KR101988648B1 - Module type bidirectional dc-dc converter - Google Patents

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Abstract

모듈형 양방향 DC-DC 컨버터가 개시된다. 본 발명의 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터는 양방향 DC-DC 컨버터의 전기적 연결 관계에 따라 배선되는 복수 개의 슬롯을 구비하는 보드; 상기 슬롯에 탈부착 가능하게 형성되어 용량에 따라 상기 슬롯 중 적어도 하나 이상에 장착되어 제어부의 제어 신호에 따라 동작하는 스위칭 모듈; 및 상기 보드에 설치되어 동작 모드에 따라 상기 스위칭 모듈에 저전압 전원 또는 고전압 전원을 입출력하는 버스바 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.A modular bidirectional DC-DC converter is disclosed. The modular bidirectional DC-DC converter of the present invention comprises a board having a plurality of slots wired according to the electrical connection relationship of the bidirectional DC-DC converter; A switching module detachably attached to the slot, the switching module being mounted on at least one of the slots according to the capacity and operating in accordance with a control signal of the controller; And a bus bar module installed on the board for inputting and outputting a low voltage power or a high voltage power to the switching module according to an operation mode.

Figure R1020170102617
Figure R1020170102617

Description

모듈형 양방향 ＤＣ-ＤＣ 컨버터{MODULE TYPE BIDIRECTIONAL DC-DC CONVERTER}[0001] MODULE TYPE BIDIRECTIONAL DC-DC CONVERTER [0002]

본 발명은 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양방향 DC-DC 컨버터의 스위칭부를 모듈화하고 이 스위칭 모듈을 보드에 탈부착할 수 있도록 함으로써 컨버터 용량을 조절할 수 있도록 한 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to a modular bidirectional DC-DC converter, and more particularly, to a modular bidirectional DC-DC converter capable of modulating a switching unit of the bidirectional DC-DC converter and detachably attaching the switching module to the board. To-DC converter.

최근 차량용 48V 시스템이 보급됨에 따라, 기존의 12V 시스템과 48V 시스템의 전기 흐름을 제어하기 위한, 양방향 DC-DC 컨버터의 필요성이 대두되었다. 양방향 DC-DC 컨버터는 지령 신호에 따라 스위치가 제어되어, 부스트 모드(boost mode) 또는 벅 모드(buck mode)로 동작한다. 벅 모드는 고 전압원에서 저 전압원으로 에너지를 전달하는 모드이고, 부스트 모드는 저 전압원에서 고 전압원으로 에너지를 전달하는 모드이다.With the recent introduction of 48V systems for automobiles, there has been a need for a bidirectional DC-DC converter for controlling the electrical flow of existing 12V and 48V systems. The bidirectional DC-DC converter is controlled in accordance with a command signal, and operates in a boost mode or a buck mode. The buck mode is a mode for transferring energy from a high voltage source to a low voltage source, and the boost mode is a mode for transferring energy from a low voltage source to a high voltage source.

한편, 차량용 배터리 시스템이 고용량으로 개발됨에 따라, 양방향 DC-DC 컨버터는 고용량을 수용하기 위하여 멀티 페이즈(multi-phases) 구조로 개발되고 있다. 양방향 멀티 페이즈 DC-DC 컨버터는 일정한 순서를 통해 각 페이즈의 양방향 DC-DC 컨버터가 순차적으로 구동된다. 양방향 DC-DC 컨버터를 멀티 페이즈 구조로 사용할 경우 낮은 리플에 따라 커패시터 크기가 감소하고 빠른 응답 특정을 나타내며, 전류 분담에 따라 고효율화를 꾀할 수 있다. Meanwhile, as vehicle battery systems have been developed with higher capacities, bi-directional DC-DC converters are being developed in multi-phase structure to accommodate high capacity. The bidirectional multiphase DC-DC converter sequentially drives the bi-directional DC-DC converter of each phase in a predetermined sequence. When a bidirectional DC-DC converter is used in a multi-phase structure, the capacitor size decreases with a low ripple, a fast response characteristic is specified, and high efficiency can be achieved according to the current sharing.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2017-0081497호(2017.07.12)의 '차량용 컨버터 제어방법 및 시스템'에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2017-0081497 (July 07, 2017) 'Vehicle Converter Control Method and System'.

