KR20200008000A - 차량용 전력제어장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 전력제어장치가 개시된다. 본 발명의 차량용 전력제어장치는 태양광 모듈, 저전압 배터리의 전력과 고전압 배터리의 전력을 양방향으로 전송하는 양방향 컨버터, 태양광 모듈에서 발생된 전력을 저전압 배터리에 전송하거나 또는 저전압 배터리의 전력과 고전압 배터리의 전력을 양방향으로 전송하는 공통 양방향 컨버터, 공통 양방향 컨버터를 상기 양방향 컨버터와 연결시키거나, 태양광 모듈은 공통 양방향 컨버터에 연결시키는 스위칭 모듈; 및 동작 모드에 따라 스위칭 모듈을 통해 공통 양방향 컨버터를 양방향 컨버터와 연결시켜 저전압 배터리와 고전압 배터리 간의 전력 전송을 제어하거나, 스위칭 모듈을 통해 태양광 모듈을 공통 양방향 컨버터와 연결시켜 태양광 모듈에서 발생된 전력을 저전압 배터리로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 전력제어장치{ELECTRIC POWER CONTROL APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 전력제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 12V-48 양방향 컨버터 기능과 MPPT(Maximun Power Point Tracking) 충전 기능을 통합한 차량용 전력제어장치에 관한 것이다.
차량의 전력시스템은 차량 내의 전자 부품, 안전 부품 또는 각종 액세서리를 가동하기 위한 전력을 공급하는 시스템이다. 차량의 전력시스템은 직류전압을 공급하여 차량 내의 전자 부품들을 가동한다. 기존에는 차량의 전력시스템으로 12V 전력시스템이 사용되었으나, 최근에는 에너지 용량을 증가시키고, 고출력의 전자 부품을 사용하여 전력 효율성을 향상시키기 위해 48V 전력시스템이 보급되고 있다.
다만, 48V 전력시스템을 적용하는 경우, 종래의 12V 전압으로 가동되던 차량의 모든 전자 부품을 48V 용으로 교체해야 하는 문제점이 존재하여, 12V 및 48V의 전압을 함께 공급할 수 있는 12V-48V 전력 변환 시스템이 개발되었다.
12V-48V 전력 변환 시스템은 12V 전압으로 소모전력이 적은 부품을 가동시키고, 48V 전압으로 전동식 조향장치 또는 공조시스템과 같이 소모전력이 큰 부품을 가동시킨다. 12V-48V 전력 변환 시스템으로는 통상적으로 양방향 DC-DC 컨버터가 사용된다.
12V-48V 전력 변환 시스템에 있어서, 배터리 관리는 매우 중요하다. 배터리는 충전, 방전, 셀 밸런싱 등 다양한 사항에 대하여 관리를 하여야 한다. 배터리를 효율적으로 관리함으로 인하여 배터리의 수명을 늘릴 수 있으며, 부하에 안정적으로 전력을 제공할 수 있게 된다. 배터리는 충전 및 방전을 제어하는 스위치들과 함께 배터리 팩 형태로 제공되며, 배터리를 효율적으로 그리고 안정하게 충전 및 방전하기 위하여 다양한 방법이 제안되고 있다. 이에, 태양광 발전을 이용하여 배터리를 충전시키는 방안이 제시되었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2017-0047838호(2017.05.08)의 '48V-12V 통합 전원 장치'에 개시되어 있다.
