KR20220040589A - 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치 및 방법 - Google Patents

전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치 및 방법 Download PDF

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KR20220040589A
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Abstract

폐회로를 사용한 인터락 회로 구현을 통해, 인터락 회로의 쇼트 시 전원단과 쇼트인지 접지단과 쇼트인지를 정확하게 검출하여 쇼트로 인해 인터락이 개회로 되어 있음에도 배터리 매니지먼트 시스템(BMS)에서 폐회로로 구성하고 있다고 인식하는 오류를 해소할 수 있도록 한 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치 및 방법에 관한 것으로서, 배터리 팩 내의 배터리 매니지먼트 시스템에서 인터락 진단 전류를 생성하고, 생성한 인터락 진단 전류를 고전압 부품과 일대일 대응하게 장착되어 전원 공급을 하는 복수의 고전압 커넥터 측으로 이루어진 인터락 회로로 출력하고, 배터리 팩 내의 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에서 인터락 회로를 통해 수신한 인터락 진단 검출전류를 분석하여 인터락 회로의 정상 또는 쇼트 유무를 판단함으로써, 정확하게 인터락 유무를 진단할 수 있게 된다.

Description

전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치 및 방법{High voltage interlock diagnostic apparatus and method using current regulator}
본 발명은 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 폐회로를 사용한 인터락 회로 구현을 통해, 인터락 회로의 쇼트 시 전원단과 쇼트인지 접지단과 쇼트인지를 정확하게 검출하여 쇼트로 인해 인터락이 개회로 되어 있음에도 배터리 매니지먼트 시스템(BMS)에서 폐회로로 구성하고 있다고 인식하는 오류를 해소할 수 있도록 한 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치 및 방법에 관한 것이다.
친환경 차량의 경우, 고전압 배터리가 차량의 하부에 위치하고 있다. 즉, 고전압 회로 구성을 위해 커넥터가 차량 하부에 설치된다.
친환경 차량의 고전압 회로 구성 시, 고전압 안전설계 표준 법규에 의거 다음과 같은 전기안전 규정을 따라야 한다.
1) 고전압 회로 구성을 위한 커넥터가 차량 바닥면에 위치해 있고, 커넥터에 락킹 메커니즘(Locking mechanism)을 가질 것,
2) 커넥터가 락킹 메커니즘(Locking mechanism)을 갖고 있으며, 다른 구성부품들은 커넥터와의 분리를 위하여 도구(tool)를 사용하여 제거될 수 있을 것,
3) 커넥터가 분리된 후 1초 이내에 도체 부품의 전압이 DC 60V 이하이거나 AC 30V(RMS) 이하가 될 것과 같은 규정을 따라야 한다.
위의 법규 규정은 친환경 차의 구동을 위해 사용되는 고전압이 활성화되어 있는 상태에서 운전자나 작업자가 고전압에 노출되지 않도록 고전압 커넥터의 분리를 막거나 커넥터가 분리되었을 경우 전압을 감소시키기 위함에 그 목적이 있다.
만약, 고전압 커넥터가 분리되어 있고 그 고전압 커넥터가 차체와 쇼트가 나게 되면 큰 화재가 발생하거나 차체를 만지는 사람에게 안전상 위험할 수 있다. 그렇기 때문에 친환경 자동차의 경우, 고전압 커넥터의 분리를 감지하기 위해서 인터락 회로를 사용하고 있다.
이러한 인터락 회로는 커넥터 체결 시에는 폐회로를 구성하고, 탈거/분리 시에는 개회로를 형성하여, 커넥터 체결 상태를 확인할 수 있다.
고전압 인터락 회로를 적용한 종래의 친환경 차량이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 도 1을 참조하면, 인버터, 메인배터리, 에어컴프레서(E-Comp.), PTC 소자 등 고전압 부품들이 커넥터(12)와 인렛(16)을 통하여 상호 연결되어 있고, 커넥터(12)와 인렛(16)에는 인터락 회로(10)가 통과되는 것을 볼 수 있다.
