KR102001079B1 - Apparatus for determining switch error in bi-directional converter and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 각각 저전압 전원을 갖는 메인 배터리 및 서브 배터리, 메인 배터리의 양극 단자와 일 단자가 연결되는 제1 스위치, 제1 스위치의 타 단자 및 메인 배터리의 음극 단자 사이에 연결되는 제2 스위치, 제1 및 제2 스위치의 연결 노드와 일 단자가 연결되는 인덕터, 인덕터의 타 단자 및 서브 배터리의 양극 단자 사이에 연결되는 제3 스위치, 인덕터와 제3 스위치의 연결 노드 및 서브 배터리의 음극 단자 사이에 연결되는 제4 스위치, 및 인덕터에 흐르는 전류를 센싱하는 전류센서를 포함하는 양방향 컨버터, 및 제1 내지 제4 스위치 중 어느 하나로 결정되는 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함하되, 제어부는, 메인 배터리 및 서브 배터리 중 하나 이상의 배터리와 고장 판단 대상 스위치를 연결하는 루프가 형성되도록 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시키고, 턴 온되는 스위치로 인해 폐루프가 형성되어 발생하는 돌입전류에 기초하여 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus and a method for determining a switch failure of a bidirectional converter, comprising: a main battery and a sub battery each having a low voltage power source; a first switch connected to a positive terminal and a terminal of the main battery; A second switch connected between the negative terminal of the battery, an inductor connected to a connection node of the first and second switches, a third switch connected between the other terminal of the inductor and the positive terminal of the sub battery, A bidirectional converter including a fourth switch connected between the connection node of the three switches and the negative terminal of the sub battery, and a current sensor for sensing the current flowing through the inductor, and a failure determination target determined by any one of the first to fourth switches And a control unit for determining whether or not the switch is faulty, Which is connected to the failure determination target switch so that a loop connecting the failure determination target switch and the failure determination target switch is formed, And judges whether or not a fault has occurred.

Figure R1020180136916
Figure R1020180136916

Description

양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치 및 방법{APPARATUS FOR DETERMINING SWITCH ERROR IN BI-DIRECTIONAL CONVERTER AND METHOD THEREOF}[0001] APPARATUS FOR DETERMINING SWITCH ERROR IN BI-DIRECTIONAL CONVERTER AND METHOD THEREOF [0002]

본 발명은 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양방향 컨버터에 포함된 스위치의 고장 여부를 판단하는 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for determining a switch failure in a bidirectional converter, and more particularly, to an apparatus and method for determining a switch failure in a bidirectional converter that determines whether a switch included in a bidirectional converter is malfunctioning.

최근, 신재생 에너지, 친환경 자동차, UPS(Uninterruptible Power Supply) 시스템, 및 에너지 저장 장치 등의 응용 분야에서 양방향 저전압 DC-DC 컨버터에 대한 개발 요구가 증대되고 있다. 이러한 양방향 저전압 컨버터는 고용량을 수용하고 전력 변환의 빠른 응답성을 확보하며, 전류를 분담하여 효율성을 향상시키기 위해 멀티페이즈 구조로 사용되고 있다.Recently, the demand for the development of a bidirectional low-voltage DC-DC converter in an application field of renewable energy, an environment-friendly automobile, an uninterruptible power supply (UPS) system, and an energy storage device is increasing. These bidirectional low-voltage converters are used in a multi-phase structure to accommodate high capacity, ensure quick response of power conversion, and share current to improve efficiency.

양방향 저전압 컨버터가 멀티페이즈 구조로 개발됨에 따라 전력 변환 시스템에 포함되는 스위치의 개수가 증가하게 되어 스위치의 고장이 발생할 확률이 증가하게 된다. 일반적으로 양방향 저전압 컨버터에서 스위치 고장이 발생하면 해당 스위치는 단락 상태가 된다. 고장 스위치가 단락된 상태에서 또 다른 스위치가 턴 온되는 경우, 양방향 저전압 컨버터는 전원과 폐루프를 형성하여 단락 전류가 발생할 가능성이 있으며, 단락 전류가 지속적으로 폐루프를 흐르게 되는 경우 컨버터가 소손되는 문제가 발생할 수 있다.As the bidirectional low-voltage converter is developed as a multi-phase structure, the number of switches included in the power conversion system increases and the probability of failure of the switch increases. Generally, when a switch fails in a bidirectional low-voltage converter, the switch is short-circuited. When another switch is turned on with the fault switch shorted, the bidirectional low-voltage converter may form a closed loop with the power supply, and the converter may be damaged if the short-circuit current continues to flow in the closed loop Problems can arise.

이러한 단락 전류에 의해 발생한 전류 및 전압은 순간적으로 크게 변하기 때문에, 스위치 고장을 판단하기 위해서는 전류 및 전압에 대하여 정밀한 검출이 가능한 고가의 센서를 필요로 하는 문제점이 존재하며, 또한 멀티페이즈로 구현되는 양방향 저전압 컨버터에 포함된 다수의 스위치에 대하여 고장 판단을 하기 위해서 복잡한 알고리즘을 필요로 하는 문제점이 존재한다.Since the current and voltage generated by such a short-circuit current vary greatly instantaneously, there is a problem in that an expensive sensor capable of precisely detecting the current and the voltage is required in order to determine a switch failure. In addition, There is a problem that complex algorithms are required to determine a failure for a plurality of switches included in the low voltage converter.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0072013호(2011. 06. 29 공개)에 개시되어 있다.The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0072013 (published on June 29, 2011).

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 양방향 컨버터가 동작하기 전에 스위치의 고장을 체크함으로써 컨버터 동작의 안정성을 향상시키고, 스위치 고장 판단을 위한 고가의 센서 또는 복잡한 알고리즘을 제거하여 스위치 고장 판단의 용이성을 향상시키기 위한 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to improve the stability of a converter operation by checking a failure of a switch before a bidirectional converter operates, The present invention provides an apparatus and method for judging a switch failure of a bidirectional converter for improving the ease of judging a switch failure by removing a sensor or a complicated algorithm.

