KR20180135934A - 릴레이 보호 시스템 - Google Patents

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제임스 라일리
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리텔퓨즈 인코퍼레이티드
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Abstract

릴레이의 출력 상에서 그라운드 상태로의 단락을 감지할 수 있는 향상된 릴레이 보호 시스템이 본원에서 제공된다. 그라운드 상태로의 단락을 나타내는, 미리 결정된 임계 값 이하로 바이어스 레벨이 감소되었는지 여부를 결정하도록 모니터링될 수 있다. 그라운드 상태로의 단락이 감지될 경우, 릴레이 보호 시스템은 릴레이가 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환하는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 전원은 부하로부터 연결 해제를 유지할 수 있으며, 이에 의해 릴레이 및 부하에 대한 손상을 방지할 수 있다.

Description

릴레이 보호 시스템
본 발명은 릴레이(relays)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 릴레이 보호 시스템(relay protection systems)에 관한 것이다.
종래의 많은 릴레이 시스템(relay systems)에서, 부하에 고전류(high current) 및/또는 고전압 전원(high voltage power source)을 연결(couple)하기 위해, 릴레이는 열린 상태(open position)로부터 닫힌 상태(closed position)로 전환(transitioning)한다. 릴레이의 출력이 그라운드(ground)로 잘못 단락(erroneously shorted)되는 경우, 릴레이가 닫혀질 때, 릴레이에 연결되는 고전압 및/또는 고전류는 릴레이의 접점(contacts)을 심각하게 손상시키거나, 부하(load)를 심각하게 손상시킬 수 있다. 출력의 상태에 대한 지식 없이 이러한 종래의 릴레이 시스템의 닫힌 상태로의 전환으로 인하여, 상당한 손상의 위험이 증가된다.
여기에서는, 상세한 설명으로 아래에서 더 설명되는, 간략화된 형태로 개념의 선택을 도입하기 위해 제공된다. 이러한 요약은 청구 대상(claimed subject matter)의 주요한 특성(key features) 또는 필수적인 특성(essential features)을 식별하도록 의도되지 않았으며, 청구 대상의 범위를 결정하도록 지원하는 것으로 의도된 것도 아니다.
따라서, 그라운드 상태(ground condition)로 단락(short)으로 전환(switching)하는 것을 방지하는(against) 보호를 제공하는 릴레이 보호 시스템이 필요하다.
다양한 실시예는 일반적으로 릴레이의 출력 상에서 그라운드 상태로의 단락을 감지할 수 있는 릴레이 보호 시스템에 관한 것이다. 릴레이 보호 시스템은 릴레이의 출력을 바이어싱(bias)할 수 있다. 릴레이의 출력은 그라운드 상태로의 단락을 나타내는, 미리 결정된 임계 값 아래로 바이어스 레벨(bias level)이 감소되었는지 여부를 결정하도록 모니터링될 수 있다. 그라운드 상태로의 단락이 감지될 경우, 릴레이 보호 시스템은 릴레이가 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환하는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 전원은 부하로부터의 연결 해제(decoupled)를 유지할 수 있으며, 이에 의해 릴레이 또는 부하에 대해 손상을 방지할 수 있다.
예로서, 다음과 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 장치의 특정 실시예가 이제 기술될 것이다.
도 1은 예시적인 전력 분배(power distribution) 및 제어 시스템(control system)을 도시한다.
도 2는 예시적인 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템을 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템의 제1 투시도(first perspective view)를 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템의 제2 투시도(second perspective view)를 도시한다.
도 5는 도 2에 도시된 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템의 저면도(bottom view)를 도시한다.
도 6은 도 2에 도시된 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템의 평면도(top view)를 도시한다.
도 7은 릴레이의 출력을 모니터링하기 위한 방법에 대한 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 8은 예시적인 바이어싱 및 모니터링 시스템을 도시한다.
본 발명은 이제 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 기술될 것이다. 하지만, 본 개시는 다른 형태로 많이 구현될 수 있으며, 본원에서 제시된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이러한 실시예들은 본 개시가 철저하고 완전하게 되고, 당업자에게 본 개시의 범위를 완전히 전달하도록 제공된다. 도면에서 같은 숫자는 전부 같은 구성 요소(elements)를 지칭한다.
