KR101491185B1 - Method controlling voltage and electric power of converter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리를 사용하는 차량에서 효율적인 배터리의 사용을 위하여 컨버터의 출력 전압 및 출력 전력을 제어하기 위한 컨버터의 전압 및 전력 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage and power control method of a converter for controlling an output voltage and an output power of a converter for use of an efficient battery in a vehicle using a battery.

이를 위하여 본 발명은 시스템 사양에 따라 전압제어기준신호(Vo_REF)를 설정하고, 컨버터의 출력 전압(Vo)을 입력받아 상기 전압제어기준신호(Vo_REF)와의 차를 구한 후, 그 차를 다단계의 연산을 거쳐 제어 전압(Vc)을 산출하되,To this end, the present invention sets the voltage control reference signal Vo_REF according to system specifications, receives the output voltage Vo of the converter and obtains the difference from the voltage control reference signal Vo_REF, The control voltage Vc is calculated,

상기 배터리 전압(Vbat)과 배터리 잔존 용량(SOC)에 따라 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min)를 구하여 상기 제어 전압(Vc)의 출력 범위를 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min) 사이로 제한하고, 이 제어 전압(Vc)을 컨버터 내부에 인덕터 전류의 제어를 위한 기준 전류 신호(전류제어기준신호)로 사용하여 컨버터의 출력 전압과 전력을 제어하는 컨버터의 전압 및 전력 제어 방법을 제공한다.The upper limit value Vc_max and the lower limit value Vc_min of the control voltage Vc are determined in accordance with the battery voltage Vbat and the remaining battery capacity SOC to determine the output range of the control voltage Vc as an upper limit value of the control voltage Vc Vc_max) and the lower limit value Vc_min and controls the output voltage and power of the converter by using the control voltage Vc as a reference current signal (current control reference signal) for controlling the inductor current in the converter Voltage and power control method.

배터리, 컨버터, 전압 제어기, 전류 제어기, 잔존 용량, 배터리 전압 Battery, converter, voltage controller, current controller, remaining capacity, battery voltage

Description

컨버터의 전압 및 전력 제어 방법{Method controlling voltage and electric power of converter}[0001] The present invention relates to a method of controlling a voltage and an electric power of a converter,

본 발명은 컨버터의 전압 및 전력 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리를 사용하는 차량에서 효율적인 배터리의 사용을 위하여 컨버터의 출력 전압 및 출력 전력을 제어하기 위한 컨버터의 전압 및 전력 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a voltage and power control method of a converter, and more particularly to a voltage and power control method of a converter for controlling an output voltage and an output power of a converter will be.

일반적으로 배터리를 사용하는 차량, 예를 들어 연료전지 차량이나 하이브리드 차량의 컨버터는 배터리의 효율적인 사용과 관리를 위하여 전압과 전력을 일정한 사용 범위 내에서 이용하게 되고, 이러한 컨버터의 전압 및 전력의 제어는 제어기를 통해 이루어진다.Generally, converters of vehicles using batteries, for example, fuel cell vehicles or hybrid vehicles, use voltage and power within a certain range for efficient use and management of the battery, and control of voltage and power of such converters Lt; / RTI >

첨부한 도 1은 종래 배터리 사용 차량에서 컨버터의 전압 및 전력 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a voltage and power control process of a converter in a conventional battery-powered vehicle.

도시된 바와 같이, 종래 배터리 사용 차량의 컨버터는 그 전압과 전력을 제 어하기 위해 전압 제어를 위한 제어기(전압 제어기)와 전력 제어를 위한 제어기(전력 제어기)가 각각 구성되어야 하고, 배터리의 상태, 예를 들어 배터리의 잔존 용량(SOC), 충방전 전압, 전류 등에 따라 컨버터의 출력 전압 및 전력 제어를 위한 기준 신호(전압제어기준신호와 전력제어기준신호)를 설정해야 한다.As shown in the figure, the converter of the conventional battery-operated vehicle must have a controller (voltage controller) for voltage control and a controller (power controller) for power control in order to control its voltage and power, For example, the output voltage of the converter and reference signals (voltage control reference signal and power control reference signal) for power control should be set according to the remaining capacity (SOC) of the battery, charge / discharge voltage,

그리고, 부하의 동적 변화에 따라 전압 제어모드 또는 전력 제어모드로 동작한다.Then, it operates in the voltage control mode or the power control mode according to the dynamic change of the load.

