KR102030179B1 - 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치에 관한 것으로, 상기 발명은 배터리; 수퍼캡; 외부의 제어에 의해 배터리 또는 출력단으로부터 공급된 전력을 변환하고 배터리, 수퍼캡 및 출력단 사이의 전력 흐름을 조절하기 위한 DC-DC컨버터; 배터리와 DC-DC컨버터의 연결을 온오프(ON/OFF) 하기 위한 제1 스위칭소자; 제1 스위칭소자와 DC-DC컨버터를 연결하는 제1 연결선에 배치된 제1 절점과 수퍼캡의 연결을 온오프 하기 위한 제2 스위칭소자; 및 마이크로 하이브리드 시스템의 운전상태와, 상기 배터리 및 수퍼캡의 SOC(State Of Charge)값을 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하여 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자와, DC-DC컨버터를 제어함으로써, 배터리와 수퍼캡과 출력단 사이의 전력 흐름을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 본 발명은 배터리의 충전효율을 향상할 수 있고, 수퍼캡의 용량를 작게 설계할 수 있어, 경량화 및 제조비의 절감을 구현할 수 있다.

Description

마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치{Power management device for micro hybrid system}
본 발명은 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치에 관한 것으로, 구체적으로는 저전압 배터리와 수퍼캡을 포함한 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치에 관한 것이다.
마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 개략적으로 저전압 배터리(예를 들면, 12V lead acid), 복수개의 저전압 수퍼캡(예를 들면, 2.7V용 저전압 수퍼캡 10개 이상) 및 DC-DC컨버터를 구비할 수 있다.
여기서 저전압 배터리와 저전압 수퍼캡은 서로 병렬로 연결된다. DC-DC컨버터는 ISG(Integrated Starter Generator)에 의해 발전된 전력을 변환하여 저전압 배터리와 저전압 수퍼캡을 충전하거나, 저전압 배터리와 저전압 수퍼캡의 충전된 전력을 변환하여 외부 부하로 공급할 수 있다.
그러나, 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는, 저전압 수퍼캡이 다수개 연결되어 구성되는 것이 보통이기 때문에, 전력의 밸런싱 문제가 발생할 수 있다.
또한, 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는, 배터리의 충전시 전력변환(step-down)을 거쳐야 하기 때문에 충전효율이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는, 수퍼캡이 초기 충전되어야 하기 때문에, 초기 충전회로가 추가적으로 필요한 설계상의 부담을 가지고 있다.
KR 10- 2004-0074783, 2004, 08. 26, 도면 1
본 발명의 목적은 저전압 수퍼캡과 배터리제너레이터의 레이아웃을 변경하고 이에 따른 제어알고리즘을 새롭게 구현함으로써, 저전압 배터리의 충전효율 및 수퍼캡의 안전성을 향상시키고, 종래 장치로부터 초기 충전회로를 생략함으로써 제조원가를 절감할 수 있는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 배터리; 상기 배터리와 선택적으로 직렬 연결되고, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 출력단에 연결되는 수퍼캡; 외부의 제어에 의해 상기 배터리 또는 상기 출력단으로부터 공급된 전력을 변환하고 상기 배터리, 상기 수퍼캡 및 상기 출력단 사이의 전력 흐름을 조절하기 위한 DC-DC컨버터; 상기 배터리와 상기 DC-DC컨버터의 연결을 온오프(ON/OFF) 하기 위한 제1 스위칭소자; 상기 제1 스위칭소자와 상기 DC-DC컨버터를 연결하는 제1 연결선에 배치된 제1 절점과 상기 수퍼캡의 연결을 온오프 하기 위한 제2 스위칭소자; 및 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 운전상태와, 상기 배터리 및 수퍼캡의 SOC(State Of Charge)값을 모니터링하고, 상기 모니터링 결과에 대응하여 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자와, 상기 DC-DC컨버터를 제어함으로써, 상기 배터리와 상기 수퍼캡과 상기 출력단 사이의 전력 흐름을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템이 아이들 상태(idle state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC(State Of Charge)값이 제1 방전임계값보다 작으며 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값보다 큰 제1 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자를 각각 온(ON) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 배터리로부터 공급된 전력을 변환하여 상기 수퍼캡으로 공급하는 제1 모드를 수행할 수 있다. 여기서 상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제4 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제4 스위칭소자의 일단에 연결되는 제2 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어질 수 있다.
