KR102678384B1 - Power stabilizing apparatus for vehicles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 전원 안정화 장치에 관한 것이다. 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 배터리로부터 차량에 설치된 복수 개의 전자 장치들 각각으로 전원을 공급하는 복수 개의 채널을 형성하고, 채널을 통해 전원을 분배, 공급한다. 차량용 전원 안정화 장치는 채널들 각각에 전자 장치를 설치하기 위한 커넥터가 구비된다. 전원 안정화 장치는 배터리와 전자 장치들 사이에 구비된다. 본 발명에 의하면, 배터리로부터 차량에 설치된 다양한 전자 장치들 각각으로 전원을 공급하는 복수 개의 채널을 형성하고, 각 채널별로 전자 장치가 장착되어 전자 장치들 각각으로 전원을 공급하고, 전압 감지, 서지 보호, 과전압 보호, 저전압 보호, 딜레이 타임 조절 등을 제공하여 안정적인 전원 공급이 이루어지도록 함으로써, 전자 장치의 설치 시, 배선을 건드리지 않고 전기적인 연결이 가능하여 화재 등 전기에 의한 사고를 방지할 수 있으며, 차량의 전원 안정화와 함께 차량에 설치된 전자 장치들의 안정적인 운영이 가능하다.The present invention relates to a power stabilization device for vehicles. The vehicle power stabilization device of the present invention forms a plurality of channels that supply power from the battery to each of a plurality of electronic devices installed in the vehicle, and distributes and supplies power through the channels. The vehicle power stabilization device is provided with a connector for installing an electronic device in each channel. A power stabilization device is provided between the battery and the electronic devices. According to the present invention, a plurality of channels are formed to supply power from the battery to each of the various electronic devices installed in the vehicle, and an electronic device is installed for each channel to supply power to each of the electronic devices, voltage detection, and surge protection. , Over-voltage protection, low-voltage protection, delay time control, etc. are provided to ensure a stable power supply. When installing electronic devices, electrical connections can be made without touching the wiring, preventing electrical accidents such as fires. In addition to stabilizing the vehicle's power, stable operation of electronic devices installed in the vehicle is possible.
Description
본 발명은 차량용 전원 안정화 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 차량의 배터리로부터 차량에 설치되는 다양한 전자 장치들 각각으로 전원을 안정적으로 공급하기 위하여, 복수 개의 채널로 전원을 분배하고, 채널별 전압을 감지하여 서지 보호, 과전압 보호, 저전압 보호, 자동 전원 절체 및 딜레이 기능 등을 구비하여 각 채널에 설치된 전자 장치들 각각으로 전원을 안정적으로 공급하고, 이를 통해 전자 장치들의 안정적인 운영이 가능하도록 하는 차량용 전원 안정화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power stabilization device for vehicles. More specifically, in order to stably supply power from the vehicle battery to each of various electronic devices installed in the vehicle, power is distributed to a plurality of channels and voltage for each channel is adjusted. A vehicle power supply that senses surge protection, overvoltage protection, low voltage protection, automatic power transfer, and delay functions to stably supply power to each electronic device installed in each channel, thereby enabling stable operation of the electronic devices. It's about stabilization devices.
일반적으로 차량은 상시 전원을 공급하는 배터리와, 배터리를 통해 구동되어 차량의 실내외 램프류, 계기류, 에어컨 등과 같은 다양한 전기 장치들에 전원을 공급하는 발전기가 구비되어 있다. 차량의 배터리는 시동을 걸 때 스타터 모터를 회전시켜 엔진을 구동하고, 엔진과 팬 벨트로 접속되어 있는 발전기가 발전하여 배터리를 충전시킨다. 또 전기 차량의 경우, 고용량의 배터리로 모터를 구동시켜 차량을 주행하도록 구비되어 있다.Typically, a vehicle is equipped with a battery that supplies power at all times, and a generator that is driven by the battery and supplies power to various electrical devices such as indoor and outdoor lamps, instruments, and air conditioners of the vehicle. When starting the vehicle, the vehicle's battery rotates the starter motor to drive the engine, and a generator connected to the engine and a fan belt generates electricity to charge the battery. Also, in the case of electric vehicles, a high-capacity battery is used to drive the motor to drive the vehicle.
최근에 버스는 내연 기관 차량인 일반 버스에서 환경 친화적인 전기 버스로의 변경이 급증하고 있는 실정이다. 이러한 일반 버스나 전기 버스의 경우, 차량 내의 전력을 소비하는 다양한 기능의 전자 장치들이 증가하고 있다. 이에 초기 시동을 걸거나 특정 상황에서 정전압이 아닌 전원이 튀는 현상 등으로 인하여 차량 내에 설치된 전자 장치들에 영향을 끼치는 경우가 빈번히 발생된다.Recently, there has been a rapid increase in the change from regular buses, which are internal combustion engine vehicles, to environmentally friendly electric buses. In the case of these general buses and electric buses, the number of electronic devices with various functions that consume power within the vehicle is increasing. Accordingly, there are frequent cases where electronic devices installed in the vehicle are affected due to a phenomenon such as initial start-up or a power surge other than a constant voltage in certain situations.
하지만 현재의 전기 버스 내부에는 증가하는 전자 장치를 연결할 수 있는 단자가 없거나 적어서 배터리와의 직접 연결을 통해 전자 장치들이 설치되고 있다. 이로 인해 발생하는 전원 연결의 복잡성, 과전압으로 인한 버스 내 배선 및 장치의 훼손, 배선 연결 부위의 단락으로 인한 화재 가능성이 대두되고, 유지보수 관리에 불편하다.However, since there are no or few terminals inside the current electric bus to which the increasing number of electronic devices can be connected, electronic devices are being installed through direct connection to the battery. This increases the complexity of the power connection, damages the wiring and devices within the bus due to overvoltage, raises the possibility of fire due to a short circuit in the wiring connection area, and makes maintenance management inconvenient.
예를 들어, 현재 버스 차량 중 전기 버스가 계속해서 보급되고 있는데, 국내의 전기 버스 중 중국 수입 차량의 비중이 계속해서 늘어나고 있는 실정이다. 현재, 국내에는 복수의 국내 버스 공급사와 중국 버스 공급사가 전기 버스를 공급하고 있지만, 전기 버스에 설치되는 다양한 전자 장치들 예를 들어, 영상 녹화 장치, 교통 카드 결재를 위한 단말기 및 모뎀, 도착 안내 LED 패널, CCTV 등이 차량 출고 후 별도의 정비사나 개별 사업자에 의해 차량에 각각 설치하고 있다. 하지만 내연 기관 차량과 달리 전기 버스는 퓨즈 박스가 없어 차량의 배터리에서 직접 전원을 연결해 전자 장치들을 설치하는데 전자 장비 사업자가 다르거나 설치 시기가 다르고, 배터리에서 직접 전원을 연결하는 것이 어려워 초기 연결된 배선에 브릿지하여 설치하고 있는 실정이다. 이로 인해 전원 배선의 접촉 불량이 발생하는 경우, 차량 화재나 고장으로 이어질 수 있기 때문에 매우 위험하다.For example, electric buses are continuing to spread among the current bus fleet, and the proportion of Chinese imported vehicles among domestic electric buses is continuing to increase. Currently, multiple domestic bus suppliers and Chinese bus suppliers are supplying electric buses in Korea, but various electronic devices installed on electric buses, such as video recording devices, terminals and modems for transportation card payment, and arrival information LEDs Panels, CCTV, etc. are installed on each vehicle by a separate mechanic or individual business operator after the vehicle is shipped. However, unlike internal combustion engine vehicles, electric buses do not have a fuse box, so electronic devices are installed by connecting power directly from the vehicle's battery. Electronic equipment companies are different, installation times are different, and it is difficult to connect power directly from the battery, so the initially connected wiring is difficult. It is currently being installed as a bridge. If this causes poor contact in the power wiring, it is very dangerous because it can lead to a vehicle fire or breakdown.
특히, 대부분의 중국산 전기 버스의 경우, 차량 내부에 설치된 전자 장치들에 전원을 공급하는 포트가 하나 밖에 없어 전자 장치를 추가 설치하는 경우, 전원을 브릿지하여 사용하게 된다. 이 경우, 전원 공급을 위한 배선을 건드려서 브릿지를 하게 되어 불안정한 전원 공급, 전자 장치의 불안정한 운영, 화재 발생 위험 등의 원인이 될 수 있으며, 이로 인해 전기 버스의 운행 중 사고를 발생시키는 원인이 될 수 있다.In particular, in the case of most electric buses made in China, there is only one port that supplies power to the electronic devices installed inside the vehicle, so when additional electronic devices are installed, the power source is bridged. In this case, the bridge is made by touching the wiring for power supply, which can cause unstable power supply, unstable operation of electronic devices, and the risk of fire, which can cause accidents while driving the electric bus. there is.
