KR20240068862A - 전기자동차의 전원공급시스템 - Google Patents

전기자동차의 전원공급시스템 Download PDF

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KR20240068862A
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박상욱
임태원
김현영
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 복수개의 대전류 스위치 및 DC-DC 컨버터 등을 이용하여 PE 부품 및 실내부품에 대한 전원공급용 아키텍쳐 회로를 다양하게 구성하여, 저전압 직류변환기의 출력단과 PE 부품용 정션블록 간에 연결되는 와이어링의 쇼트 및/또는 저전압 직류변환기의 출력단과 보조배터리 간에 연결되는 충방전라인의 쇼트 등이 발생되더라도, PE 부품 및 실내부품에 대한 전원공급 안정화를 도모할 수 있도록 한 자율주행용 전기자동차의 전원공급시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

전기자동차의 전원공급시스템{POWER SUPPLY SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차의 전원공급시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저전압 직류변환기에 연결된 와이어링 쇼트 등에 대응하여 차량 부품에 대한 전원공급의 안정화를 도모할 수 있도록 한 자율주행용 전기자동차의 전원공급시스템에 관한 것이다.
자율주행용 전기자동차의 전원공급장치는, 고전압 배터리와, 고전압 배터리의 직류 고전압을 교류전압으로 변환하여 주행 구동원인 모터에 공급하는 인버터와, 고전압 배터리의 직류 고전압을 저전압 대전류 형태의 직류전압으로 변환하여 12V 전장부하로 공급함과 함께 일종의 12V 보조 배터리인 저전압 배터리에 충전 가능하게 공급하기 위한 저전압 직류변환기(LDC: low voltage DC-DC converter) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 종래의 전기자동차용 전원공급시스템에 대한 일례를 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 종래의 전기자동차용 전원공급시스템에 대한 일례를 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고전압 배터리(100)의 고전압 공급라인에 직류 고전압을 저전압 대전류 형태의 직류전압으로 변환하는 저전압 직류변환기(110, LDC: low voltage DC-DC converter)가 연결되어 있다.
또한, 상기 저전압 직류변환기(110)의 출력단에는 제1와이어링(111)에 의하여 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)이 차례로 연결되어 있다.
또한, 상기 저전압 직류변환기(110)의 출력단에는 상기 제1와이어링(111)으로부터 분기되는 제1충방전라인(121)에 의하여 일종의 12V 보조 배터리인 제1보조배터리(120)가 연결되어 있다.
이때, 상기 PE 부품용 정션블록(130)에는 자율주행 제어에 필요한 VCU(Vehicle Control Unit), IEB(Intergrated Electric Brake), ADAS(Advanced Driver Assistance Systems) 등과 같은 각종 제어기 및 전력전자 부품을 말하는 복수의 PE(Power Electric) 부품(132)과 각각 연결되는 제1퓨즈(131)가 내장되고, 상기 실내 부품용 정션블록(140)에는 클러스터, 램프류, 도어 잠금장치 등과 같은 복수의 실내 부품(142)과 각각 연결되는 제2퓨즈(141)가 내장되어 있다.
따라서, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 저전압 직류변환기(110)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압(예, 12V)으로 변환된 후 상기 제1와이어링(111)을 통하여 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)으로 공급되면, 상기 제1퓨즈(131)를 통하여 각 PE 부품(132)에 직류전압이 분배 공급됨과 함께 상기 제2퓨즈(141)를 통하여 각 실내부품(142)에 직류전압이 분배 공급될 수 있다.
또한, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 저전압 직류변환기(110)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압(예, 12V)으로 변환되어 상기 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)을 통하여 상기 제1보조배터리(120)에 공급되면, 제1보조배터리(120)의 충전이 이루어질 수 있다.
그러나, 상기 저전압 직류변환기(110)의 출력단에 연결된 제1와이어링(111)의 쇼트 발생시, 저전압 대전류 형태의 직류전압이 상기 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)으로 공급되지 못하여, PE 부품인 각종 제어기 등이 리셋되거나 제1퓨즈(131)가 단락되는 등의 문제점이 발생되고, 결국 차량 주행이 불가능해지는 문제점이 따르게 된다.
또한, 상기 저전압 직류변환기(110)의 출력단에 연결된 제1와이어링(111)의 쇼트 발생시, 상기 제1보조배터리(120)의 방전 전류가 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)로 흐르지 않고, 도 1의 화살표로 지시된 전류 흐름 방향을 따라 상기 제1와이어링(111)의 쇼트 부분으로 누설됨에 따라, 상기 제1보조배터리(120)의 전원도 PE 부품 및 실내 부품을 위하여 활용되지 못하는 문제점이 있다.
여기서, 종래의 전기자동차용 전원공급시스템에 대한 다른 예를 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 종래의 전기자동차용 전원공급시스템에 대한 다른 예를 도시한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 고전압 배터리(100)의 고전압 공급라인에 직류 고전압을 저전압 대전류 형태의 직류전압으로 변환하는 제1저전압 직류변환기(110a) 및 제2저전압 직류변환기(110b)가 병렬로 연결되어 있다.
또한, 상기 제1저전압 직류변환기(110a)의 출력단에는 제1와이어링(111)에 의하여 상기한 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)이 차례로 연결되어 있다.
또한, 상기 제1저전압 직류변환기(110a)의 출력단에는 상기 제1와이어링(111)으로부터 분기되는 제1충방전라인(121)에 의하여 일종의 12V 보조 배터리인 제1보조배터리(120)가 연결되어 있다.
반면, 상기 제2저전압 직류변환기(110a)의 출력단에는 제2와이어링(112)에 의하여 보조 정션블록(160)이 연결되고, 상기 제2와이어링(112)으로부터 분기되는 제2충방전라인(151)에 의하여 일종의 12V 보조 배터리인 제2보조배터리(150)가 연결되어 있다.
이때, 상기 보조 정션블록(160)에는 자율 주행 중 비상 주행 또는 관성 주행에 필요한 리던던시(redundancy) 부품(162: 예, 스티어링 제어기 등)들과 각각 연결되는 제3퓨즈(161)가 내장된다.
따라서, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 제1저전압 직류변환기(110a)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압(예, 12V)으로 변환된 후 상기 제1와이어링(111)을 통하여 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)으로 공급되면, 상기 제1퓨즈(131)를 통하여 각 PE 부품(132)에 직류전압이 분배 공급됨과 함께 상기 제2퓨즈(141)를 통하여 각 실내부품(142)에 직류전압이 분배 공급될 수 있다.
