KR20210115215A - Low-voltage DC Converter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저전압 직류 변환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량에서 고전압 배터리에 축적된 전기 에너지를 저전압으로 변환하여 저전압 배터리로 공급 가능한 저전압 직류 변환기에 관한 것이다.The present invention relates to a low voltage DC converter, and more particularly, to a low voltage DC converter capable of converting electrical energy stored in a high voltage battery in a vehicle into a low voltage and supplying it to a low voltage battery.
하이브리드 차량 등에는 고전압 배터리의 전원을 정류하여 저전압의 직류로 만드는 저전압 직류 변환기(Low-voltage DC Converter, 이하 "LDC"라고 지칭함)가 구비된다.A hybrid vehicle is provided with a low-voltage DC converter (hereinafter referred to as "LDC") that rectifies power of a high-voltage battery to produce low-voltage DC.
즉, LDC는 직류(DC)를 스위칭시켜 교류(AC)로 만들고 이 교류를 코일, 트랜스, 커패시턴스 등을 이용해 승압 또는 강압시킨 다음, 다시 정류시켜 직류(DC)로 만들어 각 전장 부하에서 사용되는 전압에 맞게 전기를 공급하는 역할을 한다.In other words, LDC switches direct current (DC) into alternating current (AC), boosts or steps down the alternating current using coils, transformers, and capacitance, and then rectifies it again to make direct current (DC), the voltage used in each electric load. It serves to supply electricity to the
본 발명은 시동 키(IGN Key)의 온(on) 또는 오프(off) 상태에 따라 다양한 모드로 동작하는 저전압 직류 변환기를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a low voltage DC converter that operates in various modes according to an on or off state of an ignition key (IGN Key).
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 직류 변환기는 하이브리드 차량, 전기 차량, 또는 수소 전기 차량 내에서 고전압 배터리에 축적된 전기 에너지를 저전압으로 변환하는 저전압 직류 변환기로서, (1) 직류(DC)를 스위칭시켜 교류(AC)로 만들어 강압시킨 다음, 다시 직류(DC)로 정류시켜 평활화하는 직류 변환 회로부, (2) 차량 내의 다른 장치와 CAN 통신을 수행하는 통신부, (3) 직류 변환 회로부 및 통신부에 연결되어 직류 변환 회로부 및 통신부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.A low voltage DC converter according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a low voltage DC converter that converts electrical energy accumulated in a high voltage battery in a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a hydrogen electric vehicle to a low voltage, ( 1) A DC conversion circuit unit that switches direct current (DC) to make alternating current (AC) step-down and then rectifies to direct current (DC) for smoothing, (2) a communication unit that performs CAN communication with other devices in the vehicle, (3) ) connected to the DC conversion circuit unit and the communication unit includes a control unit for controlling the operation of the DC conversion circuit unit and the communication unit.
상기 제어부는 시동 키(IGN Key)가 온(on) 상태인 경우, 직류 변환 회로부의 동작에 의해 저전압 배터리를 충전하는 제1 모드의 수행을 제어할 수 있다.When the ignition key (IGN Key) is in an on state, the controller may control execution of the first mode of charging the low voltage battery by the operation of the DC conversion circuit unit.
상기 직류 변환 회로부는, (1) 고전압 전원을 필터링하는 EMI 필터부, (2) EMI 필터부의 출력을 펄스 폭 변조(PWM)에 따른 교류로 스위칭하는 PWM부, (3) PWM부의 출력을 강압하는 트랜스부, (4) 트랜스부의 출력을 정류하는 정류부, (5) 정류부의 출력을 평활화하는 평활부를 포함할 수 있다.The DC conversion circuit unit includes (1) an EMI filter unit for filtering high voltage power, (2) a PWM unit for switching the output of the EMI filter unit to AC according to pulse width modulation (PWM), (3) a step-down output of the PWM unit It may include a transformer unit, (4) a rectifying unit rectifying the output of the transformer unit, and (5) a smoothing unit smoothing the output of the rectifying unit.
상기 EMI 필터부는 고전압 전원이 입력되는 입력단 사이에 연결된 캐패시터를 포함할 수 있다.The EMI filter unit may include a capacitor connected between an input terminal to which high voltage power is input.
