KR20160114797A - 전자 스위칭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 형태는 스위칭 제어 신호에 따라 차량 부하를 구동시키는 부하 구동 신호를 생성하는 FET가 마련된 부하 구동 신호 생성부; 입력 신호에 따라 듀티값을 결정하여 차량 부하를 제어하는 상기 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하는 스위칭 제어 신호 출력단과, 릴레이 차단 신호가 출력되는 릴레이 차단 신호 출력단을 구비하여, 배터리(B+)가 방전되거나, 또는 사용자의 입력 조작이 발생되거나, 또는 상기 FET의 게이트 신호가 미리 설정된 한계 전압 범위를 벗어나거나, 또는 배터리(B+)의 전압 제공이 차단되는 경우, 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력하는 스위칭 제어부; 및 상기 FET의 게이트 전단에 마련되어, 상기 릴레이 차단 신호가 입력되면, 상기 FET로 입력되는 게이트 신호를 접지로 흘러보내는 게이트 보호부;를 포함하는 전자 스위칭 장치이다.

Description

전자 스위칭 장치{Electronic Switching Device}

본 발명은 전자 스위칭 장치에 관한 것으로서, 자동차에 탑재된 복수개의 전자 부품들을 각각 개별 구동시키는 전자 스위치 장치이다.

최근 자동차에 여러 전기 전자 부품이 장착되어 부품의 신뢰성을 높이고 사용자에게 여러 편의를 제공하는 등의 긍정적인 요소가 많아 자동차에서 전장 부품의 비중은 갈수록 커지고 있다. 전자 부품인 전자 스위칭 장치를 사용하면 고신뢰성, 빠른 응답, 소형화, 기계적 무진동 등의 우수한 특성이 있으며, 앞으로 전자 스위칭 장치가 기계 스위치 릴레이를 빠르게 대체하게 될 것이다.

전자 스위칭 장치, 예를 들어 전자 릴레이는 직류(DC) 신호나 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 형태의 제어 신호를 입력받아 모터 등과 같은 부하에 대하여 직류(DC) 신호나 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 형태의 스위칭 제어를 출력한다.

최근에 블랙박스, 도난 감지 센서 등과 같이 자동차에 장착되는 전장 부품이 증가 추세에 있으며, 이는 배터리에 연결되는 부하의 크기와 종류가 많아지고 있음을 뜻한다.

이에 따라 배터리 소모가 많아지고 시동을 끈 이후에도 약간의 전류 소모가 있어 배터리의 방전을 방지하기 위한 보호 장치의 필요성이 크게 증가하고 있다. 따라서 배터리의 방전을 방지하기 위한 배터리 차단 스위치(BDS;Battery Disconnect Switch)가 제공되어 있는데, 기존 대다수의 배터리 차단 스위치(BDS)의 경우 기계 스위치 릴레이를 이용하고 있으나, 기계 스위치 릴레이를 이용하여 만든 제품의 경우 수명, 신뢰성 측면에서 한계가 존재하는 문제가 있다.

또한 전자 스위칭 장치를 이용한 배터리 차단 스위치도 일부 존재하나, 고장이나 파손을 방지할 수 있는 자체 보호 회로가 없는 문제가 있다. 즉, 배터리 차단 스위치의 동작으로 인한 급작스런 차단으로 인한 전자 스위칭 장치의 손상될 수 있는데, 이러한 손상을 방지할 수 있는 자체 보호 회로가 없는 문제가 있다.

또한, 종래의 에어백 장치의 경우 차량 충돌로 인한 에어백의 가동으로 발생하는 탑승자의 2차적 손상을 방지하고자 화약을 통한 단선 방식을 이용하였으나, 이의 안전성 문제로 작동 신뢰성이 요하는 스위칭 장치의 필요성이 대두되었다.

한국공개특허 10-2014-0055986

본 발명의 기술적 과제는 배터리가 방전되기 전에 배터리를 부하와 차단시켜 배터리의 방전을 방지하여 사용자가 자동차를 이용하는데 불편함이 없도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 손상을 방지하여 내구성 증대 및 작동 신뢰성을 확보하는 차단 기능을 구현하는 전자 스위칭 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시 형태는 스위칭 제어 신호에 따라 차량 부하를 구동시키는 부하 구동 신호를 생성하는 FET가 마련된 부하 구동 신호 생성부; 입력 신호에 따라 듀티값을 결정하여 차량 부하를 제어하는 상기 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하는 스위칭 제어 신호 출력단과, 릴레이 차단 신호가 출력되는 릴레이 차단 신호 출력단을 구비하여, 배터리(B+)가 방전되거나, 또는 사용자의 입력 조작이 발생되거나, 또는 상기 FET의 게이트 신호가 미리 설정된 한계 전압 범위를 벗어나거나, 또는 배터리(B+)의 전압 제공이 차단되는 경우, 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력하는 스위칭 제어부; 및 상기 FET의 게이트 전단에 마련되어, 상기 릴레이 차단 신호가 입력되면, 상기 FET로 입력되는 게이트 신호를 접지로 흘러보내는 게이트 보호부;를 포함할 수 있다.

상기 전자 스위칭 장치는, 배터리(B+)의 전압이 설정된 임계 방전 전압에 도달하면 방전 경고 신호를 출력하는 배터리 전압 감지부;를 포함하고, 상기 스위칭 제어부는, 상기 방전 경고 신호가 입력되는 방전 경고 신호 입력단을 포함하여, 상기 방전 경고 신호가 입력되는 경우 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력할 수 있다.

상기 스위칭 제어부는, 사용자로부터 눌림 조작을 통해 사용자 요청을 입력받는 사용자 제1입력단; 및 사용자로부터 눌림 조작을 통해 사용자 요청을 입력받는 사용자 제2입력단;을 포함하며, 상기 사용자 제1입력단의 강제 눌림 조작이 있는 경우 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력하며, 상기 사용자 제2입력단의 강제 눌림 조작이 있는 경우 상기 릴레이 차단 신호의 출력을 오프(OFF)시키는 사용자 제2입력단;을 포함할 수 있다.

상기 스위칭 제어부는, 상기 FET의 게이트 신호를 입력받는 FET 게이트 감지단;을 포함하며, 상기 FET 게이트 감지단을 통해 입력되는 FET의 게이트 신호가 상기 한계 전압 범위내의 값이 아닌 경우, 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력할 수 있다.

상기 스위칭 제어부는, 배터리(B+)의 출력 전압을 차단하는 배터리 차단 스위치로부터 배터리(B+) 차단 신호를 입력받는 배터리(B+) 차단 신호 입력단;을 포함하며, 상기 배터리(B+) 차단 신호가 입력될 때, 상기 게이트 감지단을 통해 입력되는 FET의 게이트 신호가 ON 상태인 경우, 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력할 수 있다.

