KR100973142B1 - 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
도 2는 본 발명에 따른 EDLC모듈의 회로도,
도 3은 상기 도 2의 보호회로의 상세 회로도,
도 4는 본 발명 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치의 주요부분의 출력 타이밍도,
도 5는 본 발명에 따른 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상방법의 흐름도,
도 6은 상기 도 5의 예비충전모드의 흐름도,
도 7은 상기 도 5의 정전력 충전모드의 흐름도이다.
또한, 상기 배터리(20)의 이전 단자전압이라 함은, 현재 배터리(20)의 단자전압을 검출하기 이전에 저장되어 있는 배터리(20)의 단자전압을 말하는 것으로, 초기 전원 인가시에 검출된 배터리 단자전압을 시작으로 주행 중 변화되는 배터리 단자전압 중, 현재 검출한 배터리 단자전압의 이전에 저장된 배터리 단자 전압을 말한다.
30: 전기부하 40: 제1 EDLC모듈
50: 제2 EDLC모듈 60: 순간전압강하 방지부
70: 제어부 80: 배터리 전압검출부
90: 충방전 연결 스위치부 100: 정전력 충전 스위치부
110: EDLC 전압검출부 120: 방전감지부
130: 온도감지부 140: 설정부
150: 표시부
Claims (14)
- 차량의 발전기(10)와, 상기 발전기(10)에 병렬 연결되는 배터리(20)와, 상기 발전기(10) 및 배터리(20)로부터 전원을 공급받는 차량 전기부하(30)를 포함하는 차량의 전력공급장치에 있어서,
상기 배터리(20)에 병렬 연결되어 충방전 동작을 수행하며 저용량의 전력을 보상하는 제1 EDLC모듈(40)과, 상기 배터리(20)에 병렬 연결되어 충방전 동작을 수행하되, 고용량의 전력을 보상하는 제2 EDLC모듈(50)과, 상기 발전기(10) 및 배터리(20)로부터 동작 전원을 공급받고 본 장치의 전체동작을 제어하는 제어부(70)와, 상기 배터리(20)의 전압을 검출하는 배터리 전압검출부(80)와, 상기 제2 EDLC모듈(50)과 접지 사이에 개재되어 상기 제2 EDLC모듈(50)의 충방전 동작을 단속 제어하는 충방전 연결 스위치부(90)와, 상기 제2 EDLC모듈(50)의 충전 동작시 정 전력 충전이 되도록 제어하는 정전력 충전스위치부(100)와, 상기 제2 EDLC모듈(50)의 충전 전압을 검출하는 EDLC모듈 전압검출부(110)와, 상기 제2 EDLC모듈(50)의 방전동작을 검출하는 방전감지부(120)를 포함하여 구성되며,
상기 제어부(70)는, 상기 배터리 전압검출부(80)를 통해서 검출된 상기 배터리(20)의 전압이 제2 EDLC모듈(50)로 충전을 수행할 수 있는 정상 기준 전압인 상태에서, 상기 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정값 이상 상승하였거나 일정값 이하 급강하한 경우, 상기 제어부(70)는 충방전 연결스위치부(90)와 정전력 충전스위치부(100)로 로우신호를 출력하여 상기 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 단선시켜 충방전 동작을 임시 차단하는 충전대기모드와,
상기 배터리(20)의 단자전압이 충전을 수행할 수 있는 정상 기준 전압이고, 상기 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정값 이상 상승하지 않고 일정값 이하 급강하 하지 않은 정상 상태의 경우에는, 상기 배터리(20)의 단자전압과 EDLC 전압검출부(110)를 통해 검출된 제2EDLC모듈(50)의 충전전압을 비교하여 이 값들의 전위차가 없으면, 상기 제어부(70)는 상기 충방전 연결스위치부(90) 및 정전력 충전스위치부(100)로 하이신호를 출력하여 상기 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 연결시켜 정상적인 충방전 동작이 이루어지도록 하는 충방전 모드와,
