KR102658918B1 - 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치 및 방법 - Google Patents

전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 도선에 흐르는 전류에 의해 발생한 전자기에너지를 권선에 유기되도록 하는 코아, 상기 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 코아의 출력 특성맵에 따라, 권선에 유기되는 전류의 전압을 정전압 시프팅 제어하는 MPPT 추적 제어 벅컨버터부, 및 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부의 출력 전압을 승압 또는 강압하여 배터리 충전을 위한 전압으로 변환하는 벅-부스트 컨버터부를 포함한다.

Description

전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치 및 방법 {ENERGY EFFICIENCY IMPROVEMENT DEVICE OF ELECTRIFICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치 및 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자동차의 구동 모터의 선로 상에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 전자기에너지나 모터 구동을 위한 인버터의 스위치 소자에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 전자기에너지를 이용한 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치 및 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 버려지거나 사용하지 않는 에너지를 사용 가능한 전기 에너지로 변환해 주는 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 기술이 신재생 에너지로서 각광을 받고 있다. 이러한 에너지 하베스팅은 자연에서 직접 전기 에너지를 획득할 수 있기 때문에 에너지 공급의 안정성, 보안성 및 지속 가능성을 유지할 수 있고, 환경공해를 줄일 수 있는 친환경 에너지 활용 기술로 각광받고 있으며, 에너지 변환 효율이 크고, 다양한 영역에서 응용이 가능한 이점이 있다.
특히, 전기차와 같이 긴 주행거리를 위해 에너지 효율이 중요시되는 기술 부분에 있어서, 에너지 하베스팅 기술의 활용이 중요한데, 회생제동장치와 같이 전기차의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지 하베스팅 기술이 널이 이용되고 있으나, 전기가 흐르는 선로 상에서 발생하는 누설 전자기 에너지 대해서는 이를 이용하려는 기술이 별로 없거나 기초적인 수준이라 산업계에 활용할 만한 에너지 하베스팅 효율을 달성하지 못하고 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 최적 효율을 실현할 수 있는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치를 이용한 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 도선에 흐르는 교류전류에 의해 부수적으로 발생한 누설 전자기장이 권선에 유기되도록 하는 코아, 상기 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 코아의 출력 특성맵에 따라, 권선에 유기된 유도전압을 정전압 시프팅 제어하는 MPPT 추적 제어 벅컨버터부, 및 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부의 출력 전압을 승압 또는 강압하여 배터리 충전을 위한 전압으로 변환하는 벅-부스트 컨버터부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코아의 출력 특성맵은 상기 도선에 흐르는 전류의 크기 및 주파수에 대한 특성, 상기 코아의 권선과 상기 도선과의 공극, 상기 권선의 턴비, 상기 코아의 물성, 형상 또는 크기, 중 어느 하나 이상의 조건에 종속되어 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코아의 출력 특성맵은 상기 코아의 출력(watt) 값에 대한, 상기 코아의 유도 전압(V) 값을 매핑한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부는 상기 코아의 상기 권선에 전기적으로 연결되는 제1 정류부, 상기 제1 정류부에 전기적으로 연결되는 제1 캐퍼시터부; 및 상기 제1 캐퍼시터부에 전기적으로 연결되는 제1 스위칭부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 스위칭부는 상기 제1 캐퍼시터부의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 단자, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부의 출력단에 전기적으로 연결되는 제2 단자 및 제1 스위칭부 제어신호를 인가받는 게이트 단자를 포함할 수 있다. 상기 제1 스위칭부는 상기 제1 스위징부 제어신호에 의해 PWM 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코아의 상기 권선의 전기적인 특성을 센싱하는 센싱부 및 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부 및 상기 벅-부스트 컨버터부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 센싱부로부터 수신하는 센싱신호를 바탕으로 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부를 정전압 시프팅 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부 및 상기 벅-부스트 컨버터부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 도선에 흐르는 전류에 대한 제어 정보를 수신하여, 상기 정보를 바탕으로 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부를 정전압 시프팅 제어할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 모터 및 모터 구동부를 연결하는 도선, 상기 도선을 1차측으로 하여 권선에 전자기에너지를 유기하는 코아, 상기 도선을 온/오프 제어하는 제1 물리 스위치, 및 상기 코아를 우회하여 상기 모터 및 상기 모터 구동부를 직결하는 우회 도선을 온/오프 제어하는 제2 물리 스위치를 포함한다. 상기 제1 및 제2 물리 스위치는 기계식 접점 또는 전자식 접점(반도체 스위치)의 온/오프를 이용한 스위치이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 상기 코아의 상기 권선에 전기적으로 연결되어 상기 권선에 유기되는 전류의 전압을 제어하는 출력 제어부 및 상기 출력 제어부의 출력 전압을 승압 또는 강압하여 배터리 충전을 위한 전압으로 변환하는 벅-부스트 컨버터부를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 방법은 코아, MPPT 추적 제어 벅컨버터부 및 벅-부스트 컨버터부를 포함하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치를 이용하여 수행된다. 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 방법은 상기 코아의 권선에 유도 전류를 생성하는 단계, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부가 상기 코아의 출력 특성맵에 따라 최대 전력을 추출할 수 있는 상기 유도 전류의 전압을 산출하는 MPPT 전압 산출 단계, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부가 산출된 상기 전압으로 상기 유도 전류가 생성되도록 정전압 제어하는 MPPT 정전압 제어 단계, 상기 벅-부스트 컨버터부가 상기 전압을 배터리 충전에 필요한 전압으로 승압 또는 강압하는 전압 컨버팅 단계, 및 상기 배터리를 충전하는 충전 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 도선에 흐르는 전류에 의해 발생한 전자기에너지를 권선에 유기되도록 하는 코아, 상기 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 코아의 출력 특성맵에 따라, 권선에 유기되는 전류의 전압을 정전압 시프팅 제어하는 MPPT 추적 제어 벅컨버터부, 및 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부의 출력 전압을 승압 또는 강압하여 배터리 충전을 위한 전압으로 변환하는 벅-부스트 컨버터부를 포함한다. 상기 MPPT 추척 제어부는 유도 전력과 유도 전압의 가변 특성에 맞추어 연속적으로 코아의 정전압 제어 포인트를 튜닝(시프팅)하여 최적의 에너지 하베스팅 효율을 달성할 수 있다.
