KR101427576B1 - 전기차의 전원제어장치 - Google Patents

Abstract

전기차의 전원제어장치가 제공된다. 본 발명의 장치는, 입력단자로 입력되는 전압을 강하하여 출력단자에 연결된 부하기기로 출력하는 레귤레이터; 상기 출력단자에 연결되며, 상호 직렬로 연결되는 제1 및 제2제너다이오드; 및 상기 출력단자에 연결되는 트랜지스터를 포함하며, 상기 트랜지스터의 베이스는 상기 제1 및 제2제너다이오드의 사이에 연결되며, 상기 트랜지스터의 콜렉터는 상기 레귤레이터에 제어신호를 제공한다.

Description

전기차의 전원제어장치{POWER CONTROL APPARATUS IN ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전원제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차 등 직류전원을 공급하는 시스템에 사용하기 위한 전원제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기자동차(Electric Vehicle)에는 24V의 직류(Direct Current; DC)전원이 전원공급단으로부터 제공되는데, 이를 5V 또는 3.3V로 변환하여 각 부품에 제공한다. 이러한 고전압에서 저전압으로의 변환은 전압 레귤레이터(voltage regulator) 또는 DC/DC 컨버터가 담당한다.

전압 레귤레이터란, 일반적으로 전원을 안정하게 공급하기 위한 장치로, 입력 전원의 전압이나 주파수가 변하더라도 일정한 전압의 전력을 고르게 공급하도록 설계된 디바이스(device)를 말한다.

이러한 전압 레귤레이터는, 제품의 허용 범위 부하 내에서 다양한 효율을 보인다. 예를 들어, 24V의 전압을 5V 또는 3.3V로 변환하는 레귤레이터는, 약 50~90%의 효율을 출력하므로, 약 10~50%의 에너지는 버려지게 되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 전압 레귤레이터는, 낮은 부하에서는 매우 낮은 효율을 출력하므로, 예를 들어, 중앙처리장치(Central Processing Unit; CPU)의 아이들링(idling) 상태에서는 매우 낮은 효율을 출력하게 되는 문제점이 있다.

한편, 전압 레귤레이터 자체가 소모하는 전력이 존재하므로, 이에 의해 불필요하게 에너지가 소모하게 되는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 낮은 부하에서도 높은 효율을 유지하도록 하는 전기차의 전원제어장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 전압 레귤레이터에서 소모되는 전력을 줄이기 위한 전기차의 전원제어장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전원제어장치는, 입력단자로 입력되는 전압을 강하하여 출력단자에 연결된 부하기기로 출력하는 레귤레이터; 상기 출력단자에 연결되며, 상호 직렬로 연결되는 제1 및 제2제너다이오드; 및 상기 출력단자에 연결되는 트랜지스터를 포함하며, 상기 트랜지스터의 베이스는 상기 제1 및 제2제너다이오드의 사이에 연결되며, 상기 트랜지스터의 콜렉터는 상기 레귤레이터에 제어신호를 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전원제어장치는, 입력단자로 입력되는 전압을 강하하여 출력단자에 연결된 부하기기로 출력하는 레귤레이터; 상기 출력단자에 병렬로 연결되며, 상호 직렬로 연결되는 제1 및 제2제너다이오드; 및 상기 출력단자에 병렬로 연결되는 트랜지스터를 포함하며, 상기 트랜지스터의 베이스는 상기 제1 및 제2제너다이오드의 사이에 연결되며, 상기 트랜지스터의 이미터는 상기 레귤레이터에 제어신호를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 출력단자에 병렬로 연결되는, 대용량의 커패시터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1제너다이오드의 제너전압에 의해 상기 레귤레이터의 동작전압이 결정되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명은, 연결된 부하기기의 효율이 낮은 경우, 레귤레이터가 오프가 되도록 하여, 불필요한 전력소모를 줄이도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전기차의 전원제어장치의 일실시예 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명의 전기차의 전원제어장치의 다른 실시예의 회로 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '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.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 전기차의 전원제어장치의 일실시예 회로 구성도로서, 레귤레이터의 작동이 하이(HIGH)에서 온(ON)인 경우를 나타낸 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전원제어장치는, 레귤레이터(10)와, 레귤레이터(10)의 출력단자(OUT)에서 직렬로 연결된 제1제너다이오드(D1) 및 제2제어다이오드(D2)를 포함한다.

레귤레이터(10)의 출력단자(OUT)로 출력전압 Vcc가 출력되며, 출력단자(OUT)에는 NPN 방식의 트랜지스터(TR)가 연결된다. 또한, 출력단자(OUT)에는 대용량의 커패시터(C2)가 연결된다.