상기 배터리(20)의 단자전압이 충전을 수행할 수 있는 정상 기준 전압이고, 상기 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정값 이상 상승하지 않고 일정값 이하 급강하 하지 않은 정상 상태의 경우이거나 상기 충전대기 모드인 경우에는, 상기 배터리(20)의 단자전압과 EDLC 전압검출부(110)를 통해 검출된 제2EDLC모듈(50)의 충전전압을 비교하여 이 값들이 일정 전압 전위차가 발생되면, 상기 제어부(70)는 상기 충방전 연결스위치부(90)로 로우신호를 출력하여 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 단선시켜주고, 상기 정전력 충전스위치부(100)로는 상기 검출된 전위차에 비례하는 정전력으로 상기 제2 EDLC모듈(50)을 충전하기 위하여 정전력 펄스신호를 출력하는 정전력 충전모드를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 EDLC모듈(40) 및 제2 EDLC모듈(50)은, 복수개의 고용량 커패시터(edlc 1~edlc n)가 직렬 연결되고, 상기 고용량 커패시터(edlc 1~edlc n)에는 보호회로(P)가 각각 병렬 연결되고, 상기 고용량 커패시터(edlc 1~edlc n)의 양단에 전해콘덴서(EC)가 연결된 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 보호회로(P)는 비교기(COM)와, 저항(R10) 및 저항(R11)의 분압 전압이 비교전압으로 상기 비교기(COM)의 단자(+)에 입력되도록 연결되고, 제너다이오드(D8) 및 저항(R12)의 분압전압이 기준전압으로 상기 비교기(COM)의 단자(-)에 입력되도록 연결되며, 상기 비교기(COM)의 출력이 저항(R13)을 거쳐 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q3)의 컬렉터단이 저항(R14) 및 저항(R15)을 통해 고용량 커패시터(edlc 1)의 일단(+)에 연결됨과 동시에 트랜지스터(Q4)의 베이스와 저항(R16)을 거쳐 트랜지스터(Q5)의 베이스에 접속되며, 상기 트랜지스터(Q4)(Q5)의 컬렉터단이 방전저항(R18)을 통해 고용량 커패시터(edlc 1)의 일단(+)에 연결됨과 동시에 트랜지스터(Q5)의 에미터단이 고용량 커패시터(edlc 1)의 일단(-)에 연결되도록 구성한 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 배터리(20)의 공급전원 단과 제어부(70) 사이에는 다이오드(D2)(D3) 및 커패시터(C6)로 이루어진 순간전압 강하 방지부(60)가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충방전 연결스위치부(90)는 FET(Q1)로 구성된 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 정전력 충전스위치부(100)는 저항(R3)과 FET(Q2)가 직렬연결로 구성된 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 방전감지부(120)는 저항(R6~R7), 다이오드(D5~D7), 커패시터(C4)로 구성된 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부(70)에는 제2 EDLC모듈(50)의 주변 온도를 검출하는 온도감지부(130)와, 각종 기능 설정키를 구비한 설정부(140)와, 각종 에러표시나 설정 값 등을 표시하는 표시부(150)가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 배터리(20)와 제1EDLC모듈(40) 사이에는 과전류보호소자(PS1)가 더 연결된 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2 EDLC모듈(50)과 접지단 사이에는 다이오드(D4)와 저항(R1)이 각각 개재되어, 제2 EDLC모듈(50)로부터 큰 전류의 방전 시나 작은 충방전전류가 흐르도록 유도하는 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 정전력 충전스위치부(100)와 제2 EDLC모듈(50) 사이에는 과전류보호소자(PS2)가 개재된 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치.
