KR20160066762A - Power source connection apparatus and method thereof - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a power supply control device for a vehicle battery system and an operating method thereof. According to an embodiment of the present invention, the power supply control device includes: a first main switch connecting a capacitor and the cathode of a battery in series; a second main switch connecting the capacitor and the anode of the battery in series; and a switch control part precharging the capacitor by turning on the first main switch, and turning on the second main switch depending on a charging voltage level of the capacitor. Therefore, the present invention is capable of easily handling an abnormal state.

Description

차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치 및 그 동작 방법{Power source connection apparatus and method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a power source connection apparatus and method for a vehicle battery system,

본 발명은 친환경 차량에 관한 것으로, 특히 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치의 성능 향상에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an environmentally friendly vehicle, and more particularly to a performance enhancement of a power interrupter for a vehicle battery system.

화석연료의 고갈 문제와 화석연료의 사용에 따른 환경오염 문제가 대두되면서, 연료효율을 높이고 배기가스 저감이 가능한 친환경 차량이 각광을 받고 있다. 여기서, 친환경 차량은 하이브리드 자동차, 수소연료전지 자동차, 전기 자동차 등을 대표적인 예로 들 수 있다. 기존의 내연기관 차량과 친환경 차량의 가장 큰 차이점은 전기에너지를 동력원으로 모터를 구동하여 차량동력에 사용한다는 점이다. 내연기관에서 엔진에 동력을 제공하는 에너지원으로 가솔린, 디젤 등의 연료를 필요로 하듯이, 전기 모터는 전기에너지를 에너지원으로 필요로 하고 충전 및 방전이 가능한 2차 전지를 주로 사용한다.As the problems of depletion of fossil fuels and environmental pollution problems caused by the use of fossil fuels are emerging, eco-friendly vehicles capable of increasing fuel efficiency and reducing exhaust gas are in the spotlight. Here, eco-friendly vehicles are representative examples of hybrid vehicles, hydrogen fuel cell vehicles, and electric vehicles. The main difference between existing internal combustion engine vehicles and environmentally friendly vehicles is that they use electric energy as a power source to drive the motor for vehicle power. Just as an internal combustion engine requires fuel such as gasoline and diesel as an energy source that supplies power to an engine, an electric motor uses a secondary battery that requires electric energy as an energy source and can charge and discharge.

예컨대, 친환경 차량(이하, ‘차량’으로 총칭)에서는 고전압의 전원을 메인 배터리로 사용하여 모터를 구동시키고, 차량 기동 시 차량 시스템에 고전압의 메인 배터리 전원을 공급하기 위해 메인 릴레이를 붙이게 된다. 이때, 메인 릴레이를 차량 시스템에 연결할 경우, 급격한 전류(돌입전류) 흐름으로 인해 배터리가 쇼트되어 대전류가 흐르는 메인 릴레이 고착현상이 발생되게 된다.For example, in an eco-friendly vehicle (hereinafter collectively referred to as a "vehicle"), a high voltage power source is used as a main battery to drive the motor, and a main relay is attached to supply a main battery power of high voltage to the vehicle system when the vehicle is started. At this time, when the main relay is connected to the vehicle system, the battery is short-circuited due to the sudden current (inrush current) flow, and the main relay sticking phenomenon in which a large current flows occurs.

이러한 점을 방지하기 위해, 차량에는 고전압 배터리 시스템에 요구된다. 고전압 배터리 시스템은 다수의 전지셀, 배터리 제어/관리 시스템(Battery Management System, BMS) 냉각 장치, 전원 단속 장치(Power Relay Assembly, PRA) 등으로 구성된다. 여기서, 고전압은 100V~500V의 범위를 갖게 되고, 누설이 발생하는 경우 감전에 의한 인명 사고를 유발할 수 있기 때문에, 고전압을 외부와 연결 및 차단할 수 있는 기능을 확보하여야 한다. To avoid this, vehicles are required for high voltage battery systems. The high voltage battery system is composed of a plurality of battery cells, a battery management system (BMS) cooling device, a power relay assembly (PRA), and the like. Here, the high voltage has a range of 100V to 500V, and if leakage occurs, it may cause a human accident due to electric shock. Therefore, it is necessary to secure the function of connecting / disconnecting high voltage to the outside.

이를 위해, 전원 단속 장치(PRA)는 고전압 배터리 시스템과 외부 간의 전기적 절연을 확보하고, 고전압 전류를 측정하고, 돌입 전류를 제한하는 기능을 담당한다. 전원 단속 장치의 동작은 차량의 시동이 온(ON) 되면, BMS의 정해진 동작 시퀀스에 의해서 고전압 릴레이가 온(ON)되어 파워소스(배터리)와 부하(인버터, 모터)가 연결되며, 차량의 시동이 오프(OFF)되면 고전압 릴레이가 오프(OFF)되어 전기적 연결이 차단된다.To this end, the power interrupter (PRA) is responsible for ensuring electrical isolation between the high voltage battery system and the outside, measuring high voltage currents, and limiting inrush current. When the start of the vehicle is turned on, the high-voltage relay is turned on by a predetermined operation sequence of the BMS to connect the power source (battery) and the load (inverter, motor) Off, the high-voltage relay is turned off and the electrical connection is cut off.

이러한, 전원 단속 장치의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 고전압 메인 릴레이(+)/(-)(10, 20), 프리차지(Pre-charge) 릴레이(30), 프리차지 저항(40)으로 이루어져 있다. 여기서, 고전압 메인 릴레이(10, 20)는 고전압(+), (-)에 각각 연결되어 회로 연결 및 차단을 담당한다. 프리차지 릴레이(30)와 프리차지 저항(40)은 고전압 배터리와 직렬로 연결되는 인버터의 캐패시터를 충전한다. 전류센서는 고전압 전류를 측정하여 고전압 배터리의 충전상태를 계산하고, 과전류를 검출하여 안전성을 향상시킨다. The configuration of the power interrupter includes high voltage main relays (+) / (-) 10 and 20, pre-charge relay 30, precharge resistor 40, Lt; / RTI > Here, the high voltage main relays 10 and 20 are respectively connected to the high voltages (+) and (-) to perform circuit connection and disconnection. The precharge relay 30 and the precharge resistor 40 charge the capacitor of the inverter connected in series with the high voltage battery. The current sensor measures the high-voltage current to calculate the charge state of the high-voltage battery, and improves safety by detecting the overcurrent.

그러나, 이러한 전원 단속 장치의 고전압 기계식 릴레이는 내부 전자석에 의한 접점간의 접촉으로 인해 동작 시 발생하는 소음 발생, 마모에 의한 수명 제한 발생의 단점이 있다. 또한, BMS에서 전원 단속 장치의 전원공급 및 제어를 담당하여 두 유닛 간의 연결 불량에 의한 품질 문제가 우려된다.
However, the high-voltage mechanical relay of such a power interrupter has disadvantages such as generation of noise generated during operation due to contact between contacts by an internal electromagnet, and lifetime limitation due to abrasion. In addition, the BMS is responsible for power supply and control of the power interrupter, which may cause quality problems due to poor connection between the two units.

