KR101613620B1 - 멀티페이즈형 dc-dc 컨버터 제어 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

멀티페이즈형 dc-dc 컨버터 제어 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 효율이 극대화되도록 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터를 제어하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전력 효율이 향상되도록 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 제어 장치는, 전력 지령값을 수신하는 통신부; 제어신호를 DC-DC 컨버터로 발생시키는 제어신호 발생부; 및 시스템의 전력이 상기 전력 지령값에 도달되도록 상기 제어신호 발생부를 이용하여 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 점진적으로 증가시키되, 상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가된 시점에서의 시스템 전력 효율과 상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가되기 전의 과거 시스템 전력 효율을 비교하여 시스템의 전력 효율이 감소되면, 증가된 전류 지령값이 바로 직전의 전류 지령값으로 회귀되도록 상기 특정 DC-DC 컨버터로 제어신호를 발생시키는 컨버터 제어부를 포함한다.

Description

멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 제어 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR CONTROLLING MULTI-PHASES DC-DC CONVERTER AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 효율이 극대화되도록 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터를 제어하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
최근 차량용 48V 시스템이 보급됨에 따라, 기존의 12V 시스템과 48V 시스템의 전기 흐름을 제어하기 위한, 양방향 DC-DC 컨버터의 필요성이 대두되었다. 상기 양방향 DC-DC는 지령 신호에 따라 스위칭을 제어하여, 부스트 모드(boost mode) 또는 벅 모드(buck mode)로 동작한다. 아래의 특허문헌은 양방향 DC-DC 컨버터 및 그의 제어방법에 대해서 개시한다.
한편, 차량용 배터리 시스템이 고용량으로 개발됨에 따라, 양방향 DC-DC 컨버터는 고용량을 수용하기 위하여 멀티페이즈(multi-phases) 구조로 개발되고 있다. 상기 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터는 요구되는 전력에 따라 각 DC-DC 컨버터의 구동 개수가 결정되고, 이에 구동 개수에 따라 각 DC-DC 컨버터가 순차적으로 구동된다.
그런데 차량용 48V 시스템의 경우, 도로 환경, 운전자의 운전 습관 등에 따라 양방향 DC-DC 컨버터의 동작 용량이 수시로 변화고, 입력단과 출력단의 배터리의 전류도 크게 변화한다. 이에 따라, 이렇게 변화되는 입력단과 출력단의 전류를 고려하지 않고, 사전에 설정된 방식과 요구되는 전력량에 근거하여 각 DC-DC 컨버터의 순차 구동을 진행하는 경우, 전체 시스템의 효율이 낮은 구간이 발생하게 되는 문제점이 있다. 부연하면, 전력 효율을 고려하지 않고, 요구되는 전력량에 근거하여 각 DC-DC 컨버터의 구동 상태를 제어하게 되는 경우에, DC-DC 컨버터의 불필요한 페이즈가 구동되어 시스템의 전력 효율이 저하와 시스템의 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2010-0115087호
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 시스템의 효율을 극대화되도록 각 DC-DC 컨버터의 구동 시점과 전류 지령값을 제어하는 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 제어 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 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 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른, 전력 효율이 향상되도록 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 제어 장치는, 전력 지령값을 수신하는 통신부; 제어신호를 DC-DC 컨버터로 발생시키는 제어신호 발생부; 및 시스템의 전력이 상기 전력 지령값에 도달되도록 상기 제어신호 발생부를 이용하여 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 점진적으로 증가시키되, 상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가된 시점에서의 시스템 전력 효율과 상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가되기 전의 과거 시스템 전력 효율을 비교하여 시스템의 전력 효율이 감소되면, 증가된 전류 지령값이 바로 직전의 전류 지령값으로 회귀되도록 상기 특정 DC-DC 컨버터로 제어신호를 발생시키는 컨버터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따른, 전력 효율이 향상되도록 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 방법은, 전력 지령값을 수신하는 수신 단계; 시스템의 전력이 상기 전력 지령값에 도달되도록 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값이 사전에 설정된 값만큼 점진적으로 증가되도록 제어신호를 발생시키는 제어신호 발생 단계; 상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가된 시점에서의 시스템 전력 효율과 상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가되기 전의 과거 시스템 전력 효율을 비교하여 시스템의 전력 효율이 감소되는지 여부를 판별하는 판별 단계; 및 상기 판별 결과 시스템 전력 효율이 감소되면 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값 증가를 중단하고, 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값이 상기 설정된 값만큼 감소되도록 제어신호를 발생시켜 증가된 전류 지령값을 바로 직전의 전류 지령값으로 회귀시키는 회귀 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 점진적으로 증가시켜, 이 DC-DC 컨버터의 전력 효율이 극대화시키는 전류 지령값이 확인되면, 이 전류 지령값을 상기 DC-DC 컨버터의 전류 지령값으로서 고정하고, 더불어 다른 DC-DC 컨버터가 구동되도록 시스템을 제어함으로써, 개별 DC-DC 컨버터의 효율을 극대화하여 최종적으로 시스템의 전력 효율을 향상시키는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 각각의 DC-DC 컨버터가 임계 전류를 초과하여 전류가 유입되지 않도록 제어함으로써, DC-DC 컨버터의 안정성과 시스템의 내구성을 향상시키는 장점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예 따른, 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템의 동작을 제어하는 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제어 장치에서 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예 따른, 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)은, 복수의 전압 센서(21, 22), 복수의 전류 센서(31, 32), 복수의 릴레이(41, 42), 복수의 커패시터(51, 52) 및 고전압 단자와 저전압 단자를 연결하며 복수의 DC-DC 컨버터들(60a, 60b, 60c, 60d)이 병렬 접속되어 멀티페이즈(multi phases)를 구성하는 병렬 컨버터 모듈(60) 및 각 스위치의 온/오프를 제어하는 제어 장치(70)를 포함한다.
