KR20200121651A - Method for converting power for vehicle and apparatus for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차 전력변환 방법 및 장치에 관한 것으로, 상세하게는 전력변환용 인버터 내 통합 릴레이를 이용하여 인버터 크기 감소 및 전력 구동 효율성을 증대시키는 전기 자동차의 전력변환 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle power conversion method and apparatus, and more particularly, to a power conversion method and apparatus for an electric vehicle for reducing the size of the inverter and increasing power driving efficiency by using an integrated relay in the inverter for power conversion.
일반적으로 전기자동차는 내연기관과는 달리 배터리(battery)에 저장된 전기에너지로 모터를 구동하고 이와 연결된 동력전달 장치를 통해 바퀴를 회전시켜 주행하는 무공해 자동차로서, 석유자원의 고갈과 함께 심각한 환경 오염 문제가 우리 인류 모두의 문제로 등장하면서 저공해 전기 자동차의 개발이 주목받고 있다.In general, electric vehicles, unlike internal combustion engines, are pollution-free vehicles that drive a motor with electric energy stored in a battery and rotate the wheels through a power transmission device connected thereto, and have a serious environmental pollution problem with exhaustion of petroleum resources. Has emerged as a problem for all of us humans, and the development of low-emission electric vehicles is drawing attention.
전기자동차는 일반적으로 배터리 전용 전기자동차와 하이브리드 전기자동차로 분류되는데, 배터리전용 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하고 배터리 전원이 다 소모되면 배터리를 재충전한다. 하이브리드 전기자동차는 엔진을 가동해서 전기발전을 하는 방식으로 배터리를 충전하고 충전된 배터리의 전기를 이용하여 전기모터를 구동한다.Electric vehicles are generally classified into battery-only electric vehicles and hybrid electric vehicles, and battery-only electric vehicles use the power of the battery to drive the motor and recharge the battery when the battery power is exhausted. A hybrid electric vehicle charges a battery by running an engine to generate electricity and drives an electric motor using electricity from the charged battery.
한편, 전기자동차의 주행 거리는 배터리의 출력 및 효율 문제로 인해 가솔린 자동차 및 디젤 자동차에 비해 짧은 편이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전기자동차의 배터리 출력을 높이는 방식(고출력 배터리)을 이용한다. 고출력 배터리는 배터리 내 전류 대신 전압을 높이는 방식으로 주로 구현된다.On the other hand, the mileage of an electric vehicle is shorter than that of a gasoline vehicle and a diesel vehicle due to battery power and efficiency issues. To solve this problem, a method of increasing the battery output of an electric vehicle (high-power battery) is used. High-power batteries are mainly implemented by increasing the voltage instead of the current in the battery.
고출력 배터리를 사용하기 위해서는 배터리의 전압 상향에 맞는 고출력, 고전압의 대용량 배터리 시스템 개발이 필요하며, 관련하여 고출력, 대용량 배터리 시스템을 지원하면서도 단상 및 3상의 외부 전원을 사용할 수 있는 비절연 방식의 충전기가 필요하다.In order to use a high-power battery, it is necessary to develop a high-power, high-voltage, large-capacity battery system suitable for increasing the voltage of the battery, and a non-isolated charger capable of using single-phase and three-phase external power while supporting high-output, large-capacity battery system. need.
또한 고출력 전기자동차의 경우 수동식 방전저항기를 적용할 경우 4~5배 이상의 전압 내성을 가지는 저항을 사용해야 해서 방전저항기의 부피가 커지는 문제가 있다. 그러므로 수동식 방전저항기 대신 능동식 방전저항기가 사용될 필요가 있다.In addition, in the case of a high-power electric vehicle, when a passive discharge resistor is applied, there is a problem that the volume of the discharge resistor increases due to the use of a resistor having a voltage tolerance of 4 to 5 times or more. Therefore, it is necessary to use an active discharge resistor instead of a passive discharge resistor.
이와 같은 상황들로 인해 전기자동차의 전력라인이 자동차 구동모드(구동상태 포함)에 따라 다르게 동작해야 하므로 릴레이(relay) 등 스위치(switch) 부품이 추가로 필요한데, 각각의 자동차 구동모드 별 동작을 위해서는 다수의 릴레이가 요구된다. 이러한 릴레이는 고전압 내성 부품이어야 하므로 크기가 커지게 되는데, 이로 인해 전기자동차 내 공간을 상대적으로 많이 차지하게 되는 문제가 있다.Due to such circumstances, the electric vehicle's power line must operate differently depending on the vehicle driving mode (including the driving state), so additional switch parts such as relays are required.For operation by each vehicle driving mode, Multiple relays are required. Since such a relay has to be a high voltage resistant component, the size of the relay is increased, which causes a problem in that it occupies a relatively large amount of space in the electric vehicle.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다수의 릴레이 대신 통합 릴레이를 이용하여 전기자동차의 차량 구동모드 별 전력변환을 수행함을 통해 조립 공정 단순화 및 원가 경쟁력을 확보할 수 있는 전기자동차 차량용 전력변환 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is for an electric vehicle vehicle that can simplify the assembly process and secure cost competitiveness by performing power conversion for each vehicle driving mode of an electric vehicle using an integrated relay instead of a plurality of relays. It is to provide a power conversion device and method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력변환 장치는 DC전압의 맥동 성분이 제거를 위한 Xc 커패시터, 방전저항기, 전자파 차단을 위한 Yc 커패시터, 상기 Xc 커패시터, 방전저항기 및 Yc 커패시터 사이의 전기적 연결을 제어하며 인버터 내에 배치되는 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 포함하는 통합 릴레이 및 차량 구동모드에 따라 상기 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이의 스위칭 동작을 제어하는 인버터 제어부를 포함한다.A vehicle power conversion device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes an Xc capacitor for removing the pulsating component of a DC voltage, a discharge resistor, a Yc capacitor for blocking electromagnetic waves, the Xc capacitor, a discharge resistor, and a Yc capacitor. An integrated relay including a first relay and a second relay disposed in the inverter and an inverter control unit controlling the switching operation of the first relay and the second relay inside the integrated relay according to a vehicle driving mode. Include.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력변환 장치는 상기 Xc 커패시터와 배터리 모듈과의 사이에서 상기 Xc 커패시터와 배터리 모듈의 연결을 제어하는 배터리 릴레이를 더 포함하고, 상기 배터리 릴레이의 개폐는 상기 차량 구동모드에 따라 차량 제어부에 의해 제어된다,The vehicle power conversion device according to an embodiment of the present invention further comprises a battery relay for controlling the connection of the Xc capacitor and the battery module between the Xc capacitor and the battery module, and opening and closing of the battery relay drives the vehicle. It is controlled by the vehicle control unit according to the mode,
또한, 상기 차량 구동모드가 방전모드인 경우 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이는 상기 방전저항기와 상기 Xc 커패시터가 연결되도록 동작되고, 상기 배터리 릴레이는 열림 상태로 된다.In addition, when the vehicle driving mode is a discharge mode, the first and second relays are operated so that the discharge resistor and the Xc capacitor are connected, and the battery relay is in an open state.
