电动汽车用动力继电器组件及其驱动方法与流程

本发明涉及电动汽车用动力继电器组件及其驱动方法，更具体地，涉及电动汽车用动力继电器组件及其驱动方法。

背景技术：

通常，动力继电器组件(pra，powerrelayassembly)作为为在电动车辆及混合动力车辆中起到连接及断开从电池经由动力控制单元(pcu，powercontrolunit)向马达连接的电源的电力断开装置，是执行用于供电的主栅极(maingate)的作用的核心部件。

不仅如此，动力继电器组件在系统发生错误或整备等的情况下，执行完全断开电力的安全装置的作用，由此，在电动车辆/混合动力车辆中负责担当极为重要的安全。

上述动力继电器组件由预充电继电器(pre-chargingrelay)(450v，10a以上)及主继电器(mainrelay)(450v，100～150a以上)等的高压继电器和用于与电池、逆变器端子连接的高电压、大电流汇流排及端子等的部件构成。

其中，核心部件为执行连接及断开高电压、大电流的作用的高电压继电器。通常，这种高电压继电器采用为了在继电器的接点有可能发生的火花而注入密封特殊气体(gas)，例如，h2气体的机械式继电器结构。

但是，上述高电压继电器因特殊气体而变得较重，因此，将增加动力继电器组件的整体重量。结果，存在车辆的燃油经济性降低的问题。

并且，上述高电压继电器具有复杂的机械结构，不仅如此，其部件的材料费用自身昂贵，从而导致其部件的价格昂贵。结果，存在动力继电器组件的成本增加的问题。

并且，包括上述高电压继电器的动力继电器组件因周边装置的追加而需要配线的增加。结果，存在配线的排列变得复杂的问题。

作为用于解决上述问题的现有技术的一例，如图1所示，提出了利用半导体开关器件的智能动力继电器组件。在图1所示的韩国专利第10-0559398号(发明名称：混合动力及燃料电池车辆用动力连接控制装置)中，在启动初期，开启用于相互连接电池与逆变器的端子的第二主继电器7之后，在连接第一主继电器5之前，对电力半导体6进行脉宽调制(pwm)控制来使电流间歇性地流动，以此预先对电容器8b进行充电来形成第一主继电器5两端的电压相同的等电位之后连接第一主继电器5，以防止当连接第一主继电器5时，在第一继电器5的两端发生火花的现象。

并且，当断开电源供给时，在第一主继电器5、电力半导体6及第二主继电器7同时开启(on)的状态下，仅先关闭(off)第一主继电器5。在此情况下，通过第一主继电器5流动的电流通过电力半导体6继续流动，因此，第一主继电器5不会在接点发生火花，从而可以安全地断开电源。

但是，在这种现有技术的情况下，在从电动车辆的高电压电池向负荷(逆变器)供电的过程中，可以断开一般的电源，但是，当对高电压电池进行充电时，无法执行断开电力的工作，因此，需要新结构的电动汽车用动力继电器组件。

技术实现要素：

技术问题

本发明所要解决的问题在于，提供如下的电动汽车用动力继电器组件及其驱动方法，即，在电动汽车的高电压电池进行放电来向负荷供电的情况和通过高电压电池供给充电电流的情况下，可防止继电器发生火花并执行供电及电源的断开。

技术方案

用于解决上述问题的本发明优选第一实施例的电动汽车用动力继电器组件包括：第一继电器，连接在电池的负极端子与负荷侧负极端子之间；第二继电器，连接在上述电池的正极端子与上述负荷侧正极端子之间；第一开关部，一端与上述电池的正极端子侧上述第二继电器的一端相连接，另一端与第二开关部相连接；上述第二开关部，一端与上述第一开关部相连接，另一端与上述第二继电器的负荷侧一端相连接；电压控制模块，根据从控制部输入的控制信号向上述第一开关部输出电压控制信号，来限制通过上述第一开关部流动的电流量；以及上述控制部，输出控制信号来控制上述第一继电器、上述第二继电器、上述第一开关部及上述第二开关部。

并且，上述第一开关部及上述第二开关部分别可包括：开关器件，根据从上述控制部输入的控制信号开闭；以及二极管，与上述开关器件并联。

并且，分别在上述第一开关部及上述第二开关部中所包括的二极管的正向可以相反。

并且，上述第一开关部的二极管可将上述电池的正极端子侧方向设定为正向，上述第二开关部的二极管将上述负荷侧的正极端子侧方向设定为正向。

并且，在上述第一开关部及上述第二开关部中所包括的开关器件可实现为绝缘栅双极晶体管(insulatedgatebipolartransistor)或场效应晶体管(fieldeffecttransistor)，在上述第一开关部及上述第二开关部中所包括的二极管实现为在绝缘栅双极晶体管或场效应晶体管的内部所包括的内部二极管。

并且，在从上述电池向上述负荷侧供电的情况下，上述控制部可开启上述第一继电器，通过上述电压控制模块开启上述第一开关部的开关器件来使在上述电池输出的电流通过上述第一开关部的开关器件及上述第二开关部的二极管向负荷侧流动并执行预充电，若上述第二继电器的两端之间形成等电位，则开启上述第二继电器，通过上述电压控制模块关闭上述第一开关部。

