KR20210003977A - Electronic four-wheel drive control method and device according to bidirectional high voltage dc/dc converter of fuel cell electric vehicle - Google Patents

Electronic four-wheel drive control method and device according to bidirectional high voltage dc/dc converter of fuel cell electric vehicle Download PDF

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Abstract

The present invention proposes a method and apparatus for controlling an electronic 4-wheel drive according to a bidirectional converter of a fuel cell vehicle that implement the electronic 4-wheel drive using only a high voltage battery, the bidirectional converter, and an additional motor in the fuel cell vehicle. According to the present invention, the method for controlling the electronic 4-wheel drive according to a bidirectional converter of the fuel cell vehicle can comprise the steps of: determining a driving mode of the fuel cell vehicle; controlling an operation of the bidirectional converter based on the driving mode of the fuel cell vehicle; and performing control to drive a motor based on the operation of the bidirectional converter.

Description

연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법 및 장치{ELECTRONIC FOUR-WHEEL DRIVE CONTROL METHOD AND DEVICE ACCORDING TO BIDIRECTIONAL HIGH VOLTAGE DC/DC CONVERTER OF FUEL CELL ELECTRIC VEHICLE}Electronic four-wheel drive control method and device according to the two-way converter of fuel cell vehicle {ELECTRONIC FOUR-WHEEL DRIVE CONTROL METHOD AND DEVICE ACCORDING TO BIDIRECTIONAL HIGH VOLTAGE DC/DC CONVERTER OF FUEL CELL ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for controlling an electronic four-wheel drive according to a two-way converter of a fuel cell vehicle.

환경오염에 대한 관심이 증가함에 따라 친환경 에너지원에 대해 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 중, 연료 가스와 산화가스의 전기화학반응에 의해 발전하는 연료전지를 에너지원으로 하는 연료전지시스템이 주목을 받고 있다.As interest in environmental pollution increases, research on eco-friendly energy sources is being actively conducted. Among them, a fuel cell system using a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas as an energy source is attracting attention.

더불어, 연료전지시스템을 탑재한 연료전지차량은 차세대 수송수단으로 중요한 연구 대상이 되고 있다. 연료전지차량은 연료전지에서 생산되는 전력을 이용하여 차량의 전기모터를 구동한다.In addition, a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system is becoming an important research subject as a next-generation transportation means. Fuel cell vehicles use electric power produced by fuel cells to drive electric motors of the vehicle.

이러한, 연료전지차량은 연료전지에서 일정한 전력을 계속 출력하여 주행이 이루어지고, 전력이 모자라는 경우에는 부족분의 전력을 전기차용 배터리(EV 배터리)로부터 보조 출력하는 운전 모드가 적용되고 있다. 주 동력원인 연료전지와 보조 동력원인 배터리의 전압 범위가 크게 차이가 나기 때문에, 배터리의 충전 및 방전 제어를 위하여 양방향 컨버터(Bi-directional High voltage DC-DC Converter, BHDC)가 필요하다.The fuel cell vehicle is driven by continuously outputting constant power from the fuel cell, and when power is insufficient, a driving mode in which insufficient power is auxiliary output from an electric vehicle battery (EV battery) is applied. Since the voltage range of the fuel cell, which is the main power source, and the battery, which is the auxiliary power source, are significantly different from each other, a bi-directional high voltage DC-DC converter (BHDC) is required to control the charging and discharging of the battery.

도 1은 종래의 기술에 따른 연료전지차량의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of a fuel cell vehicle according to the prior art.

도 1을 참조하면, 연료전지차량(Fuel Cell Electric Vehicle, 110)은 전기를 발생하는 연료전지(110)와 차량 구동모터(160), 그리고 구동모터(160)를 제어하는 인버터(MCU: Micro Controller Unit, 150), 연료전지(110)와 출력을 보완하고, 회생에너지를 저장할 수 있게 동작하는 양방향 컨버터(130)와 배터리(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a fuel cell electric vehicle 110 is an inverter (MCU: Micro Controller) that controls the fuel cell 110, the vehicle driving motor 160, and the driving motor 160 that generate electricity. The unit 150, the fuel cell 110 and the output may be supplemented, and may include a two-way converter 130 and a battery 120 operating to store regenerative energy.

이때, 상기 배터리(120)는 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 포함하고, 저전압 배터리는 12V 배터리를 포함하고, 상기 12V 배터리는 차량의 저전압 컨버터(LDC: Low voltage DC-DC Converter, 140)에 의하여 충전될 수 있다.At this time, the battery 120 includes a high voltage battery and a low voltage battery, the low voltage battery includes a 12V battery, and the 12V battery is charged by a low voltage DC-DC converter (LDC) 140 of a vehicle. I can.

인버터(150)는 구동모터(160)의 출력을 내기 위해서 연료전지(110)와 고전압 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다.The inverter 150 may receive power from the fuel cell 110 and the high voltage battery in order to output the output of the driving motor 160.