저전압 전원(11)은 고전압 전원(12)보다 낮은 전압을 가지며 충방전이 가능한 전원 장치로서, 12V 배터리가 채택될 수 있다. 상기 저전압 전원(11)은 저전압 릴레이(41)가 턴 온(turn on)되면, 병렬 컨버터 모듈(60)과 전기적으로 연결되어, 저전압 전원을 사용하는 부하 장치로 전원을 인가하거나 고전압 전원(12)을 충전시킨다.
고전압 전원(12)은 저전압 전원(11)보다 높은 전압을 가지며 충방전이 가능한 전원 장치로서, 48V 배터리가 채택될 수 있으며, 울트라 커패시터가 채택될 수도 있다. 상기 고전압 전원(12)은 고전압 릴레이(42)가 턴 온되면, 병렬 컨버터 모듈(60)과 전기적으로 연결되어, 고전압 전원을 사용하는 부하 장치로 전원을 인가하거나 저전압 전원(11)을 충전시킨다.
전압 센서(21, 22)는 고전압 전원(12) 또는 저전압 전원(11)에 연결되어, 고전압 전원(12)의 입/출력 전압 또는 저전압 전원(11)의 입/출력 전압을 측정하고, 이 측정된 전압 값을 제어 장치(70)로 전달한다. 즉, 고전압 전원(12)에 연결된 전압 센서(22)는 상기 고전압 전원(12)의 입력 전압 또는 출력 전압을 센싱하여, 센싱한 결과값을 제어 장치(70)로 전달하고, 저전압 전원(11)에 연결된 전압 센서(21)는 상기 저전압 전원(11)에서 발생하는 입력 전압 또는 출력 전압을 센싱하여, 센싱한 결과값을 제어 장치(70)로 전달한다.
복수의 전류 센서(31, 32) 중에서, 고전압 단자 측에 연결된 고전압 전류 센서(32)는 고전압 전원(12)에서 발생하는 입력 전류 또는 출력 전류를 센싱하여, 센싱한 전류값을 제어 장치(70)로 전달한다. 또한, 저전압 단자 측에 연결된 저전압 전류 센서(31)는 저전압 전원(11)에서 발생한 입력 전류 또는 출력 전류를 센싱하여, 제어 장치(70)로 전달한다.
릴레이(41, 42)는 제어 장치(70)의 제어에 의해서 턴 온(turn on)되어, 전원(11, 12)과 병렬 컨버터 모듈(60)을 연결한다.
커패시터(51, 52)는 고전압 전원(12), 저전압 전원(11) 각각에 연결되며, 바람직하게는 출력 평활용 커패시터가 사용된다.
병렬 컨버터 모듈(60)은 멀티페이즈를 구성하는 복수의 DC-DC 컨버터들(60a, 60b, 60c, 60d)을 포함한다. 상기 각각의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)는 고유의 식별정보를 갖는다. 예컨대, 60a, 60b, 60c, 60d의 참조부호를 가지는 DC-DC 컨버터는 숫자 '1', '2', '3', '4'를 각각 부여받을 수 있다.
각 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)는 인덕터(61a, 61b, 61c, 61d), 전류 센서(62a, 62b, 62c, 62d), 서로 상보적으로 동작하는 한 쌍의 스위치(63a~63d, 64a~64d)를 포함한다.
DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 포함된 한 쌍의 스위치(63a~63d, 64a~64d)는 고전압 스위치(63a~63d)와 저전압 스위치(64a~64d)로 구분되며, 각 스위치(63a~63d, 64a~64d)는 제어 장치(70)의 제어에 따라 턴 온되거나 턴 오프된다. 바람직하게, 스위치는 제어 장치(70)에서 생성된 PWM(Pulse Width Modulation)에 근거하여 턴 온되거나 턴 오프된다. 특히, 각각의 스위치(63a~63d, 64a~64d)는 중에서, 동일 페이즈 즉, 동일한 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 포함된 저전압 스위치(64a~64d)와 고전압 스위치(63a~63d)는 서로 상보적으로 동작한다. 즉, 저전압 스위치(64a~64d)가 턴 온되면, 이 저전압 스위치(64a~64d)와 동일한 페이즈에 위치한 고전압 스위치(63a~63d)는 턴 오프되고, 또한 고전압 스위치(63a~63d)가 턴 온되면 동일 페이즈에 위치한 저전압 스위치(64a~64d)가 턴 오프된다.