상기 스위칭 제어부는, 전자 제어 유닛과 LIN 통신을 하여 상기 FET를 제어하는 스위칭 제어 신호를 출력하더라도, 상기 배터리(B+)가 방전되거나, 또는 사용자의 입력 조작이 발생되거나, 또는 상기 FET의 게이트 신호가 미리 설정된 한계 전압 범위를 벗어나거나, 또는 배터리(B+)의 전압 제공이 차단되는 경우, 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력할 수 있다.

상기 게이트 보호부는, 상기 릴레이 차단 신호를 입력받는 릴레이 차단 신호 입력단; 배터리(B+)와 연결된 게이트 차단 릴레이; 및 상기 릴레이 차단 신호 입력단과 연결되어, 상기 릴레이 차단 신호 입력단을 통해 입력되는 신호에 따라 상기 배터리(B+)의 배터리 전압이 상기 게이트 차단 릴레이로의 인가 여부를 스위칭하는 게이트 차단 스위치;을 포함할 수 있다.

상기 게이트 차단 릴레이는, 상기 FET의 게이트 전단에 연결되어, 상기 게이트 신호를 입력받는 게이트 신호 입력단; 접지와 연결된 접지 연결단; 일단이 상기 게이트 차단 스위치와 연결되며, 타단이 상기 배터리(B+)와 연결된 릴레이 코일; 및 상기 게이트 신호 입력단과 접지 연결단 사이에 마련되어, 상기 릴레이 코일에 배터리 전압의 인가 여부에 따라 상기 게이트 신호 입력단과 접지 연결단의 연결을 온 또는 오프시키는 릴레이 스위칭 모듈;을 포함할 수 있다.

상기 게이트 보호부는, 상기 게이트 차단 스위치와 상기 릴레이 코일간의 노드와 병렬로 연결된 캐소드와, 접지와 연결된 애노드를 가지는 제너 다이오드;를 포함할 수 있다.

상기 게이트 보호부는, 캐소드를 일단에 구비하고, 상기 릴레이 차단 신호 입력단과 연결되는 애노드를 타단에 구비한 다이오드; 및 상기 다이오드의 캐소드와 상기 게이트 차단 스위치 사이에 마련된 RC 병렬 모듈;을 포함할 수 있다.

상기 게이트 차단 스위치는, NPN형 트랜지스터임을 특징으로 할 수 있다.

상기 NPN형 트랜지스터는, 접지와 연결된 이미터; 상기 RC 병렬 모듈과 연결된 베이스; 및 상기 릴레이 코일에 연결된 컬렉터;를 포함할 수 있다.

상기 게이트 보호부는, 상기 릴레이 차단 신호 입력단을 통해 입력되는 릴레이 차단 신호를 두 개의 신호로 분기하여, 각각 분기된 신호마다 상기 차단 릴레이와 게이트 차단 스위치를 각각 구비함을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 기본 구조는 전자 릴레이 방식이며 기계 릴레이 방식에 비해 고신뢰성, 무소음, 빠른 응답 등의 여러 가지 장점을 가진다.

또한 제품 오동작이나 파손될 경우에 대비하여 보호 회로인 게이트 보호부(300)를 구비함으로써, FET의 게이트에 제품 자체가 대응할 수 없는 노이즈 신호가 들어오거나 전자 릴레이의 부품 일부가 차량 사고에 의해 고장 나거나, 다른 제품들의 이상 동작으로 인해 파손되는 경우에도 제품의 오동작을 방지할 수 있다. 보호 회로인 게이트 보호부는, 정상적인 경우에는 동작을 하지 않기 때문에 사용 빈도가 낮아 기계 릴레이를 적용하여 가격이 저렴하면서 제품의 성능을 만족시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 작동 신뢰성 확보를 통하여 에어백 장치와 같이 고도의 작동 신뢰성 및 안전성을 요하는 장치에 적용 가능한 전자 스위칭 장치를 제공 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 전자 스위칭 장치에 의해 모터 등의 부하를 구동하는 장치를 도시한 그림.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 스위칭 장치의 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자 스위칭 장치 장치의 개념 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자 스위칭 장치의 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 DC 형태의 제어 입력 신호에 따른 듀티값을 달리하는 스위칭 제어 신호의 예시를 도시한 그림.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 PWM 형태의 제어 입력 신호에 따라 출력되는 스위칭 제어 신호의 예시를 도시한 그림.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 High 형태의 제어 입력 신호에 따라 출력되는 스위칭 제어 신호의 예시를 도시한 그림이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 게이트 차단 릴레이가 접지와 끊어진 스위칭 오프된 모습을 도시한 게이트 보호부의 회로도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 게이트 차단 릴레이가 접지와 연결된 스위칭 온(ON)된 모습을 게이트 보호부의 회로도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 게이트 차단 릴레이가 2 채널로 구현된 회로도.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해서 보다 명확해질 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 전자 스위칭 장치에 의해 모터 등의 부하를 구동하는 장치를 도시한 그림이다.

전자 스위칭 장치, 예를 들어 전자 릴레이(E-Relay)는 직류(DC) 신호나 PWM(Pulse Width Modulation) 형태의 제어 입력 신호(control input signal DC or PWM)를 입력받아 FET(Field Effect Transistor)를 통하여 PWM이나 DC 형태의 부하 구동 신호를 출력하여 부하(M)를 구동한다. 전자 스위칭 장치, 예를 들어 전자 릴레이(E-Relay)는 상기와 같이 제어 입력 신호를 입력받아 부하인 모터(M)에 PWM이나 DC 형태의 부하 구동 신호를 출력하는데, 이러한 부하 구동 신호에 따라서 모터 등의 부하의 구동이 이루어진다.

본 발명의 실시예에서는 전자 스위칭 장치의 PWM이나 DC 형태의 부하 구동 신호의 출력을 수행하는데 있어서, 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU;Micro Controller Unit;이하, '마이콤'이라 함)으로 된 스위칭 제어부(100)를 이용하여 배터리(B+)의 방전 또는 사용자의 입력 조작 또는 배터리(B+)의 차단 동작이 있는지를 판단하여, 전자 스위칭 장치의 FET로 흐르는 전류를 차단하여 FET 소자를 보호하도록 한다. 이러한 전자 스위칭 장치는 하나의 단일 칩으로 구현할 수 있으며, 이밖에 다른 형태의 회로 수단으로 구현할 수 있다.

