KR101500201B1 - 전력 변환 시스템 및 그 동작방법 - Google Patents

전력 변환 시스템 및 그 동작방법 Download PDF

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Abstract

스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원 장치는 AC 입력 전압을 정류하는 정류기; 일측이 제1 스위칭 소자를 통해 상기 정류기와, 제2 스위칭 소자를 통해 전장 부하들과 연결되며, 타측이 고전압 배터리에 연결되어 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 온/오프(on/off)에 따라 상이한 모드로 동작하는 양방향 벅 부스트 컨버터를 포함한다. 이에 의해 저부하인 경우 저전압 직류 변환기의 출력 전력을 낮춤으로서 저전압 직류 변환기의 효율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 완속 충전 효율 또한 증가시킬 수 있다.

Description

전력 변환 시스템 및 그 동작방법{Power converting system and driving method thereof}
본 발명은 전력 변환 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 완속 충전 효율을 최적화하고, 원가 절감을 가능하게 하는 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
기존의 전력 변환 시스템은 친환경 차량에서 완속 충전기와 저전압 직류 변환기가 별도로 구성되어 부스트 컨버터의 경우 고전압 배터리를 충전하는 용도로만 사용되고, 저전압 직류 변환기는 전장 부하들에 출력 전력을 공급하는 구성을 포함한다. 그러나 이러한 구조의 경우, 충전 중에 저전압 직류 변환기의 동작 효율이 매우 낮고, 따라서 완속 충전 효율이 감소된다는 문제점이 있으며, 주행 중에는 완속 충전기가 전혀 사용되지 않는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 완속 충전 효율을 최적화하고, 원가 절감을 가능하게 하는 전력 변환 시스템 및 그 동작방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 시스템은, AC 입력 전압을 정류하는 정류기; 일측이 제1 스위칭 소자를 통해 상기 정류기와, 제2 스위칭 소자를 통해 전장 부하들과 연결되며, 타측이 고전압 배터리에 연결되어 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 온/오프(on/off)에 따라 상이한 모드로 동작하는 양방향 벅 부스트 컨버터를 포함한다.
상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터는 상기 정류기의 출력 전압을 승압한다.
상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태인 경우, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터는 상기 고전압 배터리의 출력 전압을 강압한다.
상기 양방향 벅 부스트 컨버터와 상기 고전압 배터리 사이에 위치하며, 상기 고전압 배터리의 출력 전압 또는 상기 양방향 벅 부스트 컨버터의 출력 전압을 조정하는 양방향 DC-DC 컨버터를 더 포함한다.
상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우, 상기 AC 입력 전압은 상기 정류기를 통해 DC 전압으로 정류되고, 상기 정류된 DC 전압은 상기 양방향 벅 부스트 컨버터를 통해 승압되고 상기 양방향 DC-DC 컨버터를 통해 조정되어 상기 고전압 배터리를 충전한다.
상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태인 경우, 상기 고전압 배터리의 출력 전압은 상기 양방향 DC-DC 컨버터를 통해 조정되고, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터를 통해 강압되어 상기 전장 부하들에 전력을 공급한다.
상기 고전압 배터리와 상기 전장 부하들 사이에 연결되어 상기 고전압 배터리의 출력 전압을 강압하여 상기 전장 부하들에 출력 전력을 공급하는 저전압 직류 변환기를 더 포함한다.
상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우, 상기 저전압 직류 변환기의 출력 전력만이 상기 전장 부하들에 공급된다.
상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태인 경우, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터의 출력 전력과 상기 저전압 직류 변환기의 출력 전력이 모두 상기 전장 부하들에 공급된다.
상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태일 경우보다 상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우에 상기 전장 부하의 부하량이 더 적다.
상기 양방향 벅 부스트 컨버터는 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 온/오프에 따라 상기 고전압 배터리를 충전하는 모드와 상기 전장 부하들에 전력을 공급하는 모드로 동작한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 시스템의 동작방법은, 차량이 주행 중인지, 완속 충전 중인지 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 따라 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 온/오프(on/off)시키는 단계; 및 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 온/오프에 따라 일측이 상기 제1 스위칭 소자를 통해 정류기와, 제2 스위칭 소자를 통해 전장 부하들과 연결되며, 타측이 고전압 배터리에 연결된 컨버터를 상이한 모드로 동작시키는 단계를 포함한다.
