KR20160149525A - 차량용 이중 전원 시스템 - Google Patents

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Abstract

차량용 이중 전원 시스템은 DC-DC 컨버터의 내부에 병렬로 구성되며, 각각이 온도 센서를 포함하는 복수의 상 컨버터들(phase converters) 및 상기 복수의 상 컨버터들 각각의 상기 온도 센서로부터 전송된 센싱 값에 기초하여, 상기 복수의 상 컨버터들 중에서 이상 온도가 검출된 상 컨버터를 다른 상 컨버터로 대체 구동시키는 제어 회로를 포함한다.

Description

차량용 이중 전원 시스템 및 이의 대체 구동 방법{DUAL POWER SUPPLY SYSTEM FOR VEHICLE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 차량용 이중 전원 시스템에 관한 것으로, 특히 복수의 상(Phase)으로 구성된 DC-DC 컨버터에 포함된 상 컨버터들 각각의 온도에 기초하여 상 컨버터의 대체 구동을 제어할 수 있는 차량용 이중 전원 시스템이다.
DC-DC 컨버터는 직류 간의 변압에 사용되며, 특히 12V와 48V를 병행하여 사용하는 경우와 같은 차량용 이중 전원 시스템에서는 전원 간의 변압을 위하여 양방향 DC-DC 컨버터가 포함된다. 이러한 양방향 DC-DC 컨버터는 고전압 배터리가 저전압 배터리를 충전하는 벅(buck) 모드와 저전압 배터리가 고전압 배터리를 충전하는 부스트(boost) 모드로 동작할 수 있다.
DC-DC 컨버터는 효과적인 전류분배를 위하여 병렬로 구성되는 복수의 상 컨버터들을 포함하는 구조로 구성될 수 있다. 예컨대, DC-DC 컨버터는 6개의 상 컨버터들로 구성된 6상 DC-DC 컨버터, 12개의 상 컨버터들로 구성된 12상 DC-DC 컨버터 등의 형태로 구현될 수 있다.
DC-DC 컨버터의 변압 동작 과정에서는 발열이 생길 수 있으며, DC-DC 컨버터의 과열은 동작 상의 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 복수의 상(Phase)으로 구성된 DC-DC 컨버터에 포함된 상 컨버터들 각각의 온도에 기초하여 각 상 컨버터의 대체 구동을 제어할 수 있는 차량용 이중 전원 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 이중 전원 시스템은 DC-DC 컨버터의 내부에 병렬로 구성되며, 각각이 온도 센서를 포함하는 복수의 상 컨버터들(phase converters) 및 상기 복수의 상 컨버터들 각각의 상기 온도 센서로부터 전송된 센싱 값에 기초하여, 상기 복수의 상 컨버터들 중에서 이상 온도가 검출된 상 컨버터를 다른 상 컨버터로 대체 구동시키는 제어 회로를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어 회로는 이상 온도가 검출된 상기 상 컨버터를 동작하고 있지 않은 상 컨버터들 중에서 가장 온도가 낮은 상 컨버터로 대체 구동시키는 제어 회로를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어 회로는 상기 복수의 상 컨버터들 중에서 이상 온도가 검출된 상 컨버터를 예비 컨버터로 대체 구동시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 복수의 상 컨버터들 각각과 상기 예비 컨버터는, 전압 변환을 수행하는 스위칭 회로 및 상기 스위칭 회로로 공급되는 전압의 차단 여부를 제어하는 차단 제어 회로를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어 회로는 상기 복수의 상 컨버터들 및 상기 예비 컨버터의 구동 횟수를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어 회로는 상기 복수의 상 컨버터들과 상기 예비 컨버터 각각의 상기 구동 횟수 및 상기 복수의 상 컨버터들과 상기 예비 컨버터 각각의 온도에 기초하여, 대체 구동 여부를 결정할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어 회로는 기준 온도를 초과한 상 컨버터의 대체 우선순위보다 기준 구동 횟수를 초과한 상 컨버터의 대체 우선순위를 높게 설정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치는 복수의 상(Phase)으로 구성된 DC-DC 컨버터에 포함된 상 컨버터들 각각의 온도에 기초하여 이상 온도가 검출된 상 컨버터의 다른 상 컨버터로 대체 구동시킴으로써, DC-DC 컨버터의 동작 효율을 높이고 과열에 따른 동작 상의 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이상 온도가 검출된 상 컨버터를 별도로 구비된 예비 컨버터로 대체 구동시키는 경우, 대체 구동 시킬 컨버터를 선택할 때 요구되는 처리 프로세스가 간소화될 수 있을 뿐 아니라 구동 횟수에 따른 DC-DC 컨버터의 내구도가 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 전원 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 상 컨버터의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 상 컨버터의 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 상 컨버터의 또 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 상 컨버터의 또 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
도 6은 도 4와 도 5에 도시된 전원 센싱 회로의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중 전원 시스템의 블록도이다.
