KR101632779B1 - 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치 및 방법 - Google Patents

프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치는, 메인 릴레이부가 온(ON) 상태가 되기 전에, 온 상태가 되어 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추는 프리차지 릴레이부; 상기 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되면, 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 인가되는 프리차지 저항; 및 상기 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 점진적으로 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프(OFF) 상태가 되도록 하는 온도 감지 스위치부; 를 포함한다.

Description

프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치 및 방법{Apparatus and method for preventing damage of precharge resistance and relay}
본 발명은 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 메인 릴레이부가 온(ON) 상태가 되기 전에 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되면 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 프리차지 저항이 인가되고, 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 온도 감지 스위치부가 점진적으로 개방되어 프리차지 릴레이부가 오프(OFF) 상태가 되도록 함으로써, 프리차지 저항 및 릴레이에 과도한 전류가 흐르는 경우 프리차지 저항 및 릴레이의 파손을 방지할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
2차 전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.
이와 같은 배터리, 특히 다수의 2차 전지가 충전과 방전을 번갈아 가면서 수행하는 경우에는 이들의 충방전을 효율적으로 제어하여 배터리가 적정한 동작 상태 및 성능을 유지하도록 관리할 필요성이 있다.
이를 위해, 배터리의 상태 및 성능을 관리하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 구비된다. BMS은 배터리의 전류, 전압 및 온도 등을 검출하여 이를 바탕으로 SOC(State of Charge)산출과 셀 전압 균등화 및 고전압 릴레이 제어 등의 기능을 수행하고, 고전압 릴레이 장치는 배터리 팩의 전류 검출장치와 메인 릴레이로 구성되어 전류 검출장치는 충방전 전류량을 검출하여 BMS에 값을 전달하고, BMS으로부터 제어 신호를 받아 메인 릴레이를 구동시키게 된다.
특히, 초기 충방전 시에 전압이 과도하게 저하된 배터리에 통상적인 충전 전류를 유입하게 되면 이상 발열되어 스파크가 발생하고 메인 릴레이의 스위치가 소손될 우려가 있기 때문에 배터리에 전압변환장치가 접속되면 먼저 배터리 전압이 어느 정도 상승할 때까지 프리차지 릴레이가 구동되어 유입되는 전류값을 낮추어 주는 것이 중요하다.
프리차지 릴레이는 동일 선로 상에 포함된 프리차지 저항을 인가하여 해당 프리차지 저항에 낮은 전류가 흐르도록 함으로써, 메일 릴레이에 전류가 유입되기 전에 배터리에 유입되거나 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추어 준다.
이와 같이 메인 릴레이, 프리차지 릴레이 등으로 구성된 배터리 시스템에서는 프리차지 릴레이가 온 상태가 된 후 메인 릴레이가 온 상태가 되기 전에, 외부 부하 등으로 인하여 프리차지 저항 및 프리차지 릴레이에 비정상적으로 많은 전류가 흐르는 경우에 프리차지 저항 또는 프리차지 릴레이가 파손될 우려가 있다는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0104079호
본 발명의 목적은 메인 릴레이부가 온(ON) 상태가 되기 전에 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되면 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 프리차지 저항이 인가되고, 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 온도 감지 스위치부가 점진적으로 개방되어 프리차지 릴레이부가 오프 상태가 되도록 함으로써, 프리차지 저항 및 릴레이에 과도한 전류가 흐르는 경우 프리차지 저항 및 릴레이의 파손을 방지할 수 있는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치는, 메인 릴레이부가 온(ON) 상태가 되기 전에, 온 상태가 되어 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추는 프리차지 릴레이부; 상기 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되면, 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 인가되는 프리차지 저항; 및 상기 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 점진적으로 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프(OFF) 상태가 되도록 하는 온도 감지 스위치부를 포함하여 구성된다.
상기 프리차지 릴레이부는, 상기 메인 릴레이부가 온 상태가 되기 전에 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류가 소정의 설정값을 초과하는 경우에 온 상태가 될 수 있다.
상기 프리차지 릴레이부는, 상기 온도 감지 스위치부와 직렬로 연결된 코일; 및 상기 프리차지 저항과 직렬로 연결되고 상기 코일에 인접하여 구비되는 스위치를 포함할 수 있다.
상기 스위치는, 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)으로부터 프리차지 릴레이 폐쇄 신호가 인가되어 상기 코일에 전류가 흐르게 되면, 상기 코일에서 발생되는 전자기 유도 현상에 의해 폐쇄될 수 있다.
