KR20210060136A - 차량용 캐패시터 방전을 위한 능동 방전회로 - Google Patents

차량용 캐패시터 방전을 위한 능동 방전회로 Download PDF

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이주미
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본원발명에 따른 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템 및 이를 이용한 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법은 이차전지 팩을 구비한 전기자동차에 있어서, 자동차의 운전이 중지되었을 때 능동 방전회로를 작동시켜 자동차 캐패시터를 방전시킴으로써 상기 이차전지 팩과 전기자동차 사이에 마련된 릴레이의 온/오프를 신속하게 파악할 수 있는 장점이 있다. 또한 본원발명은 자동차가 운전이 완전히 중지되었음에도 불구하고 릴레이가 단락이 되지 않았을 경우로 확인될 경우, 사용자에게 알람을 보내고 강제적으로 해당 자동차의 시동이 걸리지 않게 하여 추가의 위험을 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 캐패시터 방전을 위한 능동 방전회로{Active discharge circuit for discharging automobile capacitor}
본원발명은 차량용 캐패시터 방전을 위한 능동 방전회로에 관한 것이다. 구체적으로 메인 릴레이를 오프(off)할 경우 차량에 있는 캐패시터를 빠르게 방전하기 위해서 전지팩 내부에 구현된 능동 방전회로에 관한 것이다.
전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV)의 개발로 리튬 이차전지에 대한 수요는 계속 늘어날 전망이다. 전기자동차에 적용되는 이차전지는 통상적으로 이차전지 단위셀(cell)이 복수 개 집합된 형태로 사용된다. 복수 개의 이차전지 단위셀이 직렬/병렬 등으로 연결되는 멀티 모듈 구조를 가지는 이차전지 팩(pack)이 보편적으로 이용되고 있다.
이차전지 팩의 내부에는 각 배터리 유닛(Battery Unit)의 부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성 값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등의 기능을 하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 포함된다.
이차전지 팩은 전기자동차와는 별도의 장치로서 구비되며, 이차전지팩과 전기자동차 사이에는 전기적 온/오프 연결을 위한 릴레이가 마련된다. 이론상으로는 하나의 전극에만 릴레이를 배치하여 온/오프 하여도 전력 공급이 차단되지만, 안전 문제로 이차전지 팩의 양극/음극 연결부 모두에 릴레이가 배치된다.
자동차가 운전을 멈추고 시동을 끄면 당연히 릴레이를 오프 상태로 전환해야 한다. 이때도 단순히 릴레이를 제어하여 오프 상태로 전환하는 것만으로는 충분하지 않다. 반드시 단락(전기적으로 오프) 되었는지 확인을 해야 한다. 릴레이의 고장으로 오프 상태로 전환을 시도하였음에도 오프가 되지 않을 경우, 전기자동차에서 발생한 사소한 전기적 문제가 바로 이차전지 팩에 직접 영향을 미쳐 대형사고로 발전할 수 있기 때문이다.
릴레이가 오프 상태로 되어있는지는 릴레이 양 단의 전위차를 통해서 확인이 가능하다. 양 단의 전위가 5~10% 차이만 있어도 단락된 것으로 판정할 수 있다. 양 단위 전위차가 이론적 값의 100%에 도달하는 데는 시간이 소요된다. 자동차 내부의 콘덴서나 캐패시터로 인해서 릴레이의 자동차쪽 단자의 전압 강하에 시간이 걸리기 때문이다. 즉각적으로 100% 차이가 나지 않지만, 실용적이 수준에서는 5~10% 차이만 있어도 단락이 된 것을 명확하게 확인할 수 있다.
만약 릴레이 양 단의 전위 차이가 나지 않을 경우 5 내지 10초 정도 이후에 추가로 단락이 되었는지 여부를 측정하며 그 이후에도 전위 차이가 나지 않는다면 이상이 있는 것으로 판정한다.
앞에서 설명한 바와 같이 릴레이도 양극/음극 연결부에 배치된 2개의 릴레이 모두에 대해서 단락 여부를 판단해야 한다. 음극(그라운드) 연결부에 배치된 릴레이는 그라운드로 연결되어 있기 때문에 단락 여부를 바로 확인이 가능하다.
반면에 양극 연결부에 배치된 릴레이는 단락을 확인하기가 어렵다. 과거에도 양극 연결부에 배치된 릴레이의 단락을 확인하는데 다소 시간이 걸렸다. 최근에는 상기 시간이 실용적인 수준을 넘어서기 때문에 이에 대한 해결책이 필요하다.