또한, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 제1저전압 직류변환기(110a)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압(예, 12V)으로 변환되어 상기 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)을 통하여 상기 제1보조배터리(120)에 공급되면, 제1보조배터리(120)의 충전이 이루어질 수 있다.
그러나, 상기 제1저전압 직류변환기(110a)의 출력단에 연결된 제1와이어링(111)의 쇼트 발생시, 저전압 대전류 형태의 직류전압이 상기 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)으로 공급되지 못하여, PE 부품인 각종 제어기 등이 리셋되거나 제1퓨즈(131)가 단락되는 등의 문제점이 발생될 수 있다.
또한, 상기 제1저전압 직류변환기(110a)의 출력단에 연결된 제1와이어링(111)의 쇼트 발생시, 상기 제1보조배터리(120)의 방전 전류가 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)로 흐르지 않고 도 2의 화살표로 지시된 전류 흐름 방향을 따라 상기 제1와이어링(111)의 쇼트 부분으로 누설됨에 따라, 상기 제1보조배터리(120)의 전원도 PE 부품 및 실내 부품을 위하여 활용되지 못하는 문제점이 있다.
이때, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 제2저전압 직류변환기(110b)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압으로 변환된 후 상기 제2와이어링(112)을 통하여 보조 정션블록(160)으로 공급되면, 상기 제2퓨즈(161)를 통하여 각 리던던시 부품(162)으로 직류전압이 분배 공급됨으로써, 단지 각 리던던시 부품(162)의 작동에 의하여 차량을 안전한 장소(예, 갓길)로 대비할 수 있는 관성 주행이 이루어질 수 있을 뿐이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 복수개의 대전류 스위치 및 DC-DC 컨버터 등을 이용하여 PE 부품 및 실내부품에 대한 전원공급용 아키텍쳐 회로를 다양하게 구성하여, 저전압 직류변환기의 출력단과 PE 부품용 정션블록 간에 연결되는 와이어링의 쇼트 및/또는 저전압 직류변환기의 출력단과 보조배터리 간에 연결되는 충방전라인의 쇼트 등이 발생되더라도, PE 부품 및 실내부품에 대한 전원공급 안정화를 도모할 수 있도록 한 자율주행용 전기자동차의 전원공급시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 고전압 배터리와 병렬로 연결되는 제1저전압 직류변환기 및 제2저전압 직류변환기; 상기 제1저전압 직류변환기의 출력단과 연결된 제1와이어링의 후단에 장착되는 제1대전류 스위치; 상기 제1대전류 스위치와 도전라인에 의하여 직렬로 연결되는 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록; 상기 도전라인으로부터 분기되는 제1충방전라인에 연결되는 제1보조배터리; 상기 제1충방전라인에 장착되는 제2대전류 스위치; 상기 제2저전압 직류변환기의 출력단과 제2와이어링에 의하여 연결되는 보조 정션블록; 상기 제2와이어링으로부터 분기되는 제2충방전라인에 연결되는 제2보조배터리; 상기 제1와이어링 및 제1충방전라인의 쇼트를 검출하는 쇼트 검출기; 및 상기 쇼트 검출기의 검출 신호에 따라 상기 제1대전류 스위치 또는 제2대전류 스위치를 선택적으로 오프 제어하거나 상기 제1대전류 스위치 및 제2대전류 스위치를 모두 오프 제어하는 제어기; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치를 오프 제어하고, 상기 제2대전류 스위치를 온으로 유지 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 제1대전류 스위치가 오프되고, 상기 제2대전류 스위치가 온으로 유지되면, 상기 제1보조배터리로부터 제1충방전라인 및 도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제2대전류 스위치와 제1보조배터리 간에 연결된 제1충방전라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치를 온으로 유지 제어하고, 상기 제2대전류 스위치를 오프 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 제1대전류 스위치가 온으로 유지되고, 상기 제2대전류 스위치가 오프되면, 상기 제1저전압 직류변환기로부터 제1와이어링 및 도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 고전압 배터리와 연결되는 저전압 직류변환기; 상기 저전압 직류변환기의 출력단과 연결된 제1와이어링의 후단에 장착되는 제1대전류 스위치; 상기 제1대전류 스위치와 제1도전라인에 의하여 직렬로 연결되는 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록; 상기 제1도전라인으로부터 분기되는 제1충방전라인에 연결되는 제1보조배터리; 상기 제1충방전라인에 장착되는 제2대전류 스위치; 상기 제1도전라인과 상기 제2대전류 스위치 사이의 제1충방전라인으로부터 분기되는 커넥터 라인; 상기 커넥터 라인의 말단부에 장착되는 DC-DC 컨버터 또는 제3대전류 스위치; 상기 DC-DC 컨버터 또는 제3대전류 스위치와 제2도전라인에 의하여 연결되는 보조 정션블록; 상기 제2도전라인으로부터 분기되는 제2충방전라인에 연결되는 제2보조배터리; 상기 제1와이어링, 제1충방전라인, 커넥터 라인 및 제2충방전 라인의 쇼트를 검출하는 쇼트 검출기; 및 상기 쇼트 검출기의 검출 신호에 따라 상기 제1대전류 스위치, 제2대전류 스위치, DC-DC 컨버터 또는 제3대전류 스위치 중 하나 이상을 선택적으로 오프 제어하는 제어기; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 커넥터 라인의 말단부에 DC-DC 컨버터가 장착되는 경우 상기 제1보조배터리와 제2보조배터리는 납산 배터리로 채택되고, 상기 커넥터 라인의 말단부에 제3대전류 스위치가 장착되는 경우 상기 제1보조배터리와 제2보조배터리는 리튬이온 배터리로 채택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치를 오프 제어하고, 상기 제2대전류 스위치를 온으로 유지 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 제1대전류 스위치가 오프되고, 상기 제2대전류 스위치가 온으로 유지되면, 상기 제1보조배터리로부터 제1충방전라인 및 제1도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1보조배터리와 제2보조배터리 간의 출력 전압을 비교하여 제1보조배터리의 출력 전압이 기준치 이상 더 크면, 상기 DC-DC 컨버터를 정방향 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 DC-DC 컨버터가 정방향 전류 흐름 가능하게 제어되면, 상기 제1보조배터리로부터 제2보조배터리에 대한 전원공급이 가능하여 제2보조배터리의 충전이 이루어질 수 있다.
