제어 신호가 동시에 출력되는 경우, 전류 제한 회로(240)를 통해 흐르는 전류가 상대적으로 증가할 수 있다.
한편, 제1 접속부(211)가 열린 동작 위치를 가지고, 제2 접속부(222)가 닫힌 동작 위치를 가지는 동안에, 배터리 팩(100)의 제1 단자(130)와 커패시터(21a)의 제1 단자 사이의 전기적 연결이 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 중 어느 것을 통해 이루어지는지에 따라, 배터리 팩(100)과 커패시터(21a) 사이에 흐르는 전류의 크기가 달라질 수 있다. 따라서, 제어부(400)는 전기 자동차(1)의 센싱 장치(2)로부터 제공되는 주행 정보를 기초로, 제4 제어 신호 및 제5 제어 신호 중 어느 것을 출력할지 결정할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 제1 컨택터(210)의 비정상 동작으로 판정되는 동안의 적어도 어느 한 시점에서 전기 자동차(1)의 주행 속도가 기준 속도(예, 10km/h) 미만인 경우, 제어부(400)는 제2 제어 신호와 함께 제4 제어 신호를 출력할 수 있다. 제2 제어 신호에 의해 제2 접속부(222)가 닫힌 동작 위치를 가지고, 제4 제어 신호에 의해 제1 스위치(S1)가 턴온되므로, 배터리 팩(100)의 고전위 단자인 제1 단자(130)가 제2 컨택터(220), 제1 스위치(S1) 및 제1 저항(R1)을 통해 커패시터(21a)의 제1 단자에 전기적으로 연결된다. 반면, 제1 컨택터(210)의 비정상 동작으로 판정되는 어느 한 시점에서 전기 자동차(1)의 주행 속도가 상기 기준 속도 이상인 경우, 제어부(400)는 제2 제어 신호와 함께 제5 제어 신호를 출력할 수 있다. 제2 제어 신호에 의해 제2 접속부(222)가 닫힌 동작 위치를 가지고, 제5 제어 신호에 의해 제2 스위치(S2)가 턴온되므로, 배터리 팩(100)의 고전위 단자인 제1 단자(130)가 제2 컨택터(220), 제2 스위치(S2) 및 제2 저항(R2)을 통해 커패시터(21a)의 제1 단자에 전기적으로 연결된다.
전기 자동차(1)의 주행 속도가 기준 속도 미만이라는 것은, 주행 속도가 기준 속도 이상일 때보다 전기 모터(22)에 요구되는 전력이 상대적으로 낮음을 의미한다. 이 경우, 배터리 팩(100)으로부터의 전력은 제1 저항(R1)을 통해 인버터(21)에 공급되므로, 배터리 팩(100)으로부터의 전력이 제2 저항(R2)을 통해 인버터(21)에 공급되는 경우보다, 배터리 팩(100)과 커패시터(21a) 사이에 흐르는 전류의 크기는 작아진다.
다른 구현예에 따르면, 제1 컨택터(210)의 비정상 동작으로 판정되는 동안의 적어도 어느 한 시점에서 전기 자동차(1)의 지리적 위치를 기초로, 제4 제어 신호 및 제5 제어 신호 중 어느 것을 출력할지 결정할 수 있다. 예컨대, 제어부(400)는 전기 자동차(1)의 현재 지리적 위치로부터 가장 가까운 정비소까지의 거리가 기준 거리(예, 40km) 미만인 경우, 제2 제어 신호와 함께 제4 제어 신호를 출력할 수 있다. 반면, 제어부(400)는 전기 자동차(1)로부터 가장 가까운 정비소까지의 거리가 기준 거리 이상인 경우, 제2 제어 신호와 함께 제5 제어 신호를 출력할 수 있다.
