KR101144658B1 - Apparatus to charge battery voltage for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상용전원 110V/220V의 입력을 모두 사용하면서 넓은 범위의 전압을 출력할 수 있는 전기 차량용 전원 충전장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 LLC 공진 컨버터와 부스트 컨버터를 이용한 2단 구성으로 LLC 공진 컨버터를 이용하여 링크 전압을 80V로 유지하였으며, 이때 ZVS 스위칭 동작으로 스위칭 손실을 저감하였고. 고정 주파수 및 고정 시비율로 동작하여 제어를 간소화하였다. 이렇게 강압된 링크 전압은 다시 부스트 컨버터를 통해 승압되어 넓은 범위의 전압 출력으로써 최종 출력이 되도록 한다.The present invention relates to a power charging device for an electric vehicle that can output a wide range of voltage while using all of the input of the commercial power supply 110V / 220V.
To this end, the present invention maintains the link voltage at 80V by using the LLC resonant converter in a two-stage configuration using the LLC resonant converter and the boost converter. In this case, the switching loss is reduced by the ZVS switching operation. Control is simplified by operating at a fixed frequency and fixed rate. This stepped down link voltage is then boosted through the boost converter to be the final output with a wide range of voltage outputs.

Description

전기 차량용 전원 충전장치{APPARATUS TO CHARGE BATTERY VOLTAGE FOR ELECTRIC VEHICLE}Power Charger for Electric Vehicles {APPARATUS TO CHARGE BATTERY VOLTAGE FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 차량용 전원 충전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상용전원 110V/220V 입력을 사용하면서 넓은 출력 범위를 갖는 전기 차량용 전원 충전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power charging device for an electric vehicle, and more particularly to a power charging device for an electric vehicle having a wide output range while using a commercial power supply 110V / 220V input.

지구의 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있는 요즈음 무공해 에너지의 사용은 날로 중요성을 더해가고 있다. 특히, 대도시의 대기오염 문제는 날로 심각해지고 있는데, 차량의 배기가스는 그 주요원인 중의 하나이다.The use of pollution-free energy is becoming more and more important these days, as the problem of global environmental pollution is increasing. In particular, the problem of air pollution in large cities is getting serious day by day, the exhaust gas of the vehicle is one of the main causes.

이와 같은 상황에서 무공해 에너지인 전기를 동력원으로 사용하는 이른바 전기 차량을 실용화하기 위한 연구가 근래 들어 활발하게 진행되고 있다. 전기 차량은 외부로부터 전기 에너지를 공급받아 이를 배터리에 충전한 후, 배터리에 충전된 전압으로 차륜과 결합된 모터를 통해 기계적 에너지인 동력을 얻는다.In such a situation, studies have been actively conducted for the practical use of so-called electric vehicles that use electricity, which is pollution-free, as a power source. The electric vehicle receives electric energy from the outside and charges the battery, and then obtains power, which is mechanical energy, through a motor coupled to the wheels at a voltage charged in the battery.

즉, 전기 차량은 배터리에 충전된 전압으로 모터를 구동시켜야 하기 때문에 대용량의 충전식 배터리를 사용하며, 이러한 대용량의 충전식 배터리를 충전하기 위한 전원 충전장치를 구비하고 있다.That is, the electric vehicle uses a large-capacity rechargeable battery because it needs to drive a motor at a voltage charged in the battery, and has a power charger for charging the large-capacity rechargeable battery.

전원 충전장치는 충전시간에 따라 급속 충전기와 완속 충전기로 구분된다. 급속 충전기는 주유소와 같이 주행 중 긴급하게 충전하기 위한 장소에 설치되고 충전시간은 약 20분 정도 소요된다. 반면, 완속 충전기는 주차장이나 쇼핑몰 등 장시간 주차가 예상되는 장소에 설치되고 충전시간은 약 5시간 정도 소요된다.The power charger is divided into a fast charger and a slow charger according to the charging time. The quick charger is installed in an emergency charging place, such as a gas station, and takes about 20 minutes to charge. On the other hand, the slow charger is installed in a place where long-term parking is expected, such as a parking lot or a shopping mall, and charging time takes about 5 hours.

이러한 전원 충전장치는 상용전원 110V/220V의 입력 전압을 모두 사용하지 못하고 하나의 입력(단일 입력)만을 사용할 수 있으며, 배터리 충전을 위해 출력되는 전압의 범위도 좁다.Such a power charging device does not use all of the input voltage of the commercial power supply 110V / 220V and can use only one input (single input), and the range of the output voltage for charging the battery is narrow.

