KR20110057941A - Ldc 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, LDC가 벅 모드로 동작할 때, 내부 스위치들의 오동작으로 인해 역전류가 발생하여도, 부스트 릴레이는 오프 상태로 유지되고 벅 다이오드는 LDC에서 보조 배터리 방향으로만 전류가 흐르도록 하므로, 보조 배터리에서 LDC로 흐르는 역전류는 차단될 수 있게 되어, LDC의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
역전류, LDC, 다이오드, 릴레이, 벅-부스트
Description
본 발명은 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 LDC의 제어 실패로 인해 발생되는 역방향 전류를 차단하여 LDC의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료 전지 차량은 연료 전지인 고전압의 메인 배터리와, 차량의 각 전장 부하들에 전압을 공급하기 위한 저전압의 보조 배터리를 구비한다.
그리고 고전압을 메인 배터리와 저전압의 보조 배터리 사이에는 메인 배터리에서 출력되는 전압의 변환(감압)하거나, 보조 배터리에서 출력되는 전압을 변환(승압)하기 위해서 양방향으로 전압을 변환할 수 있는 저전압 디씨-디씨 컨버터(Low-voltage DC-DC converter, "이하 LDC")가 구비된다.
이러한 LDC는 연료 전지 차량이 시동될 때에는 보조 배터리에서 인가되는 저전압을 승압하여, 상기 메인 배터리의 각 부품에 고전압을 인가하는 부스트 모드(boost mode)로 동작하여 연료 전지 차량을 시동시킨다.
그리고 LDC는 연료 전지 차량이 시동될 때 이외에는 메인 배터리에서 인가되 는 고전압을 감압하여, 상기 보조 배터리를 충전하거나, 차량 내의 각 전장 부하에 전압을 공급하는 벅 모드(buck mode)로 동작한다. 즉, 차량이 시동될 때와 시동된 후에 LDC를 통해서 흐르는 전류는 서로 반대가 된다. 그리고 이러한 LDC는 내부의 스위치 소자들의 동작에 따라 부스트 모드 또는 벅 모드로 동작한다.
그러나 이와 같은 LDC는 단순한 스위치 소자들의 동작만으로 부스트 모드와 벅 모드를 결정하기 때문에, 내부 스위치들의 동작에 오류가 발생될 경우에는 LDC를 통해서 흐르는 전류에 역 전류가 발생하여 LDC 단품이 파손될 수 도 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 부스트 릴레이가 오프 상태로 유지되고 벅 다이오드가 LDC에서 보조 배터리 방향으로만 전류가 흐르도록 하는 벅 모드일 때, LDC에 동작 오류가 발생되어도 부스트 릴레이 및 벅 다이오드를 통해 역전류를 차단할 수 있으므로 LDC의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 고전압의 메인 배터리와 저전압의 보조 배터리 사이에 장착되어, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압시키는 LDC의 동작 오류를 방지하는 시스템은 상기 보조 배터리의 제1전극과 LDC의 제1전극 사이에 전기적으로 연결되어, 상기 LDC에서 상기 보조 배터리로 흐르는 전류를 전달하는 벅 다이오드 및 상기 벅 다이오드와 병렬로 연결되어, 상기 벅 다이오드의 캐소드에서 애노드로 전류가 인가될 때, 온 되어 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 전류를 전달하는 부스트 릴레이를 포함할 수 있다.
상기 벅 다이오드는 상기 메인 배터리의 고전압을 감압하여 상기 보조 배터리로 인가하는 상기 LDC가 벅 모드로 동작할 때, 상기 애노드에서 상기 캐소드로 전류가 전달될 수 있다.
상기 부스트 릴레이는 상기 보조 배터리의 저전압을 승압하여 상기 메인 배터리로 인가하는 상기 LDC가 부스트 모드로 동작할 때, 온 되어 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 전류를 전달하고, 상기 메인 배터리의 고전압을 감압하여 상기 보조 배터리로 인가하는 상기 LDC가 벅 모드로 동작할 때 오프 되어, 상기 보조 배터리에서 상기 LDC로 흐르는 전류를 차단할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법은 고전압의 메인 배터리와 저전압의 보조 배터리 사이에 연결되어 상기 메인 배터리에서 인가되는 고전압을 감압하거나 상기 보조 배터리에서 인가되는 저전압을 승압하는 LDC가 구동하고 있는지 여부를 판단하는 LDC 구동 확인 단계와, 상기 LDC가 구동하고 있으면 상기 LDC가 보조 배터리에서 인가되는 저전압을 승압하는 부스트 모드로 동작하는지를 판단하는 LDC 동작 판단 단계 및 상기 LDC가 부스트 모드로 동작하면, 상기 LDC에서 상기 보조 배터리로만 전류가 인가되도록 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 장착된 벅 다이오드를 통해 전류가 인가될 수 없으므로, 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 장착된 부스트 릴레이를 온 시키는 부스트 릴레이 제어 단계를 포함할 수 있다.
