KR20110127046A - Ｄｃ-ｄｃ 컨버터의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DC-DC 컨버터의 제어방법에 관한 것으로서, 극저부하 상태에서 스위칭 소자의 과다 발열을 방지하여 DC-DC 컨버터의 신뢰성을 향상시키고 내구성을 확보하기 위한 제어방법에 관한 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위하여, DC-DC 컨버터의 작동 중 DC-DC 컨버터의 출력전류를 센싱하고 DC-DC 컨버터의 동작 상태를 모니터링하는 단계와; 센싱되는 DC-DC 컨버터의 출력전류를 극저부하 상태 판단을 위한 기준전류와 비교하는 단계와; DC-DC 컨버터의 출력전류가 상기 기준전류 미만이면 DC-DC 컨버터의 극저부하 상태로 판정하고 DC-DC 컨버터의 동작 상태로부터 미리 정해진 PWM 오프 금지 조건에 해당하는지를 판단하는 단계와; 상기 PWM 오프 금지 조건이 아닌 경우 스위칭 소자의 온/오프 제어를 위한 PWM을 중지하여 DC-DC 컨버터의 스위칭 소자를 오프상태로 유지하는 동시에 DC-DC 컨버터의 출력을 중지하는 단계와; 이후 DC-DC 컨버터의 출력단에 링크된 보조 배터리의 방전상태로부터 미리 정해진 PWM 오프 모드 해제 조건에 해당하는지를 판단하는 단계와; 상기 PWM 모드 해제 조건을 만족하면 PWM을 재개하여 DC-DC 컨버터를 재기동시키는 단계;를 포함하는 DC-DC 컨버터의 제어방법이 개시된다.

Description

ＤＣ-ＤＣ 컨버터의 제어방법{Method for controlling DC-DC converter}
본 발명은 DC-DC 컨버터의 제어방법에 관한 것으로서, 하이브리드 차량이나 연료전지 차량 등의 전기자동차에서 보조 배터리 및 전장부하에 전력을 제공하는 저전압 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter)의 제어방법에 관한 것이다.
자동차의 전기장치로는 엔진전기장치(시동장치, 점화장치, 충전장치)와 등화장치가 일반적이나, 최근에는 차량이 보다 전자제어화됨으로써 샤시전기장치를 포함한 대부분의 시스템들이 전기전자화되고 있는 추세이다.
자동차에 설치되는 램프, 오디오, 히터, 에어컨 등의 각종 전장품들은 자동차 정지시에는 배터리로부터 전원을 공급받고, 주행시에는 발전기로부터 전원을 공급받도록 되어 있는데, 이때 통상의 전원 전압으로 14V계 전원 시스템의 발전용량이 사용되고 있다.
최근 들어 정보기술산업의 발달과 더불어 자동차의 편의성 증대를 목적으로 하는 다양한 신기술들이 차량에 접목되고 있으며, 앞으로도 현 자동차 시스템을 최대한 이용할 수 있는 신기술의 개발이 계속될 전망이다.
주지된 바와 같이, 하이브리드 차량(HEV)이나 연료전지 차량, 연료전지 하이브리드 차량 등의 전기자동차에는 12V 배터리(보조 배터리)의 충전 및 12V 전장부하에 전력을 공급하는 저전압 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter, LDC)가 설치되어 있다.
일반 가솔린 차량의 발전기 역할을 하는 저전압 DC-DC 컨버터는 메인 배터리(보통 144V 이상의 고전압 배터리)의 고전압을 다운시켜 전압 12V를 공급하며, 메인 배터리 혹은 구동모터에 의한 회생에너지의 고전압(DC)을 12V(DC)로 변환하여 보조 배터리(12V 배터리)를 충전시키거나 전장부하에 전력을 공급한다.