또한, 연비 개선장치는 시스템의 damage 상태, 배터리(ESS) 과충전 조건 등으로 인해 동작이 불가하거나 충전이 필요치 않은 경우, 입력전력(소스)를 차단할 수 있는 by-pass 회로를 포함한다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1의 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 개념적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 개념적인 회로도이다.
도 4는 도 3의 센싱부와 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 MPPT 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 MPPT 추적 제어를 위한 것으로 모터 인입도선의 주파수, 전류크기에 종속되어 re-flected된 코아 유도전압과 출력에 대한 것으로 코아의 출력특성맵을 예로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 입력전력(소스) by-pass 회로를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 시퀀스를 나타낸 도면이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 코아(110), MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100), 벅-부스트 컨터버부(200)를 포함한다. 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 제어부(300) 및 센싱부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 전동기를 이용해서 주행하는 각종 운송수단(예컨대, 전기 자동차, 수소 자동 차, 전기 지게차, 골프카 등)의 주행 시 모터 또는 회생 제동시 발생하는 누설 전자기장 에너지를 수신전력(소스)을 받아 전기자동차의 동력에너지 또는 보조 전원을 생성한다.
상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)는 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치 중, 차량 부하변동에도 연속하여 MPPT(max power point tracking)를 만족 하여 동작토록한다. 즉, MPPT를 만족하도록 동작하는 벅컨버터의 역할을 한다.예를 들면, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 상기 MPPT의 동작을 위해 사전 맵핑된 MPPT 추종 맵이 제어기 내부에 프로그램 되고 MPPT 추종 맵이 동작하기 위해 필요로 하는 파라미터가 있으며, 이를 수신 받기 위한 상기 센싱부(400) 또는 통신부를 포함할 수 있다.
상기 코아(110)는 도선(LN)의 전류에 의해서 발생한 누설 전자기에너지가 2차측에 유도 및 하베스팅 에너지로 활용될 수 있도록 하는 장치를 의미한다. 상기 코아(110)는 1차측(모터 및 모터 구동부의 모터 시스템)의 특성에 맞게 페라이트, 규소강판, 나노크리스털, 퍼멀로이(permalloy)등이 적용될 수 있다. 상기 코아(110)의 1차측에 흐르는 전류에 의해 발생되는 누설 전자기에너지가 2차측에 유도되어 유도 전력을 생성한다. 예를 들면, 상기 코아(110)는 페라이트, 규소강판, 나노크리스털 등으로 형성되는 토로이달(toroidal) 형태와, 1차측의 누설전자기장 자속을 포집하고 이를 유도전압으로 인가하여 전기에너지(하베스팅 에너지)로 변환하기 위한 2차 권선이 감겨진 형태를 가질 수 있다 , 모터(MT)와 모터 구동부(MT DR)를 연결하는 상기 도선(LN)이 상기 코아(110)를 통과하도록 배치될 수 있다. 상기 도선(LN; 1차측)에 의해 발행되는 전자기에너지가 상기 코아(110)의 상기 권선(2차측)에 유기되어, 유도 전력을 생산한다.
즉, 상기 코아(110)는 고주파 교류전류가 통전된 도선에 연결된 토로이달 형태의 고투자율 물성을 갖는 반자성체를 포함하며, 해당 고주파 라인에 교류전류가 흐름으로 발생되는 다량의 누설 전자기장 (leakage electromagnetic field) 에너지(이하 자속(leakage flux))를 유용한 전기에너지로 변환하는 기능을 한다. 상기 코아(110)는 전기적으로 포화되지 않는 범위안에서 1차측 파라미터 (주파수, 전류크기), 2차측 파라미터 ( 형태, 턴수, 물성, 치수, 직병렬 수량) 에 의해 유도전압의 크기 및 출력이 결정되는 출력 특성맵을 갖는다.
