KR20220005287A - 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법 - Google Patents

인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220005287A
KR20220005287A KR1020200082965A KR20200082965A KR20220005287A KR 20220005287 A KR20220005287 A KR 20220005287A KR 1020200082965 A KR1020200082965 A KR 1020200082965A KR 20200082965 A KR20200082965 A KR 20200082965A KR 20220005287 A KR20220005287 A KR 20220005287A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inverter
battery
current limiting
voltage
connection
Prior art date
Application number
KR1020200082965A
Other languages
English (en)
Inventor
신동영
김호영
임희성
Original Assignee
주식회사 현대케피코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 현대케피코 filed Critical 주식회사 현대케피코
Priority to KR1020200082965A priority Critical patent/KR20220005287A/ko
Publication of KR20220005287A publication Critical patent/KR20220005287A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 인버터 연결 보호 회로는, 배터리와 인버터를 연결 또는 단절시키는 메인 스위치; 상기 배터리와 상기 인버터간에 전류 제한 경로를 형성하는 제한 경로 저항; 상기 전류제한 경로로 배터리와 인버터를 연결 또는 단절시키는 전류 제한 스위치; 상기 인버터의 디시 링크 전압을 검출하는 디시 링크 전압 검출기; 및 상기 배터리와 상기 인버터가 단절된 상태에서 연결시킬때, 상기 디시 링크 전압이 소정의 레벨이 될 때까지 상기 전류 제한 경로로 연결하였다가, 상기 메인 스위치로 연결하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법{INVERTER CONNECTING PROTECTION CIRCUIT AND CONNECTING METHOD BETWEEN BATTERY AND INVERTER}
본 발명은 전동차 특히, 전동 이륜차를 위한 모터를 구동하는 인버터와 고전압 배터리를 연결할 때 인버터를 보호하는 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법에 관한 것이다.
전동차는 배터리에 저장된 전기 에너지로 구동 모터를 동작시켜 주행하는 차량이다. 충분한 전기 에너지의 저장 및 방출을 위해 전동차의 배터리는 고전압을 가지는 고전압 배터리로 구현되며, 상기 고전압 배터리에서 방전되는 전력은 다수 개의 전력 스위치 소자들로 구성된 인버터에 의해, 구동 모터에 직류 혹은 교류의 구동 전력이 공급된다.
특히, 전기 사이클, 전동 킥보드와 같은 전동 이륜차의 경우, 제조 비용 절감을 위해, 별도의 중간 매개없이 고전압 배터리가 인버터에 직접 연결되며, 인버터 또한 고전압 배터리와의 연결 노드가 바로 디시 링크 커패시터와 연결되는 경우가 대부분이다.
도 4는 종래 기술에 따른 전동 이륜차 구동을 위한 구동 모터, 인버터, 고전압 배터리, 구동 제어 회로의 연관 관계를 도시한 회로도이다.
도시한 회로도 구성을 가지는 종래기술의 전기 자동차(EV)는 모터제어기(2)에서 트랙션모터(1) 동작을 주관하며 고전압 배터리(3)와 직결되어 있어, 모든 고장진단의 수행을 실질적으로는 3상 인버터회로에서 관장한다.
도시한 회로도 구성에서, 고전압 배터리(3)가 모터제어기(2)에 직결되어 있어, 경우에 따라 모터 제어기에 초기 고전압 인가시 DC Link 캐패시터로 충전되는 전류가 과다 발생할 수 있다.
종래 기술의 경우, 외부의 서지 전압에 대하여 인버터 회로를 보호하기 위한 방전 경로만을 구비할 뿐이어서, 외부의 고전압이 인버터 회로에 인가되는 것을 방지할 수는 있어도, 고전위로 충전된 고전압 배터리와 초기 연결시 발생되는 돌입전류에 기인한 고전압에 의한 인버터 회로를 손상을 방지하지 못하였다.
