KR20150064840A - 보호 회로, 전원 공급 장치 및 전기 자동차 - Google Patents

보호 회로, 전원 공급 장치 및 전기 자동차 Download PDF

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Abstract

보호 회로는 제1 내지 제4 스위치 소자를 포함한다.
제1 스위치 소자는 배터리에 연결되는 제1 및 제2 케이블 라인과 제1 노드에 연결되어, 제2 케이블 라인의 제2 전압을 제1 노드에 전달하기 위해 스위칭 제어한다.
제2 스위치 소자는 제1 노드와 그라운드 단자에 연결되어, 그라운드 단자의 전압의 공급을 스위칭 제어한다.
제3 스위치 소자는 제2 스위치 소자, 제2 노드 및 제1 케이블 라인에 연결되어, 제1 케이블 라인의 제1 전압을 제2 노드에 전달하기 위해 스위칭 제어한다.
제4 스위치 소자는 제2 노드, 제1 케이블 라인 및 제1 컨버터의 출력단에 연결되어, 제1 컨버터의 제1 전원을 배터리에 전달하기 위해 스위칭 제어한다.

Description

보호 회로, 전원 공급 장치 및 전기 자동차{Protection circuit, power supplying apparatus and electric vehicle}
실시예는 보호 회로에 관한 것이다.
실시예는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
실시예는 전기 자동차에 관한 것이다.
현대 사회에서 자동차는 인류의 생활에 없어서는 안될 필수품이다.
하지만, 가솔린과 같은 연료가 환경오염의 주범이 되고 있을 뿐만 아니라 가솔린의 원료인 석유 자원 또한 머지 않아 고갈될 것으로 보여, 새로운 동력원의 개발이 절실하다.
새로운 동력원으로서 전기를 사용하는 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
전기 자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차이다.
실시예는 배터리의 연결 오류로부터 소자 손상을 방지하는 보호 회로를 제공한다.
실시예는 보호 회로를 포함하는 전원 공급 장치를 제공한다.
실시예는 전원 공급 장치를 포함하는 전기 자동차를 제공한다.
실시예에 따르면, 보호 회로는, 배터리에 연결되는 제1 및 제2 케이블 라인과 제1 노드에 연결되어, 상기 제2 케이블 라인의 제2 전압을 상기 제1 노드에 전달하기 위해 스위칭 제어하는 제1 스위치 소자; 상기 제1 노드와 그라운드 단자에 연결되어, 상기 그라운드 단자의 전압의 공급을 스위칭 제어하는 제2 스위치 소자; 상기 제2 스위치 소자, 제2 노드 및 상기 제1 케이블 라인에 연결되어, 상기 제1 케이블 라인의 제1 전압을 상기 제2 노드에 전달하기 위해 스위칭 제어하는 제3 스위치 소자; 및 상기 제2 노드, 상기 제1 케이블 라인 및 제1 컨버터의 출력단에 연결되어, 상기 제1 컨버터의 제1 전원을 상기 배터리에 전달하기 위해 스위칭 제어하는 제4 스위치 소자를 포함한다.
실시예에 따르면, 전원 공급 장치는, 상기 보호 회로; 상기 보호 회로와 연결되어 상기 배터리를 충전시켜 주기 위한 상기 제1 전원을 생성하는 상기 제1 컨버터; 상기 보호 회로와 연결되는 한편, IC 장치를 구동하기 위한 상기 제2 전원을 생성하는 상기 제2 컨버터; 및 전기 자동차를 움직이도록 제어하는 인버터에 공급하기 위한 제3 전원을 생성하는 제3 컨버터를 포함한다.
실시예에 따르면, 전기 자동차는, 상기 전원 공급 장치; 및 상기 전원 공급 장치에 공급하여 주기 위한 제4 전원을 생성하는 또 다른 배터리를 포함한다.
실시예는 전원 공급 장치와 배터리 사이에 보호 회로를 구비하여, 배터리가 전원 공급 장치에 잘못 연결되는 경우 배터리의 전원이 전원 공급 장치로 공급되는 것을 차단하여 전원 공급 장치의 회로 소자의 파손을 방지하여 줄 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 전기 자동차의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 전원 공급 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 전원 공급 장치를 상세히 도시한 블록도이다.