도 8은 도 1과 도 7에 도시된 이중 전원 시스템의 일 실시 예에 따른 동작 방법의 플로우차트이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 전원 시스템의 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 상 컨버터의 일 실시 예에 따른 블록도이다. 도 3은 도 1에 도시된 상 컨버터의 다른 실시 예에 따른 블록도이다. 도 4는 도 1에 도시된 상 컨버터의 또 다른 실시 예에 따른 블록도이다. 도 5는 도 1에 도시된 상 컨버터의 또 다른 실시 예에 따른 블록도이다. 도 6은 도 4와 도 5에 도시된 전원 센싱 회로의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이중 전원 시스템(100)은 제1접지(GND1)에 접지연결되고 제1전압을 공급할 수 있는 제1전원(V1)과 제2접지(GND2)에 접지연결되고 제2전압을 공급할 수 있는 제2전원(V2)을 함께 포함하도록 구현될 수 있다.
도 1에서는 제1접지(GND1)와 제2접지(GND2)가 서로 분리된 경우를 예를들어 도시하나, 실시 예에 따라 제1접지(GND1)와 제2접지(GND2)는 동일한 접지를 의미할 수도 있다.
실시 예에 따라 이중 전원 시스템(100)은 차량 내부에 구현되어 차량의 구성들로 복수의 전압을 공급할 수 있다.
이중 전원 시스템(100)은 양방향 또는 단방향으로 전압을 변환할 수 있는 DC-DC 컨버터(DC-DC converters; 10)를 포함할 수 있다.
DC-DC 컨버터(10)는 효과적인 전류분배를 위하여 병렬로 구성되는 복수의 상 컨버터들(phase converters; 10-1 ~ 10-N)과 제어 회로(20)를 포함할 수 있다.
복수의 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각은 DC-DC 컨버터(10)의 여러 상들(phases) 각각에 상응하며, 제1전원(V1)의 제1전압을 제2전원(V2)의 제2전압으로, 또는 제2전원(V2) 제2전압을 제1전원(V1)의 제1전압으로 변압할 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각의 구조의 일 예로 제1 상 컨버터(10-1A)가 도시된다. 즉, 나머지 상 컨버터들(10-2 ~ 10-N)도 도 2의 제1 상 컨버터(10-1A)와 같이 구현될 수 있다.
제1 상 컨버터(10-1A)는 제1스위칭 회로(switching circuit; 11-1), 차단 제어 회로(block controlling circuit;12), 및 온도 센서(temperature sensor; 13)를 포함할 수 있다.
제1스위칭 회로(11-1)는 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 제1스위칭 신호들(SW1)에 응답하여 제1스위칭 회로(11-1)에 포함된 스위치들(미도시)을 스위칭함으로써, 제1전원(V1)의 제1전압을 제2전원(V2)의 제2전압으로 또는 제2전원(V2)의 제2전압을 제1전원(V1)의 제1전압으로 변환할 수 있다. 실시 예에 따라 상기 스위치들(미도시)은 MOS FET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등으로 구현될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1접지(GND1)와 제2접지(GND2)가 서로 분리되어 있는 경우, 제1스위칭 회로(11-1) 내부에는 고주파 트랜지스터가 포함될 수 있다.