并且，在断开从上述电池向上述负荷侧的供电的情况下，上述控制部可通过上述电压控制模块开启第一开关部的开关器件来使在上述电池输出的电流通过上述第二继电器、上述第一开关部的开关器件及上述第二开关部的二极管向负荷侧流动之后，关闭上述第二继电器，之后，通过上述电压控制模块关闭第一开关部的开关器件来断开供电。

并且，在向上述电池供给充电电流的情况下，上述控制部可开启上述第二开关部的开关器件来使充电电流通过上述第二开关部的开关器件及上述第一开关部的二极管向上述电池流动，以此在上述第二继电器两端之间形成等电位之后，开启上述第二继电器来使充电电流通过上述第二继电器流动之后，关闭上述第二开关部的开关器件来进行正规充电。

并且，在断开充电电流供给的情况下，上述控制部可开启上述第二开关部的开关器件来使充电电流通过上述第二开关部的开关器件及上述第一开关部的二极管向上述电池流动之后，关闭上述第二继电器来断开通过上述第二继电器流动的充电电流之后，关闭上述第二开关部的开关器件来断开充电电流的供给。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件还可包括电流传感器，设置于上述电池的正极端子与上述第二继电器的一端之间，通过测定在上述电池输出的电流及向上述电池流入的电流中的至少一个来向上述控制部输出，上述控制部根据在上述电流传感器输入的电流值输出控制信号。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件还可包括通信部，通过can通信方式或lin通信方式与车辆的主控制器或电池管理系统(bms，batterymanagementsystem)执行通信，从上述主控制器或电池管理系统接收使动力继电器组件开始工作(开启)或中断工作(关闭)的控制指令来向上述控制部输出，向上述主控制器或上述电池管理系统传送从上述控制部输入的动力继电器组件的状态信息。

另一方面，在用于解决上述问题的本发明优选第一实施例的电动汽车用动力继电器组件驱动方法中，上述电动汽车用动力继电器组件包括：第一继电器，连接在电池的负极端子与负荷侧负极端子之间；第二继电器，连接在第一节点与第二节点之间，上述第一节点与上述电池的正极端子相连接，上述第二节点与负荷侧正极端子相连接；第一开关部，连接在上述第一节点与第二开关部之间；以及第二开关部，连接在上述第一开关部与上述第二节点之间，上述第一开关部及上述第二开关部分别包括与开关器件及开关器件并联的二极管，上述电动汽车用动力继电器组件驱动方法的特征在于，包括：在从上述电池向上述负荷侧供电的情况下，开启上述第一继电器的步骤；通过电压控制模块开启上述第一开关部的开关器件来使在上述电池输出的电流通过上述第一开关部的开关器件及上述第二开关部的二极管向负荷侧流动，以此执行预充电的步骤；以及若上述第二继电器的两端之间形成等电位，则开启上述第二继电器，通过上述电压控制模块关闭上述第一开关部的步骤。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件驱动方法还可包括：在断开从上述电池向上述负荷侧的电源的情况下，通过上述电压控制模块开启第一开关部的开关器件来使在上述电池输出的电流通过上述第二继电器、上述第一开关部的开关器件及上述第二开关部的二极管向负荷侧流动的步骤；关闭上述第二继电器的步骤；以及通过上述电压控制模块关闭第一开关部的开关器件来断开供电的步骤。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件驱动方法还可包括：在向上述电池供给充电电流的情况下，开启上述第二开关部的开关器件来使充电电流通过上述第二开关部的开关器件及上述第一开关部的二极管向上述电池流动，以此在上述第二继电器两端之间形成等电位的步骤；开启上述第二继电器来使充电电流通过上述第二继电器流动的步骤；以及关闭上述第二开关部的开关器件来进行正规充电的步骤。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件驱动方法还可包括：在断开充电电流供给的情况下，开启上述第二开关部的开关器件来使充电电流通过上述第二开关部的开关器件及上述第一开关部的二极管来向上述电池流动的步骤；关闭上述第二继电器来断开通过上述第二继电器流动的充电电流的步骤；以及关闭上述第二开关部的开关器件来断开充电电流供给。

另一方面，用于解决上述问题的本发明优选第二实施例的电动汽车用动力继电器组件包括：第一继电器，连接在电池的负极端子与负荷侧负极端子之间；第二继电器，连接在上述电池的正极端子与上述负荷侧正极端子之间；第一开关部，一端与上述电池的正极端子侧上述第二继电器的一端相连接，另一端与第二开关部相连接；上述第二开关部，一端与上述第一开关部相连接，另一端与上述第二继电器的负荷侧一端相连接；预充电开关部，一端与上述电池的正极端子侧上述第二继电器的一端相连接，另一端与辅助电阻相连接；辅助电阻，连接在上述预充电开关部与上述第一开关部及上述第二开关部的连接节点之间；以及控制部，输出控制信号来控制上述第一继电器、上述第二继电器、上述第一开关部、上述第二开关部及上述预充电开关部的开闭。

并且，上述第一开关部及上述第二开关部分别可包括：开关器件，根据从上述控制部输入的控制信号开闭；以及二极管，与上述开关器件并联。

并且，分别在上述第一开关部及上述第二开关部中所包括的二极管的正向可以相反。

并且，上述第一开关部的二极管可将上述电池的正极端子侧方向设定为正向，上述第二开关部的二极管将上述负荷侧的正极端子侧方向设定为正向。

并且，在上述第一开关部及上述第二开关部中所包括的开关器件实现为绝缘栅双极晶体管或场效应晶体管，在上述第一开关部及上述第二开关部中所包括的二极管实现为在绝缘栅双极晶体管或场效应晶体管的内部所包括的内部二极管。