최근 자동차에는 전자 부품이 많이 사용될 뿐만 아니라, 용량이 큰 캐패시터가 사용됨에 따라 방전이 되는데 시간이 많이 걸려 릴레이 양단의 전압차를 확인하는데 매우 긴 시간이 걸린다.
릴레이와 같은 대용량 전원 접속과 관련 부분의 이상 여부는 사용자가 자동차에서 멀어지기 전에 신속하게 알람을 줄 필요가 있으나, 현재의 구성으로는 이와 같은 안전 프로토콜을 준수하는 것이 물리적으로 불가능하다.
특허문헌 1은 모터 제어기 능동 방전회로의 보호 회로에 관한 것이다. 전기자동차에 있어서 배터리의 용량을 일정한 충전 수준으로 유지하는 것이 오히려 배터리 수명에 도움이 된다. 그러므로 완충된 배터리는 강제로 방전을 통해서 충전량을 줄이고 있으며, 이러한 회로를 능동 방전회로라 한다. 특허문헌 1은 방전을 오래할 경우 방전에 사용되는 저항의 온도가 올라가 저항이 타버릴 우려가 있기 때문에 저항이 파손되기 전에 퓨즈를 장착하여 저항을 보호하는 것에 관한 것이다.
특허문헌 2는 릴레이 진단 회로에 관한 것으로서, 배터리 팩의 양극으로부터 인가되는 전압을 이용하여 배터리 팩의 음극 측에 연결되는 릴레이의 정상 작동 여부를 진단할 수 있는 릴레이 진단 회로에 관한 것이다. 특허문헌 2는 릴레이 자체의 작동 여부를 진단하는 것으로서, 본원발명과 같이 회로의 단선 여부를 신속하게 파악하는 방법과 그 방법에 있어서 차이가 있다.
특허문헌 3은 축전 시스템에 관한 것으로서, 복수의 모듈과 복수의 모듈 충방전을 제어하는 제어부를 포함하고 데이터를 송수신하고 복수의 모듈을 접속하여 전력을 외부에 출력하는 전지 관리 유닛을 가지는 복수의 축전 장치와 전지 관리 유닛과 통신로를 통해 접속되고 복수의 축전 장치의 각각의 전지 관리 유닛과 통신을 하는 집선장치를 구비한다. 전지 관리 유닛은 집선장치로부터 송신되는 지령에 기초하여 축전 장치를 제어한다.
특허문헌 3은 축전 시스템에 다른 접속 이상이 감지되는 경우에 접속 이상이 감지된 축전 장치의 충방전 동작을 금지하고 있는바, 본원발명의 회로의 단선 여부를 신속하게 파악하는 방법과는 차이가 있다.
특허문헌 4는 병렬형 능동 스위칭 소자를 구비한 영전압 방전회로에 관한 것으로서, 직류전원과 접속된 제1 스위칭 수단에 4개의 스위칭소자를 서로 턴온/턴오프 교번하도록 배치하고, 변압기와 이차전지 사이에도 4개의 스위칭 소자를 가진 제2 스위칭 수단과 제2 스위칭 수단과 병렬로 4개의 스위칭 소자를 가진 제3 스위칭 수단을 턴온/턴오프 제어가 가능하도록 배치하며, 또한 12개의 스위칭 소자에 병렬로 턴온용 다이오드를 설치하여 전기적인 폐회로를 구성하고 제2 내지 제3 스위칭 수단의 스위칭 소자에 직렬로 다이오드를 설치하여 스위칭 소자 오프시 스위칭 소자의 도통 경로를 차단함으로써 상기 이차전지를 0V까지 충분히 방전시키고 있다.
특허문헌 4는 이차 전지의 성능을 시험하는 장치로서 이차전지를 최대한 끝까지 방전을 시킬 수 있는 장치이다.
이상과 같이 이차전지 팩을 구비한 전기자동차에 있어서, 상기 이차전지 팩과 전기자동차 사이에 마련된 릴레이의 온/오프를 신속하게 파악할 수 있는 방법에 대해서는 아직까지 명확하 해결책이 제시되지 않고 있다. 특히 최근 자동차와 같이 대용량의 캐패시터가 포함된 자동차의 경우에 대해서는 온/오프를 실무적으로 명확하게 판단할 수 있는 방법이 없다.