그러나, 종래의 태양광 시스템과 48V 전력변환 시스템을 구현하기 위해서는 MPPT 충전기, 48V 양방향 컨버터가 각각 필요했다. 즉, MPPT 충전기와 48V 양방향 컨버터가 별물형으로 구성되어 큰 부피, 무게 및 제작 단가가 높고, 하나의 시스템으로 구현하기도 어려운 실정이었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 12V-48 양방향 컨버터 기능과 MPPT(Maximun Power Point Tracking) 충전 기능을 하나의 하이브리드 시스템으로 구현한 차량용 전력제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 전력제어장치는 태양광 모듈; 저전압 배터리의 전력과 고전압 배터리의 전력을 양방향으로 전송하는 양방향 컨버터; 상기 태양광 모듈에서 발생된 전력을 상기 저전압 배터리에 전송하거나 또는 상기 저전압 배터리의 전력과 상기 고전압 배터리의 전력을 양방향으로 전송하는 공통 양방향 컨버터; 상기 공통 양방향 컨버터를 상기 양방향 컨버터와 연결시키거나, 상기 태양광 모듈은 상기 공통 양방향 컨버터에 연결시키는 스위칭 모듈; 및 동작 모드에 따라 상기 스위칭 모듈을 통해 상기 공통 양방향 컨버터를 상기 양방향 컨버터와 연결시켜 상기 저전압 배터리와 상기 고전압 배터리 간의 전력 전송을 제어하거나, 상기 스위칭 모듈을 통해 상기 태양광 모듈을 상기 공통 양방향 컨버터와 연결시켜 상기 태양광 모듈에서 발생된 전력을 상기 저전압 배터리로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 공통 양방향 컨버터는 상기 저전압 배터리의 전력을 충전한 후 상기 고전압 배터리로 전송하고, 상기 고전압 배터리의 전력 또는 상기 태양광 모듈의 전력을 충전한 후 상기 저전압 배터리로 전송하는 제2 인덕터; 상기 제2 인덕터(L2)와 직렬로 연결되는 제5 스위칭 소자; 및 상기 제2 인덕터와 상기 제5 스위칭 소자 사이의 접점에 연결되고 타측이 접지와 연결되는 제6 스위칭 소자를 포함하되, 상기 제어부는 제어신호에 따라 상기 제5 스위칭 소자 및 상기 제6 스위칭 소자 각각을 PWM 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 스위칭 모듈은 상기 태양광 모듈과 상기 제5 스위칭 소자 사이에 연결되어 상기 태양광 모듈과 상기 제1 스위칭 소자 사이의 전류를 제어하는 제3 스위칭 소자; 및 일단 상기 제3 스위칭 소자와 상기 제5 스위칭 소자 사이에 연결되고 타단이 상기 양방향 컨버터와 공통 연결되어 상기 양방향 컨버터와 상기 공통 양방향 컨버터 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제4 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 제3 스위칭 소자를 턴온시키고 상기 제4 스위칭 소자를 턴오프시켜 상기 공통 양방향 컨버터를 통해 상기 태양광 모듈의 전력을 상기 저전력 배터리에 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 제3 스위칭 소자를 턴오프시키고 상기 제4 스위칭 소자를 턴온시켜 상기 공통 양방형 컨버터를 통해 상기 고전압 배터리의 전력을 상기 저전압 배터리에 전송하거나 상기 저전압 배터리의 전력을 상기 고전압 배터리에 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 전력제어장치는 12V-48 양방향 컨버터 기능과 MPPT 충전 기능을 하나의 하이브리드 시스템으로 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 전력제어장치는 12V-48 양방향 컨버터 및 MPPT 충전기에 사용된 전력소자들을 공용으로 사용하고 하나의 형태로 제작함으로써, 제조 비용을 감소시키고 제작 및 설치가 용이하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 차량용 전력제어장치는 12V-48 양방향 컨버터 및 MPPT 충전기에 사용된 전력소자들을 공용으로 사용함으로써, 전력제어장치의 사이즈를 축소시키고 경량화시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력제어장치의 회로도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력제어장치를 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.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력제어장치의 회로도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력제어장치는 저전압 배터리(10), 고전압 배터리(20), 양방향 컨버터(30), 태양광 모듈(40), 스위칭 모듈(50), 제어부(60) 및 공통 양방향 컨버터(70)를 포함한다.