상기 PWM부는, (1) 캐패시터의 일단에 그 일단이 연결된 제1 스위칭 소자, (2) 캐패시터의 일단에 그 일단이 연결된 제2 스위칭 소자, (3) 제1 스위칭 소자의 타단에 그 일단이 연결되며, 캐패시터의 타단에 그 타단이 연결된 제3 스위칭 소자, (4) 제2 스위칭 소자의 타단에 그 일단이 연결되며, 캐패시터의 타단에 그 타단이 연결된 제4 스위칭 소자, (5) 제1 내지 제4 스위칭 소자의 온(on)/오프(off)를 제어하는 PWM 제어기를 포함할 수 있다.The PWM unit includes (1) a first switching element having one end connected to one end of the capacitor, (2) a second switching element having one end connected to one end of the capacitor, and (3) one end connected to the other end of the first switching element and a third switching element having the other end connected to the other end of the capacitor, (4) a fourth switching element having one end connected to the other end of the second switching element and the other end connected to the other end of the capacitor, (5) first to A PWM controller for controlling on/off of the fourth switching element may be included.
상기 트랜스부는 제1 스위칭 소자와 제3 스위칭 소자의 사이에 그 일단이 연결되며 제2 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 사이에 그 타단이 연결되는 1차 코일과, 1차 코일에 이격되게 배치되는 2차 코일을 각각 포함할 수 있다.The transformer unit has a primary coil having one end connected between the first switching element and the third switching element and the other end connected between the second switching element and the fourth switching element, and is disposed to be spaced apart from the primary coil. Each of the secondary coils may be included.
상기 정류부는 2차 코일에 연결되어 정류 작용하는 다이오드를 포함할 수 있다.The rectifier may include a diode connected to the secondary coil to perform rectification.
상기 제어부는 시동 키(IGN Key)가 오프(off) 상태인 경우, VCU(vehicle controller unit)의 신호를 받아 직류 변환 회로부의 동작에 의해 저전압 배터리를 충전하는 제2 모드의 수행을 제어할 수 있다.When the ignition key (IGN Key) is in an off state, the control unit may receive a signal from a vehicle controller unit (VCU) and control the performance of the second mode of charging the low voltage battery by the operation of the DC conversion circuit unit. .
상기 제어부는 시동 키(IGN Key)가 오프(off) 상태이며 OBC(On Board Charger)가 충전 중일 경우, 직류 변환 회로부의 동작에 의해 저전압 배터리를 충전하는 제3 모드의 수행을 제어할 수 있다.When the ignition key is in an off state and an on board charger (OBC) is being charged, the control unit may control execution of the third mode of charging the low voltage battery by the operation of the DC conversion circuit unit.
상기 제1 모드 내지 상기 제3 모드는 저전압 배터리의 전압이 일정 미만으로 떨어지는 경우에 수행될 수 있다.The first to third modes may be performed when the voltage of the low-voltage battery falls below a predetermined level.
상기 직류 변환 회로부는 상기 제1 모드 내지 상기 제3 모드 시에 저전압 배터리의 전압 보다 높은 전압을 출력하여 저전압 배터리를 충전할 수 있다.The DC conversion circuit unit may charge the low voltage battery by outputting a voltage higher than the voltage of the low voltage battery in the first to third modes.
상기 통신부는 시동 키(IGN Key)의 온(on)/오프(off) 상태 신호를 수신할 수 있다.The communication unit may receive an on/off state signal of the ignition key (IGN Key).
상기와 같이 구성되는 본 발명은 시동 키(IGN Key)의 온(on) 또는 오프(off) 상태에 따라 다양한 모드로 동작함에 따라, 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있고, 저전압 배터리의 수명 단축을 방지할 수 있는 이점이 있다.The present invention configured as described above operates in various modes depending on the on or off state of the ignition key, thereby reducing unnecessary energy waste and reducing the lifespan of the low-voltage battery. There are advantages that can be
또한, 본 발명은 각 모드의 수행 시, 직류 변환 회로부(100)에서 저전압 배터리(LB)의 전압 보다 높은 전압을 출력함으로써, 보다 단시간 내에 저전압 배터리를 충전할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has an advantage in that the low voltage battery can be charged in a shorter time by outputting a voltage higher than the voltage of the low voltage battery LB from the DC
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 may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.
