WO2018044078A1 - Dc-dc 전압 컨버터를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 제어 시스템 - Google Patents

Dc-dc 전압 컨버터를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 제어 시스템 Download PDF

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케이. 케트랙커피가
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    • H02M3/33584—Bidirectional converters

Definitions

  • the present invention relates to a control system for controlling an operating mode of a DC-DC voltage converter.
  • a DC-DC voltage converter is an apparatus that receives an input voltage and generates an output voltage having a level different from the received input voltage, and generally includes at least one switch.
  • the DC-DC voltage converter may be operated in various modes through mode switching between a buck operation mode and a boost operation mode.
  • a DC-DC voltage converter using one application does not change the DC-DC voltage converter safely to a safe mode because an error of mode switching occurs when switching an operation mode to a safe operation mode when one application does not operate. There is a problem.
  • the inventors of the present invention have recognized the need for a control system for switching a DC-DC voltage converter from a buck mode of operation to a safe mode of operation.
  • the control system utilizes two different and independent applications that instruct the microcontroller to generate a control signal that switches the FET switches in the DC-DC voltage converter control circuit in the DC-DC voltage converter to an open operating state.
  • the control system of the present invention stably operates the DC-DC voltage converter stably even if one of the two applications does not operate or one of the control signals is not interrupted or operated by the DC-DC voltage converter. You can switch to the mode.
  • a control system for converting a DC-DC voltage converter from a buck mode to a safe mode of operation is provided.
  • the DC-DC voltage converter includes a high voltage bidirectional switch, a precharge high voltage bidirectional switch, a low voltage bidirectional switch, a precharge low voltage bidirectional switch, and a high side integrated circuit and a low side integrated circuit.
  • the low voltage bidirectional switch is electrically connected in parallel to the precharge low voltage bidirectional switch between a first electrical node and a second electrical node.
  • the high voltage bidirectional switch is electrically connected in parallel to the precharge high voltage bidirectional switch between a third electrical node and a fourth electrical node.
  • the high side integrated circuit is electrically connected between the first electrical node and the fourth electrical node.
  • the low side integrated circuit is electrically connected between the first electrical node and the fourth electrical node.
  • the high side integrated circuit has a first plurality of FET switches therein.
  • the low side integrated circuit has a second plurality of FET switches therein. Each of the FET switches of the first plurality of FET switches is electrically connected to each of the FET switches of the second plurality of FET switches.
  • the control system includes a microcontroller having a first application and a second application.
  • the first application is received at a first input pin on the high side integrated circuit to generate a first control signal instructing the high side integrated circuit to each of the first plurality of FET switches therein transition to an open operating state. Command the microcontroller.
  • the first control signal is further received at a first input pin on the low side integrated circuit to instruct the low side integrated circuit to switch each of the second plurality of FET switches therein to the open operating state.
  • the microcontroller receives a first confirmation signal from at least one of an output pin of the high side integrated circuit and an output pin of the low side integrated circuit.
  • the second application determines that at least one of the first plurality of FET switches and the second plurality of FET switches is switched to the open operating state based on the first confirmation signal.
  • the second application is received at a second input pin on the high side integrated circuit to generate a second control signal instructing the high side integrated circuit to switch each of the first plurality of FET switches therein to the open operating state. Command the microcontroller to do so.
  • the second control signal is further received at a second input pin on the low side integrated circuit to instruct the low side integrated circuit to switch each of the second plurality of FET switches therein to the open operating state.
  • the second application instructs the microcontroller to generate a third control signal instructing the low voltage bidirectional switch to transition to the open operating state and to command the precharge low voltage bidirectional switch to transition to the open operating state. 4 Instruct the microcontroller to generate a control signal.
  • the control system further includes a first voltage sensor electrically connected with the first electrical node and a second voltage sensor electrically connected with the second electrical node.
  • the first voltage sensor indicates a first voltage of the first electrical node and outputs a first voltage measurement signal received by the microcontroller.
  • the second voltage sensor indicates a second voltage of the second electrical node and outputs a second voltage measurement signal received by the microcontroller.
  • the microcontroller determines a first voltage value and a second voltage value based on each of the first voltage measurement signal and the second voltage measurement signal, respectively, and an absolute value of the difference between the first voltage value and the second voltage value. And the value is greater than a first threshold voltage value, further comprising a third application for determining that the low voltage bidirectional switch and the precharge low voltage bidirectional switch are each switched to the open operating state.
  • the third application instructs the microcontroller to generate a fifth control signal instructing the high voltage bidirectional switch to transition to the open operating state and to command the precharge high voltage bidirectional switch to transition to the open operating state. 6 Instructs the microcontroller to generate a control signal.
  • the control system further includes a third voltage sensor electrically connected with the third electrical node and a fourth voltage sensor electrically connected with the fourth electrical node.
  • the third voltage sensor indicates a third voltage of the third electrical node and outputs a third voltage measurement signal received by the microcontroller.
  • the fourth voltage sensor indicates a fourth voltage of the fourth electrical node and outputs a fourth voltage measurement signal received by the microcontroller.
  • the microcontroller determines a third voltage value and a fourth voltage value based on each of the third voltage measurement signal and the fourth voltage measurement signal, respectively, and an absolute value of the difference between the third voltage value and the fourth voltage value. And if the value is greater than a second threshold voltage value, the fourth application determines that the high voltage bidirectional switch and the precharge high voltage bidirectional switch are each switched to the open operating state.
  • the DC-DC voltage converter includes the high voltage bidirectional switch having a closed operating state, the precharge high voltage bidirectional switch having the closed operating state, and the low voltage bidirectional switch before the microcontroller generates the first control signal. Has a closed operating state, and the precharge low voltage bidirectional switch is in a buck operating mode having the closed operating state.
  • the high voltage bidirectional switch is a bidirectional MOSFET switch.
  • the low voltage bidirectional switch is a bidirectional MOSFET switch.
  • the control system is different from instructing the microcontroller to generate a control signal for switching the FET switches in the DC-DC voltage converter control circuit in the DC-DC voltage converter to an open operating state.
  • the DC-DC voltage converter can be reliably operated in a safe operating mode even if one of the two applications does not work or one of the control signals is not interrupted or operated by the DC-DC voltage converter. You can switch to
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a vehicle including a control system for a DC-DC voltage converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a bidirectional switch used in a DC-DC voltage converter.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a main application, a first application, a second application, a third application, and a fourth application used by the microcontroller in the control system of FIG.
  • 4 through 12 are flowcharts of a method of converting a DC-DC voltage converter from a buck operation mode to a safe operation mode.
  • control unit> means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • the vehicle 10 includes a battery 40, a contactor 42, a three-phase capacitor bank 48, a battery starter generator unit 50, a DC-DC voltage converter 54, a battery 56, control System 58, vehicle controller 60, communication bus 62, and electrical lines 64, 65, 66, 68, 70, 72, 74.
  • An advantage of the control system 58 is to have a microcontroller 800 that can more reliably switch the DC-DC voltage converter 54 from a buck mode of operation to a safe mode of operation.
  • the microcontroller 500 generates a control signal to generate a control signal for switching the FET switches 506, 606 in the DC-DC voltage converter control circuit 240 in the DC-DC voltage converter 54 to an open operating state. It uses two different and independent applications to command.
  • the control system 58 of the present invention is stably DC- even if one of the applications is not operated or one of the control signals is not interrupted or operated by the DC-DC voltage converter 54.
  • the DC voltage converter 54 can be switched to a safe operating mode.
  • a node may be a region or location of an electrical circuit.
  • the signal can be voltage, current or binary value.
  • the buck mode of operation is the mode of operation of the DC-DC voltage converter 54 where the DC-DC voltage converter 54 applies a voltage to the battery 56.
  • the contactor 42 is in a closed operation state
  • the high voltage bidirectional MOSFET switch 200 is in a closed operation state
  • the precharge high voltage bidirectional MOSFET switch ( 202 is in a closed operating state
  • FET switches 506 and 606 are switched on request
  • low voltage bidirectional MOSFET switch 270 is in a closed operating state
  • precharge low voltage bidirectional MOSFET switch 272 is in a closed operating state.
  • the safe operation mode is an operation mode of the DC-DC voltage converter 54 in which the DC-DC voltage converter 54 does not apply voltage to the battery 56 or the battery 40.
  • the contactor 42 is in an open operating state
  • the high voltage bidirectional MOSFET switch 200 is in an open operating state
  • the precharge high voltage bidirectional MOSFET switch ( 202 is in an open operating state
  • FET switches 506 and 606 are in an open operating state
  • low voltage bidirectional MOSFET switch 270 is in an open operating state
  • precharge low voltage bidirectional MOSFET switch 272 is in an open operating state.
  • the microcontroller 800 checks whether each of the switches is in the open operating state.
  • the battery 40 includes a positive terminal 100 and a negative terminal 102. In one embodiment, battery 40 generates 48 Vdc between positive terminal 100 and negative terminal 102.
  • the positive terminal 100 is electrically connected to the first electrical node 124 on the first side of the contactor 42.
  • the negative terminal 102 is electrically connected to the ground of the contactor 42.
  • the contactor 42 includes a contactor coil 120, a contact 122, a first electrical node 124 and a second electrical node 126.
  • the first electrical node 124 is electrically connected to the positive terminal 100 of the battery 40.
  • the second electrical node 126 is electrically connected to both the three phase capacitor bank 48 and the electrical node 210 of the DC-DC voltage converter 54.
  • the contactor coil 81 is energized to change the contact 122 to the closed operating state. do.
