KR101796741B1 - 차량용 dc-dc 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템 - Google Patents

차량용 dc-dc 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101796741B1
KR101796741B1 KR1020170039282A KR20170039282A KR101796741B1 KR 101796741 B1 KR101796741 B1 KR 101796741B1 KR 1020170039282 A KR1020170039282 A KR 1020170039282A KR 20170039282 A KR20170039282 A KR 20170039282A KR 101796741 B1 KR101796741 B1 KR 101796741B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
converter
line
vehicle
voltage
Prior art date
Application number
KR1020170039282A
Other languages
English (en)
Inventor
송광철
송광석
박성민
김세현
Original Assignee
(주)엘탑
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엘탑 filed Critical (주)엘탑
Priority to KR1020170039282A priority Critical patent/KR101796741B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101796741B1 publication Critical patent/KR101796741B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00421—Driving arrangements for parts of a vehicle air-conditioning
    • B60H1/00428—Driving arrangements for parts of a vehicle air-conditioning electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 차량용 DC-DC 컨버터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 차량용 DC-DC 컨버터는 2개의 스위치를 구비하여 직류 전원을 입력 받아 교류 전원으로 변환하는 푸시 풀 컨버터; 상기 푸시 풀 컨버터가 변환한 상기 교류 전원을 정류하고 승압하여 정전압 직류 전원으로 변환하는 더블러; 및 상기 더블러가 변환한 상기 정전압 직류 전원의 전압을 보상하여 일정한 전압이 되게 하는 전압 보상기를 포함한다.

Description

차량용 DC-DC 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템{DC-DC converter for vehicle and air conditioner system for vehicle having the same}
본 발명은 차량용 DC-DC 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템에 관한 것이다.
차량용 냉방 시스템은 운전자 또는 승차자가 거주하는 공간에 냉풍을 공급함으로써 운전자와 승차자에게 쾌적한 온도와 환경을 제공하는 시스템이다.
이러한 차량용 냉방 시스템은 압축기가 엔진에 의해 구동되는 단일 구동 방식을 이용하는 것이 일반적이었다. 즉, 단일 구동 방식을 이용하는 차량용 냉방 시스템의 압축기는 벨트에 의해 엔진에 연결되어 회전력을 전달 받아 구동한다.
한편, 정차 시 연료 절감을 위해 엔진의 작동을 정지시키면 단일 방식을 이용하는 차량용 냉방 시스템의 압축기도 동시에 정지하게 된다. 이에 따라, 단일 구동 방식을 이용하는 차량용 냉방 시스템은 운전자와 승차자에게 쾌적한 온도와 환경을 제공하지 못하는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 엔진이 작동하는 경우에는 압축기가 엔진에 의해 구동되거나 엔진과 모터 모두에 의해 구동되고, 엔진이 정지한 경우에는 모터에 의해 구동되는 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템이 개발되었다. 이러한 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템은 냉방 부하 및 차량 주행 조건에 따른 자동 제어 로직에 따라 작동하는 것이 일반적이다. 즉, 평상 시에는, 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템은 엔진에 연결된 벨트에 의해 구동하는 기계식 압축기만을 사용하여 냉방 운전을 수행한다. 그리고 더운 대기 조건인 경우 또는 급속하고 강력한 냉방이 필요한 경우에는, 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템은 기계식 압축기와 전동식 압축기 모두를 사용하여 냉방 운전을 수행한다. 그리고 일반적인 정차시나 야간에 운전자가 휴식이 필요한 경우에는, 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템은 전동식 압축기만을 사용하여 냉방 운전을 수행한다.
한편, 정차시나 야간에 운전자가 휴식이 필요한 경우, 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템은 냉방 운전을 수행하게 하기 위해서는, 차량이 키 오프(Key off) 상태인 경우에도 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템의 제어가 가능해야 한다.
이에 따라, 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템의 제어기와 전기 구동 장치는 차량의 엔진 제어 시스템에서 분리되어야 한다. 이는 냉방 시스템을 제어하는 제어기를 별도로 설치함으로써 해결할 수 있을 것이다.
그리고 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템의 제어기와 전기 구동 장치도 엔진의 작동에 의해 발생하는 전원 이외의 전원을 공급 받아야 한다. 이는 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있어야 한다.
한편, 하이브리드 구동 방식을 이용한 차량용 냉방 시스템의 제어기와 전기 구동 장치에 요구되는 전원의 주파수와 전압이 배터리의 주파수와 전압과 다른 문제점이 있다. 그러나 이러한 문제점은 한국등록특허공보 제10-1548528호에서 개시된 바와 같은 DC-DC 컨버터와 인버터를 이용하여 해결할 수 있을 것이다.
그런데, 상기 공보에 개시된 DC-DC 컨버터는 4개의 스위치를 사용하여 스위치에 의한 전력 손실이 큰 문제점이 있다.