차단 제어 회로(block controlling circuit;12)는 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 차단 스위칭 신호(SWB)에 응답하여 제1스위칭 회로(11-1)로 공급되는 전압(예컨대, 제1전원(V1) 전압, 제2전원(V2) 전압)의 차단 여부를 제어할 수 있다.
온도 센서(13)는 제1상 컨버터(10-1A)의 온도를 감지하고, 감지 결과에 따라 센싱 데이터(TS1)를 제어 회로(20)로 전송할 수 있다.
실시 예에 따라, 온도 센서(13)는 제1스위칭 회로(11-1)에 인접하여 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각의 구조의 다른 예로 제1 상 컨버터(10-1B)가 도시된다. 즉, 나머지 상 컨버터들(10-2 ~ 10-N)도 도 3의 제1 상 컨버터(10-1B)와 같이 구현될 수 있다.
제1 상 컨버터(10-1B)는 제2스위칭 회로(11-2), 제3스위칭 회로(11-3), 차단 제어 회로(12), 온도 센서(13), 및 변압기(transformer; 14) 및 를 포함할 수 있다.
제2스위칭 회로(11-2)는 벅 모드와 부스트 모드 중의 어느 하나의 동작 모드에서, 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 제2스위칭 신호들(SW2)에 응답하여 제2스위칭 회로(11-2)에 포함된 스위치들(미도시)을 스위칭함으로써, 제1전원(V1)의 제1전압을 교류 전압으로 변환할 수 있다. 실시 예에 따라 상기 스위치들(미도시)은 MOS FET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등으로 구현될 수 있다.
제2스위칭 회로(11-2)는 벅 모드와 부스트 모드 중의 다른 하나의 동작 모드에서, 변압기(14)에 의해 변환된 교류 전압을 정류하여 제1전원(V1)을 충전할 수도 있다.
제3스위칭 회로(11-3)는 벅 모드와 부스트 모드 중의 어느 하나의 동작 모드에서, 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 제3스위칭 신호들(SW3)에 응답하여 제3스위칭 회로(11-3)에 포함된 스위치들(미도시)을 스위칭함으로써, 제2전원(V2)의 제2전압을 교류 전압으로 변환할 수 있다. 실시 예에 따라 상기 스위치들(미도시)은 MOS FET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등으로 구현될 수 있다.
제3스위칭 회로(11-3)는 벅 모드와 부스트 모드 중의 다른 하나의 동작 모드에서, 변압기(14)에 의해 변환된 교류 전압을 정류하여 제2전원(V2)을 충전할 수도 있다.
차단 제어 회로(12)는 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 차단 스위칭 신호(SWB)에 응답하여 제2스위칭 회로(11-2)로 공급되는 전압(예컨대, 제1전원(V1) 전압)과 제3스위칭 회로(11-3)로 공급되는 전압(예컨대, 제2전원(V2) 전압)의 차단 여부를 제어할 수 있다.
변압기(14)는 제2스위칭 회로(11-2)와 제3스위칭 회로(11-3) 사이에 연결되어 전압을 변압, 예컨대 승압 또는 감압할 수 있다.
온도 센서(13)는 제1 상 컨버터(10-1B)의 온도를 감지하고, 감지 결과에 따라 센싱 데이터(TS1)를 제어 회로(20)로 전송할 수 있다.
실시 예에 따라, 온도 센서(13)는 변압기(14)에 인접하여 배치될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 온도 센서(13)는 제2스위칭 회로(11-2)와 제3스위칭 회로(11-3) 중에서 어느 하나에 인접하여 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수의 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각의 구조의 또 다른 예로 제1 상 컨버터(10-1C)가 도시된다. 즉, 나머지 상 컨버터들(10-2 ~ 10-N)도 도 4의 제1 상 컨버터(10-1C)와 같이 구현될 수 있다.
제1 상 컨버터(10-1C)는 제1스위칭 회로(11-1'), 제1차단 제어 회로(12-1), 제2차단 제어 회로(12-2), 온도 센서(13), 및 전원 센싱 회로(power sensing circuit;16)를 포함할 수 있다.
