WO2019117490A1 - 릴레이 이상 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

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길유섭
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a relay fault diagnosis system and method, and more particularly, to a relay fault diagnosis system for diagnosing an anomaly of a relay using a diagnosis resistor, in which a diagnosis resistor is directly connected to a current measurement unit,
  • the present invention relates to a relay fault diagnosis system and method capable of diagnosing an abnormality of a relay using a current input to a measurement unit and a current flowing on an electric circuit measured by the current measurement unit.
  • a relay is a switching device that operates when an input reaches a certain value to open or close another circuit. Relays can be interlocked with independent circuits and have the advantage of being able to turn on / off large current circuits due to the operation of low voltage systems such as 5V. In addition, since the coil portion and the contact portion in the relay are insulated and separated, they can be electrically isolated from external devices. Because of this advantage, relays are being used as switching elements in various fields where on / off switching is required.
  • the relay when an abnormal current flows through an electric circuit, the relay performs an on / off operation based on the control signal, thereby preventing the load from being damaged from the abnormal current.
  • the relay fails to operate due to an abnormality such as welding of the relay, if an abnormal current such as a high current flows on the electric circuit, the abnormal current can not be blocked and the load may be damaged.
  • a resistor and a switch are connected in series between a load terminal (DC link) and a negative terminal of a power source such as a battery, and the relay is changed to the ON state And the current flowing through the resistor was measured.
  • the present inventor has found that, in a relay anomaly diagnosis system for diagnosing an anomaly of a relay using a diagnosis resistor, the diagnosis resistance is directly connected to the current measurement unit, and the current and the current measured by the current and /
  • the present inventors have developed a relay fault diagnosis system and method capable of reducing the use of a large number of resistors and electric wires by diagnosing an abnormality of a relay by using a current flowing on an electric circuit.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a relay fault diagnosis system for diagnosing an abnormality of a relay using a diagnostic resistor, By connecting the diagnosis resistance portion and the current measurement portion directly to the circuit pattern and diagnosing the abnormality of the relay portion based on the current input from the diagnosis resistance portion to the current measurement portion and the current flowing on the electric circuit measured by the current measurement portion, And a relay fault diagnosis system and method capable of reducing the use of electric wires.
  • a relay abnormality diagnosis system includes a relay unit positioned on an electric circuit, a current measurement unit measuring a current flowing on the electric circuit, a diagnosis unit that connects or disconnects the relay unit and the current measurement unit, The diagnosis unit is connected to the relay unit and the current measurement unit by controlling the resistance unit and the diagnosis resistance unit, and the abnormality of the relay unit based on the current input to the current measurement unit from the diagnosis resistance unit and the current flowing on the measured electric circuit And a control unit for diagnosing the abnormality.
  • the diagnosis resistance section may include at least one diagnosis resistor and a switch section for changing the conduction state between the relay section and the current measurement section.
  • control unit may output a control signal for controlling the conduction state of the switch unit when it is desired to diagnose an abnormality of the relay unit.
  • the current measuring unit may measure a current flowing on the electric circuit by using a shunt resistor located on the electric circuit.
  • the relay portion is located between the positive terminal of the battery located on the electrical circuit and the load, and the shunt resistor may be located between the negative terminal of the battery and the load.
  • control unit may calculate a difference between a current flowing on the measured electric circuit and a current input to the current measuring unit from the diagnostic resistance unit when diagnosing an abnormality of the relay unit, The abnormality of the relay unit can be diagnosed based on the difference value of the current.
  • the current measuring unit, the diagnostic resistor unit, and the control unit are located on a single printed circuit board (PCB) and can be interconnected through a circuit pattern.
  • PCB printed circuit board
  • a method for diagnosing a fault of a relay includes the steps of measuring current flowing on an electric circuit of a current measuring unit, connecting or short-circuiting a relay unit and the current measuring unit, And diagnosing an abnormality of the relay unit based on a current input to the current measurement unit from the diagnosis resistance unit and a current flowing on the measured electric circuit, the diagnosis unit being connected to the relay unit and the current measurement unit.
  • the diagnosis resistance section may include at least one diagnosis resistor and a switch section for changing the conduction state between the relay section and the current measurement section.
  • the diagnosing step may include outputting a control signal for controlling the conduction state of the switch unit when diagnosing an abnormality of the relay unit.
  • measuring the current may include measuring current flowing on the electrical circuit using a shunt resistor located on the electrical circuit.
  • the relay portion is located between the positive terminal of the battery located on the electrical circuit and the load, and the shunt resistor may be located between the negative terminal of the battery and the load.
  • the diagnosing step may include calculating a difference between a current flowing on the measured electric circuit and a current input to the current measuring unit from the diagnostic resistance unit when diagnosing an abnormality of the relay unit, And diagnosing an abnormality of the relay unit based on the calculated difference value of the current.
  • the current measuring unit, the diagnostic resistor unit, and the control unit are located on a single printed circuit board (PCB) and can be interconnected through a circuit pattern.