상기와 같은 전기자동차의 저전압 DC-DC 컨버터는 전력 변환을 위하여 풀브리지(full-bridge) 타입의 전력회로구조를 채택하고 있으며, 통상적으로 입력인턱터와 입력커패시터를 포함하는 입력필터부, 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부, 트랜스포머를 포함하여 전력 변환을 수행하는 변환부(변압작용), 다이오드를 포함하는 정류부(정류작용), 출력인덕터와 출력커패시터를 포함하는 출력필터부(평활작용)를 포함하여 구성된다.
이 중에서 스위칭부는 스위칭 소자로 풀브리지 구조의 반도체 스위치(MOSFET 등) 4개를 포함하여 구성되고, 풀브리지 구조에서 각 스위치가 컨버터 제어기 내 PWM 발생기로부터 인가되는 PWM 신호에 의해 온/오프 동작하게 된다.
상기 PWM 발생기는 각 스위치의 스위칭 동작을 위한 PWM 신호를 발생시켜 각 스위치에 대해 스위칭 제어를 수행하는 구성부로서, 각 스위치가 일정 주기로 온/오프되도록 하는 4개의 PWM 신호를 발생시키는 PWM IC와, 상기 PWM IC로부터 전달되는 PWM 신호를 해당하는 스위치에 인가하는 스위칭 구동회로부를 포함하여 구성된다.
상기한 구성의 DC-DC 컨버터에서는 스위칭 방식으로서 풀브리지 타입의 위상 시프트(phase shift) 제어방식을 적용하여 각 스위치를 동작시키고 있는데, PWM 발생기가 각 스위치의 게이트단에 인가하는 위상 시프트된 PWM 신호에 의해 각 스위치의 온 및 오프 시점이 제어된다.
한편, DC-DC 컨버터에서는 메인 배터리의 전력을 전장부하에 공급할 수 있도록 전압을 강압하면서 고효율을 내기 위해 스위칭 소자인 FET의 턴 온시 영전압 스위칭(Zero Voltage Switching)을 하여 스위칭 손실을 줄이도록 되어 있다.
통상 전장부하의 동작 여부 및 보조 배터리인 12V 배터리의 충전상태에 따라서 DC-DC 컨버터의 충전 파워량이 결정되는데, 주로 사용되는 부하영역에서 고효율을 내기 위하여 저부하 영역에서는 ZVS를 하지 않는다.
그러나, 상기와 같이 기술적으로 전 부하영역에서 ZVS를 하는 것이 어렵기 때문에 극저부하(예를 들면, 정격의 10% 이하인 부하, 약 10A 이하인 부하) 상태에서는 FET에서 과다 발열이 발생하게 된다.
즉, 극저부하 영역에서는 ZVS가 되지 않는 영역으로 DC-DC 컨버터 내 스위칭 소자인 FET에서 집중적으로 과열이 발생하게 되고, 이는 결과적으로 컨버터의 내구성 및 신뢰성을 저하시키는 결과를 가져온다.
실제로 차량 상태에서 12V 배터리의 전압이 컨버터의 출력단 전압보다 높아 컨버터의 출력전류가 없는 경우나 차량 요구 부하 자체가 낮은 경우 상기와 같은 현상이 발생하여 컨버터의 내구수명을 크게 저하시키게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, DC-DC 컨버터의 극저부하 상태를 판단하여 극저부하 상태에서 컨버터 내 스위칭 소자의 과다 발열 및 손상을 효과적으로 방지하고, 컨버터의 신뢰성 및 내구성을 보다 증대시킬 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, DC-DC 컨버터의 작동 중 DC-DC 컨버터의 출력전류를 센싱하고 DC-DC 컨버터의 동작 상태를 모니터링하는 단계와; 센싱되는 DC-DC 컨버터의 출력전류를 극저부하 상태 판단을 위한 기준전류와 비교하는 단계와; DC-DC 컨버터의 출력전류가 상기 기준전류 미만이면 DC-DC 컨버터의 극저부하 상태로 판정하고 DC-DC 컨버터의 동작 상태로부터 미리 정해진 PWM 오프 금지 조건에 해당하는지를 판단하는 단계와; 상기 PWM 오프 금지 조건이 아닌 경우 스위칭 소자의 온/오프 제어를 위한 PWM을 중지하여 DC-DC 컨버터의 스위칭 소자를 오프상태로 유지하는 동시에 DC-DC 컨버터의 출력을 중지하는 단계와; 이후 DC-DC 컨버터의 출력단에 링크된 보조 배터리의 방전상태로부터 미리 정해진 PWM 오프 모드 해제 조건에 해당하는지를 판단하는 단계와; 상기 PWM 모드 해제 조건을 만족하면 PWM을 재개하여 DC-DC 컨버터를 재기동시키는 단계;를 포함하는 DC-DC 컨버터의 제어방법을 제공한다.
