KR20170088689A - Ldc의 전력효율 개선을 위해 병렬 구성을 이용한 제어방법 및 장치 - Google Patents

Ldc의 전력효율 개선을 위해 병렬 구성을 이용한 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르는 LDC 장치는, 제1전원단자와 제2전원단자 사이에 병렬 연결되어 제1전원단자로부터 입력된 제1전압의 전원을 변환하여 제2전압의 전원을 생성하여 제2전원단자로 출력하는 다수의 LDC; 상기 제1전원단자와 다수의 LDC 사이 각각에 위치하는 다수의 릴레이; 및 상기 제2전원단자로 출력되는 전류량을 검출하여 전력량을 검출하고, 그 검출된 전력량에 대응되게 상기 다수의 릴레이 중 일부를 선택적으로 구동하여 제1전원단자와 선택된 LDC들이 연결되게 하는 전력검출 및 릴레이 제어부;를 구비함을 특징으로 한다.

Description

LDC의 전력효율 개선을 위해 병렬 구성을 이용한 제어방법 및 장치{control method for improving efficiency of ＬＤＣ through parallel architecture and apparatus thereof}
본 발명은 차량용 LDC에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 LDC를 병렬로 연결하여 LDC부를 형성하고, 그 LDC부에 연결되는 부하의 변동에 따라 변화되는 LDC부의 출력전력에 따라 상기 LDC부에 속한 다수의 LDC 중 일부를 선택적으로 동작시켜 LDC의 전력효율을 향상시키는 병렬구성을 이용한 제어 방법 및 그에 따른 LDC 장치에 관한 것이다.
차량용 전장품에서 충전 등의 목적으로 사용되는 일부 구성품을 살펴보면, 고전압 배터리, 이를 충전하기 위한 OBC(On Board Charger), 저전압 배터리, 부하 장치, 저전압직류변환기(LDC: Low voltage DC-DC Converter) 등으로 구성되어 있다. 이중 LDC는 고전압 배터리를 저전압으로 변환하여 저전압 배터리를 충전하거나 부하장치에 전력(Power)을 전달하는 역할을 한다. 또한 환경 문제로 인하여 친환경 자동차에 대한 관심이 증대되고 있고, 이러한 친환경 자동차의 대부분은 전기 에너지를 이용하여 구동하고 있다.
상기 LDC는 차량내에서의 전기 에너지를 저전압 배터리에 충전하고, 부하장치에 전력을 전달하는 역할을 하고 있다. 이러한 LDC가 필요시에 전원이 켜져 있지 않거나, 필요없는 경우에 전원이 켜져 있다면 사용자의 불편함을 초래할 뿐 아니라, 필요없는 전류를 소모하게 될 수 있다.
종래의 경우에는 LDC는 IGN 신호에 의해서만 온오프 제어를 하게 된다. 따라서 주/정차시 사용자가 IGN을 전력 오프시킨 상황에서는 LDC 동작이 불가능하게 된다. 즉 라디오, 에어컨 등의 부하 장치가 사용이 불가능해질 뿐 아니라, 충전시, LDC를 통해 저전압 배터리 충전은 불가능하게 된다. 따라서 사용자는 충전시에도 항상 IGN을 온시켜 놓아야 하는 불편함을 가지게 된다.
이와 같이 IGN 신호에 의해서만 전원이 제어되는 경우, 사용자가 충전을 하는 경우에도 항상 IGN 신호를 인가하고 있어야 하며, 전장품 모두 동작하고 있지 않은 상황이라 하더라도, IGN 신호가 인가되어 있으면 항상 동작하는 비효율성을 가지고 있다. 또한, 실제 LDC가 동작하지 않고 있는 상황이라 하더라도, IGN이 온되어 있는 상황에서는 LDC는 항상 켜져 있기 때문에, 필요없는 전류를 소모하게 된다. 이에 따라 사용자의 편의성을 저해시킬 뿐만 아니라 불필요한 전력의 손실을 발생시켰다.