또한, 상기 차량 구동모드가 충전모드인 경우 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이는 상기 방전저항기와 상기 Xc 커패시터가 연결되도록 동작되고, 상기 배터리 릴레이는 닫힘 상태로 된다.In addition, when the vehicle driving mode is a charging mode, the first and second relays are operated so that the discharge resistor and the Xc capacitor are connected, and the battery relay is in a closed state.
또한, 상기 차량 구동모드가 모터구동 모드인 경우 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이는 상기 Yc 커패시터부와 Xc 커패시터가 연결되도록 동작되고 상기 배터리 릴레이는 닫힘 상태로 된다.In addition, when the vehicle driving mode is a motor driving mode, the first and second relays are operated so that the Yc capacitor unit and the Xc capacitor are connected, and the battery relay is in a closed state.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력변환 장치는 상기 방전저항기와 연결되는 비절연식 충전부를 더 포함한다.The vehicle power conversion device according to an embodiment of the present invention further includes a non-insulated charging unit connected to the discharge resistor.
또한, 상기 방전저항기는 능동식 방전저항기이다.In addition, the discharge resistor is an active discharge resistor.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력변환 장치는 IGBT 파워모듈부 및 모터 구동을 위한 교류전원을 생성하기 위해 상기 IGBT 파워모듈부의 온오프를 제어하는 모터 제어부를 더 포함한다.The vehicle power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention further includes an IGBT power module unit and a motor control unit for controlling on/off of the IGBT power module unit to generate AC power for driving the motor.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력변환 방법은 차량 구동모드를 파악하는 단계, 상기 차량 구동모드에 따라 인버터 제어부가 통합 릴레이를 제어하는 단계 및 상기 차량 구동모드에 따라 차량 제어부가 배터리 릴레이의 개폐를 제어하는 단계를 포함한다.The vehicle power conversion method according to an embodiment of the present invention includes determining a vehicle driving mode, controlling an integrated relay by an inverter controller according to the vehicle driving mode, and opening and closing a battery relay by the vehicle controller according to the vehicle driving mode. It includes controlling.
또한, 상기 파악된 차량 구동모드가 충전모드인 경우, 상기 배터리 릴레이를 닫힘 상태로 변경하는 단계 및 방전저항기와 배터리 모듈이 연결되도록 상기 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 제어하는 단계를 수행한다.In addition, when the identified vehicle driving mode is a charging mode, changing the battery relay to a closed state and controlling the first and second relays inside the integrated relay so that the discharge resistor and the battery module are connected. Perform.
또한, 상기 파악된 차량 구동모드가 모터구동 모드인 경우, 상기 배터리 릴레이를 닫힘 상태로 변경하는 단계 및 Yc 커패시터와 Xc 커패시터가 연결되도록 상기 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 제어하는 단계를 수행한다.In addition, when the determined vehicle driving mode is a motor driving mode, changing the battery relay to a closed state, and controlling the first and second relays inside the integrated relay so that the Yc capacitor and the Xc capacitor are connected. Perform.
또한, 상기 파악된 차량 구동모드가 방전모드 및 강제 전원차단 상태 중 적어도 하나인 경우, 상기 배터리 릴레이를 열림 상태로 변경하는 단계 및 방전저항기와 Xc 커패시터가 연결되도록 상기 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 제어한다.In addition, when the determined vehicle driving mode is at least one of a discharge mode and a forced power off state, changing the battery relay to an open state and a first relay inside the integrated relay so that the discharge resistor and the Xc capacitor are connected. Control the second relay.
본 발명에 의하면, 종래 자동차 구동 모드 별 동작을 위한 다수의 릴레이 대신 통합 릴레이를 사용하게 되므로 차량 내 부품 크기 최소화 및 단순화를 통해 부품 불량률 감소, 조립 공정 단순화 및 원가 경쟁력 확보가 가능하다.According to the present invention, since an integrated relay is used instead of a plurality of relays for operation in each driving mode of a vehicle, it is possible to reduce the defect rate of parts, simplify the assembly process, and secure cost competitiveness through minimizing and simplifying the size of parts in the vehicle.
도 1은 종래 기술에 따른 절연 충전기를 이용하는 자동차 전력변환 장치를 설명하는 개념도.
도 2는 종래 기술에 따른 비절연 충전기를 이용하는 자동차 전력변환 장치를 설명하는 개념도.
도 3은 종래 기술에 따른 고출력 자동차 전력변환 장치를 설명하는 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 장치를 설명하는 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이가 적용된 인버터를 설명하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법을 설명하는 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법을 설명하는 개념도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법을 설명하는 순서도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법을 설명하는 개념도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법을 설명하는 순서도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법을 설명하는 개념도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 구동모드에 따른 통합형 릴레이 제어를 통한 자동차 전력변환 방법을 설명하는 순서도.1 is a conceptual diagram illustrating a vehicle power conversion device using an insulated charger according to the prior art.
2 is a conceptual diagram illustrating a vehicle power conversion device using a non-insulated charger according to the prior art.
3 is a conceptual diagram illustrating a high-power automotive power conversion device according to the prior art.