이 경우 상기 제1 모드는, 상기 제3 스위칭소자가 오프되고, 상기 제4 스위칭소자가 사전에 정해진 제1 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 대응하여 상기 배터리 및 상기 리액터에 의한 전력이 상기 수퍼캡으로 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템이 아이들 상태(idle state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 방전임계값 이상이고 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값보다 작은 제2 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자를 각각 온(ON) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 수퍼캡으로부터 공급된 전력을 변환하여 상기 배터리로 공급하는 제2 모드를 수행할 수 있다. 여기서 상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어질 수 있다.
이 경우 상기 제2 모드는, 상기 제4 스위칭소자가 오프되고 상기 제3 스위칭소자가 사전에 정해진 제2 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 대응하여 상기 수퍼캡 및 상기 리액터에 의한 전력이 상기 배터리로 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진시동 상태(engine starting state)인 동안 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값보다 크고 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 방전임계값보다 큰 제3 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자를 각각 온(ON) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 배터리 및 상기 수퍼캡을 직렬로 연결하고 상기 직렬로 연결된 상기 배터리 및 수퍼캡의 전력을 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진의 시동용으로 공급하는 제3 모드를 수행할 수 있다. 여기서 상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 제3 모드는, 상기 제3 스위칭소자 및 상기 제4 스위칭소자가 각각 오프(OFF)되는 것에 대응하여 상기 배터리 및 상기 수퍼캡이 직렬로 연결되고 상기 직렬 연결된 상기 배터리 및 상기 수퍼캡의 전력이 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진의 시동용으로 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다. 한편, 상기 제3 모드는, 상기 직렬 연결된 상기 배터리 및 상기 수퍼캡의 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 전기부하로 공급될 수 있다.
상기 제어부는, 차량이 엔진시동 상태(engine starting state)인 동안 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값 이하이고 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 방전임계값보다 큰 제4 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자를 오프(OFF)하고 상기 제2 스위칭소자를 온(ON) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 수퍼캡으로부터 공급된 전력을 변환하여 상기 엔진의 시동용으로 상기 ISG로 공급하는 제4 모드를 수행할 수 있다. 여기서 상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 제4 모드는, 상기 제4 스위칭소자가 오프되고 상기 제3 스위칭소자가 사전에 정해진 제3 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 상기 수퍼캡 및 상기 리액터에 의한 전력이 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 시동용으로 공급될 수 있다. 한편, 상기 제4 모드는, 상기 수퍼캡 및 상기 리액터에 의한 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 전기부하로 공급될 수 있다.
상기 제어부는, 차량이 엔진시동 상태(engine starting state)인 동안 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값보다 크고 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 방전임계값 이하인 제5 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자를 온(ON)하고 상기 제2 스위칭소자를 오프(OFF) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 배터리로부터 공급된 전력을 변환하여 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 시동용으로 공급하는 제5 모드를 수행할 수 있다. 여기서 상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어질 수 있다.
이 경우 상기 제5 모드는, 상기 제3 스위칭소자가 오프되고 상기 제4 스위칭소자가 사전에 정해진 제4 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 상기 배터리 및 상기 리액터에 의한 전력이 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 시동용으로 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다. 한편, 상기 제5 모드는, 상기 배터리 및 상기 리액터에 의한 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 전기부하로 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 발전기에 의해 전력이 발생되는 발전 상태(generating state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 충전임계값보다 작고 상기 배터리의 SOC값이 제2 충전임계값보다 작은 제6 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자를 각각 온(ON)하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 배터리 및 상기 수퍼캡을 직렬로 연결하고 상기 직렬 연결된 상기 배터리 및 수퍼캡으로 상기 발전기에 의해 발생된 전력을 공급하는 제6 모드를 수행할 수 있다. 여기서, 상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어질 수 있다.
이 경우 상기 제6 모드는, 상기 제3 스위칭소자 및 상기 제4 스위칭소자가 각각 오프(OFF)되는 것에 의해, 상기 배터리 및 상기 수퍼캡이 직렬로 연결되고 상기 직렬 연결된 상기 배터리 및 수퍼캡으로 상기 발전기에 의해 발생된 전력이 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다. 여기서 상기 발전기는 상기 엔진에 연동되는 ISG(Integrated Starter Generator)로 마련될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 발전기에 의해 전력이 발생되는 발전 상태(generating state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 충전임계값 이상이고 상기 배터리의 SOC값이 제2 충전임계값 보다 작은 제7 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자를 온(ON)하고 상기 제2 스위칭소자를 오프(OFF)하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 발전기에 의해 발생된 전력을 변환하여 상기 배터리로 공급하는 제7 모드를 수행할 수 있다. 여기서 상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 제7 모드는, 상기 제4 스위칭소자가 오프되고 상기 제3 스위칭소자가 사전에 정해진 제5 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 상기 발전기에 의해 발생된 전력과 상기 리액터의 전력이 상기 배터리로 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 발전기에 의해 전력이 발생되는 발전 상태(generating state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 충전임계값 보다 작고 상기 배터리의 SOC값이 제2 충전임계값 이상인 제8 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자를 오프(OFF)하고 상기 제2 스위칭소자를 온(ON)하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 발전기에 의해 발생된 전력을 변환하여 상기 수퍼캡로 공급하는 제8 모드를 수행할 수 있다. 여기서 상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어질 수 있다.
