KR20060016455A - Method for prohibiting the beginning surge current in power system of vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리에 병렬연결 되는 캐패시터와, 상기 배터리와 캐패시터의 연결을 단속하는 메인 릴레이와, 상기 캐패시터에 충전된 전원을 교류전원으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터에 연결되며 시동시 배터리 전원에 의해 동작하는 엔진에 연동하는 모터 제너레이터를 구비한 차량 전원 시스템의 초기 돌입전류 제한 방법에 관한 것으로서, 시동시 상기 모터 제너레이터에서 발생하는 전류를 상기 인버터를 통해 상기 캐패시터에 공급하여 충전시키는 과정과; 상기 배터리 전원과 상기 캐패시터의 전원을 각각 감지하여 그 전압차를 산출하는 과정과; 상기 전압차가 소정값 이하이면 상기 메인 릴레이를 온 시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 프리 차지 릴레이와 저항과 같은 별도의 부품 없이도 초기 돌입전류를 제한할 수 있다.The present invention is a capacitor connected in parallel to the battery, the main relay to control the connection between the battery and the capacitor, an inverter for converting the power charged in the capacitor into an AC power, connected to the inverter by the battery power at startup A method of limiting an initial inrush current of a vehicle power system having a motor generator linked to an operating engine, the method comprising: supplying and charging a current generated by the motor generator to the capacitor through the inverter at startup; Sensing the battery power and the power of the capacitor, respectively, and calculating a voltage difference; And turning on the main relay if the voltage difference is less than or equal to a predetermined value. Accordingly, the initial inrush current can be limited without separate components such as the precharge relay and the resistor.

42V, 차량, 돌입전류 제한42V, Vehicle, Inrush Current Limit

Description

차량의 전원 시스템의 초기 돌입전류 제한 방법{method for prohibiting the beginning surge current in power system of vehicle}Method for prohibiting the beginning surge current in power system of vehicle}

도 1은 종래의 42V 차량 전원 시스템의 구성도,1 is a block diagram of a conventional 42V vehicle power supply system,

도 2는 본 발명에 따른 42V 차량 전원 시스템의 구성도,2 is a block diagram of a 42V vehicle power supply system according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 차량 전원 시스템에서 초기 돌입 전류 제한 방법의 순서도, 3 is a flowchart of an initial inrush current limiting method in a vehicle power system according to the present invention;

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

1 : 배터리 2 : 모터 제너레이터1: Battery 2: Motor Generator

3 : 인버터 4 : 컨트롤러3: inverter 4: controller

5 : 배터리 전압 센서 6 : DC 링크 캐패시터 전압 센서5: battery voltage sensor 6: DC link capacitor voltage sensor

7 : DC 링크 캐패시터 8 : 메인 릴레이7: DC link capacitor 8: main relay

본 발명은 차량의 전원 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초기 돌입전류를 제한하는 회로를 구비한 차량의 전원 시스템 및 초기 돌입 전류 제한 방법 에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply system of a vehicle, and more particularly, to a power supply system and an initial inrush current limiting method of a vehicle having a circuit for limiting the initial inrush current.

현재 대부분의 승용 차량에는 14V 전원 시스템이 적용되고 있다. 그러나, 차량의 신기술 부품 개발 적용이 확대되면서 배터리 전력 소모량이 증가하게 됨에 따라 고효율, 고용량 발전 시스템의 개발이 요구되고 있다. 이에 고부하 전장품에 전원을 공급하기 위해 14V 전원을 42V 전원으로 변환하는 시스템이 연구되고 있다. Most passenger cars now have a 14V power system. However, as the application of new technology components to vehicles has been expanded, battery power consumption has been increasing, and development of high efficiency and high capacity power generation systems has been required. In order to supply power to high load electronics, a system for converting a 14V power supply to a 42V power supply is being studied.

일반적으로 차량의 전기 및 전자장치에 전력을 공급하는 전원 시스템은 배터리와, 엔진회전에 의해 발전하는 알터네이터로 구성된다. 14V 전원 시스템의 차량은 시동키가 '스타트'에 위치하면 배터리의 전원으로 스타팅 모터(직류모터)를 구동시켜 엔진을 동작시키고, 시동키가 '온'에 위치하면 메인 릴레이를 온 시켜서 배터리 전원을 알터네이터에 공급하여 알터네이터에서 변환된 전원을 각종 전장품에 공급하였다. In general, a power supply system for supplying electric and electronic devices to a vehicle includes a battery and an alternator generated by engine rotation. The vehicle of 14V power system operates the engine by driving the starting motor (DC motor) with the power of the battery when the ignition key is in the 'start', and turns on the main relay when the ignition key is in the 'on' The power supplied to the alternator was supplied to various electrical equipments converted from the alternator.

