KR20050015387A - Protection circuit system for motor control unit in electric vehicle - Google Patents

Protection circuit system for motor control unit in electric vehicle

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KR20050015387A
KR20050015387A KR1020030054175A KR20030054175A KR20050015387A KR 20050015387 A KR20050015387 A KR 20050015387A KR 1020030054175 A KR1020030054175 A KR 1020030054175A KR 20030054175 A KR20030054175 A KR 20030054175A KR 20050015387 A KR20050015387 A KR 20050015387A
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Abstract

PURPOSE: A protecting circuit device for a motor control unit of an electric vehicle is provided to protect the motor control unit in hardware by restricting the current flowing into the control unit by using a PTC(Positive Temperature Constant) resistor. CONSTITUTION: A protecting circuit device for a motor control unit of an electric vehicle is implemented between a main battery(21) and the motor control unit(22) and is driven by a free charge relay(23) and a main relay(24,25). The protecting circuit lowers a voltage of a DC link capacitor(26) of the motor control unit to a voltage level of the main battery. The protecting circuit further includes a temperature-variable resistor(31) on one side of the free charge relay. The temperature-variable resistor restricts the amount of current flowing to the motor control unit when the DC link capacitor is short-circuited.

Description

전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치{PROTECTION CIRCUIT SYSTEM FOR MOTOR CONTROL UNIT IN ELECTRIC VEHICLE}Motor control unit protection circuit device of an electric vehicle {PROTECTION CIRCUIT SYSTEM FOR MOTOR CONTROL UNIT IN ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터 컨트롤 유닛(Motor Control Unit; 이하 MCU라 함)측의 회로보호가 하드웨어적으로 가능하고, 과전류 유입시 프리차지 릴레이의 저항이 소손되어 교체해야 하는 공정이 없으며, MCU의 디시 링크 커패시터(DC-link capacitor)의 수명 연장이 가능하게 하기 위한 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor control unit protection circuit device of an electric vehicle. More specifically, the circuit protection of the motor control unit (hereinafter referred to as MCU) side can be performed in hardware, and the precharge relay in case of over current inflow. It is related to the motor control unit protection circuit device of an electric vehicle to allow the life of the MCU's DC-link capacitor to be extended because there is no process to replace the resistance of the IC.

도 1에 도시된 바와 같이, 전기 자동차의 메인 배터리(11)와 MCU(12) 사이에는 파워 차단 유닛(Power Disconnect Unit; 이하, PDU라 함)이 배치되어 메인 배터리(11) 및 MCU(12)을 보호한다. 상기 PDU는 3개의 릴레이로 구동된다.As shown in FIG. 1, a power disconnect unit (hereinafter referred to as a PDU) is disposed between the main battery 11 and the MCU 12 of the electric vehicle so that the main battery 11 and the MCU 12 are disposed. To protect. The PDU is driven by three relays.

이에 따라 상기 MCU(12)에서 파워 온(power on) 신호가 인가되면 먼저 프리차지 릴레이(precharge relay)(13)와 메인 릴레이(main Relay(-))(14)가 동작하게 되어 MCU(12)의 디시 링크 커패시터(15)가 충전된다.(①의 동작모드) Accordingly, when a power on signal is applied from the MCU 12, the precharge relay 13 and the main relay 14 operate to operate. The dish link capacitor 15 of is charged. (Operation mode of ①)

이때 충전되는 전류는 저항에 의해 제한된다. 예컨대, 통상 200ohm정도의 저항이 사용되므로 흐르는 전류의 크기는 옴(ohm)의 법칙에 의해 300V/200ohm = 1.5A의 전류가 흐른다.The current charged at this time is limited by the resistance. For example, since a resistor of about 200 ohm is usually used, the current flows in a current of 300 V / 200 ohm = 1.5 A by the law of ohm.

그리고 디시 링크 커패시터(15)가 일정 레벨(level) 전압으로 충전되면 메인 릴레이(main relay(+))(16)가 동작하게 되어 MCU(12)의 디시 링크 커패시터(15)의 전압을 배터리의 전압 수준으로 맞추어준다.(②의 동작모드)When the dish link capacitor 15 is charged to a predetermined level voltage, the main relay 16 operates to convert the voltage of the dish link capacitor 15 of the MCU 12 into the voltage of the battery. Adjust the level (operation mode of ②).