종래의 양방향 DC-DC 컨버터는 사양이 결정되면 용량에 따라 페이즈의 수가 결정되는데 그 용량에 따라 양방향 DC-DC 컨버터를 새롭게 설계하여야 하며, 그에 따라 공정 및 검증을 새롭게 진행되어야 하는 문제점이 있었다. In the conventional bidirectional DC-DC converter, when the specifications are determined, the number of phases is determined according to the capacity, and the bidirectional DC-DC converter must be newly designed according to the capacity, which requires a new process and verification.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 양방향 DC-DC 컨버터의 스위칭부를 모듈화하여 보드에 탈부착할 수 있도록 함으로써 컨버터 용량을 조절할 수 있도록 한 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of one aspect of the present invention to provide a bidirectional DC-DC converter in which a switching unit can be modularized and detachably attached to a board, And a DC-DC converter.

본 발명의 일 측면에 따른 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터는 양방향 DC-DC 컨버터의 전기적 연결 관계에 따라 배선되는 복수 개의 슬롯을 구비하는 보드; 상기 슬롯에 탈부착 가능하게 형성되어 용량에 따라 상기 슬롯 중 적어도 하나 이상에 장착되어 제어부의 제어 신호에 따라 동작하는 스위칭 모듈; 및 상기 보드에 설치되어 동작 모드에 따라 상기 스위칭 모듈에 저전압 전원 또는 고전압 전원을 입출력하는 버스바 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.A modular bi-directional DC-DC converter according to an aspect of the present invention includes: a board having a plurality of slots wired according to an electrical connection relationship of a bi-directional DC-DC converter; A switching module detachably attached to the slot, the switching module being mounted on at least one of the slots according to the capacity and operating in accordance with a control signal of the controller; And a bus bar module installed on the board for inputting and outputting a low voltage power or a high voltage power to the switching module according to an operation mode.

본 발명의 상기 버스바 모듈은 저전압 전원으로부터 저전압을 입력받아 상기 스위칭 모듈에 입력하거나 상기 스위칭 모듈에 의해 전력 변환된 저전압을 저전압 전원으로 인가하는 제1 버스바; 고전압 전원으로부터 고전압을 입력받아 상기 스위칭 모듈에서 입력하거나 상기 스위칭 모듈에 의해 전력 변환된 고전압을 고전압 전원으로 인가하는 제2 버스바; 및 상기 스위칭 모듈을 접지와 연결시키는 제3 버스바를 포함하는 것을 특징으로 한다.The bus bar module may include a first bus bar for receiving a low voltage from a low voltage power source and inputting the low voltage to the switching module or applying a low voltage power converted by the switching module to a low voltage power source; A second bus bar receiving a high voltage from a high voltage power source and applying a high voltage input from the switching module or a power converted by the switching module to a high voltage power source; And a third bus bar connecting the switching module to the ground.

본 발명의 상기 제어부는 상기 스위칭 모듈에 입력되는 고전압 또는 저전압을 모니터링하는 전압 모니터링부; 상기 스위칭 모듈에 흐르는 전류를 모니터링하는 전류 모니터링부; 및 상기 전압 모니터링부 및 상기 전류 모니터링부의 모니터링 결과에 따라 상기 스위칭 모듈을 각각 스위칭 제어하는 MCU를 포함하는 것을 특징으로 한다.The control unit may include a voltage monitoring unit for monitoring a high voltage or a low voltage input to the switching module; A current monitoring unit monitoring a current flowing in the switching module; And an MCU for switching-controlling each of the switching modules according to the monitoring results of the voltage monitoring unit and the current monitoring unit.

본 발명의 상기 보드는 상기 버스바 모듈을 통해 입출력되는 고전원 전원 또는 저전압 전원으로부터 입력되는 비정상적인 전압을 차단하는 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The board of the present invention may further include a protection unit for interrupting an abnormal voltage inputted from a high power source or a low voltage power input / output through the bus bar module.

본 발명의 상기 보호부는 상기 스위칭 모듈과 상기 버스바 모듈 사이에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다. The protection unit of the present invention is disposed between the switching module and the bus bar module.