도 4는 보호 회로를 도시한 회로도이다.
도 5는 제2 배터리가 정상적으로 접속되는 경우의 보호 회로의 회로도이다.
도 6은 제2 배티러가 비정상적으로 접속되는 경우의 보호 회로의 회로도이다.
발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 전기 자동차의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 전기 자동차는 제1 배터리(10), 전원 공급 장치(20), 인버터(13) 및 모터(16)를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 전기 자동차는 제2 배터리(30)를 더 포함할 수 있다.
제1 배터리(10)는 직류 전원을 전원 공급 장치(20)로 공급할 수 있다.
제1 배터리(10)의 직류 전원이 소진되면, 외부의 충전 장치에 의해 충전될 수 있다. 제1 배터리(10)는 예컨대, 도로 상에 위치되는 전기 충전소에 구비된 충전 장치에 의해 충전될 수 있다.
충전 장치는 교류 전원 또는 직류 전원을 충전시켜 줄 수 있다.
예컨대, 충전 장치가 교류 전원으로 충전시켜 줄 수 있는 경우, 제1 배터리(10)와 충전 장치 사이에 교류 직류 컨버터가 구비될 수 있다. 교류 직류 컨버터에 의해 충전 장치에서 공급된 교류 전원이 직류 전원으로 변환된 후, 제1 배터리(10)가 교류 직류 컨버터로부터 공급된 직류 전원으로 충전될 수 있다. 예컨대, 교류 전원용 충전 장치는 예컨대 220V/3kW가 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 충전 장치가 직류 전원으로 충전시켜 줄 수 있는 경우, 충전 장치가 직접 제1 배터리(10)에 연결되어 충전 장치의 직류 전원으로 제1 배터리(10)가 직접 충전될 수 있다. 만일 충전 장치의 직류 전원과 제1 배터리(10)에 충전될 직류 전원이 서로 상이하다면, 충전 장치와 제1 배터리(10) 사이에 직류 전원을 감압 또는 승압시킬 수 있는 직류 직류 컨버터가 구비될 수 있다. 예컨대, 직류 전원용 충전 장치는 예컨대 220V/50kW가 사용될 수 있다.
따라서, 제1 배터리(10)의 충전시 교류 전원 장치용 충전 장치보다는 직류 전원용 충전 장치를 사용하는 거이 충전 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
제1 배터리(10)는 다수의 단위 셀(cell)이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 집합체를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제1 배터리(10)는 충전 및 방전이 가능한 2차 전지로 구성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 제1 배터리(10)는 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 또는 리튬 이온(Li-ion) 전지 등이 사용될 수 있다.
제1 배터리(10)는 대략 200V 내지 400V의 직류 전원이 충전될 수 있다. 제1 배터리(10)의 직류 전원을 이용하여 전기 자동차의 모든 전기 장치가 구동될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 배터리(10)의 직류 전원을 이용하여 인버터(13)에 의한 제어에 의해 모터(16)가 구동되어 전기 자동차가 움직이게 된다.
전원 공급 장치(20)는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 배터리(10)로부터 공급받은 제1 배터리 전원(Vin)을 이용하여 서로 상이한 다수의 직류 전원(V1, V2, V3)을 생성할 수 있다.
예컨대, 전원 공급 장치(20)는 제2 배터리 전원(V1), 각종 IC 구동 전원(V2), 인터버 구동 전원(V3) 등을 생성할 수 있다.
제2 배터리 전원(V1)은 제2 배터리(30)를 충전하여 주기 위한 직류 전원일 수 있다. 제2 배터리 전원(V1)은 제2 배터리(30)로 공급될 수 있다. 예컨대, 제2 배터리 전원(V1)은 10V 내지 20V의 범위에서 생성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제2 배터리 전원(V1)은 제2 배터리(V1)의 규격(specification)에 의해 결정될 수 있다. 제2 배터리 전원(V1)은 예컨대, 시거 잭(cigar jack)이나 각종 센서 등의 전원으로 사용될 수 있다.