并且，在从上述电池向上述负荷侧供电的情况下，上述控制部可开启上述第一继电器，开启上述预充电开关部来使在上述电池输出的电流通过上述预充电开关部及上述第二开关部的二极管向负荷侧流动，以此执行预充电，若上述第二继电器的两端之间形成等电位，则开启上述第二继电器并关闭上述预充电开关部。

并且，在断开从上述电池向上述负荷侧的电源供给的情况下，上述控制部可开启在上述第一开关部中所包括的开关器件来使在上述电池输出的电流通过上述第二继电器、上述第一开关部的开关器件及上述第二开关部的二极管向负荷侧流动之后，关闭上述第二继电器，之后，关闭在上述第一开关部中所包括的开关器件来断开供电。

并且，在向上述电池供给充电电流的情况下，上述控制部可开启上述第二开关部的开关器件来使充电电流通过上述第二开关部的开关器件及上述第一开关部的二极管向上述电池流动，以此在上述第二继电器两端之间形成等电位之后，开启上述第二继电器来使充电电流通过上述第二继电器流动之后，关闭上述第二开关部的开关器件来进行正规充电。

并且，在断开充电电流供给的情况下，上述控制部可开启上述第二开关部的开关器件来使充电电流通过上述第二开关部的开关器件及上述第一开关部的二极管流动之后，关闭上述第二继电器来断开通过上述第二继电器流动的充电电流之后，关闭上述第二开关部的开关器件来断开充电电流供给。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件还可包括电流传感器，设置于上述电池的正极端子与上述第二继电器的一端之间，通过测定在上述电池输出的电流及向上述电池流入的电流中的至少一个来向上述控制部输出，上述控制部根据在上述电流传感器输入的电流值输出控制信号。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件还可包括通信部，通过can通信方式或lin通信方式与车辆的主控制器或电池管理系统执行通信，从上述主控制器或电池管理系统接收使动力继电器组件开始工作(开启)或中断工作(关闭)的控制指令来向上述控制部输出，向上述主控制器或上述电池管理系统传送从上述控制部输入的动力继电器组件的状态信息。

另一方面，在用于解决上述问题的本发明优选第二实施例的电动汽车用动力继电器组件驱动方法中，上述电动汽车用动力继电器组件包括：第一继电器，连接在电池的负极端子与负荷侧负极端子之间；第二继电器，连接在第一节点与第三节点之间，上述第一节点与上述电池的正极端子相连接，上述第三节点与负荷侧正极端子相连接；第一开关部，连接在上述第一节点与第二节点之间；第二开关部，连接在上述第二节点与上述第三节点之间；以及预充电开关部及辅助电阻，与上述第一节点和上述第二节点串联，上述第一开关部及上述第二开关部分别包括与开关器件及开关器件并联的二极管，上述电动汽车用动力继电器组件驱动方法的特征在于，包括：在从上述电池向上述负荷侧供电的情况下，开启上述第一继电器步骤；开启上述预充电开关部来使在上述电池输出的电流通过上述预充电开关部及上述第二开关部的二极管向负荷侧流动，以此执行预充电的步骤；以及若上述第二继电器的两端之间形成等电位，则开启上述第二继电器并关闭上述预充电开关部的步骤。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件驱动方法还可包括：在断开从上述电池向上述负荷侧的供电的情况下，开启在上述第一开关部中所包括的开关器件来使在上述电池输出的电流通过上述第二继电器、上述第一开关部的开关器件及上述第二开关部的二极管向负荷侧流动的步骤；关闭上述第二继电器的步骤；以及关闭在上述第一开关部中所包括的开关器件来断开供电的步骤。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件驱动方法还可包括：在向上述电池供给充电电流的情况下，开启上述第二开关部的开关器件来使充电电流通过上述第二开关部的开关器件及上述第一开关部的二极管向上述电池流动，以此在上述第二继电器两端之间形成等电位的步骤；开启上述第二继电器来使充电电流通过上述第二继电器流动的步骤；以及关闭上述第二开关部的开关器件来进行正规充电的步骤。

并且，本发明优选实施例的电动汽车用动力继电器组件驱动方法还可包括：在断开充电电流供给的情况下，开启上述第二开关部的开关器件来使充电电流通过上述第二开关部的开关器件及上述第一开关部的二极管向上述电池流动的步骤；关闭上述第二继电器来断开通过上述第二继电器流动的充电电流的步骤；以及关闭上述第二开关部的开关器件来断开充电电流供给的步骤。

发明的效果

本发明第一实施例的电动汽车用动力继电器组件及其驱动方法具有如下的效果，即，将相互串联的第一开关部及第二开关部与继电器开关并联，第一开关部及第二开关部在内部包括半导体开关器件及二极管，由此，在从电池向负荷侧供电的情况和通过电池供给充电电流来进行充电的情况下，可防止继电器的接点发生火花及电弧并进行供电或者断开电源。并且，利用在第一开关部或第二开关部中所包括的半导体开关器件的电流特性，在进行预充电工作的过程中，调节向半导体开关器件施加的电压来限制电流，以防止规定以上的电流流动，由此，即使不设置额外的电阻，也可以防止急剧的电流流动。