  • PCB printed circuit board
  • the present invention diagnoses the abnormality of the relay based on the current inputted to the current measuring section from the diagnosis resistance section and the current flowing on the electric circuit measured by the current measuring section, There is an advantage that it is possible to quickly determine whether there is a failure and to prevent a secondary accident from occurring due to overvoltage or overcurrent.
  • the advantage of this is that the volume and cost of the system is reduced.
  • the present invention eliminates the need to adjust the current value flowing through the diagnostic resistance portion, thereby reducing the number of resistors used in the diagnostic resistance portion .
  • Fig. 1 is a view schematically showing a conventional relay abnormality diagnosis system 1.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a relay anomaly diagnosis system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view schematically showing the flow of current output from the battery 10 in the relay anomaly diagnosis system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of diagnosing an anomaly of a relay using a relay anomaly diagnosis system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 is a view schematically showing a conventional relay abnormality diagnosis system 1.
  • a conventional relay fault diagnosis system 1 includes a battery 10, a relay 20, a shunt resistor 30, an ASIC 40, a diagnostic resistor 50, an MCU 60, and a connector (not shown) 70-1 and 70-2.
  • the ASIC 40 measures the current on the electric circuit including the battery 10 and the relay 20 as a current measuring element.
  • the shunt resistor 30 may be located on the electric circuit, and the ASIC 40 measures the electric current flowing on the electric circuit by measuring the electric current flowing through the shunt resistor 30.
  • the diagnostic resistor 50 is used to diagnose the abnormality of the relay 20.
  • the diagnostic resistor 50 is connected in parallel with the battery 10, with one side connected to the relay 20 and the other side connected to the shunt resistor 30.
  • the MCU 60 controls each component included in the conventional relay abnormality diagnosis system 1 and diagnoses the abnormality of the relay 20 based on the current measured in the ASIC 40.
  • diagnosis resistor 50 is connected to the shunt resistor 30 and the current is measured using the shunt resistor 30 and the ASIC 40, It is necessary to connect the cathode-side connector 70-2 with the electric circuit using the electric wire, so that additional wire installation is required.
  • the diagnostic resistor 50 needs to adjust the magnitude of the current flowing through the shunt resistor 30, It can only be used in serial and parallel connection.
  • a relay anomaly diagnosis system 100 which can solve the problems of the conventional relay anomaly diagnosis system 1, will be described with reference to Figs. 2 and 3. Fig.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a relay anomaly diagnosis system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a relay anomaly diagnosis system 100 includes a relay unit 110, a current measurement unit 120, a shunt resistor 130, a diagnostic resistance unit 140, a connector 150-1 and 150-2, and a control unit 160.
  • the relay anomaly diagnosis system 100 shown in Fig. 2 is according to one embodiment, and its components are not limited to the embodiment shown in Fig. 2, and may be added, changed or deleted as necessary.
  • the current measuring unit 120 and the controller 160 which will be described later, may be one microcontroller unit (MCU), and one MCU may simultaneously perform a current measuring function and a controlling function .
  • MCU microcontroller unit
  • the relay unit 110 can be positioned on an electric circuit including the battery 10 and the load 20. By controlling the conduction state on the electric circuit, the electric power output from the battery 10 is supplied to the load 20 ). ≪ / RTI >
  • the relay unit 110 of FIG. 2 is shown as a relay capable of controlling the conduction state according to an input value, the present invention is not limited thereto, Any component that can be applied can be applied.
  • the relay unit 110 may be a contactor, a transistor, and a thyristor.
  • the conduction state is an on state in which a current can flow on the electric circuit by forming a closed circuit by connecting the electric circuit without breaking, and one side of the electric circuit is opened or short-circuited, ) Can be formed, thereby indicating an off state in which no current can flow on the electric circuit.
  • the relay unit 110 can be used in a form in which a plurality of relays are connected based on the magnitude of the current flowing on the electric circuit and the magnitude of the voltage applied to the load.
  • the relay portion 110 may be located between the load 20 and the positive terminal of the battery 10 located on the electrical circuit.
  • the current measuring unit 120 can measure the current flowing on the electric circuit including the battery 10 and the load 20.
  • the shunt resistor 130 may be located on an electric circuit including the battery 10 and the load 20, and the current measuring unit 120 may use the shunt resistor 130 to measure the shunt resistance 130 130 can measure the current flowing on the electric circuit.
  • the current measuring unit 120 may include an operational amplifier.
  • the operational amplifier can amplify the voltage value of the battery 10 applied to the shunt resistor 130 in proportion to a predetermined gain value and the current measuring unit 120 can amplify the voltage value of the shunt resistor 130 The current flowing on the electric circuit including the battery 10 and the load 20 can be measured.
  • the shunt resistor 130 may be mounted on a busbar for connecting the battery 10 and the load as shown in FIG. 2 and may be connected to the negative terminal of the battery 10 and the load 20).
  • the diagnostic resistance unit 140 may be used to diagnose an abnormality of the relay unit 110 and may connect or disconnect the relay unit 110 and the current measurement unit 120. [ To this end, the diagnostic resistance portion 140 may include one or more diagnostic resistors 140a and a switch portion 140b.
