KR101664745B1 - 배터리의 릴레이 융착 검출 방법 - Google Patents

배터리의 릴레이 융착 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리의 릴레이 융착 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 시동 오프 시 릴레이의 융착을 검출하고, 시동 온 시 릴레이의 융착을 확정할 수 있는 릴레이 융착 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 릴레이 융착 검출 방법은 시동 오프 후, 제 1 릴레이를 오프시키는 단계, 상기 제 1 릴레이가 오프되는 단계와 제 2 릴레이가 오프되는 단계 사이의 구간에 전압을 측정하여 측정된 상기 전압에 따라 상기 제 1 릴레이의 융착 여부를 판단하는 단계 및 기 제 2 릴레이를 오프시키는 단계를 포함한다.

Description

배터리의 릴레이 융착 검출 방법{Method for detecting fusion of relay of battery}
본 발명은 배터리의 릴레이 융착 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 시동 온 또는 오프 시 릴레이 동작을 제어하는 기술에 관한 것이다.
전 세계적으로 전기모터를 차량의 구동원으로 사용하는 친환경 자동차의 개발 및 보급에 많은 노력을 기울이고 있으며, 친환경 자동차의 동력원이 되는 배터리 등 전기에너지 저장장치의 기술도 급속히 발전하고 있다.
이와 더불어 배터리 충전을 위한 차량 내/외부 장치와 충전설비의 연구 개발, 충전 인프라 확충 등에 많은 노력을 기울이고 있다.
주지된 바와 같이, 전기자동차나 하이브리드 자동차와 같은 친환경 자동차에는, 차량 구동원인 전기모터, 전기모터의 구동 및 제어를 위한 모터제어기(MCU)(인버터 포함), 전기모터의 구동전력을 공급하기 위한 배터리 및 배터리 충전을 위한 차량 내 충전장치 등이 탑재되고, 차량과 외부 충전기 간의 연결을 위한 충전포트 등이 구비된다.
또한, 차량에 배터리 상태를 감시하는 BMS(Battery Management System)가 탑재되고, 이는 배터리 팩의 전압, 전류, 온도, 충전상태(State of Charge, SOC) 등 배터리 상태 정보를 수집하면서 수집되는 배터리 상태 정보를 차량 제어나 충전 제어 등에 이용될 수 있도록 차량 내/외부의 타 제어기에 제공한다.
한편, 친환경 자동차의 배터리는 교류(AC) 전원(완속 충전기)을 차량에 연결하여 완속 충전하거나, 직류(DC) 전원(급속 충전기)을 차량에 연결하여 급속 충전할 수 있다.
완속 충전기가 차량에 교류 전원을 공급하면, 차량에서 내부 충전장치(On-Board Charger, OBC)를 통해 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 배터리를 충전한다.
반면, 급속 충전기는 교류 전원을 직류로 변환하여 차량에 공급하는 충전기로, 차량 내 배터리에 직결되어 높은 전류를 제공하므로 단시간에 배터리 충전을 완료할 수 있다.
이러한 배터리 충전을 위해서는 차량의 충전포트에 충전기(상기한 완속 충전기 또는 급속 충전기)의 커넥터를 연결해야 하고, 커넥터의 연결에 의해 충전기의 충전 전력을 차량에 공급할 수 있다.
커넥터에는 충전 전력을 공급하기 위한 전원공급단자 외에 차량 측과의 통신연결을 위한 통신단자, 통신전원공급단자, 접지연결단자 등 복수 개의 단자들이 구비된다.
또한, 차량의 파워 라인(Power Line)에는 선택적인 전력 공급 및 차단을 위한 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA)가 구비되는데, 파워 릴레이 어셈블리는 복수 개의 고전압 릴레이들로 구성된다.
이러한 복수 개의 고전압 릴레이는 고전압배터리의 고전압을 차단하는 장치로써, 시동 온 시 체결되고, 시동 오프 시 차단된다.
그러나, 고전압 릴레이에서는 양쪽 접점이 고착되는 융착이 자주 발생하는데 이러한 융착을 검출할 수 있는 방법이 필요하고, 시동 온 또는 오프 시 융착 검출을 용이하게 실시할 수 있는 방법 또한 필요한 시점이다.
[특허문헌] 한국공개특허 제2013-0126146호.