본 발명의 목적은 차량에 설치된 다양한 전자 장치들로의 안정적인 전원 공급을 위한 차량용 전원 안정화 장치를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a vehicle power stabilization device for stable power supply to various electronic devices installed in the vehicle.
본 발명의 다른 목적은 배터리로부터 차량에 설치된 다양한 전자 장치들로 전원을 공급하는 복수 개의 채널을 형성하여 전원을 분배하고, 이를 통해 전자 장치의 설치, 확장성 및 유지 보수가 용이하도록 구비되는 차량용 전원 안정화 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to distribute power by forming a plurality of channels that supply power from the battery to various electronic devices installed in the vehicle, thereby providing a vehicle power supply to facilitate installation, expandability, and maintenance of the electronic devices. It provides a stabilizing device.
본 발명의 또 다른 목적은 버스에 설치되는 다양한 전자 장치들로 전원 분배하기 위한 복수 개의 채널을 구비하고, 채널별 전압 감지, 과부하 방지, 서지 보호, 과전압 보호, 저전압 보호, 딜레이 타임 조절 등의 기능을 구현하여 전자 장치들의 안정적인 운영이 가능하도록 하는 차량용 전원 안정화 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plurality of channels for distributing power to various electronic devices installed on the bus, and to provide functions such as voltage detection for each channel, overload protection, surge protection, overvoltage protection, undervoltage protection, and delay time adjustment. The aim is to provide a power stabilization device for vehicles that enables stable operation of electronic devices.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 배터리로부터 차량에 설치된 다양한 전자 장치들 각각으로 전원을 공급하는 복수 개의 채널을 형성하고, 각 채널별 전압 감지, 서지 보호, 과전압 보호, 저전압 보호, 딜레이 타임 조절 등을 제공하여 안정적인 전원 공급이 이루어지도록 하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 전원 안정화와 함께 차량에 설치된 전자 장치들의 안정적인 운영이 가능하다.In order to achieve the above objectives, the vehicle power stabilization device of the present invention forms a plurality of channels that supply power from the battery to each of the various electronic devices installed in the vehicle, and provides voltage detection, surge protection, overvoltage protection, and low voltage protection for each channel. One of its features is that it provides protection and delay time control to ensure a stable power supply. The vehicle power stabilization device of the present invention enables stable operation of electronic devices installed in the vehicle along with power stabilization.
이 특징에 따른 본 발명의 버스 전원 안정화 장치는, 차량의 배터리로부터 공급되는 전원을 분배하는 복수 개의 채널을 형성하고, 상기 채널 각각에 구비되고 상기 차량에 설치되는 복수 개의 전자 장치들 각각이 전기적으로 연결되도록 장착되어 상기 배터리로부터 전원을 공급받는 복수 개의 커넥터; 상기 배터리로부터 상기 커넥터들 각각으로 설정된 딜레이 타임에 따라 전원을 공급하도록 스위칭되는 복수 개의 지연 회로; 특정 채널에서의 전원 공급 중 고장 발생 시, 다른 채널로 전원 공급이 이루어지도록 자동 전환하는 자동 절체 회로; 상기 배터리로부터 전원을 공급받아서 채널별 각각에 설치된 상기 전자 장치들 각각의 전원을 출력하는 DC/DC 컨버터; 및 상기 배터리로부터 전원이 공급되면, 상기 DC/DC 컨버터를 제어하고, 채널별 공급되는 전압을 감지하고, 상기 채널들 각각의 전원 공급을 조절하는 딜레이 타임을 설정하고, 딜레이 타임에 대응하여 상기 채널들로 전원을 순차적으로 공급하도록 상기 지연 회로들을 제어하는 컨트롤 유닛을 포함한다.The bus power stabilization device of the present invention according to this feature forms a plurality of channels for distributing power supplied from a vehicle battery, and each of a plurality of electronic devices provided in each of the channels and installed in the vehicle is electrically a plurality of connectors mounted to be connected and receiving power from the battery; a plurality of delay circuits switched to supply power from the battery to each of the connectors according to a set delay time; An automatic transfer circuit that automatically switches the power supply to another channel when a failure occurs while supplying power to a specific channel; A DC/DC converter that receives power from the battery and outputs power to each of the electronic devices installed in each channel; And when power is supplied from the battery, control the DC/DC converter, detect the voltage supplied for each channel, set a delay time to adjust the power supply to each channel, and configure the channel in response to the delay time. It includes a control unit that controls the delay circuits to sequentially supply power to the delay circuits.
이 특징에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는 벅-부스트 컨버터로 구비되고, 상기 배터리와 상기 지연 회로 사이에 구비되는 제1 내지 제4 스위치; 상기 제2 및 상기 제3 스위치 사이에 구비되고, 상기 제1 내지 상기 제4 스위치들의 스위칭 동작에 의해 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 충방전하는 인덕터; 상기 제2 및 상기 제3 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 인덕터 양단의 전압을 감지하는 센싱 저항; 및 상기 컨트롤 유닛으로부터 제어를 받아서 상기 배터리로부터 공급되는 전원의 입력 전압에 따라 상기 제1 내지 상기 제4 스위치를 선택적으로 스위칭하도록 제어하고, 상기 센싱 저항으로부터 감지된 전압을 기준 전압과 비교하여 벅 모드, 부스트 모드 및 벅-부스트 모드로 작동되게 상기 제1 내지 상기 제4 스위치들을 선택적으로 제어하는 벅-부스트 컨트롤러를 포함한다.In this feature, the DC/DC converter is provided as a buck-boost converter, and includes first to fourth switches provided between the battery and the delay circuit; an inductor provided between the second and third switches and charging and discharging power supplied from the battery by switching operations of the first to fourth switches; a sensing resistor that senses the voltage across the inductor according to the switching operations of the second and third switches; And receiving control from the control unit to control the first to fourth switches to selectively switch according to the input voltage of the power supplied from the battery, and comparing the voltage detected from the sensing resistor with a reference voltage to operate in buck mode. , and a buck-boost controller that selectively controls the first to fourth switches to operate in boost mode and buck-boost mode.
이 특징에 있어서, 상기 차량용 전원 안정화 장치는, 복수 개의 채널들을 하나의 상기 DC/DC 컨버터에 대응하여 그룹화하여 구성되고; 그룹화된 채널들 중 하나의 채널에 상기 자동 절체 회로가 구비되고, 나머지 채널에 상기 DC/DC 컨버터가 구비되어 상기 자동 절체 회로와 상기 DC/DC 컨버터가 상호 병렬로 연결되며; 그리고 상기 DC/DC 컨버터에 의해 상기 나머지 채널들이 분기되어 형성되며 상기 나머지 채널들 각각에 상기 지연 회로와 상기 커넥터가 구비된다.In this feature, the vehicle power stabilization device is configured by grouping a plurality of channels corresponding to one of the DC/DC converters; The automatic switching circuit is provided in one channel among the grouped channels, and the DC/DC converter is provided in the remaining channel, so that the automatic switching circuit and the DC/DC converter are connected in parallel with each other; Then, the remaining channels are branched by the DC/DC converter, and the delay circuit and the connector are provided in each of the remaining channels.
상술한 바와 같이, 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 차량의 배터리와 다양한 기능을 제공하는 복수 개의 전자 장치들 사이에 구비되어 전자 장치들 각각으로 전원을 공급하도록 채널을 형성하여 배터리로부터 전자 장치들로 안정적인 전원 공급과 전자 장치의 안정적인 운영이 가능하게 한다.As described above, the vehicle power stabilization device of the present invention is provided between a vehicle battery and a plurality of electronic devices that provide various functions to form a channel to supply power to each of the electronic devices from the battery to the electronic devices. It enables stable power supply and stable operation of electronic devices.
또 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 복수 개의 전자 장치들 각각으로의 전원 공급을 분배하는 복수 개의 채널을 형성하고, 각 채널별로 딜레이 타임을 설정하여 설정된 순서에 따라 전자 장치들을 기동하도록 제어하여 전원을 공급함으로써, 차량 시동 시, 전자 장치들로 동시에 전원이 공급되어 배터리에 과부하가 발생되는 문제점을 해결하고, 배터리의 불필요한 방전을 방지할 수 있으며, 이를 통해 전자 장치들의 안정성을 확보할 수 있다.In addition, the vehicle power stabilization device of the present invention forms a plurality of channels that distribute power supply to each of a plurality of electronic devices, sets a delay time for each channel, and controls the electronic devices to start in the set order to supply power. By supplying power to the electronic devices at the same time when starting the vehicle, the problem of overloading the battery can be solved, unnecessary discharge of the battery can be prevented, and the stability of the electronic devices can be ensured.
