KR101916792B1 - 제어 신호 처리 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제어 신호 처리 회로에 대한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 처리 회로는 배터리와 상기 배터리를 제어하는 BMS(Battery Management System)를 연결하는 래치 릴레이를 온(on)시키기 위한 제어 신호를 처리하는 제어 신호 처리 회로에 있어서, 상기 제어 신호가 입력된 경우, 상기 BMS로 상기 BMS를 웨이크업 시키기 위한 웨이크업 신호를 전달하는 제1 회로; 상기 제어 신호가 소정 시간 이상 입력된 경우, 상기 제어 신호를 전달하는 제2 회로; 상기 제2 회로에서 상기 제어 신호를 전달받은 경우, 상기 BMS로 상기 래치 릴레이를 온(on)시키는 온 신호를 지속적으로 전달하는 제3 회로; 및 상기 제3 회로에서 상기 BMS로 지속적으로 전달하는 상기 온 신호를 해제시키는 제4 회로를 포함한다.

Description

제어 신호 처리 회로{CONTROL SIGNAL PROCESSING CIRCUIT}
본 발명은 제어 신호 처리 회로에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 차량에 구비된 배터리와 이를 제어하는 배터리 관리 시스템을 연결하는 래치 릴레이의 온(on) 제어를 위한 제어 신호를 처리하는 회로에 대한 것이다.
전기자동차(EV; Electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 즉, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으나, 배터리의 무거운 중량 및 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 에너지 및 환경 문제가 심각해지면서 1990년대부터 실용화를 위한 연구가 시작되었다.
또한, 최근 배터리 기술이 비약적으로 발전하면서 전기자동차 및 화석연료와 전기에너지를 적응적으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)가 상용화되고 있다.
HEV 및 EV 자동차는 전기 모터의 구동 전력을 제공하는 고전압 배터리(메인 배터리)가 필수적으로 장착되는데, 차량 운행 중에 고전압 배터리는 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하게 된다. 또한, 상기 메인 배터리와 함께 차량 전장품의 구동 전력을 제공하는 저전압 배터리(보조 배터리)가 장착된다.
이와 더불어, HEV 및 EV 자동차에는 메인 배터리와 보조 배터리의 충/방전을 제어하고, 과충전/과방전을 방지하며, 전압 센싱 등 배터리의 전반적인 동작을 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)이 장착된다. 이때, 보조 배터리와 BMS는 래치 릴레이 의해 연결된다.
도 1은 종래 래치 릴레이의 온/오프를 제어하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 래치 릴레이(30)의 오프(off) 제어는 BMS(20)에서 수행되나, 래치 릴레이(30)의 온(on) 제어는 사용자가 차량 외부에 별도 구비된 버튼을 눌러 래치 릴레이로 제어 신호를 전달하여 수행하게 된다. 그러나, 사용자가 버튼을 눌러도 래치 릴레이(30)는 차량 내부에 구비되어 있어 사용자는 래치 릴레이(30)가 제대로 온(on) 되었는지 확인할 방법이 없다. 따라서, 사용자가 버튼을 과도하게 오랜 시간 누르는 경우, 래치 릴레이(30)가 소손될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 최근 보조 배터리(10)는 리튬이온 성분을 갖는 배터리로 바뀌어 가는 추세인데, 이와 같은 리튬이온 성분을 갖는 배터리는 만방전이 되어버리는 경우, 배터리 자체를 교체해야 하므로 과방전에 대한 안정적인 보호가 필요하다. 이에 따라, 과거에 비해 래치 릴레이의 온/오프 제어 빈도수가 증가되었다. 따라서, 사용자가 래치 릴레이(30)의 온(on) 제어를 위해 차량 외부에 별도 구비된 버튼을 누를 확률도 증가될 수 있는바, 래치 릴레이(30)가 소손의 위험성이 더 커지게 되었다.