이에 종래 배터리 사용 차량의 컨버터는 상기 전압 제어기와 전력 제어기의 속도가 다르게 동작되는 문제가 발생할 수 있고, 또한 전압제어기준신호와 전력제어기준신호의 변화가 전압 제어기 및 전력 제어기의 속도보다 느려야 하는 단점이 있다.Therefore, the converter of the conventional battery-powered vehicle may have a problem that the voltage controller and the power controller operate at different speeds, and the change of the voltage control reference signal and the power control reference signal must be slower than that of the voltage controller and the power controller. There are disadvantages.

또한, 종래 배터리 사용 차량의 컨버터는 전압 모드 시, 전력 제어기는 포화 상태에 있으므로 전압 모드에서 전력 모드로 바뀔 때 과도 상태를 거쳐 정상상태에 이르기 때문에 출력 과도 현상이 일어나는 문제도 있다.Also, since the converter of the conventional battery-powered vehicle is in the voltage mode and the power controller is in the saturation state, when the mode is changed from the voltage mode to the power mode, there is a problem that the output transient phenomenon occurs due to the transient state and the steady state.

또한, 종래 배터리 사용 차량의 컨버터는 양방향 제어시 전력 흐름 변환을 위해 전력제어기준신호를 바꿔야 하는 단점이 있다.In addition, the converter of the conventional battery-operated vehicle has a disadvantage that the power control reference signal must be changed for power flow conversion in the bidirectional control.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 전압 제어를 위한 전압 제어기를 이용하여 배터리의 상태에 따라 출력 전압은 물론이고, 이 전압 제어기의 제어 출력 신호(제어 전압)의 제한을 통해 컨버터의 인덕터 전류를 제어하여 출력 전력을 제어하도록 하는 컨버터의 전압 및 전력 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a voltage controller for voltage control, And to provide a voltage and power control method of a converter that controls an output current by controlling an inductor current of a converter.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전압제어기준신호(Vo_REF)를 설정하고, 컨버터의 출력 전압(Vo)을 입력받아 상기 전압제어기준신호(Vo_REF)와의 차를 구한 후, 상기 전압제어기준신호(Vo_REF)와 컨버터의 출력 전압(Vo) 간에 차를 다단계의 연산을 거쳐 제어 전압(Vc)을 산출하되,In order to achieve the above object, the present invention sets a voltage control reference signal Vo_REF, obtains a difference between the voltage control reference signal Vo_REF and an output voltage Vo of the converter, The control voltage Vc is calculated by multiplying the difference between the output voltage Vo_REF of the converter and the output voltage Vo of the converter,

상기 배터리 전압(Vbat)과 배터리 잔존 용량(SOC)에 따라 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min)를 구하여 상기 제어 전압(Vc)의 출력 범위를 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min) 사이로 제한하고, 이 제어 전압(Vc)을 컨버터 내부에 인덕터 전류의 제어를 위한 전류제어기준신호로 사용하여 컨버터의 출력 전압과 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 컨버터의 전압 및 전력 제어 방법을 제공한다.The upper limit value Vc_max and the lower limit value Vc_min of the control voltage Vc are determined in accordance with the battery voltage Vbat and the remaining battery capacity SOC to determine the output range of the control voltage Vc as an upper limit value of the control voltage Vc Vc_max) and a lower limit value (Vc_min), and the control voltage (Vc) is used as a current control reference signal for controlling the inductor current in the converter to control the output voltage and power of the converter And a power control method.

본 발명은 컨버터의 전압과 전력 제어를 통해 배터리의 전압과 전력을 관리하게 됨으로써 배터리의 효율적인 사용과 관리를 가능하게 한다.The present invention manages the voltage and power of the battery through voltage and power control of the converter, thereby enabling efficient use and management of the battery.