이 경우 상기 제8 모드는, 상기 제3 스위칭소자가 오프되고 상기 제4 스위칭소자가 사전에 정해진 제6 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 상기 발전기에 의해 발생된 전력과 상기 리액터의 전력이 상기 수퍼캡으로 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다.
본 발명은 마이크로 하이브리드 시스템으로 전력을 공급하기 위한 출력단에 전압 평활용 링크 커패시터를 추가 배치할 수 있다.
상기 제1 스위칭소자 밑 제2 스위칭소자는 파워릴레이 또는 스위치와 다이오드가 병렬로 연결된 형태로 마련될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 배터리가 과방전된 경우에도 수퍼캡의 에너지를 이용하여 엔진의 시동을 수행할 수 있고, 수퍼캡이 만충전되어 충전이 불가능한 경우에도 배터리만을 충전할 수 있으며, 발전기에 의해 발전된 에너지를 DC-DC변환없이 배터리와 수퍼캡을 충전할 수 있어 충전효율 및 시스템의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 직렬 연결된 수퍼캡과 배터리의 전력을 엔진의 시동에 이용함으로써, 수퍼캡의 용량를 작게 설계할 수 있어, 경량화 및 제조비의 절감을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 직렬 연결된 수퍼캡과 배터리의 전력을 엔진의 시동에 이용함으로써 초기 충전회로 없이도 배터리의 충전이 가능하여 경량화 및 제조비의 절감을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력관리장치가 적용되는 마이크로 하이브리드 시스템의 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 아이들 상태(idle state)에서의 제어부의 동작을 설명하기 위한 제어절차도이다.
도 4는 제1 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 제2 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 엔진시동 상태(engine starting state)에서의 제어부의 동작을 설명하기 위한 제어절차도이다.
도 7은 제3 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 제4 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 9는 제5 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 10은 발전 상태(generating state)에서의 제어부의 동작을 설명하기 위한 제어절차도이다.
도 11은 제6 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 12는 제7 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 13은 제8 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 마이크로 하이브리드 시스템에 에너지 저장장치를 통해 전력을 충전하고 마이크로 하이브리드 차량과 같은 마이크로 하이브리드 시스템에 전력을 공급한다. 본 실시예에서는 마이크로 하이브리드 시스템 중 마이크로 하이브리드 차량을 일 예로서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치의 블록도이다. 도시된 바와 같이, 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 배터리(10) 및 수퍼캡(20)과 같은 에너지저장장치와, 양방향의 DC-DC컨버터(30)와, 제1 스위칭소자(40)와, 제2 스위칭소자(50)와 마이크로 하이브리드 시스템으로 전력을 공급하기 위한 출력단에 배치되어 전압 평활을 수행하는 링크 커패시터(60)를 포함할 수 있다.
배터리(10)는 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)에 의해 수퍼캡(20)과 DC-DC컨버터(30)에 선택적으로 연결된다. 배터리(10)는 마이크로 하이브리드 시스템(이하, 시스템)의 주 전원으로 시스템의 전기부하로 전력을 공급하거나, 시스템의 ISG(Integrated Starter Generator) 와 같은 발전기로부터 전력을 공급받아 충전된다.
ISG(Integrated Starter Generator) 일반적으로 엔진과 연동되어, 엔진의 구동에 의한 발전을 수행하여 컨버터를 통해 본 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치으로 공급한다. 또는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치으로부터 공급된 전력을 컨버터를 통해 받아 엔진을 시동(starting)하는 기능을 수행한다.
수퍼캡(20)은 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)에 의해 배터리(10)에 선택적으로 직렬 연결되고, 마이크로 하이브리드 시스템의 출력단에 연결될 수 있다.
제1 스위칭소자(40)는 배터리(10)와 DC-DC컨버터(30)의 연결을 온오프(ON/OFF) 하기 위한 것이고, 제어부의 제어에 의해 온오프 된다. 제2 스위칭소자(50)는 제1 스위칭소자(40)와 DC-DC컨버터(30)를 연결하는 제1 연결선에 배치된 제1 절점과 수퍼캡(20)의 연결을 온오프 하기 위한 것이고, 제어부의 제어에 의해 온오프 된다.
