KR20210046974A - 릴레이 보호 시스템 및 방법 - Google Patents

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허진혁
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Abstract

본 발명에 의하면, 스위치 제어부가 바디 다이오드에서 발생하는 발열량에 기초하여 스위치의 온오프를 제어하기 때문에, 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 비교적 큰 경우에는 바디 다이오드 대신 스위치로 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르도록 할 수 있다. 이에 따라, 바디 다이오드의 과열이 미연에 방지되어, 바디 다이오드 및 이를 포함하는 릴레이가 안전하게 보호될 수 있게 된다.

Description

릴레이 보호 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PROTECTING RELAYS}
본 발명은 릴레이를 보호하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
엔진의 고압축비화에 따른 시동 부하 증가, 공조 시스템의 전장화 및 각종 첨단 신기술 도입으로 인해 차량의 소비 전력량은 계속적으로 증가하여, 현재의 12V 배터리 시스템은 거의 한계에 도달하고 있다. 따라서, 동일한 굵기의 전선으로 12V 배터리 시스템에 비해 4배의 전류를 보낼 수 있어, 배선 중량, 부품 크기 및 전력 손실을 줄일 수 있는 48V 배터리 시스템이 자연스럽게 검토되고 있다.
12V 배터리 시스템의 ISG(Idle Stop & Go)는 고작 5%의 연비를 개선할 수 있는 것에 반하여, 48V 배터리 시스템은 ISG는 모터 Assist(가속 시 엔진 출력 보조) 및 회생 제동 기능을 제공할 수 있기 때문에 15%의 연비 개선 효과가 있다. 하지만 48V 배터리 시스템은 기존 내연 기관을 대체하는 개념이 아니라 보조하는 개념에 불과하기 때문에, 48V 배터리 시스템이 차지하는 공간은 최소화되어야 한다. 48V 배터리 시스템의 일부를 차지하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)도 예외는 아니다. 앞서 언급한 공간 효율과 더불어 배터리 시스템의 중량 및 빠른 응답성을 위해 DC-DC 컨버터를 통합한 48V 배터리 시스템이 개발 및 양산되고 있으며, 기계식 릴레이 대신 전자식 릴레이가 48V 배터리 시스템에 최근 들어 장착되고 있는 추세이다.
전자식 릴레이는 일반적으로 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor)과 같은 스위치, 그리고 상기 스위치에 병렬로 연결되는 바디 다이오드(body diode)를 포함한다. 스위치가 오프(off) 상태일 경우에 바디 다이오드로 순방향의 전류가 흐르면 바디 다이오드의 열 폭주(thermal runaway)는 주시해야 할 문제이다.
구체적으로, 바디 다이오드에 전류가 흐르면 바디 다이오드에는 과열이 유발된다. 그리고 스위치가 오프 상태일 경우 바디 다이오드의 열적 내압은, 스위치가 온(on) 상태일 경우 바디 다이오드의 열적 내압보다 현저히 작기 때문에, 바디 다이오드에 전류가 계속해서 흘러 과열이 일어되면 바디 다이오드 및 전자식 릴레이가 파괴되고, 나아가 48V 배터리 시스템이 탑재된 차량에는 화재가 발생할 수 있어, 차량 탑승자는 큰 위험에 그대로 노출되고 만다.
한편, 특허문헌 1에는 스위칭 소자의 근처에 온도 센서를 배치하고, 이 온도 센서에서 센싱된 온도 정보를 이용하여 스위칭 소자의 과열을 방지하는 사항이 개시되어 있다.
일본 등록특허공보 제4449885호 (2010.02.05)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 릴레이에 포함된 바디 다이오드의 과열을 방지함으로써 릴레이를 보호할 수 있는 방안을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배터리가 과방전 상태 또는 과충전 상태일 경우에, 배터리를 상기 과방전 상태 또는 과충전 상태로부터 보호함과 동시에, 바디 다이오드의 과열을 방지함으로써 릴레이 또한 보호할 수 있는 방안을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 릴레이 보호 시스템은, 배터리와 부하 사이에 배치되며, 제1 스위치, 및 상기 제1 스위치에 병렬로 연결되되 상기 부하에서 상기 배터리로 흐르는 충전 전류에 대해 순방향으로 연결되는 제1 바디 다이오드를 포함하는 제1 릴레이; 상기 배터리와 상기 부하 사이에 배치되며, 제2 스위치, 및 상기 제2 스위치에 병렬로 연결되되 상기 배터리에서 상기 부하로 흐르는 방전 전류에 대해 순방향으로 연결되는 제2 바디 다이오드를 포함하는 제2 릴레이; 및 상기 배터리의 충방전 상태와, 상기 제1 바디 다이오드 또는 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량에 기초하여, 상기 제1 스위치 또는 상기 제2 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어 수단;을 포함한다.
상기 스위치 제어 수단은 상기 배터리가 과방전 상태일 경우에, 상기 제1 스위치를 오프 상태로 제어하고, 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다.
그리고 상기 스위치 제어 수단은 상기 제1 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 제1 기설정된 발열량 이상일 경우에, 오프 상태인 상기 제1 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다.
그리고 상기 스위치 제어 수단은 상기 제1 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 상기 제1 기설정된 발열량 미만으로 된 경우에, 온 상태인 상기 제1 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다.
한편, 상기 스위치 제어 수단은 상기 배터리가 과충전 상태일 경우에, 상기 제1 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제2 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다.
그리고 상기 스위치 제어 수단은 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 제2 기설정된 발열량 이상일 경우에, 오프 상태인 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다.
