KR20170070889A - 차량의 dc-dc 컨버터의 역전류 방지 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

차량의 dc-dc 컨버터의 역전류 방지 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치는 차량의 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 측정하는 측정부, 기설정된 일정 주기마다 상기 출력 전압과 기설정된 기준 출력 전압 간의 차이를 확인하는 확인부, 및 상기 출력 전압과 상기 기준 출력 전압 간의 차이에 따라, 상기 DC-DC 컨버터의 메인 변압기의 2차측에 구현된 동기 정류 회로의 스위치를 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태로 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치 및 그 동작 방법{Device for preventing a reverse current of the DC-DC converter of vehicle and method thereof}
본 발명은 차량의 DC-DC 컨버터에 관한 것으로, 특히 차량의 DC-DC 컨버터에서 역전류가 발생하는 것을 방지하는 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량의 전력 흐름은 도 1에 도시된 바와 같을 수 있다. 일반 주행 시, 하이브리드 차량은 고전압 배터리에서 전력을 받아 인버터를 통해 전기 모터를 구동시킨다. 구동된 전기 모터는 동력 분배기에 동력을 전달하여 엔진을 구동함으로써, 하이브리드 자동차는 주행할 수 있다. 아울러, 고전압 배터리에 연결된 LDC(Low Voltage DC-DC Converter)는 저전압 배터리(12V 배터리)를 충전시켜, 차량 내 저전압 전장 부하에 전력을 공급할 수 있다.
감속 및 내리막길(하 구배) 구간을 이동 시, 하이브리드 차량은 동력 분배기에서 회전력이 발생한다. 이러한 회전력에 의해 전기 모터는 발전기로 동작하여 인버터를 통해 고전압 배터리를 충전할 수 있다. 이때, 고전압 배터리에 연결된 LDC는 하이브리드 차량의 일반 주행 시와 마찬가지로 저전압 배터리를 충전시켜, 차량 내 저전압 전장 부하에 전력을 공급할 수 있다.
한편, 일반적으로 하이브리드 차량에 구비된 DC-DC 컨버터는 도 2와 같은 구성으로 이루어질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 DC-DC 컨버터(20)는 일정한 시간 동안 고전압이 메인 변압기(22)에 인가되도록 제어하는 고전압 H-Bridge 회로(21)와, 전기적으로 절연을 위한 메인 변압기(22)로 구성되어 있다. 메인 변압기(22)의 2차측에 교류 전압을 정류하기 위한 동기 정류 회로(23)가 구성되어 있으며, 이러한 동기 정류 회로(23)는 차량의 배터리 시스템의 효율을 높이기 위해 MOSFET을 이용한다. 동기 정류 회로(23)에서 정류된 저전압(예컨대, 12V)은 출력 필터 회로(24)를 거쳐 전장 부하(25) 및 저전압 배터리(12V 배터리)(26)에 공급된다.
아울러, 이러한 DC-DC 컨버터(20)의 전력 회로에 출력 전압을 제어하기 위해 전압 제어기(27)가 구성되어 있다. 전압 제어기(27)는 DC-DC 컨버터(20)의 출력 전압값(V1)과 기설정된 기준 출력 전압값(V2)의 차이에 따라 고전압 H-Bridge 회로(21)에 공급되는 공급 전압값(V3)을 결정한다.
한편, 차량의 전장 부하(25)의 다양한 조건에 의해 DC-DC 컨버터(20)의 출력 전압은 실시간으로 제어된다. 전장 부하(25)의 급격한 변화 시, 출력 전류나 전력을 제한할 필요가 있으며, DC-DC 컨버터(20)의 출력 전압을 급격히 늦춰야 하는 경우가 발생할 수 있다. 이때, DC-DC 컨버터(20)의 기준 출력 전압값(V2)를 낮게 조절하여 DC-DC 컨버터(20)에 공급되는 공급 전류가 낮아질 수 있다.
만약, DC-DC 컨버터(20)의 출력 전압이 저전압 배터리(26)의 출력 전압보다 낮을 경우, 동기정류방식의 DC-DC 컨버터(20)는 양방향 DC-DC 컨버터로 동작될 수 있다. 이로 인해, DC-DC 컨버터(20)에는 도 3a에 도시된 바와 같은 방향으로 수백 암페어(A)의 역전류(Iout)가 발생하게 된다. 예컨대, 도 3b의 시뮬레이션 결과와 같이 DC-DC 컨버터(20)의 기준 출력 전압값(V2)이 급격히 변하게 되면, 600A 정도의 역전류(Iout)이 DC-DC 컨버터(20)에 흐르게 된다. 이러한 역전류 발생은 회로의 소손을 유발하게 되며 배터리의 수명을 단축시키는 원인이 된다.
본 발명의 목적은 차량의 DC-DC 컨버터에서 역전류가 발생할 수 있는 조건을 확인하여 사전에 역전류 발생 원인을 차단하여 차량의 DC-DC 컨버터에서 역전류가 발생하는 것을 방지하는 장치 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치는 차량의 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 측정하는 측정부, 기설정된 일정 주기마다 상기 출력 전압과 기설정된 기준 출력 전압 간의 차이를 확인하는 확인부, 및 상기 출력 전압과 상기 기준 출력 전압 간의 차이에 따라, 상기 DC-DC 컨버터의 메인 변압기의 2차측에 구현된 동기 정류 회로의 스위치를 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태로 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 확인부는 상기 기준 출력 전압의 값에서 기설정된 소정 오차를 감산한 값보다 상기 출력 전압의 값이 작은지 확인한다.
상기 제어부는 상기 확인부에 의해 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 작은 것으로 확인되면, 상기 동기 정류 회로의 상기 스위치를 오프 상태로 제어한다.