본 발명의 일 측면에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치는, 각각 저전압 전원을 갖는 메인 배터리 및 서브 배터리, 상기 메인 배터리의 양극 단자와 일 단자가 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타 단자 및 상기 메인 배터리의 음극 단자 사이에 연결되는 제2 스위치, 상기 제1 및 제2 스위치의 연결 노드와 일 단자가 연결되는 인덕터, 상기 인덕터의 타 단자 및 상기 서브 배터리의 양극 단자 사이에 연결되는 제3 스위치, 상기 인덕터와 상기 제3 스위치의 연결 노드 및 상기 서브 배터리의 음극 단자 사이에 연결되는 제4 스위치, 및 상기 인덕터에 흐르는 전류를 센싱하는 전류센서를 포함하는 양방향 컨버터, 및 상기 제1 내지 제4 스위치 중 어느 하나로 결정되는 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 메인 배터리 및 상기 서브 배터리 중 하나 이상의 배터리와 상기 고장 판단 대상 스위치를 연결하는 루프가 형성되도록 상기 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시키고, 상기 턴 온되는 스위치로 인해 폐루프가 형성되어 발생하는 돌입전류에 기초하여 상기 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for determining a switch failure of a bidirectional converter according to an aspect of the present invention includes: a main battery and a sub battery each having a low voltage power source; a first switch connected to a positive terminal and a terminal of the main battery; A second switch connected between a negative terminal of the main battery and an inductor to which a terminal is connected to a connection node of the first and second switches, a second terminal connected between the other terminal of the inductor and the positive terminal of the sub battery, 3 converter, a bidirectional converter including a fourth switch connected between a connection node of the inductor and the third switch and a negative terminal of the sub battery, and a current sensor for sensing a current flowing in the inductor, And a fourth switch for determining whether or not a failure determination target switch is determined to be faulty, The fisher unit turns on any one of the switches other than the failure determination target switch so that a loop connecting the battery of the main battery and the sub battery and the failure determination target switch is formed, And determining whether or not the failure determination object switch is faulty based on an inrush current generated by forming a closed loop.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시키기 이전에, 상기 제1 내지 제4 스위치를 각각 턴 오프시켜 초기화하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit may initialize the first to fourth switches by turning off the switches before turning on any one of the switches other than the fault determination target switch.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하여 턴 온시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit controls one of the switches other than the fault determination target switch by PWM (Pulse Width Modulation) control to turn on the switch.

본 발명에 있어 상기 고장 판단 대상 스위치는 상기 제1 및 제2 스위치 중 어느 하나이고, 상기 제어부는, 상기 제3 스위치를 턴 온시키고, 상기 전류센서에 의해 돌입전류가 센싱되면 상기 고장 판단 대상 스위치의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, if the failure determination target switch is one of the first and second switches, the control unit turns on the third switch, and if the inrush current is sensed by the current sensor, Is judged to be a failure of the vehicle.

본 발명에 있어 상기 고장 판단 대상 스위치는 상기 제3 및 제4 스위치 중 어느 하나이고, 상기 제어부는, 상기 제1 스위치를 턴 온시키고, 상기 전류센서에 의해 돌입전류가 센싱되면 상기 고장 판단 대상 스위치의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the failure determination object switch is any one of the third and fourth switches, and the control unit turns on the first switch. When the inrush current is sensed by the current sensor, Is judged to be a failure of the vehicle.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 양방향 컨버터가 복수 개 병렬 접속된 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단하되, 상기 멀티페이즈 컨버터를 구성하는 각 양방향 컨버터에 포함된 스위치의 고장 여부를 상기 각 양방향 컨버터별로 순차적으로 판단하여 상기 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit further determines whether or not each switch included in the multi-phase converter in which a plurality of the bidirectional converters are connected in parallel is failed, and determines whether the switch included in each bidirectional converter constituting the multi- To the respective bidirectional converters, and further determines whether each of the switches included in the multiphase converter is faulty.

본 발명의 일 측면에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 방법은, 제어부가, 상기 제1 내지 제4 스위치를 각각 턴 오프시켜 초기화하는 단계, 상기 제어부가, 상기 메인 배터리 및 상기 서브 배터리 중 하나 이상의 배터리와 고장 판단 대상 스위치를 연결하는 루프가 형성되도록 상기 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시키는 단계로서, 상기 고장 판단 대상 스위치는 상기 제1 내지 제4 스위치 중 어느 하나인, 단계, 및 상기 제어부가, 상기 턴 온되는 스위치로 인해 폐루프가 형성되어 발생하는 돌입전류에 기초하여 상기 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of determining a switch failure of a bidirectional converter according to an aspect of the present invention is characterized in that the control unit includes a step of initializing the first to fourth switches by turning off the first and second switches, Turning on any one of the switches other than the fault determination object switch so that a loop connecting the switch to be fault-diagnosed is formed, wherein the fault determination object switch is any one of the first to fourth switches, And determining whether the failure determination target switch is faulty based on an inrush current generated when a closed loop is formed due to the switch being turned on.

본 발명은 상기 제어부가, 상기 양방향 컨버터가 복수 개 병렬 접속된 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단하되, 상기 멀티페이즈 컨버터를 구성하는 각 양방향 컨버터에 포함된 스위치의 고장 여부를 상기 각 양방향 컨버터별로 순차적으로 판단하여 상기 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The controller may further determine whether each switch included in the multi-phase converter in which a plurality of the bidirectional converters are connected in parallel is faulty or not, and determines whether the switch included in each bidirectional converter constituting the multi- Further comprising determining sequentially for each of the bidirectional converters and determining whether each of the switches included in the multi-phase converter is faulty.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단을 위한 고가의 센서 또는 복잡한 알고리즘을 제거하여 원가를 절감하고 전력 변환 시스템을 단순화시킬 수 있으며, 고장 스위치에 대한 신속한 교체 및 보수를 가능하게 함으로써 전력 변환 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.According to one aspect of the present invention, the present invention can reduce costs and simplify a power conversion system by eliminating expensive sensors or complex algorithms for determining a switch failure of a bidirectional converter, The stability of the power conversion system can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치에서 스위치 고장으로 인해 형성되는 폐루프를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치에서 멀티페이즈 컨버터로 구현된 양방향 컨버터를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a circuit diagram for explaining an apparatus for determining a switch failure in a bidirectional converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary view for explaining a closed loop formed by a switch failure in an apparatus for determining a switch fault in a bidirectional converter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a diagram illustrating an example of a bi-directional converter implemented by a multiphase converter in an apparatus for determining a switch failure of a bidirectional converter according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of determining a switch failure in a bidirectional converter according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an apparatus and method for determining a switch failure of a bidirectional converter according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치를 설명하기 위한 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치에서 스위치 고장으로 인해 형성되는 폐루프를 설명하기 위한 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치에서 멀티페이즈 컨버터로 구현된 양방향 컨버터를 나타낸 예시도이다.FIG. 1 is a circuit diagram for explaining an apparatus for determining a switch fault in a bidirectional converter according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a switch failure detector in a bidirectional converter according to an exemplary embodiment of the present invention. 3 is a diagram illustrating an example of a bidirectional converter implemented with a multiphase converter in an apparatus for determining a switch fault in a bidirectional converter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치는 각각 저전압 전원(예: 12V)을 갖는 메인 배터리(MB) 및 서브 배터리(SB), 메인 배터리(MB) 및 서브 배터리(SB) 사이에 위치하여 전력 변환 흐름을 제어하는 양방향 컨버터(BC), 및 양방향 컨버터(BC)에 구비되는 제1 내지 제4 스위치(SW1 - SW4)에 대한 고장 여부를 판단하는 제어부(ECU)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an apparatus for determining a switch failure of a bidirectional converter according to an embodiment of the present invention includes a main battery MB and a sub battery SB, a main battery MB, and a main battery MB having a low voltage power source A bidirectional converter BC located between the sub batteries SB to control the power conversion flow and a control unit for determining whether the first to fourth switches SW1 to SW4 provided in the bidirectional converter BC are faulty ECU).

