KR100967684B1 - 전원 제어 장치 - Google Patents

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도요타 지도샤（주）
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Abstract

제어 장치(30)는, 차량 시스템의 기동시에 캐소드 측 시스템 릴레이(SMRB)만을 온(ON) 시켜서 H 레벨의 신호(SEB)의 생성 후에, 프리차지 전류(Ip)가 적어도 기준값 이상인 경우, 프리차지용 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정한다. 상기 프리차지용 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정되는 경우, 상기 제어 장치(30)는 캐소드 측 및 애노드 측 시스템 릴레이(SMRG, SMRB)의 용착을 판정하지 않고 즉시 상기 캐소드 측 시스템 릴레이(SMRB)를 오프(OFF)시켜서 캐패시터(13)의 방전을 실행한다. 이 경우, 상기 제어 장치(30)는 상기 캐패시터(13)의 양단 사이의 전압(VH)에 기초하여 상기 캐소드 측 시스템 릴레이(SMRB)의 용착을 판정한다. 상기 프리차지용 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있지 않다고 판정되는 경우, 상기 캐소드 측 및 애노드 측 시스템 릴레이(SMRG, SMRB)의 용착은 상기 차량 시스템의 종료시에 판정된다.

Description

전원 제어 장치{POWER SUPPLY CONTROL DEVICE}
본 발명은, 릴레이의 용착(welding) 판정이 가능한 전원 제어 장치에 관한 것이다.
최근, 친환경 자동차로서, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차가 주목받고 있다. 하이브리드 자동차는 종래의 엔진에 더하여, 직류 전원과 인버터, 그리고 인버터에 의해 구동되는 모터를 동력원으로 이용한다. 즉, 하이브리드 자동차는 엔진을 구동함으로써 동력원을 얻음과 동시에 직류 전원으로부터의 직류 전압을 인버터에 의해 교류 전압으로 변환하고, 변환된 교류 전압으로 모터를 회전함으로써 동력원을 얻는다.
전기 자동차는 직류 전원과 인버터, 그리고 인버터에 의해 구동되는 모터를 동력원으로 이용한다.
따라서, 각각의 하이브리드 자동차 및 전기 자동차는, 직류 전원과 인버터를 포함하는 모터 구동 장치를 탑재하고 있다. 노이즈를 제거한 직류 전압을 인버터에 공급하기 위하여 캐패시터가 인버터의 입력 측에 제공된다. 또한, 직류 전원과 인버터 사이에는 시스템 릴레이가 제공된다.(예를 들면, 일본 특허 공개 공보 2000-134707호 및 일본 특허 공개 공보 2004-303691호 참고)
상세하게는, 일본 특허 공개 공보 2000-134707호는 직류 전원의 캐소드(cathode)에 직렬로 접속된 저항(R) 및 시스템 릴레이(SMR1)와, 직류 전원의 캐소드에 저항(R) 및 시스템 릴레이(SMR1)와 병렬로 접속된 시스템 릴레이(SMR2)와, 직류 전원의 애노드에 접속된 시스템 릴레이(SMR3)로 형성되는 시스템 릴레이를 개시하고 있다. 시스템 릴레이(SMR1 내지 SMR3) 각각의 용착은, 시스템 릴레이(SMR1 내지 SMR3)가 독립적으로 ON/OFF 되는 경우의 캐패시터 양단 사이의 전압에 기초하여 판정된다.
일본 특허 공개 공보 2000-134707호에 의하면, 저항(R)이 직렬 접속된 시스템 릴레이(SMR1)만을 온(ON)시킨 경우의 캐패시터 양단 사이의 전압에 기초하여 애노드 측의 시스템 릴레이(SMR3)의 용착이 먼저 판정된다. 그 후, 애노드 측의 시스템 릴레이(SMR3)만을 온(ON)시킨 경우의 캐패시터의 전압에 기초하여 캐소드 측의 시스템 릴레이(SMR1 또는 SMR2)의 용착이 판정된다.
따라서, 저항(R)이 직렬 접속된 시스템 릴레이(SMR1)가 용착되어, 애노드 측의 시스템 릴레이(SMR3)의 용착이 판정된 후에 시스템 릴레이(SMR3) 만이 온(ON)되면, 대용량의 배터리는 저항(R) 및 시스템 릴레이(SMR1)와 시스템 릴레이(SMR3)를 거쳐 부하 측에 접속된다. 그 결과, 대용량의 배터리로부터 저항(R) 및 시스템 릴레이(SMR1)와 시스템 릴레이(SMR3)를 거쳐 부하 측에 전류가 흐르고 캐패시터에 대하여 전하가 공급된다.
이때, 부하에의 방전을 보상하도록 배터리로부터 캐패시터로 전하가 공급되기 때문에, 캐패시터 양단 사이의 전압은 감소하지 않고 거의 일정한 레벨로 유지 된다. 따라서, 캐패시터에 전하를 공급하기 위한 많은 양의 전류가, 본래 순간적인 많은 양의 전류(돌입전류)를 방지하는 데에 충분한 저항값 및 내열성을 고려한 구조로 형성된 저항(R)을 통하여 계속하여 흐르게 되어, 저항(R)이 예상 외의 발열로 인해 손상될 수 있다.
본 발명의 목적은, 저항을 보호하면서 릴레이의 용착을 판정 가능한 전원 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 전원 제어 장치는, 직류 전원의 애노드와 부하 사이에 직렬 접속된 제 1 릴레이 및 저항; 직류 전원의 애노드와 부하 사이에서, 직렬 접속된 제 1 릴레이 및 저항과 병렬로 접속된 제 2 릴레이; 직류 전원의 캐소드와 부하 사이에 접속된 제 3 릴레이; 저항을 흐르는 직류 전류를 검출하는 전류 센서; 상기 제 3 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 캐소드 측에 접속되는 하나의 단자와, 직렬로 접속된 상기 제 1 릴레이 및 상기 저항과 상기 제 2 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 애노드 측에 접속되어 상기 직류 전원으로부터 공급된 전력을 상기 부하에 공급하는 또 다른 단자를 가지는 캐패시터 소자; 상기 캐패시터 소자의 양단 사이의 전압을 검출하는 전압 센서; 및 상기 제 1 릴레이부터 상기 제 3 릴레이까지의 용착을 판정하는 판정부를 포함한다. 상기 판정부는, 상기 전류 센서에 의해 검출된 직류 전류에 기초하여 상기 제 1 릴레이의 용착을 판정하는 제 1 판정부와; 상기 제 1 판정부의 실행 후에 소정의 패턴에 따라 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하고, 또한 상기 제 1 릴레이에만 전류를 통하게 하는 각각의 상황에서 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이 각각의 용착을 판정하는 제 2 판정부와; 상기 제 1 판정부가 상기 제 1 릴레이가 용착되어 있는 것으로 판정하는 때에, 상기 제 2 판정부의 실행을 중지하는 판정 중지부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 제 1 릴레이가 용착되어 있는 경우, 판정부는 용착 판정이 불가능한 제 2, 제 3 릴레이의 용착을 판정하지 않는다. 이에 의해 제 2 릴레이의 용착을 판정하는 동안에 흐르는 과다 전류로부터 저항이 보호될 수 있다.
제 2 판정부는, 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 때에, 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 2 릴레이의 용착을 판정하는 것이 바람직하다. 판정 중지부는 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함한다.
특히, 제 1 릴레이가 용착되어 있는 경우, 판정부는, 제 2, 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 하고 캐패시터 소자를 방전시킴으로써 저항에 과다 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
판정 중지부는, 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 때에, 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 3 릴레이의 용착을 판정하는 제 3 판정부를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 제 3 판정부는, 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 한 때에 상기 전압 센서가 소정의 전압 범위를 넘는 전압을 검출한 경우, 상기 제 3 릴레이는 용착되어 있다고 판정한다.
이에 의하면, 캐패시터 소자를 방전하는 동안에 캐패시터 소자 양단 사이의 전압을 검출함으로써, 제 3 릴레이의 용착이 더욱 판정될 수 있다.
