KR100204769B1 - Main power contactor of an electric vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주전원개폐장치내에 배터리 전압, 전류 및 온도 검출기증을 부가하여 기능이 다양화된 전기자동차용 주전원 개폐장치에 관한 것으로, 종래에는 주전원개폐기가 단순히 주 전원의 개폐기능만 구비되어 다양한 기능의 요구에 부응하지 못하였다.The present invention relates to a main power switchgear for an electric vehicle in which the function is diversified by adding a battery voltage, current and temperature detector in the main switchgear, and in the related art, the main switchgear is simply provided with a switch function of the main power source. It did not meet the demand.
본 발명은 차량제어기(16)의 제어신호에 의해 보조 전지(12)의 전원으로 동작되는 메인 릴레이(18,20)가 주 전지(10)의 공급전원을 개폐하도록 주 전지(10)와 모터제어기(14)사이에 설치됨과 더불어 주 전지(10)와 메인 릴레이(18) 사이에 메인 퓨우즈(30)가 설치되고, 또한 상기 주 전지의(10)의 전압과 전류 및 온도를 감지하여 차량제어기(16)로 송출하도록 전압변환모듈(22)과 전류변환모듈(24) 및 온도변환모듈(26)이 각각 설치되며, 상기 전압변환모듈(22)과 전류변환모듈(24) 및 온도변환모듈(26)의 각 구동전원을 위하여 보조 전지(12)의 전원을 직류/직류변환하여 각 모듈에 공급하도록 직류/직류변환기(28)가 설치되어 이루어진 발명임.According to the present invention, the main relay 10 and the motor controller operate such that the main relays 18 and 20 operated by the power supply of the auxiliary battery 12 open and close the supply power of the main battery 10 by the control signal of the vehicle controller 16. The main fuse 30 is installed between the main battery 10 and the main relay 18, and the vehicle controller is configured to sense the voltage, current, and temperature of the main battery 10. The voltage conversion module 22, the current conversion module 24 and the temperature conversion module 26 are respectively installed to be sent to the 16, the voltage conversion module 22, the current conversion module 24 and the temperature conversion module ( The DC / DC converter 28 is installed to supply power to each module by supplying DC / DC conversion to the power supply of the auxiliary battery 12 for each driving power of 26).
Description
제1도는 본 발명에 따른 주전원 개폐장치의 구성도.1 is a block diagram of a main power switch according to the present invention.
제2도는 본 발명에 따른 메인 릴레이의 제어신호를 나타내는 파형도이다.2 is a waveform diagram showing a control signal of the main relay according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 주 전지 12 : 보조 전지10: main battery 12: secondary battery
14 : 모터제어기 16 : 차량제어기14: motor controller 16: vehicle controller
18, 20 : 메인릴레이 22 : 전압변환모듈18, 20: main relay 22: voltage conversion module
24 : 전류변환모듈 26 : 온도변환모듈24: current conversion module 26: temperature conversion module
28 : 직류/직류변환기 30 : 메인퓨우즈28: DC / DC converter 30: main fuse
32 : 전류센서 34 : 온도센서32: current sensor 34: temperature sensor
본 발명은 전기자동차용 주전원 개폐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주전원개폐장치내에 배터리 전압, 전류 및 온도 검출기능을 부가하여 기능이 다양화된 전기자동차용 주전원 개폐장치에 관한 것이다.The present invention relates to a main power switchgear for an electric vehicle, and more particularly, to a main power switchgear for the electric vehicle is diversified by adding a battery voltage, current and temperature detection function in the main power switch.
최근의 대기오염에 심각한 영향을 주고 있는 가솔린이나 중유를 주연료로 사용하는 차량용 대체용으로 공해발생이 적은 전기자동차의 개발이 많이 이루어지고 있다.Recently, there are many developments of low-pollution electric vehicles as a substitute for vehicles using gasoline or heavy oil as main fuels, which have serious effects on air pollution.