도 1은 차량 내 전기 에너지의 흐름도를 대략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 직류 변환기(1000)의 대략적인 블록 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 직류 변환기(1000)의 직류 변환 회로부(100)의 대략적인 블록 구성도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 직류 변환기(1000)의 직류 변환 회로부(100)의 대략적인 회로를 나타낸다.1 schematically shows a flow diagram of electrical energy in a vehicle.
2 is a schematic block diagram of a low
3 is a schematic block diagram of the DC
4 shows a schematic circuit of the DC
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The above object and means of the present invention and its effects will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily understand the technical idea of the present invention. will be able to carry out In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", “구비하다”, “마련하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments, and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural as the case may be, unless otherwise specified in the text. In this specification, terms such as "include", "provide", "provide" or "have" do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements.
본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “또는 B”“및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.In this specification, terms such as “or” and “at least one” may indicate one of the words listed together, or a combination of two or more. For example, “or B” and “at least one of B” may include only one of A or B, and may include both A and B.
본 명세서에서, “예를 들어” 등에 따르는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.In the present specification, descriptions according to “for example” and the like may not exactly match the information presented, such as recited properties, variables, or values, tolerances, measurement errors, limits of measurement accuracy, and other commonly known factors. The embodiments of the present invention according to various embodiments of the present invention should not be limited by effects such as modifications including .
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어’ 있다거나 '접속되어' 있다고 기재된 경우, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.In this specification, when it is described that a certain element is 'connected' or 'connected' to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. It should be understood that there may be On the other hand, when it is mentioned that a certain element is 'directly connected' or 'directly connected' to another element, it should be understood that there is no other element in the middle.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '~사이에'와 '직접 ~사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.In this specification, when it is described that a certain element is 'on' or 'adjacent' to another element, it may be directly in contact with or connected to the other element, but another element may exist in the middle. It should be understood that On the other hand, when it is described that a certain element is 'immediately on' or 'directly adjacent to' another element, it may be understood that another element does not exist in the middle. Other expressions describing the relationship between elements, for example, 'between' and 'directly between', etc. can be interpreted similarly.
본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.In this specification, terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various components, but the components should not be limited by the above terms. In addition, the above terms should not be construed as limiting the order of each component, and may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a 'first component' may be termed a 'second component', and similarly, a 'second component' may also be termed a 'first component'.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein may be used with meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 차량 내 전기 에너지의 흐름도를 대략적으로 나타내며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 직류 변환기(1000)의 대략적인 블록 구성도를 나타낸다.1 schematically shows a flow chart of electric energy in a vehicle, and FIG. 2 is a schematic block diagram of a low
본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 직류 변환기(Low-voltage DC Converter)(1000)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량 내에서 고전압 배터리(HB)에 축적된 고전압(예를 들어, 48V 등)의 전원을 정류하여 저전압(예를 들어, 12V 등)의 직류로 변환하여 저전압 배터리(LB)로 공급하는 장치이다. A low-
이때, 차량은 고전압의 전원을 충전하여 제공하는 고전압 배터리(HB)와, 저전압의 전원을 충전하여 제공하는 저전압 배터리(LB)를 함께 포함한다. 예를 들어, 차량은 하이브리드 차량, 전기 차량, 또는 수소 전기 차량 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the vehicle includes a high voltage battery HB that is charged and provided with a high voltage power source, and a low voltage battery LB that is charged and provided with a low voltage power source. For example, the vehicle may be a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a hydrogen electric vehicle, but is not limited thereto.