本发明第二实施例的电动汽车用动力继电器组件及其驱动方法具有如下的效果，即，将预充电开关部和相互串联的第一开关部及第二开关部与继电器开关并联，第一开关部及第二开关部在内部包括半导体开关器件及二极管，由此，在从电池向负荷侧供电的情况和通过电池供给充电电流来执行充电的情况下，可防止继电器的接点发生火花及电弧并断开电源的供给。

附图说明

图1为示出现有技术的智能动力继电器组件的一例的图。

图2为示出本发明优选第一实施例的电动汽车用动力继电器组件的结构的图。

图3a及图3b为分别示出一般的绝缘栅双极晶体管及场效应晶体管的输出电流特性的图表。

图4a至图4e为说明根据本发明优选第一实施例，从电池向负荷侧供给电源的工作过程的图。

图5a至图5c为说明根据本发明的优选第一实施例，通过电池供给充电电流的工作过程的图。

图6为示出本发明优选第一实施例的变形实施例的电动汽车用动力继电器组件的结构的图。

图7为示出本发明优选第二实施例的电动汽车用动力继电器组件的结构的图。

图8a至图8e为说明根据本发明优选第二实施例，从电池向负荷侧供给电源的工作过程的图。

图9a至图9c为说明根据本发明优选第二实施例，通过电池供给充电电流的工作过程的图。

图10为示出本发明优选第二实施例的变形例的电动汽车用动力继电器组件的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的优选实施例。

图2为示出本发明优选第一实施例的电动汽车用动力继电器组件的结构的图。

参照图2，本发明优选第一实施例的电动汽车用动力继电器组件(以下，称之为“驱动装置”)包括第一继电器210、第二继电器220、第一开关部110、第二开关部120、电压控制模块130、电流传感器400及控制部300。以下，说明各个结构要素的工作。

第一继电器210与电池500的端子和负荷侧600端子之间相连接，根据控制部300的控制信号，当向负荷侧600供电时及当对电池500进行充电时将第一个开启来使上述电池500的负极端子与上述负荷侧600负极端子电连接，当中断供电时及中断充电时将最后关闭来使上述电池500的端子与上述负荷侧600端子电断开。

第二继电器200与电池500的正极端子与负荷侧600正极端子之间相连接，根据控制部300的控制信号开启来向负荷侧供600给正规电源，从与负荷侧600相连接的充电装置(未图示)向电池500侧供给充电电流。

第一开关部110及第二开关部120相互串联，相互串联的第一开关部110及第二开关部120与第二继电器220的两端并联。

第一开关部110的一端与电池500的正极端子侧第二继电器220的一端相连接，第一开关部110的另一端与第二开关部120的一端相连接，根据从电压控制模块130输入的电压控制信号控制电流的流动。

第一开关部110包括：开关器件111(以下，称之为“第一开关器件”)，根据从电压控制模块130输入的电压控制信号开闭；以及二极管113，与上述开关器件111并联。

第一开关器件111可实现为半导体开关器件，例如，绝缘栅双极晶体管(igbt，insulatedgatebipolartransistor)或mos-场效应晶体管(fieldeffecttransistor)。与半导体开关器件111并联的二极管113与半导体开关器件111并联，使得二极管113的正向为与当半导体开关器件111开启时所流动的电流的方向相反，半导体开关器件111可以与额外的二极管相结合，也可实现为半导体开关器件111内部的二极管。

另一方面，第二开关部120的一端与第一开关部110的另一端相连接，另一端与第二继电器220的负荷侧600一端相连接，根据控制部300的控制信号控制电流的流动。

第二开关部120包括：开关器件121(以下，称之为“第二开关器件”)，根据控制部300的控制信号开闭；以及二极管123，与上述开关器件121并联。第二开关器件121可实现为半导体开关器件，与半导体开关器件并联的二极管123与半导体开关器件121并联，使得二极管123的正向为与当半导体开关器件121的开启时所流动的电流的方向相反。

在本发明的优选第一实施例中，开关器件121可实现为绝缘栅双极晶体管或场效应晶体管，与开关器件121并联的二极管123可实现为额外的二极管，也可实现为半导体开关器件内部二极管。

其中，在第一开关部110及第二开关部120中所包括的二极管113、123实现为内部二极管的情况下，在开关器件111、121为绝缘栅双极晶体管的情况下，实现为在发射极与集电极之间形成的内部二极管，在开关器件111、121为场效应晶体管的情况下，可实现为在源极与漏极之间形成的内部二极管。

在此情况下，第一开关部110的二极管113与第二开关部120的二极管123的正向相反，第一开关部110的二极管113将正向设定为从第二开关部120向电池500的正极端子恻，第二开关部120的二极管123将正向设定为从第一开关部110向负荷侧600正极端子侧。

另一方面，电压控制模块130根据从控制部300输入的控制信号来开闭第一开关器件111，以此形成第二继电器两端的等电位，并通过第一开关器件111限制所流动的电流量。

具体地，若电压控制模块130从控制部300接收用于预充电的第一开关器件111开启控制信号，则根据第一开关器件111的特性向第一开关器件111输出电压控制信号，以使处于防止预设大小以上的电压流动的范围内的电流流动。

