KR101868207B1 - Dc-dc 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 파워 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Dc-dc 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 파워 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 파워 제어 시스템이 개시된다. 상기 시스템은, 전지 팩에 의해 출력되는 출력 파워의 량, 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량, 및 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 결정하는 마이크로프로세서를 포함한다. 상기 마이크로프로세서는, 상기 전지 팩에 의해 출력되는 출력 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량에 기초하여 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 결정한다. 상기 마이크로프로세서는, 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 합한 값이 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량보다 크면, 상기 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 감소시켜 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 상기 DC-AC 인버터에 우선적으로 할당한다.

Description

DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 파워 제어 시스템 및 방법{Power Control System and Method for Adjusting an Input Power Limit of a DC-DC Voltage Converter}
본 발명은 출력 전압이 서로 다른 전지들 사이에 설치된 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워를 조절하는 기술에 관한 것이다.
하이브리드 자동차와 같이 전기 모터를 포함하는 자동차는, 전기 모터에 높은 레벨의 전압을 공급하는 대용량의 전지 팩과 자동차에 탑재된 전장 부품에 낮은 레벨의 전압을 공급하는 소용량의 전지를 포함한다.
자동차에 포함된 전원 시스템 중에는 상기 대용량의 전지 팩과 상기 소용량의 전지 사이에는 DC-DC 전압 변환기가 설치된 전원 시스템이 있다.
상기 DC-DC 전압 변환기는 전지 팩의 전압을 강하하여 상기 전지에 인가함으로써 상기 전지를 충전시킨다.
상기와 같은 전원 시스템에서, 상기 전지 팩의 주요한 용도는 전기 모터 측에 안정적으로 파워를 공급하는 것이다. 만약, DC-DC 전압 변환기에 의해 전지 팩의 파워가 과도하게 소모되면 전기 모터로의 파워 공급이 안정적으로 이루어지지 못한다. 또한, 전지 팩의 충전 상태(State of Charge: SOC)가 낮은 상태에서 DC-DC 전압 변환기에 의해 전지 팩의 파워가 과도하게 소모되면 전지 팩이 과 방전되면서 전지 팩이 비가역적으로 손상될 수 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에서 창안된 것으로서, DC-DC 전압 변환기로부터 빠져 나가는 과도한 파워로 인해서 전지 팩이 손상되는 것을 방지하고 전지 모터로의 전력 공급에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 파워 제어 시스템과 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 파워 제어 시스템이 개시된다.
상기 파워 제어 시스템은, 전지 팩과 전지를 포함한다. 상기 전지 팩은, 양극과 음극을 가지며, 상기 양극과 상기 음극 사이에, 상기 DC-DC 전압 변환기 및 DC-AC 인버터에 의해 수신되는 제1전압 레벨을 생성한다. 상기 전지는 양극과 음극을 가지며 상기 제1전압 레벨보다 낮은 제2전압 레벨을 생성한다.
상기 파워 제어 시스템은, 또한, 상기 전지 팩의 양극과 음극 사이에 생성되는 상기 제1전압 레벨을 나타내는 제1전압 신호를 생성하도록 구성된 제1전압 센서를 포함한다.
상기 파워 제어 시스템은, 또한, 상기 전지 팩으로부터 흐르는 전체 전류 레벨을 나타내는 제1전류 신호를 생성하도록 구성된 제1전류 센서를 포함한다.
상기 파워 제어 시스템은, 또한, 상기 전지 팩으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기로 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2전류 신호를 생성하도록 구성된 제2전류 센서를 포함한다.
상기 파워 제어 시스템은, 또한, 상기 전지 팩의 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하도록 구성된 온도 센서를 포함한다.
상기 파워 제어 시스템은, 또한, 상기 제1전압 센서, 상기 제1전류 센서, 상기 제2전류 센서 및 상기 온도 센서와 동작 가능하게 연결된 마이크로프로세서를 포함한다.
상기 마이크로프로세서는, 또한, 상기 제1전압 신호 및 상기 제1전류 신호에 기초하여 상기 전지 팩으로부터 출력되는 출력 파워의 량을 결정하도록 프로그램되어 있다.
상기 마이크로프로세서는, 또한, 상기 제1전류 신호 및 상기 온도 신호에 기초하여 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 결정하도록 프로그램되어 있다.
