KR20170112222A - 차량용 전원 공급 ic - Google Patents

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김진혁
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(주)실리콘인사이드
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Abstract

본 발명은 차량, 특히 전기 자동차에 구비된 고압 배터리의 전력을 저전압으로 변환하여 저압 배터리로 충전을 행하는 DC/DC 컨버터를 포함하는 차량용 전원 공급 IC(Intergrated Circuit)에 관한 것이다.
보다 더 구체적으로 본 발명은, 차량에 탑재된 주행용 모터에 전력을 공급하는 고압 배터리; 상기 고압 배터리 및 주행용 모터 사이에 장착되고, 상기 고압 배터리로부터 공급되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 주행용 모터에 공급하는 인버터; 상기 인버터와 병렬로 고압 배터리에 연결되고, 고압 배터리의 전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터; 상기 고압 배터리와 인버터 사이에 장착되고, 고압 배터리의 전력을 주행용 모터에 공급할 시, 인버터로의 돌입 전류의 억제 처리를 수행하는 콘텍터 회로; 및 상기 콘텍터 회로에 의해 억제 처리의 종료를 검출하면 DC/DC 컨버터의 구동을 허가하는 스위치;를 포함하되, 상기 콘텍터 회로는, 메인 콘텍터와, 상기 메인 콘텍터와 병렬로 배치되고, 프리차지 콘텍터 및 상기 프리차지 콘텍터와 직렬로 배치된 전기 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 IC를 제공한다.

Description

차량용 전원 공급 IC{Power Supply Intergrated Circuit for Vehicle}
본 발명은 차량, 특히 전기 자동차에 구비된 고압 배터리의 전력을 저전압으로 변환하여 저압 배터리로 충전을 행하는 DC/DC 컨버터를 포함하는 차량용 전원 공급 IC(Intergrated Circuit)에 관한 것이다.
일반적으로 화석연료를 이용하는 가솔린 차량의 경우에는 석유 자원의 고갈 및 공해 발생, 그리고 연비의 문제 등이 대두되어 이를 해결할 수 있는 차세대 차량인 전기 자동차에 관심이 집중되고 있다.
최근까지 개발된 전기 자동차는 일반적으로 500V 이상의 고전압의 직류 전력을 축적하는 주행용 배터리인 고압 배터리(102)를 장착하고, 상기 고압 배터리의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터(104) 및 상기 교류 전력에 의해 구동하는 주행용 모터(109)를 구비하여, 위 주행용 모터의 출력을 구동륜에 전달하여 차량을 주행하는 방식을 사용하고 있다.
그리고, 전기 자동차는 상기 고압 배터리와는 별개로 12V 내지 24V의 저전압의 직류 전력을 축적하는 저압 배터리(103)를 장착하고 있으며, 상기 저압 배터리로부터 공급되는 전력에 의해 차량 헤드 램프, 스탑 램프, 오디오, 에어컨디셔너, ECU(Electric Control Unit) 등의 각종 차량 전장품을 구동하게 된다.
상기 저압 배터리(103)는 DC/DC 컨버터(101)를 거쳐서 상기 고압 배터리와 접속되고, 고압 배터리(102)로부터 출력되는 상대적인 고전압의 전력이 DC/DC 컨버터를 통해 상대적인 저전압으로 변환되어 저압 배터리에 축전되도록 구성되어 있다.
이와 같은 전기 자동차는 과대한 돌입 전류가 전기 계통에 입력되어 각종 부품을 손상시키는 것을 방지하기 위해 주행용 모터 등의 구동시에는 돌입 전류 억제 처리, 즉 프리차지 컨트롤(pre-charge control)이 필수적으로 수반되어야 한다.
종래의 전기 자동차는 통상 상기 고압 배터리(102) 및 인버터(104) 간에는 전기적 접속을 단접시키기 위한 메인 콘텍터(106)가 구비되고, 상기 인버터의 입력 단부에는 고압 배터리로부터 공급되는 전압의 변동을 억제하기 위해 입력된 전압을 평활화한 후에 직류 전력으로부터 교류 전력으로의 변환을 수행하기 위한 커패시터(105)가 설치되어 있었다.
위와 같은 구조 하에서 고압 배터리(102)로부터의 직류 전류를 메인 콘텍터(106)를 통해 인버터(104)에 입력하면, 단시간에 상기 커패시터(105)에 매우 큰 돌입 전류가 유입되어, 메인 콘텍터(106)를 손상시키는 문제점이 발생된다.