판정 중지부는, 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 때에, 상기 전류 센서에 의해 검출된 직류 전류에 기초하여 상기 제 3 릴레이의 용착을 판정하는 제 3 판정부를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.
제 3 판정부는, 상기 제 2 릴레이 및 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 한 때에 상기 전류 센서가 기준값 이상의 직류 전류를 검출하는 경우, 상기 제 3 릴레이는 용착되어 있다고 판정하는 것이 보다 바람직하다.
이로 인하여, 캐패시터 소자를 방전하는 동안에 저항을 흐르는 직류 전류를 검출함으로써, 제 3 릴레이의 용착이 더욱 판정될 수 있다.
제 1 판정부는, 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 한 때에 상기 전류 센서가 기준값 이상의 직류 전류를 검출하는 경우, 상기 제 1 릴레이는 용착되어 있다고 판정하는 것이 바람직하다.
이로 인하여, 저항을 통하여 흐르는 직류 전류를 검출함으로써 제 1 릴레이의 용착이 신속히 판정될 수 있다.
제 2 판정부는, 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급한 때에 상기 전압 센서가 소정의 전압 범위를 넘는 전압을 검출하는 경우, 상기 제 2 릴레이는 용착되어 있다고 판정하는 것이 바람직하다. 또한 제 2 판정부는, 상기 제 1 릴레이에만 전류를 통하게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급한 때에 상기 전압 센서가 임계값(threshold value) 이상의 전압을 검출하는 경우, 상기 제 3 릴레이는 용착되어 있다고 판정한다.
이로 인하여, 제 1 릴레이가 용착되어 있지 않다고 판정된 경우에는, 방전되는 동안의 캐패시터 소자 양단 사이의 전압 변화에 기초하여, 제 2 및 제 3 릴레이의 용착이 판정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 제 1 릴레이가 용착되어 있는 경우에는, 제 2 및 제 3 릴레이의 용착이 판정되지 않기 때문에, 용착의 판정 동안에 흐르는 과다 전류로부터 저항이 보호될 수 있다. 그 결과, 저항이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 전원 제어 장치를 포함한 모터 구동 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG)의 용착을 판정하는 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.
도 3은 시스템 릴레이(SMRP, SMRB)의 용착을 판정하는 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.
도 4는 도 1에 도시된 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG)의 용착을 판정하는 동작을 설명하는 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일한 부호는 동일하거나 상당 부분을 나타낸다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 전원 제어 장치를 포함한 모터 구동 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 모터 구동 장치(100)는, 직류 전원(B), 전압 센서(10,20), 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG), 캐패시터(11,13), 승압 컨버터(12), 인버터(14,31), 전류 센서(24,26,28), 및 제어 장치(30)를 포함한다.
모터 제네레이터(MG1)는, 예를 들면, 하이브리드 자동차에 탑재된다. 모터 제네레이터(MG1)는, 하이브리드 자동차의 엔진(도시 생략)에 접속되고, 엔진으로 구동되는 발전기의 기능을 가지고, 또한 예를 들면 엔진을 시동할 수 있는 엔진의 전기 모터로서 작동한다. 하이브리드 자동차의 연비와 배기 가스는, 모터 제네레이터(MG1)의 전력 발전을 위한 토오크를 조정함으로써, 엔진을 효율적인 운전 상태로 유지하도록 제어하여 향상될 수 있다.
모터 제네레이터(MG2)는, 예를 들면, 하이브리드 자동차에 탑재된다. 모터 제네레이터(MG2)는, 하이브리드 자동차의 구동 휠을 구동하기 위한 토오크를 발생하는 구동 모터이다. 또한, 자동차가 감속하는 동안에 구동 휠의 회전에 의해 모터 제네레이터(MG2)가 회전되는 경우에는, 모터 제네레이터(MG2)는 발전기로서 기능할 수 있다.(소위, 회생발전 기능)
시스템 릴레이(SMRB)는, 직류 전원(B)의 캐소드와 캐패시터(11)의 양극전 극(positive electrode) 사이에 직렬로 접속된다. 시스템 릴레이(SMRG)는, 직류 전원(B)의 애노드와 캐패시터(11)의 음극전극(negative electrode) 사이에 직렬로 접속된다. 시스템 릴레이(SMRP) 및 저항(Rp)은, 직류 전원(B)의 애노드와 캐패시터(11)의 음극전극 사이에서, 시스템 릴레이(SMRG)에 병렬로 접속된다.
승압 컨버터(12)는, 리액터(L1)와 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)와, 다이오드(D1, D2)를 포함한다. 리액터(L1)의 한쪽 끝은 직류 전원(B)의 전원 라인에 접속되고, 다른 쪽 끝은 NPN 트랜지스터(Q1)와 NPN 트랜지스터(Q2)의 중간점, 즉 NPN 트랜지스터(Q1)의 에미터와 NPN 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 사이의 점에 접속된다. NPN 트랜지스터(Q1, Q2)는, 전원 라인과 어스 라인(earth line) 사이에 직렬로 접속된다. 또한, NPN 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는 전원 라인에 접속되고, NPN 트랜지스터(Q2)의 에미터는 어스 라인에 접속된다. NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 콜렉터와 에미터 사이에는, 에미터 측으로부터 콜렉터 측에 전류를 흐르게 하는 다이오드(D1, D2)가 각각 접속되어 있다.
인버터(14)는, U상 아암(15), V상 아암(16), W상 아암(17)으로 이루어진다. U상 아암(15), V상 아암(16), 및 W상 아암(17)은 전원 라인과 어스 라인 사이에 각각 병렬로 제공된다.
U상 아암(15)은, 직렬 접속된 NPN 트랜지스터(Q3, Q4)로 이루어지고, V상 아암(16)은, 직렬 접속된 NPN 트랜지스터(Q5, Q6)로 이루어지고, W상 아암(17)은, 직렬 접속된 NPN 트랜지스터(Q7, Q8)로 이루어진다. NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 콜렉터와 에미터 사이에는, 에미터 측으로부터 콜렉터 측에 전류를 흐르게 하는 다 이오드(D3 내지 D8)가 각각 접속되어 있다.
각 상 아암의 중간점은, 모터 제네레이터(MG1)의 각 상 코일의 각 상 단부에 접속되어 있다. 즉, 모터 제네레이터(MG1)는, 가운데 점에 공통 접속되는 한쪽 끝을 각각 가지는 U,V,W상의 세 개의 코일로 형성되는 3상의 영구자석 모터이다. U상 코일의 다른 쪽 끝은 NPN 트랜지스터(Q3, Q4)의 중간점에, V상 코일의 다른 쪽 끝은 NPN 트랜지스터(Q5, Q6)의 중간점에, W상 코일의 다른 쪽 끝은 NPN 트랜지스터(Q7, Q8)의 중간점에 접속되어 있다.
인버터(31)는, 인버터(14)와 같은 구성으로 이루어진다.
직류 전원(B)은, 니켈 수소 또는 리튬 이온 전지와 같은 이차 전지로 이루어진다. 전압 센서(10)는, 직류 전원(B)으로부터 출력되는 직류 전압(Vb)을 검출하고, 검출한 직류 전압(Vb)을 제어 장치(30)에 출력한다.
시스템 릴레이(SMRB, SMRG, SMRP)는, 제어 장치(30)로부터의 신호(SEB, SEG, SEP)에 의해 각각 턴 온/턴 오프 된다(turned on/off). 보다 구체적으로는, 시스템 릴레이(SMRB, SMRG, SMRP)는, 각각 H(logic high) 레벨의 신호(SEB, SEG, SEP)에 의해 턴 온 되고, L(logic low) 레벨의 신호(SEB, SEG, SEP)에 의해 턴 오프 된다.
캐패시터(11)는 직류 전원(B)으로부터 공급된 직류 전압(Vb)을 평활하게 하고, 평활화된 직류 전압(Vb)을 승압 컨버터(12)에 공급한다.