상기 마이크로프로세서는, 또한, 상기 제2전류 신호 및 상기 제1전압 신호에 기초하여 상기 전지 팩으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기로 입력되는 입력 파워의 량을 결정하도록 프로그램되어 있다.
상기 마이크로프로세서는, 또한, 상기 전지 팩에 의해서 출력되는 출력 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기로 입력되는 입력 파워의 량에 기초하여 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 결정하도록 프로그램되어 있다.
상기 마이크로프로세서는, 또한, 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 합한 값이 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량보다 크면, 상기 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 감소시켜 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 상기 DC-AC 인버터에 우선적으로 할당하도록 프로그램되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 방법이 개시된다.
상기 방법은, 전지 팩, 전지, DC-DC 전압 변환기, DC-AC 인버터, 제1전압 센서, 제1전류 센서, 제2전류 센서, 온도 센서 및 마이크로프로세서를 포함하는 파워 제어 시스템을 제공하는 단계를 포함한다.
상기 전지 팩은 음극과 양극을 가진다. 상기 전지는 음극과 양극을 가진다. 상기 마이크로프로세서는, 상기 제1전압 센서, 상기 제1전류 센서, 상기 제2전류 센서 및 상기 온도 센서와 동작 가능하게 결합되어 있다.
상기 방법은, 또한, 상기 전지 팩의 양극과 음극 사이의 제1전압 레벨을 생성하는 단계를 포함하는데, 상기 제1전압 레벨은 상기 DC-DC 전압 변환기와 상기 DC-AC 인버터에 의해 수신된다. 상기 전지는 양극과 음극 사이에 제1전압 레벨보다 낮은 제2전압 레벨을 생성한다.
상기 방법은, 또한, 상기 제1전압 센서를 이용하여 상기 전지 팩의 양극과 음극 사이에 생성된 상기 제1전압 레벨을 나타내는 제1전압 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 또한, 상기 제1전류 센서를 이용하여 상기 전지 팩으로부터 흐르는 전체 전류 레벨을 나타내는 제1전류 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 또한, 상기 제2전류 센서를 이용하여 상기 전지 팩으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기로 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2전류 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 또한, 상기 온도 센서를 이용하여 상기 전지 팩의 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 또한, 상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 제1전압 신호와 상기 제1전류 신호에 기초하여 상기 전지 팩에 의해서 출력되는 출력 파워의 량을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 또한, 상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 제1전류 신호와 상기 온도 신호에 기초하여 상기 전지 팩에 있어서의 가용 가능한 파워의 량을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 또한, 상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 제1전압 신호와 상기 제2전류 신호에 기초하여 상기 전지 팩으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 또한, 상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 전지 팩에 의해서 출력되는 출력 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량에 기초하여 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 또한, 상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 합한 값이 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워 량보다 크면 상기 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 감소시킴으로써 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 상기 DC-AC 인버터에 우선적으로 할당하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전지 팩의 가용 가능한 파워와 DC-AC 인버터로 제공되는 파워 량에 기초해서 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절함으로써 DC-DC 전압 변환기로부터 빠져 나가는 과도한 파워로 인해서 전지 팩이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 차량 모터 시스템에 안정적으로 파워를 공급할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 제어 시스템과 차량 모터 시스템을 가지는 전기 자동차의 개략적인 구성도이다.
도 2 내지 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 1에 개시된 파워 제어 시스템의 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 방법을 나타낸 순서도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 제어 시스템(30)과 차량 모터 시스템(50)을 포함하는 전기 자동차(10)가 예시되어 있다.
상기 파워 제어 시스템(30)의 이점은, 전지 팩(60)의 가용 가능한 파워와 DC-AC 인버터(132)로 제공되는 파워 량에 기초해서 DC-DC 전압 변환기(120)의 입력 파워 한도를 조절함으로써 DC-DC 전압 변환기(120)로부터 빠져 나가는 과도한 파워로 인해서 전지 팩(60)이 손상되는 것을 방지할 수 있다는데 있다.
상기 파워 제어 시스템(30)은 전지 팩(60), 전압 센서들(70, 72, 74, 110), 컨택터(80), 컨택터 드라이버(90), 전기적 노드(100), 전류 센서들(76, 105), 온도 센서(112), DC-DC 전압 변환기(120) 및 전지(130)를 포함한다.
