KR20210016179A - Integrated control apparatus for vehicle and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 통합 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 구동과 차량에 탑재된 배터리의 충전 및 방전을 통합적으로 제어하기 위한 차량의 통합 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated vehicle control device and method, and more particularly, to an integrated vehicle control device and method for integrally controlling driving of a vehicle and charging and discharging a battery mounted on the vehicle.
플러그인 하이브리드 자동차(PHEV) 또는 전기 자동차(EV)와 같은 친환경 자동차는 외부의 상용 전력 계통으로부터 교류 전원(AC)을 공급받아 차량 내부에 장착된 OBC(On-board Charger)를 통해 주행에 필요한 전기 에너지를 배터리에 충전하고, 배터리로부터 공급되는 전력을 기반으로 구동되는 구동 모터를 통해 차량이 주행하도록 동작한다. 차량 내부에 장착되는 OBC는 통상적으로 고전압 스위치, 인덕터, 커패시터, 절연형 트랜스포머, 릴레이, 제어 보드 및 냉각 시스템 등으로 구성되며, 이를 구성하기 위한 별도의 패키징이 필요하다. 상기와 같이 OBC를 구성하는 각각의 부품은 고가 및 고중량의 부품에 해당하여 친환경 자동차의 전체적인 원가 상승을 초래하고 차량 중량 증가로 인하여 차량 연비에 악영향을 준다는 문제가 있으며, 특히 OBC의 가격이 출력 기준으로 대략 10배 용량의 구동 인버터 가격과 비슷하여 친환경 자동차의 제작에 따른 재료비를 과다하게 상승시키므로 가격 경쟁력을 크게 악화시키는 문제점이 초래된다.Eco-friendly vehicles such as plug-in hybrid vehicles (PHEV) or electric vehicles (EV) receive AC power from an external commercial power system and use the electric energy required for driving through an OBC (On-board Charger) installed inside the vehicle. Is charged in the battery, and the vehicle is operated to drive through a driving motor driven based on power supplied from the battery. The OBC mounted inside a vehicle is typically composed of a high voltage switch, an inductor, a capacitor, an insulated transformer, a relay, a control board, and a cooling system, and requires a separate packaging to configure it. As described above, each component constituting the OBC corresponds to a high-priced and heavy-duty component, causing an increase in the overall cost of an eco-friendly vehicle, and adversely affecting vehicle fuel economy due to an increase in vehicle weight.In particular, the price of OBC is based on output. As it is similar to the price of a driving inverter of approximately 10 times the capacity, the material cost for manufacturing eco-friendly vehicles is excessively increased, resulting in a problem that significantly deteriorates price competitiveness.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 모터 및 인버터를 이용한 배터리 충전 시스템에 대한 개발이 이루어지고 있으며, 주로 계통 전력 변환을 위한 PFC(Power Factor Correction) 시스템인 H-bridge AC-DC 컨버터와, 변환된 DC 전압을 강압해주는 벅(Buck) 컨버터를 채용하고 있다. 한편, 최근 개발되고 있는 친환경 차량(HEV, PHEV, EV 등)에 적용되는 시스템은 차량 연비 개선을 위해 전기 동력원인 모터의 용량을 증가시키고 있고, 그에 따라 모터의 에너지 공급원이 배터리의 용량 또한 증가되고 있으며, 시스템의 고효율 구동을 위하여 고전압 배터리가 차세대 친환경차 에너지원으로 예상되고 있다.In order to solve the above problems, a battery charging system using a motor and an inverter is being developed, mainly H-bridge AC-DC converter, which is a PFC (Power Factor Correction) system for grid power conversion, and converted DC. It adopts a buck converter to step down the voltage. On the other hand, systems applied to eco-friendly vehicles (HEV, PHEV, EV, etc.) which are recently developed are increasing the capacity of the motor, which is an electric power source, to improve vehicle fuel economy, and accordingly, the energy supply source of the motor increases the capacity of the battery. In addition, high-voltage batteries are expected to be the next-generation eco-friendly vehicle energy source for highly efficient operation of the system.
고전압 배터리를 충전하기 위해서는 PFC를 통해 정류된 계통 전압을 고전압 배터리의 충전 요구 전압에 따라 승압 및 강압하는 메커니즘이 요구되나, 종래의 OBC 시스템에는 PFC를 통해 정류된 계통 전압의 승압 및 강압이 동시에 구현될 수 있는 회로 토폴로지가 부재하여 배터리의 사양이 고려된 충전 최적화가 이루어질 수 없는 한계가 존재한다.In order to charge a high-voltage battery, a mechanism for boosting and stepping down the grid voltage rectified through the PFC according to the charging required voltage of the high-voltage battery is required, but the step-up and step-down of the grid voltage rectified through PFC are simultaneously implemented in the conventional OBC system. There is a limit in which charging optimization considering the specifications of the battery cannot be performed due to the absence of a possible circuit topology.
나아가, 종래의 OBC 시스템은 V2G(Vehicle to Grid)가 구현될 수 있는 시스템 구성이 부재함으로 인해 차량에 탑재된 배터리가 완충된 경우 배터리에 충전된 전력을 상용 전력 계통으로 전달함으로써 배터리에 대한 방전을 수행할 수 없는 문제점이 존재한다.Furthermore, the conventional OBC system does not have a system configuration capable of implementing V2G (Vehicle to Grid), so when the battery mounted in the vehicle is fully charged, the electric power charged in the battery is transferred to the commercial power system, thereby discharging the battery. There is a problem that cannot be done.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0127600호(2018.11.29. 공개)에 개시되어 있다.Background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2018-0127600 (published on November 29, 2018).
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 종래의 차량의 구동을 위한 구동 모터 시스템과 배터리 충전을 위한 OBC의 각 기능을 통합적으로 수행함과 동시에, 배터리의 완충 시 그 충전 전력을 상용 전력 계통으로 전달할 수 있는 V2G(Vehicle to Grid)가 구현된 회로 토폴로지를 제시함으로써, 차량의 구동과 차량용 배터리의 충전 및 방전을 통합적으로 제어할 수 있는 차량의 통합 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention was invented to solve the above-described problem, and an object according to an aspect of the present invention is to integrally perform each function of a drive motor system for driving a conventional vehicle and an OBC for charging a battery, and at the same time, a battery By presenting a circuit topology that implements V2G (Vehicle to Grid) that can deliver the charging power to the commercial power system when the vehicle is fully charged, the integrated control of the vehicle can control the driving of the vehicle and charging and discharging of the vehicle battery. It is to provide an apparatus and method.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 통합 제어 장치는 계통으로부터의 교류 전압을 제1 직류 전압으로 변환하여 DC-Link로 공급하거나, 상기 DC-Link로부터의 제1 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 계통으로 공급하는 정류부, 배터리로부터 제2 직류 전압을 공급받아 차량의 주행을 위한 3상 모터를 구동하는 3상 인버터, 및 상기 DC-Link와 기준 노드 사이에 접속되는 1상 스위치부를 포함하여, 상기 제1 및 제2 직류 전압 간의 전력 변환을 수행하는 컨버터부, 및 상기 배터리의 충전 및 방전과 상기 3상 모터의 구동에 따라 턴 온 및 턴 온프가 제어되는 제1 및 제2 제어 스위치를 포함하는 제어 스위치부로서, 상기 제1 제어 스위치는 상기 1상 스위치부와 상기 3상 모터 간의 접속을 단속하고, 상기 제2 제어 스위치는 상기 1상 스위치부가 접속되는 기준 노드와 상기 3상 인버터가 접속되는 기준 노드 간의 접속을 단속하는 것인, 제어 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The integrated control device for a vehicle according to an aspect of the present invention converts the AC voltage from the system into a first DC voltage and supplies it to a DC-Link, or converts the first DC voltage from the DC-Link into an AC voltage, and the Including a rectifying unit supplied to the grid, a three-phase inverter receiving a second DC voltage from a battery and driving a three-phase motor for driving a vehicle, and a one-phase switch unit connected between the DC-Link and a reference node, the A converter unit performing power conversion between the first and second DC voltages, and first and second control switches for controlling turn-on and turn-on according to charging and discharging of the battery and driving of the three-phase motor. As a control switch unit, the first control switch regulates the connection between the one-phase switch unit and the three-phase motor, and the second control switch is a reference node to which the one-phase switch unit is connected and the three-phase inverter is connected. It characterized in that it comprises a control switch unit to regulate the connection between the reference nodes.