또 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 배터리로부터 차량에 설치된 다양한 전자 장치들 각각으로 전원을 공급하는 복수 개의 채널별로 전압 감지, 서지 보호, 과전압 보호, 저전압 보호 및 자동 절체 등의 기능을 제공하여 안정적인 전원 공급이 이루어질 수 있다.In addition, the vehicle power stabilization device of the present invention provides functions such as voltage detection, surge protection, overvoltage protection, undervoltage protection, and automatic transfer for each of the plurality of channels that supply power from the battery to each of the various electronic devices installed in the vehicle to ensure stable power supply. Supply can be made.
또 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 전원 안정화와 더불어 차량에 추가로 전자 장치를 연결할 때, 배선을 건드리지 않고 커넥터에 전자 장치를 장착함으로써, 전기적인 연결이 가능하여 화재 등 전기에 의한 사고를 방지할 수 있다.In addition, the power stabilization device for a vehicle of the present invention, in addition to power stabilization, enables electrical connection by mounting the electronic device to the connector without touching the wiring when connecting additional electronic devices to the vehicle, thereby preventing electrical accidents such as fire. You can.
또 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 복수 개의 채널에 장착된 커넥터를 통해 전자 장치를 설치함으로써, 다른 전자 장치 사업자들마다 불필요한 배선 작업없이 편리하게 설치할 수 있다.In addition, the vehicle power stabilization device of the present invention installs electronic devices through connectors mounted on a plurality of channels, so that each electronic device business can conveniently install it without unnecessary wiring work.
또한 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 모듈화하여 소형 및 슬림화하고 전기 배선을 한곳에서 모을 수 있어 버스 내부 미관에도 긍정적 영향을 줄 수 있다.In addition, the vehicle power stabilization device of the present invention can be modularized to make it smaller and slimmer, and electrical wiring can be gathered in one place, which can have a positive effect on the aesthetics of the bus interior.
도 1은 본 발명에 따른 전원 안정화 장치를 구비한 차량의 전원 공급을 위한개략적인 구성을 도시한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 전원 안정화 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 스위칭 전압 변환 회로의 구성을 나타내는 회로도, 그리고
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 버스에 설치된 전원 안정화 장치의 구성을 도시한 도면이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration for power supply to a vehicle equipped with a power stabilization device according to the present invention;
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the power stabilization device shown in Figure 1;
Figure 3 is a circuit diagram showing the configuration of the switching voltage conversion circuit shown in Figure 2, and
Figure 4 is a diagram showing the configuration of a power stabilization device installed on a bus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This example is provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. Therefore, the shapes of components in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer explanation.
본 발명에 따른 차량용 전원 안정화 장치는 배터리로부터 차량에 설치된 다양한 전자 장치들 각각으로 전원을 공급하는 복수 개의 채널을 형성하고, 각 채널별로 전자 장치가 장착되어 전자 장치들 각각으로 전원을 공급하고, 전압 감지, 서지 보호, 과전압 보호, 저전압 보호, 딜레이 타임 조절 등을 제공하여 안정적인 전원 공급이 이루어지도록 한다.The power stabilization device for a vehicle according to the present invention forms a plurality of channels that supply power from the battery to each of the various electronic devices installed in the vehicle, and an electronic device is installed for each channel to supply power to each of the electronic devices and to supply voltage to each of the electronic devices. It provides detection, surge protection, overvoltage protection, undervoltage protection, and delay time control to ensure a stable power supply.
따라서 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치는 차량의 전원 안정화와 함께 차량에 설치된 전자 장치들의 안정적인 운영이 가능하다.Therefore, the vehicle power stabilization device of the present invention enables stable operation of electronic devices installed in the vehicle as well as stabilization of the vehicle's power.
이하 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached FIGS. 1 to 4.
도 1은 본 발명에 따른 전원 안정화 장치를 구비한 차량의 전원 공급을 위한 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.Figure 1 is a block diagram showing a schematic configuration for power supply to a vehicle equipped with a power stabilization device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 차량(2)은 예를 들어, 일반 버스, 전기 버스 등으로 구비되고, 배터리(10)로부터 차량(2)의 내부에 설치되어 다양한 기능들을 제공하는 복수 개의 전자 장치(200)들로 안정적인 전원을 공급하기 위한 전원 안정화 장치(100)가 구비된다.Referring to FIG. 1, the vehicle 2 of the present invention is equipped with, for example, a regular bus, an electric bus, etc., and a plurality of electronic devices installed inside the vehicle 2 from the battery 10 to provide various functions. A power stabilization device 100 is provided to supply stable power to the devices 200.
여기서 전자 장치(200)에는 예를 들어, 버스 차량(2)의 내부에 설치된 행선지 LED 표시판, 노선 안내 전광판, 버스 모니터 장치, 빈자리 표시 장치, 영상 녹화 장치(DVR, NVR), 교통 카드 결제 단말기, 교통 카드 결제용 통신 장치, 도착 안내 LED 장치, CCTV 카메라, 후방 감지기, 네비게이션, 블랙박스, 운전자 지원 시스템(ADAS) 등이 포함될 수 있다.Here, the electronic device 200 includes, for example, a destination LED display board installed inside the bus vehicle 2, a route information electronic signboard, a bus monitor device, an empty seat display device, a video recording device (DVR, NVR), a transportation card payment terminal, It may include communication devices for transportation card payment, arrival information LED devices, CCTV cameras, rear sensors, navigation, black boxes, driver assistance systems (ADAS), etc.
일반적으로 내연 기관의 버스나 전기 버스 등의 차량(2)은 얼터네이터(또는 모터)(20)와 배터리(10)를 이용하여 차량(2)의 모든 전기 장치(예를 들어, 램프류, 계기류, 에어컨 등)나 전자 장치(200)들로 전원을 공급한다. 즉, 일반적인 내연 기관의 차량(2)은 얼터네이터(alternator)(20)와 배터리(10)를 이용하여 전원을 공급하고, 전기 차량(2)은 고전압 배터리(10)와 모터(20)를 이용하여 전원을 공급한다.In general, a vehicle 2 such as an internal combustion engine bus or electric bus uses an alternator (or motor) 20 and a battery 10 to control all electrical devices of the vehicle 2 (e.g., lamps, instruments, and air conditioners). etc.) or electronic devices 200. That is, the general internal combustion engine vehicle 2 supplies power using an alternator 20 and a battery 10, and the electric vehicle 2 uses a high-voltage battery 10 and a motor 20. Supply power.
그리고 전원 안정화 장치(100)는 차량(2)의 배터리(10)로부터 전자 장치(200)들로 전원을 안정적으로 공급하고, 전자 장치(200)들의 안정적인 운영을 위하여, 각각에 하나의 전자 장치(200)가 전기적으로 연결되는 복수 개의 채널을 형성하고 각 채널을 통해 전자 장치(200)의 전원을 분배하여 공급한다.And the power stabilization device 100 stably supplies power from the battery 10 of the vehicle 2 to the electronic devices 200, and for stable operation of the electronic devices 200, one electronic device ( 200 forms a plurality of channels that are electrically connected, and power to the electronic device 200 is distributed and supplied through each channel.
즉, 본 발명에 따른 차량용 전원 안정화 장치(100)는 차량 시동 시, 복수 개의 전자 장치(200)들로 동시에 전원이 공급되어 배터리(10)에 과부하가 발생되는 문제점을 해결하기 위하여, 복수 개의 전자 장치(200)들 각각으로의 전원 공급을 분배하는 복수 개의 채널을 형성하고, 각 채널별로 딜레이 타임을 설정하여 설정된 순서에 따라 전자 장치(200)들을 기동하도록 제어하여 전원을 공급한다.That is, the vehicle power stabilization device 100 according to the present invention is designed to solve the problem of overloading the battery 10 due to simultaneous power supply to a plurality of electronic devices 200 when starting the vehicle. A plurality of channels are formed to distribute power supply to each of the devices 200, a delay time is set for each channel, and power is supplied by controlling the electronic devices 200 to start in a set order.
일반적으로 일반 버스나 전기 버스(2)는 시동키(30)가 작동되면, 배터리(10)로부터 동시에 모든 전자 장치(200)들로 전원이 공급되어 불규칙한 전원 공급 상태가 발생되고, 이로 인해 전자 장치(200)들이 불안정한 상태가 된다. 이에 전원 안정화 장치(100)는 복수 개의 채널들 각각의 전압을 감지하고, 각 채널별로 설정된 딜레이 타임에 따라 전원을 순차적으로 공급하도록 제어한다. In general, when the ignition key 30 of the general bus or electric bus 2 is activated, power is supplied from the battery 10 to all electronic devices 200 at the same time, resulting in an irregular power supply state, which causes the electronic devices (200) becomes unstable. Accordingly, the power stabilization device 100 detects the voltage of each of the plurality of channels and controls to supply power sequentially according to the delay time set for each channel.
따라서 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치(100)는 배터리(10)로부터 채널별 각각에 장착된 전자 장치(200)들로 전원을 안정적으로 공급하고, 전자 장치(200)들의 안정적인 운영이 가능하게 할 수 있다.Therefore, the vehicle power stabilization device 100 of the present invention can stably supply power from the battery 10 to the electronic devices 200 mounted on each channel and enable stable operation of the electronic devices 200. there is.
