KR101519758B1 - 직류-직류 컨버터의 구동방법 및 구동장치 - Google Patents

직류-직류 컨버터의 구동방법 및 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직류-직류 컨버터의 구동 방법에 관한 것으로, 직류-직류 컨버터(converter)의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 값을 가지는지 비교되는 단계; 직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 경우, 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지(phase shifted full bridge)의 게이팅(gating) 신호에 동기 검파기의 인가되는 게이팅 신호가 동기화되어 동기 검파기의 반도체 스위칭(switching) 소자들을 온(on) 시키는 단계, 직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 작은 경우, 동기 검파기의 반도체 스위칭 소자들을 오프(off)시키는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

직류-직류 컨버터의 구동방법 및 구동장치 {A driving method of DC-DC convert and the apparatus thereof}
본 발명은 직류-직류 컨버터의 구동방법 및 구동장치에 관한 것으로, 출력 손실을 저감할 수 있으며, 또한 보조 배터리(battery)를 이용하여 직류 링크(DC-link) 전압을 생성하여 비상시 차량의 구동이 가능하도록 할 수 있는 직류-직류 컨버터의 구동방법 및 구동장치에 관한 것이다.
최근 공기 오염과 연료 문제로 인하여 하이브리드(hybrid) 또는 전기 자동차의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 하이브리드 또는 전기 자동차는 차량 내부의 배터리에서 공급되는 직류 전압이 고전압 케이블(cable)을 통하여 컨버터(converter)와 인버터(inverter)로 공급된다.
하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에 설치되는 직류-직류 컨버터는 고전압 배터리에서 공급되는 높은 전압의 전원을 전장부품에서 사용되는 12 볼트 전압으로 강압시켜주기 위하여 사용된다.
하지만, 기존의 직류-직류 컨버터의 경우에는 출력단의 다이오드(diode)에 흐르는 전류로 인하여 출력 손실이 있을 뿐만 아니라, 고전압 배터리에 이상 발생시 이를 대체해줄 만한 수단이 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 직류-직류 컨버터의 출력단에 구비되는 동기 검파기(Synchronous rectifier)의 제어를 통하여 출력단에서 발생하는 손실을 줄일 수 있는 직류-직류 컨버터를 제공하고자 한다.
또한, 고전압 배터리에 이상 발생시, 12 볼트 배터리를 이용하여 직류 링크 단에 전압을 생성할 수 있는 직류-직류 컨버터를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 직류-직류 컨버터(converter)의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 값을 가지는지 비교되는 단계; 상기 직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 경우, 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지(phase shifted full bridge)의 게이팅(gating) 신호에 동기 검파기의 인가되는 게이팅 신호가 동기화되어 상기 동기 검파기의 반도체 스위칭(switching) 소자들을 온(on) 시키는 단계; 상기 직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 작은 경우, 상기 동기 검파기의 반도체 스위칭 소자들을 오프(off)시키는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 구동 방법을 제공한다.
또한, 직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 값을 가지는지 비교되는 단계 이전에, 메인 배터리(main battery)의 에스오씨(SOC, State of charge)를 입력받는 단계; 상기 메인 배터리의 에스오씨가 정상 에스오씨이면, 메인 릴레이(relay)를 온 되는 단계; 상기 직류-직류 컨버터의 동작 금지 명령이 해제되는 단계; 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지 회로에 게이팅 신호가 인가되는 단계; 상기 직류-직류 컨버터의 부스트 회로에 게이팅 신호가 인가되는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 구동 방법을 제공한다.
또한, 상기 직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 경우, 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지의 게이팅 신호에 동기 검파기의 인가되는 게이팅 신호가 동기화되어 상기 동기 검파기의 반도체 스위칭 소자들을 온 시키는 단계는 상기 동기 검파기의 반도체 스위칭 소자들을 교대로 온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 구동 방법을 제공한다.