또한, 본 발명은 배터리의 상태에 따라 컨버터의 출력을 바로 제어할 수 있고, 제어 모드 변환으로 인한 출력 과도 현상을 제거할 수 있다.Also, the present invention can directly control the output of the converter according to the state of the battery, and can eliminate the output transient due to the control mode conversion.

또한, 본 발명은 양방향 제어시 전력 흐름 변환이 빠르게 구현된다.In addition, the present invention quickly realizes power flow conversion in bi-directional control.

본 발명의 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.There may be a plurality of embodiments of the present invention, and redundant explanations for the same parts as those of the conventional art may be omitted.

본 발명은 연료전지 차량이나 하이브리드 차량과 같이 배터리를 사용하는 차량에서 배터리의 효율적인 사용과 관리가 가능하도록 배터리의 전압과 전력을 관리하기 위하여 컨버터의 출력 전압과 출력 전력을 제어하는 방법에 관한 것으로, 컨버터의 전압 제어시 전압 제어기에서 출력되는 제어 출력 신호(제어 전압, Vc)의 제한을 통해 전력 제어를 수행하도록 한다.The present invention relates to a method of controlling an output voltage and an output power of a converter in order to manage the voltage and power of a battery so as to enable efficient use and management of the battery in a vehicle using a battery such as a fuel cell vehicle or a hybrid vehicle, The power control is performed by limiting the control output signal (control voltage, Vc) output from the voltage controller when the voltage of the converter is controlled.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따라 컨버터의 전압 및 전력 제어 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명에서 내부 인덕터 전류 제어기의 기준 전류 신호(혹은 전류제어기준신호)인 전압 제어기의 출력 신호(제어 전압, Vc)의 상한치와 하한치를 결정하 는 과정을 나타낸 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a voltage and power control process of a converter according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart illustrating a voltage and power control process of a converter according to an exemplary embodiment of the present invention. Vc) and the upper limit value and the lower limit value, respectively.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 컨버터의 출력 전압과 출력 전력을 제어하는데 있어서, 전력 제어기와 같은 별도의 제어기를 추가로 이용하지 않고 전압 제어를 위한 전압 제어기만 이용한 출력 제어가 가능하다.As shown in FIG. 2, in the control of the output voltage and the output power of the converter, output control using only a voltage controller for voltage control is possible without using a separate controller such as a power controller.

이에 본 발명은 컨버터의 출력 전압과 출력 전력을 제어하기 위한 전압 제어기를 이용하여 다음과 같은 제어 과정을 수행한다.Accordingly, the present invention performs the following control process using a voltage controller for controlling the output voltage and the output power of the converter.

먼저, 배터리의 상태, 예를 들어 배터리의 SOC, 충방전 전압, 전압, 전류 등에 따라 배터리 전압 및 전력 운전 범위를 설정하며, 시스템 사양에 따라 출력 전압 제어를 위한 전압제어기준신호(Vo_REF)를 설정하고, 컨버터에서 출력되는 출력 전압(Vo)을 받아 이 전압제어기준신호(Vo_REF)와 차를 구한다.First, a battery voltage and a power operation range are set according to the state of the battery, for example, SOC, charge / discharge voltage, voltage, current, etc. of the battery, and a voltage control reference signal Vo_REF for controlling the output voltage is set , And receives the output voltage Vo output from the converter to obtain a difference from the voltage control reference signal Vo_REF.

상기 전압제어기준신호(Vo_REF)와 출력 전압(Vo)의 차로 얻어진 1차 연산값(1)과 피드백하며 제어 전압(Vc)을 변경시킨 2차 연산값(2) 간에 차를 3차 연산값(3)으로 구하고, 이 3차 연산값(3)에 적분제어이득(KIV)을 곱한 4차 연산값(4)을 적분기(10)에서 적분하여 5차 연산값(5)을 구한다.The difference between the first calculation value 1 obtained by the difference between the voltage control reference signal Vo_REF and the output voltage Vo and the second calculation value 2 obtained by changing the control voltage Vc by feeding back the third difference value 3), and the fourth order calculation value 4 obtained by multiplying the third order calculation value 3 by the integral control gain K IV is integrated by the integrator 10 to obtain the fifth order calculation value 5.

