KR101047651B1 - Power system short circuit detection device of fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치에 관한 것으로, 초퍼의 단락 여부를 판단하여, 초퍼 단락시 초퍼와 슈퍼 캐패시터 사이의 전류의 흐름을 제어하는 차단 릴레이를 오프시켜서, 슈퍼 캐패시터와 제동 저항 사이에 형성된 RC 방전회로에 의해 전류가 소비되는 것을 방지하고 초퍼가 전류 누출에 의해 소손되는 것을 방지할 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power system short circuit detection apparatus for a fuel cell vehicle, and determines whether a chopper is shorted and turns off a shutoff relay that controls the flow of current between the chopper and the super capacitor during the chopper short circuit, thereby preventing the supercapacitor and the braking resistor. It is possible to prevent the current from being consumed by the RC discharge circuit formed therebetween and to prevent the chopper from being burned out by the current leakage.
초퍼, 단락, 릴레이, 연료 전지, 슈퍼 캐패시터 Chopper, Short Circuit, Relay, Fuel Cell, Super Capacitor
Description
본 발명은 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 초퍼 단락되면, 슈퍼 캐패시터와 초퍼 사이의 전류의 흐름을 차단하여, 전류 누출을 방지하고, 전류 누출에 따른 초퍼의 소손을 방지할 수 있는 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power system short circuit detection device of a fuel cell vehicle, and more particularly, when a chopper short circuit occurs, the current flow between the supercapacitor and the chopper is blocked to prevent current leakage, and the chopper is burned due to the current leakage. The present invention relates to a power system short circuit detection device for a fuel cell vehicle that can be prevented.
종래의 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치는, 연료 전지의 전압 공급 라인에 전기적으로 각각 연결된 제1릴레이 및 제2릴레이, 제1릴레이와 연료 전지의 접지 라인 사이에 연결된 슈퍼 캐패시터, 제2릴레이와 연료 전지의 접지라인 사이에 연결된 초퍼, 상기 초퍼와 상기 제2릴레이 사이에 제1전극이 전기적으로 연결되고, 슈퍼 캐패시터와 제1릴레이 사이에 제2전극이 연결된 제동 저항으로 이루어진다. The power system short circuit detection apparatus of a conventional fuel cell vehicle includes a first relay and a second relay electrically connected to a voltage supply line of a fuel cell, a supercapacitor connected between a first relay and a ground line of a fuel cell, and a second relay, respectively. And a chopper connected between a ground line of the fuel cell and a brake resistor electrically connected between the chopper and the second relay and a second electrode connected between the supercapacitor and the first relay.
그리고 연료 전지는 구동 모터와 전기적으로 연결되며, 일반적으로 구동 모터는 연료 전지를 소스로 해서 연료 전지에서 공급되는 전원에 의해 차량을 구동시킨다. 그리고 슈퍼 캐패시터는 연료 전지에서 공급되는 전원에 의해서 충전되거나, 상기 구동 모터와 전기적으로 연결되어, 회생 제동 등을 통해서 발생된 구동 모터에서 공급되는 전원에 의해서 충전된다. In addition, the fuel cell is electrically connected to the driving motor. In general, the driving motor drives the vehicle by the power supplied from the fuel cell using the fuel cell as a source. The supercapacitor is charged by power supplied from a fuel cell, or electrically connected to the drive motor, and charged by power supplied from a drive motor generated through regenerative braking.
그리고 가속 또는 등판 주행과 같은 고 부하 상태의 주행 모드에서는 파워 소스로서 연료 전지 및 슈퍼 캐패시터가 동시에 이용되어, 구동 모터에 전원을 공급하여 차량을 구동시킬 수 있다. In a driving mode in a high load state such as acceleration or climbing driving, the fuel cell and the supercapacitor are simultaneously used as the power source to supply power to the drive motor to drive the vehicle.
이러한 연료 전지 차량에서 초퍼가 단락될 경우에는 초퍼, 제동 저항 및 슈퍼 캐패시터로 전류가 순환할 수 있게 전기적으로 연결되므로, RC방전에 의해 전류가 지속적으로 소모될 수 있다. When the chopper is short-circuited in such a fuel cell vehicle, the current may be continuously consumed by the RC discharge since the current is electrically connected to the chopper, the braking resistor, and the supercapacitor so as to circulate.