도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 양방향 컨버터(BC)의 회로 구성을 구체적으로 설명하면, 양방향 컨버터(BC)는 제1 내지 제4 스위치(SW1 - SW4), 인덕터(L) 및 전류센서(ISEN)를 포함할 수 있다.The bidirectional converter BC includes first to fourth switches SW1 to SW4, an inductor L and a current sensor (not shown) ISEN).

제1 스위치(SW1)는 메인 배터리(MB)의 양극 단자(+ 단자)와 그 일 단자가 연결된다. 제2 스위치(SW2)는 제1 스위치(SW1)의 타 단자 및 메인 배터리(MB)의 음극 단자(- 단자) 사이에 연결된다. 인덕터(L)는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)의 연결 노드와 그 일 단자가 연결된다. 제3 스위치(SW3)는 인덕터(L)의 타 단자 및 서브 배터리(SB)의 양극 단자(+ 단자) 사이에 연결된다. 제4 스위치(SW4)는 인덕터(L)와 제3 스위치(SW3)의 연결 노드 및 서브 배터리(SB)의 음극 단자(- 단자) 사이에 연결된다. 전류센서(ISEN)는 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱하도록 구성된다. 제1 내지 제4 스위치(SW1 - SW4)는 FET(Field Effect Transistor)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 스위치가 채용될 수 있다.The first switch SW1 is connected to the positive terminal (+ terminal) of the main battery MB and one terminal thereof. The second switch SW2 is connected between the other terminal of the first switch SW1 and the negative terminal (- terminal) of the main battery MB. The inductor L is connected to a connection node between the first switch SW1 and the second switch SW2 and one terminal thereof. The third switch SW3 is connected between the other terminal of the inductor L and the positive terminal (+ terminal) of the sub battery SB. The fourth switch SW4 is connected between the connection node of the inductor L and the third switch SW3 and the negative terminal (- terminal) of the sub battery SB. The current sensor ISEN is configured to sense the current flowing in the inductor L. The first to fourth switches SW1 to SW4 may be configured by FETs (Field Effect Transistors), but the present invention is not limited thereto and various types of switches may be employed.

한편, 후술할 멀티페이즈 컨버터는 복수 개의 양방향 컨버터(BC)가 병렬 접속된 구조로서, 각 양방향 컨버터(BC)는 멀티페이즈 컨버터에서 순차적으로 전력 변환을 수행하는 하나의 페이즈를 구성한다.On the other hand, a multi-phase converter to be described later is a structure in which a plurality of bidirectional converters BC are connected in parallel, and each bidirectional converter BC constitutes one phase for successively performing power conversion in the multi-phase converter.

전류센서(ISEN)는 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱하여 제어부(ECU)로 전달할 수 있다. 본 실시예에서 전류센서(ISEN)는 후술할 것과 같이 고장 스위치로 인해 폐루프가 형성되어 발생하는 돌입전류를 센싱하여 제어부(ECU)로 전달할 수 있다. 이에 따라 제어부(ECU)는 돌입전류 발생 여부를 판단하여 해당 스위치의 고장을 판단할 수 있는데, 구체적인 설명은 후술하기로 한다.The current sensor ISEN senses the current flowing in the inductor L and can transmit the sensed current to the control unit ECU. In this embodiment, the current sensor ISEN senses an inrush current generated by forming a closed loop due to a failure switch and transmits the sensed inrush current to the control unit (ECU). Accordingly, the control unit ECU determines whether or not an inrush current is generated and determines the failure of the corresponding switch. A detailed description will be given later.

전술한 회로 구성을 기반으로, 제어부(ECU)는 제1 내지 제4 스위치(SW1 - SW4) 중 어느 하나로 결정되는 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단할 수 있다. Based on the above-described circuit configuration, the control unit ECU can determine whether or not a failure determination target switch determined by any one of the first to fourth switches SW1 to SW4 is faulty.

구체적으로, 제어부(ECU)는 메인 배터리(MB) 및 서브 배터리(SB) 중 하나 이상의 배터리와 고장 판단 대상 스위치를 연결하는 루프가 형성되도록 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시키고, 턴 온되는 스위치로 인해 폐루프가 형성되어 발생하는 돌입전류에 기초하여 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단할 수 있다.Specifically, the control unit ECU turns on any one of the switches other than the failure determination target switch so that a loop connecting the battery of the main battery MB and the sub battery SB to the failure determination target switch is formed, It is possible to determine whether or not the switch to be fault-diagnosed is on the basis of the inrush current generated by the closed loop due to the switch being turned on.

즉, 고장 스위치는 스위치 양단을 단락시키게 되므로, 제어부(ECU)는 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시킴으로써 배터리-고장 판단 대상 스위치를 연결하는 루프를 형성한 후, 전류센서(ISEN)에 의해 돌입전류가 센싱되면, 고장 스위치의 단락으로 인하여 폐루프가 형성된 것으로 판단할 수 있으므로, 제어부(ECU)는 고장 판단 대상 스위치가 고장인 것으로 판단할 수 있다.That is, since the failure switch short-circuits both ends of the switch, the control unit ECU forms a loop connecting the switches to be subjected to battery-fault determination by turning on any one of the switches other than the switch to be fault- , It can be determined that a closed loop is formed due to the short-circuit of the fault switch, so that the control unit ECU can determine that the fault-determining switch is faulty.

한편, 제어부는 제1 내지 제4 스위치(SW1 - SW4)로 각각 제어신호(SIG<1:4>)를 인가하여 각 스위치를 턴 온/턴 오프시킬 수 있다.On the other hand, the control unit may apply the control signals SIG <1: 4> to the first to fourth switches SW1 to SW4 to turn on / off the respective switches.