도 2에서 녹색 라인으로 표시된 바와 같이, 고전압 배터리, PTC, 급속충전 포트와 연결되는 다수의 커넥터 인터락 회로를 하나의 회로로 구성하여, 하나의 제어기(인터락 검출부)로 검출함으로써 회로구성을 단순화하고, 사용 제어기 수를 최소화함으로써 효율성을 높일 수 있다.
그러나 다수의 커넥터 중 하나가 탈거되었을 때 탈거 여부는 알 수 있으나, 몇 개의 커넥터가 탈거되었는지 혹은 어느 위치의 커넥터가 탈거되었는지는 알 수 없으며, 따라서 실제 검출 부위를 알기 위해서는 하나의 인터락 검출 회로에 연결된 모든 커넥터 부위를 조사해야 하는 어려움이 있다.
따라서 커넥터가 탈거되었을 때, 어느 부분의 커넥터가 탈거되었는지를 확인하기 위해서, 도 2와 같이 인터락 커넥터가 체결되는 인터락 회로마다 별도로 각각의 저항(예를 들어, R1, R2, R3)을 설치하였다.
즉, 인터락 회로(10)는 친환경 차량의 고전압 부품들(인버터, 고전압 배터리, 에어컴프레서, PTC 소자 등)을 연결하기 위한 각 커넥터(12)에 내장된 제1회로라인(14)과 각 인렛(16)에 내장된 제2회로라인(18)과, 제1 및 제2 회로라인에 대한 전원공급 및 단락을 검출하도록 제2회로라인(18)과 연결되는 인터락 검출부(전원공급 및 검출부)(20) 등을 포함하여 구성된다.
상기 제1회로라인(14)은 고전압부품 연결을 위한 다수의 커넥터(12)를 각각 경유하고, 상기 제2회로라인(18)도 각 커넥터와 연결되는 다수의 인렛(16)을 각각 경유한다.
여기서, 상기 제1 및 제2 회로라인(14, 18)을 포함하는 인터락 회로 라인 중, 각 커넥터(12)와 인렛(16)이 서로 분리되는 부위에 저항(R1, R2, R3)이 병렬로 연결된다.
바람직하게, 상기 저항(R1, R2, R3)은 각 인렛(16)을 지나가는 제2회로라인(18)에 병렬로 연결된다.
따라서, 상기 저항((R1, R2, R3)에 따라 달라지는 인터락 회로 라인의 전압 및 전류 값 변화를 제2회로라인(18)과 연결된 인터락 검출부(20)에서 검출하여, 커넥터(12)의 탈거 여부를 판정하게 된다.
이때, 상기 다수의 커넥터(12)에 대한 각 탈거 위치를 개별적으로 진단하기 위하여, 각 인렛(16)에 병렬로 연결된 저항((R1, R2, R3)들은 서로 다른 저항값을 가지는 것으로 채택함으로써, 다수의 커넥터 중 어떤 커넥터가 분리되었는지를 용이하게 파악할 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2에 개시된 인터락 회로에서 인터락 회로를 진단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
친환경 차량에 장착된 고전압 부품들에 전압을 공급하는 고전압 커넥터(31 - 36), 상기 고전압 커넥터(31 - 36)와 결합되어 친환경 차량에 장착된 고전압 부품으로 전원을 공급해주는 복수의 전압공급 커넥터(41 - 46)가 설치된다.