본 발명은 상기 정류부, 상기 컨버터부 및 상기 제어 스위치부의 동작을 제어하여, 상기 DC-Link로부터의 제1 직류 전압을 토대로 상기 배터리가 충전되는 충전 모드, 상기 배터리가 방전되는 방전 모드, 및 상기 배터리로부터의 제2 직류 전압을 토대로 상기 3상 모터가 구동되는 구동 모드를 선택적으로 수행하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a charging mode in which the battery is charged based on a first DC voltage from the DC-Link, a discharge mode in which the battery is discharged, and the battery by controlling the operation of the rectifying unit, the converter unit, and the control switch unit. It characterized in that it further comprises a control unit for selectively performing the driving mode in which the three-phase motor is driven based on the second DC voltage from.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 충전 모드 및 상기 방전 모드에서, 상기 제1 및 제2 제어 스위치를 턴 온시켜 상기 배터리, 상기 3상 인버터, 상기 3상 모터, 상기 1상 스위치부, 상기 정류부 및 상기 계통으로 이어지는 전력 충방전 라인을 형성시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit, in the charging mode and the discharging mode, the battery, the three-phase inverter, the three-phase motor, the one-phase switch unit, the rectifying unit by turning on the first and second control switches And forming a power charging/discharging line leading to the system.
본 발명에 있어 상기 정류부는, 제1 노드에서 직렬 접속되는 제1 상단 스위치와 제1 하단 스위치, 및 제2 노드에서 직렬 접속되는 제2 상단 스위치와 제2 하단 스위치를 포함하되, 상기 제1 및 제2 노드는 상기 계통의 음 단자 및 양 단자에 각각 접속되고, 상기 1상 스위치부는, 제3 노드에서 직렬 접속되는 제3 상단 스위치와 제3 하단 스위치를 포함하며, 상기 제1 제어 스위치는, 상기 제3 노드 및 상기 3상 모터 사이에 접속되고, 상기 3상 인버터는, 제4 노드에서 직렬 접속되는 제4 상단 스위치와 제4 하단 스위치, 제5 노드에서 직렬 접속되는 제5 상단 스위치와 제5 하단 스위치, 및 제6 노드에서 직렬 접속되는 제6 상단 스위치와 제6 하단 스위치를 포함하되, 상기 3상 모터의 제1상 내지 제3상 인덕터는 상기 제4 내지 제6 노드에 각각 접속되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the rectifying unit includes a first upper switch and a first lower switch connected in series at a first node, and a second upper switch and a second lower switch connected in series at the second node, wherein the first and The second node is connected to the negative terminal and the positive terminal of the system, respectively, the one-phase switch unit includes a third upper switch and a third lower switch connected in series at the third node, the first control switch, It is connected between the third node and the three-phase motor, and the three-phase inverter includes a fourth upper switch and a fourth lower switch connected in series at a fourth node, and a fifth upper switch and a fifth upper switch connected in series at the fifth node. 5 lower switch, and a sixth upper switch and a sixth lower switch connected in series at the sixth node, wherein the first to third phase inductors of the three-phase motor are connected to the fourth to sixth nodes, respectively. It features.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 충전 모드 및 상기 방전 모드에서 계통 포지티브(Positive) 조건일 때, 제1 및 제2 상단 스위치를 턴 오프시키고 상기 제1 및 제2 하단 스위치를 턴 온시키는 제1 동작 모드와, 상기 제2 상단 스위치 및 상기 제1 하단 스위치를 턴 온시키고 상기 제1 상단 스위치 및 상기 제2 하단 스위치를 턴 오프시키는 제2 동작 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit is configured to turn off the first and second upper switches and turn on the first and second lower switches when the charging mode and the discharging mode are in a system positive condition. An operation mode and a second operation mode of turning on the second upper switch and the first lower switch and turning off the first upper switch and the second lower switch are repeatedly performed.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 충전 모드 및 상기 방전 모드에서 계통 네거티브(Negative) 조건일 때, 제1 및 제2 상단 스위치를 턴 온시키고 상기 제1 및 제2 하단 스위치를 턴 오프시키는 제3 동작 모드와, 상기 제1 상단 스위치 및 상기 제2 하단 스위치를 턴 온시키고 상기 제2 상단 스위치 및 상기 제1 하단 스위치를 턴 오프시키는 제4 동작 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the charging mode and the discharging mode are in a system negative condition, the control unit turns on the first and second upper switches and turns off the first and second lower switches. An operation mode and a fourth operation mode in which the first upper switch and the second lower switch are turned on and the second upper switch and the first lower switch are turned off are repeatedly performed.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 충전 모드에서 상기 제1 및 제2 직류 전압 간의 비교 결과를 토대로 상기 컨버터부를 제어하여 상기 제1 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 상기 배터리를 충전시키고, 상기 방전 모드에서 상기 제1 및 제2 직류 전압 간의 비교 결과를 토대로 상기 컨버터부를 제어하여 상기 제2 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 상기 배터리를 방전시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit charges the battery by controlling the converter unit based on a comparison result between the first and second DC voltages in the charging mode to boost or decrease the first DC voltage, and in the discharge mode The battery is discharged by controlling the converter unit based on a result of comparison between the first and second DC voltages to boost or decrease the second DC voltage.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 충전 모드에서 상기 제1 직류 전압을 승압하는 경우 및 상기 방전 모드에서 상기 제2 직류 전압을 강압하는 경우, 상기 제3 상단 스위치를 턴 온시킨 상태에서, 상기 제4 내지 제6 상단 스위치를 턴 오프시키고 상기 제4 내지 제6 하단 스위치를 턴 온시키는 제5 동작 모드와, 상기 제4 내지 제6 상단 스위치를 턴 온시키고 상기 제4 내지 제6 하단 스위치를 턴 오프시키는 제6 동작 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit, when boosting the first DC voltage in the charging mode and when stepping down the second DC voltage in the discharge mode, in a state in which the third upper switch is turned on, A fifth operation mode in which the fourth to sixth upper switches are turned off and the fourth to sixth lower switches are turned on, and the fourth to sixth upper switches are turned on and the fourth to sixth lower switches are turned on. It is characterized in that the sixth operation mode to be turned off is repeatedly performed.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 충전 모드에서 상기 제1 직류 전압을 강압하는 경우 및 상기 방전 모드에서 상기 제2 직류 전압을 승압하는 경우, 상기 제4 내지 제6 상단 스위치를 턴 온시킨 상태에서, 상기 제3 상단 스위치를 턴 온시키고 상기 제3 하단 스위치를 턴 오프시키는 제7 동작 모드와, 상기 제3 상단 스위치를 턴 오프시키고 상기 제3 하단 스위치를 턴 온시키는 제8 동작 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the first DC voltage is stepped down in the charging mode and the second DC voltage is boosted in the discharge mode, the controller is in a state in which the fourth to sixth upper switches are turned on. , A seventh operation mode in which the third upper switch is turned on and the third lower switch is turned off, and an eighth operation mode in which the third upper switch is turned off and the third lower switch is turned on are repeatedly performed. It is characterized by performing.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 구동 모드에서 상기 제1 및 제2 제어 스위치를 턴 오프시켜 상기 3상 인버터 및 상기 3상 모터가 상기 1상 스위치부와 전기적으로 분리되도록 함으로써 상기 배터리, 상기 3상 인버터 및 상기 3상 모터로 이어지는 모터 구동 라인을 형성시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit turns off the first and second control switches in the driving mode so that the three-phase inverter and the three-phase motor are electrically separated from the one-phase switch unit, so that the battery, the three A phase inverter and a motor drive line leading to the three-phase motor are formed.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 통합 제어 방법은 계통으로부터의 교류 전압을 제1 직류 전압으로 변환하여 DC-Link로 공급하거나, 상기 DC-Link로부터의 제1 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 계통으로 공급하는 정류부, 배터리로부터 제2 직류 전압을 공급받아 차량의 주행을 위한 3상 모터를 구동하는 3상 인버터, 및 상기 DC-Link와 기준 노드 사이에 접속되는 1상 스위치부를 포함하여, 상기 제1 및 제2 직류 전압 간의 전력 변환을 수행하는 컨버터부, 및 상기 1상 스위치부와 상기 3상 모터 간의 접속을 단속하는 제1 제어 스위치, 및 상기 1상 스위치부가 접속되는 기준 노드와 상기 3상 인버터가 접속되는 기준 노드 간의 접속을 단속하는 제2 제어 스위치를 포함하는 제어 스위치부를 포함하는 차량의 장치를 제어하는 차량의 통합 제어 방법으로서, 제어부가, 상기 배터리로부터의 제2 직류 전압을 토대로 상기 3상 모터가 구동되는 구동 모드를 통해 차량을 구동시키는 단계, 상기 제어부가, 상기 구동 모드가 완료된 후 차량의 시동이 오프되었는지 여부를 판단하는 단계, 차량의 시동이 오프된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가, 상기 배터리의 SOC(Stage Of Charge)를 검출하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 검출된 배터리의 SOC에 따라, 상기 정류부, 상기 컨버터부 및 상기 제어 스위치부의 동작을 제어하여, 상기 DC-Link로부터의 제1 직류 전압을 토대로 상기 배터리가 충전되는 충전 모드 및 상기 배터리가 방전되는 방전 모드를 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In an integrated control method for a vehicle according to an aspect of the present invention, the AC voltage from the system is converted into a first DC voltage and supplied to the DC-Link, or the first DC voltage from the DC-Link is converted into an AC voltage, and the Including a rectifying unit supplied to the grid, a three-phase inverter receiving a second DC voltage from a battery and driving a three-phase motor for driving a vehicle, and a one-phase switch unit connected between the DC-Link and a reference node, the A converter unit for converting power between the first and second DC voltages, a first control switch for controlling the connection between the one-phase switch unit and the three-phase motor, and a reference node to which the one-phase switch unit is connected and the third A vehicle integrated control method for controlling an apparatus of a vehicle including a control switch unit including a second control switch that regulates connection between reference nodes to which a phase inverter is connected, wherein the control unit comprises: a second DC voltage from the battery Driving the vehicle through a driving mode in which the three-phase motor is driven, the control unit determining whether the vehicle is turned off after the driving mode is completed, when it is determined that the vehicle is turned off, The control unit detects a stage of charge (SOC) of the battery, and the control unit controls the operation of the rectifier unit, the converter unit, and the control switch unit according to the detected SOC of the battery, so that the DC And selectively performing a charging mode in which the battery is charged and a discharge mode in which the battery is discharged based on the first DC voltage from -Link.