또한, 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지 회로에 인가되는 게이팅 신호는 듀티가 고정된 신호이며, 상기 직류-직류 컨버터의 부스트 회로에 인가되는 게이팅 신호는 듀티가 가변되는 신호인 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 구동 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 메인 배터리의 에스오씨를 입력받는 단계; 상기 메인 배터리의 에스오씨가 비정상 에스오씨이면, 보조 배터리의 에스오씨를 입력받은 단계; 상기 보조 배터리의 에스오씨가 정상 에스오씨이면, 동기 검파기에 게이팅 신호가 인가되어 상기 동기 검파기의 반도체 스위치 소자들이 온 오프 되는 단계; 페이즈 시프트 풀 브릿지 반도체 소자의 다이오드가 도통됨에 따라, 직류 링크단에 직류 전원이 공급되는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동방법을 제공한다.
또한, 페이즈 시프트 풀 브릿지 반도체 소자의 다이오드가 도통됨에 따라, 직류 링크단에 직류 전원이 공급되는 단계 이후에, 상기 직류 링크(link)단에 인가되는 직류 전원을 이용하여 엔진 시동이 걸리면 메인 릴레이가 온 되는 단계; 상기 메인 릴레이가 온됨에 따라, 상기 메인 배터리가 충전되는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동방법을 제공한다.
또한, 상기 동기 검파기에 인가되는 게이팅 신호는 듀티가 가변되는 신호인 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 구동 방법을 제공한다.
또한, 상기 직류-직류 컨버터는 차량에 장착되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지 회로의 교류전압을 인가받아 출력하는 변압기; 상기 변압기의 2차측에 구비되는 하나 이상의 반도체 스위칭 소자; 상기 반도체 스위칭 소자와 병렬로 접속하는 다이오드; 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 회로의 게이팅 신호에 동기화되어 상기 하나 이상의 반도체 스위칭 소자의 구동에 필요한 게이팅 신호를 출력하는 제1 구동부; 상기 변압기의 2차측에 흐르는 전류의 값을 측정하는 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치를 제공한다.
또한, 상기 구동부는 상기 측정부가 측정한 전류의 값이 기설정된 임계 전류값보다 큰 경우, 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지의 게이팅 신호에 상기 하나 이상의 반도체 소자에 인가되는 게이팅 신호를 동기화시켜 상기 하나 이상의 반도체 소자들을 온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치를 제공한다.
또한, 상기 구동부는 상기 측정부가 측정한 전류의 값이 기설정된 임계 전류값보다 작은 경우, 상기 하나 이상의 반도체 소자를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치를 제공한다.
또한, 메인 배터리와 보조 배터리의 에스오씨를 입력받아, 메인 배터리, 메인 릴레이, 보조 배터리의 온 오프를 결정하는 제어부; 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 회로 또는 부스트 회로에 구동에 필요한 게이팅 구동신호를 발생시키는 제2 구동부; 상기 메인 배터리의 신호를 승압시키는 승압단 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는 상기 메인 배터리의 에스오씨가 정상 에스오씨이면, 상기 메인 배터리와 상기 메인 릴레이를 온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는 상기 메인 배터리의 에스오씨가 비정상 에스오씨이고, 상기 보조 배터리의 에스오씨가 정상 에스오씨이면, 상기 구동부가 상기 하나 이상의 반도체 소자를 구동시키는 게이팅 신호를 발생시키도록 하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 직류-직류 컨버터의 구동 방법 및 구동장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 동기 검파기의 동작을 직류-직류 출력부하에 따라 동작시킴으로써 전류가 상승시 다이오드 도통에 따른 손실을 저감시켜 출력 효율을 향상시키고, 동기검파기 오프시는 히스테리시스(hythesis)를 주어 동작의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 메인 배터리가 비정상으로 작동하는 경우, 보조 배터리를 이용하여 직류 링크의 전압을 승압시킴으로써 비상시 고전압 부하를 일시적으로 구동할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 페일 세이프(fail-safe)로직을 추가로 확보하여 메인 배터리의 방전을 막을 수 있다.
셋째, 페이즈 시프트 풀 브리지 회로에 인가되는 게이팅 신호의 듀티(duty)를 고정하고 승압단을 가변 듀티로 제어함으로써 기존 직류-직류 컨버터 대비 고효율의 출력을 낼 수 있는 효과가 있다.
도면 1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터의 구동 장치를 간략하게 보여주는 도면이다.
도면 2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로와 기존 직류-직류 컨버터 회로와의 차이점을 정리한 도면이다.
도면 3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 내부 구성을 보여주는 도면이다.
도면 4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법의 각 과정을 보여주는 순서도이다.