대한민국특허공개공보 제10-2013-0084875호
본 발명은 배터리와 BMS를 연결하는 래치 릴레이의 온/오프 제어를 모두 BMS에서 수행하도록 하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 처리 회로는 배터리와 상기 배터리를 제어하는 BMS(Battery Management System)를 연결하는 래치 릴레이를 온(on)시키기 위한 제어 신호를 처리하는 제어 신호 처리 회로에 있어서, 상기 제어 신호가 입력된 경우, 상기 BMS로 상기 BMS를 웨이크업 시키기 위한 웨이크업 신호를 전달하는 제1 회로; 상기 제어 신호가 소정 시간 이상 입력된 경우, 상기 제어 신호를 전달하는 제2 회로; 상기 제2 회로에서 상기 제어 신호를 전달받은 경우, 상기 BMS로 상기 래치 릴레이를 온(on)시키는 온 신호를 지속적으로 전달하는 제3 회로; 및 상기 제3 회로에서 상기 BMS로 지속적으로 전달하는 상기 온 신호를 해제시키는 제4 회로를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 회로는 RC 필터 및 릴레이 회로를 포함하고, 상기 제어 신호가 소정 시간 이상 입력된 경우, 상기 RC 필터의 출력인 커패시터 양단에 소정 전압 이상의 전압이 충전되어 상기 릴레이 회로를 온(on)시켜 상기 제어 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 회로는 상기 제2 회로에서 상기 제어 신호를 전달받은 경우, 온(on)되는 제1 트랜지스터; 및 상기 제1 트랜지스터가 온(on)되는 경우 온(on)되어 상기 제어 신호의 전달여부와 무관하게 상기 제1 트랜지스터의 온(ON) 상태를 유지시키는 제2 트랜지스터롤 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 트랜지스터는 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 트랜지스터는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제4 회로는 상기 제2 트랜지스터를 오프(off)시켜 상기 제3 회로에서 상기 BMS로 지속적으로 전달하는 상기 온 신호를 해제시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제4 회로는 NPN형 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명은 배터리와 BMS를 연결하는 래치 릴레이의 온 제어를 BMS에서 수행하는 효과가 있다.
이에 따라, 사용자가 래치 릴레이를 온시키기 위한 버튼을 과도하게 오랜 시간 누르는 경우에도 래치 릴레이의 소손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 래치 릴레이의 온/오프를 제어하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 처리 회로를 통해 래치 릴레이를 온 시키기 위한 제어 신호를 처리하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 처리 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 처리 회로에 대한 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 처리 회로를 통해 래치 릴레이를 온 시키기 위한 제어 신호를 처리하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리(10), BMS(20), 래치 릴레이(30) 및 제어 신호 처리 회로(40)간의 연결 관계를 확인할 수 있다.
배터리(10)는 차량에 구비된 전장품에 구동 전력을 제공하는 저전압 배터리를 의미한다. 배터리(10)는 12V의 전압을 갖는 리튬이온 배터리를 의미할 수 있다.
BMS(20)는 배터리(10)와 연결되는 경우, 배터리(10)의 전압을 센싱하고, 충/방전 상태를 제어한다. 이에 따라, BMS(20)는 배터리(10)의 과충전 상태 및 과방전 상태를 방지할 수 있다.
또한, BMS(20)는 래치 릴레이(30)의 온/오프를 제어한다. BMS(20)는 래치 릴레이(30)를 온(on)시키기 위한 온 신호를 입력받아 래치 릴레이(30)를 온(on) 시킨다. BMS(20)는 배터리(10)의 전압을 센싱하여 배터리(10)가 과충전 상태 또는 과방전 상태인 경우, 래치 릴레이(30)를 오프(off) 시킨다.
래치 릴레이(30)는 BMS(20)의 온/오프 제어에 따라 온(on) 또는 오프(off)되어 배터리(10)와 BMS(20)를 연결 또는 분리시킨다. 구체적으로, 래치 릴레이(30)는 온(on)되는 경우, 배터리(10)와 BMS(20)를 연결시키고, 래치 릴레이(30)는 오프(off)되는 경우, 배터리(10)와 BMS(20)를 분리시킨다.
제어 신호 처리 회로(40)는 사용자가 차량 외부에 별도 구비된 버튼을 누르는 경우 입력되는 제어 신호를 처리하여 BMS(20)로 웨이크 업 신호 및/또는 온 신호를 전달한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 처리 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 처리 회로(40)는 제1 회로(41), 제2 회로(43), 제3 회로(45) 및 제4 회로(47)를 포함한다.
제1 회로(41)는 상기 제어 신호가 입력된 경우, BMS(20)로 BMS(20)를 웨이크업 시키기 위한 웨이크 업 신호를 전달한다. 이에 따라, BMS(20)는 웨이크 업되며, 바로 파워 래치 모드로 진입하게 된다. 한편, 제1 회로(41)는 제5 저항(R5)과 제6 저항(R6)으로 구성되어, 상기 제어 신호를 입력받아 전압 분배를 통해 상기 웨이크 업 신호를 생성할 수 있다.
제2 회로(43)는 상기 제어 신호가 소정 시간 이상 입력된 경우, 상기 제어 신호를 제3 회로(45)로 전달한다. 즉, 제2 회로(43)는 제1 회로(41)와 달리 상기 제어 신호가 소정 시간 이상 입력된 경우에만 상기 제어 신호를 전달한다.
구체적으로, 제2 회로(43)는 RC 필터 및 릴레이 회로(RLY)를 포함한다. 따라서, 상기 제어 신호가 소정 시간 이상 입력된 경우, 상기 RC 필터의 출력인 커패시터(C1) 양단에 소정 전압 이상의 전압이 충전되어 릴레이 회로(RLY)를 온(on)시켜 상기 제어 신호를 제3 회로(45)로 전달한다.