본 발명의 상기 수행하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 배터리의 SOC가 미리 설정된 제1 기준치 이하이면 상기 충전 모드를 수행하고, 상기 배터리의 SOC가 미리 설정된 제2 기준치 이상이면 상기 방전 모드를 수행하되, 상기 제2 기준치는 상기 제1 기준치보다 큰 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.In the performing step of the present invention, the controller performs the charging mode when the SOC of the battery is less than or equal to a preset first reference value, and performs the discharge mode when the SOC of the battery is greater than or equal to a second preset reference value. And the second reference value is set to a value greater than the first reference value.
본 발명의 상기 구동시키는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 제어 스위치를 턴 오프시켜 상기 3상 인버터 및 상기 3상 모터가 상기 1상 스위치부와 전기적으로 분리되도록 함으로써 상기 배터리, 상기 3상 인버터 및 상기 3상 모터로 이어지는 모터 구동 라인을 형성시키는 것을 특징으로 한다.In the driving step of the present invention, the control unit turns off the first and second control switches so that the three-phase inverter and the three-phase motor are electrically separated from the one-phase switch unit, so that the battery, the It is characterized in that to form a three-phase inverter and a motor drive line leading to the three-phase motor.
본 발명의 상기 수행하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 충전 모드 및 상기 방전 모드에서, 상기 제1 및 제2 제어 스위치를 턴 온시켜 상기 배터리, 상기 3상 인버터, 상기 3상 모터, 상기 1상 스위치부, 상기 정류부 및 상기 계통으로 이어지는 전력 충방전 라인을 형성시키는 것을 특징으로 한다.In the performing step of the present invention, the control unit, in the charging mode and the discharging mode, turns on the first and second control switches to turn on the battery, the three-phase inverter, the three-phase motor, the one-phase A power charging/discharging line connected to the switch unit, the rectifying unit and the system is formed.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 종래의 차량의 구동을 위한 구동 모터 시스템과 배터리 충전을 위한 OBC의 각 기능을 통합적으로 수행하는 회로 구성을 제시함으로써 시스템의 사이즈, 무게 및 원가를 저감시킬 수 있고, 배터리 전압 및 DC-Link 전압 간의 전력 변환을 위한 컨버터를 3 병렬로 구성하여 배터리로 공급되는 전류의 리플을 최소화함으로써 배터리 수명을 연장함과 동시에 발열 문제를 해소할 수 있으며, 정류부, 제어 스위치부 및 컨버터부로 구성되는 통합 회로를 기반으로 양방향 전력 흐름 라인을 구현함으로써 배터리의 충전 및 방전을 통합적으로 제어할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the present invention reduces the size, weight, and cost of the system by presenting a circuit configuration that integrally performs each function of a drive motor system for driving a conventional vehicle and an OBC for battery charging. In addition, by configuring 3 converters for power conversion between the battery voltage and the DC-Link voltage in parallel to minimize the ripple of the current supplied to the battery, the battery life can be extended and the heat generation problem can be solved. By implementing a bidirectional power flow line based on an integrated circuit composed of a switch unit and a converter unit, charging and discharging of the battery can be integratedly controlled.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치의 회로 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 계통 포지티브(Positive) 조건에서의 정류부 동작을 보인 회로도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 계통 네거티브(Negative) 조건에서의 정류부 동작을 보인 회로도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 제1 직류 전압의 승압 시 및 제2 직류 전압의 강압 시 컨버터부의 동작을 보인 회로도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 제1 직류 전압의 강압 시 및 제2 직류 전압의 승압 시 컨버터부의 동작을 보인 회로도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 충전 모드 및 방전 모드에서의 에너지 전달 방향을 보인 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 구동 모드에서의 동작을 보인 회로도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram illustrating a device for controlling an integrated vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of an integrated vehicle control device according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are circuit diagrams showing an operation of a rectifying unit in a system positive condition in the integrated control device for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are circuit diagrams showing an operation of a rectifying unit in a system negative condition in the integrated vehicle control apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are circuit diagrams showing an operation of a converter unit when a first DC voltage is boosted and a second DC voltage is stepped down in the integrated vehicle control device according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are circuit diagrams illustrating an operation of a converter unit when a first DC voltage is stepped down and a second DC voltage is stepped up in the integrated vehicle control device according to an embodiment of the present invention.
11 is an exemplary view showing energy transfer directions in a charging mode and a discharging mode in the integrated vehicle control device according to an embodiment of the present invention.
12 is a circuit diagram showing an operation in a drive mode in the integrated vehicle control apparatus according to an embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating an integrated control method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 통합 제어 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.Hereinafter, an embodiment of an apparatus and method for controlling an integrated vehicle according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치의 회로 구성을 설명하기 위한 회로도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 계통 포지티브(Positive) 조건에서의 정류부 동작을 보인 회로도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 계통 네거티브(Negative) 조건에서의 정류부 동작을 보인 회로도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 제1 직류 전압의 승압 시 및 제2 직류 전압의 강압 시 컨버터부의 동작을 보인 회로도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 제1 직류 전압의 강압 시 및 제2 직류 전압의 승압 시 컨버터부의 동작을 보인 회로도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 충전 모드 및 방전 모드에서의 에너지 전달 방향을 보인 예시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치에서 구동 모드에서의 동작을 보인 회로도이다.1 is a block diagram illustrating a vehicle integrated control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of a vehicle integrated control device according to an embodiment of the present invention. 