반면, 상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1보조배터리와 제2보조배터리 간의 출력 전압을 비교하여 제2보조배터리의 출력 전압이 기준치 이상 더 크면, 상기 DC-DC 컨버터를 역방향 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 DC-DC 컨버터가 역방향 전류 흐름 가능하게 제어되면, 상기 제2보조배터리로부터 제1보조배터리에 대한 전원공급이 가능하여 제1보조배터리의 충전이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제2대전류 스위치와 제1보조배터리 간에 연결된 제1충방전라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치를 온으로 유지 제어하고, 상기 제2대전류 스위치를 오프 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 제1대전류 스위치가 온으로 유지되고, 상기 제2대전류 스위치가 오프되면, 상기 저전압 직류변환기로부터 제1와이어링 및 제1도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호 및 제2대전류 스위치와 제1보조배터리 간에 연결된 제1충방전라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 DC-DC 컨버터를 역방향 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 DC-DC 컨버터가 역방향 전류 흐름 가능하게 제어되면, 상기 제2보조배터리로부터 커넥터 라인 및 제1도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제2충방전라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급을 위하여 상기 제1대전류 스위치와 제2대전류 스위치를 온으로 유지 제어하고, 상기 DC-DC 컨버터를 전류 흐름 차단 가능하게 제어하거나 상기 제3대전류 스위치를 오프 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 커넥터 라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치 및 제2대전류 스위치를 오프 제어하고, 상기 DC-DC 컨버터를 전류 흐름 차단 가능하게 제어하거나 상기 제3대전류 스위치를 오프 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 제1대전류 스위치 및 제2대전류 스위치가 오프 제어되고, 상기 DC-DC 컨버터가 전류 흐름 차단 가능하게 제어되거나 상기 제3대전류 스위치가 오프 제어되면, 상기 제2보조배터리로부터 제2도전라인을 통하여 상기 보조 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있다.
상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 저전압 직류변환기의 출력단과 연결되는 와이어링 쇼트에 대응하여, PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급 안정화를 도모할 수 있고, 제1 및 제2보조배터리의 SOC(State of Charge) 상태에 따라 제1 및 제2보조배터리 상호 간의 최적 충방전 제어로 전원 공급 안정화를 더욱 도모할 수 있다.
둘째, 저전압 대전류 형태의 직류전압이 흐르는 와이어링 쇼트에 대응하여, PE 부품용 정션블록에 연결되는 PE 부품인 각종 제어기가 리셋되는 블랙아웃 현상을 방지할 수 있고, 그에 따라 수분간 차량 운전이 가능하여 차량을 안전한 곳으로 이동시킬 수 있다.
셋째, 복수개의 대전류 스위치 및 DC-DC 컨버터 등을 이용하여 PE 부품 및 실내부품에 대한 전원공급용 아키텍쳐 회로를 다양하게 구성함으로써, 저전압 직류변환기의 출력단과 연결되는 와이어링 쇼트에 대응하여 전원 공급 안정화를 위한 다양한 형태의 전원공급 시스템을 제공할 수 있다.
넷째, 복수개의 대전류 스위치 및 DC-DC 컨버터 등을 이용하여 PE 부품 및 실내부품에 대한 전원공급용 아키텍쳐 회로를 다양하게 구성함으로써, 저전압 직류변환기의 출력단과 연결되는 와이어링 쇼트에 대응하여 전원 공급 안정화를 위한 한차원 높은 리던던시 기능이 구현될 수 있다.
다섯째, 고가인 하나의 저전압 직류변환기에 복수개의 대전류 스위치 및 DC-DC 컨버터 등을 연결하여 전원공급용 아키텍쳐 회로를 구성하고, 보조배터리를 위한 리튬이온배터리를 저가의 납산배터리 변경 가능하여 원가 절감을 실현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 전기자동차용 전원공급시스템을 도시한 회로 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템을 도시한 회로 구성도,
도 4, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템에 대한 작동 예을 도시한 회로 구성도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템을 도시한 회로 구성도,
도 8 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템에 대한 작동 예을 도시한 회로 구성도,
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템을 도시한 회로 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템에 대한 구성을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템을 도시한 회로 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 고전압 배터리(100)의 고전압 공급라인에 직류 고전압을 저전압 대전류 형태의 직류전압으로 변환하는 제1저전압 직류변환기(110a) 및 제2저전압 직류변환기(110b)가 병렬로 연결되어 있다.
특히, 상기 제1저전압 직류변환기(110a)의 출력단과 연결된 제1와이어링(111)의 후단에 제1대전류 스위치(10)가 장착된다.
또한, 상기 제1대전류 스위치(10)의 후단부에는 도전라인(11)에 의하여 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(140)이 차례로 직렬 연결된다.
이때, 상기 PE 부품용 정션블록(130)에는 자율주행 제어에 필요한 각종 제어기 및 전력전자 부품을 말하는 복수의 PE(Power Electric) 부품(132)과 각각 연결되는 제1퓨즈(131)가 내장되고, 상기 실내 부품용 정션블록(140)에는 클러스터, 램프류, 도어 잠금장치 등과 같은 복수의 실내 부품(142)과 각각 연결되는 제2퓨즈(141)가 내장되어 있다.
또한, 상기 도전라인(11)으로부터 분기되는 제1충방전라인(121)에는 제1보조배터리(120)가 연결된다.
더 상세하게는, 상기 제1저전압 직류변환기(110a)의 출력단에는 상기 도전라인(11)으로부터 분기되는 제1충방전라인(121)에 의하여 일종의 12V 보조 배터리인 제1보조배터리(120)가 연결된다.
특히, 상기 제1충방전라인(121)에는 제2대전류 스위치(20)가 장착된다.
한편, 상기 제2저전압 직류변환기(110a)의 출력단에는 제2와이어링(112)에 의하여 보조 정션블록(160)이 연결되고, 상기 제2와이어링(112)으로부터 분기되는 제2충방전라인(151)에 의하여 일종의 12V 보조 배터리인 제2보조배터리(150)가 연결된다.