  • One or more diagnostic resistors 140a may be connected to the relay unit 110 via the positive electrode connector 150-1 and the other side may be connected to the switch unit 140a described later.
  • one or more diagnostic resistors 140a may be connected in parallel with the battery 10, and may have a predetermined resistance value in order to receive a voltage from the battery 10 and output a current of a predetermined magnitude.
  • the diagnostic resistor 140a may be in the form of one or more resistors connected in series or in parallel.
  • the switch unit 140a can change the conduction state between the relay unit 110 and the current measuring unit 120.
  • the switch unit 140a may be a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) as shown in FIG. 2, and a control signal output from the control unit 160, which will be described later,
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • the relay unit 110 and the current measuring unit 120 can be connected to each other.
  • the switch unit 140b may be directly connected to the current measuring unit 120 instead of being connected to the shunt resistor 130 via the one or more diagnostic resistors 140a and the negative electrode connector 150-2 have.
  • the current measuring unit 120, the diagnostic resistor unit 140 and the control unit 160 may be located on a single printed circuit board (PCB) Can be connected.
  • the switch unit 140b may be connected to the current measuring unit 120 in a circuit pattern on the PCB. Therefore, the relay anomaly diagnosis system 100 according to an embodiment of the present invention does not connect the diagnostic resistance unit 140 and the shunt resistor 130 via a wire, Since the diagnosis resistance portion 140 is connected, there is no need to use electric wires, which has the advantage that the volume of the system and manufacturing cost can be reduced.
  • the control unit 160 may connect the relay unit 110 and the current measuring unit 120 by controlling the diagnostic resistance unit 140.
  • the controller 160 may output a control signal for controlling the conduction state of the switch unit 140b, and the switch unit 140b may output a control signal
  • the relay unit 110 and the current measuring unit 120 can be connected by changing the conduction state to the on state.
  • the control unit 160 controls the current supplied to the current measurement unit 120 from the diagnosis resistance unit 140 and the current supplied to the relay unit 110 based on the current flowing on the electric circuit measured by the current measurement unit 120. [ ) Can be diagnosed.
  • the control unit 160 controls the current flowing through the electric circuit measured through the current measuring unit 120 and the current flowing from the diagnosis resistance unit 140 to the current measuring unit 120 in order to diagnose an abnormality of the relay unit 110. [ And it is possible to diagnose the abnormality of the relay unit 110 based on the difference value of the calculated current. Hereinafter, this will be described in more detail with reference to Fig.
  • FIG 3 is a view schematically showing the flow of current output from the battery 10 in the relay anomaly diagnosis system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the current I1 output from the battery 10 flows through the relay unit 110 and flows through the current I2 flowing toward the load 20 and the current I3 flowing toward the anode connector 150-1 ).
  • the current I1 output from the battery 10 may be divided in inverse proportion to the resistance value of the load 20 and the resistance value of the diagnostic resistance 140a.
  • the current I2 flowing to the load 20 side is divided into the current I4 flowing to the negative terminal side of the battery 10 and the current I5 flowing through the shunt resistor 130 while passing through the shunt resistor 130,
  • the current measuring unit 120 measures a current I5 flowing through the shunt resistor 130.
  • the current measuring unit 120 receives the current I3 flowing from the diagnosis resistance unit 140 to the anode connector 150-1 side, the current measuring unit 120 actually flows toward the anode connector 150-1 side The current value obtained by adding the current I3 and the current I5 flowing in the shunt resistor 130 is measured.
  • the control unit 160 calculates the difference value I5 from the current I3 flowing on the electric circuit at the current I3 + I5 measured by the current measuring unit 120 and outputs the calculated difference value I5
  • the abnormality of the relay unit 110 can be diagnosed.
  • the relay anomaly diagnosis system 100 includes a resistance value of the diagnostic resistor 140a, a type of the relay unit 110, a type of failure occurring in the relay unit 110, (Not shown) that can measure the current value flowing through the diagnostic resistor 140a under the condition of at least one of the voltage value and the current value of the diagnostic resistor 10, and stores the measured current value in a data table .
  • control unit 160 calculates the difference between the current flowing on the electric circuit and the current input to the current measuring unit 120 in the diagnosis resistance unit 140, and calculates the difference between the calculated current and the current value
  • the abnormality of the relay unit 110 can be diagnosed.
  • the storage unit may store the current value measured by the current measuring unit 120, and the controller 160 may analyze the tendency and the pattern of the stored current value to detect an abnormal symptom, When an abnormal symptom is detected, it is possible to diagnose that an abnormality has occurred in the relay unit 110.
  • the controller 160 may analyze the tendency and the pattern of the stored current value to detect an abnormal symptom, When an abnormal symptom is detected, it is possible to diagnose that an abnormality has occurred in the relay unit 110.
  • FIG. 4 a description will be made of a method of diagnosing an abnormality in a relay part using the relay part abnormality diagnosis system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of diagnosing an anomaly of a relay using the relay anomaly diagnosis system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a relay unit abnormality diagnosis request is received (S110).
  • the relay part abnormality diagnosis request may be an external input signal for diagnosing the abnormality of the relay part.