3 and 4 are circuit diagrams showing an operation of a rectifying unit in a system positive condition in the integrated control device for a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are according to an embodiment of the present invention. It is a circuit diagram showing the operation of the rectifying unit in a system negative condition in the integrated control device of the vehicle, and FIGS. 7 and 8 are when the first DC voltage is boosted in the integrated control device of a vehicle according to an embodiment of the present invention. 2 A circuit diagram showing the operation of the converter unit when the DC voltage is stepped down, and FIGS. 9 and 10 are converters when the first DC voltage is stepped down and the second DC voltage is stepped up in the vehicle integrated control device according to an embodiment of the present invention. A circuit diagram showing a negative operation, and FIG. 11 is an exemplary diagram showing energy transfer directions in a charging mode and a discharging mode in an integrated control device for a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is an embodiment of the present invention. It is a circuit diagram showing the operation in the driving mode in the integrated control device of the vehicle.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 장치는 정류부(100), 컨버터부(200), 제어 스위치부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.1 and 2, an integrated control device for a vehicle according to an embodiment of the present invention may include a rectifying
정류부(100)는 계통(GRID, 상용 전력 계통)으로부터의 교류 전압을 제1 직류 전압(V1)으로 변환하여 DC-Link로 공급하거나, DC-Link로부터의 제1 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 계통(GRID)으로 공급할 수 있으며, 도 2에 도시된 것과 같이 정류부(100) 및 계통(GRID) 사이에는 전달되는 전력의 고조파 필터링을 위한 필터 인덕터(L)가 접속되어 있을 수 있다.The
도 2에 도시된 것과 같이 정류부(100)는 제1 노드(N1)에서 직렬 접속되는 제1 상단 스위치(SH1)와 제1 하단 스위치(SL1), 및 제2 노드(N2)에서 직렬 접속되는 제2 상단 스위치(SH2)와 제2 하단 스위치(SL2)를 포함하는 PFC(Power Factor Correction)용 2상 H-Bridge AC-DC 컨버터로 구현될 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 노드(N1, N2)는 계통(GRID)의 음 단자 및 양 단자에 각각 접속될 수 있다. 제1 상단 스위치(SH1)는 DC-Link 및 제1 노드(N1) 사이에 접속되고, 제1 하단 스위치(SL1)는 제1 노드(N1) 및 기준 노드 사이에 접속되며, 제2 상단 스위치(SH2)는 DC-Link 및 제2 노드(N2) 사이에 접속되고, 제2 하단 스위치(SL2)는 제2 노드(N2) 및 기준 노드 사이에 접속될 수 있다. 정류부(100)에 포함된 각 스위치(SH1, SH2, SL1, SL2)는 후술하는 제어부(400)에 의해 그 턴 온 및 턴 오프가 제어되어 DC-Link의 직류 전압(즉, 제1 직류 전압) 및 계통(GRID)의 교류 전압 간의 전력 변환을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 2, the rectifying
컨버터부(200)는 3상 인버터(210), 1상 스위치부(220) 및 3상 모터(MOT)를 포함할 수 있다. 3상 인버터(210)는 배터리(BT)로부터 제2 직류 전압(V2)을 공급받아 차량의 주행을 위한 3상 모터(MOT)를 구동할 수 있고, 1상 스위치부(220)는 DC-Link와 기준 노드 사이에 접속될 수 있다.The
구체적으로, 도 2에 도시된 것과 같이 1상 스위치부(220)는 제3 노드(N3)에서 직렬 접속되는 제3 상단 스위치(SH3)와 제3 하단 스위치(SL3)를 포함할 수 있다. 제3 상단 스위치(SH3)는 DC-Link 및 제3 노드(N3) 사이에 접속되고, 제3 하단 스위치(SL3)는 제3 노드(N3) 및 기준 노드 사이에 접속될 수 있다. 정류부(100) 및 1상 스위치부(220) 사이에는 직류 전압의 평활을 위한 평활 커패시터(C)가 병렬로 접속될 수도 있다.Specifically, as illustrated in FIG. 2, the one-
3상 인버터(210)는 제4 노드(N4)에서 직렬 접속되는 제4 상단 스위치(SH4)와 제4 하단 스위치(SL4), 제5 노드(N5)에서 직렬 접속되는 제5 상단 스위치(SH5)와 제5 하단 스위치(SL5), 및 제6 노드(N6)에서 직렬 접속되는 제6 상단 스위치(SH6)와 제6 하단 스위치(SL6)를 포함할 수 있다. 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)는 각각의 일 단자가 배터리(BT)의 (+) 단자에 접속되고 각각의 타 단자는 각각 제4 내지 제6 노드(N4 - N6)에 접속될 수 있다. 제4 내지 제6 하단 스위치(SL4 - SL6)는 각각의 일 단자가 각각 제4 내지 제6 노드(N4 - N6)에 접속되고 각각의 타 단자는 배터리(BT)의 (-) 단자에 접속될 수 있다. 3상 모터(MOT)의 제1상 내지 제3상 인덕터(미도시)는 제4 내지 제6 노드(N4 - N6)에 각각 접속될 수 있다.The three-
도 2에 도시된 1상 스위치부(220), 3상 인버터(210) 및 3상 모터(MOT) 간의 결선을 통해 컨버터부(200)는 DC-Link의 제1 직류 전압 및 배터리(BT)의 제2 직류 전압 간 양방향으로 승압 및 강압의 전력 변환을 수행하는 벅-부스트(Buck-Boost) 컨버터로 동작할 수 있다.Through the connection between the one-
제어 스위치부(300)는 1상 스위치부(220)와 3상 모터(MOT) 간의 접속을 단속하는 제1 제어 스위치(SW1), 및 1상 스위치부(220)가 접속되는 기준 노드와 3상 인버터(210)가 접속되는 기준 노드(즉, 배터리(BT)의 (-) 단자) 간의 접속을 단속하는 제2 제어 스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 제어 스위치부(300)는 후술하는 충전 모드, 방전 모드 및 구동 모드에 따라 제어부(400)에 의해 그 턴 온 및 턴 오프가 제어될 수 있다.The
전술한 제1 내지 제6 상단 스위치(SH1 - SH6), 제1 내지 제6 하단 스위치(SL1 - SL6), 제1 및 제2 제어 스위치(SW1, SW2)는 FET(Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 릴레이 스위치 등 다양한 스위치 형태로 구현될 수 있으며, 도 2 내지 도 12는 제1 내지 제6 상단 스위치(SH1 - SH6)와 제1 내지 제6 하단 스위치(SL1 - SL6)가 FET로 구현되고 제1 및 제2 제어 스위치(SW1, SW2)가 릴레이 스위치로 구현된 예시를 도시하고 있다.The first to sixth upper switches SH1 to SH6, the first to sixth lower switches SL1 to SL6, and the first and second control switches SW1 and SW2 are field effect transistors (FETs) and BJTs. Bipolar Junction Transistor) or a relay switch, etc. may be implemented in various types of switches, and FIGS. 2 to 12 show first to sixth upper switches SH1 to SH6 and first to sixth lower switches SL1 to SL6. And the first and second control switches SW1 and SW2 are implemented as relay switches.
제어부(400)는 정류부(100), 컨버터부(200) 및 제어 스위치부(300)의 동작을 제어하여, DC-Link로부터의 제1 직류 전압을 토대로 배터리(BT)가 충전되는 충전 모드, 배터리(BT)가 방전되는 방전 모드, 및 배터리(BT)로부터의 제2 직류 전압을 토대로 3상 모터(MOT)가 구동되는 구동 모드를 선택적으로 수행할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 차량의 상태(주행 상태, 시동 OFF 상태, 배터리(BT)의 SOC(State Of Charge))에 따라 정류부(100), 컨버터부(200) 및 제어 스위치부(300)의 동작을 제어하여 충전 모드, 방전 모드 및 구동 모드 중 어느 하나를 수행할 수 있다.The
전술한 회로 구성을 기반으로, 충전 모드, 방전 모드 및 구동 모드에서의 동작을 구체적으로 설명한다.Based on the above-described circuit configuration, operations in the charging mode, the discharging mode, and the driving mode will be described in detail.
제어부(400)는 충전 모드 및 방전 모드에서, 제1 및 제2 제어 스위치(SW1, SW2)를 턴 온시켜 배터리(BT), 3상 인버터(210), 3상 모터(MOT), 1상 스위치부(220), 정류부(100) 및 계통(GRID)으로 이어지는 전력 충방전 라인을 형성시킬 수 있다. 그리고, 제어부(400)는 구동 모드에서 제1 및 제2 제어 스위치(SW1, SW2)를 턴 오프시켜 3상 인버터(210) 및 3상 모터(MOT)가 1상 스위치부(220)와 전기적으로 분리되도록 함으로써 배터리(BT), 3상 인버터(210) 및 3상 모터(MOT)로 이어지는 모터 구동 라인을 형성시킬 수 있다.In the charging mode and the discharging mode, the
