KR102613070B1 - Power control unit and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력 제어 유닛에 관한 것으로, 상기 전력 제어 유닛은, 전력 변환을 위한 인버터용 전력 모듈을 구비하는 인버터; 전력을 변환을 위한 컨버터용 전력 모듈을 구비하는 컨버터; 상기 인버터 및 컨버터가 배치되며, 전자 워터 펌프에 의해 순환되는 냉각수가 이동하는 유로가 형성된 하우징의 온도를 측정하는 온도 센서; 및 상위 제어기로부터의 명령에 따라 상기 인버터, 상기 컨버터 및 상기 전자 워터 펌프를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 하우징의 온도, 상기 인버터용 전력 모듈에 인가되는 전력 및 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가되는 전력을 바탕으로 상기 인버터용 전력 모듈의 온도 및 상기 컨버터용 전력 모듈의 온도를 계산하도록 구현된다.The present invention relates to a power control unit, the power control unit comprising: an inverter having a power module for an inverter for power conversion; A converter having a power module for converting power; a temperature sensor that measures the temperature of the housing where the inverter and the converter are disposed and where a passage through which the coolant circulated by the electronic water pump moves is formed; and a controller that controls the inverter, the converter, and the electronic water pump according to commands from a higher level controller, wherein the controller controls the temperature of the housing, the power applied to the inverter power module, and the converter power module. It is implemented to calculate the temperature of the power module for the inverter and the temperature of the power module for the converter based on the applied power.
Description
본 발명은 전력 제어 유닛에 관한 것으로, 상세하게는 인버터용 전력 모듈의 전력 및 컨버터용 전력 모듈의 전력을 바탕으로 인버터용 전력 모듈의 온도 및 컨버터용 전력 모듈의 온도를 계산할 수 있도록 구현된 전력 제어 유닛 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a power control unit, and more specifically, to a power control implemented to calculate the temperature of the inverter power module and the temperature of the converter power module based on the power of the inverter power module and the power of the converter power module. It relates to a unit and its operating method.
주지하고 있는 바와 같이, 세계적인 고유가 및 배기 가스 규제로 친환경 정책과 연비 향상이 자동차 개발에서 핵심 과제가 되고 있다. 이에 따라 자동차 메이커들은 친환경 정책에 부응하고, 연비 향상을 위해 연료 절감 및 배기 가스 저감을 위한 기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.As is well known, eco-friendly policies and improved fuel efficiency are becoming key tasks in automobile development due to global oil prices and exhaust gas regulations. Accordingly, car manufacturers are putting a lot of effort into developing technologies to reduce fuel and exhaust gases in response to eco-friendly policies and improve fuel efficiency.
이러한 친환경 정책에 따른 기술 개발에 부응하여, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 친환경차가 개발되기에 이르렀으며, 친환경차에 대한 지속적인 연구가 이루어지고 있다.In response to technological developments according to these eco-friendly policies, eco-friendly vehicles such as hybrid cars and electric vehicles have been developed, and ongoing research on eco-friendly vehicles is being conducted.
일반적으로 하이브리드 자동차나 전기 자동차에는 전기 모터의 구동전력을 제공하는 고전압 배터리가 필수적으로 장착되며, 고전압 배터리는 차량 운행 중에 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급한다.In general, hybrid vehicles and electric vehicles are essentially equipped with a high-voltage battery that provides driving power for the electric motor, and the high-voltage battery supplies the necessary power by repeatedly charging and discharging while the vehicle is running.
이러한 고전압 배터리 관련 시스템은 여러 개의 단품이 하나로 조립된 통합 구조물(전력 제어 유닛, PCU: Power Control Unit)로 설계되어 차량 실내의 뒷좌석 시트 밑이나 트렁크룸 내에 장착되며, 이때의 배터리 관련 시스템의 단품으로는 배터리, LDC(Low DCDC Converter), MCU(Motor Control Unit), 인버터 등이 있다.This high-voltage battery-related system is designed as an integrated structure (power control unit, PCU: Power Control Unit) of several components assembled into one and is installed under the rear seat of the vehicle or in the trunk room. Includes batteries, LDC (Low DCDC Converter), MCU (Motor Control Unit), and inverter.
이러한 전력 제어 유닛은 LDC, 인버터 등의 전력 전자부품들을 필수적으로 포함하고, 이러한 전력 전자부품들은 대전류를 스위칭하기 때문에 원활한 동작을 위해서 각각의 부품을 냉각시켜야 한다.These power control units essentially include power electronic components such as LDCs and inverters, and since these power electronic components switch large currents, each component must be cooled for smooth operation.