상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)는 상기 코아(110)에 유도되는 유도 전압을 1차측 동작 상태에 따라 최대 출력을 얻기위한 코아 전압의 정전압 시프팅을 유지하도록 제어하여, 발생되는 유도 전력을 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 MPPT 추척 제어부(100)는 상기 코아(110)의 특성을 기반으로 MPPT(max power point tracking) 제어를 수행한다. 상기 MPPT 추척 제어부(100)는 벅컨버터 토폴로지로 구성된 장치일 수 있다.
상기 정전압의 값은 최대 전력을 추출하도록 유도하기 위해 미리 설정된 프로파일 또는 각종 센싱값, 모터의 제어 데이터 값을 이용하여 설정할 수 있다.
한편, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)는 무부하 조건, 배터리 완충(full charging) 조건의 경우에는 상기 코아(110)의 유도 전력 발생을 필요로 하지 않으므로, 상기 코아(100)의 1차측(도선; LN)에 흐르는 전류로 인해 상기 코아(110)에 과도한 유도전압이 생성되어 사용되지 않는 높은 전압이 회로에 소손을 유발하는 것을 방지하기 위해, 상기 코아(110)로부터의 무부하 유도전압이 인가되는 것을 차단하는 역할도 병행할 수 있다.
상기 코아(110)의 유도 전압 특성(2차측)은 1차측(도선; LN)에 흐르는 전류와 쇄교하는 자속량에 일반적으로 비례하나, 상기 코아(110)의 형상 및 물성에 의해 관련 인자( 투자율 및 자기히스테리시스 특성, 자속밀도, 자기저항)에 제한되며, 상기의 파라미터로 인한 자기포화 상태가 되면 유도전압이 감소하는 특성을 갖는다.
상기 MPPT 추척 제어부(100)는 상기 코아(110)에 생성되는 유도 전력(유도전압)을 제어할 수 있으며, 상기 코아(110)에 생성되는 유도 전력(유도 전압)은 ①1차측 전류의 크기, 주파수, ②1차측, 2 차측 간의 공극, 권선의 턴비, 코아 물성, 형상, 크기 등의 파라미터에 종속된다.
상기 ① 항은 1차측 특성에 대한 것으로, 상기 모터 구동부(MT DR)인 인버터와 상기 모터(MT)간 흐르는 전류 크기, 주파수이며, ②항은 2차측(코아 측) 특성을 결정짓는 주요 파라미터이다. 상기 ①,② 항의 결정 파라미터와 시뮬레이션 및 사전 실험 등을 통해서 코아의 출력 특성맵(도 6에 대한 설명 참조)을 도출하고 제어 알고리즘을 수립한다.
도출된 상기 특성맵을 소프트웨어 또는 MCU(펌웨어)에 look up table로 저장하여 읽어오는 방법, 또는 입력 인자에 따른 함수로 구현하여 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)로 하여금 MPPT 기반 컨버터 정전압 시프팅 제어를 구현할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 MPPT 추척 제어부(100)는 유도 전력과 유도 전압의 가변 특성에 맞추어 연속적으로 코아의 정전압 제어 포인트를 튜닝(시프팅)하여 최적의 에너지 하베스팅 효율을 달성할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치(100)의 MPPT 추적 제어 알고리즘은 에너지원(1차측)인 전류원(current source)을 모터 시스템인 경우로 설명되었으나, 그 외, 고주파 인버터 단상, 3상과 같은 응용시스템에도 적용할 수 있을 것이다. 즉, 상기 MPPT 추적 제어 알고리즘은 모터의 선로 주변뿐 아닌 제어기에 공급되는 메인 전원 라인에서도 적용이 가능하다.
상기 벅-부스트 컨버터부(200)는 상기 MPPT 추척 제어부(100)의 정전압제어에 따라 공급된 전력을 수신 받아 안정한 출력전력을 공급하기 위한 승압/감압, 정전압/정전류 제어를 수행한다. 상기 벅-부스트 컨버터부(200)는 상기 출력전력을 배터리(BP)에 공급하여 상기 배터리(BP)의 충전에 사용할 수 있다.
상기 벅-부스트 컨버터부(200)의 승압/감압, 정전압/정전류 제어를 위한 내부 회로 구성은 알려진 다양한 승압/감압, 정전압/정전류 제어를 위한 회로를 사용할 수 있다.
상기 제어부(300)는 상기 MPPT 추척 제어부(100)와 상기 벅-부스트 컨버터부(200)가 동작하는데 필요한 제어 신호를 생성하여 제공할 수 있다.
상기 센싱부(400)는 상기 코아(110)의 전압, 전류 등의 전기적 특성을 센싱할 수 있다. 상시 센싱부(400)에 의해 센신된 상기 코아(110)의 전기적 특성을 이용하여, 상기 도선(LN), 즉 1차측의 전류 등의 전기적 특성을 산출할 수 있으며, 이를 바탕으로 상기 MPPT 추척 제어부(100)의 정전압제어가 이루어질 수 있다.
도 2는 도 1의 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 개념적인 회로도이다.