본 발명의 일 측면에 따른 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터는 용량에 따라 스위칭부를 탈부착시킬 수 있어 DC-DC 컨버터를 용이하게 설계하고 이를 통해 양방향 DC-DC 컨버터에 대한 공정 및 검증 절차를 간소화시킬 수 있다. The modular bidirectional DC-DC converter according to one aspect of the present invention can easily attach and detach the switching unit according to the capacity, thereby easily designing the DC-DC converter and simplifying the process and verification procedure for the bidirectional DC-DC converter have.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터의 스위칭 모듈을 탈부착하는 예를 도시한 도면이다.1 is a block diagram of a modular bidirectional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of detachment of a switching module of a modular bidirectional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, a modular bidirectional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. Further, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, the intention or custom of the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터의 스위칭 모듈을 탈부착하는 예를 도시한 도면이다. FIG. 1 is a block diagram of a modular bidirectional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an example of detaching and attaching a switching module of a modular bidirectional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. Fig.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터는 보드(10), 제어부(20) 및 전력 변환부(30)를 포함한다. 전력 변환부(30)는 스위칭 모듈(32), 버스바 모듈(40) 및 보호부(31)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a modular bidirectional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes a board 10, a control unit 20, and a power conversion unit 30. The power conversion section 30 includes a switching module 32, a bus bar module 40, and a protection section 31.

보드(10)는 양방향 DC-DC 컨버터의 전기적 연결 관계에 따라 배선되는 복수 개의 슬롯(33)을 구비한다. The board 10 has a plurality of slots 33 that are wired according to the electrical connection relationship of the bidirectional DC-DC converter.

보드(10)는 원 보드(One Board) 형태 또는 투 보드(Two Board) 형태로 제작될 수 있는데, 예를 들어 원 보드 형태로 제작될 경우에는 상기한 제어부(20)와 전력 변환부(30)가 하나의 보드(10)에 모두 탑재될 수 있고, 투 보드 형태로 제작될 경우에는 이들 중 어느 하나에는 제어부(20)가 탑재되고, 나머지 하나에는 전력 변환부(30)가 탑재될 수 있다. The board 10 may be manufactured in the form of a one board or a two board. For example, when the board 10 is manufactured in the form of a board, the controller 20 and the power converter 30, And the power conversion unit 30 may be mounted on the other of the two boards. In this case, the control unit 20 may be mounted on one of the boards.

슬롯(33)은 상기한 바와 같이 복수 개가 마련되는 바, 이들 슬롯(33) 각각에는 스위칭 모듈(32)이 선택적으로 장착될 수 있다. 슬롯(33)은 스위칭 모듈(32)을 보호부(31)를 통해 저전압 전원 또는 고전압 전원과 전기적으로 연결시키고 제어부(20)와도 전기적으로 연결시킨다. A plurality of slots 33 are provided as described above, and a switching module 32 may be selectively installed in each of the slots 33. The slot 33 electrically connects the switching module 32 to the low voltage power source or the high voltage power source through the protection unit 31 and also electrically connects the control unit 20 with the low voltage power source or the high voltage power source.

즉, 사용자가 시험 또는 검증하고자 하는 양방향 DC-DC 컨버터의 사양이 결정되면, 이 양방향 DC-DC 컨버터의 사양에 따라 스위칭 모듈(32)을 선별하여 각각의 슬롯(33)에 선택적으로 장착할 수 있다.That is, when the specification of the bidirectional DC-DC converter to be tested or verified by the user is determined, the switching module 32 can be selectively installed in each slot 33 according to the specifications of the bidirectional DC-DC converter have.

스위칭 모듈(32)이 슬롯(33)에 장착됨에 따라, 각 스위칭 모듈(32)은 보호부(31)를 통해 고전압 전원 및 저전압 전원과 전기적으로 연결될 뿐만 아니라, 제어부(20)와도 전기적으로 연결된다.As the switching module 32 is mounted in the slot 33, each switching module 32 is electrically connected to the high voltage power source and the low voltage power source through the protection unit 31 as well as to the control unit 20 .

