KR20180056175A - Power relay assembly for electric vehicle and driving method thereof - Google Patents

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권대환
임성현
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Abstract

The present invention relates to a power relay assembly for an electric vehicle and a driving method thereof, and more particularly, to a power relay assembly for an electric vehicle capable of performing a precharge process by replacing a gas charging type relay used as a precharge relay with a semiconductor switch, and a driving method thereof. Also, the present invention can perform the precharge process by replacing the conventional gas charging relay with the semiconductor switch by including a main relay, the precharge relay composed of a semiconductor switching element, a gate voltage supply unit for turning on the precharge relay before the main relay is turned on and turning on the precharge relay before the main relay is turned off, by using a gate voltage, and a control unit for controlling the gate voltage supply unit.

Description

전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리 및 이의 구동방법{Power relay assembly for electric vehicle and driving method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a power relay assembly for an electric vehicle and a driving method thereof.

본 발명은 전기 차량용 파워릴레이 어셈블리 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 구체적으로는 프리차지 릴레이로 사용되던 가스 충전식 릴레이를 반도체 스위치로 대체하여 프리차지 과정을 수행하는 전기 차량용 파워릴레이 어셈블리 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power relay assembly for an electric vehicle and a driving method thereof, and more particularly, to a power relay assembly for an electric vehicle and a driving method thereof for replacing a gas-filled relay used as a precharge relay with a semiconductor switch .

일반적으로, 파워 릴레이 어셈블리(Power relay assembly, PRA)는 전기 자동차에 사용되는 고전압 배터리와 모터 사이에 위치하여 고전압 배터리의 전원을 선택적으로 공급하는 기능을 수행하며, 메인 릴레이(Main Relay), 프리차지 릴레이(Pre-Charge Relay), 프리차지 저항 및 버스바(Busbar)를 포함하여 구성된다.Generally, a power relay assembly (PRA) is located between a high-voltage battery used in an electric vehicle and a motor to selectively supply power to a high-voltage battery. The main relay, A pre-charge relay, a pre-charge resistor, and a bus bar.

종래의 파워 릴레이 어셈블리는 프리차지 릴레이를 통해 프리차지 과정을 수행함으로써, 메인 릴레이가 연결될 때 높은 돌입 전류가 발생하지 않도록 방지할 수 있다. 이러한, 돌입 전류는 고전압 배터리의 전압과 모터 콘트롤러 입력단의 커패시터 용량에 비례해서 발생하며, 모터 콘트롤러와 커패시터의 내구 수명을 단축시키는 주요 요인으로 작용할 수 있다.The conventional power relay assembly performs a precharge process through the precharge relay, thereby preventing a high inrush current from occurring when the main relay is connected. This inrush current occurs in proportion to the voltage of the high-voltage battery and the capacitor capacity of the input terminal of the motor controller, and can be a major factor in shortening the life span of the motor controller and the capacitor.

따라서, 종래의 파워 릴레이 어셈블리는 메인 릴레이를 연결하기 전에 프리차지 릴레이와 프리차지 저항을 통해 모터 콘트롤러 입력단의 커패시터를 충전시켜서 전압 차이에 의한 돌입 전류의 발생을 제한하였다.Therefore, the conventional power relay assembly charges the capacitor of the input terminal of the motor controller through the pre-charge relay and the pre-charge resistor before connecting the main relay to limit the generation of the inrush current due to the voltage difference.

그리고, 종래의 파워 릴레이 어셈블리에서 프리차지 릴레이는 스파크 억제를 위한 특수 가스가 충전된 가스 충전식 릴레이가 주로 사용되었고, 프리차지 저항은 와트(Watt)가 높은 시멘트 저항이 주로 사용된다.In the conventional power relay assembly, the precharge relay is mainly a gas-filled relay filled with a special gas for suppressing spark, and the precharge resistance is mainly used for a cement resistor having a high wattage.

한편, 종래의 파워 릴레이 어셈블리에서 사용되는 가스 충전식 릴레이는 높은 원가를 형성하고 있어 비용 부담이 크고, 프리차지 저항은 사이즈가 크고 무거운 문제점이 있다.On the other hand, the gas rechargeable relays used in the conventional power relay assemblies have a high cost and thus are expensive, and the precharge resistors are large in size and heavy.

즉, 종래의 가스 충전식 릴레이와 프리차지 저항으로 인해, 파워 릴레이 어셈블리 자체의 제조 비용이 증가하고 전체적인 사이즈와 중량도 증가하게 된다.That is, due to the conventional gas-filled relays and pre-charge resistors, the manufacturing cost of the power relay assembly itself increases and the overall size and weight increase.