상기 제어부는 상기 동기 정류 회로의 상기 스위치를 오프(OFF) 상태로 제어하는 동작 횟수를 카운트하며, 상기 동작 횟수가 기설정된 제1 횟수 이상인 경우, 상기 상기 확인부의 확인 결과에 상관 없이 상기 스위치를 오프 상태로 제어한다.
상기 제어부는 상기 확인부에 의해 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되면, 상기 출력 전압과 상기 기준 출력 전압에 따라 결정되는 상기 DC-DC 컨버터의 현재 공급 전압과 기저장된 이전 공급 전압을 비교하여 상기 스위치 상태를 제어한다.
상기 제어부는 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 작은 것으로 확인되면, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하며, 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 같거나 큰 것으로 확인되면, 상기 스위치를 온 상태로 제어한다.
상기 제어부는 상기 확인부에 의해 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되고, 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 작은 것으로 확인되는 확인 횟수를 카운트하며, 상기 확인 횟수가 기설정된 제2 횟수 이상인 경우, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하며, 상기 확인 횟수가 상기 제2 횟수 보다 같거나 작으면 상기 스위치를 온 상태로 제어한다.
상기 제어부는 상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 경우와 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 같거나 큰 것으로 확인되는 경우, 상기 확인 횟수를 0으로 리셋하며, 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 경우, 상기 동작 횟수를 0으로 리셋한다.
한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법은 차량의 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 측정하는 단계, 기설정된 일정 주기마다 상기 출력 전압과 기설정된 기준 출력 전압 간의 차이를 확인하는 단계, 및 상기 출력 전압과 상기 기준 출력 전압 간의 차이에 따라, 상기 DC-DC 컨버터의 메인 변압기의 2차측에 구현된 동기 정류 회로의 스위치를 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태로 제어하는 단계를 포함한다.
상기 확인하는 단계는 상기 기준 출력 전압의 값에서 기설정된 소정 오차를 감산한 값보다 상기 출력 전압의 값이 작은지 확인한다.
상기 제어하는 단계는 상기 확인하는 단계에서 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 작은 것으로 확인되면, 상기 동기 정류 회로의 상기 스위치를 오프 상태로 제어한다.
상기 제어하는 단계는 상기 동기 정류 회로의 상기 스위치를 오프(OFF) 상태로 제어하는 동작 횟수를 카운트하며, 상기 동작 횟수가 기설정된 제1 횟수 이상인 경우, 상기 상기 확인부의 확인 결과에 상관 없이 상기 스위치를 오프 상태로 제어한다.
상기 제어하는 단계는 상기 확인하는 단계에서 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되면, 상기 출력 전압과 상기 기준 출력 전압에 따라 결정되는 상기 DC-DC 컨버터의 현재 공급 전압과 기저장된 이전 공급 전압을 비교하여 상기 스위치 상태를 제어한다.
상기 제어하는 단계는 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 작은 것으로 확인되면, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하며, 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 같거나 큰 것으로 확인되면, 상기 스위치를 온 상태로 제어한다.
상기 제어하는 단계는 상기 확인하는 단계에서 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되고, 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 작은 것으로 확인되는 확인 횟수를 카운트하며, 상기 확인 횟수가 기설정된 제2 횟수 이상인 경우, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하며, 상기 확인 횟수가 상기 제2 횟수 보다 같거나 작으면 상기 스위치를 온 상태로 제어한다.
상기 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법은 상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 경우와 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 같거나 큰 것으로 확인되는 경우, 상기 확인 횟수를 0으로 리셋하며, 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 경우, 상기 동작 횟수를 0으로 리셋하는 단게를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 동기 정류 방식의 DC-DC 컨버터의 기존의 센싱 회로를 통해 확인할 수 있는 변수값들을 이용하여 역전류가 발생할 수 있는 조건을 사전에 확인하여 그 원인을 차단하여 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 발생을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따르면 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류를 방지하기 위해 별도의 하드웨어 회로를 추가하거나 변경하지 않고 역전류를 감지하기 위한 센서를 생략함으로써 부품수가 감소되어, 원가 절감, 공정 단순화, 및 경량화할 수 있다.
도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 배터리 시스템의 전력 흐름을 예시한 도면.
도 2는 하이브리드 차량에 구비된 DC-DC 컨버터의 구성을 예시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 일반적인 하이브리드 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류를 설명하기 위한 참조도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 역전류 방지 장치를 포함하는 DC-DC 컨버터의 전체 회로 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제2 모드에 의해 동기 정류 회로의 스위치가 오프 상태로 제어된 경우의 시뮬레이션 결과를 예시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 모드(Mode 1)와 제2 모드(Mode 2)에 따른 동기 정류 회로의 스위치 상태 제어에 따라 DC-DC 컨버터의 출력 전압, 기준 출력 전압 및 공급 전압의 전압 레벨의 변화를 예시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고, 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
설명에 앞서 본 발명에서 적용될 수 역전류 방지 장치를 포함하는 DC-DC 컨버터에 대해 간략히 설명한다. 이는 본 명세서의 이해를 돕기 위한 것으로서 명시적으로 본 발명을 한정하는 사항으로 기재하지 않은 경우에 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 의미로 사용하는 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 역전류 방지 장치를 포함하는 DC-DC 컨버터의 전체 회로 구성도이다. 본 발명의 실시예에 따른 역전류 방지 장치를 포함하는 DC-DC 컨버터(100)는 일정한 시간 동안 고전압이 메인 변압기(120)에 인가되도록 제어하는 고전압 H-Bridge 회로(110)와, 전기적으로 절연을 위한 메인 변압기(120)로 구성되어 있다. 메인 변압기(120)의 2차측에 교류 전압을 정류하기 위한 동기 정류 회로(130)가 구성되어 있으며, 이러한 동기 정류 회로(130)는 차량의 배터리 시스템의 효율을 높이기 위해 파워용 스위치(예컨대, MOSFET)(SR Switch)(131)를 이용한다. 동기 정류 회로(130)에서 정류된 저전압(예컨대, 12V)은 출력 필터 회로(140)를 거쳐 전장 부하(150) 및 저전압 배터리(12V 배터리)(160)에 공급된다.
