KR20190108379A - 릴레이의 고장을 진단하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

배터리 그룹과 전기 부하 사이에 설치된 릴레이의 고장을 진단하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 상기 진단 방법은, 외부 디바이스로부터의 릴레이 제어 명령을 모니터링하는 단계; 상기 제어 명령에 대한 모니터링 결과에 따라, 제어 플래그에 제1 값 또는 제2 값을 할당하는 단계; 상기 릴레이의 현 제어 상태가 개방 제어 상태인지 여부를 판정하는 단계; 상기 현 제어 상태가 상기 개방 제어 상태인 경우, 상기 릴레이의 단락 고장을 진단하기 위한 제1 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정하는 단계; 및 상기 제1 진단 조건이 만족된 경우, 상기 제어 플래그를 기초로, 상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생하였지 여부를 진단하는 단계를 포함한다.

Description

릴레이의 고장을 진단하기 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for diagnosing a fault in a relay}

본 발명은 릴레이의 고장을 진단하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리와 부하 사이에 연결되는 릴레이의 고장이 영구적인지 일시적인지를 진단하기 위한 장치 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 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

스위치의 일종인 릴레이는, 배터리와 부하 사이에 설치되어, 배터리와 부하 사이의 전류 흐름을 제어하기 위한 목적으로 이용된다. 릴레이는, 크게 단안정 타입과 쌍안정 타입으로 구분될 수 있으며, 외부로부터의 제어 명령에 따라 적어도 2가지의 제어 상태 즉, 개방 제어 상태와 단락 제어 상태 중 어느 하나가 된다. 릴레이가 개방 제어 상태로 된 경우 배터리와 부하 사이의 전류가 차단된다. 반면, 릴레이가 단락 제어 상태로 된 경우에는 릴레이를 통해 배터리와 부하 간의 전류가 흐르게 된다.

그런데, 다양한 원인으로 인하여 릴레이에 개방 고장(open-fault) 또는 단락 고장(short-fault)이 발생할 수 있다. 개방 고장이란, 일시적으로 또는 영구적으로 릴레이가 의도치 않게 열린 상태가 되는 고장으로서, 배터리와 부하 사이의 전류 흐름이 갑작스럽게 차단되는 등의 문제를 야기한다. 단락 고장이란, 일시적으로 또는 영구적으로 릴레이가 의도치 않게 닫힌 상태가 되는 고장으로서, 배터리의 과방전, 과충전, 과전류 등의 문제를 야기한다.

릴레이의 양단 사이에 인가된 전압을 측정한 다음, 측정된 전압을 미리 정해진 임계 전압과 비교한 결과에 기초하여, 릴레이가 개방 고장 또는 단락 고장인지 여부를 진단하는 종래 기술이 개시된바 있다.

그런데, 위와 같은 종래 기술에 따르면, 릴레이가 개방 고장 또는 단락 고장인지 여부만을 진단할 수 있을 뿐, 개방 고장 또는 단락 고장이 일시적인지 아니면 영구적인지를 구별할 수는 없었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 릴레이의 개방 고장 또는 단락 고장이 일시적인 것인지 영구적인 것인지 진단할 수 있는 장치 및 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.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 그룹과 전기 부하 사이에 설치된 릴레이의 고장을 진단하기 위한 방법은, 외부 디바이스로부터의 제어 명령의 수신 여부에 따라, 제어 플래그에 제1 값 또는 제2 값을 할당하는 단계; 상기 릴레이의 현 제어 상태가 개방 제어 상태인지 여부를 판정하는 단계; 상기 현 제어 상태가 상기 개방 제어 상태인 경우, 상기 릴레이의 단락 고장을 진단하기 위한 제1 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정하는 단계; 및 상기 제1 진단 조건이 만족된 경우, 상기 제어 플래그를 기초로, 상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생하였지 여부를 진단하는 단계를 포함한다.

상기 제1 진단 조건은, 미리 정해진 진단 시간 동안, 상기 릴레이의 양단에 인가된 전압에 대응하는 진단 전압이 임계 전압보다 작게 유지되고, 상기 릴레이를 통해 흐르는 전류에 대응하는 진단 전류가 임계 전류보다 크게 유지되는 경우에 만족될 수 있다.