여기서 고전압 커넥터(31 - 36)는 배터리 히터(Battery Heater)에 전압을 공급해주는 고전압 커넥터(31), ECM 및 TCM을 포함하는 PDU(Power Distribution Unit)와 LDC(Low Voltage DC-DC Converter)가 통합된 PCM(Power Conversion Module)에 전압을 공급해주는 고전압 커넥터(32), 완속 충전을 위한 고전압 커넥터(OBC, On Board Charger)(33), 진동 컴프레서(E/Comp Electric Compressor)에 전압을 공급해주는 고전압 커넥터(34), 케빈 히터(Cabin Heater)에 전압을 공급해주는 고전압 커넥터(35), 모터 제어 유닛(MCU, Motor Control Unit)에 전압을 공급하는 고전압 커넥터(36)를 포함할 수 있다.
아울러 배터리 팩(50)은 상기 복수의 전압공급 커넥터(41 - 46)와 연결되어 인터락 오픈 신호(Interlock Open Signal)의 발생 유무를 감지하고, 상기 인터락 오픈 신호가 발생하면 고전압 인가를 중단시키고, 인터락 오픈 신호를 발생한 고전압 커넥터의 정보를 고장 위치 정보로 저장하는 배터리 매니지먼트부(BMS)(51)를 포함한다.
상기 배터리 팩(50)에는 차량용 고전압 차단 스위치 MSD(Manual Service Disconnct)에 전압을 공급해주는 고전압 커넥터(37), 고전압을 공급해주는 고전압 단자(38)가 결합될 수 있다.
상기 배터리 매니지먼트부(51)는 상기 복수의 커넥터(31 - 36)와 연결되어 인터락 오픈 신호(Interlock Open Signal)의 발생 유무를 감지하고, 상기 복수의 전압공급 커넥터(41 - 46)로 공급되는 고전압을 차단하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU, Micro Control Unit)(52)을 포함한다.
이와 같이 구성된 인터락 회로에서 인터락 진단 방법은, 배터리 팩(50)의 배터리 매니지먼트부(51)의 내부에 마련된 마이크로 컨트롤 유닛(52)에서 인터락 회로의 폐회로를 확인한다.
즉, 배터리 매니지먼트부(51) 내부의 마이크로 컨트롤 유닛(52)에서 수신한 신호(HVIL+, GND)가 모두 접지(Ground)면 폐회로 구성으로 문제가 없는 것으로 판단을 한다. 만약, 고전압 커넥터의 연결 회로 중 중간에 쇼트가 발생하면 수신한 신호 값이 접지가 아니라 3.3V(HVIL+, Fault 3.3V)로 인식하며, 이 경우에는 인터락 회로 구성이 개회로가 되었다고 판단한다.
그러나 중간에 인터락 회로가 차체와 쇼트(Ground)로 인해 배터리 매니지먼트부에서 인터락 회로를 접지로 인식한 상태에서, PCM과 OBC와 같은 쇼트 및 고전압이 인터락 구성이 되지 않은 상태에서 고전압이 인가되면 고전압 시스템의 손상과 운전자에게 치명상을 입힐 위험이 있다.
