KR102333468B1 - Ｉｓｇ용 ｄｃ-ｄｃ 컨버터의 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Ｉｓｇ용 ｄｃ-ｄｃ 컨버터의 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 인덕터, 다이오드, 바이패스 FET 및 부스트 FET를 포함하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어를 위한 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템으로서, 전장품의 동작 전압을 기초로 기준 전압을 설정하고 기준 전압보다 상대적으로 작은 최소 히스테리시스 설정값과 기준 전압보다 상대적으로 큰 최대 히스테리시스 설정값을 포함하는 히스테리시스 설정값을 설정하는 히스테리시스 설정부와, 배터리로부터 전장품에 공급되는 입력 전압을 모니터링하는 입력 전압 모니터링부와, 차량 재시동을 위한 ISG(Idle Stop and Go) 신호에 따라 바이패스 FET를 턴오프한 다음 입력 전압 모니터링부의 모니터링 결과와 히스테리시스 설정값에 따라 부스트 FET 및 바이패스 FET를 제어하여 전장품의 동작 전압에 맞게 출력 전압을 조절하는 제어부를 구비함으로써, 입력 전압이 불안정하게 변동되더라도 빈번한 모드 전환이 이루어지지 않도록 하면서, 전장품에는 안정적인 출력 전압을 공급할 수 있다.

Description

ＩＳＧ용 ＤＣ-ＤＣ 컨버터의 제어 시스템 및 방법{System and method for controlling DC-DC converter of ISG system}
본 발명은 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, ISG(Idle Stop and Go) 시스템은 공회전 제한 시스템으로 불리기도 하며, 차량이 주행 도중 교통신호 대기, 정체 구간 등의 이유로 정차를 하게 되면 자동으로 엔진이 오프되고, 차량의 운전자가 브레이크에서 발을 떼거나 엑셀레이터를 밟는 등의 특정 조건이 되면 다시 자동으로 시동이 걸리며 엔진이 구동될 수 있다.
또한, ISG 시스템이 탑재된 차량에는, 엔진 재시동을 위한 시동모터가 동작하는 시점에 일시적으로 차량에 탑재된 전장품에 공급되는 배터리 전원의 전압이 큰폭으로 낮아지며 불안정해지기 때문에, 전장품의 리셋을 방지하고 안정적으로 배터리 전원을 공급하는 ISG용 DC-DC 컨버터가 구비되고 있다.
이러한, ISG용 DC-DC 컨버터는 MCU(Micro Controller Unit), 인덕터, 다이오드, 바이패스 FET 및 부스트 FET를 포함하여 구성될 수 있으며, ISG용 DC-DC 컨버터의 동작 과정은 아래와 같이 수행되고 있다.
먼저, ISG용 DC-DC 컨버터는 차량이 정차하여 ISG 시스템에 의해 엔진이 오프되면, 바이패스 FET가 동작하는 바이패스 모드로 전환되어 배터리의 입력 전압을 12V의 출력 전압으로 전장품에 공급한다.
그리고, ISG용 DC-DC 컨버터는 차량의 브레이크가 해제되어 차량 내부의 제어기로부터 MCU에 ISG 신호가 송신되면, 바이패스 FET를 턴오프한다.
그 다음, ISG용 DC-DC 컨버터는 입력 전압이 저하되면 부스트 FET가 동작하는 부스트 모드로 전환하고 입력 전압이 증가하면 바이패스 FET가 동작하는 바이패스 모드로 전환하면서, 전장품에 12V의 출력 전압을 공급한다.
