KR20190043733A - Apparatus for preventing over current of converter system and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량에 탑재되는 DC-DC 컨버터 시스템의 과전류를 방지하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overcurrent prevention apparatus and method for a converter system, and more particularly, to an overcurrent prevention apparatus and method for a converter system that prevents an overcurrent of a DC-DC converter system mounted in a vehicle.
차량의 전력시스템은 차량 내의 전자 부품, 안전 부품 또는 각종 액세서리를 가동하기 위해 차량의 각 전장부하로 전력을 공급하는 시스템으로서, 일반적으로 직류전압을 공급하여 차량 내의 전자 부품들을 가동한다. 종래에는 차량의 전력시스템으로 12V 전력시스템이 사용되었으나, 최근에는 에너지 용량을 증가시키고, 고출력의 전자 부품을 사용하여 전력 효율성을 향상시키기 위해 48V 전력시스템이 보급되고 있다.BACKGROUND ART [0002] A power system of a vehicle is a system that supplies electric power to each electric load of a vehicle in order to operate an electronic component, a safety component or various accessories in a vehicle, and generally supplies a DC voltage to operate electronic components in the vehicle. Conventionally, a 12V power system has been used as a power system of a vehicle, but in recent years, a 48V power system has been popularized to increase energy capacity and improve power efficiency by using high-output electronic components.
다만, 48V 전력시스템을 적용하는 경우, 종래의 12V 전압으로 가동되던 차량의 모든 전자 부품을 48V 용으로 교체해야 하는 문제점이 존재하여, 12V 및 48V의 전압을 함께 공급할 수 있는 12V/48V 듀얼 전원 시스템이 개발되었으며, 이에 따라 소모전력이 적은 부품은 기존과 같이 12V 전압으로 가동시키고, 전동식 조향장치, 공조시스템 및 BSG(Belt-driven Starter Generator)와 같이 소모전력이 큰 부품은 48V 전압으로 가동시켜 전력을 효율적으로 활용할 수 있게 되었다. 12V-48V 전력 변환 시스템으로는 통상적으로 DC-DC 컨버터가 사용되며, DC-DC 컨버터는 고용량을 수용하고 전력 변환의 빠른 응답성을 확보하며, 전류를 분담하여 효율성을 향상시키기 위해 멀티페이즈 구조로 사용되고 있다.However, when the 48V power system is applied, there is a problem that all the electronic parts of the vehicle, which was operated by the conventional 12V voltage, have to be replaced for 48V, so that a 12V / 48V dual power system The components with low power consumption are operated at a voltage of 12V as in the past, and components with high power consumption such as an electric steering system, an air conditioning system and a belt-driven starter generator (BSG) are operated at a voltage of 48V, Can be efficiently utilized. DC-DC converters are commonly used for 12V-48V power conversion systems. DC-DC converters accept high capacity, ensure quick response of power conversion, and have multi-phase structure .
이러한 DC-DC 컨버터는 하이브리드 차량에 적용되어 48V 배터리 및 12V 배터리를 충전시키는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 일반 주행 시, 하이브리드 차량은 48V 배터리에서 전력을 받아 인버터를 통해 전기 모터를 구동시킨다. 구동된 전기 모터는 동력 분배기에 동력을 전달하여 엔진을 구동함으로써, 하이브리드 자동차는 주행할 수 있다. 그리고, 48V 배터리에 연결된 DC-DC 컨버터는 12V 배터리를 충전시켜 차량 내 저전압 전장 부하에 전력을 공급할 수 있다.These DC-DC converters can be applied to hybrid vehicles to charge 48V batteries and 12V batteries. That is, during normal driving, the hybrid vehicle receives power from the 48V battery and drives the electric motor through the inverter. The driven electric motor transmits the power to the power distributor to drive the engine, so that the hybrid vehicle can run. And a DC-DC converter connected to a 48V battery can charge a 12V battery to power the in-vehicle low-voltage electrical load.
본 발명의 목적은 차량에 탑재된 DC-DC 컨버터의 동작 과정에서 발생할 수 있는 로드 덤프(Load Dump), 역전류 및 과전류가 발생할 수 있는 조건을 사전에 감지하여 과전류를 방지함으로써 컨버터 소자의 소손을 방지하기 위한 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a DC-DC converter and a method of controlling the DC-DC converter of a vehicle in which a load dump, a reverse current, and an over- And preventing overcurrent in the converter system.
본 발명의 일 측면에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치는 고전압 전원 및 저전압 전원 간에 양방향으로 전력을 변환하는 컨버터부, 상기 컨버터부 및 상기 고전압 전원 간의 연결을 단속하는 고전압 백투백 스위치, 및 상기 컨버터부 및 상기 저전압 전원 간의 연결을 단속하는 저전압 백투백 스위치, 및 상기 고전압 전원에 연결되는 DC-LINK단 전압에 기초하여 판단한, 상기 저전압 전원으로부터 상기 고전압 전원으로 연결되는 폐루프에 대한 과전류 발생 조건이 충족된 경우, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.An overcurrent prevention apparatus of a converter system according to an aspect of the present invention includes a converter section for converting power in both directions between a high voltage power source and a low voltage power source, a high voltage back-up switch for interrupting a connection between the converter section and the high voltage power source, Voltage back-to-back switch for interrupting the connection between the low-voltage power source and the closed loop connected to the high-voltage power source, which is determined on the basis of the DC-link terminal voltage connected to the high-voltage power source, And a controller for turning off at least one of the high-voltage back-up switch and the low-voltage back-up switch.