트랜지스터(TR1)의 베이스(base)는 제1및 제2제너다이오드 사이에 연결되어 있으며, 트랜지스터(TR1)의 콜렉터(collector)는 레귤레이터(10)의 숏다운 입력단자(/SHDN)와 연결된다. 즉, 트랜지스터(TR1)의 콜렉터는 레귤레이터(10)의 제어신호를 제공한다.

제1 및 제2제너 다이오드(D1, D2)의 제너전압은, 예를 들어 2.7V이지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 1의 회로도의 작동전압은 제1제너다이오드(D1)의 제너전압에 의해 결정된다.

또한, 각 소자와 연결되는 저항(R1 내지 R3)은 예를 들어 그 저항값이 10㏀이고, R1과 제1제너다이오드(D1) 사이에 연결되는 커패시터(C1)는 그 커패시턴스가 예를 들어 10㎌이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1에서 레귤레이터(10)의 입력단자(IN)로 입력전압이 인가되고, 인가되는 입력전압은 레귤레이터(10)의 출력단자(OUT)로 출력되어 부하기기(도시되지 않음)로 제공된다. 레귤레이터(10)의 구성에 대해서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 널리 알려진 바와 같다할 것이므로, 그 상세한 구성의 설명은 생략하기로 한다.

레귤레이터(10)의 출력단자(OUT)에 연결된 부하기기의 효율이 높은 경우에는, 레귤레이터(10)는 정상동작한다. 즉, 출력단자(OUT)의 출력전압(Vcc)이 부하기기로 전달된다.

그러나, 부하기기의 효율이 낮은 경우, 예를 들어, 연결된 부하기기가 CPU이고, 해당 CPU가 아이들링 상태인 경우에는, 제1제너다이오드(D1)의 제너전압 이하인 경우에 레귤레이터(10)는 오프된다.

이와 같은 본 발명의 전원제어장치에 의해, 레귤레이터(10)에 의해 소모되는 전력을 줄일 수 있으며, 낮은 효율의 부하에서 낭비되는 전력을 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 전기차의 전원제어장치의 일실시예 회로 구성도로서, 레귤레이터(10)의 작동이 로우(LOW)에서 온(ON)인 경우를 나타낸 것이다.

도 2의 전원제어장치의 구조는, 도 1과 대부분 유사하며, 레귤레이터(10)가 로우에서 온되는 것만 다르다고 할 것이다.

도 2에서, 트랜지스터(TR2)의 베이스(base)는 제1및 제2제너다이오드(D1, D2_ 사이에 연결되어 있으며, 트랜지스터(TR1)의 이미터(emmiter) 레귤레이터(10)의 숏다운 입력단자(/SHDN)와 연결된다. 즉, 트랜지스터(TR1)의 이미터는 레귤레이터(10)의 제어신호를 제공한다.

그 외의 설명은, 도 1과 동일하다고 할 것이므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 레귤레이터

Claims (4)

1. 입력단자로 입력되는 전압을 강하하여 출력단자에 연결된 부하기기로 출력하는 레귤레이터;
   상기 레귤레이터의 출력단자에 캐소드가 연결되는 제1제너다이오드;
   상기 제1제너다이오드의 애노드에 캐소드가 연결되고, 애노드는 접지에 연결되는 제2제너다이오드;
   상기 레귤레이터의 상기 출력단자에 콜렉터가 연결되는 트랜지스터; 및
   상기 레귤레이터의 출력단자와 접지 사이에 연결되는 대용량 커패시터를 포함하며,
   상기 트랜지스터의 베이스는 상기 제1 및 제2제너다이오드의 사이에 연결되고, 상기 트랜지스터의 에미터는 접지에 연결되며, 상기 트랜지스터의 콜렉터는 상기 레귤레이터의 셧다운 입력단자에 연결되어, 상기 레귤레이터의 온오프를 제어하는 전원제어장치.
   
2. 입력단자로 입력되는 전압을 강하하여 출력단자에 연결된 부하기기로 출력하는 레귤레이터;
   상기 레귤레이터의 출력단자에 캐소드가 연결되는 제1제너다이오드;
   상기 제1제너다이오드의 애노드에 캐소드가 연결되고, 애노드는 접지에 연결되는 제2제너이오드;
   상기 레귤레이터의 출력단자에 콜렉터가 연결되는 트랜지스터; 및
   상기 레귤레이터의 출력단자와 접지 사이에 연결되는 대용량 커패시터를 포함하며,
   상기 트랜지스터의 베이스는 상기 제1 및 제2제너다이오드의 사이에 연결되고, 상기 트랜지스터의 에미터는 상기 레귤레이터의 셧다운 입력단자에 연결되어, 상기 레귤레이터의 온오프를 제어하는 전원제어장치.
   
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1제너다이오드의 제너전압에 의해 상기 레귤레이터의 동작전압이 결정되는 전원제어장치.
   

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