마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치 document_id 1020120072104

[청구항 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 [청구항 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 모드수행하는 것을특징으로 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 3] 제2항에 있어서,상기dc-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 연결되는리액터로이루어지는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 모드수행하는 것을특징으로 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 6] 제5항에 있어서,상기dc-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 연결되는리액터로이루어지는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 (상기 isg로) 공급하는 제3 모드수행하는 것을특징으로 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 9] 제8항에 있어서,상기dc-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 연결되는리액터로이루어지는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 11] 제10항에 있어서,상기 제3 모드는, 상기 직렬 연결된 상기 배터리 및 상기 수퍼캡의 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 전기부하로 공급되는 것에 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 상기 isg로 공급하는 제4 모드수행하는 것을특징으로 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 13] 제12항에 있어서,상기dc-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 연결되는리액터로이루어지는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 15] 제14항에 있어서,상기 제4 모드는, 상기 수퍼캡 및 상기 리액터에 의한 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 전기부하로 공급되는 것에 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 모드수행하는 것을특징으로 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 17] 제16항에 있어서,상기dc-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 연결되는리액터로이루어지는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 19] 제18항에 있어서,상기 제5 모드는, 상기 배터리 및 상기 리액터에 의한 전력이 마이크로 하이브리드 시스템의 전기부하로 공급되는 것에 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 모드수행하는 것을특징으로 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 21] 제20항에 있어서,상기dc-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 연결되는리액터로이루어지는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 23] 제22항에 있어서,상기 발전기는 상기 엔진에 연동되는마련되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 모드수행하는 것을특징으로 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 25] 제24항에 있어서,상기dc-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 연결되는리액터로이루어지는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 모드수행하는 것을특징으로 마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 28] 제27항에 있어서,상기dc-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 연결되는리액터로이루어지는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 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 의해수행되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 30] 제1항에 있어서,마이크로 하이브리드 시스템으로 전력을 공급하기 위한 출력단에전압평활용링크커패시터를추가배치하는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치. [청구항 31] 제1항에 있어서,상기 제1 스위칭소자 밑 제2 스위칭소자는 파워릴레이 또는 스위치와 다이오드가 병렬로 연결된형태마련되는것을특징으로 하는마이크로 하이브리드 시스템용 전력관리장치.