한편, 종래의 ISG용 DC-DC 컨버터는 ISG 신호를 송신하여 바이패스 FET를 턴오프한 직후에 부스트 FET가 바로 동작하는 것이 아니어서, 소정의 시간 동안 바이패스 FET와 부스트 FET가 모두 턴오프된 상태가 되며, 이때, 입력 전압이 인덕터와 다이오드를 거쳐 전장품에 출력되면서 다이오드에 부하가 걸리고 과도한 발열이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 ISG용 DC-DC 컨버터는 시동모터가 동작하면서 입력 전압이 불안정하게 증가 또는 감소하게 되면, 부스트 모드와 바이패스 모드의 모드 전환이 빈번하고 급격하게 발생하면서 시스템 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 배터리의 입력 전압이 불안정하게 변동되더라도, 빈번한 모드 전환을 방지하면서 안정적인 출력 전압을 전장품에 공급할 수 있는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 ISG용 DC-DC 컨버터의 다이오드에 걸리는 부하를 줄일 수 있는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인덕터, 다이오드, 바이패스 FET 및 부스트 FET를 포함하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어를 위한 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템으로서, 전장품의 동작 전압을 기초로 기준 전압을 설정하고, 기준 전압보다 상대적으로 작은 최소 히스테리시스 설정값과 기준 전압보다 상대적으로 큰 최대 히스테리시스 설정값을 포함하는 히스테리시스 설정값을 설정하는 히스테리시스 설정부; 배터리로부터 전장품에 공급되는 입력 전압을 모니터링하는 입력 전압 모니터링부; 및 차량 재시동을 위한 ISG(Idle Stop and Go) 신호에 따라 바이패스 FET를 턴오프한 다음, 상기 입력 전압 모니터링부의 모니터링 결과와 히스테리시스 설정값에 따라 부스트 FET 및 바이패스 FET를 제어하여 전장품의 동작 전압에 맞게 출력 전압을 조절하는 제어부;를 포함하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 차량 내부의 제어기 또는 ISG 시스템에서 ISG 신호를 입력받은 시점부터 ISG 시스템에 의해 시동모터가 구동된 시점까지의 소요 시간인 시동시간을 모니터링하는 시동시간 모니터링부; 및 ISG 시스템에 의한 차량 재시동이 반복되어 소정 횟수만큼 시동시간의 모니터링이 완료되면, 그 평균값인 평균 시동시간을 산출한 다음, 산출된 평균 시동시간에 따라 바이패스 FET의 턴오프 시점인 바이패스 시점을 조정하는 바이패스 시점 조정부;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 시동시간 모니터링부는, 시동시간의 모니터링 시, 입력 전압이 기설정된 전압 이하로 낮아지면 시동모터가 구동된 것으로 판정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는, ISG 신호가 입력된 후 바이패스 FET를 턴오프할 때, 상기 바이패스 시점 조정부에서 조정된 바이패스 시점만큼 바이패스 FET의 턴오프를 지연시킨다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 출력 전압의 조절 시, 입력 전압이 최소 히스테리시스 설정값 이하로 낮아지면 부스트 FET가 동작하는 부스트 모드로 전환하여 출력 전압을 승압시키고, 입력 전압이 최대 히스테리시스 설정값을 초과하면 바이패스 FET가 동작하는 바이패스 모드로 전환한다.
또한, 본 발명은 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템에서 수행되는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법으로서, (1) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, 전장품의 동작 전압을 기초로 기준 전압을 설정하고, 기준 전압보다 상대적으로 작은 최소 히스테리시스 설정값과 기준 전압보다 상대적으로 큰 최대 히스테리시스 설정값을 포함하는 히스테리시스 설정값을 설정하는 단계; (2) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, 배터리로부터 전장품에 공급되는 입력 전압을 모니터링하는 단계; 및 (5) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, 차량 재시동을 위한 ISG(Idle Stop and Go) 신호에 따라 바이패스 FET를 턴오프한 다음, 상기 입력 전압 모니터링부의 모니터링 결과와 히스테리시스 설정값에 따라 부스트 FET 및 바이패스 FET를 제어하여 전장품의 동작 전압에 맞게 출력 전압을 조절하는 단계;를 포함하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (2)단계와 상기 제 (5)단계 사이에, (3) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, 차량 내부의 제어기 또는 ISG 시스템에서 ISG 신호를 입력받은 시점부터 ISG 시스템에 의해 시동모터가 구동된 시점까지의 소요 시간인 시동시간을 모니터링하는 단계; 및 (4) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, ISG 