또한, 종래의 가스 충전식 릴레이는 고정 접점, 가변 접점 및 자석을 포함하는 구조로 이루어져 있어, 스파크의 제어를 위해서는 기계적인 안정성이 필수적으로 요구되며 자석에 의해 인접한 센서의 센싱 동작에 영향을 주는 문제점도 있었다.
In addition, since the conventional gas-filled relay has a structure including a fixed contact, a variable contact and a magnet, mechanical stability is essential for controlling the spark, and there is a problem that affects the sensing operation of the adjacent sensor by the magnet there was.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 기존의 가스 충전식 릴레이를 반도체 스위치로 대체함으로써, 파워 릴레이 어셈블리의 비용 부담을 줄이고 사이즈와 무게를 감소시킬 수 있는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리 및 이의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a power relay assembly for an electric vehicle and a power relay assembly for driving the same, which can reduce cost and reduce size and weight of a power relay assembly by replacing a conventional gas- The purpose of the method is to provide.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고전압 배터리와 부하의 사이에 연결되는 메인 릴레이; 상기 메인 릴레이의 양단에 연결되는 반도체 스위칭 소자로 이루어지는 프리차지 릴레이; 상기 프리차지 릴레이로 게이트 전압을 공급하여, 상기 메인 릴레이가 턴온되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온하고 상기 메인 릴레이가 턴오프되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온하는 게이트 전압 공급부; 및 상기 게이트 전압 공급부를 제어하는 제어부;를 포함하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery charger comprising: a main relay connected between a high voltage battery and a load; A precharge relay including a semiconductor switching element connected to both ends of the main relay; A gate voltage supplier for supplying a gate voltage to the precharge relay and turning on the precharge relay before the main relay is turned on and turning on the precharge relay before the main relay is turned off; And a control unit for controlling the gate voltage supply unit.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 게이트 전압 공급부는, 제 1게이트 전압과, 제 1게이트 전압보다 낮고 문턱 전압 이상인 제 2게이트 전압 중 어느 하나의 게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이로 공급한다.In a preferred embodiment, the gate voltage supply unit supplies a gate voltage of either the first gate voltage or the second gate voltage, which is lower than the first gate voltage and higher than the threshold voltage, to the precharge relay.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 게이트 전압 공급부는, 상기 메인 릴레이의 턴온 이전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온할 경우, 제 2게이트 전압을 공급하여 상기 프리차지 릴레이의 드레인 전류를 제한한다.In a preferred embodiment, the gate voltage supply unit supplies a second gate voltage to limit the drain current of the precharge relay when the precharge relay is turned on before the main relay turns on.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 게이트 전압 공급부는, 게이트 전압을 출력하기 위한 DC/DC 컨버터를 포함한다.In a preferred embodiment, the gate voltage supply unit includes a DC / DC converter for outputting a gate voltage.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는, 적어도 2종의 게이트 전압이 출력되도록 입력 전압을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터를 포함한다.In a preferred embodiment, the DC / DC converter includes a switching transistor for switching an input voltage so that at least two kinds of gate voltages are output.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는, 권선비가 서로 다른 적어도 2개의 트랜스포머를 포함한다.In a preferred embodiment, the DC / DC converter includes at least two transformers having different turns ratios.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는, 입력 전압을 조절하기 위한 저항 및 스위치를 포함한다.
In a preferred embodiment, the DC / DC converter includes a resistor and a switch for adjusting an input voltage.

또한, 본 발명은 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리에서 수행되는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법으로서, (1) 상기 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리가, 게이트 전압 공급부를 통해 반도체 스위칭 소자인 프리차지 릴레이로 게이트 전압을 공급하여, 메인 릴레이가 턴온되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온하는 단계; (2) 상기 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리가, 상기 메인 릴레이가 턴온되면 상기 프리차지 릴레이를 턴오프하는 단계; (3) 상기 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리가, 상기 게이트 전압 공급부를 통해 상기 프리차지 릴레이로 게이트 전압을 다시 공급하여, 메인 릴레이가 턴오프되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온하는 단계; 및 (4) 상기 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리가, 상기 메인 릴레이가 턴오프되면 상기 프리차지 릴레이를 턴오프하는 단계;를 포함하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법을 제공한다.The present invention also provides a method of driving a power relay assembly for an electric vehicle, which is performed in a power relay assembly for an electric vehicle, comprising the steps of: (1) the power relay assembly for an electric vehicle is connected to a precharge relay, which is a semiconductor switching device, And turning on the precharge relay before the main relay is turned on; (2) the electric vehicle power relay assembly turns off the precharge relay when the main relay is turned on; (3) the electric vehicle power relay assembly supplies the gate voltage again to the precharge relay through the gate voltage supply unit to turn on the precharge relay before the main relay is turned off; And (4) turning off the pre-charge relay when the power relay assembly for an electric vehicle turns off the main relay.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (1)단계에서 상기 게이트 전압 공급부는, 제 1게이트 전압보다 낮고 문턱 전압 이상인 제 2게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이로 공급하여 상기 프리차지 릴레이의 드레인 전류를 제한한다.In a preferred embodiment, the gate voltage supplier in the step (1) limits the drain current of the precharge relay by supplying a second gate voltage lower than the first gate voltage and equal to or higher than the threshold voltage to the precharge relay .