한편, 연료 전지 하이브리드 전기 차량(HEV: Hybrid Electric Vehicle)은 차량이 장시간 정차하는 경우 엔진을 일시 정지시키고 운전자가 액셀레이터 페달을 밟은 경우 엔진을 재시동 시켜 주행을 하는 아이들 스톱 모드를 지원하고, 엔진이 저속일 때 엔진힘을 보조하며, 기타 전장품에 전원을 공급한다. Meanwhile, the fuel cell hybrid electric vehicle (HEV) supports an idle stop mode in which the engine is paused when the vehicle is stopped for a long time and the engine is restarted when the driver presses the accelerator pedal. Engine power and supplies power to other electrical equipment.

또한, 42V 시스템 차량은 신호 대기나 정차시 엔진 정지는 물론 가속 혹은 오르막길에는 모터를 이용, 엔진 출력을 지원함으로써 연료와 매연을 줄이는 효과도 있다.In addition, 42V system vehicles can reduce fuel and smoke by supporting the engine output by using a motor during acceleration or uphill as well as stopping the engine when waiting for a signal or stopping.

상기 기능을 수행하기 위해 연료 전지 하이브리드 전기 차량과 42V 시스템 차량은, 도 1에 도시된 바와 같이, 14V전원을 고전압으로 변환하기 위한 DC 링크 캐패시터(107)와 인버터(103)를 더 구비한다. 시동시에 배터리(101)의 전원을 DC 링크 캐패시터(107)에 충전시켜 DC 링크 캐패시터(107)에 충전된 전원을 인버터(103)로 제어하여 모터 제너레이터(102)를 구동시켜서 각종 고부하 전장품에 전원을 공급하는 구성을 가진다. In order to perform the function, the fuel cell hybrid electric vehicle and the 42V system vehicle further include a DC link capacitor 107 and an inverter 103 for converting a 14V power source into a high voltage, as shown in FIG. 1. At start-up, the power of the battery 101 is charged to the DC link capacitor 107 to control the power charged to the DC link capacitor 107 with the inverter 103 to drive the motor generator 102 to supply power to various high load electrical appliances. It has a configuration to supply.

이러한 42V 시스템 차량이나 연료 전지 하이브리드 전기 차량에서는 시동시 DC 링크 캐패시터가 충전이 안된 상태에서 메인 릴레이(108)가 접속하게 되면 초기 돌입전류가 상당히 흐르게 되므로 각 소자에 치명적인 영향을 미치게 된다. 이러한 초기 돌입 전류를 제한하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이, DC 링크 캐패시터(107) 앞단에 메인 릴레이(108)와 병렬로 프리 차지 릴레이(pre-charge relay)(109) 및 저항(110)을 연결하여 초기 돌입 전류를 제한하도록 하였다. 초기 돌입 전류를 제한하는 동작과정은 다음과 같다. 우선 프리 차지 릴레이(109)를 '온'시켜 저항(110)을 통해 소정의 전류값 이하로 DC 링크 캐패시터(107)를 충전하여 일정 전압 이상이 되었을 때 메인 릴레이(108)가 '온'되게 한다. 그러면 초기 돌입전류를 제한하면서 입력 전압과 DC 링크 캐패시터(107)의 전압이 일치하여 동작한다.In such a 42V system vehicle or a fuel cell hybrid electric vehicle, when the main relay 108 is connected while the DC link capacitor is not charged at start-up, the initial inrush current flows considerably, which has a fatal effect on each device. In order to limit this initial inrush current, as shown in FIG. 1, a pre-charge relay 109 and a resistor 110 in parallel with the main relay 108 in front of the DC link capacitor 107. Connection to limit the initial inrush current. The operation process for limiting the initial inrush current is as follows. First, the precharge relay 109 is 'on' to charge the DC link capacitor 107 to a predetermined current value or less through the resistor 110 so that the main relay 108 is 'on' when the voltage reaches a predetermined voltage or more. . Then, the input voltage and the voltage of the DC link capacitor 107 coincide with each other while limiting the initial inrush current.