배터리 차단 스위치(BDS)는 자동차 배터리와 전장 부품들 사이에 연결된다. 차량의 위급 상황 발생 시에 배터리의 전원을 차단하여 배터리와 외부 부하를 보호한다. 예컨대, 자동차의 시동이 꺼진 후에도 배터리의 전류를 소모하는 일부 전장 제품들로 인해 배터리가 방전되지 않게 하는 것이 주된 기능이다. 그러한 전장 부품의 대표적인 예로 자동차 블랙박스가 있으며, 도어 오픈이나 시동과 같은 동작을 수행하는데 필요한 최소 상태에서 배터리를 차단시켜 배터리의 방전을 방지한다. 본 발명은 배터리 차단 스위치 제품 자체가 대용량 전류에 대응해야 하며 자동차 전장 제품들에 전원을 공급 차단하는 매우 중요한 기능을 하기 때문에, 제품의 신뢰도를 높이기 위해 전자 릴레이로 구현하였으며, 오동작 방지를 위한 회로를 추가하였다. 이하 상술한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 스위칭 장치의 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자 스위칭 장치 장치의 개념 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자 스위칭 장치의 회로도이다.

본 발명의 전자 스위칭 장치는 스위칭 제어부(100), 부하 구동 신호 생성부(200), 게이트 보호부(300), 및 배터리(B+)를 포함할 수 있다. 이밖에 정전압부(400). 및 배터리 전압 감지부(500)를 더 포함할 수 있다.

배터리(B+)는, 차량에 마련되어 스위칭 제어부(100), 부하 구동 신호 생성부(200), 및 게이트 보호부(300)에 전력을 공급한다. 특히 배터리(B+)는 정전압부(400)를 통하여 스위칭 제어부(100)에 안정적인 전압을 공급할 수 있다.

정전압부(400)는 차량의 배터리(B+)(Battery)로부터 전원을 공급받아 정전압을 생성하여, 스위칭 제어부(100)에 제공한다. 예컨대, 정전압부(400)는 배터리(B+)로부터 전원 전압(예컨대, 12V)을 공급받아, 정전압(예컨대, 5V)으로 변환하여 제공한다.

부하 구동 신호 생성부(200)는, 스위칭 제어 신호에 따라 차량 부하를 구동시키는 부하 구동 신호를 생성하는 FET(Q1)가 마련된다. 부하 구동 신호 생성부(200)는, 정위상 제어 모듈, 충방전 모듈, 부위상 제어 모듈, 부하 출력 구동 신호 온/오프 모듈(230), 및 FET(Q1)를 포함한다. 이러한 FET(Q1)은 배터리(B+)의 전류 용량에 따라서 FET를 병렬로 여러 개가 연결될 수 있다.

정위상 제어 모듈은 제2스위치(SW2)로 구현될 수 있는데, 제2스위치(SW2)는, 제1스위칭 제어 신호(PWM1)와 반대 위상을 가지는 제2스위칭 제어 신호(PWM2)를 입력받아, 제1스위치(SW1)와 반대로 스위칭 온/오프시켜, 배터리(B+) 에서 제공되는 전압을 제공/차단 스위칭한다. 제2스위치(SW2) 역시 입력되는 신호가 하이(high)일 때 온(ON)이 되는 스위치로서, 스위칭 제어부(100)의 PWM 형태의 제2스위칭 제어 신호(PWM2)를 입력받아 온/오프 스위칭 구동한다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 제1스위칭 제어 신호(PWM1)와 제2스위칭 제어 신호(PWM2)는 서로 반대 위상을 가지고 있음을 알 수 있다. 따라서 제2스위치(SW2)의 구동은 제1스위치(SW1)와 반대로 구동되기 때문에, 전류의 손실을 방지할 수 있다. 만약, 제1스위칭 제어 신호(PWM1)를 입력받는 제1스위치(SW1)가 온(ON)되면 제1다이오드(D1), 제2저항(R2), 제2커패시터(C2) 등의 소자에 전류가 흐르게 되어 전류 손실이 발생되는데, 제1스위칭 제어 신호와 반대되는 위상을 갖는 제2스위칭 제어 신호(PWM2)를 제2스위치(SW2)에 공급하여 제2스위치를 오프(OFF)시킴으로써, 전원을 차단하여 전류 손실을 방지할 수 있다.

부위상 제어 모듈은 제1스위치(SW1)로 구현될 수 있는데, 제1스위치(SW1)는 제1스위칭 제어 신호(PWM1)에 따라서 FET(Q1)의 게이트(gate)로 입력되는 스위칭 구동 신호에 대한 방전 여부를 스위칭 온/오프한다. 제1스위치(SW1)는 입력되는 제1스위칭 제어 신호(PWM1)가 하이(high)일 때 온(ON;단락)이 되는 스위치로서, 스위칭 제어부(100)(100)로부터 PWM 형태의 제1스위칭 제어 신호(PWM1)를 입력받아 온/오프(단락/개방) 스위칭 구동한다. 제1스위치(SW1)의 일단은 FET(Q1)의 제어단인 게이트에 연결되며, 제1스위치(SW1)의 타단은 접지(GND)에 연결된다. 제1스위치(SW1)가 온(단락)이 된다면 FET(Q1)의 제어단(게이트)에 입력되는 PWM 형태의 스위칭 구동 신호가 접지로 흘러가서 방전 회로의 역할을 하게 된다.

부하 출력 구동 신호 온/오프 모듈(230)은 제1충방전 모듈(210)의 시정수(R-C 시정수)를 조절하여 상기 FET(Q1)의 출력을 제어하는데, 부하 구동 신호 생성부(200)가 제2충방전 모듈(220)을 더 구비하는 경우 부하 출력 구동 신호 온/오프 모듈(230)은 제1충방전 모듈(210)의 시정수 조정과 함께 제2충방전 모듈(220)의 시정수(R-C 시정수)도 조절하여 FET(Q1)의 출력을 제어할 수 있다. 본 실시예에서는 부하 구동 신호 생성부(200)가 제1충방전 모듈(210) 및 제2충방전 모듈(220)을 구비하는 경우를 중심으로 기술한다. 부하 출력 구동 신호 온/오프 모듈(230)이 제1충방전 모듈(210) 및 제2충방전 모듈(220)(320)의 충방전 시정수를 조절하여 FET(Q1)의 온/오프 구동을 조절한다. 부하 출력 구동 신호 온/오프 모듈(230)은 직렬로 연결된 제2FET(Q2)와 제3FET(Q3)를 구비하여, 스위칭 제어부(100)로부터 제3스위칭 제어 신호(PWM3)를 동시에 입력받는다.