상술한 고전압 배터리의 초기 연결시 인버터 회로의 손상은 1회성일 경우 그리 크지 않지만, 배터리의 연결시마다 이러한 인버터 회로 손상이 누적되면, 심각한 수준의 손상으로 발전될 위험이 있다.
특히, 비용이나 소비 전력 절감을 위해 배터리에 대한 별도의 정밀한 전압 모니터링 수단을 구비하지 않으며, 착탈식 배터리등으로 배터리 종류 변경이 잦은 전동 이륜차 분야에서 상술한 위험이 현실화될 가능성이 높다.
한편, 비교적 단순한 구성의 전동 이륜차의 경우, 시동 off 상황에서 내리막길 타력 주행 시 모터 역기전력에 의해 고전압배터리 및 BMS 소손 가능성이 있고, 시동 On 시에도 DC-Link 캐패시터에 충전되는 돌입전류로 인해 모터 제어기의 소손 가능성이 상당하였으나, 이러한 소손을 감지할 마땅한 방법이 존재하지 않았다.
대한민국 등록공보 10-1189237호
본 발명은 고전위로 충전된 고전압 배터리와 초기 연결시 발생되는 돌입전류에 인버터 회로 손상을 방지할 수 있는 배터리 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 배터리쪽이나 인버터쪽의 고장을 진단할 수 있는 배터리 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 인버터 연결 보호 회로는, 배터리와 인버터를 연결 또는 단절시키는 메인 스위치; 상기 배터리와 상기 인버터간에 전류 제한 경로를 형성하는 제한 경로 저항; 상기 전류제한 경로로 배터리와 인버터를 연결 또는 단절시키는 전류 제한 스위치; 상기 인버터의 디시 링크 전압을 검출하는 디시 링크 전압 검출기; 및 상기 배터리와 상기 인버터가 단절된 상태에서 연결시킬때, 상기 디시 링크 전압이 소정의 레벨이 될 때까지 상기 전류 제한 경로로 연결하였다가, 상기 메인 스위치로 연결하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디시 링크 전압 검출기는, 2개의 직렬 저항들로 구성된 전압 분배기(Voltage Divider) 및 분배된 전압 중 낮은 전압을 측정하는 전압계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 전류 제한 스위치를 턴온하고, 상기 인버터의 디시 링크에 충분한 고전압이 축전됨을 확인한 후, 상기 메인 스위치를 턴온시키고, 상기 전류 제한 스위치를 턴오프시킬 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 고전압 배터리와 인버터의 연결을 수행하기에 앞서, 디시 링크단의 잔여 전하 또는 잔여 전압을 확인하는 방식으로, 상기 메인 스위치 및 상기 전류 제한 스위치의 고장 여부를 진단할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 고전압 배터리와 인버터의 연결을 수행하기에 앞서, 전류 제한 스위치를 턴온하여, 소정의 축전 대기시간 동안 충분한 레벨의 고전압이 디시 링크단에 나타나지 않으면, 배터리측의 고장을 진단할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리와 인버터간 연결 방법은, 초기 인버터의 디시 링크 전압을 확인하고, 전류 제한 경로로 상기 배터리와 상기 인버터를 연결하는 단계; 상기 전류 제한 경로에 대한 연결 후, 상기 디시 링크 전압이 소정의 제1 기준 레벨을 넘으면, 소정 축전 대기시간 경과를 기다리는 단계; 및 상기 축전 대기시간 경과 후, 상기 배터리와 상기 인버터간의 메인 스위치를 턴온시키는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 초기 인버터의 디시 링크 전압이 소정의 잔여 레벨 보다 높으면, 인버터나 연결 회로에 대한 고장 발생을 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 축전 대기시간이 경과된 직후, 상기 디시 링크 전압이 소정의 제2 기준 레벨을 넘지 못하면, 배터리에 대한 고장 발생을 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 메인 스위치를 턴온시키는 단계 이후, 소정의 전환 대기시간 경과 후, 상기 전류 제한 경로를 단절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전류 제한 경로를 단절하는 단계 이후, 모터 제어기가 자신이 모터를 구동할 준비들이 완료되었음을 VCU(Vehicle Control Unit, 차량 제어기)로 통보하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 초기 인버터의 디시 링크 전압을 확인하기 전에, 배터리와 인버터의 연결을 지시받는 단계; 및 모터 제어기를 활성화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 배터리 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법을 실시하면, 고전위로 충전된 고전압 배터리와 초기 연결시 발생되는 돌입전류에 인버터 회로 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 배터리 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법은, 저렴한 비용으로, 초기 연결시 발생되는 돌입전류 방지와 함께, 의도치 않은 고전압의 유입을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 배터리 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법은, 저렴한 비용으로 전원 차단 시스템 고장 진단 효과 및 고전압 배터리 고장 진단 효과를 달성할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전동차 구동을 위한 구동 모터, 인버터, 고전압 배터리, 구동 제어 회로의 연관 관계를 도시한 회로도.