전력 전자부품들에 대한 냉각을 위해 차량에는 냉각 시스템이 장착되며, 냉각 시스템은 PCU 하우징에 형성되는 유로 및 전자식 워터 펌프(EWP: Electrical Water Pump)를 포함하며, PCU 제어기가 PCU 하우징의 온도, 컨버터 내 전력모듈(컨버터용 전력모듈)의 온도, 인버터 내 전력모듈(인버터용 전력모듈)의 온도를 바탕으로 전자식 워터 펌프를 제어한다.To cool the power electronic components, the vehicle is equipped with a cooling system. The cooling system includes a flow path formed in the PCU housing and an electronic water pump (EWP), and the PCU controller controls the temperature of the PCU housing and the converter. The electronic water pump is controlled based on the temperature of the power module (power module for converter) and the temperature of the power module (power module for inverter) within the inverter.
이러한 냉각 시스템을 구현하기 위해서는, 인버터 내 전력모듈의 온도 검출을 위한 온도 센서, 컨버터 내 전력모듈의 온도 검출을 위한 온도 센서 및 PCU 하우징의 온도 검출을 위한 온도 센서가 필요하다.In order to implement such a cooling system, a temperature sensor is required to detect the temperature of the power module in the inverter, a temperature sensor to detect the temperature of the power module in the converter, and a temperature sensor to detect the temperature of the PCU housing.
또한, PCU 제어기는 온도 센서들과 각각 연결되는 온도 센싱 회로를 구비하여야 하며, 각각의 온도 센서들과 온도 센싱 회로를 연결하기 위한 커넥터 및 와이어가 필요하다. 따라서, 냉각 시스템을 구현하기 위해 많은 부품이 필요하고, 각 부품을 연결하기 위한 공정이 필요하다는 문제점이 있다.In addition, the PCU controller must be equipped with a temperature sensing circuit connected to each temperature sensor, and a connector and wire are required to connect each temperature sensor and the temperature sensing circuit. Therefore, there is a problem that many parts are needed to implement the cooling system, and a process is needed to connect each part.
또한, PCU 하우징의 온도 검출을 위한 온도 센서는 PCU 하우징에 장착되기 때문에, 시스템 측면에서 공간 활용도를 저하시킬 뿐만 아니라, 차량 전장품으로 사용하기 위해서는 내구성이 강화된 온도센서 모듈 형태로 제작되어야 하기 때문에 가격이 비싸다는 단점이 있다.
In addition, since the temperature sensor for detecting the temperature of the PCU housing is mounted on the PCU housing, not only does it reduce space utilization in terms of the system, but it also has to be manufactured in the form of a temperature sensor module with enhanced durability to be used as a vehicle electrical component, making it expensive. The downside is that it is expensive.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 인버터용 전력 모듈의 전력 및 컨버터용 전력 모듈의 전력을 바탕으로 인버터용 전력 모듈의 온도 및 컨버터용 전력 모듈의 온도를 계산할 수 있는 전력 제어 유닛 및 이의 동작 방법을 제공함에 있다.
Therefore, the present invention was made to solve the problems of the prior art as described above, and the purpose of the present invention is to determine the temperature and converter of the inverter power module based on the power of the inverter power module and the power of the converter power module. To provide a power control unit capable of calculating the temperature of a power module and a method of operating the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전력 제어 유닛은, 전력 변환을 위한 인버터용 전력 모듈을 구비하는 인버터; 전력을 변환을 위한 컨버터용 전력 모듈을 구비하는 컨버터; 상기 인버터 및 컨버터가 배치되며, 전자 워터 펌프에 의해 순환되는 냉각수가 이동하는 유로가 형성된 하우징의 온도를 측정하는 온도 센서; 및 상위 제어기로부터의 명령에 따라 상기 인버터, 상기 컨버터 및 상기 전자 워터 펌프를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 하우징의 온도, 상기 인버터용 전력 모듈에 인가되는 전력 및 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가되는 전력을 바탕으로 상기 인버터용 전력 모듈의 온도 및 상기 컨버터용 전력 모듈의 온도를 계산하도록 구현된다.A power control unit according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes an inverter having a power module for an inverter for power conversion; A converter having a power module for converting power; a temperature sensor that measures the temperature of the housing where the inverter and the converter are disposed and where a passage through which the coolant circulated by the electronic water pump moves is formed; and a controller that controls the inverter, the converter, and the electronic water pump according to commands from a higher level controller, wherein the controller controls the temperature of the housing, the power applied to the inverter power module, and the converter power module. It is implemented to calculate the temperature of the power module for the inverter and the temperature of the power module for the converter based on the applied power.
상기 하우징에 배치되는 방열 PCB(Printed Circuit Board)를 더 포함하고, 상기 컨버터 및 상기 온도 센서는 상기 방열 PCB에 배치된다.It further includes a heat dissipation PCB (Printed Circuit Board) disposed in the housing, and the converter and the temperature sensor are disposed on the heat dissipation PCB.