DC-DC컨버터(30)는 제어부의 제어에 의해 동작하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 제3 스위칭소자(32) 및 이와 병렬로 연결되는 제1 다이오드(34)와, 제4 스위칭소자(36) 및 이와 병렬로 연결되는 제2 다이오드(38), 리액터(39)를 구비할 수 있다. 도시된 구성은 본 발명의 특징적 동작을 설명하기 위한 것으로, DC-DC컨버터(30)의 실질적 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 스위칭소자(32)는 일단이 수퍼캡(20)의 출력단에 연결되고, 타단은 제4 스위칭소자(36)의 타단에 연결된다. 제1 다이오드(34)는 제3 스위칭소자(32)와 병렬로 연결되고, 캐소드가 제3 스위칭소자(32)의 일단에 애노드가 제3 스위칭소자(32)의 타단에 각각 연결된다.
제4 스위칭소자(36)는 일단이 배터리(10)의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자(32)의 타단에 연결된다. 제2 다이오드(38)는 제4 스위칭소자(36)와 병렬로 연결되고, 캐소드가 제4 스위칭소자(36)의 타단에 애노드가 제4 스위칭소자(36)의 일단에 각각 연결된다.
리액터(39)는 일단이 상기 제1 연결선에 배치되는 제1 절점에 연결되고 타단이 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결된다. 리액터(39)는 DC-DC컨버터(30)의 동작에서 전력을 저장하는 기능을 수행한다.
도 2는 본 실시예에 따른 전력관리장치가 적용되는 마이크로 하이브리드 시스템의 상태를 도시한 것으로, 이에 기초하여 후술하는 제어부의 동작모드가 결정될 수 있다.
도시된 바와 같이, 마이크로 하이브리드 시스템은 아이들 상태(idle state), 엔진시동 상태(engine starting state), 발전 상태(generating state)를 포함할 수 있다.
아이들 상태(idle state)는 차량과 같은 시스템이 정지한 상태 또는 매우 저속인 상태, 엔진의 시동이 정지된 상태를 의미할 수 있다. 엔진시동 상태(engine starting state)는 엔진에 시동을 거는 상태. 시스템을 출발시키기 위해 엔진을 재시동하는 상태를 의미할 수 있다. ISG를 이용하는 경우 시동시 Starter가 동작한다.
발전 상태(generating state)는 시스템이 주행중인 상태에서 엔진의 기계적 회전에너지를 이용하여 배터리(10) 및/또는 수퍼캡(20)을 충전할 수 있다. 또는 악셀 패달을 떼고/떼거나 브레이크 패달을 밟았을 때, 차량의 기계적 관성력을 이용하여 배터리 및/또는 수퍼캡을 충전할 수 있다.
제어부는 마이크로 하이브리드 시스템의 운전상태와, 배터리(10) 및 수퍼캡(20)의 SOC(State Of Charge)값을 모니터링하고, 이 모니터링 결과에 대응하여 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)와, DC-DC컨버터(30)를 제어함으로써, 배터리(10)와 수퍼캡(20)과 출력단 사이의 전력 흐름을 조절할 수 있다.
제어부는 도 2에 도시된 시스템의 상태에 따라 8가지 모드를 수행할 수 있다. 제어부는 아이들 상태(idle state)인 경우 제1, 제2 모드를 선택적으로 수행하고, 엔진시동 상태(engine starting state)인 경우, 제3, 제4, 제5 모드를 선택적으로 수행하며, 발전 상태(generating state)인 경우 제6, 제7, 제8 모드를 선택적으로 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 아이들 상태(idle state)에서 제1 모드 및 제2 모드의 동작을 구체적으로 설명한다. 도 3은 아이들 상태(idle state)에서의 제어부의 동작을 설명하기 위한 제어절차도이고, 도 4는 제1 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이며, 도 5는 제2 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 모드는 마이크로 하이브리드 시스템이 아이들 상태(idle state)인 동안 수퍼캡(20)의 SOC(State Of Charge)값이 제1 방전임계값(THdc_s)보다 작으며, 배터리(10)의 SOC값이 제2 방전임계값(THdc_b)보다 큰 제1 조건이 충족되는 경우(S305, S310), 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)를 각각 온(ON) 하면서 동시에, DC-DC 컨버터를 제어함으로써 배터리(10)로부터 공급된 전력을 변환하여 수퍼캡(20)으로 공급한다(S315).