또 본 발명의 차량용 전원 안정화 장치(100)는 전원 안정화와 더불어 차량(2)에 추가로 전자 장치(200)를 연결할 때, 배선을 건드리지 않고 포트(커넥터) 연결이 가능하여 화재 등 전기에 의한 사고를 방지할 수 있다.In addition, the vehicle power stabilization device 100 of the present invention, in addition to power stabilization, allows connection to ports (connectors) without touching the wiring when connecting an additional electronic device 200 to the vehicle 2, thereby preventing electrical accidents such as fire. can be prevented.
구체적으로 본 발명에 따른 전원 안정화 장치의 기능 및 작용을 상세히 설명한다.Specifically, the function and operation of the power stabilization device according to the present invention will be described in detail.
도 2는 도 1에 도시된 전원 안정화 장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 그리고 도 3은 도 2에 도시된 스위칭 전압 변환 회로의 구성을 나타내는 회로도이며, 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 버스에 설치된 전원 안정화 장치의 구성을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the power stabilization device shown in FIG. 1, FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the switching voltage conversion circuit shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the power stabilization device shown in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention. This is a diagram showing the configuration of the power stabilization device installed on the bus.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 전원 안정화 장치(100)는 차량 내부에 설치되는 다양한 전자 장치(도 1의 200)들로 안정적인 전원 공급을 위해, 복수 개의 채널을 형성하고, 채널들 각각의 전압을 감지하고 채널별 각각에 대한 딜레이 타임을 설정하여 설정된 틸레이 타임에 따라 배터리(10)로부터 각 채널별로 전원을 순차적으로 공급하도록 한다.Referring to FIGS. 2 to 4, the power stabilization device 100 of the present invention forms a plurality of channels to stably supply power to various electronic devices (200 in FIG. 1) installed inside the vehicle, and the channels Each voltage is detected, a delay time for each channel is set, and power is sequentially supplied to each channel from the battery 10 according to the set delay time.
이 때, 전원 안정화 장치(100)는 배터리(10)로부터 공급되는 전원을 다양한 전자 장치(200)들 각각의 소비 전력량에 따라 과부하를 방지하도록 전원을 분배하여 채널들 각각에 설치된 전자 장치(200)들로 전원을 공급한다.At this time, the power stabilization device 100 distributes the power supplied from the battery 10 to prevent overload of the various electronic devices 200 according to the amount of power consumed by each of the electronic devices 200 installed in each channel. supplies power to
이를 위해 전원 안정화 장치(100)는 컨트롤 유닛(102), 복수 개의 퓨즈(110 ~ 114), 자동 절체 회로(120), DC/DC 컨버터(130), 복수 개의 지연 회로(140, 142) 및 복수 개의 커넥터(150 ~ 154)를 포함한다.For this purpose, the power stabilization device 100 includes a control unit 102, a plurality of fuses 110 to 114, an automatic transfer circuit 120, a DC/DC converter 130, a plurality of delay circuits 140, 142, and a plurality of It includes connectors 150 to 154.
구체적으로, 커넥터(150 ~ 154)들은 복수 개의 채널들 각각에 설치되고, 다양한 전자 장치(200)들 각각이 전기적으로 연결되도록 구비된다. 커넥터(150 ~ 154)들 각각은 배터리(10)로부터 채널들 각각에 장착된 전자 장치(200)로 전원을 공급한다. 커넥터(150 ~ 154)들은 전자 장치(200)들의 탈착이 용이하게 제공되며, 추가로 전자 장치(20))의 설치가 가능하도록 채널을 확장할 수 있게 추가할 수도 있다.Specifically, connectors 150 to 154 are installed in each of the plurality of channels and are provided to electrically connect each of the various electronic devices 200. Each of the connectors 150 to 154 supplies power from the battery 10 to the electronic device 200 mounted on each channel. The connectors 150 to 154 are provided to facilitate the attachment and detachment of the electronic devices 200, and may be added to expand the channel to enable installation of additional electronic devices 20.
퓨즈(110 ~ 114)는 배터리(10)로부터 각 채널로 공급되는 전원이 서지, 과전압 또는 과전류이면, 이로 인한 전자 장치(200)의 손상을 방지하도록 단선되어 각 채널로의 전원 공급을 차단한다. 이러한 퓨즈(110 ~ 114)들은 퓨즈 박스에 구비될 수도 있다.If the power supplied to each channel from the battery 10 is a surge, overvoltage, or overcurrent, the fuses 110 to 114 are blown to prevent damage to the electronic device 200 due to this and block the power supply to each channel. These fuses 110 to 114 may be provided in a fuse box.
자동 절체 회로(120)는 배터리(10)로부터 전원 공급 중 특정 채널에서 고장이 발생되면 다른 채널을 통해 전원 공급이 이루어지도록 자동 전환한다. 즉, 자동 절체 회로(120)는 전원 공급 중 특정 채널에서 회로, 커넥터 등에 의한 고장이 발생되면, 차량(2)의 차량 운행에 반드시 필요하거나 중요한 기능의 전자 장치들로 항상 전원을 인가할 수 있도록 해당 채널을 정상적인 다른 채널로 전환한다. 따라서 일부 채널들을 병렬로 형성하고 자동 절체 회로(120)를 통해 연결되게 구성하여 해당 채널에서의 고장 발생 시, 중요 전자 장치들로의 전원 공급이 차단되는 것을 방지할 수 있다.The automatic switching circuit 120 automatically switches power to be supplied through another channel if a failure occurs in a specific channel while supplying power from the battery 10. In other words, the automatic transfer circuit 120 ensures that if a failure due to a circuit, connector, etc. occurs in a specific channel during power supply, power is always applied to electronic devices with essential or important functions for the operation of the vehicle 2. Switch the channel to another normal channel. Therefore, by forming some channels in parallel and connecting them through the automatic switching circuit 120, it is possible to prevent power supply to important electronic devices from being cut off when a failure occurs in the corresponding channel.
지연 회로(140, 142)는 컨트롤 유닛(102)의 제어를 받아서 설정된 딜레이 타임(delay time)에 따라 각각의 채널을 개폐한다. 지연 회로(140, 142)는 배터리(10)로부터 공급되는 전원이 저전압이면, 설정된 딜레이 타임에 의해 채널을 개폐한다. 지연 회로(140, 142)들은 컨트롤 유닛(102)에 의해 설정된 딜레이 타임에 따라 순차적으로 전원을 공급하도록 개폐된다. 여기서 딜레이 타임은 차량의 시동 시, 모든 전자 장치(200)들로 동시에 전원이 공급됨에 따라 발생되는 배터리(10)의 부하를 최소화할 수 있도록 설정되고, 이를 통해 순차적으로 전자 장치(200)들의 전원 공급을 조절할 수 있다. 따라서 지연 회로(140, 142)는 예를 들어, 컨트롤 유닛(102)이 시동키(30)의 ACC 전원이 감지되면, 제너레이터 또는 모터 동작 전에 중요 전자 장치들을 제외한 채널들로 전원이 일시적으로 차단되도록 딜레이 타임이 설정될 수 있으며, 이로 인해 배터리(10)의 불필요한 방전을 방지할 수 있다.The delay circuits 140 and 142 are controlled by the control unit 102 and open and close each channel according to a set delay time. If the power supplied from the battery 10 is low voltage, the delay circuits 140 and 142 open and close the channel according to the set delay time. The delay circuits 140 and 142 are opened and closed to sequentially supply power according to the delay time set by the control unit 102. Here, the delay time is set to minimize the load on the battery 10 that occurs as power is supplied to all electronic devices 200 at the same time when starting the vehicle, and through this, the power of the electronic devices 200 is sequentially increased. Supply can be controlled. Therefore, the delay circuits 140 and 142, for example, when the control unit 102 detects the ACC power of the ignition key 30, temporarily cuts off power to channels except for important electronic devices before the generator or motor operation. A delay time can be set, thereby preventing unnecessary discharge of the battery 10.
