KR20210066035A

KR20210066035A - 프리차지 장치의 고장 진단 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210066035A
Application number: KR1020190153856A
Authority: KR
Inventors: 박정환; 안성욱; 장호상
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-06-07

Abstract

본 발명에 따른 프리차지 장치의 고장 진단 장치는 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항과 직렬로 연결되는 전류 센서에 의해 프리차지 저항에 흐르는 전류를 센싱하고, 제어부가 상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여 프리차지 장치의 고장을 진단하도록 구성되어 있기 때문에, 프리차지 장치를 구성하는 프리차지 저항 및 프리차지 릴레이의 고장을 모두 진단할 수 있게 된다.

Description

프리차지 장치의 고장 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING FAULT OF PRECHARGE APPARATUS}

본 발명은 프리차지 장치의 고장을 진단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

전기 차량 또는 하이브리드 차량은 전기를 동력으로 사용하며, 이를 위해 다수의 배터리셀로 이루어진 배터리팩이 차량 내에 탑재되어 있다. 배터리팩의 양극단자는 양극 릴레이에 접속되고, 배터리팩의 음극단자는 음극 릴레이에 접속되는데, 일반적으로 차량 내에 탑재되는 배터리팩은 매우 높은 전압을 갖기 때문에, 프리차지 저항 및 프리차지 릴레이로 이루어지는 프리차지 장치가 상기 양극 릴레이 또는 상기 음극 릴레이에 병렬로 접속되어 차량의 안정성을 확보하고 있다.

이와 같이 프리차지 장치가 차량의 안정성을 확보하기 위한 수단으로서 기능하더라도, 양극 릴레이, 음극 릴레이 및 프리차지 릴레이는 배터리팩으로부터 공급되는 고전류로 인해 얼마든지 고장이 날 우려가 있다. 이에 따라, 하기 특허문헌 1에서는 제1 메인 릴레이, 제2 메인 릴레이 및 프리차지 릴레이가 오프 상태에서, 제어부가 제1 전압 측정부에서 측정되는 제1 전압(즉, 제1 메인 릴레이의 타단과 제2 메인 릴레이의 일단 사이의 전압)을 입력받아, 상기 제1 전압이 기준전압 이상일 경우에 상기 제1 메인 릴레이 또는 상기 프리차지 릴레이가 고장인 것으로 진단한다(즉, 융착 상태로 판단함).

특히, 프리차지 릴레이에 고장이 발생할 경우에는, 배터리팩으로부터 출력되는 전류가 메인 릴레이를 통해 흐르기 전에 상기 전류를 프리차지시킬 수 없게 되어 메인 릴레이에서는 아크 방전이 발생하게 되며, 이 경우에는 배터리팩의 폭발 및 운전자 감전의 가능성이 높아지기 때문에, 차량 및 운전자 모두에게 위험을 야기할 수 있다. 하지만, 특허문헌 1에 의하면, 프리차지 릴레이가 메인 릴레이와 병렬로 연결되어 있기 때문에, 메인 릴레이와 프리차지 릴레이의 고장을 별개로 진단할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 특허문헌 1에는 프리차지 저항의 고장 진단은 별도로 수행하고 있지 않다.