도면 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 동작 방법을 정리하여 보여주는 도면이다.
도면 6도는 메인 배터리가 정상적으로 동작하는 경우의 게이팅 신호와 출력 신호를 보여주는 도면이다.
도면 7도는 메인 배터리가 비정상적으로 작동하는 경우에 동기검파기 회로에 게이팅 신호를 인가하여 직류 링크단에 고전압이 인가되는 것을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면 1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터의 구동 장치를 간략하게 보여주는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동 장치는 직류-직류 컨버터(100), 승압단(200), 고전압 배터리인 메인 배터리(300), 메인 릴레이(400), 고전압 부하(500), 12 볼트 배터리로 구성되는 보조 배터리(600), 전장부하(700), 마이컴(900)을 포함하여 구성될 수 있으며, 직류-직류 컨버터(100)는 페이즈 시프트 풀 브리지 회로와 동기검파기 회로를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 도면 1도 상에서 실선은 파워 라인(power line)을 나타낼 수 있고, 점선은 배터리의 에스오씨(SOC, State of charge)를 나타내는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 직류-직류 컨버터 구동회로의 마이컴(micom)(900)은 메인 배터리(300) 및 보조 배터리(600)로부터 에스오씨를 입력받아 승압단(200), 페이즈 시프트 풀 브리지 회로, 동기검파기 회로의 반도체 스위칭 소자들을 구동하는데 필요한 게이팅 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 메인 배터리(300)는 메인 릴레이(400)을 통하여 승압단(200)에 연결될 수 있다. 그리고 승압단(200)의 커패시터 양단에는 고전압 부하(500)가 연결될 수 있다.
또한, 직류-직류 컨버터(100)의 출력은 보조 배터리(600)와 전장부하(700)에 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로는 변압기를 포함하는 페이즈 시프트 풀 브리지 회로의 앞단에 승압단(200)이 추가되고, 변압기의 2차단에 동기검파기 회로가 더 추가된 회로로 볼 수 있다.
그리고, 이러한 구조를 이용함으로써 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로는 페이즈 시프트 풀 브리지 회로의 듀티를 고정하고 승압단을 가변 듀티로 제어하고, 변압기의 2차 측의 동기검파기 회로를 제어하여 기존 직류-직류 컨버터 대비 고효율의 출력을 낼 수 있는 효과가 있다.
도면 2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로와 기존 직류-직류 컨버터 회로와의 차이점을 정리한 도면이다.
기존의 직류-직류 컨버터의 토폴로지(topology)는 페이즈 시프트 풀 브리지 회로에 출력단 다이오드(diode)를 포함하여 구성되어 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로는 페이즈 시프트 풀 브리지 회로에 승압단(200)과 동기검파기 회로를 더 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 기존의 직류-직류 컨버터는 페이즈 시프트 풀 브리지 회로의 반도체 스위칭 소자를 구동하기 위하여 총 4개의 펄스 폭 변조 신호(PWM, Pulse width modulation)가 있으면 충분하였으나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로는 승압단(200)에 사용되는 신호와 동기검파기 회로에 사용될 신호가 더 필요하여 총 6개의 펄스 폭 변조 신호가 필요할 수 있다.
또한, 제어 방식에 있어서도, 승압단(200)에서 전류를 제어하고, 페이즈 시프트 풀 브리지 회로에서 전압을 제어할 수 있는 차이가 있다.