상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생하였는지 여부를 진단하는 단계는, 상기 제어 플래그에 상기 제1 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생한 것으로 진단하는 단계; 및 상기 제어 플래그에 상기 제2 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 일시적 단락 고장이 발생한 것으로 진단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 진단 방법은, 상기 현 제어 상태가 단락 제어 상태인 경우, 상기 릴레이의 개방 고장을 진단하기 위한 제2 진단 조건이 만족되는지 판정하는 단계; 및 상기 제2 진단 조건이 만족된 경우, 상기 제어 플래그를 기초로, 상기 릴레이에 영구적 개방 고장이 발생하였는지 여부를 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 진단 조건은, 상기 릴레이의 양단의 전위차에 대응하는 진단 전압이 임계 전압보다 크고, 상기 릴레이를 통해 흐르는 전류에 대응하는 진단 전류가 임계 전류보다 작은 경우에 만족될 수 있다.

상기 릴레이에 영구적 개방 고장이 발생하였는지 여부를 진단하는 단계는, 상기 제어 플래그에 상기 제1 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 영구적 개방 고장이 발생한 것으로 진단하는 단계; 및 상기 제어 플래그에 상기 제2 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 일시적 개방 고장이 발생한 것으로 진단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 진단 방법은, 상기 제어 명령에 따라, 상기 현 제어 상태를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 그룹과 전기 부하 사이에 설치된 릴레이의 고장을 진단하기 위한 장치는, 상기 릴레이의 양단에 인가된 전압에 대응하는 진단 전압을 측정하도록 구성된 전압 측정부; 상기 릴레이를 통해 흐르는 전류에 대응하는 진단 전류를 측정하도록 구성된 전류 측정부; 및 상기 전압 측정부 및 상기 전류 측정부에 동작 가능하게 결합된 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 외부 디바이스로부터의 제어 명령의 수신 여부에 따라, 제어 플래그에 제1 값 또는 제2 값을 할당한다. 상기 제어부는, 상기 릴레이의 현 제어 상태가 개방 제어 상태인지 여부를 판정한다. 상기 제어부는, 상기 현 제어 상태가 상기 개방 제어 상태인 경우, 상기 진단 전압 또는 상기 진단 전류를 기초로, 상기 릴레이의 단락 고장을 진단하기 위한 제1 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정한다. 상기 제어부는, 상기 제1 진단 조건이 만족된 경우, 상기 제어 플래그를 기초로, 상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생하였는지 여부를 진단한다.

상기 제어부는, 상기 제1 진단 조건이 만족된 시점에, 상기 제어 플래그에 상기 제1 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생한 것으로 진단할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 제1 진단 조건이 만족된 시점에, 상기 제어 플래그에 상기 제2 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 일시적 단락 고장이 발생한 것으로 진단할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 현 제어 상태가 단락 제어 상태인 경우, 상기 진단 전압 또는 상기 진단 전류를 기초로, 상기 릴레이의 개방 고장을 진단하기 위한 제2 진단 조건이 만족되는지 판정할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 제2 진단 조건이 만족된 경우, 상기 제어 플래그를 기초로, 상기 릴레이가 영구적 개방 고장인지 여부를 진단할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제2 진단 조건이 만족된 시점에, 상기 제어 플래그에 상기 제1 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 영구적 개방 고장이 발생한 것으로 진단할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 제2 진단 조건이 만족된 시점에, 상기 제어 플래그에 상기 제2 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 일시적 개방 고장이 발생한 것으로 진단할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리팩은, 상기 진단 장치를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동 장치는, 상기 배터리팩을 포함한다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 릴레이의 개방 고장과 단락 고장를 선택적으로 진단할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 릴레이의 개방 고장이 일시적인 것인지 영구적인 것인지 진단할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 릴레이의 단락 고장이 일시적인 것인지 영구적인 것인지 진단할 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 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩을 포함하는 전동 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이의 고장을 진단하는 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.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(10)을 포함하는 전동 장치(1)의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 전동 장치(1)는, 메인 컨트롤러(2), 배터리팩(10) 및 전기 부하(40)를 포함한다. 예컨대, 전동 장치(1)는 전기 자동차일 수 있고, 이 경우 메인 컨트롤러(2)를 차량 컨트롤러라고 칭할 수 있다. 후술할 모터 컨트롤러(44) 및 제어부(130)는, 메인 컨트롤러(2)로부터의 명령에 응답하여 동작할 수 있다. 모터 컨트롤러(44), 제어부(130) 및 메인 컨트롤러(2)는, 예컨대 CAN(controller area network)를 통해 상호 간의 통신을 수행할 수 있다. 모터 컨트롤러(44)와 제어부(130) 각각은, 메인 컨트롤러(2)로부터의 기동 명령에 응답하여 활성화될 수 있다.

