KR101447459B1 - 차량용 양방향 무정전 전원 시스템 및 그 전원 제공 방법 - Google Patents

차량용 양방향 무정전 전원 시스템 및 그 전원 제공 방법 Download PDF

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Abstract

차량용 양방향 무정전 전원 시스템 및 그 발생 방법이 개시된다. 차량 동력 장치; 축전지; 차량 동력 장치로부터 동력을 전달받아 교류 전원을 생성하는 차량용 교류 발전기; 상기 생성된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 생성하는 정류기; 상기 정류기에서 생성된 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 상기 축전지로 전달하고, 상기 축전지의 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 인버터로 전달하거나 DC/DC 변환하여 쉘터 장비로 24V의 직류 전원을 제공하는 양방향 전원기; 상기 양방향 전원기로부터 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하고 변환된 교류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하는 인버터(inverter); 상기 양방향 전원기가 상기 직류 전원의 공급을 차단 또는 차단 해제하도록 제어하고, 직류 전원 필요양에 따라 상기 양방향 전원기를 제어하여 직류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하도록 제어하는 제어기를 구성한다. 상기와 같은 차량용 양방향 무정전 전원 시스템 및 그 전원 제공 방법에 의하면, 쉘터 장비가 교류 전원을 주로 이용하므로, 직류 전원을 24V의 전압으로 불필요하게 감압하지 않고 축전지에 저장한 후, 필요한 경우 DC/DC 변환을 통해 쉘터 장비에 24 V의 직류 전원을 공급함으로써, 에너지 손실을 줄이는 효과가 있다.