상기 스위치는, 상기 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 상기 온도 감지 스위치부가 점진적으로 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프(OFF) 상태가 되면, 상기 코일에 전류가 흐르지 않아 전자기 유도 현상이 소멸되어 개방될 수 있다.
상기 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치는, 상기 프리차지 저항에 연결되어 상기 프리차지 저항의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 감지 스위치부는, 상기 프리차지 저항에 인접하여 구비될 수 있다.
상기 온도 감지 스위치부는, 온도에 따른 팽창도가 상이한 복수의 종류의 금속을 포개어 붙여서 형성된 바이메탈 스위치일 수 있다.
상기 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치는, 상기 프리차지 릴레이부가 오프 상태가 될 경우, 알람 신호를 발생하는 알람 신호 발생부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법은, (a) 메인 릴레이부가 온(ON) 상태가 되기 전에 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되는 전류를 낮추는 단계; (b) 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 프리차지 저항이 인가되는 단계; 및 (c) 상기 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 온도 감지 스위치부가 점진적으로 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프 상태가 되도록 하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 (a) 단계는, 상기 메인 릴레이부가 온 상태가 되기 전에 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류가 소정의 설정값을 초과하는 경우에 상기 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 프리차지 릴레이부는, 상기 온도 감지 스위치부와 직렬로 연결된 코일; 및 상기 프리차지 저항과 직렬로 연결되고 상기 코일에 인접하여 구비되는 스위치를 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계는, 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)으로부터 프리차지 릴레이 폐쇄 신호가 인가되어 상기 코일에 전류가 흐르게 되면, 상기 코일에서 발생되는 전자기 유도 현상에 의해 상기 스위치가 폐쇄되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 상기 온도 감지 스위치부가 점진적으로 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프(OFF) 상태가 되면, 상기 코일에 전류가 흐르지 않아 전자기 유도 현상이 소멸되어 상기 스위치가 개방되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법은, 상기 프리차지 저항에 연결된 온도센서가 상기 프리차지 저항의 온도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법은, 상기 온도 감지 스위치부를 상기 프리차지 저항에 인접하여 구비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 감지 스위치부는, 온도에 따른 팽창도가 상이한 복수의 종류의 금속을 포개어 붙여서 형성된 바이메탈 스위치일 수 있다.
상기 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법은, 상기 프리차지 릴레이부가 오프 상태가 될 경우, 알람 신호 발생부가 알람 신호를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 메인 릴레이부가 온(ON) 상태가 되기 전에 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되면 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 프리차지 저항이 인가되고, 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 온도 감지 스위치부가 점진적으로 개방되어 프리차지 릴레이부가 오프 상태가 되도록 함으로써, 프리차지 저항 및 릴레이에 과도한 전류가 흐르는 경우 프리차지 저항 및 릴레이의 파손을 방지할 수 있는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치 및 방법은, 프리차지 저항 및 릴레이에 과도한 전류가 흐르는 경우 프리차지 릴레이부가 기계식으로 개방되도록 함으로써, 마이컴(MICOM) 등의 전자 제어 장치에 이상이 발생하더라도 프리차지 저항 및 릴레이의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치가 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치의 일 구현예의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치가 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치가 전기 자동차에 적용된 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치는 전기 자동차 이외에도 가정용 또는 산업용 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등 이차 전지가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야라도 적용될 수 있다.
전기 자동차(1)는 배터리(10), BMS(Battery Management System, 20), ECU(Electronic Control Unit, 30), 인버터(40) 및 모터(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리(10)는 모터(50)에 구동력을 제공하여 전기 자동차(1)를 구동시키는 전기 에너지원이다. 배터리(10)는 모터(50) 및/또는 내연 기관(미도시)의 구동에 따라 인버터(40)에 의해 충전되거나 방전될 수 있다.
여기서, 배터리(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.
또한, 배터리(10)는 복수의 전지 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 전지 팩으로 형성된다. 그리고, 이러한 전지 팩이 하나 이상 구비되어 배터리(10)를 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 BMS(20)는 후술하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치(도 2의 100)를 포함하거나 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치에 연결되어 동작할 수 있다. BMS(20)는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 장치에 포함된 프리차지 릴레이에 개방 또는 폐쇄 신호를 송신하여 프리차지 릴레이를 개폐할 수 있다. 이러한 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치는 BMS(20)의 폐쇄 신호에 의해 프리차지 릴레이가 온 상태가 된 후 프리차지 저항 및 릴레이에 과도한 전류가 흐르는 경우 프리차지 릴레이부가 기계식으로 개방되도록 함으로써 프리차지 저항 및 릴레이의 파손을 방지할 수 있다.
