(57)【要約】      （修正有）【課題】高電圧用バッテリパックにおける、リレー溶着の主な原因となるリレー制御信号のチャタリング、及びノイズを、ローパスフィルタとシュミットトリガを用いて抑制することにより、リレーの溶着を防止する高電圧バッテリシステムを提供する。【解決手段】高電圧バッテリシステムは、バッテリパック100、リレー部300、リレーコントロール部200、及びローパスフィルタ部400を含んでなり、前記ローパスフィルタ部400が前記リレーコントロール部200の出力端から出力されるリレー制御信号の入力を受けてノイズを除去し、リレー溶着の根本的な原因を除去する装置を提供する。【選択図】図１
2013163508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極端子及び陰極端子を有するバッテリパックと、
前記バッテリパックの陽極端子に直列に連結される第１メインリレー、前記バッテリパックの陰極端子に直列に連結される第２メインリレー、前記第１メインリレーに並列に連結されるプリチャージリレー、及び前記プリチャージリレーに直列に連結されるプリチャージ抵抗を含んでなるリレー部と、
前記リレー部を制御するリレーコントロール部と、
前記リレーコントロール部の出力端に直列に連結される一端、及び前記リレー部のそれぞれのリレーコイルに直列に連結される他端を有し、前記リレーコントロール部から出力されるリレー制御信号に含まれたノイズを一次除去するローパスフィルタ部と、
を含むことを特徴とする、高電圧バッテリシステム。
【請求項２】
前記ローパスフィルタ部の出力端に直列に連結され、前記ローパスフィルタ部を通過した前記リレー制御信号に含まれたノイズを二次除去するシュミットトリガ部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の高電圧バッテリシステム。
【請求項３】
前記ローパスフィルタ部はＲＣ回路を用いることを特徴とする、請求項１に記載の高電圧バッテリシステム。
【請求項４】
前記ローパスフィルタ部は、
前記リレーコントロール部と前記リレー部との間に直列に連結される抵抗と、
前記抵抗とリレー部との間に連結される一端、及びグラウンドに連結される他端を有するキャパシタと、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載の高電圧バッテリシステム。
【請求項５】
前記ローパスフィルタ部はＯＰ−ＡＭＰ回路を用いることを特徴とする、請求項１に記載の高電圧バッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧バッテリシステムに関し、より詳細には、リレーコントロール部でのリレー制御信号出力端においてローパスフィルタとシュミットトリガを用いてチャタリング及びノイズを除去することができる高電圧バッテリシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ハイブリッドカーは、広い意味で互いに異なる２種類以上の動力源を効率的に組み合わせて車両を駆動させるものであるが、ほとんどの場合、燃料（ガソリンなどの化石燃料）を燃焼して回転力を得るエンジンと、バッテリ電力により回転力を得る電気モータとによって駆動する車両を意味し、これを通常ハイブリッド電気自動車（Hybrid Electric Vehicle；ＨＥＶ）と称している。
【０００３】
このようなハイブリッドカーは、エンジンだけでなく電気モータを補助動力源として採択し、燃費向上及び排気ガス低減を図ることができる未来型車両であって、燃費を改善し、環境にやさしい製品を開発すべきという時代的要請に応えるためにより活発な研究が進められている。
【０００４】
ハイブリッドカーは、エンジンと電気モータを動力源として様々な構造を形成することができ、エンジンの機械的エネルギーとバッテリの電気エネルギーを同時に用いることによりエネルギーを効率的に使用できるという利点から自動車などに広く採択されている。
【０００５】
特許文献１は、リレー接点の溶着防止に関するものであって、任意の制御器がＢＭＳにメインリレーのオフを要請すると、任意の制御器がＢＭＳにメインリレーのオフを要請する信号を伝送する前に、ＢＭＳにメインリレーのオフを要請していない他の制御器のメインリレーに係る作動を中止させることによりメインリレーが溶着することを防止することができるリレー溶着防止法が開示されている。