즉, 고전압 배터리에서 다른 고전압 부품으로 전압/전류의 인가 시, 만약 고전압 커넥터가 분리되어 있고, 그 고전압 커넥터가 차체와 쇼트가 나게 되면 큰 화재가 발생하거나 차체를 만지는 사람에게 안전상 위험이 발생할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1567261(2015.11.02. 등록)(고전압 기기의 인터락 고장 진단 회로)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 인터락 회로의 인터락 진단 방법에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 폐회로를 사용한 인터락 회로 구현을 통해, 인터락 회로의 쇼트 시 전원단과 쇼트인지 접지단과 쇼트인지를 정확하게 검출하여 쇼트로 인해 인터락이 개회로 되어 있음에도 배터리 매니지먼트 시스템(BMS)에서 폐회로로 구성하고 있다고 인식하는 오류를 해소할 수 있도록 한 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치"는,
친환경 차량에 장착된 고전압 부품들의 전원 공급을 위한 배터리 팩을 포함하고,
상기 배터리 팩은,
입력 전압을 인터락 진단을 위한 정전류로 만드는 전류 레귤레이터;
상기 전류 레귤레이터에서 출력되는 인터락 진단 전류를 출력하고, 고전압 부품과 일대일 대응하게 장착되어 전원 공급을 하는 복수의 고전압 커넥터를 통과한 인터락 진단 검출전류를 수신하는 인터락 진단 커넥터;
상기 인터락 진단 커넥터를 통해 수신한 인터락 진단 검출전류를 분석하여 인터락 회로의 쇼트 유무를 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)을 포함하고,
상기 전류 레귤레이터와 인터락 진단 커넥터 및 마이크로 컨트롤 유닛은 배터리 매니지먼트 시스템(BMS)에 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 복수의 고전압 커넥터는 직렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기에서 마이크로 컨트롤 유닛은 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류와 동일하면 인터락 회로가 정상이라고 판단하고, 상기 인터락 진단 검출전류가 감지되지 않고 접지의 0V가 감지되면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단하며, 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류보다 높으면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단방법"은,
(a) 배터리 팩 내의 배터리 매니지먼트 시스템에서 인터락 진단 전류를 생성하고, 생성한 인터락 진단 전류를 고전압 부품과 일대일 대응하게 장착되어 전원 공급을 하는 복수의 고전압 커넥터 측으로 이루어진 인터락 회로로 출력하는 단계;
(b) 상기 배터리 팩 내의 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에서 상기 인터락 회로를 통해 수신한 인터락 진단 검출전류를 분석하여 인터락 회로의 정상 또는 쇼트 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (b)단계는,
(b1) 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류와 동일하면 인터락 회로가 정상이라고 판단하는 단계;
(b2) 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 감지되지 않고 접지의 0V가 감지되면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단하는 단계;
(b3) 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류보다 높으면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 폐회로를 사용한 인터락 회로 구현을 통해, 인터락 회로의 쇼트 시 전원단과 쇼트인지 접지단과 쇼트인지를 정확하게 검출하여 쇼트로 인해 인터락이 개회로되어 있음에도 배터리 매니지먼트 시스템(BMS)에서 폐회로로 구성하고 있다고 인식하는 오류를 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 배터리 매니지먼트 시스템에서 부품 고장으로 인해 A/S 또는 차량 점검 후 고전압 시스템의 정상 작동을 확인할 수 있는 효과가 있다.
또한, 폐회로를 이용한 인터락 회로 구현을 통해, 기존과 같이 모든 인터락 신호를 배터리 매니지먼트 시스템으로 전송하여 인터락 회로를 확인하는 방법에 비하여, 진단 회로에 사용하는 전선을 최소화할 수 있으며, 회로 구성도 단순화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 고전압 인터락 회로가 구비된 친환경 차량의 구성도,
도 2는 종래 고전압 인터락 회로의 실시 예 회로도,
도 3은 종래 고전압 인터락 회로의 인터락 진단 방법을 설명하기 위한 진단 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치의 회로도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에서 인터락 회로의 접지 쇼트와 전원단 쇼트의 설명 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단방법을 보인 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4는 본 발명에 따른 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치의 회로도로서, 배터리 팩(100)과 고전압 커넥터부(200)로 구성된다.
고전압 커넥터부(200)는 친환경 차량에 장착된 고전압 부품들(예를 들어, 배터리 히터, PCM, OBC, E/Comp, 케빈 히터, MCU(모터 컨트롤 유닛)에 각각 일대일 대응하게 장착되어 고전압을 공급해주는 복수의 고전압 커넥터가 구성된 부분이다.
고전압 부품들에 고전압을 공급해주는 고전압 커넥터는 직렬로 연결되어, 인터락 회로를 구현한다.
배터리 팩(100)은 친환경 차량에 장착된 고전압 부품들에 전원 공급을 하고, 인터락 회로의 개회로 상태 또는 폐회로 상태를 판단하는 역할을 한다.