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계에서 상기 게이트 전압 공급부는, 제 1게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이로 공급한다.In a preferred embodiment, in the step (3), the gate voltage supply unit supplies a first gate voltage to the precharge relay.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 게이트 전압 공급부는, 게이트 전압을 출력하기 위한 DC/DC 컨버터를 포함한다.In a preferred embodiment, the gate voltage supply unit includes a DC / DC converter for outputting a gate voltage.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는 입력 전압을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터의 스위칭 듀티 및 스위칭 주파수를 조절하여, 적어도 2종의 게이트 전압을 출력한다.In a preferred embodiment, the DC / DC converter adjusts a switching duty and a switching frequency of a switching transistor for switching an input voltage to output at least two kinds of gate voltages.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는, 권선비가 서로 다른 적어도 2개의 트랜스포머를 이용하여, 적어도 2종의 게이트 전압을 출력한다.In a preferred embodiment, the DC / DC converter outputs at least two types of gate voltages using at least two transformers having different winding ratios.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는, 입력 전압을 조절하기 위한 저항 및 스위치를 이용하여, 적어도 2종의 게이트 전압을 출력한다.
In a preferred embodiment, the DC / DC converter outputs at least two kinds of gate voltages using a resistor and a switch for adjusting an input voltage.

전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 메인 릴레이와, 반도체 스위칭 소자로 이루어지는 프리차지 릴레이와, 게이트 전압을 공급하여 메인 릴레이가 턴온되기 전에 프리차지 릴레이를 턴온하고 메인 릴레이가 턴오프되기 전에 프리차지 릴레이를 턴온하는 게이트 전압 공급부와, 게이트 전압 공급부를 제어하는 제어부를 구비하므로, 기존의 가스 충전식 릴레이를 반도체 스위치로 대체하여 프리차지 과정을 수행할 수 있는 효과가 있다.According to the above-mentioned problem solving means, the present invention provides a semiconductor memory device comprising a main relay, a precharge relay including a semiconductor switching element, a precharge relay which supplies a gate voltage to turn on the precharge relay before the main relay is turned on, A gate voltage supply unit for turning on the relay, and a control unit for controlling the gate voltage supply unit. Thus, there is an effect that the precharge process can be performed by replacing the conventional gas-filled relay with a semiconductor switch.

또한, 본 발명은 가스 충전식 릴레이와 프리차지 저항을 생략하여, 파워 릴레이 어셈블리의 비용 부담을 줄이고 사이즈와 무게를 감소시킬 수 있다.
Further, the present invention omits the gas-filled relay and the pre-charge resistor, thereby reducing the cost of the power relay assembly and reducing the size and weight.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리를 설명하기 위한 도면.
도 2는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 세부 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 동작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 게이트 전압 공급부의 DC/DC 컨버터를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 게이트 전압 공급부의 DC/DC 컨버터를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 게이트 전압 공급부의 DC/DC 컨버터를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention;
2 is a view for explaining a detailed configuration of a power relay assembly for an electric vehicle.
3 is a view for explaining an operational process of a power relay assembly for an electric vehicle.
4 (a) and 4 (b) are diagrams for explaining a DC / DC converter of a gate voltage supply unit according to the first embodiment of the present invention;
5 is a view for explaining a DC / DC converter of a gate voltage supply unit according to a second embodiment of the present invention;
6 is a view for explaining a DC / DC converter of a gate voltage supply unit according to a third embodiment of the present invention;
7 is a view for explaining a driving method of a power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.It should be understood that the specific details of the invention are set forth in the following description to provide a more thorough understanding of the present invention and that the present invention may be readily practiced without these specific details, It will be clear to those who have knowledge.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7, but the present invention will be described with reference to the portions necessary for understanding the operation and operation according to the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view for explaining a detailed configuration of a power relay assembly for an electric vehicle, and FIG. Fig.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리는 메인 릴레이(100), 프리차지 릴레이(200), 게이트 전압 공급부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성된다.1 to 3, a power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a main relay 100, a precharge relay 200, a gate voltage supplier 300, and a controller 400 .