도 4의 제1스위칭 회로(11-1')에 포함된 스위치들(미도시) 도 2의 제1스위칭 회로(11-1)와 마찬가지로 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 제1스위칭 신호들(SW1)에 따라 스위칭될 수 있다.
또한, 제1스위칭 회로(11-1')는 제1스위칭 신호들(SW1)에 따라 제대로 스위칭되지 않는 스위치가 있는 경우, 이에 대한 제1스위칭 오류 신호(FSW1)를 MCU(22)로 출력할 수 있다.
제1차단 제어 회로(12-1)는 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 제1차단 스위칭 신호(SWB1)에 응답하여 제1스위칭 회로(11-1')로 공급되는 전압(예컨대, 제1전원(V1) 전압)의 차단 여부를 제어할 수 있다.
제2차단 제어 회로(12-2)는 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 제2차단 스위칭 신호(SWB2)에 응답하여 제1스위칭 회로(11-1')로 공급되는 전압(예컨대, 제2전원(V2) 전압)의 차단 여부를 제어할 수 있다.
온도 센서(13)는 제1 상 컨버터(10-1C)의 온도를 감지하고, 감지 결과에 따라 센싱 데이터(TS1)를 제어 회로(20)로 전송할 수 있다.
전원 센싱 회로(16)는 출력 과전압 또는 출력 과전류 등의 문제를 검출할 수 있다. 전원 센싱 회로(16)의 구조는 도 6을 참조하여 상세히 설명된다.
전원 센싱 회로(16)는 출력 과전류가 검출된 경우 과전류 신호(FI)를 MCU(22)로 출력하고, 출력 과전압이 검출된 경우 과전압 신호(FV)를 MCU(22)로 출력할 수 있다.
도 5를 참조하면, 복수의 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각의 구조의 또 다른 예로 제1 상 컨버터(10-1D)가 도시된다. 즉, 나머지 상 컨버터들(10-2 ~ 10-N)도 도 5의 제1 상 컨버터(10-1D)와 같이 구현될 수 있다.
제1 상 컨버터(10-1D)는 제2스위칭 회로(11-2'), 제3스위칭 회로(11-3'), 제1차단 제어 회로(12-1), 제2차단 제어 회로(12-2), 온도 센서(13), 변압기(14) 및 전원 센싱 회로(power sensing circuit;16)를 포함할 수 있다.
도 5의 제2스위칭 회로(11-2')에 포함된 스위치들(미도시) 도 3의 제2스위칭 회로(11-2)와 마찬가지로 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 제2스위칭 신호들(SW2)에 따라 스위칭될 수 있다.
또한, 제2스위칭 회로(11-2')는 제2스위칭 신호들(SW2)에 따라 제대로 스위칭되지 않는 스위치가 있는 경우, 이에 대한 제2스위칭 오류 신호(FSW2)를 MCU(22)로 출력할 수 있다.
도 5의 제3스위칭 회로(11-3')에 포함된 스위치들(미도시) 도 3의 제3스위칭 회로(11-3)와 마찬가지로 스위칭 제어 회로(24)로부터 전송된 제3스위칭 신호들(SW3)에 따라 스위칭될 수 있다.
또한, 제3스위칭 회로(11-3')는 제3스위칭 신호들(SW3)에 따라 제대로 스위칭되지 않는 스위치가 있는 경우, 이에 대한 제3스위칭 오류 신호(FSW3)를 MCU(22)로 출력할 수 있다.
도 5의 제1차단 제어 회로(12-1), 제2차단 제어 회로(12-2), 온도 센서(13), 및 전원 센싱 회로(16)의 구조 및 동작은 도 4의 제1차단 제어 회로(12-1), 제2차단 제어 회로(12-2), 온도 센서(13), 및 전원 센싱 회로(16)와 실질적으로 동일하며, 도 5의 변압기(14)의 구조 및 동작은 도 3의 변압기(14)와 실질적으로 동일하다.
도 6을 참조하면, 전원 센싱 회로(16)는 전류 센싱 회로(16-1)와 전압 센싱 회로(16-2)를 포함할 수 있다.