IC 구동 전원(V2)은 전기 자동차에 구비된 각종 IC 장치들을 구동하여 주기 위한 직류 전원일 수 있다. IC 구동 전원(V2)은 전기 자동차에 구비된 각종 IC 장치로 공급될 수 있다. 만일 각종 IC 장치의 구동에 서로 상이한 전원이 사용된다면, IC 구동 전원(V2)은 서로 상이한 다수의 IC 구동 전원을 포함할 수 있다. 예컨대, IC 구동 전원(V2)은 3V 내지 30V의 범위 내에서 생성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
인버터 구동 전원(V3)은 인버터(13)로 공급되어 인버터(13)의 제어에 의해 모터(16)를 구동하여 주기 위한 직류 전원일 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전원 공급 장치(20)는 제 1 내지 제3 컨버터(22, 26, 28)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 컨버터(22, 26, 28)는 풀브리지(full bridge) 컨버터나 플라이백(flyback) 컨버터일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제1 컨버터(22)는 제1 배터리(10)로부터 공급되는 제1 배터리 전원(Vin)을 제2 배터리 전원(V1)으로 변환하여 줄 수 있다.
제2 컨버터(26)는 제1 배터리(10)로부터 공급되는 제1 배터리 전원(Vin)을 IC 구동 전원(V2)으로 변환하여 줄 수 있다.
제3 컨버터(28)는 제1 배터리(10)로부터 공급되는 제1 배터리 전원(Vin)을 인버터 구동 전원(V3)으로 변환하여 줄 수 있다.
인버터 구동 전원(V3)은 도 1에 도시된 바와 같이, 인버터(13)로 공급될 수 있다.
인버터(13)는 상기 전원 공급 장치(20)에 연결되어 전원 공급 장치(20)로부터 직류 전원을 공급받을 수 있다. 예컨대, 인버터(13)는 케이블을 이용하여 전원 공급 장치(20)에 연결될 수 있다. 인버터(13)는 전원 공급 장치(20)로부터 공급받은 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(16)에 공급할 수 있다. 예컨대, 교류 전원은 삼상 교류 전원일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
인버터(13)는 다수의 스위치 소자(미도시)와 이들 스위치 소자를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 스위치 소자의 온/오프 제어에 의해 직류 전원이 소정 주파수의 교류 전원으로 변환될 수 있다.
모터(16)는 인버터(13)에 연결되어 인버터(13)로부터 교류 전원을 공급받을 수 있다. 모터(16)는 회전하지 않고 고정되는 고정자(미도시)와, 회전하는 회전자(미도시)로 구성되며, 인버터(13)에서 공급되는 교류 전원에 의해 회전력이 발생될 수 있다. 즉, 교류 전원이 모터(16)에 공급되면, 모터(16)의 고정자가 교류 전원을 받아 자기장이 발생되고, 이러한 자기장이 회전자에 구비된 영구자석의 자기장과 반발하여 회전자가 회전될 수 있다. 회전자의 회전으로 회전력이 발생될 수 있다. 이러한 회전력이 앞바퀴 및/또는 뒷바퀴에 전달되어 전기 자동차가 움직이게 될 수 있다.
도시되지 않았지만, 모터(16)의 일측에는 구동 기어가 구비될 수 있다. 구동 기어의 기어비에 따라 모터(16)의 회전력이 가변될 수 있다.
예컨대, 전원 공급 장치(20)의 제1 컨버터(22)는 케이블을 이용하여 제2 배터리(30)와 연결될 수 있다. 케이블은 제1 케이블 라인과 제2 케이블 라인을 포함할 수 있다. 제1 케이블 라인의 일단과 제2 케이블 라인의 일단은 제1 컨버터(22)의 정극성 출력단과 부극성 출력단에 연결될 수 있다. 제1 케이블 라인의 타단은 정극성 터미널을 포함하고, 제2 케이블 라인의 타단은 부극성 터미널을 포함할 수 있다.