상기 메인 릴레이(100)는 고전압 배터리(10)와 부하(20)의 사이에 연결되는 것으로, 고전압 배터리(10)의 양극(+)에 연결되는 제 1메인 릴레이(110)와 고전압 배터리(10)의 음극(-)에 연결되는 제 2메인 릴레이(120)를 포함한다.The main relay 100 is connected between the high voltage battery 10 and the load 20 and includes a first main relay 110 connected to the positive electrode of the high voltage battery 10 and a first main relay 110 connected to the high voltage battery 10, And a second main relay 120 connected to the cathode (-) of the second main relay 120.

그리고, 상기 메인 릴레이(100)는 고전압 배터리(10)의 전원이 부하(20)로 공급될 수 있도록 연결하거나 차단하는 기능을 수행하며, 후술할 제어부(400)로부터 입력되는 제어 신호에 따라 동작하도록 구비될 수 있다.The main relay 100 functions to connect or disconnect the high voltage battery 10 so that the power of the high voltage battery 10 can be supplied to the load 20. The main relay 100 operates according to a control signal input from the controller 400, .

상기 프리차지 릴레이(200)는 상기 메인 릴레이(100)의 입력단과 출력단에 연결되는 것으로, 상기 메인 릴레이(100)가 턴온되거나 턴오프될 때 상기 메인 릴레이(100) 양단의 전압 차이를 낮춤으로써, 돌입 전류의 발생을 방지하고 스파크가 발생하지 않게 하는 프리차지 기능을 수행한다.The precharge relay 200 is connected to an input terminal and an output terminal of the main relay 100. When the main relay 100 is turned on or off, the precharge relay 200 lowers the voltage difference across the main relay 100, A precharge function is performed to prevent the generation of inrush current and to prevent the occurrence of spark.

바람직하게, 상기 프리차지 릴레이(200)는 접점이 구비된 기계적인 구조의 스위치가 아니라, 전계효과 트랜지스터(FET)를 포함하는 반도체 스위칭 소자로 이루어지며, 후술할 게이트 전압 공급부(300)로부터 게이트 전압을 공급받아 턴온되도록 구비될 수 있다.Preferably, the precharge relay 200 comprises a semiconductor switching element including a field effect transistor (FET), not a switch having a mechanical structure provided with a contact. The precharge relay 200 includes a gate voltage supply unit 300, And may be provided to be turned on.

특히, 상기 프리차지 릴레이(200)는 상기 제 1메인 릴레이(110)와 상기 제 2메인 릴레이(120) 중에서 고전압 배터리(10)의 양극에 연결되어 있는 상기 제 1메인 릴레이(110)의 양단에 연결될 수 있다.Particularly, the precharge relay 200 is connected to both ends of the first main relay 110 connected to the positive pole of the high voltage battery 10 among the first main relay 110 and the second main relay 120, Can be connected.

따라서, 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 프리차지 릴레이(200)는 상기 제 1메인 릴레이(110)가 턴온되기 전에 먼저 턴온되고 상기 제 1메인 릴레이(110)가 턴온된 다음에는 턴오프된다. 상기 제 1메인 릴레이(110)가 턴오프될 경우에도, 상기 프리차지 릴레이(200)가 먼저 턴온되어 상기 제 1메인 릴레이(110)가 턴오프된 다음에 턴오프된다. 그리고, 상기 제 2메인 릴레이(120)는 돌입 전류가 발생할 가능성이 적으므로, 가장 먼저 턴온되고 가장 늦게 턴오프된다.3, the precharge relay 200 is turned on first before the first main relay 110 is turned on, and then turned off when the first main relay 110 is turned on. Even when the first main relay 110 is turned off, the precharge relay 200 is first turned on and the first main relay 110 is turned off and then turned off. Since the second main relay 120 is less likely to generate an inrush current, the first main relay 120 is turned on first and then turned off most late.

상기 게이트 전압 공급부(300)는 상기 프리차지 릴레이(200)로 게이트 전압을 공급하기 위한 것으로, 매번 동일한 게이트 전압을 공급하는 것이 아니라, 적어도 2종의 게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이(200)에 공급할 수 있도록 구비된다.The gate voltage supply unit 300 supplies a gate voltage to the precharge relay 200. The gate voltage supply unit 300 may supply at least two types of gate voltages to the precharge relay 200, Respectively.