이러한 문제를 해소하기 위한 기술로는 대한민국 특허청에 특허공개된 제10-2015-0052677호가 있으며, 이는 IGN 신호뿐만 아니라, LDC와 연동되는 타 전장품이 하나라도 온상태로 되어 있는 경우, LDC가 스스로 깨어나 동작하는 상태로 만들고, LDC와 연동되는 타 전장품이 모두 오프상태에 있는 경우 LDC가 이를 인지하여, 스스로 전력 오프(Power OFF) 상태로 동작이 가능하게 하는 전기 자동차의 LDC 제어장치를 제공한다.
이와 같이 종래에는 차량내의 전력에너지를 효율적으로 관리하기 위해 전력 온/오프만을 관리하였으나, 차량내의 전력에너지의 효율향상을 위해 LDC 자체에서의 효율을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요망되었다.
대한민국 특허공개 제1020150052677호 대한민국 특허공개 제1020140082227호 대한민국 특허공개 제1020140016660호 대한민국 특허공개 제1020110054982호
본 발명은 다수의 LDC를 병렬로 연결하여 LDC부를 형성하고, 그 LDC부에 연결되는 부하의 변동에 따라 변화되는 LDC부의 출력전력에 따라 상기 LDC부에 속한 다수의 LDC 중 일부를 선택적으로 동작시켜 LDC의 전력효율을 향상시키는 병렬 구성을 이용한 제어방법 및 그에 따른 LDC 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, LDC 장치에 있어서, 제1전원단자와 제2전원단자 사이에 병렬 연결되어 제1전원단자로부터 입력된 제1전압의 전원을 변환하여 제2전압의 전원을 생성하여 제2전원단자로 출력하는 다수의 LDC; 상기 제1전원단자와 다수의 LDC 사이 각각에 위치하는 다수의 릴레이; 및 상기 제2전원단자로 출력되는 전류량을 검출하여 전력량을 검출하고, 그 검출된 전력량에 대응되게 상기 다수의 릴레이 중 일부를 선택적으로 구동하여 제1전원단자와 선택된 LDC들이 연결되게 하는 전력검출 및 릴레이 제어부;를 포함하는 LDC 장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 전력검출 및 릴레이 제어부는, 전력량에 대한 다수개의 범위 및 그 다수개의 범위에 대응되게 릴레이 갯수가 설정되며, 상기 검출된 전력량이 속하는 범위를 검출하고, 그 검출된 범위에 대응되는 릴레이 갯수에 대응되는 릴레이들에 구동신호를 제공할 수 있다.
바람직하게, 상기 LDC 장치는 차량 내에서의 전기에너지를 저전압 배터리에 충전하고 부하장치에 상기 전기에너지를 전달할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1전원단자와 제2전원단자 사이에 병렬 연결되어 제1전원단자로부터 입력된 제1전압의 전원을 변환하여 제2전압의 전원을 생성하여 제2전원단자로 출력하는 다수의 LDC 및 상기 제1전원단자와 다수의 LDC 사이 각각에 위치하는 다수의 릴레이; 및 상기 다수의 릴레이를 제어하는 전력검출 및 릴레이 제어부로 구성되는 LDC 장치에서의 병렬로 연결된 다수의 LDC에 대한 제어방법에 있어서, 상기 전력검출 및 릴레이 제어부가, 상기 제2전원단자로 출력되는 전류량을 검출하여 전력량을 검출하는 단계; 그 검출된 전력량에 대응되게 상기 다수의 릴레이 중 일부를 선택적으로 구동하여 제1전원단자와 선택된 LDC들이 연결되게 하는 단계;를 포함하는 병렬구성을 이용한 제어방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 전력검출 및 릴레이 제어부가, 전력량에 대한 다수개의 범위 및 그 다수개의 범위에 대응되게 릴레이 갯수가 설정되며, 상기 검출된 전력량이 속하는 범위를 검출하고, 그 검출된 범위에 대응되는 릴레이 갯수에 대응되는 릴레이들에 구동신호를 제공할 수 있다.
바람직하게, 상기 LDC 장치는 차량 내에서의 전기에너지를 저전압 배터리에 충전하고 부하장치에 상기 전기에너지를 전달할 수 있다.
상기한 본 발명은 다수의 LDC를 병렬로 연결하여 LDC부를 형성하고, 그 LDC부에 연결되는 부하의 변동에 따라 변화되는 LDC부의 출력전력에 따라 상기 LDC부에 속한 다수의 LDC 중 일부를 선택적으로 동작시켜 LDC의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬로 연결된 다수의 LDC에 대한 제어장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬로 연결된 다수의 LDC에 대한 제어장치의 효율을 나타낸 도면.
