KR20180020432A - 전력 제어 유닛 및 이의 동작 방법 - Google Patents

전력 제어 유닛 및 이의 동작 방법 Download PDF

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KR20180020432A
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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.

Description

전력 제어 유닛 및 이의 동작 방법{Power control unit and operating method thereof}
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.
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.
이러한 친환경 정책에 따른 기술 개발에 부응하여, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 친환경차가 개발되기에 이르렀으며, 친환경차에 대한 지속적인 연구가 이루어지고 있다.
일반적으로 하이브리드 자동차나 전기 자동차에는 전기 모터의 구동전력을 제공하는 고전압 배터리가 필수적으로 장착되며, 고전압 배터리는 차량 운행 중에 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급한다.
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.
이러한 전력 제어 유닛은 LDC, 인버터 등의 전력 전자부품들을 필수적으로 포함하고, 이러한 전력 전자부품들은 대전류를 스위칭하기 때문에 원활한 동작을 위해서 각각의 부품을 냉각시켜야 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
상기 하우징에 배치되는 방열 PCB(Printed Circuit Board)를 더 포함하고, 상기 컨버터 및 상기 온도 센서는 상기 방열 PDB에 배치된다.
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.
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.
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.
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.
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.
상기 전자식 워터 펌프를 제어하는 단계는, 상기 하우징의 온도가 상기 설정 온도 이상이면 상기 온도 센서의 고장을 표시하고, 전력 변환 동작을 중지하는 것을 포함한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛 및 이의 동작 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이때, 상기 제어기(130)는 소자 열저항 사양을 고려한 인가 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 계산한다.
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.
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.
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.
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.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 제어기(130)는 온도 센싱부(131), 온도 검출부(132) 및 제어부(133)로 구성될 수 있다.
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.
여기서, 상기 온도 센싱부(131) 및 온도 검출부(132)에서 감지 및 검출된 온도는 하우징(140)의 온도이다.
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.
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.
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.
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.
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.
이때, 상기 제어부(133)는 소자 열저항 사양을 고려한 인가 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 계산한다.
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.
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.
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.
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.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 유닛의 동작에 따른 순서를 도시한 플로우챠트이다.
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).
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).
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).
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).
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).
이때, 상기 제어기(130)는 소자 열저항 사양을 고려한 인가 전력에 따른 온도 상승분을 하우징(140)의 온도에 합산하여 계산한다.
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.
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).
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.
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).
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).
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.
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.
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 PCB

Claims (10)

  1. 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 구현되는
    전력 제어 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징에 배치되는 방열 PCB(Printed Circuit Board)를 더 포함하고,
    상기 컨버터 및 상기 온도 센서는 상기 방열 PDB에 배치되는
    전력 제어 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    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.
  4. 제 1 항에 있어서,
    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 계산하는
    전력 제어 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    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.
  6. 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 포함하는
    전력 제어 유닛의 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    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.
  8. 제 7 항에 있어서,
    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.
  9. 제 6 항에 있어서,
    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.
  10. 제 6 항에 있어서,
    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.
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