KR101976873B1 - 릴레이 융착 검출장치 및 검출방법 - Google Patents

Abstract

차량의 메인 배터리와 메인 배터리의 전원을 단속하는 메인 릴레이 및 메인 배터리와 연결된 제1캐패시터로 형성된 메인 배터리 시스템; 상기 메인 배터리 시스템과 전기적으로 연결되며 급속충전릴레이 및 제2캐패시터가 구비된 급속충전 시스템; 및 프리차징 시 상기 메인 배터리 시스템과 급속충전 시스템의 변화를 검출하여 릴레이의 융착여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 릴레이 융착 검출장치가 소개된다.

Description

릴레이 융착 검출장치 및 검출방법 {RELAY FUSION DETECTING APPARATUS AND METHOD FOR HIGH VOLTAGE BATTERY SYSTEM OF VEHICLE}

본 발명은 배터리시스템의 전류를 단속하도록 구비된 릴레이의 융착 여부를 검출할 수 있도록 함으로써, 보다 향상된 안전성 확보 및 배터리시스템의 보호가 가능한 릴레이 융착 검출장치 및 검출방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량이나 전기차 등과 같은 친환경차에는 고전압배터리 시스템이 탑재되는데, 안전 및 시스템의 보호를 위하여 고전압배터리의 전류를 차단할 수 있도록 릴레이를 구비하고 있다.

상기한 바와 같은 릴레이는 과전류 등에 의해 스위치 역할을 하는 양쪽의 접점이 서로 고착되는 경우가 있는데, 이를 융착이라 하며, 이러한 융착 발생시 고전압배터리 시스템의 전류 차단 작용이 수행되지 못하게 되므로, 차량의 릴레이의 융착을 검출하도록 하고 있다.

대한민국 특허 공개번호 10-2005-0045074 A에서는 전기 차량의 프리차징 제어장치에 있어서, 상기 전기 차량의 메인 배터리와 차량 시스템의 사이에서 전기적인 회로를 구성하며, 상기 차량 시스템으로 메인 배터리의 전원 공급을 단속하는 메인 릴레이와; 상기 전기 차량의 메인 배터리와 차량 시스템의 사이에서 상기 메인 릴레이와 별도로 전기적인 회로를 구성하며, 전원 전압 상승을 지연시켜 급격한 전류 흐름을 막아 상기 메인 릴레이의 고착현상을 방지하는 프리차징 릴레이와; 상기 프리차징 릴레이의 동작시 고전압 전원 상승 시간을 상기 메인 배터리 전원 전압의 상태에 따라 능동적으로 제어하도록 전압 제어신호를 발생하는 배터리 관리 시스템과; 프리차징 릴레이 동작 회로와 상기 차량 시스템 사이에서 전기적인 회로를 이루며, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 공급되는 전압 제어신호의 입력에 따라 구동되어 커패시터 용량이 가변되는 전압 제어 커패시터를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 프리차징 제어장치가 소개된다.

특히, 하이브리드 차량이나 전기차량 중 차량에 플러그를 연결하여 메인 배터리를 충전 가능한 플러그 인 하이브리드 차량이나 플러그 인 전기차량의 경우에는 급속충전 릴레이의 경우에는 외부의 급속충전기가 급속충전 포트에 연결된 경우에만 급속충전 릴레이의 융착여부를 검지하고 있어 급속충전기가 연결되지 않은 경우에는 융착여부를 검지하지 못해 큰 사고로 이어지는 등 문제가 발생하였다.

따라서, 외부의 급속충전기가 연결되지 않은 상태에서도 급속충전 릴레이의 융착여부를 검출하여 경고함으로써, 사고를 미연에 방지하여 탑승자를 보호하는 릴레이 융착 검출장치 및 검출방법이 필요한 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2005-0045074 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부의 급속충전기가 연결되지 않은 상태에서도 급속충전 릴레이의 융착여부를 검출하여 경고함으로써, 사고를 미연에 방지하여 탑승자를 보호하는 릴레이 융착 검출장치 및 검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 릴레이 융착 검출장치는 차량의 메인 배터리와 메인 배터리의 전원을 단속하는 메인 릴레이 및 메인 배터리와 연결된 제1캐패시터로 형성된 메인 배터리 시스템; 상기 메인 배터리 시스템과 전기적으로 연결되며 급속충전릴레이 및 제2캐패시터가 구비된 급속충전 시스템; 및 프리차징 시 상기 메인 배터리 시스템과 급속충전 시스템의 변화를 검출하여 릴레이의 융착여부를 판단하는 제어부;를 포함한다.