상기 전지 팩(60)은 양극(140) 및 음극(142) 사이에서 서로 직렬로 전기적으로 연결되어 있는 제1 및 제2전지 셀들(134, 136)을 포함한다. 상기 전지 팩(60)은 양극(140)과 음극(142) 사이에서 제1전압 레벨을 생성하도록 구성된다. 상기 제1전지 셀(134)은 그것의 양극과 음극 사이에 제2전압 레벨을 생성한다. 또한, 상기 제2전지 셀(136)은 그것의 양극과 음극 사이에 제3전압 레벨을 생성한다. 일 실시예에서, 상기 제1 및 제2전지 셀들(134, 136)은 리튬 이온 전지 셀들이다. 물론, 다른 대안적인 예에서, 상기 제1 및 제2전지 셀들(134, 136)은 예를 들어 니켈 카드뮴 전지 셀, 니켈 금속 하이브리드 전지 셀 또는 납산 전지 셀과 같은 다른 타입의 전지 셀을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 상기 전지 팩(60)은 실질적으로 48 볼트의 DC(VDC)를 출력한다. 물론, 대안적인 실시예에서, 상기 전지 팩(60)은 다른 전압 레벨을 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 전지 팩(60)은 300-400 VDC 범위의 전압을 출력할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 상기 전지 팩(60)은 상기 제1 및 제2전지 셀들(134, 136)과 서로 전기적으로 직렬 연결되어 있는 복수의 다른 전지 셀들을 포함할 수 있다.
상기 전압 센서(70)는 상기 전지 팩(60)과 전기적으로 병렬로 연결되고, 상기 전지 팩(60)의 양극(140) 및 음극(142)과 전기적으로 연결된다. 상기 전압 센서(70)는 상기 전지 팩(60)에 의해 출력되는 전압 레벨을 나타내는 전압 신호(Vp)를 생성하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 전압 신호(Vp)를 상기 전압 센서(70)로부터 수신하고, 상기 전압 신호(Vp)에 기초하여 제1전압 값을 결정한다.
상기 전압 센서(72)는 상기 제1전지 셀(134)과 전기적으로 병렬로 연결된다. 상기 전압 센서(72)는 상기 제1전지 셀(134)에 의해서 출력되는 전압 레벨을 나타내는 전압 신호(VC1)를 생성하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 전압 센서(72)로부터 상기 전압 신호(VC1)를 수신하고, 상기 전압 신호(VC1)에 기초하여 제2전압 값을 결정한다.
상기 전압 센서(74)는 상기 제2전지 셀(136)과 전기적으로 병렬로 연결된다. 상기 전압 센서(74)는 상기 제2전지 셀(136)에 의해서 출력되는 전압 레벨을 나타내는 전압 신호(VC2)를 생성하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 전압 센서(74)로부터 상기 전압 신호(VC2)를 수신하고, 상기 전압 신호(VC2)에 기초하여 제3전압 값을 결정한다.
상기 전류 센서(76)는 상기 전지 팩(60)과 상기 컨택터(80) 사이에 전기적으로 직렬로 연결된다. 상기 전류 센서(76)는 상기 전지 팩(60)에 의해 출력되는 전체 전류 레벨을 나타내는 전류 신호(I1)을 생성하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 전류 센서(76)로부터 전류 신호(I1)를 수신하고, 상기 전류 신호(I1)에 기초하여 제1전류 값을 결정한다.
상기 컨택터(80)는 상기 전지 팩(60)의 양극과 상기 전기적 노드(100) 사이에 전기적으로 직렬 연결된다. 상기 컨택터(80)는 컨택터 코일(82)과 접촉단자(83)를 포함한다. 상기 마이크로프로세서(135)가 상기 컨택터 드라이버(90)에 의해 수신되는 제어 신호를 생성하면, 상기 컨택터 드라이버(90)는 컨택터 코일(82)을 여기(energize)시켜 접촉단자(83)를 폐쇄 동작 위치로 이동시킨다. 또한, 상기 마이크로프로세서(135)가 상기 제어 신호의 생성을 중단하면, 상기 컨택터 드라이버(90)는 컨택터 코일(82)을 비여기(de-energize) 상태로 만들어서 접촉단자를 개방 동작 위치로 이동시킨다.
상기 전류 센서(105)는 상기 컨택터(80)와 상기 DC-DC 전압 변환기(120) 사이에 전기적으로 직렬로 연결된다. 상기 전류 센서(105)는 상기 DC-DC 전압 변환기(120)로 입력되는 전류 레벨을 나타내는 전류 신호(I2)를 생성하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 전류 신호(I2)를 상기 전류 센서(105)로부터 수신하고, 상기 전류 신호(I2)에 기초하여 제2전류 값을 결정한다.