이러한 배터리 팩(100)은 배터리 매니지먼트 시스템(BMS)(110), 고전압차단스위치(MSD)(120), 고전압 공급부(130)를 포함한다.
또한, 배터리 매니지먼트 시스템(110)은 입력 전압을 인터락 진단을 위한 정전류로 만드는 전류 레귤레이터(101), 상기 전류 레귤레이터(101)에서 출력되는 인터락 진단 전류(IAdj)를 출력하고, 고전압 부품과 일대일 대응하게 장착되어 전원 공급을 하는 복수의 고전압 커넥터가 구비된 고전압 커넥터부(200)를 통과한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)를 수신하는 인터락 진단 커넥터(102), 상기 인터락 진단 커넥터(102)를 통해 수신한 인터락 진단 검출전류를 분석하여 인터락 회로의 쇼트 유무를 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(103)을 포함한다.
상기 마이크로 컨트롤 유닛(103)은 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류와 동일하면 인터락 회로가 정상이라고 판단하고, 상기 인터락 진단 검출전류가 감지되지 않고 접지의 0V가 감지되면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단하며, 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류보다 높으면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고전압 배터리가 장착된 배터리 팩(100)으로부터 고전압을 공급받는 고전압 부품들에 일대일 대응하게 장착된 고전압 커넥터들을 포함한 고전압 커넥터부(200)의 고전압 커넥터들을 직렬로 연결한다.
이렇게 고전압 부품들이 직렬로 연결된 고전압 커넥터부(200)의 전류 입력단과 전류 출력단을 배터리 팩(100) 내의 인터락 진단 커넥터(102)에 연결하여, 인터락 회로의 폐회로를 구성한다.
이후, 인터락 회로의 진단을 위해, 배터리 팩(100) 내의 배터리 매니지먼트 시스템(110)에 구비된 전류 레귤레이터(101)에서 인터락 진단 전류를 생성한다.
여기서 인터락 진단 전류는 11mA±1mA가 될 수 있으며, 이렇게 생성된 인터락 진단 전류는 저항 및 실리콘 정류기(SRC)를 통해 최종적으로 11mA의 인터락 진단 전류로 출력된다.
상기 실리콘 정류기(SRC)를 통해 출력되는 인터락 진단 전류는 인터락 진단 커넥터(102)를 통해 인터락 진단 커넥터(102)를 통해 인터락 진단 전류(HVIL+)로 MSD(120), 고전압 공급부(130)를 순차 통해 인터락 회로를 구성하는 고전압 커넥터부(200)로 출력된다.
이후, 상기 고전압 커넥터부(200)를 순환한 인터락 진단 전류는 배터리 매니지먼트 시스템(110) 내의 인터락 진단 커넥터(102)를 통해 인터락 진단 검출전류(HVIL-)로 수신되어 마이크로 컨트롤 유닛(103)에 전달된다.
상기 마이크로 컨트롤 유닛(103)은 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL-)를 분석하여 인터락 회로가 정상적으로 폐회로 상태를 이루고 있는지, 아니면 접지나 전원단과 쇼트 상태인지를 정확하게 분석한다.
예컨대, 상기 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)가 출력한 인터락 진단 전류(HVIL+)와 동일하면 인터락 회로가 정상이라고 판단한다.
아울러, 상기 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)가 감지되지 않고 접지의 0V가 감지되면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단한다.
즉, 도 5a에 도시한 바와 같이, 인터락 회로 중간에 접지와 쇼트가 발생하면, 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)는 감지되지 않으며, 저항(330Ω) 측의 접지의 0V가 감지된다. 그러면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단한다.
아울러 상기 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)가 출력한 인터락 진단 전류(11mA)보다 높으면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단한다.
즉, 도 5b에 도시한 바와 같이, 인터락 회로 중간에 전원단(Battery)과 쇼트가 발생하면, 마이크로 컨트롤 유닛(103)에는 비정상적으로 높은 전류 값(예를 들어, 2011mA)이 수신된다. 그러면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단한다.