도 2는 모터 제어기의 추가 기능으로서 제어부를 구현한 경우의 인버터 연결 보호 회로를 도시한 구체 회로도.
도 3은 본 발명의 사상에 따른 배터리와 인버터간 연결 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 종래 기술에 따른 전동 이륜차 구동을 위한 구동 모터, 인버터, 고전압 배터리, 구동 제어 회로의 연관 관계를 도시한 회로도.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 인버터 연결 보호 회로를 도시한 회로도이다.
도 2는 모터 제어기의 추가 기능으로서 제어부를 구현한 경우의 인버터 연결 보호 회로를 도시한 구체 회로도이다.
도시한 인버터 연결 보호 회로는, 배터리(10)와 인버터(100)를 연결 또는 단절시키는 메인 스위치(220); 상기 배터리(10)와 상기 인버터(100)간에 전류 제한 경로를 형성하는 제한 경로 저항(244); 상기 전류제한 경로로 배터리와 인버터를 연결 또는 단절시키는 전류 제한 스위치(242); 상기 인버터(100)의 디시 링크 전압을 검출하는 디시 링크 전압 검출기(150); 및 상기 배터리(10)와 상기 인버터(100)가 단절된 상태에서 연결시킬때, 상기 디시 링크 전압이 소정의 레벨이 될 때까지 상기 전류 제한 경로로 연결하였다가, 상기 메인 스위치(220)로 연결하는 제어부(260)를 포함할 수 있다.
도시한 회로도에서 배터리(10)는 인버터(100)의 구동 스위치들(120)과 디시 링크 커패시터(140)의 공통 노드에 연결될 수 있다.
도시한 회로도에서 배터리(10)와 인버터(100)는 메인 스위치(220)를 통해 바로 연결되거나, 상기 전류 제한 스위치(242)를 통해 제한 경로 저항(244)을 경유하여 연결될 수 있다. 즉, 상기 메인 스위치(220)는 배터리(10)와 인버터(100)간의 직접 경로를 연결/단절하는 스위칭을 수행하며, 상기 전류 제한 스위치(242)는 배터리(10)와 인버터(100)간의 전류 제한 경로(240)를 경유한 경로를 연결/단절하는 스위칭을 수행한다.
도시한 인버터(100)의 구동 스위치들(120)은 모터(20)에 대한 3상 구동 구조를 가지는데, 다른 구현에서는 다른 모터 구동 구조(예: 단상 구동 구조)를 가질 수 있다. 도시하지는 않았지만, 예컨대 모터(20)는 3상 직류 또는 교류 모터가 될 수 있다.
도시한 디시 링크 전압 검출기(150)는 2개의 직렬 저항들(152, 154)로 구성된 전압 분배기(Voltage Divider) 및 분배된 전압 중 낮은 전압을 측정하는 ADC 타입 전압계(156)로 이루어져 있다. 도시한 디시 링크 전압 검출기(150)는 저렴한 비용의 이점이 있으며, 다른 구현에서는 다른 전압 검출 수단을 적용할 수 있다.