본 발명은 상용전원 110V/220V의 입력 전압을 모두 사용하면서 넓은 범위의 출력 전압을 갖는 전기 차량용 전원 충전장치를 제시하고자 한다.The present invention is to propose a power charging device for an electric vehicle having a wide range of output voltage while using all the input voltage of the commercial power supply 110V / 220V.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치는, 110V/220V의 교류 입력 전압을 공급하는 상용 전원; 상용 전원과 연결되어 스위칭 주파수를 공진 주파수와 동기화시키는 LLC 공진을 통해 110V/220V의 입력 전압을 일정한 링크 전압으로 강압하는 LLC 공진 컨버터; 강압된 링크 전압을 제어하여 120~450V의 직류 전압을 출력하는 부스트 컨버터를 포함한다.To this end, the electric vehicle power charging device according to an embodiment of the present invention, a commercial power supply for supplying an AC input voltage of 110V / 220V; An LLC resonant converter connected to a commercial power supply and configured to step down an input voltage of 110 V / 220 V to a constant link voltage through an LLC resonance for synchronizing a switching frequency with a resonant frequency; It includes a boost converter that outputs a DC voltage of 120 ~ 450V by controlling the step-down link voltage.

LLC 공진 컨버터는 스위칭 주파수에 따라 동작하는 복수 개의 스위칭 소자를 포함하며, 복수 개의 스위칭 소자는 110V/220V의 입력 전압 변동에 따라 링크 전압을 일정한 전압으로 유지하도록 풀 브릿지 모드와 하프 브릿지 모드로 동작하는 것을 특징으로 한다.The LLC resonant converter includes a plurality of switching elements that operate according to the switching frequency, and the plurality of switching elements operate in full bridge mode and half bridge mode to maintain the link voltage at a constant voltage according to an input voltage variation of 110 V / 220 V. It is characterized by.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치는, LLC 공진 컨버터와 부스트 컨버터의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 부스트 컨버터는 제어부에서 출력되는 펄스 신호에 따라 스위칭되어 배터리에 공급되는 직류 전압을 제어하는 스위칭 소자(Sb)와, 스위칭 소자(Sb)의 온 동작에 따라 배터리에 가변 직류를 공급하는 리액터(Lb)와, 스위칭 소자(Sb)의 스위칭 동작에 따라 동작되는 다이오드(Db)를 포함한다.In addition, the electric vehicle power charging apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a control unit for controlling the operation of the LLC resonant converter and the boost converter, the boost converter is switched in accordance with the pulse signal output from the control unit is supplied to the battery Switching element Sb for controlling the DC voltage to be controlled, Reactor Lb for supplying a variable direct current to the battery according to the on operation of the switching element Sb, and a diode operated according to the switching operation of the switching element Sb ( Db).

제어부는 스위칭 소자의 온 듀티를 제어하여 부스트 컨버터의 출력 전압과 출력 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.The controller may control the output duty and the output current of the boost converter by controlling the on duty of the switching device.

이상에서 살펴본 바와 같이, 상용전원 110V/220V의 입력 전압을 모두 사용할 수 있으며, 배터리 충전을 위해 최종 출력되는 전압이 120~450V의 넓은 출력 범위를 가짐으로써 고효율, 고역률 및 고전력의 완속 충전기를 개발할 수 있다.As described above, all input voltages of the commercial power supply 110V / 220V can be used, and the final output voltage for charging the battery has a wide output range of 120 to 450V to develop a high efficiency, high power factor and high power slow charger. Can be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치의 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치의 상세 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치의 스위칭 동작 순서도이다.1 is a block diagram of a power charging device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed circuit diagram of a power charging device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a switching operation of a power charging device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치의 구성 블록도이다.1 is a block diagram of a power charging device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치는, 정류부(10), LLC 공진 컨버터(20), 동기 정류기(30), 부스트 컨버터(40), 배터리(50) 및 제어부(60)를 포함한다.In FIG. 1, a power charging device for an electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention includes a rectifier 10, an LLC resonant converter 20, a synchronous rectifier 30, a boost converter 40, a battery 50, and a controller ( 60).

