KR20190124473A - 릴레이 온도 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

릴레이 온도 측정 장치 및 방법에 제공된다. 상기 릴레이 온도 측정 장치는, 배터리의 출력을 측정하여 출력 측정 정보를 생성하는 센서, 상기 배터리와 부하 사이의 도선에 배치되는 1개 이상의 릴레이, 및 차량내 도전체의 양단 측정에 의해 생성되는 양단 측정 전원 정보 및 상기 출력 측정 정보를 이용하여 산출되는 릴레이 온도와 미리 설정한 온도 기준값을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 릴레이를 연결 또는 차단하는 제어기를 포함한다.

Description

릴레이 온도 측정 장치 및 방법{Apparatus and Method for measuring temperature of relay}
본 발명은 릴레이 온도 측정 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 차량 릴레이를 과온으로부터 보호할 수 있는 릴레이 온도 측정 장치 및 방법에 대한 것이다.
배터리와 부하 사이의 도선을 연결/차단하는 릴레이의 과온 보호를 위해 릴레이에 온도센서를 장착하여 과온 시 전류를 차단한다. 이때 온도센서와 릴레이 도전체 사이는 절연체로 되어있어 실제 온도와 측정 온도의 오차가 발생한다.
따라서, 이를 위해 일정값 이상의 전류가 흐른 것으로 판단될 때에 측정 온도에 보정계수를 적용하여 실제 온도를 추정한다.
그런데, 이 경우, 온도를 측정하고자 하는 릴레이의 수만큼 온도센서가 추가되어야 하며 센서의 측정 부위를 릴레이 내부 도전체에 절연을 유지한 상태로 부착하여야 한다. 이는 부품 및/또는 제조 원가 상승의 요인이 된다.
또한, 도전체의 온도 상승은 인가 전류 외에 도전체의 저항값 등에도 영향을 받으므로 인가 전류에 따른 보정계수로는 온도 추정이 부정확하다는 문제점이 있다.
특히, 릴레이에 온도 센서를 적용할 경우 내부 도전체에 온도센서를 접촉시키면서 도전체의 전류 및 전압에 의한 절연 파괴가 발생하지 않도록 해야한다. 또한, 밀폐되어 있는 릴레이 내부에서 릴레이 외부로 온도센서 신호선을 통과시켜야 하는 등 릴레이 제작에 많은 어려움이 따른다는 문제점이 있다.
1.일본공개특허번호 제2017-058257호 2.일본공개특허번호 제2013-158217호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 발명은 온도 센서 없이 과온을 방지하고자 하는 릴레이 양단의 저항을 측정하여 저항-온도 사이의 관계를 이용해 온도를 추정할 수 있는 릴레이 온도 측정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이를 통해 릴레이를 과온으로부터 보호할 수 있는 릴레이 온도 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해 발명은 온도 센서 없이 과온을 방지하고자 하는 릴레이 양단의 저항을 측정하여 저항-온도 사이의 관계를 이용해 온도를 추정할 수 있는 릴레이 온도 측정 장치를 제공한다.