바람직하게, 상기 게이트 전압 공급부(300)는 제 1게이트 전압과, 제 1게이트 전압보다 낮고 문턱 전압 이상인 제 2게이트 전압 중 어느 하나의 게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이(200)로 공급하도록 구비될 수 있다. 예컨대, 제 1게이트 전압은 15V일 수 있으며, 제 2게이트 전압은 3V 내지 5V일 수 있다.Preferably, the gate voltage supplier 300 may be provided to supply the gate voltage of either the first gate voltage and the second gate voltage, which is lower than the first gate voltage and higher than the threshold voltage, to the precharge relay 200 have. For example, the first gate voltage may be 15V and the second gate voltage may be 3V to 5V.

즉, 상기 게이트 전압 공급부(300)는 상기 메인 릴레이(100)의 턴온 이전에 상기 프리차지 릴레이(200)가 턴온되어야 할 경우 상기 프리차지 릴레이(200)로 제 2게이트 전압을 공급함으로써, 반도체 스위칭 소자로 이루어진 상기 프리차지 릴레이(200)의 드레인 전류를 제한하여 상기 제 1메인 릴레이(110)로 출력되는 전류를 낮추고 상기 제 1메인 릴레이(110)에서 돌입 전류가 발생하지 않도록 한다.That is, the gate voltage supplier 300 supplies the second gate voltage to the precharge relay 200 when the precharge relay 200 is to be turned on before the main relay 100 is turned on, The drain current of the precharge relay 200 is reduced to lower the current output to the first main relay 110 and prevent the inrush current from being generated in the first main relay 110. [

그리고, 상기 게이트 전압 공급부(300)는 상기 메인 릴레이(100)의 턴오프 이전에 상기 프리차지 릴레이(200)가 턴온되어야 할 경우에는, 상기 프리차지 릴레이(200)로 제 1게이트 전압을 공급하게 된다.When the precharge relay 200 is to be turned on before the main relay 100 is turned off, the gate voltage supplier 300 supplies the first gate voltage to the precharge relay 200 do.

이를 위한, 상기 게이트 전압 공급부(300)는 게이트 전압의 단속을 위한 구동 드라이버(310)와, 전기 차량에 탑재된 저전압 배터리에서 전원을 인가받아 승압 또는 강압한 게이트 전압을 상기 구동 드라이버(310)에 출력하는 DC/DC 컨버터(320)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the gate voltage supplier 300 includes a driving driver 310 for interrupting a gate voltage, a gate driver 300 for applying a gate voltage boosted or lowered by receiving a power from a low voltage battery mounted on the electric vehicle to the driving driver 310 And a DC / DC converter 320 for outputting the output signal.

상기 제어부(400)는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 전반적인 제어를 수행하는 것으로, 특히, 상기 게이트 전압 공급부(300)를 제어하여 상기 메인 릴레이(100)가 턴온될 때와 턴오프될 때 상기 프리차지 릴레이(200)에 적절한 게이트 전압이 공급될 수 있게 한다.The control unit 400 performs overall control of the power relay assembly for an electric vehicle. Particularly, when the main relay 100 is turned on and off by controlling the gate voltage supply unit 300, So that an appropriate gate voltage can be supplied to the gate electrode 200.

또한, 상기 제어부(400)는 고전압 배터리(10)와 상기 제 1메인 릴레이(110)의 사이에 연결된 전류 센서(500)를 통해 고전압 배터리(10)에서 인가되는 전원을 센싱하여, 상기 프리차지 릴레이(200)와 상기 메인 릴레이(100)를 제어할 수 있다.The control unit 400 senses a power supplied from the high voltage battery 10 through a high voltage battery 10 and a current sensor 500 connected between the first main relay 110 and the precharge relay 10, (200) and the main relay (100).

또한, 상기 제어부(400)는 전기 차량에 탑재된 BMS(Battery Management System)로부터 제어 정보를 수신하여 동작할 수 있고, 각 릴레이의 제어 상태 및 페일(fail)의 발생 여부에 대한 정보를 송신할 수도 있다.Also, the controller 400 may receive control information from a BMS (Battery Management System) installed in the electric vehicle, and may operate and transmit information on the control status of each relay and whether a fail occurs have.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리는 기존의 가스 충전식 릴레이를 반도체 스위치로 대체하고 프리차지 저항을 생략함으로써, 파워 릴레이 어셈블리의 비용 부담을 줄이고 사이즈와 무게를 감소시킬 수 있다.Accordingly, the power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention can reduce the cost and size and weight of the power relay assembly by replacing the existing gas-filled relay with a semiconductor switch and omitting the pre-charge resistance .