이때, 상기 보조 정션블록(160)에는 자율 주행 중 비상 주행 또는 관성 주행에 필요한 리던던시(redundancy) 부품(162: 예, 스티어링 제어기 등)들과 각각 연결되는 제3퓨즈(161)가 내장된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 전원공급시스템은 상기 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)의 쇼트를 검출하는 쇼트 검출기(50)와, 이 쇼트 검출기(50)의 검출 신호에 따라 상기 제1대전류 스위치(10) 또는 제2대전류 스위치(20)를 선택적으로 오프 제어하거나 상기 제1대전류 스위치(10) 및 제2대전류 스위치(20)를 모두 오프 제어하는 제어기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 쇼트 검출기(50)는 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)을 흐르는 전압을 모니터링하는 전압센서 또는 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)을 흐르는 전류를 모니터링하는 전류센서일 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템에 대한 다양한 동작 흐름을 첨부한 도 4 내지 도 6을 참조로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 쇼트 검출기(50)에서 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)을 흐르는 전압 또는 전류를 모니터링하여 검출하고, 검출된 신호를 제어기(60)로 전송한다.
상기 제어기(60)에서 쇼트 검출기(50)로부터 전송된 검출 신호를 기반으로, 상기 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)을 흐르는 전압 또는 전류가 기준범위 이내이면, 상기 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)이 쇼트되지 않고 정상 상태로 판정하여 상기 제1대전류 스위치(10)와 제2대전류 스위치(20)를 온 상태로 유지시키는 제어를 한다.
따라서, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 제1저전압 직류변환기(110a)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압(예, 12V)으로 변환되고, 변환된 직류전압이 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1와이어링(111), 제1대전류 스위치(10) 및 도전라인(11)을 차례로 통과하여 상기 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)으로 공급됨으로써, 상기 제1퓨즈(131)를 통하여 각 PE 부품(132)에 직류전압이 분배 공급됨과 함께 상기 제2퓨즈(141)를 통하여 각 실내부품(142)에 직류전압이 분배 공급될 수 있다.
또한, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 제1저전압 직류변환기(110a)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압(예, 12V)으로 변환되고, 변환된 직류전압이 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1와이어링(111), 제1대전류 스위치(10), 도전라인(11), 제2대전류 스위치(20)가 장착된 제1충방전라인(121)을 차례로 통과하여 상기 제1보조배터리(120)에 공급됨으로써, 제1보조배터리(120)의 충전이 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제어기(60)는 쇼트 검출기(50)로부터 제1와이어링(111)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치(10)를 오프 제어하고, 상기 제2대전류 스위치(20)를 온으로 유지 제어하도록 구성된다.
즉, 상기 제어기(60)에서 쇼트 검출기(50)로부터 전송된 검출 신호를 기반으로, 상기 제1와이어링(111)을 흐르는 전압 또는 전류가 기준범위 미만이면, 상기 제1와이어링(111)이 쇼트된 것으로 판정하여, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10)를 오프 제어하고, 상기 제2대전류 스위치(20)를 온으로 유지 제어한다.
이에, 상기 제1와이어링(111)이 쇼트되더라도, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10)가 오프되고, 상기 제2대전류 스위치(20)가 온으로 유지됨으로써, 상기 제1보조배터리(120)로부터 제1충방전라인(121) 및 도전라인(11)을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(140)에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있고, 상기 제1퓨즈(131)를 통하여 각 PE 부품(132)에 직류전압이 분배 공급됨과 함께 상기 제2퓨즈(141)를 통하여 각 실내부품(142)에 직류전압이 분배 공급될 수 있다.
또한, 상기 제어기(60)는 상기 쇼트 검출기(50)로부터 제2대전류 스위치(20)와 제1보조배터리(120) 간에 연결된 제1충방전라인(121)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치(10)를 온으로 유지 제어하고, 상기 제2대전류 스위치(20)를 오프 제어하도록 구성된다.
즉, 상기 제어기(60)에서 쇼트 검출기(50)로부터 전송된 검출 신호를 기반으로, 상기 제2대전류 스위치(20)와 제1보조배터리(120) 간에 연결된 제1충방전라인(121)을 흐르는 전압 또는 전류가 기준범위 미만이면, 상기 제2대전류 스위치(20)와 제1보조배터리(120) 간에 연결된 제1충방전라인(121)이 쇼트된 것으로 판정하여, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10)를 온으로 유지 제어하고, 상기 제2대전류 스위치(20)를 오프시키는 제어를 한다.
이에, 상기 제1충방전라인(121)이 쇼트되더라도, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10)가 온으로 유지되고, 상기 제2대전류 스위치(20)가 오프됨으로써, 상기 제1저전압 직류변환기(110)로부터 제1와이어링(111) 및 도전라인(11)을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(140)에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있고, 상기 제1퓨즈(131)를 통하여 각 PE 부품(132)에 직류전압이 분배 공급됨과 함께 상기 제2퓨즈(141)를 통하여 각 실내부품(142)에 직류전압이 분배 공급될 수 있다.
한편, 상기 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)이 모두 쇼트되는 경우, 상기 제어기(60)의 제어에 의하여 상기 제1대전류 스위치(10)와 제2대전류 스위치(20)는 모두 오프되고, 상기 제2저전압 직류변환기(110a)로부터 보조 정션블록(160)으로 일종의 백업 전력이 리던던시 전원이 공급될 수 있다.
더 상세하게는, 상기 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)이 모두 쇼트되는 경우, 상기 제1대전류 스위치(10)와 제2대전류 스위치(20)가 모두 오프된 상태에서 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 제2저전압 직류변환기(110b)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압으로 변환된 후 상기 제2와이어링(112)을 통하여 보조 정션블록(160)으로 공급됨으로써, 상기 제2퓨즈(161)를 통하여 각 리던던시 부품(162)으로 직류전압이 분배 공급됨으로써, 각 리던던시 부품(162)의 작동에 의하여 차량을 안전한 장소(예, 갓길)로 비상 대피할 수 있는 관성 주행이 이루어질 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템에 대한 구성을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 7 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템을 도시한 회로 구성도이다.
도 7 및 도 14에 도시된 바와 같이, 고전압 배터리(100)의 고전압 공급라인에 직류 고전압을 저전압 대전류 형태의 직류전압으로 변환하는 하나의 저전압 직류변환기(110)가 연결된다.
특히, 상기 저전압 직류변환기(110)의 출력단과 연결된 제1와이어링(111)의 후단에 제1대전류 스위치(10)가 장착된다.