제2 배터리(30)는 필요시 탈부착될 수 있다. 예컨대, 제2 배터리(30)는 수명이 다해 교체되거나 전기 자동차의 세척을 위해 교체될 수 있다.
정상적인 경우, 제1 컨버터(22)의 정극성 출력단에 연결된 제1 케이블 라인의 정극성 터미널은 제2 배터리(30)의 정극성 터미널에 연결되고, 제1 컨버터(22)의 부극성 출력단에 연결된 제2 케이블 라인의 부극성 터미널은 제2 배터리(30)의 부극성 터미널에 연결될 수 있다.
만일 정상적인 연결 구조와 반대로 연결되는 비정상적인 연결 구조인 경우, 제2 배터리(30)는 충전되지 않을 뿐만 아니라, 제2 배터리(30)에 충전된 전원이 제1 컨버터(22)로 공급되어 제1 컨버터(22)의 회로 소자, 예컨대 다이오드 등을 손상시켜, 제1 컨버터(22) 내지는 전원 공급 장치(20)가 고장날 수 있다. 비정상적인 연결 구조에서는 제1 케이블 라인이 제2 배터리(30)의 부극성 터미널에 연결되고 제2 케이블 라인이 제2 배터리(30)의 정극성 터미널에 연결될 수 있다.
따라서, 제1 컨버터(22)와 제2 배터리(30), 구체적으로 제1 컨버터(22)에 연결된 케이블과 제2 배터리(30)가 올바르게 연결되어야 하며, 그렇지 않을 경우 순식간에 전원 공급 장치(20)가 고장날 수 있다.
실시예는 사용자의 실수로 제2 배터리(30)가 전원 공급 장치(20)에 올바르게 연결되지 않더라도, 전원 공급 장치(20)가 손상되지 않도록 하여 줄 수 있다.
이를 위해, 도 3에 도시한 바와 같이, 전원 공급 장치(20)의 제1 컨버터(22)와 제2 배터리(30) 사이에 보호 회로(24)가 연결될 수 있다.
제1 컨버터(22)의 출력단에 보호 회로(24)의 입력단이 연결되고, 보호 회로(24)의 출력단에 제2 배터리(30)가 연결될 수 있다.
보호 회로(24)는 앞서 설명한 제1 케이블 라인과 제2 케이블 라인을 포함하는 케이블을 이용하여 제2 배터리(30)에 연결될 수 있다.
보호 회로(24)는 제2 배터리(30)가 비정상적으로 제1 컨버터(22)에 연결되는 경우, 제1 컨버터(22)와 제2 배터리(30) 사이의 연결 라인을 단선시켜 제2 배터리 전원(V1)이 제1 컨버터(22)로 공급되는 것을 차단함으로써, 제1 컨버터(22) 나아가 전원 공급 장치(20)의 파손을 방지하여 줄 수 있다.
도 3에서는 보호 회로(24)는 전원 공급 장치(20)에 포함되는 것으로 도시되고 있지만, 보호 회로(24)는 전원 공급 장치(20)와 별개로 구비될 수 있다.
도 4는 보호 회로를 도시한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 보호 회로(24)는 제1 내지 제4 스위치 소자(Q1, Q2, Q3, Q4)를 포함할 수 있다.
제1 스위치 소자(Q1)는 제1 케이블 라인(110)에 연결되는 게이트 단자, 제1 노드(n1)에 연결되는 소스 단자 그리고 제2 케이블 라인(112)에 연결되는 드레인 단자를 포함할 수 있다.
제2 스위치 소자(Q2)는 제1 노드(n1)에 연결되는 게이트 단자, 제3 스위치 소자(Q3)의 게이트 단자에 연결되는 소스 단자 그리고 그라운드 단자에 연결되는 드레인 단자를 포함할 수 있다. 그라운드 단자는 그라운드 접지될 수 있다.
제3 스위치 소자(Q3)는 제2 스위치 소자(Q2)의 소스 단자에 연결되는 게이트 단자, 제2 노드(n2)에 연결되는 소스 단자 그리고 제1 케이블 라인(110)과 제1 스위치 소자(Q1)의 게이트 단자에 공통으로 연결되는 드레인 단자를 포함할 수 있다.