고전압 배터리(HB)는 차량 내에서 전기 모터, 에어컨, 히터 등에 고전압의 주전원을 공급한다. 저전압 배터리(LB)는 차량의 저전압 전장부하로 보조용 저전압 전원을 공급한다. The high-voltage battery HB supplies high-voltage main power to an electric motor, an air conditioner, a heater, and the like in a vehicle. The low-voltage battery LB supplies auxiliary low-voltage power to a low-voltage electric load of the vehicle.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 직류 변환기(1000)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 직류 변환 회로부(100), 보조 전원 공급부(200), 통신부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the low-
직류 변환 회로부(100)는 고전압 전원의 직류(DC)를 스위칭시켜 교류(AC)로 만들어 강압시킨 다음, 다시 직류(DC)로 정류시켜 평활화함으로써 저전압 전원을 출력하는 구성이다.The direct current
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 직류 변환기(1000)의 직류 변환 회로부(100)의 대략적인 블록 구성도를 나타내며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 직류 변환기(1000)의 직류 변환 회로부(100)의 대략적인 회로를 나타낸다.3 is a schematic block diagram of a DC
구체적으로, 직류 변환 회로부(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, EMI 필터부(110), PWM부(120), 트랜스부(130), 정류부(140) 및 평활부(150)를 각각 포함할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 3 , the DC
EMI 필터부(110)는 EMI(Electro Magnetic Interference) 노이즈를 필터링하는 구성으로서, 고전압 전원이 입력되는 입력단(T1, T2)에 연결될 수 있다. 즉, EMI 필터부(110)는 입력단의 고전압 전원에서 발생하는 노이즈를 제거하거나, 그 후단에서 넘어오는 노이즈가 해당 입력단(T1, T2)으로 유입되는 것을 방지하도록 해당 노이즈를 상쇄시키는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, EMI 필터부는, 도 4에 도시된 바와 같이, 입력단(T1, T2)의 사이에 연결된 제1 커패시터(111)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
PWM부(120)는 EMI 필터부(110)에 연결되어, EMI 필터부(110)의 출력을 펄스 폭 변조(PWM)에 따른 교류(AC)로 스위칭하는 구성이다. 이를 위해, PWM부(120)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 스위칭 소자(121~124)와, 이들 스위칭 소자(121~124)의 온(on)/오프(off)를 제어하는 PWM 제어기(125)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 스위칭 소자(121~124)는 MOSFET일 수 있으며, PWM 제어기(125)는 PWM 드라이버일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
즉, 제1 스위칭 소자(121)는 제1 캐패시터(111)의 일단에 그 일단이 연결될 수 있으며, 제2 스위칭 소자(123)의 일단에 그 타단이 연결될 수 있다. 제2 스위칭 소자(122)는 제1 캐패시터(111)의 일단에 그 일단이 연결될 수 있으며, 제4 스위칭 소자(124)의 일단에 그 타단이 연결될 수 있다. 제3 스위칭 소자(123)는 제1 스위칭 소자(121)의 타단에 그 일단이 연결될 수 있으며, 제1 캐패시터(111)의 타단에 그 타단이 연결될 수 있다. 제4 스위칭 소자(124)는 제2 스위칭 소자(122)의 타단에 그 일단이 연결될 수 있으며, 제1 캐패시터의 타단에 그 타단이 연결될 수 있다. That is, one end of the
이러한 각 스위칭 소자(121~124)는 PWM 제어기(125)의 제어 신호에 따라 그 온(on)/오프(off)가 제어되며, 이에 따라 PWM 방식으로 스위칭에 의한 강압을 구현할 수 있다. 이때, PWM은 ON과 OFF의 시간비(duty cycle)를 조정하는 제어 방법이다. 즉, PWM은 DC에 대해 스위칭을 통해 필요한 duty cycle의 AC로 변환할 수 있다. 이와 같이 AC로 변환된 전원은 이후에 정류부(140 및 평활부(150)를 거쳐 다시 DC로 변환됨으로써 강압된 DC 전원이 최종적으로 출력될 수 있다.Each of the switching
트랜스부(130)는 PWM부(120)에 연결되어 PWM부(120)의 출력을 강압하는 구성이다. 즉, 트랜스부(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭 소자(121)와 제3 스위칭 소자(123)의 사이에 그 일단이 연결되며 제2 스위칭 소자(122)와 제4 스위칭 소자(124)의 사이에 그 타단이 연결되는 1차 코일(131)과, 1차 코일(131)에 이격되게 배치되는 2차 코일(132)을 각각 포함할 수 있다. 이때, 2차 코일(132)에는 1차 코일(131)에 인가된 1차 전원을 강압시킨 2차 전원이 인가될 수 있으며, 해당 2차 전원은 PWM에 따라 DC에서 AC로 변환된 전원을 더 강압시킨 전원일 수 있다.The
