KR101755448B1 - 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차의 컨버터에 고장이 발생되었을 때, 고장발생 판단에 대한 신뢰성을 높이고 내부 부품의 손상을 최소화할 수 있는 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어방법은, 전압을 강압하는 컨버터, 그리고 신호에 따른 결과값에 의해 상황을 판단하는 카운팅유닛을 포함하는 전기자동차에 있어서, 상기 컨버터가 작동하는 경우 상기 컨버터에서 발생되는 신호가 카운팅유닛에 입력되는 단계; 상기 카운팅유닛이 상기 신호를 카운팅하는 단계; 그리고 상기 카운팅유닛의 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되는지 판단하는 단계;를 포함하되, 상기 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되지 않는 경우 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터에서 고장이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치는, 전압을 변환하는 컨버터, 그리고 상기 컨버터의 회로 내에 장착된 전류센서를 포함하는 전기자동차에 있어서, 상기 전류센서로부터 신호를 전달받는 신호처리유닛; 상기 신호처리유닛으로부터 신호를 전달받는 CPU; 상기 CPU로부터 PWM신호를 전달받아서 출력하는 PWM출력버퍼; 상기 CPU와 상기 PWM출력버퍼 사이에서 상기 PWM신호를 추출하여 상기 컨버터의 고장을 판단하는 카운팅유닛;을 포함할 수 있다.

Description

전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치{CONTROL METHOD OF CONVERTER FOR ELECTRIC VEHICLE AND CONTROL SYSTEM THEREOF}
본 발명은 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차의 컨버터에 고장발생 시 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기자동차(Electric Vehicle)는 전력에 의하여 움직이는 차량의 총칭이다.
하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle)는 가솔린 자동차와 전기자동차(Electric Vehicle)의 단점을 보완하기 위하여 가솔린 자동차와 전기자동차(Electric Vehicle)의 기능을 복합적으로 구성한 차량이다. 따라서, 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle)의 운전자는 필요에 따라 가솔린엔진 구동 모드와 전기모터 구동 모드를 선택할 수 있다.
상기한 바와 같이 전기자동차(Electric Vehicle)는 넓은 의미에서 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle)를 포함한다. 따라서, 본 명세서에서는 전기자동차와 하이브리드 자동차를 전기자동차로 통칭하기로 한다.
이러한 전기자동차의 전기모터 구동은 석유를 연료의 원료로 사용하지 않기 때문에 배기가스가 없고 소음이 적다.
한편, 전기자동차에는 고전압 배터리에서 발생되는 고전압을 저전압으로 변환시키는 컨버터가 구비된다. 상기 컨버터는 전기자동차의 전기모터 구동 시 전장부하에 전원을 공급하거나 저전압 배터리를 충전한다. 이러한 컨버터로는 전압을 승압 또는 강압하는 직류변환장치(DC-DC CONVERTER)가 주로 사용된다.
상기한 바와 같이, 전기자동차의 컨버터 제어는 고전압을 다루는 시스템의 특성 때문에 컨버터의 고장발생 시 차량 내부 부품이 손상될 수 있는 위험요소를 수반한다.
컨버터의 고장발생 시 제어에는 PWM신호의 오출력이 감지되면 컨버터의 고장으로 판단하고 PWM신호의 출력 중지(PWM off)가 수행되는 방법이 주로 사용된다. 여기서, PWM신호의 오출력은 회로상의 시간 지연요소나 CPU의 수행주기 오류 등에 의해 발생될 수 있다. 이러한 PWM신호의 출력 중지(PWM off)는 컨버터의 작동 중지이고, 나아가 전기자동차의 기능 정지를 의미한다. 이와 같은 운행 중 전기자동차의 기능 정지는 차량연비 및 운전자의 만족도에 악영향을 미치는 사항이다.