首先，若第一开关器件111突然开启，则大的电流有可能从高电压电池500向负荷侧暂时输出，这种大电流有可能引发第一开关器件111和第二开关器件121及负荷侧的毁损。因此，需要通过限制电流量来缓慢地对负荷侧的电容器进行充电。为此，在第一开关器件111实现为绝缘栅双极晶体管的情况下，以在活性区域中进行工作的方式调节门极与发射极之间的电压(vge)，在第一开关器件111实现为场效应晶体管的情况下，以在饱和区域中进行工作的方式调节门极与源极之间的电压(vgs)。

图3a及图3b为分别示出一般绝缘栅双极晶体管及场效应晶体管的输出电流特性的图表。参照图3a及图3b进行说明。

首先，如图3a所示，在绝缘栅双极晶体管的情况下，若门极与发射极之间的电压(vge)大于阈值电压(vth)，则电流将流动，在此情况下，在集电极与发射极之间的电压(vce)小于vge-vth的期间，随着vce的增加，电流将线性增加，若在集电极与发射极之间的电压(vce)大于vge-vth，则即使vce增加，电流值也将恒定维持。在本发明优选第一实施例中，将这种区域定义为活性区域，在第一开关器件111为绝缘栅双极晶体管的情况下，电压控制模块130以使第一开关器件111作为活性区域进行工作的方式输出门极电压及发射极电压。尤其，在本发明优选第一实施例中，使通过第一开关器件111流动的电流维持20a以下，若将图3a的图表适用于本发明，则如红色虚线所示，电压控制模块130以使vge-vth电压值为2v～4v，使集电极与发射极之间的电压值为4v～10v左右的方式输出门极电压及发射极电压。

同样，如图3b所示，在mos-场效应晶体管的情况下，若门极与源极之间的电压(vgs)大于阈值电压(vth)，则电流将流动，在此情况下，在漏极与源极之间的电压(vds)小于vgs-vth的期间，随着vds的增加，电流也将线性增加，但是，若漏极与源极之间的(vds)大于vgs-vth，则即使vds增加，电流值也将恒定维持。在本发明优选第一实施例中，将这种区域定义为饱和区域，在第一开关器件111为mos-场效应晶体管的情况下，电压控制模块130以使第一开关器件111在饱和区域中进行工作的方式输出门极电压及源极电压。尤其，在本发明优选第一实施例中，使通过第一开关器件111流动的电流维持20a以下，若将图3b的图表适用于本发明，则如红色虚线所示，电压控制模块130以使vgs-vth电压值为2v～4v，使漏极与源极之间的电压值为5v～10v左右的方式输出门极电压及源极电压。

电流传感器400设置于电池500的正极端子侧，通过测定从电池500输出的电流或向电池500输入的充电电流来向控制部300输出。

控制部300从电流传感器400接收电流值来研究，基于此，向各个结构要素输出控制第一继电器210、第二继电器220、第一开关器件111及第二开关器件121的开闭的控制信号。只是，如上所述，用于控制第一开关器件111的控制信号向电压控制模块输出。

另一方面，图2所示的本发明优选第一实施例的电动汽车用动力继电器组件将各个结构要素之间的连接点定义为节点来如下简单表示。

第一继电器210与电池500的负极端子和负荷侧600负极端子之间相连接，第二继电器220与第一节点n1及第二节点n2之间相连接，上述第一节点n1与电池500的正极端子相连接，上述第二节点n2与负荷侧600正极端子相连接。第一开关部110与第一节点n1和第二开关部120之间相连接，第二开关部120与第一开关部110和第二节点n2之间相连接。

在第一开关器件111实现为绝缘栅双极晶体管(n型场效应晶体管)的情况下，集电极(漏极)与第一节点n1相连接，发射极(源极)与第二开关器件121相连接。同样，在第二开关器件121实现为绝缘栅双极晶体管(n型场效应晶体管)的情况下，集电极(漏极)与第二节点n2相连接，发射极(源极)与第一开关器件111相连接。

以下参照图4a至图5c说明本发明优选第一实施例的电动汽车用动力继电器组件的各个结构要素的功能和电动汽车用动力继电器组件驱动方法。

图4a至图4e为说明根据本发明优选第一实施例，从电池500向负荷侧600供电的工作过程的图。以下，参照图4a至图4e，说明根据本发明优选第一实施例，断开从电池500向负荷侧600供电的工作过程。

首先，在关闭所有开关器件的状态下，在从电池500向负荷侧600供电的情况下，控制部300开启第一继电器210。而且，控制部300向电压控制模块130输出控制信号，以开启第一开关器件111，电压控制模块130分别向第一开关器件111的门极及发射极(或源极)输出电压来开启第一开关器件。在此情况下，如参照图3a及图3b的说明所示，以通过第一开关器件111来使小于20a的电流流动的方式根据第一开关器件111适当选择从电压控制模块130向第一开关器件111输出的电压。

因此，从电池500输出的电流通过第一开关器件111及第二开关部120的二极管123向负荷侧600流动，对在负荷侧600中所包括的电容器进行预充电(pre-charge)(参照图4a)。