중국 실용실안공보 제207835041호 대한민국 공개특허공보 제2019-0051555호 일본 등록특허공보 제6467816호 대한민국 등록특허공보 제1220910호
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 이차전지 팩을 구비한 전기자동차에 있어서, 상기 이차전지 팩과 전기자동차 사이에 마련된 릴레이의 온/오프를 신속하게 파악할 수 있는 방법을 제공하고자 한다. 특히 최근 자동차와 같이 대용량의 캐패시터가 포함된 자동차의 경우에 대해서 온/오프를 명확하게 판단할 수 있는 방법을 제공하는 것으로 구체적인 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본원발명은 자동차에 전력을 공급하는 이차전지 팩, 상기 이차전지로부터 전력을 공급받는 자동차, 상기 자동차와 상기 이차전지 팩의 양극단자 및 음극단자 사이에 각각 배치되는 양극 릴레이 및 음극 릴레이, 상기 양극 릴레이 및 상기 음극 릴레이와 상기 자동차 사이에 배치되며 상기 양극 릴레이 후단부와 및 상기 음극 릴레이 후단부를 병렬로 연결하는 능동 방전회로를 포함하는 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템을 제공한다.
상기 이차전지 팩은 1개 이상의 이차전지 모듈을 포함하며, 상기 이차전지 모듈은 2개 이상의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 것이다.
상기 양극 릴레이, 음극 릴레이는 기계식 또는 전자식 릴레이일 수 있으며, 상기 능동 방전회로는 직렬로 연결된 1개 이상의 저항과 릴레이를 포함하는 것이다. 상기 능동 방전회로의 총 저항은 0.5 MΩ 내지 100MΩ, 바람직하게는 0.5 MΩ 내지 10MΩ, 더욱 바람직하게는 0.5 MΩ 내지 1MΩ이다.
또한 상기 양극 릴레이, 상기 음극 릴레이, 상기 능동 방전회로는 모두 상기 이차전지 팩의 내부에 배치될 수 있다.
본원발명은 또한 상기 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템을 사용하여 상기 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법에 있어서,
1) 자동차가 운전 중에는 상기 능동 방전회로가 오프 상태로 되어 있는 단계;
2) 자동차의 운전이 완전히 중지되는 단계;
3) 상기 양극 릴레이 및 음극 릴레이를 오프 상태로 전환하는 단계;
4) 상기 능동 방전회로를 온 상태로 전환 후 다시 오프 상태로 전환하는 단계;
5) 상기 오프 상태로 전환된 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 양 단의 전위를 측정하는 단계;
를 포함하는 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법을 제공한다.
상기 단계 4)에서 온 상태에서 10초 이하를 유지한 후 다시 오프 상태로 전환될 수 있다.
본원발명에서 기 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 것은 확인하고자 하는 릴레이 양 단의 전위차가 5% 이상일 경우 단락인 것으로 판단한다.
상기 양극 릴레이 또는 음극 릴레이가 단락이 되어 있지 않은 것으로 확인이 될 때, 사용자에게 알람을 보내고 해당 자동차의 시동이 걸리지 않게 하는 단계가 추가될 수 있다.
본원발명은 상기 발명의 임의의 조합이 가능한 상태로 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본원발명에 따른 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템 및 이를 이용한 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법은 이차전지 팩을 구비한 전기자동차에 있어서, 상기 이차전지 팩과 전기자동차 사이에 마련된 릴레이의 온/오프를 신속하게 파악할 수 있는 장점이 있다. 또한 본원발명은 자동차가 운전이 완전히 중지되었음에도 불구하고 릴레이가 단락이 되지 않았을 경우로 확인될 경우, 사용자에게 알람을 보내고 강제적으로 해당 자동차의 시동이 걸리지 않게 하여 추가의 위험을 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 단일 전지팩의 시스템 구조도이다.
도 2는 본원발명에 따른 병렬로 연결된 전지팩의 시스템 구조도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본원발명을 보다 자세히 설명한다.
도 1은 종래의 단일 전지팩의 시스템 구조도이다.
도 2는 본원발명에 따른 병렬로 연결된 전지팩의 시스템 구조도이다.
본원발명은 자동차에 전력을 공급하는 이차전지 팩(10), 상기 이차전지로부터 전력을 공급받는 자동차(40), 상기 자동차(40)와 상기 이차전지 팩(10)의 양극단자 및 음극단자 사이에 각각 배치되는 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30), 상기 양극 릴레이(20) 및 상기 음극 릴레이(30)와 상기 자동차(40) 사이에 배치되며 상기 양극 릴레이(20) 후단부와 및 상기 음극 릴레이(30) 후단부를 병렬로 연결하는 능동 방전회로(60)를 포함하는 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템을 제공한다.