구체적으로, 도 2에 도시된 것과 같이 제어 스위치부(300)는 배터리(BT), 3상 인버터(210) 및 3상 모터(MOT) 측의 회로(이하 1차 회로)와, 1상 스위치부(220), 정류부(100) 및 계통(GRID) 측의 회로(이하 2차 회로) 간의 전기적 연결을 단속할 수 있도록 구성되며, 이에 따라 제어부(400)는 충전 모드 및 방전 모드에서 제1 및 제2 제어 스위치(SW1, SW2)를 턴 온시켜 1차 회로 및 2차 회로를 전기적으로 연결시킴으로써 계통(GRID)으로부터 배터리(BT)로 연결되는 양방향 전력 충방전 라인을 형성시킬 수 있고, 구동 모드에서 제1 및 제2 제어 스위치(SW1, SW2)를 턴 오프시켜 1차 회로를 2차 회로와 전기적으로 분리시킴으로써 배터리(BT)로부터의 직류 전압(즉, 제2 직류 전압)을 토대로 3상 인버터(210)를 통해 3상 모터(MOT)가 구동되도록 할 수 있다.Specifically, as shown in Fig. 2, the
충전 모드 및 방전 모드에서 제어부(400)의 제어에 의한 정류부(100)의 동작을 구체적으로 설명한다.The operation of the rectifying
제어부(400)는 충전 모드 및 방전 모드에서 계통 포지티브(Positive) 조건(즉, 계통(GRID)으로부터 양의 교류 전력이 공급되는 조건)일 때, 제1 및 제2 상단 스위치(SH1, SH2)를 턴 오프시키고 제1 및 제2 하단 스위치(SL1, SL2)를 턴 온시키는 제1 동작 모드와, 제2 상단 스위치(SH2) 및 제1 하단 스위치(SL1)를 턴 온시키고 제1 상단 스위치(SH1) 및 제2 하단 스위치(SL2)를 턴 오프시키는 제2 동작 모드를 반복적으로 수행할 수 있다.In the charging mode and the discharging mode, the
도 3은 제1 동작 모드에서 정류부(100)의 동작에 따른 전류 흐름을 도시하고 있다. 전술한 것과 같이 제어부(400)는 제1 동작 모드에서 제1 및 제2 상단 스위치(SH1, SH2)를 턴 오프시키고 제1 및 제2 하단 스위치(SL1, SL2)를 턴 온시킬 수 있다. 이에 따라, 도 3에 도시된 것과 같이 계통(GRID)의 양 단자((+) 단자), 필터 인덕터(L), 제2 노드(N2), 제2 하단 스위치(SL2), 기준 노드, 제1 하단 스위치(SL1), 제1 노드(N1) 및 계통(GRID)의 음 단자((-) 단자)로 연결되는 전류 경로가 형성될 수 있다.3 shows the current flow according to the operation of the
도 4는 제2 동작 모드에서 정류부(100)의 동작에 따른 전류 흐름을 도시하고 있다. 전술한 것과 같이 제어부(400)는 제2 동작 모드에서 제2 상단 스위치(SH2) 및 제1 하단 스위치(SL1)를 턴 온시키고 제1 상단 스위치(SH1) 및 제2 하단 스위치(SL2)를 턴 오프시킬 수 있다. 이에 따라, 도 4에 도시된 것과 같이 계통(GRID)의 양 단자((+) 단자), 필터 인덕터(L), 제2 노드(N2), 제2 상단 스위치(SH2) 및 DC-Link로 연결되는 전류 경로가 형성되고, 기준 노드, 제1 하단 스위치(SL1), 제1 노드(N1) 및 계통(GRID)의 음 단자로 연결되는 전류 경로가 형성될 수 있다.4 shows the current flow according to the operation of the
제어부(400)는 충전 모드 및 방전 모드 시 계통 포지티브 조건일 때, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드를 반복적으로 수행함으로써 정류부(100)로 하여금 계통(GRID)으로부터의 교류 전압을 제1 직류 전압으로 변환하여 DC-Link로 공급하거나(충전 모드) 제1 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 계통(GRID)으로 공급하도록 할 수 있다(방전 모드).The
한편, 제어부(400)는 충전 모드 및 방전 모드에서 계통 네거티브(Negative) 조건(즉, 계통(GRID)으로부터 음의 교류 전력이 공급되는 조건)일 때, 제1 및 제2 상단 스위치(SH1, SH2)를 턴 온시키고 제1 및 제2 하단 스위치(SL1, SL2)를 턴 오프시키는 제3 동작 모드와, 제1 상단 스위치(SH1) 및 제2 하단 스위치(SL2)를 턴 온시키고 제2 상단 스위치(SH2) 및 제1 하단 스위치(SL1)를 턴 오프시키는 제4 동작 모드를 반복적으로 수행할 수 있다.On the other hand, the
도 5는 제3 동작 모드에서 정류부(100)의 동작에 따른 전류 흐름을 도시하고 있다. 전술한 것과 같이 제어부(400)는 제1 및 제2 상단 스위치(SH1, SH2)를 턴 온시키고 제1 및 제2 하단 스위치(SL1, SL2)를 턴 오프시킬 수 있다. 이에 따라, 도 5에 도시된 것과 같이 계통(GRID)의 음 단자, 제1 노드(N1), 제1 상단 스위치(SH1), DC-Link, 제2 상단 스위치(SH2), 제2 노드(N2), 필터 인덕터(L) 및 계통(GRID)의 양 단자로 연결되는 전류 경로가 형성될 수 있다.5 shows the current flow according to the operation of the
도 6은 제4 동작 모드에서 정류부(100)의 동작에 따른 전류 흐름을 도시하고 있다. 전술한 것과 같이 제어부(400)는 제4 동작 모드에서 제1 상단 스위치(SH1) 및 제2 하단 스위치(SL2)를 턴 온시키고 제2 상단 스위치(SH2) 및 제1 하단 스위치(SL1)를 턴 오프시킬 수 있다. 이에 따라, 도 6에 도시된 것과 같이 계통(GRID)의 음 단자, 제1 노드(N1), 제1 상단 스위치(SH1) 및 DC-Link로 연결되는 전류 경로가 형성되고, 기준 노드, 제2 하단 스위치(SL2), 제2 노드(N2), 필터 인덕터(L) 및 계통(GRID)의 양 단자로 연결되는 전류 경로가 형성될 수 있다.6 shows the current flow according to the operation of the
제어부(400)는 충전 모드 및 방전 모드 시 계통 네거티브 조건일 때, 제3 동작 모드 및 제4 동작 모드를 반복적으로 수행함으로써 정류부(100)로 하여금 계통(GRID)으로부터의 교류 전압을 제1 직류 전압으로 변환하여 DC-Link로 공급하거나(충전 모드) 제1 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 계통(GRID)으로 공급하도록 할 수 있다(방전 모드).The
다음으로, 충전 모드 및 방전 모드에서 제어부(400)의 제어에 의한 컨버터부(200)의 동작을 구체적으로 설명한다.Next, the operation of the
제어부(400)는 충전 모드에서 제1 및 제2 직류 전압 간의 비교 결과를 토대로 컨버터부(200)를 제어하여 제1 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 배터리(BT)를 충전시키고, 방전 모드에서 제1 및 제2 직류 전압 간의 비교 결과를 토대로 컨버터부(200)를 제어하여 제2 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 배터리(BT)를 방전시킬 수 있다.The
전술한 것과 같이 차량에 탑재된 배터리(BT)는 저전압 배터리로부터 고전압 배터리까지 다양한 전압을 갖는 배터리가 탑재될 수 있으며, 이에 따라 배터리(BT)를 충전하기 위한 전압은 배터리(BT)의 정격 전압과 일치할 필요가 있으므로, 본 실시예에서는 DC-Link의 제1 직류 전압과 배터리(BT)의 제2 직류 전압 간의 비교를 통해 제1 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 배터리(BT)를 충전시키고, 또한 제2 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 배터리(BT)를 방전시키는 구성을 채용한다. 이 경우, 제어부(400)는 제2 직류 전압이 제1 직류 전압보다 큰 경우 컨버터부(200)를 제어하여 제1 직류 전압을 승압하거나(충전 모드) 제2 직류 전압을 강압하고(방전 모드), 제1 직류 전압이 제2 직류 전압보다 큰 경우 컨버터부(200)를 제어하여 제1 직류 전압을 강압하거나(충전 모드) 제2 직류 전압을 승압할 수 있다(방전 모드).As described above, the battery BT mounted on the vehicle may be equipped with a battery having various voltages from a low voltage battery to a high voltage battery, and accordingly, the voltage for charging the battery BT is the rated voltage of the battery BT and Since there is a need to match, in this embodiment, the battery BT is charged by boosting or stepping down the first DC voltage through comparison between the first DC voltage of the DC-Link and the second DC voltage of the battery BT. A configuration in which the battery BT is discharged by boosting or decreasing the second DC voltage is adopted. In this case, when the second DC voltage is greater than the first DC voltage, the
제2 직류 전압이 제1 직류 전압보다 큰 경우의 동작을 구체적으로 설명하면, 제어부(400)는 충전 모드에서 제1 직류 전압을 승압하는 경우 및 방전 모드에서 제2 직류 전압을 강압하는 경우, 제3 상단 스위치(SH3)를 턴 온시킨 상태에서, 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)를 턴 오프시키고 제4 내지 제6 하단 스위치(SL4 - SL6)를 턴 온시키는 제5 동작 모드와, 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)를 턴 온시키고 제4 내지 제6 하단 스위치(SL4 - SL6)를 턴 오프시키는 제6 동작 모드를 반복적으로 수행할 수 있다.When the operation when the second DC voltage is greater than the first DC voltage will be described in detail, the
도 7은 제5 동작 모드에서 컨버터부(200)의 동작에 따른 전류 흐름을 도시하고 있다. 전술한 것과 같이 제어부(400)는 제5 동작 모드에서 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)를 턴 오프시키고 제4 내지 제6 하단 스위치(SL4 - SL6)를 턴 온시킬 수 있다. 이에 따라, 도 7에 도시된 것과 같이 DC-Link, 제3 상단 스위치(SH3), 제3 노드(N3), 3상 모터(MOT)(즉, 제1상 내지 제3상 인덕터), 제4 내지 제6 노드(N4 - N6), 제4 내지 제6 하단 스위치(SL4 - SL6), 및 기준 노드로 연결되는 전류 경로가 형성될 수 있다.7 illustrates a current flow according to an operation of the
도 8은 제6 동작 모드에서 컨버터부(200)의 동작에 따른 전류 흐름을 도시하고 있다. 전술한 것과 같이 제어부(400)는 제6 동작 모드에서 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)를 턴 오프시키고 제4 내지 제6 하단 스위치(SL4 - SL6)를 턴 온시킬 수 있다. 이에 따라, 도 8에 도시된 것과 같이 DC-Link, 제3 상단 스위치(SH3), 제3 노드(N3), 3상 모터(MOT)(즉, 제1상 내지 제3상 인덕터), 제4 내지 제6 노드(N4 - N6), 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6), 및 배터리(BT)로 연결되는 전류 경로가 형성될 수 있다.8 shows the current flow according to the operation of the