그리고 초퍼가 단락되면 시동 종료 등으로 냉각기가 동작하지 않을 때에도, 전류가 지속적으로 초퍼, 제동 저항 및 슈퍼 캐패시터 사이에서 소모되므로 초퍼가 전류에 의한 열화 등으로 인해 파괴될 수 있다. When the chopper is short-circuited, even when the cooler is not operated due to the start-up, the current is continuously consumed between the chopper, the braking resistor, and the supercapacitor, and thus the chopper may be destroyed due to deterioration due to the current.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 초퍼 단락여부를 판단하여, 초퍼 단락시 슈퍼 캐패시터와 초퍼 사이의 전류의 흐름을 차단하여, 전류 누출을 방지하고, 전류 누출에 따른 초퍼의 소손을 방지할 수 있는 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치를 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to determine whether the chopper short circuit, to block the flow of current between the supercapacitor and the chopper during the chopper short circuit, to prevent current leakage, current leakage The present invention provides a power system short circuit detection apparatus for a fuel cell vehicle capable of preventing burnout of a chopper.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치는 연료 전지와 전기적으로 연결되어, 상기 연료 전지에 의해 충전되는 슈퍼 캐패시터와, 상기 연료 전지의 DC 파워 라인과 상기 슈퍼 캐패시터의 제1전극 사이의 전류 흐름을 제어하는 연결 릴레이와, 상기 슈퍼 캐패시터의 제1전극과 상기 연결 릴레이에 제1전극이 전기적으로 연결되어, 상기 슈퍼 캐패시터가 과충전되는 것을 방지하는 제동 저항과, 상기 제동 저항의 제2전극과, 상기 연료 전지의 DC 파워 라인 사이의 전류의 흐름을 제어하는 충전 릴레이와, 상기 제동 저항의 제2전극에 제1전극이 전기적으로 연결되고, 상기 연료 전지의 접지 라인에 제2전극이 전기적으로 연결되어, 상기 슈퍼 캐패시터가 충전될 때 전류량을 조절하는 초퍼 및 상기 슈퍼 캐패시터의 제2전극과 상기 초퍼의 제2전극 사이의 전류 흐름을 제어하는 차단 릴레이를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a power system short circuit detecting apparatus of a fuel cell vehicle according to the present invention is electrically connected to a fuel cell and is charged with the supercapacitor, the DC power line of the fuel cell and the super A connection relay for controlling a current flow between the first electrode of the capacitor, a first resistor electrically connected to the first electrode and the connection relay of the super capacitor, and a braking resistor to prevent the super capacitor from being overcharged; A grounding of the fuel cell, the charge relay controlling a flow of current between the second electrode of the braking resistor, the DC power line of the fuel cell, and a first electrode electrically connected to the second electrode of the braking resistor; The second electrode is electrically connected to the line, and the chopper and the super capacitor to control the amount of current when the super capacitor is charged The may include a shut-off relay for controlling a current flow between the second electrode and the second electrode of the chopper of the emitter.
상기 초퍼와 상기 제동 저항의 제2전극에 전기적으로 연결되어, 상기 초퍼와 상기 제동 저항 사이의 전류를 센싱하는 전류 센서를 더 포함할 수 있다.The electronic device may further include a current sensor electrically connected to the chopper and the second electrode of the braking resistor to sense a current between the chopper and the braking resistor.
상기 연결 릴레이 및 상기 충전 릴레이가 오프 상태이고 상기 차단 릴레이가 온 상태일 때, 상기 전류센서에서 센싱된 전류가 기준 전류 이상으로 기준 시간이상 유지될 경우에는, 상기 초퍼, 상기 연결 릴레이, 상기 차단 릴레이 및 상기 충전 릴레이의 동작을 제어하는 제어기가 상기 초퍼가 단락된 것으로 판단하고, 상기 차단 릴레이를 오프시켜서, 상기 초퍼와 상기 슈퍼 캐패시터 사이의 전류의 흐름을 차단할 수 있다.When the connection relay and the charging relay are in an off state and the blocking relay is in an on state, when the current sensed by the current sensor is maintained for more than a reference time longer than a reference current, the chopper, the connection relay, and the blocking relay. And a controller for controlling the operation of the charging relay determines that the chopper is short-circuited, and turns off the cutoff relay to block the flow of current between the chopper and the supercapacitor.
상기 초퍼가 단락되면, 상기 초퍼가 단락된 상태임을 상기 제어기의 플래시 메모리에 저장하여, 상기 차단 릴레이를 오프로 유지하여 상기 슈퍼 캐패시터가 상기 연료 전지에 의해 충전되는 것을 방지할 수 있다.When the chopper is short-circuited, the chopper is short-circuited and stored in the flash memory of the controller to keep the cutoff relay off to prevent the supercapacitor from being charged by the fuel cell.
본 발명에 의한 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치는 초퍼 단락여부를 판단하여, 초퍼 단락시 슈퍼 캐패시터와 초퍼 사이의 전류의 흐름을 차단하여, 전류 누출을 방지하고, 전류 누출에 따른 초퍼의 소손을 방지할 수 있게 된다.The power system short circuit detection device of the fuel cell vehicle according to the present invention determines whether a chopper short circuit occurs and blocks a current flow between the supercapacitor and the chopper during the chopper short circuit, thereby preventing current leakage and causing the chopper to burn out due to the current leakage. Can be prevented.