구체적으로, 제1 모드는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)가 각각 온(ON) 된 상태에서, 제3 스위칭소자(32)가 오프되고, 제4 스위칭소자(36)가 사전에 정해진 제1 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 대응하여 배터리(10) 및 리액터(39)에 의한 전력이 수퍼캡(20)으로 충전된다. 수퍼캡(20)은 엔진의 시동(starting)에 필요한 에너지량까지 충전될 수 있다.
제1 방전임계값(THdc_s)은 수퍼캡의 과방전을 막기 위해 사전에 정해진 SOC의 하한 임계값이고, 제2 방전임계값(THdc_b)은 배터리의 과방전을 막기 위해 사전에 정해진 SOC의 하한 임계값에 해당한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 배터리(10)에 충전된 에너지를 이용하여 수퍼캡(20)을 충전함으로써, 초기 충전회로 없이도 수퍼캡(20)의 충전이 가능하다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 제2 모드는 마이크로 하이브리드 시스템이 아이들 상태(idle state)인 동안 수퍼캡(20)의 SOC(State Of Charge)값이 제1 방전임계값(THdc_s)보다 이상이고, 배터리(10)의 SOC값이 제2 방전임계값(THdc_b)보다 작은 제2 조건이 충족되는 경우(S305, S320), 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)를 각각 온(ON) 하면서 동시에, DC-DC 컨버터를 제어함으로써 수퍼캡(20)으로부터 공급된 전력을 변환하여 배터리(10)로 공급한다(S325).
구체적으로, 제2 모드는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)가 각각 온(ON) 된 상태에서, 제4 스위칭소자(36)가 오프되고, 제3 스위칭소자(32)가 사전에 정해진 제2 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 대응하여 수퍼캡(20) 및 리액터(39)에 의한 전력이 배터리(10)로 충전된다. 배터리(10)는 엔진의 시동(starting)에 필요한 에너지량까지 충전될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 수퍼캡(20)에 충전된 에너지를 이용하여 배터리(10)를 충전함으로써, 충전저항 및 Pre-Charge Relay 등으로 구성된 초기 충전회로 없이도 배터리(10)의 충전이 가능하다.
이하에서는, 도 6 내지 도 9를 참조하여 엔진시동 상태(engine starting state)에서 제3 모드 내지 제5 모드의 동작을 구체적으로 설명한다. 도 6은 엔진시동 상태(engine starting state)에서의 제어부의 동작을 설명하기 위한 제어절차도이고, 도 7은 제3 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이며, 도 8는 제4 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이고, 도 9는 제5 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 제3 모드는 마이크로 하이브리드 시스템이 엔진시동 상태(engine starting state)인 동안, 배터리(10)의 SOC값이 제2 방전임계값(THdc_b)보다 크고 수퍼캡(20)의 SOC값이 제1 방전임계값(THdc_s)보다 큰 제3 조건이 충족되는 경우(S605, S630), 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)를 각각 온(ON) 하면서 동시에, DC-DC 컨버터를 제어함으로써 배터리(10) 및 수퍼캡(20)을 직렬로 연결하고 직렬로 연결된 배터리(10) 및 수퍼캡(20)의 전력을 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진의 시동용으로 공급할 수 있다. 공급된 전력은 컨버터를 통해 ISG로 공급될 수 있다.
구체적으로, 제3 모드는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)가 각각 온(ON) 된 상태에서, 제3 스위칭소자(32) 및 제4 스위칭소자(36)가 각각 오프(OFF) 되는 것에 대응하여 배터리(10) 및 수퍼캡(20)이 직렬로 연결되고 직렬 연결된 배터리(10) 및 수퍼캡(20)의 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진의 시동용으로 공급될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 직렬 연결된 수퍼캡(20)과 배터리(10)의 전력을 엔진의 시동에 이용함으로써, 수퍼캡(20)의 용량을 작게 설계할 수 있어, 경량화 및 제조비의 절감을 구현할 수 있다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 제4 모드는 마이크로 하이브리드 시스템이 엔진시동 상태(engine starting state)인 동안, 배터리(10)의 SOC값이 제2 방전임계값(THdc_b) 이하이고 수퍼캡(20)의 SOC값이 제1 방전임계값(THdc_s)보다 큰 제4 조건이 충족되는 경우(S605, S640), 제1 스위칭소자(40)를 오프(OFF) 하고 제2 스위칭소자(50)를 온(ON) 하면서 동시에, DC-DC 컨버터를 제어함으로써 수퍼캡(20)으로부터 공급된 전력을 변환하여 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진 시동용으로 공급할 수 있다(S645).