바람직한 실시예로서, 상기 PWM 오프 금지 조건 판단 단계에서 DC-DC 컨버터의 고장을 검출하거나 DC-DC 컨버터의 비정상적인 운전상태를 검출한 경우 PWM 오프 금지 조건에 해당하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 DC-DC 컨버터의 작동 중 컨버터의 출력단 전압을 센싱하고, 상기 PWM 오프 모드 해제 조건 판단 단계에서 컨버터의 출력단 전압을 PWM 오프 모드 해제 판단을 위한 기준전압과 비교하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 컨버터의 출력단 전압이 상기 기준전압 미만이면 PWM 오프 모드 해제 조건을 만족하는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기준전압이 DC-DC 컨버터의 출력을 제어하기 위한 출력전압지령에 따라 가변되는 기준값인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기준전압을 보조 배터리의 과방전이 방지될 수 있도록 상기 출력전압지령에 일정 전압 차이가 나는 '출력전압지령(Vcmd) - α'(α > 0)으로 하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 제어방법에 의하면, DC-DC 컨버터의 출력전류에 기초하여 극저부하 상태를 판정하게 되면 DC-DC 컨버터의 PWM을 중지(PWM OFF, 스위칭 차단, 스위칭 소자 OFF)하여 컨버터의 출력을 중지시킴으로써, 극저부하 상태에서 컨버터 내 스위칭 소자의 과다 발열 및 손상을 효과적으로 방지할 수 있고, 컨버터의 신뢰성 및 내구성을 증대시킬 수 있게 된다.
결국, 차량의 전장부하에 안정적으로 전력을 공급할 수 있게 되고, 극저부하 상태에서 DC-DC 컨버터의 동작 오프로 메인 배터리의 전력을 세이브할 수 있는 이점이 있게 된다.
또한 DC-DC 컨버터 내부 발열부품인 스위칭 소자의 방열을 위한 추가적인 하드웨어 설치 없이도 제어 로직을 개선하는 것만으로 컨버터의 발열 문제를 해결할 수 있고, 컨버터의 내구성 및 신뢰성 증대로 A/S 등의 비용 절감 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 제어 과정이 수행되는 전기자동차의 전력 계통을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 제어 과정에서 PWM 온/오프 상태와 컨버터 출력단 전압 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 제어 과정이 수행되는 전기자동차의 전력 계통을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 제어 과정을 나타내는 순서도이며, 도 3은 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 제어 과정에서 PWM 온/오프 상태와 컨버터 출력단 전압 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명은 저전압 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter, LDC)를 탑재한 하이브리드 차량이나 연료전지 차량 등의 전기자동차에서 극저부하시에 나타나는 컨버터의 발열 문제를 개선하기 위한 것으로, 스위칭 소자인 FET의 과다 발열을 방지하여 컨버터의 신뢰성을 향상시키는 동시에 내구성을 확보하는데 주된 목적이 있는 것이다.
본 발명에서는 DC-DC 컨버터의 출력 부하값, 즉 컨버터의 출력전류(IDC)가 극저부하 상태의 판단을 위해 미리 설정된 기준전류(Imin) 미만인 경우 PWM 오프 모드로 진입하여 컨버터의 PWM을 오프하고 DC-DC 컨버터의 출력을 정지시킴으로써 FET의 과열을 방지하게 된다.