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.DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치를 도시한 회로도가 도시되어 있다. Referring to FIG. 1, a circuit diagram illustrating a power system short circuit detection apparatus of a fuel cell vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention is illustrated.
도 1에서 도시된 바와 같이 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치(100)는 연료 전지(B), 구동 모터(M), 모터 제어기(MCU), 슈퍼 캐패시터(Cs), 연결 릴레이(Rc), 충전 릴레이(Re), 차단 릴레이(Ri), 제동 저항(Res), 전류 센서(S) 및 초퍼(T)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the power system short
상기 연료 전지(B)는 연료 전지 차량의 DC 파워 라인(P)에 고전압의 전원을 공급하여, 상기 구동 모터(M)를 동작 시키고, 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)를 충전한다.The fuel cell B supplies a high voltage power supply to the DC power line P of the fuel cell vehicle, operates the driving motor M, and charges the supercapacitor Cs.
그리고 구동 모터(M)는 상기 DC 파워 라인(P)과 접지 라인(G)에 전기적으로 연결되어, 상기 연료 전지(B) 및 슈퍼 캐패시터(Cs)에서 전원을 공급받아 차량을 구동하며, 회생 제동 등을 통해서 발생된 전원을 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)로 제공한다. 이와 같은 구동 모터(M)는 차량 제동시 회생 제동을 하여 발전기로서 동작하여, 전원을 발생시키며, 이 발생 전원을 DC 파워 라인(P)으로 공급하여, 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)를 충전시킨다.In addition, the driving motor M is electrically connected to the DC power line P and the ground line G to drive the vehicle by receiving power from the fuel cell B and the super capacitor Cs, and regenerative braking. The power generated through the back is provided to the supercapacitor Cs. The driving motor M operates as a generator by performing regenerative braking during vehicle braking to generate power, and supplies the generated power to the DC power line P to charge the supercapacitor Cs.
그리고 모터 제어기(MCU)는 연료 전지(B)와 전기적으로 연결되며, 차량이 시동되어 상기 연료 전지(B)가 고 전압의 파워를 제공할 수 있는 상태인 OCV(Open Circuit Voltage)가 정상 범위로 상승한 이후에, 연료 전지(B)로부터 구동 모터(M)로 전원이 입력되도록 제어한다. 그리고 상기 모터 제어기(MCU)는 구동 모터(M)로의 전원 입력 및 회생 제동시에는 상기 구동 모터(M)에서 생성된 전원을 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)로 공급하는 것을 제어한다.The motor controller MCU is electrically connected to the fuel cell B, and the OCV (Open Circuit Voltage), which is a state in which the vehicle is started and the fuel cell B can provide high voltage power, is brought into a normal range. After the rise, control is performed such that power is input from the fuel cell B to the drive motor M. FIG. The motor controller MCU controls supplying power generated by the drive motor M to the supercapacitor Cs during power input to the drive motor M and regenerative braking.
상기 슈퍼 캐패시터(Cs)는 제1전극 및 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극이 상기 제동 저항(Res)의 제1전극에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 상기 차단 릴레이(Ri)의 제1전극에 전기적으로 연결된다. 이와 같은 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)는 충전 릴레이(Re)가 연결되면, 상기 충전 릴레이(Re)를 통해 연료 전지(B)의 전원을 공급받아 충전된다. 그리고 이때, 상기 차단 릴레이(Ri)는 상기 연료 전지(B)의 접지 라인(G)과 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)의 제2전극 사이를 전기적으로 연결하고 있다.The supercapacitor Cs includes a first electrode and a second electrode, the first electrode is electrically connected to the first electrode of the braking resistor Res, and the second electrode is connected to the blocking relay Ri. It is electrically connected to the first electrode. When the super relay Cs is connected to the charging relay Re, the super capacitor Cs is charged with the power of the fuel cell B through the charging relay Re. In this case, the blocking relay Ri is electrically connected between the ground line G of the fuel cell B and the second electrode of the supercapacitor Cs.
상기 연결 릴레이(Rc)는 상기 연료 전지(B)의 DC 파워 라인(P)과 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)의 제1전극 사이의 전류 흐름을 제어한다. 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)가 충전되어, 상기 연료 전지(B)의 전압과 오차 범위 이내로 동일해 지면, 상기 연결 릴레이(Rc)는 온되어 상기 연료 전지(B)의 DC 파워 라인(P)과 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)의 제1전극 사이를 연결한다. 그러면 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)와 상기 연료 전지(B)에서 공급하는 전원으로 상기 구동 모터(M)가 차량을 구동시킨다.The connection relay Rc controls the flow of current between the DC power line P of the fuel cell B and the first electrode of the supercapacitor Cs. When the supercapacitor Cs is charged and becomes equal to the voltage of the fuel cell B within an error range, the connection relay Rc is turned on so that the DC power line P of the fuel cell B and the The first electrode of the super capacitor Cs is connected. Then, the driving motor M drives the vehicle with the power supplied from the supercapacitor Cs and the fuel cell B. FIG.