  • the contactor coil 81 is de-energized to open the contact 122. It changes to state.
  • the third control signal and the fourth control signal may each be at a ground voltage level.
  • the three phase capacitor bank 48 is used to store and release electrical energy from the battery starter generator unit 50, the battery 40, and the DC-DC voltage converter 54.
  • Three-phase capacitor bank 48 is electrically connected to electrical node 126 of contactor 42 and electrical node 210 of DC-DC voltage converter 54 using electrical line 65.
  • Three-phase capacitor bank 48 is electrically connected to battery starter generator unit 50 using electrical lines 68, 70, 72.
  • the battery starter generator unit 50 is provided to generate an AC voltage received by the three phase capacitor bank 48 via the electrical lines 68, 70, 72.
  • the DC-DC voltage converter 54 includes a high voltage bidirectional switch 200, a precharge high voltage bidirectional switch 202, electrical nodes 210 and 212, a DC-DC voltage converter control circuit 240, a low voltage bidirectional switch 270. Precharge low voltage bi-directional switch 272, electrical nodes 280, 282, voltage sensors 290, 292, 294, 296 and electrical lines 300, 312.
  • high voltage bidirectional switch 200 includes node 340, node 342, MOSFET switches 344 and 345 and diodes 346 and 347.
  • the high voltage bidirectional switch 200 may be replaced with other types of bidirectional switches having other desired voltage and current capabilities.
  • the high voltage bidirectional switch 200 is electrically connected in parallel to the precharge high voltage bidirectional switch 202 between the electrical nodes 210, 212.
  • Node 340 is electrically connected to electrical node 210
  • node 342 is electrically connected to electrical node 212.
  • the microcontroller 800 When generating the microcontroller 800, the microcontroller 800 induces the switch 200 to enter the closed operating state.
  • the microcontroller 800 generates another control signal (eg, a ground voltage level control signal) on the electrical line 908, the microcontroller 800 induces the switch 200 to enter an open operating state. .
  • the precharge high voltage bidirectional switch 202 has a node 350 electrically connected to the electrical node 210 and a node 350 electrically connected to the electrical node 212.
  • the microcontroller 800 is a controller or microcontroller of the DC-DC voltage converter 54 that is received by the precharge high voltage bidirectional switch 202 via an electrical line 910 or operably connected to the precharge high voltage bidirectional switch 202.
  • the microcontroller 800 Upon generating a control signal received by the processor, the microcontroller 800 induces the precharge high voltage bidirectional switch 202 to enter a closed operating state.
  • the microcontroller 800 When the microcontroller 800 generates another control signal (eg, a ground voltage level control signal) to the electrical line 910, the microcontroller 800 causes the precharge high voltage bidirectional switch 202 to be in an open operating state.
  • the precharge high voltage bidirectional switch 202 is a bidirectional MOSFET switch.
  • the DC-DC voltage converter control circuit 240 includes a terminal 446, a terminal 448, a high side integrated circuit 450, and a low side integrated circuit 452.
  • the DC-DC converter control circuit 240 may convert the DC voltage received at the terminal 446 into another DC voltage output at the terminal 448.
  • the DC-DC converter control circuit 240 may convert the DC voltage received at the terminal 448 into another DC voltage output at the terminal 446.
  • the high side integrated circuit 450 includes an input pin 500, an input pin 502, an output pin 504, and a plurality of FET switches 506 therein.
  • the input pin 500 is electrically connected to the input / output device 942 of the microcontroller 800 using the electric line 900.
  • the input pin 502 is electrically connected to the input / output device 942 of the microcontroller 800 using the electric line 902.
  • Output pin 504 is electrically connected to input / output device 942 of microcontroller 800 using electrical line 916.
  • the plurality of switches 506 are electrically connected in parallel to each other between the terminals 446 and 448.
  • each switch of the plurality of FET switches 506 is electrically connected in series with each of the FET switches in the low side integrated circuit 452.
  • the high side integrated circuit 450 When the high side integrated circuit 450 receives a control signal having a high logic signal at the input pin 500, the high side integrated circuit 450 enables the operation of the FET switch 506. Conversely, when the high side integrated circuit 450 receives a control signal having a low logic signal at the input pin 500, the high side integrated circuit 450 opens each switch of the plurality of FET switches 506 in an open operating state. Switch to In addition, when the high side integrated circuit 450 receives a control signal having a low logic signal on the input pin 502, the high side integrated circuit 450 opens each switch of the plurality of FET switches 506 in an open operating state.
  • the output pin 504 indicates that each switch of the plurality of FET switches 506 is in the open operation state. And a confirmation signal received by the input / output device 942 of the microcontroller 800 using the electric line 916.
  • the low side integrated circuit 452 includes an input pin 600, an input pin 602, an output pin 604, and a plurality of FET switches 606 therein.
  • the input pin 600 is electrically connected to the input / output device 942 of the microcontroller 800 using the electric line 900.
  • the input pin 602 is electrically connected to the input / output device 942 of the microcontroller 800 using the electric line 902.
  • Output pin 604 is electrically connected to input / output device 942 of microcontroller 800 using electrical line 916.
  • the plurality of switches 606 are electrically connected in parallel to each other between the terminals 446 and 448.
  • each switch of the plurality of FET switches 606 is electrically connected in series with each of the FET switches in the high side integrated circuit 450.
  • the low side integrated circuit 452 When the low side integrated circuit 452 receives a control signal having a high logic signal at the input pin 600, the low side integrated circuit 452 enables the operation of the FET switch 606. Conversely, when the low side integrated circuit 452 receives a control signal having a low logic signal at the input pin 600, the low side integrated circuit 452 opens each switch of the plurality of FET switches 606 in an open operating state. Switch to Further, when the low side integrated circuit 452 receives a control signal having a low logic signal at the input pin 602, the low side integrated circuit 452 opens each switch of the plurality of FET switches 606 in an open operating state.
  • the output pin 604 indicates that each switch of the plurality of FET switches 606 is in the open operating state. And a confirmation signal received by the input / output device 942 of the microcontroller 800 using the electric line 916.
  • Low voltage bidirectional switch 270 is electrically connected in parallel with precharge low voltage bidirectional switch 272 between electrical nodes 280 and 282.
  • the low voltage bidirectional switch 270 has a node 760 electrically connected to the electrical node 280 and a node 762 electrically connected to the electrical node 282.
  • the microcontroller 800 is received by the low voltage bidirectional switch 270 via the electrical line 904 or by the controller or microprocessor of the DC-DC voltage converter 54 operably connected to the low voltage bidirectional switch 270.
  • the microcontroller 800 causes the low voltage bidirectional switch 270 to transition to the closed operating state.
  • low voltage bidirectional switch 270 When the microcontroller 800 generates another control signal (eg, a ground voltage level control signal) to the electrical line 904, the microcontroller 800 causes the low voltage bidirectional switch 270 to switch to an open operating state. Induce.
  • low voltage bidirectional switch 270 is a bidirectional MOSFET switch.
  • the precharge low voltage bidirectional switch 272 includes a node 770 electrically connected to the electrical node 280 and a node 772 electrically connected to the electrical node 282.
  • the microcontroller 800 is a microcontroller or microcontroller of the DC-DC voltage converter 54 that is received by the precharge low voltage bidirectional switch 272 via an electrical line 904 or operably connected to the precharge low voltage bidirectional switch 272.
  • the microcontroller 800 When generating a control signal received at the processor, the microcontroller 800 induces the precharge low voltage bidirectional switch 272 to enter a closed operating state.
  • the microcontroller 800 When the microcontroller 800 generates another control signal (eg, a ground voltage level control signal) on the electrical line 904, the microcontroller 800 induces the switch 272 to enter an open operating state. .
  • the voltage sensor 290 is electrically connected to the electrical node 210 and the microcontroller 800. Voltage sensor 290 represents the voltage of electrical node 210 and outputs a voltage measurement signal received by microcontroller 800 via electrical line 926.
  • the voltage sensor 292 is electrically connected to the electrical node 210 and the microcontroller 800. Voltage sensor 292 represents the voltage at electrical node 212 and outputs a voltage measurement signal received by microcontroller 800 via electrical line 928.
  • the voltage sensor 294 is electrically connected to the electrical node 210 and the microcontroller 800. Voltage sensor 294 represents the voltage at electrical node 280 and outputs a voltage measurement signal received by microcontroller 800 via electrical line 922.
  • the voltage sensor 296 is electrically connected to the electrical node 210 and the microcontroller 800. Voltage sensor 296 represents the voltage at electrical node 280 and outputs a voltage measurement signal received by microcontroller 800 via electrical line 924.
  • the battery 56 includes a positive terminal 780 and a negative terminal 782. In one embodiment, battery 56 generates 12Vdc between positive terminal 780 and negative terminal 782.
  • the positive terminal 780 is electrically connected to the electrical node 282 of the DC-DC voltage converter 54.
  • the negative terminal 782 is electrically connected to a ground which may be different from the ground connected to the battery 40.
  • Control system 58 is used to convert the DC-DC voltage converter 54 into a buck mode of operation and then into a safe mode of operation.
  • Control system 58 includes microcontroller 800, voltage drivers 802, 804, voltage sensors 290, 292, 294, 296 and electrical lines 900, 902, 904, 906, 908, 910, 916, 918 , 920, 922, 924, 926, 928).
  • the microcontroller 800 includes a microprocessor 940, an input / output device 942, a memory device 944, and an analog to digital converter 946.
  • the microcontroller 800 may include a main application 950, a buck application 952, a first application 954, a second application 956, a third application 958, and a fourth application executed by the microprocessor 940.