상기 DC-LINK단 전압을 평활하는 링크 커패시터를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 링크 커패시터에 대한 프리차지(Pre-Charge) 모드, 및 상기 컨버터부가 동작하는 컨버팅 모드의 각 모드에 대하여 각각 제1 과전류 발생 조건 및 제2 과전류 발생 조건이 충족되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.And a link capacitor for smoothing the DC-link terminal voltage, wherein the control unit controls the DC-link terminal voltage of the first capacitor for each mode of the pre-charge mode for the link capacitor and the conversion mode in which the converter operates, And determining whether the overcurrent generating condition and the second overcurrent generating condition are satisfied.
상기 제어부는, 상기 프리차지 모드에서, 상기 DC-LINK단 전압이 미리 설정된 제1 기준전압 이하인 경우, 상기 제1 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.And the controller determines that the first overcurrent generating condition is satisfied when the DC-link terminal voltage is equal to or less than a predetermined first reference voltage in the pre-charge mode.
상기 제어부는, 상기 컨버팅 모드에서, 상기 DC-LINK단 전압이 미리 설정된 제2 기준전압 이하인 경우, 상기 제2 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단하되, 상기 제2 기준전압은 상기 제1 기준전압 이상인 것을 특징으로 한다.Wherein the controller determines that the second overcurrent generating condition is satisfied when the DC-link terminal voltage is equal to or lower than a preset second reference voltage in the converting mode, and the second reference voltage is higher than the first reference voltage .
상기 제어부는, 상기 과전류 발생 조건이 충족된 경우, 상기 컨버터부에 대한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 중지한 후, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 것을 특징으로 한다.Wherein the control unit stops PWM (Pulse Width Modulation) control for the converter unit when the overcurrent generation condition is satisfied, and then turns off at least one of the high voltage back up switch and the low voltage back up switch .
상기 제어부는, 상기 폐루프를 흐르는 전류가 미리 설정된 기준전류 이상인 경우, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 것을 특징으로 한다.Wherein the control unit turns off at least one of the high voltage back-up switch and the low-voltage back-up switch when the current flowing through the closed loop is equal to or greater than a preset reference current.
본 발명의 일 측면에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법은 제어부가, 상기 고전압 전원에 연결되는 DC-LINK단 전압에 기초하여, 상기 저전압 전원으로부터 상기 고전압 전원으로 연결되는 폐루프에 대한 과전류 발생 조건이 충족되었는지 판단하는 단계, 및 상기 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The overcurrent prevention method of the converter system according to an aspect of the present invention is characterized in that the control unit controls the overcurrent generation condition for the closed loop connected from the low voltage power source to the high voltage power source based on the DC- And when the overcurrent generating condition is determined to be satisfied, the control unit turns off at least one of the high voltage back up switch and the low voltage back up switch.
상기 컨버터 시스템은, 상기 DC-LINK단을 평활하는 링크 커패시터를 더 포함하고, 상기 과전류 발생 조건이 충족되었는지 판단하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 링크 커패시터에 대한 프리차지(Pre-Charge) 모드, 및 상기 컨버터부가 동작하는 컨버팅 모드의 각 모드에 대하여 각각 제1 과전류 발생 조건 및 제2 과전류 발생 조건이 충족되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.The converter system further includes a link capacitor for smoothing the DC-LINK stage. In the step of determining whether the overcurrent generation condition is satisfied, the control unit controls the pre-charge mode for the link capacitor, And determining whether the first overcurrent generating condition and the second overcurrent generating condition are satisfied for each mode of the converting mode in which the converter unit operates.
상기 과전류 발생 조건이 충족되었는지 판단하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 프리차지 모드에서, 상기 DC-LINK단 전압이 미리 설정된 제1 기준전압 이하인 경우, 상기 제1 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the step of determining whether the overcurrent generation condition is satisfied, the controller determines that the first overcurrent generation condition is satisfied when the DC-link terminal voltage is equal to or less than a predetermined first reference voltage in the precharge mode .
상기 턴 오프시키는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 과전류 발생 조건이 충족된 경우, 상기 컨버터부에 대한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 중지한 후, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 것을 특징으로 한다.In the turning-off step, the controller stops the PWM (Pulse Width Modulation) control for the converter unit when the overcurrent generation condition is satisfied, and then turns on the at least one of the high voltage back-up switch and the low voltage back- Off state.
상기 제어부가, 상기 폐루프를 흐르는 전류가 미리 설정된 기준전류 이상인 경우, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The control unit may further comprise the step of turning off at least one of the high voltage back-up switch and the low-voltage back-up switch when the current flowing through the closed loop is equal to or greater than a preset reference current.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 컨버터 시스템의 고전압 배터리 측의 전압에 기초하여 과전류 발생을 예측함으로써 과전류를 사전에 방지할 수 있는 동시에, 컨버터 시스템에 흐르는 과전류가 발생한 경우 스위치 제어를 통해 즉시 과전류를 제거하는 이중의 보호 로직을 통해 컨버터 소자의 소손을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라 배터리의 수명을 향상시킬 수 있는 효과를 달성할 수 있다.According to an aspect of the present invention, an overcurrent can be prevented in advance by predicting occurrence of an overcurrent based on a voltage on a high-voltage battery side of a converter system, and when an overcurrent flowing in a converter system occurs, It is possible to effectively prevent the converter element from being burned out through the double protection logic for eliminating the overcurrent, thereby achieving the effect of improving the life of the battery.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치에서 부스트 모드에서의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치에서 벅 모드에서의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치에서 프리차지 모드에서의 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치에서 제어부의 구성을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a circuit diagram for explaining an overcurrent prevention device of a converter system according to an embodiment of the present invention.