상기 급속 충전 시스템은 급속충전포트와 급속충전포트를 커버하는 덮개 및 제2캐패시터로 구성될 수 있다.

상기 제2캐패시터는 상기 덮개에 형성될 수 있다.

상기 제2캐패시터의 (+)단자와 (-)단자에는 덮개의 폐쇄 시 각각에 대응하는 위치에 급속충전포트의 (+)단자와 (-)단자가 결합되어 메인 배터리 시스템과 전기적인 회로가 구성될 수 있다.

상기 제어부는 프리차징 시 시정수의 변화를 검지하여 급속충전릴레이의 융착여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 릴레이 융착 검출방법은 프리차징 시 입력되는 입력값을 제어부에 기 입력된 소정의 기준값과 비교하여 급속충전 릴레이의 융착 여부를 판단하는 판단단계; 및 상기 판단단계에서 급속충전 릴레이가 융착되었다고 판단되면 제어부가 제2캐패시터의 강제 방전을 수행하는 방전단계;를 포함한다.

상기 판단단계에서는 제어부에 기 입력된 시정수값을 기준으로 융착 여부를 판단할 수 있다.

상기 판단단계에서는 제어부에 기 입력된 전압값을 기준으로 융착 여부를 판단할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 릴레이 융착 검출장치 및 검출방법에 따르면 외부의 급속충전기를 차량에 결합하지 않더라도 간단한 구성만으로도 차량 자체적으로 급속충전 릴레이의 융착 여부를 진단하여 사고를 미연에 방지하여 탑승자를 안전하게 보호하는 효과가 있어 브랜드 이미지 제고의 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 융착 검출장치를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 A부분의 상세도.
도 3은 본 발명과 종래의 기술의 대비한 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 융착 검출방법에 따른 블록도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 릴레이 융착 검출장치 및 검출방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 융착 검출장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 A부분의 상세도이며 도 3은 본 발명과 종래의 기술의 대비한 그래프이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 릴레이 융착 검출장치는 차량의 메인 배터리(110)와 메인 배터리(110)의 전원을 단속하는 메인 릴레이(130) 및 메인 배터리(110)와 연결된 제1캐패시터(150)로 형성된 메인 배터리 시스템(100); 상기 메인 배터리 시스템(100)과 전기적으로 연결되며 급속충전릴레이(310) 및 제2캐패시터(330)가 구비된 급속충전 시스템(300); 및 프리차징 시 상기 메인 배터리 시스템(100)과 급속충전 시스템(300)의 변화를 검출하여 릴레이의 융착여부를 판단하는 제어부(500);를 포함한다.

본 발명은 종래의 친환경 차량 중 플러그 인 하이브리드 차량 혹은 플러그인 전기 차량인 경우에 해당하는 것으로써, 외부로부터 메인 배터리를 급속 충전할 수 있는 급속충전 시스템이 형성되어 있는 경우에 해당한다.

종래에는 급속충전을 위해서 외부의 급속충전기를 급속충전 포트에 결합한 상태에서만 급속충전기가 급속충전 릴레이의 융착을 판단하여 알려주는 방식으로써, 급속충전기를 연결하지 않은 상태에서는 급속충전 릴레이의 융착여부를 알 수 없어 자칫 큰 사고로 연결될 우려가 있었다.

그러나, 본 발명의 릴레이 융착 검출장치는 외부의 급속충전기를 연결하지 않더라도 차량 자체적으로 급속충전 릴레이의 융착을 진단할 수 있도록 하여 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

상기 메인 배터리 시스템은 차량의 메인 배터리(110)와 메인 배터리(110)의 전원을 단속하는 메인 릴레이(130) 및 메인 배터리(110)와 연결된 제1캐패시터(150)로 형성되며 메인 배터리 시스템(100)과 별도로 독립적으로 구성된 프리차징(Precharging) 회로로 구성되며 이러한 내용은 주지관용의 기술이므로 별도의 서술은 생략한다.

차량 시스템에 메인 릴레이(130)를 바로 붙일 경우 메인 릴레이(130)가 붙는 순간 급격한 전류의 흐름에 의해 메인 릴레이(130)의 고착 현상이 나타나기 때문에 프리차징 릴레이(미도시)를 사용하여 프리차징 릴레이를 먼저 온(ON)하여 전원을 서서히 상승시켜 차량 시스템에 전류를 공급 후 메인 릴레이(130)를 온하여 저항 요소를 제거하여 차량 시스템에 전원을 공급하게 된다.