공개특허공보 제2018-0115530호(공개일: 2018.10.23)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 프리차지 장치를 구성하는 프리차지 저항 및 프리차지 릴레이의 고장을 모두 진단할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 주행 전 상태에 있던 차량이 주행을 시작할 때 프리차지 장치의 고장이 진단될 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일단이 배터리팩의 제1 전극단자에 접속되고 타단이 부하의 일단에 접속되는 제1 메인 릴레이와, 일단이 상기 배터리팩의 제2 전극단자에 접속되고 타단이 상기 부하의 타단에 접속되는 제2 메인 릴레이와, 상기 제2 메인 릴레이에 병렬로 연결되는 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이에 직렬로 연결되는 프리차지 저항으로 이루어지는 프리차지 장치를 포함하는 배터리 시스템에서, 상기 프리차지 장치의 고장을 진단하는 장치로서, 상기 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 저항과 직렬로 연결되어, 상기 프리차지 저항에 흐르는 전류를 센싱하는 전류 센서; 및 상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 장치의 고장을 진단하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 프리차지 장치의 고장 진단 장치는, 상기 전류 센서 및 상기 프리차지 릴레이 사이의 노드에 연결되는 스위치; 및 상기 스위치에 직렬로 연결되며, 상기 제어부에 의해 상기 스위치가 온 상태로 제어될 경우 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하는 전원부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 프리차지 장치의 고장 진단 장치는, 상기 스위치 및 상기 전원부에 직렬로 연결되는 보호 저항을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 제2 메인 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이가 오프 상태에서, 상기 제1 메인 릴레이 및 상기 스위치를 온 상태로 동작시켜, 상기 전원부에 의해 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하고, 상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 저항의 고장을 진단할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 프리차지 저항이 정상인 것으로 판단될 경우, 온 상태인 상기 스위치를 오프 상태로 동작시키고, 오프 상태인 상기 프리차지 릴레이를 온 상태로 동작시켜, 상기 배터리팩에 의해 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하고, 상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 릴레이의 고장을 진단할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 프리차지 저항이 비정상인 것으로 판단될 경우, 프리차지 저항 고장 신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 프리차지 릴레이가 정상인 것으로 판단될 경우, 오프 상태인 상기 제2 메인 릴레이를 온 상태로 동작시키고, 온 상태인 상기 프리차지 릴레이를 오프 상태로 동작시켜, 상기 배터리팩의 전압을 상기 부하에 인가시킬 수 있다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 프리차지 릴레이가 비정상인 것으로 판단될 경우, 프리차지 릴레이 고장 신호를 생성할 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일단이 배터리팩의 제1 전극단자에 접속되고 타단이 부하의 일단에 접속되는 제1 메인 릴레이와, 일단이 상기 배터리팩의 제2 전극단자에 접속되고 타단이 상기 부하의 타단에 접속되는 제2 메인 릴레이와, 상기 제2 메인 릴레이에 병렬로 연결되는 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이에 직렬로 연결되는 프리차지 저항으로 이루어지는 프리차지 장치를 포함하는 배터리 시스템에서, 전류 센서 및 제어부를 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치를 이용하여 프리차지 장치의 고장을 진단하는 방법으로서, 상기 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 저항과 직렬로 연결되는 상기 전류 센서를 통해 상기 프리차지 저항에 흐르는 전류를 센싱하는 단계; 및 상기 제어부가, 상기 전류 센서에 의해 센싱된 전류를 이용하여, 상기 프리차지 장치의 고장을 진단하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 프리차지 장치의 고장 진단 장치는, 상기 전류 센서 및 상기 프리차지 릴레이 사이의 노드에 연결되는 스위치; 및 상기 스위치에 직렬로 연결되며, 상기 제어부에 의해 상기 스위치가 온 상태로 제어될 경우 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하는 전원부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부가 상기 프리차지 장치의 고장을 진단하는 단계는, 상기 제2 메인 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이가 오프 상태에서, 상기 제1 메인 릴레이 및 상기 스위치를 온 상태로 동작시켜, 상기 전원부에 의해 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하는 단계; 및 상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 저항의 고장을 진단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 프리차지 저항의 고장을 진단하는 단계 이후에, 상기 프리차지 저항이 정상인 것으로 판단될 경우, 온 상태인 상기 스위치를 오프 상태로 동작시키고, 오프 상태인 상기 프리차지 릴레이를 온 상태로 동작시켜, 상기 배터리팩에 의해 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하는 단계; 및 상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 릴레이의 고장을 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 프리차지 저항의 고장을 진단하는 단계 이후에, 상기 프리차지 저항이 비정상인 것으로 판단될 경우, 프리차지 저항 고장 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 프리차지 릴레이의 고장을 진단하는 단계 이후에, 상기 프리차지 릴레이가 정상인 것으로 판단될 경우, 오프 상태인 상기 제2 메인 릴레이를 온 상태로 동작시키고, 온 상태인 상기 프리차지 릴레이를 오프 상태로 동작시켜, 상기 배터리팩의 전압을 상기 부하에 인가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 프리차지 릴레이의 고장을 진단하는 단계 이후에, 상기 프리차지 릴레이가 비정상인 것으로 판단될 경우, 프리차지 릴레이 고장 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항과 직렬로 연결되는 전류 센서에 의해 프리차지 저항에 흐르는 전류를 센싱하고, 제어부가 상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여 프리차지 장치의 고장을 진단하도록 구성되어 있기 때문에, 프리차지 장치를 구성하는 프리차지 저항 및 프리차지 릴레이의 고장을 모두 진단할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 전류 센서 및 프리차지 릴레이 사이에 스위치가 연결되어 있고, 제어부에 의해 스위치가 온 상태로 제어되면 프리차지 저항에는 전원부에 의한 전류 흐름이 생기도록 구성되어 있기 때문에, 종래 기술과 달리 프리차지 저항의 고장도 판단할 수 있게 된다. 특히, 제어부가 제1 메인 릴레이, 제2 메인 릴레이 및 스위치의 온오프(on/off) 동작을 제어함에 따라 프리차지 저항에 흐르는 전류의 흐름이 변하게 되며, 이와 같이 프리차지 저항에 흐르는 전류를 제어부가 이용할 경우, 프리차지 장치를 구성하는 프리차지 저항 및 프리차지 릴레이의 고장이 모두 진단될 수 있게 된다.