승압 컨버터(12)는, 캐패시터(11)로부터 공급된 직류 전압(Vb)을 승압하여 그 결과값을 캐패시터(13)에 공급한다. 보다 구체적으로는, 승압 컨버터(12)는 제 어 장치(30)로부터 신호(PWMC)를 받아, 신호(PWMC)에 의한 NPN 트랜지스터(Q2)의 턴 온(turning-on) 기간에 따라 직류 전압(Vb)을 승압하고, 그 결과값을 캐패시터(13)에 공급한다.
또한, 승압 컨버터(12)가 제어 장치(30)로부터 신호(PWMC)를 받으면, 승압 컨버터(12)는 캐패시터(13)를 거쳐, 인버터(14) 및/또는 인버터(31)로부터 공급된 직류 전압을 강압하여 직류 전원(B)을 충전한다.
캐패시터(13)는, 승압 컨버터(12)로부터의 직류 전압을 평활하게 하고, 평활화된 직류 전압을 노드(N1, N2)를 거쳐 인버터(14,31)에 공급한다. 전압 센서(20)는, 캐패시터(13)의 양단 사이의 전압(VH)(승압 컨버터(12)의 출력 전압 및 인버터(14,31)에의 입력 전압에 상당, 이하 동일)을 검출하고, 검출한 전압(VH)을 제어 장치(30)에 출력한다.
캐패시터(13)로부터 직류 전압이 공급되면, 인버터(14)가 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMI1)에 기초하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터 제네레이터(MG1)를 구동한다. 이로 인하여, 모터 제네레이터(MG1)는 토오크 지령값(TR1)에 의하여 특정된 토오크를 발생하도록 구동된다.
또한, 모터 구동 장치(100)가 탑재된 하이브리드 자동차의 회생 제동 동안에, 인버터(14)가 모터 제네레이터(MG1)에 의해 발전된 교류 전압을 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMI1)에 기초하여 직류 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압을 캐패시터(13)를 거쳐 승압 컨버터(12)에 공급한다. 여기서 사용되는 "회생 제동"은, 하이브리드 자동차의 운전자에 의해 풋 브레이크 조작이 실행되는 경우의 회생 발전을 포함하는 제동 또는 풋 브레이크를 조작하지 않고 주행 중에 액셀레이터 페달로부터 떨어짐으로써 회생 발전을 시키면서 차량을 감속(또는 가속 중지)시키는 것을 포함한다.
캐패시터(13)로부터 직류 전압이 공급되면 인버터(31)가 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMI2)에 기초하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터 제네레이터(MG2)를 구동한다. 이로 인하여, 모터 제네레이터(MG2)는, 토오크 지령값(TR2)에 의하여 특정된 토오크를 발생하도록 구동된다.
또한, 모터 구동장치(100)가 탑재된 하이브리드 자동차의 회생 제동 동안, 인버터(31)는 모터 제네레이터(MG2)에 의해 발전된 교류 전압을 제어 장치(30)로부터의 신호(PWM12)에 기초하여 직류 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압을 캐패시터(13)를 거쳐 승압 컨버터(12)에 공급한다.
전류 센서(24)는, 모터 제네레이터(MG1)에 흐르는 모터 전류(MCRT1)를 검출하고, 검출된 모터 전류(MCRT 1)를 제어 장치(30)에 출력한다. 전류 센서(26)는, 저항(Rp)에 흐르는 전류(Ip)(이하, '프리차지 전류(Ip)')를 검출하고, 검출된 프리차지 전류(Ip)를 제어 장치(30)에 출력한다. 전류 센서(28)는, 모터 제네레이터(MG2)에 흐르는 모터 전류(MCRT2)를 검출하고, 검출된 모터 전류(MCRT2)를 제어 장치(30)에 출력한다.
제어 장치(30)는, 직류 전원(B)으로부터 출력된 직류 전압(Vb)을 전압 센서(10)로부터 받고, 모터 전류(MCRT1, MCRT2)를 각각의 전류 센서(24, 28)로부터 받고, 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)을 전압 센서(20)로부터 받고, 토오크 지 령값(TR1, TR2) 및 모터 회전수(MRN1, MRN2)를 외부 ECU(Electrical Control Unit)로부터 받고, 이그니션 키(ignition key, 도시 생략)로부터 신호(IG)를 받는다.
이그니션 키로부터 H 레벨의 신호(IG)를 받으면, 제어 장치(30)는 후술하는 방법에 의하여, 전류 센서(26)로부터 받은 프리차지 전류(Ip)에 기초하여, 시스템 릴레이(SMRP)의 용착을 판정한다.
이때, 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있지 않다고 판정되면, 제어 장치(30)는 캐패시터(13)를 프리차지 하도록 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG)를 제어한다.
또한, 캐패시터(13)의 프리차지 완료 후, 제어 장치(30)는 전압(VH), 모터 전류(MCRT1) 및 토오크 지령값(TR1)에 기초하여, 인버터(14)에 의한 모터 제네레이터(MG1)의 구동 중에 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)를 스위칭 제어하기 위한 신호(PWMI1)를 생성하고, 생성된 신호(PWMI1)를 인버터(14)에 출력한다.
또한, 제어 장치(30)는, 전압(VH), 모터 전류(MCRT2) 및 토오크 지령값(TR2)에 기초하여, 인버터(31)에 의한 모터 제네레이터(MG2)의 구동 중에 인버터(31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)를 스위칭 제어하기 위한 신호(PWMI2)를 생성하고, 그 생성된 신호(PWMI2)를 인버터(31)에 출력한다.
또한, 인버터(14 또는 31)가 모터 제네레이터(MG1 또는 MG2)를 구동하는 경우, 제어 장치(30)는 직류 전압(Vb), 전압(VH), 토오크 지령값(TR1 또는 TR2) 및 모터 회전수(MRN1 또는 MRN2)에 기초하여, 후술하는 방법에 의해 승압 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 스위칭 제어하기 위한 신호(PWMC)를 생성하여, 그 신 호를 승압 컨버터(12)에 출력한다.
제어 장치(30)가 이그니션 키로부터 L 레벨의 신호(IG)를 받으면, 후술하는 방법에 의하여, 전압 센서(20)로부터 받은 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)에 기초하여, 시스템 릴레이(SMRG, SMRB)의 용착을 판정한다. 즉, 제어 장치(30)는, 차량 시스템의 기동시에 시스템 릴레이(SMRP)의 용착을 판정하고, 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있지 않다고 판정되면, 차량 시스템의 종료시에 시스템 릴레이(SMRG, SMRB)의 용착을 판정한다.
시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG) 중 적어도 한 개가 용착되어 있다고 판정되면, 제어 장치(30)는 경고 램프(40)를 점등하기 위한 신호(EMG)를 생성하여, 그 신호를 경고 램프(40)에 출력한다. 경고 램프(40)는 제어 장치(30)로부터의 신호(EMG)에 따라 점등한다.
도 2는, 도 1에 표시하는 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG)의 용착을 판정하는 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 2를 참조하면, 외부 ECU로부터의 신호(IG)가 t1 시점에서 L 레벨로부터 H 레벨로 전환되어 이그니션 키가 턴 온되면, 제어 장치(30)는 t2 시점에서 H 레벨의 신호(SEB)만을 생성하여 시스템 릴레이(SMRB)에 출력한다. 이에 의하여, 시스템 릴레이(SMRB)만이 턴 온 된다(통전 상태에 상당). 신호(SEB)는 시스템 종료시에 이그니션 키가 턴 오프된 t6 시점보다 이후인 t8 시점에서 L 레벨로 전환된다. 즉, 제어 장치(30)는 t2 시점부터 t8 시점까지의 기간 동안 시스템 릴레이(SMRB)를 턴 온 시킨다.