또한, 상기 급속 충전 시스템(300)은 급속충전 포트(350)와 급속충전 포트(350)를 커버하는 덮개(370) 및 제2캐패시터(330)로 구성되되, 특히 상기 제2캐패시터(330)는 상기 덮개(370)에 형성된다. 상기 제2캐패시터(330)의 (+)단자와 (-)단자에는 덮개(370)의 폐쇄 시 각각에 대응하는 위치에 급속충전 포트(350)의 (+)단자와 (-)단자가 결합되어 메인 배터리 시스템(100)과 전기적인 회로가 구성되어 종래와는 다르게 제1캐패시터(150)와 제2캐패시터(330)에 의해 시정수가 결정되게 된다.

도 2에서는 상기 급속충전 포트(350)와 덮개(370)의 (+)단자와 (-)단자는 급속충전 포트(350) 측이 홀 형상으로 형성되고, 덮개(370)가 돌출돌기 형상으로 형성된 것을 도시하였으나 이러한 결합방법은 설계나 환경에 따라 얼마든지 변경가능하다.

여기서 시정수라는 개념이 도입되게 되는데, 시정수란 물리량이 지수관수적으로 변화하여 정상치에 달하는 경우에 물리량이 정상치의 63.2%에 달할 때까지의 시간으로 정의하며 본 발명에서 물리량은 인버터 캡의 전압 거동의 값이다.

프리차징에 걸리는 시간은 늘 동일하도록 제어되는데 이 때 제어부(500)에는 늘 동일한 값으로 소정의 프리차징 시정수가 입력되어 있으며 본 발명에서는 급속충전 릴레이(310)의 융착이 없을 때의 기준값을

로 표시한다. 이 값은 메인 배터리 시스템(100)의 메인 릴레이(130) 내의 저항 R0와 제1캐패시터(150)의 전기용량(C0)을 곱한 값으로써, 제어부(500)에는 상기한 값이 기준값으로 저장된다.

만약, 급속충전 릴레이(310)의 융착이 발생되면 프리차징 시 시정수의 값이 증가하게 되는데, 이것은 상기한 식에서 메인 릴레이(130) 내의 R0 값은 동일하나 제1캐피시터(150)의 전기용량(C0)과 제2캐피시터(C1)의 전기용량이 합쳐진 후 곱해지기 때문에 융착이 발생한 후의 시정수 값

은

보다 커지게 되고, 상기 제어부(500)에서는 이러한 시정수의 변화를 검지하여 급속충전 릴레이(310)에 융착이 발생하였다고 판단하게 된다.

이러한 내용은 도 3의 그래프를 통해 알 수 있는데, 급속충전 릴레이(310)의 융착여부를 판단하는 기준값 B라고 정할 시, 급속충전 릴레이(310)의 융착이 발생하지 않은 정상상태(C)에서는 시정수가

가 되게 되며, 급속충전 릴레이(310)의 융착이 발생한 이상상태(D)에서는 시정수가

으로

보다 길어지게 되어 제어부(500)가 급속충전 릴레이(310)의 융착 여부를 검지하고 판단할 수 있게 된다.

또한, 급속충전 릴레이(310)의 융착이 발생하지 않은 정상상태(C)에서는

의 시간에 상태에서의 인버터 전압의 크기가 기준 전압(B)에 해당하나, 급속충전 릴레이(310)의 융착이 발생한 이상상태(D)에서는 인버터의 전압이 정상상태(C)에서 보다 낮으므로 급속충전 릴레이(310)의 융착 여부를 판단할 수 있게 되는 것이다.

만약, 제어부(500)에서 급속충전 릴레이(310)가 융착된 것이라고 판단되면 제어부(500)에서는 제2캐새피터(310)의 강제 방전을 수행하여 급속충전 포트 덮개(370)의 충전 전압을 방전시켜 사고를 미연에 방지하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 융착 검출방법에 따른 블록도로써, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 릴레이 융착 검출방법은 상기한 구성을 갖는 릴레이 융착 검출장치에 있어서, 프리차징 시 입력되는 입력값을 제어부(500)에 기 입력된 소정의 기준값과 비교하여 급속충전 릴레이(310)의 융착 여부를 판단하는 판단단계(S100); 및 상기 판단단계(S100)에서 급속충전 릴레이(310)가 융착되었다고 판단되면 제어부(500)가 제2캐패시터(330)의 강제 방전을 수행하는 방전단계(S300);를 포함한다.

