KR102123373B1 - 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 컨버터양방향 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 배치되며, 상기 제어부는 상기 스위칭 모듈이 상기 슬롯에 장착되면 동작 모드가 부스트 모드(Boost mode) 또는 벅 모드(Buck mode)인지에 따라 상기 스위칭 모듈에 스위칭 신호를 입력하여 고전압 전원 또는 저전압 전원 간의 전력 변환을 수행하는 것을 특징으로 한다. A modular bidirectional DC-DC converter is disclosed. A board having a plurality of slots that are wired according to the electrical connection relationship of the modular bidirectional DC-DC converter of the present invention; A switching module detachably formed in the slot and mounted on at least one of the slots according to a capacity to operate according to a control signal of a control unit; And a bus bar module installed on the board to input/output a low voltage power supply or a high voltage power supply to the switching module according to an operation mode, wherein the control unit includes a voltage monitoring unit monitoring a high voltage or a low voltage input to the switching module; A current monitoring unit that monitors the current flowing through the switching module; And an MCU for switching control of each of the switching modules according to the monitoring results of the voltage monitoring unit and the current monitoring unit, wherein the bus bar module receives a low voltage from a low voltage power supply and inputs it to the switching module or by the switching module. A first bus bar for applying the power-converted low voltage to a low voltage power source; A second bus bar that receives a high voltage from a high voltage power supply and applies a high voltage input from the switching module or power converted by the switching module to a high voltage power supply; And a third bus bar connecting the switching module to ground, and the board further includes a protection unit blocking an abnormal voltage input from a high power supply or a low voltage power input/output through the bus bar module, and the protection unit It is disposed between the switching module and the bus bar module, and when the switching module is mounted in the slot, the control unit switches to the switching module depending on whether an operation mode is a boost mode or a buck mode. It is characterized in that power conversion is performed between a high voltage power supply or a low voltage power supply by inputting a signal.
Description
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 bi-directional DC-DC converter, and more specifically, a modular bi-directional DC that can control the converter capacity by modularizing the switching part of the bi-directional DC-DC converter and allowing the switching module to be attached and detached to the board. -It is about 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.As the 48V system for vehicles has recently been popularized, the need for a bi-directional DC-DC converter has emerged to control the electric flow of the existing 12V system and the 48V system. In the bidirectional DC-DC converter, the switch is controlled according to 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 a vehicle battery system has been developed with a high capacity, a bi-directional DC-DC converter has been developed in a multi-phases structure to accommodate a high capacity. In the bi-directional multi-phase DC-DC converter, the bi-directional DC-DC converters of each phase are sequentially driven through a predetermined sequence. When a bi-directional DC-DC converter is used as a multi-phase structure, the capacitor size decreases due to low ripple and exhibits fast response characteristics, and high efficiency can be achieved according to current sharing.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2017-0081497호(2017.07.12)의 '차량용 컨버터 제어방법 및 시스템'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2017-0081497 (2017.07.12)'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 specification is determined, the number of phases is determined according to the capacity, and according to the capacity, the bidirectional DC-DC converter must be newly designed, and accordingly, the process and verification must be newly performed.
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. The present invention was devised to improve the above-mentioned problems, and an object according to an aspect of the present invention is to modulate the converter capacity by modularizing the switching part of the bi-directional DC-DC converter so that it can be attached to and detached from the board. It is to provide 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 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 배치되며, 상기 제어부는 상기 스위칭 모듈이 상기 슬롯에 장착되면 동작 모드가 부스트 모드(Boost mode) 또는 벅 모드(Buck mode)인지에 따라 상기 스위칭 모듈에 스위칭 신호를 입력하여 고전압 전원 또는 저전압 전원 간의 전력 변환을 수행하는 것을 특징으로 한다. A modular bidirectional DC-DC converter according to an aspect of the present invention includes a board having a plurality of slots which are wired according to the electrical connection relationship of the bidirectional DC-DC converter; A switching module detachably formed in the slot and mounted on at least one of the slots according to a capacity to operate according to a control signal of a control unit; And a bus bar module installed on the board to input/output a low-voltage power supply or a high-voltage power supply to the switching module according to an operation mode, wherein the control unit includes a voltage monitoring unit monitoring a high voltage or a low voltage input to the switching module; A current monitoring unit monitoring the current flowing through the switching module; And an MCU for switching control of each of the switching modules according to the monitoring results of the voltage monitoring unit and the current monitoring unit, wherein the bus bar module receives a low voltage from a low voltage power source and inputs it to the switching module or by the switching module. A first bus bar for applying the power-converted low voltage to a low voltage power source; A second bus bar that receives a high voltage from a high voltage power supply and applies a high voltage input from the switching module or power converted by the switching module to a high voltage power supply; And a third bus bar connecting the switching module to ground, and the board further includes a protection unit blocking an abnormal voltage input from a high power supply or a low voltage power input/output through the bus bar module, and the protection unit It is disposed between the switching module and the bus bar module, and when the switching module is mounted in the slot, the control unit switches to the switching module according to whether an operation mode is a boost mode or a buck mode. It is characterized in that power conversion between a high voltage power supply or a low voltage power supply is performed by inputting a signal.
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. Modular bi-directional DC-DC converter according to an aspect of the present invention can be detachable switching unit according to the capacity to easily design the DC-DC converter and thereby simplify the process and verification procedure for the bi-directional 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 view showing an example of attaching and detaching the switching module of the modular bi-directional 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 thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user or operator's intention or practice. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the 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. 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 a switching module of a modular bidirectional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. It is a drawing shown.