상기 전압 센서(110)는 상기 전기적 노드(100)와 상기 전지 팩(60)의 음극(142) 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 전압 센서(110)는 상기 전기적 노드(100)과 상기 전지 팩(60)의 음극 사이의 전압 레벨을 나타내는 전압 신호(VL)를 생성하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 전압 센서(110)로부터 상기 전압 신호(VL)을 수신하고, 상기 전압 신호(VL)에 기초하여 전압 값을 결정한다. 만약, 상기 전압 신호(VL)가 상기 전압 신호(VP)와 실질적으로 동일하다면, 상기 컨택터(830)는 소망하는 데로 동작하는 것으로 볼 수 있다.
상기 온도 센서(112)는 상기 전지 팩(60)의 근처에 배치된다. 상기 온도 센서(112)는 상기 전지 팩(60)의 온도 레벨을 나타내는 온도 신호(T)를 생성하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 온도 센서(112)로부터 상기 온도 신호(T)를 수신하고 상기 온도 신호(T)에 기초하여 온도 값을 결정한다.
상기 DC-DC 전압 변환기(120)는 상기 전기적 노드(100)와 상기 전지 팩(60)의 음극(142) 사이에서 상기 전기적 노드(100)와 상기 전지 팩(60)의 음극(142)에 전기적으로 연결된다. 상기 DC-DC 전압 변환기(120)는 또한 전지(130)의 양극(240)에 전기적으로 연결된다. 상기 DC-DC 전압 변환기(120)는 상기 전지(100)에 의해 출력되는 전압 레벨을 이용하여 상기 전지(130)에 의해 출력되는 전압 레벨보다 큰 전압 레벨을 상기 전기적 노드(100)과 상기 음극(142) 사이에 제공한다. 그러면, 상기 전지(100)는 상기 전지 팩(60)이 제공하는 파워에 의해 충전될 수 있다.
상기 전지(130)는 차량의 보조 디바이스들에게 파워를 제공하는데 이용되는 양극(240)과 음극(242)을 가진다. 상기 양극(240)은 상기 DC-DC 전압 변환기에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 상기 음극(242)은 상기 전지 팩(60)의 음극(142)과 전기적으로 연결된다. 이로써, 상기 음극(142)과 상기 음극(242)은 공통적인 전기적인 그라운드를 가진다. 대안적인 실시예에서, 상기 음극(242)은 상기 음극(142)에 전기적으로 연결되지 않는다. 이 경우, 상기 음극(242)과 상기 음극(142)은 전기적으로 공통적인 그라운드를 가지지 않는다. 상기 전지(130)는 양극(240)과 음극(242) 사이에 상기 전지 팩(60)에 의해 출력되는 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨을 생성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 전지(130)는 납산 전지이다. 물론, 대안적인 실시예에서, 상기 전지(130)는 예를 들어 니켈 카드뮴 전지, 니켈 금속 하이드라이드 전지 또는 리튬 전지와 같은 다른 타입의 전지를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 상기 전지(130)는 실질적으로 12VDC를 출력한다. 물론, 대안적인 실시예에서, 상기 전지(130)는 다른 전압 레벨을 출력할 수 있다.
상기 DC-AC 인버터(132)는 상기 전기적 노드(100)와 상기 음극(142) 사이에서 상기 전기적 노드(100)와 상기 음극(142)에 전기적으로 연결되어 차량 모터 시스템(50)에 AC 파워를 제공한다. 또한, 상기 DC-AC 인버터(132)는 전기적 라인들(270, 272, 274)을 통해서 차량 모터 시스템(50)에 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 DC-AC 인버터(132)는 상기 마이크로프로세서(135)와 통신을 한다. 상기 컨택터(83)가 폐쇄 동작 위치를 가질 때, 상기 DC-AC 인버터(132)는 상기 전지 팩(60)으로부터 전압 레벨을 수신한다. 또한, 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 DC-AC 인버터(132)가 상기 전기적 라인들(270, 272, 274) 상에 AC 전압을 출력할 수 있도록 하는 제어 신호를 생성함으로써 상기 차량 모터 시스템(50)이 소망하는 토크량을 출력할 수 있도록 한다.