다음으로, 제어 장치(30)는 t3 시점에서 H 레벨의 신호(SEP)를 생성하여, 그 신호를 시스템 릴레이(SMRP)에 출력한다. 이에 의해, 시스템 릴레이(SMRP)가 턴 온 된다.
t2 시점에서 t3 시점까지의 기간(TP)에서, 제어 장치(30)는 전류 센서(26)로부터의 프리차지 전류(Ip)에 기초하여, 시스템 릴레이(SMRP)의 용착 여부를 판정한다. 상세하게는, 시스템 릴레이(SMRB)만 t2 시점에서 턴 온 된 후, 곡선(k1)으로 나타내는 바와 같이 전류 센서(26)가 기준값(Istd)을 초과하여 급격히 상승한 후 감소하는 프리차지 전류(Ip)를 검출한 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정한다. 한편, 그 기간(TP) 동안 직선(k2)으로 나타내는 바와 같이, 전류 센서(26)가 '0'의 프리차지 전류(Ip)를 검출한 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있지 않다고 판정한다.
시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있지 않다고 판정된 경우, 제어 장치(30)는 t3 시점에서 H 레벨의 신호(SEP)를 생성하고, 그 신호를 시스템 릴레이(SMRP)에 출력한다. 이에 의해, 직류 전원(B)은 시스템 릴레이(SMRB), 시스템 릴레이(SMRP) 및 저항(Rp)을 거쳐, 승압 컨버터(12)에 접속된다. 그 후, 직류전원(B)은 승압 컨버터(12)의 리액터(L1) 및 다이오드(D1)를 거쳐 캐패시터(13)의 프리차지를 개시한다.
t3 시점에서 캐패시터(13)의 프리차지가 개시되면, 프리차지 전류(Ip)는 곡선(k3)으로 나타내는 바와 같이 급격히 상승한 후 점차 감소한다. 곡선(k9)으로 나타내는 바와 같이, 전압(VH)은 t3 시점 이후 점차 상승하여 t4 시점에서 소정의 프리차지 전압(Vchg)에 도달한다.
t3 시점 이후, 제어 장치(30)는 전압 센서(20)로부터의 전압(VH)이 프리 차지 전압(Vchg)에 도달하였는지 여부를 판정하고, 전압(VH)이 프리차지 전압(Vchg)에 도달한 경우에는, t4 시점에서 H 레벨의 신호(SEG)를 생성하여, 그 신호를 시스템 릴레이(SMRG)에 출력하고, t5 시점에서 L 레벨의 신호(SEP)를 생성하여, 그 신호를 시스템 릴레이(SMRP)에 출력한다. 전압(VH)이 프리차지 전압(Vchg)에 도달할 수 있는 기간이 경과하였다고 판단된 경우에는 H 레벨의 신호(SEG)가 생성되어도 무방하다.
H 레벨의 신호(SEG)가 t4 시점에서 시스템 릴레이(SMRG)에 출력되면, 직류전원(B)은 시스템 릴레이(SMRB, SMRG)를 거쳐 캐패시터(13)에 직류 전류를 공급하므로, 캐패시터(13)의 프리차지는 종료된다. 따라서, 캐패시터(13)는 t3 시점으로부터 t4 시점까지의 기간 동안에 프리차지된다. 이상과 같은 구성에 의하여, 시스템 릴레이(SMRG)가 턴 온 된 후에, 시스템 릴레이(SMRP)가 턴 오프 되고, 캐패시터(13)에의 돌입전류를 방지하여 직류 전원(B)으로부터 캐패시터(13)에 직류 전압이 공급될 수 있다.
그 후, 직류 전원(B)은 시스템 릴레이(SMRB, SMRG) 및 승압 컨버터(12)를 거쳐 직류 전압(Vb)을 캐패시터(13)에 공급하고, 캐패시터(13)는 직류 전원(B)으로부터의 직류 전압(Vb)을 평활하게 하여, 그 결과값을 인버터(14, 31)에 공급한다.
이 후, 제어 장치(30)는 토오크 지령값(TR1 또는 TR2), 전압(VH) 및 모터 전류(MCRT1 또는 MCRT2)에 기초하여, 신호(PWMI1 또는 PWMI2)를 생성하고, 그 신호를 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)에 출력한다.
그 후, 인버터(14 또는 31)는 캐패시터(13)로부터의 직류 전압을 신호(PWMI1 또는 PWMI2)에 따라 교류 전압으로 변환하여 모터 제네레이터(MG1 또는 MG2)를 구동한다. 또한, 모터 구동장치(100)가 모터 제네레이터(MG1 또는 MG2)를 구동하는 경우, 인버터(14 또는 31)는 신호(PWMI1 또는 PWMI2)에 따라, 모터 제네레이터(MG1 또는 MG2)에 의해 생성된 교류전압을 직류 전압으로 변환하여 직류전원(B)을 충전한다.
그 후, 제어 장치(30)가 차량 시스템의 종료 시에, t6 시점에서 이그니션 키로부터 L 레벨의 신호(IG)를 받으면, 제어 장치(30)는 t7 시점에서 L 레벨의 신호(SEG)를 생성하여, 그 신호를 시스템 릴레이(SMRG)에 출력한다. 이에 의하여, 시스템 릴레이(SMRG)가 턴 오프 된다. 한편, 시스템 릴레이(SMRB)는 신호(SEB)가 L 레벨로 전환되는 t8 시점까지, 온(ON) 상태로 유지된다.
또한, t7 시점에서, 제어 장치(30)는 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8) 모두를 턴 온 시키기 위한 신호(PWMI1, PWMI2)를 생성하여, 그 신호를 인버터(14,31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)에 출력한다. 인버터(14 또는 31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)가 턴 온 됨에 따라, 캐패시터(13)에 축적되어 있던 전력이 모터 제네레이터(MG1, MG2)에 의해 소비되어, 캐패시터(13)의 방전이 개시된다. 이러한 캐패시터(13)의 방전은, 토오크 발생없이 전력을 소비시키는, 소위 제로-토오크 제어에 의해 모터 제네레이터(MG1, MG2)를 구동시킴으로써 실행된다.
캐패시터(13)의 방전이 개시될 때 시스템 릴레이(SMRG)가 용착되지 않으면, 캐패시터(13)가 오프(OFF) 상태의 시스템 릴레이(SMRG)에 의해 직류 전원(B)으로부터 전기적으로 분리되기 때문에, 캐패시터(13)는 직류전원(B)으로부터 전력 공급을 받을 수 없고, 그 양단 사이의 전압(VH)은 점차 감소하게 된다.
한편, 시스템 릴레이(SMRG)가 용착되어 있으면, 캐패시터(13)가 시스템 릴레이(SMRB)와 시스템 릴레이(SMRG)를 거쳐 직류전원(B)과 전기적으로 결합되고, 전류전원(B)으로부터 전력공급을 받음으로써 충전된다. 따라서, 캐패시터(13)의 양단 사이의 전압(VH)은 방전에 의해서도 감소되지 않고, 프리차지 전압(Vchg) 레벨(약 직류전압(Vb) 레벨에 상당)로 유지된다.
따라서, 제어 장치(30)는, 차량 시스템 종료시에 실행되는 캐패시터(13)의 방전 동안에, 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)에 기초하여 시스템 릴레이(SMRG)의 용착을 판정한다. 상세하게는, 제어 장치(30)가 t7 시점 이후의 기간(TG)에 전압 센서(20)로부터의 전압(VH)에 기초하여, 시스템 릴레이(SMRG)의 용착 여부를 판정한다.
시스템 릴레이(SMRG)가 t7 시점에서 턴 오프 된 후, 곡선(k10)으로 나타내는 바와 같이, 전압 센서(20)가 일시적으로 감소하지만 거의 소정의 전압 범위 내에서 변화하는 전압(VH)을 검출하는 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRG)가 용착되어 있다고 판정한다. 한편, 기간(TG)에서, 곡선(k11)으로 나타내는 바와 같이, 전압 센서(20)가 점차 감소하여 소정의 전압 범위를 밑도는 전압(VH)을 검출하는 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRG)가 용착되어 있지 않다고 판정한다. 소정의 전압 범위는, 도면 중의 일점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 프리차지 전 압(Vchg)(약 직류전압 Vb)을 중간값으로 하고, 전압 센서(20)의 검출 오차(A)를 포함하도록 설정된다.
