KR102125893B1 - Discharge Vehicle Jump Start System Using Auxiliary Energy Storage Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방전된 차량 배터리를 이용하여 보조 에너지 저장 장치를 충전하고 시동시의 순간적인 부하에 대하여 에너지를 제공할 수 있도록 한 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템에 관한 것으로, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하는 충전 모듈;충전 모듈의 제어에 의해 방전된 차량의 배터리의 남은 전력을 이용하여 충전되어 방전된 차량의 시동시에 필요한 전력을 공급하는 보조 에너지 저장 장치;운전자가 시동을 거는 것을 감지하여 보조 에너지 저장 장치의 전력을 방전 차량의 시동 모터로 공급하는 시동 모듈;을 포함하는 것이다.The present invention relates to a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device that enables charging of the auxiliary energy storage device using a discharged vehicle battery and providing energy for an instantaneous load at start-up. A charging module that charges an auxiliary energy storage device using a battery; an auxiliary energy storage device that supplies power required for starting a discharged vehicle that is charged and discharged using the remaining power of a battery discharged by the control of the charging module; It includes a; starting module that detects that the start, and supplies the power of the auxiliary energy storage device to the starting motor of the discharge vehicle.
Description
본 발명은 방전 차량의 시동 제어에 관한 것으로, 구체적으로 방전된 차량 배터리를 이용하여 보조 에너지 저장 장치를 충전하고 시동시의 순간적인 부하에 대하여 에너지를 제공할 수 있도록 한 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to starting control of a discharge vehicle, specifically using a discharged vehicle battery to charge the auxiliary energy storage device and discharge using the auxiliary energy storage device to provide energy for an instantaneous load at startup. Vehicle jump start system.
일반적으로, 차량에 장착되는 각종의 전장장치에 소요되는 전원은 배터리를 통해 공급되도록 되어 있고, 이러한 배터리는 차량의 주행에 따라 엔진과 연결된 발전기를 통해 지속적으로 충전 동작이 수행되어 반영구적으로 사용할 수 있도록 이루어져 있다.In general, power required for various electric devices mounted on a vehicle is to be supplied through a battery, and such a battery is continuously charged through a generator connected to an engine according to driving of the vehicle so that it can be used semi-permanently. consist of.
이러한 차량용 배터리는 차량의 시동에 필요한 시동전원을 공급할 뿐만 아니라, 전조등이나 차폭등, 비상등과 같은 등화장치와 와이퍼장치, 파워 윈도우장치 등과 같은 전장장치에 전원을 공급한다.Such a vehicle battery not only supplies the starting power required for starting the vehicle, but also supplies power to lighting devices such as headlights, car lights, emergency lights, and electric devices such as wiper devices and power window devices.
이러한 차량용 배터리는 차량이 정차한 상태에서 부주의하게 등화장치와 같은 전장장치를 작동시킨 상태에서 방치하게 되면, 배터리 전원의 지속적인 사용에 따라 방전이 이루어져서 차후에 차량의 시동을 걸기 위한 전원의 확보가 불가능하게 되고, 방전된 배터리를 충전하기 위해서는 별도의 전원 케이블을 사용하여 다른 차량의 배터리와 연결하여 충전을 받거나 정비업소에서 충전을 받아야 한다는 문제점이 발생된다.When a vehicle battery is left unattended while an electric device such as a lighting device is inadvertently operated while the vehicle is stopped, discharge is generated according to the continuous use of battery power, making it impossible to secure power for starting the vehicle later. In order to charge the discharged battery, there is a problem in that a separate power cable is used to connect to the battery of another vehicle to be charged or to be charged at a maintenance shop.
이와 같이 방전된 배터리는 남아 있는 에너지가 전혀 없는 것이 아니고 순간적인 전류가 약해서 시동을 걸수 없는 상태가 되는 것으로, 남아 있는 에너지를 사용하여 차량 시동을 걸수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.The discharged battery does not have any remaining energy, and the instantaneous current is weak, so that it cannot be started, and there is a need to develop a new technology that can start the vehicle using the remaining energy.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 방전 차량의 시동 제어의 문제를 해결하기 위한 것으로, 방전된 차량 배터리를 이용하여 보조 에너지 저장 장치를 충전하고 시동시의 순간적인 부하에 대하여 에너지를 제공할 수 있도록 한 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problem of starting control of the discharge vehicle of the prior art, using the discharged vehicle battery to charge the auxiliary energy storage device and to provide energy for the instantaneous load at start-up An object of the present invention is to provide a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device.