또한, 주행 전 상태에 있던 차량이 주행을 시작하려면, 제1 메인 릴레이, 제2 메인 릴레이 및 프리차지 릴레이의 온오프 동작 제어가 필수적으로 이루어져야 하는데, 본 발명에 의하면, 이와 같은 릴레이들의 온오프 동작 제어 중에 프리차지 장치의 고장이 진단될 수 있기 때문에(즉, 프리차지 장치의 고장을 진단하기 위한 시간이 별도로 요구되지 않음), 시간 효율적인 이점이 있다. 그리고 본 발명에 의하면, 제1 및 제2 메인 릴레이와는 별개로 프리차지 릴레이만의 고장 진단이 가능하기 때문에 종래에 비해 보다 안정적인 차량 주행이 가능해질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치의 고장 진단 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치의 고장 진단 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 1의 제어부가, 제2 메인 릴레이 및 프리차지 릴레이가 오프 상태에서, 제1 메인 릴레이 및 상기 스위치를 온 상태로 동작시켜, 전원부에 의해 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 한 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 제어부가, 온 상태인 스위치를 오프 상태로 동작시키고, 오프 상태인 프리차지 릴레이를 온 상태로 동작시켜, 배터리팩에 의해 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 한 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 제어부가, 오프 상태인 제2 메인 릴레이를 온 상태로 동작시키고, 온 상태인 프리차지 릴레이를 오프 상태로 동작시켜, 배터리팩의 전압을 부하에 인가시키도록 한 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 프리차지 장치의 고장 진단 장치 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 프리차지 장치의 고장 진단 장치를 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치는 배터리 시스템(1)의 구성들 중 프리차지 장치(50)의 고장을 진단하며, 여기서 배터리 시스템(10)은 배터리팩(10), 부하(20), 제1 메인 릴레이(35), 제2 메인 릴레이(45) 및 프리차지 장치(50)를 포함하는 시스템일 수 있다.

배터리팩(10)은 다수의 배터리셀로 이루어지며, 그 양단에 제1 전극단자(12) 및 제2 전극단자(14)를 구비하고 있다. 도 1에서는 제1 전극단자(12)가 양극단자이고, 제2 전극단자(14)가 음극단자인 것으로 도시하였으나, 제1 전극단자(12)는 음극단자, 제2 전극단자(14)는 양극단자이어도 무방하다.

부하(20)는 인버터일 수 있으며, 상기 인버터는 배터리팩(10)으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 예를 들어 차량 구동용 모터(미도시)에 공급하는 역할을 한다.

제1 메인 릴레이(35)는 일단이 배터리팩(10)의 제1 전극단자(12)에 접속되고, 타단은 부하(20)의 일단에 접속된다.

제2 메인 릴레이(45)는 일단이 배터리팩(10)의 제2 전극단자(14)에 접속되고, 타단은 부하(20)의 타단에 접속된다. 이때, 배터리팩(10)의 제2 전극단자(14)와 제2 메인 릴레이(45)의 일단 사이에는 그라운드가 구비될 수 있다.