전기 부하(40)는, 배터리팩(10)으로부터 DC 전력을 공급하거나 배터리팩(10)에게 DC 전력을 공급하도록 구성된다. 전기 부하(40)는 평활 커패시터(41), 인버터(42), 모터(43) 및 모터 컨트롤러(44)를 포함할 수 있다. 평활 커패시터(41)는, 배터리팩(10)의 제1 팩 단자(P+)와 제2 팩 단자(P-) 사이에 병렬로 연결되어, DC 전력의 급격한 변동을 억제한다. 인버터(42)는, 배터리팩(10)으로부터 공급되는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 모터(43)에게 제공한다. 모터(43)는, 인버터(42)로부터 제공되는 AC 전력을 이용하여 동작한다.

배터리팩(10)은, 배터리 그룹(20), 릴레이(30) 및 진단 장치(100)를 포함한다. 배터리 그룹(20)은, 적어도 하나의 배터리 셀(21)을 포함한다. 각 배터리 셀은, 예컨대 리튬 이온 배터리일 수 있다. 물론, 배터리 셀(21)의 종류가 리튬 이온 배터리에 한정되는 것은 아니며, 반복적인 충방전이 가능한 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 복수의 배터리 셀(21)이 배터리 그룹(20)에 포함되는 경우, 복수의 배터리 셀(21)은 직렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다.

릴레이(30)는, 배터리팩(10)의 고전압 라인(HL) 및 저전압 라인(LL) 중 적어도 하나에 설치된다. 도시된 바와 같이, 릴레이(30)가 고전압 라인(HL)에 설치되는 경우, 릴레이(30)의 일단은 배터리 그룹(20)의 양극 단자에 연결되고, 릴레이(30)의 타단은 전기 부하(40)에 연결될 수 있다. 릴레이(30)는, 단안정 타입 또는 쌍안정 타입일 수 있다. 릴레이(30)는, 진단 장치(100)가 출력하는 스위칭 신호에 따라, 개방 제어 상태 또는 단락 제어 상태로 제어될 수 있다.

진단 장치(100)는, 릴레이(30) 및 메인 컨트롤러(2)에 동작 가능하게 결합되고, 전압 측정부(110), 전류 측정부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.

전압 측정부(110)는, 제1 전압 센서(111) 및 제2 전압 센서(112)를 포함한다. 제1 전압 센서(111)는, 릴레이(30)의 일단과 기준 노드(예, 배터리 그룹(20)의 음극 단자) 사이에 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 전압 센서(111)는, 배터리 그룹(20)에 병렬 연결되어, 배터리 그룹(20)의 양극 단자와 음극 단자 간의 전압(이하, '제1 전압'이라고 함)을 측정하도록 구성된다. 제2 전압 센서(112)는, 릴레이(30)의 타단과 기준 노드 사이에 연결될 수 있다. 일 예로, 제2 전압 센서(112)는, 평활 커패시터(41)에 병렬 연결되어, 제1 팩 단자(P+)와 제2 팩 단자(P-) 간에 인가된 전압(이하, '제2 전압'이라고 함)을 측정하도록 구성된다. 전압 측정부(110)는, 제1 전압을 나타내는 전압 신호와 제2 전압을 나타내는 전압 신호를 제어부(130)에게 출력할 수 있다.

전류 측정부(120)는, 배터리팩(10)의 고전압 라인(HL) 또는 저전압 라인(LL)에 설치되어, 릴레이(30)를 통해 흐르는 전류를 측정하도록 구성된다. 전류 측정부(120)는, 측정된 전류를 나타내는 전류 신호를 제어부(130)에게 출력할 수 있다.