상기 릴레이 온도 측정 장치는,
배터리의 출력을 측정하여 출력 측정 정보를 생성하는 센서;
상기 배터리와 부하 사이의 도선에 배치되는 1개 이상의 릴레이; 및
차량내 도전체의 양단 측정에 의해 생성되는 양단 측정 전원 정보 및 상기 출력 측정 정보를 이용하여 산출되는 릴레이 온도와 미리 설정한 온도 기준값을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 릴레이를 연결 또는 차단하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 릴레이 온도는 미리 설정되는 릴레이 특성에 의한 온도별 저항 테이블을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또는, 상기 릴레이 온도는 미리 설정되는 릴레이 특성에 의한 온도-저항 사이의 관계식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 출력 측정 정보가 미리 설정되는 배터리 출력 기준값보다 낮으면 상기 릴레이 온도를 산출하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 양단 측정 전원 정보가 미리 설정되는 양단 측정 전원 기준값보다 낮으면 상기 릴레이 온도를 산출하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 릴레이 온도가 상기 온도 기준값보다 크고 상기 배터리가 출력 제한 상태에 있으면 상기 릴레이를 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 릴레이 온도가 상기 온도 기준값보다 크고 상기 배터리가 출력 제한 상태에 있지 않으면 출력 제한을 상위 제어기에 요청하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 릴레이는 상기 배터리의 양극단과 부하사이에 설치되는 제 1 릴레이 및 상기 배터리의 음극단과 부하사이에 설치되는 제 2 릴레이로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어기는, 차량내 도전체의 양단을 측정을 측정하여 양단 측정 전원 정보를 생성하는 측정 모듈; 및 상기 양단 측정 전원 정보 및 상기 출력 측정 정보를 이용하여 상기 릴레이의 릴레이 온도를 추정하고, 상기 릴레이 온도를 상기 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 릴레이를 연결 또는 차단하는 판단 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 양단 측정 전원 정보는 상기 릴레이의 양단, 상기 배터리와 연결되는 차량내부 도전체의 양단, 인버터와 컨버터 사이에 연결되는 케이블의 양단, 및 상기 인버터와 모터를 연결하는 전력선의 양단 중 어느 하나를 이용하여 측정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 출력 측정 정보가 미리 설정되는 배터리 출력 기준값보다 낮고, 차량 정보에 따라 상기 릴레이 온도의 측정이 필요하면 상위 제어기에 상기 배터리의 출력 조정을 요청하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 차량 정보는 차량 주위 환경 온도 정보, 상기 배터리의 상태 정보 및 주행 조건 정보인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 센서가 배터리의 출력을 측정하여 출력 측정 정보를 생성하는 측정 정보 생성 단계; 제어기가 차량내 도전체의 양단을 측정하여 양단 측정 전원 정보를 생성하는 양단 측정 전원 정보 생성 단계; 상기 제어기가 상기 출력 측정 정보를 이용하여 산출되는 릴레이 온도와 미리 설정한 온도 기준값을 비교하는 비교 단계; 및 상기 제어기가 비교 결과에 따라 상기 배터리와 부하 사이의 도선에 배치되는 1개 이상의 릴레이를 연결 또는 차단하는 릴레이 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 측정 정보 생성 단계는, 상기 출력 측정 정보가 미리 설정되는 배터리 출력 기준값보다 낮으면 상기 제어기가 상기 양단 측정 전원 정보를 생성하지 않는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 비교 단계는, 상기 양단 측정 전원 정보가 미리 설정되는 양단 측정 전원 기준값보다 낮으면 상기 제어기가 상기 릴레이 온도를 산출하지 않는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 릴레이 제어 단계는, 상기 릴레이 온도가 상기 온도 기준값보다 크고 상기 배터리가 출력 제한 상태에 있으면 상기 제어기가 상기 릴레이를 차단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 릴레이 제어 단계는, 상기 릴레이 온도가 상기 온도 기준값보다 크고 상기 배터리가 출력 제한 상태에 있지 않으면 상기 제어기가 출력 제한을 상위 제어기에 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 측정 정보 생성 단계는, 상기 출력 측정 정보가 미리 설정되는 배터리 출력 기준값보다 낮고, 차량 정보에 따라 상기 릴레이 온도의 측정이 필요하면 상기 제어기가 상위 제어기에 상기 배터리의 출력 조정을 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리 시스템의 고전압 릴레이 온도를 측정함에 있어 온도센서를 사용하지 않고 릴레이 양단 전압 측정을 통해 온도를 검출할 수있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 일반적인 전기 동력 시스템의 구성품을 크게 변경시키지 않으면서도 릴레이의 온도를 측정할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 배터리 시스템의 릴레이 외에 고전압 전류가 흐르는 다른 구성품의 온도 검출에도 활용할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 앞서 기술한 검출 방법들을 적용하여 오검출 방지 및 신뢰성을 높일 수 있고 과온 발생 시 적절한 조치를 취함으로써 차량을 보호할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 온도 측정 장치의 구성 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 릴레이의 내부 구조에 대한 예시이다.