제2FET(Q2)는 FET(Q1)의 소스(source)와 연결되는 소스(source)와, 제1충방전 모듈(210)과 제3FET(Q3)의 드레인간의 노드에 연결되는 드레인(drain)을 가진다. 또한 제2FET(Q2)의 게이트(gate)는 스위칭 제어부(100)로부터 제3스위칭 제어 신호를 입력받는다. 제3FET(Q3)는 제1충방전 모듈(210)의 타단과 제2FET(Q2)의 드레인간의 노드에 연결되는 드레인과, 접지(GND)에 연결되는 소스를 가진다. 또한 제3FET(Q3)의 게이트는 스위칭 제어부(100)로부터 제3스위칭 제어 신호(PWM3)를 입력받는다.

따라서 제2,3FET(Q2,Q3)는 제3스위칭 제어 신호(PWM3)의 PWM 신호를 각각의 게이트로 입력받아 FET(Q1)의 소스 출력인 부하 출력 신호를, 충방전 모듈의 충방전 주기와 동기화시켜 부하로 정상적으로 흘러보내거나 또는 접지로 도통시켜 흘러보냄으로써, FET(Q1)의 출력을 정밀하게 제어할 수 있다.

제1충방전 모듈(210)은 배터리(B+)로부터 배터리 전압을 입력받으며, 직렬 연결된 제1저항(R1) 및 제1커패시터(C1)로 이루어진 적분 회로로서, FET(Q1)의 게이트를 동작시키는 스위칭 구동 신호를 생성하기 위한 적분 회로이다. 제3FET(Q3)의 스위칭에 의하여 제1충방전 모듈(210)의 제1커패티터(C1)의 충방전, 즉 충전 또는 방전이 이루어진다. 제1커패시터(C1)는 일단이 배터리(B+)(500) 측과 연결되는데, 본 실시예에서 제1커패시터(C1)는 제1다이오드(D1)에 연결되며 타단이 제1저항(R1)과 연결된다. 제1저항(R1)은 일단이 제1커패시터(C1)와 연결되며 타단이 부하 출력 구동 신호 온/오프 모듈(230)에 연결된다.

제1다이오드(D1)는 제1충방전 모듈(210) 및 배터리(B+) 사이에 구비되는데, 본 실시예에서 보다 구체적으로 제1다이오드(D1)는 제1충방전 모듈(210) 및 제2충방전 모듈(220) 사이의 노드(node)와 배터리(B+) 사이에 배치되며, 제1다이오드(D1)의 애노드(anode)는 배터리(B+)(500) 측, 보다 구체적으로 제2스위치(SW2)와 연결되고, 제1다이오드(D1)의 캐소드(cathode)는 제1충방전 모듈(210)과 제2충방전 모듈(220) 간의 노드에 연결된다.

제2충방전 모듈(220)은 일단이 제1다이오드(D1)와 제1충방전 모듈(210)간의 노드에 연결되며, 타단이 FET(Q1)의 게이트에 연결되어 스위칭 구동 신호를 제공하며, 병렬 연결된 제2저항(R2) 및 제2커패시터(C2)의 적분 회로로 구성된다. 즉, 제2충방전 모듈(220)은 FET(Q1)인 게이트를 동작시키는 스위칭 구동 신호를 생성하기 위한 적분 회로로서, 제2저항(R2)과 제2커패시터(C2)를 병렬로 구비한다. 제2저항(R2)은 일단이 제1다이오드(D1)와 제1충방전 모듈(210)간의 노드에 연결되며, 타단이 FET(Q1)의 게이트에 연결된다. 제2커패시터(C2)는 일단이 제2저항(R2)과 FET(Q1)의 게이트에 연결되며 타단이 접지(GND)에 연결된다. 즉, 부하 구동 신호 생성부(200)가 제2충방전 모듈(220)을 구비하는 경우, 제2충방전 모듈(220)은 제1충방전 모듈(210)(310)과 함께 FET(Q1)의 게이트를 동작시키는 스위칭 구동 신호를 생성한다.

또한, 배터리 전압과 제2저항(R2)간의 사이에 제5다이오드(D5)가 구비될 수 있다. 제5다이오드(D5)는 배터리(B+)와 제2저항(R2) 사이로, 제1충방전 모듈(210)과 제2충방전 모듈(220) 사이에 배치되되, 보다 구체적으로 배터리(B+)와 제1충방전 모듈(210) 간의 노드 및 제2충방전 모듈(220)의 사이에 배치되고, 제5다이오드(D5)는 애노드가 제1충방전 모듈(210)과 배터리(B+)간의 노드에 연결되는데, 보다 구체적으로 제5다이오드(D5)의 애노드는 제1충방전 모듈(210)(310) 및 제1다이오드(D1) 간의 노드에 연결되며, 제5다이오드(D5)의 캐소드는 제2충방전 모듈(220)의 제2저항(R2)에 연결된다. 제2충방전 모듈(220)이 구비되는 경우 제5다이오드(D5)를 통하여 제2FET(Q2)의 도통에 의한 제1커패시터(C1) 충전시 동작은 동일하나 제3FET(Q3) 도통 시 제1커패시터(C1)를 통한 제2저항(R2) 및 제2커패시터(C2)로 구성된 적분 회로의 전압이 일부 방전되는 것을 방지할 수 있다. 또한 제2저항(R2) 및 제2커패시터(C2)로 구성된 적분 회로의 전압이 일부 방전되는 것을 방지함으로써, 제2저항(R2) 및 제2커패시터(C2)로 구성된 적분 회로의 전압이 제5다이오드(D5)를 구비 안 한 경우보다 빠른 전압 상승 동작 속도를 갖게 하고 제2저항(R2) 및 제2커패시터(C2)의 정수값이 작더라도 동일한 동작을 할 수 있게 한다.

스위칭 제어부(100)(MCU;MICOM)는 각 부하를 제어하는 입력 신호(Input Signal)를 멀티 채널 통신망을 통해 입력받아, 입력 신호(Input Signal)에 따른 스위칭 제어 신호를 생성할 수 있다.