상기 동작시키는 단계는, 상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우, 상기 컨버터를 상기 고전압 배터리를 충전하는 모드로 동작시키는 단계이다.
상기 동작시키는 단계는, 상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태인 경우, 상기 컨버터를 상기 전장 부하들에 전력을 공급하는 모드로 동작시키는 단계이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 시스템 및 그 동작방법은, 기존에 사용되던 저전압 직류 변환기의 출력 전력의 크기를 크게 감소시킴으로써 원가를 절감시킬 수 있다.
차량 주행시의 경우 전장 부하들에 양방향 벅 부스트 컨버터를 통해서, 그리고 기존의 저전압 직류 변환기를 통해서 모두 전력을 공급할 수 있어, 저전압 직류 변환기의 고장 시에도 이를 대체할 있다. 따라서 차량의 안정적인 주행이 가능하다.
저전압 직류 변환기의 효율 특성에 따라 전장 부하의 부하량이 저부하인 경우 저전압 직류 변환기의 출력 전력을 낮춤으로서 저전압 직류 변환기의 효율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 완속 충전 효율 또한 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 시스템의 일반적인 블록도이다.
도 2는 차량 충전시의 전력 변환 시스템의 동작과 전류 흐름을 함께 나타낸 블록도이다.
도 3은 차량 추행시의 전력 변환 시스템의 동작과 전류 흐름을 함께 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 시스템의 동작 방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예와 직접 비교할 수 있도록 도시한 종래의 전력 변환 시스템을 나타낸 블록도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 구체적으로 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 시스템의 일반적인 블록도이며, 도 2는 차량 충전시의 전력 변환 시스템의 동작과 전류 흐름을 함께 나타낸 블록도이고, 도 3은 차량 추행시의 전력 변환 시스템의 동작과 전류 흐름을 함께 나타낸 블록도이다. 또한 도 5는 본 발명의 일 실시예와 직접 비교할 수 있도록 도시한 종래의 전력 변환 시스템을 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 시스템(100)은 고전압배터리(110), AC 입력 전원(120), 완속 충전기 또는 저전압 직류 변환기로 동작하는 블록(130), 저전압 직류 변환기(170), 전장 부하들(180), 제1 스위칭 소자(190) 및 제2 스위칭 소자(195)를 포함할 수 있다.
고전압 배터리(110)는 친환경차를 구동시키는 보조 동력원이며, AC 입력 전원(120)은 220V AC 상용 전원일 수 있다. 완속 충전기 또는 저전압 직류 변환기로 동작하는 블록(130)은 고전압 배터리(110)에 연결된 양방향 DC-DC 컨버터(140), 상기 양방향 DC-DC 컨버터(140)에 연결된 벅 부스트 컨버터(150) 및 제1 스위칭 소자(190)를 통해 상기 벅 부스트 컨버터(150)와 연결되며, 상기 AC 입력 전원으로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 정류기(160)를 포함할 수 있다.
양방향 벅 부스트 컨버터(150)는 일측이 제1 스위칭 소자(190)를 통해 정류기(160)와 연결되고, 제2 스위칭 소자(195)를 통해 전장 부하들(180)과 연결되며, 타측이 고전압 배터리(110)에 연결된다.
제1 스위칭 소자(190)와 제2 스위칭 소자(195)의 온/오프 상태에 따라, 양방향 벅 부스트 컨버터(150)는 고전압 배터리(110)를 충전하는 모드와 전장 부하들(180)에 전력을 공급하는 모드로 동작할 수 있다. 즉, 충전시에는 부스트 컨버터 즉, 승압형 컨버터로 작동하여 고전압 배터리(110)를 충전할 수 있고, 주행시에는 벅 컨버터 즉, 강압형 컨버터로 동작하여 저전압 직류 변환기(170) 이외의 저전압 직류 변환기의 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 제1 스위칭 소자(190)가 온(on) 상태이고, 제2 스위칭 소자(195)가 오프(off) 상태인 경우, 컨버터(150)는 정류기(160)의 출력 전압을 승압할 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(190)가 오프(off) 상태이고, 제2 스위칭 소자(195)가 온(on) 상태인 경우, 양방향 벅 부스트 컨버터(150)는 고전압 배터리(110)의 출력 전압을 강압할 수 있다.
양방향 DC-DC 컨버터(140)는 양방향 벅 부스트 컨버터(150)와 고전압 배터리(110) 사이에 위치하며, 고전압 배터리(110)의 출력 전압 또는 양방향 벅 부스트 컨버터(150)의 출력 전압을 조정할 수 있다.
제1 스위칭 소자(190)가 온(on) 상태이고, 제2 스위칭 소자(195)가 오프(off) 상태인 경우, AC 입력 전압은 정류기(160)를 통해 DC 전압으로 정류되고, 정류된 DC 전압은 컨버터(150)를 통해 승압되며, 양방향 DC-DC 컨버터(140)를 통해 조정되어 고전압 배터리(110)를 충전할 수 있다.