한편, 저전압 전원(11)에서 고전압 전원(12)으로 전류가 이동될 때, 저전압 스위치(64a~64d)가 메인 스위치로서 작동하고, 반대로 고전압 전원(12)에서 저전압 전원(11)으로 전류가 이동될 때, 고전압 스위치(63a~63d)가 메인 스위치로 작동한다. 바람직하게, 각각의 스위치(63a~63d, 64a~64d)는 반도체 스위치로서 바람직하게는 MOSFET이며 게이트 단자(즉, SW1~SW8)가 제어 장치(70)과 연결된다.
인덕터(61a, 61b, 61c, 61d)는 전류가 흐를 때 에너지를 축적하며, 전류 센서(62a, 62b, 62c, 62d)는 상기 인덕터(61a, 61b, 61c, 61d)에서 발생하는 출력 전류를 센싱하여, 제어 장치(70)로 전달하는 기능을 수행한다. 상기 전류 센서(31, 32, 62a~62d)로는 홀(hall) 센서가 채용될 수 있다.
한편, 각각의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)은, 제어 장치(70)의 제어신호에 따라 구동된다. 바람직하게, 각 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)는 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)의 효율이 극대화될 수 있는 제어 신호를 제어 장치(70)로부터 수신한다.
제어 장치(70)는 릴레이(41, 42), 전류 센서(31, 32, 62a~62d), 전압 센서(21, 22), 스위치(63a~63d, 64a~64d) 각각과 전기적으로 연결되고, 더불어 각각의 릴레이(41, 42) 및 스위치(63a~63d, 64a~64d)의 동작을 제어한다. 특히, 제어 장치(70)는 통신을 통해서, 상위 제어기(예컨대, 차량 제어 장치)로부터 전력 지령값을 수신하고, 이 전력 지령값을 토대로 각 페이즈를 형성하는 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 구동 여부를 결정한다. 또한, 제어 장치(70)는 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)의 효율이 극대화될 수 있도록, 각 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 동작을 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템의 동작을 제어하는 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치(70)는 통신부(71), 센싱부(72), 제어신호 발생부(73) 및 컨버터 제어부(74)를 포함한다.
통신부(71)는 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해, 차량의 ECU(electronic control unit) 등과 같은 상위 제어기와 통신하는 기능을 수행한다. 특히, 통신부(71)는 상위 제어기로부터 전력 지령값을 수신한다. 상기 전력 지령값은 상위 제어기에서 요구하는 전력값이다.
센싱부(72)는 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)에서 발생하는 전압과 전류를 측정하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 센싱부(72)는 각각의 전류 센서(31, 32, 62a~62d)를 통해, 고전압 전원(12), 저전압 전원(11), 각각의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에서 발생하는 전류를 측정한다. 또한, 센싱부(72)는 고전압 전원(12), 저전압 전원(11) 각각에 연결된 전압 센서(21, 22)를 이용하여, 고전압 전원(12), 저전압 전원(11) 각각에서 발생하는 전압을 측정한다.
제어신호 발생부(73)는 컨버터 제어부(74)의 제어에 의해 스위칭 제어신호를 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)로 발생시킨다. 구체적으로, 제어신호 발생부(73)는 전류 지령값에 해당하는 스위칭 제어신호(예컨대, PWM 신호)를 스위치(63a~63d, 64a~64d)로 전달함으로써, 하나 이상의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)을 동작시킨다. 제어신호 발생부(73)는 DC-DC 컨버터별 구동 우선순위를 저장하고, 이 구동 우선순위에 근거하여 각 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 순차적으로 구동한다.
또한, 제어신호 발생부(73)는 컨버터 제어부(74)로부터 전류 지령값 증가를 지시받으면, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 사전에 설정된 값(예컨대, 1A)만큼 증가시키고, 이렇게 증가된 전류 지령값에 해당되는 전류가 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 발생되도록 스위칭 제어신호(예컨대, PWM 신호)를 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 스위치(63a~63d, 64a~64d)로 인가시킨다. 게다가, 제어신호 발생부(73)는 컨버터 제어부(74)로부터 전류 지령값 감소를 지시받으면, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 감소시키고, 이렇게 감소된 전류 지령값에 해당되는 전류가 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 발생되도록 스위칭 제어신호를 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 스위치로 발생시킨다. 또한, 제어신호 발생부(73)는 컨버터 제어부(74)로부터 추가적인 DC-DC 컨버터 구동을 지시받으면, DC-DC 컨버터별 우선순위에 따라 다음에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 결정하고, 이 결정한 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 구동하기 위한 제어신호를 해당 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 스위치(63a~63d, 64a~64d)로 발생시킨다. 한편, 제어신호 발생부(73)는 컨버터 제어부(74)로부터 시스템의 전류 지령값 감소를 요청받으면, 새로운 전력 지령값에 부합되는 전력이 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)에서 발생되도록 하나 이상의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 감소시킨다.