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 게이트 전압 공급부(300), 특히, DC/DC 컨버터(320)는 다양한 형태로 적용될 수 있다.Meanwhile, the gate voltage supply unit 300, particularly, the DC / DC converter 320 of the power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention can be applied in various forms.

이하에서는, 본 발명의 게이트 전압 공급부(300)를 구성하는 DC/DC 컨버터(320)에 대해 설명한다.
Hereinafter, the DC / DC converter 320 constituting the gate voltage supply unit 300 of the present invention will be described.

도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 게이트 전압 공급부의 DC/DC 컨버터를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 게이트 전압 공급부의 DC/DC 컨버터를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 게이트 전압 공급부의 DC/DC 컨버터를 설명하기 위한 도면이다.4A and 4B are diagrams for explaining a DC / DC converter of a gate voltage supply unit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a circuit diagram of a gate voltage supplier according to a second embodiment of the present invention. 6 is a view for explaining the DC / DC converter of the gate voltage supply unit according to the third embodiment of the present invention.

먼저, 도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 DC/DC 컨버터(320)는, 적어도 2종의 게이트 전압이 출력되도록 입력 전압을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터(321)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 스위칭 트랜지스터(321)의 스위칭 주파수, 스위칭 듀티를 조정하여, 2종의 게이트 전압을 출력할 수 있으며, 그 게이트 전압은 구동 드라이버(310)로 출력된다.Referring to FIGS. 4A and 4B, the DC / DC converter 320 may include a switching transistor 321 for switching an input voltage so that at least two kinds of gate voltages are output . At this time, two kinds of gate voltages can be outputted by adjusting the switching frequency and the switching duty of the switching transistor 321, and the gate voltage is outputted to the driving driver 310.

또한, 도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 DC/DC 컨버터(320)는, 권선비가 서로 다른 적어도 2개의 트랜스포머(322)를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 2개의 트랜스포머(322)는 이동이 가능하도록 구비됨이 바람직하다. 그리고, 상기 2개의 트랜스포머(322)의 출력단은 구동 드라이버(310)에 연결될 수 있다.Also, as shown in FIG. 5, the DC / DC converter 320 may include at least two transformers 322 having different turns ratios. In this case, it is preferable that the two transformers 322 are provided so as to be movable. The output terminals of the two transformers 322 may be connected to the driving driver 310.

그리고, 도 6에서 도시된 바와 같이, 상기 DC/DC 컨버터(320)는, 입력 전압을 조절하기 위한 적어도 2개의 저항(323, 325) 및 적어도 2개의 스위치(324, 326)를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 DC/DC 컨버터(320)의 출력단에는 구동 드라이버(310)가 연결될 수 있다.6, the DC / DC converter 320 may include at least two resistors 323 and 325 and at least two switches 324 and 326 for adjusting the input voltage . A driving driver 310 may be connected to an output terminal of the DC / DC converter 320.

이 경우, 상기 DC/DC 컨버터(320)에서 제 1게이트 전압을 출력하고자 할 경우에는 제 1스위치(324)가 턴온되고, 제 2게이트 전압을 출력하고자 할 경우에는 제 1저항(323) 및 제 2저항(325)에 의해 낮은 전압이 출력되도록 제 2스위치(326)가 턴온될 수 있다.In this case, when the first gate voltage is to be output from the DC / DC converter 320, the first switch 324 is turned on. When the second gate voltage is to be outputted, the first resistor 323 and the first resistor 323 are turned on. The second switch 326 may be turned on so that a low voltage is output by the second resistor 325. [

한편, 전술한 실시 형태 이외에도, 적어도 2종의 게이트 전압을 출력할 수 있는 다양한 변형예를 적용하여 DC/DC 컨버터를 구성할 수도 있다.
Meanwhile, in addition to the above-described embodiments, a DC / DC converter may be configured by applying various modified examples capable of outputting at least two kinds of gate voltages.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a driving method of a power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리에서 수행되는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법을 설명한다.Referring to FIG. 7, a method of driving a power relay assembly for an electric vehicle, which is performed in a power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, will be described.

다만, 도 7에 도시된 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법에서 수행되고, 도 7을 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.However, since the functions performed in the method of driving the power relay assembly for an electric vehicle shown in Fig. 7 are all performed in the power relay assembly for an electric vehicle described with reference to Figs. 1 to 6, All of the functions described with reference to FIG. 7 are performed in a method of driving a power relay assembly for an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, and all the functions described with reference to FIG. 7 are performed by the power relay assembly for an electric vehicle It should be noted that

먼저, 메인 릴레이가 턴온되어야 할 경우, 게이트 전압 공급부를 통해 반도체 스위칭 소자인 프리차지 릴레이로 게이트 전압을 공급하여, 메인 릴레이가 턴온되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온한다(S100).First, when the main relay is to be turned on, the gate voltage is supplied to the precharge relay, which is a semiconductor switching device, through the gate voltage supply unit, and the precharge relay is turned on before the main relay is turned on (S100).