도면 3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 내부 구성을 보여주는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 승압단(200)은 반도체 스위칭 소자(210), 다이오드(220), 인덕터(240), 다이오드(230), 전류센서 1(260), 커패시터(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 페이즈 시프트 풀 브리지 회로단측은 반도체 스위칭 소자(111), 변압기(112), 출력단 인덕터(113), 출력단 커패시터(114), 그리고 전장부하로 볼 수 있는 저항(115)를 포함하여 구성될 수 있으며, 동기검파기 회로는 변압기(112)의 2차 측에 연결되는 반도체 스위칭 소자(121)와 이러한 반도체 스위칭 소자(121)와 병렬로 연결되는 다이오드(122)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로는 메인 배터리(300)로부터 출력되는 전압을 측정하는 전압센서 2(20)와 직류 링크단의 전압 값을 측정하는 전압센서 1(10) 그리고 전장부하(700)단을 측정하는 전압센서 3(30)으로부터 측정된 값을 이용하여, 각 반도체 스위칭 소자에 인가할 게이팅 신호를 생성할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 마이컴(900)은 아날로그 디지털 컨버터(940), 덧셈기(910), 전압제어기(930), 펄스 폭 변조 신호 발생기(950)을 포함하여 구성될 수 있으며, 마이컴(900)이 발생시킨 게이트 신호는 각각 펄스 트랜스미터(40)이나 드라이버 회로(50)을 통하여 반도체 스위칭 소자에 인가될 수 있다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로가 메인 배터리(300)가 정상적으로 작동하는 경우의 동작 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 마이컴(900)은 메인 배터리(300) 및 보조 배터리(600)의 제어를 관장하는 상위 제어기로부터 메인 배터리(300)가 정상적으로 작동하고 있다는 에스오씨를 수신할 수 있다.
이 경우, 마이컴(900)은 먼저 페이즈 시프트 풀 브리지 회로의 네 개의 반도체 스위칭 소자를 구동시킬 게이팅 구동신호를 생성하여 출력할 수 있다.
그리고, 변압기(112)의 비와 페이즈 시프트 풀 브리지 회로의 듀티가 고정된 상태에서 승압단(200)의 반도체 스위칭 소자(210)에 인가되는 신호의 듀티를 가변하여 승압단(200)을 온 할 수 있다.
승압단(200)이 온 된 이후에, 페이즈 시프트 풀 브리지 회로는 교번하여 동작하여 교류 전류를 만들고, 이러한 교류 전류는 변압기(112)를 거쳐서 변압기의 2차측에 전달될 수 있다.
이 경우, 기존의 직류-직류 컨버터는 2차측 다이오드의 도통이 반복되어 손실이 발생하였다.
그러나 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로는 동기검파기 회로의 반도체 스위칭 소자(121)를 이용하여 다이오드에서 발생되는 손실을 줄일 수 있다. 보다 구체적으로는 부하측에서 전류가 상승시 동기검파기 회로(120)의 반도체 스위칭 소자(121)을 온하여 손실을 줄일 수 있다. 또한, 오프시에는 히스테리시스를 회로에 부가할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 마이컴(900)은 메인 배터리(300) 및 보조 배터리(600)를 제어하는 상위 제어기로부터 메인 배터리(300)의 상태가 비정상이라는 에스오씨를 수신할 수 있다.
이 경우는 메인 배터리(300)로부터 정상적인 전원이 인가되지 않아서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로가 적용되는 차량에서 비상시의 시동등이 걸리지 않는 문제가 발생할 수 잇다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로는 보조 배터리(600)의 전압을 일시적으로 직류 링크단에 승압하여 인가함으로써, 고전압 부하가 작동할 수 있도록 할 수 있다.
이를 위하여, 먼저 동기검파기 회로(120)의 반도체 스위칭 소자에 게이팅 신호가 인가될 수 있다. 그리고, 페이즈 시프트 풀 브리지 회로의 반도체 스위칭 소자에 온 게이팅 신호를 인가함으로써 직류 링크단에 승압된 전압을 인가할 수 있다. 즉, 보조 배터리(600)로부터 거꾸로 변압기(112)를 통하여 승압하여 직류 링크단에 일시적인 고압 전압을 인가함으로써 고전압 부하(500)가 작동될 수 있도록 할 수 있다.
도면 4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법의 각 과정을 보여주는 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법에 따른 직류-직류 컨버터의 제어가 시작되면, 가장 먼저 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법은 메인 배터리(300)의 에스오씨가 정상인지 여부를 확인하는 과정을 거칠 수 있다.(S4-1) 그리고, 이는 메인 배터리(300) 및 보조 배터리(600)의 제어를 관장하는 제어기로부터 차량용 통신을 통하여 수신받을 수 있다.