이와 같은 문제점을 방지하기 위해서, 프리차지 컨트롤이 필요한데, 예를 들면 i) 먼저 메인 콘텍터(106)와 병렬로, 프리차지 콘텍터(107)와 레지스터(108)를 장착한 후, 메인 콘텍터(106)를 ON하기 전에 프리차지 콘텍터(107)를 ON으로 하면, ii) 인버터(104) 입력 단부의 커패시터(105)는 서서히 충전되어 커패시터의 전압이 상승하여, 고압 배터리 측과 커패시터 측의 전위차가 작아지게 되며, iii) 이후에 메인 콘텍터(106)를 ON으로 하는 방식을 들 수 있다.
위와 같은 프리차지 컨트롤을 수행함으로서, 메인 콘텍터(106)를 ON으로 하였을 때 과대한 돌입 전류가 발생하는 것을 방지하여 메인 콘텍터 등의 손상을 방지할 수 있다.
그러나, 종래 기술에 의하면 프리차지 컨트롤 개시로부터 완료까지 통상적인 경우보다 시간이 대폭 소요되는 경우가 발생할 수 있고, 그 경우 커패시터(105)의 전압이 충분히 상승하기 전에 프리차지 컨트롤이 중지되어 주행용 모터(109)의 구동에 실패하는 등의 문제가 발생되는 경우가 있었다. 이는 프리차지 컨트롤 과정에서 DC/DC 컨버터(101)가 작동 개시하는 경우로 인해 발생하는 것이 그 원인으로 알려져 있다.
위와 같은 프리차지 컨트롤 중에 DC/DC 컨버터(101)가 작동 개시하면, DC/DC 컨버터(101)를 통해 저압 배터리(103)측으로 전력이 공급되므로, 커패시터(105)에 공급되는 전력이 저하되어 커패시터(105)의 충전에 일정 정도 이상의 시간이 소요되며, 차량 전장품(110)에서의 전력 소요가 큰 경우에는, 큰 전압 변동이 발생되어 프리차지 컨트롤 중에 커패시터(105)에 충전된 전력이 차량 전장품측으로 흐르기 때문에 커패시터(105)의 전압이 저하되는 경우도 발생할 수 있다.
이로 인해, 커패시터(105)의 충전이 빠르게 행해지지 않아 프리차지 컨트롤에 시간이 많이 소요되므로, 커패시터(105)의 전압이 충분히 상승하기 전에 제어가 중지되고, 그 결과 주행용 모터(109)의 구동에 실패하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 프리차지 중에 DC/DC 컨버터(101)가 작동하면 커패시터(105)의 전압 상승이 느려지므로, 전압 상승율 또는 경과 시간을 기초로 하여 프리차지 컨트롤의 완료를 판정하는 경우에는 판정 오류의 원인이 되고, 커패시터(105)의 전압이 충분히 상승하지 않아 실제 프리차지 완료 조건을 충족시키고 있지 않음에도 불구하고 메인 콘텍터(106)가 ON되어, 과대한 돌입 전류가 발생될 가능성이 있다.
프리차지 컨트롤의 도중에 있어서 DC/DC 컨버터(101)가 작동하는 원인은 고압 배터리(102)의 전압이 충전 상태 등에 의해 상하 변동하는 것에 기인하고 있는 것으로 알려져 있다.
즉, DC/DC 컨버터(101)의 작동 전압은 일반적으로 고압 배터리(102)의 규격 전압(작동 전압) 범위를 기초로 하여 이 고압 배터리(102)의 작동 전압의 하한치보다도 약간 낮은 값으로 설정하고 있다.
그러나, 고압 배터리(102)의 전압은 만충전시에는 작동 전압의 상한치까지 상승하는 경우가 있고, 예컨대 고압 배터리의 작동 전압의 범위가 480V~520V로 설정된 경우 그 상한치인 520V에 도달하는 경우가 발생할 수 있다(도 2의 (a) 참조). 이 경우, 프리차지 컨트롤 도중에 있어서 고압 배터리와 커패시터의 전압차가 충분히 작아지기 전에, 커패시터의 전압이 작동 전압에 도달하게 되어, 이에 의해 DC/DC 컨버터(101)가 구동하는 것이라 할 수 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, DC/DC 컨버터(101)의 작동 전압을 보다 고전압측으로 설정하면, 고압 배터리(102)의 전압이 작동 전압 범위의 하한치 근방에 있는 경우에는, 프리차지 컨트롤을 완료 후 메인 콘텍터(106)를 ON 해도 DC/DC 컨버터(101)가 작동하지 않을 위험성이 있는 문제가 있었다.