본 발명은 용량에 비해 순간적인 전력이 강한 슈퍼캐패시터 또는 LTO 배터리와 같은 보조 에너지 저장 장치를 사용하여 시동모듈이 운전자가 시동을 거는 것을 감지하여 보조 에너지 저장 장치가 차량 시동에 필요한 전력을 공급할 수 있도록 한 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention uses an auxiliary energy storage device, such as a supercapacitor or an LTO battery, which has an instantaneous power that is stronger than the capacity, so that the starting module detects that the driver is starting, so that the auxiliary energy storage device can supply power required to start the vehicle. An object of the present invention is to provide a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device.
본 발명은 인덕터 혹은 트랜스포머의 전류를 자기포화 직전까지 제어하여 슈퍼캐패시터 또는 LTO 배터리와 같은 보조 에너지 저장 장치를 같은 비용, 사이즈 등에서 빠르게 충전할 수 있도록 하여 방전 차량의 시동이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention controls the current of the inductor or transformer until just before self-saturation, so that an auxiliary energy storage device such as a supercapacitor or an LTO battery can be quickly charged at the same cost, size, etc. so that the start of a discharge vehicle can be efficiently performed. It is an object to provide a discharge vehicle jump start system using an energy storage device.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템은 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하는 충전 모듈;충전 모듈의 제어에 의해 방전된 차량의 배터리의 남은 전력을 이용하여 충전되어 방전된 차량의 시동시에 필요한 전력을 공급하는 보조 에너지 저장 장치;운전자가 시동을 거는 것을 감지하여 보조 에너지 저장 장치의 전력을 방전 차량의 시동 모터로 공급하는 시동 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.Discharge vehicle jump start system using the auxiliary energy storage device according to the present invention for achieving the above object is a charging module for charging the auxiliary energy storage device using the battery of the discharge vehicle; the battery of the vehicle discharged by the control of the charging module A secondary energy storage device that supplies power required when starting a vehicle that is charged and discharged by using the remaining power of the vehicle; a startup module that detects a driver starting and supplies power of the secondary energy storage device to the starting motor of the discharged vehicle. It is characterized by including.
여기서, 충전 모듈은, Buck-Boost로 동작하고, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하기 위한 파워단과, 보조 에너지 저장장치의 충전 제어를 위한 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하는 제어단을 포함하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap), 배터리 전압(Vbatt)을 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gbuckboost)를 출력하는 것을 특징으로 한다.Here, the charging module operates as a Buck-Boost, and includes a power stage for charging an auxiliary energy storage device using a battery of a discharge vehicle, and a control terminal having a converter control logic for charging control of the auxiliary energy storage device. , The converter control logic unit is characterized in that it receives the current (I L ) of the inductor L, the voltage (V Cap ) of the capacitor C, and the battery voltage (V batt ) and outputs the input signal (G buckboost ) of the two switch elements. .
그리고 컨버터 컨트롤 로직부는, 파워단의 인덕터 L의 전류(IL)이 기준 값보다 커지면 스위치를 즉각 OFF 하고, 다음 주기에 ON 하는 피크 전류 모드 제어(Peak current mode control)를 하고, 인덕터의 자기포화 전류점(Isaturation) 까지 (IL)을 제어하여 보조 에너지 저장 장치를 충전하고, 충전이 완료되어 전압(VCap)이 기준에 도달하면 입력신호(Gbuckboost)를 OFF하는 것을 특징으로 한다.The converter control logic unit immediately turns off the switch when the current I L of the inductor L of the power stage becomes greater than the reference value, performs peak current mode control to turn on the next cycle, and self-saturates the inductor. It is characterized by controlling the (I L ) to the current point (I saturation ) to charge the auxiliary energy storage device, and turning off the input signal (G buckboost ) when charging is completed and the voltage (V Cap ) reaches the standard.
그리고 충전 모듈은 평균 전류 모드 제어(Average current mode control)시에, Buck 구간 + Buck-Boost 구간 + Boost 구간으로 나누어 제어를 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the charging module is characterized in that it controls by dividing it into a Buck section + Buck-Boost section + Boost section during average current mode control.
그리고 보조 에너지 저장장치로 슈퍼캐패시터를 사용하는 경우에 배터리 nominal voltage의 1.2배까지 충전을 하는 것을 특징으로 한다.And when using a super capacitor as an auxiliary energy storage device, it is characterized by charging up to 1.2 times the nominal voltage of the battery.