또한, 상기 컨버터 제어방법은 PWM신호의 오출력이 선행된 후에 이루어질 수 밖에 없다. 따라서, 차량의 내부 부품들은 오출력된 PWM신호가 발생시킨 고전압 및 고전류에 의해 컨버터의 고장발생 판단 시점부터 보호동작이 완료되는 시점까지 과도한 스트레스를 받게 될 수 있다.
따라서, 컨버터의 고장발생 시 또는 컨버터 제어의 오류발생 시, 차량 내부 부품의 손상을 방지하거나 최소화하기 위해 높은 신뢰성과 신속한 보호동작을 수반하는 컨버터 제어가 요구된다.
한편, 컨버터의 고장발생을 판단하기 위한 종래기술에는 컨버터의 고전압단(high voltage step)에 장착된 전류센서가 PWM(Pulse Width Modulation)신호의 오출력으로 인한 과전류 발생을 감지하는 방법이 사용되었다. 즉, 전류센서가 과전류의 발생을 감지하면, 컨버터에 고장이 발생된 것으로 판단하고 PWM신호의 출력 중지(PWM off)를 수행한다.
상기 종래기술에서, 만일 전류센서를 민감하게 설정하지 않으면 오출력된 PWM신호에 의한 피해가 증가할 수 있고, 만일 전류센서를 민감하게 설정하면 전류센서는 노이즈 등에 반응하여 PWM신호의 출력 중지(PWM off)를 수행할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 종래기술은 노이즈 대책 부품 및 고정밀도 소자 그리고 최적화된 과전류 발생 임계값을 얻는 테스트과정 등을 필요로 한다. 따라서, 개발기간이 길고 생산비용이 높을 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 PWM(Pulse Width Modulation)신호의 오출력을 초기에 판단함으로써 컨버터의 고장발생 판단에 대한 신뢰성을 높이고, 고장발생 판단 시점부터 보호동작이 완료되는 시점까지의 시간을 줄임으로써 내부 부품의 손상을 최소화할 수 있는 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
또한, 컨버터의 고장 발생을 판단하는 과정에서 전류센서를 사용하지 않도록 하여 노이즈 대책 부품 및 고정밀도 소자 그리고 최적화된 과전류 발생 임계값을 얻는 테스트과정 등이 불필요해질 수 있고, 이로 인해 개발기간 단축 및 원가절감을 실현할 수 있는 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어방법은, 전압을 강압하는 컨버터, 그리고 신호에 따른 결과값에 의해 상황을 판단하는 카운팅유닛을 포함하는 전기자동차에 있어서, 상기 컨버터가 작동하는 경우 상기 컨버터에서 발생되는 신호가 카운팅유닛에 입력되는 단계; 상기 카운팅유닛이 상기 신호를 카운팅하는 단계; 그리고 상기 카운팅유닛의 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되는지 판단하는 단계;를 포함하되, 상기 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되지 않는 경우 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터에서 고장이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
상기 컨버터에서 발생되는 신호는 PWM신호일 수 있다.
상기 컨버터에서 고장이 발생된 것으로 판단되면 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터의 작동을 중지시킬 수 있다.
상기 컨버터의 작동이 중지되면 상기 카운팅유닛은 컨버터 고장신호를 CPU(Central Processing Unit)에 리포팅할 수 있다.
상기 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되는 경우 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터에서 고장이 발생되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
상기 컨버터에서 고장이 발생되지 않은 것으로 판단되면 상기 카운팅유닛을 초기화하고 상기 컨버터에서 발생되는 신호를 상기 카운팅유닛에 입력하는 단계부터 다시 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치는, 전압을 변환하는 컨버터; 상기 컨버터의 회로 내에 장착된 전류센서; 상기 전류센서로부터 신호를 전달받는 신호처리유닛; 상기 신호처리유닛으로부터 신호를 전달받는 CPU(Central Processing Unit); 상기 CPU로부터 PWM(Pulse Width Modulation)신호를 전달받아서 출력하는 PWM출력버퍼; 상기 CPU와 상기 PWM출력버퍼 사이에서 상기 PWM신호를 추출하여 상기 컨버터의 고장을 판단하는 카운팅유닛;을 포함할 수 있다.