시스템에 의한 차량 재시동이 반복되어 소정 횟수만큼 시동시간의 모니터링이 완료되면, 그 평균값인 평균 시동시간을 산출한 다음, 산출된 평균 시동시간에 따라 바이패스 FET의 턴오프 시점인 바이패스 시점을 조정하는 단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계에서 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템은, 시동시간의 모니터링 시, 입력 전압이 기설정된 전압 이하로 낮아지면 시동모터가 구동된 것으로 판정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (5)단계에서 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템은, ISG 신호가 입력된 후 바이패스 FET를 턴오프할 때, 상기 조정된 바이패스 시점만큼 바이패스 FET의 턴오프를 지연시킨다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (5)단계에서 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템은, 출력 전압의 조절 시, 입력 전압이 최소 히스테리시스 설정값 이하로 낮아지면 부스트 FET가 동작하는 부스트 모드로 전환하여 출력 전압을 승압시키고, 입력 전압이 최대 히스테리시스 설정값을 초과하면 바이패스 FET가 동작하는 바이패스 모드로 전환한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 인덕터, 다이오드, 바이패스 FET 및 부스트 FET를 포함하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어를 위한 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템으로서, 전장품의 동작 전압을 기초로 기준 전압을 설정하고 기준 전압보다 상대적으로 작은 최소 히스테리시스 설정값과 기준 전압보다 상대적으로 큰 최대 히스테리시스 설정값을 포함하는 히스테리시스 설정값을 설정하는 히스테리시스 설정부와, 배터리로부터 전장품에 공급되는 입력 전압을 모니터링하는 입력 전압 모니터링부와, 차량 재시동을 위한 ISG(Idle Stop and Go) 신호에 따라 바이패스 FET를 턴오프한 다음 입력 전압 모니터링부의 모니터링 결과와 히스테리시스 설정값에 따라 부스트 FET 및 바이패스 FET를 제어하여 전장품의 동작 전압에 맞게 출력 전압을 조절하는 제어부를 구비함으로써, 입력 전압이 불안정하게 변동되더라도 빈번한 모드 전환이 이루어지지 않도록 하면서, 전장품에는 안정적인 출력 전압을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 조정된 바이패스 FET의 턴오프 시점만큼 바이패스 FET의 턴오프를 지연시킴으로써, ISG용 DC-DC 컨버터의 다이오드에 걸리는 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템의 세부 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 바이패스 FET의 턴오프 시점을 설명하기 위한 도면.
도 4는 입력 전압에 따른 모드 전환 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법을 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 바이패스 FET의 턴오프 시점을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 입력 전압에 따른 모드 전환 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템(100)은 히스테리시스 설정부(110), 입력 전압 모니터링부(120), 시동시간 모니터링부(130), 바이패스 시점 조정부(140) 및 제어부(150)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템(100)은 ISG(Idle Stop and Go) 시스템과 연동하여 차량에 구비되는 ISG용 DC-DC 컨버터에 탑재될 수 있으며, 예컨대, MCU(Micro Controller Unit)로서 구비될 수 있다.
또한, 전술한 ISG용 DC-DC 컨버터는 입력단에 배터리(1)가 연결되고 출력단에는 전장품(2)이 연결되며, 인덕터(10), 다이오드(20), 바이패스 FET(30) 및 부스트 FET(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 인덕터(10)와 다이오드(20)는 배터리(1)와 전장품(2)의 사이에 연결되고, 바이패스 FET(30)는 배터리(1)로부터 전장품(2)으로 이어지는 바이패스 경로를 형성하며, 부스트 FET(40)는 인덕터(10)와 다이오드(20)에 연결될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템(100)에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 히스테리시스 설정부(110)는 바이패스 모드와 부스트 모드의 전환을 위한 히스테리시스 설정값을 설정하는 기능을 수행한다.
이러한, 히스테리시스 설정부(110)는 전장품(2)의 동작 전압을 기초로 기준 전압을 설정하고, 설정된 기준 전압보다 상대적으로 작은 값으로 최소 히스테리시스 설정값을 설정하며, 기준 전압보다 상대적으로 큰 값으로 최대 히스테리시스 설정값을 설정할 수 있다.
