KR20190080637A - 전력변환장치용 돌입전류 차단회로 및 이를 이용한 돌입전류 차단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력변환장치용 돌입전류 차단회로 및 이를 이용한 돌입전류 차단방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 고전압 배터리와 전력변환장치 사이에 연결되는 릴레이와, 상기 릴레이와 병렬로 연결되는 저항과, 상기 저항에 직렬로 연결되는 트랜지스터 및 상기 릴레이 및 상기 트랜지스터를 제어하여 온/오프하되, 전력변환장치의 초기 동작 시 상기 트랜지스터를 먼저 턴-온하여 상기 저항에 의해 돌입전류가 차단되게 한 후, 상기 릴레이를 턴-온하고 상기 트랜지스터를 턴-오프하는 제어부를 구비하고, 전력변환장치가 정지하거나 비동작 모드로 전환되면 릴레이와 트랜지스터를 모두 오프하여 고전압 배터리와 전력변환장치를 전기적으로 분리되게 함으로써, 전력변환장치의 초기 동작 시 돌입전류를 차단할 수 있고, 전력변환장치의 커패시터에 고전압 배터리의 전압이 충전되는 상황을 원천적으로 차단하여 커패시터 수명 감소와 전력변환장치 자체의 수명 감소를 방지할 수 있다.

Description

전력변환장치용 돌입전류 차단회로 및 이를 이용한 돌입전류 차단방법{Inrush current preventing circuit for power converting apparatus and inrush current preventing method using the same}

본 발명은 전력변환장치용 돌입전류 차단회로 및 이를 이용한 돌입전류 차단방법에 관한 것이다.

일반적으로, 고전압 배터리에 전력변환장치가 연결될 경우 전력변환장치의 입력단에 전원 차단을 위한 릴레이를 구비하게 되는데, 이러한, 릴레이가 동작할 때 전력변환장치의 커패시터에 의해 돌입전류가 발생할 수 있다.

따라서, 종래의 전력변환장치에는 대부분 돌입전류의 제어를 위한 저항을 릴레이에 병렬로 연결함으로써, 저항에 의해 전류량이 제한되도록 하여 돌입전류가 소멸되게 하고, 돌입전류가 소멸된 이후에 릴레이를 동작시켜 고전압 배터리와 전력변환장치를 전기적으로 연결하는 구조로 형성되고 있다.

한편, 종래의 전력변환장치에 저항이 구비됨으로써, 그 전력변환장치가 비동작 모드인 상태에서 릴레이가 차단되어 있는 경우에도, 저항을 통해 전기적인 연결이 계속 유지되므로, 전력변환장치의 커패시터에 고전압 배터리로부터 저항을 통해 인가되는 전압이 충전되었다가 그 커패시터와 저항 간의 등가 저항성분에 의해 커패시터에 충전된 전압이 소모된 후 고전압 배터리로부터 저항을 통해 인가되는 전압이 커패시터에 다시 충전되는 과정이 반복되게 된다.

즉, 전력변환장치 자체를 사용하지 않는 비동작 모드인 상태에서 그 전력변환장치의 커패시터에 전압이 충전되었다가 소모되는 과정이 반복됨으로써, 전력변환장치의 커패시터 수명이 감소함은 물론이고, 전력변환장치 자체의 수명도 감소하게 되는 문제점이 있다.

아울러, 고전압 배터리의 전압이 전력변환장치의 커패시터에 지속적으로 공급됨으로써, 고전압 배터리의 방전이 발생할 수도 있고, 고전압 배터리의 수명도 감소하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 전력변환장치의 커패시터에 의해 돌입전류를 차단함은 물론이고, 전력변환장치를 사용하지 않는 비동작 모드인 경우 그 전력변환장치와 고전압 배터리 간의 전기적인 연결을 완전히 차단할 수 있는 전력변환장치용 돌입전류 차단회로 및 이를 이용한 돌입전류 차단방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고전압 배터리와 전력변환장치 사이에 연결되는 릴레이; 상기 릴레이와 병렬로 연결되는 저항; 상기 저항에 직렬로 연결되는 트랜지스터; 및 상기 릴레이 및 상기 트랜지스터를 제어하여 온/오프하되, 전력변환장치의 초기 동작 시 상기 트랜지스터를 먼저 턴-온하여 상기 저항에 의해 돌입전류가 차단되게 한 후, 상기 릴레이를 턴-온하고 상기 트랜지스터를 턴-오프하는 제어부;를 포함하는 돌입전류 차단회로를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 전력변환장치가 정지하거나 비동작 모드로 전환되면, 상기 릴레이와 상기 트랜지스터를 모두 턴-오프하여 고전압 배터리와 전력변환장치가 전기적으로 분리되게 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 저항은, NTC 저항 또는 PTC 저항으로 구비된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 릴레이와 상기 저항 및 상기 트랜지스터는, 고전압 배터리의 음극단에 연결된다.