제4 스위치 소자(Q4)는 제2 노드(n2)에 연결되는 게이트 단자, 제1 컨버터(22)의 정극성 출력단(+)에 연결되는 소스 단자 그리고 제1 케이블 라인(110), 제1 스위치 소자(Q1)의 게이트 단자 및 제3 스위치 소자(Q3)의 드레인 단자에 공통으로 연결되는 드레인 단자를 포함할 수 있다.
제1 컨버터(22)의 정극성 출력단(+)과 제1 노드(n1) 사이에 제1 저항기(R1)가 연결되고, 제2 컨버터(26)의 출력단과 제2 노드(n2) 사이에 제2 저항기(R2)가 연결될 수 있다.
제1 저항기(R1)는 제1 컨버터(22)의 출력 전압, 즉 제2 배터리 전원(V1)이 제1 노드(n1)에 충전되는 것을 제어하는 소자일 수 있다.
제2 저항기(R2)는 제2 컨버터(26)의 출력 전압, 즉 IC 구동 전원(V2)이 제2 노드(n2)에 충전되는 것을 제어하는 소자일 수 있다.
예컨대, 제1 내지 제4 스위치 소자(Q1, Q2, Q3, Q4)는 트랜지스터일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터(FET)을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 제3 스위치 소자(Q3)의 트랜지스터는 제1, 제2 및 제4 스위치 소자(Q1, Q2, Q4)의 트랜지스터와 반대 극성의 채널을 가질 수 있다.
제1, 제2 및 제4 스위치 소자(Q1, Q2, Q4) 각각이 n 채널 트랜지스터를 포함하는 경우, 제3 스위치 소자(Q3)는 p 채널 트랜지스터를 포함할 수 있다.
제1, 제2 및 제4 스위치 소자(Q1, Q2, Q4) 각각이 p 채널 트랜지스터를 포함하는 경우, 제3 스위치 소자(Q3)는 n 채널 트랜지스터를 포함할 수 있다.
이하의 설명에서는 제1, 제2 및 제4 스위치 소자(Q1, Q2, Q4) 각각이 n 채널 트랜지스터를 포함하는 경우, 제3 스위치 소자(Q3)는 p 채널 트랜지스터를 포함하는 것으로 가정한다.
제1 스위치 소자(Q1)는 제1 케이블 라인(110)의 전압에 의해 스위칭 제어될 수 있다. 예컨대, 제1 케이블 라인(110)의 전압이 하이 레벨인 경우 제1 스위치 소자(Q1)가 턴온되고, 제1 케이블 라인(110)의 전압이 로우 레벨인 경우 제1 스위치 소자(Q1)는 턴오프될 수 있다.
제2 스위치 소자(Q2)는 제1 노드(n1)의 전압에 의해 스위칭 제어될 수 있다. 예컨대, 제1 노드(n1)의 전압이 하이 레벨인 경우 제2 스위치 소자(Q2)가 턴온되고, 제1 노드(n1)의 전압이 로우 레벨인 경우 제2 스위치 소자(Q2)가 턴오프될 수 있다.
제1 노드(n1)는 제1 스위치 소자(Q1)가 턴온되는 경우 제2 케이블 라인(112)의 전압이 충전될 수 있다. 제1 노드(n1)는 제1 스위치 소자(Q1)가 턴오프되는 경우 제1 저항기(R1)을 통해 흐르는 제1 컨버터(22)의 제2 배터리 전원(V1)이 충전될 수 있다.
제3 스위치 소자(Q3)는 제2 스위치 소자(Q2)의 소스 단자의 전압에 의해 스위칭 제어될 수 있다. 예컨대, 제2 스위치 소자(Q2)가 턴온되는 경우 제2 스위치 소자(Q2)의 소스 단자가 그라운드 전압의 로우 레벨이 되므로, 제3 스위치 소자(Q3)는 이러한 로우 레벨의 그라운드 전압에 의해 턴온될 수 있다. 예컨대, 제2 스위치 소자(Q2)가 턴오프되는 경우 제2 스위치 소자(Q2)의 소스 단자는 플로팅(floating)될 수 있다. 이러한 경우, 제3 스위치 소자(Q3)의 드레인 단자로 제1 케이블 라인(110)을 통해 하이 레벨의 제2 배터리 전원(V1)이 공급되므로, 제3 스위치 소자(Q3)가 턴오프될 수 있다.