또한, 제1 스위칭 소자(190)가 오프(off) 상태이고, 제2 스위칭 소자(195)가 온(on) 상태인 경우, 고전압 배터리(110)의 출력 전압은 양방향 DC-DC 컨버터(140)를 통해 조정되고, 양방향 벅 부스트 컨버터(150)를 통해 감압되어 전장 부하들(180)에 전력을 공급할 수 있다.
저전압 직류 변환기(LDC; Low Voltage DC/DC Conveter)(170)는 고전압 배터리(110)의 출력 전압을 저전압으로 변환하며, 변환된 저전압을 통해 전장 부하들(180)에 전력을 제공할 수 있다. 일 예로 저전압 직류 변환기(170)는 0.3kW의 전력을 전장 부하들(180)에 제공할 수 있다. 도 5를 참조하면, 종래의 전력 변환 시스템(500)의 경우 저전압 직류 변환기(570)는 1.8kW의 전력을 전장 부하들(180)에 제공하고 있었음을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 저전압 직류 변환기(170)의 출력 전력을 1.8kW에서 0.3kW로 감소시킴에 따라 저전압 직류 변환기의 용량을 감소시킬 수 있고, 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
전장 부하들(180)은 일 예로 12V 배터리 즉, 보조 배터리, 제어기(ECU), 헤드램프, 와이퍼등일 수 있으며, 주행 중에 전장 부하들(180)의 부하량이 충전 중 보다 더 높다. 전장 부하들(180)의 부하량이 높을수록 저전압 직류 변환기(170)의 효율은 증가한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량 주행시와 충전시에 따라 제1 스위칭 소자(190) 및 제2 스위칭 소자(195)의 온/오프(on/off)를 조정할 수 있다. 전장 부하들(180)의 부하량에 따라 충전 시의 경우 저전압 직류 변환기(170)에서만 전력이 전장 부하들(180)로 제공되며, 주행 시의 경우 저전압 직류 변환기(170) 뿐만 아니라, 양방향 벅 부스트 컨버터(150)를 통해서도 함께 전력이 공급될 수 있다.
이로써, 저전압 직류 변환기(170)의 효율을 상승시킬 수 있으며, 또한 충전시 효율도 향상시킬 수 있다.
한편, 제1 스위칭 소자(190)가 온(on) 상태이고, 제2 스위칭 소자(195)가 오프(off) 상태인 경우, 저전압 직류 변환기(170)의 출력 전력만이 전장 부하들(180)에 공급될 수 있다.
또한, 제1 스위칭 소자(190)가 오프(off) 상태이고, 제2 스위칭 소자(195)가 온(on) 상태인 경우, 양방향 벅 부스트 컨버터(150)의 출력 전력과 저전압 직류 변환기(170)의 출력 전력이 더해져서 전장 부하들(180)에 공급될 수 있다.
제1 스위칭 소자(190)가 오프(off) 상태이고, 제2 스위칭 소자(195)가 온(on) 상태일 경우보다 제1 스위칭 소자(190)가 온(on) 상태이고, 제2 스위칭 소자(195)가 오프(off) 상태인 경우에 전장 부하들(180)의 부하량이 더 적다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 시스템의 동작 방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 먼저 차량이 주행 중인지 주행 중이 아닌지, 주행 중이 아니라면 충전 중인지 아닌지 여부를 판단한다(S401). 차량이 주행 중인 경우, 제1 스위칭 소자(190)는 오프(off), 제2 스위칭 소자(195)는 온(on) 상태가 되도록하여(S403), 일측이 제1 스위칭 소자(190) 및 제2 스위칭 소자(195)를 통해 각각 정류기(160) 및 전장 부하들(180)과 연결되며, 타측이 고전압 배터리(110)에 연결된 컨버터(150)를 전장 부하들(180)에 전력을 공급하는 모드로 동작시킨다.
즉, 이러한 경우 컨버터(150)는 저전압 직류 변환기(170)와 같이 전장 부하들(180)에 전력을 공급하도록 동작하며, 컨버터(150)에서 출력하는 전력은 저전압 직류 변환기(170)로부터 출력되는 출력 전력과 더해져 전장 부하들(180)에 공급될 수 있다. 따라서, 저전압 직류 변환기(170)가 고장나게 되어도 제1 스위칭 소자(190) 및 제2 스위칭 소자(195)의 온/오프 상태를 조정하게되면, 컨버터(150)가 저전압 직류 변환기(170)의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 차량 주행시 안정적인 운전이 가능하다. 컨버터(150)는 양방향 벅 부스트 컨버터이며, 상기 케이스와 같이 차량이 주행 중인 경우 컨버터(150)는 입력 전압을 강압하는 벅 컨버터로 동작할 수 있다.
한편, 차량이 주행 중이 아닌 경우 다시 차량이 완속 충전 중인지 여부를 판단하여(S405) 완속 충전 중이 아닌 경우 다시 차량이 주행 중인지 여부 판단을 수행하고, 완속 충전 중인 경우라면, 제1 스위칭 소자(190)가 온(on) 상태, 제2 스위칭 소자(195)가 오프(off) 상태가 되도록하여(S409), 컨버터(150)를 고전압 배터리(110)를 충전하는 완속 충전 모드로 동작시킬 수 있다(S411). 이러한 경우 컨버터(150)는 입력 전압을 승압하는 부스트 컨버터로 동작할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 전력 변환 시스템 110 : 고전압 배터리
120 : AC 입력 전원 140 : DC-DC 컨버터
150 : 양방향 벅 부스트 컨버터 160 : 정류기
170 : 저전압 직류 변환기 180 : 전장부하들
190 : 제1 스위칭 소자 195 : 제2 스위칭 소자