그리고 시동 모듈은, 운전자가 시동을 거는 것을 감지하는 제어단과, 보조 에너지 저장 장치의 전력을 방전 차량의 시동 모터로 공급하는 스위치단을 구비하고 충전 모듈의 제어에 의해 보조 에너지 저장장치가 완충되면 동작을 시작하여, 제어단의 시동 제어 로직부가 방전된 차량 배터리의 전압을 받아 스위치의 입력신호(Gstart)를 출력하고, 운전자가 시동버튼을 눌러 시동을 거는 시점의 배터리 전압(Vbatt)이 감소하는 것을 감지하여 스위치를 닫아 보조 에너지 저장 장치의 전력이 방전 차량의 시동 모터로 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the starting module includes a control stage for detecting that the driver is starting, and a switch stage for supplying power of the auxiliary energy storage device to the starting motor of the discharge vehicle, and operates when the auxiliary energy storage device is fully charged by the control of the charging module. Starting, the start control logic of the control unit receives the voltage of the discharged vehicle battery and outputs the switch input signal (G start ), and the battery voltage (V batt ) at the time when the driver presses the start button to start is reduced. It is characterized in that by closing the switch to detect that the power of the auxiliary energy storage device is supplied to the starting motor of the discharge vehicle.
그리고 운전자가 시동버튼을 눌러 시동을 거는 시점의 판단은 차량 배터리의 순간 과출력 부하를 검출하여 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the determination of the point at which the driver starts by pressing the start button is characterized by detecting and determining the instantaneous overpower load of the vehicle battery.
그리고 충전 모듈은, 플라이백으로 동작하고, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하기 위한 파워단과, 보조 에너지 저장장치의 충전 제어를 위한 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하는 제어단을 포함하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap)를 입력받고 1개의 스위치 소자의 입력신호(Gflyback)를 출력하는 것을 특징으로 한다.The charging module includes a power stage for operating as a flyback, charging an auxiliary energy storage device using a battery of a discharge vehicle, and a control terminal having a converter control logic for charging control of the auxiliary energy storage device, and a converter. The control logic unit is characterized in that it receives the current (I L ) of the inductor L and the voltage (V Cap ) of the capacitor C and outputs an input signal (G flyback ) of one switch element.
그리고 충전 모듈은, 부스트(Boost)로 동작하고, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하기 위한 파워단과, 보조 에너지 저장장치의 충전 제어를 위한 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하는 제어단을 포함하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap)를 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gboost)를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the charging module operates as a boost, and includes a power stage for charging an auxiliary energy storage device using a battery of a discharge vehicle, and a control terminal having a converter control logic for charging control of the auxiliary energy storage device. , The converter control logic unit is characterized in that it receives the current (I L ) of the inductor L and the voltage (V Cap ) of the capacitor C and outputs the input signals (G boost ) of the two switch elements.
그리고 충전 모듈은, 벅 & 벅부스트 & 부스트로 동작하고, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하기 위한 파워단과, 보조 에너지 저장장치의 충전 제어를 위한 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하는 제어단을 포함하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap), 배터리 전압(Vbatt)을 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gboost)(Gbuck)를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the charging module operates as a buck & buck boost & boost, and includes a power stage for charging the auxiliary energy storage device using the battery of the discharge vehicle, and a control terminal having a converter control logic for charging control of the auxiliary energy storage device. The converter control logic unit receives the current (I L ) of the inductor L, the voltage (V Cap ) of the capacitor C, and the battery voltage (V batt ) and receives the input signals (G boost ) (G buck ) of the two switch elements. It is characterized by outputting.
그리고 충전 모듈은, 벅 & 벅부스트 & 부스트로 동작하고, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하기 위한 파워단과, 보조 에너지 저장장치의 충전 제어를 위한 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하는 제어단을 포함하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap)을 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gboost)(Gbuck)를 출력하고, 시동 모듈은 배터리 전압(Vbatt)(IM)을 센싱하여 시동모터로 전력을 공급하는 시점을 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the charging module operates as a buck & buck boost & boost, and includes a power stage for charging the auxiliary energy storage device using the battery of the discharge vehicle, and a control terminal having a converter control logic for charging control of the auxiliary energy storage device. Included, the converter control logic unit receives the current (I L ) of the inductor L and the voltage (V Cap ) of the capacitor C and outputs the input signals (G boost ) (G buck ) of the two switch elements, and the starting module is a battery It is characterized by sensing the voltage (V batt ) (I M ) and detecting the time when power is supplied to the starting motor.
이와 같은 본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.The discharge vehicle jump start system using the auxiliary energy storage device according to the present invention has the following effects.