이에, 스위칭 모듈(32)은 제어부(20)의 스위칭 신호에 따라 스위칭되어 고전압 전원과 저전압 전원 간의 양방향 전력 변환을 수행하게 된다. Accordingly, the switching module 32 is switched according to the switching signal of the controller 20 to perform bidirectional power conversion between the high voltage power supply and the low voltage power supply.

여기서, 슬롯(33)의 개수 및 위치는 특별히 한정되는 것은 아니며 시험 또는 검증하고자 하는 양방향 DC-DC 컨버터에 따라 다양하게 마련될 수 있다. Here, the number and position of the slots 33 are not particularly limited, and may be variously provided according to a bidirectional DC-DC converter to be tested or verified.

전력 변환부(30)는 제어부(20)의 스위칭 신호, 즉 FET(Field Effect Transitor) 신호에 따라 동작하여 고전압 전원(미도시) 또는 저전압 전원(미도시)으로부터 입력되는 전압을 고전압 또는 저전압으로 전력 변환한다. The power converter 30 operates according to a switching signal of the controller 20, that is, a FET (Field Effect Transistor) signal, and converts a voltage input from a high voltage power source (not shown) or a low voltage power source Conversion.

먼저, 스위칭 모듈(32)은 모듈 형태로 각각이 독립적으로 형성되어 보드(10)의 슬롯(33)에 탈부착될 수 있으며, 제어부(20)의 스위칭 신호에 따라 동작하여 고전압 전원(미도시) 또는 저전압 전원(미도시)으로부터 입력되는 전압을 고전압 또는 저전압으로 전력 변환한다. The switching module 32 may be independently formed in the form of a module and may be detachably attached to the slot 33 of the board 10 and operated in accordance with the switching signal of the controller 20 to generate a high voltage power And converts the voltage input from the low voltage power source (not shown) into a high voltage or a low voltage.

고전압 전원 및 저전압 전원은 차량 내의 각 전자 부품에 각각 고전압 및 저전압을 공급할 수 있으며, 상호 간의 전력 변환을 위해 스위칭 모듈(32)에 전기적으로 연결될 수 있다. The high-voltage power supply and the low-voltage power supply can supply high voltage and low voltage to each electronic component in the vehicle, respectively, and can be electrically connected to the switching module 32 for mutual power conversion.

고전압 전원 및 저전압 전원은 통상적인 전력 변환 시스템에 따라 각각 48V 전원 및 12V 전원으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The high-voltage power supply and the low-voltage power supply may be configured, but not limited, to a 48V power supply and a 12V power supply, respectively, according to a conventional power conversion system.

또한, 고전압 전원 및 저전압 전원은 리튬 배터리, 납축전지, 슈퍼 커패시터 또는 울트라 커패시터가 단독 또는 조합되어 구성될 수 있으나 상기한 대상에 한정되지 않고 차량의 전자 부품에 전원을 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.The high voltage power source and the low voltage power source may include a lithium battery, lead accumulator, supercapacitor, or ultracapacitor, either alone or in combination, but are not limited to the above objects and may include any configuration capable of supplying power to electronic components of the vehicle .

이에, 스위칭 모듈(32)은 일단이 고전압 전원에 연결되고 타단이 저전압 전원에 전기적으로 연결되어 고전압 전원과 저전압 전원 간의 양방향 전력 변환을 수행한다. Thus, the switching module 32 performs bidirectional power conversion between the high voltage power supply and the low voltage power supply, one end of which is connected to the high voltage power supply and the other end thereof is electrically connected to the low voltage power supply.

여기서, 스위칭 모듈(32)은 전원을 충전 또는 방전시키는 1개의 인덕터, 및 제어부(20)의 스위칭 신호에 따라 턴온 또는 턴오프되는 2개의 스위치 등을 포함한다. Here, the switching module 32 includes one inductor that charges or discharges a power source, and two switches that are turned on or off according to a switching signal of the controller 20. [