컨버터 제어부(74)는 상위 제어기로부터 수신한 전력 지령값, 시스템 효율, 동작중인 DC-DC 컨버터의 개수, DC-DC 컨버터의 전류 및 현재 시스템 전력을 종합적으로 고려하여, DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 추가적인 구동, DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값 증가, DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값 회귀 등과 같은 제어 동작을 수행한다. 구체적으로, 컨버터 제어부(74)는, 통신부(71)를 통해 새로운 전력 지령값이 수신되면, 새롭게 수신된 전력 지령값이 과거의 전력 지령값 보다 증가하였는지 여부를 판별하여, 감소한 경우 시스템의 전류 지령값 감소를 제어신호 발생부(73)로 요청하여, 시스템의 전체 전력이 전력 지령값에 부합되게 한다.
반면에, 컨버터 제어부(74)는 새롭게 수신된 전력 지령값이 과거의 전력 지령값보다 증가한 경우에, 시스템 현재 전력이 상기 전력 지령값에 부합되는지 여부를 판별하여 부합되지 않은 경우에, 현재의 시스템 전력 효율이 과거의 시스템 전력 효율보다 좋아졌는지 여부를 검증한다. 이때, 컨버터 제어부(74)는 과거의 시스템 전력 효율이 좋은 경우, 시스템 효율을 과거로 복귀시키기 위하여 전류 지령값 감소를 제어신호 발생부(73)로 지시하여, 전류 지령값이 감소된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 감소된 전류 지령값으로 고정함으로써, 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전력 효율을 극대화시킨다. 아울러, 컨버터 제어부(74)는 추가적인 DC-DC 컨버터 구동을 제어신호 발생부(73)로 지시하여, 추가적인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 구동을 통해 시스템 전력이 상승되게 제어한다.
또한, 컨버터 제어부(74)는 각 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류를 측정하고, 전류 지령값 조절 대상이 되는 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에서 발생되는 전류가 사전에 설정된 임계 전류값에 도달하였는지 여부를 확인하여, 도달한 경우에 해당 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값 감소를 제어신호 발생부(73)로 지시한다. 한편, 컨버터 제어부(74)는 현재 시스템 전력이 전력 지령값에 미달된 상태에서 모든 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 구동되어 있으면, 마지막에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값이 임계 전류값에 도달되지 않은 범위에서 상승되도록, 상기 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값 증가를 제어신호 발생부(73)로 지시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제어 장치에서 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 제어 장치(70)의 통신부(71)는 CAN 통신을 통해서, 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)의 새로운 전력 지령값(Pref[n])을 상위 제어기로부터 수신한다(S301). 상기 전력 지령값은 상위 제어기에서 요구하는 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)의 출력 전력값이다.
그러면, 컨버터 제어부(74)는 통신부(71)를 통해 새로운 전력 지령값이 수신되었음을 인지하고, 새로운 전력 지령값(Pref[n])과 상기 상위 제어기로부터 이전에 수신된 전력 지령값(Pref[n-1])을 비교하여, 새로운 전력 지령값(Pref[n])이 이전의 전력 지령값(Pref[n-1]) 이상인지 여부를 판별한다(S303). 참고로, 전력 지령값이 최초로 수신된 경우, 이전에 수신된 전력 지령값(Pref[n-1])은 초기값 '0'으로 설정된다. 또한, 제어 장치(70)는 벅 모드에서 부스트 모드 또는 부스트 모드에서 벅 모드로 모드가 전환된 경우에, 이전에 수신된 전력 지령값(Pref[n-1])은 초기값 '0'으로 설정한다.
이어서, 컨버터 제어부(74)는 새로운 전력 지령값(Pref[n])이 이전의 전력 지령값(Pref[n-1]) 이상이면, 센싱부(72)를 이용하여 출력 전류, 입력 전류, 출력 전압 및 입력 전압을 측정한다(S305). 그리고 컨버터 제어부(74)는 상기 측정한 입/출력 전류 및 입/출력 전압을 토대로, 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)의 현재 출력 전력(P[n])과 시스템 전력 효율(η[n])을 각각 산출한다(S307). 상기 출력 전력은 출력 전류와 출력 전압의 곱함으로써 산출된다. 또한, 입력 전류와 출력 전압의 곱함으로써 산출된 입력 전력을 산출한 후, 상기 출력 전력에 상기 입력 전력을 나눔으로써 시스템 전력 효율을 측정할 수 있다.
이때, 컨버터 제어부(74)는 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)이 부스트 모드에서 동작할 경우, 저전압 전원 측에 위치한 전압 센서(21)와 전류 센서(31)를 통해 센싱된 전압값(즉, 입력 전압값)과 전류값(즉, 입력 전류값)을 곱하여 부스트 모드에서의 입력 전력을 산출하고, 고전압 전원 측에 위치한 전압 센서(22)와 전류 센서(32)를 통해 센싱한 전압값(즉, 출력 전압값)과 전류값(즉, 출력 전류값)을 곱하여 부스트 모드에서의 출력 전력을 산출한다. 반대로, 컨버터 제어부(74)는 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템(100)이 벅 모드에서 동작할 경우, 고전압 전원 측에 위치한 전압 센서(22)와 전류 센서(32)를 통해 센싱한 전압값(즉, 입력 전압값)과 전류값(즉, 입력 전류값)을 곱하여 벅 모드에서의 입력 전력을 산출하고, 저전압 전원 측에 위치한 전압 센서(21)와 전류 센서(31)를 통해 센싱된 전압값(즉, 출력 전압값)과 전류값(즉, 출력 전류값)을 곱하여 벅 모드에서의 입력 전력을 산출한다.