본 발명은 다수의 LDC를 병렬로 연결하여 LDC부를 형성하고, 그 LDC부에 연결되는 부하의 변동에 따라 변화되는 LDC부의 출력전력에 따라 상기 LDC부에 속한 다수의 LDC 중 일부를 선택적으로 동작시켜 LDC의 효율을 향상시킬 수 있다.
<LDC 장치의 구성>
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LDC 장치의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.
상기 LDC 장치(100)는 제1 내지 제4릴레이(102~108)와 제1 내지 제4LDC(110~116)와 전력검출 및 릴레이 제어부(118)로 구성된다. 여기서 상기 제1 내지 제4LDC(110~116)는 제1전원단자와 제2전원단자 사이에 병렬 연결된다.
상기 제1릴레이(102)는 제1전원단자와 제1LDC(110) 사이에 위치하여, 전력검출 및 릴레이 제어부(118)의 제어에 따라 제1전원단자와 제1LDC(110) 사이를 연결하거나 연결해제한다.
상기 제2릴레이(104)는 제1전원단자와 제2LDC(112) 사이에 위치하여, 전력검출 및 릴레이 제어부(118)의 제어에 따라 제1전원단자와 제2LDC(112) 사이를 연결하거나 연결해제한다.
상기 제3릴레이(106)는 제1전원단자와 제3LDC(114) 사이에 위치하여, 전력검출 및 릴레이 제어부(118)의 제어에 따라 제1전원단자와 제3LDC(114) 사이를 연결하거나 연결해제한다.
상기 제4릴레이(108)는 제1전원단자와 제4LDC(116) 사이에 위치하여, 전력검출 및 릴레이 제어부(118)의 제어에 따라 제1전원단자와 제4LDC(116) 사이를 연결하거나 연결해제한다.
상기 제1LDC(110)는 제1릴레이(102)와 제2전원단자 사이에 연결되어 제1릴레이(102)를 통해 연결되어 제1전원단자로 입력되는 고전압을 저전압으로 변환하여 제2전원단자로 출력한다.
상기 제2LDC(112)는 제2릴레이(104)와 제2전원단자 사이에 연결되어 제2릴레이(104)를 통해 연결되어 제1전원단자로 입력되는 고전압을 저전압으로 변환하여 제2전원단자로 출력한다.
상기 제3LDC(114)는 제3릴레이(106)와 제2전원단자 사이에 연결되어 제3릴레이(106)를 통해 연결되어 제1전원단자로 입력되는 고전압을 저전압으로 변환하여 제2전원단자로 출력한다.
상기 제4LDC(116)는 제4릴레이(108)와 제2전원단자 사이에 연결되어 제4릴레이(108)를 통해 연결되어 제1전원단자로 입력되는 고전압을 저전압으로 변환하여 제2전원단자로 출력한다.
상기 전력검출 및 릴레이 제어부(118)는 상기 제2전원단자로 출력되는 전류값을 검출하고, 그 전류값에 출력전압을 곱하여 전력량을 산출하고, 그 전력량에 대응되게 미리 정해진 릴레이들을 선택적으로 구동함으로써 LDC 장치의 효율을 향상시킨다. 여기서, 상기 전류값은 상기 제2전원단자에 연결된 부하에 따라 그 크기가 가변된다.
이러한 효율 향상을 도 2를 참조하여 설명한다. 상기 도 2는 본 발명에 따른 LDC의 수에 따라 제2전원단자로 출력되는 전류값을 토대로 산출된 전력량을 나타낸 것으로, 전력량에 따라 최적 LDC의 수가 상이하다. 즉 0KW이상 0.5KW미만의 제1범위에서는 LDC가 1개인 경우에 효율이 높고, 0.5KW이상 1KW미만의 제2범위에서는 LDC가 2개인 경우에 효율이 높고, 1KW이상 1.5KW미만의 제3범위에서는 LDC가 3개인 경우에 효율이 높고, 1.5KW이상 2.0KW미만의 제4범위에서는 LDC가 4개인 경우에 효율이 높다.