  • the application 960 further includes.
  • the main application 950, the buck application 952, the first application 954, the second application 956, the third application 958, and the fourth application 960 are stored in the memory device 944.
  • the microprocessor 940 is operatively connected with the input / output device 942, the memory device 944, the analog-digital converter 946, the DC-DC voltage converter 54, and the voltage drivers 802, 804.
  • the flowchart includes a main application 950, a buck application 952, a first application 954, a second application 956, a third application 958, and a fourth application 960.
  • a main application 950 will be described with reference to FIG. 4.
  • step 600 the microcontroller 800 determines whether the DC-DC voltage converter 54 should be switched to the buck mode of operation. In one embodiment, the microcontroller 800 determines whether the DC-DC voltage converter 54 should be switched to the buck mode of operation based on the control signal from the vehicle controller 60. If the value of step 980 is "yes”, the method proceeds to step 982. Otherwise, the method proceeds to step 984.
  • step 982 the microcontroller 800 executes a buck application 952. After step 982, the method advances to step 984.
  • microcontroller 800 determines whether DC-DC voltage converter 54 should be placed in a safe operating mode. In one embodiment, the microcontroller 800 determines whether the DC-DC voltage converter 54 should be switched to the safe operating mode based on the control signal from the vehicle controller 60. If the value of step 984 is "yes”, then the method proceeds to step 986. Otherwise, the method proceeds to step 980.
  • step 986 the microcontroller 800 executes the first application 954. After step 986, the method advances to step 988.
  • step 988 the microcontroller 800 executes the second application 956. After step 988, the method advances to step 990.
  • step 990 the microcontroller 800 executes a third application 958. After step 990, the method advances to step 992.
  • step 992 the microcontroller 800 executes the fourth application 960. After step 992, the method advances to step 980.
  • Buck application 952 is used to put DC-DC voltage converter 54 into a buck mode of operation.
  • step 1000 the microcontroller 800 first and second control signals directing each of the first voltage driver 802 and the second voltage driver 804 to bring the contactor 42 into a closed operating state. Create After step 1000, the method advances to step 1002.
  • step 1002 the microcontroller 800 is received by the precharge high voltage bidirectional switch 202 in the DC-DC voltage converter 54, and controls the third to transition the precharge high voltage bidirectional switch 202 to a closed operating state. Generate a signal. After step 1002, the method advances to step 1004.
  • step 1004 the microcontroller 800 is received by the precharge low voltage bidirectional switch 272 in the DC-DC voltage converter 54 and fourth control to switch the precharge low voltage bidirectional switch 272 to the closed operating state. Generate a signal. After step 1004, the method advances to step 1006.
  • step 1006 the microcontroller 800 is received by the high voltage bidirectional switch 200 in the DC-DC voltage converter 54 and generates a fifth control signal for transitioning the high voltage bidirectional switch 200 to a closed operating state. .
  • step 1006 the method advances to step 1008.
  • step 1008 the microcontroller 800 is received by the low voltage bidirectional switch 270 in the DC-DC voltage converter 54 and generates a sixth control signal for transitioning the low voltage bidirectional switch 270 to the closed operating state. .
  • step 1010 the method advances to step 1010.
  • the microcontroller 800 is received at a first input pin 500 on the high side integrated circuit 450 in the DC-DC voltage converter 54 to give the high side integrated circuit 450 a first plurality therein.
  • Generate a seventh control signal (eg, a high logic level voltage) to command the FET switch 506 to be powered.
  • the seventh control signal is further received at the first input pin 600 on the low side integrated circuit 452 in the DC-DC voltage converter 54 to provide the low side integrated circuit 452 with a second plurality of FET switches therein.
  • Command 606 to supply power.
  • the first control signal, the second control signal, the third control signal, the fourth control signal, the fifth control signal, the sixth control signal, and the seventh control signal may cause the DC-DC voltage converter 54 to have a buck operation mode. Induce.
  • step 1012 the microcontroller 800 is received at a first input pin 500 on the high side integrated circuit 450 in the DC-DC voltage converter 54 to give the high side integrated circuit 450 an internal first plurality.
  • Generates an eighth control signal eg, a low logic level voltage
  • the eighth control signal is further received at the first input pin 600 on the low side integrated circuit 452 in the DC-DC voltage converter 54 to the low side integrated circuit 452 for the second plurality of FET switches therein. 606 command each to transition to an open operating state.
  • step 1012 the method returns to main application 950.
  • step 1024 the microcontroller 800 converts the first acknowledgment signal indicating that at least one of the first plurality of FET switches 504 and the second plurality of FET switches 506 is converted to an open operating state. Receive from at least one of output pin 504 of high side integrated circuit 450 in 54 and output pin 604 of low side integrated circuit 452 in DC-DC voltage converter 54. After step 1024, the method advances to step 1026.
  • step 1026 the microcontroller 800 is received at a second input pin 502 on the high side integrated circuit 450 in the DC-DC voltage converter 54 to send the first plurality of internals to the high side integrated circuit 450.
  • Generate a ninth control signal eg, a low logic level voltage
  • the ninth control signal is further received at the second input pin 602 on the low side integrated circuit 452 in the DC-DC voltage converter 54 to provide the low side integrated circuit 452 with a second plurality of FET switches therein. 606 command each to transition to an open operating state.
  • step 1040 the method advances to step 1040.
  • step 1040 the microcontroller 800 generates a tenth control signal for switching the low voltage bidirectional switch 270 in the DC-DC voltage converter 54 to an open operating state.
  • step 1042 the method advances to step 1042.
  • step 1042 the microcontroller 800 generates an eleventh control signal for transitioning the precharge low voltage bidirectional switch 272 in the DC-DC voltage converter 54 to an open operating state.
  • step 1042 the method returns to main application 950.
  • step 1044 the voltage sensor 294 electrically connected with the electrical node 280 outputs a first voltage measurement signal representing the first voltage of the electrical node 280.
  • the first voltage signal is received by the microcontroller 800.
  • step 1046 the voltage sensor 296 electrically connected with the electrical node 282 outputs a second voltage measurement signal indicative of the second voltage of the electrical node 282.
  • the second voltage signal is received by the microcontroller 800.
  • the microcontroller 800 determines the first voltage value and the second voltage value based on each of the first voltage measurement signal and the second voltage measurement signal. After step 1048, the method advances to step 1050.
  • step 1050 the microcontroller 800 determines whether the absolute value of the difference between the first voltage value and the second voltage value is greater than the first threshold voltage value. If the value of step 1050 is "Yes", the method proceeds to step 1052. Otherwise, the method proceeds to step 1060.
  • step 1052 the microcontroller 800 determines that the low voltage bidirectional switch 270 and the precharge low voltage bidirectional switch 727 have each switched to an open operating state. After step 1052, the method advances to step 1060.
  • step 1060 the microcontroller 800 generates a twelfth control signal for switching the high voltage bidirectional switch 200 in the DC-DC voltage converter 54 to an open operating state. After step 1060, the method returns to main application 950.
  • a fourth application 960 will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
  • step 1064 the voltage sensor 294 electrically connected with the electrical node 210 outputs a third voltage measurement signal representing the third voltage of the electrical node 280.
  • the third voltage signal is received by the microcontroller 800.
  • step 1066 the voltage sensor 290 electrically connected to the electrical node 212 outputs a fourth voltage measurement signal representing the fourth voltage of the electrical node 212.
  • the fourth voltage signal is received by the microcontroller 800.
  • step 1068 the method advances to step 1068.
  • the microcontroller 800 determines the third voltage value and the fourth voltage value based on each of the third voltage measurement signal and the fourth voltage measurement signal. After step 1068, the method advances to step 1070.
  • step 1070 the microcontroller 800 determines whether the absolute value of the difference between the third voltage value and the fourth voltage value is greater than the second threshold voltage value. If the value of step 1070 is "Yes", the method proceeds to step 1080. Otherwise, the method proceeds to step 1082.
  • step 1082 the microcontroller 800 determines that the high voltage bidirectional switch 200 and the precharge high voltage bidirectional switch 202 are each switched to an open operating state. After step 1080, the method advances to step 1082.
  • step 1082 a thirteenth control signal and a fourteenth control signal are generated to induce each of the first voltage driver 802 and the second voltage driver 804 to switch the contactor 42 to an open operating state.
  • the eighth control signal, the ninth control signal, the tenth control signal, the eleventh control signal, the twelfth control signal, the thirteenth control signal, and the fourteenth control signal switch the DC-DC voltage converter 54 to the safe operation mode. .
  • the method returns to main application 950.
  • the control system for switching the DC-DC voltage converter from the buck mode to the safe mode of operation provides an advantage over other control systems.
  • the control system utilizes two different and independent applications that instruct the microcontroller to generate a control signal that switches the FET switches in the DC-DC voltage converter control circuit in the DC-DC voltage converter to an open operating state.
  • the control system of the present invention stably operates the DC-DC voltage converter stably even if one of the two applications does not operate or one of the control signals is not interrupted or operated by the DC-DC voltage converter. You can switch to the mode.

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Abstract

DC-DC 전압 컨버터의 제어 시스템은 제1 어플리케이션과 제2 어플리케이션을 구비하는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 제1 어플리케이션은 하이 사이드 집적 회로 내부의 제1 복수의 FET 스위치 각각과 로우 사이드 집적 회로 내부의 제2 복수의 FET 스위치 각각이 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제1 제어 신호를 생성하도록 마이크로컨트롤러에 명령한다. 제2 어플리케이션은 하이 사이드 집적 회로 내부의 제1 복수의 FET 스위치 각각과 로우 사이드 집적 회로 내부의 제2 복수의 FET 스위치 각각이 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제2 제어 신호를 생성하도록 마이크로컨트롤러에 명령한다.