2 is an equivalent circuit diagram in boost mode in an overcurrent prevention device of a converter system according to an embodiment of the present invention.
3 is an equivalent circuit diagram in a buck mode in an overcurrent protection device of a converter system according to an embodiment of the present invention.
4 is an equivalent circuit diagram in a precharge mode in an overcurrent prevention device of a converter system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a configuration of a control unit in an overcurrent prevention apparatus of a converter system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an overcurrent prevention method of a converter system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an overcurrent prevention apparatus and method of a converter system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치를 설명하기 위한 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치에서 부스트 모드에서의 등가 회로도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치에서 벅 모드에서의 등가 회로도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치에서 프리차지 모드에서의 등가 회로도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치에서 제어부의 구성을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 1 is a circuit diagram for explaining an overcurrent prevention device of a converter system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram in a boost mode in an overcurrent prevention device of a converter system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an equivalent circuit diagram in a buck mode in an overcurrent prevention apparatus of a converter system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of an overcurrent prevention apparatus of a converter system according to an embodiment of the present invention. 5 is a flowchart for explaining a configuration of a control unit in an overcurrent prevention apparatus of a converter system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치는 고전압 전원(HV), 저전압 전원(LV), 컨버터부(CVT), 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET), 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET), 링크 커패시터(C_LINK) 및 제어부(ECU)를 포함할 수 있다.1, an overcurrent prevention apparatus of a converter system according to an embodiment of the present invention includes a high voltage power source HV, a low voltage power source LV, a converter unit CVT, a high voltage back and forth switch HV_BTB_FET, LV_BTB_FET), a link capacitor C_LINK, and a control unit (ECU).
고전압 전원(HV) 및 저전압 전원(LV)은 차량 내의 각 전자 부품에 각각 고전압 및 저전압을 공급할 수 있으며, 상호 간의 전력 변환을 위해 컨버터부(CVT)에 전기적으로 연결될 수 있다. 고전압 전원(HV) 및 저전압 전원(LV)은 통상적인 전력 변환 시스템에 따라 각각 48V 전원 및 12V 전원으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 고전압 전원(HV) 및 저전압 전원(LV)은 리튬 배터리, 납축전지, 슈퍼 캐패시터 또는 울트라 캐패시터가 단독 또는 조합되어 구성될 수 있으나 상기한 대상에 한정되지 않고 차량의 전자 부품에 전원을 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.The high voltage power supply (HV) and the low voltage power supply (LV) can supply high voltage and low voltage to each electronic component in the vehicle, respectively, and can be electrically connected to the converter unit (CVT) for mutual power conversion. The high voltage power supply (HV) and the low voltage power supply (LV) may be configured with a 48V power supply and a 12V power supply according to a conventional power conversion system, but are not limited thereto. Also, the high voltage power source (HV) and the low voltage power source (LV) may be constituted by a lithium battery, a lead acid battery, a super capacitor or an ultracapacitor, either alone or in combination. However, All configurations can be included.
컨버터부(CVT)는 도 1에 도시된 것과 같이 일단이 고전압 전원(HV)에, 타단이 저전압 전원(LV)에 전기적으로 연결되어 고전압 전원(HV)과 저전압 전원(LV) 간의 양방향 전력 변환을 수행할 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이 컨버터부(CVT)는 양방향 DC-DC 컨버터로 구현될 수 있으며, 이에 따라 고전압 전원(HV)과 저전압 전원(LV) 간의 양방향 전력 변환을 위해 상보적으로 동작하는 벅 스위치(HSFET)와 부스트 스위치(LSFET), 및 벅 스위치(HSFET)와 부스트 스위치(LSFET)의 연결 단자에 접속되는 인덕터(L)를 포함할 수 있다.1, the converter unit CVT is electrically connected to the high voltage power supply HV at one end and to the low voltage power supply LV at the other end to perform bidirectional power conversion between the high voltage power supply HV and the low voltage power supply LV Can be performed. As shown in FIG. 1, the converter unit CVT may be implemented as a bidirectional DC-DC converter, and thus a complementary buck switch (not shown) for bidirectional power conversion between the high voltage power supply HV and the low voltage power supply LV (HSFET) and a boost switch (LSFET), and an inductor L connected to a connection terminal of a buck switch (HSFET) and a boost switch (LSFET).
컨버터부(CVT)는 후술할 제어부(ECU)에 의해 벅 스위치(HSFET) 및 부스트 스위치(LSFET)가 PWM(Pulse Width Modulation) 제어되어 상보적으로 동작되며, 이에 따라 인덕터(L)에 에너지가 저장되고 방전되는 과정을 반복 수행함으로써 고전압 전원(HV)과 저전압 전원(LV) 간의 전력 변환을 수행할 수 있다. 도 2 및 도 3은 저전압 전원(LV)이 컨버터부(CVT)에 의해 승압되어 고전압 전원(HV)이 충전되는 부스트 모드(Boost Mode), 및 고전압 전원(HV)이 컨버터부(CVT)에 의해 감압되어 저전압 전원(LV)이 충전되는 벅 모드(Buck Mode)에서의 등가 회로를 도시하고 있다. 한편, 벅 스위치(HSFET) 및 부스트 스위치(LSFET)는 FET(Field Effect Transitor)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 스위치가 채용될 수 있다.The converter unit CVT is complementarily operated by PWM (Pulse Width Modulation) control of a buck switch (HSFET) and a boost switch (LSFET) by a control unit (ECU) to be described later, The power conversion between the high voltage power source (HV) and the low voltage power source (LV) can be performed. 2 and 3 show a boost mode in which the low voltage power supply LV is boosted by the converter unit CVT and the high voltage power supply HV is charged and the high voltage power supply HV is connected to the converter unit CVT And an equivalent circuit in a buck mode in which the low voltage power source (LV) is charged is depressurized. Meanwhile, the buck switch (HSFET) and the boost switch (LSFET) may be configured as a field effect transistor (FET), but the present invention is not limited thereto and various types of switches may be employed.