다시 말해, 전기 자동차(1)로부터 가장 가까운 정비소까지의 거리가 상대적으로 짧을수록, 전기 모터(22)에 요구되는 전력은 감소하므로, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 중 상대적으로 저항값이 큰 제1 저항(R1)을 통해 배터리 팩(100)과 커패시터(21a)를 전기적으로 연결하는 것이다. 반대로, 전기 자동차(1)로부터 가장 가까운 정비소까지의 거리가 상대적으로 멀수록, 전기 모터(22)에 요구되는 전력은 증가하므로, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 중 상대적으로 저항값이 작은 제2 저항(R2)을 통해 배터리 팩(100)과 커패시터(21a)를 전기적으로 연결하는 것이다.
한편, 전술한 전기 자동차(1)의 현재 지리적 위치로부터 가장 가까운 정비소까지의 거리를 나타내는 데이터는 제어부(400)에 의해 연산되는 것이거나, 전기 자동차(1)의 센싱 장치(2)나 MCU 등으로부터 제공되는 것일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 제1 컨택터(210)의 비정상 동작으로 판정되는 어느 한 시점에서 전기 자동차(1)의 차체 기울기가 기준 각도 미만인 경우, 제어부(400)는 제2 제어 신호와 함께 제4 제어 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 제1 제어 신호 및 제5 제어 신호의 출력은 중단될 수 있다.
반면, 제1 컨택터(210)의 비정상 동작으로 판정되는 어느 한 시점에서 전기 자동차(1)의 차체 기울기가 상기 기준 각도 이상인 경우, 제어부(400)는 제2 제어 신호와 함께 제5 제어 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 제1 제어 신호 및 제4 제어 신호의 출력은 중단될 수 있다.
전기 자동차(1)의 차체 기울기가 기준 각도 미만이라는 것은, 전기 자동차(1)가 평지와 같은 경사가 완만한 도로를 주행 중임을 의미한다. 즉, 전기 자동차(1)가 경사가 완만한 도로를 주행 중인 경우, 경사가 가파른 도로를 주행 중인 경우보다 전기 모터(22)에 요구되는 전력이 상대적으로 낮을 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(100)으로부터의 전력은 제1 저항(R1)을 통해 인버터(21)에 공급되므로, 배터리 팩(100)으로부터의 전력이 제2 저항(R2)을 통해 인버터(21)에 공급되는 경우보다, 배터리 팩(100)과 커패시터(21a) 사이에 흐르는 전류의 크기는 작아진다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로(10)의 제어 방법을 보여주는 순서도이다. 설명의 편의를 위해, 제어부(400)는 제3 제어 신호를 출력하고 있는 상태 즉, 제3 접속부(232)가 닫힌 동작 위치를 가지는 것으로 가정한다.
단계 S510에서, 제어부(400)는 제1 제어 신호를 출력할 수 있다. 제1 제어 신호는 제1 컨택터(210)의 턴온을 유도하는 신호이다. 일 예로, 제1 제어 신호는 운전자의 명령(예, 액셀 페달을 밟음)에 따라 출력되는 것일 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 제1 전압 출력부(431)를 이용하여, 제1 전압 출력 라인(11)을 통해 제1 레벨의 전압을 출력하고, 제2 전압 출력 라인(12)을 통해 제2 레벨의 전압을 출력할 수 있다.
단계 S520에서, 제어부(400)는 단계 S510을 통해 제1 제어 신호를 출력하는 동안 제1 컨택터(210)가 정상적으로 동작 중인지 여부를 판정할 수 있다.
구체적으로, 제1 컨택터(210)가 정상적으로 동작 중이라면, 제1 제어 신호에 의해 제1 접속부(212)는 닫힌 동작 위치를 가지게 되고, 전압 측정 회로(300)에 의해 측정되는 제1 컨택터(210)의 양단의 전압은 기준 전압 미만일 것이다.
제어부(400)는 제1 제어 신호가 출력되는 있는 동안에 측정되는 제1 컨택터(210)의 양단의 전압이 기준 전압보다 작은 경우 제1 컨택터(210)가 정상적으로 동작 가능한 것으로 판정할 수 있다. 만약, 제1 제어 신호가 출력되는 있는 동안에 측정되는 제1 컨택터(210)의 양단의 전압이 기준 전압 이상인 경우, 제어부(400)는 제1 컨택터(210)가 비정상적으로 동작 중인 것으로 판정할 수 있다.