Description

DC-DC 전압 컨버터를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 제어 시스템
본 발명은 DC-DC 전압 컨버터의 동작 모드를 제어하기 위한 제어 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2016년 8월 30일자로 출원된 미국가출원번호 제62/381,125호 및 2017년 8월 21일자로 출원된 미국정규출원번호 제15/682,143호를 우선권 주장하며, 그에 대한 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
DC-DC 전압 컨버터는 입력 전압을 수신하고, 수신된 입력 전압과는 다른 레벨을 가지는 출력 전압을 생성하는 장치로서, 일반적으로 적어도 하나의 스위치를 포함한다. 상기 DC-DC 전압 컨버터는 벅 동작 모드, 부스트 동작 모드 등 간에 모드 전환을 통해 다양한 모드로 동작될 수 있다.
특히, 하나의 어플리케이션을 이용하는 DC-DC 전압 컨버터는 하나의 어플리케이션이 동작하지 않는 경우, 동작 모드를 안전 동작 모드로 전환하는데 있어서 모드 전환의 오류가 발생하여 DC-DC 전압 컨버터를 안전하게 안전 모드 변경하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 발명자는 DC-DC 전압 컨버터를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 제어 시스템의 필요성을 인식하였다. 특히, 상기 제어 시스템은 DC-DC 전압 컨버터 내의 DC-DC 전압 컨버터 제어 회로 내의 FET 스위치들을 개방 동작 상태로 전환시키는 제어 신호를 생성하도록 마이크로컨트롤러에 명령하는 서로 다르며 독립적인 두 어플리케이션을 이용한다. 그 결과, 본 발명의 제어 시스템은 둘 중 하나의 어플리케이션이 동작하지 않거나, 제어 신호들 중 하나의 제어 신호가 DC-DC 전압 컨버터에 의해 중단 또는 작동되지 않더라도 안정적으로 DC-DC 전압 컨버터를 안전 동작 모드로 전환할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 DC-DC 전압 컨버터를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 제어 시스템이 제공된다.
상기 DC-DC 전압 컨버터는 고전압 양방향 스위치, 프리차지(pre-charge) 고전압 양방향 스위치, 저전압 양방향 스위치, 프리차지 저전압 양방향 스위치 및 하이 사이드 집적 회로 및 로우 사이드 집적 회로를 구비한다.
상기 저전압 양방향 스위치는 제1 전기 노드 및 제2 전기 노드 사이에서 상기 프리차지 저전압 양방향 스위치에 전기적으로 병렬 연결된다. 상기 고전압 양방향 스위치는 제3 전기 노드 및 제4 전기 노드 사이에서 상기 프리차지 고전압 양방향 스위치에 전기적으로 병렬 연결된다. 상기 하이 사이드 집적 회로는 상기 제1 전기 노드와 상기 제4 전기 노드 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 로우 사이드 직접 회로는 상기 제1 전기 노드와 상기 제4 전기 노드 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 하이 사이드 집적 회로는 내부에 제1 복수의 FET 스위치를 구비한다. 상기 로우 사이드 집적 회로는 내부에 제2 복수의 FET 스위치를 구비한다. 상기 제1 복수의 FET 스위치의 FET 스위치 각각은 상기 제2 복수의 FET 스위치의 FET 스위치 각각과 전기적으로 연결된다.
상기 제어 시스템은 제1 어플리케이션 및 제2 어플리케이션을 구비하는 마이크로컨트롤러를 포함한다.
상기 제1 어플리케이션은 상기 하이 사이드 집적 회로 상의 제1 입력 핀에 수신되어 상기 하이 사이드 집적 회로에게 내부의 상기 제1 복수의 FET 스위치 각각이 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제1 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령한다.
상기 제1 제어 신호는 상기 로우 사이드 집적 회로 상의 제1 입력 핀에 더 수신되어 상기 로우 사이드 집적 회로에게 내부의 상기 제2 복수의 FET 스위치 각각이 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령한다.
상기 마이크로컨트롤러는 상기 하이 사이드 집적 회로의 출력 핀 및 상기 로우 사이드 집적 회로의 출력 핀 중 적어도 하나로부터 제1 확인 신호를 수신한다.
상기 제2 어플리케이션은 상기 제1 확인 신호에 기초하여 상기 제1 복수의 FET 스위치 및 상기 제2 복수의 FET 스위치 중 적어도 하나가 상기 개방 동작 상태로 전환된 것으로 결정한다.
상기 제2 어플리케이션은 상기 하이 사이드 집적 회로 상의 제2 입력 핀에 수신되어 상기 하이 사이드 집적 회로에게 내부의 상기 제1 복수의 FET 스위치 각각이 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제2 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령한다.
상기 제2 제어 신호는 상기 로우 사이드 집적 회로 상의 제2 입력 핀에 더 수신되어 상기 로우 사이드 집적 회로에게 내부의 상기 제2 복수의 FET 스위치 각각이 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령한다.
상기 제2 어플리케이션은 상기 저전압 양방향 스위치가 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제3 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령하고, 상기 프리차지 저전압 양방향 스위치가 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제4 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령한다.
상기 제어 시스템은 상기 제1 전기 노드와 전기적으로 연결된 제1 전압 센서 및 상기 제2 전기 노드와 전기적으로 연결된 제2 전압 센서를 더 포함한다.
상기 제1 전압 센서는 상기 제1 전기 노드의 제1 전압을 나타내고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 수신되는 제1 전압 측정 신호를 출력한다.
상기 제2 전압 센서는 상기 제2 전기 노드의 제2 전압을 나타내고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 수신되는 제2 전압 측정 신호를 출력한다.
상기 마이크로컨트롤러는 상기 제1 전압 측정 신호 및 상기 제2 전압 측정 신호 각각에 기초하여 제1 전압 값 및 제2 전압 값을 각각 결정하고, 상기 제1 전압 값과 상기 제2 전압 값 간에 차이의 절대값이 제1 임계 전압값 보다 크면, 상기 저전압 양방향 스위치 및 상기 프리차지 저전압 양방향 스위치가 각각 상기 개방 동작 상태로 전환된 것으로 결정하는 제3 어플리케이션을 더 구비한다.
상기 제3 어플리케이션은 상기 고전압 양방향 스위치가 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제5 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령하고, 상기 프리차지 고전압 양방향 스위치가 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제6 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령한다.
상기 제어 시스템은 상기 제3 전기 노드와 전기적으로 연결된 제3 전압 센서 및 상기 제4 전기 노드와 전기적으로 연결된 제4 전압 센서를 더 포함한다.
상기 제3 전압 센서는 상기 제3 전기 노드의 제3 전압을 나타내고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 수신되는 제3 전압 측정 신호를 출력한다.
상기 제4 전압 센서는 상기 제4 전기 노드의 제4 전압을 나타내고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 수신되는 제4 전압 측정 신호를 출력한다.
상기 마이크로컨트롤러는 상기 제3 전압 측정 신호 및 상기 제4 전압 측정 신호 각각에 기초하여 제3 전압 값 및 제4 전압 값을 각각 결정하고, 상기 제3 전압 값과 상기 제4 전압 값 간에 차이의 절대값이 제2 임계 전압값 보다 크면, 상기 고전압 양방향 스위치 및 상기 프리차지 고전압 양방향 스위치가 각각 상기 개방 동작 상태로 전환된 것으로 결정하는 제4 어플리케이션을 구비한다.
상기 DC-DC 전압 컨버터는 상기 마이크로컨트롤러가 상기 제1 제어 신호를 생성하기 전에, 상기 고전압 양방향 스위치가 폐쇄 동작 상태를 가지고, 상기 프리 차지 고전압 양방향 스위치가 상기 폐쇄 동작 상태를 가지고, 상기 저전압 양방향 스위치가 상기 폐쇄 동작 상태를 가지고, 상기 프리 차지 저전압 양방향 스위치가 상기 폐쇄 동작 상태를 가지는 벅 동작 모드에 있다.
상기 고전압 양방향 스위치는 양방향 MOSFET 스위치이다.
상기 저전압 양방향 스위치는 양방향 MOSFET 스위치이다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 따르면, 제어 시스템은 DC-DC 전압 컨버터 내의 DC-DC 전압 컨버터 제어 회로 내의 FET 스위치들을 개방 동작 상태로 전환시키는 제어 신호를 생성하도록 마이크로컨트롤러에 명령하는 서로 다르며 독립적인 두 어플리케이션을 이용함으로써, 둘 중 하나의 어플리케이션이 동작하지 않거나, 제어 신호들 중 하나의 제어 신호가 DC-DC 전압 컨버터에 의해 중단 또는 작동되지 않더라도 안정적으로 DC-DC 전압 컨버터를 안전 동작 모드로 전환할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC-DC 전압 컨버터를 위한 제어 시스템을 포함하는 차량의 회로도이다.
도 2는 DC-DC 전압 컨버터에서 사용되는 양방향 스위치의 회로도이다.
도 3은 도 1의 제어 시스템에서 마이크로컨트롤러에 의해 사용 되는 메인 어플리케이션, 제1 어플리케이션, 제2 어플리케이션, 제3 어플리케이션 및 제4 어플리케이션의 구성도이다.