- 차량의 발전기(10)와, 배터리(20)와, 차량 전기부하(30)와, 제1 EDLC모듈(40)과, 제2 EDLC모듈(50)과, 제어부(70)와, 배터리 전압검출부(80)와, 충방전 연결 스위치부(90)와, 정전력 충전스위치부(100)와, EDLC모듈 전압검출부(110)와, 방전감지부(120)와, 온도감지부(130)와, 설정부(140)와, 표시부(150)를 포함하여 이루어진 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상장치에 적용되는 전력보상방법에 있어서,
상기 제어부(70)가 배터리 전압검출부(80)를 통해 배터리(20)의 단자전압을 검출 및 저장하는 제1과정(S10)과, 제어부(70)가 EDLC 전압검출부(110)를 통해 제2 EDLC모듈(50)의 충전전압을 검출 및 저장하는 제2과정(S20)과, 제어부(70)가 온도감지부(130)를 통해 상기 제2 EDLC모듈(50)의 주변 온도를 검출 및 저장하는 제3과정(S30)과, 제어부(70)가 상기 배터리 전압검출부(80)를 통해 차량 엔진이 가동 중인지의 여부를 검출하는 제4과정(S40)과, 상기 제4과정(S40)에서 차량 엔진이 가동 중이라면, 제어부(70)가 상기 제2 EDLC모듈(50)의 주변 온도가 허용 온도값 이하인가를 판단하는 제5과정(S50)과, 상기 제5과정(S50)에서 상기 제2 EDLC모듈(50)의 주변 온도가 허용 온도값 이하가 아니라면 제어부(70)가 표시부(150)로 이에 따른 에러표시를 출력하는 제6과정(S60)과, 상기 제5과정(S50)에서 상기 제2 EDLC모듈(50)의 주변 온도가 허용 온도 값 이하이면 제어부(70)가 상기 배터리(20)의 단자전압이 충전을 수행할 수 있는 정상 기준 전압인가를 판단하는 제7과정(S70)과, 상기 제7과정(S70)에서 상기 배터리(20)의 단자전압이 충전을 수행할 수 있는 정상 기준 전압이 아니라면 제어부(70)가 표시부(150)로 이에 따른 에러표시를 출력하는 제8과정(S80)과, 상기 제7과정(S70)에서 상기 배터리(20)의 단자전압이 충전을 수행할 수 있는 정상 기준 전압이라면, 상기 제어부(70)가 현재 충전대기모드인가를 판단하는 제9과정(S90)과, 상기 제9과정(S90)에서 현재 충전대기모드가 아니라면 상기 제어부(70)가 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정 값 이상 상승하였는가를 판단하는 제10과정(S100)과, 상기 제10과정(S100)에서 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정 값 이상 상승하지 않았다면 상기 제어부(70)가 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정 값 이하 급하강하였는가를 판단하는 제11과정(S110)과, 상기 제10과정(S100)에서 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정 값 이상 상승하였거나, 상기 제11과정(S110)에서 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정 값 이하 급하강하였다면 상기 제어부(70)는 상기 충방전 연결스위치부(90)와 정전력 충전스위치부(100)로 로우신호를 출력하여 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 단선시켜 충방전 동작을 임시 차단하는 충전대기모드를 수행하는 제12과정(S120)과, 상기 제9과정(S90)에서 충전대기모드이거나, 상기 제10과정(S100)에서 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정 값 이상 상승하지 않았고, 상기 제11과정(S110)에서 배터리(20)의 현재 단자전압이 이전 단자전압 보다 일정 값 이하 급하강하지 않았다면 상기 배터리(20)의 단자전압과 제2EDLC모듈(50)의 충전전압을 비교하여 전위차가 일정 전압 이상인가를 판단하는 제13과정(S130)과, 상기 제13과정(S130)에서 상기 배터리(20)의 단자전압과 제2EDLC모듈(50)의 충전전압의 전위차가 발생하지 않았다면, 상기 제어부(70)는 상기 충방전 연결스위치부(90) 및 정전력 충전스위치부(100)로 하이신호를 출력하여 상기 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 연결하여 정상적인 충방전 동작이 이루어지도록 하는 충방전 모드를 수행하는 제14과정(S140)과, 상기 제13과정(S130)에서 상기 배터리(20)의 단자전압과 제2EDLC모듈(50)의 충전전압의 전위차가 일정 전압 이상이면, 상기 