참고로, 멀티 채널 통신망은 자동차의 전자 제어 유닛(ECU;Electronic Control Unit)으로부터 자동차의 후미등, 브레이크 등, 뒷좌석 열선 등의 각 부하의 동작 명령 신호(이하, '개별 입력 신호')를 각 부하별로 제공하는 통신망이다. 멀티 채널 통신망은, 하나의 마스터(master)가 슬레이브 식별자를 통하여 복수개의 슬레이브(slave)와 각각 개별 통신하는 LIN(Local Interconnect Network) 통신망 등으로 구현될 수 있다. 여기서 LIN 통신망은, 자동차 통신 케이블에 주로 사용되는 통신 방식으로서, ECU와 자동차의 능동센서 및 능동 액추에이터 등의 부하 간의 데이터 전송에 사용된다. LIN은 간단하며, 느린 12V, 단선 버스이다. LIN은 마스터-슬레이브(master-slave) 원리에 따라 작동하며, 신호형태 및 프로토콜은 표준화되어 있다. LIN은 주소를 기반(address based)으로 한 단선 버스를 통한 데이터 전송 방식으로서, LIN 데이터 버스(LIN data bus)에서는 1개의 메인 ECU(master)에 종속 슬레이브(slave)를 16개까지 연결할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 스위칭 제어부(100)는, 멀티 채널 통신망인 LIN 통신망을 통해 입력되는 입력 신호에 따라 듀티값을 결정하여 차량 부하를 제어하는 스위칭 제어 신호를 생성하여 스위칭 제어 신호 출력단(PWM1 단자, PWM2 단자, PWM3 단자)을 통하여 출력한다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 제어부(100)는, 릴레이 차단 신호(S1)가 출력되는 릴레이 차단 신호 출력단(F)을 구비하여, 릴레이 차단 신호(S1)가 출력되는 릴레이 차단 신호 출력단(F)을 구비하여, 배터리(B+)가 방전되거나, 또는 사용자의 입력 조작이 발생되거나, 또는 부하 구동 신호 생성부(200)의 FET(Q1)의 게이트 신호가 미리 설정된 한계 전압 범위를 벗어나거나, 또는 배터리(B+)의 전압 제공이 차단되거나 하는 경우, 릴레이 차단 신호(S1)를 생성하여 출력한다.

릴레이 차단 신호(S1)는 PWM이 아닌 DC 하이/로우 신호 형태를 가질 수 있다. 즉, 릴레이 차단 신호 출력단(F)에 하이(예컨대, 5V)가 출력되면 릴레이 차단 신호(S1)가 출력됨을 의미하고, 릴레이 차단 신호 출력단(F)이 로우(예컨대, 0V)로 유지되면 릴레이 차단 신호(S1)가 출력되지 않는 것으로 설정될 수 있다.

릴레이 차단 신호(S1)가 제공되면, FET(Q1)의 전단에 FET(Q1)와 병렬로 마련된 게이트 보호부(300)는, FET(Q1)의 게이트로 입력되는 게이트 신호를 접지(GND)로 흘러보내, FET(Q1)의 게이트에 게이트 신호가 인가되지 않도록 하여 FET의 구동을 오프시킴으로써 FET(Q1)를 보호할 수 있다.

릴레이 차단 신호(S1)가 출력되기 위해서는, 배터리(B+)의 방전 또는 사용자의 입력 조작 또는 배터리(B+)의 차단 동작이 있는 경우 등이 발생되어야 하는데, 각 경우의 동작 예를 상술한다.

우선, 배터리(B+)의 방전에 의한 릴레이 차단 신호(S1)가 출력되는 예를 설명한다. 즉, 배터리(B+)가 방전되어 임계 방전 전압에 도달하면 릴레이 차단 신호(S1)가 출력되는 예시를 설명한다. 이러한 임계 방전 전압은 차량 시동이 걸릴 수 있는 최소 전압으로 설정될 수 있다.

배터리(B+)가 미리 설정된 임계 방전 전압까지 떨어지는 경우, 더 이상의 배터리(B+)의 방전을 막기 위하여 부하(예컨대, 블랙박스 등)의 동작을 정지시켜야 한다. 이를 위해 부하를 구동시키는 부하 구동 신호를 출력하는 FET(Q1)를 구동 오프(OFF)시켜야 한다. 이를 위해 전자 스위칭 장치는, 배터리(B+)의 전압이 설정된 임계 방전 전압에 도달하면 방전 경고 신호를 출력하는 배터리 전압 감지부(500)를 포함한다.

스위칭 제어부(100)는, 방전 경고 신호가 입력되는 방전 경고 신호 입력단을 구비하여, 방전 경고 신호 입력단을 통해 방전 경고 신호가 입력되는 경우 릴레이 차단 신호(S1)를 생성하여 게이트 보호부(300)로 출력한다.

다음으로, 사용자의 입력 조작에 의한 릴레이 차단 신호(S1)가 출력되는 예를 설명한다.

LIN 통신으로부터 온/오프(ON/OFF) 신호를 입력받아 FET의 동작을 온/오프(ON/OFF) 시키는 것으로서, 본 발명은 기본적으로 LIN 입력단(A)을 통해 제공되는 LIN 통신으로부터 제어 명령을 받는 구조이다. 그러나 LIN 통신이 아니라 사용자의 수동 제어를 실행할 수 있도록 사용자로부터 제어 신호 입력 단자를 받아 명령을 수행할 수 있는 구조로도 구현 가능하다.

이를 위해 스위칭 제어부(100)는, 사용자로부터 눌림 조작을 통해 사용자 요청을 입력받는 사용자 제1입력단(B)과, 사용자로부터 눌림 조작을 통해 사용자 요청을 입력받는 사용자 제2입력단(C)을 포함한다. 스위칭 제어부(100)는, 사용자 제1입력단(B)의 강제 눌림 조작이 있는 경우 릴레이 차단 신호(S1)를 생성하여 출력하며, 사용자 제2입력단(C)의 강제 눌림 조작이 있는 경우 릴레이 차단 신호(S1)의 출력을 오프(OFF)시킨다.

따라서 사용자가 FET(Q1)의 동작을 강제로 종료시키고자 하는 경우 사용자 제1입력단(B)을 클릭함으로써, FET(Q1)의 게이트로 제공되는 게이트 신호를 게이트가 아닌 접지(GND)로 흘러보낼 수 있다. 반대로, 사용자가 FET(Q1)의 동작을 다시 구동시키고자 하는 경우 사용자 제2입력단(C)을 클릭함으로써, FET(Q1)의 게이트로 제공되는 게이트 신호가 정상적으로 FET(Q1)의 게이트로 제공되도록 할 수 있다.