제어부(ECU)는 스위치의 고장 여부를 판단하기에 앞서, 제1 내지 제4 스위치(SW1 - SW4)를 각각 턴 오프시켜 초기화한 후 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단할 수 있다. 즉, 후술할 것과 같이 제어부(ECU)는 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시켜 폐루프가 형성되는지를 판단하기 때문에, 모든 스위치를 턴 오프시켜 초기화한 후, 폐루프 형성에 필요한 해당 스위치만 턴 온시킴으로써 폐루프 형성에 따른 돌입전류 발생 여부를 명확히 판단하여 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단할 수 있다.The control unit ECU can initialize and initialize the first to fourth switches SW1 to SW4 before judging whether or not the switch is faulty, and then determine whether the switch to be fault-diagnosed is faulty or not. In other words, as will be described later, the control unit ECU determines whether a closed loop is formed by turning on any one of the switches other than the fault target switch. Therefore, after all the switches are turned off and initialized, It is possible to clearly determine whether or not an inrush current is generated due to the formation of a closed loop by turning on only the corresponding switch, thereby determining whether or not the switch to be fault-detected is faulty.

하기 표 1은 고장 판단 대장 스위치(고장), 폐루프 형성에 필요한 턴 온 스위치(PWM-후술), 턴 온 스위치에 따라 형성되는 폐루프를 나타낸 것이다.Table 1 below shows a closed loop formed according to a failure judgment large-capacity switch (failure), a turn-on switch (PWM-after-mentioned) necessary for forming a closed loop, and a turn-on switch.

항목Item 제1 스위치The first switch
(SW1)(SW1)
제2 스위치The second switch
(SW2)(SW2)
제3 스위치The third switch
(SW3)(SW3)
제4 스위치The fourth switch
(SW4)(SW4)
폐루프Closed loop
1One 고장broken OFFOFF PWMPWM OFFOFF 22 OFFOFF 고장broken PWMPWM OFFOFF 33 PWMPWM OFFOFF 고장broken OFFOFF 44 PWMPWM OFFOFF OFFOFF 고장broken

표 1을 참조하여 제어부(ECU)가 제1 내지 제4 스위치(SW1 - SW4)의 고장 여부를 판단하는 과정을 구체적으로 설명한다.먼저, 고장 판단 대상 스위치가 제1 스위치(SW1)인 경우, 제어부(ECU)는 제3 스위치(SW3)를 턴 온시키고, 전류센서(ISEN)에 의해 돌입전류가 센싱되면 제1 스위치(SW1)의 고장으로 판단할 수 있다.A process of determining whether the first to fourth switches SW1 to SW4 are failed will be described in detail with reference to Table 1. First, when the switch to be tested for failure is the first switch SW1, The control unit ECU turns on the third switch SW3 and can determine that the first switch SW1 has failed if the inrush current is sensed by the current sensor ISEN.

즉, 제1 스위치(SW1)가 고장으로 단락 상태인 경우, 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)는 전술한 초기화 동작에 따라 턴 오프 상태로 유지되고 있기 때문에, 제3 스위치(SW3)를 턴 온시키면 도 2의 ①과 같은 폐루프가 형성된다. 이에 따라 제어부(ECU)는 전류센서(ISEN)를 통해 돌입전류를 센싱하여 제1 스위치(SW1)의 고장을 판단할 수 있다.That is, when the first switch SW1 is short-circuited due to a failure, the second and fourth switches SW2 and SW4 are maintained in the turned-off state in accordance with the above-described initializing operation, When turned on, a closed loop as shown by (1) in Fig. 2 is formed. Accordingly, the control unit ECU can sense the inrush current through the current sensor ISEN to determine the failure of the first switch SW1.

만약 제1 스위치(SW1)가 고장이 아닐 경우, 제1 스위치(SW1)는 전술한 초기화 동작에 따라 턴 오프 상태로 유지되고 있기 때문에 도 2의 ①과 같은 폐루프가 형성되지 않는다. 따라서 제어부(ECU)는 전류센서(ISEN)에서 돌입전류가 센싱되지 않기 때문에 제1 스위치(SW1)는 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.If the first switch SW1 is not in failure, the first switch SW1 is maintained in the turn-off state in accordance with the above-described initializing operation, so that a closed loop as shown by (1) in Fig. 2 is not formed. Therefore, the control unit ECU can determine that the first switch SW1 is in a normal state because the inrush current is not sensed in the current sensor ISEN.

제어부(ECU)가 제3 스위치(SW3)를 턴 온시킬때, PWM 제어를 통해 제3 스위치(SW3)를 턴 온시킬 수 있다. 즉, 제어부(ECU)가 High-Level 유지되는 제어신호를 통해 제3 스위치(SW3)를 턴 온시키는 경우, 폐루프에 따른 지속적인 돌입전류에 따라 스위치를 비롯한 컨버터 소자의 소손 가능성이 있으므로, High-Level(턴 온) 및 Low-Level(턴 오프)이 스위칭되는 PWM 펄스 신호를 통해 제3 스위치(SW3)를 턴 온시킴으로써 지속적인 돌입전류에 따른 컨버터 소자의 소손을 방지할 수 있다. PWM 제어를 통해 스위치를 턴 온시키는 상기한 과정은 이하에서 설명하는, 제어부(ECU)가 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치를 턴 온시키는 동작에 동일하게 적용될 수 있다.When the control unit ECU turns on the third switch SW3, the third switch SW3 can be turned on through the PWM control. That is, when the control unit (ECU) turns on the third switch (SW3) through the high-level control signal, there is a possibility that the converter element including the switch may be burned out due to the continuous rush current according to the closed loop. The third switch SW3 is turned on through the PWM pulse signal at which the level (turn-on) and the low-level (turn-off) are switched, thereby preventing the converter element from being burned out due to the continuous inrush current. The above-described process of turning on the switch through the PWM control can be equally applied to the operation of turning on a switch other than the switch to be subjected to the fault determination, which will be described below.

다음으로, 고장 판단 대상 스위치가 제2 스위치(SW2)인 경우, 제어부(ECU)는 제3 스위치(SW3)를 턴 온시키고, 전류센서(ISEN)에 의해 돌입전류가 센싱되면 제2 스위치(SW2)의 고장으로 판단할 수 있다.Next, when the malfunction determination switch is the second switch SW2, the control unit ECU turns on the third switch SW3. When the rush current is sensed by the current sensor ISEN, the second switch SW2 ) Can be judged as a failure.

즉, 제2 스위치(SW2)가 고장으로 단락 상태인 경우, 제1 및 제4 스위치(SW1, SW4)는 전술한 초기화 동작에 따라 턴 오프 상태로 유지되고 있기 때문에, 제3 스위치(SW3)를 턴 온시키면 도 2의 ②와 같은 폐루프가 형성된다. 이에 따라 제어부(ECU)는 전류센서(ISEN)를 통해 돌입전류를 센싱하여 제2 스위치(SW2)의 고장을 판단할 수 있다.That is, when the second switch SW2 is short-circuited due to a failure, since the first and fourth switches SW1 and SW4 are maintained in the turned-off state in accordance with the above-described initializing operation, the third switch SW3 When turned on, a closed loop as shown by 2 in Fig. 2 is formed. Accordingly, the control unit ECU can sense the inrush current through the current sensor ISEN to determine the failure of the second switch SW2.