그리고 제1 메인 릴레이(35)가 양극 메인 릴레이인 경우 제2 메인 릴레이(45)는 음극 메인 릴레이이고, 제1 메인 릴레이(35)가 음극 메인 릴레이인 경우 제2 메인 릴레이(45)는 양극 메인 릴레이일 수 있다.

프리차지 장치(50)는 제2 메인 릴레이(45)에 병렬로 연결되며, 프리차지 릴레이(55) 및 프리차지 저항(58)으로 이루어질 수 있다. 즉, 프리차지 릴레이(55)와 프리차지 저항(58)은 제2 메인 릴레이(45)에 병렬로 연결된다. 그리고 프리차지 저항(58)은 프리차지 릴레이(55)에 직렬로 연결된다. 프리차지 릴레이(55)와 프리차지 저항(58)은 배터리팩(10)으로부터 출력되는 전류가 제2 메인 릴레이(45)를 통해 흐르기 전에 상기 전류를 프리차지시킴으로써, 메인 릴레이(35, 45)에서의 아크 방전을 방지하고, 돌입 전류(inrush current)로 인해 메인 릴레이(35, 45)에서 발생할 수 있는 융착을 방지하는 역할을 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치는 전류 센서(100), 제어부(200), 스위치(300), 전원부(400), 보호 저항(500), 다이오드(600) 및 연산 증폭기(700)를 포함할 수 있다.

전류 센서(100)는 프리차지 릴레이(55) 및 프리차지 저항(58)과 직렬로 연결되어, 프리차지 저항(58)에 흐르는 전류를 센싱한다. 여기서, 전류 센서(100)로는 션트저항 타입의 전류 센서나 홀센서 타입의 전류 센서 등이 이용될 수 있다. 전류 센서(100)에서는 프리차지 저항(58)에 흐르는 전류를 전압 형태로 센싱해낼 수 있으며, 이 경우에는 전류 센서(100)에서 센싱된 전압이 연산 증폭기(700)에 의해 증폭된 뒤 제어부(200)에 입력될 수 있다.

제어부(200)는 제1 메인 릴레이(35), 제2 메인 릴레이(45) 및 프리차지 릴레이(55)의 온오프 동작을 제어할 수 있으며, 후술하는 스위치(300)의 온오프 동작 역시 제어할 수 있다. 또한, 제어부(200)는 전류 센서(100)에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 프리차지 장치(50)의 고장을 진단할 수 있다. 제어부(200)에 의해 이루어지는 릴레이(35, 45, 55)의 온오프 동작 제어 및 이에 따라 이루어지는 프리차지 장치(50)의 고장 진단에 관한 사항은 도 2 내지 도 5를 참고하여 후술하기로 한다.

스위치(300)는 전류 센서(100) 및 프리차지 릴레이(55) 사이의 노드에 연결될 수 있다. 즉, 스위치(300)는 전류 센서(100) 및 프리차지 릴레이(55) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 스위치(300)가 전류 센서(100) 및 프리차지 릴레이(55) 사이에 배치된다는 것은, 전류 센서(100) 및 프리차지 릴레이(55) 사이에 어떠한 구성 요소도 배치시키지 않는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 도 1에서는 비록 전류 센서(100) 및 프리차지 릴레이(55) 사이에 어떠한 구성 요소도 배치되어 있지 않지만, 예를 들어 전류 센서(100)와 프리차지 저항(58)의 위치를 바꾼 뒤, 스위치(300)를 프리차지 저항(58) 및 프리차지 릴레이(55) 사이에 배치시킬 수도 있는 것이다.

스위치(300)로는 BJT(Bipolar Junction Transistor)가 이용될 수 있으며, 이때 BJT의 베이스는 제어부(200)에 연결되고, 컬렉터는 전류 센서(100) 및 프리차지 릴레이(55) 사이의 노드에, 그리고 이미터는 그라운드에 각각 연결될 수 있다. 비록 도 1에서는 스위치(300)가 BJT인 것으로 도시하였으나, 반드시 이것만으로 한정되는 것은 아니며, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이나 릴레이(relay)도 이에 해당될 수 있다. 만일 스위치(300)가 MOSFET일 경우에는, MOSFET의 게이트는 제어부(200)에 연결되고, 드레인은 전류 센서(100) 및 프리차지 릴레이(55) 사이의 노드에, 그리고 소스는 그라운드에 각각 연결될 수 있다.