양방향 컨버터(130)는 모터 출력에 파워공급을 하고, 회생에너지를 DC 변환을 통해서 배터리(120)에 충전할 수 있다. 이러한 양방향 컨버터(130)의 구성은 도 2에 도시된 바와 같이 파워부품의 구성으로 되어 있다.The bidirectional converter 130 supplies power to the motor output and may charge the battery 120 through DC conversion of regenerative energy. The configuration of the bidirectional converter 130 is a configuration of a power component as shown in FIG. 2.

도 2는 종래의 기술에 따른 양방향 컨버터의 구성을 도시한 도면이다.2 is a diagram showing the configuration of a bidirectional converter according to the prior art.

도 2를 참조하면, 양방향 컨버터(130)는 배터리 측 커패시터(CLS: Low voltage Side Cap), 인덕터(L), 전류 센서(Hall CT), IGBT 모듈 및 DC-Link 커패시터(CHS: High Voltage side Cap)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the bidirectional converter 130 includes a battery-side capacitor (C LS : Low Voltage Side Cap), an inductor (L), a current sensor (Hall CT), an IGBT module, and a DC-Link capacitor (C HS : High Voltage). side Cap).

이러한, 양방향 컨버터(130)는 고전압 배터리에서 인버터(150)의 DC- Link로 전력 변환할 경우 승압형 컨버터로 동작을 하고, 인버터(150)의 DC- Link에서 고전압 배터리로 전력변환을 할 경우 강압형 컨버터로 동작할 수 있다.The bidirectional converter 130 operates as a step-up converter when converting power from a high voltage battery to the DC-Link of the inverter 150, and step-down when converting power from the DC-Link of the inverter 150 to a high-voltage battery. It can operate as a type converter.

예를 들어서, 모터가 150KW인 경우 연료전지(110)가 100KW, 고전압배터리가 50KW 공급하는 시스템인 경우, 양방향 컨버터(130)는 50KW 만큼 인버터(150)의 모터링시에는 고전압배터리에서 인버터(150)의 DC- Link로 전력변환을 통해 전원을 공급하고, 인버터(150)의 회생 운전시에는 DC- Link에서 고전압배터리로 전력변환을 통해 전원을 충전할 수 있다.For example, when the motor is 150 KW, the fuel cell 110 supplies 100 KW and the high voltage battery 50 KW. When the inverter 150 is motored, the two-way converter 130 is 50 KW. Power is supplied through power conversion through the DC-Link of ), and when the inverter 150 is regenerated, the power can be charged through power conversion from the DC-Link to a high voltage battery.

이러한 종래의 기술에 따른 연료전지차량에서는 전자식 4륜 구동(e-4WD: electronic-4 Wheel Drive)를 구성하기 위해서는 별도의 인버터와 모터가 필요한 문제점이 있다.In such a fuel cell vehicle according to the prior art, there is a problem that a separate inverter and a motor are required to configure an electronic four-wheel drive (e-4WD).

본 발명에서는 연료전지차량에서 고전압 배터리와 양방향 컨버터와 추가 모터만을 사용하여, 전자식 4륜 구동(electronic-4 Wheel Drive)을 구현하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법 및 장치에 대하여 제안한다.In the present invention, an electronic four-wheel drive control method and apparatus according to a two-way converter of a fuel cell vehicle that implements an electronic-4 Wheel Drive by using only a high voltage battery, a two-way converter, and an additional motor in a fuel cell vehicle. I propose about it.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법은 연료전지차량의 주행 모드를 판단하는 단계; 상기 연료전지차량의 주행 모드에 기초하여 양방향 컨버터의 동작을 제어하는 단계; 및 상기 양방향 컨버터의 동작에 기초하여 모터를 구동하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.An electronic four-wheel drive control method according to a two-way converter of a fuel cell vehicle for solving the above technical problem includes determining a driving mode of the fuel cell vehicle; Controlling an operation of a bidirectional converter based on a driving mode of the fuel cell vehicle; And controlling to drive the motor based on the operation of the bidirectional converter.

실시예에 따라, 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치는 커패시터, 전류센서, IGBT 모듈; 제1 내지 제3 스위치; 상기 제1 내지 제3 스위치를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 연료전지차량의 주행 모드를 판단하고, 상기 연료전지차량의 주행 모드에 기초하여 양방향 컨버터의 동작을 제어하고, 상기 양방향 컨버터의 동작에 기초하여 모터를 구동하도록 제어할 수 있다.According to an embodiment, an electronic four-wheel drive control apparatus according to a two-way converter of a fuel cell vehicle includes: a capacitor, a current sensor, an IGBT module; First to third switches; And a controller for controlling the first to third switches, wherein the controller determines a driving mode of the fuel cell vehicle, controls an operation of the bidirectional converter based on the driving mode of the fuel cell vehicle, and It can be controlled to drive the motor based on the motion.