DC/DC 컨버터(130)는 배터리(10)로부터 전원이 공급되면, 해당 채널의 전자 장치(200)들 각각의 부하 레벨에 적합한 전압으로 변환하여 출력한다. DC/DC 컨버터(130)는 예컨대, 고효율의 벅-부스트 컨버터로 구비된다. DC/DC 컨버터(130)는 하나의 채널로부터 복수 개로 분기된 서브 채널들 각각으로 변환된 전압의 전원을 공급한다.When power is supplied from the battery 10, the DC/DC converter 130 converts the voltage into a voltage suitable for the load level of each electronic device 200 of the corresponding channel and outputs it. The DC/DC converter 130 is, for example, a high-efficiency buck-boost converter. The DC/DC converter 130 supplies power from the converted voltage from one channel to each of the plurality of branched sub-channels.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 DC/DC 컨버터(130)는 벅-부스트 컨버터로 구비되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력 단자(VIN)와 출력 단자(VOUT) 사이에 입력 필터(LIN, CIN), 제1 내지 제4 스위치(A ~ D), 인덕터(L), 센싱 저항(RSENSE), 출력 필터(COUT) 및 벅-부스트 컨트롤러(132) 등을 포함한다.Specifically, the DC/DC converter 130 according to an embodiment of the present invention is provided as a buck-boost converter, and as shown in FIG. 3, the input terminal (V IN ) and the output terminal (V OUT ) are connected. Includes filters (L IN , C IN ), first to fourth switches (A to D), inductor (L), sensing resistor (R SENSE ), output filter (C OUT ), and buck-boost controller 132. do.
입력 필터(LIN, CIN)는 배터리(10)로부터 공급되는 전원(VIN)의 구형파 입력 전류를 필터링한다. 제1 내지 제4 스위치(A ~ D)들은 벅-부스트 컨트롤러(132)의 제어를 받아서 선택적으로 스위칭된다. 인덕터(L)는 제1 내지 제4 스위치(A ~ D)들의 스위칭 동작에 따라 입력되는 전원이 충전되거나 방전된다. 센싱 저항(RSENSE)은 제2 및 제3 스위치(B, C)의 스위칭 동작에 따라 인덕터(L)의 전압을 감지한다. 즉, 센싱 저항(RSENSE)은 양단(SNS+, SNS-)의 전압을 감지하여 인덕터(L)의 충전 전류를 모니터링하고, 감지 전압을 벅-부스트 컨트롤러(132)로 전달한다. 출력 필터(COUT)은 출력 전원의 전압 리플을 제거하도록 필터링한다. 그리고 벅-부스트 컨트롤러(132)는 입력 전압에 따라 DC/DC 컨버터(130)를 동기식 벅(buck) 모드, 부스트(boost) 모드 또는 벅-부스트(buck-boost) 모드로 동작하도록 제어한다.The input filter (L IN , C IN ) filters the square wave input current of the power supply (V IN ) supplied from the battery 10. The first to fourth switches A to D are selectively switched under the control of the buck-boost controller 132. The inductor L is charged or discharged with input power according to the switching operations of the first to fourth switches A to D. The sensing resistor (R SENSE ) detects the voltage of the inductor (L) according to the switching operation of the second and third switches (B, C). That is, the sensing resistor (R SENSE ) monitors the charging current of the inductor (L) by detecting the voltage at both ends (SNS + , SNS - ), and transmits the sensed voltage to the buck-boost controller 132. The output filter (C OUT ) filters to remove voltage ripple of the output power. And the buck-boost controller 132 controls the DC/DC converter 130 to operate in synchronous buck mode, boost mode, or buck-boost mode depending on the input voltage.
즉, 벅-부스터 컨트롤러(132)는 예를 들어, 4-스위치 컨트롤러로 구비되어 입력 전압(VIN)에 따라 자동으로 전환되는 동기식의 벅 모드, 부스트 모드, 벅-부스트 모드를 수행하여 제1 내지 제4 스위치(A ~ D)가 선택적으로 스위칭되도록 제어한다.That is, the buck-booster controller 132 is provided as, for example, a 4-switch controller and performs a synchronous buck mode, boost mode, and buck-boost mode that are automatically switched depending on the input voltage (V IN ), thereby performing the first The to fourth switches (A to D) are controlled to be selectively switched.
여기서, 제1 내지 제4 스위치(A ~ D)의 작동 순서는 동기 신호의 듀티 사이클에 동기되어 입력 전압(VIN)이 원하는 출력 전압(VOUT)보다 크거나, 거의 같거나 또는 작은지에 따라 달라진다.Here, the operating order of the first to fourth switches (A to D) is synchronized with the duty cycle of the synchronization signal and depends on whether the input voltage (V IN ) is greater than, approximately equal to, or less than the desired output voltage (V OUT ). It changes.
구체적으로, 벅-부스터 컨트롤러(132)는 입력 전압(VIN)이 출력 전압(VOUT)보다 크면, 벅 모드로 작동된다. 즉, 제4 스위치(D)는 켜지고(ON), 제3 스위치(C)는 꺼진다(OFF). 동기 신호의 각 사이클이 시작될 때, 제2 스위치(B)가 먼저 켜지고 인덕터(L)의 전류는 벅-부스트 컨트롤러(132)가 센싱 저항(Rsense) 양단(SNS+, SNS-)의 전압을 감지하고, 감지된 전압을 내부의 기준 전압과 비교하여 결정된다. 감지 전압이 기준 전압 아래로 떨어지면, 제2 스위치(B)가 꺼지고, 나머지 사이클 동안에 제1 스위치(A)가 켜진다. 제1 스위치(A)와 제2 스위치(B)가 교대로 커지고 꺼지며 일반적인 동기식 벅 레귤레이터처럼 작동한다. 이 때, 제1 스위치(A)의 듀티 사이클은 벅 모드에서 DC/DC 컨버터(130)의 최대 듀티 사이클의 94% ~ 96%에 도달할 때까지 증가한다.Specifically, the buck-booster controller 132 operates in buck mode when the input voltage (V IN ) is greater than the output voltage (V OUT ). That is, the fourth switch (D) is turned on (ON), and the third switch (C) is turned off (OFF). When each cycle of the synchronization signal starts, the second switch (B) is turned on first, and the current of the inductor (L) is increased by the buck-boost controller 132 detecting the voltage across the sensing resistor (Rsense) (SNS + , SNS - ). and is determined by comparing the sensed voltage with the internal reference voltage. When the sense voltage falls below the reference voltage, the second switch (B) turns off and the first switch (A) turns on for the remainder of the cycle. The first switch (A) and the second switch (B) turn on and off alternately, operating like a typical synchronous buck regulator. At this time, the duty cycle of the first switch (A) increases until it reaches 94% to 96% of the maximum duty cycle of the DC/DC converter 130 in buck mode.
이 후, 입력 전압(VIN)이 출력 전압(VOUT)에 가까워지면, 최대 듀티 사이클에 도달하고, 벅-부스트 컨트롤러(132)는 벅-부스트 모드로 전환된다. 사이클이 제2 스위치(B)와 제4 스위치(D)가 켜진 상태에서 벅-부스트 모드가 시작되면, 제1 스위치(A)와 제3 스위치(C)가 켜진다. 그런 다음에 제3 스위치(C)가 꺼지고 제1 스위치(A)가 켜지며, 제4 스위치(D)가 나머지 사이클 동안 켜진다. 그러나 벅-부스트 컨트롤러(132)가 제1 스위치(A)와 제3 스위치(C)가 켜진 상태에서 시작되면, 제2 스위치(B)와 제4 스위치(D)가 켜지고, 그런 다음에 제2 스위치(B)가 꺼지고 제4 스위치(D)가 켜진 상태로 유지되며, 나머지 사이클 동안 제1 스위치(A)가 켜진다.Afterwards, when the input voltage (V IN ) approaches the output voltage (V OUT ), the maximum duty cycle is reached, and the buck-boost controller 132 switches to buck-boost mode. When the cycle begins with the buck-boost mode with the second switch (B) and the fourth switch (D) turned on, the first switch (A) and the third switch (C) are turned on. The third switch (C) is then turned off, the first switch (A) is turned on, and the fourth switch (D) is turned on for the remainder of the cycle. However, if the buck-boost controller 132 starts with the first switch (A) and the third switch (C) turned on, the second switch (B) and the fourth switch (D) are turned on, and then the second switch (B) and the fourth switch (D) are turned on. Switch B is turned off, fourth switch D remains on, and first switch A is turned on for the remainder of the cycle.
또 입력 전압(VIN)이 출력 전압(VOUT) 보다 훨씬 낮은 경우, 벅-부스트 컨트롤러(132)는 부스트 모드로 작동된다. 즉, 제1 스위치(A)는 항상 켜져 있고, 제2 스위치(B)는 항상 꺼져 있다. 각 사이클이 시작되면, 제3 스위치(C)가 먼저 켜지고 센싱 저항(RSENSE)을 통해 인덕터(L)의 전류가 모니터링된다. 센싱 저항(RSENSE) 양단(SNS+, SNS-)의 전압이 기준 전압 이상으로 상승하면, 나머지 사이클 동안에 제3 스위치(C)가 꺼지고 제4 스위치(D)가 켜진다. 제3 스위치(C)와 제1 스위치(A)는 교대로 켜지고 꺼지며, 일반적인 동기식 부스트 레귤레이터처럼 작동한다. 제3 스위치(C)의 듀티 사이클은 부스트 모드에서 DC/DC 컨버터(130)의 최소 듀티 사이클이 4% ~ 6%에 도달할 때까지 감소한다. 이 최소 듀티 사이클에 도달하면, 벅-부스트 컨트롤러(132)는 벅-부스트 모드로 전환된다.Also, when the input voltage (V IN ) is much lower than the output voltage (V OUT ), the buck-boost controller 132 operates in boost mode. That is, the first switch (A) is always turned on, and the second switch (B) is always turned off. When each cycle starts, the third switch (C) is turned on first and the current in the inductor (L) is monitored through the sensing resistor (R SENSE ). When the voltage across the sensing resistor (R SENSE ) (SNS + , SNS - ) rises above the reference voltage, the third switch (C) is turned off and the fourth switch (D) is turned on during the remaining cycle. The third switch (C) and the first switch (A) turn on and off alternately and operate like a typical synchronous boost regulator. The duty cycle of the third switch (C) decreases until the minimum duty cycle of the DC/DC converter 130 reaches 4% to 6% in boost mode. Once this minimum duty cycle is reached, buck-boost controller 132 switches to buck-boost mode.