상기 제어기는 상기 인버터의 입출력단자의 전압 및 전류를 바탕으로 상기 인버터용 전력 모듈에 인가되는 전력을 계산하고, 상기 컨버터의 입출력단의 전압 및 전류를 바탕으로 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가되는 전력을 계산한다.The controller calculates the power applied to the power module for the inverter based on the voltage and current of the input/output terminal of the inverter, and calculates the power applied to the power module for the converter based on the voltage and current of the input/output terminal of the converter. Calculate.
상기 제어기는 상기 인버터용 전력 모듈에 인가되는 전력에 의한 온도 상승분을 상기 하우징의 온도에 합산하여 상기 인버터용 전력 모듈의 온도를 계산하고, 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가되는 전력에 의한 온도 상승분을 상기 하우징의 온도에 합산하여 상기 컨버터용 전력 모듈의 온도를 계산한다.The controller calculates the temperature of the inverter power module by adding the temperature increase due to the power applied to the inverter power module to the temperature of the housing, and calculates the temperature increase due to the power applied to the converter power module. Calculate the temperature of the power module for the converter by adding it to the temperature of the housing.
상기 제어기는 상기 인버터용 전력 모듈 및 상기 컨버터용 전력 모듈과 관련한 전압, 전류 및 온도를 바탕으로 고장 여부를 확인하고, 고장이 없는 것으로 판단하면, 상기 상위 제어기의 제어에 따라 동작하고, 고장이 있는 것으로 판단하면, 전력 변환 동작을 중지하고, 관련 장치의 고장을 표시한다.
The controller checks whether there is a failure based on the voltage, current, and temperature related to the inverter power module and the converter power module, and if it is determined that there is no failure, it operates under the control of the upper controller, and if there is a failure, If it is determined that this is the case, the power conversion operation is stopped and a malfunction of the related device is indicated.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전력 제어 유닛의 동작 방법은, 상위 제어기로부터의 명령을 수신한 후, 전자 워터 펌프를 동작시키고, 냉각수가 이동하는 하우징의 온도에 따라 상기 전자식 워터 펌프를 제어하는 단계; 인버터 및 컨버터를 동작시키고, 상기 하우징의 온도, 인버터용 전력 모듈에 인가된 전력 및 컨버터용 전력 모듈에 인가된 전력을 이용하여 상기 인버터용 전력 모듈의 온도와 상기 컨버터용 전력 모듈의 온도를 계산하는 단계; 상기 인버터용 전력 모듈 및 상기 컨버터용 전력 모듈과 관련한 전압, 전류 및 온도를 바탕으로 상기 인버터용 전력 모듈 및 상기 컨버터용 전력 모듈에 고장이 있는지를 판단하는 단계; 및 상기 인버터용 전력 모듈 및 상기 컨버터용 전력 모듈에 고장 발생 여부에 따라, 고장을 표시하고, 전력 변환 동작을 중지하거나, 상기 상위 제어기의 명령에 따라 동작하는 단계를 포함한다.A method of operating a power control unit according to an aspect of the present invention to achieve the above object includes receiving a command from a higher level controller, operating the electronic water pump, and operating the electronic water pump according to the temperature of the housing through which the coolant moves. controlling an electronic water pump; Operating an inverter and a converter, and calculating the temperature of the inverter power module and the temperature of the converter power module using the temperature of the housing, the power applied to the inverter power module, and the power applied to the converter power module. step; determining whether the inverter power module and the converter power module have a failure based on voltage, current, and temperature related to the inverter power module and the converter power module; And depending on whether a failure occurs in the inverter power module and the converter power module, displaying a failure, stopping a power conversion operation, or operating according to a command from the upper controller.
상기 전자식 워터 펌프를 제어하는 단계는, 상기 명령을 수신한 후, 온도 센서에 의해 측정되는 상기 하우징의 온도를 설정 온도와 비교하여, 상기 하우징의 온도가 상기 설정 온도 미만인 경우에 상기 전자식 워터 펌프를 제어하는 것을 포함한다.The step of controlling the electronic water pump includes, after receiving the command, comparing the temperature of the housing measured by a temperature sensor with a set temperature, and controlling the electronic water pump when the temperature of the housing is less than the set temperature. Includes control.
상기 전자식 워터 펌프를 제어하는 단계는, 상기 하우징의 온도가 상기 설정 온도 이상이면 상기 온도 센서의 고장을 표시하고, 전력 변환 동작을 중지하는 것을 포함한다.Controlling the electronic water pump includes indicating a failure of the temperature sensor and stopping a power conversion operation when the temperature of the housing is above the set temperature.