그리고 상기 스위치 제어 수단은 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 상기 제2 기설정된 발열량 미만으로 된 경우에, 온 상태인 상기 제2 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 배터리와 부하 사이에 배치되며, 제1 스위치, 및 상기 제1 스위치에 병렬로 연결되되 상기 부하에서 상기 배터리로 흐르는 충전 전류에 대해 순방향으로 연결되는 제1 바디 다이오드를 포함하는 제1 릴레이; 및 상기 배터리와 상기 부하 사이에 배치되며, 제2 스위치, 및 상기 제2 스위치에 병렬로 연결되되 상기 배터리에서 상기 부하로 흐르는 방전 전류에 대해 순방향으로 연결되는 제2 바디 다이오드를 포함하는 제2 릴레이;를 포함하는 릴레이의 보호 방법으로서, 상기 배터리의 충방전 상태를 모니터링하는 단계; 및 상기 배터리의 충방전 상태와, 상기 제1 바디 다이오드 또는 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량에 기초하여, 상기 제1 스위치 또는 상기 제2 스위치의 온오프를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 온오프를 제어하는 단계에서, 상기 배터리가 과방전 상태일 경우에는, 상기 제1 스위치를 오프 상태로 제어하고, 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다.
그리고 상기 온오프를 제어하는 단계에서, 상기 제1 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 제1 기설정된 발열량 이상일 경우에는, 오프 상태인 상기 제1 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다.
그리고 상기 온오프를 제어하는 단계에서, 상기 제1 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 상기 제1 기설정된 발열량 미만으로 된 경우에는, 온 상태인 상기 제1 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다.
한편, 상기 온오프를 제어하는 단계에서, 상기 배터리가 과충전 상태일 경우에는, 상기 제1 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제2 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다.
그리고 상기 온오프를 제어하는 단계에서, 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 제2 기설정된 발열량 이상일 경우에는, 오프 상태인 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다.
그리고 상기 온오프를 제어하는 단계에서, 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 상기 제2 기설정된 발열량 미만으로 된 경우에는, 온 상태인 상기 제2 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 스위치 제어부가 바디 다이오드에서 발생하는 발열량에 기초하여 스위치의 온오프를 제어하기 때문에, 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 비교적 큰 경우에는 바디 다이오드 대신 스위치로 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르도록 할 수 있다. 이에 따라, 바디 다이오드의 과열이 미연에 방지되어, 바디 다이오드 및 이를 포함하는 릴레이가 안전하게 보호될 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 스위치 제어부는 바디 다이오드에서 발생하는 발열량과 기설정된 발열량의 비교를 통해 스위치의 온오프를 제어하기 때문에, 배터리가 과방전 또는 과충전 상태로부터 보호됨과 동시에, 바디 다이오드 및 이를 포함하는 릴레이도 안전하게 보호될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 보호 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 배터리가 과방전 상태일 경우에, 스위치 제어 수단의 동작 순서를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 배터리가 과충전 상태일 경우에, 스위치 제어 수단의 동작 순서를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 릴레이 보호 시스템 및 방법에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 보호 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 보호 시스템은 제1 릴레이(100), 제2 릴레이(200) 및 스위치 제어 수단(300)을 포함한다.
제1 릴레이(100)는 배터리(10)와 부하(20) 사이의 경로에 배치된다. 여기서, 배터리(10)와 부하(20) 사이의 경로는 배터리(10)의 충전을 위한 경로(이하, '충전 경로'라 함) 또는 방전을 위한 경로(이하, '방전 경로'라 함)에 해당한다. 충전 경로는 부하(20)에서 배터리(10)로 충전 전류가 흐르는 경로를 의미하고, 방전 경로는 배터리(10)에서 부하(20)로 방전 전류가 흐르는 경로를 의미한다. 충전 경로와 방전 경로는 동일한 루트일 수 있으며, 그 동일한 루트에서 충전 전류가 흐르는 경우를 충전 경로라 하고, 방전 전류가 흐르는 경우를 방전 경로라 지칭할 수 있다. 또한, 이하에서 충전 경로와 방전 경로를 함께 언급할 때에는 충방전 경로라 지칭할 수 있다.
배터리(10)는 다수 개의 배터리 셀이 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결되거나, 또는 직병렬 혼합으로 연결된 것일 수 있다. 그리고 부하(20)는 배터리(10)로부터 공급되는 방전 전류를 소모시키거나, 배터리(10)에 충전 전류를 공급하는 역할을 한다.
제1 릴레이(100)는 제1 스위치(110) 및 제1 바디 다이오드(120)를 포함한다.
제1 스위치(110)는 MOSFET과 같은 트랜지스터 소자일 수 있다. 제1 스위치(110)가 MOSFET일 경우, MOSFET의 드레인 단자와 소스 단자는 충방전 경로에 연결되고, MOSFET의 게이트 단자는 후술하는 스위치 제어 수단(300)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 스위치(110)는 스위치 제어 수단(300)에 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110)의 게이트 단자에 전압을 인가함으로써 제1 스위치(110)를 온 상태로 제어하거나, 제1 스위치(110)의 게이트 단자에 전압을 인가하지 않음으로써 제1 스위치(110)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
제1 바디 다이오드(120)는 제1 스위치(110)에 병렬로 연결된다. 또한, 제1 바디 다이오드(120)는 부하(20)에서 배터리(10)로 흐르는 충전 전류에 대해 순방향으로 연결된다.
제2 릴레이(200)는 제2 스위치(210) 및 제2 바디 다이오드(220)를 포함한다.