상기 충전 릴레이(Re)는 상기 연료 전지(B)가 OCV가 정상 범위에 포함된 이후에, 온되어 상기 연료 전지(B)의 DC 파워 라인(P)과 상기 제동 저항(Res)사이를 연결한다. 그리고 상기 충전 릴레이(Re)가 연결되면, 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)는 상기 제동 저항(Res)을 통해서 인가되는 연료 전지(B)의 전원을 인가받아 충전된다. The charging relay Re is turned on after the fuel cell B includes the OCV in a normal range, thereby connecting the DC power line P of the fuel cell B to the braking resistor Res. . When the charging relay Re is connected, the supercapacitor Cs is charged by receiving the power of the fuel cell B applied through the braking resistor Res.
상기 차단 릴레이(Ri)는 상기 초퍼(T)의 제2전극과 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)의 제2전극 사이의 전류 흐름을 제어한다. 상기 차단 릴레이(Ri)는 오프되면 상기 초퍼(T)와 상기 슈퍼 캐패시터(Cs) 사이의 전류 흐름을 차단할 수 있으므로, 상기 초퍼(T)가 단락되어 상기 제동 저항(Res) 및 슈퍼 캐패시터(Cs)를 통해 RC방전 회로를 구성하여, 시동 종료 등으로 냉각기가 동작하지 않을 때, 전류가 지속적으로 공급되어 초퍼(T)가 파괴되는 것을 방지할 수 있다. The blocking relay Ri controls the flow of current between the second electrode of the chopper T and the second electrode of the super capacitor Cs. When the cutoff relay Ri is turned off, the current flow between the chopper T and the supercapacitor Cs may be interrupted, so that the chopper T is short-circuited to prevent the braking resistor Res and the supercapacitor Cs. By configuring the RC discharge circuit through, when the cooler does not operate at the end of the start, it is possible to prevent the chopper (T) from being destroyed by the continuous supply of current.
이와 같은 연결 릴레이(Rc), 충전 릴레이(Re) 및 차단 릴레이(Ri)는 파워 시스템 제어기(BC)와 전기적으로 연결되어, 상기 연료 전지(B)의 충전 상태 및 구동 모터(M)의 구동 상태에 따라 파워 시스템 제어기(BC)를 통해 제어된다. 이와 같은 파워 시스템 제어기(BC)는 차량의 각 부품에 전기적으로 연결되어 각 부품의 동작을 확인하고 제어하는 제어기들과 파워 시스템 제어기(BC)의 동작을 제어하는 통합 제어기(미도시)를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 통합 제어기(미도시)에서 제어신호를 인가받아 동작한다. The connection relay Rc, the charge relay Re, and the cutoff relay Ri are electrically connected to the power system controller BC, and thus, the charged state of the fuel cell B and the driving state of the driving motor M. FIG. Is controlled via the power system controller BC. The power system controller BC is electrically connected to each component of the vehicle, and is electrically connected to controllers for confirming and controlling the operation of each component and an integrated controller (not shown) for controlling the operation of the power system controller BC. It is connected to, and operates by receiving a control signal from the integrated controller (not shown).
상기 제동 저항(Res)은 제1전극이 상기 연결 릴레이(Rc)와 슈퍼 캐패시터(Cs) 사이에 전기적으로 연결되고, 제2전극이 상기 차단 릴레이(Ri)에 전기적으로 연결된다. 상기 제동 저항(Res)은 구동 모터(M)의 회생 전원이 과전압일 경우에는 열에너지로 소모시켜서 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)가 손상되는 것을 방지한다. The braking resistor Res has a first electrode electrically connected between the connection relay Rc and the super capacitor Cs, and a second electrode is electrically connected to the blocking relay Ri. The braking resistor Res consumes thermal energy when the regenerative power of the driving motor M is an overvoltage, thereby preventing the supercapacitor Cs from being damaged.
상기 초퍼(T)는 상기 제동 저항(Res)의 제2전극과 상기 연료 전지(B)의 접지 라인(G)사이에 전기적으로 연결된다. 이와 같은 초퍼(T)는 상기 구동 모터(M)에서 공급되는 회생 전원이 과전압일 경우에는 온오프 동작을 통해 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)로 공급되는 전류량을 조절하여, 상기 연료 전지(B)의 셧다운 및 슈퍼 캐패시터(Cs)의 손상을 방지한다. The chopper T is electrically connected between the second electrode of the braking resistor Res and the ground line G of the fuel cell B. The chopper T adjusts the amount of current supplied to the supercapacitor Cs through an on-off operation when the regenerative power supplied from the driving motor M is an overvoltage, thereby shutting down the fuel cell B. And damage to the super capacitor Cs.