상기 인버터용 전력 모듈에 인가된 전력은 상기 인버터의 입출력단의 전압 및 전류를 바탕으로 계산되고, 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가된 전력은 상기 컨버터의 입출력단의 전압 및 전류를 바탕으로 계산되는 것을 특징으로 한다.The power applied to the inverter power module is calculated based on the voltage and current of the input and output terminals of the inverter, and the power applied to the converter power module is calculated based on the voltage and current of the input and output terminals of the converter. It is characterized by
상기 인버터용 전력 모듈의 온도는 상기 인버터용 전력 모듈에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 상기 하우징의 온도에 합산하여 계산되고, 상기 컨버터용 전력 모듈의 온도는 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 상기 하우징의 온도에 합산하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
The temperature of the inverter power module is calculated by adding the temperature increase according to the power applied to the inverter power module to the temperature of the housing, and the temperature of the converter power module is calculated by adding the temperature rise according to the power applied to the inverter power module to the power applied to the converter power module. It is characterized in that it is calculated by adding the resulting temperature increase to the temperature of the housing.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛에 따르면, 인버터용 전력 모듈의 온도 및 컨버터용 전력 모듈의 온도는 하우징의 온도, 인버터용 전력 모듈의 전력 및 컨버터용 전력 모듈의 전력을 바탕으로 계산된다.According to the power control unit according to the embodiment of the present invention, the temperature of the inverter power module and the converter power module are calculated based on the temperature of the housing, the power of the inverter power module, and the power of the converter power module. do.
따라서, 종래에는 인버터용 전력 모듈의 온도와 컨버터용 전력 모듈의 온도를 측정하기 위해 센서들을 필요로 하였으나, 본 발명의 전력 제어 유닛을 이용하면, 온도 센서의 개수를 줄일 수 있고, 생산 비용을 저감할 수 있다.
Therefore, conventionally, sensors were needed to measure the temperature of the inverter power module and the converter power module, but by using the power control unit of the present invention, the number of temperature sensors can be reduced and production costs can be reduced. can do.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 동작에 따른 순서를 도시한 플로우챠트이다.1 is a diagram illustrating the configuration of a power control unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the configuration of a controller of a power control unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing the operation sequence of the power control unit according to an embodiment of the present invention.
고문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.Regarding the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural and functional descriptions are merely illustrative for the purpose of explaining the embodiments of the present invention, and the embodiments of the present invention may be implemented in various forms and are not included in the text. It should not be construed as limited to the described embodiments.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “바로 ~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is said to be “connected” or “connected” to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as “between” and “immediately between” or “neighboring” and “directly adjacent to” should be interpreted similarly.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of a disclosed feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof, and are intended to indicate the presence of one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
Meanwhile, if an embodiment can be implemented differently, functions or operations specified within a specific block may occur differently from the order specified in the flowchart. For example, two consecutive blocks may actually be performed substantially simultaneously, or the blocks may be performed in reverse depending on the functions or operations involved.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛 및 이의 동작 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
Hereinafter, the power control unit and its operating method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 구성을 도시한 도면으로, 도 1을 참조하면, 본 발명의 전력 제어 유닛(100)은 인버터(110), 컨버터(120), 제어기(130), 하우징(140), 온도 센서(150) 및 방열 PCB(Printed Circuit Board, 160)를 포함하여 구성될 수 있으나, 전력 제어 유닛의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a power control unit according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 1, the