정류부(140)는 트랜스부(130)에 연결되어 트랜스부(130)의 출력에 대해 정류 작용하는 구성이다. 즉, 정류부(140)는 도 4에 도시된 바와 같이, 2차 코일(132)에 연결되어 정류 작용하는 다이오드(141, 142)를 포함할 수 있으며, 해당 다이오드(141, 142)는 복수개가 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The rectifying
평활부(150)는 정류부(140)에 연결되어 정류부(140)의 출력에 대해 평활화 작용하는 구성이다. 즉, 평활부(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 인덕터(151)와 제2 캐패시터를 구비하여, 정류된 전원을 보다 직류에 가깝게 평활화할 수 있다.The smoothing
보조 전원 공급부(200)는 입력단(T1, T2)에 입력된 고전압 전원을 가공하여, 통신부(300), 제어부(400) 등의 동작에 필요한 보조 전원으로 해당 구성에 공급한다. 예를 들어, 보조 전원 공급부(200)는 다이오드, 커패시터 등을 포함하여, 고전압 전원을 강압시킴으로써 필요한 보조 전원을 해당 구성에 공급할 수 있다.The auxiliary
통신부(300)는 차량 내의 다른 장치와 CAN 통신을 수행한다. 이를 위해 CAN 통신 인터페이스(CAN HIGH, CAN LOW)와 연결될 수 있으며, 해당 CAN 통신 라인을 통해 수신된 신호를 제어부(400)로 전달할 수 있다. 특히, 통신부(300)는 VCU(vehicle controller unit), OBC(On Board Charger) 등과 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(300)는 VCU 등으로부터 충전 명령 신호, 시동 키(IGN Key)의 온(on)/오프(off) 상태 신호 등을 수신할 수 있으며, OBC 등으로부터 OBC가 충전 중임의 상태 신호 등을 수신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
제어부(400)는 직류 변환 회로부(100), 통신부(300) 등에 연결되어 해당 각 구성의 동작을 제어한다. 특히, 제어부(400)는 제1 모드 내지 제3 모드의 수행을 제어할 수 있다.The
제1 모드는 시동 키(IGN Key)가 온(on) 상태인 경우에 가동되는 것으로서, 직류 변환 회로부(100)를 동작시켜 저전압 배터리를 충전한다. 이때, 저전압 배터리(LB)의 전압(예를 들어, 12V) 보다 높은 전압(예를 들어, 14.2 ±0.5V 등)을 출력하여 저전압 배터리(LB)를 충전할 수 있다.The first mode is operated when the ignition key (IGN Key) is in an on state, and operates the DC
제2 모드는 시동 키(IGN Key)가 오프(off) 상태이며 VCU(vehicle controller unit)의 신호를 받는 경우에 가동되는 것으로서, 직류 변환 회로부(100)를 동작시켜 저전압 배터리(LB)를 충전한다. 즉, 해당 오프(off) 상태 중에 VCU의 충전 명령을 수신할 경우에 해당 충전 작용을 수행한다. 이 경우에도 제1 모드와 동일하게, 저전압 배터리(LB)의 전압(예를 들어, 12V) 보다 높은 전압(예를 들어, 14.2 ±0.5V 등)을 출력하여 저전압 배터리(LB)를 충전할 수 있다.The second mode is activated when the ignition key (IGN Key) is in an off state and receives a signal from a vehicle controller unit (VCU), and operates the DC
제3 모드는 시동 키(IGN Key)가 오프(off) 상태이며 OBC(On Board Charger)가 충전 중일 경우에 가동되는 것으로서, 직류 변환 회로부(100)를 동작시켜 저전압 배터리(LB)를 충전한다. 즉, 해당 오프(off) 상태 중에 VCU의 충전 명령과 상관 없이 OBC가 충전 중이면 해당 충전 작용을 수행한다. 이 경우에도 제1 모드와 동일하게, 저전압 배터리(LB)의 전압(예를 들어, 12V) 보다 높은 전압(예를 들어, 14.2 ±0.5V 등)을 출력하여 저전압 배터리(LB)를 충전할 수 있다.The third mode is operated when the ignition key is in an off state and an On Board Charger (OBC) is being charged, and operates the DC
다만, 제1 모드 내지 제3 모드 중 적어도 하나는 저전압 배터리(LB)의 전압이 일정 미만(예를 들어, 12V 미만 등)으로 떨어지는 경우에만 수행될 수 있다. 즉, 저전압 배터리(LB)가 충분히 충전된 경우, 제1 모드 내지 제3 모드를 수행하지 않음으로써, 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있으며, 저전압 배터리(LB)의 수명 단축을 방지할 수 있다.However, at least one of the first to third modes may be performed only when the voltage of the low voltage battery LB drops to less than a certain level (eg, less than 12V). That is, when the low-voltage battery LB is sufficiently charged, unnecessary waste of energy may be reduced by not performing the first to third modes, and shortening of the lifespan of the low-voltage battery LB may be prevented.