단계 S520의 판정값이 'YES'인 경우, 제어부(400)는 단계 S510로 회귀할 수 있다. 반면, 단계 S520의 판정값이 'NO'인 경우, 제어부(400)는 단계 S530을 수행할 수 있다.
단계 S530에서, 제어부(400)는 제2 제어 신호를 출력할 수 있다. 제21 제어 신호는 제2 컨택터(220)의 턴온을 유도하는 신호이다. 구체적으로, 제어부(400)는 제2 전압 출력부(432)를 이용하여, 제3 전압 출력 라인(13)을 통해 제3 레벨의 전압을 출력하고, 제4 전압 출력 라인(14)을 통해 제4 레벨의 전압을 출력할 수 있다.
제2 컨택터(220)가 제2 제어 신호에 의해 턴온되어, 배터리 팩(100)과 부하(20)를 전기적으로 연결할 수 있다. 구체적으로, 제2 제어 신호에 의해 제2 접속부(212)가 닫힌 동작 위치를 가지게 됨에 따라, 배터리 팩(100)의 제1 단자(130)는, 제2 컨택터(220)와 전류 제한 회로(240)를 통해 커패시터(21a)의 제1 단자에 전기적으로 연결 가능한 상태가 될 수 있다.
구현예에 따라, 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 전류 제한 회로(240)는 상호 병렬 연결되는 제1 전류 제한부(241) 및 제2 전류 제한부(242)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어 방법은 단계 S540 및 S550을 더 포함할 수 있다.
단계 S540에서, 제어부(440)는 전기 자동차(1)의 주행 정보를 기초로, 전류 제한 회로(240)에 포함된 적어도 하나의 스위치를 선택할 수 있다. 예컨대, 제어부(440)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2) 중 어느 하나만 선택하거나, 두 스위치(S1, S2)를 모두 선택할 수 있다. 주행 정보는 전기 자동차(1)의 주행 속도, 지리적 위치 또는 차체 기울기에 관한 정보를 나타내는 것일 수 있다.
단계 S550에서, 제어부(440)는 단계 S540을 통해 선택된 스위치를 턴온시킬 수 있다. 예컨대, 제어부(440)는 제1 스위치(S1)가 선택된 경우에는 제4 제어 신호를 출력하고, 제2 스위치(S2)가 선택된 경우에는 제5 제어 신호를 출력할 수 있다.
제1 스위치(S1)는 제4 제어 신호에 의해 턴온될 수 있다. 이 경우, 제1 저항(R1)의 저항값에 대응하는 만큼 제한된 전류가 배터리 팩(100)으로부터 인버터(21)로 공급될 수 있다. 제2 스위치(S2)는 제5 제어 신호에 의해 턴온될 수 있다. 이 경우, 제2 저항(R2)의 저항값에 대응하는 만큼 제한된 전류가 배터리 팩(100)으로부터 인버터(21)로 공급될 수 있다.