4 is a conceptual diagram illustrating a vehicle power conversion device using an integrated relay according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating an inverter to which an integrated relay according to an embodiment of the present invention is applied.
6 is a flowchart illustrating a vehicle power conversion method using an integrated relay according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram illustrating a vehicle power conversion method using an integrated relay according to an embodiment of the present invention.
8 is a flow chart illustrating a vehicle power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention.
9 is a conceptual diagram illustrating a vehicle power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a vehicle power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention.
11 is a conceptual diagram illustrating a vehicle power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention.
12 is a flowchart illustrating a vehicle power conversion method through integrated relay control according to a vehicle driving mode according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 몇몇 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 권리범위는 실시예들로부터 관념되는 본 발명의 기술적 사상에 속하는 모든 변경, 변형, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and some embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, and the scope of the present invention should be understood as including all changes, modifications, equivalents or substitutes belonging to the technical idea of the present invention conceived from the embodiments. do.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에만, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. It should be understood that there is no other component in the middle only when it is stated that a component is "directly connected" or "directly connected" to another component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 제시되는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe the examples presented, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있으며, 이상적이거나 과도하게 축소된 형식적인 의미로 해석되지 않아야 할 것이며, 본 명세서에서 어떤 용어의 의미를 정의할 경우 해 용어는 그 정의된 대로 해석되어야 한다.All terms used in this specification, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and are ideal or excessively reduced formal It should not be interpreted as a meaning, and when defining the meaning of a term in this specification, the term should be interpreted as defined.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 다음으로 전기자동차의 전력변환 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, in order to facilitate an overall understanding, the same reference numerals are used for the same elements in the drawings, and duplicate descriptions for the same elements are omitted. Next, a power conversion device of an electric vehicle will be described.
일반적으로 전기자동차의 전력변환 장치는 고전압 배터리(이하의 배터리는 전기자동차에 사용되는 고출력 고전압 배터리를 의미하나 반드시 이에 한정되는 것은 아님)의 DC전력을 AC전력으로 변환하여 구동모터를 제어하는 인버터(inverter)와 고전압 배터리의 DC전력을 저전압 배터리의 DC전력으로 변환하여 차량 내부 장치들에 전력을 공급하는 저전압 컨버터(LDC: low DC voltage converter) 및 외부 전력 계통으로부터 공급되는 AC전력을 DC전력으로 변환하여 고전압 배터리를 충전시키는 충전기(OBC: on board charger)를 포함한다.In general, the power conversion device of an electric vehicle is an inverter that controls a driving motor by converting DC power of a high-voltage battery (the following battery refers to a high-output high-voltage battery used in an electric vehicle, but is not limited thereto) to AC power. inverter) and the DC power of the high-voltage battery into DC power of the low-voltage battery, and a low-voltage converter (LDC) that supplies power to the devices inside the vehicle, and the AC power supplied from the external power system into DC power. It includes an on board charger (OBC) that charges the high voltage battery.
종래 기술에 따른 전기자동차의 충전기(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 주로 절연형 변압기가 적용되었다. 이와 같은 절연현 변압기가 적용된 충전기(110)는 충전기의 1차 측과 2차 측이 절연되어 있으므로 외부 전력 계통과 차량 내 다른 모듈 사이에는 절연이 되어서 고전압 배터리(120가 충전되고 있어도 누설전류 등으로 인한 문제가 발생하지 않는다(일반적으로 누설전류는 전기적 라인과 접지 사이의 절연 상태에 따라 발생여부가 결정됨).As shown in FIG. 1, the
이러한 누설전류를 방지하기 위해서는 전기적 라인과 접지 사이를 완전히 절연시키는 것이 좋으나, 이 경우 전자파와 같은 문제가 발생하므로 전기적 라인과 접지 사이에는 수 ㎌의 Y 커패시터(이하 Yc 커패시터라 칭함)(130)를 적용한다.In order to prevent such leakage current, it is recommended to completely insulate between the electric line and the ground, but in this case, a problem such as electromagnetic waves occurs, so a several ㎌ Y capacitor (hereinafter referred to as Yc capacitor) 130 is used between the electric line and the ground. Apply.
한편, 인버터(140)는 전원(150)으로부터 공급되는 직류전원을 스위칭하여 3상 구동모터(160)에게 교류전원을 인가하게 되고, 인버터(140) 내 모터 제어부(도면에서 미도시됨)에서는 인버터(140)의 스위칭 동작을 제어한다. 이후 인버터(140)는 모터 제어부로부터 받은 전류 지령치를 기반으로 통상 6개의 스위칭 소자인 IGBT(insulated gate bipolar transistor 절연게이트 양극성 트랜지시터)(170)를 턴 온(on) 및 턴 오프(off) 시켜 직류전원을 교류전원으로 변환한다.Meanwhile, the
인버터(140)는 고속 스위칭 동작을 수행하므로 전자파에 취약한 문제가 있다. 그래서 이러한 전자파를 억제하기 위해 일반적으로 전술한 수 ㎌의 Yc 커패시터(130)를 전기적 라인과 접지 사이에 적용한다. 즉, 이와 같은 절연형 변압기가 적용된 충전기(110)를 사용하는 경우 전기자동차가 운행(모터 구동모드)되면 외부와 연결되는 전기적 라인이 없어 상기 수 ㎌의 Y 커패시터(130)가 적용돼도 이로 인한 누설전류가 거의 없다. 또한 전기자동차가 충전 중인 경우에도 절연형 변압기 적용 충전기(110)가 외부 전원공급부(전기 콘센트 포함)(150)와 차량 내부를 절연하고 있어서 누설전류에 의한 차량 오동작이 발생하지 않는다.Since the
한편 전술한 바와 같이 전기자동차는 종래 가솔린 및 디젤 자동차에 비해 운행가능 주행거리가 짧은 문제가 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 전술한 고전압 배터리를 적용한 고출력, 대용량 전력 시스템 개발이 필요하다. 이를 위해 고출력, 대용량 시스템에 대응하면서도 단상 및/또는 3상 전원을 두루 사용할 수 있는 도 2와 같은 비절연 방식 충전기가 적용된 전력변환 장치를 사용한다.On the other hand, as described above, electric vehicles have a problem with a shorter driving distance than conventional gasoline and diesel vehicles. In order to overcome this problem, it is necessary to develop a high-output, large-capacity power system to which the above-described high voltage battery is applied. To this end, a power conversion device to which a non-isolated charger as shown in FIG. 2 is applied that can use single-phase and/or three-phase power while responding to a high-output, large-capacity system is used.