이때, 상기 인버터(110), 컨버터(120) 및 제어기(130)는 하우징(140)에 배치될 수 있으며, 하우징(140)에는 전자식 워터 펌프(EWP: Electronic Water Pump, 141)에 의해 순환되는 냉각수가 이동하는 유로(142)가 형성되어 있다.At this time, the
상기 인버터(110)는 배터리의 DC 에너지를 모터의 구동에 필요한 AC 전류로 변환하는 역할을 하며, 적어도 하나 이상의 전력 모듈을 포함하며, 본 실시 예에서는 2개의 전력 모듈(111, 112)을 포함한다.The
상기 컨버터(120)는 LDC(Low DC-DC Converter)일 수 있으며, 고전압 배터리의 전력을 정류하여 직류로 변환하는 것으로서, 일반 직류를 스위칭시켜 교류로 만들고, 이 교류를 코일, 트랜스, 커패시턴스 등을 이용해 승압 또는 강압시킨 다음, 다시 정류시켜 DC로 만들어 각 전장 부하에 사용되는 전압에 맞게 전기를 공급하는 역할을 한다.The
이를 위해, 상기 컨버터(120)는 적어도 하나 이상의 전력 모듈(121)을 포함하며, 본 실시 예에서는 1개의 전력 모듈(121)을 포함한다. 이때, 상기 컨버터(120)는 하우징(140)에 배치되는 방열 PCB(160)에 배치될 수 있다.To this end, the
상기 제어기(130)는 상위 제어기로부터의 명령(ex, EWP 속도, 인버터 토크, 컨버터 출력파워)에 따라 동작하며, 인버터(110), 컨버터(120) 및 전자 워터 펌프(141)를 제어한다.The
상기 제어기(130)는 상위 제어기로부터의 명령을 수신하면, 온도 센서(150)에 의해 측정되는 하우징(140)의 온도가 설정 온도 이상이면 온도 센서의 고장을 표시하고, 전력 변환 동작을 중지한다.When the
그리고, 상기 제어기(130)는 하우징(140)의 온도가 설정 온도 미만이면 전자 워터 펌프(141)를 동작시키고, 하우징(140)의 온도에 따라 전자식 워터 펌프(141)를 제어한다.Additionally, the
그리고, 상기 제어기(130)는 전자식 워터 펌프(141)를 동작시킨 후, 인버터(110) 및 컨버터(120)를 동작시키고, 인버터(110)의 입출력단의 전압/전류를 바탕으로 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 인가된 전력을 계산하고, 컨버터(120)의 입출력단의 전압/전류를 바탕으로 컨버터용 전력 모듈(121)에 인가된 전력을 계산한다.Then, the
그리고, 상기 제어기(130)는 하우징(140)의 온도, 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 인가된 전력 및 컨버터용 전력 모듈(121)에 인가된 전력을 이용하여 인버터용 전력 모듈(111, 112)의 온도와 컨버터용 전력 모듈(121)의 온도를 계산한다.And, the
이때, 상기 제어기(130)는 소자 열저항 사양을 고려한 인가 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 계산한다.At this time, the
즉, 상기 제어기(130)는 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 대한 온도를 계산하고, 컨버터용 전력 모듈(121)에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 컨버터용 전력 모듈(121)에 대한 온도를 계산한다.That is, the
그리고, 상기 제어기(130)는 인버터용 전력 모듈(111, 112) 및 컨버터용 전력 모듈(121)과 관련한 전압, 전류 및 온도에 대한 정상 여부를 확인하고, 정상이면 상위 제어기의 명령에 따라 동작한다.In addition, the
그리고, 상기 제어기(130)는 인버터용 전력 모듈(111, 112) 및 컨버터용 전력 모듈(121)과 관련한 전압, 전류 및 온도가 정상이 아니면, 전력 변환 동작을 중지하고, 관련 장치의 고장을 표시한다.In addition, if the voltage, current, and temperature related to the
상기 온도 센서(150)는 하우징(140)의 온도를 측정하기 위한 것으로서, 컨버터(120)와 마찬가지로 방열 PCB(160)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 센서(150)로는 온도에 따라 전압 및 저항값이 변하는 다이오드 또는 써미스터가 이용될 수 있다.
The
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 제어기의 구성을 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the configuration of a controller of a power control unit according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 제어기(130)는 온도 센싱부(131), 온도 검출부(132) 및 제어부(133)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
상기 온도 센싱부(131)는 온도 센서(150)와 연결되어, 온도 센서(150)에 의해 측정된 온도를 감지하고, 상기 온도 검출부(132)는 온도 센싱부(131)에 의해 감지된 온도를 검출한다.The
여기서, 상기 온도 센싱부(131) 및 온도 검출부(132)에서 감지 및 검출된 온도는 하우징(140)의 온도이다.Here, the temperature sensed and detected by the
그리고, 상기 제어부(133)는 상위 제어기로부터의 명령(ex, EWP 속도, 인버터 토크, 컨버터 출력파워)에 따라 동작하며, 인버터(110), 컨버터(120) 및 전자 워터 펌프(141)를 제어한다.And, the
상기 제어부(133)는 상위 제어기로부터의 명령을 수신하면, 온도 검출부(132)에 의해 검출된 하우징(140)의 온도가 설정 온도 이상이면 온도 센서(150)의 고장을 표시하고, 전력 변환 동작을 중지한다.When the
그리고, 상기 제어부(133)는 하우징(140)의 온도가 설정 온도 미만이면 전자 워터 펌프(141)를 동작시키고, 하우징(140)의 온도에 따라 전자식 워터 펌프(141)를 제어한다.Additionally, the
그리고, 상기 제어부(133)는 전자식 워터 펌프(141)를 동작시킨 후, 인버터(110) 및 컨버터(120)를 동작시키고, 인버터(110)의 입출력단의 전압/전류를 바탕으로 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 인가된 전력을 계산하고, 컨버터(120)의 입출력단의 전압/전류를 바탕으로 컨버터용 전력 모듈(121)에 인가된 전력을 계산한다.Then, the
그리고, 상기 제어부(133)는 하우징(140)의 온도, 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 인가된 전력 및 컨버터용 전력 모듈(121)에 인가된 전력을 이용하여 인버터용 전력 모듈(111, 112)의 온도와 컨버터용 전력 모듈(121)의 온도를 계산한다.In addition, the
이때, 상기 제어부(133)는 소자 열저항 사양을 고려한 인가 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 계산한다.At this time, the
즉, 상기 제어부(133)는 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 대한 온도를 계산하고, 컨버터용 전력 모듈(121)에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 컨버터용 전력 모듈(121)에 대한 온도를 계산한다.That is, the
그리고, 상기 제어부(133)는 인버터용 전력 모듈(111, 112) 및 컨버터용 전력 모듈(121)과 관련한 전압, 전류 및 온도에 대한 정상 여부를 확인하고, 정상이면 상위 제어기의 명령에 따라 동작한다.In addition, the
그리고, 상기 제어부(133)는 인버터용 전력 모듈(111, 112) 및 컨버터용 전력 모듈(121)과 관련한 전압, 전류 및 온도가 정상이 아니면, 전력 변환 동작을 중지하고, 관련 장치의 고장을 표시한다.