상기 컨버터는 전압을 승압하거나 강압하는 DC-DC CONVERTER일 수 있다.
상기 컨버터는 고전압 배터리에서 발생되는 전압을 강압하여 전장부하에 전원을 공급하거나 저전압 배터리를 충전시킬 수 있다.
상기 전류센서는 과전류를 감지할 수 있다.
상기 컨버터는 상기 전류센서를 거쳐 상기 신호처리유닛으로 신호를 보내되, 상기 전류센서는 상기 컨버터의 고장판단에 관여하지 않을 수 있다.
상기 신호처리유닛은 하나 또는 그 이상의 센서로부터 신호를 입력받아 센서가 구비된 장치의 상황을 상기 CPU에 전달할 수 있다.
상기 CPU는 전기자동차의 하나 또는 그 이상의 제어장치를 관리할 수 있다.
상기 PWM출력버퍼는 상기 카운팅유닛의 판단에 따라 선택적으로 PWM신호의 출력을 ON 또는 OFF할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치는, 두 개 이상의 입력단자를 포함하는 회로에서, 모든 입력단자에 입력이 있을 때 출력 값을 생성하는 AND GATE; 그리고 적어도 하나 이상의 입력단자에 입력이 있을 때 출력 값을 생성하는 OR GATE;를 더 포함할 수 있다.
상기 CPU와 상기 PWM출력버퍼 사이에서 추출된 PWM신호의 일부는 상기 AND GATE를 통과하고 다른 일부는 상기 OR GATE를 통과하여 상기 카운팅유닛에 입력될 수 있다.
상기 AND GATE를 통과한 PWM신호와 상기 OR GATE를 통과한 PWM신호는 각각의 설정범위를 갖을 수 있다.
전기자동차의 운행 중 항시 고속clock을 발생시키는 고속clock 발생유닛이 상기 카운팅유닛의 일단과 연결되어 구비될 수 있다.
상기 카운팅유닛은 상기 PWM신호를 카운팅하여 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되는지 판단할 수 있다.
상기 설정범위와 상기 카운팅 결과값은 고속clock에 의해 카운팅된 시간단위의 값일 수 있다.
상기 카운팅유닛은 상기 카운팅 결과값이 상기 설정범위에 포함되면, 상기 컨버터에 고장이 발생되지 않은 것으로 판단하고 상기 PWM출력버퍼를 ON시킬 수 있다.
상기 카운팅유닛은 상기 카운팅 결과값이 상기 설정범위에 포함되지 않으면, 상기 컨버터에 고장이 발생된 것으로 판단하고 상기 PWM출력버퍼를 OFF시킬 수 있다.
상기 PWM출력버퍼가 OFF되면, 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터의 고장을 상기 CPU에 리포팅할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, PWM신호의 출력을 실시간으로 체크하여 PWM신호의 오출력을 초기에 판단하므로 오출력된 PWM신호에 의한 차량 내부 부품들의 스트레스를 줄일 수 있다. 또한, PWM신호의 출력에 대해 직접적으로 정상적인 작동범위를 설정하므로 전기자동차의 불필요한 기능 정지를 줄일 수 있다. 따라서, 컨버터의 신뢰성을 높이고 내부 부품의 손상을 최소화하는 것이 가능하다.
또한, 컨버터의 고장 발생을 판단하는 과정에서 전류센서를 사용하지 않을 수 있으므로 노이즈 대책 부품 및 고정밀도 소자 그리고 최적화된 과전류 발생 임계값을 얻는 테스트과정 등이 불필요해질 수 있다. 따라서, 개발기간을 단축하고 원가를 절감하는 것이 가능하다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치의 회로도 및 블럭도이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 PWM신호와 고속clock의 개략도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어방법의 흐름도이다.
도 4은 종래기술에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치의 회로도 및 블럭도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 명세서에서는 전기자동차와 하이브리드 자동차를 전기자동차로 통칭하기로 한다.