제어부(400)는 충전 모드 및 방전 모드 시 제3 상단 스위치(SH3)를 턴 온시킨 상태에서 제5 동작 모드 및 제6 동작 모드를 반복적으로 수행함으로써 컨버터부(200)로 하여금 제1 직류 전압을 제2 직류 전압으로 승압하여 배터리(BT)로 공급하거나(충전 모드) 제2 직류 전압을 제1 직류 전압으로 강압하여 정류부(100)로 공급하도록 할 수 있다(방전 모드).In the charging mode and the discharging mode, the
다음으로, 제1 직류 전압이 제2 직류 전압보다 큰 경우의 동작을 구체적으로 설명하면, 제어부(400)는 충전 모드에서 제1 직류 전압을 강압하는 경우 및 방전 모드에서 제2 직류 전압을 승압하는 경우, 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)를 턴 온시킨 상태에서, 제3 상단 스위치(SH3)를 턴 온시키고 제3 하단 스위치(SL3)를 턴 오프시키는 제7 동작 모드와, 제3 상단 스위치(SH3)를 턴 오프시키고 제3 하단 스위치(SL3)를 턴 온시키는 제8 동작 모드를 반복적으로 수행할 수 있다.Next, when the operation when the first DC voltage is greater than the second DC voltage will be described in detail, the
도 9는 제7 동작 모드에서 컨버터부(200)의 동작에 따른 전류 흐름을 도시하고 있다. 전술한 것과 같이 제어부(400)는 제7 동작 모드에서 제3 상단 스위치(SH3)를 턴 온시키고 제3 하단 스위치(SL3)를 턴 오프시킬 수 있다. 이에 따라, 도 9에 도시된 것과 같이 DC-Link, 제3 상단 스위치(SH3), 제3 노드(N3), 3상 모터(MOT)(즉, 제1상 내지 제3상 인덕터), 제4 내지 제6 노드(N4 - N6), 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6), 및 배터리(BT)로 연결되는 전류 경로가 형성될 수 있다.9 illustrates a current flow according to the operation of the
도 10은 제8 동작 모드에서 컨버터부(200)의 동작에 따른 전류 흐름을 도시하고 있다. 전술한 것과 같이 제어부(400)는 제8 동작 모드에서 제3 상단 스위치(SH3)를 턴 오프시키고 제3 하단 스위치(SL3)를 턴 온시킬 수 있다. 이에 따라, 도 10에 도시된 것과 같이 제3 노드(N3), 3상 모터(MOT)(즉, 제1상 내지 제3상 인덕터), 제4 내지 제6 노드(N4 - N6), 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6), 배터리(BT), 및 제3 하단 스위치(SL3)로 연결되는 전류 경로가 형성될 수 있다.10 illustrates a current flow according to the operation of the
제어부(400)는 충전 모드 및 방전 모드 시 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)를 턴 온시킨 상태에서 제7 동작 모드 및 제8 동작 모드를 반복적으로 수행함으로써 컨버터부(200)로 하여금 제1 직류 전압을 제2 직류 전압으로 강압하여 배터리(BT)로 공급하거나(충전 모드) 제2 직류 전압을 제1 직류 전압으로 승압하여 정류부(100)로 공급하도록 할 수 있다(방전 모드).In the charging mode and the discharging mode, the
전술한 구동 모드, 충전 모드 및 방전 모드는 차량의 상태(주행 상태, 시동 OFF 상태, 배터리(BT)의 SOC(State Of Charge))에 따라 제어부(400)에 의해 선택적으로 수행될 수 있다.The above-described driving mode, charging mode, and discharge mode may be selectively performed by the
즉, 제어부(400)는 차량의 일반적인 주행 시에는 차량의 구동을 위해 구동 모드를 수행할 수 있다. 그리고, 제어부(400)는 차량의 시동이 OFF된 후, 배터리(BT)의 SOC가 미리 설정된 제1 기준치 이하이면 충전 모드를 수행하고, 배터리(BT)의 SOC가 미리 설정된 제2 기준치 이상이면 방전 모드를 수행할 수 있다. 제1 기준치는 배터리(BT)의 충전이 요구되는 SOC로서, 설계자의 의도에 따라 다양하게 설계되어 제어부(400)에 미리 설정되어 있을 수 있다. 또한, 제2 기준치는 배터리(BT)의 방전이 요구되는 SOC로서 배터리(BT)의 완충 시 SOC의 값으로 제어부(400)에 미리 설정되어 있을 수 있다. 충전 모드 및 방전 모드에서 정류부(100) 및 컨버터부(200)의 동작은 전술한 것과 같이 동일하며, 다만 도 11에 도시된 것과 같이 배터리(BT)의 SOC의 크기에 따라 에너지 전달 방향만 반대로 형성될 수 있다.That is, the
한편, 도 12에 도시된 것과 같이 제어부(400)는 구동 모드에서 제1 및 제2 제어 스위치(SW1, SW2)를 턴 오프시켜 1차 회로를 2차 회로와 전기적으로 분리시킴으로써 배터리(BT)로부터의 직류 전압(즉, 제2 직류 전압)을 토대로 3상 인버터(210)를 통해 3상 모터(MOT)가 구동되도록 할 수 있으며, 제어부(400)는 3상 인버터(210)에 대한 통상의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 통해 3상 모터(MOT)를 구동시킬 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 12, the
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating an integrated control method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통합 제어 방법을 설명하면, 먼저 제어부(400)는 차량의 통상적인 주행 시 배터리(BT)로부터의 제2 직류 전압을 토대로 3상 모터(MOT)가 구동되는 구동 모드를 통해 차량을 구동시킨다(S100). S100 단계에서, 제어부(400)는 제1 및 제2 제어 스위치(SW1, SW2)를 턴 오프시켜 3상 인버터(210) 및 3상 모터(MOT)가 1상 스위치부(220)와 전기적으로 분리되도록 함으로써 배터리(BT), 3상 인버터(210) 및 3상 모터(MOT)로 이어지는 모터 구동 라인을 형성시킨다.Referring to FIG. 13, the integrated control method of a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described. First, the
이어서, 제어부(400)는 차량의 주행이 완료됨에 따라 구동 모드가 완료된 후 차량의 시동이 오프되었는지 여부를 판단한다(S200).Subsequently, as the driving of the vehicle is completed, the
S200 단계에서 차량의 시동이 오프된 것으로 판단된 경우, 제어부(400)는 배터리(BT)의 SOC(Stage Of Charge)를 검출한다(S300).When it is determined that the vehicle is turned off in step S200, the
이어서, 제어부(400)는 S300 단계에서 검출된 배터리(BT)의 SOC에 따라, 정류부(100), 컨버터부(200) 및 제어 스위치부(300)의 동작을 제어하여, DC-Link로부터의 제1 직류 전압을 토대로 배터리(BT)가 충전되는 충전 모드 및 배터리(BT)가 방전되는 방전 모드를 선택적으로 수행한다(S400). S400 단계에서, 제어부(400)는 배터리(BT)의 SOC가 미리 설정된 제1 기준치 이하이면 충전 모드를 수행하고, 배터리(BT)의 SOC가 미리 설정된 제2 기준치 이상이면 방전 모드를 수행한다. 제2 기준치는 제1 기준치보다 큰 값으로 설정되어 있을 수 있다.Subsequently, the
또한, S400 단계에서, 제어부(400)는 충전 모드 및 방전 모드에서 제1 및 제2 제어 스위치(SW1, SW2)를 턴 온시켜 배터리(BT), 3상 인버터(210), 3상 모터(MOT), 1상 스위치부(220), 정류부(100) 및 계통(GRID)으로 이어지는 전력 충방전 라인을 형성시킨다.In addition, in step S400, the
구체적으로, S400 단계에서 제어부(400)는 계통 포지티브(Positive) 조건일 때, 제1 및 제2 상단 스위치(SH1, SH2)를 턴 오프시키고 제1 및 제2 하단 스위치(SL1, SL2)를 턴 온시키는 제1 동작 모드와, 제2 상단 스위치(SH2) 및 제1 하단 스위치(SL1)를 턴 온시키고 제1 상단 스위치(SH1) 및 제2 하단 스위치(SL2)를 턴 오프시키는 제2 동작 모드를 반복적으로 수행한다. 만약, 계통 네거티브(Negative) 조건일 때, 제어부(400)는 제1 및 제2 상단 스위치(SH1, SH2)를 턴 온시키고 제1 및 제2 하단 스위치(SL1, SL2)를 턴 오프시키는 제3 동작 모드와, 제1 상단 스위치(SH1) 및 제2 하단 스위치(SL2)를 턴 온시키고 제2 상단 스위치(SH2) 및 제1 하단 스위치(SL1)를 턴 오프시키는 제4 동작 모드를 반복적으로 수행한다.Specifically, in step S400, the
한편, S400 단계에서, 제어부(400)는 제1 및 제2 직류 전압 간의 비교 결과를 토대로 컨버터부(200)를 제어하여 제1 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 배터리(BT)를 충전시키고, 방전 모드에서 제1 및 제2 직류 전압 간의 비교 결과를 토대로 컨버터부(200)를 제어하여 제2 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 배터리(BT)를 방전시킨다.On the other hand, in step S400, the
구체적으로, 제어부(400)는 제2 직류 전압이 제1 직류 전압보다 큰 경우, 제3 상단 스위치(SH3)를 턴 온시킨 상태에서, 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)를 턴 오프시키고 제4 내지 제6 하단 스위치(SL4 - SL6)를 턴 온시키는 제5 동작 모드와, 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)를 턴 온시키고 제4 내지 제6 하단 스위치(SL4 - SL6)를 턴 오프시키는 제6 동작 모드를 반복적으로 수행한다. 만약, 제1 직류 전압이 제2 직류 전압보다 큰 경우, 제어부(400)는 제4 내지 제6 상단 스위치(SH4 - SH6)를 턴 온시킨 상태에서, 제3 상단 스위치(SH3)를 턴 온시키고 제3 하단 스위치(SL3)를 턴 오프시키는 제7 동작 모드와, 제3 상단 스위치(SH3)를 턴 오프시키고 제3 하단 스위치(SL3)를 턴 온시키는 제8 동작 모드를 반복적으로 수행한다.Specifically, when the second DC voltage is greater than the first DC voltage, the
전술한 S400 단계에서의 정류부(100) 및 컨버터부(200)의 동작은 충전 모드 및 방전 모드에서 동일하며, 다만 에너지 전달 방향만 반대로 형성될 수 있다.The operation of the rectifying