제어부(20)는 동작 모드, 예를 들어 부스트 모드 또는 벅 모드인지에 따라 각각의 스위치에 스위칭 신호를 입력하고, 이러한 제어부(20)의 스위칭 신호에 따라 2개의 스위치가 각각 턴온 또는 턴오프되면서 인덕터에 전원이 충전 또는 방전되는 과정을 반복하게 됨으로써, 고전압 전원과 저전압 전원 간의 전력 변환이 수행된다. 여기서, 2개의 스위치는 FET로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 스위치가 채용될 수 있다.The control unit 20 inputs a switching signal to each switch according to whether the mode is an operation mode, for example, a boost mode or a buck mode, and the two switches are turned on or off according to the switching signal of the control unit 20, So that the power conversion between the high voltage power supply and the low voltage power supply is performed. Here, the two switches may be composed of FETs, but the present invention is not limited thereto, and various types of switches may be employed.

버스바 모듈(40)은 보드(10)에 설치되어 동작 모드에 따라 스위칭 모듈(32)에 저전압 전원 또는 고전압 전원을 입출력한다. The bus bar module 40 is installed in the board 10 and inputs / outputs a low voltage power supply or a high voltage power supply to the switching module 32 according to an operation mode.

버스바 모듈(40)은 제1 버스바(42), 제2 버스바(43) 및 제3 버스바(41)를 포함한다. The bus bar module 40 includes a first bus bar 42, a second bus bar 43 and a third bus bar 41.

제1 버스바(42)는 저전압 전원으로부터 저전압을 입력받아 스위칭 모듈(32)에 입력하거나 스위칭 모듈(32)에 의해 전력 변환된 저전압을 저전압 전원으로 인가한다.The first bus bar 42 receives a low voltage from a low voltage power source and inputs the low voltage to the switching module 32 or the low voltage power converted by the switching module 32 to a low voltage power source.

제2 버스바(43)는 고전압 전원으로부터 고전압을 입력받아 스위칭 모듈(32)에서 입력하거나 스위칭 모듈(32)에 의해 전력 변환된 고전압을 고전압 전원으로 인가한다.The second bus bar 43 receives a high voltage from a high voltage power source and applies a high voltage to the high voltage power input from the switching module 32 or the power converted by the switching module 32.

제3 버스바(41)는 스위칭 모듈(32)을 접지와 연결시킨다. The third bus bar 41 couples the switching module 32 to ground.

보호부(31)는 버스바 모듈(40)을 통해 입출력되는 고전원 전원 또는 저전압 전원으로부터 입력되는 비정상적인 전압을 차단한다. The protection unit 31 blocks an abnormal voltage input from the high power source voltage or the low voltage power source input / output through the bus bar module 40.

이러한 보호부(31)는 스위칭 모듈(32)과 버스바 모듈(40) 사이에 각각 배치되어 버스바 모듈(40)을 통해 입출력되는 고전원 전원 또는 저전압 전원으로부터 입력되는 비정상적인 전압을 차단함으로써, 이상 전압에 의한 스위칭 모듈(32)의 고장이나 비정상적인 동작을 미연에 방지한다. The protection unit 31 is disposed between the switching module 32 and the bus bar module 40 and blocks an abnormal voltage input from the high voltage power source or the low voltage power source input / output through the bus bar module 40, Thereby preventing malfunction or abnormal operation of the switching module 32 due to the voltage.

제어부(20)는 스위칭 모듈(32)이 슬롯(33)에 장착되면 동작 모드, 예를 들어 부스트 모드(Boost Mode) 또는 벅 모드(Buck Mode)인지 여부에 따라 스위칭 모듈(32)에 스위칭 신호를 입력하여 고전압 전원 또는 저전압 전원으로부터 입력된 전압을 고전압 또는 저전압으로 전력 변환한다. The control unit 20 controls the switching module 32 to switch the switching signal according to whether the switching module 32 is mounted in the slot 33 or not, for example, whether it is an operation mode, for example, a boost mode or a buck mode And converts the voltage input from the high voltage power supply or the low voltage power supply into a high voltage or a low voltage.

제어부(20)는 전원부(21), 전압 모니터링부(23), CAN(Car Area Network) 통신부(22), 전압 모니터링부(23), 전류 모니터링부(24) 및 MCU(Micro Controller Unit)(25)를 포함한다.The control unit 20 includes a power source unit 21, a voltage monitoring unit 23, a CAN (Car Area Network) communication unit 22, a voltage monitoring unit 23, a current monitoring unit 24, and an MCU ).