그러나 비절연 방식의 충전기를 이용해서 전기자동차를 충전할 때 외부 전력 계통(외부 전원공급장치 포함)과 차량 내 다른 모듈과 절연이 되지 않기 때문에 고전압 관련 누설전류 규제치를 만족하도록 설계가 되어야 한다. 이를 위해 Yc 커래시터를 이용하여 누설전류 문제를 해결하려 하나, 전력변환 장치 내 인버터는 전자파 차단을 위해서는 수 ㎌ 급의 Yc 커패시터가 필요하므로 충전 시 누설전류 방지 문제 해결에는 적합하지 않다(누설전류를 최소화하기 위해 전기적 라인과 접지 사이에 수 nF 급의 Yc 커패시터가 적용되어야 함)However, when charging an electric vehicle using a non-insulated charger, it is not insulated from the external power system (including the external power supply) and other modules in the vehicle, so it must be designed to meet the high voltage related leakage current regulation. To this end, the Yc capacitor is used to solve the leakage current problem, but the inverter in the power conversion device requires several ㎌ class Yc capacitors to block electromagnetic waves, so it is not suitable for solving the leakage current prevention problem when charging. A few nF class Yc capacitors should be applied between the electrical line and ground to minimize)
이로 인해 비절연 방식의 충전기를 사용하는 경우에는 릴레이를 이용하여 차량 구동모드에 따라 전기자동차 내 전력 라인을 적절하게 분배해야 전기자동차의 각 모듈이 정상 동작을 하게 된다. 따라서 전기자동차의 차량 구동모드에 따라 릴레이를 사용하는 방식이 주로 사용된다. For this reason, in the case of using a non-insulated charger, each module of the electric vehicle operates normally when the power line in the electric vehicle is properly distributed according to the vehicle driving mode using a relay. Therefore, the method of using a relay is mainly used according to the vehicle driving mode of the electric vehicle.
일례로, 차량 구동모드가 충전 모드인 경우에는 고전압 배터리 충전을 위해 배터리 모듈용 릴레이(220)와 충전기용 릴레이(210)가 닫히고, 누설전류 최소화를 위해 Yc 커패시터용 릴레이(2302)가 열리도록 한다. 이 경우 배터리 충전 시 Yc 커패시터가 전기적 라인에 없기 때문에 전기자동차 전력변환 장치의 누설전류가 최소화된다.For example, when the vehicle driving mode is the charging mode, the
또한 전기자동차의 차량 구동모드가 운행 모드(이하 모터구동 모드라 칭함) 인 경우는 충전기용 릴레이(210)가 열리고, 전자파를 최소화하기 위해 Yc 커패시터용 릴레이(230)가 닫히게 된다(배터리 모듈용 릴레이(220)은 닫힘). 이와 같이 차량 구동모드에 따라 충전기, 배터리모듈, 및 인버터 각각에 위치한 릴레이가 동작을 하게 된다.In addition, when the vehicle driving mode of the electric vehicle is a driving mode (hereinafter referred to as a motor driving mode), the
한편, 전기자동차 주행거리 향상을 위해 사용되는 고전압 배터리의 일반적인 출력 전압은 일반적으로 300~400V 범위이다. 최근에는 보다 고출력을 위해 고전압 배터리의 출력 전압이 600~800V 범위로까지 상향되고 있다. 그러나 이와 같은 배터리 출력 전압이 적용되는 전기자동차의 경우 종래와 같은 수동식 방전저항기가 적용되면, 2배 이상 커진 배터리 출력 전압 때문에 4~5배 이상의 전압 내성을 가지는 저항기를 방전 저항기로 사용해야 방전 저항기의 발열을 기존 범위 내로 관리할 수 있다.Meanwhile, the general output voltage of a high voltage battery used to improve the mileage of an electric vehicle is generally in the range of 300 to 400V. In recent years, the output voltage of high-voltage batteries has been increased to a range of 600 to 800V for higher output. However, in the case of an electric vehicle to which such a battery output voltage is applied, if a conventional passive discharge resistor is applied, a resistor with voltage tolerance of 4 to 5 times or more must be used as a discharge resistor due to the battery output voltage increased by more than 2 times. Can be managed within the existing scope.
일례로 세라믹 타입의 저항기를 방전저항기로서 적용하면, 세라믹 하우징 내부의 저항기의 크기가 종래 배터리 출력 전압(300~400V) 사용 대비 3배 이상 커지게 된다. 이로 인해 세라믹 하우징의 부피는 약 9~10배 커지게 되어 비용 및 공간 확보 측면에서 불리하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 수동식 방전저항기 대신 도 3에 도시된 바와 같은 능동식 방전저항기를 사용한다.For example, when a ceramic-type resistor is applied as a discharge resistor, the size of the resistor inside the ceramic housing becomes three times larger than that of the conventional battery output voltage (300 ~ 400V). As a result, the volume of the ceramic housing becomes about 9 to 10 times larger, which is disadvantageous in terms of cost and space securing. In order to solve this problem, an active discharge resistor as shown in FIG. 3 is used instead of a passive discharge resistor.