ECU(30)는 전기 자동차(1)의 상태를 제어하는 전자적 제어 장치이다. 예컨대, 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터(50)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다.
또한, ECU(30)는 BMS(20)에 의해 배터리(10)가 충전 또는 방전될 수 있도록 인버터(40)에 제어 신호를 보낸다.
인버터(40)는 ECU(30)의 제어 신호에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전되도록 한다.
모터(50)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 ECU(30)로부터 전달되는 제어 정보(예컨대, 토크 정보)에 기초하여 전기 자동차(1)를 구동한다.
이하에서는 도 1에서 설명한 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치(100)에 의해 수행될 수 있는 본 발명의 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치를 개략적으로 도시한 도면을 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치(100)는 배터리(10)와 연결되어 배터리(10)에 유입되거나 배터리(10)로부터 유출되는 전류를 제어할 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치(100)는 BMS(20)와 연결되어 BMS(20)로부터 프리차지 릴레이부(110)를 개방하는 개방 신호 또는 프리차지 릴레이부(110)를 폐쇄하는 폐쇄 신호를 받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치(100)는 프리차지 릴레이부(110), 프리차지 저항(120), 온도센서(130), 온도 감지 스위치부(140) 및 알람 신호 발생부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
프리차지 릴레이부(110)는 메인 릴레이부가 온(ON) 상태가 되기 전에, 온 상태가 되어 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮춘다. 그리고 프리차지 저항(120)은 프리차지 릴레이부(110)가 온 상태가 되면, 배터리(10)에 유입되거나 배터리(10)로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 인가될 수 있다.
초기 충방전 시에 전압이 과도하게 저하된 배터리(10)에 통상적인 충전 전류를 유입하게 되면 이상 발열되어 스파크가 발생하고 메인 릴레이부의 스위치가 소손될 우려가 있기 때문에 배터리(10)에 전압변환장치가 접속되면 먼저 배터리 전압이 어느 정도 상승할 때까지 프리차지 릴레이부(110)가 구동됨으로써, 유입되는 전류값을 낮추어 줄 수 있다.
일 실시예에서, 프리차지 릴레이부(110)는 상기 메인 릴레이부가 온 상태가 되기 전에 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류가 소정의 설정값을 초과하는 경우에 온 상태가 될 수 있다. 예를 들어, 프리차지 릴레이부(110)는 상기 메인 릴레이부가 온 상태가 되기 전에 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류가 소정의 설정값을 초과하는 경우, 온 상태가 되어 프리차지 저항(120)을 인가하여 프리차지 저항(120)에 저전류가 흐르도록 함으로써, 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮출 수 있다.
여기서, 상기 소정의 설정값은 프리차지 릴레이부(110) 또는 프리차지 저항(120)의 파손을 방지할 수 있도록 초기값으로 설정되어 있거나 사용자의 필요에 따라 임의의 값으로 설정될 수 있다.
온도센서(130)는 프리차지 저항(120)에 연결되어 프리차지 저항(120)의 온도를 측정할 수 있다. 프리차지 저항(120)의 온도가 증가한다는 것은 곧 프리차지 저항(120)에 많은 전류가 흐른다는 것이고, 온도센서(130)는 프리차지 저항(120)의 온도를 확인할 수 있도록 함으로써, 프리차지 저항(120)에 과전류가 흐르는지 여부를 확인할 수 있도록 한다.
온도 감지 스위치부(140)는 프리차지 저항(120)의 온도가 증가함에 따라 점진적으로 개방되어 프리차지 릴레이부(110)가 오프(OFF) 상태가 되도록 할 수 있다. 온도 감지 스위치부(140)는 프리차지 저항(120)에 인접하여 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 온도 감지 스위치부(140)는 온도에 따른 팽창도가 상이한 복수의 종류의 금속을 포개어 붙여서 형성된 바이메탈 스위치일 수 있다. 바이메탈 스위치는 온도에 따른 팽창도가 상이한 복수의 종류의 금속을 포개어 붙여서 형성되어 있으므로, 온도가 증가함에 따라 팽창도가 낮은 금속 쪽으로 휘게 된다. 즉, 바이메탈 스위치가 온도 감지 스위치부(140)에 적용되면, 온도 감지 스위치부(140)에 인접한 프리차지 저항(120)의 온도가 상승할 경우, 온도 감지 스위치부(140)의 온도도 상승하게 되어, 온도 감지 스위치부(140)인 바이메탈 스위치가 휘어서 개방되게 된다.