첫째, 방전된 차량 배터리를 이용하여 보조 에너지 저장 장치를 충전하고 시동시의 순간적인 부하에 대하여 에너지를 제공할 수 있도록 한 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템을 제공한다.First, a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device is provided, which allows an auxiliary energy storage device to be charged using a discharged vehicle battery and provides energy for an instantaneous load at startup.
둘째, 용량에 비해 순간적인 전력이 강한 슈퍼캐패시터 또는 LTO 배터리와 같은 보조 에너지 저장 장치를 사용하여 시동모듈이 운전자가 시동을 거는 것을 감지하여 보조 에너지 저장 장치가 차량 시동에 필요한 전력을 공급할 수 있어 운전자의 편리성을 높일 수 있다.Second, by using an auxiliary energy storage device, such as a supercapacitor or LTO battery, which has an instantaneous power that is stronger than its capacity, the starting module detects that the driver is starting, and the auxiliary energy storage device can supply power required to start the vehicle. Can increase the convenience.
셋째, 인덕터 혹은 트랜스포머의 전류를 자기포화 직전까지 제어하여 슈퍼캐패시터 또는 LTO 배터리와 같은 보조 에너지 저장 장치를 같은 비용, 사이즈 등에서 빠르게 충전할 수 있도록 하여 방전 차량의 시동이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.Third, by controlling the current of the inductor or transformer until just before self-saturation, a secondary energy storage device such as a supercapacitor or an LTO battery can be quickly charged at the same cost and size, so that the start of the discharge vehicle can be efficiently performed.
도 1a내지 도 1c는 본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 구성 블록도
도 2는 본 발명에 사용되는 시동 모듈의 일 예를 나타낸 구성도
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실 시예에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 상세 구성도Figures 1a to 1c is a block diagram of a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to the present invention
2 is a block diagram showing an example of a starting module used in the present invention
3 to 7 is a detailed configuration diagram of a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to an embodiment of the present invention
이하, 본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the discharge vehicle jump start system using the auxiliary energy storage device according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of the discharge vehicle jump start system using the auxiliary energy storage device according to the present invention will become apparent through detailed description of each embodiment below.
도 1a내지 도 1c는 본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 구성 블록도이고, 도 2는 본 발명에 사용되는 시동 모듈의 일 예를 나타낸 구성도이다.1A to 1C are configuration block diagrams of a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a starting module used in the present invention.
본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템은 방전된 차량 배터리를 이용하여 보조 에너지 저장 장치를 충전하고 시동시의 순간적인 부하에 대하여 에너지를 제공할 수 있도록 한 것이다.The discharge vehicle jump start system using the auxiliary energy storage device according to the present invention is to charge the auxiliary energy storage device using the discharged vehicle battery and provide energy for an instantaneous load at start-up.
이를 위하여 본 발명은 용량에 비해 순간적인 전력이 강한 슈퍼캐패시터 또는 LTO 배터리와 같은 보조 에너지 저장 장치를 사용하여 시동모듈이 운전자가 시동을 거는 것을 감지하여 보조 에너지 저장 장치가 차량 시동에 필요한 전력을 공급할 수 있도록 하는 구성을 포함할 수 있다.To this end, the present invention uses an auxiliary energy storage device, such as a supercapacitor or an LTO battery, which has an instantaneous power that is stronger than the capacity, so that the starting module detects that the driver is starting, and the auxiliary energy storage device supplies power required to start the vehicle. It may include a configuration to enable.
본 발명은 인덕터 혹은 트랜스포머의 전류를 자기포화 직전까지 제어하여 슈퍼캐패시터 또는 LTO 배터리와 같은 보조 에너지 저장 장치를 같은 비용, 사이즈 등에서 빠르게 충전할 수 있도록 하는 구성을 포함할 수 있다.The present invention may include a configuration to control the current of the inductor or transformer until just before self-saturation to rapidly charge an auxiliary energy storage device such as a supercapacitor or LTO battery at the same cost and size.