도 6에서는 전원 센싱 회로(16)가 전류 센싱 회로(16-1)와 전압 센싱 회로(16-2)를 모두 포함하는 경우를 설명하고 있으나, 이 중 어느 하나의 구성은 생략될 수도 있다.
전류 센싱 회로(16-1)는 출력 전류를 측정할 수 있다. 실시 예에 따라, 전류 센싱 회로(16-1)는 션트(shunt) 저항과 전류 변환기(current transducer)를 포함할 수 있다.
전류 센싱 회로(16-1)는 측정된 전류 값과 기준 전류 값을 비교할 수 있으며, 비교 결과에 따라 과전류 검출시 과전류 신호(FI)를 출력할 수 있다.
전압 센싱 회로(16-2)는 전압 센서를 포함하며, 전압 센서는 와이어에 직접 연결되거나 직류 변압기(DCPT)로 구현될 수 있다.
전압 센싱 회로(16-2)는 측정된 전압 값과 기준 전압 값을 비교할 수 있으며, 비교 결과에 따라 과전압 검출시 과전압 신호(FV)를 출력할 수 있다.
도 1로 돌아와서, 제어 회로(20)는 이중 전원 시스템(100)의 외부로부터 전송된 외부 명령 신호(CMD)와 각 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)로부터 전송된 센싱 데이터에 기초하여 이중 전원 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 회로(20)는 MCU(Micro Control unit; 22)와 스위칭 제어 회로(switching control circuit; 24)를 포함할 수 있다.
MCU(22)는 복수의 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각의 온도 센서(13)로부터 전송된 센싱 데이터(예컨대, TS1)와 외부 명령 신호(CMD)에 기초하여 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, MCU(22)는 복수의 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 중에서 적어도 2 이상의 상 컨버터를 구동시켜야 하는 경우, 서로 인접하지 않는 상 컨버터들이 함께 구동되도록 구동 우선순위를 조정할 수 있다. 예컨대, 2개의 상 컨버터를 구동시키는 경우, MCU(22)는 서로 인접하지 않는 제1 상 컨버터(10-1)와 제N 상 컨버터(10-N)를 함께 구동시킬 수 있다. MCU(22)는 이러한 구동 방식을 통하여 밀집한 영역에서 발열이 집중되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, MCU(22)는 병렬로 구성된 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 중에서 이상 온도가 검출된 상 컨버터를 다른 상 컨버터로 대체 구동시킬지 여부를 복수의 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각의 온도 센서(13)로부터 전송된 센싱 데이터(예컨대, TS1)에 따라 제어할 수 있다. MCU(22)는 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)을 제어하기 위한 제어 신호를 스위칭 제어 회로(24)로 전송할 수 있다.
실시 예에 따라, MCU(22)는 수신된 센싱 데이터(예컨대, TS1)에 기초하여, 기준 온도를 초과한 이상 온도가 검출된 상 컨버터를 판단하고, 해당 상 컨버터를 현재 동작하고 있지 않은 다른 상 컨버터로 대체 구동시킬 수 있다. 즉, MCU(22)는 이상 온도가 검출된 상 컨버터의 동작을 중지시킨 후, 이를 대신하여 현재 동작하고 있지 않은 다른 상 컨버터를 구동시킬 수 있다.
이 때, 동작하고 있지 않은 상 컨버터들 중에서 가장 온도가 낮은 상 컨버터가 대체 구동시킬 상 컨버터로 선택될 수 있다.
실시 예에 따라, MCU(22)는 각 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)로부터 전송된 스위칭 오류 신호(FSW1, FSW2, 또는 FSW3)에 기초하여 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, MCU(22)는 스위칭 오류 신호(FSW1, FSW2, 또는 FSW3)에 따라, 스위칭 오류가 발생한 상 컨버터를 다른 상 컨버터로 대체 구동 할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, MCU(22)는 각 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)로부터 전송된 과전압 신호(FV) 또는 과전류 신호(FI)에 기초하여 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, MCU(22)는 과전압 신호(FV) 또는 과전류 신호(FI)에 따라, 과전압 또는 과전류가 발생한 상 컨버터를 다른 상 컨버터로 대체 구동 할 수 있다.