제어부(130)는, 전압 측정부(110), 전류 측정부(120), 릴레이(30) 및 메인 컨트롤러(2)에 동작 가능하게 결합된다. 제어부(130)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), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

제어부(130)는, 전압 측정부(110)로부터 출력된 전압 신호를 기초로, 릴레이(30)의 양단에 인가된 전압에 대응하는 진단 전압을 결정한다. 예컨대, 진단 전압은, 제1 전압과 제2 전압 간의 차이의 절대값을 나타낼 수 있다.

제어부(130)는, 또한 전류 측정부(120)로부터의 전류 신호를 기초로, 릴레이(30)를 통해 흐르는 전류에 대응하는 진단 전류를 결정한다. 예컨대, 진단 전류는, 릴레이(30)를 통해 흐르는 전류의 절대값을 나타낼 수 있다.

제어부(130)에는 메모리 디바이스가 내장될 수 있으며, 메모리 디바이스로는 예컨대 RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체가 이용될 수 있다. 메모리 디바이스는, 제어부(130)에 의해 실행되는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 상기 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장, 갱신 및/또는 소거할 수 있다.

제어부(130)는, 소정 시간(예, 1초)마다, 외부 디바이스로부터의 제어 명령을 모니터링한다. 외부 디바이스는, 예컨대 메인 컨트롤러(2)일 수 있다. 제어 명령은, 릴레이(30)의 제어 상태를 변경시킬 것을 제어부(130)에게 요청하는 신호일 수 있다.

제어부(130)는, 제어 명령에 응답하여, 릴레이(30)에게 제1 스위칭 신호 또는 제2 스위칭 신호를 선택적으로 출력할 수 있다. 제1 스위칭 신호는 릴레이(30)를 개방 제어 상태로 유도하는 신호이고, 제2 스위칭 신호는 릴레이(30)를 단락 제어 상태로 유도하는 신호이다. 제어부(130)는, 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호를 선택적으로 출력하도록 구성된 릴레이 제어 회로를 포함할 수 있다.

릴레이(30)가 쌍안정 타입인 경우, 릴레이(30)는 코일, 전자석 및 접점을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 스위칭 신호에 의해 릴레이(30)의 코일에 제1 방향의 전류가 흐르면, 전자석이 접점을 개방 위치로 이동시킴으로써, 릴레이(30)는 개방 제어 상태로 된다. 반면, 제2 스위칭 신호에 의해 릴레이(30)의 코일에 제1 방향과 반대의 전류가 흐르면, 전자석이 접점을 닫락 위치로 이동시킴으로써, 릴레이(30)는 단락 제어 상태로 된다. 또한, 제어부(130)가 릴레이(30)에게 제1 스위칭 신호 및 제2 스위칭 신호 어느 것도 출력하지 않는 경우, 릴레이(30)는 이전의 제어 상태로 유지된다.

제어부(130)는, 제어 명령에 대한 모니터링 결과에 따라, 제어 플래그에 제1 값(예, 1) 또는 제2 값(예, 0)을 할당한다. 구체적으로, 제어부(130)는, 외부 디바이스로부터의 제어 명령이 수신된 경우, 제어 플래그에 제1 값을 할당한다. 반면, 제어부(130)는, 소정 시간 내에 제어 명령이 수신되지 않은 경우, 제어 플래그에 제2 값을 할당한다.

제어부(130)는, 제어 명령에 대한 모니터링 결과에 따라, 현 제어 상태를 결정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는, 제어 명령이 수신된 경우, 이전 제어 상태와 반대되는 제어 상태를 현 제어 상태로서 결정한다. 예를 들어, 이전 제어 상태가 단락 제어 상태인 경우, 개방 제어 상태가 현 제어 상태로서 결정된다. 반면, 제어부(130)는, 제어 명령이 수신되지 않은 경우, 이전 제어 상태와 동일한 제어 상태를 현 제어 상태로서 결정한다. 예를 들어, 이전 제어 상태가 단락 제어 상태인 경우 단락 제어 상태가 현 제어 상태로서 결정된다.

다시 말해, 제어 플래그에 제1 값이 할당된다는 것은, 릴레이(30)의 현 제어 상태가 이전 제어 상태와 달라짐을 의미한다. 반면, 제어 플래그에 제2 값이 할당된다는 것은, 현 제어 상태가 이전 제어 상태와 동일함을 의미한다.