이러한 동작을 하는 이유는, 상기 디시 링크 커패시터(15)와 메인 배터리(11)의 전압 차이에 의한 돌입 전류의 유입을 막아 MCU(12)를 보호한다.The reason for this operation is to protect the MCU 12 by preventing inrush current from being introduced by the voltage difference between the dish link capacitor 15 and the main battery 11.

상기와 같은 종래의 기술에서는 프리차지 릴레이(13)측에 200ohm 정도의 저항을 달아 충전전류를 1.5A 정도로 제한을 해주었다. In the prior art as described above, the charge current is limited to about 1.5 A by attaching a resistance of about 200 ohms to the precharge relay 13 side.

그러나, 상기 MCU(12)측 디시 링크 커패시터(15)가 쇼트(short)가 되었을 경우, 프리차지 릴레이(13) 쪽에 돌입 전류가 흐르게 되어 이 프리차지 릴레이(13)의 저항이 소손되었다. 결국 이 프리차지 릴레이(13)의 소손에 의해 회로상의 단선이 발생하여 전류가 흐르지 못하게 되었고, 이를 교체하여야만 하는 공정이 추가되었다.However, when the DC link capacitor 15 of the MCU 12 side becomes short, an inrush current flows to the precharge relay 13 and the resistance of the precharge relay 13 is burned out. As a result, the burnout of the precharge relay 13 caused a disconnection in the circuit, preventing current from flowing, and a process of replacing the precharge relay 13 was added.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, MCU측의 회로보호가 가능하고, 과전류 유입시 프리차지 릴레이의 저항이 소손되어 교체해야 하는 추가 공정이 없으며, MCU의 디시 링크 커패시터의 수명 연장이 가능하도록 한 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created in order to solve the above problems, it is possible to protect the circuit of the MCU side, there is no additional process that needs to be replaced because the resistance of the precharge relay is burned out when the overcurrent flows, there is no life of the dish-link capacitor of the MCU It is an object of the present invention to provide a motor control unit protection circuit device of an electric vehicle that enables extension.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치는, 전기 자동차의 메인 배터리와 모터 컨트롤 유닛 사이에 배치되어 이에 설치된 프리차지 릴레이, 메인 릴레이에 의해 구동되며, 상기 모터 컨트롤 유닛의 디시 링크 커패시터의 전압을 상기 메인 배터리의 전압 수준으로 맞추어 상기 모터 컨트롤 유닛을 보호하는 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치에 있어서, 상기 디시 링크 커패시터가 단락되는 경우, 상기 모터 컨트롤 유닛 측으로 흘러 들어가는 전류의 양을 제한하기 위해 상기 프리차지 릴레이의 일측에는 온도 가변 저항소자가 설치된 것을 그 특징으로 한다.The motor control unit protection circuit device of the electric vehicle of the present invention for achieving the above object is driven by a precharge relay, a main relay disposed between and installed between the main battery and the motor control unit of the electric vehicle, the motor A motor control unit protection circuit of an electric vehicle that protects the motor control unit by adjusting the voltage of the dish link capacitor of the control unit to the voltage level of the main battery, wherein when the dish link capacitor is short-circuited, In order to limit the amount of current flowing in, one side of the precharge relay is characterized in that the temperature variable resistance element is installed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치의 구성을 개략적으로 나타낸 회로가 도시되어 있다.Figure 2 shows a circuit schematically showing the configuration of the motor control unit protection circuit device of the electric vehicle according to the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치는, 전기 자동차의 메인 배터리(21)와 MCU(22) 사이에 배치되어 이에 설치된 프리차지 릴레이(23)와, 메인 릴레이 즉, 메인 릴레이(+),(-)(24,25)에 의해 구동되며, 상기 MCU(22)의 디시 링크 커패시터(26)의 전압을 메인 배터리(21)의 전압 수준으로 맞추어 MCU(22)를 보호한다.Referring to the drawings, the motor control unit protection circuit device of the electric vehicle according to the present invention, the pre-charge relay 23 disposed between and installed between the main battery 21 and the MCU 22 of the electric vehicle, and the main relay, Driven by the main relays (+) and (−) 24 and 25, the MCU 22 is adjusted by adjusting the voltage of the dish link capacitor 26 of the MCU 22 to the voltage level of the main battery 21. Protect.

