KR200470375Y1

KR200470375Y1 - 차량용 인버터

Info

Publication number: KR200470375Y1
Application number: KR2020120002718U
Authority: KR
Inventors: 김명오; 이원호
Original assignee: 대성전기공업 주식회사
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-12-11
Also published as: KR20130005953U

Abstract

차량용 인버터는 전원입력부, 전압감지부, 전압보상부 및 제어부를 포함한다. 전원입력부는 전원으로부터 입력전압을 입력받는다. 전압감지부는 상기 입력전압의 전압레벨을 감지한다. 전압보상부는 상기 입력전압을 보상하여 출력전압을 상승시킨다. 제어부는 상기 입력전압이 기준전압 이하일 경우, 상기 입력전압을 상기 기준전압 이상으로 상승시키도록 상기 전압보상부를 제어한다. 이에 의하여, 사용자는 보다 안전하고 안정적인 운행을 할 수 있다.

Description

차량용 인버터{VEHICLE INVERTER}

본 고안은 차량용 인버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ISG(Idle Stop & Go) 시스템을 탑재한 차량의 차량용 인버터에 관한 것이다.

ISG(Idle Stop & Go) 시스템은 교통 신호 중에 차량이 정지할 경우, 자동적으로 차량의 엔진이 멈추는 시스템이다. 구체적으로, 교통 신호나 기타 이유로 차량이 정지되어 있을 경우 즉, ISG 기능의 요구 조건이 충족 되는 경우, 엔진이 자동으로 꺼지고, 특정 조건이 되었을 경우 엔진 시동이 자동으로 걸리는 기능이다.

일반적으로, 차량은 운행을 위한 기계장치, 상기 기계장치의 구동을 제어하기 위한 전기, 전자 장치를 포함하여 구성된다. 자동차 내에서 차량용 DC 전기를 가정용의 AC 전기로 변환시키는 인버터의 장착이 늘어나고 있는 추세이다.

그런데, 종래의 DC-AC 인버터는 입력전압이 낮을 때 배터리 방전을 막기 위해 저전압 보호동작이 있다. 보호동작이 발생하면 인버터는 일시 출력을 멈추거나, 전원이 오프 되어 스위치를 다시 눌러서 재동작을 시켜야 한다.

특히, ISG기능이 있는 자동차에서 편의장치용으로 DC-AC 인버터가 장착되어 있을 경우, ISG 동작 시에 배터리 전압이 떨어지게 되어 인버터는 항상 저전압 보호동작 모드로 동작하게 되어 ISG동작을 할 때마다, 인버터를 재동작 시켜야 하는 문제가 있다.

구체적으로, 인버터는 기준전압보다 약간 낮을 경우, 잠시 출력을 멈추고, 입력전압을 체크한다. 이때 입력전압이 다시 기준전압으로 상승하게 되면, 인버터는 출력을 다시 나오게 한다. 그러나, 기준전압보다 크게 낮을 경우, 인버터는 출력을 멈추고, 전원이 오프된다. 오프된 인버터는 기준전압으로 다시 상승을 하여도 자동으로 재동작이 되지 않으며, 동작시키기 위해서는 스위치를 다시 동작시켜야 한다.

ISG기능이 장착된 차량에서는 시내 주행 시 ISG 동작이 빈번하게 나타난다. ISG 동작 시에는 입력전압이 6V ~7V까지 떨어지게 된다. ISG 동작이 나타날 때마다 인버터는 오프 되어 이를 사용하는 사용자는 인버터를 다시 동작시키고, 부하로 사용하는 전자제품도 다시 동작을 시켜야 하는 번거로움이 발생하며, 운전 중 사고를 유발할 수 있는 문제점이 있다.

본 고안의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 ISG 동작 시에 배터리 전압이 떨어지게 되어 인버터가 저전압 보호동작 모드로 동작하는 것을 방지하여 인버터를 연속동작 시킬 수 있는 차량용 인버터를 제공하는 것이다.

상기한 본 고안의 목적을 실현하기 위한 일 실시 예에 의한 차량용 인버터는 전원입력부, 전압감지부, 전압보상부 및 제어부를 포함한다. 전원입력부는 전원으로부터 입력전압을 입력받는다. 전압감지부는 상기 입력전압의 전압레벨을 감지한다. 전압보상부는 상기 입력전압을 보상하여 출력전압을 상승시킨다. 제어부는 상기 입력전압이 기준전압 이하일 경우, 상기 입력전압을 상기 기준전압 이상으로 상승시키도록 상기 전압보상부를 제어한다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 입력전압이 상기 기준전압 이상일 경우, 상기 입력전압을 바이패스 시키도록 상기 전압보상부를 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 차량의 아이들 스톱(IDLE STOP) 후 가속 시에 발생하는ISG 신호가 입력될 경우, 상기 입력전압을 상기 기준전압 이상으로 상승시키도록 상기 전압보상부를 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 3초 내지 5초 동안 상기 입력전압을 상기 기준전압 이상으로 상승시키도록 상기 전압보상부를 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전압보상부는 상기 입력전압을 상승시키기 위한 승압회로 및 보조 배터리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 입력전압을 스위칭 펄스로 변환하는 SMPS부, 상기 SMPS부에서 출력되는 전압을 승압 변환하는 트랜스포머, 상기 승압 변환된 전류를 직류 전압으로 정류 및 평활하는 정류 및 평활부, 및 상기 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 H-브리지부를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 고안에 따르면, 차량용 인버터에서 ISG 동작에 따라 전원이 오프되어 이를 다시 재가동하는 번거로움을 개선할 수 있고, 이에 따라 사용자는 보다 안전하고 안정적인 운행을 할 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 의한 차량용 인버터의 구성도이다.