기간(TG)에서 시스템 릴레이(SMRG)가 용착되어 있지 않다고 판정되면, 제어 장치(30)는 t8 시점에서 L 레벨의 신호(SEB)를 생성하고 그 신호를 시스템 릴레이(SMRG)에 출력한다. 이로 인해, 시스템 릴레이(SMRB)는 턴 오프 된다. 또한, 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)은, 방전이 완료됨에 따라 약 제로 레벨까지 감소한다.
이후, 제어 장치(30)는 t9 시점에서 H 레벨의 신호(SEP)만을 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRP)에 출력하고, t10 시점에서 L 레벨의 신호(SEP)만을 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRP)에 출력한다. 즉, 제어 장치(30)는 t9 시점으로부터 t10 시점까지의 기간(TB)에서 시스템 릴레이(SMRP)만을 턴 온 시킨다.
그후, 제어 장치(30)는, t9 시점으로부터 t10 시점까지의 기간(TB)에서, 전압 센서(20)로부터의 전압(VH)에 기초하여 시스템 릴레이(SMRB)의 용착 여부를 판정한다.
상세하게는, 시스템 릴레이(SMRP)만이 t9 시점에서 턴 온 된 후, 곡선(k12)으로 나타내는 바와 같이, 전압 센서(20)가 소정의 임계값(Vstd)을 초과하여 점차 상승하는 전압(VH)을 검출하는 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있다고 판정한다. 한편, 기간(TB) 동안 곡선(k13)으로 나타내는 바와 같이, 전압 센서(20)가 임계값(Vstd)이 최대인 전압(VH)을 검출하는 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)는 용착되어 있지 않다고 판정한다. 소정의 임계값(Vstd) 은 제로 전압을 기준으로 하여 전압 센서(20)의 검출 오차를 포함하도록 설정된다.
이상에서와 같이, 본 발명의 전원 제어 장치에 의하면, 차량 시스템의 기동시에 시스템 릴레이(SMRP)의 용착이 판정되고, 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있지 않다고 판정되는 경우, 차량의 시스템 종료시에 시스템 릴레이(SMRP, SMRB)의 용착이 판정된다. 전원 제어 장치를 이와 같은 구성으로 한 이유는 다음과 같다.
우선, 도 2를 참조하면 차량 시스템의 기동시에 캐패시터(13)를 프리차지 하기 위하여 시스템 릴레이(SMRP)가 턴 온 되기 때문에, 이러한 턴 온 조작에 앞서서 그 용착이 판정된다.
다음으로, 상술한 바와 같이, 시스템 릴레이(SMRP)만이 턴 온 되어 있는 기간에 전압 센서(20)에서 검출되는 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)에 기초하여, 시스템 릴레이(SMRB)의 용착 여부가 판정될 수 있다. 상세하게는, 전압 센서(20)가 그 기간에서 임계값(Vstd)까지 점차 상승하는 전압(VH)을 검출하는 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있다고 판정한다. 따라서, 차량 시스템의 종료시뿐만 아니라 차량 시스템의 기동시에도, 시스템 릴레이(SMRB)의 용착이 판정될 수 있다. 그러나, 전압(VH)이 상승하기 위해서는 캐패시터(13)의 용량값(C)과 저항(Rp)의 저항값(R)과의 곱으로 결정되는 경과 시간을 필요로 하기 때문에, 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)에 기초한 용착 판정에는 긴 시간을 필요로 한다. 이로 인하여, 차량 시스템의 기동시에 시스템 릴레이(SMRB)의 용착을 판정하면, 차량 시스템이 기동을 완료하는 데까지 필요한 시간이 길어지는 문제가 있다. 따라서, 차량 시스템의 종료시에 시스템 릴레이(SMRB)의 용착을 판정하는 구 성으로 인하여 차량 시스템 기동시에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
마지막으로, 시스템 릴레이(SMRG)는 시스템 릴레이(SMRP)와 마찬가지로 직류 전원(B)의 애노드 측에 있기 때문에, 시스템 릴레이(SMRB)만을 턴 온 시킨 시점 이후에 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)의 변화에 기초하여 그 용착이 판정될 수 있다. 그러나, 직류 전원(B)의 캐소드로부터 시스템 릴레이(SMRB), 캐패시터(13),시스템 릴레이(SMRG)를 거쳐 직류전원(B)의 애노드에 이르는 전류 경로에 저항소자가 존재하기 않기 때문에 전압(VH)의 과도 특성(transition characteristic)이 관찰될 수 없다. 따라서, 차량 시스템의 종료시 캐패시터(13)의 방전 동안의 전압(VH) 변화에 기초하여 시스템 릴레이(SMRG)의 용착이 판정된다.
이와 같은 이유에서, 본 발명의 전원 제어 장치는, 차량 시스템 기동시에 시스템 릴레이(SMRP)의 용착을 판정하고, 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있지 않다면, 차량 시스템 종료시에 시스템 릴레이(SMRG, SMRB)의 용착을 판정한다.
한편, 본 발명의 전원 제어 장치에 의하면, 차량 시스템 기동시의 기간(TP)에 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정된 경우에는, 그 시점에서 차량 시스템의 기동이 중지되고, t7 시점 이후 도 2에 도시된 바와 같이 캐패시터(13)의 방전이 곧이어 행해진다. 이때, 도 2에 의하면, 시스템 릴레이(SMRB)는 t2 시점에서 H 레벨의 신호(SEB)에 따라 턴 온 된 이후에, 계속하여 온(ON) 상태에 있게 된다. 시스템 릴레이(SMRG)는 t4 시점에서 턴 온 되지 않고, 오프(OFF) 상태로 유지된다.
시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있는 경우에, 도 2의 타이밍 차트에 따라 시스템 릴레이(SMRB)가 턴온 된 상태로 캐패시터(13)의 방전이 개시되는 경우가 고려될 것이다.
시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있기 때문에, 시스템 릴레이(SMRB, SMRP)는 턴온 되어 있다. 따라서, 캐패시터(13)는 시스템 릴레이(SMRB)와 시스템 릴레이(SMRG)를 거쳐 직류전원(B)에 전기적으로 결합되고, 직류전원(B)으로부터 전력의 공급을 받는다. 이로 인해, 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)은 방전에 의해서도 감소되지 않고, 프리차지 전압(Vchg) 레벨(약 직류전압(Vb) 레벨에 상당)로 유지된다.
이 경우, 전력이 기간(TG) 동안 직류전원(B)에서 캐패시터(13)로 공급되기 때문에, 많은 양의 전류가 연속하여 시스템 릴레이(SMRP)와 직렬로 접속된 저항(Rp)을 통해 흐른다. 그러나, 저항(Rp)은 본래 캐패시터(13)를 프리차지하기 위한 저항으로서, 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)이 '0'으로부터 프리차지 전압(Vchg)에 이르기까지의 기간 동안 상대적으로 적은 양의 프리차지 전류(Ip)가 흐르는 것을 고려한 것이고, 많은 양의 전류를 대상으로 한 것이 아니다. 따라서, 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있는 경우에, 도 2와 같이 시스템 릴레이(SMRB)가 턴온 된 상태로 캐패시터(13)의 방전이 행해진다면, 저항(Rp)은 많은 양의 전류에 의해 발생한 열로 인해 손상될 수 있다.
시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있는 경우에는, 기간(TG) 동안 전압(VH)이 약 직류전압(Vb) 레벨로 유지되기 때문에, 전압(VH)에 기초한 시스템 릴레이(SMRG)의 용착 판정이 불가능해진다. 또한, 기간(TB) 동안 캐패시터(13)가 방전되지 않 기 때문에, 전압(VH)은 임계값(Vstd)보다 높아지게 되고, 시스템 릴레이(SMRB)의 용착 판정이 어려워진다.
즉, 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있는 경우에, 차량 시스템의 통상 종료시와 같이 시스템 릴레이(SMRG, SMRB)의 용착을 판정하려고 하면, 저항(Rp)에 과다한 부하가 걸려서 정확한 용착 판정이 이루어질 수 없다.
따라서, 본 발명에 따른 전원 제어 장치는, 차량 시스템의 기동시에 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정된 경우에, 시스템 릴레이(SMRG, SMRB)의 용착을 판정하지 않고, 즉시 시스템 릴레이(SMRB)를 턴 오프 시키고, 시스템 릴레이(SMRB)가 턴오프 된 상태에서 캐패시터(13)가 방전되는 구성을 구비한다.