본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템은 방전 차량(40)의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치(20)를 충전하는 충전 모듈(10)과, 충전 모듈(10)의 제어에 의해 충전되어 방전된 차량의 시동시에 필요한 전력을 공급하는 보조 에너지 저장 장치(20)와, 운전자가 시동을 거는 것을 감지하여 보조 에너지 저장 장치(20)의 전력을 방전 차량(40)의 시동 모터로 공급하는 시동 모듈(30)을 포함한다. Discharge vehicle jump start system using the auxiliary energy storage device according to the present invention is used to control the
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템은 충전 모듈(10)이 방전된 차량 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치(20)를 충전하는 역할을 한다.The discharge vehicle jump start system using the auxiliary energy storage device according to the present invention having such a configuration serves to charge the auxiliary
보조 에너지 저장장치(20)는 용량에 비해 순간적인 전력이 강한 장치를 이용한다. 본 발명의 실시 예에서는 슈퍼캐패시터와 LTO 배터리(리튬티타늄화합물 배터리)를 사용할 수 있고 이로 제한되지 않는다.The auxiliary
시동 모듈(30)은 보조 에너지 저장장치(20)의 충전이 완료된 후 운전자가 시동을 거는 것을 감지하여 보조 에너지 저장장치(20)를 차량에 연결시키고, 보조 에너지 저장장치(20)는 차량이 시동을 걸기에 충분한 전력을 공급하게 된다.The
충전 모듈(10)은 Buck-Boost로 구현할 수 있으며, Power단과 제어단으로 구성되어 있다.The
그리고 충전 모듈(10)은 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap), 배터리 전압(Vbatt)을 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gbuckboost)를 출력한다.In addition, the
인덕터 L의 전류(IL)이 기준 값보다 커지면 스위치를 즉각 OFF 하고, 다음 주기에 ON 하는 피크 전류 모드 제어(Peak current mode control)를 하게 된다.When the current (I L ) of the inductor L becomes larger than the reference value, the switch is immediately turned off and peak current mode control is turned on in the next cycle.
여기서, 인덕터 L의 전류(IL)를 제어하는 이유는 작은 사이즈의 컨버터로 빠르게 슈퍼캐패시터를 충전하기 위한 것이다.The reason for control of the inductor L current (I L) is intended to rapidly charge the super capacitor in the converter of small size.
인덕터의 자기포화 전류점(Isaturation) 직전에서 (IL)을 제어하게 되면, 같은 L에서 최대한 빠르게 충전할 수 있다.If (I L ) is controlled just before the self-saturation current point (I saturation ) of the inductor, charging can be performed at the same L as quickly as possible.
또한, 평균 전류 모드 제어(Average current mode control)가 아닌 피크 전류 모드 제어(Peak current mode control)를 하는 것에 의해 (IL)을 안전하게 인덕터의 자기포화 전류점(Isaturation) 직전까지 제어할 수 있다.In addition, by performing peak current mode control rather than average current mode control, (I L ) can be safely controlled just before the self-saturation current point (I saturation ) of the inductor. .
또한, 충전이 완료되어 전압(VCap)이 기준에 도달하면 입력신호(Gbuckboost)를 OFF한다.In addition, when charging is completed and the voltage V Cap reaches the reference, the input signal G buckboost is turned off.
충전 모듈(10)은 평균 전류 모드 제어(Average current mode control)시에 Buck 구간 + Buck-Boost 구간 + Boost 구간으로 나누어 제어를 한다.The charging
그리고 보조 에너지 저장장치(20)로 사용되는 슈퍼캐패시터는 배터리 nominal voltage의 약 1.2배까지 충전한다.And the super capacitor used as the auxiliary
소형차의 경우 12V배터리를 사용하므로 약 14.5V까지 충전하고, 대형버스나 화물트럭의 경우 24V배터리를 사용하므로 28~29V까지 충전한다.Since it uses a 12V battery for small cars, it charges up to about 14.5V, and for a large bus or cargo truck, it charges to 28~29V because it uses a 24V battery.
그리고 충전 모듈(10)의 제어에 의해 슈퍼캐패시터가 완충되면, 시동 모듈(30)이 역할을 시작한다.And when the supercapacitor is fully charged by the control of the charging
시동 모듈(10)은 스위치단과 제어단으로 구성되어 있다.The starting
시동 모듈(10)은 시동 제어 로직부를 포함하고, 방전된 차량 배터리의 전압을 받아 스위치의 입력신호(Gstart)를 출력한다.The starting
운전자가 시동버튼을 눌러 시동을 걸게 되면, 차량 배터리의 전압이 급감하는데, 시동 제어 로직부에서 이를 감지하여 스위치를 닫아주어 슈퍼캐패시터의 전류가 시동모터로 갈 수 있게 한다.When the driver starts the engine by pressing the start button, the voltage of the vehicle battery rapidly decreases. The start control logic detects this and closes the switch so that the current of the supercapacitor can go to the starter motor.
배터리 전압(Vbatt)만을 센싱하기 때문에 자동차 배터리에 +극, -극을 연결하는 것에 의해 시동모터로 전력을 공급하는 시점을 감지할 수 있다.Since only the battery voltage (V batt ) is sensed, it is possible to detect the point of time when power is supplied to the starting motor by connecting + and-poles to the vehicle battery.