만일, 메인 배터리(300)의 에스오씨가 정상으로 수신되면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법은 그 다음으로 메인 릴레이(400)를 온 하는 과정을 거칠 수 있다.(S4-2)
메인 릴레이(400)가 온 된 이후에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법은 그 다음으로 직류-직류 컨버터(100)의 동작을 금지하는 명령을 해제할 수 있다.(S4-3)
그리고, 이렇게 동작 금지 명령이 해제된 이후에 비로소 페이즈 시프트 풀 브리지 회로는 게이팅과(S4-4) 승압단(200)의 게이팅이 시작될 수 있다.(S4-5)
그 다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법은 변압기(112)의 2차단에 흐르는 출력전류가 기설정된 임계 전류값보다 큰 값인지 비교하는 과정을 거칠 수 있다.(S4-6)
이는 기설정된 임계 전류값 이하에서의 동기검파기 회로(120)의 반도체 스위칭 소자의 온 오프에 따라 오히려 손실이 발생할 염려가 있기 때문이다.
만일, 변압기(112)의 2차단에서 흐르는 전류가 기설정된 임계 전류값보다 큰 경우에는 동기검파기 회로(120)의 반도체 스위칭 소자(121)에 페이즈 시프트 풀 브리지 회로에 인가되는 게이팅 신호에 동기화된 게이팅 신호가 반도체 스위칭 소자(121)에 인가될 수 있다.(S4-7)
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법은 그 다음으로 변압기(112)의 출력전류가 기설정된 임계 전류값보다 작은지 여부를 판단하는 과정을 거칠 수 있다.(S4-8)
여기서, 변압기(112)의 출력전류가 기설정된 임계 전류값보다 작은 경우에는 반도체 스위칭 소자(121)를 오프시켜 다이오드(122)가 도통 되도록 할 수 있다.(S4-10)
그러나, 변압기(112)의 출력 전류의 값이 기설정된 임계 전류값보다 큰 경우에는 동기검파기 회로(120)에 인가되는 게이팅 신호가 계속 유지되는 과정을 거칠 수 있다(S4-9)
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법에서 만일 메인 배터리(300)의 에스오씨가 비정상으로 수신되면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로는 보조 배터리(600)의 에스오씨가 정상인지 여부를 판단하는 과정을 거칠 수 있다.(S4-11)
만일, 여기서 보조 배터리(600)의 에스오씨가 정상이면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법은 역으로 직류 링크 단에 고전압을 인가하기 위하여, 동기검파기 회로(120)에 게이팅 신호를 인가할 수 있다.(S4-12)
동기검파기 회로(120)가 작동함에 따라 직류 링크단이 충전되고(S4-13), 비상전력이 사용될 수 있다.(S4-14) 예를 들어, 구동모터를 작동 시켜 엔진을 크랭킹할 수 있다.
이렇게 비상 조치를 취한 이후에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동방법은 메인 릴레이(400)를 온하여 메인 배터리를 충전할 수 있다.(S4-16)
즉, 메인 배터리(300)가 정상 작동시에는 2차단의 다이오드 도통에 의한 손실을 방지할 수 있으며, 메인 배터리(300)가 비정상적으로 작동하는 비상시에는 보조 배터리(600)를 이용하여 일시적으로 직류 링크단의 전압을 인가하여 비상 조치를 취할 수 있다.
도면 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로의 동작 방법을 정리하여 보여주는 도면이다.
도면 5도를 통하여, 메인 배터리(300)가 정상인 경우에는 동기검파기 회로(120)의 게이팅 신호는 페이즈 시프트 풀 브리지 회로의 스위칭 패턴에 동기되어 게이팅 신호가 인가되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 페이즈 시프트 풀 브리지 회로는 고정 듀티로 제어되고, 승압단(200)은 가변 듀티로 제어되어 출력단에 전압을 인가되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도면 5도를 통하여 메인 배터리(300)가 비정상으로 작동되는 경우에는 동기검파기 회로(120)의 반도체 스위칭 소자(121)을 가변듀티로 제어하여 직류 링크단에 고전압을 생성할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도면 6도와 7도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로에 인가되는 각 게이팅 신호와 이에 따른 출력전압을 보여주는 도면이다.
먼저, 도면 6도는 메인 배터리가 정상적으로 동작하는 경우의 게이팅 신호와 출력 신호를 보여주는 도면으로서, 'A'는 직류-직류 컨버터의 출력전압을, 'B'는 페이즈 시프트 풀 브리지 회로의 게이팅 신호를, 'C'는 승압단(200)의 게이팅 신호를, 'E'는 직류-직류 컨버터의 출력부하단에 인가되는 전압을 보여주는 그래프이다.