전원부(400)는 스위치(300)에 직렬로 연결되며, 보다 구체적으로는 스위치(300)와 그라운드 사이에 연결될 수 있다. 이에 따라, 전원부(400)는 제어부(200)에 의해 스위치(300)가 온 상태로 제어되는 경우에 한해서, 프리차지 저항(58)에 전류가 흐르도록 할 수 있다. 여기서, 전원부(400)는 전압원일 수 있으며, 경우에 따라서는 전류원일 수도 있다.

제어부(200)에 의해 스위치(300)가 오프 상태에서 온 상태로 제어되면, 전원부(400)에서 공급되는 전압에 의해 프리차지 저항(58)에는 전류의 흐름이 생기게 된다. 이때 프리차지 저항(58)에 흐르는 전류는 전류 센서(100)에 의해 센싱되며, 제어부(200)는 전류 센서(100)에 의해 센싱된 전류를 이용하여 프리차지 저항(58)의 고장을 진단하게 된다.

한편, 스위치(300) 및 전원부(400)가 연결된 라인에는 보호 저항(500)이 구비될 수 있다. 즉, 보호 저항(500)은 스위치(300) 및 전원부(400)에 각각 직렬로 연결될 수 있다. 전원부(400)에서 공급되는 전압의 크기에 비해 프리차지 저항(58)의 저항값이 매우 작을 경우에는, 프리차지 저항(58)에 다량의 전류가 흘러 자칫 저항 파괴 현상이나 발화가 생길 위험이 있다. 이에 따라, 보호 저항(500)을 스위치(300) 및 전원부(400)에 직렬로 연결함에 따라, 프리차지 저항(58)의 파괴 현상이나 발화를 미연에 방지하는 것이 바람직하다.

스위치(300) 및 전원부(400)가 연결된 라인에는 다이오드(600)가 추가적으로 구비될 수 있다. 즉, 다이오드(600)는 스위치(300) 및 전원부(400)에 각각 직렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 다이오드(600)의 애노드는 보호 저항(500)을 통해 스위치(300) 및 전원부(400)와 연결되고, 다이오드(600)의 캐소드는 전류 센서(100) 및 프리차지 릴레이(55) 사이의 노드에 연결될 수 있다. 이러한 다이오드(600)는 전원부(400), 스위치(300), 전류 센서(100) 및 프리차지 저항(58) 순으로 이루어지는 순방향 경로를 통해서만 전류가 흐르게 하고, 역방향 경로로의 전류 흐름은 방지함으로써 스위치(300)의 손상 등을 방지하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치의 고장 진단 방법을 나타낸 흐름도로서, 이하에서는 도 2를 더 참고하여 프리차지 장치의 고장을 진단하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치의 고장 진단 방법은, 앞서 설명한 프리차지 장치의 고장 진단 장치를 이용하여 프리차지 장치의 고장을 진단한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치의 고장 진단 방법은, 우선 프리차지 릴레이(55) 및 프리차지 저항(58)과 직렬로 연결되는 전류 센서(100)를 통해 프리차지 저항(58)에 흐르는 전류를 센싱하는 단계가 이루어진다(S100).

이후에는, 제어부(200)가 상기 전류 센서(100)에 의해 센싱된 전류를 이용하여, 프리차지 장치(50)의 고장을 진단하는 단계가 이루어진다(S200).

여기서, 상기 S200 단계는 구체적으로 다음과 같은 과정을 통해 이루어질 수 있다.

먼저, 제어부(200)가, 제2 메인 릴레이(45) 및 프리차지 릴레이(55)가 오프 상태에서, 제1 메인 릴레이(35) 및 스위치(300)를 순차적으로 또는 동시에 온 상태로 동작시켜, 전원부(400)에 의해 프리차지 저항(58)에 전류가 흐르도록 한다(S210). 도 3을 참고하면, 제어부(200)가 오프 상태인 제1 메인 릴레이(35) 및 스위치(300)를 온 상태로 동작시킬 경우(이때 제2 메인 릴레이(45) 및 프리차지 릴레이(55)가 오프 상태임), 전원부(400), 스위치(300), 전류 센서(100) 및 프리차지 저항(58) 순으로 이루어지는 경로로 전류의 흐름이 생기게 됨을 알 수 있다.