도 4는 종래기술에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치의 회로도 및 블럭도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치는 전류센서(20), 신호처리유닛(30), CPU(40), 그리고 PWM출력버퍼(50)를 포함한다.
전류센서(20)는 컨버터(10)의 고전압단에 장착되어 컨버터(10)의 고장발생 시 오출력된 PWM(Pulse Width Modulation)신호에 의한 과전류 발생을 감지한다. 또한, 상기 전류센서(20)는 과전류 발생을 컨버터(10)의 고장으로 판단한다. 따라서, 상기 전류센서(20)는 회로상의 시간 지연요소나 CPU의 수행주기 오류 등에 의한 PWM신호의 오출력을 컨버터(10)의 고장으로 판단할 수 있다.
신호처리유닛(30)은 컨버터(10) 외부에 구비되어 전류센서(20)로부터 신호를 전달받아 CPU(40)에 전달한다.
CPU(40)는 신호처리유닛(30)으로부터 신호를 전달받아 PWM출력버퍼(50)의 ON/OFF를 제어한다.
PWM출력버퍼(50)는 CPU(40)로부터 신호를 전달받아 PWM신호의 출력을 선택적으로 ON시키거나 OFF시킨다.
상기 컨버터(10)의 고장발생판단은 PWM신호의 오출력이 선행된 후에 수행된다. 따라서, 오출력된 PWM신호에 의하여 차량 내부 부품들은 컨버터(10)의 고장발생 판단 시점부터 보호동작이 완료되는 시점까지 고전압 및 고전류에 따른 과도한 스트레스를 받게 될 수 있다. 이러한 피해를 줄이기 위해 상기 전류센서(20)를 민감하게 설정하면, 상기 전류센서(20)는 노이즈 등에 반응할 수 있다. 다시 말해, PWM신호의 오출력에 의한 과전류 발생뿐만 아니라 다른 원인에 의한 과전류 발생도 컨버터(10)의 고장으로 판단될 수 있다.
따라서, 종래기술에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치는 과전류발생판단과 컨버터의 고장발생판단에 대한 각각의 신뢰성을 모두 높이는데 어려움이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치는 상기의 문제점을 해결하지 위해, 컨버터의 고장발생판단이 과전류 발생판단과 독립적으로 이루어질 수 있는 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치를 제공한다.
이하, 도 1 내지 3을 참고로 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 그 장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치의 회로도 및 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어장치는 전압을 변환하는 컨버터(100), 그리고 상기 컨버터(100)의 회로 내에 장착된 전류센서(200)를 포함하는 전기자동차에 있어서, 신호처리유닛(310), CPU(320), PWM출력버퍼(330) 그리고 카운팅유닛(340)을 포함한다.
컨버터(100)는 전기자동차 내에 장착되어 고전압 배터리에서 발생되는 전압을 강압하여 전장부하에 전원을 공급하거나 저전압 배터리를 충전시키는 직류변환장치(DC-DC CONVERTER)이다.
전류센서(200)는 컨버터(100)의 회로 내에 장착되어 컨버터(100)에서 발생된 PWM신호를 신호처리유닛(310)에 전달한다. 또한, 상기 전류센서(200)는 회로상의 과전류 발생을 감지하여 신호처리유닛(310)에 전달한다.
상기 PWM신호의 전달에 있어서, 상기 전류센서(200)는 컨버터(100)에서 발생된 PWM신호를 신호처리유닛(310)에 전달할 뿐 PWM신호에 대한 판단 및 제어에는 관여하지 않을 수 있다. 또한, 상기 전류센서(200)의 과전류 발생에 대한 판단은 PWM신호의 전달과 독립적으로 이루어진다.
신호처리유닛(310)은 전류센서(200)로부터 PWM신호 및 과전류 발생신호를 전달받아 CPU(320)에 전달한다. 또한, 상기 신호처리유닛(310)은 하나 또는 그 이상의 센서로부터 신호를 전달받아 각각의 센서가 구비된 장치의 상황을 CPU(320)에 리포팅할 수 있다.