구체적으로, 제4 모드는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭소자(40)가 오프되고 제2 스위칭소자(50)가 온(ON)된 상태에서, 제4 스위칭소자(36)가 오프되고 제3 스위칭소자(32)가 사전에 정해진 제3 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 수퍼캡(20) 및 리액터(39)에 의한 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 시동용으로 공급될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 배터리(10)가 과방전된 경우에도 수퍼캡(20)의 에너지를 이용하여 엔진의 시동을 수행 할 수 있다.
도 6 및 도 9을 참조하면, 제5 모드는 마이크로 하이브리드 시스템이 엔진시동 상태(engine starting state)인 동안, 배터리(10)의 SOC값이 제2 방전임계값(THdc_b) 보다 크고 수퍼캡(20)의 SOC값이 제1 방전임계값(THdc_s) 이하인 제5 조건이 충족되는 경우(S605, S650), 제1 스위칭소자(40)를 온(ON) 하고 제2 스위칭소자(50)를 오프(OFF) 하면서 동시에, DC-DC 컨버터를 제어함으로써 배터리(10)로부터 공급된 전력을 변환하여 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진 시동용으로 공급할 수 있다(S655).
구체적으로, 제5 모드는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭소자(40)가 온(ON) 되고 제2 스위칭소자(50)가 오프된 상태에서, 제3 스위칭소자(32)가 오프되고 제4 스위칭소자(36)가 사전에 정해진 제4 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 배터리(10) 및 리액터(39)에 의한 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 시동용으로 공급될 수 있다.
이하에서는, 도 10 내지 도 13를 참조하여 발전 상태(generating state)에서 제6 모드 내지 제8 모드의 동작을 구체적으로 설명한다. 도 10은 발전 상태(generating state)에서의 제어부의 동작을 설명하기 위한 제어절차도이고, 도 11은 제6 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이며, 도 12는 제7 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이고, 도 13은 제8 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제6 모드는 마이크로 하이브리드 시스템의 발전기에 의해 전력이 발생되는 발전 상태(generating state)인 동안 수퍼캡(20)의 SOC값이 제1 충전임계값(THch_s)보다 작고 배터리(10)의 SOC값이 제2 충전임계값(THch_b)보다 작은 제6 조건이 충족되는 경우(S1005,S1065), 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)를 각각 온(ON)하면서 동시에, DC-DC 컨버터를 제어함으로써 배터리(10) 및 수퍼캡(20)을 직렬로 연결하고 직렬 연결된 배터리(10) 및 수퍼캡(20)으로 발전기에 의해 발생된 전력을 공급한다(S1065).
상기 제6 모드는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭소자(40) 및 제2 스위칭소자(50)가 온 된 상태에서, 제3 스위칭소자(32) 및 제4 스위칭소자(36)가 각각 오프(OFF)되는 것에 의해, 배터리(10) 및 수퍼캡(20)이 직렬로 연결되고 직렬 연결된 배터리(10) 및 수퍼캡(20)으로 상기 발전기에 의해 발생된 전력이 공급되는 것에 의해 수행된다. 예를 들면, 마이크로 하이브리드 차량의 경우 ISG에 의해 발생된 전력이 컨버터를 통해 배터리(10) 및 수퍼캡(20)으로 공급된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 발전기에 의해 발전된 에너지를 DC-DC변환없이 배터리(10)와 수퍼캡(20)을 충전할 수 있다.
도 10 및 도 12를 참조하면, 제7 모드는 마이크로 하이브리드 시스템의 발전기에 의해 전력이 발생되는 발전 상태(generating state)인 동안 수퍼캡(20)의 SOC값이 제1 충전임계값(THch_s) 이상이고 배터리(10)의 SOC값이 제2 충전임계값(THch_b)보다 작은 제7 조건이 충족되는 경우(S1005,S1075), 제1 스위칭소자(40)를 온 하고 제2 스위칭소자(50)를 오프 하면서 동시에, DC-DC 컨버터를 제어함으로써, 발전기에 의해 발생된 전력을 변환하여 배터리로 공급한다(S1075).
상기 제7 모드는, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭소자(40)가 온 되고 제2 스위칭소자(50)가 오프 된 상태에서, 제4 스위칭소자(36)가 오프되고 제3 스위칭소자(32)가 사전에 정해진 제5 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 발전기에 의해 발생된 전력과 리액터(39)의 전력이 배터리(10)로 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 수퍼캡(20)이 만충되어 충전이 불가능한 경우 또는 배터리(10)만을 충전하고자 하는 경우 수퍼캡(20)을 전기적으로 분리하고 배터리(10)만 충전할 수 있다.