도 1은 예시적인(exemplary) 전력 분배 및 제어 시스템(power distribution and control system)(100)을 도시한다. 전력 분배 및 제어 시스템(100)은 전원(power source)(102), 릴레이(relay)(104), 부하(load)(106), 바이어싱 및 모니터링 모듈(biasing and monitoring module)(108), 및 컨트롤러(controller)(110)를 포함할 수 있다.
전원(102)은, 예를 들어 배터리(battery)일 수 있다. 다양한 실시예에서, 전원(102)은 자동차 배터리(automobile battery)일 수 있다. 부하(106)는 전원(102)으로부터의 전자 회로(electronic circuits) 및/또는 장치(devices) 다운스트림(downstream)을 나타낼 수 있다. 부하(106)에 의해 나타내어진 바와 같이, 이러한 전자 부품(electronic components)은 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 정상 동작 중 전원(102)으로부터의 전력(power)을 수신할 수 있다.
부하(106)는 릴레이(104)에 의해 전원(102)에 연결될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 릴레이(104)는 전원(102)에 연결될 수 있고, 부하(106)는 릴레이(104)에 연결될 수 있다. 릴레이(104)는 전자기 릴레이(electromagnetic relay)(예를 들어, 전기 기계 릴레이(electro-mechanical relay)) 및/또는 전기적으로 동작되는 스위치(electrically operated switch)일 수 있다. 릴레이(104)는 보호 릴레이(protection relay) 및/또는 스위치(switch)로서 동작(operate)할 수 있다. 예로서, 릴레이(104)는 고장 상태(fault condition)의 발생(occurrence)에 따라 부하(106)로의 손상을 방지하거나 제한하기 위해 동작할 수 있다. 예를 들어, 고장 상태는 부하(106)와 관련된 과전압(overvoltage) 또는 과전류(overcurrent) 상태(conditions)를 포함할 수 있다.
정상 동작(normal operation) 동안, 고장 상태가 감지되지 않거나 발생하지 않을 때, 릴레이(104)는 전원(102)로부터 부하(106)로 전력을 제공할 수 있다. 고장 상태가 감지되거나 발생할 때, 릴레이(104)는 전원(102)로부터 부하(106)를 연결 해제(decouple)할 수 있다. 이러한 상황 동안, 릴레이(104)는 전기 연결(electrical connectivity)을 중단(disrupt)시킬 수 있다. 이와 같이, 릴레이(104)는 과전압 또는 과전류 상태가 감지되지 않거나 발생하지 않을 때(예를 들어, 릴레이(104)가 닫힌 상태에 있을 때) 부하(106)로 전력이 제공되는 것을 보장할 수 있고, 과전압 또는 과전류 상태가 감지되거나 발생할 때(예를 들어, 릴레이(104)가 열린 상태에 있을 때) 부하(106)를 절연(isolate)시키고 보호(protect)할 수 있다.
전력 분배 및 제어 시스템(100)의 동작의 초기 상태에서, 릴레이(104)는 전원(102)이 부하(106)에 연결되지 않도록 열린 상태(open position)에 있거나 열린 상태(open state)일 수 있다. 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 후속 상태에서, 부하(106)에 전력을 제공하는 것이 요청(desired)될 때, 부하(106)로 전원(102)을 연결하기 위해, 릴레이(104)는 닫힌 상태(closed position)에 있도록 야기될 수 있거나, 닫힌 상태(closed state)가 될(enter) 수 있다. 정상 동작은 고장이 아닌 상태(non-fault conditions) 동안 릴레이(104)가 부하(106)로 전원(102)을 연결할 때의 상태(state)라고 간주(considered)될 수 있다. 정상 동작 동안, 전원(102)은 릴레이(104)를 통해 부하(106)에 고전류 및/또는 고전압을 제공할 수 있다.