이와 같이 본 실시예는 종래의 차량의 구동을 위한 구동 모터 시스템과 배터리 충전을 위한 OBC의 각 기능을 통합적으로 수행하는 회로 구성을 제시함으로써 시스템의 사이즈, 무게 및 원가를 저감시킬 수 있고, 배터리 전압 및 DC-Link 전압 간의 전력 변환을 위한 컨버터를 3 병렬로 구성하여 배터리로 공급되는 전류의 리플을 최소화함으로써 배터리 수명을 연장함과 동시에 발열 문제를 해소할 수 있으며, 정류부, 제어 스위치부 및 컨버터부로 구성되는 통합 회로를 기반으로 양방향 전력 흐름 라인을 구현함으로써 배터리의 충전 및 방전을 통합적으로 제어할 수 있다.As described above, the present embodiment can reduce the size, weight and cost of the system by presenting a circuit configuration that integrally performs each function of a drive motor system for driving a conventional vehicle and an OBC for charging a battery. By configuring 3 converters for power conversion between DC-Link voltages and DC-Link voltages in parallel to minimize the ripple of the current supplied to the battery, the battery life can be extended and the heat generation problem can be solved, and the rectifier, control switch, and converter By implementing a bidirectional power flow line based on the configured integrated circuit, charging and discharging of the battery can be integratedly controlled.
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.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the present technology pertains, various modifications and other equivalent embodiments are possible. I will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.
GRID: 계통
100: 정류부
200: 컨버터부
210: 3상 인버터
220: 1상 스위치부
MOT: 3상 모터
300: 제어 스위치부
400: 제어부
SH1 ~ SH6: 제1 내지 제6 상단 스위치
SL1 ~ SL6: 제1 내지 제6 하단 스위치
SW1, SW2: 제1 및 제2 제어 스위치
BT: 배터리GRID: System
100: rectifier
200: converter unit
210: 3-phase inverter
220: 1-phase switch unit
MOT: 3-phase motor
300: control switch unit
400: control unit
SH1 to SH6: first to sixth upper switch
SL1 to SL6: first to sixth lower switch
SW1, SW2: first and second control switches
BT: battery
Claims (14)
배터리로부터 제2 직류 전압을 공급받아 차량의 주행을 위한 3상 모터를 구동하는 3상 인버터, 및 상기 DC-Link와 기준 노드 사이에 접속되는 1상 스위치부를 포함하여, 상기 제1 및 제2 직류 전압 간의 전력 변환을 수행하는 컨버터부; 및
상기 배터리의 충전 및 방전과 상기 3상 모터의 구동에 따라 턴 온 및 턴 온프가 제어되는 제1 및 제2 제어 스위치를 포함하는 제어 스위치부로서, 상기 제1 제어 스위치는 상기 1상 스위치부와 상기 3상 모터 간의 접속을 단속하고, 상기 제2 제어 스위치는 상기 1상 스위치부가 접속되는 기준 노드와 상기 3상 인버터가 접속되는 기준 노드 간의 접속을 단속하는 것인, 제어 스위치부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
A rectifier converting the AC voltage from the system into a first DC voltage and supplying it to the DC-Link, or converting the first DC voltage from the DC-Link into an AC voltage and supplying it to the system;
A three-phase inverter for driving a three-phase motor for driving a vehicle by receiving a second DC voltage from a battery, and a one-phase switch unit connected between the DC-Link and a reference node, the first and second DC A converter unit performing power conversion between voltages; And
A control switch unit including first and second control switches for controlling turn-on and turn-on according to charging and discharging of the battery and driving of the three-phase motor, wherein the first control switch includes the one-phase switch unit and A control switch unit for controlling the connection between the three-phase motors, and the second control switch for controlling a connection between a reference node to which the one-phase switch unit is connected and a reference node to which the three-phase inverter is connected;
Integrated control device for a vehicle comprising a.
상기 정류부, 상기 컨버터부 및 상기 제어 스위치부의 동작을 제어하여, 상기 DC-Link로부터의 제1 직류 전압을 토대로 상기 배터리가 충전되는 충전 모드, 상기 배터리가 방전되는 방전 모드, 및 상기 배터리로부터의 제2 직류 전압을 토대로 상기 3상 모터가 구동되는 구동 모드를 선택적으로 수행하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
The method of claim 1,
By controlling the operation of the rectifying unit, the converter unit, and the control switch unit, a charging mode in which the battery is charged based on a first DC voltage from the DC-Link, a discharge mode in which the battery is discharged, and a discharge mode from the battery are controlled. 2 A control unit for selectively performing a driving mode in which the three-phase motor is driven based on a DC voltage; further comprising a.
상기 제어부는, 상기 충전 모드 및 상기 방전 모드에서, 상기 제1 및 제2 제어 스위치를 턴 온시켜 상기 배터리, 상기 3상 인버터, 상기 3상 모터, 상기 1상 스위치부, 상기 정류부 및 상기 계통으로 이어지는 전력 충방전 라인을 형성시키는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
The method of claim 2,
The control unit, in the charging mode and the discharging mode, turns on the first and second control switches to the battery, the three-phase inverter, the three-phase motor, the one-phase switch unit, the rectification unit, and the system. Integrated control device for a vehicle, characterized in that forming a continuous power charge and discharge line.
상기 정류부는, 제1 노드에서 직렬 접속되는 제1 상단 스위치와 제1 하단 스위치, 및 제2 노드에서 직렬 접속되는 제2 상단 스위치와 제2 하단 스위치를 포함하되, 상기 제1 및 제2 노드는 상기 계통의 음 단자 및 양 단자에 각각 접속되고,
상기 1상 스위치부는, 제3 노드에서 직렬 접속되는 제3 상단 스위치와 제3 하단 스위치를 포함하며,
상기 제1 제어 스위치는, 상기 제3 노드 및 상기 3상 모터 사이에 접속되고,
상기 3상 인버터는, 제4 노드에서 직렬 접속되는 제4 상단 스위치와 제4 하단 스위치, 제5 노드에서 직렬 접속되는 제5 상단 스위치와 제5 하단 스위치, 및 제6 노드에서 직렬 접속되는 제6 상단 스위치와 제6 하단 스위치를 포함하되, 상기 3상 모터의 제1상 내지 제3상 인덕터는 상기 제4 내지 제6 노드에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
The method of claim 3,
The rectifying unit includes a first upper switch and a first lower switch connected in series at a first node, and a second upper switch and a second lower switch connected in series at a second node, wherein the first and second nodes are Respectively connected to the negative and positive terminals of the system,
The one-phase switch unit includes a third upper switch and a third lower switch connected in series at a third node,
The first control switch is connected between the third node and the three-phase motor,
The three-phase inverter includes a fourth upper switch and a fourth lower switch connected in series at a fourth node, a fifth upper switch and a fifth lower switch connected in series at a fifth node, and a sixth upper switch connected in series at a sixth node. A vehicle integrated control device comprising an upper switch and a sixth lower switch, wherein the first to third phase inductors of the three-phase motor are connected to the fourth to sixth nodes, respectively.