제4 스위치 소자(Q4)는 제2 노드(n2)의 전압에 의해 스위칭 제어될 수 있다. 예컨대, 제2 노드(n2)의 전압이 하이 레벨인 경우 제4 스위치 소자(Q4)는 턴온되고, 제2 노드(n2)의 전압이 로우 레벨인 경우 제4 스위치 소자(Q4)는 턴오프될 수 있다.
제2 노드(n2)는 제3 스위치 소자(Q3)가 턴온되는 경우 제1 케이블 라인(110)의 전압이 충전될 수 있다. 제2 노드(n2)는 제3 스위치 소자(Q3)가 턴오프는 경우 제2 저항기(R2)를 통해 흐르는 제2 컨버터(26)의 IC 구동 전원(V2)이 충전될 수 있다.
도 5는 제2 배터리가 정상적으로 접속되는 경우의 보호 회로의 회로도이다.
도 5를 참조하여 정상적인 제2 배터리(30) 연결시의 보호 회로(24)의 동작을 설명한다.
제1 케이블 라인(110)에 제2 배터리(30)의 정극성 단자(+)가 연결되고, 제2 케이블 라인(112)에 제2 배터리(30)의 부극성 단자(-)가 연결되는 경우, 정상적인 연결 구조를 갖는 것으로서, 이러한 연결 구조에서는 전원 공급 장치(20)에 손상이 발생되지 않고, 전원 공급 장치(20)의 제1 컨버터(22)에서 공급되는 제2 배터리 전원(V1)로 제2 배터리(30)가 안정적으로 충전될 수 있다.
제2 배터리(30)의 정극성 단자(+)에 제1 케이블 라인(110)이 연결됨에 따라 제1 케이블 라인(110)이 하이 레벨로 유지될 수 있다. 이러한 하이 레벨이 제1 스위치 소자(Q1)로 인가되어, 제1 스위치 소자(Q1)가 턴온될 수 있다. 제1 스위치 소자(Q1)의 드레인 단자에 제2 케이블 라인(112)이 연결되고, 제2 케이블 라인(112)은 로우 레벨로 유지될 수 있다.
제1 스위치 소자(Q1)가 턴온됨에 따라, 제1 스위치 소자(Q1)의 드레인 단자에 연결되는 제2 케이블 라인(112)의 로우 레벨이 제1 노드(n1)에 충전될 수 있다. 제1 컨버터(22)의 제2 배터리 전원(V1)이 제1 저항기(R1)을 통해 흐르지만, 제1 노드(n1)은 제2 케이블 라인(112)의 로우 레벨로 충전될 수 있다.
제1 노드(n1)에 충전된 로우 레벨이 제2 스위치 소자(Q2)로 인가되어, 제2 스위치 소자(Q2)가 턴오프될 수 있다. 이에 따라, 제2 스위치 소자(Q2)의 소스 단자와 제3 스위치 소자(Q3)의 게이트 단자가 플로팅될 수 있다. 이러한 경우, 제3 스위치의 스위칭 제어는 제3 스위치 소자(Q3)의 드레인 단자의 전압에 따라 결정될 수 있다.