이로 인해, 캐패시터(13)의 방전이 개시되면, 시스템 릴레이(SMRB)는 이미 턴 오프 되고, 직류전원(B)으로부터 캐패시터(13)에의 전력 공급은 정지된다. 따라서, 많은 양의 전류가 저항(Rp)에 흐르는 것이 억제되어, 저항(Rp)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전원 제어 장치는, 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정된 경우에, 시스템 릴레이(SMRB)를 턴 오프 한 후에 행해지는 캐패시터(13)의 방전 동안, 전압 센서(20)로부터의 전압(VH)에 기초하여 시스템 릴레이(SMRB)의 용착이 판정되는 구성을 구비한다.
이에 의하면, 저항(Rp)을 많은 양의 전류로부터 보호하면서, 시스템 릴레이(SMRP 및 SMRB)의 용착이 판정될 수 있다.
도 3은, 시스템 릴레이(SMRP, SMRB)의 용착을 판정하는 동작을 설명하기 위 한 타이밍 차트이다.
도 3을 참조하면, 외부 ECU로부터의 신호(IG)가 t11 시점에서 L 레벨에서부터 H 레벨로 변환되어 이그니션 키가 턴 온되면, 제어 장치(30)가 t12 시점에서 H 레벨의 신호(SEB)만을 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRB)에 출력한다.
그 후, t12 시점에서 t13 시점까지의 기간(TP)에 있어서, 제어 장치(30)는 전류 센서(26)로부터의 프리차지 전류(Ip)에 기초하여, 시스템 릴레이(SMRP)의 용착 여부를 판정한다. 도 2에서 설명한 것과 마찬가지로, 시스템 릴레이(SMRB)만이 턴 온 되는 t12 시점 이후, 곡선(k21)으로 나타내는 바와 같이, 기준값(Istd)을 초과하여 급격히 상승한 후 감소하는 프리차지 전류(Ip)를 전류 센서(26)가 검출한 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정한다. 한편, 이 기간(TP) 동안, 직선(k22)으로 나타내는 바와 같이, 전류 센서(26)가 '0'의 프리차지 전류(Ip)를 검출한 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있지 않다고 판정한다.
시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정되는 경우, 제어 장치(30)는 차량 시스템의 기동을 중지하고, 이하에 서술하는 단계를 따라 캐패시터(13)의 방전을 실행한다. 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있지 않다고 판정되는 경우, 제어 장치(30)는, 도 2에서 설명한 단계에 따라, 캐패시터(13)의 프리차지를 행한 다음에 차량 시스템을 작동시키고, 차량 시스템의 종료시에 시스템 릴레이(SMRG, SMRB)의 용착을 판정한다.
도 3을 참조하면, 먼저, 제어 장치(30)는 t15 시점에서 L 레벨의 신호(SEB) 를 생성하여 시스템 릴레이(SMRB)에 출력한다. 이에 의하여, 시스템 릴레이(SMRB)는 턴 오프 된다. 즉, 시스템 릴레이(SMRB)가 턴 오프 됨으로써, 직류전원(B)과 캐패시터(13)는 서로 전기적으로 분리되어, 직류전원(B)으로부터 캐패시터(13)에의 전력 공급이 정지된다.
또한, t15 시점에서, 제어 장치(30)는 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8) 모두를 턴 온 시키기 위한 신호(PWMI1, PWMI2)를 생성하고, 그 신호를 인버터(14, 31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)에 출력한다. 인버터(14 또는 31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)가 턴 온 됨에 따라, 캐패시터(13)에 축적되어 있던 전력이 모터 제네레이터(MG1, MG2)에 의해 소비되고, 캐패시터(13)의 방전이 개시된다. 상술한 바와 같이, 캐패시터(13)의 방전은 모터 제네레이터(MG1, MG2)를 제로-토오크 제어로 구동시킴으로써 행해진다.
캐패시터(13)의 방전이 개시될 때 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있지 않으면, 캐패시터(13)는 오프(OFF) 상태의 시스템 릴레이(SMRB)에 의해 직류전원(B)으로부터 전기적으로 분리되기 때문에, 캐패시터(13)는 직류전원(B)으로부터 전력의 공급을 받을 수 없고, 전압(VH)은 점차 감소된다.
한편, 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있다면, 캐패시터(13)는 시스템 릴레이(SMRB)와 시스템 릴레이(SMRP)를 거쳐 직류전원(B)과 전기적으로 결합되고, 직류전원(B)으로부터 전력의 공급을 받아 충전되게 된다. 따라서, 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)은, 방전에 의해서도 감소되지 않고, 약 프리차지 전압(Vchg) 레벨(직류 전압(Vb)레벨에 상당)로 유지된다.
따라서, 제어 장치(30)는, 차량 시스템 종료시에 행하여지는 캐패시터(13)의 방전 동안, 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)에 기초하여 시스템 릴레이(SMRB)의 용착을 판정한다. 상세하게는, 제어 장치(30)가 t16 시점으로부터 t17 시점까지의 기간(TB)에서, 전압센서(20)으로부터의 전압(VH)에 기초하여 시스템 릴레이(SMRB)의 용착 여부를 판정한다.
시스템 릴레이(SMRP)가 t15 시점에서 턴 오프 된 후, 곡선(k25)으로 나타내는 바와 같이, 전압 센서(20)가 일시적으로 감소하지만 거의 소정의 전압 범위 내에서 변화하는 전압(VH)을 검출하는 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있다고 판정한다. 한편, 이 기간(TB)에 있어서, 곡선(k26)으로 나타내는 바와 같이, 전압 센서(20)가 점차 감소하여 소정의 전압 범위를 밑도는 전압(VH)을 검출하는 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있지 않다고 판정한다. 소정의 전압 범위는, 도면 중 일점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 프리차지 전압(Vchg)(약 직류전압(Vb))을 중간값으로 하여 전압 센서(20)에서의 검출 오차(A)를 포함하도록 설정된다.
이에 의하면, 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있는 경우에는, 시스템 릴레이(SMRB)가 먼저 턴 오프 되고, 캐패시터(13)와 직류전원(B)이 서로 전기적으로 분리된 상태에서 캐패시터(13)의 방전이 행하여진다. 따라서, 시스템 릴레이(SMRP)에 직렬 접속된 저항(Rp)이 많은 양의 전류로부터 보호될 수 있고, 전원 제어 장치의 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 방전되어 있는 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)에 기초하여, 시스템 릴레이(SMRB)의 용착이 검출될 수 있다.
기간(TB)에서, 전류 센서(26)로부터의 프리차지 전류(Ip)에 기초해서도 시스템 릴레이(SMRB)의 용착이 판정될 수 있다. 구체적으로는, 시스템 릴레이(SMRB)가 턴 오프 되는 t15 시점 이후의 기간(TB)에서, 곡선(k27)으로 나타내는 바와 같이, 전류 센서(26)가 기준값 이상의 프리차지 전류(Ip)를 검출하는 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있다고 판정한다. 한편, 기간(TB)에서 곡선(k28)으로 나타내는 바와 같이, 전류 센서(26)가 기준값보다 작은 프리차지 전류(Ip)를 검출하는 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있지 않다고 판정한다.
도 4는, 도 1에 나타내는 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG)의 용착을 판정하는 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 일련의 동작이 개시되면, 이그니션 키(IG)가 턴 온 된다(S01 단계). 그 후, 제어 장치(30)는 H 레벨의 신호(SEB)를 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRB)에 출력하고 시스템 릴레이(SMRB)만을 턴 온 시킨다(S02 단계). 그리고 나서, 제어 장치(30)는 전류센서(26)로부터 프리차지 전류(Ip)를 받아서, 받은 프리차지 전류(Ip)가 기준값(Istd) 이상인지 여부를 판정한다(S03 단계).