상기 PWM신호의 전달에 있어서, 상기 신호처리유닛(310)은 전류센서(200)로부터 전달받은 PWM신호를 CPU(320)에 전달할 뿐 PWM신호에 대한 판단 및 제어에는 관여하지 않을 수 있다. 또한, 상기 신호처리유닛(310)이 수행하는 PWM신호의 전달과 과전류 발생에 대한 리포팅은 서로 독립적으로 이루어진다.
CPU(320)는 전기자동차의 하나 또는 그 이상의 제어장치를 관리하는 중앙처리장치(Central Processing Unit)를 말한다. 따라서, 상기 CPU(320)는 신호처리유닛(310)으로부터 하나 또는 그 이상의 신호를 전달받아 하나 또는 그 이상의 장치의 제어를 수행할 수 있다. 또한, 상기 CPU(320)는 신호처리유닛(310)으로부터 PWM신호를 전달받아 PWM출력신호를 PWM출력버퍼(330)에 전달한다.
PWM출력버퍼(330)는 CPU(320)로부터 PWM출력신호를 전달받아 PWM신호를 출력한다. 또한, 상기 PWM출력버퍼(330)는 카운팅유닛(340)으로부터 전달받는 제어신호에 따라 선택적으로 PWM신호의 출력을 ON/OFF할 수 있다.
카운팅유닛(340)은 CPU(320)와 PWM출력버퍼(330) 사이에서 PWM신호를 추출하여 컨버터(100)의 고장을 판단한다.
자세히 설명하면, 상기 카운팅유닛(340)은 상기 PWM신호를 카운팅하여 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되는지 판단한다. 그리고 상기 카운팅유닛(340)은 상기 카운팅 결과값이 상기 설정범위에 포함되면, 상기 컨버터(100)에 고장이 발생되지 않은 것으로 판단하고 PWM출력버퍼(330)를 ON시킨다. 또한, 상기 카운팅유닛(340)은 상기 카운팅 결과값이 상기 설정범위에 포함되지 않으면, 상기 컨버터(100)에 고장이 발생된 것으로 판단하고 PWM출력버퍼(330)를 OFF시킨다. 더 나아가, PWM출력버퍼(330)가 OFF되면, 상기 카운팅유닛(340)은 컨버터(100)의 고장을 CPU(320)에 리포팅한다. 다시 말해, 여기서의 PWM신호 카운팅은 카운팅유닛이 신호에 따른 결과값을 판단하는 것을 의미한다.
카운팅유닛(340)에 PWM신호가 입력되는 과정에 있어서, CPU(320)와 PWM출력버퍼(330) 사이에서 추출된 PWM신호의 일부는 AND GATE(342)를 통과하고 다른 일부는 OR GATE(344)를 통과하여 카운팅유닛(340)에 입력된다.
여기서, AND GATE(342)는 두 개 이상의 입력단자를 포함하는 회로에서 모든 입력단자에 입력이 있을 때 출력 값을 생성하는 GATE이다. 또한, OR GATE(344)는 두 개 이상의 입력단자를 포함하는 회로에서 적어도 하나 이상의 입력단자에 입력이 있을 때 출력 값을 생성하는 GATE이다.
AND GATE(342)를 통과한 PWM신호와 상기 OR GATE(344)를 통과한 PWM신호는 각각의 설정범위를 갖는다. 또한, AND GATE(342)와 OR GATE(344)에서의 PWM신호의 설정범위는 같거나 다를 수 있다.
상기 설정범위는 컨버터의 정상작동 시 발생되는 PWM신호를 카운팅유닛(340)에서 미리 카운팅한 결과값들에 의해 결정된다.카운팅유닛(340)의 일단에는 고속clock 발생유닛(350)이 연결된다. 또한, 카운팅유닛(340)이 PWM신호를 카운팅하는 방법에는 고속clock 발생유닛(350)에서 발생된 고속clock를 이용하여 AND GATE(342)와 OR GATE(344)를 통과한 PWM신호의 출력값을 카운팅하는 방법이 사용된다.