PWM의 오프시에는 스위칭 제어를 위한 PWM 신호가 인가되지 않는 상태이므로 DC-DC 컨버터의 주된 발열 부품인 FET가 오프 상태를 유지하게 된다.
단, 전류센서의 단선/단락, 스위칭 소자의 고장 등 DC-DC 컨버터의 고장을 검출하거나, 기타 보호기능에 의한 DC-DC 컨버터의 출력 제한이 이루어지는 경우 등과 같은 비정상적인 운전모드시는 PWM 오프 모드로의 진입 조건에서 제외한다.
PWM 오프 모드의 해제는 보조 배터리로 연결된 컨버터 출력단의 피드백 전압(컨버터 출력단 전압임)(VOUT)으로 판단하며, PWM 오프 모드에서 컨버터 출력단의 피드백 전압(VOUT)이 하강하여 PWM 오프 모드의 해제 판단을 위한 기준전압(Vmin) 미만이 되는 경우, 즉 보조 배터리인 12V 배터리로의 충전전류가 충분히 크되(IDC>Imin) 12V 배터리의 과방전을 방지할 수 있는 전압 레벨 수준으로 12V 배터리가 전압 방전된 상태라면 PWM 오프 모드의 해제를 확정하고 DC-DC 컨버터를 재기동한다.
이러한 본 발명의 제어 과정에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1을 참조하여 전기자동차의 전력 계통에 대해 설명하면, 차량 구동을 위한 모터, 즉 구동모터의 구동에 필요한 전력을 제공하는 메인 배터리(고전압 배터리)(20), 상기 메인 배터리(20)의 고전압을 강압하여 보조 배터리(12V 배터리)(40)를 충전시키거나 전장부하(50)에 공급하는 DC-DC 컨버터(30), 상기 DC-DC 컨버터(30)의 작동을 제어하기 위한 컨버터 제어기(컨버터 제어기)(31), 메인 배터리(20)에서 공급되는 전력으로 충전되고 차량의 전장부하(50)에 전력을 제공하는 보조 배터리(40)를 포함하며, 상기 메인 배터리(20)와 보조 배터리(40)는 차량 운행 중에 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하게 된다.
상기 컨버터 제어기(31)는 상위제어기(예를 들면, HCU(Hybrid Control Unit))로부터 인가되는 동작지령에 따라 DC-DC 컨버터(30)의 작동을 제어하게 되는데, 예컨대 상위제어기(10)로부터 출력정지지령을 입력받아 DC-DC 컨버터(30)를 오프시키거나, 상위제어기(10)로부터 인가되는 출력전압지령(Vcmd)에 기초하여 스위칭 제어를 위한 PWM 신호를 발생 및 출력함으로써 DC-DC 컨버터(30)의 출력을 제어하게 된다.
상위제어기(10)로부터 컨버터 제어기(31)로 인가되는 출력전압지령(Vcmd)은 DC-DC 컨버터(30)의 작동 동안 차량의 주행상태(아이들/가속/감속/정속)에 따라 가변된다.
또한 컨버터 제어기(31)는 통상 컨버터 전류센서(33)의 단선/단락이나 스위칭 소자의 고장 등 컨버터(30)의 고장을 검출하는 고장진단기능을 수행하며, 또한 필요에 따라 컨버터의 출력을 제한하게 된다.
DC-DC 컨버터(30)의 고장을 검출하는 방법의 일례로는 컨버터 출력단의 피드백 전압(VOUT)을 검출하여 출력전압지령(Vcmd)에 상응하는 전압상태인지를 확인하는 방법이 적용될 수 있으며, 컨버터 출력단 전압(VOUT)과 출력전류(VDC)는 컨버터(30)의 출력단에 위치되는 전압센서(32)와 전류센서(33)를 통하여 검출된다.
도 1에서 미설명부호 VLB는 보조 배터리(12V 배터리)의 전압을 나타낸다.