제3 스위치 소자(Q3)의 드레인 단자는 제1 케이블 라인(110)에 연결되는데, 제1 케이블 라인(110)이 하이 레벨로 유지되므로, 제3 스위치 소자(Q3)의 드레인 단자는 로우 레벨이 인가된다. 따라서, 제3 스위치 소자(Q3)는 p 채널 트랜지스터이므로 턴오프될 수 있다. 제2 노드(n2)에는 제2 저항기(R2)를 통해 흐르는 제2 컨버터(26)의 IC 구동 전원(V2)이 제2 노드(n2)의 전압(Vg)으로 충전될 수 있다. 따라서, 하이 레벨의 제2 노드(n2)의 전압(Vg)가 제4 스위치 소자(Q4)의 게이트 단자로 인가되어, 제4 스위치 소자(Q4)가 턴온될 수 있다. 따라서, 제2 배터리(30)의 정극성 단자(+)에 연결되는 제1 케이블 라인(110)이 제1 컨버터(22)의 정극성 출력단(+)에 전기적으로 연결되므로, 제1 컨버터(22)의 제2 배터리 전원(V1)이 제2 배터리(30)에 충전될 수 있다.
도 6은 제2 배티러가 비정상적으로 접속되는 경우의 보호 회로의 회로도이다.
도 6을 참조하여 비정상적인 제2 배터리(30)의 연결시의 보호 호로의 동작을 설명한다.
제1 케이블 라인(110)에 제2 배터리(30)의 부극성 단자(-)가 연결되고, 제2 케이블 라인(112)에 제2 배터리(30)의 정극성 단자(+)가 연결되는 경우, 비정상적인 연결 구조를 갖는 것으로서, 이러한 연결 구조에서는 제2 배터리 전원(V1)이 제1 컨버터(22)로 공급되게 되고 제2 배터리 전원(V1)에 의해 제1 컨버터(22)를 포함하는 전원 공급 장치(20)의 회로 소자가 파손될 수 있다. 따라서, 이와 같이 제2 배터리(30)가 비정상적으로 연결되는 즉시, 제2 배터리(30)와 제1 컨버터(22) 사이의 케이블, 구체적으로 제1 케이블 라인(110)을 단선시켜 제2 배터리 전원(V1)이 제1 컨버터(22)로 공급되는 것을 차단시켜야 하는데, 실시예의 보호회로가 이러한 차단 기능을 수행할 수 있다.
제2 배터리(30)의 부극성 단자(-)에 제1 케이블 라인(110)이 연결됨에 따라 제1 케이블 라인(110)이 로우 레벨로 유지될 수 있다. 이러한 로우 레벨이 제1 스위치 소자(Q1)로 인가되어, 제1 스위치 소자(Q1)가 턴오프될 수 있다.
제1 스위치 소자(Q1)가 턴오프됨에 따라, 제1 노드(n1)에 더 이상 제2 케이블 라인(112)의 전압이 충전되지 않게 되므로, 제1 노드(n1)에는 제1 컨버터(22)의 제2 배터리 전원(V1)이 충전될 수 있다.
제1 노드(n1)에 충전된 제1 배터리 전원(V1)이 제2 스위치 소자(Q2)의 게이트 단자로 인가되어, 제2 스위치 소자(Q2)가 턴온될 수 있다.
제2 스위치 소자(Q2)의 턴온에 의해 그라운드 전압의 로우 레벨이 제3 스위치 소자(Q3)의 게이트 단자로 인가될 수 있다. 이러한 그라운드 전압의 로우 레벨의 의해 p 채널 트랜지스터를 포함하는 제3 스위치 소자(Q3)가 턴온될 수 있다.
제3 스위치 소자(Q3)의 턴온에 의해 제1 케이블 라인(110)에 유지되는 로우 레벨이 제2 노드(n2)에 충전될 수 있다. 로우 레벨의 제2 노드(n2)의 전압(Vg)이 제4 스위치 소자(Q4)의 게이트 단자로 인가되어, 제4 스위치 소자(Q4)가 턴오프될 수 있다.
제4 스위치 소자(Q4)의 턴오프에 의해 제1 케이블 라인(110)과 제1 컨버터(22)의 정극성 출력단(+) 사이가 단선되므로, 제2 배터리 전원(V1)이 제1 컨버터(22)로 공급되지 않게 된다. 따라서, 제2 배터리(30)가 비정상적으로 연결될 때 발생되는 제1 컨버터(22) 내지 전원 공급 장치(20)의 회로 소자의 파손이 방지될 수 있다.