본 발명에 따른 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법 및 장치는 차량시스템의 4륜 구동에 있어서, 별도의 인버터 구성이 필요가 없어서 중량 절감에 따른 연비에도 개선의 장점이 있다.The electronic four-wheel drive control method and apparatus according to the two-way converter of a fuel cell vehicle according to the present invention does not require a separate inverter configuration in the four-wheel drive of a vehicle system, thereby improving fuel economy due to weight reduction.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. will be.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 연료전지차량의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 양방향 컨버터의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다
도 5는 본원 발명에 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법을 도시한 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings are provided to aid understanding of the present invention and provide embodiments of the present invention together with a detailed description. However, the technical features of the present invention are not limited to a specific drawing, and features disclosed in each drawing may be combined with each other to constitute a new embodiment.
1 is a view showing the configuration of a fuel cell vehicle according to the prior art.
2 is a diagram showing the configuration of a bidirectional converter according to the prior art.
3 is a diagram showing the configuration of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a configuration of an electronic four-wheel drive control apparatus according to a bidirectional converter according to an embodiment of the present invention
5 is a flowchart illustrating a method of controlling an electronic four-wheel drive according to a two-way converter of a fuel cell vehicle according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in more detail with reference to the drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of the embodiment, in the case of being described as being formed in "top (top) or bottom (bottom)", "before (front) or after (back)" of each component, "top (top) or bottom (Bottom)" and "Before (front) or after (back)" include both components formed by direct contact with each other or one or more other components disposed between the two components.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the constituent elements of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a) and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that elements may be “connected”, “coupled” or “connected”.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, the terms such as "include", "consist of" or "have" described above mean that the corresponding component may be embedded unless otherwise stated, excluding other components Rather, it should be interpreted as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, unless otherwise defined, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms generally used, such as terms defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the meaning in the context of the related technology, and are not interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 구성을 도시한 도면이다.3 is a diagram showing the configuration of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 연료전지차량은 연료전지(Fuel Cell, 110), 배터리(BATT, 120), 양방향 컨버터(BHDC: Bi-directional High voltage DC-DC Converter, 130), 저전압 컨버터(LDC: Low voltage DC-DC Converter, 140), 인버터(MCU: Micro Controller Unit, 150), 구동모터(160), 4륜 보조모터(170)를 포함할 수 있다.3, a fuel cell vehicle includes a fuel cell (110), a battery (BATT, 120), a bidirectional converter (BHDC: Bi-directional High voltage DC-DC Converter, 130), and a low voltage converter (LDC). It may include a voltage DC-DC Converter, 140, an inverter (MCU: Micro Controller Unit, 150), a driving motor 160, and a four-wheel auxiliary motor 170.

연료전지(110)는 산소와 수소를 화학적으로 반응시켜 전력을 생산할 수 있다. 연료전지(110)의 차량의 구동모터 구동에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 연료전지(110)의 출력단에는 역전류로부터 연료전지(110)를 보호하기 위해 다이오드가 연결된다.The fuel cell 110 may chemically react oxygen and hydrogen to generate electric power. Electric power required for driving the driving motor of the vehicle of the fuel cell 110 may be supplied. A diode is connected to the output terminal of the fuel cell 110 to protect the fuel cell 110 from reverse current.

배터리(120)는 충방전 가능하게 연결되고, 발전 작동 시 배터리 충전이 이루어질 수 있다. 배터리(120)는 전기에너지를 충전하거나 저장된 전기에너지를 방전할 수 있다. 이러한 배터리(120)는 고전압 배터리 및 저전압 배터리로 구성될 수 있다. 상기 배터리(120)는 상기 연료전지(110)의 보조동력원으로 사용될 수 있다.The battery 120 may be connected to be charged and discharged, and the battery may be charged during power generation operation. The battery 120 may charge electrical energy or discharge stored electrical energy. The battery 120 may be composed of a high voltage battery and a low voltage battery. The battery 120 may be used as an auxiliary power source for the fuel cell 110.

양방향 컨버터(130)는 배터리(120)로부터 출력되는 출력전압 또는 배터리(120)로 입력되는 입력전압을 제어할 수 있다. 즉, 양방향 컨버터(130)는 배터리(120)로부터 출력되는 전압을 모터 구동에 요구되는 전압으로 변환하여 인버터(150)에 전달할 수 있다. 또한, 양방향 컨버터(130)는 배터리(120)로 입력되는 입력전압을 배터리(120)의 충전을 위해 요구되는 충전전압으로 변환할 수 있다.The bidirectional converter 130 may control an output voltage output from the battery 120 or an input voltage input to the battery 120. That is, the bidirectional converter 130 may convert the voltage output from the battery 120 into a voltage required for driving the motor and transmit it to the inverter 150. In addition, the bidirectional converter 130 may convert an input voltage input to the battery 120 into a charging voltage required for charging the battery 120.