그런데, 종래의 초기 돌입 전류 제한 장치에서 메인 릴레이(108)가 접속한 후에는 프리 차지 릴레이(109)는 미동작 상태가 되므로 시스템 초기에만 사용되는 부품이라 할 수 있다. 그러한 반면에 인버터 및 DC 링크 캐패시터의 용량이 커질수록 프리 차지 릴레이 또한 부피가 커지기 때문에 가격과 장착공간을 많이 차지하는 단점이 있다.However, in the conventional initial inrush current limiting device, after the main relay 108 is connected, the precharge relay 109 is in an inoperative state and thus may be referred to as a component used only in the initial stage of the system. On the other hand, as the capacity of the inverter and the DC link capacitor increases, the precharge relay also increases in volume, which takes up a lot of cost and mounting space.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 차량 전원 시스템에서 프리 차지 릴레이와 저항과 같은 별도의 부품 없이도 초기 돌입전류를 제한 가능한 차량 전원 시스템의 초기 돌입 전류 제한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, to provide an initial inrush current limiting method of the vehicle power system capable of limiting the initial inrush current without separate components such as precharge relay and resistor in the vehicle power system. There is a purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배터리에 병렬연결 되는 캐패시터와, 상기 배터리와 캐패시터의 연결을 단속하는 메인 릴레이와, 상기 캐패시터에 충전된 전원을 교류전원으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터에 연결되며 시동시 배터리 전원에 의해 동작하는 엔진에 연동하는 모터 제너레이터를 구비한 차량 전원 시스템의 초기 돌입전류 제한 방법에 있어서, 시동시 상기 모터 제너레이터에서 발생하는 전류를 상기 인버터를 통해 상기 캐패시터에 공급하여 충전시키는 과정과; 상기 배터리 전원과 상기 캐패시터의 전원을 각각 감지하여 그 전압차를 산출하는 과정과; 상기 전압차가 소정값 이하이면 상기 메인 릴레이를 온 시키는 과정을 포함하는 것에 의해 달성된다.The present invention for achieving the above object, the capacitor connected in parallel to the battery, the main relay to control the connection between the battery and the capacitor, an inverter for converting the power charged in the capacitor into an AC power source, the inverter An initial inrush current limiting method of a vehicle power system having a motor generator coupled to an engine operated by battery power at start-up, the method comprising: supplying current generated by the motor generator to the capacitor through the inverter at start-up; Charging by charging; Sensing the battery power and the power of the capacitor, respectively, and calculating a voltage difference; If the voltage difference is less than a predetermined value is achieved by including the step of turning on the main relay.

상기 모터 제너레이터에서 생성된 전류로 상기 캐패시터를 충전시키는 과정은 상기 인버터 내부에 마련된 역병렬 다이오드를 통해 수행되는 것이 바람직하다.The process of charging the capacitor with the current generated by the motor generator is preferably performed through an anti-parallel diode provided inside the inverter.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 차량 전원 시스템의 구성도이다. 본 발명은 42V 시스 템 차량이나 연료 전지 하이브리드 전기 차량(HEV)과 같이 별도의 시동장치를 구비하는 것을 전제로 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 메인 릴레이(8)가 오프된 상태에서 시동을 시키면 엔진(미도시)이 회전하고, 엔진의 구동력에 의해 모터 제너레이터(Motor Generator)(2)가 회전상태가 되어 발전하게 된다. 모터 제너레이터(2)가 발전하면 컨트롤러(4)는 인버터(3)를 구동시킨다. 이에 따라 모터 제너레이터(2)의 전류가 인버터(3)에 내장된 역병렬 다이오드를 거쳐 DC 링크 캐패시터(7)로 흘러들어 전하가 충전된다. 2 is a block diagram of a vehicle power supply system according to the present invention. The present invention is based on the premise that a separate starting device is provided, such as a 42V system vehicle or a fuel cell hybrid electric vehicle (HEV). As shown in FIG. 2, when the engine is started when the main relay 8 is turned off, the engine (not shown) rotates, and the motor generator 2 is rotated by the driving force of the engine to generate power. Done. When the motor generator 2 is generated, the controller 4 drives the inverter 3. As a result, the current of the motor generator 2 flows into the DC link capacitor 7 via the antiparallel diode built in the inverter 3 to charge the electric charge.

컨트롤러(4)는 배터리 전압 센서(5)와 DC 링크 캐패시터 전압 센서(6)에서 감지된 전압값을 비교하여 소정의 전압차 이하인 경우에만 메인 릴레이(8)가 접속하게 하여, 초기 돌입전류를 제한한다.The controller 4 compares the voltage values sensed by the battery voltage sensor 5 and the DC link capacitor voltage sensor 6 so that the main relay 8 is connected only when the voltage difference is less than a predetermined voltage difference, thereby limiting the initial inrush current. do.