따라서, 상기 설정범위와 상기 카운팅 결과값은 시간단위의 값일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PWM신호와 고속clock의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 장치에는 일반적인 PWM신호의 출력방식과 같은 위상변이제어법(phase-shift control method)이 사용된다.
위상변이제어법(phase-shift control method)은 도 3에 도시된 바와 같이, M1과 M4를 동기화시키고 M2와 M3를 동기화 시킨 후, M2와 M3의 위상만을 변경하여 PWM신호를 제어하는 방법이다. 위상변이제어법은 당업자가 용이하게 수행가능하므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
A구간은 위상변이제어법에 의한 PWM신호의 출력이 정상적으로 나타나는 구간이다.
T1은 A구간에서 PWM신호의 한 주기 동안 AND GATE에 PWM신호의 출력이 나타나는 시간이다. 또한, T4는 A구간에서 PWM신호의 한 주기 동안 OR GATE에 PWM신호의 출력이 나타나는 시간이다.
상기한 바와 같이, AND GATE는 2개 이상의 입력단자와 1개의 출력단자를 가지며, 모든 입력단자에 입력이 있을 때, 출력이 나타나는 회로를 말한다. 또한, OR GATE는 2개 이상의 입력단자와 1개의 출력단자를 가지며, 적어도 1개의 입력단자에 입력이 있을 때, 출력이 나타나는 회로를 말한다.
즉, T1과 T4는 PWM신호의 정상적인 출력에 대한 결과값이며, AND GATE 및 OR GATE에서 각각 상기 설정범위로 사용된다. 이와 같이 상기 설정범위의 단위는 시간의 단위일 수 있다. 따라서, 상기 카운팅유닛(340)은 고속clock 발생유닛(350)에서 발생된 고속clock의 수주기 동안을 카운팅하여 PWM신호의 타당성을 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 설정범위의 단위가 시간의 단위일 경우, PWM신호의 출력에 대한 결과값이 상기 설정범위에 포함되는지 판단하는 방법으로 고속clock을 사용한 카운팅을 적용하였으나 이에 한정되지 않는다.
B구간은 PWM신호의 오출력에 의한 하드스위칭 구간을 나타낸다. 또한, C구간은 PWM신호의 오출력에 의한 상간단락 구간을 나타낸다.
일반적으로, 상간단락은 3상회로의 2선이 단락(short circuit)하는 것을 말하며, 여기서는 FET(Field Effect Transistor)의 상간단락을 의미한다.
B구간 및 C구간에서는 AND GATE 및 OR GATE에 출력되는 PWM신호의 결과값이 각각 T1 및 T4의 범위를 벗어난다. 도 2에서는 T1 및 T4의 범위를 벗어난 PWM신호의 결과값을 T2, T3, T5, T6과 같이 개략적으로 도시하였다. 이와 같이 AND GATE 및 OR GATE에서 설정범위와 다른 PWM신호의 결과값이 출력되면, 상기 카운팅유닛(340)은 상기 컨버터(100)에서 고장이 발생된 것으로 판단한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어방법 및 장치는 PWM신호의 출력을 직접적으로 체크하는 방법을 사용하기 때문에 PWM신호의 오출력을 초기에 감지할 수 있다. 따라서, 컨버터(100)의 고장발생판단에 대한 신뢰성이 높아진다.
이하, 도 3을 참고로, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어방법을 상세히 설명한다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어방법의 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 카운팅유닛이 초기화(S100)된 후 컨버터가 작동을 시작하는 동시에 상기 컨버터에서 PWM(Pulse Width Modulation)신호가 발생된다(S110). 또한, 상기 컨버터에서 PWM(Pulse Width Modulation)신호가 발생되는 것은 컨버터에 대한 고장검출이 시작되는 것을 의미한다.