고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET)는 컨버터부(CVT)와, 고전압 전원(HV) 및 저전압 전원(LV) 간의 전기적 연결을 각각 단속(즉, 전기적으로 연결하거나 차단)할 수 있다. 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET)는 FET(Field Effect Transitor)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 스위치가 채용될 수도 있다.The high voltage back-to-back switch HV_BTB_FET and the low voltage back-to-back switch LV_BTB_FET can respectively interrupt (i.e., electrically connect or disconnect) the electrical connection between the converter section CVT and the high voltage power supply HV and the low voltage power supply LV . The high-voltage back-to-back switch (HV_BTB_FET) and the low-voltage back-to-back switch (LV_BTB_FET) may be configured as a FET (Field Effect Transistor), but the present invention is not limited thereto.
링크 커패시터(C_LINK)는 고전압 전원(HV)에 연결되는 DC-LINK단의 전압을 평활할 수 있다. 즉, 컨버터부(CVT)에 의한 전력 변환 시 DC-LINK단의 전압을 평활하여 일정한 전압 공급이 가능하도록 하는 역할을 수행할 수 있다. 링크 커패시터(C_LINK)는 컨버터 시스템의 기동 초기, 컨버터부(CVT)의 부스트 모드 동작에 따른 프리차지 모드에 의해 충전되며, 이에 따라 메인 릴레이(MR)가 단락될 때 고전압 전원(HV) 및 링크 커패시터(C_LINK)의 전위 차로 인한 돌입전류가 제거될 수 있다.The link capacitor C_LINK can smooth the voltage of the DC-link terminal connected to the high voltage power supply HV. That is, it can perform a role of smoothing the DC-link voltage during power conversion by the converter unit (CVT) so that a constant voltage can be supplied. The link capacitor C_LINK is charged by the precharge mode according to the boost mode operation of the converter unit CVT at the start of the converter system so that when the main relay MR is short- The inrush current due to the potential difference of the capacitor C_LINK can be eliminated.
제어부(ECU)는 전술한 것과 같이 전력 변환 시스템에 포함된 벅 스위치(HSFET) 및 부스트 스위치(LSFET)를 PWM 제어하고, 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET)의 턴 온/턴 오프를 각각 제어함으로써, 컨버터부(CVT)로 하여금 고전압 전원(HV)과 저전압 전원(LV) 간의 양방향 전력 변환을 수행할 수 있도록 할 수 있다.The control unit ECU PWM controls the buck switch (HSFET) and the boost switch (LSFET) included in the power conversion system as described above, and turns on / off the high voltage back-up battery switch HV_BTB_FET and the low voltage back- Respectively, so that the converter unit CVT can perform bi-directional power conversion between the high voltage power supply HV and the low voltage power supply LV.
본 실시예에서 제어부(ECU)는 고전압 전원(HV)에 연결되는 DC-Link단 전압에 기초하여 판단한, 저전압 전원(LV)으로부터 고전압 전원(HV)으로 연결되는 폐루프에 대한 과전류 발생 조건이 충족된 경우, 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상을 턴 오프시켜 과전류를 제거함으로써 컨버터 시스템을 구성하는 소자의 소손을 방지할 수 있다.In this embodiment, the control unit ECU determines whether the overcurrent generation condition for the closed loop connected from the low voltage power supply (LV) to the high voltage power supply (HV), which is determined based on the DC-Link short voltage connected to the high voltage power supply , One or more of the high-voltage back-to-back switch (HV_BTB_FET) and the low-voltage back-to-back switch (LV_BTB_FET) can be turned off to remove the overcurrent, thereby preventing the components constituting the converter system from being burned out.
구체적으로, 컨버터 시스템의 기동 초기로부터 링크 커패시터(C_LINK)에 대하여 프리차지를 수행하고, 컨버터부(CVT)에 의한 전력 변환이 수행되는 과정에서 메인 릴레이(MR)를 비롯하여 각 스위치의 턴 온/턴 오프 동작에 따라 DC-Link단 전압이 저전압 전원(LV)의 전압 이하로 감소하는 경우가 발생할 수 있으며, 이로 인해 저전압 전원(LV)으로부터 고전압 전원(HV)으로 흐르는 과전류가 발생할 수 있으므로, 본 실시예의 제어부(ECU)는 DC-Link단 전압에 기초하여 과전류 발생 조건의 충족 여부를 판단하고, 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단된 경우 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상을 턴 오프시켜 과전류를 제거함으로써 컨버터 시스템을 구성하는 소자의 소손을 방지할 수 있다.Specifically, during the initialization of the converter system, precharging is performed on the link capacitor C_LINK, and during the power conversion by the converter unit (CVT), the main relay (MR) The DC-link short-circuit voltage may drop below the voltage of the low-voltage power supply LV in accordance with the OFF operation. As a result, an overcurrent from the low-voltage power supply LV to the high-voltage power supply HV may occur. The exemplary control unit ECU determines whether or not the overcurrent generation condition is satisfied based on the DC-Link short-circuit voltage, and when it is determined that the overcurrent generation condition is satisfied, at least one of the high-voltage back-up battery switch HV_BTB_FET and the low- It is possible to prevent the elements constituting the converter system from being burned out by removing the overcurrent.