특히, 상기 MCU(22)의 디시 링크 커패시터(26)가 단락되는 경우, MCU(22) 측으로 흘러 들어가는 전류의 양을 제한하기 위해 상기 프리차지 릴레이(23)의 일측에는 온도 가변 저항소자(31)가 설치된다.In particular, when the dish link capacitor 26 of the MCU 22 is short-circuited, the temperature variable resistance element 31 is provided at one side of the precharge relay 23 in order to limit the amount of current flowing into the MCU 22 side. Is installed.

상기 온도 가변 저항소자(31)는, 온도가 높아지면 저항값이 증가하는 정특성 서미스터를 포함한다. 즉, 상기 온도 가변 저항소자(31)는, 티탄산바륨계(BaTiO3)를 주성분으로 하는 산화물계 반도체 재료 구조에 따른 임의로 설정된 퀴리(Curie) 온도에 도달하면 저항이 급격히 증가하는 정특성 반도체 저항소자(Positive Temperature Coefficient)이다.The temperature variable resistance element 31 includes a static thermistor whose resistance value increases as the temperature increases. That is, the temperature variable resistance element 31 is a positive semiconductor resistance element whose resistance rapidly increases when a predetermined Curie temperature is reached according to an oxide-based semiconductor material structure mainly containing barium titanate (BaTiO 3). Positive Temperature Coefficient).

그리고 상기 MCU(22) 측으로 유입되는 돌입 전류를 막기 위해 프리차지 릴레이(23) 측에 예컨대 순방향 다이오드(32)가 설치된다.In order to prevent inrush current flowing into the MCU 22 side, for example, a forward diode 32 is installed on the precharge relay 23 side.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the motor control unit protection circuit device of the electric vehicle according to the present invention having the configuration as described above are as follows.

본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 프리차지 릴레이(23)의 저항 대신에 온도 가변 저항소자(31)인 PTC와 다이오드(32)를 적용한 것이다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In the motor control unit protection circuit device of the electric vehicle according to the present invention, as shown in FIG. 2, the PTC and the diode 32, which are the temperature variable resistance element 31, are applied instead of the resistance of the precharge relay 23. . This will be described in more detail as follows.

상기한 온도 가변 저항소자(31)의 적용으로 만일 디시 링크 커패시터(26)가 단락된 경우, 상기 메인 배터리(21)에서 MCU(22)쪽으로 매우 큰 돌입전류가 유입될 위험이 발생한다. 이 돌입 전류로 인해 프리차지 릴레이(23)의 저항이 소손된다.If the dish link capacitor 26 is short-circuited due to the application of the temperature variable resistance element 31, there is a risk that a very large inrush current flows from the main battery 21 to the MCU 22. This inrush current causes the resistance of the precharge relay 23 to burn out.

이때 상기 온도 가변 저항소자(31) 예컨대, PTC가 적용이 되면 전류의 크기만큼 온도가 상승하게 되고(P=I²R), 온도에 상승에 의해 저항이 증가한다. 따라서 상기 MCU(22)측으로 흘러 들어가는 전류가 예컨대, 온도 상승에 의해 PTC 저항이 10k ohm이 된다면, MCU(22)로 유입되는 전류는 300/10000 = 0.03A로 매우 작아진다.At this time, when the temperature variable resistance element 31, for example, PTC is applied, the temperature rises by the magnitude of the current (P = I²R), and the resistance increases as the temperature increases. Therefore, if the current flowing into the MCU 22 side becomes, for example, a PTC resistance of 10 k ohm due to a temperature rise, the current flowing into the MCU 22 becomes very small, 300/10000 = 0.03 A.

그리고 상기 프리차지 릴레이(23) 쪽에 순방향 다이오드(32)를 적용함으로써, MCU(22)쪽에서 메인 배터리(21) 측으로 유입될 가능성이 있는 돌입 전류 또한 막아주게 되므로, 메인 배터리(21) 보호가 가능하게 된다. 이때 온도 가변 저항소자(31)인 PTC에서 온도값을 센싱하여 MCU(22)에 그 정보를 보내줌으로써 적절한 시기에 파워다운(power-down)이 가능함으로 메인 배터리(21) 및 MCU(22)가 보호된다. 따라서 2중 보호장치로 적용될 수 있다.In addition, since the forward diode 32 is applied to the precharge relay 23, the inrush current that may flow into the main battery 21 from the MCU 22 side is also prevented, thereby protecting the main battery 21. do. At this time, by sensing the temperature value from the PTC, the temperature variable resistance element 31, and sending the information to the MCU 22, the main battery 21 and the MCU 22 can be powered down. Protected. Therefore, it can be applied as a double protection device.