정류부(10)는 상용전원(1)으로부터 입력되는 110V/220V의 교류 전압을 전파 정류하여 출력하는 브릿지 다이오드이다. 정류부(10)에 입력되는 상용전원(1)의 전압 파형과 정류부(10)에서 전파 정류된 전압의 파형을 정류부(10)의 입력 측과 출력 측에 표시하였다.The rectifier 10 is a bridge diode for full-wave rectifying and outputting an AC voltage of 110V / 220V input from the commercial power source 1. The voltage waveform of the commercial power supply 1 input to the rectifier 10 and the waveform of the voltage propagated rectified by the rectifier 10 are displayed on the input side and the output side of the rectifier 10.

LLC 공진 컨버터(20)는 변압기의 권선비에 따라 상용전원(1)의 입력 전압을 80V로 강압하는 것으로, 상용전원(1)의 110V 또는 220V 입력에 따라 풀 브릿지 모드와 하프 브릿지 모드로 동작하여 출력은 80V를 유지하도록 한다.The LLC resonant converter 20 reduces the input voltage of the commercial power supply 1 to 80 V according to the turns ratio of the transformer, and operates in full bridge mode and half bridge mode according to the 110V or 220V input of the commercial power supply 1. Keep 80V.

동기 정류기(30)는 LLC 공진 컨버터(20)에서 강압된 전압을 다시 전파 정류하여 80V의 링크 전압으로 유지시킨다. LLC 공진 컨버터(20) 및 동기 정류기(30)를 통해 출력되는 80V 링크 전압의 파형을 표시하였다.The synchronous rectifier 30 propagates again the voltage stepped down in the LLC resonant converter 20 to maintain the link voltage of 80V. The waveform of the 80V link voltage output through the LLC resonant converter 20 and the synchronous rectifier 30 is shown.

부스트 컨버터(40)는 LLC 공진 컨버터(20)를 통해 강압된 80V의 링크 전압을 승압하여 120~450V 넓은 범위의 전압을 최종적으로 출력한다.The boost converter 40 boosts the link voltage of 80V stepped down through the LLC resonant converter 20 and finally outputs a wide voltage range of 120 to 450V.

또한, 부스트 컨버터(40)는 제어부(60)의 제어에 따라 출력되는 전압과 전류를 제어하며, 역률을 보정한다.In addition, the boost converter 40 controls the output voltage and current under the control of the controller 60, and corrects the power factor.

배터리(50)는 부스트 컨버터(40)에서 출력되는 전압을 공급받아 충전하는 충전식 배터리이다.The battery 50 is a rechargeable battery that receives and charges the voltage output from the boost converter 40.

제어부(60)는 LLC 공진 컨버터(20), 동기 정류기(30) 및 부스트 컨버터(40)의 동작을 제어한다.The controller 60 controls the operations of the LLC resonant converter 20, the synchronous rectifier 30, and the boost converter 40.

또한, 제어부(60)는 상용전원(1)의 입력 전압이 110V 또는 220V인지를 감지하여, 상용전원(1)이 110V 입력인 경우 LLC 공진 컨버터(20)를 풀 브릿지 모드로 동작하고, 상용전원(1)이 220V 입력인 경우 LLC 공진 컨버터(20)를 하프 브릿지 모드로 동작하도록 LLC 공진 컨버터(20)의 스위칭 동작을 제어한다.In addition, the controller 60 detects whether the input voltage of the commercial power source 1 is 110V or 220V, and operates the LLC resonant converter 20 in full bridge mode when the commercial power source 1 is a 110V input. When (1) is a 220V input, the switching operation of the LLC resonant converter 20 is controlled to operate the LLC resonant converter 20 in the half bridge mode.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치의 상세 회로도이다.2 is a detailed circuit diagram of a power charging device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2에서, LLC 공진 컨버터(20)는 2개의 변압기(21, 22)와 2개의 공진 커패시터(Cra, Crb)로 구성되어 독립된 공진 회로를 가지며, 스위칭 주파수에 따라 동작하는 복수 개의 스위칭 소자(Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sb1, Sb2, Sb3, Sb4)를 포함한다. 복수 개의 스위칭 소자(Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sb1, Sb2, Sb3, Sb4)는 상용전원(1)의 110V 또는 220V 입력 전압 변동에 따라 링크 전압을 80V로 유지하도록 풀 브릿지 모드와 하프 브릿지 모드로 동작한다.In FIG. 2, the LLC resonant converter 20 includes two transformers 21 and 22 and two resonant capacitors Cr and Crb, each having an independent resonant circuit and operating according to a switching frequency. , Sa2, Sa3, Sa4, Sb1, Sb2, Sb3, Sb4). The plurality of switching elements Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sb1, Sb2, Sb3, and Sb4 have a full bridge mode and a half bridge mode to maintain the link voltage at 80V according to the 110V or 220V input voltage variation of the commercial power source 1. It works as