그리고, 상기 1차 연산값(1)에 비례제어이득(Kpv)을 곱하여 얻은 6차 연산값(6)을 상기 5차 연산값(5)과 합한 7차 연산값(7)을 출력 신호 제한기(20)를 통과시켜 제어 전압 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min) 사이에 값으로 제한하여 제어 전압(Vc)을 출력하고, 이 제어 전압(Vc)은 내부 인덕터 전류 제어기의 전류제어기준신호가 되고, 내부 인덕터 전류 제어기는 이 전류제어기준신호를 추정하도록 제어 하여 컨버터의 출력 전압 및 전력을 제어한다.The seventh-order operation value (7) obtained by adding the sixth-order operation value (6) obtained by multiplying the first-order operation value (1) by the proportional control gain (Kpv) (Vc_max) and the lower limit value (Vc_min), and outputs the control voltage Vc. The control voltage Vc becomes a current control reference signal of the internal inductor current controller , The internal inductor current controller controls to estimate the current control reference signal to control the output voltage and power of the converter.

여기서, 상기 2차 연산값(2)은 상기 7차 연산값(7)과 제어 전압(Vc) 간에 차에 안티와인드업이득(KAV)을 곱하여 얻은 값으로 산출되고, 상기 전류제어기준신호는 컨버터 내부 인덕터 전류의 제어를 위한 기준신호가 된다.Here, the second calculation value (2) is calculated as a value obtained by multiplying a difference between the seventh calculation value (7) and the control voltage (Vc) by an anti-windup gain (K AV ) And becomes a reference signal for controlling the internal inductor current.

이와 같은 전압 제어기는 포화상태에서 상기 전압제어기준신호(Vo_REF)를 변경하여 출력 과도 현상이 발생하지 않도록 한다.Such a voltage controller changes the voltage control reference signal Vo_REF in a saturated state to prevent an output transient phenomenon.

본 발명에서 전압 제어기의 포화상태는 상기 적분기(10)의 무한대 증가나 감소를 방지하기 위하여 안티와인드업이득(KAV) 제어기를 이용하지만, 이 적분기(10)의 출력값이 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min)를 벗어나서 포화되는 상태를 말한다.In the present invention, the saturation state of the voltage controller uses an anti-windup gain (K AV ) controller to prevent the integrator 10 from increasing or decreasing infinitely, but the output value of the integrator 10 is the upper limit value of the control voltage Vc (Vc_max) and the lower limit value (Vc_min).

한편, 상기 출력 신호 제한기(20)에 입력되는 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min)는 배터리 전압(Vbat) 및 전류, 잔존용량(SOC)의 운전 범위에 의해 정해진다.The upper limit value Vc_max and the lower limit value Vc_min of the control voltage Vc input to the output signal limiter 20 are determined by the operation range of the battery voltage Vbat, the current, and the remaining capacity SOC.

이에 내부 인덕터 전류 제어기는 상기 배터리 전압(Vbat)과 잔존용량(SOC)를 입력받아 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min)를 산정하고, 이를 출력 신호 제한기(20)에 제공한다.The internal inductor current controller receives the battery voltage Vbat and the remaining capacity SOC to calculate an upper limit value Vc_max and a lower limit value Vc_min of the control voltage Vc and provides the upper limit value Vc_max and the lower limit value Vc_min to the output signal limiter 20 do.

이를 위하여 내부 인덕터 전류 제어기는 다음과 같은 제어 과정을 수행한다.To this end, the internal inductor current controller performs the following control process.

도 3에 도시된 바와 같이, 내부 인덕터 전류 제어기는 입력된 배터리 전압(Vbat)을 센싱(sensing)하면(S100) 이 배터리 전압(Vbat)을 최저 배터리 전 압(Vbat_min)과 비교한다(S110).As shown in FIG. 3, the internal inductor current controller senses an input battery voltage Vbat (S100) and compares the battery voltage (Vbat) with the lowest battery voltage (Vbat_min) (S110).