도 4 내지 도 12는 DC-DC 전압 컨버터를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1을 참조하면, 차량(10)이 제공된다. 차량(10)은 배터리(40), 접촉기(42), 3상 커패시터 뱅크(48), 배터리 스타터 제너레이터 유닛(starter generator unit, 50), DC-DC 전압 컨버터(54), 배터리(56), 제어 시스템(58), 차량 컨트롤러(60), 통신 버스(62) 및 전기 라인(64, 65, 66, 68, 70, 72, 74)을 포함한다.
제어 시스템(58)의 장점은 더욱 안정적으로 DC-DC 전압 컨버터(54)를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환할 수 있는 마이크로컨트롤러(800)를 구비하는 것이다. 특히, 마이크로컨트롤러(500)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 DC-DC 전압 컨버터 제어 회로(240) 내의 FET 스위치들(506, 606)을 개방 동작 상태로 전환시키는 제어 신호를 생성하도록 마이크로컨트롤러에 명령하는 서로 다르며 독립적인 두 어플리케이션을 이용한다. 결과적으로, 본 발명의 제어 시스템(58)은 둘 중 하나의 어플리케이션이 동작하지 않거나, 제어 신호들 중 하나의 제어 신호가 DC-DC 전압 컨버터(54)에 의해 중단 또는 작동되지 않더라도 안정적으로 DC-DC 전압 컨버터(54)를 안전 동작 모드로 전환할 수 있다.
이해를 돕기 위하여, 노드란 전기 회로의 일 영역이거나 위치일 수 있다. 신호는 전압, 전류 또는 이진 값이될 수 있다.
벅 동작 모드는 DC-DC 전압 컨버터(54)가 배터리(56)에 전압을 인가하는 DC-DC 전압 컨버터(54)의 동작 모드이다. 일 실시예에서, DC-DC 전압 컨버터(54)가 벅 동작 모드일 때, 접촉기(42)는 폐쇄 동작 상태이고, 고전압 양방향 MOSFET 스위치(200)는 폐쇄 동작 상태이고, 프리차지 고전압 양방향 MOSFET 스위치(202)는 폐쇄 동작 상태이고, FET 스위치(506, 606)는 요청에 따라 스위치되고, 저전압 양방향 MOSFET 스위치(270)는 폐쇄 동작 상태이고, 프리차지 저전압 양방향 MOSFET 스위치(272)는 폐쇄 동작 상태이다.
안전 동작 모드는 DC-DC 전압 컨버터(54)가 배터리(56) 또는 배터리(40)에 전압을 인가하지 않는 DC-DC 전압 컨버터(54)의 동작 모드이다. 일 실시예에서, DC-DC 전압 컨버터(54)가 벅 동작 모드일 때, 접촉기(42)는 개방 동작 상태이고, 고전압 양방향 MOSFET 스위치(200)는 개방 동작 상태이고, 프리차지 고전압 양방향 MOSFET 스위치(202)는 개방 동작 상태이고, FET 스위치(506, 606)는 개방 동작 상태이고, 저전압 양방향 MOSFET 스위치(270)는 개방 동작 상태이고, 프리차지 저전압 양방향 MOSFET 스위치(272)는 개방 동작 상태이다. 또한, 안전 동작 모드에서, 마이크로컨트롤러(800)는 상기 스위치들 각각이 개방 동작 상태인지 확인한다.
배터리(40)는 양극 단자(100)와 음극 단자(102)를 포함한다. 일 실시예에서, 배터리(40)는 양극 단자(100)와 음극 단자(102) 사이에서 48Vdc를 생성한다. 양극 단자(100)는 접촉기(42)의 제1 측면 상의 제1 전기 노드(124)에 전기적으로 연결된다. 음극 단자(102)는 접촉기(42)의 접지에 전기적으로 연결된다.
접촉기(42)는 접촉기 코일(120), 접점(122), 제1 전기 노드(124) 및 제2 전기 노드(126)를 포함한다. 제1 전기 노드(124)는 배터리(40)의 양극 단자(100)에 전기적으로 연결된다. 제2 전기 노드(126)는 3상 커패시터 뱅크(48) 및 DC-DC 전압 컨버터(54)의 전기 노드(210) 모두에 전기적으로 연결된다.　마이크로컨트롤러(800)가 전압 드라이버(802, 804) 각각에 의해 수신되는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 생성할 때, 접촉기 코일(81)이 통전되어 접점(122)이 폐쇄 동작 상태로 변경된다. 반대로, 마이크로컨트롤러(800)가 전압 드라이버(802, 804) 각각에 의해 수신되는 제3 제어 신호 및 제4 제어 신호를 생성할 때, 접촉기 코일(81)이 비통전되어 접점(122)이 개방 동작 상태로 변경된다. 일 실시예에서, 제3 제어 신호 및 제4 제어 신호는 각각 접지 전압 레벨일 수 있다.
3상 커패시터 뱅크(48)는 배터리 스타터 제너레이터 유닛(50), 배터리(40) 및 DC-DC 전압 컨버터(54)로부터의 전기 에너지를 저장 및 방출하는데 이용된다. 3상 커패시터 뱅크(48)는 전기 라인(65)을 이용하여 접촉기(42)의 전기 노드(126) 및 DC-DC 전압 컨버터(54)의 전기 노드(210)에 전기적으로 연결된다. 3상 커패시터 뱅크(48)는 전기 라인(68, 70, 72)을 이용하여 배터리 스타터 제너레이터 유닛(50)에 전기적으로 연결된다.
배터리 스타터 제너레이터 유닛(50)은 전기 라인(68, 70, 72)을 통해 3상 커패시터 뱅크(48)에 의해 수신되는 AC 전압을 생성하도록 제공된다.
DC-DC 전압 컨버터(54)는 고전압 양방향 스위치(200), 프리차지 고전압 양방향 스위치(202), 전기 노드(210, 212), DC-DC 전압 컨버터 제어 회로(240), 저전압 양방향 스위치(270), 프리차지 저전압 양방향 스위치(272), 전기 노드(280, 282), 전압 센서(290, 292, 294, 296) 및 전기 라인(300, 312)를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에서, 고전압 양방향 스위치(200)는 노드(340), 노드 (342), MOSFET 스위치(344, 345) 및 다이오드(346, 347)을 포함한다. 물론, 다른 실시예에서, 고전압 양방향 스위치(200)는 다른 요구되는 전압과 전류 성능을 갖는 다른 유형의 양방향 스위치로 대체될 수 있다.
고전압 양방향 스위치(200)는 전기 노드(210, 212) 사이에서 프리차지 고전압 양방향 스위치(202)에 전기적으로 병렬 연결된다. 노드(340)는 전기 노드(210)에 전기적으로 연결되고, 노드(342)는 전기 노드(212)에 전기적으로 연결된다. 마이크로컨트롤러(800)가 전기 라인(908)을 통해 고전압 양방향 스위치(200)에 의해 수신되거나 스위치(200)에 동작 가능하게 연결된 DC-DC 전압 컨버터(54)의 컨트롤러 또는 마이크로프로세서에 수신되는 제어 신호를 생성할 때, 마이크로컨트롤러(800)는 스위치(200)가 폐쇄 동작 상태로 전환되도록 유도한다. 마이크로컨트롤러(800)는 다른 제어 신호(예를 들어, 접지 전압 레벨 제어 신호)를 전기 라인(908)에 생성할 때, 마이크로컨트롤러(800)는 스위치(200)가 개방 동작 상태로 전환되도록 유도한다.
프리차지 고전압 양방향 스위치(202)는 전기 노드(210)에 전기적으로 연결된 노드(350)와 전기 노드(212)에 전기적으로 연결된 노드(350)를 구비한다. 마이크로컨트롤러(800)가 전기 라인(910)을 통해 프리차지 고전압 양방향 스위치(202)에 의해 수신되거나 프리차지 고전압 양방향 스위치(202)에 동작 가능하게 연결된 DC-DC 전압 컨버터(54)의 컨트롤러 또는 마이크로프로세서에 수신되는 제어 신호를 생성할 때, 마이크로컨트롤러(800)는 프리차지 고전압 양방향 스위치(202)가 폐쇄 동작 상태로 전환되도록 유도한다. 마이크로컨트롤러(800)는 다른 제어 신호(예를 들어, 접지 전압 레벨 제어 신호)를 전기 라인(910)에 생성할 때, 마이크로컨트롤러(800)는 프리차지 고전압 양방향 스위치(202)가 개방 동작 상태로 전환되도록 유도한다. 일 실시예에서, 프리차지 고전압 양방향 스위치(202)는 양방향 MOSFET 스위치이다.
DC-DC 전압 컨버터 제어 회로(240)는 단자(446), 단자(448), 하이 사이드 집적 회로(450) 및 로우 사이드 집적 회로(452)를 구비한다. DC-DC 컨버터 제어 회로(240)는 단자(446)에서 수신된 DC 전압을 단자(448)에서 출력되는 다른 DC 전압으로 변환할 수 있다. 반대로, DC-DC 컨버터 제어 회로(240)는 단자(448)에서 수신된 DC 전압을 단자(446)에서 출력되는 다른 DC 전압으로 변환할 수 있다.