전기자동차는 구동연료로서 대개 2차전지인 납축전지를 사용하고 있으며, 납축전지에서 출력되는 고전압, 고전류로 동력발생장치를 구동시키고 이를 동력전달장치를 통해 구동휠로 전달하여 구동휠을 회전시키므로써 공해 발생을 극히 적게하고 있다.Electric vehicles generally use lead acid batteries, which are secondary batteries, as a driving fuel, and drive the power generator with high voltage and high current output from lead acid batteries, and transmit the power generator to the driving wheels through the power transmission device to rotate the driving wheels. Occurs very little.
이와 같은 전기자동차에서는 차량구동용 전원을 공급하는 주 전지와 상기 주 전지의 전원공급을 허용/차단하는 메인 릴레이가 설치되어 있고, 상기 릴레이는 차량 제어기에 연결되는 조작스위치의 작동에 따라 보조 전지에 연결되는 차량제어기의 제어신호에 따라 주 전지로 부터 모터제어기로의 전원공급을 제어하도록 이루어져 있다.In such an electric vehicle, a main battery for supplying vehicle driving power and a main relay for allowing / blocking power supply of the main battery are installed, and the relay is connected to the auxiliary battery according to the operation of an operation switch connected to the vehicle controller. It is configured to control the power supply from the main battery to the motor controller according to the control signal of the connected vehicle controller.
그런데 종래의 전기자동차에서 사용되는 주전원 개폐장치의 기능은 주 전지로부터 모터제어기로 흐르는 전류를 연결 또는 차단하는 기능만을 갖고 있을 뿐 전기자동차에서 필수적으로 요구되는 배터리 전압, 전류 및 온도 검출기능을 구비하고 있지 못하였기 때문에 이러한 기능을 별도의 장치를 통해 구성하였으므로 설치공간이 크고 작업이 불편하였다.However, the main power switch device used in the conventional electric vehicle has only a function of connecting or disconnecting a current flowing from the main battery to the motor controller, and has a battery voltage, current, and temperature detection function, which are essential for the electric vehicle. Since this function was configured through a separate device because it was not installed, the installation space is large and the work is inconvenient.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 주 전지로 부터 모터제어기로의 주전원 공급여부를 제어하는 주전원 개폐장치에 배터리 전압, 전류 및 온도 검출기능을 부가하여 작업이 용이하게 이루어질 수 있고 그에 따라 주전원 개폐장치의 기능을 좀더 확대하고 다양화시킨 전기자동차용 주전원 개폐장치를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.The present invention has been invented in view of the above circumstances, and the operation can be easily performed by adding a battery voltage, current and temperature detection function to a main power switch that controls whether the main power is supplied from the main battery to the motor controller. Accordingly, an object of the present invention is to provide a main power switch for an electric vehicle which expands and diversifies the function of the main power switch.
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명은 주 전지로부터 모터제어기로 흐르는 전류를 연결 또는 차단하는데 이용되는 메인 릴레이에 차량제어기가 펄스폭변조신호의 듀티 신호를 출력제어하므로써 코일의 소비전류를 줄임과 동시에 온도상승을 저감시킬 수 있고, 주 전지로 부터의 입력단에 퓨우즈를 설치하여 과전류로 인한 위험을 방지하며, 주 전지의 전압, 전류 및 온도값을 차량제어기가 인식할 수 있는 전위차로 변환 및 정형화하는 파형정형기의 역할을 주전원 개폐장치에 부가하여 효율적 공간활용과 설치 및 개선의 효율성을 꾀할 수 있도록 된 것이다.The present invention for achieving the above object is to reduce the current consumption of the coil by controlling the output signal of the pulse width modulation signal of the vehicle controller to the main relay used to connect or disconnect the current flowing from the main battery to the motor controller The temperature rise can be reduced, and a fuse is installed at the input terminal from the main battery to prevent the risk of over current, and the voltage, current and temperature value of the main battery can be converted into a potential difference that can be recognized by the vehicle controller. By adding the role of the waveform shaper to the main power switchgear, it is possible to make efficient use of space, efficiency of installation and improvement.
이하 본 발명의 일실시예에 대한 구성 및 작용효과에 대해 예시도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter will be described in detail with reference to the drawings for the configuration and effect of the embodiment of the present invention.