제2 스위치(210)는 MOSFET과 같은 트랜지스터 소자일 수 있다. 제2 스위치(210)가 MOSFET일 경우, MOSFET의 드레인 단자와 소스 단자는 충방전 경로에 연결되고, MOSFET의 게이트 단자는 스위치 제어 수단(300)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제2 스위치(210)는 스위치 제어 수단(300)에 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치 제어 수단(300)은 제2 스위치(210)의 게이트 단자에 전압을 인가함으로써 제2 스위치(210)를 온 상태로 제어하거나, 제2 스위치(210)의 게이트 단자에 전압을 인가하지 않음으로써 제2 스위치(210)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
제2 바디 다이오드(220)는 제2 스위치(210)에 병렬로 연결된다. 또한, 제2 바디 다이오드(220)는 배터리(10)에서 부하(20)로 흐르는 방전 전류에 대해 순방향으로 연결된다.
스위치 제어 수단(300)은 배터리(10)의 충방전 상태를 모니터링하여, 배터리(10)가 현재 과방전 상태인지 또는 과충전 상태인지를 판단한다.
한편, 바디 다이오드(120, 220)로 충전 전류 또는 방전 전류가 계속해서 흐르면, 바디 다이오드(120, 220)가 과열되어 파괴될 수 있다. 스위치 제어 수단(300)은 이와 같은 바디 다이오드(120, 220)의 과열을 미연에 방지하기 위해, 바디 다이오드(120, 220)에서 발생하는 발열량을 계산하는 역할을 한다.
그리고 스위치 제어 수단(300)은 배터리(10)의 충방전 상태와, 제1 바디 다이오드(120) 또는 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량에 기초하여, 제1 스위치(110) 또는 제2 스위치(120)의 온오프(on/off)를 제어하는 역할을 한다. 여기서, 스위치 제어 수단(300)은 배터리 관리 시스템의 내부에 구비될 수 있으나, 배터리 관리 시스템과는 별도로 배터리 관리 시스템의 외부에 구비될 수도 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 스위치 제어 수단(300)의 동작 순서에 대해서 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 나타낸 배터리(10)가 과방전 상태일 경우에, 스위치 제어 수단(300)의 동작 순서를 나타낸 도면이다.
먼저, 스위치 제어 수단(300)은 배터리(10)의 충방전 상태를 모니터링한다(S100). 구체적으로, 배터리(10)에 장착된 전압 센싱 모듈(미도시)은 배터리(10)의 전압을 센싱할 수 있고, 상기 전압 센싱 모듈에 의해 센싱된 배터리(10)의 전압에 관한 정보는 스위치 제어 수단(300)에 전달될 수 있으며, 스위치 제어 수단(300)은 상기 전압에 관한 정보를 통해 배터리(10)의 충방전 상태를 모니터링할 수 있다.
다음으로, 스위치 제어 수단(300)은 배터리(10)의 충방전 상태와, 제1 바디 다이오드(120) 또는 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량에 기초하여, 제1 스위치(110) 또는 제2 스위치(120)의 온오프를 제어한다(S200). 스위치 제어 수단(300)이 제1 스위치(110) 또는 제2 스위치(120)의 온오프를 제어하는 동작은, 배터리(10)가 과방전 상태인지 또는 과충전 상태인지 여부에 따라 다르게 이루어질 수 있다.
스위치 제어 수단(300)은 배터리(10)가 과방전 상태인지 여부를 판단할 수 있다(S211). 스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 배터리(10)가 과방전 상태가 아닐 경우에는, 상기 S100 단계로 돌아가 배터리(10)의 충방전 상태를 계속해서 모니터링할 수 있다.
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 배터리(10)가 과방전 상태일 경우에는, 제1 스위치(110)를 오프 상태로 제어하고, 제2 스위치(210)를 온 상태로 제어하며, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)을 계산한다(S212).
배터리(10)가 과방전인 상태에서 배터리(10)에 추가적인 방전 전류를 허용하게 되면 배터리(10)가 열화될 위험이 있다. 이에 따라, 배터리(10)의 방전 경로를 차단하여 배터리(10)에서 부하(20)로 방전 전류가 흐르지 않도록 함으로써, 배터리(10)의 열화를 방지하는 것이 바람직하다. 그리고 이때 배터리(10)의 충전 경로를 형성하여 과방전된 배터리(10)의 충전이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110)를 오프 상태로 제어하고, 제2 스위치(210)를 온 상태로 제어할 수 있다. 스위치 제어 수단(300)이 이와 같이 제어함으로써, 배터리(10)에서 부하(20)로의 방전 경로는 오프 상태인 제1 스위치(110) 및 방전 전류에 대해 역방향으로 연결된 제1 바디 다이오드(120)으로 인해 차단되는데 반해, 부하(20)에서 배터리(10)로의 충전 경로(즉, 부하(20), 제2 스위치(210), 제1 바디 다이오드(120) 및 배터리(10)로 이어지는 충전 경로)는 형성되게 된다.
하지만, 이와 같이 부하(20)에서 배터리(10)로의 충전 경로가 형성되면, 제1 바디 다이오드(120)에는 순방향의 충전 전류가 계속해서 흐르게 되어, 결국 제1 바디 다이오드(120)가 과열로 인해 파괴될 수 있다. 이에 따라, 스위치 제어 수단(300)은 제1 바디 다이오드(120)의 과열을 미연에 방지하기 위해 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)을 계산할 수 있다. 스위치 제어 수단(300)이 발열량(Q1)을 계산하는 구체적인 실시예에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 S212 단계 이후에, 스위치 제어 수단(300)은 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S213). 여기서, 제1 기설정된 발열량(Qth1)은 스위치 제어 수단(300)에 저장된 것일 수 있다.
