KR101500009B1 - Operating error control system of low voltage dc-dc converter and driving method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, LDC가 벅 모드로 동작할 때, 내부 스위치들의 오동작으로 인해 역전류가 발생하여도, 부스트 릴레이는 오프 상태로 유지되고 벅 다이오드는 LDC에서 보조 배터리 방향으로만 전류가 흐르도록 하므로, 보조 배터리에서 LDC로 흐르는 역전류는 차단될 수 있게 되어, LDC의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. The present invention relates to an LDC error control system and a driving method thereof. When the LDC operates in the buck mode, the buck diode is maintained in the off state even if a reverse current is generated due to malfunction of the internal switches, The current flows only in the direction of the auxiliary battery, so that the reverse current flowing from the auxiliary battery to the LDC can be cut off, thereby improving the reliability of the LDC.
역전류, LDC, 다이오드, 릴레이, 벅-부스트 Reverse current, LDC, diode, relay, buck-boost
Description
본 발명은 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 LDC의 제어 실패로 인해 발생되는 역방향 전류를 차단하여 LDC의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an LDC error control system and a driving method thereof, and more particularly, to an LDC error control system and a driving method thereof that can improve a reliability of an LDC by blocking a reverse current generated due to a control failure of the LDC .
일반적으로 연료 전지 차량은 연료 전지인 고전압의 메인 배터리와, 차량의 각 전장 부하들에 전압을 공급하기 위한 저전압의 보조 배터리를 구비한다. Generally, a fuel cell vehicle includes a high-voltage main battery, which is a fuel cell, and a low-voltage auxiliary battery, for supplying a voltage to each electric load of the vehicle.
그리고 고전압을 메인 배터리와 저전압의 보조 배터리 사이에는 메인 배터리에서 출력되는 전압의 변환(감압)하거나, 보조 배터리에서 출력되는 전압을 변환(승압)하기 위해서 양방향으로 전압을 변환할 수 있는 저전압 디씨-디씨 컨버터(Low-voltage DC-DC converter, "이하 LDC")가 구비된다. In order to convert the voltage output from the main battery between the main battery and the auxiliary battery of low voltage or to convert the voltage output from the auxiliary battery in the high voltage between the main battery and the low voltage auxiliary battery, Converter (low-voltage DC-DC converter, hereinafter " LDC ").
이러한 LDC는 연료 전지 차량이 시동될 때에는 보조 배터리에서 인가되는 저전압을 승압하여, 상기 메인 배터리의 각 부품에 고전압을 인가하는 부스트 모드(boost mode)로 동작하여 연료 전지 차량을 시동시킨다. The LDC boosts the low voltage applied from the auxiliary battery when the fuel cell vehicle is started, and operates in a boost mode for applying a high voltage to each component of the main battery to start the fuel cell vehicle.
그리고 LDC는 연료 전지 차량이 시동될 때 이외에는 메인 배터리에서 인가되 는 고전압을 감압하여, 상기 보조 배터리를 충전하거나, 차량 내의 각 전장 부하에 전압을 공급하는 벅 모드(buck mode)로 동작한다. 즉, 차량이 시동될 때와 시동된 후에 LDC를 통해서 흐르는 전류는 서로 반대가 된다. 그리고 이러한 LDC는 내부의 스위치 소자들의 동작에 따라 부스트 모드 또는 벅 모드로 동작한다.The LDC operates in a buck mode in which, when the fuel cell vehicle is started, the high voltage applied from the main battery is reduced to charge the auxiliary battery or supply voltage to each electric field load in the vehicle. That is, the currents flowing through the LDCs are opposite to each other when the vehicle is started and after the vehicle is started. The LDC operates in a boost mode or a buck mode depending on the operation of the internal switch elements.
그러나 이와 같은 LDC는 단순한 스위치 소자들의 동작만으로 부스트 모드와 벅 모드를 결정하기 때문에, 내부 스위치들의 동작에 오류가 발생될 경우에는 LDC를 통해서 흐르는 전류에 역 전류가 발생하여 LDC 단품이 파손될 수 도 있다. However, since the LDC determines the boost mode and the buck mode only by the operation of the simple switch elements, if the operation of the internal switches is failed, the reverse current may be generated in the current flowing through the LDC, .