상기 컨버터가 작동하는 경우 상기 컨버터에서 발생되는 PWM신호는 상기 카운팅유닛에 입력된다(S120).
상기 S120단계에서, 상기 컨버터에서 발생되는 PWM신호는 컨버터의 회로 내에 장착된 전류센서, 컨버터의 외부에 구비된 신호처리유닛, 그리고 전기자동차의 하나 또는 그 이상의 제어장치를 관리하는 CPU를 순차적으로 경유하여 상기 카운팅유닛에 입력될 수 있다.
상기 CPU는 PWM출력신호를 PWM출력버퍼로 전달한다. 또한 상기 카운팅유닛은 상기 CPU과 상기 PWM출력버퍼의 사이에서 상기 PWM출력신호를 추출할 수 있다.
상기 카운팅유닛에 상기 CPU과 상기 PWM출력버퍼의 사이에서 추출된 상기 PWM신호가 입력되면, 상기 카운팅유닛은 상기 PWM신호를 카운팅한다(S130).
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 S130단계에서는 고속clock이 사용될 수 있다. 따라서, PWM신호의 카운팅 값은 시간단위 일 수 있다.
다시 말해, 상기 카운팅유닛의 PWM신호 카운팅 방법은 상기 도 1, 2에서 설명된 방법과 같은 방법이 사용된다.
상기 PWM신호의 카운팅이 끝나면, 상기 카운팅유닛은 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되는지 판단한다(S140).
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 설정범위는 AND GATE와 OR GATE에 출력되는 PWM신호의 정상적인 출력을 기준으로 설정될 수 있다. 또한, 상기 설정범위는 오출력되는 PWM신호를 최소화할 수 있도록 설정될 수 있다.
만일 상기 S140단계에서 상기 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되지 않으면, 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터에서 고장이 발생된 것으로 판단한다(S150).
만일 상기 컨버터(100)에서 고장이 발생된 것으로 판단되면, 상기 카운팅유닛은 PWM신호의 출력을 OFF시킴으로써 상기 컨버터의 작동을 중지시킨다(S160).
상기 컨버터의 작동이 중지되면 상기 카운팅유닛은 컨버터 고장신호를 상기 CPU에 전달(error report)한다(S170). 또한, error report가 완료되면 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 컨버터 제어가 종료된다.
만일 상기 S140단계에서 상기 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되면, 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터에서 고장이 발생되지 않은 것으로 판단한다(S180).
만일 상기 컨버터에서 고장이 발생되지 않은 것으로 판단되면, 상기 카운팅유닛을 초기화한 후(S190), 상기 PWM신호를 상기 카운팅유닛에 입력하는 S120단계부터 상기 과정을 반복한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 S100단계와 상기 S190단계에서 상기 카운팅유닛의 초기화(reset)는 상기 CPU에 의하여 수행될 수 있다.
한편, 전기자동차(Electric Vehicle)는 전기만으로 구동되는 자동차를 나타내는 좁은 의미의 용어로 사용되기도 한다. 하지만, 상기한 바와 같이 본 명세서의 전기자동차(Electric Vehicle)는 넓은 의미의 용어로써 전력에 의하여 구동되는 모든 차량을 포함한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 컨버터 20: 전류센서
30: 신호처리유닛 40: CPU(Central Processing Unit)
50: PWM출력버퍼 100: 컨버터 200: 전류센서
300: 전기자동차의 컨버터 제어장치 310: 신호처리유닛
320: CPU(Central Processing Unit) 330: PWM출력버퍼
340: 카운팅유닛 342: AND GATE
344: OR GATE 350: 고속clock 발생유닛

Claims (23)

  1. 전압을 강압하는 컨버터, 그리고 신호에 따른 결과값에 의해 상황을 판단하는 카운팅유닛을 포함하는 전기자동차에 있어서,
    상기 컨버터가 작동하는 경우 상기 컨버터에서 발생되는 신호가 카운팅유닛에 입력되는 단계;
    상기 카운팅유닛이 상기 신호를 카운팅하는 단계; 그리고
    상기 카운팅유닛의 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되는지 판단하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되지 않는 경우 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터에서 고장이 발생된 것으로 판단하는 전기자동차의 컨버터 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터에서 발생되는 신호는 PWM신호인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터에서 고장이 발생된 것으로 판단되면 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨버터의 작동이 중지되면 상기 카운팅유닛은 컨버터 고장신호를 CPU에 리포팅하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 카운팅 결과값이 상기 설정범위에 포함되는 경우 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터에서 고장이 발생되지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 컨버터에서 고장이 발생되지 않은 것으로 판단되면 상기 카운팅유닛을 초기화하고 상기 컨버터에서 발생되는 신호를 상기 카운팅유닛에 입력하는 단계부터 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어방법.