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 미만일 경우에는 상기 S212 단계로 돌아간다. 즉, 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110)를 오프 상태로 유지하고, 제2 스위치(210)는 온 상태로 유지한 상태에서, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)을 계속해서 계산한다. 이는 아직 제1 바디 다이오드(120)가 파괴될 만큼 과열된 상태는 아니라는 것을 의미하며, 이 경우 배터리(10)는 충전 경로를 통해 충전 전류를 계속해서 공급받을 수 있게 된다.
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 이상일 경우, 스위치 제어 수단(300)은 오프 상태인 제1 스위치(110)를 온 상태로 제어하고, 제2 스위치(210)는 온 상태를 유지한 상태에서, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)을 계산한다(S214).
상기 S214 단계에서, 스위치 제어 수단(300)이 오프 상태인 제1 스위치(110)를 온 상태로 제어하는 이유는, 충전 전류 대부분을 제1 바디 다이오드(120) 대신 제1 스위치(110)로 흐르도록 함으로써, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량을 감소시키기 위함이다. 즉, 제1 바디 다이오드(120)의 저항에 비해 제1 스위치(110)의 저항은 매우 작기 때문에, 제1 스위치(110)가 온 상태가 될 경우 충전 전류 대부분은 제1 바디 다이오드(120) 대신 제1 스위치(110)로 흐르게 된다.
스위치 제어 수단(300)이 오프 상태인 제1 스위치(110)를 온 상태로 제어하면, 배터리(10), 제1 스위치(110), 제2 스위치(210) 및 부하(20)로 이어지는 방전 경로가 형성되기 때문에, 상기 방전 경로를 통해 배터리(10)의 방전 전류가 흐를 수 있다. 다만, 제1 바디 다이오드(120)의 과열을 방지하는 것이 제1 릴레이(100)를 안정적으로 보호하는 측면에서 중요하기 때문에, 오프 상태인 제1 스위치(110)를 일시적으로 온 상태로 제어하는 것이 바람직하다.
상기 S214 단계 이후에, 스위치 제어 수단(300)은 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S215).
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 이상일 경우에는, 상기 S214 단계로 돌아간다. 즉, 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)를 온 상태로 유지한 상태에서, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)을 계속해서 계산한다. 이는 제1 바디 다이오드(120)가 여전히 과열된 상태라는 것을 의미하며, 이 경우 제1 바디 다이오드(120)로는 충전 전류(또는, 방전 전류)가 거의 흐르지 않기 때문에, 제1 바디 다이오드(120)의 발열량은 감소될 수 있다.
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 미만일 경우에는, 상기 S212 단계로 돌아간다. 즉, 스위치 제어 수단(300)은 온 상태인 제1 스위치(110)를 다시 오프 상태로 제어하고, 제2 스위치(210)는 온 상태를 유지한 상태에서, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)을 계산한다. 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 미만이면, 제1 바디 다이오드(120)가 과열로부터 안전한 상태에 놓였음을 의미하는 것이며, 이때 스위치 제어 수단(300)은 온 상태인 제1 스위치(110)를 오프 상태로 제어하여 배터리(10)의 방전 경로를 차단함으로써, 배터리(10)의 열화를 방지할 수 있다.
다음의 수학식 1은 제1 스위치(110)가 오프 상태이고, 제2 스위치(210)가 온 상태인 경우에, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량의 증가분을 정의한다. 제1 스위치(110)가 오프 상태이고, 제2 스위치(210)가 온 상태이기 때문에 배터리(10)의 충전 경로가 형성되며, 다음의 수학식 1은 배터리(10)의 충전 경로를 통해 부하(20)에서 배터리(10)로 흐르는 충전 전류가 제1 스위치(110) 대신 제1 바디 다이오드(120)로 흐르는 것을 전제로 한 것이다.
[수학식 1]
Figure pat00001
수학식 1에서 ΔQoff1은 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량의 증가분, koff1은 스위치 제어 수단(300)에 기 설정된 비례상수, Ibd1는 제1 바디 다이오드(120)에 흐르는 전류의 크기, Rbd1은 제1 바디 다이오드(120)의 저항 값, Δtoff1은 제1 스위치(110)가 오프 상태인 시간을 의미한다. 수학식 1에서 알 수 있듯이, 제1 스위치(110)가 오프 상태이고, 제2 스위치(210)가 온 상태인 경우에, 부하(20)에서 배터리(10)로 흐르는 충전 전류는 제1 스위치(110) 대신 제1 바디 다이오드(120)로 흐르기 때문에, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량의 증가분은 양의 값을 갖는다.
한편, 다음의 수학식 2는 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)가 모두 온 상태인 경우에, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량의 증가분을 정의한다. 수학식 2는 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)가 모두 온 상태이기 때문에, 부하(20)에서 배터리(10)로 흐르는 충전 전류가 제1 바디 다이오드(120) 대신 제1 스위치(110)로 흐르는 것을 전제로 한 것이다.
[수학식 2]
Figure pat00002
수학식 2에서 ΔQon1은 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량의 증가분, kon1은 스위치 제어 수단(300)에 기 설정된 비례상수, Δton1은 제1 스위치(110)가 온 상태인 시간을 의미한다. 수학식 2에서 알 수 있듯이, 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)가 모두 온 상태인 경우에, 부하(20)에서 배터리(10)로 흐르는 충전 전류는 제1 바디 다이오드(120) 대신 제1 스위치(110)로 흐르기 때문에, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량의 증가분은 음의 값을 갖는다. 즉, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량은 감소된다.