이와 같이 본 발명은 폐회로 인터락 회로를 이용하여 A/S 또는 차량 점검 후 고전압 시스템의 정상 작동 여부를 쉽게 확인할 수 있으며, 인터락 회로의 중간에 쇼트가 발생하면, 전원단과의 쇼트인지 접지단과의 쇼트인지도 정확하게 진단할 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명에 따른 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단방법을 보인 흐름도로서, (a) 배터리 팩(100) 내의 배터리 매니지먼트 시스템(110)에서 인터락 진단 전류를 생성하고, 생성한 인터락 진단 전류를 고전압 부품과 일대일 대응하게 장착되어 전원 공급을 하는 복수의 고전압 커넥터 측으로 이루어진 인터락 회로로 출력하는 단계(S101 - S102), (b) 상기 배터리 팩(100) 내의 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(103)에서 상기 인터락 회로를 통해 수신한 인터락 진단 검출전류를 분석하여 인터락 회로의 정상 또는 쇼트 유무를 판단하는 단계(S103 - S109)를 포함한다.
상기 (b)단계는 (b1) 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류와 동일하면 인터락 회로가 정상이라고 판단하는 단계(S103 - S105), (b2) 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 감지되지 않고 접지의 0V가 감지되면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단하는 단계(S106 - S107), (b3) 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류보다 높으면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단하는 단계(S108 - S109)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고전압 배터리가 장착된 배터리 팩(100)으로부터 고전압을 공급받는 고전압 부품들에 일대일 대응하게 장착된 고전압 커넥터들을 포함한 고전압 커넥터부(200)의 고전압 커넥터들을 직렬로 연결한다.
이렇게 고전압 부품들이 직렬로 연결된 고전압 커넥터부(200)의 전류 입력단과 전류 출력단을 배터리 팩(100) 내의 인터락 진단 커넥터(102)에 연결하여, 인터락 회로의 폐회로를 구성한다.
이후, 단계 S101에서 인터락 회로의 진단을 위해, 배터리 팩(100) 내의 배터리 매니지먼트 시스템(110)에 구비된 전류 레귤레이터(101)에서 인터락 진단 전류를 생성한다.
여기서 인터락 진단 전류는 11mA±1mA가 될 수 있으며, 이렇게 생성된 인터락 진단 전류는 저항 및 실리콘 정류기(SRC)를 통해 최종적으로 11mA의 인터락 진단 전류로 출력된다.
다음으로, 단계 S102에서 상기 실리콘 정류기(SRC)를 통해 출력되는 인터락 진단 전류는 인터락 진단 커넥터(102)를 통해 인터락 진단 커넥터(102)를 통해 인터락 진단 전류(HVIL+)로 MSD(120), 고전압 공급부(130)를 순차 통해 인터락 회로를 구성하는 고전압 커넥터부(200)로 출력된다.
이후, 단계 S103에서 상기 고전압 커넥터부(200)를 순환한 인터락 진단 전류는 배터리 매니지먼트 시스템(110) 내의 인터락 진단 커넥터(102)를 통해 인터락 진단 검출전류(HVIL-)로 수신되어 마이크로 컨트롤 유닛(103)에 전달된다.
상기 마이크로 컨트롤 유닛(103)은 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)를 분석하여 인터락 회로가 정상적으로 폐회로 상태를 이루고 있는지, 아니면 접지나 전원단과 쇼트 상태인지를 정확하게 분석한다.
예컨대, 단계 S104 내지 S105와 같이, 상기 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)가 출력한 인터락 진단 전류(HVIL+)와 동일하면 인터락 회로가 정상이라고 판단한다.
아울러, 단계 S106 및 S107와 같이, 상기 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)가 감지되지 않고 접지의 0V가 감지되면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단한다.