이하에서 본 발명의 실 시예에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실 시예에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 상세 구성도이다.3 to 7 are detailed configuration diagrams of a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 벅 부스트(Buck Boost)를 이용하여 구현되고 충전 모듈은 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap), 배터리 전압(Vbatt)을 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gbuckboost)를 출력한다.Figure 3 shows the configuration of a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to a first embodiment of the present invention, implemented using Buck Boost, and the charging module has a converter control logic unit, The converter control logic unit receives the current (I L ) of the inductor L, the voltage (V Cap ) of the capacitor C, and the battery voltage (V batt ) and outputs the input signals (G buckboost ) of the two switch elements.
인덕터 L의 전류(IL)이 기준 값보다 커지면 스위치를 즉각 OFF 하고, 다음 주기에 ON 하는 피크 전류 모드 제어(Peak current mode control)를 하게 된다.When the current (I L ) of the inductor L becomes larger than the reference value, the switch is immediately turned off and peak current mode control is turned on in the next cycle.
시동 모듈은 배터리 전압(Vbatt)만을 센싱하여 시동모터로 전력을 공급하는 시점을 감지할 수 있다.The starter module senses only the battery voltage (V batt ) and can detect a time when power is supplied to the starter motor.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 플라이백을 이용하여 구현되고 충전 모듈은 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap)를 입력받고 1개의 스위치 소자의 입력신호(Gflyback)를 출력한다.Figure 4 shows the configuration of a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to a second embodiment of the present invention, implemented using a flyback, and the charging module has a converter control logic unit, and the converter control logic unit It receives the current (I L ) of the inductor L and the voltage (V Cap ) of the capacitor C and outputs the input signal (G flyback ) of one switch element.
인덕터 L의 전류(IL)이 기준 값보다 커지면 스위치를 즉각 OFF 하고, 다음 주기에 ON 하는 피크 전류 모드 제어(Peak current mode control)를 하게 된다.When the current (I L ) of the inductor L becomes larger than the reference value, the switch is immediately turned off and peak current mode control is turned on in the next cycle.
시동 모듈은 배터리 전압(Vbatt)만을 센싱하여 시동모터로 전력을 공급하는 시점을 감지할 수 있다.The starter module senses only the battery voltage (V batt ) and can detect a time when power is supplied to the starter motor.
도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 부스트(Boost)를 이용하여 구현되고 충전 모듈은 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap)를 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gboost)를 출력한다.Figure 5 shows the configuration of a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to a third embodiment of the present invention, implemented using a boost (Boost) and the charging module is provided with a converter control logic, converter control The logic unit receives the current I L of the inductor L and the voltage V Cap of the capacitor C and outputs the input signals G boost of the two switch elements.
인덕터 L의 전류(IL)이 기준 값보다 커지면 스위치를 즉각 OFF 하고, 다음 주기에 ON 하는 피크 전류 모드 제어(Peak current mode control)를 하게 된다.When the current (I L ) of the inductor L becomes larger than the reference value, the switch is immediately turned off and peak current mode control is turned on in the next cycle.
시동 모듈은 배터리 전압(Vbatt)만을 센싱하여 시동모터로 전력을 공급하는 시점을 감지할 수 있다.The starter module senses only the battery voltage (V batt ) and can detect a time when power is supplied to the starter motor.
도 6은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 벅 & 벅부스트 & 부스트를 이용하여 구현되고 충전 모듈은 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap), 배터리 전압(Vbatt)를 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gboost)(Gbuck)를 출력한다.6 shows the configuration of a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to a fourth embodiment of the present invention, implemented using buck & buck-boost & boost, and the charging module has a converter control logic, The converter control logic unit receives the current (I L ) of the inductor L, the voltage (V Cap ) of the capacitor C, and the battery voltage (V batt ) and outputs the input signals (G boost ) (G buck ) of the two switch elements.
인덕터 L의 전류(IL)이 기준 값보다 커지면 스위치를 즉각 OFF 하고, 다음 주기에 ON 하는 피크 전류 모드 제어(Peak current mode control)를 하게 된다.When the current (I L ) of the inductor L becomes larger than the reference value, the switch is immediately turned off and peak current mode control is turned on in the next cycle.
시동 모듈은 배터리 전압(Vbatt)만을 센싱하여 시동모터로 전력을 공급하는 시점을 감지할 수 있다.The starter module senses only the battery voltage (V batt ) and can detect a time when power is supplied to the starter motor.