양방향 컨버터(130)는 내부에 배치된 제어기(440)의 동작에 대응하여 4륜 보조모터(170)를 구동할 수 있다. 이러한, 양방향 컨버터(130)의 동작은 하기 도 4에서 자세히 설명하도록 한다.The bidirectional converter 130 may drive the four-wheel auxiliary motor 170 in response to the operation of the controller 440 disposed therein. The operation of the bidirectional converter 130 will be described in detail in FIG. 4 below.

저전압 컨버터(140)는 연료전지(110) 또는 배터리(120)로부터 받은 고전압을 저전압으로 변환하여 저전압 배터리를 충전할 수 있다.The low voltage converter 140 may charge the low voltage battery by converting the high voltage received from the fuel cell 110 or the battery 120 into a low voltage.

인버터(150)는 연료전지(110) 및/또는 배터리(120)로부터 공급되는 고전압의 직류전력을 모터 구동에 요구되는 전력으로 변환할 수 있다.The inverter 150 may convert high voltage DC power supplied from the fuel cell 110 and/or the battery 120 into power required for driving the motor.

구동모터(160)는 인버터(150)를 통해 전력을 공급받아 구동할 수 있다. 구동모터(160)는 제동 시, 발전기로 동작하여 전기 에너지를 생성한다. 구동모터(160)에 의해 생성된 전기 에너지는 배터리(120)에 저장될 수 있다. 구동모터(160)는 모터 구동 제어에 따라 다수의 모터 특성을 가질 수 있다.The driving motor 160 may be driven by receiving power through the inverter 150. During braking, the driving motor 160 operates as a generator to generate electric energy. Electric energy generated by the driving motor 160 may be stored in the battery 120. The driving motor 160 may have a plurality of motor characteristics according to the motor driving control.

4륜 보조모터(170)는 양방향 컨버터(130)의 제어에 기초하여 구동할 수 있다. 이러한 4륜 보조모터(170)는 연료전지차량 내에 배치된 접점에 의하여 양방향 컨버터(130)와 연결될 수 있다. 이때, 연료전지차량 주행 모드에 대응하여 접점은 구동모터(160)와 전력의 흐름을 연결하거나, 4륜 보조모터(170)와 전력의 흐름을 연결할 수 있다.The four-wheel auxiliary motor 170 may be driven based on the control of the bidirectional converter 130. The four-wheel auxiliary motor 170 may be connected to the bidirectional converter 130 by a contact disposed in the fuel cell vehicle. In this case, in response to the fuel cell vehicle driving mode, the contact point may connect the driving motor 160 and the flow of power, or the four-wheel auxiliary motor 170 and the flow of electric power.

실시예에 따라, 접점은 일반적인 주행 조건에서는 2륜 구동으로 작동하여 양방향 컨버터(130)의 출력이 a 접점과 연결되어 인버터(150)의 모터링 조건 및 회생 운전 조건에 따라서 전력을 전달할 수 있다. 한편, 접점은 4륜 구동 조건에서는 양방향 컨버터(130)의 출력이 b 접점으로 연결되어서 4륜 보조모터(170)를 구동할 수 있다. 이때, 2륜 구동 모드와 4륜 구동 모드의 전력 흐름을 연결하는 접점은 반도체 스위치(IGBT 모듈, MOSFET), 릴레이 등으로 구성 될 수 있다.According to an embodiment, the contact point operates in two-wheel drive under normal driving conditions, so that the output of the bidirectional converter 130 is connected to the contact point a, so that power can be transmitted according to the motoring condition and the regenerative driving condition of the inverter 150. Meanwhile, in the four-wheel driving condition, the output of the bidirectional converter 130 is connected to the b-contact to drive the four-wheel auxiliary motor 170. At this time, a contact connecting the power flow in the two-wheel drive mode and the four-wheel drive mode may be composed of a semiconductor switch (IGBT module, MOSFET), a relay, or the like.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.4 is a diagram showing a configuration of an electronic four-wheel drive control apparatus according to a bidirectional converter according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 양방향 컨버터(130)에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치는 커패시터, 전류센서, IGBT 모듈을 포함하고, 4륜 구동에서 인버터(150)의 DC-Link와 분리하는 제1 스위치(410), 양방향 컨버터(130)의 IGBT 모듈을 인버터(150)로 사용하기 위해 전류를 P단자로 흐르게 하기 위한 제2 스위치(320), 4륜 보조모터(170)를 구동하기 위해서 연결하는 제3 스위치(330)가 필요하다. 이때, 제3 스위치는 인덕터와 전류센서 또는 4륜 보조모터(170)와 전류센서로 연결이 가능한 3 단자 스위치일 수 있다.4, the electronic four-wheel drive control device according to the bidirectional converter 130 includes a capacitor, a current sensor, and an IGBT module, and a first switch that separates from the DC-Link of the inverter 150 in four-wheel drive ( 410), in order to use the IGBT module of the bidirectional converter 130 as the inverter 150, a second switch 320 for flowing current to the P terminal, a third connected to drive the four-wheel auxiliary motor 170 Switch 330 is required. In this case, the third switch may be a three-terminal switch that can be connected to the inductor and the current sensor or the four-wheel auxiliary motor 170 and the current sensor.