만약 제2 스위치(SW2)가 고장이 아닐 경우, 제2 스위치(SW2)는 전술한 초기화 동작에 따라 턴 오프 상태로 유지되고 있기 때문에 도 2의 ②와 같은 폐루프가 형성되지 않는다. 따라서 제어부(ECU)는 전류센서(ISEN)에서 돌입전류가 센싱되지 않기 때문에 제2 스위치(SW2)는 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.If the second switch SW2 is not in failure, the second switch SW2 is maintained in the turn-off state in accordance with the above-described initializing operation, so that a closed loop shown in Fig. Therefore, the control unit ECU can determine that the second switch SW2 is in a normal state because the inrush current is not sensed in the current sensor ISEN.

다음으로, 고장 판단 대상 스위치가 제3 스위치(SW3)인 경우, 제어부(ECU)는 제1 스위치(SW1)를 턴 온시키고, 전류센서(ISEN)에 의해 돌입전류가 센싱되면 제3 스위치(SW3)의 고장으로 판단할 수 있다.Next, when the malfunction determination switch is the third switch SW3, the control unit ECU turns on the first switch SW1, and when the inrush current is sensed by the current sensor ISEN, the third switch SW3 ) Can be judged as a failure.

즉, 제3 스위치(SW3)가 고장으로 단락 상태인 경우, 제2 및 제4 스위치(SW2, SW4)는 전술한 초기화 동작에 따라 턴 오프 상태로 유지되고 있기 때문에, 제1 스위치(SW1)를 턴 온시키면 도 2의 ①과 같은 폐루프가 형성된다. 이에 따라 제어부(ECU)는 전류센서(ISEN)를 통해 돌입전류를 센싱하여 제3 스위치(SW3)의 고장을 판단할 수 있다.That is, when the third switch SW3 is short-circuited due to a failure, the second and fourth switches SW2 and SW4 are maintained in the turned-off state in accordance with the above-described initializing operation, When turned on, a closed loop as shown by (1) in Fig. 2 is formed. Accordingly, the control unit ECU can sense the inrush current through the current sensor ISEN to determine the failure of the third switch SW3.

만약 제3 스위치(SW3)가 고장이 아닐 경우, 제3 스위치(SW3)는 전술한 초기화 동작에 따라 턴 오프 상태로 유지되고 있기 때문에 도 2의 ①과 같은 폐루프가 형성되지 않는다. 따라서 제어부(ECU)는 전류센서(ISEN)에서 돌입전류가 센싱되지 않기 때문에 제3 스위치(SW3)는 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.If the third switch SW3 is not in failure, the third switch SW3 is maintained in the turned-off state in accordance with the above-described initializing operation, so that a closed loop as shown by (1) in Fig. 2 is not formed. Therefore, the control unit ECU can determine that the third switch SW3 is in the steady state because the inrush current is not sensed in the current sensor ISEN.

다음으로, 고장 판단 대상 스위치가 제4 스위치(SW4)인 경우, 제어부(ECU)는 제1 스위치(SW1)를 턴 온시키고, 전류센서(ISEN)에 의해 돌입전류가 센싱되면 제4 스위치(SW4)의 고장으로 판단할 수 있다.Next, when the malfunction determination switch is the fourth switch SW4, the control unit ECU turns on the first switch SW1, and when the inrush current is sensed by the current sensor ISEN, the fourth switch SW4 ) Can be judged as a failure.

즉, 제4 스위치(SW4)가 고장으로 단락 상태인 경우, 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)는 전술한 초기화 동작에 따라 턴 오프 상태로 유지되고 있기 때문에, 제1 스위치(SW1)를 턴 온시키면 도 2의 ③과 같은 폐루프가 형성된다. 이에 따라 제어부(ECU)는 전류센서(ISEN)를 통해 돌입전류를 센싱하여 제4 스위치(SW4)의 고장을 판단할 수 있다.That is, when the fourth switch SW4 is short-circuited due to a failure, the second and third switches SW2 and SW3 are maintained in the turned-off state in accordance with the above-described initializing operation, When turned on, a closed loop as shown by 3 in Fig. 2 is formed. Accordingly, the control unit ECU can sense the inrush current through the current sensor ISEN to determine the failure of the fourth switch SW4.

만약 제4 스위치(SW4)가 고장이 아닐 경우, 제4 스위치(SW4)는 전술한 초기화 동작에 따라 턴 오프 상태로 유지되고 있기 때문에 도 2의 ③과 같은 폐루프가 형성되지 않는다. 따라서 제어부(ECU)는 전류센서(ISEN)에서 돌입전류가 센싱되지 않기 때문에 제4 스위치(SW4)는 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.If the fourth switch SW4 is not malfunctioning, the fourth switch SW4 is maintained in the turn-off state in accordance with the above-described initializing operation, so that a closed loop as shown by 3 in Fig. 2 is not formed. Therefore, the control unit ECU can determine that the fourth switch SW4 is in a normal state because the inrush current is not sensed in the current sensor ISEN.

도 2의 폐루프 ① 내지 ③을 흐르는 돌입전류는 인덕터(L)를 경유한다. 일반적으로 회로 단자가 단락되어 발생하는 돌입전류는 순간적으로 크게 변하기 때문에, 순간적으로 변하는 전류를 검출하기 위해서는 고가의 전류센서(ISEN)를 필요로 하는 문제점이 존재한다. 그러나 본 실시예에서 폐루프 ① 내지 ③을 흐르는 전류는 인덕터(L)를 경유하므로, 전류의 순간적인 변화를 억제할 수 있다.(vL = L·di/dt, vL: 인덕터 양단의 전압, L: 인덕턴스, i: 인덕터에 흐르는 전류) 이에 따라 기존의 전력 변환 시스템에 구비된 전류센서(ISEN)만으로 스위치의 고장을 안정적으로 판단할 수 있다.The inrush current flowing through the closed loops (1) through (3) of FIG. 2 passes through the inductor (L). In general, since the inrush current generated by a short circuit terminal changes largely instantaneously, there is a problem that an expensive current sensor ISEN is required to detect a momentarily varying current. However, in the present embodiment, since the current flowing through the closed loops 1 to 3 passes through the inductor L, instantaneous change of the current can be suppressed. (V L = L di / dt, v L : Voltage across the inductor , L: inductance, and i: current flowing in the inductor). Therefore, the failure of the switch can be stably judged only by the current sensor ISEN provided in the existing power conversion system.