제어부(130)는, 제어 플래그의 값과 현 제어 상태를 결정한 다음, 진단 전압 또는 진단 전류에 기초하여 제1 진단 조건 또는 제2 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정한다. 구체적으로, 제어부(130)는, 현 제어 상태가 개방 제어 상태인 경우, 제1 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정한다. 제1 진단 조건은, 릴레이(30)의 개방 고장을 진단하기 위한 것이다. 반면, 제어부(130)는, 현 제어 상태가 단락 제어 상태인 경우, 제2 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정한다. 제2 진단 조건은, 릴레이(30)의 개방 고장을 진단하기 위한 것이다.

제1 진단 조건은, 미리 정해진 진단 시간(예, 0.1초) 동안 진단 전압이 임계 전압(예, 0.5V)보다 작게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 또는, 제1 진단 조건은, 진단 시간 동안 진단 전류가 임계 전류(예, 0.5A)보다 크게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 또는, 제1 진단 조건은, 진단 시간 동안, 진단 전압이 임계 전압보다 작게 유지되고, 진단 전류가 진단 시간 동안 임계 전류보다 크게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 릴레이(30)가 개방 제어 상태로 정상 동작하는 동안에는 배터리와 전기 부하(40) 간의 전류 흐름이 차단되므로, 진단 전압은 임계 전압 이상이거나 진단 전류가 임계 전류 이하이어야 한다. 만약 그렇지 않다면(즉, 제1 진단 조건이 만족된다면), 릴레이(30)가 개방 제어 상태로 정상 동작하지 않는 단락 고장임을 나타낸다.

제2 진단 조건은, 진단 시간 동안 진단 전압이 임계 전압보다 크게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 또는, 제2 진단 조건은, 진단 시간 동안 진단 전류가 임계 전류보다 작게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 또는, 제2 진단 조건은, 진단 시간 동안, 진단 전압이 임계 전압보다 크게 유지되고, 진단 전류가 진단 시간 동안 임계 전류보다 작게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 릴레이(30)가 단락 제어 상태로 정상 동작하는 동안에는 배터리와 전기 부하(40) 간에 전류가 흐르게되므로, 진단 전압은 임계 전압 이하이거나 진단 전류가 임계 전류 이상이어야 한다. 만약 그렇지 않다면(즉, 제2 진단 조건이 만족된다면), 릴레이(30)가 단락 제어 상태로 정상 동작하지 않는 개방 고장임을 나타낸다.

<제1 진단 조건의 만족 시의 프로세스>

제1 진단 조건이 만족된 경우, 제어부(130)는 제어 플래그를 기초로, 단락 고장이 일시적인지 영구적인지를 판정한다.

구체적으로, 제어부(130)는, 제어 플래그에 제1 값이 할당된 경우, 단락 고장이 영구적인 것으로 판정한다. 현 제어 상태가 개방 제어 상태고 제어 플래그에 제1 값이 할당된다는 것은 이전 제어 상태가 단락 제어 상태였음을 의미한다. 제어부(130)가 출력한 제1 스위칭 신호에 의해 릴레이(30)가 개방 제어 상태로 유도되었음에도 릴레이(30)가 이전 제어 상태인 단락 제어 상태로 유지된다는 것은, 릴레이(30)에 영구적인 단락 고장이 발생하였음을 의미한다.

반면, 제어부(130)는, 제어 플래그에 제2 값이 할당된 경우, 단락 고장이 일시적인 것으로 판정한다. 현 제어 상태가 개방 제어 상태고 제어 플래그에 제2 값이 할당된다는 것은 이전 제어 상태가 개방 제어 상태였음을 의미한다. 제어부(130)가 릴레이(30)에게 제1 스위칭 신호를 출력하지 않았음에도 릴레이(30)가 이전 제어 상태(즉, 개방 제어 상태)로부터 단락 제어 상태로 되었다는 것은, 외부 충격 등으로 인하여 릴레이(30)에 일시적인 단락 고장이 발생하였음을 의미한다.