또한, 상기 공보에 개시된 DC-DC 컨버터는 출력 전압이 조정되지 않아 정전압을 출력하지 않을 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 공보에 개시된 DC-DC 컨버터는 2차 루프계에서 일어나는 외란이 1차 루프계에 영향을 미침으로써 전압의 승압과 효율이 낮은 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제10-1548528호(공고일: 2015.09.01.)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 스위치에 의한 전력 손실을 감소시키고, 정전압을 출력하고, 전력의 승압과 효율을 높일 수 있는 차량용 DC-DC 컨버터를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 DC-DC 컨버터는 2개의 스위치를 구비하여 직류 전원을 입력 받아 교류 전원으로 변환하는 푸시 풀 컨버터; 상기 푸시 풀 컨버터가 변환한 상기 교류 전원을 정류하고 승압하여 정전압 직류 전원으로 변환하는 더블러; 및 상기 더블러가 변환한 상기 정전압 직류 전원의 전압을 보상하여 일정한 전압이 되게 하는 전압 보상기를 포함한다.
여기서, 상기 푸시 풀 컨버터는, 직렬 연결되는 제1 인덕터와 제2 인덕터; 상기 직렬 연결되는 제1 인덕터와 제2 인덕터의 양단에 연결되는 제1 전원선과 제2 전원선; 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터의 연결부에 연결되는 제3 전원선; 상기 제1 전원선를 개폐하는 제1 스위치; 및 상기 제1 스위치와 푸시 풀 쌍을 이루며 상기 제2 전원선를 개폐하는 제2 스위치를 포함하고, 상기 제1 전원선과 상기 제2 전원선에는 동일한 전극에 연결될 수 있다.
또한, 상기 더블러는, 제1 다이오드와 제2 다이오드가 직렬로 연결되어 설치되는 제4 전원선; 상기 제4 전원선과 병렬 연결되고 제1 캐패시터와 제2 캐패시터가 직렬로 연결되어 설치되는 제5 전원선; 일단은 상기 제1 다이오드와 제2 다이오드의 사이에 연결되고 타단은 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터의 사이에 연결되는 제3 인덕터; 및 상기 제4 전원선의 양단 또는 상기 제5 전원선의 양단에서 인출되는 더블러의 제1 출력선과 제2 출력선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전압 보상기는, 상기 직류 전원을 입력 받아 상기 직류 전원의 전압을 승압하거나 감압하는 벅 부스트 컨버터; 상기 벅 부스트 컨버터의 제1 출력선과 제2 출력선; 및 양단이 벅 부스트 컨버터의 제1 출력선과 제2 출력선에 연결되는 제4 캐패시터를 포함하고, 상기 벅 부스트 컨버터의 상기 제1 출력선과 상기 제2 출력선 중 어느 하나와 상기 더블러의 상기 제1 출력선과 상기 제2 출력선 중 어느 하나가 연결될 수 있다.
다른 측면에서 본 발명에 따른 차량용 DC-DC 컨버터를 구비한 차량용 냉방 시스템은 배터리; 직류 전원을 인가 받아 교류 전원으로 변환하여 교류 전원을 교류 전원이 필요한 장치에 공급하는 인버터; 및 상기 배터리로부터 전원을 인가받아 상기 직류 전원으로 변환하여 상기 인버터에 인가하는 상기의 차량용 DC-DC 커버터들 중 어느 하나에 따른 차량용 DC-DC 컨버터를 포함한다.
본 발명에 따른 차량용 DC-DC 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템에 의하면, 스위치에 의한 전력 손실이 감소되고, 정전압이 출력되고, 전력의 승압과 효율이 높아지게 된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터를 구비한 차량용 냉방 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터를 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템을 도면을 참조하여 설명하되, 차량용 DC-DC 컨버터를 구비한 차량용 냉방 시스템을 위주로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터를 구비한 차량용 냉방 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터를 구비한 차량용 냉방 시스템(100)(이하, ‘차량용 냉방 시스템’이라 한다.)은 기계식 교류 압축기(110), 전동식 교류 압축기(120), 응축기(130), 증발기(140), 온도 제어기(150), 냉방 시스템 제어기(160), 인버터(170), 차량용 DC-DC 컨버터(500) 및 차량용 DC-DC 컨버터(500)에 직류 전원을 공급하는 배터리(B)를 포함할 수 있다.
기계식 교류 압축기(110)는 회전력을 엔진(도면에 미 도시)으로부터 벨트에 의해 전달 받아 냉매를 압축한다. 그리고 기계식 교류 압축기(110)는 압축된 냉매를 응축기(130)로 배출할 수 있다.