따라서, 위와 같은 종래의 차량용 전원공급 회로의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방식의 차량용 전원공급 회로 또는 차량용 전원공급 IC가 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량의 전압 변환 회로를 포함하는 차량용 전원 공급 IC에 있어서, 과대한 돌입 전류의 발생을 방지하고, 주행용 모터의 구동의 실패없이 프리차지 컨트롤을 안정적이고 효율적으로 수행할 수 있는 차량용 전원 공급 IC를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 차량에 탑재된 주행용 모터에 전력을 공급하는 고압 배터리; 상기 고압 배터리 및 주행용 모터 사이에 장착되고, 상기 고압 배터리로부터 공급되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 주행용 모터에 공급하는 인버터; 상기 인버터와 병렬로 고압 배터리에 연결되고, 고압 배터리의 전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터; 상기 고압 배터리와 인버터 사이에 장착되고, 고압 배터리의 전력을 주행용 모터에 공급할 시, 인버터로의 돌입 전류의 억제 처리를 수행하는 콘텍터 회로; 및 상기 콘텍터 회로에 의해 억제 처리의 종료를 검출하면 DC/DC 컨버터의 구동을 허가하는 스위치;를 포함하되, 상기 콘텍터 회로는, 메인 콘텍터와, 상기 메인 콘텍터와 병렬로 배치되고, 프리차지 콘텍터 및 상기 프리차지 콘텍터와 직렬로 배치된 전기 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 IC를 제공한다.
본 발명은 상기 DC/DC 컨버터의 작동을 제어하는 변환기 제어 수단을 구비하고, 상기 DC/DC 컨버터 구동 허가 수단은, 상기 변환기 제어 수단에 구비되며 구동 허가 신호가 입력되고 미리 설정된 작동 전압이 입력되면 상기 DC/DC 컨버터에 작동을 지령하는 구동부와, 상기 DC/DC 컨버터로의 상기 구동 허가 신호의 입력 라인에 구비되어 상기 메인 콘텍터의 OFF로부터 ON으로의 절환과 동기하여 OFF로부터 ON으로 절환되는 스위치를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 차량용 전원 공급 IC에 의하면, DC/DC 컨버터로의 구동 허가 신호의 입력 라인에 메인 콘텍터와 동기하는 스위치를 설치하여 커패시터의 전압이 DC/DC 컨버터의 작동 전압에 도달하는 경우라도 DC/DC 컨버터가 작동하지 않도록 함으로써, 커패시터가 신속하게 충전되어 돌입 전류 발생을 효율적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 프리차지 컨트롤 중지에 의한 구동 실패를 회피하여 안정된 프리차지 컨트롤을 수행할 수 있고, 돌입 전류 억제 처리의 완료 판정의 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 차량용 전원공급 IC를 나타낸 구성도.
도 2는 종래기술에 의한 프리차지 컨트롤 시의 인버터 전압 상승, 고압 배터리 전압 및 DC/DC 컨버터 작동 전압의 관계를 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 차량용 전원공급 IC를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 프리차지 컨트롤 시의 순서도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 프리차지 컨트롤시의 인버터의 전압 상승, 고압 배터리 전압 및 DC/DC 컨버터 작동 전압의 관계를 나타낸 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 차량용 전원공급 IC를 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, DC/DC 컨버터(101), 인버터(104) 및 고압 배터리(102) 간 전기적 접속을 단접하기 위한 메인 콘텍터(106) 및 프리차지 콘텍터(107)가 병렬로 형성되고, 상기 프리차지 콘텍터(107)에는 레지스터(108)가 직렬로 연결되며, 인버터(104)의 입력 단부에는 커패시터(105)가 배치되어 있음을 확인할 수 있다.
한편, 상기 주행용 모터(109)는 인버터(104)를 거쳐서 고압 배터리(102)와 접속되고, 저압 배터리(103)는 DC/DC 컨버터(101)를 거쳐서 인버터(104)와 병렬로 상기 고압 배터리(102)와 접속되며, 또한, 상기 저압 배터리(103)는 각종 차량 전장품(110)과 접속되어 있다.