LLC 공진 컨버터(20)에서 공진 회로를 구성하는 2개의 변압기(21, 22)는 1차 측은 병렬로 연결되어 변압기(21, 22)의 위상이 반대가 되게 하여 역률을 보정하고, 2차 측은 상호 직렬로 연결되어 있다.In the LLC resonant converter 20, the two transformers 21 and 22 constituting the resonant circuit are connected in parallel with the primary side so that the phases of the transformers 21 and 22 are reversed, thereby correcting the power factor. It is connected in series.

이때, 변압기(21, 22)의 권선비는 20대 7로서, 상용전원(1)의 110V 입력에 따라 LLC 공진 컨버터(20)를 풀 브릿지 모드로 동작하고, 상용전원(1)의 220V 입력에 따라 LLC 공진 컨버터(20)를 하프 브릿지 모드로 동작하여 출력은 80V를 유지하도록 한다.At this time, the turns ratio of the transformer (21, 22) is 20 to 7, the LLC resonant converter 20 operates in full bridge mode according to the 110V input of the commercial power source 1, and according to the 220V input of the commercial power source (1) The LLC resonant converter 20 is operated in half bridge mode to maintain the output at 80V.

LLC 공진 컨버터(20)는 공진 주파수와 동기화된 고정 주파수와 고정 시비율로 동작하여 별다른 제어를 하지 않으며, 변압기(21, 22)의 권선비에 의해 에너지를 전달하며 변압기(21, 22)를 기준으로 1차 측과 2차 측을 절연한다.The LLC resonant converter 20 operates at a fixed frequency and a fixed ratio in synchronization with the resonant frequency, and thus does not perform any control. The LLC resonant converter 20 transmits energy by the turns ratio of the transformers 21 and 22 and based on the transformers 21 and 22. Insulate the primary and secondary sides.

이 과정에서 변압기(21, 22) 크기의 간소화를 위해 스위칭소자(Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sb1, Sb2, Sb3, Sb4)의 동작 주파수는 100kHz 이상으로 설정한다. 또한, 변압기(21, 22)와 직렬 연결된 공진 커패시터(Cra, Crb)는 변압기(21, 22)의 공진 인덕턴스 값(lra, lrb)과 공진을 하게 되며 스위칭 주파수를 공진 주파수와 동기화시켜 LLC 공진을 하게 된다. 이 LLC 공진을 통해 스위칭 소자(Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sb1, Sb2, Sb3, Sb4)의 스위칭 동작 시 ZVS(Zero Voltage Switching;제로 전압 크로싱) 동작을 하게 되어 스위칭 손실을 저감하게 된다.In this process, in order to simplify the sizes of the transformers 21 and 22, the operating frequencies of the switching elements Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sb1, Sb2, Sb3, and Sb4 are set to 100 kHz or more. In addition, the resonant capacitors Cra and Crb connected in series with the transformers 21 and 22 resonate with the resonant inductance values lra and lrb of the transformers 21 and 22 and synchronize the switching frequency with the resonant frequency to achieve LLC resonance. Done. Through this LLC resonance, ZVS (zero voltage crossing) operation is performed during switching operation of the switching elements Sa1, Sa2, Sa3, Sa4, Sb1, Sb2, Sb3, and Sb4, thereby reducing switching loss.

동기 정류기(30)는 4개의 스위칭 소자(SR1, SR2, SR3, SR4)를 포함하여 변압기(21, 22)를 통해 강압된 전압을 다시 전파 정류하여 80V의 링크 전압으로 유지되도록 한다.The synchronous rectifier 30 includes four switching elements SR1, SR2, SR3, and SR4 to full-wave rectify the voltage stepped down through the transformers 21 and 22 to maintain the link voltage of 80V.

부스트 컨버터(40)는 제어부(60)에서 출력되는 펄스 신호에 따라 스위칭되어 부스트 컨버터(40)의 온 듀티를 제어하여 펄스폭변조(PWM) 제어하는 스위칭 소자(Sb)와, 스위칭 소자(Sb)의 온 기간에 따라 부스트 컨버터(40)에서 출력되는 직류 전압을 제어하는 리액터(Lb)와, 스위칭 소자(Sb)의 스위칭 동작에 따라 동작되어 배터리(50)를 충전시키는 다이오드(Db)로 구성되어 있다.The boost converter 40 is switched according to the pulse signal output from the controller 60 to control the on-duty of the boost converter 40 to control the pulse width modulation PWM, and the switching element Sb. Reactor (Lb) for controlling the DC voltage output from the boost converter 40 in accordance with the on period of and a diode (Db) is operated in accordance with the switching operation of the switching element (Sb) to charge the battery 50 have.