S03 단계에서, 프리차지 전류(Ip)가 기준값(Istd)보다 작은 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRP)가 정상인 것으로(용착되지 않은 것) 판정하고, H 레벨의 신호(SEP)를 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRP)에 출력하여 시스템 릴레이(SMRP)를 턴 온 시킨다(S08 단계). 이에 의하여, 직류전원(B)은 시스템 릴레이(SMRB)와 시스템 릴레이(SMRP) 및 저항(Rp)을 거쳐 캐패시터(13) 양단에 접속되 어, 캐패시터(13)의 프리차지를 개시한다.
캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)이 프리차지 전압(Vchg)에 도달하면, 제어 장치(30)는 H 레벨의 신호(SEG)를 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRG)에 출력한다. 이로 인하여 시스템 릴레이(SMRG)는 턴 온 되고, 캐패시터(13)의 프리 차지가 종료된다(S09 단계). 그 후, 제어 장치(30)는 L 레벨의 신호(SEP)를 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRP)에 출력하고, 시스템 릴레이(SMRP)만을 턴 오프 시킨다(S10 단계).
다음으로, 차량 시스템의 종료시에 이그니션 키(IG)가 턴 오프 되면(S11 단계), 제어 장치(30)는 인버터(14,31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)를 온(ON)시켜 모터 제네레이터(MG1, MG2)를 구동하고, 캐패시터(13)의 방전을 실행한다. 이 경우, 제어 장치(30)는 S02 단계부터 계속하여 시스템 릴레이(SMRB)를 온(ON) 상태로 설정한다.
이후, 제어 장치(30)는 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)이 소정의 전압 범위 내에 있는지 여부를 판정한다(S12 단계). 구체적으로, 제어 장치(30)는 전압(VH)과 직류전압(Vb) 사이의 전압차의 절대값(｜VH-Vb｜)이 전압 센서(20)의 검출 오차(A)보다 작은지 여부를 판정한다.
전압차의 절대값(｜VH-Vb｜)이 전압센서(20)의 검출 오차(A)보다 작은 경우, 즉 전압(VH)이 약 직류전압(Vb) 레벨인 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRG)가 용착되어 있다고 판정한다(S13 단계).
한편, S12 단계에서, 전압차의 절대값(｜VH-Vb｜)이 전압 센서(20)의 검출 오차(A) 이상인 경우, 즉 전압(VH)이 직류전압(Vb) 레벨이 아닌 경우, 시스템 릴레이(SMRG)는 정상인 것(용착되지 않은 것)으로 판정된다. 그후, 제어 장치(30)는, L 레벨의 신호(SEB)를 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRB)에 출력하고, 시스템 릴레이(SMRB)를 턴 오프 한다(S14 단계). 또한, 제어 장치(30)는, H 레벨의 신호(SEP)를 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRP)에 출력하고, 시스템 릴레이(SMRP)를 턴 온 시킨다(S15 단계). 그 후, 제어 장치(30)는 전압센서(20)로부터 전압(VH)을 받아, 받은 전압(VH)이 임계값(Vstd) 이상인지 여부를 판정한다(S16 단계).
전압(VH)이 임계값(Vstd) 이상인 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있다고 판정한다(S17 단계). 한편, S16 단계에서, 전압(VH)이 경계값(Vstd)보다 작은 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 정상인 것(용착되지 않은 것)으로 판정한다. 즉, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRP, SMRG, SMRB) 모두가 정상인 것(용착되지 않은 것)으로 판정하고(S18 단계), 일련의 동작을 종료한다.
S03 단계으로 돌아가서, 프리차지 전류(Ip)가 기준값(Istd) 이상인 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정한다(S04 단계). 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정되면, 제어 장치(30)는 L 레벨의 신호(SEB)를 생성하여 그 신호를 시스템 릴레이(SMRB)에 출력하고, 시스템 릴레이(SMRB)를 턴 오프 한다(S05 단계).
다음으로, 제어 장치(30)는 인버터(14,31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)를 턴 온 시켜 모터 제네레이터(MG1, MG2)를 구동하고, 캐패시터(13)의 방전을 실행한다. 이 경우, 제어 장치(30)는 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH)이 소정의 전압 범위 내에 있는지 여부를 판정한다(S06 단계). 구체적으로, 제어 장치(30)는 전압(VH)과 직류 전압(Vb)과의 전압차의 절대값(｜VH-Vb｜)이 전압센서(20)의 검출 오차(A)보다 작은지 여부를 판정한다.
전압차의 절대값(｜VH-Vb｜)이 전압센서(20)의 검출 오차(A)보다 작은 경우, 즉, 전압(VH)이 약 직류 전압(Vb) 레벨인 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 용착되어 있다고 판정한다(S07 단계). 이 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRP 및 SMRB)가 용착되어 있다고 판정한다.
한편, S06 단계에서, 전압차의 절대값(｜VH-Vb｜)이 전압센서(20)의 검출 오차(A) 이상의 경우, 즉, 전압(VH)이 직류전압(Vb) 레벨이 아닌 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRB)가 정상인 것(용착되지 않은 것)으로 판정한다. 이 경우, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SMRP)만이 용착되어 있다고 판정한다.
S07, S13, S17의 각 단계후에, 제어 장치(30)는 신호(EMG)를 생성하여 그 신호를 경고 램프(40)에 출력한다. 경고 램프(40)는, 신호(EMG)에 따라 점등된다(S19 단계). 이 경우, 모터 구동장치(100)는 기동되지 않는다.
상술한 바와 같이, 차량 시스템의 기동시에 시스템 릴레이(SMRP)가 용착되어 있다고 판정된 경우에는, 차량 시스템의 기동을 중지하여 시스템 릴레이(SMRG, SMRB)의 용착 판정을 행하지 않고, 즉시 시스템 릴레이(SMRB)를 턴 오프 하여 캐패시터(13)의 방전이 행하여지므로, 저항(Rp)이 많은 양의 전류로부터 보호될 수 있 다. 또한, 이러한 방전 동안에 캐패시터(13) 양단 사이의 전압(VH) 또는 프리차지 전류(Ip)에 기초하여 시스템 릴레이(SMRB)의 용착이 판정될 수 있다.
제어 장치(30)에 의한 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG)의 용착 판정의 동작은, 실제로 CPU(Central Processing Unit)에 의해 실행된다. CPU는 도면에 도시된 각 단계를 포함하는 프로그램을 ROM(Read Only Memory)으로부터 읽어들여, 도 4에 도시된 각 단계를 실행하여 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG)의 용착을 판정한다.
따라서, ROM은 컴퓨터(CPU)가 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG)의 용착을 판정하는 제어를 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터(CPU)로 읽기 가능한 기록 매체에 상당한다.
또한, 본 발명에 의하면, 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG), 저항(Rp), 전류센서(26), 캐패시터(13), 전압 센서(20) 및 제어 장치(30)는, 본 발명에 따른 '전원제어 장치'를 구성한다. 시스템 릴레이(SMRB, SMRP, SMRG)의 용착을 판정하는 제어 장치(30)는, '판정부'를 구성한다. 본 발명에서, 인버터(14,31) 및 모터 제네레이터(MG1, MG2)는, '부하'를 구성한다.
본 발명은, 저항을 보호하면서 릴레이의 용착을 판정할 수 있는 전원 제어 장치에 적용된다.