바이메탈 스위치는 온도 감지 스위치부(120)의 일 실시예에 따른 것이고, 온도 감지 스위치부(120)는 온도에 따라 스위치가 개폐되는 스위치라면 다른 스위치의 형태로도 구현될 수 있다.
알람 신호 발생부(150)는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치(100)의 프리차지 릴레이부(110)가 오프 상태가 될 경우 알람 신호를 발생할 수 있다. 알람 신호 발생부(150)는 프리차지 릴레이부(110)가 오프 상태가 될 경우 알람 신호를 발생함으로써, 사용자가 프리차지 릴레이부(110) 및 프리차지 저항(120)에 과도한 전류가 흐르는 상황을 확인하고 원인을 파악할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치의 일 구현예의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 배터리(10)에 유입되거나 배터리(10)로부터 유출되는 전류를 제어하기 위한 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치(100) 및 메인 릴레이부(300)의 구성이 개시되어 있다. 도 3에 도시된 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치(100)는 일 구현예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 3에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 한편, 도 3에서 BMS(20)의 도시는 생략되었다.
메인 릴레이부(300)는 메인 포지티브 릴레이 스위치(301)와 메인 네거티브 릴레이 스위치(302)로 구성될 수 있다. 메인 포지티브 릴레이 스위치(301)와 메인 네거티브 릴레이 스위치(302)는 배터리(10)의 충방전 시에 전원과 직접 연결되도록 할 수 있다.
프리차지 릴레이부(110)는 배터리(10)에 메인 포지티브 릴레이 스위치(301)와 메인 네거티브 릴레이 스위치(302)가 바로 연결되면 한번에 고전류가 유입되어 메인 포지티브 릴레이 스위치(301)가 이상 발열하거나 소손될 우려가 있기 때문에 메인 포지티브 릴레이 스위치(301)에 연결되기 전에 먼저 저전류가 흐르도록 함으로써 메인 포지티브 릴레이 스위치(301)가 이상 발열하거나 소손되는 것을 방지한다.
BMS(20)는 전원 접속시 미리 설정되어 있는 프로그램에 따라 먼저 초기 충방전을 개시하는 메인 네거티브 릴레이 스위치(302)를 연결하고, 프리차지 릴레이부(110)를 연결함으로써, 고속 충방전을 하기 전에 저전류를 유도한다. 그리고 나서, BMS(20)는 메인 포지티브 릴레이 스위치(301)를 연결한 다음 프리차지 릴레이부(110)를 개방하여 고속 충방전을 수행하게 된다.
프리차지 릴레이부(110)는 온도 감지 스위치부(140)와 직렬로 연결된 코일(111) 및 프리차지 저항(120)과 직렬로 연결되고 코일(111)에 인접하여 구비되는 스위치(112)를 포함할 수 있다. 여기서, 코일(111)은 일반적으로 도선을 감은 것으로써, 코일(111)에 전류를 흘리면 자속이 발생되어 전자유도나 전자력의 작용을 촉진할 수 있다. 그리고 스위치(112)는 일반적으로 전기회로의 개폐나 접속상태를 변경하기 위해서 사용하는 기구일 수 있다.
스위치(112)는 BMS(20)으로부터 프리차지 릴레이(110) 폐쇄 신호가 인가되어 코일(111)에 전류가 흐르게 되면 프리차지 릴레이부(110)의 스위치(112)는 코일(111)에서 발생되는 전자기 유도 현상에 의해 폐쇄될 수 있다.
그리고 스위치(112)는 프리차지 저항(120)의 온도가 증가함에 따라 온도 감지 스위치부(140)가 점진적으로 개방되어 프리차지 릴레이부(110)가 오프 상태가 되면, 코일(111)에 전류가 흐르지 않아 전자기 유도 현상이 소멸되어 개방될 수 있다. 이 때, 온도 감지 스위치부(140)는 온도에 따른 팽창도가 상이한 복수의 종류의 금속을 포개어 붙여서 형성된 바이메탈 스위치일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법이 시작되면, 먼저 먼저 메인 릴레이부가 온 상태가 되기 전에 프리차지 릴레이부가 온 상태가 된다(S1000).
그리고 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 프리차지 저항이 인가된다(S2000).
그 다음, 프리차지 저항부의 온도가 증가함에 따라 온도 감지 스위치부가 서서히 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프 상태가 되도록 한다(S3000).
그리고 나서 프리차지 릴레이부가 오프 상태가 될 경우, 알람 신호 발생부가 알람 신호를 발생한다(S4000).