상기 마이크로프로세서(135)는 상기 전압 센서들(70, 72, 74, 110), 상기 전류 센서들(76, 105), 상기 온도 센서(112), 상기 DC-DC 전압 변환기(120) 및 상기 DC-AC 인버터(132)에 동작 가능하게 연결된다.
상기 마이크로프로세서(135)는 메모리 디바이스(136)와 동작 가능하게 통신을 하며, 상기 메모리 디바이스(136)에 데이터와 동작 명령들을 저장한다.
상기 마이크로프로세서(135)는 이후에 상술될 동작 단계들을 수행할 수 있도록 프로그램되어 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC-DC 전압 변환기(120)의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 방법의 순서도가 설명된다.
다음에서 설명되는 방법의 경우, 상기 컨택터(83)는 마이크로프로세서(135)의 제어 신호에 응하여 폐쇄 동작 위치를 가지고 있다고 가정한다.
단계 400에서, 오퍼레이터는 전지 팩(60), DC-DC 전압 변환기(120), DC-AC 인버터(132), 전압 센서들(70, 72, 74), 전류 센서들(76, 105), 온도 센서(112) 및 마이크로프로세서(135)를 포함하는 파워 제어 시스템(30)을 제공한다. 상기 전지 팩(60)은 양극(140)과 음극(142)을 가진다. 상기 전지 팩은 또한 양극(140)과 음극(142) 사이에서 전기적으로 서로 직렬 연결된 제1 및 제2전지 셀들(134, 136)을 포함한다. 상기 마이크로프로세서(135)는 전압 센서들(70, 72, 74)과 전류 센서들(76, 105) 및 온도 센서(112)와 동작 가능하게 연결된다.
단계 402에서, 상기 전지 팩(60)은 양극(140) 및 음극(142) 사이에서 상기 DC-DC 전압 변환기(120) 및 상기 DC-AC 인버터(132)에 의해 수신되는 제1전압 레벨을 생성한다.
단계 404에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 다음 수식을 이용하여 상기 DC-DC 전압 변환기(120)의 입력 파워 한도 PDC- DC _ LIMIT를 초기화한다.
PDC- DC _ LIMIT = 초기 값
단계 406에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 DC-DC 전압 변환기(120)가 자신에게 입력되는 입력 파워의 량을 상기 입력 파워 한도 PDC- DC _ LIMIT와 실질적으로 동일하게 설정하도록 하는 제어 신호를 생성한다. 생성된 제어 신호는 상기 DC-DC 전압 변한기(120)에 전달된다.
단계 408에서, 상기 전압 센서(70)는 상기 전지 팩(60)의 양극(140)과 음극(142) 사이에 생성된 제1전압 레벨을 나타내는 제1전압 신호(VP)를 생성한다. 생성된 제1전압 신호(VP)는 마이크로프로세서(135)에 입력된다.
단계 410에서, 상기 전압 센서(72)는 상기 제1전지 셀(134)에 의해 출력되는 전압 레벨을 나타내는 제2전압 신호(VC1)를 생성한다. 생성된 제2전압 신호(VC1)는 마이크로프로세서(135)에 입력된다.
단계 416에서, 상기 전압 센서(74)는 상기 제2전지 셀(136)에 의해 출력되는 전압 레벨을 나타내는 제3전압 신호(VC2)를 생성한다. 생성된 제3전압 신호(VC3)는 마이크로프로세서(135)에 입력된다.
단계 418에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 제1, 제2 및 제3전압 신호들(VP, VC1, VC2)에 기초하여 제1, 제2 및 제3전압 값을 결정한다.
단계 420에서, 상기 전류 센서(76)는 상기 전지 팩(60)으로부터 흐르는 전체 전류 레벨을 나타내는 제1전류 신호(I1)를 생성한다. 생성된 제1전류 신호(I1)는 마이크로프로세서(135)에 입력된다.
단계 422에서, 상기 전류 센서(105)는 상기 전지 팩(60)으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기(120)에 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2전류 신호(I2)를 생성한다. 생성된 제2전류 신호(I2)는 마이크로프로세서(135)에 입력된다.
단계 424에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 제1 및 제2전류 신호들(I1, I2)에 각각 기초하여 제1 및 제2전류 값을 결정한다.
단계 426에서, 상기 온도 센서(112)는 상기 전지 팩(60)의 온도를 나타내는 온도 신호(T)를 생성한다.
단계 428에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 상기 온도 신호(T)에 기초하여 온도 값을 결정한다.