한편, 미설명 부호 70은 동기 정류기(30)에서 출력되는 80V의 링크 전압을 평활하여 안정화시키는 커패시터이고, 미설명 부호 80은 부스트 컨버터(40)에서 출력되는 120~450V의 출력 전압을 평활하여 안정화시키는 커패시터이다.On the other hand, reference numeral 70 is a capacitor to smooth and stabilize the link voltage of 80V output from the synchronous rectifier 30, reference numeral 80 is to stabilize by smoothing the output voltage of 120 ~ 450V output from the boost converter 40 Is a capacitor.

이하, 상기와 같이 구성된 전기 차량용 전원 충전장치의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.Hereinafter, the operation process and the effect of the electric vehicle power charging device configured as described above will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치의 구성 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치의 상세 회로도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량용 전원 충전장치의 스위칭 동작 순서도이다.1 is a block diagram of a power charging device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a detailed circuit diagram of a power charging device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view of the present invention The flowchart of the switching operation of the power charging device for an electric vehicle according to the embodiment.

도 1 및 도 2에서, 정류부(10)는 상용전원(1)으로부터 입력되는 110V 또는 220V의 교류 전압을 전파 정류하며, 이 전파 정류된 전압은 LLC 공진 컨버터(20)를 통해 80V의 링크 전압으로 유지된다. 이를 자세히 설명하면 다음과 같다.1 and 2, the rectifier 10 is full-wave rectified AC voltage of 110V or 220V input from the commercial power source 1, this full-wave rectified voltage is 80V through the LLC resonant converter 20 to the link voltage maintain. This will be described in detail as follows.

상용전원(1) 110V 입력 시, LLC 공진 컨버터(20)의 변압기(21, 22) 1차 측은 도 3에 도시한 바와 같이, 풀 브릿지 모드로 동작하여 높은 주파수의 교류로 변환되고, 20대 7로 권선된 변압기(21, 22)를 통해 전압은 강하된다. 이 전압은 변압기(21, 22)의 2차 측에 연결된 풀 브릿지 동기 정류기(30)를 통해 다시 전파 정류되며 교류 전압은 80V로 유지된다.When the commercial power source 1 110V is input, the primary sides of the transformers 21 and 22 of the LLC resonant converter 20 operate in a full bridge mode as shown in FIG. The voltage drops through the transformers 21 and 22 wound by. This voltage is full-wave rectified again through a full bridge synchronous rectifier 30 connected to the secondary sides of transformers 21 and 22, and the AC voltage is maintained at 80V.

또한, 상용전원(1) 220V 입력 시, LLC 공진 컨버터(20)의 변압기(21, 22) 1차 측은 도 3에 도시한 바와 같이, 하프 브릿지 모드로 동작하여 높은 주파수의 교류로 변환되고, 20대 7로 권선된 변압기(21, 22)를 통해 전압은 강하된다. 이 전압은 변압기(21, 22)의 2차 측에 연결된 풀 브릿지 동기 정류기(30)를 통해 다시 전파 정류되며 교류 전압은 80V로 유지된다.In addition, when 220V of the commercial power supply 1 is input, the primary sides of the transformers 21 and 22 of the LLC resonant converter 20 operate in a half bridge mode as shown in FIG. Voltage is dropped through transformers 21 and 22 wound about seven to seven. This voltage is full-wave rectified again through a full bridge synchronous rectifier 30 connected to the secondary sides of transformers 21 and 22, and the AC voltage is maintained at 80V.

이 과정에서 스위칭 주파수를 100kHz 이상으로 설정하여 변압기(21, 22) 사이즈를 최소화할 수 있게 한다.In this process, the switching frequency is set to 100 kHz or more to minimize the size of the transformers 21 and 22.

80V로 유지된 링크 전압은 LLC 공진 컨버터(20)의 후단에 연결된 부스트 컨버터(40)의 입력이 되며, 부스트 컨버터(40)는 제어부(60)에서 출력되는 펄스 신호에 따라 스위칭 소자의 온 듀티를 제어하여 최종 출력되는 전압과 전류를 제어하며, 또한 역률을 보정하게 된다.The link voltage maintained at 80 V becomes the input of the boost converter 40 connected to the rear end of the LLC resonant converter 20, and the boost converter 40 adjusts the on-duty of the switching element according to the pulse signal output from the controller 60. By controlling the final output voltage and current, and also correct the power factor.