상기 제어부(260)는, 일반적인 전동차의 경우, 모터(20)를 제어하는 모터 제어기의 추가 기능으로서 구현되는 것이 유리하다.
상기 제어부(260)는 전원 차단/연결 시스템으로서의 동작 시퀀스를 수행할 수 있다.
차량의 VCU(차량 제어기)(60)가 고전압 배터리(10)와 인버터(100)의 연결이 필요하다고 판단하면, 상기 제어부(260)로서 차량의 모터 제어기(MCU)를 활성화(wake-up)한다. 이후, 상기 제어부(260)는, 상기 전류 제한 스위치(242)를 턴온하고, 차량 인버터(100)의 디시 링크에 충분한 고전압이 축전됨을 확인한 후, 상기 메인 스위치(220)를 턴온시키고, 상기 전류 제한 스위치(242)를 턴오프시킨다.
추가적으로 상기 제어부(260)는, 전원 차단/연결 시스템, 보다 구체적으로는 상기 메인 스위치(220) 및 상기 전류 제한 스위치(242)의 고장을 진단할 수 있다. 상기 전원 차단 시스템에 대한 고장 진단은 일종의 Micom ADC 활용한 고장 진단 로직으로 볼 수 있다.
상기 고장 진단 로직의 시퀀스에서, 고전압 배터리(10)와 인버터(100)의 연결을 수행하기에 앞서, 먼저 상기 제어부(260)로서 차량의 모터 제어기(MCU)를 활성화(wake-up)하고, 디시 링크단의 잔여 전하 또는 잔여 전압을 확인하는 방식으로, 메인 스위치(220) 및 전류 제한 스위치(242)의 고장 여부를 진단할 수 있다.
추가적으로 상기 제어부(260)는, 고전압 배터리(10) 쪽에서의 고장을 진단할 수 있다. 상기 전원 차단 시스템에 대한 고장 진단은 전류 제한 스위치와 Micom ADC를 활용한 일종의 고장 진단 로직으로 볼 수 있다.
상기 고장 진단 로직의 시퀀스에서, 고전압 배터리(10)와 인버터(100)의 연결을 수행하기에 앞서, 먼저 상기 제어부(260)로서 차량의 모터 제어기(MCU)를 활성화(wake-up)하고, 전류 제한 스위치(242)를 턴온하여, 소정의 축전 대기시간 동안 충분한 레벨의 고전압이 디시 링크단에 나타나지 않으면, 배터리(10)측의 고장을 진단할 수 있다. 구현에 따라, 상기 전류 제한 스위치(242)를 턴온하기에 앞서, 상술한 메인 스위치(220) 및 전류 제한 스위치(242)의 고장 진단을 수행할 수 있다.
상기 VCU(60)와 상기 제어부(260)로서 차량의 모터 제어기(MCU)는 CAN 통신 인터페이스(70)를 통해 통신가능하도록 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 사상에 따른 배터리와 인버터간 연결 방법을 도시한 흐름도이다. 도시한 흐름도에 따른 배터리와 인버터간 연결 방법은, 차량의 VCU(차량 제어기) 또는 BMS와 MCU(모터 제어기)에 의해 수행될 수 있다.
도시한 배터리와 인버터간 연결 방법은, 초기 인버터의 디시 링크 전압을 확인하고(S120), 전류 제한 경로로 상기 배터리와 상기 인버터를 연결하는 단계(S130); 상기 전류 제한 경로에 대한 연결 후, 상기 디시 링크 전압이 소정의 제1 기준 레벨을 넘으면(S135), 소정 축전 대기시간 경과를 기다리는 단계(S140); 및 상기 축전 대기시간 경과 후, 상기 배터리와 상기 인버터간의 메인 스위치를 턴온시키는 단계(S160)를 포함할 수 있다.