Claims (14)

  1. AC 입력 전압을 정류하는 정류기;
    일측이 제1 스위칭 소자를 통해 상기 정류기와, 제2 스위칭 소자를 통해 전장 부하들과 연결되며, 타측이 고전압 배터리에 연결되어 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 온/오프(on/off)에 따라 상이한 모드로 동작하는 양방향 벅 부스트 컨버터; 및
    상기 양방향 벅 부스트 컨버터와 상기 고전압 배터리 사이에 위치하며, 상기 고전압 배터리의 출력 전압 또는 상기 양방향 벅 부스트 컨버터의 출력 전압을 조정하는 양방향 DC-DC 컨버터를 포함하는,
    전력 변환 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터는 상기 정류기의 출력 전압을 승압하는,
    전력 변환 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태인 경우, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터는 상기 고전압 배터리의 출력 전압을 강압하는,
    전력 변환 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우, 상기 AC 입력 전압은 상기 정류기를 통해 DC 전압으로 정류되고, 상기 정류된 DC 전압은 상기 양방향 벅 부스트 컨버터를 통해 승압되고 상기 양방향 DC-DC 컨버터를 통해 조정되어 상기 고전압 배터리를 충전하는,
    전력 변환 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태인 경우, 상기 고전압 배터리의 출력 전압은 상기 양방향 DC-DC 컨버터를 통해 조정되고, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터를 통해 강압되어 상기 전장 부하들에 전력을 공급하는,
    전력 변환 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 배터리와 상기 전장 부하들 사이에 연결되어 상기 고전압 배터리의 출력 전압을 강압하여 상기 전장 부하들에 출력 전력을 공급하는 저전압 직류 변환기를 더 포함하는,
    전력 변환 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우, 상기 저전압 직류 변환기의 출력 전력만이 상기 전장 부하들에 공급되는,
    전력 변환 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태인 경우, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터의 출력 전력과 상기 저전압 직류 변환기의 출력 전력이 모두 상기 전장 부하들에 공급되는,
    전력 변환 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태일 경우보다 상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우에 상기 전장 부하들의 부하량이 더 적은,
    전력 변환 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 양방향 벅 부스트 컨버터는 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 온/오프에 따라 상기 고전압 배터리를 충전하는 모드와 상기 전장 부하들에 전력을 공급하는 모드로 동작하는,
    전력 변환 시스템.
  12. 차량이 주행 중인지, 완속 충전 중인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과에 따라 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 온/오프(on/off)시키는 단계; 및
    상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 온/오프에 따라 일측이 상기 제1 스위칭 소자를 통해 정류기와, 제2 스위칭 소자를 통해 전장 부하들과 연결되며, 타측이 고전압 배터리에 연결된 양방향 벅 부스트 컨버터를 상이한 모드로 동작시키는 단계를 포함하며,
    상기 동작시키는 단계는, 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 온/오프에 따라 상기 양방향 벅 부스트 컨버터의 타측과 상기 고전압 배터리 사이에 위치하는 양방향 DC-DC 컨버터를 통해 상기 고전압 배터리의 출력 전압 또는 상기 양방향 벅 부스트 컨버터의 출력 전압을 조정하는 단계를 포함하는,
    전력 변환 시스템의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 동작시키는 단계는,
    상기 제1 스위칭 소자가 온(on) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 오프(off) 상태인 경우, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터를 상기 고전압 배터리를 충전하는 모드로 동작시키는 단계인,
    전력 변환 시스템의 동작 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 동작시키는 단계는,
    상기 제1 스위칭 소자가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 스위칭 소자가 온(on) 상태인 경우, 상기 양방향 벅 부스트 컨버터를 상기 전장 부하들에 전력을 공급하는 모드로 동작시키는 단계인,
    전력 변환 시스템의 동작 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101836582B1 (ko) 2015-12-10 2018-03-09 현대자동차주식회사 전기충전 차량의 비상시동 시스템 및 그 제어방법
KR20180069209A (ko) 2016-12-14 2018-06-25 현대자동차주식회사 컨버터 제어 장치
KR20190121103A (ko) * 2018-04-17 2019-10-25 현대자동차주식회사 차량용 전력 변환 시스템 및 그 제어방법
KR20240085707A (ko) 2022-12-08 2024-06-17 현대자동차주식회사 차량용 양방향 전력 변환 시스템 및 이의 제어 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6157168A (en) * 1999-10-29 2000-12-05 International Business Machines Corporation Secondary power supply for an uninterruptible power system
KR20120012659A (ko) * 2010-08-02 2012-02-10 (주)브이이엔에스 전기자동차 및 그 배터리의 충전제어방법.
KR20130016874A (ko) * 2011-08-09 2013-02-19 현대자동차주식회사 친환경 자동차용 충전장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6157168A (en) * 1999-10-29 2000-12-05 International Business Machines Corporation Secondary power supply for an uninterruptible power system
KR20120012659A (ko) * 2010-08-02 2012-02-10 (주)브이이엔에스 전기자동차 및 그 배터리의 충전제어방법.
KR20130016874A (ko) * 2011-08-09 2013-02-19 현대자동차주식회사 친환경 자동차용 충전장치