다음으로, 부하 구동 신호 생성부(200)의 FET(Q1)의 게이트 신호가 정상 범위를 벗어난 경우 차단 신호가 출력되는 예를 설명한다. FET(Q1)의 게이트 신호는 FET 소자의 특성상 설정된 정상 범위인 한계 전압 범위를 가져야 한다. 이러한 FET의 게이트 신호가 정상 전압 범위를 벗어난 경우 FET(Q1)는 오동작 또는 손상이 발생될 수 있다. 예를 들어, 부위상 제어 모듈인 제2스위치(SW2)를 거친 게이트 신호가 온(ON) 동작이 아닌데도 불구하고 하이(high) 신호가 감지되면, 이는 회로의 이상 동작이라고 판단하고 릴레이 차단 신호(S1)를 생성하여 출력하여 게이트 보호부(300)내의 게이트 차단 릴레이(310)를 온(ON)시킴으로서, FET(Q1)의 게이트로 제공되는 게이트 신호를 게이트가 아닌 접지(GND)로 흘러보낼 수 있다. 따라서 본 발명의 스위칭 제어부(100)는, FET(Q1)의 게이트 신호를 입력받는 FET 게이트 감지단(D)을 포함하며, FET 게이트 감지단(D)을 통해 입력되는 FET(Q1)의 게이트 신호가 미리 설정된 한계 전압 범위내의 값이 아닌 경우, 릴레이 차단 신호(S1)를 생성하여 출력함으로써, FET(Q1)의 게이트로 제공되는 게이트 신호를 게이트가 아닌 접지(GND)로 흘러보내어 FET(Q1)를 보호할 수 있다.

다음으로, 배터리(B+)의 전압 제공이 차단됨에 의해서 릴레이 차단 신호(S1)가 출력되는 예를 설명한다. 차량의 배터리(B+)는, 배터리(B+)의 전압이 방전되어 시동이 걸리지 않는 경우를 방지하기 위하여, 설정된 배터리 전압 이하로 떨어질 경우 배터리의 전압 제공을 차단하는 배터리 차단 스위치(BDS;Battery Disconnect Switch)가 마련되어 있다. 이러한 배터리 차단 스위치의 동작으로 인해 배터리 전압이 FET(Q1)로 갑자기 제공되지 않을 경우 FET(Q1)의 손상을 발생시킬 수 있다. 따라서 배터리(B+)의 전압 제공이 차단되기 전에 FET(Q1)를 구동 오프(OFF)시킬 필요가 있다.

이를 위하여 스위칭 제어부(100)는, 배터리(B+)의 출력 전압을 차단하는 배터리 차단 스위치로부터 배터리 차단 신호를 입력받는 배터리 차단 신호 입력단(E)을 포함하며, 배터리 차단 신호가 입력될 때, 게이트 감지단을 통해 입력되는 FET의 게이트 신호가 온(ON) 상태인 경우 릴레이 차단 신호(S1)를 생성하여 출력함으로써, FET(Q1)의 게이트로 제공되는 게이트 신호를 게이트가 아닌 접지(GND)로 흘러보내어 FET(Q1)를 보호할 수 있다.

한편, 스위칭 제어부(100)는, 전자 제어 유닛(ECU)과 LIN 통신을 하여 FET(Q1)를 제어하는 스위칭 제어 신호를 생성하는데 스위칭 제어 신호가 출력되더라도, 상기의 4 가지 경우가 발생하면 릴레이 차단 신호(S1)를 출력하여 FET(Q1)를 보호하도록 한다. 즉, FET(Q1)를 제어하는 스위칭 제어 신호가 출력되더라도, 배터리(B+)가 방전되거나, 또는 사용자의 입력 조작이 발생되거나, 또는 FET(Q1)의 게이트 신호가 미리 설정된 한계 전압 범위를 벗어나거나, 또는 배터리(B+)의 전압 제공이 차단되는 경우, 릴레이 차단 신호(S1)를 생성하여 출력하여, FET(Q1)의 게이트로 제공되는 게이트 신호를 게이트가 아닌 접지(GND)로 흘러보내어 FET(Q1)를 보호할 수 있다.

한편, 게이트 보호부(300)는, FET(Q1) 게이트 전단에 마련되어, 릴레이 차단 신호(S1)가 입력되면, FET(Q1)로 입력되는 게이트 신호를 접지로 흘러보내는 동작을 수행한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 게이트 차단 릴레이가 접지와 끊어진 스위칭 오프된 모습을 도시한 게이트 보호부의 회로도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 게이트 차단 릴레이가 접지와 연결된 스위칭 온(ON)된 모습을 게이트 보호부의 회로도이다.

게이트 보호부(300)는, 릴레이 차단 신호 입력단(T1), 게이트 차단 릴레이(310), 게이트 차단 스위치(Q4)를 포함할 수 있다. 이밖에 게이트 보호부(300)는, 제너 다이오드(D6)와, 다이오드(D3), 및 RC 병렬 모듈(R3-C3)을 포함할 수 있다.

릴레이 차단 신호 입력단(T1)은, 스위칭 제어부(100)에서 출력되는 릴레이 차단 신호(S1)를 입력받는 단자이다.

게이트 차단 스위치(Q4)는, 릴레이 차단 신호 입력단(T1)과 연결되어, 릴레이 차단 신호 입력단(T1)을 통해 입력되는 신호에 따라 배터리 전압(B+_이 게이트 차단 릴레이(310)로의 인가 여부를 스위칭한다. 이러한 게이트 차단 스위치(Q4)는, NPN형 트랜지스터로 구현될 수 있다. NPN형 트랜지스터로 구현되는 게이트 차단 스위치(Q4)는, 접지와 연결된 이미터(E)와, RC 병렬 모듈과 연결되는 베이스(B)와, 릴레이 코일(314)에 연결된 컬렉터(C)를 구비할 수 있다.

따라서 RC 병렬 모듈(R3-C3)을 통해 게이트 차단 신호가 게이트 차단 스위치(Q4)의 베이스(B)로 제공되는 경우, 게이트 차단 스위치(Q4)는 스위칭 온(ON) 되어, 배터리(B+)에서 제공되는 배터리 전압이 릴레이 코일(314)을 도통하게 된다. 릴레이 코일(314)에 전류가 흐름으로써, 도 9에 도시된 바와 같이 릴레이 스위칭 모듈(313)이 접지로 연결되어, 게이트 신호가 접지(GND)로 흐를 수 있다.

게이트 차단 릴레이(310)는 배터리(B+)와 연결되어, 릴레이 차단 신호 입력단(T1)을 통해 릴레이 차단 신호(S1)가 입력되면, FET(Q1)로 입력되는 게이트 신호를 접지로 흘러보내는 스위칭을 수행하는 릴레이다. 게이트 차단 릴레이(310)는, 게이트 신호 입력단(311), 접지 연결단(312), 릴레이 코일(314), 릴레이 스위칭 모듈(313)을 포함한다.

게이트 신호 입력단(311)은, FET의 게이트 전단에서 FET의 게이트와 병렬로 연결되어, 게이트 신호를 입력받는 단자이다. 접지 연결단(312)은 접지(GND)와 연결된 단자이다.