도면 6도를 통하여 먼저 페이즈 시프트 풀 브리지 회로가 작동하고, 그 이후에 승압단(200)이 작동하여 메인 배터리(300)로부터 인가되는 신호를 부스트하는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 부하 레벨에 따라 동기검파기 회로(120)가 작동하여 부하단에 출력을 내보낸다.
도면 7도는 메인 배터리(300)가 비정상적으로 작동하는 경우에 동기검파기 회로(120)에 게이팅 신호를 인가하여 직류 링크단에 고전압이 인가되는 것을 보여주는 도면이다.
'F'도면에서 'X'는 직류 링크단에 인가되는 전압의 값을, 'Y'는 보조 배터리(600)에서 출력되는 전압의 값을 보여준다. 그리고, 'G'도면에서 'Z'는 동기검파기 회로(120)의 반도체 스위칭 소자(121)에 인가되는 게이팅 신호를 보여준다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로는 동기검파기 회로(120)에 인가되는 게이팅 신호의 듀티를 조절함으로써 보조 배터리(600)로부터 역으로 직류 링크단에 인가되는 전압의 크기를 조절할 수 있다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 구동회로에서 에스오씨가 정상 또는 비정상이라는 의미는 배터리가 출력하는 전압이 어떠한 기설정된 값 이상인지 이하인지에 따라 결정될 수 있으며, 이러한 기설정된 값은 시스템 설계에 따라 자유롭게 결정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 전압센서 1
20 : 전압센서 2
30 : 전압센서 3
40 : 펄스 트랜스미터
50 : 드라이버
100 : 직류-직류 컨버터
111 : 반도체 스위칭 소자
112 : 변압기
113 : 다이오드
114 : 출력단 커패시터
115 : 저항
120 : 동기검파기 회로
121 : 반도체 스위칭 소자
122 : 다이오드
200 : 승압단
210 : 반도체 스위칭 소자
220 : 다이오드
230 : 다이오드
240 : 인덕터
250 : 커페시터
260 : 전류센서 1
300 : 메인 배터리
400 : 메인 릴레이
500 : 고전압 부하
600 : 보조 배터리
700 : 전장부하
900 : 마이컴
910 : 덧셈기
920 : 전압제어기
930 : 전류제어기
940 : 아날로그 디지털 컨버터
950 : 펄스 폭 변조 신호 발생기

Claims (14)

  1. 직류-직류 컨버터(converter)의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 값을 가지는지 비교되는 단계;
    상기 직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 경우, 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지(phase shifted full bridge)의 게이팅(gating) 신호에 동기 검파기의 인가되는 게이팅 신호가 동기화되어 상기 동기 검파기의 반도체 스위칭(switching) 소자들을 온(on) 시키는 단계;
    상기 직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 작은 경우, 상기 동기 검파기의 반도체 스위칭 소자들을 오프(off)시키는 단계;
    를 포함하고,
    직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 값을 가지는지 비교되는 단계 이전에,
    메인 배터리(main battery)의 에스오씨(SOC, State of charge)를 입력받는 단계;
    상기 메인 배터리의 에스오씨가 정상 에스오씨이면, 메인 릴레이(relay)를 온 되는 단계;
    상기 직류-직류 컨버터의 동작 금지 명령이 해제되는 단계;
    상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지 회로에 게이팅 신호가 인가되는 단계;
    상기 직류-직류 컨버터의 부스트 회로에 게이팅 신호가 인가되는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 구동 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직류-직류 컨버터의 출력단의 전류의 값이 기설정된 임계 전류 값보다 큰 경우, 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지의 게이팅 신호에 동기 검파기의 인가되는 게이팅 신호가 동기화되어 상기 동기 검파기의 반도체 스위칭 소자들을 온 시키는 단계는
    상기 동기 검파기의 반도체 스위칭 소자들을 교대로 온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지 회로에 인가되는 게이팅 신호는 듀티가 고정된 신호이며,
    상기 직류-직류 컨버터의 부스트 회로에 인가되는 게이팅 신호는 듀티가 가변되는 신호인 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 구동 방법.