상기 전류 센서(S)는 상기 제동 저항(Res)의 제2전극과 상기 초퍼(T)사이에 전기적으로 연결되어, 상기 제동 저항(Res)과 상기 초퍼(T)의 전류를 주기적으로 센싱한다. 그리고 상기 전류 센서(S)는 파워 시스템 제어기(BC)와 전기적으로 연결되어, 모니터링한 전류를 상기 파워 시스템 제어기(BC)로 전송한다. 그리고, 상기 충전 릴레이(Re)와, 연결 릴레이(Rc)는 상기 파워 시스템 제어기(BC)에서 인가되는 제어신호에 의해 오프상태로 유지되고, 차단 릴레이(Ri)만 온 상태로 유지될 때, 상기 전류 센서(S)에서 센싱된 초퍼 전류가 상기 파워 시스템 제어기(BC)에 저장되어 있는 기준 전류 이상으로, 기준 시간 이상 유지될 경우에는 상기 초퍼(T)가 단락된 것으로 판단한다. 그리고 상기 파워 시스템 제어기(BC)는 상기 초퍼(T)가 단 락된 것으로 판단하면, 상기 차단 릴레이(Ri)를 오프시켜서, 상기 초퍼(T)단락으로 초퍼(T)가 파괴되는 것을 방지할 수 있다. The current sensor S is electrically connected between the second electrode of the braking resistor Res and the chopper T to periodically sense currents of the braking resistor Res and the chopper T. The current sensor S is electrically connected to the power system controller BC to transmit the monitored current to the power system controller BC. When the charging relay Re and the connection relay Rc are kept in an off state by a control signal applied from the power system controller BC, and only the blocking relay Ri is kept in an on state, When the chopper current sensed by the current sensor S is maintained above the reference current stored in the power system controller BC, and is maintained for more than the reference time, it is determined that the chopper T is shorted. When the chopper T determines that the chopper T is shorted, the power system controller BC may turn off the cutoff relay Ri to prevent the chopper T from being destroyed by the chopper T short circuit. .
이러한 기준 전류는 상기 구동 모터(M)를 통해 슈퍼 캐패시터(Cs)로 공급되는 회생 전원이 과전압으로 판단되는 최저전압일 때, 상기 초퍼(T)와 상기 제동 저항(Res) 사이에 흐르는 전류로 설정할 수 있다. 그리고 상기 기준 시간은 초퍼의 단락을 판단하기 위한 시간으로, 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)가 상기 구동 모터(M) 또는 연료 전지(B)에 의해 충전되는 최장시간으로 설정할 수 있다. The reference current is set to a current flowing between the chopper T and the braking resistor Res when the regenerative power supplied to the supercapacitor Cs through the driving motor M is the lowest voltage determined as the overvoltage. Can be. The reference time is a time for determining a short circuit of the chopper, and may be set to the longest time that the supercapacitor Cs is charged by the driving motor M or the fuel cell B. FIG.
그리고 도 2를 참조하면, 도 1의 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치의 구동 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. 도 2의 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치의 구동 방법은 도 1의 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치와 같이 설명하고자 한다. 2, a flowchart illustrating a method of driving the power system short circuit detection apparatus of the fuel cell vehicle of FIG. 1 is illustrated. The driving method of the power system short circuit detection apparatus of the fuel cell vehicle of FIG. 2 will be described like the power system short circuit detection apparatus of the fuel cell vehicle of FIG. 1.
도 2에 도시된 바와 같이, 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치의 구동 방법은 초퍼 단락 판단 단계(S1), 초퍼 정상 구동 단계(S2), 초퍼 단락 구동 단계(S3) 및 시동 종료 단계(S4)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the driving method of the power system short circuit detection apparatus of a fuel cell vehicle includes a chopper short circuit determination step S1, a chopper normal driving step S2, a chopper short circuit driving step S3, and a start end step S4. ).
우선 초퍼 단락 판단 단계(S1)는 충전 릴레이(Re) 및 연결 릴레이(Rc)가 오프상태이고, 차단릴레이(Ri)가 온상태일때, 전류 센서(S)를 통해 센싱한 초퍼(T)와 제동 저항(Res)에 흐르는 전류인 초퍼 전류가 기준 전류 이상으로, 기준 시간 이상 유지되는지 여부를 상기 파워 시스템 제어기(BC)에서 판단한다. First, the chopper short circuit determination step S1 brakes the chopper T sensed through the current sensor S when the charging relay Re and the connecting relay Rc are in an off state and the blocking relay Ri is in an on state. The power system controller BC determines whether the chopper current, which is the current flowing through the resistor Res, is maintained above the reference current and longer than the reference time.