제3 회로(45)는 제2 회로(43)에서 상기 제어 신호를 전달받은 경우, BMS(20)로 래치 릴레이(30)를 온(on)시키는 온 신호를 지속적으로 전달한다. 제3 회로(45)는 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)를 포함한다.
제1 트랜지스터(TR1)는 스위칭 기능을 갖고 제2 회로(43)에서 상기 제어 신호를 전달받은 경우에만 온(ON)이 된다. 제1 트랜지스터(TR1)는 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)를 의미할 수 있다.
제2 트랜지스터(TR2)는 스위칭 기능을 갖고 제1 트랜지스터(TR1)가 온(ON)되는 경우 온(ON)되어 제2 회로(43)에서 상기 제어 신호의 전달여부와 무관하게 제1 트랜지스터(TR1)의 온(ON) 상태를 유지시킨다. 제2 트랜지스터(TR2)는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)를 의미할 수 있다. 따라서, 도 3과 같이 제1 트랜지스터(TR1)가 PMOS로 구성되고 제2 트랜지스터(TR2)가 NMOS로 구성되며 제2 트랜지스터(TR2)가 온 상태가 되는 경우, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트 단과 제2 트랜지스터(TR2)의 드레인 단이 연결되어 있기 때문에 제2 회로(43)에서 상기 제어 신호의 전달여부와 무관하게 제1 트랜지스터(TR1)는 온 상태를 유지하게 된다.
이에 따라, 제3 회로(45)는 BMS(20)로 래치 릴레이(30)를 온(on)시키는 온 신호를 지속적으로 전달할 수 있게 된다.
제4 회로(47)는 제3 회로(45)에서 BMS(20)로 지속적으로 전달하는 상기 온 신호를 해제시킨다. 이는 제4 회로(47)가 BMS(20)에서 배터리(10)의 전압을 센싱하고, 충/방전 상태를 제어하는 등 배터리(10)의 제어 동작을 마친 경우, 마이컴(미도시)으로부터 해제 신호를 입력받아 제3 회로(45)에서 BMS(20)로 지속적으로 전달하는 상기 온 신호를 해제시키는 것을 의미한다.
구체적으로, 제4 회로(47)는 제2 트랜지스터(TR2)를 오프(off)시켜 제3 회로(45)에서 BMS(20)로 지속적으로 전달하는 상기 온 신호를 해제시킨다. 이때, 제4 회로(47)는 NPN형 트랜지스터인 제3 트랜지스터(TR3)를 포함할 수 있다. 즉, 스위치 기능을 갖는 제3 트랜지스터(TR3)는 상기 마이컴으로부터 해제 신호를 입력받는 경우 온(on)되어, 제2 트랜지스터(TR2)를 오프(off)시키고, 이에 따라 제1 트랜지스터(TR1)도 오프(off)되어 상기 온 신호는 해제되게 된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 배터리
20 : BMS
30 : 래치 릴레이
40 : 제어 신호 처리 회로

Claims (7)

  1. 배터리와 상기 배터리를 제어하는 BMS(Battery Management System)를 연결하는 래치 릴레이를 온(on)시키기 위한 제어 신호를 처리하는 제어 신호 처리 회로에 있어서,
    상기 제어 신호가 입력된 경우, 상기 BMS로 상기 BMS를 웨이크업 시키기 위한 웨이크업 신호를 전달하는 제1 회로;
    상기 제어 신호가 소정 시간 이상 입력된 경우, RC 필터의 출력인 커패시터 양단에 소정 전압 이상의 전압이 충전되어 릴레이 회로를 온(on)시켜 상기 제어 신호를 전달하는 제2 회로;
    상기 제2 회로에서 상기 제어 신호를 전달받은 경우, 상기 BMS로 상기 래치 릴레이를 온(on)시키는 온 신호를 지속적으로 전달하는 제3 회로; 및
    상기 제3 회로에서 상기 BMS로 지속적으로 전달하는 상기 온 신호를 해제시키는 제4 회로를 포함하고,
    상기 제어 신호는 사용자가 차량에 구비된 버튼을 누름으로 발생되는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 회로.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 회로는
    상기 제2 회로에서 상기 제어 신호를 전달받은 경우, 온(on)되는 제1 트랜지스터; 및
    상기 제1 트랜지스터가 온(on)되는 경우 온(on)되어 상기 제어 신호의 전달여부와 무관하게 상기 제1 트랜지스터의 온(ON) 상태를 유지시키는 제2 트랜지스터롤 포함하는 제어 신호 처리 회로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)인 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 회로.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)인 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 회로.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제4 회로는 상기 제2 트랜지스터를 오프(off)시켜 상기 제3 회로에서 상기 BMS로 지속적으로 전달하는 상기 온 신호를 해제시키는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 회로.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제4 회로는 NPN형 트랜지스터를 포함하는 제어 신호 처리 회로.
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