저전압 배터리(10)는 차량 내의 각 전자 부품에 각각 저전압을 공급한다. 저전압 배터리(10)는 12V 전압의 배터리로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
고전압 배터리(20)는 차량 내의 각 전자 부품에 각각 고전압을 공급한다. 고전압 배터리(20)는 48V 전압의 배터리로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
저전압 배터리(10)와 고전압 배터리(20)는 리튬 배터리, 납축전지, 슈퍼 캐패시터 또는 울트라 캐패시터가 단독 또는 조합되어 구성될 수 있으나 상기한 대상에 한정되지 않고 차량의 전자 부품에 전원을 공급할 수 있는 모든 구성을 포함할 수 있다.
저전압 배터리(10)와 고전압 배터리(20)는 상호 간의 전력 변환을 위해 복수 개의 양방향 컨버터(30) 및 공통 양방향 컨버터(70)를 통해 전기적으로 연결된다.
양방향 컨버터(30)는 양방향으로 동작하는 것으로써, 저전압 배터리(10)에서 고전압 배터리(20)로 전력을 전송하거나 고전압 배터리(20)에서 저전압 배터리(10)로 전력을 전송한다.
본 실시예에서 고전압 배터리(20)에서 저전압 배터리(10)로 역방향으로 전력을 전송하는 것을 제1 전력전송 모드라 하고, 저전압 배터리(10)에서 고전압 배터리(20)로 전력을 전송하는 것을 제2 전력전송 모드라 한다. 이와 같이 양방향으로 전력을 전송하는 것을 전력전송 모드라 하고, 태양광 모듈(40)에 의해 생성된 전력을 저전압 배터리(10)로 전송하는 것을 MPPT(Maximun Power Point Tracking) 충전 모드라 한다. 전력전송 모드 및 MPPT 충전 모드에 대해서는 후술한다.
양방향 컨버터(30)는 저전압 배터리(10)와 고전압 배터리(20) 사이에 복수 개가 인터리브드(interleaved) 구조로 배치되며, 저전압 배터리(10)와 고전압 배터리(20) 사이에 양방향으로 전류를 인가한다.
양방향 컨버터(30)는 저전압 배터리(10)와 고전압 배터리(20) 간에 전송되는 전송전력의 크기에 따라 복수 개가 구비될 수 있으며, 그 개수에 대응되는 위상차로 동작할 수 있다. 본 실시예에서는 4상 인터리브드 구조의 양방향 인버터를 예시로 설명한다.
양방향 컨버터(30)는 제1 인덕터(L1), 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)를 포함한다.
제1 인덕터(L1)는 저전압 배터리(10)와 고전압 배터리(20) 중 어느 하나의 전력을 충방전한다.
제1 인덕터(L1)는 제2 전력전송 모드에서는 저전압 배터리(10)의 전력을 충전한 후 고전압 배터리(20)로 전송하고, 제1 전력전송 모드에서는 고전압 배터리(20)의 전력을 충전한 후 저전압 배터리(10)로 전송한다.
제1 스위칭 소자(SW1)는 제1 인덕터(L1)와 직렬로 연결되며, 동작 모드에 따라 선택적으로 스위칭된다.
제2 스위칭 소자(SW2)는 일측이 제1 인덕터(L1)와 제1 스위칭 소자(SW1) 사이의 접점에 연결되고 타측이 접지와 연결되며, 동작 모드에 따라 선택적으로 스위칭된다.
제2 전력전송 모드에서는, 먼저 제1 스위칭 소자(SW1)가 턴오프되고 제2 스위칭 소자(SW2)가 턴온되어 저전압 배터리(10)의 전력이 제1 인덕터(L1)에 충전되고, 이후 제1 스위칭 소자(SW1)가 턴온되고 제2 스위칭 소자(SW2)가 턴오프되어 제1 인덕터(L1)에 충전된 전력이 고전압 배터리(20)에 전송된다. 이에 따라 고전압 배터리(20)가 충전된다.