본 발명은 배터리의 릴레이 융착 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 시동 오프 시 릴레이의 융착을 검출하고, 시동 온 시 릴레이의 융착을 확정할 수 있는 릴레이 융착 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 릴레이 융착 검출 방법은 시동 오프 후, 제 1 릴레이를 오프시키는 단계, 상기 제 1 릴레이가 오프되는 단계와 제 2 릴레이가 오프되는 단계 사이의 구간에 전압을 측정하여 측정된 상기 전압에 따라 상기 제 1 릴레이의 융착 여부를 판단하는 단계 및 기 제 2 릴레이를 오프시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 릴레이의 융착 여부를 판단하는 단계에서, 상기 구간에서 상기 전압이 감소하여 0V이면, 상기 제 1 릴레이가 미융착되었다고 판단하고, 상기 전압이 0V 이상으로 유지되면, 상기 제 1 릴레이가 융착되었다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 릴레이를 오프시키는 단계 이후, 상기 시동 온 후, 상기 시동 오프 과정에서 상기 제 1 릴레이가 융착되었다고 판단되면, 상기 제 2 릴레이를 온 시키는 단계 및 상기 프라차지릴레이가 온 되기 전까지의 구간의 전압을 측정하여 상기 전압이 0V 이상이면, 상기 제 1 릴레이의 융착을 확정하고 상기 제 2 릴레이를 오프시키고, 전압이 0V 이면, 상기 제 2 릴레이를 오프시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 릴레이를 오프시키는 단계 이후에, 기존의 시동 온 단계를 실시할 수 있다.
또한, 기존의 시동 온 단계는 상기 프리차지릴레이를 온 시키는 단계, 상기 제 2 릴레이를 온 시키는 단계 및 상기 제 1 릴레이를 온 시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 제 1 릴레이의 융착 여부를 검출할 수 있다.
아울러, 본 기술은 시동 오프 시 제 1 릴레이와 제 2 릴레이 간에 시간 간격을 두고 오프함으로써, 기계식 릴레이의 소음을 감소시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 시동 오프 시 제 1 릴레이의 융착을 검출하고, 시동 온 시에 제 1 릴레이의 융착을 확정함으로써, 고전압배터리의 릴레이 융착의 오 검출되는 현상을 최소화할 수 있는 기술이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 릴레이 융착 검출을 위한 차량의 시동 오프 과정을 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 릴레이 융착 검출을 위한 차량의 시동 온 과정을 설명하는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나. 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 고전압배터리 제어 기술로서, 고전압배터리에는 고전압을 차단할 수 있는 릴레이가 적용되어 있으며, 이러한 릴레이의 온 또는 오프에 따라 차량의 안전성이 증가하거나 감소할 수 있고, 배터리가 보호될 수 있다.
이러한 릴레이는 통상적으로 파워 릴레이 어셈블리라고 하며, 파워 릴레이 어셈블리는 주 전원접점인 두 개의 릴레이와, 두 개의 릴레이 중 1개를 우회하는 회로 상에 설치되는 프리차지 릴레이(Precharge Relay) 및 프리차지 저항을 포함한다.
즉, 고전압배터리의 (+)단과 DC 링크 (+)단 사이의 회로 상에 제 1 릴레이(즉, (+) 릴레이)가 설치되고, 고전압배터리의 (-)단과 DC 링크 (-)단 사이의 회로 상에 제 2 릴레이(즉, (-) 릴레이)가 설치되며, 제 1 릴레이를 우회하는 바이패스 회로 상에 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항이 구비된다.
이러한 파워 릴레이 어셈블리의 릴레이들은 통상 배터리 제어기(Battery Management Systm, BMS) 또는 모터 제어기(Motor Controller Unit, MCU)에서 출력되는 릴레이 제어신호에 따라 온 또는 오프 제어된다.
본 발명에서 제어기가 시동 온 입력을 검출하게 되면, 인버터 전압(DC 링크단 전압 또는 V_load)으로부터 릴레이의 융착 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 시동 온 과정의 릴레이 제어 순서는 프리차지릴레이 온(On) → 제 2 릴레이 온 → 제 1 릴레이 온 → 프리차지릴레이 오프(Off) 순으로 실시된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 릴레이 융착 검출을 위한 차량의 시동 오프 과정을 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 시동 오프 시에 릴레이의 정상적인 오프 동작은 제 1 릴레이 및 제 2 릴레이를 동시에 오프시키는 과정으로 실시된다. 이러한 일반적인 시동 오프 시에는 제 1 릴레이의 융착 상태를 정확하게 판단할 수 없다.
즉, 제 1 릴레이와 제 2 릴레이를 동시에 오프시키게 되면, 전압이 두 개의 릴레이의 오프와 동시에 전압이 감소하기 때문에 제 1 릴레이의 융착 여부를 판단할 수 없다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 융착 검출을 위한 시동 오프 과정에서는 제 1 릴레이를 먼저 오프시키고, 제 1 구간에서의 전압을 측정하여 전압의 변동 여부에 따라 릴레이의 융착 여부를 검출할 수 있다(S11~S13). 여기서, 제 1 구간은 제 1 릴레이가 오프된 지점(a)부터 제 2 릴레이가 오프되는 지점(b) 까지를 의미한다.