양방향 컨버터(130)는 제1 내지 제3 스위치(410,420,430)를 제어하는 제어기(440)를 포함할 수 있다.The bidirectional converter 130 may include a controller 440 that controls the first to third switches 410, 420, and 430.

제어기(440)는 연료전지차량의 주행 모드를 판단할 수 있다. 제어기(440)는 2륜 구동 모드, 4륜 구동 모드 중 하나를 연료전지차량의 주행 모드로 판단할 수 있다.The controller 440 may determine the driving mode of the fuel cell vehicle. The controller 440 may determine one of the two-wheel drive mode and the four-wheel drive mode as the driving mode of the fuel cell vehicle.

이후, 제어기(440)는 연료전지차량의 주행 모드에 기초하여 양방향 컨버터(130)의 동작을 제어할 수 있다.Thereafter, the controller 440 may control the operation of the bidirectional converter 130 based on the driving mode of the fuel cell vehicle.

제어기(440)는 연료전지차량이 2륜 구동 모드인 경우, 구동모터(160)의 출력 동작에 따라서 모터링 또는 회생 운전을 수행하도록 제1 내지 제3 스위치(410,420,430)를 제어할 수 있다.When the fuel cell vehicle is in the two-wheel drive mode, the controller 440 may control the first to third switches 410, 420, and 430 to perform motoring or regenerative operation according to an output operation of the driving motor 160.

실시예에 따라, 연료전지차량이 2륜 구동 모드인 경우, 제어기(440)는 제1 스위치는 온(on)되고, 제2 스위치는 오프(off)되고, 제3 스위치는 인덕터와 전류센서를 연결하도록 제어할 수 있다. 따라서, 2륜 구동 모드인 경우, 양방향 컨버터(130)는 승/강압 컨버터로 동작할 수 있다.According to an embodiment, when the fuel cell vehicle is in the two-wheel drive mode, the controller 440 turns on the first switch, the second switch is off, and the third switch turns on the inductor and the current sensor. Can be controlled to connect. Accordingly, in the two-wheel drive mode, the bidirectional converter 130 may operate as a boost/step-down converter.

실시예에 따라, 연료전지차량이 4륜 구동 모드인 경우, 제어기(440)는 제1 스위치는 오프(off), 제2 스위치는 온(on), 제3 스위치는 4륜 보조모터(170)와 전류센서를 연결하도록 제어할 수 있다. 따라서, 4륜 구동 모드인 경우, 제어기(440)는 4륜 보조모터(170)의 인버터(150) 제어기(440)로 사용되며, 공간 벡터 변조 방식(SVPWM: Space Vector PWM)과 같은 제어방식을 통해 4륜 보조모터(170)을 구동할 수 있다.According to an embodiment, when the fuel cell vehicle is in the four-wheel drive mode, the controller 440 is the first switch is off (off), the second switch is on (on), the third switch is a four-wheel auxiliary motor 170 It can be controlled to connect the and current sensor. Therefore, in the case of the four-wheel drive mode, the controller 440 is used as the inverter 150 and the controller 440 of the four-wheel auxiliary motor 170, and a control method such as a space vector modulation method (SVPWM: Space Vector PWM) is used. Through the four-wheel auxiliary motor 170 can be driven.

도 5는 본원 발명에 연료전지차량의 양방향 컨버터 제어방법을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart showing a method of controlling a two-way converter of a fuel cell vehicle according to the present invention.

도 5를 참조하면, 제어기(440)는 연료전지차량의 주행 모드를 판단할 수 있다 (S510).Referring to FIG. 5, the controller 440 may determine a driving mode of the fuel cell vehicle (S510).

상기 S510 단계 이후, 연료전지차량이 2륜 주행모드인 경우(S520), 제어기(440)는 제1 스위치가 온(on)되도록 제어하고, 제2 스위치가 오프(off)되도록 제어하고, 제3 스위치가 인덕터와 전류센서를 연결하도록 제어할 수 있다(S530).After the step S510, when the fuel cell vehicle is in the two-wheel driving mode (S520), the controller 440 controls the first switch to be turned on, the second switch is controlled to be turned off, and the third The switch may be controlled to connect the inductor and the current sensor (S530).