이때, 제어부(ECU)는 링크 커패시터(C_LINK)에 대한 프리차지(Pre-Charge) 모드, 및 컨버터부(CVT)가 동작하는 컨버팅 모드(즉, 부스트 모드(Boost Mode) 및 벅 모드(Buck Mode))의 각 모드에 대하여 각각 제1 과전류 발생 조건 및 제2 과전류 발생 조건이 충족되었는지 여부를 판단할 수 있다.At this time, the control unit ECU controls the pre-charge mode for the link capacitor C_LINK and the conversion mode (i.e., the boost mode and the buck mode) in which the converter unit CVT operates. The first overcurrent generating condition and the second overcurrent generating condition are satisfied, respectively.
즉, 기동 초기에 링크 커패시터(C_LINK)를 충전하는 프리차지 모드와, 컨버터부(CVT)가 전력 변환을 수행하는 컨버팅 모드에서 과전류가 발생하는 조건은 상이할 수 있으므로, 제어부(ECU)는 프리차지 모드 및 컨버팅 모드에서 각각 차별적으로 과전류 발생 조건을 판단함으로써 컨버터 시스템에서 발생할 수 있는 과전류를 보다 정밀하게 예측할 수 있다.That is, the conditions for generating the overcurrent in the precharge mode in which the link capacitor C_LINK is charged at the initial stage of startup and the conversion mode in which the converter unit CVT performs the power conversion may be different from each other, The overcurrent that may occur in the converter system can be predicted more precisely by judging the overcurrent generation conditions differently in the mode and the converting mode.
제어부(ECU)는, 프리차지 모드에서, DC-Link단 전압이 미리 설정된 제1 기준전압 이하인 경우, 제1 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제1 기준전압은 설계자의 의도 및 실험적 결과에 기초하여 다양하게 설계되어 제어부(ECU)에 미리 설정되어 있을 수 있다(예: 6V).In the pre-charge mode, the control unit ECU can determine that the first overcurrent generation condition is satisfied when the DC-link short-circuit voltage is equal to or lower than a preset first reference voltage. Here, the first reference voltage may be variously designed based on the designer's intention and experimental results, and may be preset in the control unit (e.g., 6V).
또한, 제어부(ECU)는 컨버팅 모드에서(즉, 부스트 모드 또는 벅 모드에서), DC-Link단 전압이 미리 설정된 제2 기준전압 이하인 경우, 제2 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제2 기준전압은 설계자의 의도 및 실험적 결과에 기초하여 다양하게 설계되어 제어부(ECU)에 미리 설정되어 있을 수 있으며, 프리차지 모드에 의해 DC-Link단에는 이미 일정 크기 이상의 전압이 형성된 점을 고려하여, 제1 기준전압 이상의 값으로 설정됨이 바람직할 수 있다(예: 17V). 또한, 제2 기준전압은 저전압 전원(LV)의 전압보다 소정의 허용 마진만큼 큰 값으로 설정됨이 바람직할 수 있다. 즉, 제2 기준전압을 저전압 전원(LV)의 전압 이하의 값으로 설정하는 경우, 과전류가 이미 발생한 상태에서 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 또는 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상이 턴 오프되는 사후적 방지가 되어 컨버터 소자의 소손 가능성을 완벽히 제거할 수 없기 때문에, 저전압 전원(LV)의 전압보다 소정의 허용 마진만큼 큰 값으로 설정하여 DC-Link단 전압이 제2 기준전압 이하로 도달한 경우, 과전류가 발생할 가능성이 있는 것으로 판단하여 사전에 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 또는 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상이 턴 오프시킴으로써, 컨버터 소자의 소손을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, the control unit ECU can determine that the second overcurrent generation condition is satisfied when the DC-link short-circuit voltage is lower than a predetermined second reference voltage in the converting mode (i.e., in the boost mode or the buck mode). Here, the second reference voltage may be variously designed on the basis of the designer's intention and experimental results, and may be preset in the control unit (ECU), and the voltage at the DC- , It may be desirable to set the value to a value equal to or higher than the first reference voltage (e.g., 17V). In addition, it may be preferable that the second reference voltage is set to a value larger than the voltage of the low voltage power source LV by a predetermined allowable margin. That is, when the second reference voltage is set to a value that is equal to or lower than the voltage of the low voltage power supply LV, the overvoltage is set to be lower than the voltage of the low voltage power supply LV, The voltage of the low-voltage power supply LV is set to a value larger than the voltage of the low-voltage power supply LV by a predetermined allowable margin, and when the DC-link short-circuit voltage reaches the second reference voltage or lower, One or more of the high-voltage back-up battery switch (HV_BTB_FET) or the low-voltage back-to-back switch (LV_BTB_FET) is turned off in advance, thereby effectively preventing the burnout of the converter element.
한편, 제어부(ECU)는 과전류 발생 조건이 충족된 경우, 컨버터부(CVT)에 대한(즉, 벅 스위치(HSFET) 및 부스트 스위치(LSFET)에 대한) PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 중지한 후, 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상을 턴 오프시킬 수 있다. 컨버터부(CVT)에 대한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 중지함으로써 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상을 턴 오프시킬 때의 전류 불안정성을 제거할 수 있다.On the other hand, when the overcurrent generation condition is satisfied, the control unit ECU stops PWM (Pulse Width Modulation) control for the converter unit CVT (i.e., for the buck switch (HSFET) and the boost switch (LSFET) , A high-voltage back-to-back switch (HV_BTB_FET), and a low-voltage back-to-back switch (LV_BTB_FET). Current instability when turning off one or more of the high voltage back-up switch (HV_BTB_FET) and the low voltage back-to-back switch (LV_BTB_FET) can be eliminated by discontinuing PWM (Pulse Width Modulation) control for the converter section (CVT).