본 발명은 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치를 전자식으로 제어하는 기술적 방안을 제공함을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a technical solution for electronically controlling a power interrupter of a battery system for a vehicle.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법은 친환경 차량의 시동 개시 신호가 수신되면, 배터리의 음(-)극과 연결된 제1 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 단계, 프리차징(Pre-charging) 스위치를 온(ON) 상태로 전환하고 커패시터를 프리차징하는 단계, 상기 커패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 배터리의 양(+)극과 연결된 제2 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 단계, 및 상기 프리차징 스위치를 오프(OFF) 상태로 전환하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of interrupting a power source of a vehicle battery system, comprising: when a start signal of an environmentally friendly vehicle is received, turning on a first main switch connected to a negative ON) state, switching the pre-charging switch to the ON state and pre-charging the capacitor, connecting to the positive (+) pole of the battery according to the charging voltage level of the capacitor Switching the second main switch to an ON state, and switching the pre-charging switch to an OFF state.

한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법은 친환경 차량의 시동 개시 신호가 수신되면, 배터리의 음(-)극과 연결된 제1 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 단계, 상기 배터리의 양(+)극과 연결된 제2 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하고 통전 전류를 제어하면서 커패시터를 프리차징하는 단계, 및 상기 커패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 통전 전류를 제어하는 동작을 해제하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of interrupting power supply to a vehicle battery system, the method comprising: when a start signal of an environmentally friendly vehicle is received, a first main switch connected to a negative The method comprising the steps of: switching to an ON state, precharging a capacitor while controlling a current flow by switching a second main switch connected to a positive pole of the battery to an ON state, And releasing the operation of controlling the energizing current according to the voltage level.

다른 한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치는 배터리의 음(-)극과 커패시터 사이를 직렬로 연결하는 제1 메인 스위치, 상기 배터리의 양(+)극과 상기 커패시터 사이를 직렬로 연결하는 제2 메인 스위치, 및 상기 제1 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하여 상기 커패시터를 프리차징하며, 상기 커패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 제2 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 스위치 제어부를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a power interrupter for a vehicle battery system, including: a first main switch for connecting a negative pole of a battery and a capacitor in series; A second main switch connected in series between the positive electrode and the capacitor, and a second main switch for turning on the first main switch to pre-charge the capacitor by turning on the first main switch, 2 main switch to the ON state.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 전원 단속 장치는 내부저항이 작고 제어가 용이한 장점을 가진 IGBT를 스위칭 소자를 이용함으로써, 스위칭 소자 반도체 소자이며, 내부저항이 작고 제어가 용이하며, 손쉽게 스위치 접점 상태를 모니터링하여 비정상 상황에 빠른 대처가 가능하다는 이점이 있다.An electronic power interrupter according to an embodiment of the present invention is a switching device semiconductor device using an IGBT having an advantage of being small in internal resistance and easy to control and thus has a small internal resistance and easy control, And it is possible to cope with an abnormal situation quickly.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전원 단속 장치는 종래의 기계식 전원 단속 장치와 대비하여 수명이 길고 동작 소음이 없으며 신뢰성이 높은 장점이 있으며, 소형 및 경량화 구현이 가능하다.
Further, the power interrupter according to the embodiment of the present invention has a long lifetime, no operation noise, and high reliability compared to the conventional mechanical power interrupter, and can be realized in a small size and light weight.

도 1은 종래의 전원 단속 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치를 포함한 차량용 배터리 시스템의 전체 회로 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치 구성 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치의 차량 전원 공급 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치의 진단 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치를 포함한 차량용 배터리 시스템의 전체 회로 구성을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치 구성 블록도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치의 차량 전원 공급 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치의 진단 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도.1 is a view showing a configuration of a conventional power interrupter;
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vehicle battery system.
3 is a block diagram of a power interrupter according to an embodiment of the present invention;
4 is a flowchart illustrating a method of controlling power supply to a power interrupter according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining a diagnostic operation method of the power interrupter according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an entire circuit configuration of a vehicle battery system including a power interrupter according to another embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of a power interrupter according to another embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of controlling power supply to a power interrupter according to another embodiment of the present invention. FIG.
9 is a flowchart for explaining a diagnostic operation method of the power interrupter according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. And is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined by the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that " comprises, " or "comprising," as used herein, means the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Do not exclude the addition.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. In the drawings, like reference numerals are used to denote like elements, and in the description of the present invention, In the following description, a detailed description of the present invention will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치를 포함한 차량용 배터리 시스템의 전체 회로 구성을 나타내는 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 시스템(100)은 고전압 회로를 구성하는 전력반도체, 고전압과 저전압을 절연하여 전력반도체에 구동전압을 인가하는 포토 커플러(스위치)와 주변회로로 구성된다.2 is a diagram showing an overall circuit configuration of a vehicle battery system including a power interrupter according to an embodiment of the present invention. The vehicle battery system 100 according to an embodiment of the present invention is composed of a power semiconductor constituting a high voltage circuit, a photocoupler (switch) which applies a driving voltage to a power semiconductor by isolating a high voltage and a low voltage, and a peripheral circuit.

도 2에 도시된 바와 같이, 차량용 배터리 시스템(100)은 HEV 배터리(110)(이하, ‘배터리(110)로 총칭), 전원 단속 장치(Power Relay Assembly, PRA)(120) 및 DC 커패시터(130)(이하, ‘커패시터(130)’로 총칭)로 구현된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치(120)는 제1 메인 스위치(121), 제2 메인 스위치(122), 프리차징(Pre-charging) 스위치(123) 및 프리차징 저항(124)를 포함한다. 2, the vehicle battery system 100 includes an HEV battery 110 (collectively referred to as battery 110), a power relay assembly (PRA) 120, and a DC capacitor 130 ) (Hereinafter, collectively referred to as 'capacitor 130'). The power interrupter 120 according to an embodiment of the present invention includes a first main switch 121, a second main switch 122, a pre-charging switch 123 and a pre-charging resistor 124 .

제1 메인 스위치(121)와 제2 메인 스위치(122)는 친환경 차량(예컨대, 하이브리드 자동차)의 배터리 전원을 공급하기 위한 회로 연결을 개폐하기 위한 것이다. 이때, 메인 스위치들(제1 및 제2 메인 스위치)(121, 122)는 차량 정격 전류를 통전하는 회로로, 400V 및 60A~200A에 이르는 대전류의 통전 용량을 갖는다.The first main switch 121 and the second main switch 122 are for opening and closing a circuit connection for supplying battery power of an environmentally friendly vehicle (for example, a hybrid vehicle). At this time, the main switches (first and second main switches) 121 and 122 are circuits for energizing the rated current of the vehicle, and have a large current carrying capacity ranging from 400 V to 60A to 200A.

제1 및 제2 메인 스위치(121, 122) 각각은 커패시터(130) 및 배터리(110)와 직렬로 연결된다. 이때, 제1 메인 스위치(121)는 차량의 배터리(110)의 음(-)극과 커패시터(130)의 한쪽 전극의 연결을 제어하며, 제2 메인 스위치(122)는 배터리(110)의 양(+)극과 커패시터(130)의 다른쪽 전극의 연결을 제어한다. 또한, 제2 메인 스위치(122)는 프리차징 스위치(123)와 병렬로 연결된다.The first and second main switches 121 and 122 are connected in series with the capacitor 130 and the battery 110, respectively. The first main switch 121 controls connection between a minus pole of the battery 110 of the vehicle and one electrode of the capacitor 130 while the second main switch 122 controls the amount of the battery 110 (+) Electrode of the capacitor 130 and the other electrode of the capacitor 130. Also, the second main switch 122 is connected in parallel with the pre-charge switch 123.