위와 같은 구조상, 차량의 시동을 거는 경우 등 상기 주행용 모터(109)를 구동시키는 경우에는, 먼저 상기 프리차지 콘텍터(107)가 ON되어 커패시터(105)가 서서히 충전되고, 상기 커패시터(105)가 일정 정도 이상 충전되어 커패시터(105)와 고압 배터리(102)간 전위차가 일정 정도 이하로 작아지면 메인 콘텍터(106)가 ON이 된다.
상기 메인 콘텍터(106)가 ON이 되면, 상기 고압 배터리(102)로부터의 전력이 상기 인버터(104)를 거쳐서 상기 주행용 모터(109)에 공급되고, 이에 연결된 구동륜이 회전 구동되게 된다. 참고로 고압 배터리(102)의 전력이 DC/DC 컨버터(101)를 거쳐서 저전압으로 변환되어 저압 배터리(103)에 축전되면, 저압 배터리(103)로부터의 전원 공급에 의해 각종 차량 전장품(110)이 작동하게 된다.
그리고, DC/DC 컨버터(101)에는 제어 전원으로부터의 전력이 입력되며, 충전용 전원이 되는 고압 배터리(102)측으로부터 작동 전압(규격 전압)이 입력되면 DC/DC 컨버터가 작동을 개시하도록 되어 있다.
도 2는 종래 기술의 프리차지 컨트롤시의 인버터의 전압 상승과, 고압 배터리 전압 및 DC/DC 컨버터 작동 전압의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2 중 도 2의 (a)는 프리차지 컨트롤시의 커패시터(105)의 전압 상승을 나타낸 경우이고, 도 2의 (b)는 고압 배터리 출력 전압이 작동 전압보다 높은 경우를 나타낸 그래프라 할 수 있다.
즉, 도 2의 (a)에서 볼 수 있듯이 차량의 시동을 걸 때 주행용 모터(109)를 구동시키는 경우, i) T1의 지점에서 먼저 프리차지 콘텍터(107)가 ON이 되어 프리차지 컨트롤이 스타트되고, 상기 커패시터(105)가 서서히 충전되어 전압이 상승되게 된다.
ii) 이후 T2의 시점에서 상기 커패시터(105)와 고압 배터리(102)의 전위차가 일정정도로 작아지면(예: 30V 가량), 프리차지 컨트롤을 종료하여 메인 콘텍터(106)가 ON이 되게 되며, iii) 메인 콘텍터(106)가 ON이 되면 커패시터(105)의 전압은 급격히 상승하여 T3의 시점에서 고압 배터리(102)의 전압과 같아진다.
T2 내지 T3의 구간에서, 커패시터(105)의 전압이 DC/DC 컨버터(101)의 작동 전압(도 2에서는 480V로 표시됨)에 도달하면 DC/DC 컨버터(101)가 작동을 개시하여 주행용 모터(102)의 고압 전력을 저전압으로 변환하고 상기 저압 배터리(103)에 전력을 공급하게 된다.
그런데, 전술한 바대로, 종래기술에 의하면 프리차지 컨트롤 과정에서 DC/DC 컨버터(101)가 작동 개시하여 그 결과 프리차지 컨트롤이 중지되어 주행용 모터(109)의 구동에 실패하는 등의 문제가 발생하였고, 또한, 프리차지 중에 DC/DC 컨버터(101)가 작동하면 커패시터(105)의 전압 상승이 느려지므로, 전압 상승율 또는 경과 시간을 기초로 하여 프리차지 컨트롤의 완료 판정의 오류가 발생하여 과대한 돌입 전류가 발생되는 문제점이 있었다. 본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 착안되었다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 차량용 전원공급 IC를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 차량용 전원 공급 IC는, 주행용 모터(109), 고압 배터리(102), 패시터(105)를 갖는 인버터(104), DC/DC 컨버터(10l) 및 프리차지 회로를 포함하는 콘텍터 회로(120)를 구비하여 형성될 수 있다.
상기 주행용 모터(109)는 인버터(104)를 거쳐서 고압 배터리(102)와 접속되고, 상기 저압 배터리(103)는 인버터(104)와 병렬로 DC/DC 컨버터(101)를 거쳐서 고압 배터리(102)와 접속되며, 저압 배터리(103)는 각종 차량 전장품(110)에 접속될 수 있다.