상기 S530 단계 이후, 제어기(440)는 양방향 컨버터(130)가 인버터(150) 모터링에 따른 전원 공급 또는 회생 운전에 따른 전원 충전을 수행하도록 제어할 수 있다(S540).After the step S530, the controller 440 may control the bidirectional converter 130 to supply power according to motoring of the inverter 150 or to charge power according to regenerative operation (S540).

한편, 상기 S510 단계 이후, 연료전지차량이 4륜 주행모드인 경우(S550), 제어기(440)는 제1 스위치가 오프(off)되도록 제어하고, 제2 스위치가 온(on)되도록 제어하고, 제3 스위치가 4륜 보조모터(170)와 전류센서를 연결하도록 제어할 수 있다(S560).On the other hand, after step S510, when the fuel cell vehicle is in the four-wheel driving mode (S550), the controller 440 controls the first switch to be turned off and the second switch to be turned on, The third switch may be controlled to connect the four-wheel auxiliary motor 170 and the current sensor (S560).

상기 S560 단계 이후, 제어기(440)는 양방향 컨버터(130)가 인버터로서 4륜 보조모터(170)를 구동하도록 제어할 수 있다(S540).After the step S560, the controller 440 may control the bidirectional converter 130 to drive the four-wheel auxiliary motor 170 as an inverter (S540).

상술한 방법을 통해, 연료전지차량의 e-4WD 시스템에서 양방향컨버터를 통한 4륜 보조모터(170)를 구동하여, 별도의 인버터가 필요하지 않기 때문에 연료전지차량에서 무게에 이득을 통해 차량의 성능이 향상될 수 있다.Through the above-described method, by driving the four-wheel auxiliary motor 170 through a two-way converter in the e-4WD system of the fuel cell vehicle, since a separate inverter is not required, the vehicle performance through weight gain in the fuel cell vehicle This can be improved.

상술한 일 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장시스템 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function)프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The method according to the above-described embodiment may be produced as a program to be executed on a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, and magnetic There are tapes, floppy disks, and optical data storage systems. The computer-readable recording medium is distributed over a computer system connected by a network, and computer-readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the embodiment belongs.

110: 연료전지 120: 배터리
130: 양방향 컨버터 140: 저전압 컨버터
150: 인버터 160: 구동모터
170: 4륜 보조모터 410,420,430: 제1 내지 제3 스위치
440: 제어기110: fuel cell 120: battery
130: bidirectional converter 140: low voltage converter
150: inverter 160: drive motor
170: 4 wheel auxiliary motor 410,420,430: first to third switches
440: controller

Claims (20)