프리차징 스위치(123)는 메인 스위치(121, 122)가 배터리(110)와 바로 연결되는 경우, 급격한 전류(돌입전류) 흐름으로 인해 쇼트되어 대전류가 흐르는 메인 스위치(121, 122)의 고착현상과 커패시터(130) 손상이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 이에, 프리차징 스위치(123)를 이용하여 전압 상승을 지연시키며, 급격한 전류 흐름을 제어한다. 이때, 프리차징 스위치(123)는 직렬로 연결된 프리차징 저항(124)을 이용하여 급격한 전류의 흐름을 제어한다. 여기서, 프리차징 저항(124)은 차량용 배터리 시스템(100)에 흐르게 되는 전류의 크기를 기준으로 마련되게 된다. When the main switches 121 and 122 are directly connected to the battery 110, the precharging switch 123 is short-circuited due to a sudden current (inrush current) flow, and the main switch 121 and the main switch 121, Thereby preventing the capacitor 130 from being damaged. Thus, the precharge switch 123 is used to delay the voltage rise and control the abrupt current flow. At this time, the pre-charging switch 123 controls the flow of the abrupt current by using the pre-charging resistor 124 connected in series. Here, the pre-charging resistor 124 is provided based on the magnitude of the current flowing in the automotive battery system 100.

본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 소자(메인 스위치(121, 122) 및 프리차징 스위치(123)는 반도체 소자이며, 내부저항이 작고 제어가 용이한 장점을 가진 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)가 이용될 수 있다. 반도체 소자로 이루어진 스위칭 소자는 손쉽게 접점 상태를 모니터링하고 비정상 상황에 빠른 대처가 가능하다는 이점이 있다.The main switches 121 and 122 and the precharging switch 123 according to an embodiment of the present invention are semiconductor devices and have an IGBT (Insulated Gate Bipolar mode Transistor) having an advantage of small internal resistance and easy control A switching element made of a semiconductor element has an advantage that it can easily monitor the state of a contact and cope with an abnormal situation quickly.

한편, 이와 같은 각 구성(특히, 프리차징 스위치(123), 프리차징 저항(124), 제1 메인 스위치(121), 제2 메인 스위치(122)을 제어하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치(120)는 도 3에 도시된 구성을 더 포함한다 On the other hand, in order to control each of the above configurations (in particular, the precharge switch 123, the precharging resistor 124, the first main switch 121, and the second main switch 122) The power interrupter 120 according to the first embodiment further includes the configuration shown in Fig. 3

도 3에 도시된 바와 같이, 전원 단속 장치(120)는 센싱부(125), 스위치 제어부(127) 및 통신부(126)를 더 포함한다. 3, the power interrupter 120 further includes a sensing unit 125, a switch control unit 127, and a communication unit 126. As shown in FIG.

센싱부(125)는 차량의 전원 공급 시스템의 상태 모니터링 및 진단에 필요한 정보를 수집한다. 예컨대, 센싱부(125)는 전류센서로부터 배터리의 전류량, 메인 스위치(121, 122) 및 프리차징 스위치(123)의 접합(개폐) 상태와 스위치 온도 및 표면(외관) 온도 등의 정보를 수집한다.The sensing unit 125 collects information necessary for monitoring and diagnosing the state of the power supply system of the vehicle. For example, the sensing unit 125 collects information on the amount of current of the battery, the junction (open / closed) state of the main switches 121 and 122 and the precharging switch 123, the switch temperature, and the surface .

통신부(126)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS) 및 외부 ECU와 통신을 담당한다. 예컨대, 전류센서에 의해 측정된 배터리(110)의 전류량이 통신부(126)를 통해 BMS로 전달되며, 메인 스위치(121, 122) 및 프리차징 스위치(123)의 개폐 상태가 외부 ECU로 전달되어 차량의 비정상적인 동작을 방지한다.The communication unit 126 communicates with a battery management system (BMS) and an external ECU. For example, the amount of current of the battery 110 measured by the current sensor is transmitted to the BMS through the communication unit 126, and the opening and closing states of the main switches 121 and 122 and the precharging switch 123 are transmitted to the external ECU, Thereby preventing abnormal operation of the apparatus.

스위치 제어부(127)는 전원 단속 장치(120)의 전반적인 동작을 제어한다. 예컨대, 스위치 제어부(127)는 센싱부(125)로부터 수집되는 정보를 이용하여 메인 스위치(121, 122) 및 프리차징 스위치(123) 등의 전력 반도체의 동작 전원을 공급한다. 또한, 스위치 제어부(127)는 메인 스위치(121, 122) 및 프리차징 스위치(123)의 스위칭 제어를 담당한다.The switch control unit 127 controls the overall operation of the power interrupter 120. For example, the switch control unit 127 supplies operating power of the power semiconductor such as the main switches 121 and 122 and the precharging switch 123 using the information collected from the sensing unit 125. [ The switch control unit 127 is responsible for switching control of the main switches 121 and 122 and the precharging switch 123.

스위치 제어부(127)의 동작에 대해서는 도 4 및 도 5의 흐름도를 참조하여 구체적으로 설명한다. 이하, 별도의 언급이 없는 한, 전원 단속 장치(120)의 동작은 스위치 제어부(127)에서 수행하는 것이다.The operation of the switch control unit 127 will be described in detail with reference to the flow charts of FIG. 4 and FIG. Hereinafter, the operation of the power interrupter 120 is performed by the switch control unit 127 unless otherwise stated.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치의 차량 전원 공급 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of controlling power supply to a power interrupter according to an embodiment of the present invention.

우선, 전원 단속 장치(120)는 스위치의 개폐 여부를 확인한다(S410). 이때, 전원 단속 장치(120)는 IG 신호(시동 개시 신호, Ignition 신호)가 온(ON)되면, 스위치의 개폐 여부를 확인한다. 여기서, 스위치는 프리차징 스위치(123)과 메인 스위치들(제1 및 제2 메인 스위치)(121, 122)이다.First, the power interrupter 120 confirms whether the switch is opened or closed (S410). At this time, when the IG signal (start-start signal, ignition signal) is turned on, the power interrupter 120 confirms whether the switch is opened or closed. Here, the switch is a pre-charging switch 123 and main switches (first and second main switches) 121 and 122.

단계 S410의 확인결과 3개의 스위치 중 적어도 하나의 스위치가 폐쇄(OFF)된 경우(S410-폐쇄), 전원 단속 장치(120)는 고전압 경로에 이상이 발생한 것으로 판단하며, 경고 신호를 출력한다(S420). 이때, 전원 단속 장치(120)는 차량의 전원 공급 제어 동작을 정지하며, 경고등(차량 램프)을 점등하기 위한 경고 신호를 출력한다.If it is determined in step S410 that at least one of the three switches is OFF (S410-CLOSED), the power interrupter 120 determines that an abnormality has occurred in the high-voltage path and outputs a warning signal ). At this time, the power interrupter 120 stops the power supply control operation of the vehicle and outputs a warning signal for lighting the warning lamp (vehicle lamp).

단계 S410의 확인결과 3개의 스위치가 모두 개방된 경우(S410-개방), 전원 단속 장치(120)는 제1 메인 스위치(121)를 온(ON) 상태로 전환한다(S430).As a result of the check in step S410, if all three switches are open (S410 - open), the power interrupter 120 switches the first main switch 121 to the ON state (S430).

또한, 전원 단속 장치(120)는 프리차징 스위치(123)를 온(ON) 상태로 전환한다(S440). 프리차징 스위치(123)가 온(ON) 상태로 전환되면, 커패시터(130)에는 서서히 전압이 차오르게 되며(충전되며), 전원 단속 장치(120)는 커패시터 전압 레벨을 확인한다.In addition, the power interrupter 120 switches the pre-charge switch 123 ON (S440). When the precharging switch 123 is turned on, the voltage gradually increases (charges) to the capacitor 130, and the power interrupter 120 confirms the capacitor voltage level.