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 부스트 릴레이가 오프 상태로 유지되고 벅 다이오드가 LDC에서 보조 배터리 방향으로만 전류가 흐르도록 하는 벅 모드일 때, LDC에 동작 오류가 발생되어도 부스트 릴레이 및 벅 다이오드를 통해 역전류를 차단할 수 있으므로 LDC의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the above-described problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an LDC that operates when the boost relay is kept in the off state and the buck diode is in the buck mode, The present invention provides an LDC error control system and a driving method thereof that can improve the reliability of an LDC because a reverse current can be blocked through a boost relay and a buck diode even if an error occurs.
상기한 목적을 달성하기 위해 고전압의 메인 배터리와 저전압의 보조 배터리 사이에 장착되어, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압시키는 LDC의 동작 오류를 방지하는 시스템은 상기 보조 배터리의 제1전극과 LDC의 제1전극 사이에 전기적으로 연결되어, 상기 LDC에서 상기 보조 배터리로 흐르는 전류를 전달하는 벅 다이오드 및 상기 벅 다이오드와 병렬로 연결되어, 상기 벅 다이오드의 캐소드에서 애노드로 전류가 인가될 때, 온 되어 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 전류를 전달하는 부스트 릴레이를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a system for preventing an operation error of an LDC, which is mounted between a main battery of a high voltage and a sub battery of a low voltage, for reducing or increasing a voltage in both directions, includes a first electrode of the auxiliary battery, A buck diode electrically connected between the LDC and the auxiliary battery for passing a current flowing from the LDC to the auxiliary battery, and a buck diode connected in parallel with the buck diode to turn on when the current is applied from the cathode of the buck diode to the anode, And a boost relay for transferring a current between the auxiliary battery and the auxiliary battery.
상기 벅 다이오드는 상기 메인 배터리의 고전압을 감압하여 상기 보조 배터리로 인가하는 상기 LDC가 벅 모드로 동작할 때, 상기 애노드에서 상기 캐소드로 전류가 전달될 수 있다.The buck diode may deliver current from the anode to the cathode when the LDC operating in the auxiliary mode is operated in the buck mode by reducing the high voltage of the main battery.
상기 부스트 릴레이는 상기 보조 배터리의 저전압을 승압하여 상기 메인 배터리로 인가하는 상기 LDC가 부스트 모드로 동작할 때, 온 되어 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 전류를 전달하고, 상기 메인 배터리의 고전압을 감압하여 상기 보조 배터리로 인가하는 상기 LDC가 벅 모드로 동작할 때 오프 되어, 상기 보조 배터리에서 상기 LDC로 흐르는 전류를 차단할 수 있다.The boost relay boosts a low voltage of the auxiliary battery to apply a current to the main battery when the LDC operates in the boost mode and transmits a current between the LDC and the auxiliary battery, And is turned off when the LDC applied to the auxiliary battery operates in the buck mode, thereby blocking current flowing from the auxiliary battery to the LDC.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법은 고전압의 메인 배터리와 저전압의 보조 배터리 사이에 연결되어 상기 메인 배터리에서 인가되는 고전압을 감압하거나 상기 보조 배터리에서 인가되는 저전압을 승압하는 LDC가 구동하고 있는지 여부를 판단하는 LDC 구동 확인 단계와, 상기 LDC가 구동하고 있으면 상기 LDC가 보조 배터리에서 인가되는 저전압을 승압하는 부스트 모드로 동작하는지를 판단하는 LDC 동작 판단 단계 및 상기 LDC가 부스트 모드로 동작하면, 상기 LDC에서 상기 보조 배터리로만 전류가 인가되도록 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 장착된 벅 다이오드를 통해 전류가 인가될 수 없으므로, 상기 LDC와 상기 보조 배터리 사이에 장착된 부스트 릴레이를 온 시키는 부스트 릴레이 제어 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, an LDC error control system and a driving method thereof according to the present invention are connected between a main battery of a high voltage and a sub battery of a low voltage to reduce a high voltage applied from the main battery, Determining whether the LDC operates in a boost mode in which the LDC boosts a low voltage applied from the auxiliary battery when the LDC is driven; and an LDC operation determination step of determining whether the LDC operates in a boost mode, The current can not be applied through the buck diode mounted between the LDC and the auxiliary battery so that current is applied only to the auxiliary battery in the LDC, There is a boost relay control step that turns on the relay. .