바이어싱 및 모니터링 모듈(biasing and monitoring module)(108)은 릴레이(104)에 연결될 수 있다. 전력 분배 및 제어 시스템(100)에 대해 동작의 초기 상태(예를 들어, 릴레이(104)가 열린 상태에 있을 때)로부터 동작의 정상 상태(예를 들어, 릴레이(104)가 닫힌 상태에 있을 때)로의 전환(transition)이 언제 가능(possible)한지 또는 바람직한(desirable)지를 결정할 수 있다. 특히, 다양한 실시예에서, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 부하(106)에 전원(102)을 연결하는 것이 안전(safe)한지 여부를 결정할 수 있다.
다양한 실시예에서, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락되었는지 여부를 결정할 수 있다. 릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락되는 경우, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 부하(106)에 전원(102)을 연결하는 것이 바람직하지 않(undesirable)다고 결정할 수 있으며, 이렇게 하는 것이 릴레이(104)의 접점을 심하게 손상시킬 수 있거나, 또는 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 다른 부품(예를 들어, 부하(106)의 일부분(portions))을 손상시킬 수 있기 때문이다. 그라운드(ground)는 예를 들어 거의 제로(zero)(0) 볼트(volts)와 같은 그라운드 전압(ground voltage) 및/또는 접지(earth) 또는 섀시 그라운드(chassis ground)일 수 있다.
또한, 다양한 실시 예에서, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이 (104)의 출력이 그라운드로 단락되지 않았는지 여부를 결정할 수 있다. 릴레이 (104)의 출력이 접지로 단락되지 않을 경우, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 부하(106)에 전원(102)을 연결하는 것이 가능하거나, 또는 안전하다는 것을 결정할 수 있으며, 이렇게 하는 것이 릴레이(104)의 접점을 손상시키지 않거나, 또는 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 다른 부품(예를 들어, 부하 (106)의 일부분)을 손상시키지 않을 것이기 때문이다.
다양한 실시 예에서, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이(104)의 출력으로 바이어스 전압을 제공할 수 있다. 예를 들어, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이(104)의 출력에 연결된 바이어싱 장치(biasing arrangement)를 포함할 수 있다. 바이어싱 장치는 (예를 들어, 릴레이의 출력에 연결된 바이어싱 장치의 출력을 모니터링(monitoring)함으로써) 그라운드로 단락되었는지 여부 및 언제 그라운드로 단락되는지를 결정하기 위해 모니터링될 수 있다. 바이어스 전압은 상대적으로(relatively) 저전압(low voltage)일 수 있다. 릴레이(104)의 출력이 그라운드에 단락되었는지 여부를 결정하기 위해, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이(104)의 출력 상에서 바이어스 전압을 모니터링하거나, 또는 감지할 수 있다. 다양한 실시예에서, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이(104)의 전압이 거의 그라운드 또는 바이어스 전압보다 낮은 전압이라고 결정할 경우, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락되었다고 결정할 수 있다. 결과적으로, 릴레이(104)는 전술한 바와 같이 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환하는 것이 방지될 수 있다.
다양한 실시예에서, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이(104)의 전압이 바이어스 전압과 거의 같(approximately equal)다고 결정한 경우, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이의 출력이 그라운드로 단락되지 않았다고 결정할 수 있다. 따라서, 릴레이(104)는 상술한 바와 같이 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환되도록 허용(allowed)될 수 있다. 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 바이어스 전압을 제공하는 하나 이상의 부품을 포함할 수 있다. 또한, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 바이어스 전압을 감지(detect)하거나, 모니터링(monitor)하거나, 또는 측정(measure)하는 하나 이상의 부품을 포함할 수 있다. 바이어스 전압을 제공하고 모니터링하기 위한 부품은 같은 부품일 수 있다. 바이어스 전압은 직류(DC : direct current) 전압일 수 있다.
바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은, 주기적으로(periodically), 연속적으로(continuously), 또는 랜덤으로(randomly) 릴레이(104)의 출력의 바이어스 전압을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 모니터링 동안(between)의 선택할 수 있거나 프로그래밍할 수 있는 시간 또는 기간의 양을 기초로 바이어스 전압을 주기적으로 모니터링하도록 구성될 수 있다. 또한, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이(104)의 출력 상에서 감지된 전압을 비교할 수 있고, 하나 이상의 임계 값(thresholds)과 비교할 수 있다. 임계 값은 예상(expected)되는 바이어스 전압일 수 있거나, 그라운드일 수 있다. 감지된 전압에 기초하여, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락될 것인지 또는 그라운드로 단락되지 않을 것인지 여부를 결정할 수 있다. 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 하나 이상의 임계 값(threshold values)을 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)의 메모리는 (예를 들어, 시간이 지나면서(over time) 감지된 전압의 로그(log) 또는 히스토리(history)를 보유(maintain)하도록) 감지된 전압을 저장할 수 있다.
릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락될 것으로 결정될 때(예를 들어, 감지된 전압이 예상되는 바이어스 전압과 거의 같은 임계 전압(threshold voltage) 이하(below)일 때), 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 제1 신호(first signal)를 생성(generate)할 수 있다. 제1 신호는 컨트롤러(110)에 제공될 수 있다. (예를 들어, 감지되거나 측정된 전압이 하나 이상의 미리 결정된 임계 값(predetermined threshold) 이하인 것을 나타냄으로써) 제1 신호는 릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락되었다거나, 또는 그라운드로 단락될 것이라는 것을 나타낼 수 있다.
릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락되지 않을 것으로 결정될 때(예를 들어, 감지된 전압이 예상되는 바이어스 전압과 거의 같은 임계 전압 이하가 아닐 때), 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 제2 신호(second signal)를 생성할 수 있다. 제2 신호는 컨트롤러(110)에 제공될 수 있다. (예를 들어, 감지되거나 측정된 전압이 하나 이상의 미리 결정된 임계 값 이상(above)인 것을 나타냄으로써) 제2 신호는 릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락되지 않았거나, 또는 그라운드로 단락되지 않을 것이라는 것을 나타낼 수 있다.
컨트롤러(110)는 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 동작을 제어하고 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(110)는 릴레이(104)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(110)는 언제 릴레이(104)가 전원(102) 및 부하(106) 사이의 전기적 연결을 제공하는지를 제어할 수 있고, 언제 릴레이(104)가 전원(102)으로부터 부하(106)를 연결 해제시킬 것인지를 제어할 수 있다.
컨트롤러(110)는 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)로부터의 신호의 수신을 기초로 릴레이(104)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락되었다는, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)로부터의 신호(예를 들어, 제1 신호)의 수신 시, 컨트롤러(110)는 릴레이(104)가 열린 상태(open state)로부터 닫힌 상태(closed state)로 전환하는 것을 방지(prevent)하거나 차단(block)하도록 결정할 수 있다. 즉, 컨트롤러(110)는 릴레이(104)가 닫힌 상태가 되지 않고, 부하(106)에 전원(102)을 연결하는 것을 시도하지 않는 것을 보장할 수 있다. 이러한 방식으로, 릴레이(104) 및/또는 부하(106)에 대한 손상이 방지될 수 있다.
릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락되지 않았다는, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)로부터의 신호(예를 들어, 제2 신호)의 수신 시, 컨트롤러(110)는 릴레이(104)가 열린 상태(open state)로부터 닫힌 상태(closed state)로 전환하는 것을 허용(allow)하거나 가능하게 하(enable)하도록 결정할 수 있다. 즉, 부하(106)에 전원(102)을 연결하도록, 컨트롤러(110)는 릴레이(104)가 닫힌 상태가 되도록 허용할 수 있다. 이러한 방식으로, 그라운드 상태로의 단락이 체크(check)된 후에, 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 정상 동작이 제공될 수 있다.
바이어싱 및 모니터링 모듈(108)로부터의 신호의 수신을 기초로(예를 들어, 상술된 제1 신호의 수신을 기초로), 컨트롤러(110)가 릴레이(104)가 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환하는 것을 방지하거나 차단하도록 결정할 때, 컨트롤러(110)는 알람 신호(alarm signal)를 생성하거나 제공할 수도 있다. 알람 신호는 시각적 신호(visible signal) 및/또는 청각적 신호(audible signal)일 수 있다. 예를 들어, 알람 신호는 릴레이(104)의 출력이 그라운드로 단락되었다는 것을 사용자에게 경고(alert)할 수 있다. 일반적으로, 알람 신호는 전력 분배 및 제어 시스템(100)이 정상 상태 또는 안전한 상태(normal or safe condition) 하에서 동작하고 있지 않다는 것을 나타낼 수 있다. 컨트롤러(110)는 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 다른 동작을 차단하거나 방지할 수도 있다.