在完成预充电之后，控制部300开启第二继电器220，大于通过第一开关器件131流动的电流的电流通过第二继电器220流动(参照图4b)。若完成预充电，则在第二继电器220两端之间形成等电位，因此，即使开启第二继电器220，也不会在第二继电器220的接点发生火花或电弧。

若电流通过第二继电器220流动，则控制部300向电压控制模块130输出控制信号，以关闭第一开关器件111，电压控制模块130关闭第一开关器件111(参照图4c)。在此情况下，从电池500向负荷侧600供给正常电流。

之后，在断开从电池500向负荷侧600的供电的情况下，控制部300向电压控制模块130输出控制信号，与图4a相同，电压控制模块130向第一开关器件111的门极及发射极(或源极)输出控制信号来开启第一开关器件111，从电池500通过第二继电器220向负荷侧600供给的电流的一部分通过第一开关器件111及第二开关部120的二极管123向负荷侧600流动(参照图4d)。

作为下一步骤，控制部300关闭第二继电器220，从电池500向负荷侧600流动的电流之后仅通过第一开关器件111流动(参照图4e)。在电流通过第二继电器220和第一开关器件111一同流动的状态下，第二继电器220的两端形成等电位，因此，即使在第二继电器220关闭的情况下，在第二继电器220的接点也不会发生火花或电弧。

图5a至图5c为说明根据本发明优选第一实施例，向电池500供给充电电流的工作过程的图。参照图5a至图5c，根据本发明优选第一实施例，说明断开向电池500供给充电电流的工作过程。

首先，在关闭所有开关器件的状态下，在向电池500侧供给充电电流的情况下，控制部300开启第一继电器210并开启第二开关器件121。因此，充电电流通过第二开关器件121和第一开关部110的二极管113向电池500流动(参照电流①)，之后，若开启第二继电器220，则通过第二开关器件121流动的充电电流的一部分通过第二继电器220向电池500侧流动(参照电流②)，控制部300关闭第二开关器件121，由此，充电电流仅通过第二继电器220流动，从而执行正规充电过程(参照图5a)。

在断开充电电流来完成充电的情况下，控制部300开启第二开关器件121，因此，通过第二继电器220向电池500供给的充电电流的一部分通过第二开关器件121及第一开关部110的二极管113向电池500流动(参照图5b)。

之后，控制部300关闭第二继电器220，向电池500流动的电流之后仅通过第二开关器件121流动(参照图5c)。在电流一同通过第二继电器220和第二开关器件121流动的状态下，第二继电器220的两端形成等电位，因此，即使在关闭第二继电器220的情况下，在第二继电器220的接点也不会发生火花或电弧。

最后，若控制部300关闭第二开关器件121，则向电池500流动的充电电流被完全断开，电池500充电过程将完成。

图6为示出本发明优选第一实施例的变形例的电动汽车用动力集电极组件的结构的图。

上述图2至图5c所示的第一实施例的电动汽车用动力继电器组件的控制部300与车辆的主控制器(未图示)或电池管理系统700(batterymanagementsystem)进行通信的方式并不受限，图6所示的变形实施例的电动汽车用动力继电器组件的控制部300与车辆的主控制器(未图示)或电池管理系统700执行通信的方式采取can通信方式或lin通信方式。为此，动力继电器组件还包括通信部700，通过通信部700与车辆的主控制器或电池管理系统执行can通信或lin通信。

参照图6，本发明变形实施例的通信部700通过can通信方式与电池管理系统执行通信，动力继电器组件的控制部300通过通信部700从电池管理系统接收指示动力继电器组件的工作开始(开启动力继电器组件)维持以及工作中断(关闭动力继电器组件)的控制指令，根据所接收的控制指令，如参照图2至图5c说明所示，使动力继电器组件进行工作。

并且，在控制部300执行动力继电器组件的开启、维持、关闭工作的过程中，每当执行参照图2至图5c说明的细部步骤时，通过通信部700向电池管理系统传送作为状态信息的表示各个状态的状态信息，或者在动力继电器组件的开启、维持、关闭工作完成之后，通过通信部700向电池管理系统传送作为状态信息的表示这些工作的状态信息。电池管理系统接收状态信息来确认动力继电器组件是否有异常，并依次为基础控制动力继电器组件。

同时，控制部300与车辆的主控制器(未图示)或电池管理系统通过金属线直接连接，在车辆的主控制器或电池管理系统与通信部700之间发生通信错误的情况下，利用脉宽调制信号来相互收发控制指令及状态信息，由此，提供故障安全(fail-safety)功能。

在此情况下，从车辆的主控制器或电池管理系统向通信部700传送的控制指令可通过调节脉宽调制信号的占空比来进行识别。例如，动力继电器组件开启指令传送占空比为80％的脉宽调制信号，动力继电器组件关闭指令传送占空比为30％的脉宽调制信号来向控制部300传送控制指令，控制部300可通过确认所接收的脉宽调制信号的占空比来识别动力继电器组件开启、关闭、维持指令等。

至今，说明了本发明第一实施例的电动汽车用动力继电器组件及其驱动方法。以下，参照图7至图10，说明本发明第二实施例的电动汽车用动力继电器组件及其驱动方法。

图7为示出本发明优选第二实施例的电动汽车用动力继电器组件的结构的图。

参照图7，本发明优选第二实施例的电动汽车用动力继电器组件(以下，称之为“驱动装置”)包括第一继电器1210、第二继电器1220、第一开关部1110、第二开关部1120、预充电开关部1130、电流传感器1400、辅助电阻1140及控制部1300。以下，说明各个结构要素。