Description

차량용 양방향 무정전 전원 시스템 및 그 전원 제공 방법{BI-DIRECTIONAL UNINTERRUPTIBLE POWER SYSTEM FOR VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량용 전원 시스템 및 그 전원 제공 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 차량용 양방향 무정전 전원 시스템 및 그 전원 제공 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 양방향 전원기의 세부 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래 차량 발전 장치 중 양방향 전원기에 대한 구성이 도시되어 있다.
먼저 정류기(10)에서는 차량 발전기로부터 발생된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 양방향 전원기(20)를 통해 축전지(30)로 제공한다. 이때, 회로 차단기(21), 직류/직류 변환기(22) 및 역전압 보호기(23)를 거치게 된다. 이때, 회로 차단기(21)는 엔진의 RPM 등 차량의 상태에 따라 회로 차단/회로 차단해제가 이루어진다.
그리고 축전지(30)는 이를 쉘터 자이(1)로 직류 전원 또는 교류 전원을 제공하는데, 다시 양방향 전원기920)의 역전압 보호기(24), 직류/직류 변환기(25), 회로 차단기(26)를 거쳐 인버터(40)로 제공한다. 인버터(40)는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 쉘터 장비(1)로 제공하고, 축전지(30)는 직접 쉘터 장비(1)로 직류 전원을 제공한다.
여기에서, 직류/직류 변환기(22)는 축전지(30)에 24 V의 전압으로 저장하도록 전압 변환을 한다. 그리고 축전지(30)는 에너지 저장을 하고 추가 전력 요구 시 축전지(30)에 저장된 24 V의 직류 전원을 공급한다. 이때, 쉘터(10)가 고용량의 직류 전원을 요구할 때는 유리하지만, 대개의 쉘터 장비(1)는 직류 전원이 아닌 교류 전원을 필요로 하므로, 굳이 24 V로 감압하는 프로세스는 전력 변환으로 인한 에너지 낭비가 크다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 차량용 양방향 무정전 전원 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 차량용 양방향 무정전 전원 발생 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 차량용 양방향 무정전 전원 시스템은, 차량 동력 장치; 축전지; 차량 동력 장치로부터 동력을 전달받아 교류 전원을 생성하는 차량용 교류 발전기; 상기 생성된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 생성하는 정류기; 상기 정류기에서 생성된 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 상기 축전지로 전달하고, 상기 축전지의 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 인버터로 전달하거나 DC/DC 변환하여 쉘터 장비로 직류 전원을 제공하는 양방향 전원기; 상기 양방향 전원기로부터 24 V의 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하고 변환된 교류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하는 인버터(inverter); 상기 양방향 전원기가 상기 직류 전원의 공급을 차단 또는 차단 해제하도록 제어하고, 직류 전원 필요 시 상기 양방향 전원기를 제어하여 직류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하도록 제어하는 제어기를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 제어기는, 차량 엔진 RPM, 온도, 차량용 교류 발전기의 출력 전압 상태, 상기 축전지의 충전량을 모니터링하여 상기 양방향 전원기를 제어하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 차량용 양방향 무정전 전원 시스템의 전원 제공 방법은, 차량용 교류 발전기가 차량 동력 장치로부터 동력을 전달받아 교류 전원을 생성하는 단계; 정류기가 상기 생성된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 생성하는 단계; 양방향 전원기가 상기 정류기에서 생성된 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 상기 축전지로 전달하는 단계; 상기 양방향 전원기가 상기 축전지의 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 인버터로 전달하거나 DC/DC 변환하여 쉘터 장비로 24V의 직류 전원을 제공하는 단계; 인버터가 상기 양방향 전원기로부터 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하고 변환된 교류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 양방향 전원기가 상기 정류기에서 생성된 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 상기 축전지로 전달하는 단계는, 제어기가 차량 엔진 RPM, 온도, 차량용 교류 발전기의 출력 전압 상태, 상기 축전지의 충전량을 모니터링하여 상기 양방향 전원기가 상기 직류 전원의 공급을 차단 또는 차단 해제하도록 제어하는 것으로 구성될 수 있다.
그리고 상기 양방향 전원기가 상기 축전지의 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 인버터로 전달하거나 DC/DC 변환하여 쉘터 장비로 24V의 직류 전원을 제공하는 단계는, 제어기가 차량 엔진 RPM, 온도, 차량용 교류 발전기의 출력 전압 상태, 상기 축전지의 충전량을 모니터링하여 상기 양방향 전원기가 직류 전원 필요 시에 직류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하도록 제어하는 것으로 구성될 수 있다.
상기와 같은 차량용 양방향 무정전 전원 시스템 및 그 전원 제공 방법에 의하면, 쉘터 장비가 교류 전원을 주로 이용하므로, 직류 전원을 24V의 전압으로 불필요하게 전력변환하지 않고 교류 전원을 정류한 직류 전압을 그대로 축전지에 저장한 후, 필요한 경우 DC/DC 변환을 통해 쉘터 장비에 감압하여 직류 전원을 공급함으로써, 에너지 손실을 줄이는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 양방향 전원기의 세부 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 양방향 무정전 전원 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전원기의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 양방향 무정전 전원 시스템의 전원 제공 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 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 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
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 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.
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.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 양방향 무정전 전원 시스템의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 양방향 무정전 전원 시스템(100)은 차량 동력 장치(110), 축전지(120), 차량용 교류 발전기(130), 정류기(140), 양방향 전원기(150), 인버터(160), 제어기(170)를 포함하도록 구성될 수 있다.
차량용 양방향 무정전 전원 시스템(100)은 직류 전원을 24V의 전압으로 불필요하게 감압하지 않고 축전지(120)에 저장하고, 직류 전원이 필요한 경우 축전지의 충전 전원을 DC/DC 변환하여 쉘터 장비(200)에 제공한다. 쉘터 장비(200)는 주로 교류 전압을 이용하므로, 불필요한 전력 변환을 통해 에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