배터리 전압(Vbat)이 최저 배터리 전압(Vbat_min)보다 작으면 최대 배터리요구전압(Vvc_max)을 요구전압의 변화량(△Vvc) 만큼 빼서 낮추고, 최저 배터리요구전압(Vvc_min)을 요구전압의 변화량(△Vvc) 만큼 빼서 낮춘다(S120).When the battery voltage Vbat is smaller than the minimum battery voltage Vbat_min, the maximum battery demand voltage Vvc_max is subtracted by the variation amount ΔVvc of the required voltage to lower the minimum battery demand voltage Vvc_min to the variation amount ΔVvc ) (S120).

여기서, 요구전압(Vvc)는 배터리의 정상적인 운전을 위하여 요구되는 범위 내에 전압을 말한다.Here, the required voltage Vvc refers to a voltage within a range required for normal operation of the battery.

그리고, 배터리 전압(Vbat)이 최저 배터리 전압(Vbat_min) 이상이면 상기 배터리 전압(Vbat)을 최대 배터리 전압(Vbat_max)와 비교한다(S130).If the battery voltage Vbat is equal to or greater than the minimum battery voltage Vbat_min, the battery voltage Vbat is compared with the maximum battery voltage Vbat_max at step S130.

배터리 전압(Vbat)이 최대 배터리 전압(Vbat_max)보다 크면 최대 배터리요구전압(Vvc_max)을 요구전압의 변화량(△Vvc) 만큼 더해서 높이고, 최저 배터리요구전압(Vvc_min)을 요구전압의 변화량(△Vvc) 만큼 더하여 높인다(S140).If the battery voltage Vbat is larger than the maximum battery voltage Vbat_max, the maximum battery demand voltage Vvc_max is increased by the amount of change DELTA Vvc and the minimum battery demand voltage Vvc_min is increased by the amount of change DELTA Vvc, (S140).

그리고, 배터리 전압(Vbat)이 최대 배터리 전압(Vbat_max) 이하이면 최대 배터리요구전압(Vvc_max)을 요구전압의 변화량(△Vvc) 만큼 더해서 높이고, 최저 배터리요구전압(Vvc_min)을 요구전압의 변화량(△Vvc) 만큼 빼서 낮춘다(S150).When the battery voltage Vbat is less than or equal to the maximum battery voltage Vbat_max, the maximum battery demand voltage Vvc_max is increased by the amount of change ΔVvc of the demand voltage to increase the minimum battery demand voltage Vvc_min to the change amount of the demand voltage Vvc) (S150).

이와 같이 변경한 최대 배터리요구전압(Vvc_max)과 최저 배터리요구전압(Vvc_min) 중 작은 값을 최저 배터리요구전압(Vvc_min)으로 최종 결정하고, 큰 값을 최대 배터리요구전압(Vvc_max)으로 최종 결정한다(S160).The smallest value among the maximum battery demand voltage Vvc_max and the minimum battery demand voltage Vvc_min thus changed is finally determined as the minimum battery demand voltage Vvc_min and the large value is finally determined as the maximum battery demand voltage Vvc_max S160).

또한, 상기 내부 인덕터 전류 제어기는 배터리의 잔존 용량(SOC)을 추정하여(S180), 잔존 용량(SOC)이 최저 잔존 용량(SOCmin)보다 작으면 최대 잔존용량요구전압(Vsc_max)을 잔존용량요구전압의 변화량(△Vsc) 만큼 빼서 낮추고, 최저 잔 존용량요구전압(Vsc_min)을 잔존용량요구전압의 변화량(△Vsc) 만큼 빼서 낮춘다(S190,S200).If the remaining capacity SOC is smaller than the minimum remaining capacity SOCmin, the internal inductor current controller estimates the remaining capacity SOC of the battery in step S180. If the remaining capacity SOC is less than the minimum remaining capacity SOCmin, And subtracts the minimum remaining capacity demand voltage Vsc_min by the amount of change in the remaining capacity demand voltage DELTA Vsc (S190, S200).