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 제어 과정을 설명하면, 먼저 차량 운행 및 DC-DC 컨버터(도 1에서 도면부호 30임)의 작동 중에 컨버터 제어기(31)가 컨버터 출력단에 설치된 전압센서(32)와 전류센서(33)를 통해 검출되는 컨버터 출력단 전압(VOUT)과 출력전류(IDC)를 입력받고, 또한 컨버터(30)의 동작 상태를 모니터링하게 된다(S11, S12).
이어 DC-DC 컨버터(30)의 극저부하 상태인지를 판단하는데, 이때 컨버터 제어기(31)는 전류센서(33)를 통해 검출되는 DC-DC 컨버터(30)의 출력전류(IDC)가 미리 설정된 기준전류(Imin) 미만이면 극저부하 상태로 판정하게 된다.
여기서, 도 2에 나타낸 바와 같이 DC-DC 컨버터(30)의 출력전류(IDC)가 설정시간 동안 기준전류(Imin) 미만으로 유지되는 경우(S13, S14), 극저부하 상태임을 판정하도록 하는 것이 바람직하다(S15).
상기와 같이 극저부하 상태인 것으로 판정되면, DC-DC 컨버터(30)의 동작 상태가 미리 정해진 PWM 오프 금지 조건에 해당하는지를 판단하게 되는데(S16, S17), 통상의 고장진단 알고리즘에 따라 DC-DC 컨버터의 고장상태가 검출되거나, DC-DC 컨버터의 정상적인 제어가 불가능한 상태인 경우, DC-DC 컨버터의 출력 제한이 이루어지는 경우, 또는 상위제어기로부터 출력정지지령이 인가되는 경우 등 비정상적인 운전상태인 경우에 PWM 오프 모드로의 진입이 금지된다.
반면, 극저부하 상태를 판정한 뒤 DC-DC 컨버터(30)의 고장상태 및 출력 제한상태가 아니면서 출력정지지령을 받는 등의 상태가 아닌 정상적인 운전모드인 경우에는 PWM 오프 모드로 진입하게 된다(S18).
PWM 오프 모드에서는 컨버터 제어기(31)에 의해 DC-DC 컨버터(30)가 오프되는데, 이때는 PWM 신호의 출력이 중단되면서 PWM가 오프되고, 결국 각 스위칭 소자(FET)가 오프상태로 유지되면서 DC-DC 컨버터의 출력이 중지된다.
상기한 바와 같이 극저부하 상태의 판단을 위해 설정되는 기준전류(Imin)는 영전압 스위칭(이하 ZVS라 칭함)이 되지 않는 영역을 판단하기 위해 설정되는 전류 기준치라 할 수 있는 바, 부하가 정격의 10% 이하인 극저부하 영역은 ZVS가 되지 않는 영역이므로, 상기 기준전류(Imin)는 정격의 10%가 되는 전류값(예를 들면, 정격의 10%인 약 10A)으로 설정될 수 있다.
ZVS가 이루어지지 않는 극저부하 상태에서 DC-DC 컨버터가 작동하게 되면 스위칭 소자인 FET에 집중적으로 과열이 발생하고, 결과적으로 FET의 손상 등 DC-DC 컨버터의 고장으로 이어지게 된다.
따라서, ZVS가 이루어지지 않는 극저부하 상태를 DC-DC 컨버터의 출력전류와 기준전류를 비교하여 판정한 뒤 극저부하 상태로 판정되면, FET의 온/오프 제어를 위한 PWM 및 DC-DC 컨버터 출력을 중지시켜 FET를 오프상태로 유지함으로써 FET의 과열을 방지하게 된다.
한편, PWM과 DC-DC 컨버터 출력이 중지되는 PWM 오프 모드에서 이를 해제하기 위해서는 미리 정해진 PWM 오프 모드 해제 조건을 충족시키는지를 판단해야 하는 바(S19), PWM 오프 모드 해제는 컨버터 출력단에 링크된 보조 배터리(12V 배터리)(40)의 방전상태로부터 판단하게 된다.
즉, DC-DC 컨버터(30)에 피드백되는 전압으로서 전압센서(32)를 통해 검출되는 컨버터 출력단 전압(VOUT)에 기초하여 PWM 오프 모드의 해제를 판단하게 된다.