  7. 전압을 변환하는 컨버터, 그리고 상기 컨버터의 회로 내에 장착된 전류센서를 포함하는 전기자동차에 있어서,
    상기 전류센서로부터 신호를 전달받는 신호처리유닛;
    상기 신호처리유닛으로부터 신호를 전달받는 CPU;
    상기 CPU로부터 PWM신호를 전달받아서 출력하는 PWM출력버퍼;
    상기 CPU와 상기 PWM출력버퍼 사이에서 상기 PWM신호를 추출하여 상기 컨버터의 고장을 판단하는 카운팅유닛;을
    포함하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컨버터는 전압을 승압하거나 강압하는 DC-DC CONVERTER인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컨버터는 고전압 배터리에서 발생되는 전압을 강압하여 전장부하에 전원을 공급하거나 저전압 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전류센서는 과전류를 감지하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컨버터는 상기 전류센서를 거쳐 상기 신호처리유닛으로 신호를 보내되, 상기 전류센서는 상기 컨버터의 고장판단에 관여하지 않는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 신호처리유닛은 하나 또는 그 이상의 센서로부터 신호를 입력받아 센서가 구비된 장치의 상황을 상기 CPU에 전달하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 CPU는 전기자동차의 하나 또는 그 이상의 제어장치를 관리하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 PWM출력버퍼는 상기 카운팅유닛의 판단에 따라 선택적으로 PWM신호의 출력을 ON 또는 OFF할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  15. 제7항에 있어서,
    두 개 이상의 입력단자를 포함하는 회로에서,
    모든 입력단자에 입력이 있을 때 출력 값을 생성하는 AND GATE; 그리고
    적어도 하나 이상의 입력단자에 입력이 있을 때 출력 값을 생성하는 OR GATE;를 더 포함하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 CPU와 상기 PWM출력버퍼 사이에서 추출된 PWM신호의 일부는 상기 AND GATE를 통과하고 다른 일부는 상기 OR GATE를 통과하여 상기 카운팅유닛에 입력되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 AND GATE를 통과한 PWM신호와 상기 OR GATE를 통과한 PWM신호는 각각의 설정범위를 갖는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  18. 제7항에 있어서,
    전기자동차의 운행 중 항시 고속clock을 발생시키는 고속clock 발생유닛이 상기 카운팅유닛의 일단과 연결되어 구비되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 카운팅유닛은 상기 PWM신호를 카운팅하여 카운팅 결과값이 설정범위에 포함되는지 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 설정범위와 상기 카운팅 결과값은 고속clock에 의해 카운팅된 시간단위의 값인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 카운팅유닛은 상기 카운팅 결과값이 상기 설정범위에 포함되면, 상기 컨버터에 고장이 발생되지 않은 것으로 판단하고 상기 PWM출력버퍼를 ON시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 카운팅유닛은 상기 카운팅 결과값이 상기 설정범위에 포함되지 않으면, 상기 컨버터에 고장이 발생된 것으로 판단하고 상기 PWM출력버퍼를 OFF시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 PWM출력버퍼가 OFF되면, 상기 카운팅유닛은 상기 컨버터의 고장을 상기 CPU에 리포팅하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 컨버터 제어장치.
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