【０００６】
従来技術として、このような様々なリレー溶着防止法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１０−００６４０６８号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２０１０−０００４５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記のような従来技術を改善するために導き出されたものであって、高電圧用バッテリパックにおけるリレー溶着の主な原因となるリレー制御信号のチャタリング及びノイズをローパスフィルタとシュミットトリガを用いて抑制することによりリレーの溶着を防止することができる高電圧バッテリシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、本発明の高電圧バッテリシステムは、陽極端子及び陰極端子を有するバッテリパックと、前記バッテリパックの陽極端子に直列に連結される第１メインリレー、前記バッテリパックの陰極端子に直列に連結される第２メインリレー、前記第１メインリレーに並列に連結されるプリチャージリレー、及び前記プリチャージリレーに直列に連結されるプリチャージ抵抗を含んでなるリレー部と、前記リレー部を制御するリレーコントロール部と、前記リレーコントロール部の出力端に直列に連結される一端、及び前記リレー部のそれぞれのリレーコイルに直列に連結される他端を有し、前記リレーコントロール部から出力されるリレー制御信号に含まれたノイズを一次除去するローパスフィルタ部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記高電圧バッテリシステムは、前記ローパスフィルタ部の出力端に直列に連結され、前記ローパスフィルタ部を通過した前記リレー制御信号の入力を受けて処理するシュミットトリガ部をさらに含むことが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る高電圧バッテリシステムにおいて、前記ローパスフィルタ部はＲＣ回路を用いることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る高電圧バッテリシステムにおいて、前記ローパスフィルタ部は、前記リレーコントロール部の出力端に連結される一端、及び第１ノードに連結される他端を有する抵抗と、前記第１ノードに連結される一端、及びグラウンドに連結される他端を有するキャパシタと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
なお、本発明に係る高電圧バッテリシステムにおいて、前記ローパスフィルタ部はＯＰ−ＡＭＰ回路を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の高電圧バッテリシステムによると、高電圧用バッテリパックにおけるリレー溶着の主な原因となるリレー信号のチャタリング及びノイズをローパスフィルタとシュミットトリガを用いて抑制することにより、リレーの溶着を防止する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例による高電圧バッテリシステムの構成を図示した回路図である。
【図２】本発明の一実施例によるローパスフィルタ部の構成を図示した回路図である。
【図３】本発明の一実施例によるリレー回路から出力されるリレー信号の波形を図示した図面である。
【図４】本発明の一実施例によるローパスフィルタ部を通過したリレー信号の波形を図示した図面である。
【図５】本発明の一実施例によるシュミットトリガ部を通過したリレー信号の波形を図示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例による高電圧バッテリシステムの構成を図示した回路図である。図１に図示されたように、本発明の一実施例による高電圧バッテリシステムは、バッテリパック１００、リレー部３００、リレーコントロール部２００、及びローパスフィルタ部４００を含んでなる。
【００１８】
バッテリパック１００は陽極端子及び陰極端子を含んでなり、本発明の一実施例による高電圧バッテリシステムのバッテリパック１００は、ハイブリッドカーの高電圧バッテリであることが好ましい。
【００１９】