능동식 방전저항기(340)는 방전저항용 릴레이(310)와 방전저항기(340)로 구성된다. 모터구동 모드 시에는 고전압 배터리, IGBT 파워모듈 및 구동모터(320)가 연결되도록 방전저항용 릴레이(310)가 설정되어 전기자동차가 구동된다. 또한 고전압 배터리와의 전기적 라인이 차단되어 인버터 내 Xc 캐패시터(330)를 방전시켜야 할 경우 방전저항용 릴레이(310)가 방전저항기(340)로 연결되어 전압을 방전시킨다.The
이와 같이 능동식 방전저항기는 수동식 방전저항기와 다르게 방전저항기가 고전압 배터리에 평상시에 연결되어 있지 않고, 일정한 조건에서만 연결되기 때문에 고전압 내성을 가진 저항기를 사용하지 않아도 되나 방전저항용 릴레이(310)라는 추가 부품이 필요하기 때문에 기존 방식(고전압 배터리 출력 전압의 범위가 300~400V 인 경우)보다 부품 부피가 늘어나게 된다.In this way, unlike passive discharge resistors, the discharge resistor is not normally connected to the high voltage battery, and is connected only under certain conditions, so it is not necessary to use a resistor with high voltage tolerance, but the addition of a
다음으로 이와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위해, 상향된 배터리 출력전압을 위한 비절연 충전기 및 능동식 방전저항기를 사용하면서도 모듈 별 릴레이 적용의 단점을 극복하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 릴레이를 적용한 전기자동차 전력변환 방법에 대해 설명한다.Next, in order to solve the problems of the prior art, integration according to an embodiment of the present invention to overcome the disadvantages of applying a relay for each module while using a non-isolated charger and an active discharge resistor for an increased battery output voltage. Describes the electric vehicle power conversion method using a relay.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환장치를 설명하는 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a vehicle power conversion device using an integrated relay according to an embodiment of the present invention.
도 4의 도시된 실시예는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이(420)가 적용된 인버터(400)이 적용된 자동차 전력 변환 장치를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이(420)는 인버터(400) 내 인버터 제어부(435)의 제어에 의해 충전부(410)와 Xc 커패시터(460)의 연결 또는 Yc 커패시터(440)와 Xc 커패시터(460)의 연결을 수행한다.The illustrated embodiment of FIG. 4 shows a vehicle power conversion apparatus to which the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이는(420)는 제1 릴레이(425)와 제2 릴레이(430)를 포함하고, 차량 구동모드에 따라 인버터 제어부(435)에 의해 제1 릴레이(425)와 제2 릴레이(430)를 제어한다.That is, the
본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이(420)를 포함하는 전력변환 장치에서의 차량 구동모드 별 전력라인은 통합형 릴레이(420)를 통해 방전저항기(415) 및 충전부(410)가 Xc 커패시터(460)과 연결(이하의 실시예들에서의 소자간 연결은 소자간 전기적 통전이 되도록 하는 연결을 의미함)되거나, 또는 Yc 커패시터(440) 및/또는 IGBT 파워모듈부(445)가 Xc 커패시터(460)과 연결된다.In the power conversion device including the
이와 같은 통합형 릴레이(420)를 이용하여 종래 모듈 별 별도로 설치 관리되던 릴레이들이 하나의 통합형 릴레이(420)에서 통합 관리될 수 있게 되어 부품 부피 감소 및 복잡도 감소 효과가 있으며, 종래 각 모듈 간 연결 시 전장 케이블을 이용하던 것과는 달리 인버터(400) 내에서 버스바(busbar)를 이용할 수 있게 되어 부피 및 비용 감소의 효과가 있다.By using such an
본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이가 적용된 인버터에 대한 구체적인 구현 예는 도 5에 도시된 바와 같다. 통합형 릴레이(540)의 일 측면에 Xc 커패시터(530) 및 방전저항기(520)가 구현되고, 다른 일 측면에 IGBT 파워모듈(510)이 구현된 경우이다(그러나 이 경우에 한정되지 않고 다른 배치 및 형태로도 구현이 가능하다).A specific implementation example of an inverter to which an integrated relay according to an embodiment of the present invention is applied is as shown in FIG. 5. This is the case where the
본 발명의 일 실시예에 따른 Xc 커패시터(460)는 배터리 모듈(465)에 연결되며 고전압 배터리를 통해 공급된 DC전력에서의 DC전압 맥동 성분을 제거하는데 사용된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부는 3상 및 단상 전원공급 장치에 해당되고 모터(455)는 3상구동 모터에 해당된다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 자동차 전력변환 장치는 차량 제어부(475)가 차량 구동모드에 따라 배터리 릴레이(470)를 제어할 때 인버터 제어부(435)에서도 배터리 릴레이(470)와 연동하여 통합형 릴레이(420)를 제어할 수 있다. 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 자동차 전력변환 방법을 설명한다.In the vehicle power conversion apparatus using an integrated relay according to an embodiment of the present invention, when the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법을 설명하는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a vehicle power conversion method using an integrated relay according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법은 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 자동차 전력변환 장치를 이용해서 전력변환을 하는 경우로서 특히 차량 구동모드가 충전모드로 진입한 경우에서의 전력변환 방법을 나타낸다.The vehicle power conversion method using an integrated relay according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is a method for converting power using a vehicle power conversion device using an integrated relay according to an embodiment of the present invention shown in FIG. As a case, it shows a power conversion method especially when the vehicle driving mode has entered the charging mode.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환 방법에서 배터리 모듈(465) 내 배터리 릴레이(470)는 기본적으로 닫힘 상태이며, 전력 계통 문제 발생시 배터리 보호를 위해 자동으로 열림 상태로 된다. 구체적으로는 먼저 차량 구동모드가 충전모드로 진입한다(S610). 충전모드 진입 시 차량 제어부(475)는 배터리 릴레이(470)가 닫힘 상태가 되도록 제어한다(S620).In the power conversion method according to an embodiment of the present invention, the
충전모드 진입 시 인버터 제어부(435)는 통합형 릴레이(420)의 제1 릴레이(425)는 방전저항기(415)(충전부(410) 포함)와 Xc 커패시터가 연결되도록 한다(S630). 이후 제2 릴레이(430)는 방전저항기(415)(충전부(410) 포함)와 Xc 커패시터가 연결되도록 한다(S640). 이와 같은 동작을 통해 외부 전력 계통에 해당하는 전원부(405)에서 공급되는 AC전력이 충전부(410)을 통해 DC전력으로 변환된 후 배터리모듈(465) 내의 배터리(이하의 실시예에서는 고전압 배터리를 의미함)를 충전한다(S650). When entering the charging mode, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 배터리 충전 방법에서의 배터리 릴레이 닫힘과 제1 릴레이 및 제2 릴레이 연결의 순서는 반드시 위와 같은 순서로 되어야만 하는 것은 아니고 사실상 동시 실행 내지는 변경된 순서로도 수행이 될 수 있다.On the other hand, the order of closing the battery relay and connecting the first and second relays in the battery charging method using the integrated relay according to an embodiment of the present invention does not have to be in the same order as above, but in fact, in a simultaneous execution or a changed order. Can also be practiced.