아울러, 이러한 DC-DC 컨버터(100)의 전력 회로에 출력 전압을 제어하기 위해 전압 제어기(170)가 구성되어 있다. 전압 제어기(170)는 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 기설정된 기준 출력 전압값(V2)의 차이에 따라 고전압 H-Bridge 회로(110)에 공급되는 공급 전압값(V3)을 결정한다. 여기서, 기준 출력 전압값(V2)은 친환경 차량용 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압 레퍼런스이며, 일반적으로 저전압 배터리(160)의 전압보다 높은 전압(예컨대, 13.9V)으로 설정될 수 있다. 예컨대, 기준 출력 전압값(V2)의 변환범위는 최대값으로 15.1V일 수 있으며, 최소값은 출력 전압값(V1)에서 기준 출력 전압값(V2)을 감산한 값이 0.5V보다 클 경우 그 때의 출력 전압값(V1)으로 결정될 수 있다.
구체적으로, 전압 제어기(170)는 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)를 비교한 후, 공급 전압값(V3)의 신호를 고전압 H-Bridge 회로(110)에 전달한다. 이에 따라, 공급 전압값(V3)의 레벨에 따라 고전압 H-Bridge 회로(110)에서 메인 변압기(120)에 교류 전압을 인가되는 시간이 결정된다.
한편, 차량의 전장 부하(150)의 다양한 조건에 의해 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)은 실시간으로 제어된다. 예컨대, 전장 부하(150)의 급격한 변화 시, 출력 전류나 전력을 제한할 필요가 있으며, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압을 급격히 늦춰야 하는 경우가 발생할 수 있다. 이때, DC-DC 컨버터(100)의 기준 출력 전압값(V2)를 낮게 조절하여 DC-DC 컨버터(100)에 공급되는 공급 전류가 낮아질 수 있다. 이때, 급격한 전압 제한이나 전류 제한의 목적으로 기준 출력 전압값(V2)을 급격히 낮추면, 저전압 배터리(160)의 전압(Vbat) 보다 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압(Vout)이 낮아지고, 이때, 수백 암페어(A)의 역전류가 발생할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 역전류 방지 장치(180)를 더 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 역전류 방지 장치(180)는 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 DC-DC 컨버터(100)의 기준 출력 전압값(V2) 및 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 DC-DC 컨버터(100)의 기준 출력 전압값(V2)의 차이에 따라 결정되는 공급 전압값(V3)을 확인하여 동기 정류 회로(130)의 스위치(MOSFET)(131)를 온(On) 또는 오프(Off) 상태로 제어하여 DC-DC 컨버터(100)에서 역전류가 발생하는 것을 방지한다.
이하, 도 5 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 기술에 대해 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치(180)는 측정부(181), 확인부(182), 제어부(183)를 포함한다.
측정부(181)는 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)을 측정한다. 이때, 측정부(181)는 DC-DC 컨버터(100)의 회로의 소정 위치에 구비되어 DC-DC 컨버터(100)에서 출력되는 전압을 측정하는 전압 센서일 수 있다.
확인부(182)는 측정부(181)에서 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 기설정된 기준 출력 전압값(V2) 간의 전압값을 비교한다. 이때, 확인부(182)는 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)보다 작은지 확인한다((V1<V2).
이때, 확인부(182)는 기설정된 일정 주기마다 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 기설정된 기준 출력 전압값(V2) 간의 전압값을 비교할 수 있다.
바람직하게, 확인부(182)는 어느 정도의 오차값을 고려하여 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 비교할 수 있다. 여기서, 오차값은 사전에 설정된 값이며, 개발자 등에 의해서 변경될 수 있다.
구체적으로, 확인부(182)는 기준 출력 전압값(V2)에서 기설정된 오차값(예컨대, 0.2V)을 감산한 값과 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)을 비교하여, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 작은지 확인한다(V1<V2-0.2). 이하의 본 발명의 실시예에서는 오차값을 고려하여 전압값을 비교하는 경우를 예를 들어 설명한다.
확인부(182)의 확인 결과 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 작은 것으로 확인(V1<V2-0.2)되면, 제어부(183)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어한다. 구체적으로, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 작은 것으로 확인(V1<V2-0.2)되면, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)에 역전류가 발생할 가능성이 있는 것으로 판단하여 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어하여 역전류가 발생하는 것을 방지한다. 이하에서는, 이러한 동작을 설명의 편의를 위해 제1 모드(Mode 1)에 의한 제어 동작이라고 지칭한다.
제어부(183)는 제1 모드에 따라(기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 작은 것으로 확인되어) 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어한 경우, 이에 대한 동작 횟수(N)를 카운트(count)한다. 즉, 일정 주기 마다 확인부(182)의 확인 결과에 따라 제어부(183)는 제1 모드에 따라 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어할 때마다, 동작 횟수(N)를 누적하여 카운트할 수 있다(N=N+1).
아울러, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
한편, 카운팅된 동작 횟수(N)가 기설정된 횟수(제1 횟수)(X) 이하이면, 제어부(183)는 일정 주기마다 확인부(182)의 확인 결과에 따라 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 온 또는 오프 상태로 제어한다. 여기서, 제1 횟수(X) 사전에 개발자에 의해 설정 및 변경될 수 있다. 또는 제1 횟수(X)는 사전의 실험을 통해 확인되는 차량의 배터리 시스템, 특히 DC-DC 컨버터(100)의 과도 응답 시간(ts)에서 제어 주기(일정 주기)만큼을 나눈 결과값을 고려하여 설정될 수 있다.