구현에 따라, 상기 초기 인버터의 디시 링크 전압이 소정의 잔여 레벨 보다 높으면(S120), 인버터나 연결 회로에 대한 고장 발생을 진단하는 단계(S125)를 더 포함할 수 있다.
구현에 따라, 상기 축전 대기시간이 경과된 직후, 상기 디시 링크 전압이 소정의 제2 기준 레벨을 넘지 못하면(S150), 배터리에 대한 고장 발생을 진단하는 단계(S155)를 더 포함할 수 있다.
구현에 따라, 상기 메인 스위치를 턴온시키는 단계(S160) 이후, 소정의 전환 대기시간 경과(S165) 후, 상기 전류 제한 경로를 단절하는 단계(S170); 및 모터 제어기의 구동 준비가 완료되었음을 통보하는 단계(S180)를 더 포함할 수 있다.
구현에 따라, 상기 초기 인버터의 디시 링크 전압을 확인하기 전에, 배터리와 인버터의 연결을 지시받는 단계(S110); 및 모터 제어기를 활성화시키는 단계(S115)를 더 포함할 수 있다.
상기 S110 단계는 운행 정지 중인 전동 차량에서 운전자가 시동을 지시함에 따라 수행됨이 일반적이다. 구현에 따라, 배터리 전력을 소비하지 않고 전동 차량의 중력 위치 에너지에 의해 타력 주행하여, 배터리의 연결이 차단되었다가, 운전자의 가속 지시 등에 의해 배터리를 인버터에 재연결할 때 수행될 수도 있다.
반면, 상기 S115 단계는 운행 정지 중인 전동 차량에서 운전자가 시동을 지시함에 따라 수행되는 일련의 과정으로서 수행될 수 있다.
상기 S115 단계는 차량의 전체 동작을 제어하며 저전류 출력으로 기동이 빠른 VCU(차량 제어기)에서, 모터를 구동시키기 위한 고전류 출력으로 기동이 느린 모터 제어기(MCU)로 wake-up 신호를 보내는 방식으로 수행될 수 있다.
상기 S120 단계, S135 단계 및 S150 단계에서는, 인버터의 디시(직류) 링크단 전압을 검출하는데, 인버터의 디시 링크단에 대한 동일한 전압 검출기로부터 검출된 값을 독출하는 방식으로 수행될 수 있다.
상기 S120 단계에서 디시 링크단 전압에 대한 판정 대상이 되는 잔여 레벨은, 일반적인 경우 디시 링크 커패시터에 축전되었다가 바로 방전 등으로 소진되어 안정화된 상태에서 디시 링크 커패시터에 잔여하는 미량의 전하에 의한 전압 레벨을 의미한다. 즉, 정상적인 경우, 상기 잔여 레벨은 배터리 전압 대비 매우 작은 값을 가지게 되며, 도시한 구현의 경우 1V를 적용하였다.
상기 S120 단계에서 디시 링크단 전압이 상기 잔여 레벨 보다 높다면, 메인 스위치나 전류 제한 스위치에 누설이나 단락이 있어, 단절 상태에서 배터리의 전력이 인버터로 공급되는 고장이라고 예상할 수 있다(S125).
상기 S130 단계는 상기 전류 제한 경로를 연결/단절하는 전류 제한 스위치를 턴온시키는 방식으로 수행될 수 있다. 여기서, 상기 전류 제한 경로는 상기 전류 제한 스위치 및 이에 직렬 연결되는 전류 제한 저항으로 구성될 수 있다.
상기 S135 단계는 배터리와 인버터의 상기 전류 제한 경로를 이용한 연결 후, 상기 디시 링크단 전압이 상기 제1 기준 레벨을 넘는 시작점을 확인하기 위한 것이다.
상기 S140 단계에서는 상기 시작점부터 소정의 축전 대기시간을 카운팅한다.