다음으로, 컨버터 제어부(74)는 상기 산출한 현재의 시스템의 출력 전력(P[n])과 상위 제어기로부터 수신한 현재의 전력 지령값(Pref [n])을 비교하여, 출력 전력(P[n])이 전력 지령값(Pref [n]) 이상인지 여부를 확인한다(S309).
이어서, 컨버터 제어부(74)는 현재 출력 전력(P[n])이 전력 지령값(Pref [n]) 미만이면, 현재 구동중인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 개수(CNT)가 최대로 구동시킬 수 있는 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 개수(CNT[ max ]) 미만인지 여부를 확인한다(S311). 이어서, 컨버터 제어부(74)는 현재 구동중인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 개수(CNT)가 구동 가능한 최대 DC-DC 컨버터 개수(CNT[ max ]) 미만이면, 현재의 시스템 효율(η[n])과 이전의 시스템 효율(η[n-1])을 비교하여 현재의 시스템 효율(η[n])이 이전의 시스템 효율(η[n-1]) 이상인지 여부를 확인한다(S313). 참고로, 컨버터 제어부(74)가 최초로 시스템 효율을 비교하거나 바로 직전에 모드가 변경된 경우에, 이전의 시스템 효율(η[n-1])은 초기값 '0'으로 설정된다.
다음으로, 컨버터 제어부(74)는 현재의 시스템 효율(η[n])이 이전의 시스템 효율(η[n-1]) 이상이면, 센싱부(72) 및 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 포함된 전류 센서(62a, 62b, 62c, 62d)를 이용하여, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류(I)를 측정하고, 이 측정된 전류(I)가 사전에 설정된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 임계 전류값(I[ max ]) 이상인지 여부를 판별한다(S315). 한편, 컨버터 제어부(74)는 모든 구동 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 구동되지 않은 상태이면, 우선 순위에 따라 구동 예정인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 포함된 전류 센서(60a, 60b, 60c, 60d)를 이용하여 구동 예정인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류(I)를 측정한다.
이어서, 컨버터 제어부(74)는 측정한 전류(I)가 사전에 설정된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 임계 전류값(I[ max ]) 미만이면, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값이 사전에 설정된 값(예컨대, 1A)만큼 증가되도록 전류 지령값 증가를 제어신호 발생부(73)로 지시한다. 그러면, 제어신호 발생부(73)는 현재의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 증가시키고, 이렇게 증가된 전류 지령값에 해당되는 전류가 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 발생되도록 스위칭 제어신호를 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)로 발생시킨다(S317). 바람직하게, 컨버터 제어부(74)는 모든 구동 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 구동되지 않은 상태이면, 우선 순위에 따라 구동 예정인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 대한 전류 지령값 증가를 제어신호 발생부(73)로 지시한다. S317 단계가 종료되면, 제어 장치(70)는 S303 단계부터 도 3의 프로세스를 재진행한다.
한편, S313 단계에의 판별 결과 현재의 시스템 효율(η[n])이 이전의 시스템 효율(η[n-1]) 미만이거나, S315 단계서의 판별 결과 측정한 전류(I)가 사전에 설정된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 임계 전류값(I[ max ]) 이상이면, 컨버터 제어부(74)는 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값 감소를 제어신호 발생부(73)로 지시한다. 즉, 컨버터 제어부(74)는 시스템 전력 효율이 과거보다 나빠지거나, 측정 전류(I)가 허용되는 임계 전류(I[ max ])에 도달하는 경우에, 과거의 시스템 효율로 회귀하기 위하여, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값 감소를 제어신호 발생부(73)로 지시한다.
그러면, 제어신호 발생부(73)는 현재의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 감소시키고, 이렇게 감소된 전류 지령값에 해당되는 전류가 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 발생되도록 제어신호를 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)로 발생시킨다(S319).
다음으로, 컨버터 제어부(74)는 제어신호 발생부(73)로 추가적인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 구동을 지시하고, 제어신호 발생부(73)는 DC-DC 컨버터의 우선순위에 따라 다음에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 결정하고, 이 결정한 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 구동하기 위한 스위칭 제어신호를 해당 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)로 발생시킨다(S321). 다음으로, 제어신호 발생부(73)는 추가적인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 구동됨에 따라, 추가 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 증가시키고, 이렇게 증가된 전류 지령값에 해당되는 전류가 추가 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 발생되도록 제어신호를 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)로 발생시킨다(S323). 즉, 컨버터 제어부(74)는 전류 지령값 증가로 인해 시스템의 효율이 감소되면, 바로 직전에 설정한 전류 지령값이 최근에 구동된 DC-DC 컨버터의 최대 효율을 발생시키는 것으로 판단하여, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 바로 직전에 설정된 전류 지령값으로 회귀시켜 고정하고, 추가적인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 구동되도록 제어신호 발생부(73)를 제어하여 시스템의 전체 전력을 증가시킨다. 제어 장치(70)는 S323 단계가 완료되면, S303 단계의 이후의 프로세스를 재진행한다.