여기서, 잔존용량요구전압(Vsc)은 배터리의 정상적인 운전을 위해서 요구되는 잔존 용량(SOC) 영역에 따라 결정되는 범위 내에 전압을 말한다.Here, the remaining capacity demand voltage Vsc refers to a voltage within a range determined according to the remaining capacity (SOC) region required for normal operation of the battery.

그리고, 잔존 용량(SOC)이 최저 잔존 용량(SOCmin) 이상이면 최대 잔존 용량(SOCmax)와 비교하여 더 크면 최대 잔존용량요구전압(Vsc_max)을 잔존용량요구전압의 변화량(△Vsc) 만큼 더해서 높이고, 최저 잔존용량요구전압(Vsc_min)을 잔존용량요구전압의 변화량(△Vsc) 만큼 더하여 높인다(S210,S220).If the remaining capacity SOC is equal to or larger than the minimum remaining capacity SOCmin, if it is larger than the maximum remaining capacity SOCmax, the maximum remaining capacity demand voltage Vsc_max is increased by the amount of change in the remaining capacity demand voltage DELTA Vsc, The minimum remaining capacity demand voltage Vsc_min is increased by the amount of change DELTA Vsc of the remaining capacity demand voltage (S210, S220).

또한, 잔존 용량(SOC)이 최대 잔존 용량(SOCmax) 이하이면, 최대 잔존용량요구전압(Vsc_max)을 잔존용량요구전압의 변화량(△Vsc) 만큼 더하여 높이고, 최저 잔존용량요구전압(Vsc_min)을 잔존용량요구전압의 변화량(△Vsc) 만큼 빼서 낮춘다(S230). If the remaining capacity SOC is less than or equal to the maximum remaining capacity SOCmax, the maximum remaining capacity demand voltage Vsc_max is increased by the amount of change of the remaining capacity demand voltage Vsc to increase the minimum remaining capacity demand voltage Vsc_min (Vsc) of the capacitance demand voltage (S230).

이렇게 변경한 최대 잔존용량요구전압(Vsc_max)과 최저 잔존용량요구전압(Vsc_min) 중 작은 값을 최저 잔존용량요구전압(Vsc_min)으로 최종 결정하고, 큰 값을 최대 잔존용량요구전압(Vsc_max)으로 최종 결정한다(S240).The smallest value among the maximum remaining capacity demand voltage Vsc_max and the minimum remaining capacity demand voltage Vsc_min is finally determined as the minimum remaining capacity demand voltage Vsc_min and the large value is finally determined as the maximum remaining capacity demand voltage Vsc_max (S240).

그리고, 이와 같이 결정된 최대 잔존용량요구전압(Vsc_max)과 최대 배터리요구전압(Vvc_max) 중 작은 값을 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)로 결정하고, 최저 잔존용량요구전압(Vsc_min)과 최저 배터리요구전압(Vvc_min) 중 큰 값을 제어 전압(Vc)의 하한치(Vc_min)로 결정한다(S250).The smaller of the thus determined maximum remaining capacity demand voltage Vsc_max and the maximum battery demand voltage Vvc_max is determined as the upper limit value Vc_max of the control voltage Vc, The larger of the required voltage Vvc_min is determined as the lower limit value Vc_min of the control voltage Vc (S250).

한편, 도 4는 180V 배터리팩에서 배터리 전압(Vbat)과 배터리 전류(Ibat)를 나타낸 그래프(좌)와 최대 배터리 전력(Pbat max)과 잔존 용량(SOC)을 나타낸 그래프(우)로서, 배터리 잔존 용량(SOC)에 따라 충방전 전력과 전압, 전류의 운전 영역이 결정됨을 확인할 수 있고, 이러한 영역에서 컨버터가 동작하게 된다.4 is a graph showing the battery voltage (Vbat) and the battery current (Ibat) in the 180V battery pack (left), the maximum battery power (Pbat max) and the remaining capacity (SOC) It can be confirmed that the operation region of charge / discharge power, voltage and current is determined according to the capacity (SOC), and the converter operates in this region.