도 1 및 도 2에서 점선으로 표시한 부분은 이차전지 팩(10)을 나타내며, 이중 쇄선으로 표시한 부분 중 자동차부(40) 또는 자동차는 본원발명에서 이차전지 팩(10)을 제외한 이차전지 팩(10)으로부터 전원을 공급하는 부분을 말한다. 이중 쇄선 중 능동 방전회로(60)은 본원발명에서 추가된 부분이다.
상기 이차전지 팩(10)은 1개 이상의 이차전지 모듈(12, 실선으로 기재된 사각형)을 포함하며, 상기 이차전지 모듈(12)은 2개 이상의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 것이다.
도 1 및 도 2에는 이차전지 팩(10)의 중간에 각 이차전지 모듈을 연결할 때 안정성을 높이기 위해서 부가한 이차전지 팩 메인퓨즈가 기재되어 있으나, 이는 하나의 실시예로서 퓨즈의 부가 여부는 통상의 기술자가 필요에 따라 선택할 수 있는 정도이다.
상기 양극 릴레이(20), 음극 릴레이(30)는 기계식 또는 전자식 릴레이일 수 있다. 상기 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)은 전원을 공급하기 때문에 파워 릴레이가 사용된다. 다만 파워 릴레이는 크기가 크기 때문에 BMS와 같이 설치되지는 못하여 별도의 위치에 설치가 된다.
상기 능동 방전회로(60)는 직렬로 연결된 1개 이상의 저항(62, 64)과 릴레이(65)를 포함하는 것이다. 도 2에는 2개의 저항을 표시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐으로서 이는 통상의 기술자가 필요에 따라 변형할 수 있는 것이다. 상기 능동 방전회로(60)의 총 저항은 0.5 MΩ 내지 100MΩ, 바람직하게는 0.5 MΩ 내지 10MΩ, 더욱 바람직하게는 0.5 MΩ 내지 1MΩ이다.
또한 상기 양극 릴레이(20), 상기 음극 릴레이(30), 상기 능동 방전회로(60)는 모두 상기 이차전지 팩의 내부에 배치될 수 있다.
도 1 또는 도 2에 따르면 상기 양극 릴레이(20)에는 병렬 연결로 프리차지 저항(22) 및 프리차지 릴레이(25)가 구비되어 있다. 이는 이차전지 팩(10)과 자동차부(40)의 초기 연결시 인-러쉬 전류(in-rush current)의한 문제를 방지하기 위함이다.
기계식 릴레이가 파손되는 경우는 허용 범위를 넘어서는 과전류가 흘러 용접(welding)되는 경우가 있다. 또한 인-러쉬 전류가 허용 범위 이상으로 흘러 릴레이의 접점시 스파크 때문에 파손이 될 수 있다. 이러한 문제점 때문에 기계식 릴레이는 일정한 수명이 정해져 있으며, 본원발명에서는 이러한 용접 문제로 인해서 오프 상태가 되어야 함에도 온 상태를 유지하고 있는 릴레이를 빠른 시간내에 파악할 수 있는 장점이 있다.
본원발명은 또한 상기 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템을 사용하여 상기 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(40)의 단락 여부를 확인하는 방법에 있어서,
1) 자동차가 운전 중에는 상기 능동 방전회로가 오프 상태로 되어 있는 단계;
2) 자동차의 운전이 완전히 중지되는 단계;
3) 상기 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(40)를 오프 상태로 전환하는 단계;
4) 상기 능동 방전회로(60)를 온 상태로 전환 후 다시 오프 상태로 전환하는 단계;
5) 상기 오프 상태로 전환된 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(40)의 양 단의 전위를 측정하는 단계;
를 포함하는 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법을 제공한다.
상기 단계 4)에서 온 상태에서 10초 이하를 유지한 후 다시 오프 상태로 전환될 수 있다. 상기 능동 방전회로(60)를 통하여 자동차부(40)의 캐패시터를 빠른 시간내에 방전시킴으로써 본원발명에서 목적하고자 하는 바를 달성할 수 있다.
이를 위해서 중간에 방전을 시키기 위한 능동 방전회로는 0.5 MΩ 내지 100MΩ, 바람직하게는 0.5 MΩ 내지 10MΩ, 더욱 바람직하게는 0.5 MΩ 내지 1MΩ 정도의 저항을 부가하는 것으로 충분하다. 자동차 캐패시터에 있는 전하량이 많지 않기 때문에 저항이 크지 않아도 방전되는 시간이 짧고 발열량이 많지 않다. 트럭과 같은 용량이 큰 차량의 경우에도 큰 용량의 저항은 필요치 않을 것으로 보인다.