도 3은 도 1에 도시된 배터리 시스템의 세부 구성 블럭도이다.
도 4는 일반적인 온도-금속 저항의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 온도 측정 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 릴레이 온도 측정 장치의 구성 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 온도 측정 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 온도 측정 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 온도 측정 장치(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 상기 릴레이 온도 측정 장치(100)는, 배터리 시스템(110), 배터리 시스템(110)으로부터 전원을 공급받는 인버터(120), 및 인버터(120)에 의해 변환된 3상 전원을 공급받아 구동하는 모터(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 시스템(110)은 배터리(115), 배터리(115)의 출력을 측정하여 출력 측정 정보를 생성하는 센서(113), 배터리(115)와 부하(예를 들면, 인버터, 모터 등을 들 수 있음) 사이의 도선에 배치되는 릴레이(111-1,111-2), 릴레이 온도를 이용하여 릴레이(111-1,111-2)를 연결 또는 차단하는 제어기(114) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
배터리(115)는 배터리 셀(미도시)이 직렬 및/또는 병렬로 구성되며, 이 배터리 셀은 니켈 메탈 배터리 셀, 리튬 이온 배터리 셀, 리튬 폴리머 배터리 셀, 전고체 배터리 셀 등의 전기 차량용 고전압 배터리 셀이 될 수 있다. 일반적으로 고전압 배터리는 전기 차량을 움직이는 동력원으로 사용하는 배터리로서 100V 이상의 고전압을 말한다. 그러나, 이에 한정되지는 않으며, 저전압 배터리도 가능하다.
센서(113)는 배터리(115)의 출력을 측정하여 출력 측정 정보를 생성하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 센서(113)는 홀 센서, 광섬유 전류 센서, CT(Current Transformer)형 전류 센서 등의 센서가 사용된다.
릴레이(111-1,111-2)는 상기 배터리(115)의 양극단과 부하사이에 설치되는 제 1 릴레이(111-1)와 상기 배터리(115)의 음극단과 부하사이에 설치되는 제 2 릴레이(111-2)로 구성될 수 있다.
제어기(114)는 차량내 도전체의 양단을 측정하여 양단 측정 전원 정보를 생성한다. 이를 위해, 측정 연결선(112-1,112-2,119-1,119-2)이 릴레이(111-1,111-2)의 도전체 양단에 연결된다. 또한, 이러한 양단 측정 전원과 정보 센서(113)에 의해 생성된 출력 측정 정보를 이용하여 산출되는 릴레이 온도를 미리 설정되는 온도 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 릴레이(111-1,111-2)를 연결 또는 차단하는 기능을 수행한다.
인버터(120)는 전압형 인버터인 PWM(Pulse Width Modulation) 인버터가 사용되나, 이에 한정되는 것은 아니고 일부 구성요소를 수정하는 방식으로 전류형 인버터의 적용도 가능하다. PWM 인버터의 경우 정류된 직류 전압을 PWM(Pulse Width Modulation) 제어방식을 이용하여 전압과 주파수를 동시에 제어한다.
모터(130)는 3상 교류 모터가 사용될 수 있다. 또한, 모터(130)는 매입형 영구자석 모터(Interior Permanent Magnet Motor)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 유니버셜 모터 등이 될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 릴레이(111-1,111-2)의 내부 구조에 대한 예시이다. 도 2를 참조하면, 두 개의 고정 접점(210)이 분리되어 있는 상태에서 코일(230)에 전원이 인가되면 전자기력으로 인해 구동부(240)와 함께 이동접점(250)이 이동한다. 이에 따라, 고정 접점(210)의 두 접점과 접촉함으로써 분리된 두 개의 고정 접점(210)이 서로 통전되도록 하는 구조이다. 이들 구성 요소들은 하우징(260) 내에 배치된다.