이상에서는 제어부(ECU)가 DC-Link단 전압에 기초하여 과전류 발생 여부를 사전적으로 예측하여 백투백 스위치를 통해 과전류 발생을 방지하는 구성을 설명하였으며, 동시에 제어부(ECU)는 폐루프를 흐르는 전류가 미리 설정된 기준전류 이상인 경우, 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상을 턴 오프시킬 수 있다. 상기 구성은 컨버터 시스템에서 발생한 과전류를 직접 검출하여 백투백 스위치를 턴 오프시킴으로써, DC-Link단 전압에 기초하여 과전류 발생을 사전에 방지하는 구성에 대한 리던던시(Redundancy) 로직으로서의 의미를 갖는다. 여기서, 기준전류는 컨버터 소자의 소손을 야기할 수 있을 정도의 크기를 갖는 전류로서, 설계자의 의도 및 실험적 결과에 기초하여 다양하게 설계되어 제어부(ECU)에 미리 설정되어 있을 수 있다(예: 75A).In the above description, the control unit (ECU) predicting whether or not an over-current is generated based on the DC-link short-circuit voltage and preventing over-current generation through the back- If it is above the set reference current, one or more of the high voltage back-to-back switch (HV_BTB_FET) and the low voltage back to back switch (LV_BTB_FET) may be turned off. The above configuration has the meaning of redundancy logic for a configuration in which an over-current generated in the converter system is directly detected to turn off the back-to-back switch, thereby preventing the occurrence of an over-current based on the DC-link short- Here, the reference current may be variously designed based on the designer's intention and the experimental result, and may be preset in the control unit (ECU), for example, a current having a magnitude enough to cause burnout of the converter element ).
한편, 제어부(ECU)에는 도 5에 도시된 것과 같이 DC-Link단 전압 및 폐루프에 흐르는 전류에 기초하여 백투백 스위치를 턴 오프시키기 위한 로직으로서, DC-Link단 전압과, 제1 기준전압 또는 제2 기준전압을 비교하는 제1 비교부(COMP1), 폐루프 전류와 기준전류를 비교하는 제2 비교부(COMP2), 및 제1 비교부(COMP1)와 제2 비교부(COMP2)의 비교 결과에 따라 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 또는 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET)를 턴 오프시키기 위한 스위치 구동 회로부(DRV_FET)를 포함할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 5, the control unit ECU is a logic for turning off the back-to-back switch based on the DC-link short-circuit voltage and the current flowing in the closed loop, A second comparator COMP2 for comparing the closed loop current and the reference current and a comparator COMP2 for comparing the first reference voltage COMP1 and the second reference voltage COMP2, And may include a switch drive circuit (DRV_FET) for turning off the high voltage back-to-back switch (HV_BTB_FET) or the low voltage back-to-back switch (LV_BTB_FET) according to the result.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an overcurrent prevention method of a converter system according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법을 설명하면, 먼저 제어부(ECU)는 고전압 전원(HV)에 연결되는 DC-Link단 전압에 기초하여, 저전압 전원(LV)으로부터 고전압 전원(HV)으로 연결되는 폐루프에 대한 과전류 발생 조건이 충족되었는지 판단한다(S100).6, a control unit (ECU) controls the overvoltage of the converter system according to an embodiment of the present invention, based on a DC-Link terminal voltage connected to the high voltage power supply HV, ) To the high-voltage power supply (HV) is satisfied (S100).
S100 단계에서, 제어부(ECU)는 링크 커패시터(C_LINK)에 대한 프리차지(Pre-Charge) 모드, 및 컨버터부(CVT)가 동작하는 컨버팅 모드의 각 모드에 대하여 각각 제1 과전류 발생 조건 및 제2 과전류 발생 조건이 충족되었는지 여부를 판단할 수 있다.In step S100, the control unit ECU determines the first overcurrent generation condition and the second overcurrent condition for each mode of the pre-charge mode for the link capacitor C_LINK and the conversion mode for the converter unit CVT, It can be determined whether or not the overcurrent generating condition is satisfied.
구체적으로, 제어부(ECU)는 프리차지 모드에서는 DC-Link단 전압이 미리 설정된 제1 기준전압 이하인 경우 제1 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단할 수 있고, 컨버팅 모드에서는 DC-Link단 전압이 미리 설정된 제2 기준전압 이하인 경우 제2 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단할 수 있으며, 이때 제2 기준전압은 제1 기준전압 이상으로 설정됨이 바람직할 수 있다. 이에 대한 내용은 전술한 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.Specifically, the control unit ECU can determine that the first overcurrent generation condition is satisfied when the DC-link short-circuit voltage is equal to or lower than a preset first reference voltage in the pre-charge mode. In the converting mode, It may be determined that the second overcurrent generating condition is satisfied when the voltage is equal to or lower than the set second reference voltage, and the second reference voltage may be set to be equal to or higher than the first reference voltage. Since the above description has been described above, a detailed description thereof will be omitted.
이어서, 제어부(ECU)는 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단된 경우, 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상을 턴 오프시킨다(S200).Subsequently, the control unit ECU turns off at least one of the high-voltage back-up battery switch (HV_BTB_FET) and the low-voltage back-up battery switch (LV_BTB_FET) when it is determined that the overcurrent generation condition is satisfied (S200).