수학식 1 및 수학식 2를 결합하면 다음의 수학식 3이 성립한다.
[수학식 3]
Figure pat00003
그리고 수학식 3의 양변을 적분하면, 다음의 수학식 4와 같이, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량 Q1이 얻어지게 된다.
[수학식 4]
Figure pat00004
수학식 4에서 Qo1은 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량의 초기 값을 의미한다.
제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 미만이면, 스위치 제어 수단(300)은 다음의 수학식 5를 이용하여 상기 수학식 4를 계산할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00005
상술한 바와 같이, 스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 미만일 경우, 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110)를 오프 상태로 제어(또는, 유지)하고, 제2 스위치(210)는 온 상태로 유지한다. 이에 따라, 상기 수학식 5에서
Figure pat00006
의 값은 제1 스위치(110)가 오프 상태로 유지되는 총 시간인 toff1이 된다. 이에 반해, 제1 스위치(110)가 온 상태로 유지되는 시간은 존재하지 않기 때문에, 수학식 5에서
Figure pat00007
의 값은 0이 된다.
한편, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 이상이면, 스위치 제어 수단(300)은 다음의 수학식 6을 이용하여 상기 수학식 4를 계산할 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00008
상술한 바와 같이, 스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 이상일 경우, 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110)를 온 상태로 제어(또는, 유지)하고, 제2 스위치(210)는 온 상태로 유지한다. 이에 따라, 제1 스위치(110)가 오프 상태로 유지되는 시간은 존재하지 않기 때문에, 상기 수학식 6에서
Figure pat00009
의 값은 0이 된다. 이에 반해, 상기 수학식 6에서
Figure pat00010
의 값은 제1 스위치(110)가 온 상태로 유지되는 총 시간인 ton1이 된다.
이와 같이, 본 발명에서 스위치 제어부(300)는 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)에 기초하여 제1 스위치(110)의 온오프를 제어하도록 구성되어 있기 때문에, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 비교적 큰 경우(예를 들어, 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)이 제1 기설정된 발열량(Qth1) 이상일 경우)에는 제1 바디 다이오드(120) 대신 제1 스위치(110)로 충전 전류가 흐르도록 할 수 있다. 이에 의하면, 제1 바디 다이오드(120)의 과열이 미연에 방지되어, 제1 바디 다이오드(120), 나아가 제1 바디 다이오드(120)를 포함하는 제1 릴레이(100)가 안전하게 보호될 수 있다.
또한, 스위치 제어부(300)는 배터리(10)를 모니터링하는 중에 배터리(10)가 과방전인 것으로 판단하면, 제1 스위치(110)를 오프 상태로 제어하고, 제2 스위치(210)를 온 상태로 제어한다. 이에 의하면, 배터리(10)에서 부하(20)로의 방전 경로는 차단되고, 부하(20)에서 배터리(10)로의 충전 경로는 형성되기 때문에, 배터리(10)를 과방전 상태로부터 손쉽게 보호할 수 있게 된다.
그리고 스위치 제어부(300)는 제1 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q1)과 제1 기설정된 발열량(Qth1)의 비교를 통해 제1 스위치(110)의 온오프를 제어한다. 이에 의하면, 배터리(10)가 과방전 상태로부터 보호됨과 동시에, 제1 바디 다이오드(120), 나아가 제1 바디 다이오드(120)를 포함하는 제1 릴레이(100)가 과열로부터 안전하게 보호될 수 있다.
한편, 도 3은 도 1에 나타낸 배터리(10)가 과충전 상태일 경우에, 스위치 제어 수단(300)의 동작 순서를 나타낸 도면이다.
스위치 제어 수단(300)은 배터리(10)의 충방전 상태를 모니터링한다(S100). 구체적으로, 배터리(10)에 장착된 전압 센싱 모듈은 배터리(10)의 전압을 센싱할 수 있고, 상기 전압 센싱 모듈에 의해 센싱된 배터리(10)의 전압에 관한 정보는 스위치 제어 수단(300)에 전달될 수 있으며, 스위치 제어 수단(300)은 상기 전압에 관한 정보를 통해 배터리(10)의 충방전 상태를 모니터링할 수 있다.
다음으로, 스위치 제어 수단(300)은 배터리(10)의 충방전 상태와, 제1 바디 다이오드(120) 또는 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량에 기초하여, 제1 스위치(110) 또는 제2 스위치(120)의 온오프를 제어한다(S200). 스위치 제어 수단(300)이 제1 스위치(110) 또는 제2 스위치(120)의 온오프를 제어하는 동작은, 배터리(10)가 과방전 상태인지 또는 과충전 상태인지 여부에 따라 다르게 이루어질 수 있다.
스위치 제어 수단(300)은 배터리(10)가 과충전 상태인지 여부를 판단할 수 있다(S221). 앞서 도 2에 관한 설명에서는 스위치 제어 수단(300)이 배터리(10)의 과방전 상태 여부를 판단하였지만, 도 3에서는 배터리(10)의 과충전 상태 여부를 판단한다. 본 발명의 변형 실시예에서는, 스위치 제어 수단(300)이 배터리(10)의 충방전 상태를 모니터링하여, 배터리(10)가 과방전 상태인지, 아니면 과충전 상태인지 여부를 함께 판단할 수 있다.