특히, 제1 모드 내지 제3 모드 수행 시, 직류 변환 회로부(100)에서 저전압 배터리(LB)의 전압 보다 높은 전압을 출력함으로써, 보다 단시간 내에 저전압 배터리(LB)를 충전할 수 있다.In particular, when the first to third modes are performed, the DC
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, although specific embodiments have been described, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and should be defined by the following claims and their equivalents.
100: 직류 변환 회로부
1
10: EMI 필터부
111, 152: 커패시터
120: PWM부
121, 122, 123, 124: 스위칭 소자
125: PWM 드라이버
130: 트랜스부
131: 1차 코일
132: 2차 코일
140: 정류부
141, 142: 다이오드
150: 평활부
151: 인덕터
1000: 저전압 직류 변환기
HB: 고전압 배터리
LB: 저전압 배터리100: DC conversion circuit unit 1 10: EMI filter unit
111, 152: capacitor 120: PWM unit
121, 122, 123, 124: switching element 125: PWM driver
130: transformer 131: primary coil
132: secondary coil 140: rectifying unit
141, 142: diode 150: smooth part
151: inductor 1000: low voltage DC converter
HB: High-voltage battery LB: Low-voltage battery
Claims (10)
직류(DC)를 스위칭시켜 교류(AC)로 만들어 강압시킨 다음, 다시 직류(DC)로 정류시켜 평활화하는 직류 변환 회로부;
차량 내의 다른 장치와 CAN 통신을 수행하는 통신부; 및
직류 변환 회로부 및 통신부에 연결되어 직류 변환 회로부 및 통신부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
시동 키(IGN Key)가 온(on) 상태인 경우, 직류 변환 회로부의 동작에 의해 저전압 배터리를 충전하는 제1 모드의 수행을 제어하는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.
A low voltage DC converter for converting electrical energy accumulated in a high voltage battery into a low voltage in a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a hydrogen electric vehicle, comprising:
a direct current conversion circuit unit that switches direct current (DC) to make alternating current (AC) step-down, then rectifies to direct current (DC) and smoothes the voltage;
a communication unit for performing CAN communication with other devices in the vehicle; and
a control unit connected to the DC conversion circuit unit and the communication unit to control the operation of the DC conversion circuit unit and the communication unit;
The control unit is
When the ignition key (IGN Key) is in an on state, the low voltage DC converter according to claim 1, wherein the first mode of charging the low voltage battery is controlled by the operation of the DC conversion circuit unit.
상기 직류 변환 회로부는,
고전압 전원을 필터링하는 EMI 필터부;
EMI 필터부의 출력을 펄스 폭 변조(PWM)에 따른 교류로 스위칭하는 PWM부;
PWM부의 출력을 강압하는 트랜스부;
트랜스부의 출력을 정류하는 정류부; 및
정류부의 출력을 평활화하는 평활부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.
According to claim 1,
The DC conversion circuit unit,
an EMI filter unit for filtering high voltage power;
a PWM unit for switching the output of the EMI filter unit into alternating current according to pulse width modulation (PWM);
a transformer for step-down the output of the PWM unit;
a rectifier for rectifying the output of the transformer; and
a smoothing unit for smoothing the output of the rectifying unit;
A low voltage DC converter comprising a.