이때, 상기 게이트 전압 공급부는, 제 1게이트 전압보다 낮고 문턱 전압 이상인 제 2게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이로 공급하여 상기 프리차지 릴레이의 드레인 전류를 제한할 수 있다. 이로 인해, 상기 제 1메인 릴레이가 턴온될 때 돌입 전류가 발생하지 않게 된다.At this time, the gate voltage supply unit may supply a second gate voltage, which is lower than the first gate voltage and higher than the threshold voltage, to the precharge relay to limit the drain current of the precharge relay. As a result, an inrush current is not generated when the first main relay is turned on.

또한, 상기 게이트 전압 공급부는 게이트 전압을 출력하기 위한 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있으며, 예컨대, 상기 DC/DC 컨버터는 입력 전압을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터의 스위칭 듀티 및 스위칭 주파수를 조절하여 적어도 2종의 게이트 전압을 출력하거나, 권선비가 서로 다른 적어도 2개의 트랜스포머를 이용하여 적어도 2종의 게이트 전압을 출력하거나, 입력 전압을 조절하기 위한 저항 및 스위치를 이용하여 적어도 2종의 게이트 전압을 출력하도록 구비될 수 있다.The gate voltage supplier may include a DC / DC converter for outputting a gate voltage. For example, the DC / DC converter may control the switching duty and the switching frequency of the switching transistor, which switches the input voltage, To output at least two types of gate voltages using at least two transformers having different winding ratios or to output at least two types of gate voltages using a resistor and a switch for adjusting the input voltage .

다음, 상기 메인 릴레이가 턴온되면 상기 프리차지 릴레이를 턴오프한다(S200).Next, when the main relay is turned on, the precharge relay is turned off (S200).

그 다음, 상기 메인 릴레이가 턴온되어야 할 경우, 상기 게이트 전압 공급부를 통해 상기 프리차지 릴레이로 게이트 전압을 다시 공급하여 메인 릴레이가 턴오프되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 다시 턴온한다(S300).Next, when the main relay is to be turned on, the gate voltage is supplied again to the precharge relay through the gate voltage supply unit, and the precharge relay is turned on again before the main relay is turned off (S300).

이때, 상기 게이트 전압 공급부는 제 1게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이로 공급하게 된다.At this time, the gate voltage supply unit supplies the first gate voltage to the precharge relay.

그 다음에는, 상기 메인 릴레이가 턴오프된 다음에, 상기 프리차지 릴레이를 턴오프할 수 있다(S400).Then, after the main relay is turned off, the precharge relay may be turned off (S400).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 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, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

100 : 메인 릴레이
200 : 프리차지 릴레이
300 : 게이트 전압 공급부
310 : 구동 드라이버
320 : DC/DC 컨버터
400 : 제어부100: Main relay
200: Precharge relay
300: Gate voltage supply unit
310: driving driver
320: DC / DC converter
400:

Claims (14)