그리고 초퍼 단락 판단 단계(S1)에서 상기 파워 시스템 제어기(BC)는 상기 초퍼 전류가 기준 전류 이하이거나, 초퍼 전류가 기준 전류 이상으로 기준시간 이 상 유지되지 않는다면, 초퍼(T)가 정상 동작하는 것으로 판단한다. 그리고 초퍼 단락 판단 단계(S1)에서 초퍼(T) 정상 동작하는 것으로 판단되면, 초퍼(T)가 정상 동작할 때의 구동 방법인 초퍼 정상 구동 단계(S2)가 실행된다. In the chopper short determination step S1, the power system controller BC indicates that the chopper T operates normally when the chopper current is less than the reference current or the chopper current is not maintained above the reference current for more than the reference time. To judge. If it is determined that the chopper T operates normally in the chopper short determination step S1, the chopper normal driving step S2, which is a driving method when the chopper T operates normally, is executed.
그리고 초퍼 단락 판단 단계(S1)에서 상기 초퍼 전류가 기준 전류이상으로 기준시간 이상 유지되면, 상기 파워 시스템 제어기(BC)에서 초퍼(T)가 단락된 것으로 판단하고, 초퍼(T) 단락시 구동방법인 초퍼 단락 구동 단계(S3)가 실행된다. If the chopper current is maintained for more than the reference time in the chopper short circuit determination step S1 or more, the power system controller BC determines that the chopper T is short-circuited and drives the chopper T when the short circuit occurs. The in chopper short circuit driving step S3 is executed.
우선 초퍼 정상 구동 단계(S2)에서는 초퍼(T)가 정상동작할 경우의 파워 시스템 단락 검출 장치(100)의 구동을 위한 단계로, 초기 충전 단계(S21), 슈퍼 캐패시터 연결 단계(S22) 및 주행 모드 단계(S23)를 포함한다. First, the chopper normal driving step (S2) is a step for driving the power system short
상기 초기 충전 단계(S21)에서는 상기 연료 전지(B)의 OCV가 정상 범위로 상승한 이후에 충전 릴레이(Re)와 차단 릴레이(Ri)가 온되고, 연결 릴레이(Rc)가 오프되어, 상기 연료 전지(B)로부터 전원을 공급받아 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)를 초기 충전한다. 즉, 초기 충전 단계(S21)에서는 연료 전지(B)의 DC 파워 라인(P), 차단 릴레이(Ri), 슈퍼 캐패시터(Cs), 제동 저항(Res), 연결 릴레이(Rc) 및 연료 전지(B)의 접지 라인(G)을 통해서 전류가 순환하면서, 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)를 초기 충전한다. In the initial charging step S21, after the OCV of the fuel cell B rises to the normal range, the charge relay Re and the shutoff relay Ri are turned on, and the connection relay Rc is turned off, so that the fuel cell is turned off. The supercapacitor Cs is initially charged by receiving power from (B). That is, in the initial charging step S21, the DC power line P of the fuel cell B, the blocking relay Ri, the supercapacitor Cs, the braking resistor Res, the connection relay Rc and the fuel cell B As the current circulates through the ground line G of FIG. 1, the supercapacitor Cs is initially charged.
그리고 슈퍼 캐패시터 연결 단계(S22)에서는 상기 초기 충전 단계(S21)에서 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)가 상기 연료 전지(B)의 전압과 오차 범위 이내로 유사하게 되면, 상기 연결 릴레이(Rc) 및 차단 릴레이(Ri)가 온되고, 충전 릴레이(Re)가 오프되어, 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)가 상기 구동 모터(M)로 전원을 공급할 수 있는 상 태가 된다. In the supercapacitor connection step S22, when the supercapacitor Cs becomes similar to the voltage of the fuel cell B within an error range in the initial charging step S21, the connection relay Rc and the shutoff relay ( Ri) is turned on, and the charging relay Re is turned off so that the supercapacitor Cs can supply power to the drive motor M.
그리고 주행 모드 단계(S23)에서는 차량의 주행 상태에 따라 연료 전지(B), 슈퍼 캐패시터(Cs) 및 구동 모터(M)의 동작이 상이해진다. 차량이 일반적인 주행 모드일 경우, 연료 전지(B)가 파워 소스가 되어, 연료 전지(B)에서 공급되는 전원으로 상기 구동 모터(M)가 동작한다. In the driving mode step S23, the operation of the fuel cell B, the supercapacitor Cs, and the driving motor M differs depending on the running state of the vehicle. When the vehicle is in the normal driving mode, the fuel cell B becomes a power source, and the drive motor M is operated by the power supplied from the fuel cell B. FIG.
그리고 차량이 가속 또는 등판 주행과 같이 고 부하 상태의 주행 모드에서는 파워 소스로서 연료 전지(B) 및 슈퍼 캐패시터(Cs)가 동시에 이용될 수 있다. 즉, 고 부하 상태의 주행 모드의 경우에는 슈퍼 캐패시터(Cs)에 저장된 전원을 상기 구동 모터(M)로 공급하는 것 이외에는 일반적인 주행모드와 동일하게 동작한다. The fuel cell B and the supercapacitor Cs may be used simultaneously as a power source in a driving mode in which the vehicle is in a high load state such as acceleration or climbing driving. That is, in the driving mode in the high load state, it operates in the same manner as in the normal driving mode except for supplying power stored in the supercapacitor Cs to the driving motor M. FIG.