상기 제어부는, 상기 충전 모드 및 상기 방전 모드에서 계통 포지티브(Positive) 조건일 때, 상기 제1 및 제2 상단 스위치를 턴 오프시키고 상기 제1 및 제2 하단 스위치를 턴 온시키는 제1 동작 모드와, 상기 제2 상단 스위치 및 상기 제1 하단 스위치를 턴 온시키고 상기 제1 상단 스위치 및 상기 제2 하단 스위치를 턴 오프시키는 제2 동작 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
The method of claim 4,
The control unit includes a first operation mode in which the first and second upper switches are turned off and the first and second lower switches are turned on when the charging mode and the discharging mode are under a system positive condition. And repeatedly performing a second operation mode of turning on the second upper switch and the first lower switch and turning off the first upper switch and the second lower switch.
상기 제어부는, 상기 충전 모드 및 상기 방전 모드에서 계통 네거티브(Negative) 조건일 때, 상기 제1 및 제2 상단 스위치를 턴 온시키고 상기 제1 및 제2 하단 스위치를 턴 오프시키는 제3 동작 모드와, 상기 제1 상단 스위치 및 상기 제2 하단 스위치를 턴 온시키고 상기 제2 상단 스위치 및 상기 제1 하단 스위치를 턴 오프시키는 제4 동작 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
The method of claim 4,
The control unit includes a third operation mode in which the first and second upper switches are turned on and the first and second lower switches are turned off when the charging mode and the discharging mode are under a system negative condition. And a fourth operation mode of repeatedly turning on the first upper switch and the second lower switch and turning off the second upper switch and the first lower switch.
상기 제어부는, 상기 충전 모드에서 상기 제1 및 제2 직류 전압 간의 비교 결과를 토대로 상기 컨버터부를 제어하여 상기 제1 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 상기 배터리를 충전시키고, 상기 방전 모드에서 상기 제1 및 제2 직류 전압 간의 비교 결과를 토대로 상기 컨버터부를 제어하여 상기 제2 직류 전압을 승압 또는 강압함으로써 상기 배터리를 방전시키는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
The method of claim 4,
The control unit charges the battery by boosting or decreasing the first DC voltage by controlling the converter unit based on a comparison result between the first and second DC voltages in the charging mode, and charging the battery in the discharge mode. The integrated control device for a vehicle, comprising discharging the battery by controlling the converter unit based on a comparison result between the second DC voltages to boost or decrease the second DC voltage.
상기 제어부는, 상기 충전 모드에서 상기 제1 직류 전압을 승압하는 경우 및 상기 방전 모드에서 상기 제2 직류 전압을 강압하는 경우, 상기 제3 상단 스위치를 턴 온시킨 상태에서, 상기 제4 내지 제6 상단 스위치를 턴 오프시키고 상기 제4 내지 제6 하단 스위치를 턴 온시키는 제5 동작 모드와, 상기 제4 내지 제6 상단 스위치를 턴 온시키고 상기 제4 내지 제6 하단 스위치를 턴 오프시키는 제6 동작 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
The method of claim 7,
When the first DC voltage is boosted in the charging mode and the second DC voltage is stepped down in the discharging mode, the controller is configured to turn on the third upper switch, and the fourth to sixth A fifth operation mode for turning off the upper switch and turning on the fourth to sixth lower switches, and a sixth operation mode for turning on the fourth to sixth upper switches and turning off the fourth to sixth lower switches An integrated control device for a vehicle, characterized in that it repeatedly performs an operation mode.
상기 제어부는, 상기 충전 모드에서 상기 제1 직류 전압을 강압하는 경우 및 상기 방전 모드에서 상기 제2 직류 전압을 승압하는 경우, 상기 제4 내지 제6 상단 스위치를 턴 온시킨 상태에서, 상기 제3 상단 스위치를 턴 온시키고 상기 제3 하단 스위치를 턴 오프시키는 제7 동작 모드와, 상기 제3 상단 스위치를 턴 오프시키고 상기 제3 하단 스위치를 턴 온시키는 제8 동작 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
The method of claim 7,
When the first DC voltage is stepped down in the charging mode and the second DC voltage is boosted in the discharging mode, the controller is configured to turn on the fourth to sixth upper switches, and the third A seventh operation mode for turning on an upper switch and turning off the third lower switch, and an eighth operation mode for turning off the third upper switch and turning on the third lower switch are repeatedly performed. The vehicle's integrated control device.
상기 제어부는, 상기 구동 모드에서 상기 제1 및 제2 제어 스위치를 턴 오프시켜 상기 3상 인버터 및 상기 3상 모터가 상기 1상 스위치부와 전기적으로 분리되도록 함으로써 상기 배터리, 상기 3상 인버터 및 상기 3상 모터로 이어지는 모터 구동 라인을 형성시키는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 장치.
The method of claim 2,
The control unit turns off the first and second control switches in the driving mode so that the three-phase inverter and the three-phase motor are electrically separated from the one-phase switch unit, so that the battery, the three-phase inverter, and the Integrated control device for a vehicle, characterized in that to form a motor drive line leading to the three-phase motor.
제어부가, 상기 배터리로부터의 제2 직류 전압을 토대로 상기 3상 모터가 구동되는 구동 모드를 통해 차량을 구동시키는 단계;
상기 제어부가, 상기 구동 모드가 완료된 후 차량의 시동이 오프되었는지 여부를 판단하는 단계;
차량의 시동이 오프된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가, 상기 배터리의 SOC(Stage Of Charge)를 검출하는 단계; 및
상기 제어부가, 상기 검출된 배터리의 SOC에 따라, 상기 정류부, 상기 컨버터부 및 상기 제어 스위치부의 동작을 제어하여, 상기 DC-Link로부터의 제1 직류 전압을 토대로 상기 배터리가 충전되는 충전 모드 및 상기 배터리가 방전되는 방전 모드를 선택적으로 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 방법.
A rectifier converting the AC voltage from the system into a first DC voltage and supplying it to the DC-Link, or converting the first DC voltage from the DC-Link into an AC voltage and supplying it to the system; A three-phase inverter for driving a three-phase motor for driving a vehicle by receiving a second DC voltage from a battery, and a one-phase switch unit connected between the DC-Link and a reference node, the first and second DC A converter unit performing power conversion between voltages; And a first control switch for controlling the connection between the one-phase switch unit and the three-phase motor, and a second control switch for controlling the connection between the reference node to which the one-phase switch unit is connected and the reference node to which the three-phase inverter is connected. A control switch unit comprising a; As an integrated control method of a vehicle for controlling a device of the vehicle comprising,
Driving, by a controller, a vehicle through a drive mode in which the three-phase motor is driven based on a second DC voltage from the battery;
Determining, by the control unit, whether the vehicle is turned off after the driving mode is completed;
When it is determined that the vehicle is turned off, the control unit detecting a stage of charge (SOC) of the battery; And
The control unit controls the operation of the rectifier unit, the converter unit, and the control switch unit according to the detected SOC of the battery, so that the battery is charged based on the first DC voltage from the DC-Link, and the Selectively performing a discharge mode in which the battery is discharged;
Integrated control method of a vehicle comprising a.
상기 수행하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 배터리의 SOC가 미리 설정된 제1 기준치 이하이면 상기 충전 모드를 수행하고, 상기 배터리의 SOC가 미리 설정된 제2 기준치 이상이면 상기 방전 모드를 수행하되, 상기 제2 기준치는 상기 제1 기준치보다 큰 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 방법.
The method of claim 11,
In the performing step, the control unit,
If the SOC of the battery is less than or equal to a first preset reference value, the charging mode is performed, and if the SOC of the battery is greater than or equal to a second preset reference value, the discharging mode is performed, and the second reference value is greater than the first reference value. Integrated control method of a vehicle, characterized in that set to.
상기 구동시키는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 제1 및 제2 제어 스위치를 턴 오프시켜 상기 3상 인버터 및 상기 3상 모터가 상기 1상 스위치부와 전기적으로 분리되도록 함으로써 상기 배터리, 상기 3상 인버터 및 상기 3상 모터로 이어지는 모터 구동 라인을 형성시키는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 방법.
The method of claim 11,
In the driving step, the control unit,
A motor driving line connected to the battery, the three-phase inverter, and the three-phase motor by turning off the first and second control switches so that the three-phase inverter and the three-phase motor are electrically separated from the one-phase switch unit Integrated control method of a vehicle, characterized in that to form a.
상기 수행하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 충전 모드 및 상기 방전 모드에서, 상기 제1 및 제2 제어 스위치를 턴 온시켜 상기 배터리, 상기 3상 인버터, 상기 3상 모터, 상기 1상 스위치부, 상기 정류부 및 상기 계통으로 이어지는 전력 충방전 라인을 형성시키는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어 방법.The method of claim 11,
In the performing step, the control unit,
In the charging mode and the discharging mode, power charging and discharging leading to the battery, the three-phase inverter, the three-phase motor, the one-phase switch unit, the rectification unit and the system by turning on the first and second control switches Integrated control method of a vehicle, characterized in that forming a line.
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KR101921390B1 (en) * | 2013-06-28 | 2019-02-13 | 비와이디 컴퍼니 리미티드 | Charge control system for electric vehicle and electric vehicle |
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