단계 432에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 다음의 수식을 이용하여 상기 전지 팩(60)에 의해 출력되는 출력 파워의 량인 POUT을 결정한다.
POUT = 제1전압 값 Ⅹ 제1전류 값
단계 434에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 다음 수식을 이용하여 상기 전지 팩(60)의 가용 가능한 파워의 량 PAVAILABLE을 결정한다.
PAVAILABLE = F(제1전류 값, 온도 값, 제2전압 값 및 제3전압 값)
여기서, F는 소정의 함수에 해당한다. 대안적인 예에서, F는 메모리 디바이스(136)에 저장된 룩업 테이블에 해당한다. 상기 룩업 테이블은 제1전류 값, 온도 값, 제2전압 값 및 제3전압 값을 이용하여 관련된 가용 파워 량인 PAVAILABLE을 룩업할 수 있는 데이터를 포함한다.
단계 436에서, 상기 마이크로프로세서(136)는 다음의 수식을 이용하여 전지 팩(60)으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기(120)에 입력되는 입력 파워의 량 PDC- DC _ INPUT을 결정한다.
PDC- DC _ INPUT = 제2전류 값 Ⅹ 제1 전압 값
단계 438에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 다음 수식을 이용하여 상기 DC-AC 인버터(132)에 제공되는 파워의 량 PDC- AC _ INPUT을 결정한다.
PDC- AC _ INPUT = POUT - PDC - DC _ INPUT
단계 440에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 PDC- AC _ INPUT + PDC- DC _ INPUT이 PAVAILABLE 보다 큰 지 여부를 결정한다.
만약, 단계 440에서의 값이 YES라면, 본 발명의 방법은 단계 442로 이행하고, YES가 아니라면 단계 408로 다시 돌아간다.
단계 442에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 다음 수식을 이용하여 상기 DC-DC 전압 변환기(120)의 입력 파워 한도 PDC- DC _ LIMIT을 감소시킨다.
PDC- DC _ LIMIT = PAVAILABLE - PDC - AC _ INPUT
상기 수식에 의해, 상기 전지 팩(60)의 가용 가능한 파워의 량은 DC-AC 인버터(132)에게 우선적으로 할당된다. 따라서, 상기 전지 팩(60)의 충전 상태가 낮을 때에도 전기 모터 시스템(50)에 안정적인 파워 공급이 가능해 진다. 또한, DC-DC 전압 변환기(120)에 의해 전지 팩(60)의 파워가 과도하게 소모되어 전지 팩(60)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
단계 444에서, 상기 마이크로프로세서(135)는 DC-DC 전압 변환기(120)가 자신에게 입력되는 입력 파워의 량을 PDC- DC _ LIMIT와 실질적으로 동일하게 설정하게 만드는 제어 신호를 생성한다. 생성된 제어 신호는 DC-DC 전압 변환기(120)에 입력된다. 단계 444 이후에, 본 발명의 방법은 단계 408로 다시 돌아간다.
상술된 본 발명의 방법은 적어도 상기 단계들을 실행하기 위한 컴퓨터 실행 명령들을 가지는 하나 이상의 메모리 디바이스 또는 컴퓨터 판독 가능한 미디어의 형태로서 구체화될 수 있다.
상기 메모리 디바이스는 하드 드라이브, RAM 메모리, 플래쉬 메모리 및 당업자에게 알려진 컴퓨터 판독이 가능한 미디어 중에서 적어도 하나를 포함한다.
여기서, 컴퓨터 실행 명령들이 하나 이상의 컴퓨터 또는 마이크로프로세서에 로딩되어 실행될 때, 해당 컴퓨터 또는 마이크로프로세서는 본 발명의 방법을 구성하는 관련 단계들을 실행하도록 프로그램된 장치가 된다.
여기에서 설명된 파워 제어 시스템 및 방법은 다른 시스템이나 방법에 비해서 실질적인 이점을 제공한다. 특히, 전지 팩(60)의 가용 가능한 파워와 DC-AC 인버터(132)에 제공되는 파워 량에 기초하여 DC-DC 전압 변환기(120)의 파워 한도를 조절함으로써 DC-DC 전압 변환기(120)로부터 과도하게 파워를 뽑아내는 것 때문에 전지 팩(60)이 손상되는 것을 방지할 수 있다는 기술적 효과를 제공한다.