이때, PWM과 DC-DC 컨버터 출력이 중지된 상태에서는 보조 배터리(40)가 부하 요구에 따라 방전되면서 컨버터 출력단의 전압(VOUT)이 낮아지게 되는데, 이에 컨버터 출력단의 전압(VOUT)이 기준전압(Vmin) 미만이 되면 PWM 오프 모드를 해제하고, DC-DC 컨버터 내 스위칭 소자의 스위칭 제어를 위한 PWM을 재개하여 DC-DC 컨버터를 재기동시킴으로써 DC-DC 컨버터를 정상적인 운전모드로 작동시키게 된다.
PWM 오프 모드가 해제된 상태에서는 통상의 경우와 같이 상위제어기(10)로부터 입력되는 출력전압지령(Vcmd)에 기초하여 컨버터 제어기(30)가 PWM 신호를 발생시킴으로써 스위칭 소자인 FET의 온/오프를 정상적으로 제어하고, DC-DC 컨버터(30)에서 출력전압지령(Vcmd)에 상응하는 출력이 이루어지도록 한다.
PWM 오프 모드의 해제 판단에 있어서, DC-DC 컨버터(30)의 출력전류(IDC)로 해제를 판단하게 되면, 부하 천이 특성 및 배터리 충전상태에 따라 PWM 오프 모드의 해제 및 진입이 반복되면서, 컨버터(30)의 제어가 불안정해질 수 있다.
이에 보조 배터리, 즉 12V 배터리(40)의 과방전을 방지할 수준의 최저 전압값을 PWM 오프 모드의 해제 판단을 위한 기준전압(Vmin)으로 설정하여, 컨버터(30)의 출력단 전압(VOUT)이 기준전압(Vmin) 미만이 되면(Vout<Vmin), PWM 오프 모드가 해제되도록 하고, 이후 PWM 오프 모드의 해제 상태에서 컨버터(30)의 정상적인 출력이 이루어지도록 한다.
바람직한 실시예에서, 상위제어기(10)로부터 컨버터 제어기(31)로 인가되는 출력전압지령(Vcmd)은 컨버터의 작동 동안 차량의 주행상태에 따라 특정 범위(예, 12.8 ~ 14.7 V) 내에서 가변되므로, PWM 오프 모드의 해제 판단을 위한 기준값으로 상위제어기의 출력전압지령(Vcmd)에 따라 가변되는 기준전압(Vmin)을 사용한다.
즉, 상기 최저 전압값인 기준전압(Vmin)이 출력전압지령(Vcmd)에 따라 가변되는 '출력전압지령(Vcmd) - α'이 되도록 하는 것이다(α > 0, 예로서, α= 0.8V).
이와 같이 상위제어기(10)의 출력전압지령(Vcmd)에 비해 상기 최저 전압값이 일정 전압 차이가 나도록 하여, 컨버터(30)의 출력전류(IDC)가 기준전류(ZVS 수행 기준)(Imin)보다 충분히 큰 상태에서 보조 배터리인 12V 배터리(40)가 방전되도록 하되, 출력전압지령(Vcmd)에 따라 상기 최저 전압값(기준전압)(Vmin)이 가변되면서 이 최저 전압값이 적어도 12V 이상은 되도록 하여, 12V 배터리의 과방전을 막고 PWM 오프 모드 해제시 불필요하게 충전전류가 커지는 것을 방지한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 DC-DC 컨버터 제어방법에 따르면, 스위칭 소자의 과다 발열을 방지하기 위하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, DC-DC 컨버터의 ZSV가 이루어지지 않는 극저부하 상태(IDC<Imin)에 도달하면 PWM 오프 모드로 진입하여 스위칭 소자의 온/오프 제어를 위한 PWM을 일시적으로 중지시키고(PWM OFF), 이로써 스위칭 소자를 오프상태로 유지시키는 동시에 DC-DC 컨버터의 출력을 중지시켜 극저부하 상태에서의 스위칭 소자 과다 발열을 방지하게 된다.