전원 단속 장치(120)는 계속적으로 커패시터(130)의 전압 레벨을 확인하여, 전압 레벨이 소정 레벨 이상이 되는지 확인한다(S450).The power intermittent device 120 continuously checks the voltage level of the capacitor 130 to check whether the voltage level is equal to or higher than a predetermined level (S450).

커패시터(130)가 전압 레벨이 소정 레벨 미만이면(S450-N), 전원 단속 장치(120)는 프리차징이 실패한 것으로 판단하여 경고 신호를 출력한다(S460). 예컨대, 전원 단속 장치(120)는 프리차징 스위치(123)가 온(ON) 상태로 전환된 후 소정 시간 이내에 커패시터(130)의 정격 전압 레벨이 기 설정된 90%이상으로 도달되지 않으면, 프리차징이 실패한 것으로 판단한다. 프리차징이 실패한 것으로 판단하면, 전원 단속 장치(120)는 차량의 전원 공급 제어 동작을 정지하며, 경고등을 점등하기 위한 경고 신호를 출력한다.If the voltage level of the capacitor 130 is lower than the predetermined level (S450-N), the power interrupter 120 determines that precharging has failed and outputs a warning signal (S460). For example, if the rated voltage level of the capacitor 130 does not reach a preset 90% or more within a predetermined time after the precharge switch 123 is turned on, It is judged to have failed. If it is judged that the precharging has failed, the power interrupter 120 stops the power supply control operation of the vehicle and outputs a warning signal for lighting the warning lamp.

만약, 커패시터(130)의 전압 레벨이 소정 레벨 이상으로 도달하면(S450-Y), 전원 단속 장치(120)는 제2 메인 스위치(122)를 온(ON) 상태로 전환하며(S470), 프리차징 스위치(123)를 오프(OFF) 상태로 전환하여 차량 주행의 준비를 완료할 수 있다. If the voltage level of the capacitor 130 reaches a predetermined level or higher (S450-Y), the power interrupter 120 switches the second main switch 122 to the ON state (S470) The charging switch 123 can be switched to the OFF state to complete preparations for driving the vehicle.

한편, 전원 단속 장치(120)는 차량 전원 공급을 제어하는 중, 주기적으로 진단(모니터링) 동작을 수행한다. 이때, 전원 단속 장치(120)는 메인 스위치(121, 122)가 폐쇄된 상태에서 진단 동작을 수행한다. Meanwhile, the power interrupter 120 periodically performs a diagnosis (monitoring) operation while controlling power supply to the vehicle. At this time, the power interrupter 120 performs a diagnostic operation in a state where the main switches 121 and 122 are closed.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치의 진단 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. FIG. 5 is a flowchart for explaining a diagnostic operation method of the power interrupter according to an embodiment of the present invention.

전원 단속 장치(120)는 메인 스위치(121, 122)의 전압 강하가 소정 전압 이상인지 확인한다(S510). 이때, 전원 단속 장치(120)는 제2 메인 스위치(122)의 전단과 후단 간의 전압을 측정하며, 제1 메인 스위치(121)의 전단과 후단 간의 전압을 측정하여 메인 스위치(121, 122)의 전압 강하가 소정 전압 이상인지 확인한다. 예컨대, 전원 단속 장치(120)는 메인 스위치(121, 122) 중 적어도 하나의 스위치의 전압 강하가 기 설정된 300mV 이상인지 확인한다. The power interrupter 120 confirms whether the voltage drop of the main switches 121 and 122 is equal to or higher than a predetermined voltage (S510). At this time, the power interrupter 120 measures the voltage between the front end and the rear end of the second main switch 122, measures the voltage between the front end and the rear end of the first main switch 121, It is confirmed whether the voltage drop is equal to or higher than a predetermined voltage. For example, the power interrupter 120 checks whether the voltage drop of at least one of the main switches 121 and 122 is 300 mV or more.

단계 S510의 확인 결과 메인 스위치(121, 122) 중 적어도 하나의 스위치의 전압 강하가 소정 전압 이상이면(S510-Y), 전원 단속 장치(120)는 고전압 경로에 이상이 발생한 것으로 판단하며, 경고 신호를 출력한다(S520). 이때, 전원 단속 장치(120)는 경고등을 점등하는 것으로 경고 신호를 출력한다. If it is determined in step S510 that the voltage drop of at least one of the main switches 121 and 122 is equal to or greater than the predetermined voltage (S510-Y), the power interrupter 120 determines that an abnormality has occurred in the high- (S520). At this time, the power interrupter 120 outputs a warning signal by turning on the warning lamp.

만약, 단계 S510의 확인 결과 메인 스위치(121, 122) 모두의 전압 강하가 소정 전압 미만이면(S510-N), 전원 단속 장치(120)는 스위치(121, 122)의 온도가 소정 온도 이상인지 확인한다(S530). 이때, 전원 단속 장치(120)는 제2 메인 스위치(122)의 온도와 제1 메인 스위치(121)의 온도를 확인한다. 예컨대, 제2 메인 스위치(122)의 온도와 제1 메인 스위치(121)의 온도 중 적어도 하나의 스위치의 온도가 기 설정된 85° 이상인지 확인한다.If it is determined in step S510 that the voltage drops of all the main switches 121 and 122 are less than the predetermined voltage (S510-N), the power intermittent device 120 determines whether the temperature of the switches 121 and 122 is higher than the predetermined temperature (S530). At this time, the power interrupter 120 confirms the temperature of the second main switch 122 and the temperature of the first main switch 121. For example, it is confirmed whether the temperature of at least one of the temperature of the second main switch 122 and the temperature of the first main switch 121 is 85 degrees or more.

단계 S530의 확인 결과, 메인 스위치(121, 122) 중 적어도 하나의 스위치의 온도가 소정 온도 이상이면(S530-Y), 전원 단속 장치(120)는 과열된 것으로 판단하며, 경고 신호를 출력한다(S540). 이때, 상위 제어기(예컨대, BMS)의 판단에 의해 차량용 배터리 시스템(100)의 출력을 낮추는 파워 디레이팅(derating) 동작이 수행될 수 있다. If it is determined in step S530 that the temperature of at least one of the main switches 121 and 122 is equal to or higher than the predetermined temperature (S530-Y), the power interrupter 120 determines that the temperature is overheated and outputs a warning signal S540). At this time, a power derating operation that lowers the output of the automotive battery system 100 may be performed at the judgment of the host controller (e.g., BMS).

만약, 단계 S540의 확인 결과, 메인 스위치(121, 122) 모두의 온도가 소정 온도 미만이면(S530-N), 전원 단속 장치(120)는 정상 동작중인 것으로 확인하며, 차량 주행의 준비를 완료할 수 있다.If it is determined in step S540 that the temperature of all the main switches 121 and 122 is lower than the predetermined temperature (S530-N), it is determined that the power interrupter 120 is in normal operation, .