그리고 컨트롤 유닛(102)은 배터리(10)로부터 전원이 공급되면, DC/DC 컨버터(130)의 동작을 제어한다. 컨트롤 유닛(102)은 배터리(10)로부터 공급되는 전원의 전압을 각 채널별로 감지하고, 설정된 딜레이 타임에 따라 지연 회로(140, 142)들을 순차적으로 개폐되도록 제어한다. 이를 위해 컨트롤 유닛(102)은 각 채널별 딜레이 타임을 설정하고, 설정된 딜레이 타임에 따라 순차적으로 각 채널의 전원을 공급하도록 지연 회로(140, 142)를 제어한다.And the control unit 102 controls the operation of the DC/DC converter 130 when power is supplied from the battery 10. The control unit 102 detects the voltage of the power supplied from the battery 10 for each channel and controls the delay circuits 140 and 142 to be sequentially opened and closed according to the set delay time. To this end, the control unit 102 sets a delay time for each channel and controls the delay circuits 140 and 142 to sequentially supply power to each channel according to the set delay time.
이러한 본 발명의 전원 안정화 장치(100)는 차량(2)의 내부에 설치가 용이하도록 함체 형태로 구비되고, 일면에 배터리(10)로부터 전원을 공급받는 커넥터(즉, 입력 포트)가 구비되고, 다른 면에 전자 장치(20)들이 전기적으로 연결되는 복수 개의 커텍터(즉, 출력 포트)(150 ~ 154)가 구비된다.The power stabilization device 100 of the present invention is provided in the form of a case to facilitate installation inside the vehicle 2, and is provided with a connector (i.e., input port) on one side to receive power from the battery 10, On the other side, a plurality of connectors (i.e., output ports) 150 to 154 through which the electronic devices 20 are electrically connected are provided.
또 전원 안정화 장치(100)는 복수 개의 채널로 전원을 분배하여 배터리(10)의 전원을 커넥터(150 ~ 154)에 장착된 전자 장치(200)들로 정전압으로 공급하고, 차량(2)의 다른 전기 장치나 전자 장치(200)에 영향을 끼치지 않게 조절하여 차량(2)의 모든 장비가 동시에 다운되는 현상을 방지함으로서, 차량 운행 및 전자 장치(200)의 안정적인 운영이 가능하게 한다.In addition, the power stabilization device 100 distributes power to a plurality of channels to supply power from the battery 10 at a constant voltage to the electronic devices 200 mounted on the connectors 150 to 154, and to other devices in the vehicle 2. It is adjusted so as not to affect the electric or electronic device 200 to prevent all equipment of the vehicle 2 from going down at the same time, thereby enabling stable operation of the vehicle and the electronic device 200.
본 발명의 실시예에 따른 전원 안정화 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 버스 차량의 배터리(10)로부터 전원 예컨대, 18V ~ 30V 범위의 직류 전압을 입력받아 복수 개의 채널별 각각으로 24V의 직류 전압을 출력한다.As shown in FIG. 4, the power stabilization device 100 according to an embodiment of the present invention receives a direct current voltage, for example, in the range of 18V to 30V, from the battery 10 of a bus vehicle and supplies 24V to each of a plurality of channels. Outputs a direct current voltage of
전원 안정화 장치(100)는 24V 전원을 8개의 채널 이상으로 분배하고, 서지 보호, 과전압 보호, 저전압 보호, 각 채널별 딜레이 타임 설정하고, 전원 보드 고장 시, 중요 장비에 전원을 항상 공급할 수 있도록 자동 절체 회로(120)를 내장한다. 컨트롤 유닛(102)은 ACC 전원을 감지하여 제너레이터 또는 모터의 동작 전 중요 장비를 제외한 전원을 차단하여 배터리(10)의 불필요한 방전을 방지한다.The power stabilization device 100 distributes 24V power to more than 8 channels, provides surge protection, overvoltage protection, undervoltage protection, and sets delay times for each channel, and automatically provides power to important equipment in the event of a power board failure. A switching circuit 120 is built-in. The control unit 102 detects the ACC power and cuts off power except for important equipment before operating the generator or motor to prevent unnecessary discharge of the battery 10.
이러한 전원 안정화 장치(100)는 전자 장치(200)의 추가 설치가 용이하도록 채널수의 확장성을 확보하고, 복수 개의 포트가 형성되는 함체 형태로 구비되어 유지 보수가 용이하게 한다. 또 과전압, 저전압, 서지 등 전기적인 불안 요소를 사전에 차단하여 전원 공급을 안정적으로 유지한다. 주요 장비의 경우, 포트 불량으로 인한 전원 공급 차단을 방지하기 위해 전원 공급을 병렬로 처리할 수 있도록 절체 기능을 제공한다.This power stabilization device 100 ensures scalability in the number of channels to facilitate additional installation of the electronic device 200, and is provided in the form of a housing with a plurality of ports to facilitate maintenance. In addition, it prevents electrical instability factors such as overvoltage, low voltage, and surges in advance to maintain a stable power supply. For major equipment, a switching function is provided to process power supply in parallel to prevent power supply interruption due to port failure.
이를 위해 이 실시예의 전원 안정화 장치(100)는 복수 개의 채널들을 하나의 DC/DC 컨버터(130 : 130a, 130b)에 대응하여 그룹화하여 구성된다. 또 전원 안정화 장치(100)는 채널 그룹별 각각에 하나의 자동 절체 회로(120a, 120b)와, 하나의 DC/DC 컨버터(130a, 130b)가 상호 병렬로 연결되도록 구비된다.To this end, the power stabilization device 100 of this embodiment is configured by grouping a plurality of channels corresponding to one DC/DC converter (130: 130a, 130b). In addition, the power stabilization device 100 is provided with one automatic switching circuit (120a, 120b) and one DC/DC converter (130a, 130b) connected in parallel for each channel group.
구체적으로, 이 실시예의 전원 안정화 장치(100)는 배터리(10)로부터 상시 전원을 공급하는 적어도 하나의 비상용 커넥터(150)와, 10개의 채널별 각각에 장착되는 10개의 전자 장치용 커넥터(152, 154a ~ 154d)들을 구비한다. 물론 채널은 필요에 따라 확장될 수 있다.Specifically, the power stabilization device 100 of this embodiment includes at least one emergency connector 150 that supplies power at all times from the battery 10, and 10 electronic device connectors 152 mounted on each of 10 channels. 154a ~ 154d) are provided. Of course, channels can be expanded as needed.
또 전원 안정화 장치(100)는 복수 개의 채널들을 하나의 DC/DC 컨버터(130 : 130a, 130b)에 대응하여 2개로 그룹화하여 구성된다. 즉, 제1 그룹에는 제1 내지 제5 채널(채널1 ~ 채널4, 예비1) 각각에 연결된 제1 내지 제5 전자 장치용 커넥터(152, 154a ~ 154d)가 구비되고, 제2 그룹에는 제6 내지 제10 채널(채널5 ~ 채널8, 예비2) 각각에 연결된 제6 내지 제10 전자 장치용 커넥터(154e ~ 154i)가 구비된다.In addition, the power stabilization device 100 is configured by grouping a plurality of channels into two corresponding to one DC/DC converter (130: 130a, 130b). That is, the first group is provided with first to fifth electronic device connectors 152, 154a to 154d connected to each of the first to fifth channels (channels 1 to 4, reserve 1), and the second group is provided with Connectors 154e to 154i for 6th to 10th electronic devices are provided, respectively, connected to the 6th to 10th channels (channels 5 to 8, spare 2).
제1 그룹에 대해, 제1 채널(채널1)에는 배터리(10)와 제1 전자 장치용 커넥터(152) 사이에 제1 퓨즈(110)와 제1 지연 회로(140)가 구비된다.For the first group, the first channel (channel 1) includes a first fuse 110 and a first delay circuit 140 between the battery 10 and the first electronic device connector 152.