스위칭 제어 회로(24)는 MCU(22)로부터 전송된 제어 신호에 따라 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)에 포함된 스위칭 회로들(예컨대, 11-1 내지 11-3)을 제어하기 위한 스위칭 신호들(SW1 내지 SW3, SWB, SWB1, SWB2)을 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 스위칭 신호들(SW1 내지 SW3)은 PWM(Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다.
또한, 스위칭 제어 회로(24)는 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)에 포함된 차단 제어 회로(예컨대, 12)를 제어하기 위한 차단 제어 신호(SWB, SWB1, SWB2)를 생성할 수도 있다.
실시 예에 따라, 스위칭 제어 회로(24)는 MCU(22)에 의해 구동시키지 않기로 선택된 상 컨버터로 공급되는 전압을 차단하기 위한 차단 제어 신호(SWB, SWB1, SWB2)를 생성할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 스위칭 제어 회로(24)는 MCU(22)에 의해 다른 상 컨버터로 대체 구동되기로 판단된 상 컨버터로 공급되는 전압을 차단하기 위한 차단 제어 신호(SWB, SWB1, SWB2)를 생성할 수 있다.
제어 회로(20)로 입력되는 외부 명령 신호(CMD)는 차량에 포함되어 있는 ECU(Electronic Control Unit)로부터 전송될 수 있으며, 외부 명령 신호(CMD)는 이중 전원 시스템(100)으로 요구되는 출력에 관한 정보를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 제어 회로(20)는 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)의 구동 횟수를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 이 경우, MCU(22)는 메모리에 저장된 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)의 구동 횟수 및 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)의 온도에 기초하여, 대체 구동 여부를 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중 전원 시스템의 블록도이다.
도 1과 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중 전원 시스템(100')은 도 1의 이중 전원 시스템(100)에 비하여 예비 컨버터(extra converter; 15)를 더 포함할 수 있다.
예비 컨버터(15)는 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각의 구조와 실질적으로 동일하게 구현될 수 있다. 예컨대, 예비 컨버터(15)는 도 2의 제1 상 컨버터(10-1A), 도 3의 제1 상 컨버터(10-1B), 도 4의 제1 상 컨버터(10-1C), 도 5의 제1 상 컨버터(10-1D) 등의 구조로 구현될 수 있다.
예비 컨버터(15)는 이중 전원 시스템(100')에 포함된 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)의 대체 구동에 활용될 수 있다.
즉, MCU(22)는 수신된 센싱 데이터(예컨대, TS1)에 기초하여, 기준 온도를 초과한 이상 온도가 검출된 상 컨버터를 판단하고, 해당 상 컨버터를 예비 컨버터(15)로 대체 구동시킬 수 있다. 즉, 이상 온도가 검출된 상 컨버터의 동작을 중지시킨 후, 이를 대신하여 예비 컨버터(15)를 구동시킬 수 있다.
도 7에는 예비 컨버터(15)를 1개만 도시하고 있으나, 예비 컨버터(15)는 복수개로 구현될 수도 있다.
실시 예에 따라, 제어 회로(20)는 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)과 예비 컨버터(15)의 구동 횟수를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 이 경우, MCU(22)는 메모리에 저장된 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)과 예비 컨버터(15)의 구동 횟수 및 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N)과 예비 컨버터(15)의 온도에 기초하여, 대체 구동 여부를 결정할 수 있다.
예컨대, 이상 온도가 검출된 상 컨버터의 구동 횟수가 기준 구동 횟수를 초과하지 않은 경우에는, 정해진 시간 동안(즉, 임시적으로) 해당 상 컨버터를 예비 컨버터(15)로 대체 구동시킬 수 있다. 반면, 이상 온도가 검출된 상 컨버터의 구동 횟수가 기준 구동 횟수를 초과한 경우에는, 영구적으로 해당 상 컨버터를 예비 컨버터(15)로 대체 구동시킬 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 기준 온도를 초과한 상 컨버터의 대체 우선순위보다 기준 구동 횟수를 초과한 상 컨버터의 대체 우선순위를 높게 설정할 수 있다. 예컨대, 제1 상 컨버터(10-1)의 온도가 기준 온도를 초과하였고 제2 상 컨버터(10-2)의 구동 횟수가 기준 구동 횟수를 초과한 경우, 예비 컨버터(15)는 제2 상 컨버터(10-2)를 대체하여 구동될 수 있다.