이후, 전원 단속 장치(120)는 단계 S510로 피드백하여 일정 시간 주기 단위로 차량의 주행이 종료될 때까지 상위의 동작을 반복적으로 수행한다.Thereafter, the power interrupter 120 feedbacks the process to step S510 and repeatedly performs the upper operation until the running of the vehicle is finished in a predetermined time period unit.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전원 공급 시스템은 내부저항이 작고 제어가 용이한 장점을 가진 IGBT를 스위칭 소자로 이용함으로써, 스위칭 소자 반도체 소자이며, 내부저항이 작고 제어가 용이하며, 손쉽게 스위치 접점 상태를 모니터링하여 비정상 상황에 빠른 대처가 가능하다는 이점이 있다.As described above, the electronic power supply system according to an embodiment of the present invention uses an IGBT having a small internal resistance and easy control, as a switching device, thereby being a switching device semiconductor device, having a small internal resistance and easy control, It is advantageous in that it can easily cope with an abnormal situation by monitoring the state of the switch contact point easily.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 단속 장치는 종래의 기계식 전원 단속 장치와 대비하여 수명이 길고 동작 소음이 없으며 신뢰성이 높은 장점이 있으며, 소형 및 경량화 구현이 가능하다.
Also, the power interrupter according to an embodiment of the present invention has a long lifetime, no operation noise, and high reliability compared with a conventional mechanical power interrupter, and can be realized in a small size and light weight.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치를 포함한 차량용 배터리 시스템의 전체 회로 구성을 나타내는 도면이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 배터리 시스템(200)은 고전압 회로를 구성하는 전력반도체, 고전압과 저전압을 절연하여 전력반도체에 구동전압을 인가하는 포토 커플러(스위치)와 주변회로로 구성된다.6 is a diagram showing the overall circuit configuration of a vehicle battery system including a power interrupter according to another embodiment of the present invention. The vehicle battery system 200 according to another embodiment of the present invention is composed of a power semiconductor constituting a high voltage circuit, a photocoupler (switch) which applies a driving voltage to the power semiconductor by isolating a high voltage and a low voltage, and a peripheral circuit.

도 6에 도시된 바와 같이, 차량용 배터리 시스템(200)은 HEV 배터리(210)(이하, ‘배터리(210)로 총칭), 전원 단속 장치(Power Relay Assembly, PRA)(220) 및 DC 커패시터(230)(이하, ‘커패시터(230)’로 총칭)로 구현된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치(220)는 제2 메인 스위치(222), 제1 메인 스위치(221)를 포함한다.6, the vehicle battery system 200 includes an HEV battery 210 (collectively referred to as battery 210), a power relay assembly (PRA) 220, and a DC capacitor 230 ) (Hereinafter collectively referred to as 'capacitor 230'). The power interrupter 220 according to another embodiment of the present invention includes a second main switch 222 and a first main switch 221.

제1 메인 스위치(221)와 제2 메인 스위치(222)는 친환경 차량(예컨대, 하이브리드 자동차)의 배터리 전원을 공급하기 위한 회로 연결을 개폐하기 위한 것이다. 이때, 메인 스위치들(제1 및 제2 메인 스위치)(221, 222)는 차량 정격 전류를 통전하는 회로로, 400V 및 60A~200A에 이르는 대전류의 통전 용량을 갖는다.The first main switch 221 and the second main switch 222 are for opening and closing a circuit connection for supplying battery power of an environmentally friendly vehicle (for example, a hybrid vehicle). At this time, the main switches (first and second main switches) 221 and 222 are circuits for energizing the rated current of the vehicle and have a large current carrying capacity ranging from 400 V to 60 A to 200 A.

메인 스위치들(제1 및 제2 메인 스위치)(121, 122) 각각은 커패시터(130) 및 배터리(110)와 직렬로 연결된다. 이때, 제1 메인 스위치(121)는 차량의 배터리의 음(-)극과 커패시터의 한쪽 전극의 연결을 제어하며, 제2 메인 스위치(122)는 차량의 배터리의 양(+)극과 커패시터의 다른쪽 전극의 연결을 제어한다. 또한, 제2 메인 스위치(122)는 프리차징 스위치(123)와 병렬로 연결된다.Each of the main switches (first and second main switches) 121 and 122 is connected in series with the capacitor 130 and the battery 110. In this case, the first main switch 121 controls connection between the negative pole of the battery of the vehicle and one electrode of the capacitor, and the second main switch 122 controls the positive pole of the battery of the vehicle, And controls the connection of the other electrode. Also, the second main switch 122 is connected in parallel with the pre-charge switch 123.

한편, 이와 같은 메인 스위치들(제1 메인 스위치(221) 및 제2 메인 스위치(222))을 제어하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치(220)는 도 7에 도시된 구성을 더 포함한다 In order to control the main switches (the first main switch 221 and the second main switch 222), the power interrupter 220 according to another embodiment of the present invention includes the components Lt; / RTI >

도 7에 도시된 바와 같이, 전원 단속 장치(220)는 센싱부(225), 스위치 제어부(227) 및 통신부(226)를 더 포함한다. 7, the power interrupter 220 further includes a sensing unit 225, a switch control unit 227, and a communication unit 226. As shown in FIG.

센싱부(225)는 차량용 배터리 시스템(200)의 상태 모니터링 및 진단에 필요한 정보를 수집한다. 예컨대, 센싱부(225)는 전류센서로부터 배터리의 전류량, 메인 스위치(221, 222)의 접합(개폐) 상태와 스위치 온도 및 표면(외관) 온도 등의 정보를 수집한다.The sensing unit 225 collects information necessary for monitoring and diagnosis of the state of the onboard battery system 200. For example, the sensing unit 225 collects the amount of current of the battery, the junction (open / close) state of the main switches 221 and 222, the switch temperature, and the surface (external appearance) temperature from the current sensor.

통신부(226)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS) 및 외부 ECU와 통신을 담당한다. 예컨대, 전류센서에 의해 측정된 배터리(210)의 전류량이 통신부(226)를 통해 BMS로 전달되며, 메인 스위치(221, 222)의 개폐 상태가 외부 ECU로 전달되어 차량의 비정상적인 동작을 방지한다.The communication unit 226 is responsible for communication with a battery management system (BMS) and an external ECU. For example, the current amount of the battery 210 measured by the current sensor is transmitted to the BMS through the communication unit 226, and the opening and closing states of the main switches 221 and 222 are transmitted to the external ECU to prevent abnormal operation of the vehicle.

스위치 제어부(227)는 전원 단속 장치(220)의 전반적인 동작을 제어한다. 예컨대, 스위치 제어부(227)는 센싱부(225)로부터 수집되는 정보를 이용하여 메인 스위치(221, 222) 등의 전력 반도체의 동작 전원을 공급한다. 또한, 스위치 제어부(227)는 메인 스위치(221, 222)의 스위칭 제어 및 통전 전류를 조절한다.The switch control unit 227 controls the overall operation of the power interrupter 220. For example, the switch control unit 227 supplies the operating power of the power semiconductor such as the main switches 221 and 222 by using the information collected from the sensing unit 225. Further, the switch control section 227 controls the switching control and the energizing current of the main switches 221 and 222.

스위치 제어부(227)의 동작에 대해서는 도 8 및 도 9의 흐름도를 참조하여 구체적으로 설명한다. 이하, 별도의 언급이 없는 한, 전원 단속 장치(220)의 동작은 스위치 제어부(227)에서 수행한다.The operation of the switch control unit 227 will be described in detail with reference to the flowcharts in Figs. 8 and 9. Fig. Hereinafter, the operation of the power interrupter 220 is performed by the switch control unit 227 unless otherwise stated.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치의 차량 전원 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of controlling a vehicle power source of a power interrupter according to another embodiment of the present invention.