만약, 제어부(183)는 동작 횟수(N)가 제1 횟수(X)을 초과하면, 확인부(182)의 확인 결과에 상관없이 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어한다. 이는 확인부(182)에 의해 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 작은 것으로 확인되는 횟수(N)가 제1 횟수(X) 이상이라는 것은 차량의 배터리 시스템의 과도 상태(부하의 변동이나 선로 사고와 같은 교란이 발생하여 더 이상 전력 시스템의 평형 상태를 유지하지 못하는 상태)로 판단될 수 있기 때문이다.
또한, 제어부(183)는 이전의 공급 전압값(V3_old)을 현재 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 현재 설정된 기준 출력 전압값(V2)을 이용하여 산출되는 현재의 공급 전압값(V3)으로 결정한다(V3_old=V3). 이때, 결정된 이전의 공급 전압값(V3_old)는 별도의 메모리에 저장될 수 있으며, 저장된 이전의 공급 전압값(V3_old)은 전원이 차단(예컨대, 차량의 시동 오프)된 경우에도 삭제되지 않고 저장되어 있을 수 있다.
아울러, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
이와 같은 과정을 통해, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)의 역전류 발생이 의심되는 경우, 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어함으로써, DC-DC 컨버터(100)의 역전류 발생 가능성을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 확인부(182)의 확인 결과 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되면(V1≥V2-0.2), 제어부(183)는 현재의 공급 전압값(V3)과 이전의 공급 전압값(V3_old)을 비교한다. 이는, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인(V1≥V2-0.2)되는 경우, 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)의 비교 결과에 따라 DC-DC 컨버터(100)에서 역전류가 발생하는 상황은 아니지만, 아래와 같은 이유로 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 온 또는 오프로 제어해야 하는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.
일반적으로, 기준 출력 전압값(V2)과 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압(Vout=V1) 간에는 차이가 존재하며, 여기서 기준 출력 전압값(V2)은 시스템 상황에 따라서 변화하는 레퍼런스값이다. 여기서, 레퍼런스 값(V2)이 순간적으로 변할 때 출력 전압(Vout)은 기준 출력 전압값(V2)을 따라가게 된다. 따라서, 기준 출력 전압값(V2)이 출력 전압값(V1)보다 낮게 제어될 때는 무조건 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어해야 하지만, 기준 출력 전압값(V2)이 출력 전압값(V1)보다 높게 제어될 때는 무조건 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어하는 것이 아니라 한번 더 확인 과정을 거쳐서 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)의 상태를 제어해야 한다.
구체적으로, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 크거나 같은 것으로 확인(V1≥V2-0.2)된 경우, 현재 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)의 차에 따라 결정된 현재의 공급 전압값(V3)과 이전(직전)에 결정된 공급 전압값(V3_old)을 비교한다.
만약, 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인되면, 제어부(183)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 즉, 제어부(183)는 확인부(182)에 의해 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인(V1≥V2-0.2)되었으나, 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인(V3<V3_old)되면, 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
이때, 제어부(183)는 이전의 공급 전압값(V3_old)을 현재 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 현재 설정된 기준 출력 전압값(V2)을 이용하여 산출되는 현재의 공급 전압값(V3)으로 결정하며(V3_old=V3), 동작 횟수(N)를 카운트(N=N+1)한다.
아울러, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
바람직하게, 제어부(183)는 확인부(182)에 의해 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인(V1≥V2-0.2)된 후, 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인(V3<V3_old)되는 횟수에 따라 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어할지 온 상태로 제어할지 판단할 수 있다.
구체적으로, 제어부(183)는 비교 결과 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인되면(V3<V3_old), 확인부(182)에 의해 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인되는 횟수(확인 횟수)를 카운트한다(Y=Y+1). 즉, 제어부(183)는 확인부(182)에 의해 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인(V1≥V2-0.2)된 상태에서, 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인(V3<V3_old)될 때마다, 확인 횟수(Y)를 누적하여 카운트할 수 있다.
만약, 카운트된 확인 횟수(DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되지만, 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인되는 누적 횟수)(Y)가 기설정된 횟수(제2 횟수)(Z)를 초과(Y>Z)하는지 확인한다. 여기서, 제2 횟수(Z)는 사전에 설정된 값으로써, 제품(차량 배터리 시스템 또는 차량 배터리 시스템 중 DC-DC 컨버터)의 응답 특성에 따라 달라지며, 전압 강화를 인지하도록 사전에 설정 및 변경될 수 있다.
만약, 확인 횟수(Y)가 제2 횟수(Z)를 초과하면(Y>Z), 제어부(183)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어한다. 즉, 확인부(182)에 의해 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인(V1≥V2-0.2)되었으나, 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인된 누적 확인 횟수)(Y)가 제2 횟수(Z)를 초과(Y>Z)하면, 제어부(183)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어한다. 이하에서는, 이러한 동작을 설명의 편의를 위해 제2 모드(Mode 2)에 의한 제어 동작이라고 지칭한다. 이와 같이 제2 모드에 의해 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)가 오프 상태로 제어되면, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전류, 저전력 배터리(160)의 전류, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1), 기준 출력 전압값(V2) 및 공급 전압값(V3)은 도 6에 도시된 바와 같이 변화할 수 있다.
이때, 즉 제2 모드에 의해 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어하는 경우, 제어부(183)는 이전의 공급 전압값(V3_old)을 현재 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 현재 설정된 기준 출력 전압값(V2)을 이용하여 산출되는 현재의 공급 전압값(V3)으로 결정하며(V3_old=V3). 확인 횟수(Y)를 0으로 리셋한다.