第一继电器1210与电池1500的负极端子和负荷侧1600负极端子之间相连接，根据控制部1300的控制信号，当向负荷侧1600供电时及对电池1500进行充电时最先开启来使上述电池1500的负极端子与上述负荷侧1600负极端子电连接，当供电中断时及充电中断时最后关闭，从而，上述电池1500的负极端子与上述负荷侧1600负极端子电断开。

第二继电器1220与电池1500的正极端子和负荷侧1600正极端子之间相连接，根据控制部1300的控制信号开启，向负荷侧1600提供正规电源，充电电流从与负荷侧1600相连接的充电装置(未图示)向电池1500侧供给。

第一开关部1110及第二开关部1120相互串联，相互串联的第一开关部1110及第二开关部1120与第二继电器1220的两端并联。

第一开关部1110的一端与电池1500的正极端子侧第二继电器1220的一端相连接，第一开关部1110的另一端与第二开关部1120的一端相连接，从而根据控制部1300的控制信号控制电流的流动。

第二开关部1120的一端与第一开关部1110的另一端相连接，另一端与第二继电器1220的负荷侧1600一端相连接，根据控制部1300的控制信号控制电流的流动。

第一开关部1110及第二开关部1120可分别包括：开关器件1111、1121，根据控制部1300的控制信号开闭；以及二极管1113、1123，与上述开关器件1111、1121并联。开关器件1111、1121可实现为半导体开关器件，与半导体开关器件并联的二极管1113、1123与半导体开关器件1111、1121并联，使得二极管1113、1123的正向与当开启半导体开关器件1111、1121时所流动的电流方向相反。

具体地，在本发明优选第二实施例，开关器件1111、1121可实现为绝缘栅双极晶体管或场效应晶体管，与开关器件1111、1121并联的二极管1113、1123可实现为额外的二极管，也可实现为半导体开关器件内部二极管。

在第一开关部1110及第二开关部1120中所包括的二极管1113、1123由内部二极管体现的情况下，在开关器件1111、1121为绝缘栅双极晶体管的情况下，可以由在发射极与集电极之间形成的内部二极管体现，在开关器件1111、1121为场效应晶体管的情况下，可以由在源极与漏极之间形成的内部二极管体现。

在此情况下，第一开关部1110的二极管1113与第二开关部1120的二极管1123的正向相反，第一开关部1110的二极管1113的正向被设定为从第二开关部1120向电池1500的正极端子侧，第二开关部1120的二极管1123的正向被设定为从第一开关部1110向负荷侧1600正极端子侧。

预充电开关部1130的一端与电池1500的正极端子侧第二继电器1220的一端相连接，另一端与辅助电阻1140相连接。即，预充电开关部1130的一端与第一节点n1相连接，第一节点n1与第二继电器1220、第一开关部1110及预充电开关部1130相连接。同时，也与第一开关部1110及第二开关部1120相同，预充电开关部1130由根据控制部1300的控制信号开闭的半导体开关器件1131(以下，称之为“预充电开关器件”)及与此并联的二极管1133构成，预充电开关器件1131实现为绝缘栅双极晶体管或场效应晶体管。二极管1133也可实现为额外的二极管，也可实现为预充电开关器件1131内部的二极管。并且，预充电开关部1130的二极管1133的正向与第二开关部1120的二极管1123的正向相反。

辅助电阻1140与预充电开关部1130和第一开关部1110及第二开关部1120的连接节点n2之间相连接，以此通过预充电开关部1130来防止急剧电流的流动。

电流传感器1400设置于电池1500的正极端子侧，通过测定从电池1500输出的电流或向电池1500输入的充电电流来向控制部1300输出。

控制部1300从电流传感器1400接收电流值来研究，基于此，向各个结构要素输出控制第一继电器1210、第二继电器1220、第一开关部1110的开关器件1111(以下，称之为“第一开关器件”)、第二开关部1120的开关器件1121(以下，称之为“第二开关器件”)及预充电开关器件1131的开闭的控制信号。

另一方面，图7所示的本发明优选第二实施例的电动汽车用动力继电器组件将各个结构要素之间的连接点定义为节点来如下简单表示。

第一继电器1210与电池1500的负极端子和负荷侧1600负极端子之间相连接，第二继电器1220与第一节点n1及第三节点n3之间相连接，第一节点n1与电池1500的正极端子相连接，第三节点n3与负荷侧1600正极端子相连接。

第一开关部1110与第一节点n1和第二节点n2相连接，第二开关部1120与第二节点n2和第三节点n3相连接。预充电开关部1130及辅助电阻1140与第一节点n1和第二节点n2之间相互串联。

并且，在预充电开关器件1131及第一开关器件1111由绝缘栅双极晶体管(n型场效应晶体管)体现的情况下，多个上述开关器件1131、1111的集电极(漏极)与第一节点n1相连接，发射极(源极)与第二节点n2相连接。同样，在第二开关器件1121由绝缘栅双极晶体管(n型场效应晶体管)体现的情况下，集电极(漏极)与第三节点n3相连接，发射极(源极)与第二节点n2相连接。