본 발명은 차량제어기(16)의 제어신호에 의해 보조 전지(12)의 전원으로 동작되는 메인 릴레이(18,20)가 주 전지(10)의 공급전원을 개폐하도록 주 전지(10)와 모터제어기(14) 사이에 설치됨과 더불어 주 전지(10)와 메인 릴레이(18) 사이에 메인퓨우즈(30)가 설치되고, 또한 상기 주 전지의(10) 전압과 전류 및 온도를 감지하여 차량제어기(16)로 송출하도록 전압변환모듈(22)과 전류변환모듈(24) 및 온도변환모듈(26)이 각각 설치되며, 상기 전압변환모듈(22)과 전류변환모듈(24) 및 온도변환모듈(26)의 각 구동전원을 위하여 보조전지(12)의 전원을 직류/직류변환하여 각 모듈에 공급하도록 직류/직류변환기(28)가 설치되어 이루어진 구조로 되어있다.According to the present invention, the main relay 10 and the motor controller operate such that the main relays 18 and 20 operated by the power supply of the auxiliary battery 12 open and close the supply power of the main battery 10 by the control signal of the vehicle controller 16. The main fuse 30 is installed between the main battery 10 and the main relay 18, and also detects the voltage, current, and temperature of the main battery 10 to detect the vehicle controller. The voltage conversion module 22, the current conversion module 24 and the temperature conversion module 26 are respectively installed to be sent to the 16, the voltage conversion module 22, the current conversion module 24 and the temperature conversion module 26. DC / DC converter 28 is installed to supply power to each module by direct current / direct current conversion of the auxiliary battery 12 for each driving power source.
상기 차량제어기(16)는 내부에 펄스폭변조신호를 출력할 수 있도록 회로구성된 것을 기본구성으로 한다.The vehicle controller 16 has a basic configuration in which a circuit is configured to output a pulse width modulated signal therein.
제1도는 본 발명에 따른 전기자동차용 주전원 개폐장치에 대한 구성도를 도시한 것이다.1 is a block diagram of a main power switch for the electric vehicle according to the present invention.
차량제어기(16)로 시동키(IG) 입력이 없는 동안에는 차량제어기(16)가 주전원 개폐기(40)의 포트(c,d)를 개방시켜 놓게 된다.While there is no ignition key IG input to the vehicle controller 16, the vehicle controller 16 opens the ports c and d of the main power switch 40.
그리하여 메인 릴레이(18,20)가 동작하지 않게 되므로써 주 전지(10)의 전원은 메인퓨우즈(30)를 거쳐 메인 릴레이(18)와 메인 릴레이(20)의 각각 왼쪽단에 걸린채 전류는 흐르지 않고 있다.Thus, the main relays 18 and 20 are not operated so that the power supply of the main battery 10 is applied to the left ends of the main relay 18 and the main relay 20 via the main fuse 30, and the current does not flow. It is not.
차량제어기(16)로 시동키(IG) 입력이 있는 경우에는 차량제어기(16)에는 주전원 개폐기(16)의 포트(c,d)를 0V로 접지시켜 주고, 이로 인해 메인 릴레이(20)와 메인 릴레이(18)가 온상태로 접속되어 주 전지(10)의 전원이 모터제어기(14)로 흐를 수 있게 된다.When the vehicle controller 16 has an ignition key IG input, the vehicle controller 16 grounds the ports c and d of the main power switch 16 to 0V, which causes the main relay 20 and the main to be grounded. The relay 18 is connected in an on state so that power of the main battery 10 can flow to the motor controller 14.
이와 같이 하여 주 전지(10)의 전원이 주전원 개폐기(40)의 메인 릴레이(18,20)를 통해 모터제어기(14)로 흐를 때나 회생제동시 예컨대 200A를 초과하는 과전류가 허용시간을 넘게 되면 메인 퓨우즈(30)가 단락되므로서 전류가 차단된다.In this way, when the power supply of the main battery 10 flows to the motor controller 14 through the main relays 18 and 20 of the main power switch 40 or when regenerative braking exceeds the allowable time, for example, an overcurrent exceeding 200 A is exceeded. The fuse 30 is short-circuited to cut off the current.