즉, 제 1 구간에서 전압(인버터 전압)이 급격하게 하강하여 0V가 되면, 순차적으로 제 2 릴레이를 오프시키는 과정이 실시된다(S15).
구체적으로, 제 1 구간의 진입 단계에서 전압(인버터 전압)이 급격히 감소하면, 제 1 릴레이가 융착되지 않았다고 판단하고, 제 1 구간 동안의 전압(인버터 전압)이 감소하지 않고, 일정하게 유지된다면, 제 1 릴레이가 융착되었다고 판단할 수 있다(S17).
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 릴레이 융착 검출을 위한 차량의 시동 온 과정을 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일반적인 시동 온 시에 릴레이의 정상적인 온 동작은 프리차지릴레이가 온 되고, 제 2 릴레이가 온 된 다음에 제 1 릴레이가 온 되는 과정으로 실시된다.
도 1 및 도 2의 차량의 시동 오프 과정에서 제 1 릴레이가 융착 되었다고 판단되면, 차량의 시동 온 과정에서 제 1 릴레이의 융착 여부를 확정할 수 있다.
구체적으로, 차량의 시동 오프 과정에서 제 1 릴레이가 융착되었다고 판단되면, 시동 온 과정에서 프리차지릴레이를 온하고 난 다음에 제 2 릴레이를 온 한다(S21~S23).
이때, 제 2 릴레이를 온 하고 나서, 제 2 구간에서의 전압(인버터 전압)을 측정하여 전압의 변동 여부에 따라 릴레이의 융착 여부를 최종 확정할 수 있다(S25). 여기서, 제 2 구간은 시동이 온 되고 나서 프리차지릴레이가 온되는 시점(c) 까지를 의미한다.
즉, 제 2 구간에서의 전압(인버터 전압)이 0V 이상이면, 제 1 릴레이의 융착을 확정하고(S27) 제 2 릴레이를 오프시키며, 전압(인버터 전압)이 0V 이면, 제 1 릴레이가 융착되지 않았다고 판단하고 제 2 릴레이를 오프시킨다(S29).
이후, 제 2 릴레이를 오프 시킨 다음에 기존의 시동 온 과정을 실시한다(S31).
아울러, 기존의 시동 온 과정은 프리차지릴레이를 온 시키는 단계, 제 2 릴레이를 온 시키는 단계 및 제 1 릴레이를 온 시키는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 기술은 제 1 릴레이의 융착 여부를 검출할 수 있다.
아울러, 본 기술은 시동 오프 시 제 1 릴레이와 제 2 릴레이를 서로 시간 간격을 두고 오프함으로써, 기계식 릴레이의 소음을 감소시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 시동 오프 시 제 1 릴레이의 융착을 검출하고, 시동 온 시에 제 1 릴레이의 융착을 확정함으로써, 고전압배터리의 릴레이 융착의 오 검출되는 현상을 최소화할 수 있는 기술이다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (5)

  1. 배터리의 릴레이의 융착 검출 방법에 있어서,
    시동 오프 후, 제 1 릴레이를 오프시키는 단계;
    상기 제 1 릴레이가 오프되는 단계와 제 2 릴레이가 오프되는 단계 사이의 구간에 전압을 측정하여 측정된 상기 전압에 따라 상기 제 1 릴레이의 융착 여부를 판단하는 단계;
    상기 제 2 릴레이를 오프시키는 단계;
    시동 온 후, 상기 시동 오프 과정에서 상기 제 1 릴레이가 융착되었다고 판단되면, 상기 제 2 릴레이를 온 시키는 단계; 및
    프리차지릴레이가 온 되기 전까지의 구간의 전압을 측정하여 상기 전압이 0V 이상이면, 상기 제 1 릴레이의 융착을 확정하며 상기 제 2 릴레이를 오프시키고, 전압이 0V 이면, 상기 제 2 릴레이를 오프시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 릴레이 융착 검출 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 릴레이의 융착 여부를 판단하는 단계에서,
    상기 구간에서 상기 전압이 감소하여 0V이면, 상기 제 1 릴레이가 미융착되었다고 판단하고, 상기 전압이 0V 이상으로 유지되면, 상기 제 1 릴레이가 융착되었다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 릴레이 융착 검출 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 릴레이를 오프시키는 단계 이후에,
    기존의 시동 온 단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 배터리의 릴레이 융착 검출 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    기존의 시동 온 단계는
    상기 프리차지릴레이를 온 시키는 단계;
    상기 제 2 릴레이를 온 시키는 단계; 및
    상기 제 1 릴레이를 온 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 릴레이 융착 검출 방법.
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