  • the present invention is not limited to this, and the relay fault diagnosis system can repeatedly perform the relay fault diagnosis operation repeatedly at predetermined time intervals even if a separate fault diagnosis request signal and instruction are not inputted.
  • step S110 when the relay unit abnormality diagnosis request is received, the control unit controls the diagnosis resistance unit to connect the relay unit and the current measurement unit (S120), and measures the current using the shunt resistor in the current measurement unit (S130).
  • control unit calculates a difference value between the current flowing on the electric circuit and the current input to the current measuring unit in the diagnosis resistance unit based on the current measured in steps S120 and S130 (S140)
  • the relay unit abnormality is diagnosed (S150).
  • step S150 If the abnormality of the relay unit is not diagnosed in step S150, the process returns to step S110 and steps S110 to S150 may be repeatedly performed.

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Abstract

본 발명은 릴레이 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 진단 저항을 이용하여 릴레이의 이상을 진단하는 릴레이 이상 진단 시스템에 있어서, 진단 저항을 전류 측정부와 직접 연결하고, 진단 저항에서 전류 측정부로 입력되는 전류 및 전류 측정부에서 측정한 전기 회로 상에 흐르는 전류를 이용하여 릴레이의 이상을 진단할 수 있는 릴레이 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

릴레이 이상 진단 시스템 및 방법
본 출원은 2017년 12월 14일자 한국 특허 출원 제10-2017-0172280호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 릴레이 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 진단 저항을 이용하여 릴레이의 이상을 진단하는 릴레이 이상 진단 시스템에 있어서, 진단 저항을 전류 측정부와 직접 연결하고, 진단 저항에서 전류 측정부로 입력되는 전류 및 전류 측정부에서 측정한 전기 회로 상에 흐르는 전류를 이용하여 릴레이의 이상을 진단할 수 있는 릴레이 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
릴레이(Relay)란, 입력이 어떤 값에 도달하였을 때 작동하여 다른 회로를 개폐하는 스위칭 장치이다. 릴레이는 독립된 회로와 연동될 수 있고, 5V와 같은 저전압계로 구성된 회로의 동작으로 인해 대전류의 회로를 온/오프시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 릴레이 내의 코일 부분과 접점 부분이 절연 및 분리되어 있기 때문에 외부의 기기와도 전기적으로 절연할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해, 릴레이는 온/오프 스위칭이 필요한 다양한 분야에서 스위칭 소자로써 활용되고 있다.
일반적으로, 릴레이는 전기 회로 상의 이상 전류가 흐르는 경우, 제어 신호에 기초하여 온/오프 동작을 수행함으로써, 이상 전류로부터 부하가 손상을 입는 것을 방지하였다.
그러나, 릴레이의 융착(Welding)과 같은 이상이 발생하여 릴레이가 동작하지 못하는 경우에 고전류와 같은 이상 전류가 전기 회로상에 흐르는 경우, 이상 전류를 차단하지 못하여 부하에 큰 손상을 줄 수 있었다.
이를 개선하기 위하여, 종래에는 릴레이 이상 진단 시스템을 사용하여 릴레이에 이상이 발생하는지 여부를 모니터링하고 진단함으로써, 이러한 문제가 발생하는 것을 사전에 방지하였다.
한편, 종래의 릴레이 이상 진단 시스템은 부하 단자(DC Link)와 배터리와 같은 전력원의 음극 단자 사이에 저항과 스위치를 직렬로 연결하고, 릴레이 진단 시, 스위치의 도통 상태를 온 상태로 변경한 후 저항에 흐르는 전류를 측정하는 방식을 사용하였다.
그러나, 이러한 종래의 릴레이 이상 진단 시스템을 사용하는 경우, 릴레이 이상 진단 시스템과 릴레이 측을 연결하기 위한 전선(DC Link wire), 배터리의 음극 단자 측과 연결하기 위한 전선(PACK minus wire), 모스펫(MOSFET) 스위치 및 다수의 저항이 필요하다는 점에서, 시스템의 부피가 커지며, 비용이 증가한다는 문제가 있다.