또한, 상기 제1대전류 스위치(10)의 후단부에는 제1도전라인(11-1)에 의하여 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(140)이 차례로 직렬 연결된다.
이때, 상기 PE 부품용 정션블록(130)에는 자율주행 제어에 필요한 각종 제어기 및 전력전자 부품을 말하는 복수의 PE(Power Electric) 부품(132)과 각각 연결되는 제1퓨즈(131)가 내장되고, 상기 실내 부품용 정션블록(140)에는 클러스터, 램프류, 도어 잠금장치 등과 같은 복수의 실내 부품(142)과 각각 연결되는 제2퓨즈(141)가 내장되어 있다.
또한, 상기 제1도전라인(11-1)으로부터 분기되는 제1충방전라인(121)에는 제1보조배터리(120)가 연결된다.
더 상세하게는, 상기 제1저전압 직류변환기(110a)의 출력단에는 상기 제1도전라인(11-1)으로부터 분기되는 제1충방전라인(121)에 의하여 일종의 12V 보조 배터리인 제1보조배터리(120)가 연결된다.
특히, 상기 제1충방전라인(121)에는 제2대전류 스위치(20)가 장착된다.
또한, 상기 제1도전라인(11-1)과 상기 제2대전류 스위치(20) 사이의 제1충방전라인(121)으로부터 도전성의 커넥터 라인(21)이 분기되는 바, 상기 커넥터 라인(21)의 말단부에는 도 7에 도시된 바와 같이 DC-DC 컨버터(40)가 장착될 수 있고, 또는 상기 커넥터 라인(21)의 말단부에는 도 14에 도시된 바와 같이 제2대전류 스위치(30)가 장착될 수 있다.
이때, 상기 DC-DC 컨버터(40) 또는 제3대전류 스위치(30)에는 제2도전라인(11-2)에 의하여 보조 정션블록(160)이 연결된다.
또한, 상기 제2도전라인(11-2)으로부터 제2충방전라인(151)이 분기되고, 이 제2충방전라인(151)에는 제2보조배터리(150)가 연결된다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 전원공급시스템은 상기 제1와이어링(111), 제1충방전라인(121), 커넥터 라인(21) 및 제2충방전 라인(151)의 쇼트를 검출하는 쇼트 검출기(50)와, 이 쇼트 검출기(50)의 검출 신호에 따라 상기 제1대전류 스위치(10), 제2대전류 스위치(20), DC-DC 컨버터(40) 또는 제3대전류 스위치(30) 중 하나 이상을 선택적으로 오프 제어하는 제어기(60)를 포함한다.
바람직하게는, 상기 쇼트 검출기(50)는 상기 제1와이어링(111), 제1충방전라인(121), 커넥터 라인(21) 및 제2충방전 라인(151)에 작용하는 전압을 모니터링하는 전압센서 또는 상기 제1와이어링(111), 제1충방전라인(121), 커넥터 라인(21) 및 제2충방전 라인(151)을 흐르는 전류를 모니터링하는 전류센서일 수 있다.
이때, 상기 제어기(60)는 상기 커넥터 라인(21)의 말단부에 DC-DC 컨버터(40) 또는 제3대전류 스위치(30)가 장착되었는지 여부를 제어기(60)에 미리 저장된 정보를 통하여 판단하고, 판단 결과 DC-DC 컨버터(40)가 장착된 것으로 판정되면 DC-DC 컨버터(40)를 전류 흐름 차단 가능하게 오프 제어하거나 정방향 또는 역방향으로 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성되고, 반면에 제3대전류 스위치(30)가 장착된 것으로 판정되면 제3대전류 스위치(30)의 온/오프 제어를 하도록 구성된다.
한편, 상기 커넥터 라인(21)의 말단부에 DC-DC 컨버터(40)가 장착되는 경우, 제어기(60)에 의하여 DC-DC 컨버터(40)가 정방향 또는 역방향 전류 흐름 가능하게 제어됨에 따라 상기 제1보조배터리(120)로부터 제2보조배터리(150)로 충전이 이루어지거나 상기 제2보조배터리(150)로부터 제1보조배터리(120)로 충전이 이루어질 수 있으므로, 상기 제1보조배터리(120)와 제2보조배터리(150)를 고가의 리튬이온 배터리를 대신하여 원가절감을 위해 전부 저가의 납산 배터리로 적용할 수 있다.
반면, 상기 커넥터 라인(21)의 말단부에 제3대전류 스위치(30)가 장착되는 경우, 상기 제1보조배터리(120)와 제2보조배터리(150)는 리튬이온 배터리로 채택하는 것이 바람직하며, 그 이유는 리튬이온 배터리 제품 자체에 정방향 또는 역방향 전류 흐름 가능하게 제어되는 DC-DC 컨버터가 이미 포함되어 있기 때문이다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 전원공급시스템에 대한 다양한 동작 흐름을 첨부한 도 8 내지 도 13을 참조로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 쇼트 검출기(50)에서 상기 제1와이어링(111), 제1충방전라인(121), 커넥터 라인(21) 및 제2충방전 라인(151)을 흐르는 전압 또는 전류를 모니터링하여 검출하고, 검출된 신호를 제어기(60)로 전송한다.
상기 제어기(60)에서 쇼트 검출기(50)로부터 전송된 검출 신호를 기반으로, 상기 제1와이어링(111), 제1충방전라인(121), 커넥터 라인(21) 및 제2충방전 라인(151)을 흐르는 전압 또는 전류가 기준범위 이내이면, 상기 제1와이어링(111), 제1충방전라인(121), 커넥터 라인(21) 및 제2충방전 라인(151)이 쇼트되지 않고 정상 상태로 판정하여 상기 제1대전류 스위치(10)와 제2대전류 스위치(20)를 온 상태로 유지시키는 제어를 한다.
또한, 상기 제어기(60)는 상기 제1와이어링(111), 제1충방전라인(121), 커넥터 라인(21) 및 제2충방전 라인(151)이 쇼트되지 않고 정상 상태로 판정되면, 상기 커넥터 라인(21)의 말단부에 DC-DC 컨버터(40)가 장착된 경우에는 DC-DC 컨버터(40)를 정방향 전류 흐름 가능하게 제어하고, 상기 커넥터 라인(21)의 말단부에 제3대전류 스위치(30)가 장착된 경우에는 제3대전류 스위치(30)를 온으로 유지시키는 제어를 한다.