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 배터리(10)가 과충전 상태가 아닐 경우에는, 상기 S100 단계로 돌아가 배터리(10)의 충방전 상태를 계속해서 모니터링할 수 있다.
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 배터리(10)가 과충전 상태일 경우에는, 제1 스위치(110)를 온 상태로 제어하고, 제2 스위치(210)를 오프 상태로 제어하며, 제2 바디 다이오드(120)에서 발생하는 발열량(Q2)을 계산한다(S222).
배터리(10)가 과충전인 상태에서 배터리(10)에 추가적인 충전 전류를 허용하게 되면 배터리(10)는 화재의 위험이 있다. 이에 따라, 배터리(10)의 충전 경로를 차단하여 부하(20)에서 배터리(10)로 충전 전류가 흐르지 않도록 함으로써, 배터리(10)의 화재 위험을 방지하는 것이 바람직하다. 그리고 이때 배터리(10)의 방전 경로를 형성하여 과충전된 배터리(10)의 방전이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110)를 온 상태로 제어하고, 제2 스위치(210)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 스위치 제어 수단(300)이 이와 같이 제어함으로써, 부하(20)에서 배터리(10)로의 충전 경로는 오프 상태인 제2 스위치(210) 및 충전 전류에 대해 역방향으로 연결된 제2 바디 다이오드(220)로 인해 차단되는데 반해, 배터리(10)에서 부하(20)로의 방전 경로(즉, 배터리(10), 제1 스위치(110), 제2 바디 다이오드(220) 및 부하(20)로 이어지는 방전 경로)는 형성되게 된다.
하지만, 이와 같이 배터리(10)에서 부하(20)로의 방전 경로가 형성되면, 제2 바디 다이오드(220)에는 순방향의 충전 전류가 계속해서 흐르게 되어, 결국 제2 바디 다이오드(220)가 과열로 인해 파괴될 수 있다. 이에 따라, 스위치 제어 수단(300)은 제2 바디 다이오드(220)의 과열을 미연에 방지하기 위해 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)을 계산할 수 있다. 스위치 제어 수단(300)이 발열량(Q2)을 계산하는 구체적인 실시예에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 S222 단계 이후에, 스위치 제어 수단(300)은 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S223). 여기서, 제2 기설정된 발열량(Qth2)은 스위치 제어 수단(300)에 저장된 것일 수 있다.
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 미만일 경우에는 상기 S222 단계로 돌아간다. 즉, 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110)를 온 상태로 유지하고, 제2 스위치(210)는 오프 상태로 유지한 상태에서, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)을 계속해서 계산한다. 이는 아직 제2 바디 다이오드(220)가 파괴될 만큼 과열된 상태는 아니라는 것을 의미하며, 이 경우 배터리(10)는 방전 경로를 통해 방전 전류를 계속해서 흘려 보낼 수 있게 된다.
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 이상일 경우, 스위치 제어 수단(300)은 오프 상태인 제2 스위치(210)를 온 상태로 제어하고, 제1 스위치(110)는 온 상태를 유지한 상태에서, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)을 계산한다(S224).
상기 S224 단계에서, 스위치 제어 수단(300)이 오프 상태인 제2 스위치(210)를 온 상태로 제어하는 이유는, 방전 전류 대부분을 제2 바디 다이오드(220) 대신 제2 스위치(210)로 흐르도록 함으로써, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량을 감소시키기 위함이다. 즉, 제2 바디 다이오드(220)의 저항에 비해 제2 스위치(210)의 저항은 매우 작기 때문에, 제2 스위치(210)가 온 상태가 될 경우 방전 전류 대부분은 제2 바디 다이오드(220) 대신 제2 스위치(210)로 흐르게 된다.
스위치 제어 수단(300)이 오프 상태인 제2 스위치(210)를 온 상태로 제어하면, 부하(20), 제2 스위치(210), 제1 스위치(110) 및 배터리(10)로 이어지는 충전 경로가 형성되기 때문에, 상기 충전 경로를 통해 배터리(10)로 충전 전류가 흐를 수 있다. 다만, 제2 바디 다이오드(220)의 과열을 방지하는 것이 제2 릴레이(200)를 안정적으로 보호하는 측면에서 중요하기 때문에, 오프 상태인 제2 스위치(210)를 일시적으로 온 상태로 제어하는 것이 바람직하다.
상기 S224 단계 이후에, 스위치 제어 수단(300)은 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S225).
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 이상일 경우에는, 상기 S224 단계로 돌아간다. 즉, 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)를 온 상태로 유지한 상태에서, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)을 계속해서 계산한다. 이는 제2 바디 다이오드(220)가 여전히 과열된 상태라는 것을 의미하며, 이 경우 제2 바디 다이오드(220)로는 방전 전류(또는, 충전 전류)가 거의 흐르지 않기 때문에, 제2 바디 다이오드(220)의 발열량은 감소될 수 있다.
스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 미만일 경우에는, 상기 S222 단계로 돌아간다. 즉, 스위치 제어 수단(300)은 온 상태인 제2 스위치(210)를 다시 오프 상태로 제어하고, 제1 스위치(110)는 온 상태를 유지한 상태에서, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)을 계산한다. 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 미만이면, 제2 바디 다이오드(220)가 과열로부터 안전한 상태에 놓였음을 의미하는 것이며, 이때 스위치 제어 수단(300)은 온 상태인 제2 스위치(210)를 오프 상태로 제어하여 배터리(10)의 충전 경로를 차단함으로써, 배터리(10)의 화재를 방지할 수 있다.