본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 전력변환 방법에서의 배터리 충전모드의 전력 라인도는 도 7에 도시된 바와 같다. 도 7에 도시된 바와 같이 제1 릴레이(710) 및 제2 릴레이(720)가 방전 저항기와 Xc 커패시터가 연결되도록 제어되며 배터리 릴레이(730)는 닫힘 상태가 된다. A power line diagram of a battery charging mode in a power conversion method using an integrated relay according to an embodiment of the present invention is as shown in FIG. 7. As shown in FIG. 7, the
이와 같은 경우 후술할 모터구동 모드에서의 전력 라인에 비해 배터리 충전 시 전력이 상대적으로 작아 발열이 덜 나므로 이를 고려한 방전 저항기의 저항값 및 내압 설계를 한다. 또한 배터리 충전 시 용량이 큰 Yc 커패시터가 연결되지 않기 때문에 충전부가 전원부와 연결되어도 누설 전류 문제가 발생하지 않는다. 다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 구동모드가 모터 구동모드로 진입한 경우에서의 통합형 릴레이를 이용한 자동차 전력변환 방법을 설명한다.In this case, compared to the power line in the motor driving mode, which will be described later, when the battery is charged, the electric power is relatively small, so that less heat is generated, the resistance value and the breakdown voltage of the discharge resistor are designed in consideration of this. In addition, since the Yc capacitor with a large capacity is not connected when charging the battery, leakage current does not occur even if the charging unit is connected to the power supply unit. Next, a vehicle power conversion method using an integrated relay when the vehicle driving mode according to another embodiment of the present invention enters the motor driving mode will be described.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법을 설명하는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a vehicle power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법은 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 차량 전력변환 장치를 이용해서 전력변환을 하는 경우로서 특히 차량 구동모드가 모터 구동모드로 진입한 경우에서의 전력변환 방법을 나타낸다.A vehicle power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 8 is a method of converting power using a vehicle power conversion device using an integrated relay according to an embodiment of the present invention shown in FIG. As a case, a power conversion method is shown, particularly when the vehicle driving mode has entered the motor driving mode.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력변환 방법에서 배터리 모듈(465) 내 배터리 릴레이(470)는 기본적으로 닫힘 상태로 되어 있고, 전력 계통 문제 발생시 배터리 보호를 위해 자동으로 열림 상태로 된다. 구체적으로는, 먼저 차량 구동모드가 모터 구동모드로 진입한다(S810). 모터 구동모드 진입 시 차량 제어부(475)는 배터리 릴레이(470)가 닫힘 상태가 되도록 제어한다(S820).In the power conversion method according to another embodiment of the present invention, the
인버터 제어부(435)는 Yc 커패시터(440)(IGBT 파워모듈부(445) 포함)와 Xc 커패시터(460)가 연결되도록 통합형 릴레이(420)의 제1 릴레이(425)를 제어한다(S830). 이후, Yc 커패시터(440)(IGBT 파워모듈부(445) 포함)와 Xc 커패시터(460)이 연결되도록 통합형 릴레이(420)의 제2 릴레이(430)를 제어한다(S840). 이와 같은 동작을 통해 고전압 배터리를 통해 DC전력이 구동모터(455)로 전달된다. The
이때 Xc 커패시터(460)에 의해 DC전압의 맥동 성분이 제거되고, Yc 커패시터(440)에 의해 외부로 방출되는 전자파 제한이 만족된 DC전력은 IGBT 파워모듈을 통해 구동모터가 필요로 하는 AC전력으로 변환되고 이를 이용하여 모터가 구동된다(S850). 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 모터 구동 방법에서의 배터리 릴레이 닫힘과 제1 릴레이 및 제2 릴레이 연결의 순서는 반드시 위와 같은 순서로 되어야만 하는 것은 아니고 사실상 동시 실행 내지는 변경된 순서로도 수행이 될 수 있다.At this time, the pulsating component of the DC voltage is removed by the
본 발명의 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 전력변환 방법에서의 모터 구동모드의 전력 라인도는 도 9에 도시된 바와 같다. 도 9에 도시된 바와 같이 제1 릴레이(910) 및 제2 릴레이(920)는 Yc 커패시터와 Xc 커패시터가 연결되도록 제어되며, 배터리 릴레이(930)는 닫힘 상태가 된다. A power line diagram of a motor driving mode in a power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention is as shown in FIG. 9. As shown in FIG. 9, the
모터 구동모드에서는 모터(455) 구동 시 방전 저항기(415)가 모터(455)와 연결되지 않기 때문에 수동식 방전 저항기처럼 저항 용량이 큰 타입을 적용하지 않아도 된다. 다음으로 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 차량 구동모드가 방전모드로 진입한 경우에서의 통합형 릴레이를 이용한 자동차 전력변환 방법을 설명한다.In the motor driving mode, since the
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력 변환 방법을 설명하는 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a vehicle power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention.