하이 사이드 집적 회로(450)는 내부에 입력 핀(500), 입력 핀(502), 출력 핀(504), 복수의 FET 스위치(506)을 포함한다. 입력 핀(500)은 전기 라인(900)을 이용하여 마이크로컨트롤러(800)의 입출력 장치(942)에 전기적으로 연결된다. 입력 핀(502)는 전기 라인(902)을 이용하여 마이크로컨트롤러(800)의 입출력 장치(942)에 전기적으로 연결된다. 출력 핀(504)은 전기 라인(916)을 이용하여 마이크로컨트롤러(800)의 입출력 장치(942)에 전기적으로 연결된다. 복수의 스위치(506)는 단자(446, 448) 사이에 서로 전기적으로 병렬 연결된다. 또한, 복수의 FET 스위치(506)의 각 스위치는 로우 사이드 집적 회로(452) 내의 FET 스위치와 각각 전기적으로 직렬 연결된다. 하이 사이드 집적 회로(450)는 입력 핀(500)에 하이 논리 신호를 가지는 제어 신호를 수신할 때, 하이 사이드 집적 회로(450)는 FET 스위치(506)의 동작을 가능하게 한다. 반대로, 하이 사이드 집적 회로(450)는 입력 핀(500)에 로우 논리 신호를 가지는 제어 신호를 수신할 때, 하이 사이드 집적 회로(450)는 복수의 FET 스위치(506)의 각 스위치를 개방 동작 상태로 전환시킨다. 또한, 하이 사이드 집적 회로(450)는 입력 핀(502)에 로우 논리 신호를 가지는 제어 신호를 수신할 때, 하이 사이드 집적 회로(450)는 복수의 FET 스위치(506)의 각 스위치를 개방 동작 상태로 전환시킨다. 또한, 하이 사이드 집적 회로(450)는 복수의 FET 스위치(506)의 각 스위치를 개방 동작 상태로 전환시킬 때, 출력 핀(504)은 복수의 FET 스위치(506)의 각 스위치가 개방 동작 상태임을 나타내고, 전기 라인(916)을 이용하여 마이크로컨트롤러(800)의 입출력 장치(942)에 의해 수신되는 확인 신호를 출력한다.
로우 사이드 집적 회로(452)는 내부에 입력 핀(600), 입력 핀(602), 출력 핀(604), 복수의 FET 스위치(606)을 포함한다. 입력 핀(600)은 전기 라인(900)을 이용하여 마이크로컨트롤러(800)의 입출력 장치(942)에 전기적으로 연결된다. 입력 핀(602)은 전기 라인(902)을 이용하여 마이크로컨트롤러(800)의 입출력 장치(942)에 전기적으로 연결된다. 출력 핀(604)은 전기 라인(916)을 이용하여 마이크로컨트롤러(800)의 입출력 장치(942)에 전기적으로 연결된다. 복수의 스위치(606)는 단자(446, 448) 사이에 서로 전기적으로 병렬 연결된다. 또한, 복수의 FET 스위치(606)의 각 스위치는 하이 사이드 집적 회로(450) 내의 FET 스위치와 각각 전기적으로 직렬 연결된다. 로우 사이드 집적 회로(452)는 입력 핀(600)에 하이 논리 신호를 가지는 제어 신호를 수신할 때, 로우 사이드 집적 회로(452)는 FET 스위치(606)의 동작을 가능하게 한다. 반대로, 로우 사이드 집적 회로(452)는 입력 핀(600)에 로우 논리 신호를 가지는 제어 신호를 수신할 때, 로우 사이드 집적 회로(452)는 복수의 FET 스위치(606)의 각 스위치를 개방 동작 상태로 전환시킨다. 또한, 로우 사이드 집적 회로(452)는 입력 핀(602)에 로우 논리 신호를 가지는 제어 신호를 수신할 때, 로우 사이드 집적 회로(452)는 복수의 FET 스위치(606)의 각 스위치를 개방 동작 상태로 전환시킨다. 또한, 로우 사이드 집적 회로(452)는 복수의 FET 스위치(606)의 각 스위치를 개방 동작 상태로 전환시킬 때, 출력 핀(604)은 복수의 FET 스위치(606)의 각 스위치가 개방 동작 상태임을 나타내고, 전기 라인(916)을 이용하여 마이크로컨트롤러(800)의 입출력 장치(942)에 의해 수신되는 확인 신호를 출력한다.
저전압 양방향 스위치(270)는 전기 노드(280, 282) 사이에서 프리차지 저전압 양방향 스위치(272)와 전기적으로 병렬 연결된다. 저전압 양방향 스위치(270)는 전기 노드(280)에 전기적으로 연결된 노드(760)와 전기 노드(282)에 전기적으로 연결된 노드(762)를 구비한다. 마이크로컨트롤러(800)가 전기 라인(904)을 통해 저전압 양방향 스위치(270)에 의해 수신되거나 저전압 양방향 스위치(270)에 동작 가능하게 연결된 DC-DC 전압 컨버터(54)의 컨트롤러 또는 마이크로프로세서에 수신되는 제어 신호를 생성할 때, 마이크로컨트롤러(800)는 저전압 양방향 스위치(270)가 폐쇄 동작 상태로 전환되도록 유도한다. 마이크로컨트롤러(800)는 다른 제어 신호(예를 들어, 접지 전압 레벨 제어 신호)를 전기 라인(904)에 생성할 때, 마이크로컨트롤러(800)는 저전압 양방향 스위치(270)가 개방 동작 상태로 전환되도록 유도한다. 일 실시예에서, 저전압 양방향 스위치(270)는 양방향 MOSFET 스위치이다.
프리차지 저전압 양방향 스위치(272)는 전기 노드(280)에 전기적으로 연결된 노드(770)와 전기 노드(282)에 전기적으로 연결된 노드(772)를 구비한다. 마이크로컨트롤러(800)가 전기 라인(904)을 통해 프리차지 저전압 양방향 스위치(272)에 의해 수신되거나 프리차지 저전압 양방향 스위치(272)에 동작 가능하게 연결된 DC-DC 전압 컨버터(54)의 컨트롤러 또는 마이크로프로세서에 수신되는 제어 신호를 생성할 때, 마이크로컨트롤러(800)는 프리차지 저전압 양방향 스위치(272)가 폐쇄 동작 상태로 전환되도록 유도한다. 마이크로컨트롤러(800)는 다른 제어 신호(예를 들어, 접지 전압 레벨 제어 신호)를 전기 라인(904)에 생성할 때, 마이크로컨트롤러(800)는 스위치(272)가 개방 동작 상태로 전환되도록 유도한다.
전압 센서(290)는 전기 노드(210)과 마이크로컨트롤러(800)에 전기적으로 연결된다. 전압 센서(290)는 전기 노드(210)의 전압을 나타내고, 전기 라인(926)을 통해 마이크로컨트롤러(800)에 의해 수신되는 전압 측정 신호를 출력한다.
전압 센서(292)는 전기 노드(210)과 마이크로컨트롤러(800)에 전기적으로 연결된다. 전압 센서(292)는 전기 노드(212)의 전압을 나타내고, 전기 라인(928)을 통해 마이크로컨트롤러(800)에 의해 수신되는 전압 측정 신호를 출력한다.
전압 센서(294)는 전기 노드(210)과 마이크로컨트롤러(800)에 전기적으로 연결된다. 전압 센서(294)는 전기 노드(280)의 전압을 나타내고, 전기 라인(922)을 통해 마이크로컨트롤러(800)에 의해 수신되는 전압 측정 신호를 출력한다.
전압 센서(296)는 전기 노드(210)과 마이크로컨트롤러(800)에 전기적으로 연결된다. 전압 센서(296)는 전기 노드(280)의 전압을 나타내고, 전기 라인(924)을 통해 마이크로컨트롤러(800)에 의해 수신되는 전압 측정 신호를 출력한다.
배터리(56)는 양극 단자(780)와 음극 단자(782)를 포함한다. 일 실시예에서, 배터리(56)는 양극 단자(780)와 음극 단자(782) 사이에서 12Vdc를 생성한다. 양극 단자(780)는 DC-DC 전압 컨버터(54)의 전기 노드(282)에 전기적으로 연결된다. 음극 단자(782)는 배터리(40)와 연결된 접지와 다를 수 있는 접지에 전기적으로 연결된다.
제어 시스템(58)은 DC-DC 전압 컨버터(54)를 벅 동작 모드로 전환한 다음 안전 동작 모드로 전환하는데 이용된다. 제어 시스템(58)은 마이크로 컨트롤러(800), 전압 드라이버(802, 804), 전압 센서(290, 292, 294, 296) 및 전기 라인(900, 902, 904, 906, 908, 910, 916, 918, 920, 922, 924, 926, 928)을 포함한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 마이크로컨트롤러(800)는 마이크로프로세서(940), 입출력 장치(942), 메모리 장치(944) 및 아날로그 디지털 컨버터(946)를 포함한다. 마이크로컨트롤러(800)는 마이크로프로세서(940)에 의해 실행되는 메인 어플리케이션(950), 벅 어플리케이션(952), 제1 어플리케이션(954), 제2 어플리케이션(956), 제3 어플리케이션(958) 및 제4 어플리케이션(960)를 더 포함한다. 메인 어플리케이션(950), 벅 어플리케이션(952), 제1 어플리케이션(954), 제2 어플리케이션(956), 제3 어플리케이션(958) 및 제4 어플리케이션(960)는 메모리 장치(944)에 저장된다. 마이크로프로세서(940)는 입출력 장치(942), 메모리 장치(944), 아날로그 디지털 컨버터(946), DC-DC 전압 컨버터(54) 및 전압 드라이버(802, 804)와 동작 가능하게 연결된다.
도 1 및 도 3 내지 도 12를 참조하면, DC-DC 전압 컨버터(54)를 벅 동작 모드로 전환한 다음 DC-DC 전압 컨버터(54)를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 방법의 순서도가 도시되어 있다. 순서도는 메인 어플리케이션(950), 벅 어플리케이션(952), 제1 어플리케이션(954), 제2 어플리케이션(956), 제3 어플리케이션(958) 및 제4 어플리케이션(960)를 포함한다.