특허 청구된 발명이 제한된 숫자의 실시예를 토대로 상세히 설명되었으나, 본 발명이 그러한 실시예들로만 국한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 특허 청구된 발명은 여기에서 설명되지는 않았더라도 본 발명의 정신과 범위와 상충되지 않는다면 변형예, 대체예, 치환예 또는 균등예를 포함하도록 변형될 수 있다. 또한, 특허 청구된 발명의 여러 가지 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 실시예들의 단지 일부만을 포함할 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 특허 청구된 발명은 전술한 설명으로만 제한된다고 봐서는 안 된다.
10: 전기 자동차 50: 차량 모터 시스템
70, 72, 74, 110:전압 센서 76, 105: 전류 센서
112:온도 센서 120: DC-DC 전압 변환기
132: DC-AC 인버터 135: 마이크로프로세서

Claims (14)

  1. DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 파워 제어 시스템에 있어서,
    양극과 음극을 가지며 제1전압 레벨을 생성하는 전지 팩;
    양극과 음극을 가지며 상기 제1전압 레벨보다 낮은 제2전압 레벨을 생성하는 전지;
    상기 전지 팩과 상기 전지 사이에 연결되고 상기 제1전압 레벨을 수신하여 상기 전지 팩이 제공하는 파워에 의해 상기 전지를 충전하는 DC-DC 전압 변환기;
    상기 전지 팩으로부터 상기 제1전압 레벨을 수신하여 AC 파워를 제공하는 DC-AC 인버터;
    상기 전지 팩의 상기 양극과 상기 음극 사이의 상기 제1전압 레벨을 나타내는 제1전압 신호를 생성하는 제1전압 센서;
    상기 전지 팩으로부터 흐르는 전체 전류 레벨을 나타내는 제1전류 신호를 생성하는 제1전류 센서;
    상기 전지 팩으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기로 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2전류 신호를 생성하는 제2전류 센서;
    상기 전지 팩의 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하는 온도 센서;
    상기 제1전압 센서, 상기 제1전류 센서, 상기 제2전류 센서 및 상기 온도 센서와 동작 가능하게 연결되고, 상기 제1전압 신호와 상기 제1전류 신호에 기초하여 상기 전지 팩에 의해 출력되는 출력 파워의 량을 결정하고, 상기 제1전류 신호와 상기 온도 신호에 근거하여 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 결정하고, 상기 제2전류 신호와 상기 제1전압 신호에 근거하여 상기 전지 팩으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 결정하고, 상기 전지 팩으로부터 출력되는 출력 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 기초로 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 결정하고, 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 합한 값이 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량보다 크면 상기 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 감소시켜 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 상기 DC-AC 인버터에 우선적으로 할당하도록 프로그램되어 있는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량에서 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 감산한 값과 실질적으로 동일하게 상기 입력 파워 한도를 설정함으로써 상기 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 감소시키도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 DC-DC 전압 변환기로 하여금 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 상기 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도와 실질적으로 동일하게 설정하게 만드는 제어 신호를 생성하도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 전지 팩에 의해 출력되는 출력 파워의 량으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 감산하는 것에 의해 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 결정하도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는,
    상기 제1전압 신호에 기초하여 전압 값을 결정하고, 상기 제1전류 신호에 기초하여 전류 값을 결정하고, 상기 전압 값과 상기 전류 값을 곱셈하여 상기 전지 팩에 의해 출력되는 출력 파워의 량을 얻는 것에 상기 전지 팩에서 출력되는 출력 파워의 량을 결정하도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 제1전압 신호에 기초하여 전압 값을 결정하고, 상기 제2전류 신호에 기초하여 전류 값을 결정하고, 상기 전류 값과 상기 전압 값을 곱셈하여 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 얻는 것에 의해 상기 전지 팩으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 결정하도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전지 팩은 전기적으로 서로 직렬 연결된 제1 및 제2전지 셀을 포함하고,
    상기 파워 제어 시스템은,
    상기 제1전지 셀에 전기적으로 연결되고, 상기 제1전지 셀에 의해 출력되는 전압 레벨을 나타내는 제2전압 신호를 생성하는 제2전압 센서; 및
    상기 제2전지 셀에 전기적으로 연결되고, 상기 제2전지 셀에 의해 출력되는 전압 레벨을 나타내는 제3전압 신호를 생성하는 제3전압 센서;를 더 포함하고,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 제1전류 신호, 상기 온도 신호, 상기 제2전압 신호 및 상기 제3전압 신호에 기초하여 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 결정하도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 제어 시스템.