이와 같이 본 발명에서 내부 인덕터 전류 제어기는 배터리의 상태에 따라 전압 제어기의 출력 신호 제한기의 상한치와 하한치를 변경하며, 이에 배터리 전압(Vbat)이 최대 배터리 전압(Vbat_max)보다 높으면 제어 전압(Vc)의 하한치(Vc_min)를 높이고, 배터리 전압(Vbat)이 최대 배터리 전압(Vbat_max)보다 낮으면 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)를 낮추도록 한다.The internal inductor current controller changes the upper limit value and the lower limit value of the output signal limiter of the voltage controller according to the state of the battery and if the battery voltage Vbat is higher than the maximum battery voltage Vbat_max, The lower limit value Vc_min of the control voltage Vc is lowered when the battery voltage Vbat is lower than the maximum battery voltage Vbat_max.

본 발명에 따른 컨버터의 전압 및 전력 제어 방법은 상기와 같은 전압 제어기의 제어 전압(Vc)와, 이 제어 전압(Vc)을 컨버터 내부 인덕터 전류의 제어를 위한 전류제어기준신호로 사용하는 내부 인덕터 전류 제어기의 제어를 통해 이루어지며, 이에 배터리의 상태에 따라 컨버터의 출력 제어가 바로 가능하며, 양방향 제어시 전력 흐름 변환을 위해 전력제어기준신호의 변경이 필요치 않으므로 전력 흐름 변환이 빠르게 구현된다.The voltage and power control method of a converter according to the present invention is characterized in that the control voltage Vc of the voltage controller and the control voltage Vc are used as a current control reference signal for controlling the inductor current in the converter, Controller controls the output of the converter according to the state of the battery, and it is not necessary to change the power control reference signal for the power flow conversion in the bidirectional control, so that the power flow conversion is quickly realized.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 특허청구 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. And all of the various forms of embodiments that may be practiced within the scope of the claims.

도 1은 종래 배터리 사용 차량에서 컨버터의 전압 및 전력 제어 과정을 나타낸 흐름도FIG. 1 is a flowchart showing a voltage and power control process of a converter in a conventional battery-

도 2는 본 발명에 따라 컨버터의 전압 및 전력 제어 과정을 나타낸 흐름도FIG. 2 is a flowchart illustrating a voltage and power control process of a converter according to the present invention.

도 3은 본 발명에서 내부 인덕터 전류 제어기의 전류제어기준신호인 전압 제어기의 출력 신호(제어 전압, Vc)의 상한치와 하한치를 결정하는 과정을 나타낸 흐름도3 is a flowchart illustrating a process of determining an upper limit value and a lower limit value of an output signal (control voltage, Vc) of a voltage controller, which is a current control reference signal of an internal inductor current controller in the present invention.

도 4는 180V 배터리팩에서 배터리 전압(Vbat)과 배터리 전류(Ibat)를 나타낸 그래프(좌)와 최대 배터리 전력(Pbat max)과 잔존 용량(SOC)을 나타낸 그래프(우)4 is a graph showing the battery voltage (Vbat) and the battery current (Ibat) (left), the maximum battery power (Pbat max) and the remaining capacity (SOC)

Claims (3)