도 4를 참조하여 메인 어플리케이션(950)을 설명하도록 한다.
단계 600에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54)가 벅 동작 모드로 전환되어야 하는지 여부를 결정한다. 일 실시예에서, 마이크로컨트롤러(800)는 차량 컨트롤러(60)로부터의 제어 신호에 기초하여 DC-DC 전압 컨버터(54)가 벅 동작 모드로 전환되어야 하는지 여부를 결정한다. 단계 980의 값이 "예"이면, 상기 방법은 단계 982로 진행한다. 그렇지 않으면, 상기 방법은 단계 984로 진행한다.
단계 982에서, 마이크로컨트롤러(800)는 벅 어플리케이션(952)을 실행한다. 단계 982 이후, 상기 방법은 단계 984로 진행한다.
단계 984에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54)가 안전 동작 모드로 전환되어야 하는지 여부를 결정한다. 일 실시예에서, 마이크로컨트롤러(800)는 차량 컨트롤러(60)로부터의 제어 신호에 기초하여 DC-DC 전압 컨버터(54)가 안전 동작 모드로 전환되어야 하는지 여부를 결정한다. 단계 984의 값이 "예"이면, 상기 방법은 단계 986로 진행한다. 그렇지 않으면, 상기 방법은 단계 980으로 진행한다.
단계 986에서, 마이크로컨트롤러(800)는 제1 어플리케이션(954)을 실행한다. 단계 986 이후, 상기 방법은 단계 988로 진행한다.
단계 988에서, 마이크로컨트롤러(800)는 제2 어플리케이션(956)을 실행한다. 단계 988 이후, 상기 방법은 단계 990으로 진행한다.
단계 990에서, 마이크로컨트롤러(800)는 제3 어플리케이션(958)을 실행한다. 단계 990 이후, 상기 방법은 단계 992로 진행한다.
단계 992에서, 마이크로컨트롤러(800)는 제4 어플리케이션(960)을 실행한다. 단계 992 이후, 상기 방법은 단계 980으로 진행한다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 벅 어플리케이션(952)을 설명하도록 한다. 벅 어플리케이션(952)은 DC-DC 전압 컨버터(54)를 벅 동작 모드로 전환하는데 이용된다.
단계 1000에서, 마이크로컨트롤러(800)는 접촉기(42)를 폐쇄 동작 상태로 전환시키도록 제1 전압 드라이버(802)와 제2 전압 드라이버(804) 각각을 유도하는 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 생성한다. 단계 1000 이후, 상기 방법은 단계 1002로 진행한다.
단계 1002에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 프리차지 고전압 양방향 스위치(202)에 의해 수신되고, 프리차지 고전압 양방향 스위치(202)를 폐쇄 동작 상태로 전환시키는 제3 제어 신호를 생성한다. 단계 1002 이후, 상기 방법은 단계 1004로 진행한다.
단계 1004에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 프리차지 저전압 양방향 스위치(272)에 의해 수신되고, 프리차지 저전압 양방향 스위치(272)를 폐쇄 동작 상태로 전환시키는 제4 제어 신호를 생성한다. 단계 1004 이후, 상기 방법은 단계 1006으로 진행한다.
단계 1006에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 고전압 양방향 스위치(200)에 의해 수신되고, 고전압 양방향 스위치(200)를 폐쇄 동작 상태로 전환시키는 제5 제어 신호를 생성한다. 단계 1006 이후, 상기 방법은 단계 1008로 진행한다.
단계 1008에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 저전압 양방향 스위치(270)에 의해 수신되고, 저전압 양방향 스위치(270)를 폐쇄 동작 상태로 전환시키는 제6 제어 신호를 생성한다. 단계 1008 이후, 상기 방법은 단계 1010으로 진행한다.
단계 1010에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 하이 사이드 집적 회로(450) 상의 제1 입력 핀(500)에 수신되어 하이 사이드 집적 회로(450)에게 내부의 제1 복수의 FET 스위치(506)에 전력을 공급하도록 명령하는 제7 제어 신호(예를 들어, 하이 논리 레벨 전압)를 생성한다. 제7 제어신호는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 로우 사이드 집적 회로(452) 상의 제1 입력 핀(600)에 더 수신되어 로우 사이드 집적 회로(452)에게 내부의 제2 복수의 FET 스위치(606)에 전력을 공급하도록 명령한다. 제1 제어 신호, 제2 제어 신호, 제3 제어 신호, 제4 제어 신호, 제5 제어 신호, 제6 제어 신호 및 제7 제어 신호는 DC-DC 전압 컨버터(54)가 벅 동작 모드를 가지도록 유도한다.
도 7을 참조하여, 제1 어플리케이션(954)을 설명하도록 한다.
단계 1012에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 하이 사이드 집적 회로(450) 상의 제1 입력 핀(500)에 수신되어 하이 사이드 집적 회로(450)에게 내부의 제1 복수의 FET 스위치(506) 각각이 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제8 제어 신호(예를 들어, 로우 논리 레벨 전압)를 생성한다. 제8 제어신호는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 로우 사이드 집적 회로(452) 상의 제1 입력 핀(600)에 더 수신되어 로우 사이드 집적 회로(452)에게 내부의 제2 복수의 FET 스위치(606) 각각이 개방 동작 상태로 전환되도록 명령한다. 단계 1012 이후, 상기 방법은 메인 어플리케이션(950)으로 복귀한다.
도 8을 참조하여, 제2 어플리케이션(956)을 설명하도록 한다.
단계 1024에서, 마이크로컨트롤러(800)는 제1 복수의 FET 스위치(504)와 제2 복수의 FET 스위치(506) 중에서 적어도 하나가 개방 동작 상태로 변환됨을 나타내는 제1 확인 신호를 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 하이 사이드 집적 회로(450)의 출력 핀(504)과 DC-DC 전압 컨버터 내(54)의 로우 사이드 집적 회로(452)의 출력 핀(604) 중에서 적어도 하나로부터 수신한다. 단계 1024 이후, 상기 방법은 단계 1026으로 진행한다.
단계 1026에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 하이 사이드 집적 회로(450) 상의 제2 입력 핀(502)에 수신되어 하이 사이드 집적 회로(450)에게 내부의 제1 복수의 FET 스위치(506) 각각이 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제9 제어 신호(예를 들어, 로우 논리 레벨 전압)를 생성한다. 제9 제어신호는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 로우 사이드 집적 회로(452) 상의 제2 입력 핀(602)에 더 수신되어 로우 사이드 집적 회로(452)에게 내부의 제2 복수의 FET 스위치(606) 각각이 개방 동작 상태로 전환되도록 명령한다. 단계 1026 이후, 상기 방법은 단계 1040으로 진행한다.
단계 1040에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 저전압 양방향 스위치(270)를 개방 동작 상태로 전환시키는 제10 제어 신호를 생성한다. 단계 1040 이후, 상기 방법은 단계 1042로 진행한다.
단계 1042에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 프리차지 저전압 양방향 스위치(272)를 개방 동작 상태로 전환시키는 제11 제어 신호를 생성한다. 단계 1042 이후, 상기 방법은 메인 어플리케이션(950)으로 복귀한다.
도 9 및 도 10을 참조하여, 제3 어플리케이션(958)을 설명하도록 한다.
단계 1044에서, 전기 노드(280)와 전기적으로 연결된 전압 센서(294)는 전기 노드(280)의 제1 전압을 나타내는 제1 전압 측정 신호를 출력한다. 제1 전압 신호는 마이크로컨트롤러(800)에 의해 수신된다. 단계 1044 이후, 상기 방법은 단계 1046으로 진행한다.
단계 1046에서, 전기 노드(282)와 전기적으로 연결된 전압 센서(296)는 전기 노드(282)의 제2 전압을 나타내는 제2 전압 측정 신호를 출력한다. 제2 전압 신호는 마이크로컨트롤러(800)에 의해 수신된다. 단계 1046 이후, 상기 방법은 단계 1048로 진행한다.
단계 1048에서, 마이크로컨트롤러(800)는 제1 전압 측정 신호 및 제2 전압 측정 신호 각각에 기초하여 제1 전압 값 및 제2 전압 값을 각각 결정한다. 단계 1048 이후, 상기 방법은 단계 1050로 진행한다.
단계 1050에서, 마이크로컨트롤러(800)는 제1 전압 값과 상기 제2 전압 값 간에 차이의 절대값이 제1 임계 전압값 보다 큰지 여부를 결정한다. 단계 1050의 값이 "예"이면, 상기 방법은 단계 1052로 진행한다. 그렇지 않으면, 상기 방법은 단계 1060으로 진행한다.
단계 1052에서, 마이크로컨트롤러(800)는 저전압 양방향 스위치(270) 및 프리차지 저전압 양방향 스위치(727)가 각각 개방 동작 상태로 전환된 것으로 결정한다. 단계 1052 이후, 상기 방법은 단계 1060으로 진행한다.
단계 1060에서, 마이크로컨트롤러(800)는 DC-DC 전압 컨버터(54) 내의 고전압 양방향 스위치(200)를 개방 동작 상태로 전환시키는 제12 제어 신호를 생성한다. 단계 1060 이후, 상기 방법은 메인 어플리케이션(950)으로 복귀한다.
도 11 및 도 12를 참조하여, 제4 어플리케이션(960)을 설명하도록 한다.