한편, 고장 판단 대상 스위치가 고장인 것으로 판단된 경우, 제어부(ECU)는 고장이 아닌 스위치를 제어하여 돌입전류의 지속적인 흐름으로 인한 컨버터 소자의 소손을 방지할 수 있다. 표 1의 1번 항목을 예로 들면, 전류센서(ISEN)에 의해 돌입전류가 센싱되어 제1 스위치(SW1)의 고장으로 판단된 경우, 제어부(ECU)는 제3 스위치(SW3)를 턴 오프시켜(또는 PWM 제어하여) 폐루프 ①을 개루프로 변경하여 지속적인 돌입전류를 제거함으로써 컨버터 소자의 소손을 방지할 수 있다.On the other hand, if it is determined that the switch to be fault-diagnosed is faulty, the control unit ECU can control the switch, not the fault, to prevent the burn-in of the converter element due to the continuous flow of the inrush current. If the inrush current is sensed by the current sensor ISEN and it is determined that the first switch SW1 is faulty, the control unit ECU turns off the third switch SW3 (Or by PWM control), it is possible to prevent the converter element from being burned by removing the continuous inrush current by changing the closed loop 1 into an open loop.

이상에서는 단상 양방향 컨버터의 스위치의 고장 여부를 판단하는 과정을 설명하였다. 전술한 방법은 도 3에 도시된 멀티페이즈 컨버터로 구성된 양방향 컨버터(BC)에 포함된 스위치의 고장 여부를 판단하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 제어부(ECU)는 양방향 컨버터(BC)가 복수 개 병렬 접속된 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단할 수 있으며, 자세히는 멀티페이즈 컨버터를 구성하는 각 양방향 컨버터(BC)에 포함된 스위치의 고장 여부를 각 양방향 컨버터(BC)별로 순차적으로 판단하여 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단할 수 있다. 도 3은 2 페이즈 양방향 컨버터를 예시로서 도시하고 있으나, 본 실시예는 4 페이즈, 6 페이즈 및 8 페이즈 등의 멀티페이즈 컨버터에도 동일하게 적용될 수 있다.In the above, the process of determining whether the switch of the single-phase bidirectional converter has failed is described. The above-described method can also be applied to the case where the switch included in the bidirectional converter BC composed of the multi-phase converter shown in Fig. 3 is judged to be faulty. That is, the control unit ECU can further determine whether each switch included in the multi-phase converter in which a plurality of bidirectional converters BC are connected in parallel is faulty, and more specifically, each bidirectional converter BC constituting the multi- It is possible to determine whether each switch included in the multiphase converter is faulty by sequentially judging whether or not the switch included in the multiphase converter BC is faulty by each bidirectional converter BC. Although FIG. 3 shows a two-phase bidirectional converter as an example, the present embodiment can be similarly applied to a multi-phase converter such as four-phase, six-phase, and eight-phase.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of determining a switch failure in a bidirectional converter according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 방법을 설명하면, 먼저 제어부(ECU)는 제1 내지 제4 스위치(SW1 - SW4)를 각각 턴 오프시켜 초기화한다(S10).Referring to FIG. 4, a method for determining a switch failure of a bidirectional converter according to an embodiment of the present invention will be described. First, the control unit (ECU) initializes the first to fourth switches SW1 to SW4 by turning them off ).

이어서, 제어부(ECU)는 메인 배터리(MB) 및 서브 배터리(SB) 중 하나 이상의 배터리와 고장 판단 대상 스위치를 연결하는 루프가 형성되도록 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시킨다(S20). 이때, 제어부(ECU)는 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 PWM 제어하여 턴 온시킬 수 있다.Next, the control unit ECU turns on any one of the switches other than the failure determination target switch so that a loop connecting the battery of the main battery MB and the sub battery SB to the failure determination target switch is formed (S20 ). At this time, the control unit ECU can PWM-control any one of the switches other than the failure-judged switch to turn it on.

이어서, 제어부(ECU)는 S20 단계에서 턴 온되는 스위치로 인해 폐루프가 형성되어 발생하는 돌입전류에 기초하여 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단한다(S30). 제어부(ECU)가 고장 판단 대상 스위치별로 스위치의 고장을 판단하는 과정은 전술한 것이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Subsequently, the control unit ECU determines whether the failure determination target switch is faulty based on the inrush current generated by the closed loop due to the switch turned on in step S20 (S30). The process for the control unit (ECU) to determine the failure of the switch for each failure target switch is the one described above, so a detailed description thereof will be omitted.

이어서, 제어부(ECU)는 양방향 컨버터(BC)가 복수 개 병렬 접속된 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단한다(S40). 즉, 멀티페이즈 컨버터를 구성하는 각 양방향 컨버터(BC)에 포함된 스위치의 고장 여부를 각 양방향 컨버터(BC)별로 순차적으로 판단하여 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단한다.Subsequently, the control unit ECU determines whether or not each switch included in the multi-phase converter in which a plurality of bidirectional converters BC are connected in parallel is faulty (S40). That is, whether each switch included in each of the bidirectional converters BC constituting the multiphase converter is faulty or not is sequentially determined for each bidirectional converter BC to determine whether each switch included in the multiphase converter is faulty.

이와 같이 본 실시예는 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단을 위한 고가의 센서 또는 복잡한 알고리즘을 제거하여 원가를 절감하고 전력 변환 시스템을 단순화시킬 수 있으며, 고장 스위치에 대한 신속한 교체 및 보수를 가능하게 함으로써 전력 변환 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, this embodiment can reduce the cost and simplify the power conversion system by eliminating the expensive sensor or the complex algorithm for determining the failure of the switch of the bidirectional converter, and can quickly replace and repair the failure switch, The stability of the system can be improved.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

MB: 메인 배터리
SB: 서브 배터리
BC: 양방향 컨버터
SW1: 제1 스위치
SW2: 제2 스위치
SW3: 제3 스위치
SW4: 제4 스위치
L: 인덕터
ISEN: 전류센서
ECU: 제어부
MB: Main battery
SB: Sub battery
BC: Bi-directional converter
SW1: first switch
SW2: second switch
SW3: third switch
SW4: fourth switch
L: Inductor
ISEN: current sensor
ECU:

Claims (2)