이렇게 ZVS가 이루어지지 않는 극저부하 영역에서는 PWM을 오프하여 DC-DC 컨버터의 출력을 금지시킴으로써 스위칭 손실을 원천적으로 막게 되고, 이에 DC-DC 컨버터를 대신하여 일시적으로 보조 배터리가 전력공급기능을 수행하게 된다.
이어 DC-DC 컨버터에 피드백되는 전압, 즉 컨버터의 출력단 전압이 하강하여 기준전압(보조 배터리의 과방전이 방지될 수 있는 최소 전압) 미만이 되면 PWM 오프 모드를 해제하고 PWM 제어를 재개하여 DC-DC 컨버터를 재기동시키게 된다.
이렇게 DC-DC 컨버터에 피드백되는 전압(VOUT)으로 보조 배터리의 방전상태를 판단한 뒤 PWM 오프 모드 해제 조건이 되면(Vout<Vmin) 다시 PWM 온(ON) 상태가 되면서 상위제어기의 출력전압지령에 따라 DC-DC 컨버터의 작동을 제어하는 바, PWM 온 상태에서 컨버터의 출력단 전압이 다시 상승하게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 상위제어기(HCU) 20 : 메인 배터리(고전압 배터리)
30 : DC-DC 컨버터 31 : 컨버터 제어기
32 : 전압센서 33 : 전류센서
40 : 보조 배터리(12V 배터리) 50 : 전장부하
IDC : 컨버터 출력전류 VOUT : 컨버터 출력단 전압
Imin : 기준전류 Vmin : 기준전압
VLB : 배터리 전압 Vcmd : 출력전압지령

Claims (6)

  1. DC-DC 컨버터의 작동 중 DC-DC 컨버터의 출력전류를 센싱하고 DC-DC 컨버터의 동작 상태를 모니터링하는 단계와;
    센싱되는 DC-DC 컨버터의 출력전류를 극저부하 상태 판단을 위한 기준전류와 비교하는 단계와;
    DC-DC 컨버터의 출력전류가 상기 기준전류 미만이면 DC-DC 컨버터의 극저부하 상태로 판정하고 DC-DC 컨버터의 동작 상태로부터 미리 정해진 PWM 오프 금지 조건에 해당하는지를 판단하는 단계와;
    상기 PWM 오프 금지 조건이 아닌 경우 스위칭 소자의 온/오프 제어를 위한 PWM을 중지하여 DC-DC 컨버터의 스위칭 소자를 오프상태로 유지하는 동시에 DC-DC 컨버터의 출력을 중지하는 단계와;
    이후 DC-DC 컨버터의 출력단에 링크된 보조 배터리의 방전상태로부터 미리 정해진 PWM 오프 모드 해제 조건에 해당하는지를 판단하는 단계와;
    상기 PWM 모드 해제 조건을 만족하면 PWM을 재개하여 DC-DC 컨버터를 재기동시키는 단계;
    를 포함하는 DC-DC 컨버터의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 PWM 오프 금지 조건 판단 단계에서 DC-DC 컨버터의 고장을 검출하거나 DC-DC 컨버터의 비정상적인 운전상태를 검출한 경우 PWM 오프 금지 조건에 해당하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터의 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    DC-DC 컨버터의 작동 중 컨버터의 출력단 전압을 센싱하고,
    상기 PWM 오프 모드 해제 조건 판단 단계에서 컨버터의 출력단 전압을 PWM 오프 모드 해제 판단을 위한 기준전압과 비교하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터의 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨버터의 출력단 전압이 상기 기준전압 미만이면 PWM 오프 모드 해제 조건을 만족하는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터의 제어방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 기준전압이 DC-DC 컨버터의 출력을 제어하기 위한 출력전압지령에 따라 가변되는 기준값인 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터의 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 기준전압을 보조 배터리의 과방전이 방지될 수 있도록 상기 출력전압지령에 일정 전압 차이가 나는 '출력전압지령(Vcmd) - α'(α > 0)으로 하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터의 제어방법.


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