In addition, if the voltage, current, and temperature related to the
이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 구성 및 구성별 기능에 대해서 살펴보았다. 이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 동작에 대해서 살펴보기로 한다.
In the above, we looked at the configuration and functions of each configuration of the power control unit according to an embodiment of the present invention. Below, we will look at the operation of the power control unit according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 동작에 따른 순서를 도시한 플로우챠트이다.Figure 3 is a flowchart showing the operation sequence of the power control unit according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 동작은 도 1 및 2를 참조하여 살펴본 전력 제어 유닛(100)에 의해 수행될 수 있는 것으로서, 제어기(130)는 상위 제어기로부터 명령(ex, EWP 속도, 인버터 토크, 컨버터 출력파워)을 수신하면(S300), 온도 센서(150)에 의해 측정되는 하우징(140)의 온도가 온도 센서(150)의 고장 여부를 결정하기 위해 기 설정되는 설정 온도 이상인지를 판단한다(S310).The operation shown in FIG. 3 can be performed by the
상기 단계 S310에서의 판단 결과, 측정된 하우징(140)의 온도가 설정 온도 이상이면(S310-예), 제어기(130)는 온도 센서(150)의 고장을 표시하고, 전력 변환 동작을 중지한다(S320).As a result of the determination in step S310, if the measured temperature of the
상기 단계 S320에서의 판단 결과, 측정된 하우징(140)의 온도가 설정 온도 미만이면(S310-아니오), 제어기(130)는 전자 워터 펌프(141)를 동작시키고, 하우징(140)의 온도에 따라 전자식 워터 펌프(141)를 제어한다(S330).As a result of the determination in step S320, if the measured temperature of the
상기 단계 S330 이후, 제어기(130)는 인버터(110) 및 컨버터(120)를 동작시키고(S340), 인버터(110)의 입출력단의 전압/전류를 바탕으로 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 인가된 전력을 계산하고, 컨버터(120)의 입출력단의 전압/전류를 바탕으로 컨버터용 전력 모듈(121)에 인가된 전력을 계산한다(S350).After step S330, the
상기 단계 S350 이후, 제어기(130)는 하우징(140)의 온도, 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 인가된 전력 및 컨버터용 전력 모듈(121)에 인가된 전력을 이용하여 인버터용 전력 모듈(111, 112)의 온도와 컨버터용 전력 모듈(121)의 온도를 계산한다(S360).After step S350, the
이때, 상기 제어기(130)는 소자 열저항 사양을 고려한 인가 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 계산한다.At this time, the
즉, 상기 제어기(130)는 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 대한 온도를 계산하고, 컨버터용 전력 모듈(121)에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 컨버터용 전력 모듈(121)에 대한 온도를 계산한다.That is, the
상기 단계 S360 이후, 제어기(130)는 인버터용 전력 모듈(111, 112)과 관련한 전압, 전류 및 온도를 바탕으로 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 고장이 있는지를 판단하고, 컨버터용 전력 모듈(121)과 관련한 전압, 전류 및 온도를 바탕으로 컨버터용 전력 모듈(121)에 고장이 있는지를 판단한다(S370).After step S360, the
예를 들어, 전압, 전류 및 온도를 바탕으로 한 인버터용 전력 모듈(111, 112)에 대한 고장 판단 및 컨버터용 전력 모듈(121)에 대한 고장 판단은 현재의 전압, 전류 및 온도를 고장 판단을 위해 기 설정되는 기준 전압, 기준 전류, 기준 온도와 비교하는 것에 의해 이루어질 수 있다.For example, failure determination of the
상기 단계 S370에서의 판단 결과, 인버터용 전력 모듈(111, 112) 및 컨버터용 전력 모듈(121)에 고장이 있는 것으로 판단하면(S370-예), 제어기(130)는 고장을 표시하고, 전력 변환 동작을 중지한다(S380).As a result of the determination in step S370, if it is determined that there is a failure in the
상기 단계 S370에서의 판단 결과, 인버터용 전력 모듈(111, 112) 및 컨버터용 전력 모듈(121)에 고장이 없는 것으로 판단하면(S370-아니오), 제어기(130)는 상위 제어기의 명령에 따라 인버터(110)와 컨버터(120)를 제어한다(S390).