단계 1064에서, 전기 노드(210)와 전기적으로 연결된 전압 센서(294)는 전기 노드(280)의 제3 전압을 나타내는 제3 전압 측정 신호를 출력한다. 제3 전압 신호는 마이크로컨트롤러(800)에 의해 수신된다. 단계 1064 이후, 상기 방법은 단계 1066으로 진행한다.
단계 1066에서, 전기 노드(212)와 전기적으로 연결된 전압 센서(290)는 전기 노드(212)의 제4 전압을 나타내는 제4 전압 측정 신호를 출력한다. 제4 전압 신호는 마이크로컨트롤러(800)에 의해 수신된다. 단계 1066 이후, 상기 방법은 단계 1068로 진행한다.
단계 1068에서, 마이크로컨트롤러(800)는 제3 전압 측정 신호 및 제4 전압 측정 신호 각각에 기초하여 제3 전압 값 및 제4 전압 값을 각각 결정한다. 단계 1068 이후, 상기 방법은 단계 1070로 진행한다.
단계 1070에서, 마이크로컨트롤러(800)는 제3 전압 값과 상기 제4 전압 값 간에 차이의 절대값이 제2 임계 전압값 보다 큰지 여부를 결정한다. 단계 1070의 값이 "예"이면, 상기 방법은 단계 1080으로 진행한다. 그렇지 않으면, 상기 방법은 단계 1082로 진행한다.
단계 1082에서, 마이크로컨트롤러(800)는 고전압 양방향 스위치(200) 및 프리차지 고전압 양방향 스위치(202)가 각각 개방 동작 상태로 전환된 것으로 결정한다. 단계 1080 이후, 상기 방법은 단계 1082으로 진행한다.
단계 1082에서, 접촉기(42)를 개방 동작 상태로 전환시키도록 제1 전압 드라이버(802)와 제2 전압 드라이버(804) 각각을 유도하는 제13 제어 신호와 제14 제어 신호를 생성한다. 제8 제어 신호, 제9 제어 신호, 제10 제어 신호, 제11 제어 신호, 제12 제어 신호, 제13 제어 신호 및 제14 제어 신호는 DC-DC 전압 컨버터(54)를 안전 동작 모드로 전환시킨다. 단계 1082 이후, 상기 방법은 메인 어플리케이션(950)으로 복귀한다.
상기 DC-DC 전압 컨버터를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 제어 시스템은 다른 제어 시스템 보다 실적적인 장점을 제공한다. 특히, 제어 시스템은 DC-DC 전압 컨버터 내의 DC-DC 전압 컨버터 제어 회로 내의 FET 스위치들을 개방 동작 상태로 전환시키는 제어 신호를 생성하도록 마이크로컨트롤러에 명령하는 서로 다르며 독립적인 두 어플리케이션을 이용한다. 그 결과, 본 발명의 제어 시스템은 둘 중 하나의 어플리케이션이 동작하지 않거나, 제어 신호들 중 하나의 제어 신호가 DC-DC 전압 컨버터에 의해 중단 또는 작동되지 않더라도 안정적으로 DC-DC 전압 컨버터를 안전 동작 모드로 전환할 수 있다.
특허 청구된 발명은 단지 제한된 수의 실시예들을 참조하여 자세하게 기술되었지만, 본 발명은 그러한 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 특허 청구된 발명은 본 발명의 정신과 범위에 부합되는 범위 내에서 여기에서 설명되지 않은 변형예, 대안예, 대체예 또는 등가예를 포함하도록 변형될 수 있다. 또한, 특허 청구된 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 실시예들 중에서 오직 일부만을 포함할 수도 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 특허 청구된 발명은 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

Claims (7)

  1. 프리차지 고전압 양방향 스위치, 프리차지 저전압 양방향 스위치, 제1 전기 노드 및 제2 전기 노드 사이에서 상기 프리차지 저전압 양방향 스위치에 전기적으로 병렬 연결되는 저전압 양방향 스위치, 제3 전기 노드 및 제4 전기 노드 사이에서 상기 프리차지 고전압 양방향 스위치에 전기적으로 병렬 연결되는 고전압 양방향 스위치, 상기 제1 전기 노드와 상기 제4 전기 노드 사이에 전기적으로 연결되고, 내부에 제1 복수의 FET 스위치를 구비하는 하이 사이드 집적 회로 및 상기 제1 전기 노드와 상기 제4 전기 노드 사이에 전기적으로 연결되고, 내부에 제2 복수의 FET 스위치를 구비하는 로우 사이드 집적 회로를 구비하고, 상기 제1 복수의 FET 스위치의 FET 스위치 각각은 상기 제2 복수의 FET 스위치의 FET 스위치 각각과 전기적으로 연결되는 DC-DC 전압 컨버터를 벅 동작 모드에서 안전 동작 모드로 전환하는 제어 시스템에 있어서,
    제1 어플리케이션 및 제2 어플리케이션을 구비하는 마이크로컨트롤러를 포함하고,
    상기 제1 어플리케이션은
    상기 하이 사이드 집적 회로 상의 제1 입력 핀에 수신되어 상기 하이 사이드 집적 회로에게 내부의 상기 제1 복수의 FET 스위치 각각이 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제1 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령하고,
    상기 제1 제어 신호는
    상기 로우 사이드 집적 회로 상의 제1 입력 핀에 더 수신되어 상기 로우 사이드 집적 회로에게 내부의 상기 제2 복수의 FET 스위치 각각이 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 하이 사이드 집적 회로의 출력 핀 및 상기 로우 사이드 집적 회로의 출력 핀 중 적어도 하나로부터 제1 확인 신호를 수신하고,
    상기 제2 어플리케이션은
    상기 제1 확인 신호에 기초하여 상기 제1 복수의 FET 스위치 및 상기 제2 복수의 FET 스위치 중 적어도 하나가 상기 개방 동작 상태로 전환된 것으로 결정하고,
    상기 제2 어플리케이션은
    상기 하이 사이드 집적 회로 상의 제2 입력 핀에 수신되어 상기 하이 사이드 집적 회로에게 내부의 상기 제1 복수의 FET 스위치 각각이 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제2 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령하고,
    상기 제2 제어 신호는
    상기 로우 사이드 집적 회로 상의 제2 입력 핀에 더 수신되어 상기 로우 사이드 집적 회로에게 내부의 상기 제2 복수의 FET 스위치 각각이 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 어플리케이션은
    상기 저전압 양방향 스위치가 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제3 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령하고, 상기 프리차지 저전압 양방향 스위치가 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제4 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령하는 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전기 노드와 전기적으로 연결된 제1 전압 센서 및
    상기 제2 전기 노드와 전기적으로 연결된 제2 전압 센서를 더 포함하고,
    상기 제1 전압 센서는
    상기 제1 전기 노드의 제1 전압을 나타내고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 수신되는 제1 전압 측정 신호를 출력하고,
    상기 제2 전압 센서는
    상기 제2 전기 노드의 제2 전압을 나타내고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 수신되는 제2 전압 측정 신호를 출력하고,
    상기 마이크로컨트롤러는
    상기 제1 전압 측정 신호 및 상기 제2 전압 측정 신호 각각에 기초하여 제1 전압 값 및 제2 전압 값을 각각 결정하고, 상기 제1 전압 값과 상기 제2 전압 값 간에 차이의 절대값이 제1 임계 전압값 보다 크면, 상기 저전압 양방향 스위치 및 상기 프리차지 저전압 양방향 스위치가 각각 상기 개방 동작 상태로 전환된 것으로 결정하는 제3 어플리케이션을 더 구비하는 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 어플리케이션은
    상기 고전압 양방향 스위치가 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제5 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령하고, 상기 프리차지 고전압 양방향 스위치가 상기 개방 동작 상태로 전환되도록 명령하는 제6 제어 신호를 생성하도록 상기 마이크로컨트롤러에 명령하는 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 전기 노드와 전기적으로 연결된 제3 전압 센서 및
    상기 제4 전기 노드와 전기적으로 연결된 제4 전압 센서를 더 포함하고,
    상기 제3 전압 센서는
    상기 제3 전기 노드의 제3 전압을 나타내고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 수신되는 제3 전압 측정 신호를 출력하고,
    상기 제4 전압 센서는
    상기 제4 전기 노드의 제4 전압을 나타내고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 수신되는 제4 전압 측정 신호를 출력하고,
    상기 마이크로컨트롤러는
    상기 제3 전압 측정 신호 및 상기 제4 전압 측정 신호 각각에 기초하여 제3 전압 값 및 제4 전압 값을 각각 결정하고, 상기 제3 전압 값과 상기 제4 전압 값 간에 차이의 절대값이 제2 임계 전압값 보다 크면, 상기 고전압 양방향 스위치 및 상기 프리차지 고전압 양방향 스위치가 각각 상기 개방 동작 상태로 전환된 것으로 결정하는 제4 어플리케이션을 구비하는 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 DC-DC 전압 컨버터는
    상기 마이크로컨트롤러가 상기 제1 제어 신호를 생성하기 전에, 상기 고전압 양방향 스위치가 폐쇄 동작 상태를 가지고, 상기 프리 차지 고전압 양방향 스위치가 상기 폐쇄 동작 상태를 가지고, 상기 저전압 양방향 스위치가 상기 폐쇄 동작 상태를 가지고, 상기 프리 차지 저전압 양방향 스위치가 상기 폐쇄 동작 상태를 가지는 벅 동작 모드에 있는 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 양방향 스위치는
    양방향 MOSFET 스위치이고,
    상기 저전압 양방향 스위치는
    양방향 MOSFET 스위치인 제어 시스템.
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