상기 LDC 동작 판단 단계에서 상기 LDC가 부스트 모드로 동작하지 않는다면, 상기 LDC는 벅 모드로 동작하는 것으로 판단하고, 상기 부스트 릴레이 제어 단계에서 상기 부스트 릴레이를 오프 시켜서, 상기 보조 배터리에서 상기 LDC로 전류가 인가되는 것을 차단할 수 있다.
본 발명에 의한 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법은 부스트 릴레이가 오프 상태로 유지되고 벅 다이오드가 LDC에서 보조 배터리 방향으로만 전류가 흐르도록 하는 벅 모드일 때, LDC에 동작 오류가 발생되어도 부스트 릴레이 및 벅 다이오드를 통해 역전류를 차단할 수 있으므로 LDC의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LDC 오류 제어 시스템을 도시한 구성도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 LDC 오류 제어 시스템(10)은 고전압의 메인 배터리(1)와 저전압의 보조 배터리(2) 사이에 장착되어, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압시키는 LDC(3)의 동작에 오류가 발생될 경우 이를 제어하기 위한 부스트 릴레이(12) 및 벅 다이오드(11)를 포함한다.
우선, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압하는 양방향 LDC(3)는 연료 전지 차량에서 고전압의 메인 배터리(1)와 저전압의 보조 배터리(2) 사이에 전기적으로 연결된다.
그리고 LDC(3)는 내부의 스위치 소자들의 동작에 의해 메인 배터리(1)에서 인가되는 전압을 감압하거나 보조 배터리(2)에서 인가되는 전압을 승압한다. 그리고 LDC(3) 내부의 스위치 소자는 제어기(미도시)를 통해 동작이 제어된다.
이러한 LDC(3)는 보조 배터리(2)에서 인가되는 저전압을 승압하여, 상기 메인 배터리(1)의 각 부품에 고전압을 인가하는 부스트 모드(boost mode)로 동작할 수 있다. 이와 같은 LDC(3)는 차량이 시동 될 때, 부스트 모드로 동작하여 보조 배터리(2)의 저전압을 승압하고, 연료 전지인 메인 배터리(1)를 구동시키기 위한 구동 부품들에 승압된 전압을 인가하여 연료 전지 차량을 시동시킨다.
또한 LDC(3)는 메인 배터리(1)에서 인가되는 고전압을 감압하여, 상기 보조 배터리(2)를 충전하거나, 상기 보조 배터리(2)의 제1전극(양극)에 전기적으로 연결된 전장 부하(4)에 전압을 공급하는 벅 모드(buck mode)로 동작할 수 있다. 이와 같은 LDC(3)는 차량이 시동될 때 이외에는 벅 모드로 동작하여 메인 배터리(1)에서 인가되는 고전압을 감압하여, 상기 보조 배터리(2)를 충전하거나, 저전압에 의해 동작하는 차량의 전장 부하(4)에 저 전압을 공급한다.
그리고 벅 다이오드(11)는 상기 LDC(3)의 제1전극(양의 전극)과 보조 배터 리(2)의 제1전극(양의 전극) 사이에 전기적으로 연결된다. 이때 LDC(3)의 제2전극(음의 전극)과 보조 배터리(2)의 제2전극(음의 전극)은 접지(GND)에 연결된다.
이러한 벅 다이오드(11)는 애노드가 상기 LDC(3)에 전기적으로 연결되고, 캐소드가 보조 배터리(2)의 제1전극(양극)에 전기적으로 연결된다. 그러므로 상기 벅 다이오드(11)는 LDC(3)에서 보조 배터리(2)로 흐르는 전류는 전달하고, 보조 배터리(2)에서 LDC(3)로 흐르는 전류는 차단한다.