As a result of the determination in step S370, if it is determined that there is no failure in the
한편, 본 발명에 따른 전력 제어 유닛 및 이의 동작 방법을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
Meanwhile, although the power control unit and its operating method according to the present invention have been described according to embodiments, the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments, and the scope of the present invention is obvious to those skilled in the art. Various alternatives, modifications, and changes can be made within it.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Accordingly, the embodiments described in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the attached drawings. . The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.
100 : 전력 제어 유닛 110 : 인버터
111, 112 : 인버터용 전력 모듈 120 : 컨버터
121 : 컨버터용 전력 모듈 130 : 제어기
131 : 온도 센싱부 132 : 온도 검출부
133 : 제어부 140 : 하우징
141 : 전자식 워터 펌프 142 : 유로
150 : 온도 센서 160 : 방열 PCB100: power control unit 110: inverter
111, 112: Power module for inverter 120: Converter
121: Power module for converter 130: Controller
131: temperature sensing unit 132: temperature detection unit
133: control unit 140: housing
141: Electronic water pump 142: Euro
150: Temperature sensor 160: Heat dissipation PCB
Claims (10)
전력을 변환을 위한 컨버터용 전력 모듈을 구비하는 컨버터;
상기 인버터 및 컨버터가 배치되며, 전자 워터 펌프에 의해 순환되는 냉각수가 이동하는 유로가 형성된 하우징의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
상위 제어기로부터의 명령에 따라 상기 인버터, 상기 컨버터 및 상기 전자 워터 펌프를 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 상기 하우징의 온도, 상기 인버터용 전력 모듈에 인가되는 전력에 의한 온도 상승분을 상기 하우징의 온도에 합산하여 상기 인버터용 전력 모듈의 온도를 계산하고, 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가되는 전력에 의한 온도 상승분을 상기 하우징의 온도에 합산하여 상기 컨버터용 전력 모듈의 온도를 계산하도록 구현되는
전력 제어 유닛.An inverter equipped with an inverter power module for power conversion;
A converter having a power module for converting power;
a temperature sensor that measures the temperature of the housing where the inverter and the converter are disposed and where a passage through which the coolant circulated by the electronic water pump moves is formed; and
A controller that controls the inverter, the converter, and the electronic water pump according to commands from a higher level controller,
The controller calculates the temperature of the inverter power module by adding the temperature of the housing and the temperature increase due to the power applied to the inverter power module to the temperature of the housing, and calculates the temperature of the inverter power module by adding the temperature of the housing to the temperature of the housing. implemented to calculate the temperature of the power module for the converter by adding the temperature increase due to the temperature of the housing to the temperature of the housing.
Power control unit.
상기 하우징에 배치되는 방열 PCB(Printed Circuit Board)를 더 포함하고,
상기 컨버터 및 상기 온도 센서는 상기 방열 PCB에 배치되는
전력 제어 유닛.According to claim 1,
Further comprising a heat dissipation PCB (Printed Circuit Board) disposed in the housing,
The converter and the temperature sensor are placed on the heat dissipation PCB.
Power control unit.
상기 제어기는 상기 인버터의 입출력단자의 전압 및 전류를 바탕으로 상기 인버터용 전력 모듈에 인가되는 전력을 계산하고, 상기 컨버터의 입출력단의 전압 및 전류를 바탕으로 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가되는 전력을 계산하는
전력 제어 유닛.According to claim 1,
The controller calculates the power applied to the power module for the inverter based on the voltage and current of the input/output terminal of the inverter, and calculates the power applied to the power module for the converter based on the voltage and current of the input/output terminal of the converter. calculating
Power control unit.