상기 판단단계(S100)에서는 제어부(500)에 기 입력된 소정의 기준값인 시정수값 또는 전압값을 기준으로 융착 여부를 판단하고, 시정수값 또는 전압값이 기준값과 다른 거동이 확인되면 급속충전 릴레이(310)가 융착되었다고 판단하고 방전단계(S300)를 수행하게 된다.

본 발명의 릴레이 융착 검출장치 및 검출방법은 외부의 급속충전기를 차량에 결합하지 않더라도 간단한 구성만으로도 차량 자체적으로 급속충전 릴레이의 융착 여부를 진단하여 사고를 미연에 방지하여 탑승자를 안전하게 보호하는 효과가 있어 브랜드 이미지 제고의 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 메인 배터리 시스템 110 : 메인 배터리
130 : 메인 릴레이 150 : 제1캐패시터
300 : 급속충전 시스템 310 : 급속충전 릴레이
330 : 제2캐패시터 350 : 급속충전 포트
370 : 덮개 500 : 제어부
S100 : 판단단계 S300 : 방전단계

Claims (8)

1. 차량의 메인 배터리와 메인 배터리의 전원을 단속하는 메인 릴레이 및 메인 배터리와 연결된 제1캐패시터로 형성된 메인 배터리 시스템;
   상기 메인 배터리 시스템과 전기적으로 연결되며 급속충전릴레이 및 급속충전릴레이와 전기적으로 연결되는 제2캐패시터가 구비된 급속충전 시스템; 및
   프리차징 시 상기 메인 배터리 시스템과 급속충전 시스템의 변화를 검출하여 급속충전릴레이의 융착여부를 판단하는 제어부;를 포함하되,
   상기 급속 충전 시스템은 급속충전포트와 급속충전포트를 커버하는 덮개 및 제2캐패시터로 구성되고,
   상기 제2캐패시터는 상기 덮개에 형성되며,
   상기 제2캐패시터의 (+)단자와 (-)단자에는 덮개의 폐쇄 시 각각에 대응하는 위치에 급속충전포트의 (+)단자와 (-)단자가 결합되어 메인 배터리 시스템과 전기적인 회로가 구성되는 것을 특징으로 하는 릴레이 융착 검출장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는 프리차징 시 시정수의 변화를 검지하여 급속충전릴레이의 융착여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 릴레이 융착 검출장치.
6. 차량의 메인 배터리와 메인 배터리의 전원을 단속하는 메인 릴레이 및 메인 배터리와 연결된 제1캐패시터로 형성된 메인 배터리 시스템, 상기 메인 배터리 시스템과 전기적으로 연결되며 급속충전릴레이 및 급속충전릴레이와 전기적으로 연결되는 제2캐패시터가 구비된 급속충전 시스템, 및 프리차징 시 상기 메인 배터리 시스템과 급속충전 시스템의 변화를 검출하여 급속충전릴레이의 융착여부를 판단하는 제어부;를 포함하되, 상기 급속 충전 시스템은 급속충전포트와 급속충전포트를 커버하는 덮개 및 제2캐패시터로 구성되고, 상기 제2캐패시터는 상기 덮개에 형성되며, 상기 제2캐패시터의 (+)단자와 (-)단자에는 덮개의 폐쇄 시 각각에 대응하는 위치에 급속충전포트의 (+)단자와 (-)단자가 결합되어 메인 배터리 시스템과 전기적인 회로가 구성되는 릴레이 융착 검출장치를 이용하여 릴레이의 융착을 검출하는 방법에 있어서,
   프리차징 시 입력되는 입력값을 제어부에 기 입력된 소정의 기준값과 비교하여 급속충전 릴레이의 융착 여부를 판단하는 판단단계; 및
   상기 판단단계에서 급속충전 릴레이가 융착되었다고 판단되면 제어부가 제2캐패시터의 강제 방전을 수행하는 방전단계;를 포함하는 릴레이 융착 검출방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 판단단계에서는 제어부에 기 입력된 시정수값을 기준으로 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 릴레이 융착 검출방법.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 판단단계에서는 제어부에 기 입력된 전압값을 기준으로 융착 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 릴레이 융착 검출방법.

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