제2 내지 제5 채널(채널2 ~ 채널4, 예비1)에는 제2 및 제3 퓨즈(112a, 114a)와 제1 자동 절체 회로(120a) 및 제1 DC/DC 컨버터(130a)이 구비되고, 제1 DC/DC 컨버터(130a)로부터 분기된 서브 채널이 형성되어 제2 내지 제5 전자 장치용 커넥터(154a ~ 154d)들 각각이 장착된다. 제2 퓨즈(112a)와 제1 자동 절체 회로(120a)는 배터리(10)와 제1 DC/DC 컨버터(130a) 사이에 상호 직렬로 연결되고, 제3 퓨즈(114a)와 제1 DC/DC 컨버터(130a)는 배터리(10)와 제2 내지 제5 전자 장치용 커넥터(154a ~ 154d) 사이에 상호 직렬로 연결되며, 제1 자동 절체 회로(120a)와 제1 DC/DC 컨버터(130a)는 배터리(10)에 대해 상호 병렬로 연결된다. 또 제1 DC/DC 컨버터(130a)와 제2 내지 제5 전자 장치용 커넥터(154a ~ 154d)들 사이에는 제2 내지 제4 지연 회로(142a ~ 142c)가 구비된다. 이 때, 제4 및 제5 전자 장치용 커넥터(154c, 154d)들은 제4 지연 회로(142c)로부터 분기된 제4 및 제5 채널(채널4, 예비1) 각각에 장착된다.The second to fifth channels (channels 2 to 4, spare 1) are equipped with second and third fuses (112a, 114a), a first automatic transfer circuit (120a), and a first DC/DC converter (130a). , a sub-channel branched from the first DC/DC converter 130a is formed and each of the second to fifth electronic device connectors 154a to 154d is mounted. The second fuse 112a and the first automatic transfer circuit 120a are connected in series between the battery 10 and the first DC/DC converter 130a, and the third fuse 114a and the first DC/DC converter are connected in series. The converter 130a is connected in series between the battery 10 and the second to fifth electronic device connectors 154a to 154d, and includes the first automatic transfer circuit 120a and the first DC/DC converter 130a. are connected in parallel with each other to the battery 10. Additionally, second to fourth delay circuits 142a to 142c are provided between the first DC/DC converter 130a and the second to fifth electronic device connectors 154a to 154d. At this time, the fourth and fifth electronic device connectors 154c and 154d are respectively mounted on the fourth and fifth channels (channel 4, spare 1) branched from the fourth delay circuit 142c.
또 제2 그룹의 제6 내지 제10 채널(채널5 ~ 채널8, 예비2)은 제1 그룹의 채널들과 대체로 유사하게 구성된다.Additionally, the 6th to 10th channels (channels 5 to 8, reserve 2) of the second group are configured generally similarly to the channels of the first group.
즉, 제6 내지 제10 채널(채널5 ~ 채널8, 예비2)에는 제4 및 제5 퓨즈(112b, 114b)와 제2 자동 절체 회로(120b) 및 제2 DC/DC 컨버터(130b)이 구비되고, 제2 DC/DC 컨버터(130b)로부터 분기된 서브 채널이 형성되어 제6 내지 제10 전자 장치용 커넥터(154e ~ 154i)들 각각이 장착된다. That is, the 6th to 10th channels (channels 5 to 8, spare 2) include the 4th and 5th fuses (112b, 114b), the second automatic transfer circuit (120b), and the second DC/DC converter (130b). A sub-channel branched from the second DC/DC converter 130b is formed, and each of the sixth to tenth electronic device connectors 154e to 154i is mounted.
제4 퓨즈(112b)와 제2 자동 절체 회로(120b)는 배터리(10)와 제2 DC/DC 컨버터(130b) 사이에 상호 직렬로 연결되고, 제5 퓨즈(114b)와 제3 DC/DC 컨버터(130b)는 배터리(10)와 제6 내지 제10 전자 장치용 커넥터(154e ~ 154i) 사이에 상호 직렬로 연결되며, 제2 자동 절체 회로(120b)와 제2 DC/DC 컨버터(130b)는 배터리(10)에 대해 상호 병렬로 연결된다. 또 제2 DC/DC 컨버터(130b)와 제6 내지 제10 전자 장치용 커넥터(154e ~ 154i)들 사이에는 제5 내지 제8 지연 회로(142d ~ 142g)가 구비된다. 이 때, 제9 및 제10 전자 장치용 커넥터(154h, 154i)들은 제8 지연 회로(142g)로부터 분기된 제9 및 제10 채널(채널8, 예비2) 각각에 장착된다.The fourth fuse 112b and the second automatic transfer circuit 120b are connected in series between the battery 10 and the second DC/DC converter 130b, and the fifth fuse 114b and the third DC/DC The converter 130b is connected in series between the battery 10 and the sixth to tenth electronic device connectors 154e to 154i, and includes a second automatic transfer circuit 120b and a second DC/DC converter 130b. are connected in parallel with each other to the battery 10. Additionally, fifth to eighth delay circuits 142d to 142g are provided between the second DC/DC converter 130b and the sixth to tenth electronic device connectors 154e to 154i. At this time, the 9th and 10th electronic device connectors 154h and 154i are mounted on each of the 9th and 10th channels (channel 8, spare 2) branched from the eighth delay circuit 142g.
그리고 컨트롤 유닛(MCU)(102)는 배터리(10)와 제1 내지 제10 채널(채널1 ~ 채널4, 예비1, 채널5 ~ 채널8, 예비2)들 각각에 전기적으로 연결된다. 컨트롤 유닛(102)은 예를 들어, 약 500ms ~ 1초 범위의 각 채널별 딜레이 타임을 설정한다.And the control unit (MCU) 102 is electrically connected to the battery 10 and each of the first to tenth channels (channels 1 to 4, spare 1, channels 5 to channel 8, spare 2). The control unit 102 sets the delay time for each channel, for example, in the range of about 500 ms to 1 second.
이 실시예에서, 제1 및 제2 자동 절체 회로(120a, 120b)들 각각은 릴레이 회로로 구비되고, 제1 내지 제8 지연 회로(140, 142a ~ 142g)들 각각은 스위칭 회로로 구비되며, 제1 및 제2 DC/DC 컨버터(130a, 130b)들 각각은 도 3에 도시된 벅-부스트 컨버터로 구비된다.In this embodiment, each of the first and second automatic transfer circuits 120a and 120b is provided as a relay circuit, and each of the first to eighth delay circuits 140, 142a to 142g is provided as a switching circuit, Each of the first and second DC/DC converters 130a and 130b is equipped with a buck-boost converter shown in FIG. 3.
제1 채널(채널1)에는 24V, 300W의 행선지 안내 표시판이 설치되고, 제2 채널(채널2)에는 24V, 60W의 노선 안내 전광판, 제3 채널(채널3)에는 24V, 60W의 버스 모니터 장치, 제4 채널(채널4)에는 24V, 15W의 빈자리 표시 장치가 설치되며, 제5 채널(예비1)은 24V, 100W의 예비 전원으로 사용된다.A 24V, 300W destination information board is installed in the first channel (channel 1), a 24V, 60W route information signboard is installed in the second channel (channel 2), and a 24V, 60W bus monitor is installed in the third channel (channel 3). , a 24V, 15W vacancy display device is installed in the fourth channel (channel 4), and the fifth channel (spare 1) is used as a spare power source of 24V, 100W.
또 제6 채널(채널5)에는 24V, 100W의 교통 카드 결제 단말기, 제7 채널(채널6)에는 24V, 10W의 교통 카드 결제용 통신 장치(모뎀), 제8 채널(채널7)에는 24V, 40W의 후방 감지기, 제9 채널(채널8)에는 24V, 3.5W의 ADAS 시스템이 설치되며, 그리고 제10 채널(예비2)은 24V, 50W의 예비 전원으로 사용된다.In addition, the 6th channel (channel 5) is a 24V, 100W transportation card payment terminal, the 7th channel (channel 6) is a 24V, 10W transportation card payment communication device (modem), and the 8th channel (channel 7) is a 24V, A 40W rear sensor, a 24V, 3.5W ADAS system is installed in the 9th channel (channel 8), and the 10th channel (spare 2) is used as a 24V, 50W spare power source.