한편, 상기 콘텍터 회로(120)는 메인 콘텍터(106)와, 메인 콘텍터(106)를 바이패스(By-pass)하도록 프리차지 콘텍터(107)와 레지스터(108)가 서로 직렬로 접속되도록 형성되고, 상기 콘텍터 회로(120)는 인버터(104)보다도 고압 배터리(102)측에 배치되어 있으며, 상기 인버터(104)의 입력 단부에는 커패시터(105)를 포함하고 있다.
그러므로, 상기 콘텍터 회로(120)는 프리차지 컨트롤 시, 먼저 프리차지 콘텍터(107)가 ON되어, 레지스터(108)의 전기 저항에 의해 과대한 돌입 전류를 억제하면서 커패시터(105)가 서서히 충전된다. 그리고, 커패시터(105)가 충분히 충전되어 고압 배터리(102)의 전압과 커패시터(105)의 전압의 차이가 소정 전압치 이하(예; 30V)가 되면 메인 콘텍터(106)가 ON되고, 프리차지 콘텍터(107)가 OFF되도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 DC/DC 컨버터(101)에는 제어 전원과, DC/DC 컨버터 구동 허가 신호가 입력되도록 형성될 수 있으며, 상기 DC/DC 컨버터 구동 허가 신호가 입력되는 입력 라인에는 메인 콘텍터(106)와 연동하는 스위치(111)가 장착될 수 있다.
상기 스위치(111)는 메인 콘텍터(106)가 OFF로부터 ON으로 절환하는 것에 연동하여 OFF로부터 ON으로 절환됨으로써 DC/DC 컨버터 구동 허가 신호가 DC/DC 컨버터(101) 내의 컨버터 제어기(112)에 입력되도록 형성될 수 있다.
상기 컨버터 제어기(112)에는 DC/DC 컨버터 구동 허가 신호가 입력되고 미리 설정된 작동 전압이 입력되면 DC/DC 컨버터(101)를 작동시키는 기능을 수행하는 구동부(113)가 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 프리차지 컨트롤 시의 순서도이다.
본 발명에서 프리차지 컨트롤의 완료는, 고압 배터리(102)의 전압과 커패시터(105)의 전압의 전압차가 소정치 이하에 접근함으로써 판정할 수 있지만, 이 밖에 프리차지 컨트롤 개시시부터의 경과 시간이 소정 시간에 도달한 것, 또는 인버터(커패시터)의 전압 상승율이 소정율 이하로 저하한 것을 완료의 조건으로서 판정할 수도 있다.
본 발명에서는 전압차나 전압 상승율의 조건을 기초로 하여 프리차지 컨트롤의 완료 판정을 행할 수 있는데, 도 4에서는 전압차가 소정치 이하에 접근함으로써 프리차지 완료의 판정을 하는 수순을 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 차량의 시동시 등 주행용 모터(109)를 구동시키는 경우, 프리차지 컨트롤이 개시되면, 프리차지 콘텍터(107)가 ON이 되어 타이머가 구동된다(S01).
그리고, 고압 배터리(102)의 전압(Vb)과 커패시터(105)의 전압(Vinv)의 차와, 기설정된 소정치(V0)가 비교된다(S02). 여기서, 고압 배터리(102)의 전압(Vb)과 인버터(104)의 전압(Vinv)의 차가 소정치(V0)보다도 큰 경우에는 S04 단계로 진행하고, 기 계측한 타이머값(T)과 기설정된 소정 시간(T0, 예:5초)이 비교되고, 타이머값(T)이 소정시간(T0)보다도 작은 경우에는 S02 단계로 회귀하게 된다.
한편, S02 단계에서 고압 배터리의 전압(Vb)과 인버터(104)의 전압(Vinv)의 차가 소정치(V0) 이하가 되면 프리차지가 완료된 것으로 판정하여 메인 콘텍터(106)가 ON되고, 프리차지 콘텍터(107)는 OFF된다. 또한, 메인 콘텍터(106)가 ON이 되는 것에 연동하여 스위치(111)가 ON되어 프리차지 컨트롤을 종료한다.