우선, 전원 단속 장치(220)는 스위치의 개폐 여부를 확인한다(S810). 이때, 전원 단속 장치(220)는 IG 신호(시동 개시 신호, Ignition 신호)가 온(ON)되면, 메인 스위치들(제1 및 제2 메인 스위치)(221, 222)의 개폐 여부를 확인한다.First, the power interrupter 220 confirms whether the switch is opened or closed (S810). At this time, when the IG signal (ignition start signal, ignition signal) is turned on, the power interrupter 220 confirms whether the main switches (first and second main switches) 221 and 222 are opened or closed.

단계 S810의 확인결과 메인 스위치(221, 222) 중 적어도 하나의 스위치가 폐쇄(OFF)된 경우(S810-폐쇄), 전원 단속 장치(220)는 고전압 경로에 이상이 발생한 것으로 판단하며, 경고 신호를 출력한다(S820). 이때, 전원 단속 장치(220)는 차량의 전원 공급 제어 동작을 정지하며, 경고등(차량 램프)을 점등하기 위한 경고 신호를 출력한다.If it is determined in step S810 that at least one of the main switches 221 and 222 is closed (S810-CLOSED), the power interrupter 220 determines that an abnormality has occurred in the high-voltage path, (S820). At this time, the power interrupter 220 stops the power supply control operation of the vehicle and outputs a warning signal for lighting the warning lamp (vehicle lamp).

단계 S810의 확인결과 메인 스위치(221, 222)가 모두 개방된 경우(S810-개방), 전원 단속 장치(220)는 제1 메인 스위치(221)를 온(ON) 상태로 전환한다(S830).If it is determined in step S810 that all the main switches 221 and 222 have been opened (S810-open), the power interrupter 220 switches the first main switch 221 to the ON state (S830).

또한, 전원 단속 장치(220)는 제2 메인 스위치(222)를 온(ON) 상태로 전환한다(S840). 이때, 전원 단속 장치(220)는 제2 메인 스위치(222)를 통해 흐르는 전류량(통전 전류량)을 제어한다. 제2 메인 스위치(222)가 온(ON) 상태로 전환되면, 커패시터(230)에는 서서히 전압이 차오르게 되어 프리차징(Pre-charging)된다. In addition, the power interrupter 220 switches the second main switch 222 to the ON state (S840). At this time, the power interrupter 220 controls the amount of current (amount of current supplied) flowing through the second main switch 222. When the second main switch 222 is turned on, the voltage of the capacitor 230 gradually increases to pre-charge the capacitor 230.

전원 단속 장치(220)는 계속적으로 커패시터(230)의 전압 레벨을 측정하여, 전압 레벨이 소정 레벨 이상이 되는지 확인한다(S850).The power interrupter 220 continuously measures the voltage level of the capacitor 230 and checks whether the voltage level is equal to or higher than a predetermined level (S850).

커패시터(230)가 전압 레벨이 소정 레벨 미만이면(S850-N), 전원 단속 장치(220)는 프리차징이 실패한 것으로 판단하여 경고 신호를 출력한다(S860). 예컨대, 전원 단속 장치(220)는 제2 메인 스위치(222)가 온(ON) 상태로 전환된 후 소정 시간 이내에 커패시터(230)의 정격 전압 레벨이 기 설정된 90%이상으로 도달되지 않으면, 프리차징이 실패한 것으로 판단한다. 프리차징이 실패한 것으로 판단되면, 전원 단속 장치(220)는 차량의 전원 공급 제어 동작을 정지(시동 시퀀스 중단)하며, 경고등을 점등하기 위한 경고 신호를 출력한다.If the voltage level of the capacitor 230 is lower than the predetermined level (S850-N), the power interrupter 220 determines that precharging has failed and outputs a warning signal (S860). For example, if the rated voltage level of the capacitor 230 does not reach a preset 90% or more within a predetermined time after the second main switch 222 is turned on, It is judged to be failed. If it is determined that the precharging has failed, the power interrupter 220 stops the power supply control operation of the vehicle (stops the startup sequence) and outputs a warning signal for lighting the warning lamp.

만약, 커패시터(230)의 전압 레벨이 소정 레벨 이상으로 도달하면(S850-Y), 전원 단속 장치(220)는 제2 메인 스위치(222)를 온(ON) 상태로 유지하되, 통전 전류량을 제한하지 않는다(S870). 상기와 같은 동작 흐름을 통해 차량 주행의 준비가 완료될 수 있다. If the voltage level of the capacitor 230 reaches a predetermined level or more (S850-Y), the power interrupter 220 keeps the second main switch 222 ON, (S870). The preparation for driving the vehicle can be completed through the operation flow as described above.

한편, 전원 단속 장치(220)는 차량 전원 공급을 제어하는 중, 차량용 차량용 배터리 시스템(200)을 주기적으로 진단하는 동작을 수행한다. 이때, 전원 단속 장치(220)는 메인 스위치(221, 222)가 폐쇄된 상태에서 차량용 차량용 배터리 시스템(200)의 진단 동작을 수행한다. On the other hand, the power interrupter 220 performs an operation of periodically diagnosing the automotive battery system 200 while controlling the supply of power to the vehicle. At this time, the power interrupter 220 performs the diagnostic operation of the automotive vehicle battery system 200 in a state where the main switches 221 and 222 are closed.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치의 차량용 전원 공급 시스템 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 9 is a flowchart illustrating a method of diagnosing a power supply system for a vehicle of a power interrupter according to another embodiment of the present invention.

전원 단속 장치(220)는 메인 스위치(221, 222)의 전압 강하가 소정 전압 이상인지 확인한다(S910). 이때, 전원 단속 장치(220)는 제2 메인 스위치(222)의 전단과 후단 간의 전압을 측정하며, 제1 메인 스위치(221)의 전단과 후단 간의 전압을 측정하여 메인 스위치(221, 222)의 전압 강하가 소정 전압 이상인지 확인한다. 예컨대, 전원 단속 장치(220)는 메인 스위치(221, 222) 중 적어도 하나의 스위치의 전압 강하가 기 설정된 300mV 이상인지 확인한다. The power interrupter 220 checks whether the voltage drop of the main switches 221 and 222 is equal to or greater than a predetermined voltage (S910). The power interrupter 220 measures the voltage between the front end and the rear end of the second main switch 222 and measures the voltage between the front end and the rear end of the first main switch 221, It is confirmed whether the voltage drop is equal to or higher than a predetermined voltage. For example, the power interrupter 220 checks whether the voltage drop of at least one of the main switches 221 and 222 is 300 mV or more.

단계 S910의 확인 결과 메인 스위치(221, 222) 중 적어도 하나의 스위치의 전압 강하가 소정 전압 이상이면(S910-Y), 전원 단속 장치(220)는 고전압 경로에 이상이 발생한 것으로 판단하며, 경고 신호를 출력한다(S920). 이때, 전원 단속 장치(220)는 경고등을 점등하는 것으로 경고 신호를 출력한다. If it is determined in step S910 that the voltage drop of at least one of the main switches 221 and 222 is equal to or greater than the predetermined voltage (S910-Y), the power intermittent device 220 determines that an abnormality has occurred in the high- (S920). At this time, the power interrupter 220 turns on the warning light and outputs a warning signal.