도 2를 참조하면, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 모터(MT), 모터 구동부(MT DR), 도선(LN1, LN2, LN3), 코아(110a, 110b, 110c), MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100), 벅/부스트컨터버부(200), 배터리부(BP)를 포함한다.
상기 도선(LN1, LN2, LN3)은 상기 모터(MT)와 상기 모터 구동부(MT DR)에 전기적으로 연결되고, 제1 도선(LN1), 제2 도선(LN2) 및 제3 도선(LN3)을 포함할 수 있다.
상기 코아(110a, 110b, 110c)는 상기 제1 도선(LN1), 상기 제2 도선(LN2) 및 상기 제3 도선(LN3)을 각각 1차측으로 갖는 제1 코아(110a), 제2 코아(110b) 및 제3 코아(110c)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 모터(MT)가 3상 모터(ACIM, PMSM, BLAC, BLDC, etc.)인 경우로 3개의 도선을 포함하는 경우로 설명되어 있으나 이에 한정되지 않으며, 모터에 연결되는 도선의 개수와 종류는 다양할 수 있다.
상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)는 제1 정류부(D1), 제2 정류부(D2) 및 제3 정류부(D3)를 포함할 수 있다. 상기 제1 정류부(D1)는 다이오드 등의 정류 회로를 포함할 수 있다. 상기 제1 정류부(D1)는 상기 제1 코아(110a)의 권선과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 정류부(D2)는 다이오드 등의 정류 회로를 포함할 수 있다. 상기 제2 정류부(D2)는 상기 제2 코아(110b)의 권선과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 정류부(D3)는 다이오드 등의 정류 회로를 포함할 수 있다. 상기 제3 정류부(D3)는 상기 제3 코아(110c)의 권선과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 정류부(D1), 상기 제2 정류부(D2) 및 상기 제3 정류부(D3)의 출력측은 하나의 노드에 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)는 제1 캐퍼시터부(C1)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 캐퍼시터부(C1)는 적어도 하나 이상의 캐퍼시터(평활 필터)를 포함한다. 상기 제1 캐퍼시터부(C1)의 제1 전극은 상기 노드에 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 파워 그라운드(power GND)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)는 제1 스위칭부(SW1)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 스위칭부(SW1)는 스위칭 소자를 포함하여, 상기 제1 스위칭부(SW1)를 흐르는 전류, 또는 전압 등의 전기적 특성을 제어할 수 있다. 상기 제1 스위칭부(SW1)는 제1 스위칭부 제어신호에 따라 제어될 수 있다. 상기 제1 스위칭부(SW1)는 제1 단자는 상기 노드에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 스위칭부(SW1)의 제2 단자는 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)의 출력단에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 스위칭부(SW1)의 게이트 단자에는 상기 제1 스위칭부 제어신호가 인가된다.
상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)는 제4 정류부(D4)를 더 포함할 수 있다. 상기 제4 정류부(D4)는 다이오드 등의 정류 회로를 포함할 수 있다. 상기 제4 정류부(D4)는 도면에 도시된 바와 같이 상기 제1 스위칭부(SW1)의 출력단에 전기적으로 연결되고, 타측은 상기 그라운드에 접지될 수 있다.
상기 벅/부스트컨터버부(200)는 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)의 출력단에 전기적으로 연결되어, 상기 MPPT 추척 제어부(100)의 정전압제어에 따라 공급된 전력을 수신 받아 배터리부(BP)에 제공할 수 있다.
상기 벅/부스트컨터버부(200)는 제1 인덕터부(L1), 제2 캐퍼시터부(C2), 제2 스위칭부(SW2), 에너지 환류부(D5), 제2 인덕터부(L2), 및 제3 스위칭부(SW3)를 포함할 수 있다.
상기 제1 인덕터부(L1)는 상기 벅-부스트 컨버터부(200)의 입력단에 전기적으로 연결된다. 상기 제1 인덕터부(L1)는 고리 모양의 도선 또는 코일의 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 제2 캐퍼시터부(C2)는 적어도 하나 이상의 캐퍼시터를 포함할 수 있다. 상기 제2 캐퍼시터부(C2)의 제1 전극은 상기 인덕터부(L1)의 출력단에 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 그라운드(GND)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 스위칭부(SW2)는 스위칭 소자를 포함하여, 상기 제2 스위칭부(SW2)를 흐르는 전류, 또는 전압 등의 전기적 특성을 제어할 수 있다. 상기 제2 스위칭부(SW2)는 제2 스위칭부 제어신호에 따라 제어될 수 있다. 상기 제2 스위칭부(SW2)의 제1 단자는 상기 제1 인덕터부(L1) 및 상기 제2 캐퍼시터부(C2)에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 스위칭부(SW2)의 제2 단자는 상기 제2 인덕터부(L2) 및 상기 에너지 환류부(D5)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 스위칭부(SW2)의 게이트 단자에는 상기 제2 스위칭부 제어신호가 인가된다.
상기 에너지 환류부(D5)는 다이오드 등의 정류 회로를 포함할 수 있다. 상기 에너지 환류부(D5)는 도면에 도시된 바와 같이 상기 제2 스위칭부(SW2)의 출력단에 전기적으로 연결되고, 타측은 상기 그라운드에 접지될 수 있다.