본원발명에서 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)의 단락 여부를 확인하는 것은 확인하고자 하는 릴레이 양 단의 전위차가 5% 이상일 경우 단락인 것으로 판단한다.
상기 양극 릴레이(20) 또는 음극 릴레이(30)가 단락이 되어 있지 않은 것으로 확인이 될 때, 사용자에게 알람을 보내고 해당 자동차의 시동이 걸리지 않게 하는 단계가 추가될 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 종래의 이차전지 팩과 자동차 연결회로도
200 : 본원발명에 따른 이차전지 팩과 자동차 연결회로도
10 : 이차전지 팩
12 : 이차전지 모듈
18 : 이차전지 팩 메인퓨즈
20 : 양극 릴레이
22 : 프리차지 저항
25 : 프리차지 릴레이
30 : 음극 릴레이
40 : 자동차부
50 : 전류측정부
60 : 능동 방전회로
62, 64 : 능동 방전회로 저항
65 : 능동 방전회로 릴레이

Claims (10)

  1. 자동차에 전력을 공급하는 이차전지 팩;
    상기 이차전지로부터 전력을 공급받는 자동차;
    상기 자동차와 상기 이차전지 팩의 양극단자 및 음극단자 사이에 각각 배치되는 양극 릴레이 및 음극 릴레이;
    상기 양극 릴레이 및 상기 음극 릴레이와 상기 자동차 사이에 배치되며 상기 양극 릴레이 후단부와 및 상기 음극 릴레이 후단부를 병렬로 연결하는 능동 방전회로;
    를 포함하는 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지 팩은 1개 이상의 이차전지 모듈을 포함하며,
    상기 이차전지 모듈은 2개 이상의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 것인 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양극 릴레이, 음극 릴레이는 기계식 또는 전자식 릴레이인 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 능동 방전회로는 직렬로 연결된 1개 이상의 저항과 릴레이를 포함하는 것인 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 능동 방전회로의 총 저항은 0.5 MΩ 내지 100MΩ인 것인 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 양극 릴레이, 상기 음극 릴레이, 상기 능동 방전회로는 모두 상기 이차전지 팩의 내부에 배치되는 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 자동차 전원 릴레이 단락 점검 시스템을 사용하여 상기 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법에 있어서,
    1) 자동차가 운전 중에는 상기 능동 방전회로가 오프 상태로 되어 있는 단계;
    2) 자동차의 운전이 완전히 중지되는 단계;
    3) 상기 양극 릴레이 및 음극 릴레이를 오프 상태로 전환하는 단계;
    4) 상기 능동 방전회로를 온 상태로 전환 후 다시 오프 상태로 전환하는 단계;
    5) 상기 오프 상태로 전환된 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 양 단의 전위를 측정하는 단계;
    를 포함하는 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계 4)에서 온 상태에서 10초 이하를 유지한 후 다시 오프 상태로 전환되는 것인 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 것은 확인하고자 하는 릴레이 양 단의 전위차가 5% 이상일 경우 단락인 것으로 판단하는 것인 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 양극 릴레이 또는 음극 릴레이가 단락이 되어 있지 않은 것으로 확인이 될 때, 사용자에게 알람을 보내고 해당 자동차의 시동이 걸리지 않게 하는 단계가 추가되는 양극 릴레이 및 음극 릴레이의 단락 여부를 확인하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114236400A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 东风汽车集团股份有限公司 一种动力电池检测方法、系统及车辆

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101220910B1 (ko) 2011-05-09 2013-02-05 주식회사 피앤이솔루션 병렬형 능동 스위칭 소자를 구비한 영전압 방전회로
CN207835041U (zh) 2017-09-05 2018-09-07 金龙联合汽车工业(苏州)有限公司 电机控制器主动放电回路保护电路
JP6467816B2 (ja) 2014-08-21 2019-02-13 株式会社村田製作所 蓄電システム
KR20190051555A (ko) 2017-11-07 2019-05-15 주식회사 엘지화학 릴레이 진단 회로

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101220910B1 (ko) 2011-05-09 2013-02-05 주식회사 피앤이솔루션 병렬형 능동 스위칭 소자를 구비한 영전압 방전회로
JP6467816B2 (ja) 2014-08-21 2019-02-13 株式会社村田製作所 蓄電システム
CN207835041U (zh) 2017-09-05 2018-09-07 金龙联合汽车工业(苏州)有限公司 电机控制器主动放电回路保护电路
KR20190051555A (ko) 2017-11-07 2019-05-15 주식회사 엘지화학 릴레이 진단 회로

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114236400A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 东风汽车集团股份有限公司 一种动力电池检测方法、系统及车辆

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