제어부(70)는 상기 충방전 연결스위치부(90)로 로우신호를 출력하여 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 단선시켜주고, 상기 정전력 충전스위치부(100)로는 상기 검출된 전위차에 비례하는 정전력으로 상기 제2 EDLC모듈(50)을 충전하기 위하여 정전력 펄스신호를 출력한 후, 상기 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)의 사이의 전위차가 없어지면 상기 제어부(70)는 상기 충방전 연결스위치부(90) 및 정전력 충전스위치부(100)로 하이신호를 출력하여 상기 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 연결하여 정상적인 충방전 동작이 이루어지도록 하여주는 정 전력 충전모드를 수행하는 제15과정(S150)을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제4과정(S40)에는, 차량 엔진이 가동 중이 아니라면 예비충전모드로 진행하는 제16과정(S160)을 더 포함하며,
상기 예비충전모드는,
상기 제어부(70)가 상기 배터리(20)의 단자전압이 충전을 수행할 수 있는 정상 기준 전압인가를 판단하는 단계(S161)와, 상기 단계(S161)에서 상기 배터리(20)의 단자전압이 충전을 수행할 수 있는 정상 기준 전압이 아니라면 이에 따른 에러표시를 표시부(150)로 출력하는 단계(S162)와, 상기 단계(S161)에서 상기 배터리(20)의 단자전압이 충전을 수행할 수 있는 정상 기준 전압이라면, 상기 배터리(20)의 단자전압과 제2EDLC모듈(50)의 충전전압을 비교하여 이 값들의 전위차가 일정 전압 이상인가를 판단하는 단계(S163)와, 상기 단계(S163)에서 상기 배터리(20)의 단자전압과 제2EDLC모듈(50)의 충전전압의 전위차가 일정 전압 이상이 아니라면 상기 제어부(70)는 상기 충방전 연결스위치부(90) 및 정전력 충전스위치부(100)로 로우신호를 출력하여 상기 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 차단하여 주는 단계(S164)와, 상기 단계(S163)에서 상기 배터리(20)의 단자전압과 제2EDLC모듈(50)의 충전전압의 전위차가 일정 전압 이상이라면 상기 제어부(70)는 상기 충방전 연결스위치부(90)로 로우신호를 출력하여 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 단선시켜주고, 상기 정전력 충전스위치부(100)로는 상기 검출된 전위차에 비례하는 정전력으로 상기 제2 EDLC모듈(50)을 충전하기 위하여 정전력 펄스신호를 출력한 후, 상기 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)의 사이의 전위차가 없어지면 상기 제어부(70)는 상기 충방전 연결스위치부(90) 및 정전력 충전스위치부(100)로 로우신호를 출력하여 상기 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 차단하여 주는 단계(S165)로 구성된 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제15과정(S150)인 정전력 충전모드는,
상기 제어부(70)가 상기 충방전 연결스위치부(90)로 로우신호를 출력하여 FET(Q1)을 오프하는 단계(S151)와, 상기 제어부(70)가 상기 정전력 충전스위치부(100)로 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50) 전압의 전위차에 비례하는 정전력으로 상기 제2 EDLC모듈(50)을 충전하기 위하여 정전력 펄스신호를 출력하여 FET(Q2)를 스위칭 구동하는 단계(S152)와, 상기 제어부(70)가 방전감지부(120)를 통해 상기 제2 EDLC모듈(50)이 방전중인가를 판단하는 단계(S153)와, 상기 단계(S153)에서 상기 제2 EDLC모듈(50)이 방전중이 아니라면 상기 제2 EDLC모듈(50)에 충전이 완료되었는가를 판단하는 단계(S154)와, 상기 단계(S153)에서 상기 제2 EDLC모듈(50)이 방전중이거나, 상기 단계(S154)에서 상기 제2 EDLC모듈(50)에 충전이 완료되었다면 제어부(70)가 상기 충방전 연결스위치부(90) 및 정전력 충전스위치부(100)로 하이신호를 출력하여 상기 배터리(20)와 제2 EDLC모듈(50)을 연결하여 주는 단계(S155)로 구성된 것을 특징으로 하는 고용량 커패시터를 이용한 차량 전기부하의 전력보상방법.
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