한편, S311 단계에서, 컨버터 제어부(74)는 현재 구동중인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 개수(CNT)가 최대로 구동시킬 수 있는 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 개수(CNT[ max ])와 같으면, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 포함된 전류 센서(62a, 62b, 62c, 62d)를 통해 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류(I)를 측정하고, 이 측정된 전류(I)가 사전에 설정된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 임계 전류값(I[ max ]) 이상인지 여부를 판별한다(S325). 이어서, 컨버터 제어부(74)는 측정한 전류(I)가 사전에 설정된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 임계 전류값(I[ max ]) 미만이면, 요구되는 전력 지령값에 시스템의 전력이 도달되도록, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값이 사전에 설정된 값(예컨대, 1A)만큼 증가되도록 전류 지령값 증가를 제어신호 발생부(73)로 지시한다. 그러면, 제어신호 발생부(73)는 현재의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 증가시키고, 이렇게 증가된 전류 지령값에 해당되는 전류가 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 발생되도록 제어신호를 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)로 발생시킨다(S327).
반면에, 컨버터 제어부(74)는 S325 단계에의 판별 결과 측정한 전류(I)가 사전에 설정된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 임계 전류값(I[ max ]) 이상이면, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값 감소를 제어신호 발생부(73)로 지시한다. 즉, 컨버터 제어부(74)는 측정 전류(I)가 허용되는 임계 전류(I[ max ])에 도달하는 경우에, 시스템 안정성이 저하되는 것으로 판단하여, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값 감소를 제어신호 발생부(73)로 지시한다. 그러면, 제어신호 발생부(73)는 현재의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 감소시키고, 이렇게 감소된 전류 지령값에 해당되는 전류가 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 발생되도록 제어신호를 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)로 발생시킨다(S329). 제어 장치(70)는 S327 단계 또는 S329 단계가 종료되면, S305 단계 이후부터의 프로세스를 재진행한다.
한편, S303 단계에서, 컨버터 제어부(74)는 새로운 전력 지령값이 이전의 전력 지령값 미만이면, 제어신호 발생부(73)로 전류 지령값 감소를 요청하고, 제어신호 발생부(73)는 새로운 전력 지령값과 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전압을 토대로, 상위 제어기가 요구하는 총 전류 지령값을 산출한다(S331). 이어서, 제어신호 발생부(73)는 현재 동작하는 각 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 확인하고, 이 확인한 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값과 상기 산출한 총 전류 지령값을 비교하여, 감소시킬 전류 지령값 크기를 결정한다(S333).
다음으로, 제어신호 발생부(73)는 사전에 설정된 DC-DC 컨버터 우선순위 및 상기 결정한 전류 지령값 감소 크기를 토대로, 전류 지령값을 감소시킬 하나 이상의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 선정한다(S335). 이때, 제어신호 발생부(73)는 전류 지령값 감소 크기가 어느 하나의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값보다 클 경우, 복수의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 선정한다.
이어서, 제어신호 발생부(73)는 상기 선정한 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값이 총 감소량이 상기 결정한 전류 지령값 감소 크기에 도달하도록, 하나 이상의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 감소시킨다(S337). 이때, 제어신호 발생부(73)는 전류 지령값의 감소량에 따라 하나 이상의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 구동을 정지할 수 있다. 제어 장치(70)는 S337 단계가 종료되면, S303 단계 이후부터 프로세스를 재진행한다.
한편, S309 단계에서 컨버터 제어부(74)는 현재의 출력 전력(P[n])이 전력 지령값(Pref[n]) 이상이면, S303 단계 이후를 재진행한다.
다시 각 단계를 분리하여 설명하면, 최초로 상위 제어기로부터 전력 지령값(Pref[n])을 수신한 경우에, 제어 장치(70)는 S303 단계부터 317 단계를 1차적으로 진행하여, 구동 예정일 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 증가하여, 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 통해 발생되는 전력을 증가시킨다. 그리고 제어 장치(70)는 다시 S303 단계 이후부터 재진행하여, 새로운 전력 지령값이 다시 수신되지 않으면, 현재의 전력 지령값(즉, 상위 제어기로부터 수신한 최신의 전력 지령값)이 과거 전력 지령값보다 여전히 큰 상태이므로, S305 이후를 단계를 진행하여, 현재 산출한 시스템 전력(P[n])이 전력 지령값(Pref [n])에 미달하고, 모든 DC-DC 컨버터가 구동되지 않은 상태에서 현재의 시스템 전력 효율(η[n])이 바로 직전이 시스템 효율(η[n-1]) 이상이면, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 증가하여, 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 통해 발생되는 전력을 증가시킨다.
이렇게, 제어 장치(70)는 현재의 시스템 전력(P[n])이 전력 지령값(Pref [n]) 미만이거나, 모든 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 구동되지 않은 상태이거나, 현재의 시스템 전력 효율(η[n])이 과거 시스템 전력 효율(η[n-1])보다 우수한 경우, S303 단계 내지 S317 단계가 계속적으로 반복하여 최근 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 점진적으로 증가시킨다.