상기 제어기는 상기 인버터용 전력 모듈 및 상기 컨버터용 전력 모듈과 관련한 전압, 전류 및 온도를 바탕으로 고장 여부를 확인하고, 고장이 없는 것으로 판단하면, 상기 상위 제어기의 제어에 따라 동작하고, 고장이 있는 것으로 판단하면, 전력 변환 동작을 중지하고, 관련 장치의 고장을 표시하는
전력 제어 유닛.According to claim 1,
The controller checks whether there is a failure based on the voltage, current, and temperature related to the inverter power module and the converter power module, and if it is determined that there is no failure, it operates under the control of the upper controller, and if there is a failure, If it is determined that it is, it stops the power conversion operation and indicates a malfunction of the related device.
Power control unit.
인버터 및 컨버터를 동작시키고, 상기 하우징의 온도, 인버터용 전력 모듈에 인가된 전력 및 컨버터용 전력 모듈에 인가된 전력을 이용하여 상기 인버터용 전력 모듈의 온도와 상기 컨버터용 전력 모듈의 온도를 계산하는 단계;
상기 인버터용 전력 모듈 및 상기 컨버터용 전력 모듈과 관련한 전압, 전류 및 온도를 바탕으로 상기 인버터용 전력 모듈 및 상기 컨버터용 전력 모듈에 고장이 있는지를 판단하는 단계; 및
상기 인버터용 전력 모듈 및 상기 컨버터용 전력 모듈에 고장 발생 여부에 따라, 고장을 표시하고, 전력 변환 동작을 중지하거나, 상기 상위 제어기의 명령에 따라 동작하는 단계를 포함하는
전력 제어 유닛의 동작 방법.After receiving a command from a higher level controller, operating an electronic water pump and controlling the electronic water pump according to the temperature of a housing through which coolant moves;
Operating an inverter and a converter, and calculating the temperature of the inverter power module and the temperature of the converter power module using the temperature of the housing, the power applied to the inverter power module, and the power applied to the converter power module. step;
determining whether the inverter power module and the converter power module have a failure based on voltage, current, and temperature related to the inverter power module and the converter power module; and
Depending on whether a failure occurs in the inverter power module and the converter power module, displaying a failure, stopping the power conversion operation, or operating according to a command from the upper controller.
How the power control unit operates.
상기 전자식 워터 펌프를 제어하는 단계는, 상기 명령을 수신한 후, 온도 센서에 의해 측정되는 상기 하우징의 온도를 설정 온도와 비교하여, 상기 하우징의 온도가 상기 설정 온도 미만인 경우에 상기 전자식 워터 펌프를 제어하는 것을 포함하는
전력 제어 유닛의 동작 방법.According to claim 6,
The step of controlling the electronic water pump includes, after receiving the command, comparing the temperature of the housing measured by a temperature sensor with a set temperature, and controlling the electronic water pump when the temperature of the housing is less than the set temperature. involving control
How the power control unit operates.
상기 전자식 워터 펌프를 제어하는 단계는, 상기 하우징의 온도가 상기 설정 온도 이상이면 상기 온도 센서의 고장을 표시하고, 전력 변환 동작을 중지하는 것을 포함하는
전력 제어 유닛의 동작 방법.According to claim 7,
The step of controlling the electronic water pump includes indicating a failure of the temperature sensor and stopping the power conversion operation when the temperature of the housing is above the set temperature.
How the power control unit operates.
상기 인버터용 전력 모듈에 인가된 전력은 상기 인버터의 입출력단의 전압 및 전류를 바탕으로 계산되고, 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가된 전력은 상기 컨버터의 입출력단의 전압 및 전류를 바탕으로 계산되는 것을 특징으로 하는
전력 제어 유닛의 동작 방법.According to claim 6,
The power applied to the inverter power module is calculated based on the voltage and current of the input and output terminals of the inverter, and the power applied to the converter power module is calculated based on the voltage and current of the input and output terminals of the converter. characterized by
How the power control unit operates.
상기 인버터용 전력 모듈의 온도는 상기 인버터용 전력 모듈에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 상기 하우징의 온도에 합산하여 계산되고, 상기 컨버터용 전력 모듈의 온도는 상기 컨버터용 전력 모듈에 인가되는 전력에 따른 온도 상승분을 상기 하우징의 온도에 합산하여 계산되는 것을 특징으로 하는
전력 제어 유닛의 동작 방법.
According to claim 6,
The temperature of the inverter power module is calculated by adding the temperature increase according to the power applied to the inverter power module to the temperature of the housing, and the temperature of the converter power module is calculated by adding the temperature rise according to the power applied to the inverter power module to the power applied to the converter power module. Characterized in that it is calculated by adding the resulting temperature rise to the temperature of the housing.
How the power control unit operates.
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| KR1020160104711A KR102613070B1 (en) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | Power control unit and operating method thereof |
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|---|---|---|---|
| KR1020160104711A KR102613070B1 (en) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | Power control unit and operating method thereof |
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