또한, 본 발명은 돌입전류 차단회로에서 수행되는 돌입전류 차단방법으로서, (1) 전력변환장치의 초기 동작 시 상기 돌입전류 차단회로가, 릴레이에 병렬로 연결되어 있는 트랜지스터를 턴-온하는 단계; (2) 상기 돌입전류 차단회로가, 상기 트랜지스터에 직렬로 연결된 저항에 의해 돌입전류를 차단하거나 제한하는 단계; 및 (3) 돌입전류가 감소하면 상기 돌입전류 차단회로가, 상기 릴레이를 턴-온하고 상기 트랜지스터를 턴-오프하여 전력변환장치와 고전압 배터리를 전기적으로 연결하는 단계;를 포함하는 돌입전류 차단방법을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계 이후에, (4) 전력변환장치가 정지하거나 비동작 모드로 전환되면 상기 돌입전류 차단회로가, 상기 릴레이와 상기 트랜지스터를 모두 턴-오프하여 고전압 배터리와 전력변환장치가 전기적으로 분리되게 하는 단계;를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 저항은, NTC 저항 또는 PTC 저항으로 구비된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 릴레이와 상기 저항 및 상기 트랜지스터는, 고전압 배터리의 음극단에 연결된다.

전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 고전압 배터리와 전력변환장치 사이에 연결되는 릴레이와, 상기 릴레이와 병렬로 연결되는 저항과, 상기 저항에 직렬로 연결되는 트랜지스터 및 상기 릴레이 및 상기 트랜지스터를 제어하여 온/오프하되, 전력변환장치의 초기 동작 시 상기 트랜지스터를 먼저 턴-온하여 상기 저항에 의해 돌입전류가 차단되게 한 후, 상기 릴레이를 턴-온하고 상기 트랜지스터를 턴-오프하는 제어부를 구비하므로, 전력변환장치의 초기 동작 시 커패시터에 의한 돌입전류를 차단할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전력변환장치가 정지하거나 비동작 모드로 전환되면, 릴레이와 트랜지스터를 모두 오프하여 고전압 배터리와 전력변환장치를 전기적으로 분리되게 함으로써, 전력변환장치의 커패시터에 고전압 배터리의 전압이 충전되는 상황을 원천적으로 차단하여, 커패시터 수명 감소와 전력변환장치 자체의 수명 감소를 방지할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 본 발명은 고전압 배터리의 불필요한 에너지 소비를 차단함으로써, 방전 위험을 최소화함은 물론이고, 수명 감소도 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 돌입전류 차단회로를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 돌입전류 차단방법을 설명하기 위한 도면.

하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 돌입전류 차단회로를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 돌입전류 차단회로(100)는 릴레이(110), 저항(120), 트랜지스터(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 릴레이(110)는 고전압 배터리(10)와 전력변환장치(20) 사이에 연결되는 것으로, 후술할 제어부(140)의 제어하에 턴-온 또는 턴-오프되어, 고전압 배터리(10)와 전력변환장치(20)를 전기적으로 연결하거나 고전압 배터리(10)와 전력변환장치(20) 간의 전기적인 연결을 해제하는 기능을 수행한다.

상기 저항(120)은 릴레이(110)에 병렬로 연결되는 것으로, NTC 저항 또는 PTC 저항으로 구비될 수 있다. 이러한, 저항(120)은 전력변환장치(20)의 초기 동작 시 전력변환장치(20)의 커패시터에 인가되는 전류를 제한하여 돌입전류를 최소화할 수 있다.

상기 트랜지스터(130)는 저항(120)의 입력단에 직렬로 연결되는 것으로, 후술할 제어부(140)의 제어하에 턴-온 또는 턴-오프되는 FET로 구비될 수 있다. 이러한, 트랜지스터(130)가 턴-온된 상태일 때 저항(120)에 전류가 인가되고, 트랜지스터(130)가 턴-오프되면 저항(120)은 전기적으로 차단된 상태가 된다.

바람직하게, 전술한 릴레이(110), 저항(120) 및 트랜지스터(130)는 고전압 배터리(10)의 음극단에 연결되도록 구비될 수 있다.

상기 제어부(140)는 릴레이(110) 및 트랜지스터(130)를 제어하는 것으로, 전력변환장치(20)의 동작 상태에 따라 릴레이(110) 및 트랜지스터(130) 중에서 어느 하나를 턴-온하거나 릴레이(110) 및 트랜지스터(130)를 모두 턴-오프하는 기능을 수행한다.

예컨대, 제어부(140)는 전력변환장치(20)의 초기 동작 시에는, 트랜지스터(130)를 먼저 턴-온하여 저항(120)에 의해 돌입전류가 차단되게 한 후, 릴레이(110)를 턴-온하고 트랜지스터(130)는 턴-오프하도록 구비될 수 있다.

그리고, 제어부(140)는 전력변환장치(20)가 정지하거나 비동작 모드로 전환될 경우에는, 릴레이(110)와 트랜지스터(130)를 모두 턴-오프할 수도 있다. 이때에는, 고전압 배터리(10)와 전력변환장치(20)가 전기적으로 완전히 분리되므로, 고전압 배터리(10)가 방전되거나 전력변환장치(20)의 커패시터에 전압이 충전되는 상황을 원천적으로 차단할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 돌입전류 차단회로(100)는, 간단한 회로 구성으로 돌입전류를 차단함은 물론이고, 전력변환장치(20)의 비동작 시 고전압 배터리(10)와의 전기적인 연결을 완전히 분리할 수 있으므로, 와 전력변환장치(20) 자체의 수명 감소와 커패시터의 수명 감소를 방지하고, 고전압 배터리(10)에서의 불필요한 에너지 소비도 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 돌입전류 차단방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 돌입전류 차단회로에서 수행되는 돌입전류 차단방법을 설명한다.