이러한 특징에 따라 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력검출 및 릴레이 제어부(118)는 제2전원단자로 출력되는 전류값을 토대로 산출된 전력량이 속한 범위에 대응되게 제1 내지 제4릴레이(102~108)를 구동한다. 즉, 상기 전력검출 및 릴레이 제어부(118)는 검출한 전력량이 제1범위에 속하면 제1 내지 제4릴레이(102~108) 중 하나를 구동하고, 제2범위에 속하면 제1 내지 제4릴레이(102~108) 중 두개를 구동하고, 제3범위에 속하면 제1 내지 제4릴레이(102~108) 중 세개를 구동하고, 제4범위에 속하면 제1 내지 제4릴레이(102~108) 중 네개를 구동한다.
100 : LDC 장치
102 ~ 108 : 제1 ~ 제4릴레이
110 ~ 116 : 제1 ~ 제4LDC
118 : 전력검출 및 릴레이 제어부

Claims (8)

  1. LDC 장치에 있어서,
    제1전원단자와 제2전원단자 사이에 병렬 연결되어 제1전원단자로부터 입력된 제1전압의 전원을 변환하여 제2전압의 전원을 생성하여 제2전원단자로 출력하는 다수의 LDC;
    상기 제1전원단자와 다수의 LDC 사이 각각에 위치하는 다수의 릴레이; 및
    상기 제2전원단자로 출력되는 전류량을 검출하여 전력량을 검출하고, 그 검출된 전력량에 대응되게 상기 다수의 릴레이 중 일부를 선택적으로 구동하여 제1전원단자와 선택된 LDC들이 연결되게 하는 전력검출 및 릴레이 제어부;를 구비함을 특징으로 하는 LDC 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력검출 및 릴레이 제어부는,
    전력량에 대한 다수개의 범위 및 그 다수개의 범위에 대응되게 릴레이 갯수가 설정되며,
    상기 검출된 전력량이 속하는 범위를 검출하고, 그 검출된 범위에 대응되는 릴레이 갯수에 대응되는 릴레이들에 구동신호를 제공함을 특징으로 하는 LDC 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 LDC 장치는 차량내에서의 전기에너지를 저전압 배터리에 충전하고 부하장치에 상기 전기에너지를 전달하는 것을 특징으로 하는 LDC 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 LDC의 개수는 상기 제2전원단자로 출력되는 전류값을 토대로 산출되는 전력량에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 LDC 장치.
  5. 제1전원단자와 제2전원단자 사이에 병렬 연결되어 제1전원단자로부터 입력된 제1전압의 전원을 변환하여 제2전압의 전원을 생성하여 제2전원단자로 출력하는 다수의 LDC 및 상기 제1전원단자와 다수의 LDC 사이 각각에 위치하는 다수의 릴레이; 및 상기 다수의 릴레이를 제어하는 전력검출 및 릴레이 제어부로 구성되는 LDC 장치의 제어방법에 있어서,
    상기 전력검출 및 릴레이 제어부가,
    상기 제2전원단자로 출력되는 전류량을 검출하여 전력량을 검출하는 단계;
    그 검출된 전력량에 대응되게 상기 다수의 릴레이 중 일부를 선택적으로 구동하여 제1전원단자와 선택된 LDC들이 연결되게 하는 단계;를 구비함을 특징으로 하는 LDC의 병렬구성을 이용한 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전력검출 및 릴레이 제어부가,
    전력량에 대한 다수개의 범위 및 그 다수개의 범위에 대응되게 릴레이 갯수가 설정되며,
    상기 검출된 전력량이 속하는 범위를 검출하고, 그 검출된 범위에 대응되는 릴레이 갯수에 대응되는 릴레이들에 구동신호를 제공함을 특징으로 하는 LDC의 병렬구성을 이용한 제어방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 LDC 장치는 차량내에서의 전기에너지를 저전압 배터리에 충전하고 부하장치에 상기 전기에너지를 전달하는 것을 특징으로 하는 LDC의 병렬구성을 이용한 제어방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 LDC의 개수는 상기 제2전원단자로 출력되는 전류값을 토대로 산출되는 전력량에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 LDC의 병렬구성을 이용한 제어방법.
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