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
대한전기학회 학술대회 논문집(제목: 플러그인 전기차 배터리 충전과 인버터 기능을 통해 계통연계가 가능한 양방향 컨버터), 논문발표 2012년 11월 2일 *
대한전기학회 학술대회 논문집(제목: 플러그인 전기차 배터리 충전과 인버터 기능을 통해 계통연계가 가능한 양방향 컨버터), 논문발표 2012년 11월 2일*

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101836582B1 (ko) 2015-12-10 2018-03-09 현대자동차주식회사 전기충전 차량의 비상시동 시스템 및 그 제어방법
KR20180069209A (ko) 2016-12-14 2018-06-25 현대자동차주식회사 컨버터 제어 장치
US10250117B2 (en) 2016-12-14 2019-04-02 Hyundai Motor Company Apparatus for controlling converter
KR20190121103A (ko) * 2018-04-17 2019-10-25 현대자동차주식회사 차량용 전력 변환 시스템 및 그 제어방법
KR102602928B1 (ko) * 2018-04-17 2023-11-16 현대자동차주식회사 차량용 전력 변환 시스템 및 그 제어방법
KR20240085707A (ko) 2022-12-08 2024-06-17 현대자동차주식회사 차량용 양방향 전력 변환 시스템 및 이의 제어 방법

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