상기 EMI 필터부는 고전압 전원이 입력되는 입력단 사이에 연결된 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.
3. The method of claim 2,
The low voltage DC converter according to claim 1, wherein the EMI filter unit includes a capacitor connected between the input terminals to which the high voltage power is input.
상기 PWM부는,
캐패시터의 일단에 그 일단이 연결된 제1 스위칭 소자;
캐패시터의 일단에 그 일단이 연결된 제2 스위칭 소자;
제1 스위칭 소자의 타단에 그 일단이 연결되며, 캐패시터의 타단에 그 타단이 연결된 제3 스위칭 소자;
제2 스위칭 소자의 타단에 그 일단이 연결되며, 캐패시터의 타단에 그 타단이 연결된 제4 스위칭 소자; 및
제1 내지 제4 스위칭 소자의 온(on)/오프(off)를 제어하는 PWM 제어기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.
4. The method of claim 3,
The PWM unit,
a first switching element having one end connected to one end of the capacitor;
a second switching element having one end connected to one end of the capacitor;
a third switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to the other end of the capacitor;
a fourth switching element having one end connected to the other end of the second switching element and the other end connected to the other end of the capacitor; and
a PWM controller for controlling on/off of the first to fourth switching elements;
A low voltage DC converter comprising a.
상기 트랜스부는 제1 스위칭 소자와 제3 스위칭 소자의 사이에 그 일단이 연결되며 제2 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 사이에 그 타단이 연결되는 1차 코일과, 1차 코일에 이격되게 배치되는 2차 코일을 각각 포함하며,
상기 정류부는 2차 코일에 연결되어 정류 작용하는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.
5. The method of claim 4,
The transformer unit has a primary coil having one end connected between the first switching element and the third switching element and the other end connected between the second switching element and the fourth switching element, and is disposed to be spaced apart from the primary coil. Each includes a secondary coil,
The rectifying unit is a low voltage DC converter, characterized in that it comprises a diode connected to the secondary coil rectifying.
상기 제어부는 시동 키(IGN Key)가 오프(off) 상태인 경우, VCU(vehicle controller unit)의 신호를 받아 직류 변환 회로부의 동작에 의해 저전압 배터리를 충전하는 제2 모드의 수행을 제어하는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.
According to claim 1,
When the ignition key (IGN Key) is off, the control unit receives a signal from a vehicle controller unit (VCU) and controls the performance of the second mode of charging the low voltage battery by the operation of the DC conversion circuit unit Low voltage DC converter.
상기 제어부는 시동 키(IGN Key)가 오프(off) 상태이며 OBC(On Board Charger)가 충전 중일 경우, 직류 변환 회로부의 동작에 의해 저전압 배터리를 충전하는 제3 모드의 수행을 제어하는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.
7. The method of claim 6,
The control unit controls the execution of the third mode of charging the low-voltage battery by the operation of the DC conversion circuit when the ignition key is in an off state and the On Board Charger (OBC) is being charged. low voltage dc converter.
상기 제1 모드 내지 상기 제3 모드는 저전압 배터리의 전압이 일정 미만으로 떨어지는 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.
8. The method of claim 7,
The first mode to the third mode is a low voltage DC converter, characterized in that it is performed when the voltage of the low voltage battery falls below a certain level.
상기 직류 변환 회로부는 상기 제1 모드 내지 상기 제3 모드 시에 저전압 배터리의 전압 보다 높은 전압을 출력하여 저전압 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.
9. The method of claim 8,
The DC converter circuit unit outputs a voltage higher than the voltage of the low voltage battery in the first mode to the third mode to charge the low voltage battery.
상기 통신부는 시동 키(IGN Key)의 온(on)/오프(off) 상태 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 저전압 직류 변환기.9. The method of claim 8,
The communication unit low voltage DC converter, characterized in that for receiving the on (on) / off (off) state signal of the ignition key (IGN Key).
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KR1020200030661A KR20210115215A (en) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | Low-voltage DC Converter |
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KR20130023530A (en) | 2011-08-29 | 2013-03-08 | 현대모비스 주식회사 | Low voltage dc-dc converter with synchronous rectifier |
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2020
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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