또 달리 또는 추가로, 릴레이(104)의 출력의 모니터링에 기초하여 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)에 의해 생성된 임의의 신호는, 릴레이(104)를 직접 제어할 수 있거나(예를 들어, 릴레이(104)가 닫히는 것을 방지할 수 있다), 청각적 및/또는 시각적 알람 신호(audible and/or visual alarm signal)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 컨트롤러(110)는 마이크로프로세서(microprocessor)일 수 있다. 다양한 실시예에서, 컨트롤러(110)는 엔진 제어 유닛(ECU : Engine Control Unit)일 수 있고, 컨트롤러 영역 네트워크(CAN : Controller Area Network) 또는 로컬 상호연결 네트워크(LIN : Local Interconnect Network)을 통해, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 임의의 생성된 신호를 컨트롤러(110)에 제공할 수 있다.
바이어싱 및 모니터링 모듈(108)은 하나 이상의 회로를 포함할 수 있으며, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 바이어싱 및 모니터링 모듈(108) 및 컨트롤러(110), 또는 이들의 일부는 릴레이 보호 시스템의 일부로 간주될 수 있다.
도 2는 예시적인 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)을 도시한다. 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)은 릴레이(예를 들어, 릴레이(104))와 바이어싱 및 모니터링 시스템(예를 들어, 바이어싱 및 모니터링 모듈(108))의 일부분(portions)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)은 입력 연결(input connection) 또는 스터드(stud)(202)를 포함할 수 있거나, 출력 연결(output connection) 또는 스터드(204)를 포함할 수 있다. 입력 스터드(input stud)(202)는 전력 공급 장치(power supply)(예를 들어, 전원(102))의 제1 부분(portion) 또는 부품(component)과 연결될 수 있다. 출력 스터드(output stud)(204)는 부하(예를 들어, 부하(106))의 제1 부분 또는 부품과 연결될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)은 제1 고정 도체(first stationary conductor) 또는 버스 바(bus bar)(206)를 포함할 수 있고, 제2 고정 도체 또는 버스 바(208)를 포함할 수 있다. 버스 바(206)는 입력 스터드(202)와 연결될 수 있고, 버스 바(208)는 출력 스터드(204)와 연결될 수 있다. 이동 가능한 버스 바(moveable bus bar) 또는 도체(conductor)(210)는 버스 바(206) 및 버스 바(208) 사이에서 연결될 수 있다.
이동 가능한 버스 바 또는 도체(210)는 버스 바(206) 및 버스 바(208) 사이의 전기 연결을 결정할 수 있다. 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 정상 동작 동안, 전류(예를 들어, 릴레이(104)의 전류)는 입력 스터드(202)로부터 버스 바(206)를 통하고, 이동 가능한 도체(moveable conductor)(210)를 통하며, 버스 바(208)를 통해서, 출력 스터드(204)로 흐를(flow) 수 있다. 과전압 또는 과전류 상태가 감지되거나 발생할 때, 이동 가능한 도체(210)는 버스 바(206) 및 버스 바(208)로부터 연결 해제(disconnected)될 수 있으며, 이에 의해 입력 스터드(202)로부터 출력 스터드(204)로의 전류의 흐름을 중단(disrupting)시킬 수 있다. 예로서, 이동 가능한 도체(210)는 버스 바(206) 및 버스 바(208)로부터 연결 해제되도록, (도 2에 도시된, 전류 모니터링 시스템(current monitoring system)(200)의 방향(orientation)과 관련하여) 수직 방향(vertical direction)으로 이동할 수 있다.
릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 정상 동작 상태(normal operational state) 이전에, 이동 가능한 도체(210)는 버스 바(206) 및 버스 바(208)로부터 연결 해제될 수 있다. 릴레이의 출력이 그라운드로 단락되지 않은 것으로 결정되면(예를 들면, 출력 스터드(204)), 이동 가능한 도체(210)는 버스 바(206) 및 버스 바(208)와 연결될 수 있다.
릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)은 솔레노이드(solenoid) 또는 코일(coil)(212)을 더 포함할 수 있다. 또한, 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)은 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 구성 부품(constituent components)이 장착(mounted)될 수 있는 인쇄 회로 기판(PCB : Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다. 입력 스터드(202), 출력 스터드(204), 버스 바(206), 버스 바(208), 이동 가능한 도체(210), 및 솔레노이드는 릴레이(예를 들어, 릴레이(104))의 일부분(portion)을 형성(form)할 수 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 부품은, 예를 들어 배터리(예를 들어, 자동차 배터리)와 같은 전원에 연결(coupled)된 메인 연결 해제(main disconnect)의 일부분을 형성할 수 있다.
출력 스터드(204)는 릴레이(104)의 출력을 나타낼 수 있다. 상술된 바와 같이, 바이어스 전압은 출력 스터드(204)에 인가(applied)될 수 있고, 출력 스터드(204)가 그라운드로 단락되었는지 여부를 결정하도록 모니터링될 수 있다. 임의의 바이어스 전압을 제공하고, 인가하며, 모니터링하기 위한 부품은 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 일부(part)로 제공될 수 있다(예를 들어, PCB(214)에 연결된다). 예를 들어, 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)은 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)의 전체 또는 일부분을 포함할 수 있다. 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)은 도 1에 도시된 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)의 릴레이(104)와 바이어싱 및 모니터링 모듈(108)의 전체 또는 일부분을 나타낼 수 있으나, 한정되는 것은 아니다. 즉, 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 릴레이/회로 보호 부품(circuit protection components) 및 기능(functions)과, 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 바이어싱 및 모니터링 부품(monitoring components) 및 기능은 분리될 수 있고, 결합되지 않을 수 있고, 도 2에 도시된 동일한 PCB 상에서 배치되지 않을 수 있다.
도 3 내지 도 6은 여러 가지의 뷰(views)로 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)을 도시한다. 예를 들어, 도 3은 예시적인 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 제1 투시도를 도시하고, 도 4는 예시적인 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 제2 투시도를 도시한다. 도 3 및 도 4는 입력 스터드(202), 출력 스터드(204), 버스 바(206), 버스 바(208), 이동 가능한 도체(210), 솔레노이드 또는 코일(212), 및 PCB(214)의 예시적 배치(exemplary arrangement)를 도시하도록 제공된다.
도 5는 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 저면도를 도시한다. 도 6은 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 평면도를 도시한다. 다시, 도 5 및 도 6은 PCB(214) 상의 솔레노이드(212), 버스 바(206), 버스 바(208), 입력 스터드(202), 및 출력 스터드(204)의 예시적 배치(exemplary arrangements)를 도시한다.
도 7은 릴레이(700)의 출력을 모니터링하기 위한 방법에 대한 예시적인 흐름도를 도시한다. 도 7에 도시된 방법은 전력 분배 및 제어 시스템(100) 및/또는 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)를 사용하여 구현될 수 있다.
단계(702)에서, 릴레이의 출력은 바이어싱(biased)될 수 있다. 릴레이의 출력은 바이어스 전압을 제공받을 수 있다. 예를 들어, 바이어싱 장치(biasing arrangement)는 릴레이의 출력과 연결될 수 있다. 바이어스 전압은 상대적으로 낮은 바이어스 전압(relatively low bias voltage)일 수 있다.
단계(704)에서, 릴레이의 바이어싱(biasing)이 모니터링될 수 있다. 릴레이의 출력은 릴레이의 출력의 바이어스 전압을 감지하거나 측정하도록 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 릴레이의 출력과 연결된 바이어싱 장치의 출력은 릴레이의 출력을 효과적으로 모니터링하도록 모니터링될 수 있다. 릴레이의 출력의 바이어스 전압을 측정하거나 감지하기 위해, 릴레이의 출력은 주기적으로, 연속적으로, 또는 랜덤으로 모니터링될 수 있다. 모니터링의 일부로서, 릴레이의 감지된 바이어스 전압은 하나 이상의 미리 결정된 임계 값과 비교될 수 있다.