이에 비해 상기 S04단계에서 타이머값(T)이 소정 시간(T0) 이상이 되면 S05 단계로 진행하여 에러 표시를 행하고 프리차지 컨트롤을 종료하게 된다. 즉, S01 단계에 있어서 프리차지 콘텍터(107)가 ON되면, 고압 배터리(102)의 전력이 레지스터(108)를 경유하여 커패시터(105)에 공급되고, 과대한 돌입 전류가 발생되는 일 없이 커패시터(105)가 서서히 충전된다.
그리고, S02 단계에서 커패시터(105)가 충분히 충전되고, 고압 배터리(102)와 커패시터(105)의 전위차가 충분히 작아졌다고 판정되면, S03 단계에서 메인 콘텍터(106)를 ON으로 하고 프리차지 콘텍터(107)를 OFF로 한다.
상기 스위치(111)는 메인 콘텍터(106)의 ON과 연동하여 ON이 되고, DC/DC 컨버터 구동 허가 신호가 DC/DC 컨버터(101)에 입력되는데, 이때, DC/DC 컨버터(101)에는 메인 콘텍터(106)가 ON됨으로써 작동 전압 이상의 전압이 인가되어 있고, 이에 스위치(111)가 ON됨으로써 DC/DC 컨버터 구동 신호가 입력되게 된다.
따라서, DC/DC 컨버터(101)는 작동을 개시하여 고압 배터리(102)의 전력이 DC/DC 컨버터(101)를 거쳐서 저전압으로 변환되고 저압 배터리(103)에 축전되게 되고, 저압 배터리(103)로부터의 전원 공급에 의해 각종 차량 전장품(110)이 작동하게 된다고 할 수 있다.
또한, 상기 메인 콘텍터(106)가 ON되면, 고압 배터리(102)의 직류 전력이 인버터(104)를 거쳐서 교류 전력으로 변환되어 주행용 모터(109)에 공급되고, 주행용 모터(109)를 구동시킴으로써 주행용 모터(109)에 구동 연결된 구동륜이 회전 구동된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 프리차지 컨트롤시의 인버터의 전압 상승, 고압 배터리 전압 및 DC/DC 컨버터 작동 전압의 관계를 나타낸 그래프이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 차량용 전원 공급 IC는, 고압 배터리(102)의 충전율이 높고, 출력 전압이 작동 전압 범위의 상한치 근방에 있을 때에 돌입 전류 제어 처리를 행하는 경우, 커패시터(105)의 전압이 DC/DC 컨버터(101)의 작동 전압(480V)에 도달하였다고 해도 DC/DC 컨버터 구동 허가 수단인 스위치(111)로부터 DC/DC 컨버터 구동 신호가 발생되지 않으므로 DC/DC 컨버터(101)가 작동을 개시하는 것을 방지할 수 있다.
즉 도 5에 실선으로 나타낸 바와 같이, T1의 시점에 있어서 프리차지 콘텍터(107)가 ON되면 커패시터(105)가 서서히 충전되어 전압이 상승하고, T2의 시점에 있어서 커패시터(105)의 전압이 DC/DC 컨버터(101)의 작동 전압에 도달하지만 고압 배터리(102)의 전압과 커패시터(105)의 전압의 차이가 기설정된 소정치(30V)보다도 크기 때문에 이 시점에서 메인 콘텍터(106) 및 스위치(111)가 ON되지 아니하므로, 상기 DC/DC 컨버터(101)가 작동하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 커패시터(105)의 전압이 상승하고, T3의 시점에서 고압 배터리(102)와의 전압의 차이가 소정치(V0)(예; 30V) 이하가 되면, 메인 콘텍터(106)가 ON이 되어 커패시터(105)의 전압이 급상승하여 고압 배터리(102)의 전압과 거의 같아진다. 또한, 메인 콘텍터(106)가 ON되는 것에 연동하여 구동 허가 스위치(111)가 ON에 되어, DC/DC 컨버터(101)가 작동을 개시한다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 차량용 전원 공급 IC는 도3에 점선으로 나타낸 종래 기술과 같이, T2의 시점에서 DC/DC 컨버터(101)가 작동함으로써 T2 내지 T4의 구간에서 고압 배터리(102)의 전력이 DC/DC 컨버터(101)측으로 흘러 커패시터(105)의 전압이 일시적으로 하강하거나 또는 전압 상승이 느려지는 등 커패시터(105)의 전압 상승이 불안정해지는 경우도 발생하지 않는다. 또한, T4의 시점이 되어도 커패시터(105)의 전압이 충분히 상승하지 않아 제어의 타임 오버(중지)에 의해 주행용 모터(109)의 구동에 실패하는 등의 문제도 발생되는 일은 없다.