그리고 이 경우 제어부(200)는 전류 센서(100)에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 프리차지 저항(58)의 고장을 진단할 수 있다(S220).

구체적으로, 제어부(200)에는 전원부(400)의 전압값이 기 설정될 수 있으며, 이에 따라 제어부(200)는 전류 센서(100)에 의해 센싱되는 전류를 획득한 뒤, 상기 기 설정된 전원부(400)의 전압값 및 상기 전류 센서(100)에 의해 센싱되는 전류의 값을 통해 프리차지 저항(58)의 저항값을 산출할 수 있다.

그리고 제어부(200)에는 프리차지 저항(58)의 저항값에 대한 정상 범위가 기 설정되어 있을 수 있다. 이에 따라, 제어부(200)는 상기 산출된 프리차지 저항(58)의 저항값이 상기 기 설정된 프리차지 저항(58)의 저항값에 대한 정상 범위에 속하면, 프리차지 저항(58)이 정상인 것으로 판단하고 S240 단계를 진행한다.

만일, 상기 산출된 프리차지 저항(58)의 저항값이 상기 기 설정된 프리차지 저항(58)의 저항값에 대한 정상 범위 밖에 존재하면, 제어부(200)는 프리차지 저항(58)이 비정상인 것으로 판단하여 프리차지 저항 고장 신호를 생성한다(S230). 제어부(200)에 의해 생성되는 프리차지 저항 고장 신호는 알람부(미도시)를 통해, 차량의 운전자에게 빛이나 소리 등의 형태로 전달될 수 있다.

제어부(200)가 판단한 결과 프리차지 저항(58)이 정상인 경우, 제어부(200)는 온 상태인 스위치(300)를 오프 상태로 동작시키고, 이와 순차적으로 또는 동시에 오프 상태인 프리차지 릴레이(55)를 온 상태로 동작시켜, 이번에는 전원부(400) 대신 배터리팩(10)에 의해 프리차지 저항(58)에 전류가 흐르도록 한다(S240). 도 4를 참고하면, 제어부(200)가 온 상태인 스위치(300)를 오프 상태로 동작시키고, 오프 상태인 프리차지 릴레이(55)를 온 상태로 동작시킬 경우(이때 제1 메인 릴레이(35)는 온 상태이고, 제2 메인 릴레이(45)는 오프 상태임), 배터리팩(10), 제1 메인 릴레이(35), 부하(20), 프리차지 릴레이(55), 전류 센서(100) 및 프리차지 저항(58) 순으로 이루어지는 경로로 전류의 흐름이 생기게 됨을 알 수 있다.

그리고 이 경우 제어부(200)는 전류 센서(100)에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 프리차지 릴레이(55)의 고장을 진단할 수 있다(S250).

구체적으로, 제어부(200)에는 제1 메인 릴레이(35) 및 프리차지 릴레이(55)가 온 상태이고, 제2 메인 릴레이(45) 및 스위치(300)가 오프 상태일 경우, 프리차지 저항(58)에 흐르는 전류의 값에 대한 정상 범위가 기 설정될 수 있다. 이에 따라, 제어부(200)는 전류 센서(100)에 의해 센싱되는 전류를 획득한 뒤, 상기 전류 센서(100)에 의해 센싱되는 전류의 값이 상기 기 설정된 프리차지 저항(58)에 흐르는 전류의 값에 대한 정상 범위에 속하면, 프리차지 릴레이(55)가 정상인 것으로 판단하고 S270 단계를 진행한다.

만일, 상기 전류 센서(100)에 의해 센싱되는 전류의 값이 상기 기 설정된 프리차지 저항(58)에 흐르는 전류의 값에 대한 정상 범위 밖에 존재하면, 제어부(200)는 프리차지 릴레이(55)가 비정상인 것으로 판단하여 프리차지 릴레이 고장 신호를 생성한다(S260). 제어부(200)에 의해 생성되는 프리차지 릴레이 고장 신호는 알람부(미도시)를 통해, 차량의 운전자에게 빛이나 소리 등의 형태로 전달될 수 있다.