한편 메인 릴레이(18,20)의 동작에 의한 주전지로 부터의 전원 연결 및 차단과는 관계없이 보조 전지(12)가 정상적인 동안에는 주전원 개폐장치(40)내에 설치되어 있는 전압변환모듈(22)과 전류변환모듈(24) 및 온도변환모듈(26)은 항상 구동되어 주 전지(10)의 상태를 항상 점검가능하도록 한다.On the other hand, regardless of the connection and disconnection of power from the main battery by the operation of the main relays 18 and 20, the voltage conversion module 22 installed in the main power switch 40 and the current are supplied while the auxiliary battery 12 is normal. The conversion module 24 and the temperature conversion module 26 are always driven so that the state of the main battery 10 can always be checked.
이와 같은 전압변환모듈(22)과 전류변환모듈(24) 및 온도변환모듈(26)의 구동은 직류/직류변환기(28)에 의해 변환되는 보조전지(12)의 전원으로 이루어진다.The driving of the voltage conversion module 22, the current conversion module 24, and the temperature conversion module 26 is performed by a power source of the auxiliary battery 12 converted by the DC / DC converter 28.
직류/직류변환기(28)는 통상 10V에서 15V 사이에서 변환한 보조 전지(12)의 직류전압을 인가받아 각 모듈(22,24,26)들의 구동에 필요한 레벨의 전압을 안정되게 공급할 수 있도록 이루어진 것이다.The DC / DC converter 28 is configured to stably supply a voltage at a level required for driving the modules 22, 24, and 26 by receiving a DC voltage of the auxiliary battery 12 converted between 10V to 15V. will be.
전압변환모듈(22)은 메인 퓨우즈(30) 앞단과 메인 릴레이(20) 앞단에서 주 전지(10)의 전압을 입력받은 후 차량제어기(16)에서 이용가능한 전압레벨로 변환시키는 역할 즉 예컨대 0~5V 내의 해당 값으로 변환하여 포트(e)를 통해 차량제어기(16)로 출력하는 역할을 한다.The voltage conversion module 22 receives the voltage of the main battery 10 at the front end of the main fuse 30 and the front end of the main relay 20, and then converts the voltage into a voltage level available at the vehicle controller 16. It converts to the corresponding value within ˜5V and outputs to the vehicle controller 16 through the port (e).
전류변환모듈(24)은 메인 릴레이(20) 앞에 흐르는 전류값을 전류센서(32)로 검출하여 그에 대한 신호를 입력받아 전압변환모듈(22)의 경우에서와 마찬가지로 차량제어기(16)에서 이용가능한 0~5V내의 해당 값으로 변환하여 포트(f)를 통해 차량제어기(16)로 출력하는 역할을 한다.The current conversion module 24 detects the current value flowing in front of the main relay 20 with the current sensor 32 and receives a signal therefor, which is available in the vehicle controller 16 as in the case of the voltage conversion module 22. It converts to the corresponding value within 0 ~ 5V and outputs to the vehicle controller 16 through the port (f).
온도변환모듈(26)은 주 전지(10)에 설치된 온도센서(34)를 통해 주 전지(10)의 온도를 감지하여 그에 대한 신호를 입력받아 앞의 모듈(22,24)들의 경우에서와 마찬가지로 차량제어기(16)에서 이용가능한 0~5V내의 해당 값으로 변환하여 포트(8)로 출력하는 역할을 한다.The temperature conversion module 26 senses the temperature of the main battery 10 through the temperature sensor 34 installed in the main battery 10 and receives a signal therefor, as in the case of the preceding modules 22 and 24. It converts to a corresponding value within 0-5V available at the vehicle controller 16 and outputs it to the port 8.