한편, 본 발명에서는 프리차지 컨트롤 완료의 조건으로서 고압 배터리(102)와 커패시터(105)의 전압차가 소정치 이하인 것을 기준으로 할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 커패시터(105)의 전압 상승율이 소정의 상승율 이하인 것을 프리차지 컨트롤 완료의 조건으로 삼을 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, 프리차지 컨트롤시에 있어서, 커패시터(105)의 전압 상승율은 전압의 상승과 함께 서서히 완만해지므로, 커패시터(105)의 전압 상승이 소정의 전압 상승율 이하가 된 것을 검지하여, 프리차지 컨트롤을 완료하도록 해도 본 실시 형태의 것과 동일한 효과를 얻을 수 있을 것이다. 참고로 본 발명은 종래 기술과 같이 커패시터(105)의 전압 상승이 불안정해지는 일이 없으므로 프리차지 컨트롤의 완료를 오판정하는 일 없이 과대한 돌입 전류를 확실하게 억제할 수 있다.
위와 같이 본 발명의 차량용 전원 공급 IC에 따르면, 돌입 전류 억제 처리 과정에 있어서, 커패시터(105)의 전압이 DC/DC 컨버터(101)의 작동 전압에 도달하는 경우라도 스위치(111)가 DC/DC 컨버터의 구동을 허여하지 않으므로 DC/DC 컨버터가 작동하는 일은 없다. 이로 인해, DC/DC 컨버터에 불필요한 전력을 소모되지 않고 커패시터가 신속하고 효율적으로 충전되어 돌입 전류 억제 처리를 완료할 수 있다.
그리고, 제어 중지에 의한 구동 실패를 회피하여 안정된 프리차지 컨트롤을 수행할 수 있고, 커패시터의 전압 상승율이 안정적이므로, 돌입 전류 억제 처리의 완료를 판정하는 경우에 있어서도 판정 오류를 범하는 일 없이 돌입 전류의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 적절한 전기 저항에 의해 과대한 돌입 전류의 발생을 방지하면서 커패시터의 충전을 행하기 때문에 간단한 구성으로 돌입 전류 억제 처리를 행할 수 있고, DC/DC 컨버터 구동 수단으로서 DC/DC 컨버터로의 구동 허가 신호의 입력 라인에 메인 콘텍터와 동기하는 스위치를 설치하는 것만으로 돌입 전류 억제 처리 중에 DC/DC 컨버터가 작동하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은, 주행용 모터에 전력을 공급하는 고압 배터리와 차량 탑재 전장품에 전력을 공급하는 저압 배터리를 구비한 차량이라면 전기 자동차 또는 하이브리드 차량을 불문하고 어떠한 종류의 차량에라도 적용될 수 있을 것이다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
101 : DC/DC 컨버터 102 : 고압 배터리
103 : 저압 배터리 104 : 인버터
105 : 커패시터 106 : 메인 콘텍터
107 : 프리차지 콘텍터 108 : 레지스터
109 : 주행용 모터 110 : 차량 전장품
111 : 스위치 112 : 컨버터 제어기
113 : 구동부 120 : 콘텍터 회로

Claims (1)

  1. 차량에 탑재된 주행용 모터에 전력을 공급하는 고압 배터리;
    상기 고압 배터리 및 주행용 모터 사이에 장착되고, 상기 고압 배터리로부터 공급되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 주행용 모터에 공급하는 인버터;
    상기 인버터와 병렬로 고압 배터리에 연결되고, 고압 배터리의 전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터;
    상기 고압 배터리와 인버터 사이에 장착되고, 고압 배터리의 전력을 주행용 모터에 공급할 시, 인버터로의 돌입 전류의 억제 처리를 수행하는 콘텍터 회로; 및
    상기 콘텍터 회로에 의해 억제 처리의 종료를 검출하면 DC/DC 컨버터의 구동을 허가하는 스위치;를 포함하되,
    상기 콘텍터 회로는, 메인 콘텍터와, 상기 메인 콘텍터와 병렬로 배치되고, 프리차지 콘텍터 및 상기 프리차지 콘텍터와 직렬로 배치된 전기 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 IC.
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