즉, LDC(3)가 벅 모드(buck mode)로 동작할 경우에는, LDC(3)에서 보조 배터리(2) 및 전장 부하(4)의 방향으로만 상기 벅 다이오드(11)를 통해 전류가 흐른다.
그리고 상기 부스트 릴레이(12)는 상기 LDC(3)의 제1전극과 보조 배터리(2)의 제1전극 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 벅 다이오드(11)와 병렬로 연결된다.
이러한 부스트 릴레이(12)는 상기 LDC(3)가 벅 모드일 때에는 보조 배터리(2)에서 LDC(3)로 전류가 인가되는 것을 차단하기 위해, 오프 상태로 유지된다.
또한 부스트 릴레이(12)는 LDC(3)가 보조 배터리(2)에서 인가되는 저전압을 고전압으로 승압하는 부스트 모드(boost mode)로 동작할 때에는 온 되어 상기 보조 배터리(2)에서 상기 LDC(3)로 전류를 전달한다.
그리고 LDC(3)는 연료 전지 차량이 시동될 때에만 부스트 모드로 동작하므로, 부스트 릴레이(12)는 차량 시동 될 때만 온 되고, 차량이 시동될 때 이외에는 오프 되어 보조 배터리(2)에서 LDC(3)로 전류가 인가되는 것을 차단한다.
즉, LDC(3)가 벅 모드로 동작할 때, 내부 스위치들의 오동작으로 인해 역전 류가 발생하여도, 상기 부스트 릴레이(12)는 오프 상태로 유지되고 상기 벅 다이오드(11)는 LDC(3)에서 보조 배터리(2) 방향으로만 전류가 흐르도록 하므로, 보조 배터리(2)에서 LDC(3)로 흐르는 전류는 차단된다. 그러므로 본 발명에 의한 LDC 오류 제어 시스템은 LDC(3)의 내부 스위칭 소자들의 동작 오류등으로 인해 발생되는 역방향 전류를 차단할 수 있으므로 LDC(3)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 1의 LDC 오류 제어 시스템의 구동 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 LDC 오류 제어 시스템의 구동 방법은 LDC 구동 확인 단계(S1), LDC 동작 판단 단계(S2), 부스트 릴레이 제어 단계(S3) 및 LDC 정지 확인 단계(S4)를 포함한다.
우선 LDC 구동 확인 단계(S1)에서는 고전압의 메인 배터리(1)와 저전압의 보조 배터리(2) 사이에 연결된 LDC(3)가 고전압을 감압하거나, 저전압을 승압하는 구동을 하는지 여부를 확인한다. 이러한 LDC(3)의 구동은 제어기에서 인가되는 신호에 의해 LDC(3) 내부의 스위치 동작하여, LDC(3)를 통해서 메인 배터리(1)에서 보조 배터리(2)로 전류가 인가되거나, 보조 배터리(2)에서 메인 배터리(1)로 전류가 인가될 경우에, LDC(3)가 동작하는 것으로 판단한다.
이와 같은 LDC 구동 확인 단계(S1)에서 LDC(3)를 통해 전류가 흐르지 않는다면 LDC(3)가 정지된 것으로 판단하고, LDC의 오류를 제어하기 위한 시스템의 구동을 종료한다.
그리고 LDC 구동 확인 단계(S1)에서 LDC(3)를 통해 메인 배터리(1)에서 보조 배터리(2)로 전류가 흐르거나, 보조 배터리(2)에서 메인 배터리(1)로 전류가 흐르면, LDC(3)가 구동하는 것으로 판단하고, LDC 동작 판단 단계(S2)가 실행된다.
그리고 LDC 동작 판단 단계(S2)에서는 LDC(3)가 보조 배터리(2)에서 인가되는 저전압을 승압하여 메인 배터리(1)와 메인 배터리(1)를 구동시키는 구동 부품으로 인가되는 부스트 모드(boost mode)로 동작하는지 여부를 판단한다.
상기 LDC 동작 판단 단계(S2)에서 LDC(3)가 부스트 모드로 동작할 경우에는, 상기 보조 배터리(2)에서 인가되는 전압을 LDC(3)로 전달하기 위해서 부스트 릴레이(12)를 온 시키는 부스트 릴레이 제어 단계(S3)의 부스트 릴레이 온 단계(S31)가 실행된다.