다음의 수학식 7은 제1 스위치(110)가 온 상태이고, 제2 스위치(210)가 오프 상태인 경우에, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량의 증가분을 정의한다. 제1 스위치(110)가 온 상태이고, 제2 스위치(210)가 오프 상태이기 때문에 배터리(10)의 방전 경로가 형성되며, 다음의 수학식 7은 배터리(10)의 방전 경로를 통해 배터리(10)에서 부하(20)로 흐르는 방전 전류가 제2 스위치(210) 대신 제2 바디 다이오드(220)로 흐르는 것을 전제로 한 것이다.
[수학식 7]
Figure pat00011
수학식 7에서 ΔQoff2는 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량의 증가분, koff2는 스위치 제어 수단(300)에 기 설정된 비례상수, Ibd2는 제2 바디 다이오드(220)에 흐르는 전류의 크기, Rbd2는 제2 바디 다이오드(220)의 저항 값, Δtoff2는 제2 스위치(210)가 오프 상태인 시간을 의미한다. 수학식 7에서 알 수 있듯이, 제1 스위치(110)가 온 상태이고, 제2 스위치(210)가 오프 상태인 경우에, 배터리(10)에서 부하(20)로 흐르는 방전 전류는 제2 스위치(210) 대신 제2 바디 다이오드(220)로 흐르기 때문에, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량의 증가분은 양의 값을 갖는다.
한편, 다음의 수학식 8은 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)가 모두 온 상태인 경우에, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량의 증가분을 정의한다. 수학식 8은 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)가 모두 온 상태이기 때문에, 배터리(10)에서 부하(20)로 흐르는 방전 전류가 제2 바디 다이오드(220) 대신 제2 스위치(210)로 흐르는 것을 전제로 한 것이다.
[수학식 8]
Figure pat00012
수학식 8에서 ΔQon2는 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량의 증가분, kon2는 스위치 제어 수단(300)에 기 설정된 비례상수, Δton2는 제2 스위치(210)가 온 상태인 시간을 의미한다. 수학식 8에서 알 수 있듯이, 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)가 모두 온 상태인 경우에, 배터리(10)에서 부하(20)로 흐르는 방전 전류는 제2 바디 다이오드(220) 대신 제2 스위치(210)로 흐르기 때문에, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량의 증가분은 음의 값을 갖는다. 즉, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량은 감소된다.
수학식 1 및 수학식 2를 결합하면 다음의 수학식 9가 성립한다.
[수학식 9]
Figure pat00013
그리고 수학식 9의 양변을 적분하면, 다음의 수학식 10과 같이, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량 Q2가 얻어지게 된다.
[수학식 10]
Figure pat00014
수학식 10에서 Qo2는 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량의 초기 값을 의미한다.
제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 미만이면, 스위치 제어 수단(300)은 다음의 수학식 11을 이용하여 상기 수학식 10을 계산할 수 있다.
[수학식 11]
Figure pat00015
상술한 바와 같이, 스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 미만일 경우, 스위치 제어 수단(300)은 제2 스위치(210)를 오프 상태로 제어(또는, 유지)하고, 제1 스위치(110)는 온 상태로 유지한다. 이에 따라, 상기 수학식 11에서
Figure pat00016
의 값은 제2 스위치(210)가 오프 상태로 유지되는 총 시간인 toff2가 된다. 이에 반해, 제2 스위치(210)가 온 상태로 유지되는 시간은 존재하지 않기 때문에, 수학식 11에서
Figure pat00017
의 값은 0이 된다.
한편, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 이상이면, 스위치 제어 수단(300)은 다음의 수학식 12를 이용하여 상기 수학식 10을 계산할 수 있다.
[수학식 12]
Figure pat00018
상술한 바와 같이, 스위치 제어 수단(300)이 판단한 결과, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 이상일 경우, 스위치 제어 수단(300)은 제2 스위치(210)를 온 상태로 제어(또는, 유지)하고, 제1 스위치(210)는 온 상태로 유지한다. 이에 따라, 제2 스위치(210)가 오프 상태로 유지되는 시간은 존재하지 않기 때문에, 상기 수학식 12에서
Figure pat00019
의 값은 0이 된다. 이에 반해, 상기 수학식 12에서
Figure pat00020
의 값은 제2 스위치(210)가 온 상태로 유지되는 총 시간인 ton2가 된다.
이와 같이, 본 발명에서 스위치 제어부(300)는 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)에 기초하여 제2 스위치(210)의 온오프를 제어하도록 구성되어 있기 때문에, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 비교적 큰 경우(예를 들어, 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)이 제2 기설정된 발열량(Qth2) 이상일 경우)에는 제2 바디 다이오드(220) 대신 제2 스위치(210)로 방전 전류가 흐르도록 할 수 있다. 이에 의하면, 제2 바디 다이오드(220)의 과열이 미연에 방지되어, 제2 바디 다이오드(220), 나아가 제2 바디 다이오드(220)를 포함하는 제2 릴레이(200)가 안전하게 보호될 수 있다.
또한, 스위치 제어부(300)는 배터리(10)를 모니터링하는 중에 배터리(10)가 과충전인 것으로 판단하면, 제2 스위치(210)를 오프 상태로 제어하고, 제1 스위치(110)를 온 상태로 제어한다. 이에 의하면, 부하(20)에서 배터리(10)로의 충전 경로는 차단되고, 배터리(10)에서 부하(20)로의 방전 경로는 형성되기 때문에, 배터리(10)를 과충전 상태로부터 손쉽게 보호할 수 있게 된다.