이에 본 발명자는, 진단 저항을 이용하여 릴레이의 이상을 진단하는 릴레이 이상 진단 시스템에 있어서, 진단 저항을 전류 측정부와 직접 연결하고, 진단 저항에서 전류 측정부로 입력되는 전류 및 전류 측정부에서 측정한 전기 회로 상에 흐르는 전류를 이용하여 릴레이의 이상을 진단함으로써, 다수의 저항 및 전선의 사용을 줄일 수 있는 릴레이 이상 진단 시스템 및 방법을 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명은 진단 저항을 이용하여 릴레이의 이상을 진단하는 릴레이 이상 진단 시스템에 있어서, 하나의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)에 위치하는 진단 저항부와 전류 측정부를 회로 패턴으로 직접 연결하고, 진단 저항부에서 전류 측정부로 입력되는 전류 및 전류 측정부에서 측정한 전기 회로 상에 흐르는 전류에 기초하여 릴레이부의 이상을 진단함으로써, 다수의 저항 및 전선의 사용을 줄일 수 있는 릴레이 이상 진단 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템은, 전기 회로 상에 위치하는 릴레이부, 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부, 상기 릴레이부와 상기 전류 측정부를 연결 또는 단락시키는 진단 저항부 및 상기 진단 저항부를 제어하여 상기 릴레이부와 상기 전류 측정부를 연결하며, 상기 진단 저항부에서 상기 전류 측정부로 입력되는 전류 및 측정된 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류에 기초하여 상기 릴레이부의 이상을 진단하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단 저항부는, 하나 이상의 진단 저항 및 상기 릴레이부와 상기 전류 측정부간의 도통 상태를 변경하는 스위치부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 릴레이부의 이상을 진단하고자 하는 경우, 상기 스위치부의 도통 상태를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전류 측정부는, 상기 전기 회로 상에 위치하는 션트 저항(Shunt Resistor)를 이용하여 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 릴레이부는 상기 전기 회로 상에 위치하는 배터리의 양극 단자와 부하 사이에 위치하며, 상기 션트 저항은 상기 배터리의 음극 단자와 상기 부하 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 릴레이부의 이상을 진단하고자 하는 경우, 측정된 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류와 상기 진단 저항부에서 상기 전류 측정부로 입력되는 전류의 차이값을 산출하며, 산출된 상기 전류의 차이값을 기반으로 상기 릴레이부의 이상을 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전류 측정부, 상기 진단 저항부 및 상기 제어부는 하나의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)상에 위치하며, 회로 패턴을 통해 상호 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 방법은, 전류 측정부가 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정하는 단계, 릴레이부와 상기 전류 측정부를 연결 또는 단락시키는 단계 및 제어부가 상기 진단 저항부를 제어하여 상기 릴레이부와 상기 전류 측정부를 연결하며, 상기 진단 저항부에서 상기 전류 측정부로 입력되는 전류 및 측정된 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류에 기초하여 상기 릴레이부의 이상을 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단 저항부는, 하나 이상의 진단 저항 및 상기 릴레이부와 상기 전류 측정부간의 도통 상태를 변경하는 스위치부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단하는 단계는, 상기 릴레이부의 이상을 진단하고자 하는 경우, 상기 스위치부의 도통 상태를 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전류를 측정하는 단계는, 상기 전기 회로 상에 위치하는 션트 저항(Shunt Resistor)를 이용하여 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 릴레이부는 상기 전기 회로 상에 위치하는 배터리의 양극 단자와 부하 사이에 위치하며, 상기 션트 저항은 상기 배터리의 음극 단자와 상기 부하 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단하는 단계는, 상기 릴레이부의 이상을 진단하고자 하는 경우, 측정된 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류와 상기 진단 저항부에서 상기 전류 측정부로 입력되는 전류의 차이값을 산출하며, 산출된 상기 전류의 차이값을 기반으로 상기 릴레이부의 이상을 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전류 측정부, 상기 진단 저항부 및 상기 제어부는 하나의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)상에 위치하며, 회로 패턴을 통해 상호 연결할 수 있다.
본 발명은 진단 저항부와 전류 측정부와 직접 연결하고, 진단 저항부에서 전류 측정부로 입력되는 전류 및 전류 측정부에서 측정된 전기 회로 상에 흐르는 전류에 기초하여 릴레이의 이상을 진단함으로써, 릴레이의 고장 유무를 빠르게 판단하여 과전압 또는 과전류로 인해 2차 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 하나의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)에 위치하는 진단 저항부와 전류 측정부를 회로 패턴으로 직접 연결함으로써, 전선을 이용하여 진단 저항부와 배터리의 음극 단자를 연결할 필요성이 사라지며, 이에 따라 시스템의 부피 및 가격이 줄어든다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 진단 저항부에 흐르는 전류가 전류 측정부로 직접 입력되기 때문에, 진단 저항부에 흐르는 전류값을 조절할 필요성이 사라지며, 이를 통해 진단 저항부에 사용되는 저항의 개수를 줄일 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래의 릴레이 이상 진단 시스템(1)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)에서 배터리(10)로부터 출력된 전류의 흐름을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)을 이용하여 릴레이의 이상을 진단하는 일련의 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래의 릴레이 이상 진단 시스템(1)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 릴레이 이상 진단 시스템(1)은 배터리(10), 릴레이(20), 션트 저항(30), ASIC(40), 진단 저항(50), MCU(60) 및 커넥터(70-1 및 70-2)를 포함하여 구성된다.
ASIC(40)은 전류 측정 소자로써, 배터리(10) 및 릴레이(20)를 포함하는 전기 회로 상의 전류를 측정한다. 이때, 전기 회로 상에는 션트 저항(30)이 위치할 수 있고, ASIC(40)은 션트 저항(30)에 흐르는 전류를 측정함으로써, 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정한다.
진단 저항(50)은 릴레이(20)의 이상 유무를 진단하기 위해 사용된다. 예컨대, 진단 저항(50)은 일측이 릴레이(20)와 연결되고, 타측이 션트 저항(30)과 연결됨으로써, 배터리(10)와 병렬 연결된다.