따라서, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 저전압 직류변환기(110)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압(예, 12V)으로 변환되고, 변환된 직류전압이 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1와이어링(111), 제1대전류 스위치(10) 및 제1도전라인(11-1)을 차례로 통과하여 상기 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)으로 공급됨으로써, 상기 제1퓨즈(131)를 통하여 각 PE 부품(132)에 직류전압이 분배 공급됨과 함께 상기 제2퓨즈(141)를 통하여 각 실내부품(142)에 직류전압이 분배 공급될 수 있다.
또한, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 저전압 직류변환기(110)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압(예, 12V)으로 변환되고, 변환된 직류전압이 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1와이어링(111), 제1대전류 스위치(10), 제1도전라인(11-1), 제2대전류 스위치(20)가 장착된 제1충방전라인(121)을 차례로 통과하여 상기 제1보조배터리(120)에 공급됨으로써, 제1보조배터리(120)의 충전이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 고전압 배터리(100)의 직류 고전압이 저전압 직류변환기(110)에서 저전압 대전류 형태의 직류전압(예, 12V)으로 변환되고, 변환된 직류전압이 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1와이어링(111), 제1대전류 스위치(10), 제1도전라인(11-1), 제1충방전라인(121), 커넥터 라인(21), 정방향 전류 흐름 가능하게 제어된 DC-DC 컨버터(40)을 차례로 통과하여, 상기 제1보조배터리(120)에 충전 가능하게 공급될 수 있고, 상기 보조 졍션블록(160)으로도 공급될 수 있다.
한편, 상기 제어기(60)는 상기 쇼트 검출기(50)로부터 제1와이어링(111)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10)를 오프 제어하고, 상기 제2대전류 스위치(20)를 온으로 유지 제어하도록 구성된다.
즉, 상기 제어기(60)에서 쇼트 검출기(50)로부터 전송된 검출 신호를 기반으로, 상기 제1와이어링(111)을 흐르는 전압 또는 전류가 기준범위 미만이면, 상기 제1와이어링(111)이 쇼트된 것으로 판정하여, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10)를 오프 제어하고, 상기 제2대전류 스위치(20)를 온으로 유지 제어한다.
이에, 상기 제1와이어링(111)이 쇼트되더라도, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10)가 오프되고, 상기 제2대전류 스위치(20)가 온으로 유지됨으로써, 상기 제1보조배터리(120)로부터 제1충방전라인(121) 및 제1도전라인(11-1)을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(140)에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있고, 상기 제1퓨즈(131)를 통하여 각 PE 부품(132)에 직류전압이 분배 공급됨과 함께 상기 제2퓨즈(141)를 통하여 각 실내부품(142)에 직류전압이 분배 공급될 수 있다.
또한, 상기 제어기(60)는 상기 쇼트 검출기(50)로부터 제1와이어링(111)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 DC-DC 컨버터(40)를 정방향 또는 역방향 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성된다.
더 상세하게는, 상기 제어기(60)는 상기 쇼트 검출기(50)로부터 제1와이어링(111)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1보조배터리(120)와 제2보조배터리(150) 간의 출력 전압을 비교하여 제1보조배터리(120)의 출력 전압이 기준치 이상 더 크면, 상기 DC-DC 컨버터(40)를 정방향 전류 흐름 가능하게 제어하고, 반면 상기 제1보조배터리(120)와 제2보조배터리(150) 간의 출력 전압을 비교하여 제2보조배터리(150)의 출력 전압이 기준치 이상 더 크면, 상기 DC-DC 컨버터(40)를 역방향 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성된다.
이에, 상기 제2대전류 스위치(20)의 온 상태에서 DC-DC 컨버터(40)가 정방향 전류 흐름 가능하게 제어되면, 상기 제1보조배터리(120)로부터 커넥터 라인(21)을 따라 제2보조배터리(150)에 대한 전원공급이 가능하여 제2보조배터리(150)의 충전이 이루어질 수 있다.
반면, 상기 제2대전류 스위치(20)의 온 상태에서 상기 DC-DC 컨버터(40)가 역방향 전류 흐름 가능하게 제어되면, 상기 제2보조배터리(150)로부터 커넥터 라인(21)을 따라 제1보조배터리(120)에 대한 전원공급이 가능하여 제1보조배터리(120)의 충전이 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제어기(60)는 상기 쇼트 검출기(50)로부터 제2대전류 스위치(20)와 제1보조배터리(120) 간에 연결된 제1충방전라인(121)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10)를 온으로 유지 제어하고, 상기 제2대전류 스위치(20)를 오프 제어하도록 구성된다.
즉, 상기 제어기(60)에서 쇼트 검출기(50)로부터 전송된 검출 신호를 기반으로, 상기 제1충방전라인(121)을 흐르는 전압 또는 전류가 기준범위 미만이면, 상기 제1충방전라인(121)이 쇼트된 것으로 판정하여, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10)를 온으로 유지 제어하고, 상기 제2대전류 스위치(20)를 오프로 제어한다.
이에, 상기 제1보조배터리(120)와 연결된 제1충방전라인(121)이 쇼트되더라도, 상기 제1대전류 스위치(10)가 온으로 유지되고, 상기 제2대전류 스위치(20)가 오프됨으로써, 상기 저전압 직류변환기(110)로부터 제1와이어링(111) 및 제1도전라인(11-1)을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(140)에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있고, 상기 제1퓨즈(131)를 통하여 각 PE 부품(132)에 직류전압이 분배 공급됨과 함께 상기 제2퓨즈(141)를 통하여 각 실내부품(142)에 직류전압이 분배 공급될 수 있다.
또한, 상기 제어기(60)는 상기 쇼트 검출기(50)로부터 제2대전류 스위치(20)와 제1보조배터리(120) 간에 연결된 제1충방전라인(121)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 DC-DC 컨버터(40)를 정방향 전류 흐름 가능하게 제어함으로써, 상기 저전압 직류변환기(110)에서 변환된 직류전압이 상기 제1와이어링(111), 제1대전류 스위치(10), 제1도전라인(11-1), 제1충방전라인(121), 커넥터 라인(21), 정방향 전류 흐름 가능하게 제어된 DC-DC 컨버터(40)을 차례로 통과하여, 상기 제1보조배터리(120)에 충전 가능하게 공급될 수 있고, 상기 보조 졍션블록(160)으로도 공급될 수 있다.