  8. DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 조절하기 위한 방법에 있어서,
    양극 및 음극을 가지며 제1전압 레벨을 생성하는 전지 팩, 양극과 음극을 가지며 상기 제1전압 레벨보다 낮은 제2전압 레벨을 생성하는 전지, 상기 전지 팩과 상기 전지 사이에 연결된 DC-DC 전압 변환기, 상기 전지 팩과 연결되는 DC-AC 인버터, 제1전압 센서, 제1전류 센서, 제2전류 센서, 온도 센서, 및 각각의 센서와 동작 가능하게 연결된 마이크로프로세서를 포함하는 파워 제어 시스템을 제공하는 단계;
    상기 DC-DC 전압 변환기가 상기 제1전압 레벨을 수신하여 상기 전지 팩이 제공하는 파워에 의해 상기 전지를 충전하는 단계;
    상기 DC-AC 인버터가 상기 제1전압 레벨을 수신하여 AC 파워를 제공하는 단계;
    상기 제1전압 센서를 이용하여 상기 전지 팩의 상기 양극 및 상기 음극 사이에 형성된 상기 제1전압 레벨을 나타내는 제1전압 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1전류 센서를 이용하여 상기 전지 팩으로부터 흐르는 전체 전류 레벨을 나타내는 제1전류 신호를 생성하는 단계;
    상기 제2전류 센서를 이용하여 상기 전지 팩으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기로 흐르는 전류 레벨을 나타내는 제2전류 신호를 생성하는 단계;
    상기 온도 센서를 이용하여 상기 전지 팩의 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 제1전압 신호 및 상기 제1전류 신호에 기초하여 상기 전지 팩에 의해 출력되는 출력 파워의 량을 결정하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 제1전류 신호와 상기 온도 신호에 기초하여 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 결정하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 제2전류 신호와 상기 제1전압 신호에 기초하여 상기 전지 팩으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기로 입력되는 입력 파워의 량을 결정하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 전지 팩에 의해 출력되는 출력 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량에 기초하여 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 결정하는 단계; 및
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량과 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 합한 값이 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량보다 크면 상기 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 감소시킴으로써 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 상기 DC-AC 인버터에 우선적으로 할당하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 DC-DC 전압 변환기의 입력 파워 한도를 감소시키는 단계는,
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량으로부터 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 감산한 값과 실질적으로 동일하게 상기 입력 파워 한도를 설정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 DC-DC 전압 변환기가 자신에게 입력되는 입력 파워의 량을 상기 DC-DC 전압 변환기의 상기 입력 파워 한도와 실질적으로 동일하게 설정하게 만드는 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 결정하는 단계는,
    상기 전지 팩에서 출력되는 출력 파워의 량으로부터 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 감산함으로써 상기 DC-AC 인버터에 제공되는 파워의 량을 얻는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 전지 팩에 의해 출력되는 출력 파워의 량을 결정하는 단계는,
    상기 제1전압 신호에 기초하여 전압 값을 결정하는 단계;
    상기 제1전류 신호에 기초하여 전류 값을 결정하는 단계; 및
    상기 전압 값과 상기 전류 값을 곱하여 상기 전지 팩에 의해 출력되는 출력 파워의 량을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 결정하는 단계는,
    상기 제1전압 신호에 기초하여 전압 값을 결정하는 단계;
    상기 제2전류 신호에 기초하여 전류 값을 결정하는 단계; 및
    상기 전압 값과 상기 전류 값을 곱하여 상기 DC-DC 전압 변환기에 입력되는 입력 파워의 량을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 전지 팩은 전기적으로 서로 직렬 연결된 제1 및 제2전지 셀을 포함하고, 상기 파워 제어 시스템은 상기 제1 및 제2전지 셀과 각각 전기적으로 연결된 제2 및 제3전압 센서를 더 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제2전압 센서를 이용하여 상기 제1전지 셀에 의해 출력되는 전압 레벨을 나타내는 제2전압 신호를 생성하는 단계;
    상기 제3전압 센서를 이용하여 상기 제2전지 셀에 의해 출력되는 전압 레벨을 나타내는 제3전압 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 마이크로프로세서를 이용하여 상기 제1전류 신호, 상기 온도 신호, 상기 제2전압 신호 및 상기 제3전압 신호에 기초하여 상기 전지 팩의 가용 가능한 파워의 량을 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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