MCU(60)는 종래의 릴레이 이상 진단 시스템(1)에 포함된 각각의 구성요소를 제어하며, ASIC(40)에서 측정되는 전류를 기반으로 릴레이(20)의 이상을 진단한다.
상술된 종래의 릴레이 이상 진단 시스템(1)을 이용하여 릴레이(20)의 이상을 진단하고자 하는 경우, 진단 저항(50)에 흐르는 전류를 측정해야 하기 때문에, 진단 저항(50)에 흐르는 전류를 측정할 수 있는 전류 측정 소자를 별도로 구비해야 했다.
만약, 진단 저항(50)를 션트 저항(30)에 연결하고, 션트 저항(30) 및 ASIC(40)을 이용하여 전류를 측정하는 경우는 진단 저항(50)에 흐르는 전류를 션트 저항(30)에 공급하기 위하여, 전선을 이용해 음극 측 커넥터(70-2)와 전기 회로를 연결해야 하기 때문에 추가적인 와이어 설치가 필요했다.
또한, 션트 저항(30) 및 ASIC(40)을 이용하여 전류를 측정하는 경우는, 션트 저항(30)을 통해 흐르는 전류의 크기를 조절할 필요성이 있기 때문에, 진단 저항(50)은 복수개의 저항을 직렬 및 병렬로 연결하여 사용할 수 밖에 없다.
즉, 종래의 릴레이 이상 진단 시스템(1)은 추가적인 전류 측정 소자, 저항 및 전선으로 인해 시스템의 부피가 커지고 비용이 증가한다는 문제가 있었다. 이하, 도 2 및 3을 참조하여, 종래의 릴레이 이상 진단 시스템(1)이 가지는 문제점을 해결할 수 있는, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)은 릴레이부(110), 전류 측정부(120), 션트 저항(130), 진단 저항부(140), 커넥터(150-1 및 150-2) 및 제어부(160)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 릴레이 이상 진단 시스템(100)은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성 요소들이 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 예를 들어, 후술되는 전류 측정부(120)와 제어부(160)는 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit; MCU)일 수 있으며, 하나의 MCU가 전류 측정 기능 및 제어 기능을 동시에 수행할 수 있다.
먼저, 릴레이부(110)는 배터리(10)와 부하(20)를 포함하는 전기 회로 상에 위치할 수 있으며, 전기 회로 상의 도통 상태를 제어함으로써, 배터리(10)에서 출력되는 전력을 부하(20)로 공급 또는 단락 시킬 수 있다.
여기서, 도 2의 릴레이부(110)는 입력값에 따라 도통 상태를 제어할 수 있는 릴레이(Relay)로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 전기 회로 상에 위치하여 도통 상태를 제어할 수 있는 어떠한 구성요소든지 적용될 수 있다. 예를 들어, 릴레이부(110)는 콘텍터(Contactor), 트랜지스터(Transistor) 및 사이리스터(Thyristor)일 수 있다.
여기서, 도통 상태는 전기 회로가 끊어짐 없이 연결되어 폐회로(Closed Circuit)를 형성함으로써 전기 회로 상에 전류가 흐를 수 있는 온(On) 상태 및 전기 회로의 일측면이 개방 또는 단락 되어 개방회로(Open Circuit)를 형성함으로써, 전기 회로 상에 전류가 흐를 수 없는 오프(Off) 상태를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 릴레이부(110)는 전기 회로 상에 흐르는 전류의 크기 및 부하에 인가되는 전압의 크기에 기초하여 복수의 릴레이가 연결된 형태로 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 릴레이부(110)는 전기 회로 상에 위치하는 배터리(10)의 양극 단자와 부하(20) 사이에 위치할 수 있다.
전류 측정부(120)는 배터리(10)와 부하(20)를 포함하는 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 예를 들어, 배터리(10)와 부하(20)를 포함하는 전기 회로 상에 션트 저항(130)이 위치할 수 있으며, 전류 측정부(120)는 션트 저항(130)을 이용하여, 션트 저항(130)에 흐르는 전류를 측정함으로써, 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
일 예로, 전류 측정부(120)는 연산 증폭기(Operating Amplifier)를 포함할 수 있다. 연산 증폭기는 션트 저항(130)에 인가되는 배터리(10)의 전압값을 기 설정된 게인(Gain) 값에 비례하여 증폭시킬 수 있고, 전류 측정부(120)는 증폭된 전압값, 션트 저항(130)의 저항값을 이용하여 전류를 산출함으로써, 배터리(10)와 부하(20)를 포함하는 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 션트 저항(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 배터리(10)와 부하를 연결하기 위한 버스바(Busbar) 상에 설치될 수 있으며, 배터리(10)의 음극 단자와 부하(20) 사이에 위치할 수 있다.
진단 저항부(140)는 릴레이부(110)의 이상을 진단하기 위하여 사용될 수 있으며, 릴레이부(110)와 전류 측정부(120)를 연결 또는 단락시킬 수 있다. 이를 위해, 진단 저항부(140)는 하나 이상의 진단 저항(140a) 및 스위치부(140b)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 진단 저항(140a)은 일측이 양극 커넥터(150-1)을 통해 릴레이부(110)와 연결되고, 타측이 후술되는 스위치부(140a)와 연결될 수 있다.