상기 S150 단계에서는 상기 시작점부터 소정의 축전 대기시간 동안 디시 링크 커패시터 축전된 전하에 의해 발생되는 디시 링크단 전압을 확인한다.
상기 S135 단계 내지 S150 단계의 일련의 수행에 의해, 상기 소정의 축전 대기시간 동안 상기 제1 기준 레벨에서 상기 제2 기준 레벨로 디시 링크단 전압이 상승하는지 여부를 판정할 수 있다. 상술한 바와 같이 디시 링크단 전압이 상승하지 않으면, 배터리에 고장이 있는 것으로 예상할 수 있다(S155).
높은 용량의 스위칭에 의해 순간적인 돌입전류나 서지를 방지하기 위해, 상기 메인 스위치의 턴온과 상기 전류 제한 스위치의 턴오프를 동시에 수행하지 않고, 먼저, 상기 메인 스위치를 턴온시키고(S160), 소정의 전환 대기시간을 카운팅하는 동안(S165) 상기 메인 스위치와 상기 전류 제한 스위치를 모두 턴온시켰다가, 상기 전환 대기시간에 도달하면, 상기 전류 제한 스위치를 턴오프시킨다(S170).
이후, 상기 모터 제어기(MCU)가 자신이 모터를 구동할 준비들(예: 커패시터 축전 완료 등)이 완료되었음을 상기 VCU(차량 제어기)로 통보할 수 있다(S180).
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 배터리 20 : 모터
100 : 인버터 120 : 구동 스위치들
140 : 디시 링크 커패시터 150 : 디시 링크 전압 검출기
152, 154 : 직렬 저항들 156 : 전압계
220 : 메인 스위치 240 : 전류 제한 경로
244 : 제한 경로 저항 242 : 전류 제한 스위치
260 : 제어부

Claims (11)

  1. 배터리와 인버터를 연결 또는 단절시키는 메인 스위치;
    상기 배터리와 상기 인버터간에 전류 제한 경로를 형성하는 제한 경로 저항;
    상기 전류제한 경로로 배터리와 인버터를 연결 또는 단절시키는 전류 제한 스위치;
    상기 인버터의 디시 링크 전압을 검출하는 디시 링크 전압 검출기; 및
    상기 배터리와 상기 인버터가 단절된 상태에서 연결시킬때, 상기 디시 링크 전압이 소정의 레벨이 될 때까지 상기 전류 제한 경로로 연결하였다가, 상기 메인 스위치로 연결하는 제어부
    를 포함하는 인버터 연결 보호 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디시 링크 전압 검출기는,
    2개의 직렬 저항들로 구성된 전압 분배기(Voltage Divider) 및 분배된 전압 중 낮은 전압을 측정하는 전압계
    를 포함하는 인버터 연결 보호 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류 제한 스위치를 턴온하고, 상기 인버터의 디시 링크에 충분한 고전압이 축전됨을 확인한 후, 상기 메인 스위치를 턴온시키고, 상기 전류 제한 스위치를 턴오프시키는 인버터 연결 보호 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    고전압 배터리와 인버터의 연결을 수행하기에 앞서, 디시 링크단의 잔여 전하 또는 잔여 전압을 확인하는 방식으로, 상기 메인 스위치 및 상기 전류 제한 스위치의 고장 여부를 진단하는 인버터 연결 보호 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    고전압 배터리와 인버터의 연결을 수행하기에 앞서, 전류 제한 스위치를 턴온하여, 소정의 축전 대기시간 동안 충분한 레벨의 고전압이 디시 링크단에 나타나지 않으면, 배터리측의 고장을 진단하는 인버터 연결 보호 회로.