한편, 제어 장치(70)는 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값 증가에 따라, 현재의 시스템 전력이 전력 지령값(Pref[n]) 이상이면, 새로운 전력 지령값을 상위 제어기로부터 수신할 때까지 S303 단계 내지 S307 단계를 반복한다. 즉, 제어 장치(70)는 현재의 시스템 전력이 상위 제어기로부터 수신한 전력 지령값(Pref[n])에 도달하여 안정화 상태로 유지되면, 전류 지령값 증가 및 감소를 진행하지 않고 S303 단계 내지 S309 단계가 반복되는 프로세스를 진행한다.
또한, 제어 장치(70)는 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 증가하고 난 후에(즉, S317 단계를 진행한 후에), 현재 시스템 전력이 여전히 전력 지령값(Pref[n])에 미달하며 모든 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 구동되지 않은 상태에서, 현재의 시스템 전력 효율(η[n])이 과거의 시스템 전력 효율(η[n-1])보다 안 좋으면, 과거의 시스템 전력 효율로 회귀하기 위하여 바로 직전에 전류 지령치를 증가시킨 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 감소시킨다, 더불어, 제어 장치(70)는 전력 지령값에 부합되는 시스템 전력을 생성하기 위하여, 추가적인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 구동시키고 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 증가시킨다. 즉, 제어 장치(70)는 시스템 효율이 과거의 효율보다 나빠지면, 최근에 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값으로 바로 직전의 전류 지령값으로 복귀시켜, 해당 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전력 효율이 가장 좋은 시점으로 회귀시키고, 더불어 요구되는 전력(즉, 전력 지령값에 부합되는 전력)을 생산하기 위하여 추가적인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)를 구동시킨다. 그리고 제어 장치(70)는 추가적으로 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)에 따라 S303 단계 이후를 진행하여, 이 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 추가적으로 구동됨에 따라 생성되는 전력 및 전력 효율을 모니터링하여, 추가적인 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 결정한다.
한편, 제어 장치(70)는 모든 DC-DC 컨버터가 구동된 상태에서, S303 단계가 재진행되고, 현재의 시스템 전력(P[n])이 전력 지령값(Pref [n])에 미달하는 경우, S325 단계가 진행된다. 이 경우, 제어 장치(70)는 마지막으로 구동된 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류(I)가 사전에 설정된 임계 전류(I[ max ])를 넘지 않은 범위에서, 상기 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)로 인가되는 전류 지령값을 점진적으로 증가하여, 시스템 전력을 상승시킨다.
또한, S331 단계는 이전의 전력 지령값(Pref[n-1])보다 감소된 전력 지령값(Pref[n])을 상위 제어기로부터 새롭게 수신하는 경우에 진행되어, 요구되는 전력량에 따라 전력이 감소되도록 하나 이상의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 감소시킨다. 이 경우, 제어 장치(70)는 감소시킨 전력량에 근거하여, 하나 이상의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 구동을 정지할 수 있다. 제어 장치(70)는 현재의 시스템 전력이 상위 제어기로부터 수신한 전력 지령값으로 감소되어 안정화 상태로 유지되면, 새로운 전력 지령값이 상위 제어기로부터 수신되기 전까지 S303, S331, S335 및 S337 단계가 반복할 뿐 실질적으로 전류 지령값을 감소시키는 제어 행위를 수행하지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제어 장치(70)는 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값을 점진적으로 증가시켜, DC-DC 컨버터60a, 60b, 60c, 60d)의 전력 효율이 극대화시키는 전류 지령값을 검증하여, 이 검증된 전류 지령값을 해당 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 전류 지령값으로서 고정하고, 더불어 다른 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 구동되도록 시스템을 제어함으로써, 개별 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 효율을 극대화하여 최종적으로 시스템의 전력 효율을 향상시킨다. 또한, 본 발명에 따른 제어 장치(70)는 각각의 DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)가 안정을 저해하는 임계 전류를 초과되지 않도록 제어함으로써, DC-DC 컨버터(60a, 60b, 60c, 60d)의 안정성과 시스템의 내구성을 향상시킨다.