전원부(21)는 MCU(25)에 전원을 인가한다.The power supply unit 21 applies power to the MCU 25.

CAN 통신부(22)는 상위 제어기와 MCU(25) 간의 CAN 통신을 수행한다. 이러한 CAN 통신부(22)는 상위 제어기(미도시)로부터 제어명령이 입력되면 이 제어명령을 MCU(25)에 전달한다. 이러한 제어명령에 따라 MCU(25)가 스위칭 모듈(32)을 제어한다. The CAN communication unit 22 performs CAN communication between the host controller and the MCU 25. The CAN communication unit 22 transmits the control command to the MCU 25 when a control command is input from an upper controller (not shown). The MCU 25 controls the switching module 32 according to the control command.

전압 모니터링부(23)는 스위칭 모듈(32)에 입력되는 고전압 또는 저전압을 모니터링한다.The voltage monitoring unit 23 monitors the high voltage or the low voltage inputted to the switching module 32. [

전류 모니터링부(24)는 스위칭 모듈(32)에 흐르는 전류를 모니터링한다. The current monitoring unit 24 monitors the current flowing in the switching module 32.

MCU(25)는 CAN 통신부(22)를 통해 상위 제어기로부터 제어명령이 입력되면, 이 제어명령에 따라 스위칭 모듈(32)에 스위칭 신호를 입력한다. 이 경우, MCU(25)는 동작 모드, 예를 들어 부스트 모드 또는 벅 모드인지에 따라, 전압 모니터링부(23) 및 전류 모니터링부(24) 각각으로부터 입력된 전압 및 전류를 바탕으로, 각 스위칭 모듈(32)에 구비된 스위치에 스위칭 신호를 입력하여 각 스위치를 턴온 또는 턴오프시킴으로써, 인덕터에 전원이 충전 또는 방전되는 과정을 반복하도록 함으로써, 고전압 전원과 저전압 전원 간의 전력 변환을 수행한다. The MCU 25 receives a control command from the host controller through the CAN communication unit 22, and inputs a switching signal to the switching module 32 according to the control command. In this case, based on the voltages and currents input from the voltage monitoring unit 23 and the current monitoring unit 24, respectively, depending on whether the MCU 25 is in the operation mode, for example, the boost mode or the buck mode, The power is switched between the high voltage power supply and the low voltage power supply by repeating the process of charging or discharging the power supply to the inductor by inputting the switching signal to the switch provided in the switch 32 and turning on or off each switch.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터는 양방향 DC-DC 컨버터의 전기적 연결 관계에 따라 배선되는 복수 개의 슬롯(33)을 구비하는 보드(10)를 구비하고, 슬롯(33)에 탈부착 가능하게 형성되어 용량에 따라 슬롯(33) 중 적어도 하나 이상에 장착될 수 있는 스위칭 모듈(32)을 탈부착할 수 있도록 한다. That is, a modular bidirectional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes a board 10 having a plurality of slots 33 wired according to the electrical connection relationship of the bidirectional DC-DC converter, 33 so that the switching module 32, which can be mounted on at least one of the slots 33, can be attached and detached.

이를 통해 사용자는 시험 또는 검증하고자 하는 양방향 DC-DC 컨버터의 사양에 따라 스위칭 모듈(32)을 자유롭게 선택적으로 탈부착할 수 있어 양방향 DC-DC 컨버터 설계를 더욱 용이하게 할 수 있고, 양방향 DC-DC 컨버터에 대한 공정 및 검증 절차를 간소화시킬 수 있다. This allows the user to freely selectively attach and detach the switching module 32 according to the specifications of the bidirectional DC-DC converter to be tested or verified, thereby facilitating the design of the bidirectional DC-DC converter, And simplify the process and verification procedures for the system.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

10: 보드
20: 제어부
21: 전원부
22: CAN 통신부
23: 전압 모니터링부
24: 전류 모니터링부
30: 전력 변환부
31: 보호부
32: 스위칭 모듈
33: 슬롯
40: 버스바 모듈
41: 제3 버스바
42: 제1 버스바
43: 제2 버스바10: Board
20:
21:
22: CAN communication section
23: Voltage monitoring section
24: Current monitoring unit
30: Power conversion section
31: Protection section
32: Switching module
33: Slot
40: bus bar module
41: Third bus bar
42: 1st bus bar
43: second bus bar