제어부(200)가 판단한 결과 프리차지 릴레이(55)가 정상인 경우, 제어부(200)는 오프 상태인 제2 메인 릴레이(45)를 온 상태로 동작시키고, 이와 순차적으로 또는 동시에 온 상태인 프리차지 릴레이(55)를 오프 상태로 동작시켜, 배터리팩(10)의 전압을 부하(20)에 인가시킨다(S270). 도 5를 참고하면, 제어부(200)가 오프 상태인 제2 메인 릴레이(45)를 온 상태로 동작시키고, 온 상태인 프리차지 릴레이(55)를 오프 상태로 동작시킬 경우(이때, 제1 메인 릴레이(35)는 온 상태이고, 스위치(300)는 오프 상태임), 배터리팩(10), 제1 메인 릴레이(35), 부하(20) 및 제2 메인 릴레이(45) 순으로 이루어지는 경로로 전류의 흐름이 생기게 됨을 알 수 있다.

그리고 이 경우 배터리팩(10)의 전압이 부하(20)에 인가되기 때문에 부하(20)의 구동이 이루어지게 되며, 이에 따라 배터리팩(10)이 탑재된 차량은 부하(20)의 구동에 의해 주행이 이루어지게 된다.

주행 전 상태에 있던 차량이 주행을 시작하기 위해서는, 상술한 바와 같이 제1 메인 릴레이(35) 및 프리차지 릴레이(55)를 온 상태로 제어한 뒤, 프리차지 저항(58)에 의한 프리차지 시간이 지나면, 제2 메인 릴레이(45)를 온 상태로 제어하고, 프리차지 릴레이(55)를 오프 상태로 제어하여야 한다.

즉, 주행 전 상태에 있던 차량이 주행을 시작하려면, 제1 메인 릴레이(35), 제2 메인 릴레이(45) 및 프리차지 릴레이(55)의 온오프 동작 제어가 필수적으로 이루어져야 하는데, 본 발명에 의하면, 이와 같은 릴레이들(35, 45, 55)의 온오프 동작 제어 중에 프리차지 장치(50)의 고장이 진단될 수 있기 때문에(즉, 프리차지 장치(50)의 고장을 진단하기 위한 시간이 별도로 요구되지 않음), 시간 효율적인 이점이 있다. 그리고 본 발명에 의하면, 제1 및 제2 메인 릴레이(35, 45)와는 별개로 프리차지 릴레이(55)만의 고장 진단이 가능하기 때문에 종래에 비해 보다 안정적인 차량 주행이 가능해질 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1: 배터리 시스템
10: 배터리팩
12: 제1 전극단자
14: 제2 전극단자
20: 부하
35: 제1 메인 릴레이
45: 제2 메인 릴레이
50: 프리차지 장치
55: 프리차지 릴레이
58: 프리차지 저항
100: 전류 센서
200: 제어부
300: 스위치
400: 전원부
500: 보호 저항
600: 다이오드
700: 연산 증폭기