만약, 단계 S910의 확인 결과 메인 스위치(221, 222) 모두의 전압 강하가 소정 전압 미만이면(S910-N), 전원 단속 장치(220)는 메인 스위치(221, 222)의 온도가 소정 온도 이상인지 확인한다(S930). 이때, 전원 단속 장치(220)는 제2 메인 스위치(222)의 온도와 제1 메인 스위치(221)의 온도를 확인한다. 예컨대, 제2 메인 스위치(222)의 온도와 제1 메인 스위치(221)의 온도 중 적어도 하나의 스위치의 온도가 기 설정된 85° 이상인지 확인한다.If it is determined in step S910 that the voltage drops of all the main switches 221 and 222 are less than the predetermined voltage (S910-N), the power interrupter 220 determines whether the temperature of the main switches 221 and 222 is equal to or higher than the predetermined temperature (S930). At this time, the power interrupter 220 confirms the temperature of the second main switch 222 and the temperature of the first main switch 221. For example, it is confirmed whether the temperature of at least one of the temperature of the second main switch 222 and the temperature of the first main switch 221 is 85 degrees or more.

단계 S930의 확인 결과, 메인 스위치(221, 222) 중 적어도 하나의 스위치의 온도가 소정 온도 이상이면(S930-Y), 전원 단속 장치(220)는 과열된 것으로 판단하며, 경고 신호를 출력한다(S940). 이때, 상위 제어기(예컨대, BMS)의 판단에 의해 차량용 배터리 시스템(200)의 출력을 낮추는 파워 디레이팅(derating) 동작이 수행될 수 있다. If it is determined in step S930 that the temperature of at least one of the main switches 221 and 222 is equal to or higher than the predetermined temperature (S930-Y), the power intermittent device 220 determines that it is overheated and outputs a warning signal S940). At this time, a power derating operation for lowering the output of the automotive battery system 200 may be performed at the judgment of the host controller (for example, BMS).

만약, 단계 S940의 확인 결과, 메인 스위치(221, 222) 모두의 온도가 소정 온도 미만이면(S930-N), 전원 단속 장치(220)는 정상 동작중인 것으로 확인하며, 차량 주행의 준비를 완료할 수 있다.If it is determined in step S940 that the temperatures of all the main switches 221 and 222 are lower than the predetermined temperature (S930-N), it is determined that the power interrupter 220 is in normal operation, .

이후, 전원 단속 장치(220)는 단계 S910로 피드백하여 일정 시간 주기 단위로 차량의 주행이 종료될 때까지 상위의 동작을 반복적으로 수행한다.Thereafter, the power interrupter 220 feedbacks the process to step S910 and repeatedly performs the upper operation until the running of the vehicle is finished in a predetermined time period unit.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 전원 공급 시스템은 내부저항이 작고 제어가 용이한 장점을 가진 IGBT를 스위칭 소자로 이용함으로써, 스위칭 소자 반도체 소자이며, 내부저항이 작고 제어가 용이하며, 손쉽게 스위치 접점 상태를 모니터링하여 비정상 상황에 빠른 대처가 가능하다는 이점이 있다.As described above, the electronic power supply system according to another embodiment of the present invention is a switching element semiconductor device using an IGBT having an advantage of small internal resistance and easy control, as a switching element, and has a small internal resistance, It is advantageous in that it can easily cope with an abnormal situation by monitoring the state of the switch contact point easily.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 단속 장치는 종래의 기계식 전원 단속 장치와 대비하여 수명이 길고 동작 소음이 없으며 신뢰성이 높은 장점이 있으며, 소형 및 경량화 구현이 가능하다.
In addition, the power interrupter according to another embodiment of the present invention has a long lifetime, no operation noise, and high reliability compared to the conventional mechanical power interrupter, and can be realized in a small size and light weight.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention may be embodied in other specific forms. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the scope of the claims and their equivalents shall be construed as being included within the scope of the present invention.

100, 200 : 차량용 배터리 시스템
110, 210 : 배터리 120, 220 : 전자 단속 장치
130, 230 : 커패시터 121, 221 : 제1 메인 스위치
122, 222 : 제2 메인 스위치 123 : 프리차징 스위치
124 : 프리차징 저항 125, 225 : 센싱부
126, 226 : 통신부 127, 227 : 스위칭 제어부100, 200: Vehicle Battery System
110, 210: Battery 120, 220: Electronic interrupter
130, 230: capacitors 121, 221: first main switch
122, 222: second main switch 123: pre-charging switch
124: pre-charging resistor 125, 225:
126, 226: communication unit 127, 227: switching control unit

Claims (17)