또한, 하나 이상의 진단 저항(140a)은 배터리(10)와 병렬 연결될 수 있으며, 배터리(10)로부터 전압을 인가 받아 일정 크기의 전류를 출력하기 위하여 소정의 저항값을 가질 수 있다. 예를 들어, 진단 저항(140a)은 하나 이상의 저항들이 직렬 또는 병렬로 연결된 형태일 수 있다.
스위치부(140a)는 릴레이부(110)와 전류 측정부(120)간의 도통 상태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 스위치부(140a)는 도 2에 도시된 바와 같이 모스펫 (Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor; MOSFET)일 수 있으며, 후술되는 제어부(160)에서 출력되는 제어 신호가 게이트(Gate) 단자에 입력되는 경우, 온 상태가 되어 릴레이부(110)와 전류 측정부(120)를 연결 할 수 있다.
스위치부(140b)는 일측이 하나 이상의 진단 저항(140a)와 연결되고 타측이 음극 커넥터(150-2)를 통해 션트 저항(130)에 연결되는 것이 아닌, 전류 측정부(120)에 직접 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 전류 측정부(120), 진단 저항부(140) 및 후술되는 제어부(160)는 하나의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)상에 위치할 수 있으며, 회로 패턴을 통해 상호 연결될 수 있다. 예를 들어, 스위치부(140b)는 PCB 상에서 회로 패턴으로 전류 측정부(120)와 연결될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)은 전선(Wire)를 통해 진단 저항부(140)와 션트 저항(130)을 연결하지 않고, 단순히 회로 패턴을 통해서 전류 측정부와 진단 저항부(140)를 연결하기 때문에, 전선을 사용할 필요성이 없어지며, 이에 따라, 시스템의 부피와 제작 비용을 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.
제어부(160)는 진단 저항부(140)를 제어하여, 릴레이부(110)와 전류 측정부(120)를 연결할 수 있다. 예를 들어, 릴레이부(110)의 이상을 진단하고자 하는 경우, 제어부(160)는 스위치부(140b)의 도통 상태를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있고, 스위치부(140b)는 제어 신호에 따라 도통 상태를 온상태로 변경함으로써, 릴레이부(110)와 전류 측정부(120)를 연결할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(160)는 진단 저항부(140)에서 전류 측정부(120)로 입력되는 전류 및 전류 측정부(120)에서 측정된 전기 회로 상에 흐르는 전류에 기초하여 릴레이부(110)의 이상을 진단할 수 있다.
제어부(160)는 릴레이부(110)의 이상을 진단하고자 하는 경우, 전류 측정부(120)를 통해 측정된 전기 회로 상에 흐르는 전류와 진단 저항부(140)에서 전류 측정부(120)로 입력되는 전류의 차이값을 산출하며, 산출된 전류의 차이값을 기반으로 릴레이부(110)의 이상을 진단할 수 있다. 이하, 도 3을 참조하여, 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)에서 배터리(10)로부터 출력된 전류의 흐름을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 배터리(10)에서 출력되는 전류(I1)는 릴레이부(110)를 지나면서, 부하(20)측으로 흐르는 전류(I2)와 양극 커넥터(150-1)측으로 흐르는 전류(I3)로 나뉘게 된다. 이때, 배터리(10)에서 출력되는 전류(I1)는 부하(20)의 저항값과 진단 저항(140a)의 저항값에 반비례하게 나눠질 수 있다. 이후, 부하(20)측으로 흐르는 전류(I2)는 션트 저항(130)을 거치면서, 배터리(10)의 음극 단자측으로 흐르는 전류(I4)과 션트 저항(130)에 흐르는 전류(I5)로 나뉘며, 전류 측정부(120)는 션트 저항(130)에 흐르는 전류(I5)를 측정한다. 이때, 전류 측정부(120)는 진단 저항부(140)로부터 양극 커넥터(150-1)측으로 흐르는 전류(I3)를 입력받기 때문에 실제로 전류 측정부(120)는 양극 커넥터(150-1)측으로 흐르는 전류(I3)와 션트 저항(130)에 흐르는 전류(I5)가 합산된 전류값을 측정하게 된다.
제어부(160)는 전류 측정부(120)에서 측정된 전류(I3 + I5)에서 전기 회로 상에 흐르는 전류(I3)와의 차이값(I5)을 산출하고, 산출된 전류의 차이값(I5) 을 기반으로 릴레이부(110)의 이상을 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)은 진단 저항(140a)의 저항값, 릴레이부(110)의 종류, 릴레이부(110)에 발생한 고장의 종류, 배터리(10)의 전압값 및 전류값 중 어느 하나 이상의 조건 하에서 실험적으로 진단 저항(140a)에 흐르는 전류값을 측정 할 수 있고, 측정된 전류값을 데이터 테이블화 하여 저장하는 저장부(미도시)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 제어부(160)는 전기 회로 상에 흐르는 전류와 진단 저항부(140)에서 전류 측정부(120)로 입력되는 전류의 차이값을 산출하고, 산출된 전류와 저장부에 저장된 전류값을 비교하여 릴레이부(110)의 이상을 진단할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 저장부(미도시)는 전류 측정부(120)에서 측정되는 전류값을 저장할 수 있고, 제어부(160)는 저장된 전류값의 경향성 및 패턴을 분석하여 이상 징후를 검출하고, 이상 징후가 검출되는 경우, 릴레이부(110)에 이상이 발생한 것으로 진단할 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이부 이상 진단 시스템(100)을 이용한 릴레이부 이상 진단 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 이상 진단 시스템(100)을 이용하여 릴레이의 이상을 진단하는 일련의 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 릴레이부 이상 진단 요청을 수신한다(S110).