한편, 상기 제어기(60)는 상기 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)이 모두 쇼트된 경우, 즉 상기 쇼트 검출기(50)로부터 제1와이어링(111)의 쇼트 검출 신호 및 제2대전류 스위치(20)와 제1보조배터리(120) 간에 연결된 제1충방전라인(121)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 DC-DC 컨버터(40)를 역방향 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성된다.
이에, 상기 DC-DC 컨버터(40)가 역방향 전류 흐름 가능하게 제어되면, 상기 제2보조배터리(150)로부터 커넥터 라인(21) 및 제1도전라인(11-1)을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(40)에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있고, 상기 제1퓨즈(131)를 통하여 각 PE 부품(132)에 직류전압이 분배 공급됨과 함께 상기 제2퓨즈(141)를 통하여 각 실내부품(142)에 직류전압이 분배 공급될 수 있다.
이때, 상기 제1와이어링(111) 및 제1충방전라인(121)이 모두 쇼트되는 경우, 상기 제2보조배터리(150)로부터 상기 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(40)에 대한 전원 공급이 이루어짐으로써, 자율주행 전기자동차의 정상적인 주행이 이루어질 수 있지만, 상기 제2보조배터리(150)의 SOC 한계를 고려하여 자율주행 전기자동차는 비상주행모드를 실행하여 차량이 안전한 장소(예, 정비소, 휴게소 등)로 이동될 수 있다.
한편, 상기 제어기(60)는 상기 쇼트 검출기(50)로부터 제2충방전라인(151)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(140)에 대한 전원 공급을 위하여 상기 제1대전류 스위치(10)와 제2대전류 스위치(20)를 온으로 유지 제어하고, 상기 DC-DC 컨버터(40)를 전류 흐름 차단 가능하게 제어하거나 상기 제3대전류 스위치(30)를 오프 제어하도록 구성된다.
즉, 상기 제어기(60)에서 쇼트 검출기(50)로부터 전송된 검출 신호를 기반으로, 상기 제2충방전라인(151)을 흐르는 전압 또는 전류가 기준범위 미만이면, 상기 제2충방전라인(151)이 쇼트된 것으로 판정하여, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10) 및 제2대전류 스위치(20)를 온으로 유지 제어하고, 상기 DC-DC 컨버터(40)를 전류 흐름 차단 가능하게 제어한다.
이에, 상기 저전압 직류변환기(110)로부터 제1와이어링(111) 및 제1도전라인(11-1)을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록(130) 및 실내 부품용 정션블록(140)에 대한 전원 공급이 이루어질 수 있고, 상기 저전압 직류변환기(110)로부터 제1와이어링(111), 제1도전라인(11-1) 및 제1충방전라인(121)을 통하여 제1보조배터리(120)의 충전이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제2충방전라인(151)이 쇼트됨에 따라 상기 제2보조배터리(150)로부터 보조 졍션블록(160)으로 일종의 백업 전력이 리던던시 전원이 공급될 수 없는 상태이므로, 상기 제어기(60)에서 클러스터를 통한 알람 제어를 하여 차량 정비를 유도하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제어기(60)는 상기 쇼트 검출기(50)로부터 커넥터 라인(21)의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10) 및 제2대전류 스위치(20)를 오프 제어하고, 상기 DC-DC 컨버터(40)를 전류 흐름 차단 가능하게 제어하거나 상기 제3대전류 스위치(30)를 오프 제어하도록 구성된다.
부연하면, 상기 커넥터 라인(21)이 쇼트되는 경우, 상기 저전압 직류변환기(110)로부터 출력되는 전류 및 제1보조배터리(120)의 방전 전류가 PE 부품용 정션블록(130)과 실내 부품용 정션블록(140)로 흐르지 않고 상기 커넥터 라인(21)의 쇼트 부분으로 누설될 수 있으므로, 이러한 전류 누설을 방지하기 위하여 상기 제어기(60)는 도 13에 도시된 바와 같이 상기 제1대전류 스위치(10) 및 제2대전류 스위치(20)를 오프 제어하고, 상기 DC-DC 컨버터(40)를 전류 흐름 차단 가능하게 제어하거나 상기 제3대전류 스위치(30)를 오프 제어하도록 구성된다.
이에, 상기 제1대전류 스위치(10) 및 제2대전류 스위치(20)가 오프 제어되고, 상기 DC-DC 컨버터(40)가 전류 흐름 차단 가능하게 제어됨으로써, 상기 제2보조배터리(150)로부터 제2도전라인(11-2)을 통하여 상기 보조 정션블록(160)으로 일종의 백업 전력이 리던던시 전원이 공급될 수 있고, 이 리던던시 전원이 상기 제2퓨즈(161)를 통하여 각 리던던시 부품(162)으로 분배 공급됨으로써, 각 리던던시 부품(162)의 작동에 의하여 차량을 안전한 장소(예, 갓길)로 비상 대피할 수 있는 관성 주행이 이루어질 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 자율주행용 전기자동차의 전원공급회로에서 발생되는 다양한 쇼트 현상에 대응하기 위하여 복수개의 대전류 스위치 및 DC-DC 컨버터 등을 이용하여 PE 부품 및 실내부품에 대한 전원공급용 아키텍쳐 회로를 다양하게 구성함으로써, 저전압 직류변환기의 출력단과 연결되는 와이어링 쇼트에 대응하여 전원 공급 안정화를 위한 다양한 형태의 전원공급 시스템을 제공할 수 있다.
이상으로 본 발명을 각 실시예 별로 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 하기의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다 할 것이다.