차량 동력 장치(110)는 엔진 동력을 발생하여 전달한다.
축전지(120)는 전기를 저장하도록 구성된다.
차량용 교류 발전기(130)는 차량 동력 장치(110)로부터 동력을 전달받아 교류 전원을 생성한다.
정류기(140)는 차량용 교류 발전기(130)에서 생성된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 생성한다.
양방향 전원기(150)는 정류기(140)에서 생성된 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 축전지(120)로 전달한다. 그리고 축전지(120)의 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 인버터(160)로 전달한다. 또한, DC/DC 변환하여 쉘터 장비(200)로 24V의 직류 전원을 제공한다.
인버터(160)는 양방향 전원기(150)로부터 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하고 변환된 교류 전원을 쉘터 장비(200)로 제공한다.
제어기(170)는 양방향 전원기(150)가 직류 전원의 공급을 차단 또는 차단 해제하도록 제어한다. 이때, 차량 엔진 RPM, 온도, 차량용 교류 발전기(130)의 출력 전압 상태, 축전지(120)의 충전량을 모니터링하여 양방향 전원기(150)를 제어하도록 구성될 수 있다.
한편, 제어기(170)는 직류 전원 필요 시에 양방향 전원기(150)를 제어하여 직류 전원을 쉘터 장비(200)로 제공하도록 제어하는 것으로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전원기의 세부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 양방향 전원기(150)는 회로 차단기(131), 회로 차단기(132) 및 DC/DC 변환기(133)를 포함하도록 구성될 수 있다.
회로 차단기(131)는 정류기(140)의 직류 전원을 차량 상태 등에 따라 차단/차단해제하도록 구성되며, 회로 차단기(132)는 역시 축전지(120)의 전압을 차량 상태 등에 따라 차단/차단해제하여 인버터(160)로 제공한다.
DC/DC 변환기(133)는 쉘터 장비(200)에서 필요한 직류 전원을 위해 축전지(120)의 직류 전원을 낮은 전압으로 감압하여 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 양방향 무정전 전원 시스템의 전원 제공 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 차량용 교류 발전기(130)가 차량 동력 장치로(110)부터 동력을 전달받아 교류 전원을 생성한다(S101).
다음으로, 정류기(130)가 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 생성한다(S102).
다음으로, 양방향 전원기(150)가 정류기(140)에서 생성된 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 축전지(120)로 전달한다(S103).
이때, 제어기(170)가 차량 엔진 RPM, 온도, 차량용 교류 발전기(130)의 출력 전압 상태, 축전지(120)의 충전량을 모니터링하여 양방향 전원기(150)가 직류 전원의 공급을 차단 또는 차단 해제하도록 제어하는 것으로 구성될 수 있다.
또한, 제어기(170)가 차량 엔진 RPM, 온도, 차량용 교류 발전기(130)의 출력 전압 상태, 축전지(120)의 충전량을 모니터링하여 양방향 전원기(150)가 직류 전원 필요양에 따라 직류 전원을 쉘터 장비(200)로 제공하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 양방향 전원기(150)가 축전지(120)의 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 인버터(160)로 전달하거나 DC/DC 변환하여 쉘터 장비(200)로 24V의 직류 전원을 제공한다(S104).
다음으로, 인버터(160)가 양방향 전원기(150)로부터 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하고 변환된 교류 전원을 쉘터 장비(200)로 제공한다(S105).
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당 업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 차량 동력 장치;
    축전지;
    상기 차량 동력 장치로부터 동력을 전달받아 교류 전원을 생성하는 차량용 교류 발전기;
    상기 생성된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 생성하는 정류기;
    상기 정류기에서 생성된 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 상기 축전지로 전달하고, 상기 축전지의 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 인버터로 전달하거나 DC/DC 변환하여 쉘터 장비로 24V의 직류 전원을 제공하는 양방향 전원기;
    상기 양방향 전원기로부터 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하고 변환된 교류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하는 인버터(inverter);
    상기 양방향 전원기가 상기 직류 전원의 공급을 차단 또는 차단 해제하도록 제어하고, 직류 전원 필요양에 따라 상기 양방향 전원기를 제어하여 직류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하도록 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    차량 엔진 RPM, 온도, 차량용 교류 발전기의 출력 전압 상태, 상기 축전지의 충전량을 모니터링하여 상기 양방향 전원기를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 양방향 무정전 전원 시스템.
  2. 삭제
  3. 차량용 교류 발전기가 차량 동력 장치로부터 동력을 전달받아 교류 전원을 생성하는 단계;
    정류기가 상기 생성된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 생성하는 단계;
    양방향 전원기가 상기 정류기에서 생성된 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 축전지로 전달하는 단계;
    상기 양방향 전원기가 상기 축전지의 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 인버터로 전달하거나 DC/DC 변환하여 쉘터 장비로 24V의 직류 전원을 제공하는 단계;
    인버터가 상기 양방향 전원기로부터 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하고 변환된 교류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 양방향 전원기가 상기 정류기에서 생성된 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 상기 축전지로 전달하는 단계는,
    제어기가 차량 엔진 RPM, 온도, 차량용 교류 발전기의 출력 전압 상태, 상기 축전지의 충전량을 모니터링하여 상기 양방향 전원기가 상기 직류 전원의 공급을 차단 또는 차단 해제하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 양방향 무정전 전원 시스템의 전원 제공 방법.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 상기 양방향 전원기가 상기 축전지의 직류 전원의 공급을 차단 해제하여 인버터로 전달하거나 DC/DC 변환하여 쉘터 장비로 24V의 직류 전원을 제공하는 단계는,
    제어기가 차량 엔진 RPM, 온도, 차량용 교류 발전기의 출력 전압 상태, 상기 축전지의 충전량을 모니터링하여 상기 양방향 전원기가 직류 전원 필요양에 따라 직류 전원을 상기 쉘터 장비로 제공하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 양방향 무정전 전원 시스템의 전원 제공 방법.
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