도 7은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 벅 & 벅부스트 & 부스트를 이용하여 구현되고 충전 모듈은 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap)을 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gboost)(Gbuck)를 출력한다.7 is a view showing the configuration of a discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device according to a fifth embodiment of the present invention, implemented using buck & buck boost & boost, and the charging module has a converter control logic unit, The converter control logic unit receives the current I L of the inductor L and the voltage V Cap of the capacitor C, and outputs the input signals G boost (G buck ) of the two switch elements.
인덕터 L의 전류(IL)이 기준 값보다 커지면 스위치를 즉각 OFF 하고, 다음 주기에 ON 하는 피크 전류 모드 제어(Peak current mode control)를 하게 된다.When the current (I L ) of the inductor L becomes larger than the reference value, the switch is immediately turned off and peak current mode control is turned on in the next cycle.
시동 모듈은 배터리 전압(Vbatt)(IM)을 센싱하여 시동모터로 전력을 공급하는 시점을 감지할 수 있다.The starter module senses the battery voltage V batt (I M ) and detects a time when power is supplied to the starter motor.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템은 방전된 차량 배터리를 이용하여 보조 에너지 저장 장치를 충전하고 시동시의 순간적인 부하에 대하여 에너지를 제공하여 방전 차량의 시동이 원활하게 걸릴 수 있도록 한 것이다.The discharge vehicle jump start system using the auxiliary energy storage device according to the present invention described above charges the auxiliary energy storage device using the discharged vehicle battery and provides energy for the instantaneous load at start-up, so that the starting of the discharge vehicle is started. This is to make it take smoothly.
본 발명은 인덕터 혹은 트랜스포머의 전류를 자기포화 직전까지 제어하여 슈퍼캐패시터 또는 LTO 배터리와 같은 보조 에너지 저장 장치를 같은 비용, 사이즈 등에서 빠르게 충전할 수 있도록 하여 방전 차량의 시동이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.The present invention is to control the current of the inductor or transformer until just before self-saturation, so that an auxiliary energy storage device such as a supercapacitor or an LTO battery can be quickly charged at the same cost and size, so that the start of a discharge vehicle can be efficiently performed.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention as described above.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the specified embodiments should be considered in terms of explanation rather than limitation, and the scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range are included in the present invention. Should be interpreted.
10. 충전 모듈 20. 보조 에너지 저장 장치
30. 시동 모듈 40. 방전 차량10. Charging
30. Starting
Claims (11)
충전 모듈의 제어에 의해 방전된 차량의 배터리의 남은 전력을 이용하여 충전되어 방전된 차량의 시동시에 필요한 전력을 공급하는 보조 에너지 저장 장치;
운전자가 시동을 거는 것을 감지하여 보조 에너지 저장 장치의 전력을 방전 차량의 시동 모터로 공급하는 시동 모듈;을 포함하고,
충전 모듈은, Buck-Boost로 동작하고, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하기 위한 파워단과, 보조 에너지 저장장치의 충전 제어를 위한 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하는 제어단을 포함하고, 컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap), 배터리 전압(Vbatt)을 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gbuckboost)를 출력하는 것을 특징으로 하는 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템.A charging module that charges the auxiliary energy storage device using a battery of the discharge vehicle;
An auxiliary energy storage device for supplying electric power required for starting up the discharged vehicle by being charged using the remaining power of the battery of the vehicle discharged by the control of the charging module;
It includes; a starting module for detecting that the driver is starting and supplying the power of the auxiliary energy storage device to the starting motor of the discharge vehicle.
The charging module operates as a Buck-Boost, and includes a power stage for charging an auxiliary energy storage device using a battery of a discharged vehicle, and a control stage having a converter control logic for charging control of the auxiliary energy storage device, and a converter. The control logic unit receives the current (I L ) of the inductor L, the voltage of the capacitor C (V Cap ), and the battery voltage (V batt ) and outputs the input signal (G buckboost ) of the two switch elements. Discharge vehicle jump start system using storage device.
파워단의 인덕터 L의 전류(IL)이 기준 값보다 커지면 스위치를 즉각 OFF 하고, 다음 주기에 ON 하는 피크 전류 모드 제어(Peak current mode control)를 하고,
인덕터의 자기포화 전류점(Isaturation) 까지 (IL)을 제어하여 보조 에너지 저장 장치를 충전하고, 충전이 완료되어 전압(VCap)이 기준에 도달하면 입력신호(Gbuckboost)를 OFF하는 것을 특징으로 하는 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템.According to claim 1, Converter control logic unit,
When the current (I L ) of the inductor L of the power stage becomes larger than the reference value, the switch is immediately turned off, and peak current mode control is turned on in the next cycle.