아울러, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
만약, 현재의 공급 전압값(V3)과 이전의 공급 전압값(V3_old)의 비교 결과 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old) 보다 같거나 큰 것으로 확인(V3≥V3_old)되면, 제어부(183)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 온 상태로 제어한다. 즉, 제어부(183)는 이전에 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)가 온 상태인 경우에는 온 상태를 유지시키며, 만약, 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)가 오프 상태였던 경우에는 온 상태로 전환한다.
이때, 제어부(183)는 이전의 공급 전압값(V3_old)을 현재 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 현재 설정된 기준 출력 전압값(V2)을 이용하여 산출되는 현재의 공급 전압값(V3)으로 결정한다(V3_old=V3). 또한, 제어부(183)는 동작 횟수(N)과 확인 횟수(Y)를 0으로 리셋한다.
아울러, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
한편, 현재의 공급 전압값(V3)과 이전의 공급 전압값(V3_old)의 비교 결과 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인(V3<V3_old)되어 확인 횟수(Y)를 카운팅(누적) 하였으나, 카운팅(누적)된 확인 횟수(Y)가 제2 횟수(Z)보다 같거나 작은 경우, 제어부(183)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 온 상태로 제어한다. 이 경우도 마찬가지로, 제어부(183)는 이전의 공급 전압값(V3_old)을 현재 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 현재 설정된 기준 출력 전압값(V2)을 이용하여 산출되는 현재의 공급 전압값(V3)으로 결정(V3_old=V3)하며, 이제까지 카운팅된 동작 횟수(N)를 0으로 리셋한다.
아울러, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
상기의 과정을 통해, 제어부(183)는 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1), 기준 출력 전압값(V2) 및 공급 전압값(V3)를 이용하여 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 능동적으로 오프 또는 온 상태로 제어할 수 있다. 예컨대, 제1 모드(Mode 1)와 제2 모드(Mode 2)에 따른 동기 정류 회로(130)의 스위치(131) 상태 제어에 따라 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1), 기준 출력 전압값(V2) 및 공급 전압값(V3)의 전압 레벨은 도 7에 도시된 바와 같을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 차량의 동기 정류 방식의 DC-DC 컨버터의 기존의 센싱 회로를 통해 확인할 수 있는 변수값들을 이용하여 역전류가 발생할 수 있는 조건을 사전에 확인하여 그 원인을 차단하여 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 발생을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따르면 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류를 방지하기 위해 별도의 하드웨어 회로를 추가하거나 변경하지 않고 역전류를 감지하기 위한 센서를 생략함으로써 부품수가 감소되어, 원가 절감, 공정 단순화, 및 경량화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법 흐름도이다.
이하, 별도의 언급이 없는 한, 차량의 배터리 시스템에 구현된 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치(180)에서 수행되는 것으로 간주한다.
먼저, 역전류 방지 장치(180)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 강제적으로 오프 상태로 제어한 횟수(동작 횟수)(N)가 기설정된 제1 횟수(X) 이하인지 확인한다(S810). 여기서, 동작 횟수(N) 및 제1 횟수(X)는 이후의 동작 설명을 통해 구체적으로 설명된다.
동작 횟수(N)가 제1 횟수(X) 이하이면, 역전류 방지 장치(180)는 기준 출력 전압값(V2)에서 기설정된 오차값(예컨대, 0.2V)을 감산한 값과 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)을 비교하여, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 작은지 확인한다(V1<V2-0.2)(S820). 여기서, 오차값은 사전에 설정된 값이며, 개발자 등에 의해서 변경될 수 있다. 이때, 역전류 방지 장치(180)는 기설정된 일정 주기마다 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 기설정된 기준 출력 전압값(V2) 간의 전압값을 비교할 수 있다.
단계 S820의 확인 결과, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 작은 것으로 확인(V1<V2-0.2)되면, 역전류 방지 장치(180)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(SR Switch)(131)를 오프 상태로 제어한다(S830). 구체적으로, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 작은 것으로 확인(V1<V2-0.2)되면, 역전류 방지 장치(180)는 DC-DC 컨버터(100)에 역전류가 발생할 가능성이 있는 것으로 판단하여 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어하여 역전류가 발생하는 것을 방지한다. 이하에서는, 이러한 동작을 설명의 편의를 위해 제1 모드 (Mode 1)에 의한 제어 동작이라고 지칭한다.
역전류 방지 장치(180)는 제1 모드에 따라(기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 작은 것으로 확인되어) 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어한 경우, 이에 대한 동작 횟수(N)를 카운트(count)한다. 즉, 일정 주기 마다 단계 S820의 확인 결과에 따라 역전류 방지 장치(180)는 제1 모드에 따라 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어할 때마다, 동작 횟수(N)를 누적하여 카운트할 수 있다(N=N+1).
또한, 역전류 방지 장치(180)는 이전의 공급 전압값(V3_old)을 현재 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 현재 설정된 기준 출력 전압값(V2)을 이용하여 산출되는 현재의 공급 전압값(V3)으로 결정한다(V3_old=V3). 이때, 결정된 이전의 공급 전압값(V3_old)는 별도의 메모리에 저장될 수 있으며, 저장된 이전의 공급 전압값(V3_old)은 전원이 차단(예컨대, 차량의 시동 오프)된 경우에도 삭제되지 않고 저장되어 있을 수 있다.