상기 LDC 동작 판단 단계에서 상기 LDC가 부스트 모드로 동작하지 않는다면, 상기 LDC는 벅 모드로 동작하는 것으로 판단하고, 상기 부스트 릴레이 제어 단계에서 상기 부스트 릴레이를 오프 시켜서, 상기 보조 배터리에서 상기 LDC로 전류가 인가되는 것을 차단할 수 있다.If it is determined that the LDC does not operate in the boost mode in the LDC operation determination step, it is determined that the LDC operates in the buck mode, and the boost relay is turned off in the boost relay control step, It can block the applied.
본 발명에 의한 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법은 부스트 릴레이가 오프 상태로 유지되고 벅 다이오드가 LDC에서 보조 배터리 방향으로만 전류가 흐르도록 하는 벅 모드일 때, LDC에 동작 오류가 발생되어도 부스트 릴레이 및 벅 다이오드를 통해 역전류를 차단할 수 있으므로 LDC의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.The LDC error control system and the driving method thereof according to the present invention are designed such that when the boost relay is kept in the off state and the buck diode is in the buck mode that allows the current to flow only in the direction of the auxiliary battery in the LDC, And reverse current can be cut off through the buck diode, thereby improving the reliability of the LDC.
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 일실시예에 따른 LDC 오류 제어 시스템을 도시한 구성도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, there is shown a block diagram illustrating an LDC error control system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 LDC 오류 제어 시스템(10)은 고전압의 메인 배터리(1)와 저전압의 보조 배터리(2) 사이에 장착되어, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압시키는 LDC(3)의 동작에 오류가 발생될 경우 이를 제어하기 위한 부스트 릴레이(12) 및 벅 다이오드(11)를 포함한다. 1, the LDC
우선, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압하는 양방향 LDC(3)는 연료 전지 차량에서 고전압의 메인 배터리(1)와 저전압의 보조 배터리(2) 사이에 전기적으로 연결된다. First, a bidirectional LDC 3 for reducing or boosting the voltage in both directions is electrically connected between the high voltage main battery 1 and the low voltage
그리고 LDC(3)는 내부의 스위치 소자들의 동작에 의해 메인 배터리(1)에서 인가되는 전압을 감압하거나 보조 배터리(2)에서 인가되는 전압을 승압한다. 그리고 LDC(3) 내부의 스위치 소자는 제어기(미도시)를 통해 동작이 제어된다.The LDC 3 reduces the voltage applied to the main battery 1 or boosts the voltage applied to the
이러한 LDC(3)는 보조 배터리(2)에서 인가되는 저전압을 승압하여, 상기 메인 배터리(1)의 각 부품에 고전압을 인가하는 부스트 모드(boost mode)로 동작할 수 있다. 이와 같은 LDC(3)는 차량이 시동 될 때, 부스트 모드로 동작하여 보조 배터리(2)의 저전압을 승압하고, 연료 전지인 메인 배터리(1)를 구동시키기 위한 구동 부품들에 승압된 전압을 인가하여 연료 전지 차량을 시동시킨다. The LDC 3 can operate in a boost mode for boosting a low voltage applied from the
또한 LDC(3)는 메인 배터리(1)에서 인가되는 고전압을 감압하여, 상기 보조 배터리(2)를 충전하거나, 상기 보조 배터리(2)의 제1전극(양극)에 전기적으로 연결된 전장 부하(4)에 전압을 공급하는 벅 모드(buck mode)로 동작할 수 있다. 이와 같은 LDC(3)는 차량이 시동될 때 이외에는 벅 모드로 동작하여 메인 배터리(1)에서 인가되는 고전압을 감압하여, 상기 보조 배터리(2)를 충전하거나, 저전압에 의해 동작하는 차량의 전장 부하(4)에 저 전압을 공급한다. The LDC 3 also reduces the high voltage applied from the main battery 1 to charge the