각각 저전압 전원을 갖는 메인 배터리 및 서브 배터리;
상기 메인 배터리의 양극 단자와 일 단자가 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타 단자 및 상기 메인 배터리의 음극 단자 사이에 연결되는 제2 스위치, 상기 제1 및 제2 스위치의 연결 노드와 일 단자가 연결되는 인덕터, 상기 인덕터의 타 단자 및 상기 서브 배터리의 양극 단자 사이에 연결되는 제3 스위치, 상기 인덕터와 상기 제3 스위치의 연결 노드 및 상기 서브 배터리의 음극 단자 사이에 연결되는 제4 스위치, 및 상기 인덕터에 흐르는 전류를 센싱하는 전류센서를 포함하는 양방향 컨버터; 및
상기 제1 내지 제4 스위치 중 어느 하나로 결정되는 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는, 상기 메인 배터리 및 상기 서브 배터리 중 하나 이상의 배터리와 상기 고장 판단 대상 스위치를 연결하는 루프가 형성되도록 상기 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시키고, 상기 턴 온되는 스위치로 인해 폐루프가 형성되어 발생하는 돌입전류에 기초하여 상기 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단하고,
상기 제어부는,
상기 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시키기 이전에, 상기 제1 내지 제4 스위치를 각각 턴 오프시켜 초기화하고,
상기 제어부는,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제1 및 제2 스위치 중 어느 하나인 경우로서 상기 제3 스위치를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하여 턴 온시키는 경우, 상기 전류센서에 의해 돌입전류가 센싱되면 상기 제1 및 제2 스위치 중 어느 하나에 해당하는 고장 판단 대상 스위치의 고장으로 판단하되,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제1 스위치인 경우, 상기 제3 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시킴에 따라 형성되는 제1 폐루프를 흐르는 돌입전류가 상기 전류센서에 의해 센싱되면 상기 제1 스위치의 고장으로 판단하고,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제2 스위치인 경우, 상기 제3 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시킴에 따라 형성되는 제2 폐루프를 흐르는 돌입전류가 상기 전류센서에 의해 센싱되면 상기 제2 스위치의 고장으로 판단하며,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제3 및 제4 스위치 중 어느 하나인 경우로서 상기 제1 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시키는 경우, 상기 전류센서에 의해 돌입전류가 센싱되면 상기 제3 및 제4 스위치 중 어느 하나에 해당하는 고장 판단 대상 스위치의 고장으로 판단하되,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제3 스위치인 경우, 상기 제1 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시킴에 따라 형성되는 상기 제1 폐루프를 흐르는 돌입전류가 상기 전류센서에 의해 센싱되면 상기 제3 스위치의 고장으로 판단하고,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제4 스위치인 경우, 상기 제1 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시킴에 따라 형성되는 제3 폐루프를 흐르는 돌입전류가 상기 전류센서에 의해 센싱되면 상기 제4 스위치의 고장으로 판단하며,
상기 제1 폐루프는 상기 메인 배터리, 상기 제1 스위치, 상기 인덕터, 상기 제3 스위치 및 상기 서브 배터리를 연결하는 폐루프이고,
상기 제2 폐루프는 상기 제2 스위치, 상기 인덕터, 상기 제3 스위치 및 상기 서브 배터리를 연결하는 폐루프이며,
상기 제3 폐루프는 상기 메인 배터리, 상기 제1 스위치, 상기 인덕터 및 상기 제4 스위치를 연결하는 폐루프이고,
상기 제어부는, 상기 양방향 컨버터가 복수 개 병렬 접속된 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단하되,
상기 멀티페이즈 컨버터를 구성하는 각 양방향 컨버터에 포함된 스위치의 고장 여부를 상기 각 양방향 컨버터별로 순차적으로 판단하여 상기 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단하는 것을 특징으로 하는 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 장치.
A main battery and a sub battery each having a low voltage power supply;
A second switch connected between the other terminal of the first switch and the negative terminal of the main battery, a second switch connected between the connection node of the first switch and the second switch, A third switch connected between the other terminal of the inductor and the positive terminal of the sub battery, a fourth switch connected between the inductor and the connection node between the third switch and the negative terminal of the sub battery, A bidirectional converter including a current sensor for sensing a current flowing in the inductor; And
And a controller for determining whether a failure determination target switch determined as any one of the first to fourth switches is faulty,
Wherein the control unit turns on any one of the switches other than the failure determination target switch so that a loop connecting the battery of the main battery and the sub battery to the failure determination target switch is formed, Determines whether or not the failure determination object switch is faulty based on an inrush current generated due to the formation of a closed loop,
Wherein,
The first to fourth switches are respectively turned off and initialized before turning on any one of the switches other than the fault determining object switch,
Wherein,
When the inrush current is sensed by the current sensor when the failure determination target switch is one of the first and second switches and the third switch is turned on by PWM (Pulse Width Modulation) control, The failure determining unit determines that failure of the failure determination target switch corresponding to any one of the first switch,
When the failure determination target switch is the first switch, when the inrush current flowing through the first closed loop formed by turning on the third switch by PWM control is sensed by the current sensor, the failure of the first switch However,
When the failure determination target switch is the second switch, when the inrush current flowing through the second closed loop formed by turning on the third switch by PWM control is sensed by the current sensor, the failure of the second switch However,
And when the inrush current is sensed by the current sensor when PWM control of the first switch is turned on when the switch to be subjected to the fault determination is any one of the third and fourth switches, It is determined that there is a malfunction of the switch to be subjected to the malfunction determination,
When the inrush current flowing through the first closed loop formed by PWM control and turning on the first switch is sensed by the current sensor when the switch to be subjected to the fault determination is the third switch, And,
When the failure determination target switch is the fourth switch, when the inrush current flowing in the third closed loop formed by turning on the first switch by PWM control is sensed by the current sensor, However,
Wherein the first closed loop is a closed loop for connecting the main battery, the first switch, the inductor, the third switch, and the sub battery,
The second closed loop is a closed loop connecting the second switch, the inductor, the third switch, and the sub battery,
The third closed loop is a closed loop connecting the main battery, the first switch, the inductor, and the fourth switch,
Wherein the controller further determines whether each switch included in the multi-phase converter in which a plurality of the bidirectional converters are connected in parallel is faulty,
Wherein each of the bidirectional converters determines whether each switch included in each of the bidirectional converters constituting the multiphase converter is faulty or not, for each of the bidirectional converters, Switch failure determination device.