그리고 차량이 감속 또는 내리막 주행을 할경우의 회생 제동 모드에서는 구동 모터(M)를 발전기로 작동하여, 회생 제동에 의해 생성된 전원을 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)로 공급한다. In the regenerative braking mode when the vehicle is decelerating or driving downhill, the driving motor M is operated as a generator to supply the power generated by the regenerative braking to the supercapacitor Cs.
이때, 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)가 과충전된 상태일 경우에는 초퍼(T)가 상기 제동 저항(Res)과 상기 구동 모터(M) 사이를 전기적으로 연결하여, 제동 저항(Res)을 통해 과충전 에너지를 열에너지로 소모시킨다. 그리고 슈퍼 캐패시터(Cs)가 과충전 상태가 아닐 경우에는 초퍼(T)가 제동 저항(Res)과 구동 모터(M) 사이를 전기적으로 분리하여, 상기 구동 모터(M)에서 공급되는 전원이 상기 초퍼(T) 및 제동 저항(Res)의 경유 없이 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)를 충전한다. In this case, when the supercapacitor Cs is in an overcharged state, the chopper T is electrically connected between the braking resistor Res and the driving motor M to provide overcharge energy through the braking resistor Res. Consume as heat energy. When the supercapacitor Cs is not in an overcharge state, the chopper T electrically separates the braking resistor Res from the driving motor M so that the power supplied from the driving motor M is supplied to the chopper (C). The supercapacitor Cs is charged without T) and the braking resistor Res.
그리고 상기 주행 모드 단계(S23)이후에는 차량의 시동 종료 여부를 판단하기 위한 시동 종료 단계(S4)가 실행되며, 시동이 종료되면 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치의 동작을 종료 시키는 종료 단계(E)가 실행되고, 시동이 종료 되지 않았다면 초퍼(T)의 단락 여부를 판단하기 위한 초퍼 단락 판단 단계(S1)가 재실행된다. And after the driving mode step (S23), the start end step (S4) for determining whether or not the start of the vehicle is executed, the termination step of terminating the operation of the power system short circuit detection device of the fuel cell vehicle when the start is completed ( If E) is executed and the startup is not completed, the chopper short decision step S1 for determining whether the chopper T is shorted is executed again.
다음으로 초퍼 단락 구동 단계(S3)에서는 초퍼(T)가 단락 되었을 경우의 파워 시스템 단락 검출 장치(100)의 구동을 위한 단계로, 차단 릴레이 오프 단계(S31), 초퍼 단락 저장 단계(S32) 및 초기 충전 금지 단계(S33)를 포함한다. Next, in the chopper short circuit driving step S3, a step for driving the power system short
상기 차단 릴레이 오프 단계(S31)에서는 초퍼(T)가 단락되었을 경우에, 차단 릴레이(Ri)를 오프 시켜서, 상기 초퍼(T)와 상기 슈퍼 캐패시터(Cs) 사이의 전류의 흐름을 차단한다. 상기 초퍼(T)가 단락되면, 연결 릴레이(Rc) 및 충전 릴레이(Re)의 동작여부와 상관없이 차량의 시동이 종료된 경우와 같은 상황에서도 제동 저항(Res) 및 슈퍼 캐패시터(Cs)사이의 RC방전 회로를 통해 전류가 소비된다. 그러므로 슈퍼 캐패시터(Cs)와 초퍼(T) 사이를 차단 릴레이(Ri)를 통해 차단시키면, 제동 저항(Res)과 슈퍼 캐패시터(Cs)에 의해 전류가 소비되는 것을 방지할 수 있으며, RC방전 회로에 의해 초퍼(T)가 열화로 인해 소손되는 것을 방지할 수 있다.In the cutoff relay off step S31, when the chopper T is short-circuited, the cutoff relay Ri is turned off to cut off the flow of current between the chopper T and the supercapacitor Cs. When the chopper T is short-circuited, the braking resistor Res and the supercapacitor Cs may be connected to each other even in a situation in which the start of the vehicle is terminated regardless of whether the connection relay Rc and the charging relay Re are operated. Current is consumed through the RC discharge circuit. Therefore, if the supercapacitor Cs and the chopper T are disconnected through the blocking relay Ri, current can be prevented from being consumed by the braking resistor Res and the supercapacitor Cs, and the RC discharge circuit As a result, the chopper T can be prevented from being burned out due to deterioration.