다만, 도 2에 도시된 돌입전류 차단방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1을 참조하여 설명한 돌입전류 차단회로에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1을 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 돌입전류 차단방법에서 수행되고, 도 2를 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 돌입전류 차단회로에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.

먼저, 전력변환장치의 초기 동작 시 돌입전류 차단회로가 릴레이에 병렬로 연결되어 있는 트랜지스터를 턴-온한다(S110).

이때, 제어부는 트랜지스터를 턴-온하면서 릴레이는 턴-오프함으로써, 고전압 배터리와 전력변환장치 사이에 연결된 릴레이를 통해 전류가 흐르는 것이 아니라, 트랜지스터를 통해 저항으로 흐르게 된다. 한편, 전술한 릴레이와 저항 및 트랜지스터는 고전압 배터리의 음극단에 연결됨이 바람직하다.

다음, 돌입전류 차단회로가 트랜지스터에 직렬로 연결된 저항에 의해 돌입전류를 차단하거나 제한한다(S120).

이때, 저항은 NTC 저항 또는 PTC 저항으로 구비될 수 있고, 트랜지스터로부터 인가되는 전류를 제한함으로써, 돌입전류를 최소화할 수 있다.

그 다음, 돌입전류가 감소하면 상기 돌입전류 차단회로가, 릴레이를 턴-온하고 트랜지스터를 턴-오프하여 전력변환장치와 고전압 배터리를 전기적으로 연결한다(S130).

그 다음에는, 전력변환장치가 정지하거나 비동작 모드로 전환되면 상기 돌입전류 차단회로가, 릴레이와 트랜지스터를 모두 턴-오프한다(S140).

이때, 릴레이와 트랜지스터가 모두 턴-오프됨으로써, 고전압 배터리와 전력변환장치가 전기적으로 완전히 분리되어 고전압 배터리의 방전이나 전력변환장치의 커패시터가 충전되는 상황을 원천적으로 차단할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

110 : 릴레이
120 : 저항
130 : 트랜지스터
140 : 제어부

Claims (8)

1. 고전압 배터리와 전력변환장치 사이에 연결되는 릴레이;
   상기 릴레이와 병렬로 연결되는 저항;
   상기 저항에 직렬로 연결되는 트랜지스터; 및
   상기 릴레이 및 상기 트랜지스터를 제어하여 온/오프하되, 전력변환장치의 초기 동작 시 상기 트랜지스터를 먼저 턴-온하여 상기 저항에 의해 돌입전류가 차단되게 한 후, 상기 릴레이를 턴-온하고 상기 트랜지스터를 턴-오프하는 제어부;를 포함하는 돌입전류 차단회로.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   전력변환장치가 정지하거나 비동작 모드로 전환되면, 상기 릴레이와 상기 트랜지스터를 모두 턴-오프하여 고전압 배터리와 전력변환장치가 전기적으로 분리되게 하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 차단회로.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 저항은,
   NTC 저항 또는 PTC 저항으로 구비되는 것을 특징으로 하는 돌입전류 차단회로.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 릴레이와 상기 저항 및 상기 트랜지스터는,
   고전압 배터리의 음극단에 연결되는 것을 특징으로 하는 돌입전류 차단회로.
   
5. 돌입전류 차단회로에서 수행되는 돌입전류 차단방법으로서,
   (1) 전력변환장치의 초기 동작 시 상기 돌입전류 차단회로가, 릴레이에 병렬로 연결되어 있는 트랜지스터를 턴-온하는 단계;
   (2) 상기 돌입전류 차단회로가, 상기 트랜지스터에 직렬로 연결된 저항에 의해 돌입전류를 차단하거나 제한하는 단계; 및
   (3) 돌입전류가 감소하면 상기 돌입전류 차단회로가, 상기 릴레이를 턴-온하고 상기 트랜지스터를 턴-오프하여 전력변환장치와 고전압 배터리를 전기적으로 연결하는 단계;를 포함하는 돌입전류 차단방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제 (3)단계 이후에,
   (4) 전력변환장치가 정지하거나 비동작 모드로 전환되면 상기 돌입전류 차단회로가, 상기 릴레이와 상기 트랜지스터를 모두 턴-오프하여 고전압 배터리와 전력변환장치가 전기적으로 분리되게 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 차단방법.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 저항은,
   NTC 저항 또는 PTC 저항으로 구비되는 것을 특징으로 하는 돌입전류 차단방법.
   
8. 제 5항에 있어서,
   상기 릴레이와 상기 저항 및 상기 트랜지스터는,
   고전압 배터리의 음극단에 연결되는 것을 특징으로 하는 돌입전류 차단방법.

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