도 3은 도 1에 도시된 배터리 시스템(110)의 세부 구성 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 상기 제어기(114)는, 차량내 도전체의 양단을 측정을 측정하여 양단 측정 전원 정보를 생성하는 측정 모듈(301,302,303), 상기 양단 측정 전원 정보 및 상기 출력 측정 정보를 이용하여 릴레이(111-1,111-2)의 릴레이 온도를 추정하고 상기 릴레이 온도를 상기 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 릴레이(111-1,111-2)를 연결 또는 차단하는 판단 모듈(304) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
부연하면, 측정 모듈(301,302,303)은 제 1 릴레이(111-1)의 양단 측정점(313,314)에서 전압을 측정하는 제 1 전압 측정 모듈(301), 센서(113)로부터 전류를 측정하는 전류 측정 모듈(303), 제 2 릴레이(111-2)의 양단 측정 접점(315,316)에서 전압을 측정하는 제 2 전압 측정 모듈(302)로 구성된다.
배터리(115)는 친환경 차량의 전기 동력 시스템 구동을 위해 지속적으로 전류가 흐려 보낸다. 이 전류는 배터리 시스템(110) 내부의 케이블, 버스 바 등으로 구성된 도전체(321)와 릴레이(111-1,111-2)를 지나게 된다. 이때 전류가 흐르는 경로의 저항 및 전류에 따라 전력 소모가 발생하고, 이는 열에너지로 변환되어 전류가 흐르는 경로의 온도를 상승시킨다.
특히, 릴레이(111-1,111-2)의 경우, 양단 측정 접점(315,316)의 접촉부에서 저항이 상승하여 온도가 상승하기 쉽다. 특히, 이러한 온도 상승시 접촉부의 융착 등으로 인해 릴레이의 고장을 유발할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 릴레이 양단의 전압을 측정하여 릴레이 양단의 저항을 계산하고 이를 통해 릴레이의 도전체 온도를 파악하여 온도가 일정 온도 이상일 경우 전기 동력 부품의 출력 감소를 통해 전류를 감소시키거나 릴레이를 차단함으로써 전류를 차단한다.
배터리 시스템(110)에 전류i가 흐를 때 릴레이(111-1)의 양단 측정 접점(315,316)의 저항이 r1 일 때 전압 v1=i*r1의 관계가 있다.
도 3에 기재된 "~모듈"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
도 4는 일반적인 온도-금속 저항의 관계를 보여주는 그래프이다. 도 4를 참조하면, x축은 온도를 나타내고, y축은 금속 저항(ρ)을 나타낸다. 금속(Fe,Al,Cu)의 저항은 도 4와 같이 온도가 상승할수록 증가하므로 저항 r1을 통해 릴레이(111-1)의 온도 T1을 알 수 있다.
제어기(114)는 제 1 전압 측정 모듈(301)을 통해 v1을 측정하고, 센서(113)의 출력 신호를 통해 전류 측정 모듈(303)에서 전류(i)를 측정하여 판단 모듈(304)에서 r1을 계산한다. 판단 모듈(304)은 릴레이(111-1)의 양단 측정 접점(315,316) 사이의 온도에 따른 저항값을 테이블 및 수식의 형태로 저장하여 계산된 r1을 통해 온도(T1)을 도출한다. (-)측의 제 2 릴레이(111-2)에 대해서도 같은 방식으로 v2를 측정하여 r2를 계산하고 온도(T2)를 도출할 수 있다. 테이블은 릴레이 특성에 의한 온도별 저항 테이블이 될 수 있다. 수식의 경우, 도체 저항의 온도 환산 계산식이 널리 알려져 있으므로 더 이상의 설명을 생략하기로 한다.