그리고 상기 초퍼 단락 저장 단계(S32)에서는 상기 파워 시스템 제어기(BC)에 구비되어 있으며, 차량의 시동이 종료되어도 저장된 정보를 기억하고 있는 플래시 메모리(미도시)에 초퍼(T)가 단락된 상태임을 저장한다. 예를 들어 초퍼(T)가 정상 상태일 경우에는 "0"으로 저장하고, 초퍼(T)에 오류가 발생하였을 경우에는 "1"로 저장하여, 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치의 초퍼(T) 단락 여부 상태를 저장할 수 있다. 그리고 초퍼(T)의 단락을 운전자가 알 수 있도록 클러 스터를 통해 알릴 수 있다. In the chopper short-circuit storing step S32, the chopper T is short-circuited in a flash memory (not shown), which is provided in the power system controller BC and stores the stored information even when the vehicle starts up. Save it. For example, when the chopper T is in a normal state, it is stored as "0", and when an error occurs in the chopper T, it is stored as "1", and the chopper of the power system short circuit detection device of the fuel cell vehicle ( T) The state of short circuit can be saved. And the chopper (T) can be notified through the cluster so that the driver can know.
그리고 충전 금지 단계(S33)에서는 슈퍼 캐패시터(Cs) 및 제동 저항(Res)을 통한 전류 소비를 방지하기 위해서, 상기 슈퍼 캐패시터(Cs)가 충전되는 것을 금지시킨다. 그리고 초기 충전 금지 단계(S33)에서는 차단 릴레이(Ri)를 오프상태로 유지시킨다. 즉, 슈퍼 캐패시터(Cs)가 충전되기 위해서는 상기 차단 릴레이(Ri)가 온되는데, 상기 제동 저항(Res)에 의한 전류 소모로 인해 슈퍼 캐패시터(Cs)의 충전이 용이하지 않으며, 초퍼(T)의 단락으로 초퍼(T) 단품이 소손될 수 있으므로 슈퍼 캐패시터(Cs)의 충전을 금지시킨다. 또한 차량의 시동이 종료된 후에 재시동 될 경우에도 파워 시스템 제어기(BC)에 저장되어 있는 초퍼(T)의 단락 여부에 따라 슈퍼 캐패시터(Cs)의 충전 여부를 결정할 수 있다. In the charge prohibition step S33, the supercapacitor Cs is prohibited from being charged in order to prevent current consumption through the supercapacitor Cs and the braking resistor Res. In the initial charging prohibition step (S33), the cutoff relay Ri is kept off. That is, the blocking relay Ri is turned on in order to charge the supercapacitor Cs. However, the supercapacitor Cs is not easily charged due to the current consumption by the braking resistor Res. Since the chopper T component may be burned out due to a short circuit, charging of the supercapacitor Cs is prohibited. In addition, even when the vehicle is restarted after the vehicle is started, it may be determined whether the supercapacitor Cs is charged according to whether the chopper T stored in the power system controller BC is shorted.
그리고 상기 초퍼 단락 구동 단계(S3)이후에 초퍼(T)가 교체되었는지 여부를 판단하기 위해 초퍼 교체 판단 단계(S5)가 실행되고, 상기 초퍼 교체 판단 단계(S5)에서 초퍼가 교체된 것으로 판단되면, 상기 파워 시스템 제어기(BC)의 플래시 메모리를 리셋 시키고, 초퍼 단락 판단 단계(S1)를 통해 초퍼 단락 여부를 다시 판단할 수 있다. 그리고 초퍼(T)가 교체되지 않은 경우에는 차단 릴레이(Ri)를 오프시키고 슈퍼 캐패시터(Cs)의 충전을 금지시키는 것을 유지하기 위해 초기 충전 금지 단계(S33)가 재실행된다. After the chopper short-circuit driving step S3, a chopper replacement determination step S5 is executed to determine whether the chopper T is replaced, and if it is determined that the chopper is replaced in the chopper replacement determination step S5. The flash memory of the power system controller BC may be reset, and the chopper short circuit determination step S1 may again determine whether the chopper short circuit is performed. If the chopper T is not replaced, the initial charge prohibition step S33 is re-executed in order to keep the cutoff relay Ri off and to keep the supercapacitor Cs from being charged.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치를 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.What has been described above is only one embodiment for implementing a power system short circuit detection apparatus for a fuel cell vehicle according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is claimed in the following claims. As described above, any person having ordinary knowledge in the field of the present invention without departing from the gist of the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치를 도시한 회로도이다. 1 is a circuit diagram illustrating a power system short circuit detection apparatus of a fuel cell vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도1의 연료 전지 차량의 파워 시스템 단락 검출 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of driving a power system short circuit detection apparatus of the fuel cell vehicle of FIG. 1.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
B ;연료 전지 M; 구동 모터B; fuel cell M; Drive motor
MCU; 모터 제어기 Ri; 차단 릴레이MCU; Motor controller Ri; Disconnect relay
Rc; 연결 릴레이 Re; 충전 릴레이Rc; Connection relay Re; Charge relay
S; 전류 센서 T; 초퍼S; Current sensor T; chopper
Cs; 슈퍼 캐패시터 BC; 파워 시스템 제어기Cs; Supercapacitor BC; Power system controller
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