즉, 도 5a에 도시한 바와 같이, 인터락 회로 중간에 접지와 쇼트가 발생하면, 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)는 감지되지 않으며, 저항(330Ω) 측의 접지의 0V가 감지된다. 그러면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단한다.
아울러 단계 S108 및 S109와 같이, 상기 수신한 인터락 진단 검출전류(HVIL RTN)가 출력한 인터락 진단 전류(11mA)보다 높으면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단한다.
즉, 도 5b에 도시한 바와 같이, 인터락 회로 중간에 전원단(Battery)과 쇼트가 발생하면, 마이크로 컨트롤 유닛(103)에는 비정상적으로 높은 전류 값(예를 들어, 2011mA)이 수신된다. 그러면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단한다.
이와 같이 본 발명은 폐회로 인터락 회로를 이용하여 A/S 또는 차량 점검 후 고전압 시스템의 정상 작동 여부를 쉽게 확인할 수 있으며, 인터락 회로의 중간에 쇼트가 발생하면, 전원단과의 쇼트인지 접지단과의 쇼트인지도 정확하게 진단할 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100: 배터리 팩 101: 전류 레귤레이터
102: 인터락 진단 커넥터 103: 마이크로 컨트롤 유닛
110: 배터리 매니지먼트 시스템 200: 고전압 커넥터부

Claims (5)

  1. 전류 레귤레이터를 이용한 인터락 진단 전류로 고전압 인터락 회로를 진단하기 위한 장치로서,
    친환경 차량에 장착된 고전압 부품들의 전원 공급을 위한 배터리 팩을 포함하고,
    상기 배터리 팩은,
    입력 전압을 인터락 진단을 위한 정전류로 만드는 전류 레귤레이터;
    상기 전류 레귤레이터에서 출력되는 인터락 진단 전류를 출력하고, 고전압 부품과 일대일 대응하게 장착되어 전원 공급을 하는 복수의 고전압 커넥터를 통과한 인터락 진단 검출전류를 수신하는 인터락 진단 커넥터;
    상기 인터락 진단 커넥터를 통해 수신한 인터락 진단 검출전류를 분석하여 인터락 회로의 쇼트 유무를 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)을 포함하며,
    상기 전류 레귤레이터와 인터락 진단 커넥터 및 마이크로 컨트롤 유닛은 배터리 매니지먼트 시스템(BMS)에 구현되는 것을 특징으로 하는 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 복수의 고전압 커넥터는 직렬로 연결되어 인터락 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치.
  3. 청구항 1에서, 상기 마이크로 컨트롤 유닛은 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류와 동일하면 인터락 회로가 정상이라고 판단하고, 상기 인터락 진단 검출전류가 감지되지 않고 접지의 0V가 감지되면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단하며, 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류보다 높으면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 하나의 청구항에 기재된 전압 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치를 이용하여 고전압 인터락을 진단하기 위한 방법으로서,
    (a) 배터리 팩 내의 배터리 매니지먼트 시스템에서 인터락 진단 전류를 생성하고, 생성한 인터락 진단 전류를 고전압 부품과 일대일 대응하게 장착되어 전원 공급을 하는 복수의 고전압 커넥터 측으로 이루어진 인터락 회로로 출력하는 단계; 및
    (b) 상기 배터리 팩 내의 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에서 상기 인터락 회로를 통해 수신한 인터락 진단 검출전류를 분석하여 인터락 회로의 정상 또는 쇼트 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단방법.
  5. 청구항 4에서, 상기 (b)단계는,
    (b1) 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류와 동일하면 인터락 회로가 정상이라고 판단하는 단계;
    (b2) 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 감지되지 않고 접지의 0V가 감지되면 인터락 회로가 접지와 쇼트된 것으로 판단하는 단계; 및
    (b3) 상기 수신한 인터락 진단 검출전류가 출력한 인터락 진단 전류보다 높으면 인터락 회로가 전원단과 쇼트된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단방법.

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