Claims

일단이 배터리팩의 제1 전극단자에 접속되고 타단이 부하의 일단에 접속되는 제1 메인 릴레이와, 일단이 상기 배터리팩의 제2 전극단자에 접속되고 타단이 상기 부하의 타단에 접속되는 제2 메인 릴레이와, 상기 제2 메인 릴레이에 병렬로 연결되는 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이에 직렬로 연결되는 프리차지 저항으로 이루어지는 프리차지 장치를 포함하는 배터리 시스템에서, 상기 프리차지 장치의 고장을 진단하는 장치로서,
상기 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 저항과 직렬로 연결되어, 상기 프리차지 저항에 흐르는 전류를 센싱하는 전류 센서; 및
상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 장치의 고장을 진단하는 제어부를 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 전류 센서 및 상기 프리차지 릴레이 사이의 노드에 연결되는 스위치; 및
상기 스위치에 직렬로 연결되며, 상기 제어부에 의해 상기 스위치가 온 상태로 제어될 경우 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하는 전원부를 더 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치.
제2항에 있어서,
상기 스위치 및 상기 전원부에 직렬로 연결되는 보호 저항을 더 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 메인 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이가 오프 상태에서, 상기 제1 메인 릴레이 및 상기 스위치를 온 상태로 동작시켜, 상기 전원부에 의해 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하고, 상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 저항의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 프리차지 저항이 정상인 것으로 판단될 경우, 온 상태인 상기 스위치를 오프 상태로 동작시키고, 오프 상태인 상기 프리차지 릴레이를 온 상태로 동작시켜, 상기 배터리팩에 의해 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하고, 상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 릴레이의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 프리차지 저항이 비정상인 것으로 판단될 경우, 프리차지 저항 고장 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 프리차지 릴레이가 정상인 것으로 판단될 경우, 오프 상태인 상기 제2 메인 릴레이를 온 상태로 동작시키고, 온 상태인 상기 프리차지 릴레이를 오프 상태로 동작시켜, 상기 배터리팩의 전압을 상기 부하에 인가시키는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 프리차지 릴레이가 비정상인 것으로 판단될 경우, 프리차지 릴레이 고장 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치.
일단이 배터리팩의 제1 전극단자에 접속되고 타단이 부하의 일단에 접속되는 제1 메인 릴레이와, 일단이 상기 배터리팩의 제2 전극단자에 접속되고 타단이 상기 부하의 타단에 접속되는 제2 메인 릴레이와, 상기 제2 메인 릴레이에 병렬로 연결되는 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이에 직렬로 연결되는 프리차지 저항으로 이루어지는 프리차지 장치를 포함하는 배터리 시스템에서, 전류 센서 및 제어부를 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 장치를 이용하여 프리차지 장치의 고장을 진단하는 방법으로서,
상기 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 저항과 직렬로 연결되는 상기 전류 센서를 통해 상기 프리차지 저항에 흐르는 전류를 센싱하는 단계; 및
상기 제어부가, 상기 전류 센서에 의해 센싱된 전류를 이용하여, 상기 프리차지 장치의 고장을 진단하는 단계를 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 방법.
제9항에 있어서,
상기 프리차지 장치의 고장 진단 장치는,
상기 전류 센서 및 상기 프리차지 릴레이 사이의 노드에 연결되는 스위치; 및
상기 스위치에 직렬로 연결되며, 상기 제어부에 의해 상기 스위치가 온 상태로 제어될 경우 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하는 전원부를 더 포함하며,
상기 제어부가 상기 프리차지 장치의 고장을 진단하는 단계는,
상기 제2 메인 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이가 오프 상태에서, 상기 제1 메인 릴레이 및 상기 스위치를 온 상태로 동작시켜, 상기 전원부에 의해 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하는 단계; 및
상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 저항의 고장을 진단하는 단계를 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 방법.
제10항에 있어서,
상기 프리차지 저항의 고장을 진단하는 단계 이후에,
상기 프리차지 저항이 정상인 것으로 판단될 경우, 온 상태인 상기 스위치를 오프 상태로 동작시키고, 오프 상태인 상기 프리차지 릴레이를 온 상태로 동작시켜, 상기 배터리팩에 의해 상기 프리차지 저항에 전류가 흐르도록 하는 단계; 및
상기 전류 센서에 의해 센싱되는 전류를 이용하여, 상기 프리차지 릴레이의 고장을 진단하는 단계를 더 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 방법.
제10항에 있어서,
상기 프리차지 저항의 고장을 진단하는 단계 이후에,
상기 프리차지 저항이 비정상인 것으로 판단될 경우, 프리차지 저항 고장 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 방법.
제11항에 있어서,
상기 프리차지 릴레이의 고장을 진단하는 단계 이후에,
상기 프리차지 릴레이가 정상인 것으로 판단될 경우, 오프 상태인 상기 제2 메인 릴레이를 온 상태로 동작시키고, 온 상태인 상기 프리차지 릴레이를 오프 상태로 동작시켜, 상기 배터리팩의 전압을 상기 부하에 인가시키는 단계를 더 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 방법.
제11항에 있어서,
상기 프리차지 릴레이의 고장을 진단하는 단계 이후에,
상기 프리차지 릴레이가 비정상인 것으로 판단될 경우, 프리차지 릴레이 고장 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 프리차지 장치의 고장 진단 방법.