따라서 이 실시예의 전원 안정화 장치(100)는 배터리(10)로부터 전원을 공급받아서 중요 장비로 항상 전원을 공급하기 위한 적어도 하나의 채널에 상시 전원을 공급하고, 복수 개의 다른 채널들 각각으로 전원을 분배하고 컨트롤 유닛(102)이 제1 및 제2 DC/DC 컨버터(130a, 130b)를 제어하여 각 채널별로 안정적인 전압을 공급한다. 이 때, 제1 및 제2 그룹 각각에서 서지, 과전압, 과전류 등으로 인해 제3 및 제5 퓨즈(114a, 114b) 중 어느 하나가 단선되거나 제1 및 제2 DC/DC 컨버터(130a, 130b) 중 어느 하나에 고장이 발생되면, 제1 또는 제2 자동 절체 회로(120a 또는 120b)를 통해 자동 전환되어 해당 채널들로 전원을 공급하도록 동작한다.Therefore, the power stabilization device 100 of this embodiment receives power from the battery 10, supplies power at all times to at least one channel for always supplying power to important equipment, and distributes power to each of a plurality of other channels. And the control unit 102 controls the first and second DC/DC converters 130a and 130b to supply a stable voltage for each channel. At this time, in each of the first and second groups, one of the third and fifth fuses (114a, 114b) is blown due to surge, overvoltage, overcurrent, etc., or the first and second DC/DC converters (130a, 130b) are disconnected. If a failure occurs in any one of the channels, it is automatically switched through the first or second automatic transfer circuit (120a or 120b) and operates to supply power to the corresponding channels.
또 전원 안정화 장치(100)는 컨트롤 유닛(102)이 각 채널들 각각의 전압을 감지하고, 버스 차량의 시동 시, 배터리(10)로부터 동시에 모든 전자 장치(200)들로 전원이 공급되어 과부하가 발생되는 것을 방지하도록 제1 내지 제4 지연 회로(140, 142a ~ 142g)들 각각을 설정된 딜레이 타임에 따라 순차적으로 제어한다.In addition, the power stabilization device 100 has the control unit 102 detecting the voltage of each channel, and when the bus vehicle starts, power is supplied from the battery 10 to all electronic devices 200 at the same time to prevent overload. To prevent this from occurring, each of the first to fourth delay circuits 140, 142a to 142g is sequentially controlled according to a set delay time.
또 전원 안정화 장치(100)는 자동 절체 회로(120)를 이용하여 전원 공급 중 특정 채널에서 회로, 커넥터 등에 의한 고장이 발생되면, 차량(2)의 차량 운행에 반드시 필요하거나 중요한 기능의 전자 장치들로 항상 전원을 인가할 수 있도록 해당 채널을 정상적인 다른 채널로 자동 전환하여 해당 채널에서의 고장 발생 시, 중요 전자 장치들로의 전원 공급이 차단되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the power stabilization device 100 uses the automatic transfer circuit 120, so that when a failure due to a circuit, connector, etc. occurs in a specific channel during power supply, the electronic devices with essential or important functions for the operation of the vehicle 2 By automatically switching the channel to another normal channel so that power can always be applied, the power supply to important electronic devices can be prevented from being cut off when a malfunction occurs in the channel.
이상에서, 본 발명에 따른 차량용 전원 안정화 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.In the above, the configuration and operation of the power stabilization device for a vehicle according to the present invention are shown in accordance with the detailed description and drawings, but this is merely an example and various changes and modifications are made without departing from the technical spirit of the present invention. This is possible.
2 : 차량
10 : 배터리
20 : 얼터네이터(또는 모터)
30 : 시동키
100 : 전원 안정화 장치
102 : 컨트롤 유닛
110 ~ 114 : 퓨즈
120 : 자동 절체 회로
130 : DC/DC 컨버터
132 : 벅-부스트 컨트롤러
140, 142 : 지연 회로
150 ~ 154 : 커넥터
200 : 전자 장치2: vehicle
10: battery
20: Alternator (or motor)
30: Ignition key
100: Power stabilizer
102: control unit
110 ~ 114: Fuse
120: automatic transfer circuit
130: DC/DC converter
132: Buck-boost controller
140, 142: delay circuit
150 ~ 154: Connector
200: electronic device
Claims (3)
차량의 배터리로부터 공급되는 전원을 분배하는 복수 개의 채널을 형성하고, 상기 채널 각각에 구비되고 상기 차량에 설치되는 복수 개의 전자 장치들 각각이 전기적으로 연결되도록 장착되어 상기 배터리로부터 전원을 공급받는 복수 개의 커넥터;
상기 배터리로부터 상기 커넥터들 각각으로 설정된 딜레이 타임에 따라 전원을 공급하도록 스위칭되는 복수 개의 지연 회로;
특정 채널에서의 전원 공급 중 고장 발생 시, 다른 채널로 전원 공급이 이루어지도록 자동 전환하는 자동 절체 회로;
상기 배터리로부터 전원을 공급받아서 채널별 각각에 설치된 상기 전자 장치들 각각의 전원을 출력하는 DC/DC 컨버터; 및
상기 배터리로부터 전원이 공급되면, 상기 DC/DC 컨버터를 제어하고, 채널별 공급되는 전압을 감지하고, 상기 채널들 각각의 전원 공급을 조절하는 딜레이 타임을 설정하고, 딜레이 타임에 대응하여 상기 채널들로 전원을 순차적으로 공급하도록 상기 지연 회로들을 제어하는 컨트롤 유닛;을 포함하되,
상기 차량용 전원 안정화 장치는,
복수 개의 채널들을 하나의 상기 DC/DC 컨버터에 대응하여 그룹화하여 구성되고;
그룹화된 채널들 중 하나의 채널에 상기 자동 절체 회로가 구비되고, 나머지 채널에 상기 DC/DC 컨버터가 구비되어 상기 자동 절체 회로와 상기 DC/DC 컨버터가 상호 병렬로 연결되며; 그리고
상기 DC/DC 컨버터에 의해 상기 나머지 채널들이 분기되어 형성되며 상기 나머지 채널들 각각에 상기 지연 회로와 상기 커넥터가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 안정화 장치.
In automotive power stabilization devices:
A plurality of channels are formed to distribute power supplied from the battery of the vehicle, and a plurality of electronic devices provided in each of the channels and installed in the vehicle are electrically connected to each other and receive power from the battery. connector;
a plurality of delay circuits switched to supply power from the battery to each of the connectors according to a set delay time;
An automatic transfer circuit that automatically switches the power supply to another channel when a failure occurs while supplying power to a specific channel;
A DC/DC converter that receives power from the battery and outputs power to each of the electronic devices installed in each channel; and
When power is supplied from the battery, the DC/DC converter is controlled, the voltage supplied to each channel is detected, a delay time to adjust the power supply to each channel is set, and the channels are connected in response to the delay time. Includes a control unit that controls the delay circuits to sequentially supply power to
The vehicle power stabilization device,
It is configured by grouping a plurality of channels corresponding to one of the DC/DC converters;
The automatic switching circuit is provided in one channel among the grouped channels, and the DC/DC converter is provided in the remaining channel, so that the automatic switching circuit and the DC/DC converter are connected in parallel with each other; and
A power stabilization device for a vehicle, characterized in that the remaining channels are branched by the DC/DC converter, and the delay circuit and the connector are provided in each of the remaining channels.
상기 DC/DC 컨버터는 벅-부스트 컨버터로 구비되고,
상기 배터리와 상기 지연 회로 사이에 구비되는 제1 내지 제4 스위치;
상기 제2 및 상기 제3 스위치 사이에 구비되고, 상기 제1 내지 상기 제4 스위치들의 스위칭 동작에 의해 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 충방전하는 인덕터;
상기 제2 및 상기 제3 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 인덕터 양단의 전압을 감지하는 센싱 저항; 및
상기 컨트롤 유닛으로부터 제어를 받아서 상기 배터리로부터 공급되는 전원의 입력 전압에 따라 상기 제1 내지 상기 제4 스위치를 선택적으로 스위칭하도록 제어하고, 상기 센싱 저항으로부터 감지된 전압을 기준 전압과 비교하여 벅 모드, 부스트 모드 및 벅-부스트 모드로 작동되게 상기 제1 내지 상기 제4 스위치들을 선택적으로 제어하는 벅-부스트 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 안정화 장치.
In claim 1,
The DC/DC converter is provided as a buck-boost converter,
first to fourth switches provided between the battery and the delay circuit;
an inductor provided between the second and third switches and charging and discharging power supplied from the battery by switching operations of the first to fourth switches;
a sensing resistor that senses the voltage across the inductor according to the switching operations of the second and third switches; and
Receives control from the control unit and controls the first to fourth switches to selectively switch according to the input voltage of the power supplied from the battery, and compares the voltage detected from the sensing resistor with a reference voltage to select a buck mode, A power stabilizing device for a vehicle, comprising a buck-boost controller that selectively controls the first to fourth switches to operate in boost mode and buck-boost mode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020220118078A KR102678384B1 (en) | 2022-09-19 | 2022-09-19 | Power stabilizing apparatus for vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020220118078A KR102678384B1 (en) | 2022-09-19 | 2022-09-19 | Power stabilizing apparatus for vehicles |
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KR20240039464A KR20240039464A (en) | 2024-03-26 |
KR102678384B1 true KR102678384B1 (en) | 2024-06-25 |
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ID=90472990
Family Applications (1)
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2022
- 2022-09-19 KR KR1020220118078A patent/KR102678384B1/en active IP Right Grant
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