제1 전력전송 모드에서는, 먼저 제1 스위칭 소자(SW1)가 턴온되고 제2 스위칭소자가 턴오프되어 고전압 배터리(20)의 전력이 제1 인덕터(L1)에 충전되고, 이후 제1 스위칭 소자(SW1)가 턴오프되고 제2 스위칭 소자(SW2)가 턴온되어 제1 인덕터(L1)에 충전된 전력이 저전압 배터리(10)에 전송된다. 이에 따라 저전압 배터리(10)가 충전된다.
이 경우, 동작하는 양방향 컨버터(30)의 개수는 전송전력 크기에 따라 결정된다. 예를 들어, 상대적으로 큰 전력을 전송할 경우에는 1 내지 3상의 양방향 컨버터(30)와 공통 양방향 컨버터(70)가 동작하며, 상대적으로 작은 전력을 전송할 경우 1~2상의 양방향 컨버터(30)가 동작할 수 있으며, 전송 전력의 크기에 따라 n상의 양방향 컨버터(30)가 동작할 수 있다.
여기서, 제2 전력전송 모드로 동작할 것인지 또는 제1 전력전송 모드로 동작할 것인지는 저전압 배터리(10)에 충전된 전압과 고전압 배터리(20)에 충전된 전력에 의해 결정될 수 있다.
한편, 양방향 컨버터(30)는 상기한 바와 같이 인터리브드 구조로 복수 개가 구비되고, 이들 각각이 위상차를 두고 동작하는 바, 양방향 컨버터(30) 각각에 구비된 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 서로 간에 상기한 위상차를 두고 동작한다.
공통 양방향 컨버터(70)는 태양광 모듈(30)에서 발생된 전력을 저전압 배터리(10)에 전송하거나 또는 저전압 배터리(10)의 전력과 고전압 배터리(20)의 전력을 양방향으로 전송한다.
공통 양방향 컨버터(70)는 제2 인덕터(L2), 제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)를 포함한다.
제2 인덕터(L2)는 저전압 배터리(10)와 고전압 배터리(20) 중 어느 하나의 전력을 충방전한다.
제2 인덕터(L2)는 제2 전력전송 모드에서는 저전압 배터리(10)의 전력을 충전한 후 고전압 배터리(20)로 전송하고, 제1 전력전송 모드에서는 고전압 배터리(20)의 전력을 충전한 후 저전압 배터리(10)로 전송한다.
제5 스위칭 소자(SW5)는 제2 인덕터(L2)와 직렬로 연결되며, 동작 모드에 따라 선택적으로 스위칭된다.
제6 스위칭 소자(SW6)는 일측이 제2 인덕터(L2)와 제5 스위칭 소자(SW5) 사이의 접점에 연결되고 타측이 접지와 연결되며, 동작 모드에 따라 선택적으로 스위칭된다.
제2 전력전송 모드에서는, 먼저 제5 스위칭 소자(SW5)가 턴오프되고 제6 스위칭 소자(SW6)가 턴온되어 저전압 배터리(10)의 전력이 제2 인덕터(L2)에 충전되고, 이후 제5 스위칭 소자(SW5)가 턴온되고 제6 스위칭 소자(SW6)가 턴오프되어 제2 인덕터(L2)에 충전된 전력이 고전압 배터리(20)에 전송된다. 이에 따라 고전압 배터리(20)가 충전된다.
제1 전력전송 모드에서는, 먼저 제5 스위칭 소자(SW5)가 턴온되고 제6 스위칭 소자(SW6)가 턴오프되어 고전압 배터리(20)의 전력이 제2 인덕터(L2)에 충전되고, 이후 제5 스위칭 소자(SW5)가 턴오프되고 제6 스위칭 소자(SW6)가 턴온되어 제2 인턱터(L2)에 충전된 전력이 저전압 배터리(10)에 전송된다. 이에 따라 저전압 배터리(10)가 충전된다.