リレー部３００は、バッテリパック１００の陽極端子に直列に連結される第１メインリレー３１０と、バッテリパック１００の陰極端子に直列に連結される第２メインリレー３２０と、第１メインリレー３１０に並列に連結されるプリチャージリレー３３０と、プリチャージリレー３３０に直列に連結されるプリチャージ抵抗３４０と、を含んでなる。プリチャージリレー３３０とプリチャージ抵抗３４０は互いに直列に連結されてプリチャージ回路を構成する。プリチャージリレー３３０は、バッテリから出力される電流が第１メインリレー３１０に接続する前にプリチャージ（Pre−Charge）されるようにするものである。これにより、第１メインリレー３１０に直接接続する際に生じ得るアーク放電（Arc Discharge）を防止し、回路の安定性を確保することができる。この際、プリチャージリレー３３０は第１メインリレー３１０に並列に連結されることが好ましい。
【００２０】
リレーコントロール部２００はリレー部３００を制御する。
【００２１】
ハイブリッドカーは、二次電池などの直流電源からの電力によって電気モータを駆動する構成を有する。その場合、直流電源からの電力により電気モータを直接駆動する構成を有することは一般的でなく、直流電源からの電力をインバーターに供給し、このインバーターにより電気モータに供給すべき交流電力または直流電力を生成する。インバーターを用いることにより、そのインバーターでのスイッチング制御を行って電気モータの回転数または出力トルクの制御を行うことができる。ハイブリッドカーの場合、直流電源としては、例えばリチウムイオン二次電池のバッテリパック１００が用いられ、バッテリパック１００の端子間の電圧は、例えば２８８Ｖである。
【００２２】
ハイブリッドカーにおいて、例えば１７０Ｖ以上の電圧を有し、大電流を流すことができる直流電源を用いるため、保安及び電気的安全などのために、この直流電源の正側及び負側それぞれの電源ラインにリレー接点を挿入し、直流電源を使用しない時にはインバーターなどの負荷回路側で直流電源を完全に分離する。また、電気モータを駆動するにあたり、負荷の変動が著しく、それに伴いインバーターなどの負荷回路への入力電圧が大きく変動するため、それを軽減するために負荷回路の入力側において電源ラインの正負間に平滑用の大容量キャパシタが用意されている。
【００２３】
第１、２メインリレー３１０、３２０の接点が全て導通した状態の場合、キャパシタに大きい突入電流が流れ、これらメインリレーの接点が溶着、即ち、固着する恐れがある。そのような溶着が生じると、そのリレー接点は二度と遮断状態には遷移しなくなり、リレーとしての機能を失う。この場合、インバーターの負荷回路側で電源を完全に分離することができない問題が生じ、これにより、感電などによる人体傷害及びバッテリの過反応による火災事故が生じる恐れがある。勿論、負荷回路自体の電気的特性によっては、特にキャパシタを用意していない場合でもリレーの接点を溶着させる大きい突入電流が流れることがある。
【００２４】
従って、プリチャージ抵抗３４０とプリチャージリレー３３０が直列に連結されて構成される過電流防止回路部が第１メインリレー３１０に並列に連結される回路を用意し、リレーの接点の溶着を防止する。即ち、遮断状態で負荷回路に電力を供給する場合、リレーコントロール部２００が先ずバッテリパック１００の負側の第２メインリレー３２０をオン状態にし、次に、プリチャージリレー３３０をオン状態にする。結果、キャパシタに充電電流がプリチャージ抵抗３４０を介して流れ、キャパシタは徐々に充電される。その後、リレーコントロール部２００はバッテリパック１００の正側の第１メインリレー３１０をオン状態にしてからプリチャージリレー３３０をオフ状態にすることにより、大きい突入電流が生じることなく第１、２メインリレー３１０、３２０を介してバッテリパック１００から負荷回路に電力を供給する。
【００２５】
上述したように、キャパシタは、負荷の急激な電力変動に対応するためにバッテリパック１００と負荷回路との間で適切に充放電されることで緩衝機能を果たす構成を有する。
【００２６】
前記構成において、リレーコントロール部２００の制御により先ずプリチャージリレー３３０がオンとなるとプリチャージ抵抗３４０によるピーク電流が制限されてキャパシタが充電され、以降第１メインリレー３１０がオンとなりプリチャージリレー３３０がオフとなって充放電を開始する。
【００２７】