이에 따라, 배터리팩(100)으로부터 제2 컨택터(220)와 전류 제한 회로(240)를 거쳐 인버터(20)로 전력이 공급되고, 인버터(20)는 배터리팩(100)으로부터 공급되는 전력을 전기 모터(22)에 요구되는 전력으로 변환할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
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.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1: 전기 자동차
10: 구동 회로
210: 제1 컨택터
220: 제2 컨택터
230: 제3 컨택터
240: 전류 제한 회로
300: 전압 측정 회로
400: 제어부

Claims (14)

  1. 배터리 팩 및 인버터를 구비하는 전기 자동차용 구동 회로에 있어서,
    상기 배터리 팩의 제1 단자와 상기 인버터에 포함된 커패시터의 제1 단자 사이에 연결되는 제1 컨택터;
    상기 제1 컨택터에 병렬 연결되는 제2 컨택터와 전류 제한 회로; 및
    상기 제1 컨택터 및 상기 제2 컨택터의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제2 컨택터와 상기 전류 제한 회로는 상호 직렬 연결되고,
    상기 전류 제한 회로는 적어도 하나의 저항을 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 제1 컨택터가 정상적으로 동작하고 있는 동안에는 제1 제어신호를 출력하고, 상기 제1 컨택터가 비정상으로 동작하고 있는 동안에는 제2 제어신호를 출력하며,
    상기 제1 제어신호는 상기 제1 컨택터의 턴온을 유도하고, 상기 제2 제어신호는 상기 제2 컨택터의 턴온을 유도하는, 전기 자동차용 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 제2 단자와 상기 커패시터의 제2 단자 사이에 연결되는 제3 컨택터;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 컨택터가 정상적으로 동작하고 있는 동안에는 상기 제2 제어신호와 함께 제3 제어신호를 출력하며,
    상기 제3 제어신호는 상기 제3 컨택터의 턴온을 유도하는, 전기 자동차용 구동 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하고 있는 동안에는 상기 제1 제어신호의 출력을 중단하는, 전기 자동차용 구동 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컨택터의 양단의 전압을 측정하도록 구성되는 전압 측정 회로;를 더 포함하는, 전기 자동차용 구동 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 제어신호를 출력하는 동안 상기 전압 측정 회로에 의해 측정되는 상기 제1 컨택터의 양단의 전압을 기초로, 상기 제1 컨택터의 정상 동작 여부를 판정하는, 전기 자동차용 구동 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제한 회로는,
    상기 제2 컨택터와 직렬 연결되는 제1 전류 제한부; 및
    상기 제1 전류 제한부와 병렬 연결되는 제2 전류 제한부;를 포함하고,
    상기 제1 전류 제한부는,
    상호 직렬 연결되는 제1 스위치 및 제1 저항을 포함하며,
    상기 제2 전류 제한부는,
    상호 직렬 연결되는 제2 스위치 및 제2 저항을 포함하는, 전기 자동차용 구동 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 저항의 저항값과 상기 제2 저항의 저항값은 서로 상이한, 전기 자동차용 구동 회로.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하고 있는 동안에는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 중 적어도 하나를 턴온시키는, 전기 자동차용 구동 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전기 자동차의 주행 정보를 기초로, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 중 적어도 하나를 턴온시키는, 전기 자동차용 구동 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주행 정보는,
    상기 전기 자동차의 주행 속도, 지리적 위치 및 차체 기울기 중 적어도 하나를 포함하는, 전기 자동차용 구동 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 저항의 저항값이 상기 제2 저항의 저항값보다 크고, 상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하고 있는 동안 상기 주행 속도가 기준 속도 미만인 경우, 상기 제2 제어 신호와 함께 제4 제어 신호를 출력하되,
    상기 제1 스위치는 상기 제4 제어 신호에 의해 턴온되는, 전기 자동차용 구동 회로.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 저항의 저항값이 상기 제2 저항의 저항값보다 크고, 상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하고 있는 동안 상기 주행 속도가 기준 속도 이상인 경우, 상기 제2 제어 신호와 함께 제5 제어 신호를 출력하되,
    상기 제2 스위치는 상기 제5 제어 신호에 의해 턴온되는, 전기 자동차용 구동 회로.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 전기 자동차용 구동 회로;
    를 포함하는, 전기 자동차.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 전기 자동차용 구동 회로의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어부가 제1 제어 신호를 출력하는 단계;
    상기 제어부가 상기 제1 제어 신호를 출력하는 동안 상기 제1 컨택터의 정상 동작 여부를 판정하는 단계;
    상기 제1 컨택터가 비정상적으로 동작하는 것으로 판정되는 동안, 상기 제어부가 상기 제2 제어 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제2 컨택터가 상기 제2 제어신호에 의해 턴온되어, 상기 배터리 팩의 제1 단자와 상기 커패시터의 제1 단자를 전기적으로 연결하는 단계;
    를 포함하는, 전기 자동차용 구동 회로의 제어 방법.
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