여기서, 제2 전력전송 모드로 동작할 것인지 또는 제1 전력전송 모드로 동작할 것인지는 저전압 배터리(10)에 충전된 전압과 고전압 배터리(20)에 충전된 전력에 의해 결정될 수 있다.
더욱이, 공통 양방향 컨버터(70)는 MPPT 충전 모드로도 동작할 수 있다.
MPPT 충전 모드로 동작할 경우, 제5 스위치 소자(SW5)와 제6 스위칭 소자(SW6)는 PWM 제어된다. 즉, 제5 스위칭 소자(SW6)가 턴온되고 제6 스위칭 소자(SW6)가 턴오프되면 태양광 모듈(40)의 전력이 제2 인덕터(L2)에 충전되고, 이후 제5 스위칭 소자(SW5)가 턴오프되고 제6 스위칭 소자(SW2)가 턴온되면, 제2 인턱터(L2)에 충전된 전력이 저전압 배터리(10)에 전송된다. 이러한 과정이 반복됨으로써 태양광 모듈(40)의 전력이 저전압 배터리(10)에 충전된다.
태양광 모듈(40)은 태양열을 이용하여 전력을 발생시키고 발생된 전력을 저전압 배터리(10)에 공급한다.
스위칭 모듈(50)은 제어부(60)의 제어신호에 따라 스위칭되어 양방향 컨버터(30)가 전력전송 모드 및 MPPT 충전 모드 중 어느 하나로 동작하도록 한다.
스위칭 모듈(50)은 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)를 포함한다.
제3 스위칭 소자(SW3)는 태양광 모듈(40)과 공통 양방향 컨버터(70)의 제5 스위칭 소자(SW5) 사이에 연결되며, 태양광 모듈(40)과 제1 스위칭 소자(SW1) 사이의 전류를 제어한다.
제4 스위칭 소자(SW4)는 일단이 제3 스위칭 소자(SW3)와 제5 스위칭 소자(SW5) 사이에 연결되고 타단이 양방향 컨버터(30)의 제1 스위칭 소자(SW1)와 공통 연결된다.
제4 스위칭 소자(SW4)는 인접한 양방향 컨버터(30)와 공통 양방향 컨버터(70) 사이에 흐르는 전류를 제어한다.
여기서, 동작 모드가 전력전송 모드인 경우, 제4 스위칭 소자(SW4)는 턴온되고 제3 스위칭 소자(SW3)는 턴오프된다.
동작 모드가 MPPT 충전 모드인 경우, 제4 스위칭 소자(SW4)는 턴오프되고 제3 스위칭 소자(SW3)는 턴온된다. 따라서, 태양광 모듈(40)에 의해 생성된 전력이 제3 스위칭 소자(SW3)를 통해 저전압 배터리(10)로 전송됨으로써, 저전압 배터리(10)가 충전되게 된다.
한편, 동작 모드가 MPPT 충전 모드에서, 양방향 컨버터(30)는 해당 제1 스위칭 소자(SW1)와 제2 스위칭 소자(SW2)에 따라 스위칭되어 전력 전송 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 동작 모드가 MPPT 충전 모드에서는 공통 양방향 컨버터(70)을 이용하여 태양광 모듈(40)의 전력을 저전압 배터리(10)에 충전하는 충전기능과 양방향 컨버터(30)를 이용하여 고전압 배터리(20)의 전력을 저전압 배터리(10)에 충전하는 기능이 동시에 수행될 수 있다.
제어부(60)는 동작 모드에 따라 양방향 컨버터(30) 및 스위칭 모듈(50)를 제어하여 양방향 컨버터(30)를 통해 저전압 배터리(10)와 고전압 배터리(20) 간의 전력 전송을 제어한다. 또한, 제어부(60)는 공통 양방향 컨버터(30) 및 스위칭 모듈(50)을 제어하여 태양광 모듈(40)로부터 전송되는 전력을 저전압 배터리(10)에 전송하여 저전압 배터리(10)를 충전시키거나 또는 저전압 배터리(10)와 고전압 배터리(20) 간의 전력 전송을 제어한다.