아울러, 역전류 방지 장치(180)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
이와 같은 과정을 통해, 역전류 방지 장치(180)는 DC-DC 컨버터(100)의 역전류 발생이 의심되는 경우, 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어함으로써, DC-DC 컨버터(100)의 역전류 발생 가능성을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 역전류 방지 장치(180)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어한 후, 단계 S810으로 피드백하며, 카운팅된 동작 횟수(N)가 기설정된 횟수(제1 횟수)(X) 이하이면, 일정 주기마다 단계 S820의 확인 결과에 따라 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 온 또는 오프 상태로 제어한다. 여기서, 제1 횟수(X) 사전에 개발자에 의해 설정 및 변경될 수 있다. 또는, 제1 횟수(X)는 사전의 실험을 통해 확인되는 차량의 배터리 시스템, 특히 DC-DC 컨버터(100)의 과도 응답 시간(ts)에서 제어 주기(일정 주기)만큼을 나눈 결과값을 고려하여 설정될 수 있다.
만약, 단계 S810의 확인 결과, 동작 횟수(N)가 제1 횟수(X)을 초과하면, 역전류 방지 장치(180)는 단계 S820의 동작을 수행하지 않고, 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어하는 단계 S830의 동작을 수행한다. 이는, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 작은 것으로 확인되는 횟수(N)가 제1 횟수(X) 이상이라는 것은 차량의 배터리 시스템의 과도 상태(부하의 변동이나 선로 사고와 같은 교란이 발생하여 더 이상 전력 시스템의 평형 상태를 유지하지 못하는 상태)로 판단될 수 있기 때문이다.
한편, 단계 S820의 확인 결과, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되면(V1≥V2-0.2), 역전류 방지 장치(180)는 현재의 공급 전압값(V3)과 이전의 공급 전압값(V3_old)을 비교한다(S840). 이는, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인(V1≥V2-0.2)되는 경우, 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)의 비교 결과에 따라 DC-DC 컨버터(100)에서 역전류가 발생하는 상황은 아니지만, 아래와 같은 이유로 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 온 또는 오프로 제어해야 하는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.
일반적으로, 기준 출력 전압값(V2)과 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압(Vout=V1) 간에는 차이가 존재하며, 여기서 기준 출력 전압값(V2)은 시스템 상황에 따라서 변화하는 레퍼런스값이다. 여기서, 레퍼런스 값(V2)이 순간적으로 변할 때 출력 전압(Vout)은 기준 출력 전압값(V2)을 따라가게 된다. 따라서, 기준 출력 전압값(V2)이 출력 전압값(V1)보다 낮게 제어될 때는 무조건 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어해야 하지만, 기준 출력 전압값(V2)이 출력 전압값(V1)보다 높게 제어될 때는 무조건 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어하는 것이 아니라 한번 더 확인 과정을 거쳐서 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)의 상태를 제어해야 한다.
구체적으로, 단계 S820의 확인 결과, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 크거나 같은 것으로 확인(V1≥V2-0.2)된 경우, 현재 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)의 차에 따라 결정된 현재의 공급 전압값(V3)과 이전(직전)에 결정된 공급 전압값(V3_old)을 비교한다.
만약, 단계 S840의 확인 결과 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인되면, 역전류 방지 장치(180)는 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인되는 횟수(확인 횟수)를 카운트한다(Y=Y+1)(S850). 즉, 역전류 방지 장치(180)는 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인(V1≥V2-0.2)된 상태에서, 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인(V3<V3_old)될 때마다, 확인 횟수(Y)를 누적하여 카운트할 수 있다.
만약, 카운트된 확인 횟수(DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되지만, 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인되는 누적 횟수)(Y)가 기설정된 횟수(제2 횟수)(Z)를 초과(Y>Z)하는지 확인한다(S860). 여기서, 제2 횟수(Z)는 사전에 설정된 값으로써, 제품(차량 배터리 시스템 또는 차량 배터리 시스템 중 DC-DC 컨버터)의 응답 특성에 따라 달라지며, 전압 강화를 인지하도록 사전에 설정 및 변경될 수 있다.
만약, 단계 S860의 확인 결과 확인 횟수(Y)가 제2 횟수(Z)를 초과(Y>Z)하면, 역전류 방지 장치(180)는 단계 S830의 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어하는 동작을 수행한다. 즉, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)이 기준 출력 전압값(V2)에서 오차값(0.2V)을 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인(V1≥V2-0.2)되었으나, 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인된 누적 확인 횟수)(Y)가 제2 횟수(Z)를 초과(Y>Z)하면, 역전류 방지 장치(180)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어한다. 이하에서는, 이러한 동작을 설명의 편의를 위해 제2 모드 (Mode 2)에 의한 제어 동작이라고 지칭한다. 이와 같이 제2 모드에 의해 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)가 오프 상태로 제어되면, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전류, 저전력 배터리(160)의 전류, DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1), 기준 출력 전압값(V2) 및 공급 전압값(V3)은 도 6에 도시된 바와 같이 변화할 수 있다.
이때, 즉 제2 모드에 의해 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 오프 상태로 제어하는 경우, 역전류 방지 장치(180)는 이전의 공급 전압값(V3_old)을 현재 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 현재 설정된 기준 출력 전압값(V2)을 이용하여 산출되는 현재의 공급 전압값(V3)으로 결정하며(V3_old=V3). 확인 횟수(Y)를 0으로 리셋한다.
아울러, 역전류 방지 장치(180)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
만약, 단계 S840의 확인 결과, 현재의 공급 전압값(V3)과 이전의 공급 전압값(V3_old)의 비교 결과 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old) 보다 같거나 큰 것으로 확인(V3≥V3_old)되면, 역전류 방지 장치(180)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 온 상태로 제어한다(S870). 즉, 역전류 방지 장치(180)는 이전에 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)가 온 상태인 경우에는 온 상태를 유지시키며, 만약, 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)가 오프 상태였던 경우에는 온 상태로 전환한다.
이때, 역전류 방지 장치(180)는 이전의 공급 전압값(V3_old)을 현재 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 현재 설정된 기준 출력 전압값(V2)을 이용하여 산출되는 현재의 공급 전압값(V3)으로 결정한다(V3_old=V3). 또한, 동작 횟수(N)와 확인 횟수(Y)를 0으로 리셋한다.