<제2 진단 조건의 만족 시의 프로세스>

제2 진단 조건이 만족된 경우, 제어부(130)는 제어 플래그를 기초로, 개방 고장이 일시적인지 영구적인지를 판정한다.

구체적으로, 제어부(130)는, 제어 플래그에 제1 값이 할당된 경우, 개방 고장이 영구적인 것으로 판정한다. 현 제어 상태가 단락 제어 상태고 제어 플래그에 제1 값이 할당된다는 것은 이전 제어 상태가 개방 제어 상태였음을 의미한다. 제어부(130)가 출력한 제2 스위칭 신호에 의해 릴레이(30)가 단락 제어 상태로 유도되었음에도 릴레이(30)가 이전 제어 상태인 개방 제어 상태로 유지된다는 것은, 릴레이(30)에 영구적인 개방 고장이 발생하였음을 의미한다.

반면, 제어부(130)는, 제어 플래그에 제2 값이 할당된 경우, 개방 고장이 일시적인 것으로 판정한다. 현 제어 상태가 단락 제어 상태고 제어 플래그에 제2 값이 할당된다는 것은 이전 제어 상태가 단락 제어 상태였음을 의미한다. 제어부(130)가 릴레이(30)에게 제1 스위칭 신호를 출력하지 않았음에도 릴레이(30)가 이전 제어 상태(즉, 단락 제어 상태)로부터 개방 제어 상태로 되었다는 것은, 외부 충격 등으로 인하여 릴레이(30)에 일시적인 개방 고장이 발생하였음을 의미한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이(30)의 고장을 진단하는 방법을 보여주는 순서도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 방법은, 소정 시간(예, 1초)마다 반복적으로 실행될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 단계 S200에서, 제어부(130)는, 외부 디바이스로부터의 제어 명령이 수신되었는지 여부를 판정한다. 제어 명령은, 릴레이(30)의 제어 상태를 변경할 것을 제어부(130)에게 요청하는 신호일 수 있다. 단계 S200의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S210이 진행된다. 단계 S200의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S220이 진행된다.

단계 S210에서, 제어부(130)는, 제어 플래그에 제1 값을 할당한다.

단계 S215에서, 제어부(130)는, 릴레이(30)에게 제어 명령에 대응하는 스위칭 신호를 출력한다. 예컨대, 제어 명령이 개방 제어 상태를 요청하는 것인 경우, 제어부(130)는 제1 스위칭 신호를 릴레이(30)에게 출력한다. 다른 예로, 제어 명령이 단락 제어 상태를 요청하는 것인 경우, 제어부(130)는 제2 스위칭 신호를 릴레이(30)에게 출력한다.

단계 S220에서, 제어부(130)는, 제어 플래그에 제2 값을 할당한다.

단계 S230에서, 제어부(130)는, 릴레이(30)의 현 제어 상태를 결정한다. 제어 플래그에 제1 값이 할당된 경우, 릴레이(30)의 이전 제어 상태와 현 제어 상태는 반대가 된다. 예컨대, 이전 제어 상태가 개방 제어 상태인 경우, 현 제어 상태는 단락 제어 상태로 결정된다. 반면, 릴레이(30)의 이전 제어 상태와 현 제어 상태는 같게 된다.

단계 S240에서, 제어부(130)는, 릴레이(30)의 현 제어 상태가 개방 제어 상태인지 여부를 판정한다. 단계 S240의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S250이 진행된다. 단계 S240의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S300이 진행된다. 단계 S240의 결과가 "NO"인 것은, 릴레이(30)의 현 제어 상태가 단락 제어 상태임을 나타낸다.

단계 S250에서, 제어부(130)는, 제1 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정한다. 이를 위해, 제어부(130)는 단계 S240의 개시 시점과 종료 시점 사이의 진단 시간(예, 0.1초) 동안 진단 전압과 진단 전류를 모니터링한다. 제1 진단 조건은, 미리 정해진 진단 시간(예, 0.1초) 동안 진단 전압이 임계 전압(예, 0.5V)보다 작게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 또는, 제1 진단 조건은, 진단 시간 동안 진단 전류가 임계 전류(예, 0.5A)보다 크게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 또는, 제1 진단 조건은, 진단 시간 동안, 진단 전압이 임계 전압보다 작게 유지되고, 진단 전류가 진단 시간 동안 임계 전류보다 크게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 단계 S250의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S260이 진행된다. 단계 S250의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S280이 진행된다.