단계(706)에서, 릴레이의 출력이 그라운드로 단락될 때, 신호가 생성(generated)될 수 있다. 릴레이의 출력의 모니터링된 전압(또는 감지된 전압)이 미리 결정된 임계 값(예를 들어, 바이어스 전압) 이하(below)이거나, 그라운드와 거의 같을(approximately equal) 때, 릴레이의 출력은 그라운드로 단락될 것으로 결정될 수 있다. 생성된 신호는 릴레이의 출력이 그라운드로 단락되었다는(또는 그라운드로 단락될) 것을 나타낼 수 있다. 생성된 신호는 마이크로프로세서 또는 컨트롤러에 제공될 수 있다.
단계(708)에서, 릴레이는 닫(closing)는 것이 방지(prevented)될 수 있다. 구체적으로, 릴레이는 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환하는 것이 방지될 수 있으며, 이에 의해 전원이 릴레이를 통해 부하에 연결하는 것을 방지한다. 이렇게 하여, 릴레이의 단락 상태(shorted condition)로 인해, 릴레이 및/또는 부하에 대한 손상이 방지(avoided)될 수 있다. 또한, 단계(708)에서, 알람 신호는 릴레이의 출력이 그라운드로 단락되었다는 것을 나타내도록 생성될 수 있다. 알람 신호는 청각적 및/또는 시각적 신호(audible and/or a visual signal)일 수 있다.
도 8은 예시적인 바이어싱 및 모니터링 시스템(800)을 도시한다. 바이어싱 및 모니터링 시스템(800)은 전력 분배 및 제어 시스템(100) 및/또는 릴레이와 바이어싱 및 모니터링 시스템(200)의 일부로 사용될 수 있고, 릴레이의 출력을 모니터링하기 위한 방법(700)의 일부를 구현할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 바이어싱 및 모니터링 시스템(800)은 커넥터(connector)(802), 바이어싱 장치(804), 및 커넥터(806)를 포함할 수 있다. 커넥터(802)는 릴레이의 출력(예를 들어, 릴레이(104)의 출력 또는 출력 스터드(204))과 연결될 수 있다. 커넥터(806)는 컨트롤러(예를 들어, 컨트롤러(110))에 연결될 수 있다. 바이어싱 장치(804)는 릴레이기의 출력을 바이어싱하기 위한 하나 이상의 회로 부품을 구비하는 장치(arrangement)일 수 있다.
다양한 실시예에서, 바이어싱 장치(804)는 커넥터(802)을 통해 릴레이의 출력에 상대적으로 낮은 바이어스 전압을 인가(apply)할 수 있다. 릴레이가 그라운드로 단락되지 않을 때, 이를(as much) 나타내는 신호는 커넥터(806)에 의해 컨트롤러에 제공될 수 있다. 예를 들어, 인가된 바이어스 전압을 나타내는 신호는 커넥터(806)에 제공될 수 있다. 또한, 릴레이가 그라운드로 단락될 때, 이(same)를 나타내는 신호가 커넥터(806)에 의해 컨트롤러에 제공될 수 있다. 예를 들어, 저전압(예를 들어, 0 V) 신호가 감지(sensed)될 수 있거나, 커넥터(806)에 제공될 수 있고, 컨트롤러에 제공될 수 있다.
바이어싱 장치는 바이어싱 및 모니터링 시스템(800)이 내부에서 또는 일부로 동작하는 더 큰 시스템(larger system) 내에서 이용가능한(available) 내부 회로 및 전압(internal circuitry and voltages)을 사용하여 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있다.