도 10 및 도 13을 참조하면, 제8 모드는 마이크로 하이브리드 시스템의 발전기에 의해 전력이 발생되는 발전 상태(generating state)인 동안 수퍼캡(20)의 SOC값이 제1 충전임계값(THch_s) 보다 작고 배터리(10)의 SOC값이 제2 충전임계값(THch_b) 이상인 제8 조건이 충족되는 경우(S1005,S1060), 제1 스위칭소자(40)를 오프 하고 제2 스위칭소자(50)를 온 하면서 동시에, DC-DC 컨버터를 제어함으로써, 발전기에 의해 발생된 전력을 변환하여 수퍼캡으로 공급한다(S1085).
상기 제8 모드는, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭소자(40)가 오프 되고 제2 스위칭소자(50)가 온 된 상태에서, 제3 스위칭소자(32)가 오프되고 제4 스위칭소자(36)가 사전에 정해진 제6 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 발전기에 의해 발생된 전력과 리액터(39)의 전력이 수퍼캡(20)으로 공급되는 것에 의해 수행될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치는 수퍼캡(20)만을 충전하고자 하는 경우 배터리(10)를 전기적으로 분리하고 수퍼캡(20)만 충전할 수 있다.
10: 배터리
20: 수퍼캡
30: DC-DC컨버터
32: 제3 스위칭소자
34: 제1 다이오드
36: 제4 스위칭소자
38: 제2 다이오드
39: 리액터
40: 제1 스위칭소자
50: 제2 스위칭소자
60: 링크 커패시터

Claims (31)

  1. 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치에 있어서,
    배터리;
    상기 배터리와 선택적으로 직렬 연결되고, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 출력단에 연결되는 수퍼캡;
    외부의 제어에 의해 상기 배터리 또는 상기 출력단으로부터 공급된 전력을 변환하고 상기 배터리, 상기 수퍼캡 및 상기 출력단 사이의 전력 흐름을 조절하기 위한 DC-DC컨버터;
    상기 배터리와 상기 DC-DC컨버터의 연결을 온오프(ON/OFF) 하기 위한 제1 스위칭소자;
    상기 제1 스위칭소자와 상기 DC-DC컨버터를 연결하는 제1 연결선에 배치된 제1 절점과 상기 수퍼캡의 연결을 온오프 하기 위한 제2 스위칭소자; 및
    상기 마이크로 하이브리드 시스템의 운전상태와, 상기 배터리 및 수퍼캡의 SOC(State Of Charge)값을 모니터링하고, 상기 모니터링 결과에 대응하여 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자와, 상기 DC-DC컨버터를 제어함으로써, 상기 배터리와 상기 수퍼캡과 상기 출력단 사이의 전력 흐름을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템이 아이들 상태(idle state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC(State Of Charge)값이 제1 방전임계값보다 작으며 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값보다 큰 제1 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자를 각각 온(ON) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 배터리로부터 공급된 전력을 변환하여 상기 수퍼캡으로 공급하는 제1 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제4 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제4 스위칭소자의 일단에 연결되는 제2 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 모드는, 상기 제3 스위칭소자가 오프되고, 상기 제4 스위칭소자가 사전에 정해진 제1 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 대응하여 상기 배터리 및 상기 리액터에 의한 전력이 상기 수퍼캡으로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템이 아이들 상태(idle state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 방전임계값 이상이고 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값보다 작은 제2 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자를 각각 온(ON) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 수퍼캡으로부터 공급된 전력을 변환하여 상기 배터리로 공급하는 제2 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 모드는, 상기 제4 스위칭소자가 오프되고 상기 제3 스위칭소자가 사전에 정해진 제2 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 대응하여 상기 수퍼캡 및 상기 리액터에 의한 전력이 상기 배터리로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진시동 상태(engine starting state)인 동안 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값보다 크고 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 방전임계값보다 큰 제3 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자를 각각 온(ON) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 배터리 및 상기 수퍼캡을 직렬로 연결하고 상기 직렬로 연결된 상기 배터리 및 수퍼캡의 전력을 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진의 시동용으로 공급하는 제3 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 모드는, 상기 제3 스위칭소자 및 상기 제4 스위칭소자가 각각 오프(OFF)되는 것에 대응하여 상기 배터리 및 상기 수퍼캡이 직렬로 연결되고 상기 직렬 연결된 상기 배터리 및 상기 수퍼캡의 전력이 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 엔진의 시동용으로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 모드는, 상기 직렬 연결된 상기 배터리 및 상기 수퍼캡의 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 전기부하로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 차량이 엔진시동 상태(engine starting state)인 동안 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값 이하이고 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 