단계 S260에서, 제어부(130)는, 제어 플래그에 제1 값이 할당되어 있는지 여부를 판정한다. 단계 S260의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S272가 진행된다. 단계 S260의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S274가 진행된다. 단계 S260의 결과가 "NO"인 것은, 제어 플래그에 제2 값이 할당되어 있음을 나타낸다.

단계 S272에서, 제어부(130)는, 릴레이(30)에 영구적 단락 고장이 발생한 것으로 진단한다.

단계 S274에서, 제어부(130)는, 제어부(130)는, 릴레이(30)에 일시적 단락 고장이 발생한 것으로 진단한다.

단계 S280에서, 제어부(130)는, 릴레이(30)에 단락 고장이 발생하지 않은 것으로 진단한다.

단계 S300에서, 제어부(130)는, 제2 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정한다. 이를 위해, 제어부(130)는 단계 S3000의 개시 시점과 종료 시점 사이의 진단 시간(예, 0.1초) 동안 진단 전압과 진단 전류를 모니터링한다. 제2 진단 조건은, 진단 시간 동안 진단 전압이 임계 전압보다 크게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 또는, 제2 진단 조건은, 진단 시간 동안 진단 전류가 임계 전류보다 작게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 또는, 제2 진단 조건은, 진단 시간 동안, 진단 전압이 임계 전압보다 크게 유지되고, 진단 전류가 진단 시간 동안 임계 전류보다 작게 유지되는 경우에 만족될 수 있다. 단계 S300의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S310이 진행된다. 단계 S300의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S330이 진행된다.

단계 S310에서, 제어부(130)는, 제어 플래그에 제1 값이 할당되어 있는지 여부를 판정한다. 단계 S310의 결과가 "YES"인 경우, 단계 S322가 진행된다. 단계 S310의 결과가 "NO"인 경우, 단계 S324가 진행된다. 단계 S310의 결과가 "NO"인 것은, 제어 플래그에 제2 값이 할당되어 있음을 나타낸다.

단계 S322에서, 제어부(130)는, 릴레이(30)에 영구적 개방 고장이 발생한 것으로 진단한다.

단계 S324에서, 제어부(130)는, 제어부(130)는, 릴레이(30)에 일시적 개방 고장이 발생한 것으로 진단한다.

단계 S330에서, 제어부(130)는, 릴레이(30)에 개방 고장이 발생하지 않은 것으로 진단한다.

단계 S272, S274, S280, S322, S324 또는 S330가 실행된 다음, 단계 S290이 실행될 수 있다. 단계 S290에서, 제어부(130)는, 릴레이(30)에 대한 진단의 결과를 나타내는 진단 메시지를 외부 디바이스에게 전송한다.

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: 전동 장치
2: 메인 컨트롤러
10: 배터리팩
20: 배터리 그룹
30: 릴레이
40: 전기 부하
100: 진단 장치
110: 전압 측정부
120: 전류 측정부
130: 제어부

Claims (13)