릴레이 온도 (T1 또는 T2)가 미리 설정되는 기준값인 과온 레벨(Tth)까지 상승할 경우, 제어기(114)는 배터리 시스템(110)의 상위 제어기(미도시)에 전기 동력 시스템의 출력 감소를 요청하여 전류 감소를 통해 릴레이 온도 상승을 방지할 수 있다. 또는 제어기(114)는 릴레이(111-1,111-2)를 차단하여 전류를 차단할 수 있다. 상위 제어기는 ECU(Electronic Control Unit), HCU(Hybrid Control Unit),VCU(Vehicle Control Unit) 등이 될 수 있다. 따라서, 상위 제어기는 마이크로프로세서, 메모리, 전자 회로 등으로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 온도 측정 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 전류 센서(도 3의 113)에서 측정된 전류 측정 정보를 제어기(도 3의 114)의 전류 측정 모듈(303)을 통해 취득한다(단계 S510).
이때, 측정 전류(i)가 작을 경우 릴레이 양단의 전압이 작게 발생되어(v1=i*r1) 릴레이 양단 전압 및 저항값이 부정확할 수 있다. 또한, 릴레이 온도(즉 도전체 온도)는 큰 전류가 흐를 때 과온 발생 가능성이 높으므로 작은 전류가 흐를 때에는 릴레이 온도 검출이 불필요할 수 있다.
따라서, 제어기(114)가 미리 정해진 기준 전류(i_ref) 이상일 때에만 이후의 프로세스를 진행한다(단계 S520). 즉, 단계 S520에서 측정 전류(i)가 기준 전류(i_ref)보다 크면, 측정된 릴레이 양단 전압(v1,v2)을 측정하고 이에 따라 측정된 전류와 전압을 이용해 릴레이 양단의 저항(r1,r2)을 계산한다(단계 S530,S540). 즉, 전압 및 저항이 일정 값(v_ref, r_ref) 이상일 때에만 이후 프로세스를 진행한다.
이후, 제어기(114)의 판단 모듈(도 3의 304)은 계산된 저항을 이용해 릴레이 온도(T1,T2)를 추정한다(단계 S550). 부연하면, 사전에 릴레이 특성에 의한 온도별 저항 테이블 또는 온도-저항 사이의 관계식 등을 이용해 온도를 구한다.
릴레이 온도가 산출되면, 판단 모듈(304)은 릴레이 온도(T1 또는 T2)가 과온 보호 기준 온도(Tth)보다 큰지를 판단한다(단계 S570). 단계 S570에서, 릴레이 온도(T1 또는 T2)가 과온 보호 기준 온도(Tth)보다 클 경우, 배터리 시스템(110)이 현재 출력 제한 상태인지를 판단한다(단계 S570). 단계 S570에서, 현재 출력 제한 상태이면, 외부 전기 동력 시스템의 출력을 제한하도록 제어기(114)가 상위 제어기(미도시)에 요청한다(단계 S580). 이와 달리, 단계 S570에서 현재 출력 제한 상태이면 릴레이(111-1,111-2)를 차단한다(단계 S590).
물론, 현재 출력 제한 상태가 아니라도 과온 상태가 유지되면 단계 S590와 같이 릴레이를 차단하는 제어를 한다.
단계 S580의 출력 제한 요청시 출력제한은 일정한 값으로 요청하거나 릴레이 온도(T1,T2)에 대한 테이블 및 수식으로 현재 온도에 대한 가중치를 적용할 수 있다. 또한, 단계 540에서 계산된 r1,r2를 이용하여 허용가능한 전류를 테이블 또는 수식으로 도출하여 요청할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 릴레이 온도 측정 장치의 구성 블럭도이다. 도 6을 참조하면, 양단을 측정하는 방식은 도 1 내지 도 5에 기술된 릴레이의 양단(610,620)이외에도, 배터리(도 3의 115)로부터 전류가 흐르는 버스바, 케이블 등의 차량 내부 도전체(630), 인버터(120)와 컨버터(670) 사이에 연결되는 케이블의 양단(640,650), 인버터(120)와 모터(130)를 연결하는 전력선의 양단(660) 등을 측정하는 방식이 될 수 있다. 이외에 차량의 전기동력시스템 구성에 따라 적용 가능 부위는 다양할 수 있다. 또한, 각 부위에 대한 전압 측정 및 저항과 온도 추출 등의 정보 처리는 위치 및 역할에 따라 다양한 제어기를 활용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 온도 측정 과정을 보여주는 흐름도이다. 특히, 도 7은 도 5에서 기술한 프로세스에서 배터리 시스템(110)의 제어기(114)와 그 외 차량 탑재 제어기(미도시)와의 협조 제어를 추가하여 온도 검출 정밀도를 높이는 개념을 보여준다. 따라서, 도 7은 이에 따른 예시를 나타낸 순서도로서, 도 5에서 일부 변형을 적용한 것이다.