전압제어기준신호(Vo_REF)를 설정하고, 컨버터의 출력 전압(Vo)을 입력받아 상기 전압제어기준신호(Vo_REF)와의 차를 구한 후, 상기 전압제어기준신호(Vo_REF)와 컨버터의 출력 전압(Vo) 간에 차를 다단계의 연산을 거쳐 제어 전압(Vc)을 산출하되,The voltage control reference signal Vo_REF and the output voltage Vo of the converter are obtained and a difference between the voltage control reference signal Vo_REF and the voltage control reference signal Vo_REF is obtained, ) To calculate the control voltage (Vc) through a multi-step calculation, 내부 인덕터 전류 제어기가 배터리 전압(Vbat)과 배터리 잔존 용량(SOC)을 입력받아 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min)를 산정하고, 이를 출력 신호 제한기를 통과시켜 상기 제어 전압(Vc)의 출력 범위를 제어 전압 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min) 사이로 제한하고, 이 제어 전압(Vc)을 컨버터 내부에 인덕터 전류의 제어를 위한 전류제어기준신호로 사용하여 컨버터의 출력 전압과 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 컨버터의 전압 및 전력 제어 방법.The internal inductor current controller receives the battery voltage Vbat and the remaining battery capacity SOC to calculate an upper limit value Vc_max and a lower limit value Vc_min of the control voltage Vc and passes the upper limit value Vc_max and the lower limit value Vc_min through the output signal limiter, Vc) between the upper limit value Vc_max and the lower limit value Vc_min and uses the control voltage Vc as a current control reference signal for controlling the inductor current inside the converter to control the output voltage of the converter and the power The voltage and the power of the converter. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 전압(Vbat)과 배터리 잔존 용량(SOC)에 따라 제어 전압 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min)를 구하는데 있어서,The method of claim 1, wherein the control voltage upper limit value Vc_max and the lower limit value Vc_min are determined according to the battery voltage (Vbat) and the remaining battery capacity (SOC) 상기 배터리 전압(Vbat)이 최대 배터리 전압(Vbat_max)보다 높거나 혹은 상기 잔존 용량(SOC)이 최대 잔존 용량(SOCmax)보다 크면 제어 전압(Vc)의 하한치(Vc_min)를 높이고, 배터리 전압(Vbat)이 최저 배터리 전압(Vbat_min)보다 낮거나 잔존 용량(SOC)이 최저 잔존 용량(SOCmin)보다 작으면 제어 전압(Vc)의 상한치(Vc_max)를 낮추도록 하는 것을 특징으로 하는 컨버터의 전압 및 전력 제어 방 법.If the battery voltage Vbat is higher than the maximum battery voltage Vbat_max or the remaining capacity SOC is greater than the maximum remaining capacity SOCmax, the lower limit value Vc_min of the control voltage Vc is increased, (Vc_max) of the control voltage (Vc_max) is lower than the minimum battery voltage (Vbat_min) or the remaining capacity (SOC) is smaller than the minimum remaining capacity (SOCmin) method. 청구항 1에 있어서, 상기 전압제어기준신호(Vo_REF)와 컨버터의 출력 전압(Vo) 간에 차를 다단계의 연산을 거쳐 제어 전압(Vc)을 산출함은, 2. The method of claim 1, wherein the control voltage (Vc) is calculated by multiplying the difference between the voltage control reference signal (Vo_REF) and the output voltage (Vo) 상기 전압제어기준신호(Vo_REF)와 출력 전압(Vo)의 차로 얻어진 1차 연산값과 피드백하며 제어 전압(Vc)을 변경시킨 2차 연산값 간에 차를 3차 연산값으로 구하고, 이 3차 연산값에 적분제어이득(KIV)을 곱한 4차 연산값을 적분하여 5차 연산값을 구한 다음, 상기 1차 연산값에 비례제어이득(Kpv)을 곱하여 얻은 6차 연산값을 상기 5차 연산값과 합한 7차 연산값을 제어 전압 상한치(Vc_max)와 하한치(Vc_min) 사이에 값으로 제한하여 제어 전압(Vc)을 출력하는 것으로, 상기 2차 연산값은 상기 7차 연산값과 제어 전압(Vc) 간에 차에 안티와인드업이득(KAV)을 곱하여 얻은 값인 것을 특징으로 하는 컨버터의 전압 및 전력 제어 방법.A difference between the first calculation value obtained by the difference between the voltage control reference signal Vo_REF and the output voltage Vo and the second calculation value obtained by feeding back the control voltage Vc is obtained as a cubic calculation value, Value is multiplied by an integral control gain (K IV ) to obtain a fifth-order calculation value, and a sixth-order calculation value obtained by multiplying the first-order calculation value by a proportional control gain (Kpv) And the control voltage Vc is output by limiting the seventh-order operation value added to the control voltage upper limit value Vc_max and the lower limit value Vc_min by the value of the seventh-order operation value and the control voltage Vc is a value obtained by multiplying a difference by an anti-windup gain (K AV ).
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