제2 전력전송 모드에서는, 제어부(60)는 제3 스위칭 소자(SW3)를 턴오프시키고 제4 스위칭 소자(SW4)를 턴온시킨다. 또한, 제어부(60)는 제1 스위칭 소자(SW1)와 제2 스위칭 소자(SW2)를 PWM 제어하는데, 제1 스위칭 소자(SW1)를 턴오프되고 제2 스위칭 소자(SW2)를 턴온시켜 저전압 배터리(10)의 전력이 제1 인덕터(L1)에 충전되도록 한 후, 제1 스위칭 소자(SW1)를 턴온시키고 제2 스위칭 소자(SW2)를 턴오프시켜 제1 인덕터(L1)에 충전된 전력이 고전압 배터리(20)에 전송되도록 한다. 제어부(60)는 상기한 과정을 반복함으로써 고전압 배터리(20)를 충전시킨다.
제1 전력전송 모드에서는, 제어부(60)는 제3 스위칭 소자(SW3)를 턴오프시키고 제4 스위칭 소자(SW4)를 턴온시킨다. 또한, 제어부(60)는 제1 스위칭 소자(SW1)와 제2 스위칭 소자(SW2)를 PWM 제어하는데, 제1 스위칭 소자(SW1)를 턴온시키고 제2 스위칭소자를 턴오프시켜 고전압 배터리(20)의 전력이 제1 인덕터(L1)에 충전되도록 한 후, 제1 스위칭 소자(SW1)를 턴오프시키고 제2 스위칭 소자(SW2)를 턴온시켜 제1 인턱터(L1)에 충전된 전력이 저전압 배터리(10)에 전송되도록 한다. 제어부(60)는 상기한 과정을 반복함으로써 저전압 배터리(10)를 충전시킨다.
MPPT 충전 모드에서는, 제어부(60)는 제3 스위칭 소자(SW3)를 턴온시키고 제4 스위칭 소자(SW4)는 턴오프시킨다. 아울러, 제어부(60)는 공통 양방항 컨버터(70)의 제5 스위칭 소자(SW5)와 제6 스위칭 소자(SW6)를 PWM 제어한다. 이 경우, 제어부(60)는 제5 스위칭 소자(SW5)를 턴온시키고 제6 스위칭 소자(SW6)를 턴오프시켜 태양광 모듈(40)의 전력이 제2 인덕터(L2)에 충전되도록 한 후, 제5 스위칭 소자(SW5)를 턴오프시키고 제6 스위칭 소자(SW6)를 턴온시켜 제2 인턱터(L2)에 충전된 전력이 저전압 배터리(10)에 전송되도록 한다. 제어부(60)는 상기한 과정을 반복함으로써 저전압 배터리(10)를 충전시킨다.
이 과정에서, 제어부(60)는 양방향 컨버터(30)를 제어하여 고전압 배터리(20)의 전력을 저전압 배터리(10)로 동시에 공급할 수 있다.
또한, 제어부(60)는 제어부(60)는 제3 스위칭 소자(SW3)를 턴오프시키고 제4 스위칭 소자(SW4)를 턴온시킨 상태에서, 공통 양방향 컨버터(70)의 제5 스위칭 소자(SW5)와 제6 스위칭 소자(SW6)를 제어하여, 제1 전력전송 모드 또는 제2 전력전송 모드로 동작할 수도 있다.
즉, 양방향 컨버터(30)가 서로 다른 동작 모드로 구동할 수 있는 바, 전력시스템의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력제어장치는 12V-48 양방향 컨버터 기능과 MPPT 충전 기능을 하나의 하이브리드 시스템으로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력제어장치는 12V-48 양방향 컨버터 및 MPPT 충전기에 사용된 전력소자들을 공용으로 사용하고 하나의 형태로 제작함으로써, 제조 비용을 감소시키고 제작 및 설치가 용이하다.