이와 반대로 LDC 동작 판단 단계(S2)에서 LDC(3) 부스트 모드로 동작하지 않을 경우에는, 메인 배터리(1)에서 인가되는 고전압을 감압하는 벅 모드(buck mode)로 동작하는 것으로 판단하고, 부스트 릴레이(12)를 통해 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해서 부스트 릴레이(12)를 오프 시키는 부스트 릴레이 제어 단계(S3)의 부스트 릴레이 오프 단계(S32)가 실행된다.
그리고 부스트 릴레이 제어 단계(S3)에서 부스트 릴레이(12)의 동작을 제어한 후에는, LDC(3)의 동작 변화에 따라 부스트 릴레이(12)의 동작을 제어하기 위해서 LDC(3)의 동작이 정지되었는지 여부를 판단하는 LDC 정지 확인 단계(S4)가 실행된다.
그리고 LDC 정지 확인 단계(S4)에서 LDC(3)가 정지된 것으로 판단되면, LDC(3)의 동작 오류에 대한 제어를 종료한다. 또한 LDC 정지 확인 단계(S4)에서 LDC(3)가 동작하는 것으로 판단되면 LDC(3)의 동작 모드를 확인하기 위해서 LDC 동작 판단 단계(S2)가 재실행된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LDC 오류 제어 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 LDC 오류 제어 시스템의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1; 메인 배터리 2; 보조 배터리
3; LDC 4; 전장 부하
10; LDC 오류 제어 시스템 11; 벅 다이오드
12; 부스트 릴레이
Claims (5)
- 고전압의 메인 배터리와 저전압의 보조 배터리 사이에 장착되어, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압시키는 LDC의 동작 오류를 방지하는 시스템은상기 보조 배터리의 제1전극과 LDC의 제1전극 사이에 전기적으로 연결되어, 상기 LDC에서 상기 보조 배터리로 흐르는 전류를 전달하는 벅 다이오드; 및상기 벅 다이오드와 병렬로 연결되어, 상기 벅 다이오드의 캐소드에서 애노드로 전류가 인가될 때, 온 되어 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 전류를 전달하는 부스트 릴레이를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LDC 오류 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,상기 벅 다이오드는 상기 메인 배터리의 고전압을 감압하여 상기 보조 배터리로 인가하는 상기 LDC가 벅 모드로 동작할 때, 상기 애노드에서 상기 캐소드로 전류가 전달되는 것을 특징으로 하는 LDC 오류 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,상기 부스트 릴레이는 상기 보조 배터리의 저전압을 승압하여 상기 메인 배터리로 인가하는 상기 LDC가 부스트 모드로 동작할 때, 온 되어 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 전류를 전달하고,상기 메인 배터리의 고전압을 감압하여 상기 보조 배터리로 인가하는 상기 LDC가 벅 모드로 동작할 때 오프 되어, 상기 보조 배터리에서 상기 LDC로 흐르는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 LDC 오류 제어 시스템.
- 고전압의 메인 배터리와 저전압의 보조 배터리 사이에 연결되어 상기 메인 배터리에서 인가되는 고전압을 감압하거나 상기 보조 배터리에서 인가되는 저전압을 승압하는 LDC가 구동하고 있는지 여부를 판단하는 LDC 구동 확인 단계;상기 LDC가 구동하고 있으면 상기 LDC가 보조 배터리에서 인가되는 저전압을 승압하는 부스트 모드로 동작하는지를 판단하는 LDC 동작 판단 단계; 및상기 LDC가 부스트 모드로 동작하면, 상기 LDC에서 상기 보조 배터리로만 전류가 인가되도록 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 장착된 벅 다이오드를 통해 전류가 인가될 수 없으므로, 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 장착된 부스트 릴레이를 온 시키는 부스트 릴레이 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LDC 오류 제어 시스템의 구동 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 LDC 동작 판단 단계에서상기 LDC가 부스트 모드로 동작하지 않는다면, 상기 LDC는 벅 모드로 동작하는 것으로 판단하고, 상기 부스트 릴레이 제어 단계에서 상기 부스트 릴레이를 오프 시켜서, 상기 보조 배터리에서 상기 LDC로 전류가 인가되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 LDC 오류 제어 시스템의 구동 방법.
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2009
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