S200 단계에서, 제어부(ECU)는 과전류 발생 조건이 충족된 경우, 컨버터부(CVT)에 대한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 중지한 후, 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상을 턴 오프시킬 수 있다.In step S200, when the overcurrent generation condition is satisfied, the control unit ECU stops the PWM (Pulse Width Modulation) control for the converter unit CVT and then stops the high voltage back-up switch HV_BTB_FET and the low voltage back-up switch LV_BTB_FET One or more can be turned off.
한편, 본 실시예는 제어부(ECU)가 폐루프를 흐르는 전류가 미리 설정된 기준전류 이상인 경우, 고전압 백투백 스위치(HV_BTB_FET) 및 저전압 백투백 스위치(LV_BTB_FET) 중 하나 이상을 턴 오프시키는 S300 단계를 더 포함할 수 있으며, S300 단계는 DC-Link단 전압에 기초하여 과전류 발생을 사전에 방지하는 구성에 대한 리던던시(Redundancy) 단계로서의 의미를 갖는다.On the other hand, the present embodiment further includes S300 of turning off at least one of the high-voltage back-up battery switch (HV_BTB_FET) and the low-voltage back-up battery switch (LV_BTB_FET) when the current flowing through the closed loop is equal to or greater than a preset reference current And step S300 has a meaning as a redundancy step for a configuration for preventing an over-current from occurring in advance based on the DC-link short-circuit voltage.
이와 같이 본 실시예는 컨버터 시스템의 고전압 배터리 측의 전압에 기초하여 과전류 발생을 예측함으로써 과전류를 사전에 방지할 수 있는 동시에, 컨버터 시스템에 흐르는 과전류가 발생한 경우 스위치 제어를 통해 즉시 과전류를 제거하는 이중의 보호 로직을 통해 컨버터 소자의 소손을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라 배터리의 수명을 향상시킬 수 있는 효과를 달성할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the overcurrent can be prevented in advance by predicting the occurrence of the overcurrent based on the voltage on the side of the high voltage battery of the converter system, and the overcurrent can be eliminated immediately by the switch control when the overcurrent flowing in the converter system occurs. It is possible to effectively prevent the converter element from being burned out through the protection logic of the battery, thereby achieving an effect of improving the life of the battery.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
HV: 고전압 전원
LV: 저전압 전원
MR: 메일 릴레이
CVT: 컨버터부
HSFET: 벅 스위치
LSFET: 부스트 스위치
L: 인덕터
HV_BTB_FET: 고전압 백투백 스위치
LV_BTB_FET: 저전압 백투백 스위치
C_LINK: 링크 커패시터
ECU: 제어부
COMP1: 제1 비교부
COMP2: 제2 비교부
DRV_FET: 스위치 구동 회로부HV: High voltage power source
LV: Low Voltage Power Supply
MR: Mail Relay
CVT: Converter section
HSFET: Buck Switch
LSFET: Boost switch
L: Inductor
HV_BTB_FET: High voltage back-to-back switch
LV_BTB_FET: Low voltage back-to-back switch
C_LINK: Link capacitor
ECU:
COMP1: first comparator
COMP2:
DRV_FET: Switch driving circuit
Claims (12)
상기 컨버터부 및 상기 고전압 전원 간의 연결을 단속하는 고전압 백투백 스위치, 및 상기 컨버터부 및 상기 저전압 전원 간의 연결을 단속하는 저전압 백투백 스위치; 및
상기 고전압 전원에 연결되는 DC-LINK단 전압에 기초하여 판단한, 상기 저전압 전원으로부터 상기 고전압 전원으로 연결되는 폐루프에 대한 과전류 발생 조건이 충족된 경우, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치.
A converter unit for converting electric power in both directions between a high voltage power supply and a low voltage power supply;
A high voltage back-to-back switch for interrupting a connection between the converter section and the high voltage power supply, and a low voltage back-to-back switch for interrupting a connection between the converter section and the low voltage power supply; And
Voltage back-to-back switch and the low-voltage back-to-back switch when a condition for generating an overcurrent for a closed loop connected from the low-voltage power supply to the high-voltage power supply, as determined on the basis of a DC-LINK termination voltage connected to the high- Off state;
And an overcurrent protection device for preventing overcurrent in the converter system.
상기 DC-LINK단 전압을 평활하는 링크 커패시터;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 링크 커패시터에 대한 프리차지(Pre-Charge) 모드, 및 상기 컨버터부가 동작하는 컨버팅 모드의 각 모드에 대하여 각각 제1 과전류 발생 조건 및 제2 과전류 발생 조건이 충족되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치.
The method according to claim 1,
And a link capacitor for smoothing the DC-link terminal voltage,
The control unit determines whether the first overcurrent generating condition and the second overcurrent generating condition are satisfied for each mode of the pre-charge mode for the link capacitor and the converting mode for operating the converter unit And the overcurrent protection device of the converter system.
상기 제어부는, 상기 프리차지 모드에서, 상기 DC-LINK단 전압이 미리 설정된 제1 기준전압 이하인 경우, 상기 제1 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the control unit determines that the first overcurrent generating condition is satisfied when the DC-link terminal voltage is equal to or less than a predetermined first reference voltage in the pre-charge mode.
상기 제어부는, 상기 컨버팅 모드에서, 상기 DC-LINK단 전압이 미리 설정된 제2 기준전압 이하인 경우, 상기 제2 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단하되, 상기 제2 기준전압은 상기 제1 기준전압 이상인 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치.