전술한 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 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.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
100: 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치
110: 프리차지 릴레이부
111: 코일
112: 스위치
120: 프리차지 저항
130: 온도센서
140: 온도 감지 스위치부
150: 알람 신호 발생부
300: 메인 릴레이부
301: 메인 포지티브 릴레이 스위치
302: 메인 네거티브 릴레이 스위치

Claims (18)

  1. 메인 릴레이부가 온(ON) 상태가 되기 전에, 온 상태가 되어 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추는 프리차지 릴레이부;
    상기 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되면, 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 인가되는 프리차지 저항; 및
    상기 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 점진적으로 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프(OFF) 상태가 되도록 하는 온도 감지 스위치부를 포함하되,
    상기 온도 감지 스위치부는,
    온도에 따른 팽창도가 상이한 복수의 종류의 금속이 포개어져 형성된 바이메탈 스위치로, 상기 프리차지 저항에 과전류가 통전될 경우 발생되는 온도 상승에 영향을 받을 수 있도록 상기 프리차지 저항과 인접하게 위치하되, 상기 프리차지 저항을 통전하는 과전류가 상기 온도 감지 스위치부로 직접 통전되지 않도록 상기 프리차지 저항과는 상이한 회로 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리차지 릴레이부는,
    상기 메인 릴레이부가 온 상태가 되기 전에 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류가 소정의 설정값을 초과하는 경우에 온 상태가 되는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프리차지 릴레이부는,
    상기 온도 감지 스위치부와 직렬로 연결된 코일; 및
    상기 프리차지 저항과 직렬로 연결되고 상기 코일에 인접하여 구비되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위치는,
    배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)으로부터 프리차지 릴레이 폐쇄 신호가 인가되어 상기 코일에 전류가 흐르게 되면, 상기 코일에서 발생되는 전자기 유도 현상에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 상기 온도 감지 스위치부가 점진적으로 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프(OFF) 상태가 되면, 상기 코일에 전류가 흐르지 않아 전자기 유도 현상이 소멸되어 개방되는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프리차지 저항에 연결되어 상기 프리차지 저항의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프리차지 릴레이부가 오프 상태가 될 경우, 알람 신호를 발생하는 알람 신호 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 장치.
  10. (a) 메인 릴레이부가 온(ON) 상태가 되기 전에 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되는 단계;
    (b) 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류를 낮추기 위해 프리차지 저항이 인가되는 단계;
    (c) 상기 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라, 온도에 따른 팽창도가 상이한 복수의 종류의 금속이 포개어져 형성된 바이메탈 스위치로 구성되는 온도 감지 스위치부가 점진적으로 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프(OFF) 상태가 되도록 하는 단계; 및
    (d) 상기 프리차지 저항에 과전류가 통전될 경우 발생되는 온도 상승에 영향을 받을 수 있도록 상기 온도 감지 스위치부를 상기 프리차지 저항과 인접하게 위치시키되, 상기 프리차지 저항을 통전하는 과전류가 상기 온도 감지 스위치부로 직접 통전되지 않도록 상기 온도 감지 스위치부를 상기 프리차지 저항과는 상이한 회로 상에 위치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 메인 릴레이부가 온 상태가 되기 전에 상기 배터리에 유입되거나 상기 배터리로부터 유출되는 전류가 소정의 설정값을 초과하는 경우에 상기 프리차지 릴레이부가 온 상태가 되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 프리차지 릴레이부는,
    상기 온도 감지 스위치부와 직렬로 연결된 코일; 및
    상기 프리차지 저항과 직렬로 연결되고 상기 코일에 인접하여 구비되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)으로부터 프리차지 릴레이 폐쇄 신호가 인가되어 상기 코일에 전류가 흐르게 되면, 상기 코일에서 발생되는 전자기 유도 현상에 의해 상기 스위치가 폐쇄되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 프리차지 저항의 온도가 증가함에 따라 상기 온도 감지 스위치부가 점진적으로 개방되어 상기 프리차지 릴레이부가 오프(OFF) 상태가 되면, 상기 코일에 전류가 흐르지 않아 전자기 유도 현상이 소멸되어 상기 스위치가 개방되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법
  15. 제10항에 있어서,
    상기 프리차지 저항에 연결된 온도센서가 상기 프리차지 저항의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제10항에 있어서,
    상기 프리차지 릴레이부가 오프 상태가 될 경우, 알람 신호 발생부가 알람 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 저항 및 릴레이 파손 방지 방법.
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