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 전원 제어 장치에 있어서,
    직류 전원의 애노드와 부하 사이에 직렬로 접속된 제 1 릴레이 및 저항;
    상기 직류 전원의 애노드와 상기 부하 사이에서, 직렬로 접속된 상기 제 1 릴레이 및 상기 저항과 병렬로 접속된 제 2 릴레이;
    상기 직류 전원의 캐소드와 상기 부하 사이에 접속된 제 3 릴레이;
    상기 저항을 통하여 흐르는 직류 전류를 검출하는 전류 센서;
    상기 제 3 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 캐소드 측에 접속되는 하나의 단자와, 직렬로 접속된 상기 제 1 릴레이 및 상기 저항과 상기 제 2 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 애노드 측에 접속되어 상기 직류 전원으로부터 공급된 전력을 상기 부하에 공급하는 또 다른 단자를 가지는 캐패시터 소자;
    상기 캐패시터 소자의 양단 사이의 전압을 검출하는 전압 센서; 및
    상기 제 1 릴레이부터 상기 제 3 릴레이까지의 용착을 판정하는 판정부를 포함하고,
    상기 판정부는,
    상기 전류 센서에 의해 검출된 직류 전류에 기초하여 상기 제 1 릴레이의 용착을 판정하는 제 1 판정부와,
    상기 제 1 판정부의 실행 후에 소정의 패턴에 따라 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하고, 또한 상기 제 1 릴레이에만 전류를 통하게 하는 각각의 상황에서 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이 각각의 용착을 판정하는 제 2 판정부와,
    상기 제 1 판정부가 상기 제 1 릴레이가 용착되어 있는 것으로 판정하는 때에, 상기 제 2 판정부의 실행을 중지하는 판정 중지부를 포함하고,
    상기 제 2 판정부는, 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 때에, 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 2 릴레이의 용착을 판정하고,
    상기 판정 중지부는, 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 전력 공급부; 및 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 때에, 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 3 릴레이의 용착을 판정하는 제 3 판정부;를 포함하고,
    상기 제 3 판정부는, 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 한 때에 상기 전압 센서가 소정의 전압 범위를 넘는 전압을 검출한 경우, 상기 제 3 릴레이는 용착되어 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
  5. 삭제
  6. 전원 제어 장치에 있어서,
    직류 전원의 애노드와 부하 사이에 직렬로 접속된 제 1 릴레이 및 저항;
    상기 직류 전원의 애노드와 상기 부하 사이에서, 직렬로 접속된 상기 제 1 릴레이 및 상기 저항과 병렬로 접속된 제 2 릴레이;
    상기 직류 전원의 캐소드와 상기 부하 사이에 접속된 제 3 릴레이;
    상기 저항을 통하여 흐르는 직류 전류를 검출하는 전류 센서;
    상기 제 3 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 캐소드 측에 접속되는 하나의 단자와, 직렬로 접속된 상기 제 1 릴레이 및 상기 저항과 상기 제 2 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 애노드 측에 접속되어 상기 직류 전원으로부터 공급된 전력을 상기 부하에 공급하는 또 다른 단자를 가지는 캐패시터 소자;
    상기 캐패시터 소자의 양단 사이의 전압을 검출하는 전압 센서; 및
    상기 제 1 릴레이부터 상기 제 3 릴레이까지의 용착을 판정하는 판정부를 포함하고,
    상기 판정부는,
    상기 전류 센서에 의해 검출된 직류 전류에 기초하여 상기 제 1 릴레이의 용착을 판정하는 제 1 판정부와,
    상기 제 1 판정부의 실행 후에 소정의 패턴에 따라 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하고, 또한 상기 제 1 릴레이에만 전류를 통하게 하는 각각의 상황에서 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이 각각의 용착을 판정하는 제 2 판정부와,
    상기 제 1 판정부가 상기 제 1 릴레이가 용착되어 있는 것으로 판정하는 때에, 상기 제 2 판정부의 실행을 중지하는 판정 중지부를 포함하고,
    상기 제 2 판정부는, 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 때에, 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 2 릴레이의 용착을 판정하고,
    상기 판정 중지부는, 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 전력 공급부; 및 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급하는 때에, 상기 전류 센서에 의해 검출된 직류 전류에 기초하여 상기 제 3 릴레이의 용착을 판정하는 제 3 판정부;를 포함하고,
    상기 제 3 판정부는, 상기 제 2 릴레이 및 제 3 릴레이에 전류를 통하지 않게 한 때에 상기 전류 센서가 기준값 이상의 직류 전류를 검출하는 경우, 상기 제 3 릴레이는 용착되어 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
  7. 전원 제어 장치에 있어서,
    직류 전원의 애노드와 부하 사이에 직렬로 접속된 제 1 릴레이 및 저항;
    상기 직류 전원의 애노드와 상기 부하 사이에서, 직렬로 접속된 상기 제 1 릴레이 및 상기 저항과 병렬로 접속된 제 2 릴레이;
    상기 직류 전원의 캐소드와 상기 부하 사이에 접속된 제 3 릴레이;
    상기 저항을 통하여 흐르는 직류 전류를 검출하는 전류 센서;
    상기 제 3 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 캐소드 측에 접속되는 하나의 단자와, 직렬로 접속된 상기 제 1 릴레이 및 상기 저항과 상기 제 2 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 애노드 측에 접속되어 상기 직류 전원으로부터 공급된 전력을 상기 부하에 공급하는 또 다른 단자를 가지는 캐패시터 소자;
    상기 캐패시터 소자의 양단 사이의 전압을 검출하는 전압 센서; 및
    상기 제 1 릴레이부터 상기 제 3 릴레이까지의 용착을 판정하는 판정부를 포함하고,
    상기 판정부는,
    상기 전류 센서에 의해 검출된 직류 전류에 기초하여 상기 제 1 릴레이의 용착을 판정하는 제 1 판정부와,
    상기 제 1 판정부의 실행 후에 소정의 패턴에 따라 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하고, 또한 상기 제 1 릴레이에만 전류를 통하게 하는 각각의 상황에서 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이 각각의 용착을 판정하는 제 2 판정부와,
    상기 제 1 판정부가 상기 제 1 릴레이가 용착되어 있는 것으로 판정하는 때에, 상기 제 2 판정부의 실행을 중지하는 판정 중지부를 포함하고,
    상기 제 1 판정부는, 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 한 때에 상기 전류 센서가 기준값 이상의 직류 전류를 검출하는 경우, 상기 제 1 릴레이는 용착되어 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
  8. 전원 제어 장치에 있어서,
    직류 전원의 애노드와 부하 사이에 직렬로 접속된 제 1 릴레이 및 저항;
    상기 직류 전원의 애노드와 상기 부하 사이에서, 직렬로 접속된 상기 제 1 릴레이 및 상기 저항과 병렬로 접속된 제 2 릴레이;
    상기 직류 전원의 캐소드와 상기 부하 사이에 접속된 제 3 릴레이;
    상기 저항을 통하여 흐르는 직류 전류를 검출하는 전류 센서;
    상기 제 3 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 캐소드 측에 접속되는 하나의 단자와, 직렬로 접속된 상기 제 1 릴레이 및 상기 저항과 상기 제 2 릴레이를 거쳐 상기 직류 전원의 애노드 측에 접속되어 상기 직류 전원으로부터 공급된 전력을 상기 부하에 공급하는 또 다른 단자를 가지는 캐패시터 소자;
    상기 캐패시터 소자의 양단 사이의 전압을 검출하는 전압 센서; 및
    상기 제 1 릴레이부터 상기 제 3 릴레이까지의 용착을 판정하는 판정부를 포함하고,
    상기 판정부는,
    상기 전류 센서에 의해 검출된 직류 전류에 기초하여 상기 제 1 릴레이의 용착을 판정하는 제 1 판정부와,
    상기 제 1 판정부의 실행 후에 소정의 패턴에 따라 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하고, 또한 상기 제 1 릴레이에만 전류를 통하게 하는 각각의 상황에서 상기 전압 센서에 의해 검출된 전압에 기초하여 상기 제 2 릴레이 및 상기 제 3 릴레이 각각의 용착을 판정하는 제 2 판정부와,
    상기 제 1 판정부가 상기 제 1 릴레이가 용착되어 있는 것으로 판정하는 때에, 상기 제 2 판정부의 실행을 중지하는 판정 중지부를 포함하고,
    상기 제 2 판정부는, 상기 제 3 릴레이에만 전류를 통하게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급한 때에 상기 전압 센서가 소정의 전압 범위를 넘는 전압을 검출하는 경우, 상기 제 2 릴레이는 용착되어 있다고 판정하고, 상기 제 1 릴레이에만 전류를 통하게 하여 상기 캐패시터 소자로부터 상기 부하로 전력을 공급한 때에 상기 전압 센서가 임계값(threshold value) 이상의 전압을 검출하는 경우, 상기 제 3 릴레이는 용착되어 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 전원 제어 장치.
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