본 고안은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 고안을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 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. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “이루어진다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 고안이 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.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 고안의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1을 참조하면, 차량용 인버터(100)는 전원입력부(110), 전압감지부(120), 전압보상부(130) 및 제어부(140)를 포함한다. 또한 SMPS부(150), 트랜스포머(160), 정류 및 평활부(170) 및 H-브리지부(180)를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 차량용 인버터(100)는 ISG시스템이 탑재된 자동차 내에서 차량용 직류 전기를 교류 전기로 변환시키는 DC-AC 인버터인 것으로 한다. ISG는 신호 대기 시 및 자동차 정지 시에 엔진을 정지시키고, 자동차 기동 시에는 다시 엔진시동이 가동되게 하여 연비 및 효율을 높일 수 있게 한 자동차 시스템이다.

전원입력부(110)는 전원으로부터 입력전압을 입력받는다. 전원은 차량의 부하에 전력을 공급한다. 전원은 배터리로 구현될 수 있다. 예컨대, 본 고안의 배터리는 비교적 높은 동력을 저장할 수 있는 배터리들 중 가장 일반적이고 저렴한 형태로서 납/황산 배터리를 포함할 수 있다. 부하는 차량의 실내등 및 계기판 조명 등의 램프를 포함하고, 히터 및 에어컨을 포함할 수 있다.

또한, 전원입력부(110)는 필터부(미도시)를 포함할 수 있다. 필터부는 전원으부터 직류전압을 입력받아 필터링한다. 예컨대, 필터부는 전자파 차폐를 위한 EMI필터, 인덕터와 캐패시터로 구성된 LC필터를 포함할 수 있다.

전압감지부(120)는 입력전압의 전압레벨을 감지한다. 전압감지부(120)는 전원입력부(110)에 병렬로 연결되며, 주기적으로 입력전압의 전압을 감지하고 그 결과값을 제어부(140)에 제공한다. 예컨대, 전압감지부(120)는 센싱저항 및 증폭기를 포함할 수 있다.

전압보상부(130)는 제어부(140)의 제어에 따라 입력전압을 보상하여 출력전압을 상승시킨다. 전압보상부(130)는 입력전압을 보상하라는 제어명령이 입력되면 입력전압의 보상을 수행하고, 제어명령이 입력되지 않은 상태에서는 입력전압의 보상을 수행하지 않는다. 전압보상부(130)는 입력전압을 상승시키기 위한 승압회로를 포함할 수 있다. 또는 전압보상부(130)는 입력전압을 상승시키기 위한 보조 배터리를 포함할 수 있다. 또한, 전압보상부(130)는 입력전압의 보상을 수행하지 않을 경우, 입력전압을 바이패스 시키기 위한 바이패스 라인(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다.

제어부(140)는 전압감지부(120)로부터 제공된 입력전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하여 입력전압이 기준전압 이하일 경우, 입력전압을 기준전압 이상으로 상승시키도록 전압보상부(130)를 제어한다. 예컨대, ISG기능이 장착된 차량에서는 시내 주행 시 ISG 동작이 빈번하게 나타난다. ISG 동작 시에는 입력전압이 6V ~7V까지 떨어지게 된다. 이때, 제어부(140)는 감지된 입력전압이 기준전압인 15V 미만이므로, 입력전압을 15V로 상승시키도록 전압보상부(130)를 제어한다.

제어부(140)는 입력전압이 기준전압 이상일 경우, 입력전압을 바이패스 시키도록 전압보상부(130)를 제어할 수 있다. 즉, 입력전압의 전압레벨이 정상치인 것으로 판단되면, 전압보상 작업을 수행할 필요가 없는 것이다.

제어부(140)는 차량의 아이들 스톱(IDLE STOP) 후 가속 시에 발생하는ISG 신호가 입력될 경우, 입력전압을 기준전압 이상으로 상승시키도록 전압보상부(130)를 제어할 수 있다. ISG 신호발생부(200)는 ISG 시스템의 일부로서 차량용 인버터(100)의 외부에 마련되며, ISG 신호를 제어부(140)에 전달한다.