상기 제2 인덕터부(L2)는 상기 제2 스위칭부(SW2)의 출력단 및 상기 에너지 환류부(D5)에 전기적으로 연결된다. 상기 제1 인덕터부(L1)는 고리 모양의 도선 또는 코일의 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 제3 스위칭부(SW3)는 스위칭 소자를 포함하여, 상기 제3 스위칭부(SW3)를 흐르는 전류, 또는 전압 등의 전기적 특성을 제어할 수 있다. 상기 제3 스위칭부(SW3)는 제3 스위칭부 제어신호에 따라 제어될 수 있다. 상기 제3 스위칭부(SW3)의 제1 단자는 상기 제2 인덕터부(L2)에 전기적으로 연결되고, 상기 제3 스위칭부(SW3)의 제2 단자는 상기 그라운드(GND)에 접지되며, 상기 제3 스위칭부(SW3)의 게이트 단자에는 상기 제3 스위칭부 제어신호가 인가된다.
상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 제3 캐퍼시터부(C3)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 캐퍼시터부(C3) 적어도 하나 이상의 캐퍼시터를 포함할 수 있다. 상기 제3 캐퍼시터부(C3)의 제1 전극은 상기 제3 스위칭부(SW3)의 제1 단자와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 상기 그라운드(GND)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 배터리부(BP)는 적어도 하나 이상의 배터리를 포함한다. 상기 배터리부(BP)는 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 출력단에 전기적으로 연결되어, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치로부터 생성된 전력을 공급받아 충전될 수 있다.
상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 출력 부하로 상기 배터리 외, 에너지를 공급코자 하는 전자/전기 디바이스 등의 부하에 병렬 또는 직접적으로 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 개념적인 회로도이다.
도 3을 참조하면, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 제어부(300)와 센싱부(400)를 더 포함하는 것을 제외하고, 도 2에서 설명된 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
상기 센싱부(400)는 1차측 주파수 및 전류값 인자를 얻기 위한 것으로 크게 2가지 센싱으로 나뉠 수 있으며, 제로 크로싱 감지기(410) 및 코아 전압 센싱부(420)를 포함할 수 있다. 상기 센싱부(400)를 통한 코아 전압 센싱을 통해 1차측 전류값 역산이 가능하다.
예를 들면, 직관적으로 1차측 전류를 센싱장치를 1차 선로에 결선하여 직접적으로 전류값을 획득할 수 도 있다.
상기 제로 크로싱 감지기(410)는 zero crossing detector 로, 인가된 신호의 파형을 MCU내부에서 연산하여 주파수로 변환 가능토록 한다. 상기 제로 크로싱 감지기(410)는 1차측(모터 라인)에 흐르는 전류/전압의 주파수를 감지할 수 있다. 상기 전압 센싱부(420)는 전압 등의 특성을 감지할 수 있는 센서로, 상기 코아(110a)의 2차측 권선에 인가되는 전압을 감지할 수 있다. 상기 센싱부(400)는 상기 코아(110a)의 2차측 전기적 특성을 센싱하여, 1차측 즉, 모터의 도선에 흐르는 전류의 전기적 특성을 산출할 수 있으며, 또한 코아에 생성된 유도전압값을 이를 바탕으로 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)의 제어에 적용 되도록 한다.
상기 제어부(300)는 상기 센싱부(400)로부터 수신한 센싱 정보를 이용하여, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)를 제어하고, 벅-부스트 컨버터부(200)의 전압, 전류, 출력을 측정하여 상기 벅-부스트 컨버터부(200)를 제어할 수 있다. 상기 제어부(300)는 마이크로컨트롤러(310) 및 게이트 드라이버(320)를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러(310)는 상기 센싱부(400)로부터 수신한 상기 센싱 정보를 바탕으로 모터의 구동 상황을 판단하고, 최대 전력을 추출할 수 있는 상황에 따른 정전압 값을 산출하여, 상기 코아(110a, 110b, 110c)가 해당 정전압으로 누설 전자기장을 포집 할 수 있도록 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)를 제어한다. 구체적으로, 상기 정전압 구동을 위해, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부(100)의 제1 스위칭부(SW1)가 PWM 동작하는 특성을 산출하여 상기 게이트 드라이버(320)로 하여금 제1 스위칭부 제어신호를 생성하도록 한다.
상기 마이크로 컨트롤러(310)는 배터리부(BP) 충전에 필요한 출력 전력을 제어하기 위해, 상기 벅-부스트 컨버터부(200)의 제2 캐퍼시터부(C2)의 전압(Vdc)을 센싱하고, 에너지 환류부(D5)와 제2 인덕터부(L2)사이의 전류(DC)를 센싱하고, 제3 캐퍼시터부(C3)의 출력전압(Vout)를 센싱할 수 있다. 센싱된 상기 전압(Vdc), 상기 전류(Idc) 및 상기 출력전압(Vout)을 바탕으로, 상기 배터리부(BP)의 충전에 필요한 정전압 충전, 정전류 충전을 위한, 제2 스위칭부(SW2) 및 제3 스위칭부(SW3)의 PWM 동작 특성을 산출하여, 상기 게이트 드라이버(320)로 하여금 제2 스위칭부 제어신호 및 제3 스위칭부 제어신호를 생성하도록 한다.