The method of claim 3,
Wherein the controller determines that the second overcurrent generating condition is satisfied when the DC-link terminal voltage is equal to or lower than a preset second reference voltage in the converting mode, and the second reference voltage is higher than the first reference voltage And the overcurrent protection device of the converter system.
상기 제어부는, 상기 과전류 발생 조건이 충족된 경우, 상기 컨버터부에 대한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 중지한 후, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit stops PWM (Pulse Width Modulation) control for the converter unit when the overcurrent generation condition is satisfied, and then turns off at least one of the high voltage back up switch and the low voltage back to back switch Overcurrent protection device in converter system.
상기 제어부는, 상기 폐루프를 흐르는 전류가 미리 설정된 기준전류 이상인 경우, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the controller turns off at least one of the high-voltage back-up switch and the low-voltage back-to-back switch when the current flowing through the closed loop is equal to or greater than a predetermined reference current.
상기 컨버터부 및 상기 고전압 전원 간의 연결을 단속하는 고전압 백투백 스위치, 및 상기 컨버터부 및 상기 저전압 전원 간의 연결을 단속하는 저전압 백투백 스위치;를 포함하는 컨버터 시스템의 과전류를 방지하는 방법으로서,
제어부가, 상기 고전압 전원에 연결되는 DC-LINK단 전압에 기초하여, 상기 저전압 전원으로부터 상기 고전압 전원으로 연결되는 폐루프에 대한 과전류 발생 조건이 충족되었는지 판단하는 단계; 및
상기 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법.
A converter unit for converting electric power in both directions between a high voltage power supply and a low voltage power supply; And
And a low voltage back-to-back switch for interrupting a connection between the converter section and the low-voltage power supply, the method comprising the steps of:
Determining whether an overcurrent generation condition for a closed loop connected from the low voltage power source to the high voltage power source is satisfied based on a DC-link terminal voltage connected to the high voltage power source; And
Turning off at least one of the high voltage back up switch and the low voltage back up switch if the overcurrent generation condition is determined to be satisfied;
Wherein the overcurrent protection method comprises the steps of:
상기 컨버터 시스템은, 상기 DC-LINK단을 평활하는 링크 커패시터;를 더 포함하고,
상기 과전류 발생 조건이 충족되었는지 판단하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 링크 커패시터에 대한 프리차지(Pre-Charge) 모드, 및 상기 컨버터부가 동작하는 컨버팅 모드의 각 모드에 대하여 각각 제1 과전류 발생 조건 및 제2 과전류 발생 조건이 충족되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법.
8. The method of claim 7,
The converter system further includes a link capacitor for smoothing the DC-LINK stage,
In the step of determining whether the overcurrent generation condition is satisfied,
Wherein the first overcurrent generating condition and the second overcurrent generating condition are satisfied for each mode of the pre-charge mode for the link capacitor and the converting mode for operating the converter unit A method for preventing overcurrent in a converter system.
상기 과전류 발생 조건이 충족되었는지 판단하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 프리차지 모드에서, 상기 DC-LINK단 전압이 미리 설정된 제1 기준전압 이하인 경우, 상기 제1 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법.
9. The method of claim 8,
In the step of determining whether the overcurrent generation condition is satisfied,
Wherein in the pre-charge mode, when the DC-link terminal voltage is equal to or less than a predetermined first reference voltage, it is determined that the first overcurrent generation condition is satisfied.
상기 과전류 발생 조건이 충족되었는지 판단하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 컨버팅 모드에서, 상기 DC-LINK단 전압이 미리 설정된 제2 기준전압 이하인 경우, 상기 제2 과전류 발생 조건이 충족된 것으로 판단하되, 상기 제2 기준전압은 상기 제1 기준전압 이상인 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법.
10. The method of claim 9,
In the step of determining whether the overcurrent generation condition is satisfied,
Wherein in the converting mode, when the DC-link terminal voltage is equal to or lower than a preset second reference voltage, it is determined that the second overcurrent generating condition is satisfied, and the second reference voltage is equal to or higher than the first reference voltage A method for preventing overcurrent in a converter system.
상기 턴 오프시키는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 과전류 발생 조건이 충족된 경우, 상기 컨버터부에 대한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 중지한 후, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법.
8. The method of claim 7,
In the turning-off step,
And stops turning off at least one of the high-voltage back-up switch and the low-voltage back-to-back switch after stopping PWM (Pulse Width Modulation) control for the converter unit when the overcurrent generation condition is satisfied. How to prevent.
상기 제어부가, 상기 폐루프를 흐르는 전류가 미리 설정된 기준전류 이상인 경우, 상기 고전압 백투백 스위치 및 상기 저전압 백투백 스위치 중 하나 이상을 턴 오프시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터 시스템의 과전류 방지 방법.
8. The method of claim 7,
And turning off at least one of the high-voltage back-up switch and the low-voltage back-to-back switch when the current flowing through the closed loop is equal to or greater than a preset reference current. .
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4160894A4 (en) * | 2020-10-10 | 2023-11-22 | Great Wall Motor Company Limited | Direct current converter, control method, vehicle, device, program, and medium |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160121640A (en) * | 2015-04-09 | 2016-10-20 | 엘에스산전 주식회사 | Apparatus for preventing over-load at pre-charging of battery using power converter |
| KR20170078437A (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-07 | 엘에스오토모티브 주식회사 | Method and system for protecting bidirectional dc-dc converter |
| KR20170103440A (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-13 | 엘에스산전 주식회사 | Dc-dc converter and driving method thereof |
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2017
- 2017-10-19 KR KR1020170135662A patent/KR102320892B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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| KR20170103440A (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-13 | 엘에스산전 주식회사 | Dc-dc converter and driving method thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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