그리고 벅 다이오드(11)는 상기 LDC(3)의 제1전극(양의 전극)과 보조 배터 리(2)의 제1전극(양의 전극) 사이에 전기적으로 연결된다. 이때 LDC(3)의 제2전극(음의 전극)과 보조 배터리(2)의 제2전극(음의 전극)은 접지(GND)에 연결된다. The
이러한 벅 다이오드(11)는 애노드가 상기 LDC(3)에 전기적으로 연결되고, 캐소드가 보조 배터리(2)의 제1전극(양극)에 전기적으로 연결된다. 그러므로 상기 벅 다이오드(11)는 LDC(3)에서 보조 배터리(2)로 흐르는 전류는 전달하고, 보조 배터리(2)에서 LDC(3)로 흐르는 전류는 차단한다. In this
즉, LDC(3)가 벅 모드(buck mode)로 동작할 경우에는, LDC(3)에서 보조 배터리(2) 및 전장 부하(4)의 방향으로만 상기 벅 다이오드(11)를 통해 전류가 흐른다.That is, when the LDC 3 operates in the buck mode, current flows through the
그리고 상기 부스트 릴레이(12)는 상기 LDC(3)의 제1전극과 보조 배터리(2)의 제1전극 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 벅 다이오드(11)와 병렬로 연결된다. The
이러한 부스트 릴레이(12)는 상기 LDC(3)가 벅 모드일 때에는 보조 배터리(2)에서 LDC(3)로 전류가 인가되는 것을 차단하기 위해, 오프 상태로 유지된다. The
또한 부스트 릴레이(12)는 LDC(3)가 보조 배터리(2)에서 인가되는 저전압을 고전압으로 승압하는 부스트 모드(boost mode)로 동작할 때에는 온 되어 상기 보조 배터리(2)에서 상기 LDC(3)로 전류를 전달한다.The
그리고 LDC(3)는 연료 전지 차량이 시동될 때에만 부스트 모드로 동작하므로, 부스트 릴레이(12)는 차량 시동 될 때만 온 되고, 차량이 시동될 때 이외에는 오프 되어 보조 배터리(2)에서 LDC(3)로 전류가 인가되는 것을 차단한다. Since the LDC 3 operates in the boost mode only when the fuel cell vehicle is started, the
즉, LDC(3)가 벅 모드로 동작할 때, 내부 스위치들의 오동작으로 인해 역전 류가 발생하여도, 상기 부스트 릴레이(12)는 오프 상태로 유지되고 상기 벅 다이오드(11)는 LDC(3)에서 보조 배터리(2) 방향으로만 전류가 흐르도록 하므로, 보조 배터리(2)에서 LDC(3)로 흐르는 전류는 차단된다. 그러므로 본 발명에 의한 LDC 오류 제어 시스템은 LDC(3)의 내부 스위칭 소자들의 동작 오류등으로 인해 발생되는 역방향 전류를 차단할 수 있으므로 LDC(3)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. That is, when the LDC 3 operates in the buck mode, the
도 2를 참조하면, 도 1의 LDC 오류 제어 시스템의 구동 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. Referring to FIG. 2, there is shown a flowchart illustrating a method of driving the LDC error control system of FIG.
도 2에 도시된 바와 같이 LDC 오류 제어 시스템의 구동 방법은 LDC 구동 확인 단계(S1), LDC 동작 판단 단계(S2), 부스트 릴레이 제어 단계(S3) 및 LDC 정지 확인 단계(S4)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the driving method of the LDC error control system includes an LDC drive confirmation step S1, an LDC operation determination step S2, a boost relay control step S3, and an LDC stop confirmation step S4.
우선 LDC 구동 확인 단계(S1)에서는 고전압의 메인 배터리(1)와 저전압의 보조 배터리(2) 사이에 연결된 LDC(3)가 고전압을 감압하거나, 저전압을 승압하는 구동을 하는지 여부를 확인한다. 이러한 LDC(3)의 구동은 제어기에서 인가되는 신호에 의해 LDC(3) 내부의 스위치 동작하여, LDC(3)를 통해서 메인 배터리(1)에서 보조 배터리(2)로 전류가 인가되거나, 보조 배터리(2)에서 메인 배터리(1)로 전류가 인가될 경우에, LDC(3)가 동작하는 것으로 판단한다. First, in the LDC drive confirmation step S1, it is confirmed whether the LDC 3 connected between the high-voltage main battery 1 and the low-voltage
이와 같은 LDC 구동 확인 단계(S1)에서 LDC(3)를 통해 전류가 흐르지 않는다면 LDC(3)가 정지된 것으로 판단하고, LDC의 오류를 제어하기 위한 시스템의 구동을 종료한다. If the current does not flow through the LDC 3 in the LDC drive confirmation step S1, it is determined that the LDC 3 is stopped, and the system operation for controlling the error of the LDC is terminated.