이와 같이 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치는, 프리차지 릴레이(23)의 저항 대신에 온도에 따라 가변하는 온도 가변 저항소자(31), 즉 PTC를 적용하여 과전류 보호 회로를 구현한 것으로, 상기 MCU(22)측 회로에 단락이 발생하여 흐르는 전류가 커지게 되면 I²R에 의해 저항에 온도가 올라가게 된다. As described above, the motor control unit protection circuit device of the electric vehicle according to the present invention implements an overcurrent protection circuit by applying a temperature variable resistance element 31, that is, PTC, which varies according to temperature instead of the resistance of the precharge relay 23. For example, when a short circuit occurs in the circuit of the MCU 22 side and the current flowing in the circuit increases, the temperature of the resistor rises due to I²R.

이때 사용된 저항이 PTC이므로 전류 상승에 따라 저항의 값이 올라가기 때문에 옴의 법칙에 의해 MCU(22)측으로 흘러 들어가는 전류의 양이 제한되게 된다. 따라서 MCU(22) 측으로 적은 전류가 유입됨으로써 MCU(22)의 회로를 보호한다. At this time, since the resistance used is PTC, the value of the resistance increases as the current rises, thereby limiting the amount of current flowing into the MCU 22 by Ohm's law. Therefore, a small current flows into the MCU 22 to protect the circuit of the MCU 22.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the motor control unit protection circuit device of the electric vehicle according to the present invention has the following effects.

온도 가변 저항소자인 PTC의 적용으로 MCU로 유입되는 전류를 제한할 수 있어 MCU의 회로보호가 하드웨어적으로 가능하게 된다.The application of PTC, a temperature-resisting resistor, can limit the current flowing into the MCU, enabling the circuit protection of the MCU to be hardware.

그리고 과전류 유입시 저항이 소손되어 교체해야하는 공정이 없어지게 되고, MCU로 유입되는 전류의 양이 항상 제한되므로 MCU의 디시 링크 커패시터의 수명이 연장될 수 있다.In addition, when the overcurrent flows, the resistance is burned out and there is no process to replace the current. Since the amount of current flowing into the MCU is always limited, the life of the MCU's dish-link capacitor can be extended.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

도 1은 종래의 기술에 따른 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.1 is a view schematically showing the configuration of a motor control unit protection circuit device of an electric vehicle according to the related art.

도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.2 is a view schematically showing the configuration of a motor control unit protection circuit device of an electric vehicle according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

21. 메인 배터리21. Main Battery

22. MCU22. MCU

23. 프리차지 릴레이23. Precharge Relay

24. 메인 릴레이(+)24. Main relay (+)

25. 메인 릴레이(-)25. Main relay (-)

26. 디시 링크 커패시터26. Dish Link Capacitor

31. 온도 가변 저항소자31. Temperature variable resistor

32. 다이오드32. Diode

Claims (3)

전기 자동차의 메인 배터리와 모터 컨트롤 유닛 사이에 배치되어 이에 설치된 프리차지 릴레이, 메인 릴레이에 의해 구동되며, 상기 모터 컨트롤 유닛의 디시 링크 커패시터의 전압을 상기 메인 배터리의 전압 수준으로 맞추어 상기 모터 컨트롤 유닛을 보호하는 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치에 있어서,The motor control unit is driven by a precharge relay and a main relay disposed between the main battery and the motor control unit of the electric vehicle, and adjust the voltage of the dish link capacitor of the motor control unit to the voltage level of the main battery. In the motor control unit protection circuit device of an electric vehicle to protect, 상기 디시 링크 커패시터가 단락되는 경우, 상기 모터 컨트롤 유닛 측으로 흘러 들어가는 전류의 양을 제한하기 위해 상기 프리차지 릴레이의 일측에는 온도 가변 저항소자가 설치된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치.And a temperature variable resistance element is installed at one side of the precharge relay in order to limit the amount of current flowing into the motor control unit when the dish link capacitor is short-circuited. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 온도 가변 저항소자는, 온도가 높아지면 저항값이 증가하는 정특성 서미스터를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치.And the temperature variable resistance element comprises a static thermistor whose resistance value increases as the temperature increases. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 모터 컨트롤 유닛 측으로 유입되는 돌입 전류를 막기 위해 상기 프리차지 릴레이 측에 다이오드가 설치된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 모터 콘트롤 유닛 보호 회로장치.And a diode is installed on the precharge relay side to prevent inrush current flowing into the motor control unit side.
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