도 10에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 방법은 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 차량 전력변환 장치를 이용해서 전력변환을 하는 경우로서 특히 차량 구동모드가 방전모드로 진입한 경우에서의 전력변환 방법을 나타낸다.In the vehicle power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 10, power conversion is performed using a vehicle power conversion device using an integrated relay according to an embodiment of the present invention shown in FIG. As a case, it shows a power conversion method especially when the vehicle driving mode has entered the discharge mode.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환 방법에서 차량 구동모드가 방전모드로 진입하면(S1010), 배터리 모듈(465) 내 배터리 릴레이(470)는 차량 제어부(475)에 의해 열림 상태가 된다(S1020). 또한 제1 릴레이(425)는 방전저항기(415)와 Xc 커패시터(460)이 연결되도록 제어되고(S1030), 제2 릴레이(430)도 방전저항기(415)와 Xc 커패시터(460)이 연결되도록 제어된다(S1040). 한편 방전모드인 경우 전원부와 충전부는 분리된 상태가 된다. 이후, Xc 커패시터(460)에서 잔류 전하를 방전하게 된다(S1050).In the power conversion method according to another embodiment of the present invention, when the vehicle driving mode enters the discharge mode (S1010), the
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 방전 방법에서의 배터리 릴레이 열림과 제1 릴레이 및 제2 릴레이 연결의 순서는 반드시 위와 같은 순서로 되어야만 하는 것은 아니고 사실상 동시 실행 내지는 변경된 순서로도 수행이 될 수 있다.On the other hand, in the discharging method using the integrated relay according to another embodiment of the present invention, the order of opening the battery relay and connecting the first relay and the second relay does not necessarily have to be in the same order as above, but in fact, even in a simultaneous execution or a changed order. Can be practiced.
본 발명의 다른 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용한 전력변환 방법에서의 방전모드의 전력 라인도는 도 11에 도시된 바와 같다. 도 11에 도시된 바와 같이 제1 릴레이(1110) 및 제2 릴레이(1120)가 방전저항기(1140)과 Xc 커패시터(1150)이 연결되도록 제어되며 배터리 릴레이(1130)는 닫힘 상태가 된다. 도 11에 도시된 바와 같이 방전모드 전력 라인도에서는 외부 전원이 충전부와 연결되지 않기 때문에 전력 라인은 Xc 커패시터(1150)와 방전저항기(1140)만 연결되고 Xc 커패시터(1150)에서 잔류 전하를 방전시켜 감전사고를 방지할 수 있다. 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 구동모드에 따른 통합형 릴레이 제어를 통한 자동차 전력변환 방법에 대해 설명한다.A power line diagram of a discharge mode in a power conversion method using an integrated relay according to another embodiment of the present invention is as shown in FIG. 11. As shown in FIG. 11, the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 구동모드에 따른 통합형 릴레이 제어를 통한 자동차 전력변환 방법을 설명하는 순서도이다.12 is a flowchart illustrating a vehicle power conversion method through integrated relay control according to a vehicle driving mode according to an embodiment of the present invention.
도 12의 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 구동모드에 따른 통합형 릴레이 제어를 통한 자동차 전력변환 방법은 도 4의 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 릴레이를 이용하는 자동차 전력변환 장치를 이용한 자동차 전력변환 방법을 나타낸다.The vehicle power conversion method through the integrated relay control according to the vehicle driving mode according to the embodiment of the present invention of FIG. 12 is a vehicle power conversion using the vehicle power conversion device using the integrated relay according to the embodiment of the present invention of FIG. Indicate the way.
먼저 차량 구동모드를 파악한다(S1210). 차량 구동모드의 파악은 인버터(400) 내 인버터 제어부(435) 및/또는 차량 제어부(475)에 의해 파악될 수 있다. 파악되는 차량 구동모드는 충전모드, 모터구동 모드, 방전모드 및 강제 전원차단 상태를 포함한다. 여기서 강제 전원차단 상태는 사고 등으로 인해 의도하지 않게 차량 내 전원이 강제로 차단되는 상태를 의미한다.First, the vehicle driving mode is identified (S1210). The determination of the vehicle driving mode may be determined by the
다음으로 파악된 차량 구동모드에 따라 인버터 제어부(435)가 통합 릴레이를 제어한다(S1220). 또한 해당 차량 구동모드에 따라 차량 제어부가 배터리 릴레이의 개폐를 제어한다(S1230).Next, the
즉, 파악된 차량 구동모드가 충전모드인 경우, 배터리 릴레이를 닫힘 상태로 변경하고 방전저항기와 배터리 모듈이 연결되도록 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 제어한다.That is, when the determined vehicle driving mode is the charging mode, the battery relay is changed to a closed state, and the first and second relays inside the integrated relay are controlled so that the discharge resistor and the battery module are connected.
또는 파악된 차량 구동모드가 모터구동 모드인 경우, 배터리 릴레이를 닫힘 상태로 변경하고, Yc 커패시터와 Xc 커패시터가 연결되도록 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 제어한다.Alternatively, when the determined vehicle driving mode is the motor driving mode, the battery relay is changed to a closed state, and the first and second relays inside the integrated relay are controlled so that the Yc capacitor and the Xc capacitor are connected.
또는, 파악된 차량 구동모드가 방전모드 및 강제 전원차단 상태 중 적어도 하나인 경우, 배터리 릴레이를 열림 상태로 변경하고, 방전저항기와 Xc 커패시터가 연결되도록 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 제어한다.Alternatively, if the determined vehicle driving mode is at least one of a discharge mode and a forced power off state, the battery relay is changed to an open state, and the first and second relays inside the integrated relay are connected so that the discharge resistor and the Xc capacitor are connected. Control.
한편, 전술한 각 구성은 각각이 별도의 장치로 설명되었으나, 이는 설명의 편의와 이해의 증진을 위한 예시적 설명에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 형태로 구현될 수 있음은 물론이다. 예컨대, 인버터 제어부 및 모터 제어부는 하나의 모듈로 통합되어 구현되거나 또는 둘이나 그 이상의 장치로 분할하여 구현될 수 있다.Meanwhile, each of the above-described configurations has been described as a separate device, but this is only an exemplary description for convenience of description and enhancement of understanding, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea of the present invention. Of course. For example, the inverter control unit and the motor control unit may be implemented by being integrated into one module, or may be implemented by dividing into two or more devices.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다.The methods according to the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded in the computer-readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of computer-readable media include hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as rom, ram, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The above-described hardware device may be configured to operate as at least one software module to perform the operation of the present invention, and vice versa.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명하였다. 그러나 전술한 실시예는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다. 본 발명의 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서의 교시와 시사로부터 본 발명의 기술적 사상의 범주내의 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정하여짐이 마땅하다.In the above, the configuration of the present invention has been described in detail through a preferred embodiment of the present invention. However, the above-described embodiments are for illustrative purposes only, and do not limit the scope of the present invention. Those of ordinary skill in the art of the present invention will be able to make various modifications and changes within the scope of the technical idea of the present invention from the teachings and suggestions of the present specification. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined by the description of the following claims.