각각 저전압 전원을 갖는 메인 배터리 및 서브 배터리; 및
상기 메인 배터리의 양극 단자와 일 단자가 연결되는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 타 단자 및 상기 메인 배터리의 음극 단자 사이에 연결되는 제2 스위치, 상기 제1 및 제2 스위치의 연결 노드와 일 단자가 연결되는 인덕터, 상기 인덕터의 타 단자 및 상기 서브 배터리의 양극 단자 사이에 연결되는 제3 스위치, 상기 인덕터와 상기 제3 스위치의 연결 노드 및 상기 서브 배터리의 음극 단자 사이에 연결되는 제4 스위치, 및 상기 인덕터에 흐르는 전류를 센싱하는 전류센서를 포함하는 양방향 컨버터;를 포함하는 전력 변환 시스템에 포함된 스위치의 고장 여부를 판단하는 방법으로서,
제어부가, 상기 제1 내지 제4 스위치를 각각 턴 오프시켜 초기화하는 단계;
상기 제어부가, 상기 메인 배터리 및 상기 서브 배터리 중 하나 이상의 배터리와 고장 판단 대상 스위치를 연결하는 루프가 형성되도록 상기 고장 판단 대상 스위치 이외의 스위치 중 어느 하나를 턴 온시키는 단계로서, 상기 고장 판단 대상 스위치는 상기 제1 내지 제4 스위치 중 어느 하나인, 단계; 및
상기 제어부가, 상기 턴 온되는 스위치로 인해 폐루프가 형성되어 발생하는 돌입전류에 기초하여 상기 고장 판단 대상 스위치의 고장 여부를 판단하는 단계;
를 포함하고,
상기 턴 온시키는 단계에서, 상기 제어부는,
(a)고장 판단 대상 스위치가 상기 제1 및 제2 스위치 중 어느 하나인 경우에는 상기 제3 스위치를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하여 턴 온시키고,
(b)고장 판단 대상 스위치가 상기 제3 및 제4 스위치 중 어느 하나인 경우에는 상기 제1 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시키고,
상기 판단하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 턴 온시키는 단계의 (a)의 경우, 상기 전류센서에 의해 돌입전류가 센싱되면 상기 제1 및 제2 스위치 중 어느 하나에 해당하는 고장 판단 대상 스위치의 고장으로 판단하되,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제1 스위치인 경우, 상기 제3 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시킴에 따라 형성되는 제1 폐루프를 흐르는 돌입전류가 상기 전류센서에 의해 센싱되면 상기 제1 스위치의 고장으로 판단하고,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제2 스위치인 경우, 상기 제3 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시킴에 따라 형성되는 제2 폐루프를 흐르는 돌입전류가 상기 전류센서에 의해 센싱되면 상기 제2 스위치의 고장으로 판단하며,
상기 턴 온시키는 단계의 (b)의 경우, 상기 전류센서에 의해 돌입전류가 센싱되면 상기 제3 및 제4 스위치 중 어느 하나에 해당하는 고장 판단 대상 스위치의 고장으로 판단하되,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제3 스위치인 경우, 상기 제1 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시킴에 따라 형성되는 상기 제1 폐루프를 흐르는 돌입전류가 상기 전류센서에 의해 센싱되면 상기 제3 스위치의 고장으로 판단하고,
고장 판단 대상 스위치가 상기 제4 스위치인 경우, 상기 제1 스위치를 PWM 제어하여 턴 온시킴에 따라 형성되는 제3 폐루프를 흐르는 돌입전류가 상기 전류센서에 의해 센싱되면 상기 제4 스위치의 고장으로 판단하며,
상기 제1 폐루프는 상기 메인 배터리, 상기 제1 스위치, 상기 인덕터, 상기 제3 스위치 및 상기 서브 배터리를 연결하는 폐루프이고,
상기 제2 폐루프는 상기 제2 스위치, 상기 인덕터, 상기 제3 스위치 및 상기 서브 배터리를 연결하는 폐루프이며,
상기 제3 폐루프는 상기 메인 배터리, 상기 제1 스위치, 상기 인덕터 및 상기 제4 스위치를 연결하는 폐루프이고,
상기 제어부가, 상기 양방향 컨버터가 복수 개 병렬 접속된 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단하되, 상기 멀티페이즈 컨버터를 구성하는 각 양방향 컨버터에 포함된 스위치의 고장 여부를 상기 각 양방향 컨버터별로 순차적으로 판단하여 상기 멀티페이즈 컨버터에 포함된 각 스위치의 고장 여부를 더 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 컨버터의 스위치 고장 판단 방법.
A main battery and a sub battery each having a low voltage power supply; And
A second switch connected between the other terminal of the first switch and the negative terminal of the main battery, a second switch connected between the connection node of the first switch and the second switch, A third switch connected between the other terminal of the inductor and the positive terminal of the sub battery, a fourth switch connected between the inductor and the connection node between the third switch and the negative terminal of the sub battery, And a bidirectional converter including a current sensor for sensing a current flowing through the inductor, the method comprising the steps of:
The control unit turns off and initializes the first to fourth switches, respectively;
The control unit turns on any one of the switches other than the failure determination target switch so that a loop connecting the battery of the main battery and the sub battery to the failure determination target switch is formed, Is one of the first to fourth switches; And
Determining whether the failure determination target switch is faulty based on an inrush current generated by forming a closed loop due to the switch being turned on;
Lt; / RTI &gt;
In the turning-on step,
(a) if the failure determination target switch is one of the first and second switches, the third switch is PWM (Pulse Width Modulation) controlled to turn on,
(b) when the failure determination target switch is any one of the third and fourth switches, the first switch is PWM-controlled to turn on,
In the determining step,
In the step (a) of turning on the switch, when the inrush current is sensed by the current sensor, it is determined that the failure determination target switch corresponding to one of the first and second switches is faulty,
When the failure determination target switch is the first switch, when the inrush current flowing through the first closed loop formed by turning on the third switch by PWM control is sensed by the current sensor, the failure of the first switch However,
When the failure determination target switch is the second switch, when the inrush current flowing through the second closed loop formed by turning on the third switch by PWM control is sensed by the current sensor, the failure of the second switch However,
In the step (b) of turning on the switch, when the inrush current is sensed by the current sensor, it is determined that the failure determination switch corresponding to one of the third and fourth switches is faulty,
When the inrush current flowing through the first closed loop formed by PWM control and turning on the first switch is sensed by the current sensor when the switch to be subjected to the fault determination is the third switch, And,
When the failure determination target switch is the fourth switch, when the inrush current flowing in the third closed loop formed by turning on the first switch by PWM control is sensed by the current sensor, However,
Wherein the first closed loop is a closed loop for connecting the main battery, the first switch, the inductor, the third switch, and the sub battery,
The second closed loop is a closed loop connecting the second switch, the inductor, the third switch, and the sub battery,
The third closed loop is a closed loop connecting the main battery, the first switch, the inductor, and the fourth switch,
Wherein the control unit further determines whether or not each switch included in the multi-phase converter in which a plurality of the bidirectional converters are connected in parallel is faulty, and determines whether the switch included in each bidirectional converter constituting the multi- Further comprising determining sequentially for each of the converters, and further determining whether each of the switches included in the multi-phase converter is faulty.
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