릴레이 보호를 위한 본원에서 기술된 기술은 전력 분배 모듈(power distribution modules), 배터리 스위치(battery switches), 및 퓨즈 블록(fuse blocks)을 포함하는 다른 회로 시스템에 적용될 수 있으나, 제한되는 것은 아니다. 본원에 개시된 기술은 이러한 상황(situation)을 감지할 수 있는 기능(ability)을 제공하는 것과, 그라운드 상태로의 단락에 의해 야기될 수 있는 임의의 손상(damage)을 방지하도록 적절하게 대응(responding)하는 것에 의해, 그라운드로의 단락으로 닫히(closing)는 상황에 의해 야기되는 회로 부품을 손상시키는 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 명세서는 특정 실시예들을 참조하지만, 첨부된 청구항에서 정의된 바와 같이 본 명세서의 영역(sphere) 및 범위(scope)로부터 벗어나지 않고, 기술된 실시예에 대한 많은 수정(modifications), 개조(alterations) 및 변경(changes)이 가능하다. 따라서, 본 명세서는 기술된 실시예에 한정되지 않으나, 다음의 청구항의 언어 및 그 등가물에 의해 정의된 전체 범위를 가지는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 전원;
    상기 전원에 연결된 릴레이;
    상기 릴레이에 연결된 부하 - 상기 릴레이가 닫힌 상태일 때, 상기 릴레이는 상기 부하를 상기 전원에 연결함 - ;
    상기 릴레이에 연결된 바이어싱 및 모니터링 모듈; 및
    상기 바이어싱 및 모니터링 모듈에 연결된 컨트롤러 - 상기 바이어싱 및 모니터링 모듈은, 상기 릴레이의 출력 상의 전압을 감지함으로써, 언제 상기 릴레이의 출력이 그라운드로 단락되는지를 결정함 -
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이어싱 및 모니터링 모듈은,
    상기 릴레이의 상기 출력으로 바이어스 전압을 제공하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바이어싱 및 모니터링 모듈은,
    상기 릴레이의 상기 출력 상의 상기 감지된 전압이 상기 바이어스 전압과 거의 같을 때, 상기 릴레이의 상기 출력이 그라운드로 단락되지 않았다고 결정하는, 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바이어싱 및 모니터링 모듈은,
    상기 릴레이의 상기 출력이 그라운드로 단락되지 않았다는 것을 나타내는 신호를 생성하고,
    상기 릴레이의 상기 출력 상의 상기 감지된 전압이 상기 바이어스 전압과 거의 같을 때, 상기 신호를 상기 컨트롤러에 제공하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 릴레이의 상기 출력이 그라운드로 단락되지 않았다는 것을 나타내는 상기 신호를 수신하면, 상기 릴레이가 상기 닫힌 상태로 위치되도록 하는, 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원은,
    배터리인, 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리는,
    자동차 배터리인, 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    마이크로프로세서인, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    엔진 제어 유닛(ECU)인, 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 바이어싱 및 모니터링 모듈은,
    상기 릴레이의 상기 출력 상의 상기 감지된 전압이 그라운드 전압과 거의 같을 때, 상기 릴레이의 상기 출력이 그라운드로 단락되었다고 결정하는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 그라운드 전압은,
    제로(0) 볼트와 거의 같은, 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 바이어싱 및 모니터링 모듈은,
    상기 릴레이의 상기 출력이 그라운드로 단락되었다는 것을 나타내는 신호를 생성하고,
    상기 릴레이의 상기 출력 상의 상기 감지된 전압이 상기 그라운드 전압과 거의 같을 때, 상기 신호를 상기 컨트롤러에 제공하는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 릴레이의 상기 출력이 그라운드로 단락되었다는 것을 나타내는 상기 신호를 수신하면, 상기 릴레이가 열린 상태를 유지하도록 하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 릴레이의 상기 출력이 그라운드로 단락되었다는 것을 나타내는 알람 신호를 생성하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 알람 신호는,
    시각적 알람인, 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 알람 신호는,
    청각적 알람인, 장치.
  17. 릴레이의 출력에 바이어스 전압을 인가하는 단계;
    상기 바이어스 전압을 모니터링하는 단계;
    상기 릴레이의 상기 출력이 그라운드로 단락될 때 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 신호에 응답하여, 상기 릴레이가 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환하는 것을 방지하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 릴레이의 상기 출력의 감지된 전압을 미리 결정된 임계 값과 비교하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 감지된 전압이 상기 미리 결정된 임계 값보다 작을 때, 상기 릴레이의 상기 출력이 그라운드로 단락되었다는 것을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 생성된 신호에 응답하여 알람 신호를 제공하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 알람 신호는,
    청각적 신호 또는 시각적 신호를 포함하는, 방법.

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