참고로, 전술한 바이패스 모드는 바이패스 FET(30)가 동작하여 입력 전압을 출력하는 모드이고, 부스트 모드는 부스트 FET(40)가 동작하여 입력 전압을 승압시켜 출력하는 모드일 수 있다.
아울러, 히스테리시스 설정부(110)에 설정되는 기준 전압과, 최소 히스테리시스 설정값 및 최대 히스테리시스 설정값을 포함하는 히스테리시스 설정값은 사용자 입력에 따라 설정 또는 변경될 수도 있고, ISG용 DC-DC 컨버터의 제조 과정에서 사전에 설정될 수도 있다.
상기 입력 전압 모니터링부(120)는 배터리(1)로부터 전장품(2)에 공급되는 입력 전압을 모니터링하는 기능을 수행한다.
이러한, 입력 전압 모니터링부(120)는 인덕터(10)와 배터리(1) 사이의 입력단에서 그라운드로 연결되며 제 1저항(121)과 제 2저항(122)이 구비된 접지선의 전압을 측정함으로써, 입력 전압을 모니터링할 수 있다.
아울러, 입력 전압 모니터링부(120)에서 모니터링되는 입력 전압에 대한 정보는 후술하는 시동시간 모니터링부(130)와 제어부(150)에 각각 출력될 수 있다.
한편, 입력 전압 모니터링부(120)는 다이오드(20)와 전장품(2) 사이의 출력단에서 그라운드로 연결되며 제 3저항(123)과 제 4저항(124)이 구비된 접지선에서 출력 전압을 모니터링할 수도 있다.
상기 시동시간 모니터링부(130)는 시동모터의 시동시간을 모니터링하기 위한 것으로, 차량 내부의 제어기 또는 ISG 시스템에서 ISG 신호를 입력받은 시점부터 ISG 시스템에 의해 시동모터가 구동된 시점까지의 소요 시간을 시동시간으로서 모니터링하는 기능을 수행한다.
이러한, 시동시간 모니터링부(130)는 시동시간의 모니터링 시, 입력 전압 모니터링부(120)에서 모니터링되는 입력 전압이 기설정된 전압, 예컨대, 7V 이하로 낮아지면 시동모터가 구동된 것으로 판정할 수 있다.
참고로, 배터리(1)에서 공급되는 입력 전압은 약 12V이며, 시동모터가 동작하는 시점에 큰 폭으로 감소하였다가 증가와 감소를 반복하는 불안정한 양상을 보일 수 있다.
한편, 시동시간 모니터링부(130)는 ISG 시스템에 의한 차량 재시동이 반복될 때마다 시동시간을 모니터링하고, 모니터링한 결과를 메모리와 같은 저장수단에 저장할 수 있다.
상기 바이패스 시점 조정부(140)는 바이패스 FET(30)의 턴오프 시점인 바이패스 시점을 조정하는 기능을 수행한다.
이러한, 바이패스 시점 조정부(140)는 ISG 시스템에 의한 차량 재시동이 반복되면서 시동시간 모니터링부(130)에 의해 소정 횟수, 예컨대, 10회의 모니터링이 완료되면, 시동시간들의 평균값인 평균 시동시간을 산출한 다음, 산출된 평균 시동시간에 따라 바이패스 시점을 조정할 수 있다.
즉, 바이패스 시점 조정부(140)는 평균 시동시간을 산출한 결과가 5㎳로 산출되면, ISG 신호가 입력되고 5㎳가 경과한 시점으로 바이패스 시점을 조정할 수 있다.
상기 제어부(150)는 바이패스 FET(30)와 부스트 FET(40)를 제어하여 바이패스 모드 또는 부스트 모드로 전환하는 기능을 수행한다.