  6. 초기 인버터의 디시 링크 전압을 확인하고, 전류 제한 경로로 상기 배터리와 상기 인버터를 연결하는 단계;
    상기 전류 제한 경로에 대한 연결 후, 상기 디시 링크 전압이 소정의 제1 기준 레벨을 넘으면, 소정 축전 대기시간 경과를 기다리는 단계; 및
    상기 축전 대기시간 경과 후, 상기 배터리와 상기 인버터간의 메인 스위치를 턴온시키는 단계
    를 포함하는 배터리와 인버터간 연결 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 초기 인버터의 디시 링크 전압이 소정의 잔여 레벨 보다 높으면, 인버터나 연결 회로에 대한 고장 발생을 진단하는 단계
    를 더 포함하는 배터리와 인버터간 연결 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 축전 대기시간이 경과된 직후, 상기 디시 링크 전압이 소정의 제2 기준 레벨을 넘지 못하면, 배터리에 대한 고장 발생을 진단하는 단계
    를 더 포함하는 배터리와 인버터간 연결 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 메인 스위치를 턴온시키는 단계 이후, 소정의 전환 대기시간 경과 후, 상기 전류 제한 경로를 단절하는 단계
    를 더 포함하는 배터리와 인버터간 연결 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전류 제한 경로를 단절하는 단계 이후,
    모터 제어기가 자신이 모터를 구동할 준비들이 완료되었음을 VCU로 통보하는 단계를 더 포함하는 배터리와 인버터간 연결 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 초기 인버터의 디시 링크 전압을 확인하기 전에,
    배터리와 인버터의 연결을 지시받는 단계; 및
    모터 제어기를 활성화시키는 단계
    를 더 포함하는 배터리와 인버터간 연결 방법.
KR1020200082965A 2020-07-06 2020-07-06 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법 KR20220005287A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200082965A KR20220005287A (ko) 2020-07-06 2020-07-06 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200082965A KR20220005287A (ko) 2020-07-06 2020-07-06 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220005287A true KR20220005287A (ko) 2022-01-13

Family

ID=79342034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200082965A KR20220005287A (ko) 2020-07-06 2020-07-06 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220005287A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101189237B1 (ko) 2010-07-09 2012-10-09 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차의 충전장치 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101189237B1 (ko) 2010-07-09 2012-10-09 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차의 충전장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7768237B2 (en) Simplified automatic discharge function for vehicles
US9128138B2 (en) Electrical storage system
JP5673657B2 (ja) 蓄電システム
KR101616250B1 (ko) 높은 신뢰도의 트랙션 배터리
JP5708625B2 (ja) 蓄電システム
CN105984355B (zh) 用于车辆的电源系统
US20150061376A1 (en) Pre-Charge Quick Key Cycling Protection
JP4156668B2 (ja) 電気アクチュエータ駆動段を試験する方法および回路
US10386419B2 (en) Battery management device, battery monitoring circuit, and control system
US10333179B2 (en) Method for operating a battery system, battery system and motor vehicle
US10703221B2 (en) Power supply control apparatus for electric vehicle
JP6191315B2 (ja) 電源回路の異常検出方法
JP2011205755A (ja) 充電装置
US8796972B2 (en) Method for starting an electronic drive circuit of an electric motor and circuit arrangement therefor
CN101841177A (zh) 一种保护电动汽车预充电电路的方法与系统
KR101795319B1 (ko) 차량의 고전압 시스템의 퓨즈 단선 검출 시스템 및 방법
US20220052602A1 (en) High-voltage apparatus control device
KR20230115341A (ko) 정류기 디바이스, 링크 커패시터 및 사전 충전/방전회로를 갖는 차량 충전 회로
JP2014110684A (ja) 蓄電システム
JP2017093008A (ja) コンタクタ故障判定装置およびコンタクタ故障判定方法
KR20220005287A (ko) 인버터 연결 보호 회로 및 배터리와 인버터간 연결 방법
JP2018127085A (ja) 地絡検出装置、電源システム
JP7064392B2 (ja) 電池監視装置、電池監視システム、および電池監視方法
KR100765830B1 (ko) 42볼트 전원 시스템 제어방법
US11447014B2 (en) Fault detection device

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application