以下，参照图8a至图9c，说明本发明优选第二实施例的电动汽车用动力继电器组件的各个结构要素的功能和电动汽车用动力继电器组件驱动方法。

图8a至图8e为说明根据本发明优选第二实施例，从电池1500向负荷侧1600供电的工作过程的图。以下，参照图8a至图8e，说明根据本发明优选第二实施例，断开从电池1500向负荷侧1600供电的工作过程。

首先，在所有开关器件关闭的状态下，在从电池1500向负荷侧1600供电的情况下，控制部1300开启第一继电器1210。而且，开启预充电开关器件1131。因此，从电池1500输出的电流通过预充电开关器件1131、辅助电阻1140及第二开关部1120的二极管1123向负荷侧1600流动，对在负荷侧1600中所包括的电容器进行预充电(pre-charge)(参照图8a)。

在完成预充电之后，控制部1300开启第二继电器1220，通过预充电开关器件1131流动的电流的大部分通过第二继电器1220流动(参照图8b)。若完成预充电，则在第二继电器1220两端之间形成等电位，因此，即使开启第二继电器1220，在第二继电器1220的接点不发生火花或电弧。

若电流通过第二继电器1220流动，则控制部1300关闭开关器件1131(参照图8c)。在此情况下，从电池1500向负荷侧1600供给正常电流。

之后，在断开电池1500向负荷侧1600供电的情况下，控制部1300开启第一开关器件1111，从电池1500通过第二继电器1220向负荷侧1600供给的电流的一部分通过第一开关器件1111及第二开关部1120的二极管1123向负荷侧1600流动(参照图8d)。

作为下一步骤，控制部1300关闭第二继电器1220，从电池1500向负荷侧1600流动的电流之后仅通过第一开关器件1111流动(参照图8e)。在电流通过第二继电器1220和第一开关器件1111一同流动的状态下，第二继电器1220的两端形成等电位，因此，在第二继电器1220关闭的情况下，在第二继电器1220的接点发生火花或电弧。

图9a至图9c为说明根据本发明的优选第二实施例，向电池1500供给充电电流的工作过程的图。参照图9a至图9c，说明根据本发明优选第二实施例，断开向电池1500供给充电电流的工作过程。

首先，在所有开关器件关闭的状态下，在向电池1500供给充电电流的情况下，控制部1300开启第一继电器1210，并开启第二开关器件1121。因此，充电电流通过第二开关器件1121和第一开关部1110的二极管1113向电池1500侧流动(参照电流①)，之后，若开启第二继电器1220，则通过第二开关器件1121流动的充电电流的一部分通过第二继电器1220向电池1500侧流动(参照电流②)，控制部1300关闭第二开关器件1121，由此，充电电流仅通过第二继电器1220流动来执行正规充电过程(参照图9a)。

在断开充电电流来完成充电的过程中，控制部1300开启第二开关器件1121，因此，通过第二继电器1220向电池1500供给的充电电流的一部分通过第二开关器件1121及第一开关部1110的二极管1113向电池1500流动(参照图9b)。

之后，控制部1300关闭第二继电器1220，向电池1500流动的电流之后仅通过第二开关器件1121流动(参照图9c)。在电流通过第二继电器1220和第二开关器件1121流动的状态下，第二继电器1220的两端形成等电位，因此，在第二继电器1220关闭的情况下，在第二继电器1220的接点不发生火花或电弧。

最后，若控制部1300关闭第二开关器件1121，则向电池1500流动的充电电流被完全断开，电池1500充电过程将完成。

图10为示出本发明优选第二实施例的变形例的电动汽车用动力继电器组件的结构的图。

上述图7至图9c所示的第二实施例的电动汽车用动力继电器组件的控制部1300与车辆的主控制器(未图示)或电池管理系统1700进行通信的方式并不受限，图10所示的变形实施例的电动汽车用动力继电器组件的控制部1300与车辆的主控制器(未图示)或电池管理系统执行通信的方式采取can通信方式或lin通信方式。为此，第二实施例的变形实施例的动力继电器组件还包括通信部1700，通过通信部1700来与车辆的主控制器或电池管理系统执行can通信或lin通信。

控制部1300通过通信部1700从车辆的主控制部(未图示)或电池管理系统接收动力继电器组件的开闭指令，如参照上述图7至图9c说明，使动力继电器组件进行工作，来向车辆的主控制部(未图示)或电池管理系统传送各个步骤的状态信息。

并且，控制部130和电池管理系统(或车辆的主控制部)通过金属线直接连接，若在通信部1700与电池管理系统(或车辆的主控制部)之间的通信发生错误，则控制部1300与电池管理系统(或车辆的主控制部)通过金属线相互收发脉宽调制信号，由此相互交换控制指令和状态信息。

通过图10所示的通信部1700，控制部1300与电池管理系统(或车辆主控制部)之间执行的功能与参照图6说明的内容相同，因此，将省略对其的说明。

以上，以本发明的优选实施例为中心说明了本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员在不超出本发明的本质特性的范围内可将本发明体现成变形的形态。因此，揭示的实施例需要在说明性观点进行考虑，而并非在限定的观点进行考虑。本发明的范围呈现出发明要求保护范围中，而并非呈现在上述说明，与此等同范围内的所有差一点均属于本发明中。