도 4는 도 3의 센싱부와 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 코아의 1차측 정보(모터 전류,주파수)를 센서 및 아날로그 회로를 이용하여 코아 출력 특성맵에 적용하여 컨버터 정전압 시프팅 제어를 구현할 수 있다.
상기 코아의 1차측의 정보는 코아를 통해 re-flected 된 유도전압 정보를 통해 수집이 가능하다. 마이크로 컨트롤러(MCU; 410)는 제로 크로싱 감지기(ZCD; 410)의 출력정보인 AC 파형의 제로 교차(zero crossing)된 부분을 감지(detecting)하여 구형파(rectangular wave) 또는 클럭 형태로 입력된다.
상기 마이크로 컨트롤러는 해당 신호(클럭, 구형파)의 엣지 또는 레벨(edge or level) 값을 주어진 주기동안 카운트하여 주파수로 변환한다. 한편, 전압 센싱은 코아측 유도전압 (교류전압) 또는 정류기측(직류전압)을 선택적으로 입력받아 측정이 가능하다.
상기 2차측에 유도된 전압은 아래의 수학식1을 통해 나타나며, 유도전압과 제로 크로싱 감지기(410)를 통해 획득한 주파수, 그리고 상호인덕턴스는 계측기를 이용한 실측 또는 시뮬레이션을 이용하여 도출 가능함으로 결과적으로 1차측의 전류 특성을 얻을 수 있다.
[수학식1]
(Vcore : 코아 유도전압, ω: 모터 동작 주파수(rad), M12: 상호 인덕턴스 (H))
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 MPPT 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 MPPT 제어를 가능토록 하기위해, MPPT 추적 제어 벅컨버터부의 정전압시프팅 동작을 위한 센싱 데이터(코아의 1차측 전류, 주파수)를 처리하고, 상기 센싱 데이터를 MPPT 맵핑 하여, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부의 입력기준 정전압 제어를 통해 시프팅 지령값 출력할 수 있다.
예를 들면, 코아의 1차측 (모터 전류,주파수) 정보를 제어기간 통신을 이용하여 수신받아 코아 출력 특성맵에 적용하여 컨버터 정전압 시프팅 제어를 구현할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 코아의 1차측 특성을 산출하기 위해, 2차측 전기적 특성을 측정하는 방식과 다르게, 모터의 제어 신호를 직접 수신하여, 1차측의 전류 특성을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 MPPT 추적 제어를 위한 것으로 모터 인입도선의 주파수, 전류크기에 종속되어 re-flected된 코아 유도전압과 출력에 대한 것으로 코아의 출력특성맵을 예로 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 모터 인입도선의 주파수, 전류크기를 통해 모터의 동작영역을 알 수있고 해당 상태에 따라에(코아의 1차측 전류,주파수) re-flected된 코아 유도전압과 출력이 달라지며, 해당 영역에서 가장 높은 출력을 얻기위해 MPPT용 벅컨버터는 입력전압기준(코아전압)의 정전압 시프팅제어를 하도록 할 수 있다.
예를 들면, 상기 코아 특성맵의 프로파일 파라미터는 코아 출력 [watt]이며,컨버터는 연속하여 가장 높은 효율 및 출력을 확보하기 위해 일반적으로 붉은셀의 영역을 유지하도록 컨버터를 제어하는 것이 바람직하나, 주로 1차측 전류의 크기, 주파수의 가변으로 인해 사용할 수 있는 영역이 바뀌게 된다. 따라서 이러한 환경변화를 반영하여, 최적, 최고 효율을 달성할 수 있는 코아의 유도 전압을 정전압 시프팅 제어(MPPT 추적 제어)하여 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치로서의 기능을 구현토록 해준다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 입력전력(소스) by-pass 회로를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 모터(MT)와 모터 구동부(MT DR) 사이를 연결하는 제1 내지 제3 도선(LN1, LN2, LN3)에 연결되는 제1 물리 스위치(MC1) 및 제2 물리 스위치(MC2)를 더 포함하는 것을 제외하도 도 1의 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치의 by-pass 회로는 배터리의 완충(fully charging state) 또는 장치의 손상, 기타 에너지를 필요로 하지 않는 조건에서 코아로 하여금 유도전압이 발생하지 않도록 상기 코아를 우회시키는 회로이다
제1 물리 스위치(MC1)와 제2 물리 스위치(MC2)의 병렬 구성으로 나타날 수 있으며, 상기 제1 및 제2 물리 스위치는 일반적으로 절체되는 동작조건을 갖는다. 하기의 <표1>과 같은 동작조건에 따라 스위칭 상태가 달라지며, 상태가 바뀌게 되는 과도구간에서 상기 2개의 스위치는 동시 On되는 overlap 상태 이후 절체가 완료된다.