릴레이 코일(314)은, 일단이 상기 게이트 차단 스위치(Q4)와 연결되며, 타단이 상기 배터리(B+)와 연결된 코일이다. 릴레이 코일(314)은 공지된 다양한 릴레이 코일(314)이 사용될 수 있는데, 자기 기전력을 이용하는 기계 릴레이 코일(314)이 사용될 수 있다. 예컨대, 릴레이 코일(314)에 전류가 흐르지 않는 경우에는, 릴레이 스위칭 모듈(313)이 오프 단자에 위치하여 릴레이 스위칭 모듈(313)이 접지 단자(312)와 접속되지 않는다. 반면에, 릴레이 코일(314)에 전류가 흐르게 되면, 코일의 자기 기전력에 의하여 릴레이 스위칭 모듈(313)이 자기 기전력에 의해 접지 단자(312)로 스위칭 되어, 릴레이 스위칭 모듈(313)이 접지 단자(312)와 접속된다. 참고로, 수명과 노이즈에 사용 제약이 있는 기계 릴레이 코일(314)이 사용되는 이유는 정상적인 동작인 경우에는 동작을 하지 않으며, 비정상적인 동작의 경우에만 동작을 수행하기 때문이다.

릴레이 스위칭 모듈(313)은, 게이트 신호 입력단(311)과 접지 연결단(312) 사이에 마련되어, 릴레이 코일(314)에 배터리 전압의 인가 여부에 따라 게이트 신호 입력단(311)과 접지 연결단(312)간의 연결을 온 또는 오프시키는 스위치이다. 릴레이 차단 신호(S1)가 인가되어 게이트 차단 스위치(Q4)가 구동 온(ON)되면, 릴레이 코일(314)에 배터리 전압이 인가되어 전류가 흐르게 되고, 이로 인하여, 게이트 신호 입력단(311)과 접지 연결단(312)간의 연결(ON)이 이루어진다. 반대로, 릴레이 차단 신호(S1)가 인가되지 않아 게이트 차단 스위치(Q4)가 구동 오프(OFF)되면, 릴레이 코일(314)에 배터리 전압이 인가되지 않게 되어, 게이트 신호 입력단(311)과 접지 연결단(312)간의 연결 오프(OFF)된다.

한편, 게이트 보호부(300)는, 게이트 차단 스위치(Q4)와 릴레이 코일(314)간의 노드와 병렬로 연결된 캐소드(cathode)와, 접지와 연결된 애노드(anode)를 가지는 제너 다이오드(D6)(zener diode)를 더 포함할 수 있다. 제너 다이오드(D6)는 항복 전압을 가지는 다이오드로서, 배터리 전압이 항복 전압 이상 인가시에 제너 다이오드(D6)를 도통시켜, 게이트 차단 스위치(Q4)를 보호할 수 있다.

또한 게이트 보호부(300)는, 캐소드를 일단에 구비하고, 릴레이 차단 신호 입력단(T1)과 연결되는 애노드를 타단에 구비한 다이오드(D3)와, 다이오드(D3)의 캐소드와 게이트 차단 스위치(Q4) 사이에 마련된 RC 병렬 모듈(R3-C3)을 구비할 수 있다. RC 병렬 모듈은 저항(R3)과 커패시터(C3)가 병렬로 연결된 모듈로서, RC 시정수를 통해 게이트 차단 스위치(Q4)를 보호할 수 있다.

또한 다이오드(D3)는 릴레이 차단 신호 입력단(T1)을 통해 스위칭 제어부(100)를 향해 역으로 흐르는 전류를 차단할 수 있다.

한편, 게이트 보호부(300)는 도 10에 도시된 바와 같이 릴레이 차단 신호 입력단(T1)을 통해 입력되는 릴레이 차단 신호(S1)를 두 개의 신호로 분기하여, 각각 분기된 신호마다 차단 릴레이와 게이트 차단 스위치(Q4)를 각각 구비할 수 있다. 즉, 도 10에 도시한 바와 같이 제3다이오드(D3), 제3저항(R3), 제3커패시터(C3), 제4트랜지스터(Q4), 제6제너다이오드(D6), 제1릴레이 코일(314a), 및 제1릴레이 스위칭 모듈(313a)로 된 제1게이트 보호부와, 제4다이오드(D4), 제4저항(R4), 제4커패시터(C4), 제5트랜지스터(Q5), 제7제너다이오드(D7), 제2릴레이 코일(314b), 및 제1릴레이 스위칭 모듈(313a)로 된 제2게이트 보호부로 이루어진 2 채널 구조로 이루어질 수 있다. 2 채널을 사용한 이유는 한 채널의 게이트 보호부(300)가 이상 동작을 하더라도 다른 채널을 통해 게이트 신호를 접지시켜 FET(Q1)의 온(ON) 동작을 방지하기 위함이다.

결국, 제품 오동작이나 파손될 경우에 대비하여 보호 회로인 게이트 보호부(300)를 구비함으로써, FET의 게이트에 제품 자체가 대응할 수 없는 노이즈 신호가 들어오거나 전자 릴레이의 부품 일부가 차량 사고에 의해 고장 나거나, 다른 제품들의 이상 동작으로 인해 파손되는 경우에도 제품의 오동작을 방지할 수 있다.

	선행 기술	본 발명
목적	기계릴레이를 사용하여 온/오프 제어, 제품 고장에 대한 추가적인 보호 회로 없음	전자릴레이를 사용하며, 보호 회로의 추가로 인해 제품의 신뢰도를 높임
구성	게이트 보호 회로 없음	게이트 보호 회로를 추가
효과	게이트 회로 고장시 오동작되는 문제	게이트 회로의 고장 발생시에도 오동작 방지
차이점	제품 고장 시에 신뢰성 미비	제품 고장 시에 신뢰성 확보

참고로, 상기의 [표 1]은 기존의 차량 부하를 구동하는 부하 구동 신호를 출력하는 기존의 기계 릴레이 선행 기술과 본 발명의 게이트 보호부(300)가 구비된 전자 릴레이의 차이점을 간단히 요약한 표이다.