도 7을 참조하면, 단계 S720에서 측정 전류(i)가 기준 전류(i_ref) 보다 작을 경우 바로 프로세스를 종료하지 않고 제어기(114)는 릴레이(111-1,111-2)의 온도를 측정해야 하는 상황인지 판단한다(단계 S721). 부연하면, 주위 환경 온도, 배터리(115)의 상태 정보, 주행 조건 정보 등의 차량 정보를 고려한다. 여기서, 상태 정보로는 배터리(115)를 모니터링하여 생성되는 SOC(State Of Charge), SOHO(State Of Health), DOD(Depth Of Discharging) 및 SOF(State Of Function)등을 들 수 있다.
단계 S721에서 릴레이 온도 측정이 필요하다고 판단될 경우 제어기(114)는 차량 내 다른 전기 동력 시스템(예를 들면, 인버터, 컨버터 등을 들 수 있음)의 제어기에 출력 조정 요청을 한다(단계 S723). 이때, 전기 동력 시스템은 출력을 증가하는 동시에 운전자의 의도에 따라 주행되어야 한다. 따라서, 예를 들면 인버터(120)가 모터(130)를 구동할 때에 효율이 낮은 방식으로 제어함으로써 운전자의 요구 토크를 만족하면서 전류i를 증가시켜 출력 조정을 수행할 수 있다(단계 S725). 인버터 외에 다른 전기 동력 시스템 구성품도 동일한 방식으로 활용할 수 있다.
또한, 단계 S723 및 단계 S725에서 제어기와 다른 제어기들은 협조제어를 통해 전류(i)가 i_ref 이상이 되도록 유지할 수 있다. 또는, i=i_ref 상태를 일정 시간 유지하도록 하여 측정 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 단계 S721에서 온도 측정이 필요하지 않다고 판단될 경우 프로세스를 종료하고 다음 프로세스를 수행한단. 단계 S710, S720 내지 S750은 도 5에 도시된 단계 S710 내지 S750과 유사하므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 (명령) 코드, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 매체에 기록되는 프로그램 (명령) 코드는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프 등과 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD, 블루레이 등과 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 (명령) 코드를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 반도체 기억 소자가 포함될 수 있다.