1. 배터리 그룹과 전기 부하 사이에 설치된 릴레이의 고장을 진단하기 위한 방법에 있어서,
   외부 디바이스로부터의 제어 명령의 수신 여부에 따라, 제어 플래그에 제1 값 또는 제2 값을 할당하는 단계;
   상기 릴레이의 현 제어 상태가 개방 제어 상태인지 여부를 판정하는 단계;
   상기 현 제어 상태가 상기 개방 제어 상태인 경우, 상기 릴레이의 단락 고장을 진단하기 위한 제1 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정하는 단계; 및
   상기 제1 진단 조건이 만족된 경우, 상기 제어 플래그를 기초로, 상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생하였지 여부를 진단하는 단계;
   를 포함하는, 릴레이 고장 진단 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 진단 조건은,
   미리 정해진 진단 시간 동안, 상기 릴레이의 양단에 인가된 전압에 대응하는 진단 전압이 임계 전압보다 작게 유지되고, 상기 릴레이를 통해 흐르는 전류에 대응하는 진단 전류가 임계 전류보다 크게 유지되는 경우에 만족되는, 릴레이 고장 진단 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생하였는지 여부를 진단하는 단계는,
   상기 제어 플래그에 상기 제1 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생한 것으로 진단하는 단계; 및
   상기 제어 플래그에 상기 제2 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 일시적 단락 고장이 발생한 것으로 진단하는 단계;
   를 포함하는, 릴레이 고장 진단 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 현 제어 상태가 단락 제어 상태인 경우, 상기 릴레이의 개방 고장을 진단하기 위한 제2 진단 조건이 만족되는지 판정하는 단계; 및
   상기 제2 진단 조건이 만족된 경우, 상기 제어 플래그를 기초로, 상기 릴레이에 영구적 개방 고장이 발생하였는지 여부를 진단하는 단계;
   를 더 포함하는, 릴레이 고장 진단 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 진단 조건은,
   상기 릴레이의 양단의 전위차에 대응하는 진단 전압이 임계 전압보다 크고, 상기 릴레이를 통해 흐르는 전류에 대응하는 진단 전류가 임계 전류보다 작은 경우에 만족되는, 릴레이 고장 진단 방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 릴레이에 영구적 개방 고장이 발생하였는지 여부를 진단하는 단계는,
   상기 제어 플래그에 상기 제1 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 영구적 개방 고장이 발생한 것으로 진단하는 단계; 및
   상기 제어 플래그에 상기 제2 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 일시적 개방 고장이 발생한 것으로 진단하는 단계;
   를 포함하는, 릴레이 고장 진단 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어 명령에 따라, 상기 현 제어 상태를 결정하는 단계;
   를 더 포함하는, 릴레이 고장 진단 방법.
   
8. 배터리 그룹과 전기 부하 사이에 설치된 릴레이의 고장을 진단하기 위한 장치에 있어서,
   상기 릴레이의 양단에 인가된 전압에 대응하는 진단 전압을 측정하도록 구성된 전압 측정부;
   상기 릴레이를 통해 흐르는 전류에 대응하는 진단 전류를 측정하도록 구성된 전류 측정부; 및
   상기 전압 측정부 및 상기 전류 측정부에 동작 가능하게 결합된 제어부;를 포함하되,
   상기 제어부는,
   외부 디바이스로부터의 제어 명령의 수신 여부에 따라, 제어 플래그에 제1 값 또는 제2 값을 할당하고,
   상기 릴레이의 현 제어 상태가 개방 제어 상태인지 여부를 판정하고,
   상기 현 제어 상태가 상기 개방 제어 상태인 경우, 상기 진단 전압 또는 상기 진단 전류를 기초로, 상기 릴레이의 단락 고장을 진단하기 위한 제1 진단 조건이 만족되는지 여부를 판정하고,
   상기 제1 진단 조건이 만족된 경우, 상기 제어 플래그를 기초로, 상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생하였는지 여부를 진단하는, 릴레이 고장 진단 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1 진단 조건이 만족된 시점에, 상기 제어 플래그에 상기 제1 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 영구적 단락 고장이 발생한 것으로 진단하고,
   상기 제1 진단 조건이 만족된 시점에, 상기 제어 플래그에 상기 제2 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 일시적 단락 고장이 발생한 것으로 진단하는, 릴레이 고장 진단 장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 현 제어 상태가 단락 제어 상태인 경우, 상기 진단 전압 또는 상기 진단 전류를 기초로, 상기 릴레이의 개방 고장을 진단하기 위한 제2 진단 조건이 만족되는지 판정하고,
    상기 제2 진단 조건이 만족된 경우, 상기 제어 플래그를 기초로, 상기 릴레이가 영구적 개방 고장인지 여부를 진단하는, 릴레이 고장 진단 장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 진단 조건이 만족된 시점에, 상기 제어 플래그에 상기 제1 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 영구적 개방 고장이 발생한 것으로 진단하고,
    상기 제2 진단 조건이 만족된 시점에, 상기 제어 플래그에 상기 제2 값이 할당된 경우, 상기 릴레이에 일시적 개방 고장이 발생한 것으로 진단하는, 릴레이 고장 진단 장치.
    
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 상기 릴레이 고장 진단 장치;
    를 포함하는, 배터리팩.
    
13. 제12항에 따른 배터리팩;
    을 포하하는, 전동 장치.
    

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