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. 1, the modular bi-directional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes a
보드(10)는 양방향 DC-DC 컨버터의 전기적 연결 관계에 따라 배선되는 복수 개의 슬롯(33)을 구비한다. The
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
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
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
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
이에, 스위칭 모듈(32)은 제어부(20)의 스위칭 신호에 따라 스위칭되어 고전압 전원과 저전압 전원 간의 양방향 전력 변환을 수행하게 된다. Accordingly, the
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 location of the
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
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. First, each of the
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 may supply high voltage and low voltage to each electronic component in the vehicle, respectively, and may be electrically connected to the
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 composed of 48V power supply and 12V power supply, respectively, according to a conventional power conversion system, but are not limited thereto.
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.In addition, the high-voltage power supply and the low-voltage power supply may include a lithium battery, a lead acid battery, a super capacitor, or an ultra-capacitor alone or in combination, but are not limited to the above-described objects and include all configurations capable of supplying power to electronic components of a vehicle. Can be.
이에, 스위칭 모듈(32)은 일단이 고전압 전원에 연결되고 타단이 저전압 전원에 전기적으로 연결되어 고전압 전원과 저전압 전원 간의 양방향 전력 변환을 수행한다. Accordingly, the
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
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
버스바 모듈(40)은 보드(10)에 설치되어 동작 모드에 따라 스위칭 모듈(32)에 저전압 전원 또는 고전압 전원을 입출력한다. The
버스바 모듈(40)은 제1 버스바(42), 제2 버스바(43) 및 제3 버스바(41)를 포함한다. The
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
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
제3 버스바(41)는 스위칭 모듈(32)을 접지와 연결시킨다. The
보호부(31)는 버스바 모듈(40)을 통해 입출력되는 고전원 전원 또는 저전압 전원으로부터 입력되는 비정상적인 전압을 차단한다. The
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
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. When the
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
전원부(21)는 MCU(25)에 전원을 인가한다.The
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
전압 모니터링부(23)는 스위칭 모듈(32)에 입력되는 고전압 또는 저전압을 모니터링한다.The
전류 모니터링부(24)는 스위칭 모듈(32)에 흐르는 전류를 모니터링한다. The
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. When the control command is input from the host controller through the
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, the modular bidirectional DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes a
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. Through this, the user can freely selectively detach and switch the
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.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art to which the technology pertains are capable of various modifications and other equivalent embodiments. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the claims below.
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: control unit
21: power supply
22: CAN communication unit
23: voltage monitoring unit
24: current monitoring unit
30: power conversion unit
31: protector
32: switching module
33: slot
40: busbar module
41: 3rd bus bar
42: first bus bar
43: Second bus bar
Claims (1)
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 배치되며,
상기 제어부는 상기 스위칭 모듈이 상기 슬롯에 장착되면 동작 모드가 부스트 모드(Boost mode) 또는 벅 모드(Buck mode)인지에 따라 상기 스위칭 모듈에 스위칭 신호를 입력하여 고전압 전원 또는 저전압 전원 간의 전력 변환을 수행하며,
상기 보드는 원 보드(One Board) 형태 또는 투 보드(Two Board) 형태일 수 있으며, 상기 보드가 상기 원 보드 형태이면 상기 원 보드 형태의 보드에 상기 제어부와 상기 스위칭 모듈, 상기 버스바 모듈 및 상기 보호부가 탑재되고, 상기 보드가 상기 투 보드 형태이면 상기 투 보드 형태의 보드 중 어느 하나에 상기 제어부가 탑재되고, 다른 하나에 상기 스위칭 모듈, 상기 버스바 모듈 및 상기 보호부가 탑재되는 것을 특징으로 하는 모듈형 양방향 DC-DC 컨버터.
Board having a plurality of slots to be wired according to the electrical connection relationship of the bi-directional DC-DC converter;
A switching module detachably formed in the slot and mounted on at least one of the slots according to a capacity to operate according to a control signal of a control unit; And
It is installed on the board and includes a bus bar module for inputting and outputting a low voltage power or a high voltage power to the switching module according to the operation mode,
The control unit includes a voltage monitoring unit that monitors a high voltage or a low voltage input to the switching module; A current monitoring unit monitoring the current flowing through the switching module; And an MCU for switching control of each of the switching modules according to the monitoring results of the voltage monitoring unit and the current monitoring unit,
The bus bar module may include a first bus bar that receives a low voltage from a low voltage power source and inputs it to the switching module or applies a low voltage converted by the switching module to a low voltage power source; A second bus bar that receives a high voltage from a high voltage power supply and applies a high voltage input from the switching module or power converted by the switching module to a high voltage power supply; And a third bus bar connecting the switching module to ground,
The board further includes a protection unit that blocks abnormal voltage input from a high power supply or a low voltage power input and output through the bus bar module,
The protection unit is disposed between the switching module and the bus bar module,
When the switching module is mounted in the slot, the control unit performs a power conversion between a high voltage power supply or a low voltage power supply by inputting a switching signal to the switching module according to whether an operation mode is a boost mode or a buck mode. And
The board may be in the form of a one board or a two board, and if the board is in the form of the one board, the controller and the switching module, the bus bar module and the board in the one board form If the protection unit is mounted, and the board is of the two-board type, the control unit is mounted on any one of the two-board type boards, and the switching module, the bus bar module, and the protection unit are mounted on the other one. Modular bidirectional DC-DC converter.
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