그리고 LDC 구동 확인 단계(S1)에서 LDC(3)를 통해 메인 배터리(1)에서 보조 배터리(2)로 전류가 흐르거나, 보조 배터리(2)에서 메인 배터리(1)로 전류가 흐르면, LDC(3)가 구동하는 것으로 판단하고, LDC 동작 판단 단계(S2)가 실행된다. When a current flows from the main battery 1 to the
그리고 LDC 동작 판단 단계(S2)에서는 LDC(3)가 보조 배터리(2)에서 인가되는 저전압을 승압하여 메인 배터리(1)와 메인 배터리(1)를 구동시키는 구동 부품으로 인가되는 부스트 모드(boost mode)로 동작하는지 여부를 판단한다. In the LDC operation determination step S2, the LDC 3 boosts the low voltage applied from the
상기 LDC 동작 판단 단계(S2)에서 LDC(3)가 부스트 모드로 동작할 경우에는, 상기 보조 배터리(2)에서 인가되는 전압을 LDC(3)로 전달하기 위해서 부스트 릴레이(12)를 온 시키는 부스트 릴레이 제어 단계(S3)의 부스트 릴레이 온 단계(S31)가 실행된다. In the LDC operation determination step S2, when the LDC 3 operates in the boost mode, the
이와 반대로 LDC 동작 판단 단계(S2)에서 LDC(3) 부스트 모드로 동작하지 않을 경우에는, 메인 배터리(1)에서 인가되는 고전압을 감압하는 벅 모드(buck mode)로 동작하는 것으로 판단하고, 부스트 릴레이(12)를 통해 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해서 부스트 릴레이(12)를 오프 시키는 부스트 릴레이 제어 단계(S3)의 부스트 릴레이 오프 단계(S32)가 실행된다. On the contrary, if the LDC (3) does not operate in the LDC (3) boost mode in the LDC operation determination step S2, it is determined to operate in a buck mode for reducing the high voltage applied from the main battery 1, The boost relay off step S32 of the boost relay control step S3 in which the
그리고 부스트 릴레이 제어 단계(S3)에서 부스트 릴레이(12)의 동작을 제어한 후에는, LDC(3)의 동작 변화에 따라 부스트 릴레이(12)의 동작을 제어하기 위해서 LDC(3)의 동작이 정지되었는지 여부를 판단하는 LDC 정지 확인 단계(S4)가 실행된다. After the operation of the
그리고 LDC 정지 확인 단계(S4)에서 LDC(3)가 정지된 것으로 판단되면, LDC(3)의 동작 오류에 대한 제어를 종료한다. 또한 LDC 정지 확인 단계(S4)에서 LDC(3)가 동작하는 것으로 판단되면 LDC(3)의 동작 모드를 확인하기 위해서 LDC 동작 판단 단계(S2)가 재실행된다. If it is determined that the LDC 3 is stopped in the LDC stop confirmation step S4, the control for the operation error of the LDC 3 is terminated. Also, if it is determined that the LDC 3 is operating in the LDC stop confirmation step S4, the LDC operation determination step S2 is executed again to check the operation mode of the LDC 3.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 LDC 오류 제어 시스템 및 그의 구동 방법을 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.It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the appended claims. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LDC 오류 제어 시스템을 도시한 구성도이다.1 is a block diagram illustrating an LDC error control system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 LDC 오류 제어 시스템의 구동 방법을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart showing a driving method of the LDC error control system of FIG.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
1; 메인 배터리 2; 보조 배터리One;
3; LDC 4; 전장 부하3;
10; LDC 오류 제어 시스템 11; 벅 다이오드10; LDC
12; 부스트 릴레이12; Boost relay
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2009
- 2009-11-25 KR KR1020090114574A patent/KR101500009B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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