미설명 부호 ACC는 운전자가 가속페달을 밟을 때 가속페달의 압압량을 감지하여 차량제어기(16)로 입력하므로써 그에 따라 차량제어기(16)가 모터제어기(14)를 제어하도록 된 포텐쇼메터이고, BRK는 운전자가 브레이크페달을 밟을 때 브레이크페달의 압압량은 전기적신호로 감지하여 차량제어기(16)로 입력하므로써 그에 따라 차량제어기(16)가 모터제어기(14)를 제어하도록 된 일종의 포텐쇼메터이다.Reference numeral ACC is a potentiometer which detects the amount of pressure of the accelerator pedal when the driver presses the accelerator pedal and inputs it to the vehicle controller 16 so that the vehicle controller 16 controls the motor controller 14 accordingly. The BRK is a potentiometer in which the vehicle controller 16 controls the motor controller 14 by detecting the pressure of the brake pedal when the driver presses the brake pedal as an electric signal and inputting it to the vehicle controller 16. .
한편 위와 같은 작용을 하는 본 발명의 실시예에 있어 메인 릴레이(18,20)의 접점이 온상태로 접속된 채 장시간 지속되어지면 메인 릴레이(18,20)내의 릴레이코일에 흐르는 전류량으로 인해 자연 메인 릴레이(18,20)는 고열을 발생하게 될 경우가 많다.On the other hand, in the embodiment of the present invention having the above action, if the contact of the main relay (18, 20) lasts for a long time connected to the on state, the natural main due to the amount of current flowing through the relay coil in the main relay (18, 20) The relays 18 and 20 often generate high heat.
따라서 메인 릴레이(18,20) 내의 릴레이코일에 흐르는 전류량을 가능한한 줄이면서 릴레이스위치 접점은 항상 온상태로 접속되어 있게 하기 위하여 펄스폭변조쵸핑(PWN Chopping)방식을 이용하여 메인 릴레이(18,20)의 릴레이스위치 접점을 온상태로 접속시킨다.Therefore, in order to reduce the amount of current flowing through the relay coils in the main relays 18 and 20 as much as possible, the relay switch contacts are always connected in an on state, and the main relays 18 and 20 are operated using the pulse width modulation chopping method. Connect the relay switch contact in the on state.
즉 예시도면 제2도에 도시된 파형도에서와 같이 차량제어기(16)에서는 주전원 개폐기(40)의 포트(c,d)를 통해 메인 릴레이(18,20)의 릴레이코일로 쵸핑신호를 출력한다.That is, as shown in the waveform diagram of FIG. 2, the vehicle controller 16 outputs a chopping signal to the relay coils of the main relays 18 and 20 through ports c and d of the main power switch 40. .
이러한 쵸핑신호는 처음에는 100% 듀티비를 갖는 신호가 출력되다가 점차 듀티비가 감소되는 신호가 출력되며 나중에는 45% 듀티비까지 감소되어 출력된다.The chopping signal is first outputted with a signal having a 100% duty ratio, and then gradually outputs a signal having a reduced duty ratio, and later reduced to a 45% duty ratio.
따라서 메인 릴레이(18,20)의 릴레이코일에 흐르는 전류가 감소되어 메인 릴레이(18,20)에 의한 소비전력이 감소될 뿐만 아니라 그에 따라 상기 릴레이코일의 온도상승이 방지된다.Therefore, the current flowing through the relay coils of the main relays 18 and 20 is reduced, so that power consumption by the main relays 18 and 20 is reduced, and thus the temperature rise of the relay coils is prevented accordingly.
상기한 바와 같이 본 발명은 주 전지(10)에서 모터제어기(14)로 공급되는 주전원을 단순히 개폐하는 작용을 하는 주전원 개폐기에 주 전지에서 출력되는 전압과 전류 그리고 주전지의 온도를 검출하는 기능을 부가하여 효율적 공간활용과 함께 설치 및 개선의 효율성을 꾀할 수 있는 장점이 있고, 펄스폭변조 쵸핑신호에 의거하여 주전원 개폐동작을 제어하므로써 소비전력을 저감할 수 있고, 메인 릴레이의 과열을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention provides a function of detecting a voltage and a current output from the main battery and a temperature of the main battery in a main power switch which serves to simply open and close the main power supplied from the main battery 10 to the motor controller 14. In addition, there is an advantage of efficient space utilization and efficiency of installation and improvement, and power consumption can be reduced by controlling the main power switching operation based on the pulse width modulation chopping signal, and overheating of the main relay can be prevented. It has an effect.
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