  5. 메인 배터리의 에스오씨를 입력받는 단계;
    상기 메인 배터리의 에스오씨가 비정상 에스오씨이면, 보조 배터리의 에스오씨를 입력받은 단계;
    상기 보조 배터리의 에스오씨가 정상 에스오씨이면, 동기 검파기에 게이팅 신호가 인가되어 상기 동기 검파기의 반도체 스위치 소자들이 온 오프 되는 단계;
    페이즈 시프트 풀 브릿지 반도체 소자의 다이오드가 도통됨에 따라, 직류 링크단에 직류 전원이 공급되는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동방법.
  6. 제5항에 있어서,
    페이즈 시프트 풀 브릿지 반도체 소자의 다이오드가 도통됨에 따라, 직류 링크단에 직류 전원이 공급되는 단계 이후에,
    상기 직류 링크(link)단에 인가되는 직류 전원을 이용하여 엔진 시동이 걸리면 메인 릴레이가 온 되는 단계;
    상기 메인 릴레이가 온됨에 따라, 상기 메인 배터리가 충전되는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 동기 검파기에 인가되는 게이팅 신호는 듀티가 가변되는 신호인 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 구동 방법.
  8. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직류-직류 컨버터는 차량에 장착되는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동방법.
  9. 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지 회로의 교류전압을 인가받아 출력하는 변압기;
    상기 변압기의 2차측에 구비되는 하나 이상의 반도체 스위칭 소자;
    상기 반도체 스위칭 소자와 병렬로 접속하는 다이오드;
    상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 회로의 게이팅 신호에 동기화되어 상기 하나 이상의 반도체 스위칭 소자의 구동에 필요한 게이팅 신호를 출력하는 제1 구동부;
    상기 변압기의 2차측에 흐르는 전류의 값을 측정하는 측정부;
    를 포함하고,
    메인 배터리와 보조 배터리의 에스오씨를 입력받아, 메인 배터리, 메인 릴레이, 보조 배터리의 온 오프를 결정하는 제어부;
    상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 회로 또는 부스트 회로에 구동에 필요한 게이팅 구동신호를 발생시키는 제2 구동부;
    상기 메인 배터리의 신호를 승압시키는 승압단 회로;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 측정부가 측정한 전류의 값이 기설정된 임계 전류값보다 큰 경우, 상기 직류-직류 컨버터의 페이즈 시프트 풀 브릿지의 게이팅 신호에 상기 하나 이상의 반도체 소자에 인가되는 게이팅 신호를 동기화시켜 상기 하나 이상의 반도체 소자들을 온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 측정부가 측정한 전류의 값이 기설정된 임계 전류값보다 작은 경우, 상기 하나 이상의 반도체 소자를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치.


  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인 배터리의 에스오씨가 정상 에스오씨이면, 상기 메인 배터리와 상기 메인 릴레이를 온 시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인 배터리의 에스오씨가 비정상 에스오씨이고, 상기 보조 배터리의 에스오씨가 정상 에스오씨이면, 상기 구동부가 상기 하나 이상의 반도체 소자를 구동시키는 게이팅 신호를 발생시키도록 하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터의 구동장치.


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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10063150B2 (en) 2015-11-26 2018-08-28 Hyundai Motor Company Method and system of controlling converter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967332A (en) * 1990-02-26 1990-10-30 General Electric Company HVIC primary side power supply controller including full-bridge/half-bridge driver
US6356462B1 (en) * 2000-08-31 2002-03-12 Delta Electronics, Inc. Soft-switched full-bridge converters
US20110188267A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Lai Yen-Shin Shift full bridge power converting system and control method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967332A (en) * 1990-02-26 1990-10-30 General Electric Company HVIC primary side power supply controller including full-bridge/half-bridge driver
US6356462B1 (en) * 2000-08-31 2002-03-12 Delta Electronics, Inc. Soft-switched full-bridge converters
US20110188267A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Lai Yen-Shin Shift full bridge power converting system and control method thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE 논문(제목: Light-Load Efficiency Optimization Method), 논문발표 2010년 1월 *
IEEE 논문(제목: Light-Load Efficiency Optimization Method), 논문발표 2010년 1월*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10063150B2 (en) 2015-11-26 2018-08-28 Hyundai Motor Company Method and system of controlling converter

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