게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력제어장치는 12V-48 양방향 컨버터 및 MPPT 충전기에 사용된 전력소자들을 공용으로 사용함으로써, 전력제어장치의 사이즈를 축소시키고 경량화시킬 수 있다.
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.
10: 저전압 배터리
20: 고전압 배터리
30: 양방향 컨버터
40: 태양광 모듈
50: 스위칭 모듈
60: 제어부
70: 공통 양방향 컨버터
L1: 인덕터
SW1: 제1 스위칭 소자
SW2: 제2 스위칭 소자
SW3: 제3 스위칭 소자
SW4: 제4 스위칭 소자
SW5: 제5 스위칭 소자
SW6: 제6 스위칭 소자

Claims (1)

  1. 태양광 모듈;
    저전압 배터리의 전력과 고전압 배터리의 전력을 양방향으로 전송하는 양방향 컨버터;
    상기 태양광 모듈에서 발생된 전력을 상기 저전압 배터리에 전송하거나 또는 상기 저전압 배터리의 전력과 상기 고전압 배터리의 전력을 양방향으로 전송하는 공통 양방향 컨버터;
    상기 공통 양방향 컨버터를 상기 양방향 컨버터와 연결시키거나, 상기 태양광 모듈을 상기 공통 양방향 컨버터에 연결시키는 스위칭 모듈; 및
    동작 모드에 따라 상기 스위칭 모듈을 통해 상기 공통 양방향 컨버터를 상기 양방향 컨버터와 연결시켜 상기 저전압 배터리와 상기 고전압 배터리 간의 전력 전송을 제어하거나, 상기 스위칭 모듈을 통해 상기 태양광 모듈을 상기 공통 양방향 컨버터와 연결시켜 상기 태양광 모듈에서 발생된 전력을 상기 저전압 배터리로 전송하는 제어부를 포함하며,
    상기 공통 양방향 컨버터는 상기 저전압 배터리의 전력을 충전한 후 상기 고전압 배터리로 전송하고, 상기 고전압 배터리의 전력 또는 상기 태양광 모듈의 전력을 충전한 후 상기 저전압 배터리로 전송하는 제2 인덕터; 상기 제2 인덕터와 직렬로 연결되는 제5 스위칭 소자; 및 상기 제2 인덕터와 상기 제5 스위칭 소자 사이의 접점에 연결되고 타측이 접지와 연결되는 제6 스위칭 소자를 포함하되, 상기 제어부는 제어신호에 따라 상기 제5 스위칭 소자 및 상기 제6 스위칭 소자 각각을 PWM 제어하며,
    상기 스위칭 모듈은 상기 태양광 모듈과 상기 제5 스위칭 소자 사이에 연결되어 상기 태양광 모듈과 상기 양방향 컨버터의 제1 스위칭 소자 사이의 전류를 제어하는 제3 스위칭 소자; 및 일단 상기 제3 스위칭 소자와 상기 제5 스위칭 소자 사이에 연결되고 타단이 상기 양방향 컨버터와 공통 연결되어 상기 양방향 컨버터와 상기 공통 양방향 컨버터 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제4 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제3 스위칭 소자를 턴온시키고 상기 제4 스위칭 소자를 턴오프시켜 상기 공통 양방향 컨버터를 통해 상기 태양광 모듈의 전력을 상기 저전압 배터리에 전송하고,
    상기 제어부는 상기 제3 스위칭 소자를 턴오프시키고 상기 제4 스위칭 소자를 턴온시켜 상기 공통 양방향 컨버터를 통해 상기 고전압 배터리의 전력을 상기 저전압 배터리에 전송하거나 상기 저전압 배터리의 전력을 상기 고전압 배터리에 전송하는 것을 특징으로 하는 차량용 전력제어장치.
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