Claims (5)

양방향 DC-DC 컨버터의 전기적 연결 관계에 따라 배선되는 복수 개의 슬롯을 구비하는 보드;
상기 슬롯에 탈부착 가능하게 형성되어 용량에 따라 상기 슬롯 중 적어도 하나 이상에 장착되어 제어부의 제어 신호에 따라 동작하는 스위칭 모듈; 및
상기 보드에 설치되어 동작 모드에 따라 상기 스위칭 모듈에 저전압 전원 또는 고전압 전원을 입출력하는 버스바 모듈을 포함하고,
상기 제어부는 상기 스위칭 모듈에 입력되는 고전압 또는 저전압을 모니터링하는 전압 모니터링부; 상기 스위칭 모듈에 흐르는 전류를 모니터링하는 전류 모니터링부; 및 상기 전압 모니터링부 및 상기 전류 모니터링부의 모니터링 결과에 따라 상기 스위칭 모듈을 각각 스위칭 제어하는 MCU를 포함하며,
상기 버스바 모듈은 저전압 전원으로부터 저전압을 입력받아 상기 스위칭 모듈에 입력하거나 상기 스위칭 모듈에 의해 전력 변환된 저전압을 저전압 전원으로 인가하는 제1 버스바; 고전압 전원으로부터 고전압을 입력받아 상기 스위칭 모듈에서 입력하거나 상기 스위칭 모듈에 의해 전력 변환된 고전압을 고전압 전원으로 인가하는 제2 버스바; 및 상기 스위칭 모듈을 접지와 연결시키는 제3 버스바를 포함하고,
상기 보드는 상기 버스바 모듈을 통해 입출력되는 고전원 전원 또는 저전압 전원으로부터 입력되는 비정상적인 전압을 차단하는 보호부를 더 포함하며,
상기 보호부는 상기 스위칭 모듈과 상기 버스바 모듈 사이에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터.
A board having a plurality of slots to be wired according to an electrical connection relationship of the bidirectional DC-DC converter;
A switching module detachably attached to the slot, the switching module being mounted on at least one of the slots according to the capacity and operating in accordance with a control signal of the controller; And
And a bus bar module installed on the board for inputting and outputting a low voltage power or a high voltage power to the switching module according to an operation mode,
The control unit may include a voltage monitoring unit monitoring a high voltage or a low voltage input to the switching module; A current monitoring unit monitoring a current flowing in the switching module; And an MCU for switching-controlling each of the switching modules according to a monitoring result of the voltage monitoring unit and the current monitoring unit,
The bus bar module includes a first bus bar receiving a low voltage from a low voltage power source and inputting the low voltage to the switching module or applying a low voltage that is power converted by the switching module to a low voltage power source; A second bus bar receiving a high voltage from a high voltage power source and applying a high voltage input from the switching module or a power converted by the switching module to a high voltage power source; And a third bus bar connecting the switching module to ground,
The board further includes a protection unit for blocking an abnormal voltage input from a high power source or a low voltage power source input / output through the bus bar module,
Wherein the protection unit is disposed between the switching module and the bus bar module, respectively.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014103807A (en) 2012-11-21 2014-06-05 Toyota Central R&D Labs Inc Power conversion device
US20150145336A1 (en) * 2013-11-27 2015-05-28 Solantro Semiconductor Corp. Modular power conversion system and method
JP2017085883A (en) 2015-02-25 2017-05-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 Semiconductor module and power converter having the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160086512A (en) * 2015-01-09 2016-07-20 주식회사 경신 Integration type power conversion apparatus for vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014103807A (en) 2012-11-21 2014-06-05 Toyota Central R&D Labs Inc Power conversion device
US20150145336A1 (en) * 2013-11-27 2015-05-28 Solantro Semiconductor Corp. Modular power conversion system and method
JP2017085883A (en) 2015-02-25 2017-05-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 Semiconductor module and power converter having the same

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