아울러, 역전류 방지 장치(180)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
한편, 단계 S840의 확인 결과 현재의 공급 전압값(V3)과 이전의 공급 전압값(V3_old)의 비교 결과 현재의 공급 전압값(V3)이 이전의 공급 전압값(V3_old)보다 작은 것으로 확인(V3<V3_old)되어 단계 S850에서 확인 횟수(Y)를 카운팅(누적) 하였으나, 단계 S860의 확인 결과 카운팅(누적)된 확인 횟수(Y)가 제2 횟수(Z)보다 같거나 작은 경우, 역전류 방지 장치(180)는 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 온 상태로 제어하는 단계 S870의 동작을 수행한다. 이 경우도 마찬가지로, 역전류 방지 장치(180)는 이전의 공급 전압값(V3_old)을 현재 측정된 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1)과 현재 설정된 기준 출력 전압값(V2)을 이용하여 산출되는 현재의 공급 전압값(V3)으로 결정(V3_old=V3)하며, 이제까지 카운팅된 동작 횟수(N)를 0으로 리셋한다.
아울러, 역전류 방지 장치(180)는 DC-DC 컨버터(100)의 현재 출력 전압값(V1)과 기준 출력 전압값(V2)을 통해 결정되는 공급 전압값(V3)에서 기저장된 이전 공급 전압값(V3_old)을 감산한 값(공급 전압 변화량)(△V=V3-V3_old)를 별도의 메모리에 저장한다. 만약, 별도의 메모리에 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)이 저장되어 있는 경우, 제어부(183)는 현재 구해진 공급 전압 변화량(△V)을 이전의 공급 전압 변화량(△V_old)에 저장한다(△V_old=△V).
상기의 과정을 통해, 역전류 방지 장치(180)는 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1), 기준 출력 전압값(V2) 및 공급 전압값(V3)를 이용하여 동기 정류 회로(130)의 스위치(131)를 능동적으로 오프 또는 온 상태로 제어할 수 있다. 예컨대, 제1 모드(Mode 1)와 제2 모드(Mode 2)에 따른 동기 정류 회로(130)의 스위치(131) 상태 제어에 따라 DC-DC 컨버터(100)의 출력 전압값(V1), 기준 출력 전압값(V2) 및 공급 전압값(V3)의 전압 레벨은 도 7에 도시된 바와 같을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 차량의 동기 정류 방식의 DC-DC 컨버터의 기존의 센싱 회로를 통해 확인할 수 있는 변수값들을 이용하여 역전류가 발생할 수 있는 조건을 사전에 확인하여 그 원인을 차단하여 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 발생을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따르면 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류를 방지하기 위해 별도의 하드웨어 회로를 추가하거나 변경하지 않고 역전류를 감지하기 위한 센서를 생략함으로써 부품수가 감소되어, 원가 절감, 공정 단순화, 및 경량화할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
180: 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치
181: 측정부 182: 확인부
183: 제어부

Claims (16)

  1. 차량의 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 측정하는 측정부;
    기설정된 일정 주기마다 상기 출력 전압과 기설정된 기준 출력 전압 간의 차이를 확인하는 확인부; 및
    상기 출력 전압과 상기 기준 출력 전압 간의 차이에 따라, 상기 DC-DC 컨버터의 메인 변압기의 2차측에 구현된 동기 정류 회로의 스위치를 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태로 제어하는 제어부;
    를 포함하는 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 확인부는,
    상기 기준 출력 전압의 값에서 기설정된 소정 오차를 감산한 값보다 상기 출력 전압의 값이 작은지 확인하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 확인부에 의해 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 작은 것으로 확인되면, 상기 동기 정류 회로의 상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 동기 정류 회로의 상기 스위치를 오프(OFF) 상태로 제어하는 동작 횟수를 카운트하며, 상기 동작 횟수가 기설정된 제1 횟수 이상인 경우, 상기 상기 확인부의 확인 결과에 상관 없이 상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 확인부에 의해 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되면, 상기 출력 전압과 상기 기준 출력 전압에 따라 결정되는 상기 DC-DC 컨버터의 현재 공급 전압과 기저장된 이전 공급 전압을 비교하여 상기 스위치 상태를 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 작은 것으로 확인되면, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하며, 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 같거나 큰 것으로 확인되면, 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 확인부에 의해 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되고, 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 작은 것으로 확인되는 확인 횟수를 카운트하며, 상기 확인 횟수가 기설정된 제2 횟수 이상인 경우, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하며, 상기 확인 횟수가 상기 제2 횟수 보다 같거나 작으면 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 경우와 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 같거나 큰 것으로 확인되는 경우, 상기 확인 횟수를 0으로 리셋하며, 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 경우, 상기 동작 횟수를 0으로 리셋하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 장치.