에너지 효율/연비 개선장치 동작 조건
(상태1)		 에너지 효율/연비 개선장치 비동작 조건
(상태2)
MC1: On
MC2: Off		 MC1: Off
MC2: On
구체적으로, 상기 모터(MT)와 모터 구동부(MT DR)는 상기 제1 내지 제3 도선(LN1, LN2, LN3)에 의해 연결되며, 상기 제1 내지 제3 도선(LN1, LN2, LN3) 각각에 제1 내지 제3 코아(110a, 110b, 110c)의 1차측이 연결된다. 상기 제1 물리 스위치(MC1)는 상기 제1 내지 제3 코아(110a, 110b, 110c)의 1차측이 상기 모터(MT)와 모터 구동부(MT DR)와의 전기적 연결을 온오프 하고, 상기 제2 물리 스위치(MC2)는 상기 제1 내지 제3 코아(110a, 110b, 110c)의 1차측을 우회하여 상기 모터(MT)와 모터 구동부(MT DR)와 직결하어 온오프 할 수 있다.
상기 제1, 제2 물리 스위치(MC1, MC2)은 기계식 접점 또는 전자식(반도체 스위치)의 온 오프를 이용한 스위치일 수 있다.
상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치가 에너지 하베스팅을 필요로 하여, 상기 제1 내지 제3 도선(LN1, LN2, LN3)으로부터 전자기에너지를 유기할 때에는 상기 제1 물리 스위치(MC1)를 온(on), 상기 제2 물리 스위치(MC2)를 오프(off) 시킬 수 있다. 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치가 에너지 하베스팅을 필요로 하지 않아, 상기 제1 내지 제3 도선(LN1, LN2, LN3)으로부터 에너지를 회수하지 않을 때에는, 상기 제1 물리 스위치(MC1)를 오프(off), 상기 제2 물리 스위치(MC2)를 온(on) 시킬 수 있다. 이를 통해 원하지 않는 상황에서의 에너지 하베스팅에 의한 출력 저하 혹은 과전압 충전을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 시퀀스를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 방법은 코아에 유도 전류를 생성하는 단게(S100), MPPT 전압 제어 단계(S200), MPPT 정전압 입력 단계(S300), 전압 컨버팅 단계(S400) 및 충전 단계(S500)을 포함한다. 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 방법은 도 1 내지 7에서 설명된 본 발명의 실시예들에 따른 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 코아에 유도 전류를 생성하는 단게(S100)에서는, 코아, MPPT 추적 제어 벅컨버터부 및 벅-부스트 컨버터부를 포함하는 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치를 이용하여, 상기 코아의 권선에 유도 전압을 생성한다.
구제척으로, 상기 코아는 도선에 흐르는 전류에 의해 발생한 누설 전자기에너지를 권선에 유기되도록 한다.
상기 MPPT 전압 산출 단계(S200)에서는, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부가 상기 코아의 출력 특성맵에 따라 최대 전력을 추출할 수 있는 상기 유도 전류의 전압을 산출한다. 이때, 상기 코아의 출력 특성맵은 상기 도선에 흐르는 전류의 크기 및 주파수에 대한 특성, 상기 코아의 권선과 상기 도선과의 공극, 상기 권선의 턴비, 상기 코아의 물성, 형상 또는 크기, 중 어느 하나 이상의 조건에 종속되어 결정된다. 상기 코아의 출력 특성맵은 상기 코아의 출력(watt) 값에 대한, 상기 코아의 유도 전압(V) 값을 맵핑한 것이다.
상기 MPPT 정전압 제어 단계(S300)에서는, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부가 산출된 상기 전압으로 상기 유도 전류가 생성되도록 정전압 제어한다.
구체적으로, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부는 상기 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 코아의 출력 특성맵에 따라, 권선에 유기되는 전류의 전압을 정전압 시프팅 제어한다.
상기 전압 컨버팅 단계(S400)에서는, 상기 벅/컨버터부는 상기 전압을 배터리 충전에 필요한 전압으로 승압 또는 강압한다.
구체적으로, 상기 벅-부스트 컨버터부는 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부의 출력 전압을 승압 또는 강압하여 배터리 충전을 위한 전압으로 변환한다.
상기 충전 단계(S500)에서는, 승압 또는 강압된 충전 전압으로 상기 배터리를 충전한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 도선에 흐르는 전류에 의해 발생한 전자기에너지를 권선에 유기되도록 하는 코아, 상기 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 코아의 출력 특성맵에 따라, 권선에 유기되는 전류의 전압을 정전압 시프팅 제어하는 MPPT 추적 제어 벅컨버터부, 및 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부의 출력 전압을 승압 또는 강압하여 배터리 충전을 위한 전압으로 변환하는 벅-부스트 컨버터부를 포함한다. 상기 MPPT 추척 제어부는 유도 전력과 유도 전압의 가변 특성에 맞추어 연속적으로 코아의 정전압 제어 포인트를 튜닝(시프팅)하여 최적의 에너지 하베스팅 효율을 달성할 수 있다.