연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법에 있어서,
연료전지차량의 주행 모드를 판단하는 단계;
상기 연료전지차량의 주행 모드에 기초하여 양방향 컨버터의 동작을 제어하는 단계; 및
상기 양방향 컨버터의 동작에 기초하여 모터를 구동하도록 제어하는 단계를 포함하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법.In the electronic four-wheel drive control method according to a two-way converter of a fuel cell vehicle,
Determining a driving mode of the fuel cell vehicle;
Controlling an operation of a bidirectional converter based on a driving mode of the fuel cell vehicle; And
Electronic four-wheel drive control method according to a two-way converter of a fuel cell vehicle comprising the step of controlling to drive the motor based on the operation of the two-way converter. 제1항에 있어서,
상기 연료전지차량의 주행 모드를 판단하는 단계는
2륜 구동 모드, 4륜 구동 모드 중 하나를 연료전지차량의 주행 모드로 판단하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법.The method of claim 1,
The step of determining the driving mode of the fuel cell vehicle
Electronic four-wheel drive control method according to a two-way converter of a fuel cell vehicle for determining one of a two-wheel drive mode and a four-wheel drive mode as the driving mode of the fuel cell vehicle. 제2항에 있어서,
상기 연료전지차량의 주행 모드에 기초하여 양방향 컨버터의 동작을 제어하는 단계는
인버터의 DC-Link와 분리하는 제1 스위치를 제어하는 단계;
IGBT 모듈을 인버터로 사용하기 위해 전류를 P단자로 흐르게 하기 위한 제2 스위치를 제어하는 단계; 및
구동모터를 구동하기 위한 제3 스위치를 제어하는 단계를 포함하는
연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법.The method of claim 2,
Controlling the operation of the bidirectional converter based on the driving mode of the fuel cell vehicle
Controlling a first switch separating from the DC-Link of the inverter;
Controlling a second switch for flowing current to the P terminal to use the IGBT module as an inverter; And
Including the step of controlling a third switch for driving the drive motor
Electronic four-wheel drive control method according to a two-way converter of a fuel cell vehicle. 제3항에 있어서,
상기 제3 스위치를 제어하는 단계는
상기 제3 스위치를 상기 양방향 컨버터 내의 인덕터와 전류센서를 연결하거나 4륜 보조모터와 상기 전류센서를 연결하도록 제어하는 단계를 포함하는
연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법.The method of claim 3,
Controlling the third switch
And controlling the third switch to connect an inductor and a current sensor in the bidirectional converter or a four-wheel auxiliary motor and the current sensor.
Electronic four-wheel drive control method according to a two-way converter of a fuel cell vehicle. 제4항에 있어서,
상기 양방향 컨버터의 동작을 제어하는 단계는
상기 연료전지차량이 2륜 구동 모드인 경우, 상기 제1 스위치는 온(on)되고, 상기 제2 스위치는 오프(off) 되고, 상기 제3 스위치는 상기 인덕터와 상기 전류센서를 연결하도록 제어하는 단계를 포함하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법.The method of claim 4,
Controlling the operation of the bidirectional converter
When the fuel cell vehicle is in the two-wheel drive mode, the first switch is turned on, the second switch is turned off, and the third switch controls the inductor to connect the current sensor. Electronic four-wheel drive control method according to a two-way converter of a fuel cell vehicle comprising the step. 제5항에 있어서,
상기 모터를 구동하는 단계는
상기 연료전지차량이 2륜 구동 모드인 경우, 상기 연료전지차량의 인버터에 의하여 구동모터의 모터링 또는 회생 운전을 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법.The method of claim 5,
Driving the motor is
When the fuel cell vehicle is in a two-wheel drive mode, electronic four-wheel drive control according to a two-way converter of a fuel cell vehicle comprising the step of controlling to perform motoring or regenerative operation of a driving motor by an inverter of the fuel cell vehicle Way. 제4항에 있어서,
상기 양방향 컨버터의 동작을 제어하는 단계는
상기 연료전지차량이 4륜 구동 모드인 경우, 상기 제1 스위치는 오프(off)되고, 상기 제2 스위치는 온(on)되고, 상기 제3 스위치는 상기 4륜 보조모터와 상기 전류센서를 연결하도록 제어하는 단계를 포함하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법.The method of claim 4,
Controlling the operation of the bidirectional converter
When the fuel cell vehicle is in a four-wheel drive mode, the first switch is off, the second switch is on, and the third switch connects the four-wheel auxiliary motor and the current sensor. Electronic four-wheel drive control method according to a two-way converter of a fuel cell vehicle comprising the step of controlling to be controlled. 제7항에 있어서,
상기 모터를 구동하는 단계는
상기 연료전지차량이 4륜 구동 모드인 경우, 상기 양방향 컨버터가 4륜 보조모터를 구동하도록 제어하는 단계를 포함하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법.The method of claim 7,
Driving the motor is
And controlling the two-way converter to drive a four-wheel auxiliary motor when the fuel cell vehicle is in a four-wheel drive mode. 제8항에 있어서,
상기 양방향 컨버터가 4륜 보조모터를 구동하도록 제어하는 단계는
상기 양방향 컨버터가 공간 벡터 변조 방식에 기초하여 상기 4륜 보조모터를 제어하는 단계를 포함하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법.The method of claim 8,
The step of controlling the bidirectional converter to drive the four-wheel auxiliary motor
The electronic four-wheel drive control method according to a two-way converter of a fuel cell vehicle, comprising the step of the two-way converter controlling the four-wheel auxiliary motor based on a space vector modulation method. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 방법을 실현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.A computer-readable recording medium in which a program for realizing the electronic four-wheel drive control method according to the bidirectional converter of the fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 9 is recorded. 커패시터,
전류센서,
IGBT 모듈;
제1 내지 제3 스위치;
상기 제1 내지 제3 스위치를 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는
연료전지차량의 주행 모드를 판단하고,