図３は、本発明の一実施例によるリレー回路から出力されるリレー信号の波形を図示した図面である。
【００２８】
図３に図示されたように、リレーコントロール部２００から出力されるリレー信号にはノイズがある。リレーコントロール部２００のリレー制御信号は瞬間的な不特定のパルスが生じ得るが、このような現象をチャタリングあるいはバウンシング現象という。このような現象が生じると、システムが誤動作する恐れがある。従って、このような現象を防止する回路が必要となり、本発明ではローパスフィルタ部４００とシュミットトリガ部５００を用いて容易に具現することができる。
【００２９】
ローパスフィルタ部４００は、図１に図示されたように、リレーコントロール部２００の出力端に直列に連結される一端、及びリレー部３００のそれぞれのリレーコイルに直列に連結される他端を有し、リレーコントロール部２００から出力されるリレー制御信号に含まれたノイズを一次除去する。ローパスフィルタ部４００は、ＲＣ回路またはＯＰ−ＡＭＰ回路を用いることができる。図２は本発明の一実施例によるローパスフィルタ部４００の構成を図示した回路図である。図２に図示されたように、ローパスフィルタ部４００は抵抗４１０とキャパシタ４２０を含むことができる。抵抗４１０は、リレーコントロール部２００とリレー部３００との間に直列に連結される。キャパシタ４２０は、抵抗４１０とリレー部３００との間に連結される一端、及びグラウンド４３０に連結される他端を有する。図４は本発明の一実施例によるローパスフィルタ部４００を通過したリレー信号の波形を図示した図面である。
【００３０】
ローパスフィルタ部４００は、高周波成分を接地により主信号であるリレー信号から除去する回路である。このローパスフィルタ部４００は、図４に図示されたように、リレー信号に含まれた高周波ノイズを除去することに非常に有用である。
【００３１】
本発明の一実施例による高電圧バッテリシステムは、シュミットトリガ部５００をさらに含んでなることができる。シュミットトリガ部５００は、ローパスフィルタ部４００の出力端に直列に連結され、ローパスフィルタ部４００を通過したリレー信号の入力を受けてリレー制御信号に含まれたノイズを二次除去する。シュミットトリガ部５００はヒステリシスを有する比較器である。図５は本発明の一実施例によるシュミットトリガ部５００を通過したリレー信号の波形を図示した図面である。
【００３２】
シュミットトリガ部５００のシュミットトリガ５１０は、図５に図示されたように、ローパスフィルタ部４００から入力されるリレー信号の振幅が所定の値を超えると急激に作動してほぼ一定の出力を取得し、所定の値以下になるとすぐ復旧する動作を行う。
【００３３】
シュミットトリガ部５００は、入力電圧が上昇トリガレベル電圧以上になると出力がハイからローに切り替わり、下降トリガレベル電圧以下になると出力がローからハイに切り替わる回路である。従って、矩形波でなく任意の正弦波または三角波が印加されると、そのトリガレベルに該当するパルス幅の矩形波が得られる。
【００３４】
このように、本発明の高電圧バッテリシステムによると、高電圧用バッテリパック１００におけるリレー溶着の主な原因となるリレー信号のチャタリング及びノイズをローパスフィルタとシュミットトリガを用いて抑制することによりリレーの溶着を防止する効果が得られる。
【００３５】
以上、本発明は、限定された実施例と図面によって説明されているが、本発明は前記の実施例に限定されるものではなく、本発明が属する分野において通常の知識を有した者であればこのような記載から様々な修正及び変形が可能である。従って、本発明の思想は特許請求の範囲のみによって把握されるべきであり、その均等または等価的な変形は全て本発明の思想の範疇に属すると言える。
【符号の説明】
【００３６】
１００  バッテリパック
３００  リレー部
３１０  第１メインリレー
３２０  第２メインリレー
３３０  プリチャージリレー
３４０  プリチャージ抵抗
４００  ローパスフィルタ部
４１０  抵抗
４２０  キャパシタ
４３０  グラウンド
５００  シュミットトリガ部
５１０  シュミットトリガ
【図１】
2013163508.tif 000003
【図２】
2013163508.tif 000004
【図３】
2013163508.tif 000005
【図４】
2013163508.tif 000006
【図５】
2013163508.tif 000007