방전임계값보다 큰 제4 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자를 오프(OFF)하고 상기 제2 스위칭소자를 온(ON) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 수퍼캡으로부터 공급된 전력을 변환하여 상기 엔진의 시동용으로 공급하는 제4 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제4 모드는, 상기 제4 스위칭소자가 오프되고 상기 제3 스위칭소자가 사전에 정해진 제3 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 상기 수퍼캡 및 상기 리액터에 의한 전력이 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 시동용으로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제4 모드는, 상기 수퍼캡 및 상기 리액터에 의한 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 전기부하로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 차량이 엔진시동 상태(engine starting state)인 동안 상기 배터리의 SOC값이 제2 방전임계값보다 크고 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 방전임계값 이하인 제5 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자를 온(ON)하고 상기 제2 스위칭소자를 오프(OFF) 하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 배터리로부터 공급된 전력을 변환하여 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 시동용으로 공급하는 제5 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제5 모드는, 상기 제3 스위칭소자가 오프되고 상기 제4 스위칭소자가 사전에 정해진 제4 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 상기 배터리 및 상기 리액터에 의한 전력이 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 시동용으로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제5 모드는, 상기 배터리 및 상기 리액터에 의한 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 전기부하로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 발전기에 의해 전력이 발생되는 발전 상태(generating state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 충전임계값보다 작고 상기 배터리의 SOC값이 제2 충전임계값보다 작은 제6 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자를 각각 온(ON)하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 배터리 및 상기 수퍼캡을 직렬로 연결하고 상기 직렬 연결된 상기 배터리 및 수퍼캡으로 상기 발전기에 의해 발생된 전력을 공급하는 제6 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제6 모드는, 상기 제3 스위칭소자 및 상기 제4 스위칭소자가 각각 오프(OFF)되는 것에 의해, 상기 배터리 및 상기 수퍼캡이 직렬로 연결되고 상기 직렬 연결된 상기 배터리 및 수퍼캡으로 상기 발전기에 의해 발생된 전력이 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 발전기는 엔진에 연동되는 ISG(Integrated Starter Generator)로 마련되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 발전기에 의해 전력이 발생되는 발전 상태(generating state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 충전임계값 이상이고 상기 배터리의 SOC값이 제2 충전임계값 보다 작은 제7 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자를 온(ON)하고 상기 제2 스위칭소자를 오프(OFF)하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 발전기에 의해 발생된 전력을 변환하여 상기 배터리로 공급하는 제7 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제7 모드는, 상기 제4 스위칭소자가 오프되고 상기 제3 스위칭소자가 사전에 정해진 제5 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 상기 발전기에 의해 발생된 전력과 상기 리액터의 전력이 상기 배터리로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 마이크로 하이브리드 시스템의 발전기에 의해 전력이 발생되는 발전 상태(generating state)인 동안 상기 수퍼캡의 SOC값이 제1 충전임계값 보다 작고 상기 배터리의 SOC값이 제2 충전임계값 이상인 제8 조건이 충족되는 경우, 상기 제1 스위칭소자를 오프(OFF)하고 상기 제2 스위칭소자를 온(ON)하면서 동시에, 상기 DC-DC 컨버터를 제어함으로써 상기 발전기에 의해 발생된 전력을 변환하여 상기 수퍼캡로 공급하는 제8 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는, 일단이 상기 수퍼캡의 출력단에 연결되는 제3 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 배터리의 음극단에 연결되고 타단이 제2 연결선에 의해 제3 스위칭소자의 타단에 연결되는 제4 스위칭소자와, 캐소드가 상기 제3 스위칭소자의 타단에 애노드가 상기 제3 스위칭소자의 일단에 각각 연결되는 제1 다이오드와, 일단이 상기 제1 절점에 연결되고 타단이 상기 제2 연결선에 배치된 제2 절점에 연결되는 리액터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제8 모드는, 상기 제3 스위칭소자가 오프되고 상기 제4 스위칭소자가 사전에 정해진 제6 PWM신호에 의해 온오프(ON/OFF) 되는 것에 의하여 상기 발전기에 의해 발생된 전력과 상기 리액터의 전력이 상기 수퍼캡으로 공급되는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  30. 제1항에 있어서,
    마이크로 하이브리드 시스템으로 전력을 공급하기 위한 출력단에 전압 평활용 링크 커패시터를 추가 배치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자는 파워릴레이 또는 스위치와 다이오드가 병렬로 연결된 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.
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