여기서, 릴레이부 이상 진단 요청은 릴레이부의 이상을 진단하기 위해 외부에서 입력하는 신호일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 릴레이 이상 진단 시스템은 별도의 이상 진단 요청 신호 및 지시가 입력되지 않더라도 기 설정된 시간마다 반복적으로 릴레이부 이상 진단 동작을 수행할 수 있다.
S110단계에서 릴레이부 이상 진단 요청을 수신하는 경우, 제어부는 진단 저항부 제어하여 릴레이부와 전류 측정부 연결하고(S120), 전류 측정부에서 션트 저항을 이용하여 전류 측정한다(S130).
이후, 제어부는 S120 및 S130 단계에서 측정된 전류에 기초하여 전기 회로 상에 흐르는 전류와 진단 저항부에서 전류 측정부로 입력되는 전류의 차이값을 산출하고(S140), 산출된 전류의 차이값을 기반으로 릴레이부 이상을 진단한다(S150).
S150단계에서 릴레이부의 이상이 진단되지 않는 경우, S110단계로 돌아가 S110단계 내지 S150 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.
전술한 릴레이 이상 진단 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 전기 회로 상에 위치하는 릴레이부;
    상기 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부;
    상기 릴레이부와 상기 전류 측정부를 연결 또는 단락시키는 진단 저항부; 및
    상기 진단 저항부를 제어하여 상기 릴레이부와 상기 전류 측정부를 연결하며, 상기 진단 저항부에서 상기 전류 측정부로 입력되는 전류 및 측정된 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류에 기초하여 상기 릴레이부의 이상을 진단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진단 저항부는,
    하나 이상의 진단 저항; 및
    상기 릴레이부와 상기 전류 측정부간의 도통 상태를 변경하는 스위치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 릴레이부의 이상을 진단하고자 하는 경우, 상기 스위치부의 도통 상태를 제어하는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 시스템.
  4. 제1항에 있어서
    상기 전류 측정부는,
    상기 전기 회로 상에 위치하는 션트 저항(Shunt Resistor)를 이용하여 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 릴레이부는 상기 전기 회로 상에 위치하는 배터리의 양극 단자와 부하 사이에 위치하며, 상기 션트 저항은 상기 배터리의 음극 단자와 상기 부하 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 릴레이부의 이상을 진단하고자 하는 경우, 측정된 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류와 상기 진단 저항부에서 상기 전류 측정부로 입력되는 전류의 차이값을 산출하며, 산출된 상기 전류의 차이값을 기반으로 상기 릴레이부의 이상을 진단하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전류 측정부, 상기 진단 저항부 및 상기 제어부는 하나의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)상에 위치하며, 회로 패턴을 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 시스템.
  8. 전류 측정부가 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정하는 단계;
    릴레이부와 상기 전류 측정부를 연결 또는 단락시키는 단계; 및
    제어부가 상기 진단 저항부를 제어하여 상기 릴레이부와 상기 전류 측정부를 연결하며, 상기 진단 저항부에서 상기 전류 측정부로 입력되는 전류 및 측정된 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류에 기초하여 상기 릴레이부의 이상을 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 진단 저항부는,
    하나 이상의 진단 저항; 및
    상기 릴레이부와 상기 전류 측정부간의 도통 상태를 변경하는 스위치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 진단하는 단계는,
    상기 릴레이부의 이상을 진단하고자 하는 경우, 상기 스위치부의 도통 상태를 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 방법.
  11. 제8항에 있어서
    상기 전류를 측정하는 단계는,
    상기 전기 회로 상에 위치하는 션트 저항(Shunt Resistor)를 이용하여 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 릴레이부는 상기 전기 회로 상에 위치하는 배터리의 양극 단자와 부하 사이에 위치하며, 상기 션트 저항은 상기 배터리의 음극 단자와 상기 부하 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 진단하는 단계는,
    상기 릴레이부의 이상을 진단하고자 하는 경우, 측정된 상기 전기 회로 상에 흐르는 전류와 상기 진단 저항부에서 상기 전류 측정부로 입력되는 전류의 차이값을 산출하며, 산출된 상기 전류의 차이값을 기반으로 상기 릴레이부의 이상을 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 전류 측정부, 상기 진단 저항부 및 상기 제어부는 하나의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)상에 위치하며, 회로 패턴을 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 이상 진단 방법.
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