상기 연료전지차량의 주행 모드에 기초하여 양방향 컨버터의 동작을 제어하고,
상기 양방향 컨버터의 동작에 기초하여 모터를 구동하도록 제어하는
연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치.Capacitor,
Current sensor,
IGBT module;
First to third switches;
A controller for controlling the first to third switches,
The controller is
Judging the driving mode of the fuel cell vehicle,
Controlling the operation of the bidirectional converter based on the driving mode of the fuel cell vehicle,
Controlling to drive a motor based on the operation of the bidirectional converter
Electronic four-wheel drive control device based on a two-way converter of a fuel cell vehicle. 제11항에 있어서,
상기 제어기는
2륜 구동 모드, 4륜 구동 모드 중 하나를 연료전지차량의 주행 모드로 판단하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치.The method of claim 11,
The controller is
An electronic four-wheel drive control device according to a two-way converter of a fuel cell vehicle that determines one of a two-wheel drive mode and a four-wheel drive mode as the driving mode of the fuel cell vehicle. 제12항에 있어서,
상기 제어기는
인버터의 DC-Link와 분리하는 상기 제1 스위치를 제어하고,
IGBT 모듈을 인버터로 사용하기 위해 전류를 P단자로 흐르게 하기 위한 상기 제2 스위치를 제어하고,
구동모터를 구동하기 위한 제3 스위치를 제어하는
연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치.The method of claim 12,
The controller is
Controlling the first switch that is separated from the DC-Link of the inverter,
In order to use the IGBT module as an inverter, controlling the second switch for flowing a current to the P terminal,
Controlling a third switch for driving the drive motor
Electronic four-wheel drive control device based on a two-way converter of a fuel cell vehicle. 제13항에 있어서,
상기 제어기는
상기 제3 스위치를 상기 양방향 컨버터 내의 인덕터와 전류센서를 연결하거나 4륜 보조모터와 상기 전류센서를 연결하도록 제어하는
연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치.The method of claim 13,
The controller is
Controlling the third switch to connect the inductor and the current sensor in the bidirectional converter or the four-wheel auxiliary motor and the current sensor
Electronic four-wheel drive control device based on a two-way converter of a fuel cell vehicle. 제14항에 있어서,
상기 제어기는
상기 연료전지차량이 2륜 구동 모드인 경우, 상기 제1 스위치는 온(on)되고, 상기 제2 스위치는 오프(off) 되고, 상기 제3 스위치는 상기 인덕터와 상기 전류센서를 연결하도록 제어하는
연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치.The method of claim 14,
The controller is
When the fuel cell vehicle is in the two-wheel drive mode, the first switch is turned on, the second switch is turned off, and the third switch controls the inductor to connect the current sensor.
Electronic four-wheel drive control device based on a two-way converter of a fuel cell vehicle. 제15항에 있어서,
상기 제어기는
상기 연료전지차량이 2륜 구동 모드인 경우, 상기 연료전지차량의 인버터에 의하여 구동모터의 모터링 또는 회생 운전을 수행하도록 제어하는
연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치.The method of claim 15,
The controller is
When the fuel cell vehicle is in the two-wheel drive mode, controlling to perform motoring or regenerative operation of the driving motor by the inverter of the fuel cell vehicle
Electronic four-wheel drive control device based on a two-way converter of a fuel cell vehicle. 제14항에 있어서,
상기 제어기는
상기 연료전지차량이 4륜 구동 모드인 경우, 상기 제1 스위치는 오프(off)되고, 상기 제2 스위치는 온(on)되고, 상기 제3 스위치는 상기 4륜 보조모터와 상기 전류센서를 연결하도록 제어하는
연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치.The method of claim 14,
The controller is
When the fuel cell vehicle is in a four-wheel drive mode, the first switch is off, the second switch is on, and the third switch connects the four-wheel auxiliary motor and the current sensor. To control
Electronic four-wheel drive control device based on a two-way converter of a fuel cell vehicle. 제17항에 있어서,
상기 제어기는
상기 연료전지차량이 4륜 구동 모드인 경우, 상기 양방향 컨버터가 4륜 보조모터를 구동하도록 제어하는
연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치.The method of claim 17,
The controller is
When the fuel cell vehicle is in the four-wheel drive mode, controlling the bidirectional converter to drive the four-wheel auxiliary motor
Electronic four-wheel drive control device based on a two-way converter of a fuel cell vehicle. 제18항에 있어서,
상기 제어기는
공간 벡터 변조 방식에 기초하여 상기 4륜 보조모터를 제어하는 연료전지차량의 양방향 컨버터에 따른 전자식 4륜 구동 제어 장치.The method of claim 18,
The controller is
Electronic four-wheel drive control apparatus according to a two-way converter of a fuel cell vehicle that controls the four-wheel auxiliary motor based on a space vector modulation method. 연료전지차량의 모터 구동에 필요한 전력을 공급하는 연료전지;
상기 연료전지의 보조동력원으로 사용되는 배터리;
상기 배터리의 입출력 전력을 제어하는 양방향 컨버터;
상기 모터를 제어하는 인버터; 및
4륜 보조모터를 포함하고,
상기 양방향 컨버터는
제1 내지 제3 스위치; 및
상기 제1 내지 제3 스위치를 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는
상기 연료전지차량의 주행 모드를 판단하고, 상기 연료전지차량의 주행 모드에 기초하여 양방향 컨버터의 동작을 제어하고, 상기 양방향 컨버터의 동작에 기초하여 모터를 구동하도록 제어하는 연료전지차량.A fuel cell that supplies electric power required for driving a motor of the fuel cell vehicle;
A battery used as an auxiliary power source of the fuel cell;
A bidirectional converter controlling input/output power of the battery;
An inverter controlling the motor; And
Including a four-wheel auxiliary motor,
The bidirectional converter is
First to third switches; And
A controller for controlling the first to third switches,
The controller is
A fuel cell vehicle for determining a driving mode of the fuel cell vehicle, controlling an operation of a bidirectional converter based on the driving mode of the fuel cell vehicle, and controlling to drive a motor based on the operation of the bidirectional converter.
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