이러한, 제어부(150)는 바이패스 모드로 동작하는 상태에서, 차량 내부의 제어기 또는 ISG 시스템으로부터 차량 재시동을 위한 ISG 신호가 입력되면, 바이패스 FET(30)를 턴오프하고 부스트 FET(40)를 동작시켜서 부스트 모드에 진입할 수 있다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(150)는 최초에는 기설정된 시점에 바이패스 FET(30)를 턴오프하다가(a), 바이패스 시점 조정부(140)에서 바이패스 시점이 조정되면, 조정된 바이패스 시점에 따라 바이패스 FET(30)를 턴오프할 수 있다(b).
즉, 제어부(150)는 바이패스 시점 조정부(140)에서 조정된 바이패스 FET(30)의 턴오프 시점만큼 바이패스 FET(30)의 턴오프를 지연시킴으로써, 바이패스 FET(30)가 턴오프되어 부스트 FET(40)가 동작하기 이전의 소정 시간동안 인덕터(10)와 다이오드(20)에 입력 전압이 인가되어 부하가 발생하는 상황을 미연에 방지할 수 있게 된다.
그리고, 제어부(150)는 바이패스 FET(30)를 턴오프하고 부스트 FET(40)를 동작시킨 이후에는, 입력 전압 모니터링부(120)의 모니터링 결과에 따라 부스트 FET(40) 및 바이패스 FET(30) 중 적어도 하나가 동작하도록 부스트 모드와 바이패스 모드를 전환함으로써, 전장품(2)의 동작 전압에 맞게 출력 전압을 조절할 수 있다.
특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리(1)에서 공급되는 입력 전압은 시동모터서 동작을 시작하면서 큰 폭으로 감소하였다가 증가와 감소를 반복하는 불안정한 양상을 보이는데, 제어부(150)는 입력 전압이 증가하거나 감소할 때마다 바이패스 FET(30)가 동작하는 바이패스 모드와 부스트 FET(40)가 동작하는 부스트 모드로 전환하는 것이 아니라, 입력 전압이 최대 히스테리시스 설정값을 초과하면 바이패스 FET(30)가 동작하는 바이패스 모드로 전환하고, 전환된 바이패스 모드를 유지하다가 입력 전압이 최소 히스테리시스 설정값 이하로 낮아지면, 부스트 FET(40)가 동작하는 부스트 모드로 전환하여 입력 전압을 승압시켜 출력하도록 하며, 전환된 부스트 모드를 유지하다가 다시 입력 전압이 최대 히스테리시스 설정값을 초과하면 바이패스 FET(30)가 동작하는 바이패스 모드로 전환하도록 구비될 수 있다.
즉, 입력 전압이 불안정하더라도, 바이패스 모드 또는 부스트 모드로 전환된 상태가 히스테리시스 설정값을 초과하거나 히스테리시스 설정값 이하로 낮아지기 전까지 유지되도록 함으로써, 모드 전환 빈도를 줄이고 급격한 모드 변환을 방지하여 시스템 안정성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 입력 전압이 최소 히스테리시스 설정값 이하로 낮아진 경우에만 부스트 모드로 동작하게 함으로써, 부스트 FET(40)의 부하를 낮출 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템에서 수행되는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법을 설명한다.
다만, 도 5에 도시된 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법에서 수행되고, 도 5를 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.
먼저, 히스테리시스 설정부가 바이패스 모드와 부스트 모드의 전환을 위한 히스테리시스 설정값을 설정한다(S110).
이때, 히스테리시스 설정부는 시동모터의 동작 전압을 기초로 기준 전압을 설정하고, 설정된 기준 전압보다 상대적으로 작은 값으로 최소 히스테리시스 설정값을 설정하며, 기준 전압보다 상대적으로 큰 값으로 최대 히스테리시스 설정값을 설정할 수 있다.
한편, 전술한 제 110단계에서 기준 전압과, 최소 히스테리시스 설정값 및 최대 히스테리시스 설정값은, 사용자 입력에 따라 설정 또는 변경될 수도 있고 ISG용 DC-DC 컨버터의 제조 과정에서 사전에 설정될 수도 있는데, 기준 전압과, 최소 히스테리시스 설정값 및 최대 히스테리시스 설정값이 설정되면 제 110단계를 매번 반복할 필요없이 후술하는 제 120단계가 선행될 수도 있다.