구체적으로, 아이들 스톱(IDLE STOP)이란, 차량 정차 중 연비 향상을 위하여 엔진 시동을 자동으로 정지시키는 모드로서 동작하는 차량 운전 모드를 말한다. 일반적으로 차량조건이 브레이크 페달의 조작 신호 입력과 차속이 0Km/h일 때이고, 온도 조건이 냉각수 온도와 배터리 온도가 설정치 범위 내 영역일 때 아이들 스톱으로서 동작된다. 그리고, 시동을 걸기 위한 특정 조건이 만족되면 엔진 시동이 자동으로 걸리게 된다. 이때, ISG 신호가 발생한다. 이 ISG 신호를 인버터(100) 내부의 제어부(140)가 받아서 전압보상부(130)를 동작시켜 입력전압이 떨어지는 것을 보상 시킨다.

제어부(140)는 3초 내지 5초 동안 입력전압을 기준전압 이상으로 상승시키도록 전압보상부(130)를 제어할 수 있다. 즉, 입력전압의 승압을 수행할 때, 3초 내지 5초 동안 기준전압으로 유지시키고, 다시 센싱모드로 돌아가 입력전압의 전압레벨을 감지하게 된다. 왜냐하면, 입력전압의 하락이ISG 시스템의 동작 때문이 아닌, 단순히 배터리 전압이 떨어져서 나타날 수 있기 때문이다. 만약, 지속적으로 입력전압의 하락이 발생하면 배터리 교체를 사용자에게 알리는 것이 바람직하다.

SMPS부(150)는 입력전압을 스위칭 펄스로 변환한다. 구체적으로, SMPS부(150)의 내부에 마련된 PWM IC(미도시)는 제어부(140)로부터 전류제어 신호를 받아 DC 입력전압이 내부 증폭기(미도시)를 거치게 한다. 그리고, 이를 오실레이터 전압과 비교하여 내부 로직을 거친 후 펄스폭변조(PWM: Pulse Width Modulation)된 신호를 스위칭 소자인 MOSFET으로 출력함으로써 스위칭 펄스로 변환한다.

트랜스포머(160)는 SMPS부(150)에서 출력되는 전압을 승압 변환한다. 정류 및 평활부(170)는 승압 변환된 전류를 직류 전압으로 정류 및 평활한다. 예컨대, 정류 및 평활부(170)는 다이오드로 구성될 수 있다.

H-브리지부(180)는 직류 전압을 교류 전압으로 변환한다. H-브리지부(180)는 직류전압이 풀-브리지 회로를 통해 위상천이되는 풀-브리지 스위칭부(미도시)로 구성되는 것이 바람직하다. 풀-브리지 스위칭부는 제1 내지 제4 트랜지스터를 구비할 수 있다.

예컨대, SMPS부(150)로 입력된 DC 저전압이 20KHZ ~ 100KHZ 스위칭 펄스로 변환된 후, 트랜스포머(160)를 거쳐 승압 변환된다. 그 후 정류 및 평활부(170)를 거쳐 DC 200V ~ 300V로 되고 이러한 전압이H-브리지부(180)에서 사각파 AC 전압으로 변환되어 부하로 출력된다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 실용신안등록 청구의 범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 고안은 차량용 인버터에 관한 것으로, 차량용 인버터에서 ISG 동작에 따라 전원이 오프되어 이를 다시 재가동하는 번거로움을 개선할 수 있고, 이에 따라 사용자는 보다 안전하고 안정적인 운행을 할 수 있는 산업상 이용가능성을 가진다.

100: 차량용 인버터 110: 전원입력부
120: 전압감지부 130: 전압보상부
140: 제어부 150: SMPS부
160: 트랜스포머 170: 정류 및 평활부
180: H-브리지부

Claims

전원으로부터 입력전압을 입력받는 전원입력부;
상기 입력전압의 전압레벨을 감지하는 전압감지부;
상기 입력전압을 보상하여 출력전압을 상승시키는 전압보상부;
상기 입력전압이 기준전압 이하일 경우, 상기 입력전압을 상기 기준전압 이상으로 상승시키도록 상기 전압보상부를 제어하는 제어부;
상기 입력전압을 스위칭 펄스로 변환하는 SMPS부;
상기 SMPS부에서 출력되는 전압을 승압 변환하는 트랜스포머;
상기 승압 변환된 전류를 직류 전압으로 정류 및 평활하는 정류 및 평활부; 및
상기 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 H-브리지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 입력전압이 상기 기준전압 이상일 경우, 상기 입력전압을 바이패스 시키도록 상기 전압보상부를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 차량의 아이들 스톱(IDLE STOP) 후 가속 시에 발생하는ISG 신호가 입력될 경우, 상기 입력전압을 상기 기준전압 이상으로 상승시키도록 상기 전압보상부를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 3초 내지 5초 동안 상기 입력전압을 상기 기준전압 이상으로 상승시키도록 상기 전압보상부를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터.
제1항에 있어서,
상기 전압보상부는 상기 입력전압을 상승시키기 위한 승압회로 및 보조 배터리 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터.
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