여기서, 프로그램 (명령) 코드의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
100: 릴레이 온도 측정 장치
110: 배터리 시스템
111-1,111-2: 제 1 및 제 2 릴레이
113: 전류 센서
115: 배터리
120: 인버터
130: 모터

Claims (20)

  1. 배터리의 출력을 측정하여 출력 측정 정보를 생성하는 센서;
    상기 배터리와 부하 사이의 도선에 배치되는 1개 이상의 릴레이; 및
    차량내 도전체의 양단 측정에 의해 생성되는 양단 측정 전원 정보 및 상기 출력 측정 정보를 이용하여 산출되는 릴레이 온도와 미리 설정한 온도 기준값을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 릴레이를 연결 또는 차단하는 제어기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이 온도는 미리 설정되는 릴레이 특성에 의한 온도별 저항 테이블을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이 온도는 미리 설정되는 릴레이 특성에 의한 온도-저항 사이의 관계식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 출력 측정 정보가 미리 설정되는 배터리 출력 기준값보다 낮으면 상기 양단 측정 전원 정보를 생성하지 않는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 양단 측정 전원 정보가 미리 설정되는 양단 측정 전원 기준값보다 낮으면 상기 릴레이 온도를 산출하지 않는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 릴레이 온도가 상기 온도 기준값보다 크고 상기 배터리가 출력 제한 상태에 있으면 상기 릴레이를 차단하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 릴레이 온도가 상기 온도 기준값보다 크고 상기 배터리가 출력 제한 상태에 있지 않으면 출력 제한을 상위 제어기에 요청하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이는 상기 배터리의 양극단과 부하사이에 설치되는 제 1 릴레이 및 상기 배터리의 음극단과 부하사이에 설치되는 제 2 릴레이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    차량내 도전체의 양단을 측정을 측정하여 양단 측정 전원 정보를 생성하는 측정 모듈; 및
    상기 양단 측정 전원 정보 및 상기 출력 측정 정보를 이용하여 상기 릴레이의 릴레이 온도를 추정하고, 상기 릴레이 온도를 상기 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 릴레이를 연결 또는 차단하는 판단 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 양단 측정 전원 정보는 상기 릴레이의 양단, 상기 배터리와 연결되는 차량내부 도전체의 양단, 인버터와 컨버터 사이에 연결되는 케이블의 양단, 및 상기 인버터와 모터를 연결하는 전력선의 양단 중 어느 하나를 이용하여 측정되는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 출력 측정 정보가 미리 설정되는 배터리 출력 기준값보다 낮고, 차량 정보에 따라 상기 릴레이 온도의 측정이 필요하면 상위 제어기에 상기 배터리의 출력 조정을 요청하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 차량 정보는 차량 주위 환경 온도 정보, 상기 배터리의 상태 정보 및 주행 조건 정보인 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 장치.
  13. 센서가 배터리의 출력을 측정하여 출력 측정 정보를 생성하는 측정 정보 생성 단계;
    제어기가 차량내 도전체의 양단을 측정하여 양단 측정 전원 정보를 생성하는 양단 측정 전원 정보 생성 단계;
    상기 제어기가 상기 출력 측정 정보를 이용하여 산출되는 릴레이 온도와 미리 설정한 온도 기준값을 비교하는 비교 단계; 및
    상기 제어기가 비교 결과에 따라 상기 배터리와 부하 사이의 도선에 배치되는 1개 이상의 릴레이를 연결 또는 차단하는 릴레이 제어 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 릴레이 온도는 미리 설정되는 릴레이 특성에 의한 온도별 저항 테이블을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 릴레이 온도는 미리 설정되는 릴레이 특성에 의한 온도-저항 사이의 관계식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정 정보 생성 단계는, 상기 출력 측정 정보가 미리 설정되는 배터리 출력 기준값보다 낮으면 상기 제어기가 상기 양단 측정 전원 정보를 생성하지 않는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 비교 단계는, 상기 양단 측정 전원 정보가 미리 설정되는 양단 측정 전원 기준값보다 낮으면 상기 제어기가 상기 릴레이 온도를 산출하지 않는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 릴레이 제어 단계는, 상기 릴레이 온도가 상기 온도 기준값보다 크고 상기 배터리가 출력 제한 상태에 있으면 상기 제어기가 상기 릴레이를 차단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 릴레이 제어 단계는, 상기 릴레이 온도가 상기 온도 기준값보다 크고 상기 배터리가 출력 제한 상태에 있지 않으면 상기 제어기가 출력 제한을 상위 제어기에 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 방법
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정 정보 생성 단계는, 상기 출력 측정 정보가 미리 설정되는 배터리 출력 기준값보다 낮고, 차량 정보에 따라 상기 릴레이 온도의 측정이 필요하면 상기 제어기가 상위 제어기에 상기 배터리의 출력 조정을 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 온도 측정 방법.
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