그 다음, 입력 전압 모니터링부가 배터리로부터 전장품에 공급되는 입력 전압을 모니터링한다(S120).
이때, 입력 전압 모니터링부는 인덕터와 배터리 사이의 입력단에서 그라운드로 연결되며 제 1저항과 제 2저항이 구비된 접지선에서 입력 전압을 모니터링할 수 있으며, 모니터링된 입력 전압에 대한 정보는 시동시간 모니터링부와 제어부에 각각 출력될 수 있다.
그 다음에는, 시동시간 모니터링부가 차량 내부의 제어기 또는 ISG 시스템으로부터 ISG 신호를 입력받은 시점부터 시동모터가 구동된 시점까지의 소요 시간인 시동시간을 모니터링한다(S130).
이때, 시동시간 모니터링부는 시동시간을 모니터링하면서, 입력 전압이 기설정된 전압 이하로 낮아지면 시동모터가 구동된 것으로 판정할 수 있으며, ISG 시스템에 의한 차량 재시동이 반복될 때마다 시동시간을 모니터링하여 그 모니터링 결과인 시동시간을 메모리와 같은 저장수단에 저장할 수 있다.
그 다음에는, 바이패스 시점 조정부가 바이패스 FET의 턴오프 시점인 바이패스 시점을 조정한다(S140).
이때, 바이패스 시점 조정부는 ISG 시스템에 의한 차량 재시동이 반복되어 시동시간 모니터링부에서 소정 횟수만큼 시동시간의 모니터링이 완료되면, 모니터링된 각각의 시동시간을 취합하여 그 평균값인 평균 시동시간을 산출한 다음, 산출된 평균 시동시간에 따라 바이패스 시점을 조정할 수 있다.
그 다음에는, 제어부가 바이패스 FET와 부스트 FET를 제어하여 전장품에 출력되는 출력 전압을 조절한다(S150).
이때, 제어부는 차량 재시동을 위한 ISG 신호에 따라서 바이패스 FET를 턴오프한 다음, 입력 전압 모니터링부의 모니터링 결과와 히스테리시스 설정값에 따라 부스트 FET 및 바이패스 FET를 제어하여 전장품의 동작 전압에 맞게 출력 전압을 조절할 수 있다.
또한, 제어부는 ISG 신호가 입력된 후 바이패스 FET를 턴오프할 때, 조정된 바이패스 FET의 턴오프 시점만큼 바이패스 FET의 턴오프를 지연시킴으로써, 바이패스 FET가 턴오프되어 부스트 FET가 동작하기 이전의 소정 시간동안 인덕터와 다이오드에 입력 전압이 인가되어 부하가 발생하는 상황을 미연에 방지할 수 있다.
아울러, 제어부는 출력 전압의 조절 시, 입력 전압이 최소 히스테리시스 설정값 이하로 낮아지면 부스트 FET가 동작하는 부스트 모드로 전환하여 출력 전압을 승압시키고, 입력 전압이 최대 히스테리시스 설정값을 초과하면 바이패스 FET가 동작하는 바이패스 모드로 전환함으로써, 모드 전환 빈도를 줄여 시스템 안정성을 향상시키면서 안정적인 출력 전압을 전장품에 공급할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
110 : 히스테리시스 설정부
120 : 입력 전압 모니터링부
130 : 시동시간 모니터링부
140 : 바이패스 시점 조정부
150 : 제어부

Claims (10)

  1. 인덕터, 다이오드, 바이패스 FET 및 부스트 FET를 포함하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어를 위한 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템으로서,
    전장품의 동작 전압을 기초로 기준 전압을 설정하고, 기준 전압보다 상대적으로 작은 최소 히스테리시스 설정값과 기준 전압보다 상대적으로 큰 최대 히스테리시스 설정값을 포함하는 히스테리시스 설정값을 설정하는 히스테리시스 설정부;
    배터리로부터 전장품에 공급되는 입력 전압을 모니터링하는 입력 전압 모니터링부; 및
    차량 재시동을 위한 ISG(Idle Stop and Go) 신호에 따라 바이패스 FET를 턴오프한 다음, 상기 입력 전압 모니터링부의 모니터링 결과와 히스테리시스 설정값에 따라 부스트 FET 및 바이패스 FET를 제어하여 전장품의 동작 전압에 맞게 출력 전압을 조절하는 제어부;를 포함하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    차량 내부의 제어기 또는 ISG 시스템에서 ISG 신호를 입력받은 시점부터 ISG 시스템에 의해 시동모터가 구동된 시점까지의 소요 시간인 시동시간을 모니터링하는 시동시간 모니터링부; 및
    ISG 시스템에 의한 차량 재시동이 반복되어 소정 횟수만큼 시동시간의 모니터링이 완료되면, 그 평균값인 평균 시동시간을 산출한 다음, 산출된 평균 시동시간에 따라 바이패스 FET의 턴오프 시점인 바이패스 시점을 조정하는 바이패스 시점 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 시동시간 모니터링부는,