Control the (I L ) to the self-saturation current point (I saturation ) of the inductor to charge the auxiliary energy storage device, and turn off the input signal (G buckboost ) when charging is completed and the voltage (V Cap ) reaches the standard. Discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device.
Buck 구간 + Buck-Boost 구간 + Boost 구간으로 나누어 제어를 하는 것을 특징으로 하는 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템.The method of claim 1, wherein the charging module is in Average current mode control,
Discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device characterized in that the control is divided into a Buck section + Buck-Boost section + Boost section.
운전자가 시동을 거는 것을 감지하는 제어단과, 보조 에너지 저장 장치의 전력을 방전 차량의 시동 모터로 공급하는 스위치단을 구비하고 충전 모듈의 제어에 의해 보조 에너지 저장장치가 완충되면 동작을 시작하여,
제어단의 시동 제어 로직부가 방전된 차량 배터리의 전압을 받아 스위치의 입력신호(Gstart)를 출력하고, 운전자가 시동버튼을 눌러 시동을 거는 시점의 배터리 전압(Vbatt)이 감소하는 것을 감지하여 스위치를 닫아 보조 에너지 저장 장치의 전력이 방전 차량의 시동 모터로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템.The starting module of claim 1,
It has a control stage for detecting that the driver starts, and a switch stage for supplying power of the auxiliary energy storage device to the starting motor of the discharge vehicle, and when the auxiliary energy storage device is fully charged by the control of the charging module, it starts operation.
The start control logic of the control stage receives the voltage of the discharged vehicle battery and outputs the switch's input signal (G start ), and detects that the battery voltage (V batt ) at the time the driver starts by pressing the start button is reduced. Discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device, characterized in that to close the switch so that the power of the auxiliary energy storage device is supplied to the starting motor of the discharge vehicle.
부스트(Boost)로 동작하고, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하기 위한 파워단과, 보조 에너지 저장장치의 충전 제어를 위한 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하는 제어단을 포함하고,
컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap)를 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gboost)를 출력하는 것을 특징으로 하는 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템.According to claim 1, Charging module,
It operates as a boost, and includes a power stage for charging an auxiliary energy storage device using a battery of a discharge vehicle, and a control stage having a converter control logic for charging control of the auxiliary energy storage device,
The converter control logic unit receives the current (I L ) of the inductor L and the voltage (V Cap ) of the capacitor C, and outputs an input signal (G boost ) of two switch elements. Jump start system.
벅 & 벅부스트 & 부스트로 동작하고, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하기 위한 파워단과, 보조 에너지 저장장치의 충전 제어를 위한 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하는 제어단을 포함하고,
컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap), 배터리 전압(Vbatt)를 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gboost)(Gbuck)를 출력하는 것을 특징으로 하는 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템.According to claim 1, Charging module,
It operates as a buck & buck-boost & boost, and includes a power stage for charging an auxiliary energy storage device using a battery of a discharge vehicle, and a control terminal having a converter control logic for charging control of the auxiliary energy storage device,
The converter control logic unit receives the current (I L ) of the inductor L, the voltage (V Cap ) of the capacitor C, and the battery voltage (V batt ) and outputs the input signals (G boost ) (G buck ) of the two switch elements. Discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device.
벅 & 벅부스트 & 부스트로 동작하고, 방전 차량의 배터리를 이용해 보조 에너지 저장장치를 충전하기 위한 파워단과, 보조 에너지 저장장치의 충전 제어를 위한 컨버터 컨트롤 로직부를 구비하는 제어단을 포함하고,
컨버터 컨트롤 로직부는 인덕터 L의 전류(IL)와 캐패시터 C의 전압(VCap)을 입력받고 2개의 스위치 소자의 입력신호(Gboost)(Gbuck)를 출력하고,
시동 모듈은 배터리 전압(Vbatt)(IM)을 센싱하여 시동모터로 전력을 공급하는 시점을 감지하는 것을 특징으로 하는 보조 에너지 저장 장치를 이용한 방전 차량 점프 스타트 시스템.
According to claim 1, Charging module,
It operates as a buck & buck-boost & boost, and includes a power stage for charging an auxiliary energy storage device using a battery of a discharge vehicle, and a control terminal having a converter control logic for charging control of the auxiliary energy storage device,
The converter control logic unit receives the current (I L ) of the inductor L and the voltage (V Cap ) of the capacitor C and outputs the input signals (G boost ) (G buck ) of the two switch elements,
The starter module senses the battery voltage (V batt ) (I M ) and senses a point in time when power is supplied to the starter motor. The discharge vehicle jump start system using an auxiliary energy storage device.
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