이에 따라 본 발명에 의한 2단 구조의 전기 차량용 전원 충전장치는 상용 전원(1) 110V/220V의 입력 전압과 넓은 범위의 출력 전압이 가능하도록 LLC 공진 컨버터(20)를 이용하여 링크 전압을 80V로 유지하였으며, 이때 ZVS 스위칭 동작으로 스위칭 손실을 저감하였고. 고정 주파수 및 고정 시비율로 동작하여 제어를 간소화하였다. 이렇게 강압된 링크 전압은 다시 부스트 컨버터(40)를 통해 승압되어 넓은 범위의 전압 출력으로써 최종 출력이 된다.Accordingly, the power charging device for an electric vehicle having a two-stage structure according to the present invention uses a LLC resonant converter 20 to provide a link voltage of 80V to enable input voltage of 110V / 220V and a wide range of output voltage of commercial power source (1). ZVS switching operation reduces switching losses. Control is simplified by operating at a fixed frequency and fixed rate. The stepped down link voltage is boosted again through the boost converter 40 to become a final output as a wide range of voltage output.

1 : 상용 전원 10 : 정류부
20 : LLC 공진 컨버터 21, 22 : 변압기
30 : 동기 정류기 40 : 부스트 컨버터
50 : 배터리 60 : 제어부1: commercial power supply 10: rectifier
20: LLC resonant converter 21, 22: transformer
30: synchronous rectifier 40: boost converter
50: battery 60: control unit

Claims (4)

110V/220V의 교류 입력 전압을 공급하는 상용 전원;
상기 상용 전원과 연결되어 스위칭 주파수를 공진 주파수와 동기화시키는 LLC 공진을 통해 상기 110V/220V의 입력 전압을 일정한 링크 전압으로 강압하는 LLC 공진 컨버터;
상기 강압된 링크 전압을 제어하여 120~450V의 직류 전압을 출력하는 부스트 컨버터;
상기 LLC 공진 컨버터와 상기 부스트 컨버터의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 부스트 컨버터는 상기 제어부에서 출력되는 펄스 신호에 따라 스위칭되어 배터리에 공급되는 직류 전압을 제어하는 스위칭 소자(Sb)와, 상기 스위칭 소자(Sb)의 온 동작에 따라 상기 배터리에 가변 직류를 공급하는 리액터(Lb)와, 상기 스위칭 소자(Sb)의 스위칭 동작에 따라 동작되는 다이오드(Db)를 포함하는 전기 차량용 전원 충전장치.Commercial power supplies for AC input voltages of 110V / 220V;
An LLC resonant converter connected to the commercial power supply and configured to step down the input voltage of 110V / 220V to a constant link voltage through an LLC resonance for synchronizing a switching frequency with a resonant frequency;
A boost converter configured to control the stepped link voltage to output a DC voltage of 120 to 450 V;
And a controller configured to control operations of the LLC resonant converter and the boost converter.
The boost converter is configured to supply a variable direct current to the battery according to a switching element Sb for controlling a DC voltage supplied to the battery by switching according to a pulse signal output from the controller. A power charging device for an electric vehicle including a reactor (Lb) and a diode (Db) operated according to a switching operation of the switching element (Sb). 제1항에 있어서,
상기 LLC 공진 컨버터는 상기 스위칭 주파수에 따라 동작하는 복수 개의 스위칭 소자를 포함하며,
상기 복수 개의 스위칭 소자는 상기 110V/220V의 입력 전압 변동에 따라 상기 링크 전압을 일정한 전압으로 유지하도록 풀 브릿지 모드와 하프 브릿지 모드로 동작하는 전기 차량용 전원 충전장치.The method of claim 1,
The LLC resonant converter includes a plurality of switching elements operating according to the switching frequency,
And the plurality of switching elements operate in a full bridge mode and a half bridge mode to maintain the link voltage at a constant voltage according to the input voltage variation of 110V / 220V. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 스위칭 소자의 온 듀티를 제어하여 상기 부스트 컨버터의 출력 전압과 출력 전류를 제어하는 전기 차량용 전원 충전장치.The method of claim 1,
The controller controls the on-duty of the switching element to control the output voltage and output current of the boost converter.
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