10 : 제1대전류 스위치 11 : 도전라인
11-1 : 제1도전라인 11-2 : 제2도전라인
20 : 제2대전류 스위치 21 : 커넥터 라인
30 : 제3대전류 스위치 40 : DC-DC 컨버터
50 : 쇼트 검출기 60 : 제어기
100 : 고전압 배터리 110 : 저전압 직류변환기
110a : 제1저전압 직류변환기 110b : 제2저전압 직류변환기
111 : 제1와이어링 112 : 제2와이어링
120 : 제1보조배터리 121 : 제1충방전라인
130 : PE 부품용 정션블록 131 : 제1퓨즈
132 : PE 부품 140 : 실내 부품용 정션블록
141 : 제2퓨즈 142 : 실내 부품
150 : 제2보조배터리 151 : 제2충방전라인
160 : 보조 정션블록 161 : 제3퓨즈
162 : 리던던시 부품

Claims (20)

  1. 고전압 배터리와 병렬로 연결되는 제1저전압 직류변환기 및 제2저전압 직류변환기;
    상기 제1저전압 직류변환기의 출력단과 연결된 제1와이어링의 후단에 장착되는 제1대전류 스위치;
    상기 제1대전류 스위치와 도전라인에 의하여 직렬로 연결되는 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록;
    상기 도전라인으로부터 분기되는 제1충방전라인에 연결되는 제1보조배터리;
    상기 제1충방전라인에 장착되는 제2대전류 스위치;
    상기 제2저전압 직류변환기의 출력단과 제2와이어링에 의하여 연결되는 보조 정션블록;
    상기 제2와이어링으로부터 분기되는 제2충방전라인에 연결되는 제2보조배터리;
    상기 제1와이어링 및 제1충방전라인의 쇼트를 검출하는 쇼트 검출기; 및
    상기 쇼트 검출기의 검출 신호에 따라 상기 제1대전류 스위치 또는 제2대전류 스위치를 선택적으로 오프 제어하거나 상기 제1대전류 스위치 및 제2대전류 스위치를 모두 오프 제어하는 제어기;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치를 오프 제어하고, 상기 제2대전류 스위치를 온으로 유지 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1대전류 스위치가 오프되고, 상기 제2대전류 스위치가 온으로 유지되면, 상기 제1보조배터리로부터 제1충방전라인 및 도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제2대전류 스위치와 제1보조배터리 간에 연결된 제1충방전라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치를 온으로 유지 제어하고, 상기 제2대전류 스위치를 오프 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1대전류 스위치가 온으로 유지되고, 상기 제2대전류 스위치가 오프되면, 상기 제1저전압 직류변환기로부터 제1와이어링 및 도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  6. 고전압 배터리와 연결되는 저전압 직류변환기;
    상기 저전압 직류변환기의 출력단과 연결된 제1와이어링의 후단에 장착되는 제1대전류 스위치;
    상기 제1대전류 스위치와 제1도전라인에 의하여 직렬로 연결되는 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록;
    상기 제1도전라인으로부터 분기되는 제1충방전라인에 연결되는 제1보조배터리;
    상기 제1충방전라인에 장착되는 제2대전류 스위치;
    상기 제1도전라인과 상기 제2대전류 스위치 사이의 제1충방전라인으로부터 분기되는 커넥터 라인;
    상기 커넥터 라인의 말단부에 장착되는 DC-DC 컨버터 또는 제3대전류 스위치;
    상기 DC-DC 컨버터 또는 제3대전류 스위치와 제2도전라인에 의하여 연결되는 보조 정션블록;
    상기 제2도전라인으로부터 분기되는 제2충방전라인에 연결되는 제2보조배터리;
    상기 제1와이어링, 제1충방전라인, 커넥터 라인 및 제2충방전 라인의 쇼트를 검출하는 쇼트 검출기; 및
    상기 쇼트 검출기의 검출 신호에 따라 상기 제1대전류 스위치, 제2대전류 스위치, DC-DC 컨버터 또는 제3대전류 스위치 중 하나 이상을 선택적으로 오프 제어하는 제어기;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 커넥터 라인의 말단부에 DC-DC 컨버터가 장착되는 경우 상기 제1보조배터리와 제2보조배터리는 납산 배터리로 채택되고, 상기 커넥터 라인의 말단부에 제3대전류 스위치가 장착되는 경우 상기 제1보조배터리와 제2보조배터리는 리튬이온 배터리로 채택되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치를 오프 제어하고, 상기 제2대전류 스위치를 온으로 유지 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1대전류 스위치가 오프되고, 상기 제2대전류 스위치가 온으로 유지되면, 상기 제1보조배터리로부터 제1충방전라인 및 제1도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1보조배터리와 제2보조배터리 간의 출력 전압을 비교하여 제1보조배터리의 출력 전압이 기준치 이상 더 크면, 상기 DC-DC 컨버터를 정방향 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터가 정방향 전류 흐름 가능하게 제어되면, 상기 제1보조배터리로부터 제2보조배터리에 대한 전원공급이 가능하여 제2보조배터리의 충전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1보조배터리와 제2보조배터리 간의 출력 전압을 비교하여 제2보조배터리의 출력 전압이 기준치 이상 더 크면, 상기 DC-DC 컨버터를 역방향 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터가 역방향 전류 흐름 가능하게 제어되면, 상기 제2보조배터리로부터 제1보조배터리에 대한 전원공급이 가능하여 제1보조배터리의 충전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  14. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제2대전류 스위치와 제1보조배터리 간에 연결된 제1충방전라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치를 온으로 유지 제어하고, 상기 제2대전류 스위치를 오프 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1대전류 스위치가 온으로 유지되고, 상기 제2대전류 스위치가 오프되면, 상기 저전압 직류변환기로부터 제1와이어링 및 제1도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  16. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제1와이어링의 쇼트 검출 신호 및 제2대전류 스위치와 제1보조배터리 간에 연결된 제1충방전라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 DC-DC 컨버터를 역방향 전류 흐름 가능하게 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터가 역방향 전류 흐름 가능하게 제어되면, 상기 제2보조배터리로부터 커넥터 라인 및 제1도전라인을 통하여 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  18. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 제2충방전라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 PE 부품용 정션블록 및 실내 부품용 정션블록에 대한 전원 공급을 위하여 상기 제1대전류 스위치와 제2대전류 스위치를 온으로 유지 제어하고, 상기 DC-DC 컨버터를 전류 흐름 차단 가능하게 제어하거나 상기 제3대전류 스위치를 오프 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  19. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어기는 상기 쇼트 검출기로부터 커넥터 라인의 쇼트 검출 신호를 수신하는 경우, 상기 제1대전류 스위치 및 제2대전류 스위치를 오프 제어하고, 상기 DC-DC 컨버터를 전류 흐름 차단 가능하게 제어하거나 상기 제3대전류 스위치를 오프 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1대전류 스위치 및 제2대전류 스위치가 오프 제어되고, 상기 DC-DC 컨버터가 전류 흐름 차단 가능하게 제어되거나 상기 제3대전류 스위치가 오프 제어되면, 상기 제2보조배터리로부터 제2도전라인을 통하여 상기 보조 정션블록에 대한 전원 공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원공급시스템.
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