차량의 배터리의 음극과 커패시터의 한쪽 전극의 연결을 제어하는 제1 메인 스위치와, 상기 배터리의 양극과 상기 커패시터의 다른 한쪽 전극의 연결을 제어하는 제2 메인 스위치 및 상기 제2 메인 스위치와 병렬로 연결되고 프리차징(Pre-charging) 저항과 직렬로 연결된 프리차징 스위치로 이루어진 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법에 있어서,
상기 차량의 시동 개시 신호가 수신되면, 상기 제1 메인 스위치, 상기 제2 메인 스위치 및 상기 프리차징 스위치의 개폐 여부를 확인하는 단계;
상기 제1 메인 스위치, 상기 제2 메인 스위치 및 상기 프리차징 스위치 모두가 개방된 경우, 상기 제1 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 단계;
상기 프리차징 스위치를 온(ON) 상태로 전환하고 상기 커패시터를 프리차징하는 단계;
상기 커패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 제2 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 단계; 및
상기 프리차징 스위치를 오프(OFF) 상태로 전환하는 단계;
를 포함하는 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
A first main switch for controlling connection between a cathode of the battery of the vehicle and one electrode of the capacitor, a second main switch for controlling connection between the anode of the battery and the other electrode of the capacitor, A method of interrupting power supply of a vehicle battery system comprising a pre-charging switch connected in series with a pre-charging resistor,
Confirming whether the first main switch, the second main switch, and the pre-charging switch are open or closed, when the startup start signal of the vehicle is received;
Switching the first main switch to an ON state when both the first main switch, the second main switch, and the precharging switch are open;
Switching the precharge switch to an ON state and precharging the capacitor;
Switching the second main switch to an ON state in accordance with a charging voltage level of the capacitor; And
Switching the pre-charging switch to an OFF state;
Wherein the power source of the vehicle battery system is connected to the vehicle battery system.
제1항에 있어서,
상기 제1 메인 스위치, 상기 제2 메인 스위치 및 상기 프리차징 스위치 중 적어도 하나의 스위치가 폐쇄된 경우, 동작을 중지하고 경고 신호를 출력하는 단계;
를 더 포함하는 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
The method according to claim 1,
Stopping operation of at least one of the first main switch, the second main switch and the precharging switch and outputting a warning signal;
Further comprising the step of controlling the power supply of the vehicle battery system.
제1항에 있어서, 상기 제2 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 단계는,
상기 커패시터의 충전 전압 레벨이 기 설정된 소정 레벨 이상이면, 상기 제2 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 것
인 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the step of switching the second main switch to the on-
And switching the second main switch to the ON state when the charge voltage level of the capacitor is equal to or higher than a predetermined level
To the power supply of the in-vehicle battery system.
제1항에 있어서,
상기 제2 메인 스위치와 상기 제1 메인 스위치 중 적어도 하나의 스위치의 전압 강하가 기 설정된 소정 전압 이상이면, 경고 신호를 출력하는 단계;
를 더 포함하는 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
The method according to claim 1,
Outputting a warning signal when a voltage drop of at least one of the second main switch and the first main switch is equal to or greater than a predetermined voltage;
Further comprising the step of controlling the power supply of the vehicle battery system.
제1항에 있어서,
상기 제2 메인 스위치와 상기 제1 메인 스위치 중 적어도 하나의 스위치의 온도가 기 설정된 소정 온도 이상인 경우, 경고 신호를 출력하는 단계;
를 더 포함하는 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
The method according to claim 1,
Outputting a warning signal when the temperature of at least one of the second main switch and the first main switch is equal to or higher than a predetermined temperature;
Further comprising the step of controlling the power supply of the vehicle battery system.
차량의 배터리의 음극과 커패시터의 한쪽 전극의 연결을 제어하는 제1 메인 스위치와, 상기 배터리의 양극과 상기 커패시터의 다른 한쪽 전극의 연결을 제어하는 제2 메인 스위치로 이루어진 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법에 있어서,
상기 차량의 시동 개시 신호가 수신되면, 상기 제1 메인 스위치, 상기 제2 메인 스위치의 개폐 여부를 확인하는 단계;
상기 제1 메인 스위치, 상기 제2 메인 스위치 모두가 개방된 경우, 상기 제1 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 단계;
상기 제2 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하고 통전 전류를 제어하면서 상기 커패시터를 프리차징하는 단계; 및
상기 커패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 통전 전류를 제어하는 동작을 해제하는 단계;
를 포함하는 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
A power source of a vehicle battery system comprising a first main switch for controlling connection between a cathode of the battery of the vehicle and one electrode of the capacitor, and a second main switch for controlling connection between the anode of the battery and the other electrode of the capacitor In the method,
Confirming whether the first main switch and the second main switch are open or closed when the startup start signal of the vehicle is received;
Switching the first main switch to an ON state when both the first main switch and the second main switch are opened;
Switching the second main switch to an ON state and precharging the capacitor while controlling an energizing current; And
Releasing an operation of controlling the energizing current according to a charging voltage level of the capacitor;
Wherein the power source of the vehicle battery system is connected to the vehicle battery system.
제6항에 있어서,
상기 제1 메인 스위치와 상기 제2 메인 스위치 중 적어도 하나의 스위치가 폐쇄된 경우, 동작을 중지하고 경고 신호를 출력하는 단계
를 포함하는 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
The method according to claim 6,
When at least one of the first main switch and the second main switch is closed, stopping the operation and outputting an alarm signal
Wherein the power source of the vehicle battery system is connected to the vehicle battery system.
제6항에 있어서, 상기 통전 전류를 제어하는 동작을 해제하는 단계는,
상기 커패시터의 충전 전압 레벨이 기 설정된 소정 레벨 이상이면, 상기 통전 전류를 제어하는 동작을 해제하는 것
인 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
7. The method of claim 6, wherein the step of canceling the operation of controlling the energizing current comprises:
If the charge voltage level of the capacitor is equal to or higher than a predetermined level, releasing the operation of controlling the energizing current
To the power supply of the in-vehicle battery system.
제6항에 있어서,
상기 제2 메인 스위치와 상기 제1 메인 스위치 중 적어도 하나의 스위치의 전압 강하가 기 설정된 소정 전압 이상이면, 경고 신호를 출력하는 단계;
를 더 포함하는 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
The method according to claim 6,
Outputting a warning signal when a voltage drop of at least one of the second main switch and the first main switch is equal to or greater than a predetermined voltage;
Further comprising the step of controlling the power supply of the vehicle battery system.
제6항에 있어서,
상기 제2 메인 스위치와 상기 제1 메인 스위치 중 적어도 하나의 스위치의 온도가 기 설정된 소정 온도 이상인 경우, 경고 신호를 출력하는 단계;
를 더 포함하는 차량용 배터리 시스템의 전원을 단속하는 방법.
The method according to claim 6,
Outputting a warning signal when the temperature of at least one of the second main switch and the first main switch is equal to or higher than a predetermined temperature;
Further comprising the step of controlling the power supply of the vehicle battery system.
차량의 배터리의 음극과 커패시터의 한쪽 전극의 연결을 제어하는 제1 메인 스위치;
상기 배터리의 양극과 상기 커패시터의 다른 한쪽 전극의 연결을 제어하는 제2 메인 스위치; 및
상기 차량의 시동개시신호가 입력되면, 상기 제1 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하여 상기 커패시터를 프리차징하며, 상기 커패시터의 충전 전압 레벨에 따라 상기 제2 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 스위치 제어부;
를 포함하는 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치.
A first main switch for controlling connection between a cathode of the battery of the vehicle and one electrode of the capacitor;
A second main switch for controlling connection between the anode of the battery and the other electrode of the capacitor; And
The first main switch is turned on to pre-charge the capacitor, and when the start signal of the vehicle is inputted, the second main switch is turned on according to a charging voltage level of the capacitor, A switch control unit for switching the switch control unit;
And a power supply for supplying power to the vehicle battery system.
제11항에 있어서,
상기 제2 메인 스위치와 병렬로 연결되고, 프리차징 저항과 직렬로 연결된 프리차징 스위치;
를 더 포함하며,
상기 스위치 제어부는,
상기 프리차징 스위치를 온(ON) 상태로 전환하여 상기 커패시터를 프리차징하는 것
인 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치.
12. The method of claim 11,
A precharging switch connected in parallel with the second main switch and connected in series with the precharging resistor;
Further comprising:
The switch control unit,
Charging the capacitor by switching the pre-charge switch to the ON state
A power interrupter for a vehicle battery system.
제12항에 있어서, 상기 스위치 제어부는,
상기 제1 메인 스위치, 상기 제2 메인 스위치 및 상기 프리차징 스위치의 개폐 여부를 확인하며, 상기 스위치가 모두 개방된 경우, 상기 제1 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 것
인 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치.
13. The apparatus according to claim 12,
The first main switch, the second main switch, and the pre-charging switch, and when the switches are both opened, switching the first main switch to the ON state
A power interrupter for a vehicle battery system.
제12항에 있어서, 상기 스위치 제어부는,
상기 커패시터의 충전 전압 레벨이 기 설정된 소정 레벨 이상이면, 상기 제2 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하며, 상기 프리차징 스위치를 오프(OFF) 상태로 전환하는 것
인 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치.
13. The apparatus according to claim 12,
Switching the second main switch to the ON state and switching the pre-charging switch to the OFF state when the charge voltage level of the capacitor is equal to or greater than a predetermined level
A power interrupter for a vehicle battery system.
제11항에 있어서, 상기 스위치 제어부는,
상기 제1 메인 스위치 및 상기 제2 메인 스위치의 개폐 여부를 확인하며, 상기 제1 및 제2 스위치 모두가 개방된 경우, 상기 제1 메인 스위치를 온(ON) 상태로 전환하는 것
인 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치.
12. The apparatus according to claim 11,
The first main switch and the second main switch are checked to see whether the first main switch and the second main switch are open or closed and the first main switch is turned on when both of the first and second switches are open
A power interrupter for a vehicle battery system.
제15항에 있어서, 상기 스위치 제어부는,
상기 제1 메인 스위치를 통해 통전되는 통전 전류를 제어하면서 상기 커패시터를 프리차징하는 것
인 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치.
16. The apparatus according to claim 15,
And precharging the capacitor while controlling a current to be passed through the first main switch
A power interrupter for a vehicle battery system.
제16항에 있어서, 상기 스위치 제어부는,
상기 커패시터의 충전 전압 레벨이 기 설정된 소정 레벨 이상이면, 상기 통전 전류를 제어하는 동작을 해제하는 것
인 차량용 배터리 시스템의 전원 단속 장치.
The apparatus as claimed in claim 16,
If the charge voltage level of the capacitor is equal to or higher than a predetermined level, releasing the operation of controlling the energizing current
A power interrupter for a vehicle battery system.
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