    시동시간의 모니터링 시, 입력 전압이 기설정된 전압 이하로 낮아지면 시동모터가 구동된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    ISG 신호가 입력된 후 바이패스 FET를 턴오프할 때, 상기 바이패스 시점 조정부에서 조정된 바이패스 시점만큼 바이패스 FET의 턴오프를 지연시키는 것을 특징으로 하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    출력 전압의 조절 시, 입력 전압이 최소 히스테리시스 설정값 이하로 낮아지면 부스트 FET가 동작하는 부스트 모드로 전환하여 출력 전압을 승압시키고, 입력 전압이 최대 히스테리시스 설정값을 초과하면 바이패스 FET가 동작하는 바이패스 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템.
  6. ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템에서 수행되는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법으로서,
    (1) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, 전장품의 동작 전압을 기초로 기준 전압을 설정하고, 기준 전압보다 상대적으로 작은 최소 히스테리시스 설정값과 기준 전압보다 상대적으로 큰 최대 히스테리시스 설정값을 포함하는 히스테리시스 설정값을 설정하는 단계;
    (2) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, 배터리로부터 전장품에 공급되는 입력 전압을 모니터링하는 단계; 및
    (5) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, 차량 재시동을 위한 ISG(Idle Stop and Go) 신호에 따라 바이패스 FET를 턴오프한 다음, 입력 전압 모니터링부의 모니터링 결과와 히스테리시스 설정값에 따라 부스트 FET 및 바이패스 FET를 제어하여 전장품의 동작 전압에 맞게 출력 전압을 조절하는 단계;를 포함하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 (2)단계와 상기 제 (5)단계 사이에,
    (3) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, 차량 내부의 제어기 또는 ISG 시스템에서 ISG 신호를 입력받은 시점부터 ISG 시스템에 의해 시동모터가 구동된 시점까지의 소요 시간인 시동시간을 모니터링하는 단계; 및
    (4) 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템이, ISG 시스템에 의한 차량 재시동이 반복되어 소정 횟수만큼 시동시간의 모니터링이 완료되면, 그 평균값인 평균 시동시간을 산출한 다음, 산출된 평균 시동시간에 따라 바이패스 FET의 턴오프 시점인 바이패스 시점을 조정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 (3)단계에서 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템은,
    시동시간의 모니터링 시, 입력 전압이 기설정된 전압 이하로 낮아지면 시동모터가 구동된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제 (5)단계에서 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템은,
    ISG 신호가 입력된 후 바이패스 FET를 턴오프할 때, 상기 조정된 바이패스 시점만큼 바이패스 FET의 턴오프를 지연시키는 것을 특징으로 하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 제 (5)단계에서 상기 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 시스템은,
    출력 전압의 조절 시, 입력 전압이 최소 히스테리시스 설정값 이하로 낮아지면 부스트 FET가 동작하는 부스트 모드로 전환하여 출력 전압을 승압시키고, 입력 전압이 최대 히스테리시스 설정값을 초과하면 바이패스 FET가 동작하는 바이패스 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 ISG용 DC-DC 컨버터의 제어 방법.
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