한편, 상술한 실시예에서, 제어 장치(70)가 양방향 비절연 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 것으로 설명하였지만, 본 발명에 따른 제어 장치(70)와 방법은 단방향 멀티페이즈(multi phases)형 DC-DC 컨버터 및 절연형 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터에 두루 적용될 수 있음을 분명히 해 둔다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터 시스템
11 : 저전압 전원 12 : 고전압 전원
21, 22 : 전압 센서 31, 32, 62a~62d : 전류 센서
41, 42 : 릴레이 51, 52 : 커패시터
60 : 병렬 컨버터 모듈 60a~60d : DC-DC 컨버터
70 : 제어 장치 71 : 통신부
72 : 센싱부 73 : 제어신호 발생부
74 : 컨버터 제어부

Claims (15)

  1. 전력 효율이 향상되도록 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 제어 장치에 있어서,
    전력 지령값을 수신하는 통신부;
    제어신호를 DC-DC 컨버터로 발생시키는 제어신호 발생부; 및
    시스템의 전력이 상기 전력 지령값에 도달되도록 상기 제어신호 발생부를 이용하여 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 사전에 설정된 값만큼 점진적으로 증가시키되, 상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가된 시점에서의 시스템 전력 효율과 상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가되기 전의 과거 시스템 전력 효율을 비교하여 시스템의 전력 효율이 감소되면, 증가된 전류 지령값이 바로 직전의 전류 지령값으로 회귀되도록 상기 특정 DC-DC 컨버터로 제어신호를 발생시키는 컨버터 제어부를 포함하는 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터 제어부는, 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값이 감소된 상태에서 시스템 전력이 상기 전력 지령값에 미달되면 추가적인 DC-DC 컨버터의 구동을 결정하고,
    상기 제어신호 발생부는, 추가로 구동되는 DC-DC 컨버터를 선정하여, 이 선정한 DC-DC 컨버터로 구동을 위한 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터 제어부는,
    상기 전력 지령값이 이전에 수신한 과거 전력 지령값 이상이고 현재 시스템 전력이 상기 전력 지령값에 미달되는 경우에, 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 상기 사전에 설정된 값만큼 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨버터 제어부는,
    상기 전력 지령값이 이전에 수신한 과거 전력 지령값 미만이면, 현재 시스템 전력이 상기 전력 지령값만큼 낮아지도록, 하나 이상의 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 컨버터 제어부는, 감소시킬 전류 지령값의 크기를 확인하고,
    상기 제어신호 발생부는, 상기 컨버터 제어부에서 확인한 전류 지령값의 감소 크기에 따라, 하나 이상의 DC-DC 컨버터의 구동을 정지하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    시스템의 전류와 전압을 측정하는 센싱부;를 더 포함하고,
    상기 컨버터 제어부는, 상기 센싱부를 통해 측정한 상기 시스템의 입력단과 출력단의 전류와 전압을 토대로, 시스템 전력 효율을 확인하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 컨버터 제어부는,
    상기 센싱부를 통해 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류를 측정하고, 이 측정한 전류가 임계 전류 이상인 경우에 상기 제어신호 발생부를 이용하여 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨버터 제어부는,
    현재 시스템 전력이 상기 전력 지령값에 미달되는 경우에, 추가 구동 가능한 DC-DC 컨버터가 존재하는지 여부를 확인하여 미존재하는 경우에, 임계 전류에 도달하지 않은 범위에서 마지막으로 구동된 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 상승시키는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  9. 전력 효율이 향상되도록 멀티페이즈형 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 방법으로서,
    전력 지령값을 수신하는 수신 단계;
    시스템의 전력이 상기 전력 지령값에 도달되도록 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값이 사전에 설정된 값만큼 점진적으로 증가되도록 제어신호를 발생시키는 제어신호 발생 단계;
    상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가된 시점에서의 시스템 전력 효율과 상기 설정된 값만큼 전류 지령값이 증가되기 전의 과거 시스템 전력 효율을 비교하여 시스템의 전력 효율이 감소되는지 여부를 판별하는 판별 단계; 및
    상기 판별 결과 시스템 전력 효율이 감소되면 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값 증가를 중단하고, 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값이 상기 설정된 값만큼 감소되도록 제어신호를 발생시켜 증가된 전류 지령값을 바로 직전의 전류 지령값으로 회귀시키는 회귀 단계;를 포함하는 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 회귀 단계 이후에,
    시스템 전력이 상기 전력 지령값에 미달되는지 여부를 판별하여 미달되면 추가적으로 구동되는 DC-DC 컨버터를 선정하는 단계; 및
    상기 선정한 DC-DC 컨버터로 구동을 위한 제어신호를 발생시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어신호 발생 단계는,
    상기 수신한 전력 지령값이 이전에 수신한 과거 전력 지령값 이상이고 현재 시스템 전력이 상기 전력 지령값에 미달되는 경우에, 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값이 상기 사전에 설정된 값만큼 점진적으로 증가되도록 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판별 단계는,
    상기 시스템의 입력단과 출력단 각각의 전류와 전압을 측정하고, 이 측정한 전류와 전류를 토대로 시스템 전력 효율을 확인하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류를 측정하는 단계; 및
    상기 측정한 전류가 임계 전류 이상인지 여부를 판별하여 임계 전류 이상이면, 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값 증가를 중단하고 상기 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 감소시키는 제어신호를 발생시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  14. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신 단계 이후에,
    상기 수신한 전력 지령값과 이전에 수신한 과거 전력 지령값을 비교하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제어신호 발생 단계는,
    상기 비교 결과 상기 수신한 전력 지령값이 상기 이전에 수신한 과거 전력 지령값 이상이고 현재 시스템 전력이 상기 수신한 전력 지령값에 미달되는 경우에, 특정 DC-DC 컨버터의 전류 지령값이 사전에 설정된 값만큼 점진적으로 증가되도록 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비교 결과, 상기 수신한 전력 지령값이 상기 이전에 수신한 과거 전력 지령값 미만이면, 현재의 시스템 전력이 상기 수신한 전력 지령값만큼 낮아지도록, 하나 이상의 DC-DC 컨버터의 구동을 중지하거나 하나 이상의 DC-DC 컨버터의 전류 지령값을 감소하는 제어신호 발생시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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