도 3은 본 발명에 따른 차량 전원공급 장치에서 초기 돌입 전류 제한 방법의 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, S1단계에서 메인 릴레이(8)가 오프된 상태로 시동을 온 시킨다. 시동을 온 시킴에 따라 엔진(미도시)이 구동하여 모터 제너레이터(2)가 회전하므로 S2단계에서 인버터(3)를 제어하여 모터 제너레이터(2)를 최소 구동시키면, 인버터(3)를 통해 DC 링크 캐패시터(7)로 전류가 흘러 충전된다. S3단계에서 배터리(1)의 전압을 감지하고, S4단계에서 DC 링크 캐패시터(7)의 충전전압을 감지한다. S5단계에서 컨트롤러(4)는 배터리(10)의 전압과 DC 링크 캐패시터(7)의 충전전압의 차이를 계산하여, 그 차가 소정값 이하인지 확인한다. 컨트롤러(4)는 S5단계의 확인결과 전압차가 소정값 이하이면 S6단계에서 메인 릴레이(8)를 온시킨다. S7단계에서 컨트롤러(4)는 인버터(3)를 제어하여 모터 제너레이터(2) 를 정상 구동시킨다. 3 is a flowchart of an initial inrush current limiting method in a vehicle power supply according to the present invention. As shown in FIG. 3, in step S1, the main relay 8 is turned off to be turned on. As the engine is driven and the motor generator 2 rotates as the engine is turned on, when the motor generator 2 is driven at the minimum by controlling the inverter 3 in step S2, the DC link is connected through the inverter 3. Current flows into the capacitor 7 and is charged. In step S3, the voltage of the battery 1 is sensed, and in step S4, the charging voltage of the DC link capacitor 7 is sensed. In step S5, the controller 4 calculates a difference between the voltage of the battery 10 and the charging voltage of the DC link capacitor 7 and checks whether the difference is equal to or less than a predetermined value. The controller 4 turns on the main relay 8 in step S6 when the voltage difference is less than or equal to the predetermined value as a result of the checking in step S5. In step S7, the controller 4 controls the inverter 3 to drive the motor generator 2 normally.

이러한 구성에 의하여, 인버터를 장착한 42V 시스템 차량과 연료 전지 하이브리드 전기 차량에서, 시동시 엔진의 회전에 연동하여 전기를 발생하는 모터 제너레이터의 전류를 인버터를 제어하여 인버터의 내부 역병렬 다이오드를 거쳐 인버터의 앞단에 연결된 DC 링크 캐패시터를 충전시킨 후에, 고전압 배터리의 전압과 DC 링크 캐패시터의 전압차가 소정값 이하가 되면 메인 릴레이를 온 동작시킴으로써 배터리의 전원이 DC 링크 캐패시터로 공급되도록 하면, 고전압 배터리에 의한 초기 돌입 전류를 제한할 수 있다. With this configuration, in a 42V system vehicle equipped with an inverter and a fuel cell hybrid electric vehicle, the inverter controls the current of a motor generator that generates electricity in conjunction with the rotation of the engine at start-up, and then passes through the inverter's internal antiparallel diode. After charging the DC link capacitor connected to the front end of the circuit, when the voltage difference between the high voltage battery and the DC link capacitor becomes less than a predetermined value, the main relay is turned on so that the battery power is supplied to the DC link capacitor. Initial inrush current can be limited.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량 전원 시스템에서 프리 차지 릴레이와 저항과 같은 별도의 부품 없이도 초기 돌입전류를 제한할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, it is possible to limit the initial inrush current without separate components such as the precharge relay and the resistance in the vehicle power supply system.

Claims (2)

배터리에 병렬연결 되는 캐패시터와, 상기 배터리와 캐패시터의 연결을 단속하는 메인 릴레이와, 상기 캐패시터에 충전된 전원을 교류전원으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터에 연결되며 시동시 배터리 전원에 의해 동작하는 엔진에 연동하는 모터 제너레이터를 구비한 차량 전원 시스템의 초기 돌입전류 제한 방법에 있어서,A capacitor connected in parallel to the battery, a main relay to control the connection between the battery and the capacitor, an inverter for converting the power charged in the capacitor into AC power, an engine connected to the inverter and operated by battery power at start-up In the initial inrush current limiting method of a vehicle power supply system having a motor generator linked to the 시동시 상기 모터 제너레이터에서 발생하는 전류를 상기 인버터를 통해 상기 캐패시터에 공급하여 충전시키는 과정과;Supplying and charging the current generated by the motor generator to the capacitor through the inverter at startup; 상기 배터리 전원과 상기 캐패시터의 전원을 각각 감지하여 그 전압차를 산출하는 과정과;Sensing the battery power and the power of the capacitor, respectively, and calculating a voltage difference; 상기 전압차가 소정값 이하이면 상기 메인 릴레이를 온 시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 시스템의 초기 돌입전류 제한 방법.And turning on the main relay when the voltage difference is less than or equal to a predetermined value. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 모터 제너레이터에서 생성된 전류로 상기 캐패시터를 충전시키는 과정은 상기 인버터 내부에 마련된 역병렬 다이오드를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 차량 전원 시스템의 초기 돌입전류 제한 방법.And charging the capacitor with the current generated by the motor generator is performed through an anti-parallel diode provided in the inverter.
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