10: 제1 배터리
13: 인버터
16: 모터
20: 전원 공급 장치
22, 26, 28: 컨버터
24: 보호 회로
30: 제2 배터리
110, 112: 케이블 라인

Claims (14)

  1. 배터리에 연결되는 제1 및 제2 케이블 라인과 제1 노드에 연결되어, 상기 제2 케이블 라인의 제2 전압을 상기 제1 노드에 전달하기 위해 스위칭 제어하는 제1 스위치 소자;
    상기 제1 노드와 그라운드 단자에 연결되어, 상기 그라운드 단자의 전압의 공급을 스위칭 제어하는 제2 스위치 소자;
    상기 제2 스위치 소자, 제2 노드 및 상기 제1 케이블 라인에 연결되어, 상기 제1 케이블 라인의 제1 전압을 상기 제2 노드에 전달하기 위해 스위칭 제어하는 제3 스위치 소자; 및
    상기 제2 노드, 상기 제1 케이블 라인 및 제1 컨버터의 출력단에 연결되어, 상기 제1 컨버터의 제1 전원을 상기 배터리에 전달하기 위해 스위칭 제어하는 제4 스위치 소자를 포함하는 보호 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4 스위칭 소자는 상기 배터리의 전원이 상기 제1 컨버터로 공급되는 것을 차단하도록 스위칭 제어하는 보호 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 스위치 소자는 각각은 트랜지스터를 포함하는 보호 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 스위치 소자, 상기 제2 스위치 소자 및 상기 제4 스위치 소자는 동일 채널을 갖는 트랜지스터를 포함하는 보호 회로.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3 스위치 소자는 상기 제1 스위치 소자, 상기 제2 스위치 소자 및 상기 제4 스위치 소자와 반대 극성의 채널을 갖는 트랜지스터를 포함하는 보호 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이블 라인이 상기 배터리의 정극성 단자와 연결되고 상기 제2 케이블 라인이 상기 배터리의 부극성 단자와 연결될 때, 상기 제1 컨버터의 제1 전원이 상기 배터리로 전달되도록 상기 제1 및 제4 스위치 소자는 턴온되고 상기 제2 및 제3 스위치 소자는 턴오프되는 보호 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 스위치 소자가 턴오프될 때, 제2 컨버터의 제2 전원에 의해 상기 제4 스위치 소자가 턴온되는 보호 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 컨버터의 제2 전원은 IC 장치를 구동하기 위한 직류 전원인 보호 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컨버터의 제1 전원은 상기 배터리를 충전시키기 위한 직류 전원인 보호 회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이블 라인이 상기 배터리의 부극성 단자와 연결되고 상기 제2 케이블 라인이 상기 배터리의 정극성 단자와 연결될 때, 상기 배터리의 전원이 상기 제1 컨버터로 전달되지 않도록 상기 제1 및 제4 스위치 소자는 턴오프되고 상기 상기 제2 및 제3 스위치 소자는 턴온되는 보호 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 스위치 소자가 턴온될 때, 상기 제2 노드에 상기 제1 케이블 라인의 전압이 충전되고, 상기 충전된 제2 노드의 전압에 의해 상기 제4 스위치 소자가 턴오프되는 보호 회로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 케이블 라인의 전압은 상기 배터리의 부극성 단자의 연결에 의해 로우 레벨로 유지되는 보호 회로.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 의한 보호 회로;
    상기 보호 회로와 연결되어 상기 배터리를 충전시켜 주기 위한 상기 제1 전원을 생성하는 상기 제1 컨버터;
    상기 보호 회로와 연결되는 한편, IC 장치를 구동하기 위한 상기 제2 전원을 생성하는 상기 제2 컨버터; 및
    전기 자동차를 움직이도록 제어하는 인버터에 공급하기 위한 제3 전원을 생성하는 제3 컨버터를 포함하는 전원 공급 장치.
  14. 제13항에 의한 전원 공급 장치; 및
    상기 전원 공급 장치에 공급하여 주기 위한 제4 전원을 생성하는 또 다른 배터리를 포함하는 전기 자동차.
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