Claims (12)
방전저항기;
전자파 차단을 위한 Yc 커패시터;
상기 Xc 커패시터, 방전저항기 및 Yc 커패시터 사이의 전기적 연결을 제어하며 인버터 내에 배치되는 통합 릴레이; 및
차량 구동모드에 따라 상기 통합 릴레이 내부의제1 릴레이 및 제2 릴레이의 스위칭 동작을 제어하는 인버터 제어부를 포함하는 차량용 전력변환장치.Xc capacitor for removing the pulsation component of DC voltage;
Discharge resistor;
Yc capacitor for blocking electromagnetic waves;
An integrated relay disposed in the inverter and controlling an electrical connection between the Xc capacitor, the discharge resistor and the Yc capacitor; And
Power conversion device for a vehicle comprising an inverter control unit for controlling the switching operation of the first relay and the second relay inside the integrated relay according to the vehicle driving mode.
상기 Xc 커패시터와 배터리 모듈과의 사이에서 상기 Xc 커패시터와 상기 배터리 모듈의 연결을 제어하는 배터리 릴레이를 더 포함하고, 상기 배터리 릴레이의 개폐는 상기 차량 구동모드에 따라 차량 제어부에 의해 제어되는 차량용 전력변환 장치.The method of claim 1,
Further comprising a battery relay for controlling the connection between the Xc capacitor and the battery module between the Xc capacitor and the battery module, wherein the opening and closing of the battery relay is controlled by a vehicle control unit according to the vehicle driving mode. Device.
상기 차량 구동모드가 방전모드인 경우 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이는 상기 방전저항기와 상기 Xc 커패시터가 연결되도록 동작되고, 상기 배터리 릴레이는 열림 상태로 되는, 차량용 전력변환장치.The method of claim 2,
When the vehicle driving mode is a discharge mode, the first relay and the second relay are operated so that the discharge resistor and the Xc capacitor are connected, and the battery relay is in an open state.
상기 차량 구동모드가 충전모드인 경우 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이는 상기 방전저항기와 상기 Xc 커패시터가 연결되도록 동작되고, 상기 배터리 릴레이는 닫힘 상태로 되는, 차량용 전력변환장치.The method of claim 2,
When the vehicle driving mode is a charging mode, the first relay and the second relay are operated so that the discharge resistor and the Xc capacitor are connected, and the battery relay is in a closed state.
상기 차량 구동모드가 모터구동 모드인 경우 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이는 상기 Yc 커패시터부와 Xc 커패시터가 연결되도록 동작되고 상기 배터리 릴레이는 닫힘 상태로 되는, 차량용 전력변환장치.The method of claim 2,
When the vehicle driving mode is a motor driving mode, the first relay and the second relay are operated so that the Yc capacitor unit and the Xc capacitor are connected, and the battery relay is in a closed state.
상기 방전저항기와 연결되는 비절연식 충전부를 더 포함하는, 차량용 전력변환 장치.The method of claim 1,
Power conversion device for a vehicle further comprising a non-insulated charging unit connected to the discharge resistor.
상기 방전저항기는 능동식 방전저항기인, 차량용 전력변환 장치.The method of claim 1,
The discharge resistor is an active discharge resistor, vehicle power conversion device.
IGBT 파워모듈부; 및
모터 구동을 위한 교류전원을 생성하기 위해 상기 IGBT 파워모듈부의 온오프를 제어하는 모터 제어부를 더 포함하는, 차량용 전력변환 장치.The method of claim 1,
IGBT power module unit; And
The vehicle power conversion device further comprising a motor control unit for controlling the on-off of the IGBT power module unit to generate AC power for driving the motor.
상기 차량 구동모드에 따라 인버터 제어부가 통합 릴레이를 제어하는 단계; 및
상기 차량 구동모드에 따라 차량 제어부가 배터리 릴레이의 개폐를 제어하는 단계를 포함하는 차량용 전력변환 방법.Determining a vehicle driving mode;
Controlling, by an inverter controller, an integrated relay according to the vehicle driving mode; And
And controlling, by a vehicle controller, opening and closing of the battery relay according to the vehicle driving mode.
상기 파악된 차량 구동모드가 충전모드인 경우,
상기 배터리 릴레이를 닫힘 상태로 변경하는 단계; 및
방전저항기와 배터리 모듈이 연결되도록 상기 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 제어하는 단계를 수행하는, 차량용 전력변환 방법.The method of claim 9,
When the identified vehicle driving mode is a charging mode,
Changing the battery relay to a closed state; And
A vehicle power conversion method for performing the step of controlling the first relay and the second relay inside the integrated relay so that the discharge resistor and the battery module are connected.
상기 파악된 차량 구동모드가 모터구동 모드인 경우,
상기 배터리 릴레이를 닫힘 상태로 변경하는 단계; 및
Yc 커패시터와 Xc 커패시터가 연결되도록 상기 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 제어하는 단계를 수행하는, 차량용 전력변환 방법.The method of claim 9,
When the identified vehicle driving mode is a motor driving mode,
Changing the battery relay to a closed state; And
Controlling the first relay and the second relay inside the integrated relay so that the Yc capacitor and the Xc capacitor are connected.
상기 파악된 차량 구동모드가 방전모드 및 강제 전원차단 상태 중 적어도 하나인 경우, 상기 배터리 릴레이를 열림 상태로 변경하는 단계; 및
방전저항기와 Xc 커패시터가 연결되도록 상기 통합 릴레이 내부의 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 제어하는 단계를 수행하는, 차량용 전력변환 방법.The method of claim 9,
Changing the battery relay to an open state when the determined vehicle driving mode is at least one of a discharge mode and a forced power off state; And
Controlling the first relay and the second relay inside the integrated relay so that the discharge resistor and the Xc capacitor are connected.
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