그리고 스위치 제어부(300)는 제2 바디 다이오드(220)에서 발생하는 발열량(Q2)과 제2 기설정된 발열량(Qth2)의 비교를 통해 제2 스위치(210)의 온오프를 제어한다. 이에 의하면, 배터리(10)가 과충전 상태로부터 보호됨과 동시에, 제2 바디 다이오드(220), 나아가 제2 바디 다이오드(220)를 포함하는 제2 릴레이(200)가 과열로부터 안전하게 보호될 수 있다.
본 발명에서 스위치 제어 수단(300)은 배터리(10)의 충방전 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있으며, 모니터링 결과 과방전 상태(또는, 과충전 상태)였던 배터리(10)가 이로부터 벗어나 안정적인 상태가 되면, 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)를 모두 온 상태로 동작시켜 배터리(10)와 부하(20) 사이에 충방전 경로를 형성할 수 있다. 또는, 경우에 따라서 스위치 제어 수단(300)은 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(210)를 모두 오프 상태로 동작시킬 수도 있다.
또한, 앞에서는 비록 배터리(10)와 부하(20) 사이에 제1 릴레이(100)와 제2 릴레이(200)만이 배치되어 있는 것으로 설명했으나, 릴레이의 수가 이와 같이 2개만으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 릴레이(100)와 병렬로 다수 개의 릴레이가 추가로 연결되거나, 제2 릴레이(200)와 병렬로 다수 개의 릴레이가 추가로 연결될 수 있는 것이다. 또는, 제1 릴레이(100) 및 제2 릴레이(200)와 직렬로 다수 개의 릴레이가 추가로 연결될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 배터리
20: 부하
100: 제1 릴레이
110: 제1 스위치
120: 제1 바디 다이오드
200: 제2 릴레이
210: 제2 스위치
220: 제2 바디 다이오드
300: 스위치 제어 수단

Claims (14)

  1. 배터리와 부하 사이에 배치되며, 제1 스위치, 및 상기 제1 스위치에 병렬로 연결되되 상기 부하에서 상기 배터리로 흐르는 충전 전류에 대해 순방향으로 연결되는 제1 바디 다이오드를 포함하는 제1 릴레이;
    상기 배터리와 상기 부하 사이에 배치되며, 제2 스위치, 및 상기 제2 스위치에 병렬로 연결되되 상기 배터리에서 상기 부하로 흐르는 방전 전류에 대해 순방향으로 연결되는 제2 바디 다이오드를 포함하는 제2 릴레이; 및
    상기 배터리의 충방전 상태와, 상기 제1 바디 다이오드 또는 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량에 기초하여, 상기 제1 스위치 또는 상기 제2 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어 수단;을 포함하는 릴레이 보호 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어 수단은 상기 배터리가 과방전 상태일 경우에, 상기 제1 스위치를 오프 상태로 제어하고, 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위치 제어 수단은 상기 제1 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 제1 기설정된 발열량 이상일 경우에, 오프 상태인 상기 제1 스위치를 온 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위치 제어 수단은 상기 제1 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 상기 제1 기설정된 발열량 미만으로 된 경우에, 온 상태인 상기 제1 스위치를 오프 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어 수단은 상기 배터리가 과충전 상태일 경우에, 상기 제1 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제2 스위치를 오프 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위치 제어 수단은 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 제2 기설정된 발열량 이상일 경우에, 오프 상태인 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스위치 제어 수단은 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 상기 제2 기설정된 발열량 미만으로 된 경우에, 온 상태인 상기 제2 스위치를 오프 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 시스템.
  8. 배터리와 부하 사이에 배치되며, 제1 스위치, 및 상기 제1 스위치에 병렬로 연결되되 상기 부하에서 상기 배터리로 흐르는 충전 전류에 대해 순방향으로 연결되는 제1 바디 다이오드를 포함하는 제1 릴레이; 및
    상기 배터리와 상기 부하 사이에 배치되며, 제2 스위치, 및 상기 제2 스위치에 병렬로 연결되되 상기 배터리에서 상기 부하로 흐르는 방전 전류에 대해 순방향으로 연결되는 제2 바디 다이오드를 포함하는 제2 릴레이;를 포함하는 릴레이의 보호 방법으로서,
    상기 배터리의 충방전 상태를 모니터링하는 단계; 및
    상기 배터리의 충방전 상태와, 상기 제1 바디 다이오드 또는 상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량에 기초하여, 상기 제1 스위치 또는 상기 제2 스위치의 온오프를 제어하는 단계;를 포함하는 릴레이 보호 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온오프를 제어하는 단계에서,
    상기 배터리가 과방전 상태일 경우에는, 상기 제1 스위치를 오프 상태로 제어하고, 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 온오프를 제어하는 단계에서,
    상기 제1 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 제1 기설정된 발열량 이상일 경우에는, 오프 상태인 상기 제1 스위치를 온 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 온오프를 제어하는 단계에서,
    상기 제1 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 상기 제1 기설정된 발열량 미만으로 된 경우에는, 온 상태인 상기 제1 스위치를 오프 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 온오프를 제어하는 단계에서,
    상기 배터리가 과충전 상태일 경우에는, 상기 제1 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제2 스위치를 오프 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 온오프를 제어하는 단계에서,
    상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 제2 기설정된 발열량 이상일 경우에는, 오프 상태인 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 온오프를 제어하는 단계에서,
    상기 제2 바디 다이오드에서 발생하는 발열량이 상기 제2 기설정된 발열량 미만으로 된 경우에는, 온 상태인 상기 제2 스위치를 오프 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 보호 방법.
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