결국, 기존에는 FET(Q1)을 오프시킬 때 제1스위치(SW1)을 온(ON)시켜 FET(Q1)의 충전된 신호를 방전시키게 된다. 그러나 제1스위치(SW1)나 FET(Q1)이 정상적으로 동작하지 않는 경우(예컨대, 스위칭 제어부 핀 손상, PCB 패턴 손상 등)에는, FET(Q1)가 정상적으로 충전된 전하를 방전시키지 못하여 FET(Q1)이 파손될 우려가 있다. 이런 경우를 보호하기 위하여 게이트 보호부(300)의 스위칭 릴레이를 두어서 초기 동작 시에 게이트 신호가 접지(GND)로 연결되게 하여 비정상적인 조건일 때는 FET(Q1)을 동작시키지 않아 파손을 방지할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

100:스위칭 제어부
200:부하 구동 신호 생성부
SW1:부위상 제어 모듈
SW2:정위상 제어 모듈
210:제1충방전 모듈
220:제2충방전 모듈
300:게이트 보호부

Claims (13)

1. 스위칭 제어 신호에 따라 차량 부하를 구동시키는 부하 구동 신호를 생성하는 FET가 마련된 부하 구동 신호 생성부;
   입력 신호에 따라 듀티값을 결정하여 차량 부하를 제어하는 상기 스위칭 제어 신호를 생성하여 출력하는 스위칭 제어 신호 출력단과, 릴레이 차단 신호가 출력되는 릴레이 차단 신호 출력단을 구비하여, 배터리(B+)가 방전되거나, 또는 사용자의 입력 조작이 발생되거나, 또는 상기 FET의 게이트 신호가 미리 설정된 한계 전압 범위를 벗어나거나, 또는 배터리(B+)의 전압 제공이 차단되는 경우, 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력하는 스위칭 제어부; 및
   상기 FET의 게이트 전단에 마련되어, 상기 릴레이 차단 신호가 입력되면, 상기 FET로 입력되는 게이트 신호를 접지로 흘러보내는 게이트 보호부;
   를 포함하는 전자 스위칭 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전자 스위칭 장치는, 배터리(B+)의 전압이 설정된 임계 방전 전압에 도달하면 방전 경고 신호를 출력하는 배터리 전압 감지부;를 포함하고,
   상기 스위칭 제어부는, 상기 방전 경고 신호가 입력되는 방전 경고 신호 입력단을 포함하여, 상기 방전 경고 신호가 입력되는 경우 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력하는 전자 스위칭 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스위칭 제어부는, 사용자로부터 눌림 조작을 통해 사용자 요청을 입력받는 사용자 제1입력단; 및 사용자로부터 눌림 조작을 통해 사용자 요청을 입력받는 사용자 제2입력단;을 포함하며,
   상기 사용자 제1입력단의 강제 눌림 조작이 있는 경우 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력하며, 상기 사용자 제2입력단의 강제 눌림 조작이 있는 경우 상기 릴레이 차단 신호의 출력을 오프(OFF)시키는 사용자 제2입력단;
   을 포함하는 전자 스위칭 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 스위칭 제어부는, 상기 FET의 게이트 신호를 입력받는 FET 게이트 감지단;을 포함하며, 상기 FET 게이트 감지단을 통해 입력되는 FET의 게이트 신호가 상기 한계 전압 범위내의 값이 아닌 경우, 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력하는 전자 스위칭 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 스위칭 제어부는, 배터리(B+)의 출력 전압을 차단하는 배터리 차단 스위치로부터 배터리(B+) 차단 신호를 입력받는 배터리(B+) 차단 신호 입력단;을 포함하며, 상기 배터리(B+) 차단 신호가 입력될 때, 상기 게이트 감지단을 통해 입력되는 FET의 게이트 신호가 ON 상태인 경우, 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력하는 전자 스위칭 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 스위칭 제어부는, 전자 제어 유닛과 LIN 통신을 하여 상기 FET를 제어하는 스위칭 제어 신호를 출력하더라도, 상기 배터리(B+)가 방전되거나, 또는 사용자의 입력 조작이 발생되거나, 또는 상기 FET의 게이트 신호가 미리 설정된 한계 전압 범위를 벗어나거나, 또는 배터리(B+)의 전압 제공이 차단되는 경우, 상기 릴레이 차단 신호를 생성하여 출력하는 전자 스위칭 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서, 상기 게이트 보호부는,
   상기 릴레이 차단 신호를 입력받는 릴레이 차단 신호 입력단;
   배터리(B+)와 연결된 게이트 차단 릴레이; 및
   상기 릴레이 차단 신호 입력단과 연결되어, 상기 릴레이 차단 신호 입력단을 통해 입력되는 신호에 따라 상기 배터리(B+)의 배터리 전압이 상기 게이트 차단 릴레이로의 인가 여부를 스위칭하는 게이트 차단 스위치;
   을 포함하는 전자 스위칭 장치.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 게이트 차단 릴레이는,
   상기 FET의 게이트 전단에 연결되어, 상기 게이트 신호를 입력받는 게이트 신호 입력단;
   접지와 연결된 접지 연결단;
   일단이 상기 게이트 차단 스위치와 연결되며, 타단이 상기 배터리(B+)와 연결된 릴레이 코일; 및
   상기 게이트 신호 입력단과 접지 연결단 사이에 마련되어, 상기 릴레이 코일에 배터리 전압의 인가 여부에 따라 상기 게이트 신호 입력단과 접지 연결단의 연결을 온 또는 오프시키는 릴레이 스위칭 모듈;
   을 포함하는 전자 스위칭 장치.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 게이트 보호부는,
   상기 게이트 차단 스위치와 상기 릴레이 코일간의 노드와 병렬로 연결된 캐소드와, 접지와 연결된 애노드를 가지는 제너 다이오드;
   를 포함하는 전자 스위칭 장치.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 게이트 보호부는,
    캐소드를 일단에 구비하고, 상기 릴레이 차단 신호 입력단과 연결되는 애노드를 타단에 구비한 다이오드; 및
    상기 다이오드의 캐소드와 상기 게이트 차단 스위치 사이에 마련된 RC 병렬 모듈;
    를 포함하는 전자 스위칭 장치.
    
11. 청구항 10에 있어서, 상기 게이트 차단 스위치는,
    NPN형 트랜지스터임을 특징으로 하는 전자 스위칭 장치.
    
12. 청구항 11에 있어서, 상기 NPN형 트랜지스터는,
    접지와 연결된 이미터;
    상기 RC 병렬 모듈과 연결된 베이스; 및
    상기 릴레이 코일에 연결된 컬렉터;
    를 포함하는 전자 스위칭 장치.
    
13. 청구항 7 내지 청구항 12에 있어서, 상기 게이트 보호부는,
    상기 릴레이 차단 신호 입력단을 통해 입력되는 릴레이 차단 신호를 두 개의 신호로 분기하여, 각각 분기된 신호마다 상기 차단 릴레이와 게이트 차단 스위치를 각각 구비함을 특징으로 하는 전자 스위칭 장치.

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