도 8은 도 1과 도 7에 도시된 이중 전원 시스템의 일 실시 예에 따른 동작 방법의 플로우차트이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각에 포함된 온도 센서(13)는 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각의 온도를 검출할 수 있다(S10).
상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각은 검출된 온도에 관한 센싱 데이터를 제어 회로(20)로 전송할 수 있다.
제어 회로(20)는 수신된 센싱 데이터에 기초하여, 기준 온도를 초과한 상 컨버터가 있는지 여부를 판단할 수 있다(S12). 예컨대, 제어 회로(20)는 각 상 컨버터(10-1 ~ 10-N)의 온도와 기준 온도를 비교하여, 기준 온도를 초과한 상 컨버터를 이상 온도가 검출된 상 컨버터로 판단할 수 있다.
판단 결과, 제어 회로(20)는 이상 온도가 검출되지 않은 경우에 계속하여 상 컨버터들(10-1 ~ 10-N) 각각의 온도를 모니터링 하고(S10), 이상 온도가 검출된 경우에 해당 상 컨버터의 동작을 중지시킬 수 있다(S14).
해당 상 컨버터의 동작이 중지된 후에 다른 상 컨버터 또는 예비 컨버터(15)를 대체 구동시킬 수 있다(S16).
실시 예에 따라, 현재 동작하고 있지 않은 다른 상 컨버터들 중에서 가장 온도가 낮은 상 컨버터가 대체 구동시킬 상 컨버터로 선택될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : DC-DC 컨버터
10-1 ~ 10-N : 상 컨버터
11-1 ~ 11-3 : 스위칭 회로
12 : 차단 제어 회로
13 : 온도 센서
15 : 예비 컨버터
20 : 제어 회로
22 : MCU(Micro Control Unit)
24 : 스위칭 제어 회로
100 : 이중 전원 시스템

Claims (7)

  1. DC-DC 컨버터의 내부에 병렬로 구성되며, 각각이 온도 센서를 포함하는 복수의 상 컨버터들(phase converters); 및
    상기 복수의 상 컨버터들 각각의 상기 온도 센서로부터 전송된 센싱 값에 기초하여, 상기 복수의 상 컨버터들 중에서 이상 온도가 검출된 상 컨버터를 다른 상 컨버터로 대체 구동시키는 제어 회로를 포함하는 차량용 이중 전원 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    이상 온도가 검출된 상기 상 컨버터를 동작하고 있지 않은 상 컨버터들 중에서 가장 온도가 낮은 상 컨버터로 대체 구동시키는 제어 회로를 포함하는 차량용 이중 전원 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 복수의 상 컨버터들 중에서 이상 온도가 검출된 상 컨버터를 예비 컨버터로 대체 구동시키는 차량용 이중 전원 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 상 컨버터들 각각과 상기 예비 컨버터는,
    전압 변환을 수행하는 스위칭 회로; 및
    상기 스위칭 회로로 공급되는 전압의 차단 여부를 제어하는 차단 제어 회로를 포함하는 차량용 이중 전원 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 복수의 상 컨버터들 및 상기 예비 컨버터의 구동 횟수를 저장하는 메모리를 더 포함하는 차량용 이중 전원 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 복수의 상 컨버터들과 상기 예비 컨버터 각각의 상기 구동 횟수 및 상기 복수의 상 컨버터들과 상기 예비 컨버터 각각의 온도에 기초하여, 대체 구동 여부를 결정하는 차량용 이중 전원 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    기준 온도를 초과한 상 컨버터의 대체 우선순위보다 기준 구동 횟수를 초과한 상 컨버터의 대체 우선순위를 높게 설정하는 차량용 이중 전원 시스템.
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