  9. 차량의 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 측정하는 단계;
    기설정된 일정 주기마다 상기 출력 전압과 기설정된 기준 출력 전압 간의 차이를 확인하는 단계; 및
    상기 출력 전압과 상기 기준 출력 전압 간의 차이에 따라, 상기 DC-DC 컨버터의 메인 변압기의 2차측에 구현된 동기 정류 회로의 스위치를 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태로 제어하는 단계;
    를 포함하는 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 확인하는 단계는,
    상기 기준 출력 전압의 값에서 기설정된 소정 오차를 감산한 값보다 상기 출력 전압의 값이 작은지 확인하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,
    상기 확인하는 단계에서 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 작은 것으로 확인되면, 상기 동기 정류 회로의 상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,
    상기 동기 정류 회로의 상기 스위치를 오프(OFF) 상태로 제어하는 동작 횟수를 카운트하며, 상기 동작 횟수가 기설정된 제1 횟수 이상인 경우, 상기 상기 확인부의 확인 결과에 상관 없이 상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,
    상기 확인하는 단계에서 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되면, 상기 출력 전압과 상기 기준 출력 전압에 따라 결정되는 상기 DC-DC 컨버터의 현재 공급 전압과 기저장된 이전 공급 전압을 비교하여 상기 스위치 상태를 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,
    상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 작은 것으로 확인되면, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하며, 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 같거나 큰 것으로 확인되면, 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,
    상기 확인하는 단계에서 상기 출력 전압의 값이 상기 기준 출력 전압의 값에서 상기 소정 오차를 감산한 값보다 같거나 큰 것으로 확인되고, 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 작은 것으로 확인되는 확인 횟수를 카운트하며, 상기 확인 횟수가 기설정된 제2 횟수 이상인 경우, 상기 스위치를 오프 상태로 제어하며, 상기 확인 횟수가 상기 제2 횟수 보다 같거나 작으면 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 것
    인 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 경우와 상기 현재 공급 전압이 상기 이전 공급 전압보다 같거나 큰 것으로 확인되는 경우, 상기 확인 횟수를 0으로 리셋하며, 상기 스위치를 온 상태로 제어하는 경우, 상기 동작 횟수를 0으로 리셋하는 단게;
    를 더 포함하는 차량의 DC-DC 컨버터의 역전류 방지 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022094119A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 Argo AI, LLC Devices, systems, and methods for mitigating vehicle power loss in battery mode

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101822280B1 (ko) * 2016-05-04 2018-01-26 현대자동차주식회사 저전압 직류 변환기의 출력전압 센싱 오차 보정 방법
KR20180096982A (ko) * 2017-02-22 2018-08-30 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 기지국의 전원 회로를 보호하기 위한 장치 및 방법
EP3637605A4 (en) * 2017-06-07 2021-03-03 Hitachi Automotive Systems, Ltd. POWER CONVERSION DEVICE
FR3076121B1 (fr) * 2017-12-21 2022-01-28 Continental Automotive France Procede de controle d'un convertisseur de courant continu dans un reseau de bord d'un vehicule automobile
US10938309B1 (en) * 2019-10-18 2021-03-02 Raytheon Company Controlling operation of a voltage converter based on inductor current
US10985664B1 (en) 2019-10-18 2021-04-20 Raytheon Company Controlling operation of a voltage converter based on transistor drain voltages
CN114744659B (zh) * 2022-04-28 2023-02-10 广东天枢新能源科技有限公司 一种储能的充放电控制方法、装置及存储介质
CN117040075A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 潍柴新能源动力科技有限公司 供电控制装置、系统及车辆

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040219399A1 (en) * 2003-04-29 2004-11-04 Ballard Power Systems Inc. Power converter architecture and method for integrated fuel cell based power supplies
US20140233272A1 (en) * 2009-10-22 2014-08-21 Bcd Semiconductor Manufacturing Limited System and method for synchronous rectifier
US20150188438A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Hyundai Mobis Co., Ltd. Power conversion apparatus for vehicle and method for controlling the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6101104A (en) * 1998-06-04 2000-08-08 Hughes Electronics Corporation Predictive threshold synchronous rectifier control
US6970339B2 (en) * 2004-04-27 2005-11-29 Texas Instruments Incorporated Current limit protection scheme for PWM buck converter with synchronous rectifier
JP2008092635A (ja) 2006-09-29 2008-04-17 Ricoh Co Ltd 同期整流型スイッチングレギュレータ、同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路及び同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法
KR101034035B1 (ko) 2008-06-12 2011-05-11 (주)동성이엔씨 전지팩 회로 및 이를 이용한 전지팩의 보호 방법
JP5397024B2 (ja) * 2008-09-16 2014-01-22 富士電機株式会社 スイッチング電源装置、スイッチング電源制御回路およびスイッチング電源装置の制御方法
KR101530358B1 (ko) * 2009-02-05 2015-06-22 페어차일드코리아반도체 주식회사 스위치 제어 장치 및 스위치 제어 방법
KR101031217B1 (ko) * 2009-10-21 2011-04-27 주식회사 오리엔트전자 고정 시비율로 동작하는 ｌｌｃ 공진 컨버터를 사용한 2단 방식 절연형 양방향 ｄｃ／ｄｃ 전력변환기
JP5867141B2 (ja) * 2012-02-17 2016-02-24 ミツミ電機株式会社 スイッチング電源装置
JP5814876B2 (ja) * 2012-07-27 2015-11-17 株式会社東芝 同期整流型電源回路とその調整方法
US9438127B2 (en) * 2013-03-11 2016-09-06 Analog Devices Global Reverse current control for an isolated power supply having synchronous rectifiers
KR20150022109A (ko) 2013-08-22 2015-03-04 현대모비스 주식회사 효율이 개선된 차량용 전력 변환 장치 및 이의 제어 방법
US9490704B2 (en) * 2014-02-12 2016-11-08 Delta Electronics, Inc. System and methods for controlling secondary side switches in resonant power converters

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040219399A1 (en) * 2003-04-29 2004-11-04 Ballard Power Systems Inc. Power converter architecture and method for integrated fuel cell based power supplies
US20140233272A1 (en) * 2009-10-22 2014-08-21 Bcd Semiconductor Manufacturing Limited System and method for synchronous rectifier
US20150188438A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Hyundai Mobis Co., Ltd. Power conversion apparatus for vehicle and method for controlling the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022094119A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 Argo AI, LLC Devices, systems, and methods for mitigating vehicle power loss in battery mode
US11628740B2 (en) 2020-10-29 2023-04-18 Argo AI, LLC Devices, systems, and methods for mitigating vehicle power loss in battery mode

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