또한, 상기 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치는 제1 및 제2 물리 스위치를 포함하여, 원치 않는 상황에서의 에너지 하베스팅에 의한 출력 저하 혹은 과전압 충전을 방지할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: MPPT 추적 제어 벅컨버터부 110: 코아
200: 벅-부스트 컨버터부 300: 제어부
400: 센싱부 BP: 배터리부
MT: 모터 MT DR: 모터 구동부

Claims (10)

  1. 도선에 흐르는 전류에 의해 발생한 전자기에너지를 권선에 유기되도록 하는 코아;
    상기 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 코아의 출력 특성맵에 따라, 권선에 유기되는 전류의 전압을 정전압 시프팅 제어하는 MPPT 추적 제어 벅컨버터부; 및
    상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부로부터 인가된 출력 전압을 승압 또는 강압하여 안정한 배터리 충전이 가능토록 하는 벅-부스트 컨버터부를 포함하고,
    상기 코아의 출력 특성맵은 상기 도선에 흐르는 전류의 크기 및 주파수에 대한 특성, 상기 코아의 권선과 상기 도선과의 공극, 상기 권선의 턴비, 상기 코아의 물성, 형상 또는 크기, 중 어느 하나 이상의 조건에 종속되어 결정되는 것을 특징으로 하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코아의 출력 특성맵은 1차측 인자(모터 라인 주파수, 전류)에 따른 상기 코아의 출력(watt) 값에 대한, 상기 코아의 유도 전압(V) 값을 매핑한 것을 특징으로 하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치.
  4. 도선에 흐르는 전류에 의해 발생한 전자기에너지를 권선에 유기되도록 하는 코아;
    상기 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 코아의 출력 특성맵에 따라, 권선에 유기되는 전류의 전압을 정전압 시프팅 제어하는 MPPT 추적 제어 벅컨버터부; 및
    상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부로부터 인가된 출력 전압을 승압 또는 강압하여 안정한 배터리 충전이 간능토록 하는 벅-부스트 컨버터부를 포함하고,
    상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부는
    상기 코아의 상기 권선에 전기적으로 연결되는 제1 정류부;
    상기 제1 정류부에 전기적으로 연결되는 제1 캐퍼시터부; 및
    상기 제1 캐퍼시터부에 전기적으로 연결되는 제1 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는 상기 제1 캐퍼시터부의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 단자, 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부의 출력단에 전기적으로 연결되는 제2 단자 및 제1 스위칭부 제어신호를 인가받는 게이트 단자를 포함하고,
    상기 제1 스위칭부는 상기 제1 스위징부 제어신호에 의해 PWM 제어되는 것을 특징으로 하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코아의 상기 권선의 전기적인 특성을 센싱하는 센싱부 및 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부 및 상기 벅-부스트 컨버터부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 센싱부로부터 수신하는 센싱신호를 바탕으로 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부를 정전압 시프팅 제어하는 것을 특징으로 하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부 및 상기 벅-부스트 컨버터부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 도선에 흐르는 전류에 대한 제어 정보를 수신하여, 상기 정보를 바탕으로 상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부를 정전압 시프팅 제어하는 것을 특징으로 하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치.
  8. 모터 및 모터 구동부를 연결하는 도선;
    상기 도선을 1차측으로 하여 권선에 누설 전자기에너지를 유도하는 코아;
    상기 도선을 온/오프 제어하는 제1 물리 스위치; 및
    상기 코아를 우회하여 상기 모터 및 상기 모터 구동부를 직결하는 우회 도선을 온/오프 제어하는 제2 물리 스위치를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 물리 스위치는 기계식 접점 또는 전자식 접점(반도체 스위치)의 온/오프를 이용한 스위치 인 것을 특징으로 하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코아의 상기 권선에 전기적으로 연결되어 상기 권선에 유기되는 전류의 전압을 제어하는 출력 제어부 및 상기 출력 제어부의 출력 전압을 승압 또는 강압하여 배터리 충전을 위한 전압으로 변환하는 벅-부스트 컨버터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치.
  10. 코아, MPPT 추적 제어 벅컨버터부 및 벅-부스트 컨버터부를 포함하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 장치를 이용하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 방법에 있어서,
    상기 코아의 권선에 유도 전류를 생성하는 단계;
    상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부가 상기 코아의 출력 특성맵에 따라 최대 전력을 추출할 수 있는 상기 유도 전류의 전압을 산출하는 MPPT 전압 산출 단계;
    상기 MPPT 추적 제어 벅컨버터부가 산출된 상기 전압으로 상기 유도 전류가 생성되도록 정전압 제어하는 MPPT 정전압 제어 단계;
    상기 벅-부스트 컨버터부가 상기 전압을 배터리 충전에 필요한 전압으로 승압 또는 강압하는 전압 컨버팅 단계; 및
    상기 배터리를 충전하는 충전 단계를 포함하는 전동화 시스템의 에너지 효율 개선 방법.
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JP2010512139A (ja) * 2006-12-06 2010-04-15 ソーラーエッジ エルティーディ Ｄｃ電源を用いた分散型電力ハーベストシステムの監視システム及び方法
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KR102091250B1 (ko) * 2018-04-24 2020-05-27 주식회사 에이디디에스 주행 및 회생 제동 전류를 이용한 에너지 하베스팅 방법 및 장치

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