고전압 배터리와 부하의 사이에 연결되는 메인 릴레이;
상기 메인 릴레이의 양단에 연결되는 반도체 스위칭 소자로 이루어지는 프리차지 릴레이;
상기 프리차지 릴레이로 게이트 전압을 공급하여, 상기 메인 릴레이가 턴온되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온하고 상기 메인 릴레이가 턴오프되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온하는 게이트 전압 공급부; 및
상기 게이트 전압 공급부를 제어하는 제어부;를 포함하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리.
A main relay connected between the high voltage battery and the load;
A precharge relay including a semiconductor switching element connected to both ends of the main relay;
A gate voltage supplier for supplying a gate voltage to the precharge relay and turning on the precharge relay before the main relay is turned on and turning on the precharge relay before the main relay is turned off; And
And a control unit for controlling the gate voltage supply unit.
제 1항에 있어서,
상기 게이트 전압 공급부는, 제 1게이트 전압과, 제 1게이트 전압보다 낮고 문턱 전압 이상인 제 2게이트 전압 중 어느 하나의 게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이로 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the gate voltage supplier supplies a first gate voltage and a gate voltage of either the first gate voltage or the second gate voltage to the precharge relay.
제 2항에 있어서,
상기 게이트 전압 공급부는, 상기 메인 릴레이의 턴온 이전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온할 경우, 제 2게이트 전압을 공급하여 상기 프리차지 릴레이의 드레인 전류를 제한하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리.
3. The method of claim 2,
Wherein the gate voltage supplier limits the drain current of the precharge relay by supplying a second gate voltage when the precharge relay is turned on before the main relay is turned on.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 전압 공급부는, 게이트 전압을 출력하기 위한 DC/DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the gate voltage supply unit includes a DC / DC converter for outputting a gate voltage.
제 4항에 있어서,
상기 DC/DC 컨버터는, 적어도 2종의 게이트 전압이 출력되도록 입력 전압을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리.
5. The method of claim 4,
Wherein the DC / DC converter includes a switching transistor for switching an input voltage so that at least two kinds of gate voltages are output.
제 4항에 있어서,
상기 DC/DC 컨버터는, 권선비가 서로 다른 적어도 2개의 트랜스포머를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리.
5. The method of claim 4,
Wherein the DC / DC converter includes at least two transformers having different turns ratios.
제 4항에 있어서,
상기 DC/DC 컨버터는, 입력 전압을 조절하기 위한 저항 및 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리.
5. The method of claim 4,
Wherein the DC / DC converter includes a resistor and a switch for adjusting an input voltage.
전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리에서 수행되는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법으로서,
(1) 상기 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리가, 게이트 전압 공급부를 통해 반도체 스위칭 소자인 프리차지 릴레이로 게이트 전압을 공급하여, 메인 릴레이가 턴온되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온하는 단계;
(2) 상기 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리가, 상기 메인 릴레이가 턴온되면 상기 프리차지 릴레이를 턴오프하는 단계;
(3) 상기 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리가, 상기 게이트 전압 공급부를 통해 상기 프리차지 릴레이로 게이트 전압을 다시 공급하여, 메인 릴레이가 턴오프되기 전에 상기 프리차지 릴레이를 턴온하는 단계; 및
(4) 상기 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리가, 상기 메인 릴레이가 턴오프되면 상기 프리차지 릴레이를 턴오프하는 단계;를 포함하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법.
A method of driving a power relay assembly for an electric vehicle, which is performed in a power relay assembly for an electric vehicle,
(1) the electric vehicle power relay assembly supplies a gate voltage to a precharge relay, which is a semiconductor switching element, through a gate voltage supply unit to turn on the precharge relay before the main relay is turned on;
(2) the electric vehicle power relay assembly turns off the precharge relay when the main relay is turned on;
(3) the electric vehicle power relay assembly supplies the gate voltage again to the precharge relay through the gate voltage supply unit to turn on the precharge relay before the main relay is turned off; And
(4) The power relay assembly for an electric vehicle includes turning off the precharge relay when the main relay is turned off.
제 8항에 있어서,
상기 제 (1)단계에서 상기 게이트 전압 공급부는, 제 1게이트 전압보다 낮고 문턱 전압 이상인 제 2게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이로 공급하여 상기 프리차지 릴레이의 드레인 전류를 제한하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the gate voltage supplier in the step (1) limits the drain current of the precharge relay by supplying a second gate voltage lower than the first gate voltage and equal to or higher than the threshold voltage to the precharge relay, A method of driving a power relay assembly.
제 9항에 있어서,
상기 제 (3)단계에서 상기 게이트 전압 공급부는, 제 1게이트 전압을 상기 프리차지 릴레이로 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the gate voltage supply unit supplies the first gate voltage to the precharge relay in the step (3).
제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 전압 공급부는, 게이트 전압을 출력하기 위한 DC/DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법.
11. The method according to any one of claims 8 to 10,
Wherein the gate voltage supply unit includes a DC / DC converter for outputting a gate voltage.
제 11항에 있어서,
상기 DC/DC 컨버터는 입력 전압을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터의 스위칭 듀티 및 스위칭 주파수를 조절하여, 적어도 2종의 게이트 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the DC / DC converter adjusts a switching duty and a switching frequency of a switching transistor for switching an input voltage to output at least two kinds of gate voltages.
제 11항에 있어서,
상기 DC/DC 컨버터는, 권선비가 서로 다른 적어도 2개의 트랜스포머를 이용하여, 적어도 2종의 게이트 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the DC / DC converter outputs at least two kinds of gate voltages using at least two transformers having different winding ratios.
제 11항에 있어서,
상기 DC/DC 컨버터는, 입력 전압을 조절하기 위한 저항 및 스위치를 이용하여, 적어도 2종의 게이트 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구동방법.12. The method of claim 11,
Wherein the DC / DC converter outputs at least two kinds of gate voltages by using a resistor and a switch for adjusting an input voltage.
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