전동식 교류 압축기(120)는 인버터(170)로부터 교류 전원을 인가 받아 작동하여 냉매를 압축한다. 그리고 전동식 교류 압축기(120)는 압축된 냉매를 응축기(130)로 배출할 수 있다.
한편, 차량용 냉방 시스템(100)은 일단이 응축기(130)에 연결된 제1 냉매관(D1), 일단은 기계식 교류 압축기(110)의 배출구에 연결되고 타단은 제1 냉매관(D1)의 타단에 연결되는 제2 냉매관(D2), 일단은 전동식 교류 압축기(120)의 배출구에 연결되고 타단은 제1 냉매관(D1)의 타단에 연결되는 제3 냉매관(D3), 제2 냉매관(D2)에 설치되어 제2 냉매관(D2)을 개폐하는 제1 전동 밸브(V1) 및 제3 냉매관(D3)에 설치되어 제3 냉매관(D3)를 개폐하는 제2 전동 밸브(V2)를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 응축기(130)는 기계식 교류 압축기(110)와 전동식 교류 압축기(120)들 중 하나로부터 압축된 냉매를 받을 수 있다. 따라서 엔진이 정지된 상태에서도 응축기(130)는 전동식 교류 압축기(120)로부터 압축된 냉매를 받아 응축할 수 있게 되어 차량용 냉방 시스템(100)이 냉방 운전을 할 수 있게 된다. 또한, 응축기(130)는 기계식 교류 압축기(110)와 전동식 교류 압축기(120)들 모두로부터 압축된 냉매를 전달 받아 응축할 수 있게 된다. 따라서 차량용 냉방 시스템(100)의 냉방 능력이 증가하게 된다.
응축기(130)는 압축된 냉매와 실외 공기가 서로 열교환하게 함으로써 압축된 냉매를 응축하는 응축 열교환기(131), 응축 열교환기(131)를 냉각시키는 응축기 팬(132) 및 응축기 팬(132)을 회전시키는 응축기 팬모터(133)를 포함할 수 있다.
위와 같은 구성을 가진 응축기(130)는 응축기 팬모터(133)가 회전하면 기계식 교류 압축기(110)와 전동식 교류 압축기(120)들 중 일부 또는 전부에서 압축된 냉매를 응축할 수 있다. 그리고 냉매를 응축한 응축기(130)는 응축된 냉매를 증발기(140)로 전달할 수 있다.
증발기(140)는 응축된 냉매와 실내 공기가 서로 열교환하게 함으로써 응축된 냉매를 증발시키는 증발 열교환기(141), 증발 열교환기(141)를 냉각시키는 증발기 팬(142) 및 증발기 팬(142)을 회전시키는 증발기 팬모터(143)를 포함할 수 있다.
위와 같은 구성을 가진 증발기(140)는 증발기 팬모터(143)가 회전하면 응축기(130)에 의해 응축된 냉매를 증발시킨 후 기계식 교류 압축기(110)와 전동식 교류 압축기(120)로 배출한다. 이때, 증발기(140)가 설치된 주변은 쾌적한 온도를 가질 수 있게 된다.
한편, 차량용 냉방 시스템(100)은 응축기(130)와 증발기(140)를 연결하는 제4 냉매관(D4), 일단이 증발기(140)의 배출구에 연결되는 제5 냉매관(D5), 일단은 제5 냉매관(D5)의 타단에 연결되고 타단은 기계식 교류 압축기(110)의 유입구에 연결되는 제6 냉매관(D6) 및 일단은 제5 냉매관(D5)의 타단에 연결되고 타단은 전동식 교류 압축기(120)의 유입구에 연결되는 제6 냉매관(D6)을 포함할 수 있다. 따라서 기계식 교류 압축기(110)의 작동이 정지된 경우에도 냉동 사이클이 이루어지게 됨으로써, 차량용 냉방 시스템(100)이 냉방 운전을 할 수 있게 된다.
인버터(170)는 차량용 DC-DC 컨버터(500)로부터 직류 전원을 인가 받아 교류 전원으로 변환시킨다. 그리고 인버터(170)는 변환된 교류 전원을 전동식 교류 압축기(120), 응축기 팬모터(131), 증발기 팬모터(141) 및 냉방 시스템 제어기(160)와 같이 교류 전원이 필요한 장치에 공급할 수 있다.
온도 제어기(150)는 기계식 교류 압축기(110)의 회전속도를 제어하여 압축되는 냉매량을 조절함으로써 실내 온도를 조절할 수 있다.
냉방 시스템 제어기(160)는 차량용 냉방 시스템(100)을 온(ON)과 오프(OFF) 제어를 할 수 있다. 그리고 냉방 시스템 제어기(160)는 냉방 부하 및 차량 주행 조건에 따라 온도 제어기(150)를 제어하면서 전동식 교류 압축기(120)의 구동 모터, 응축기 팬모터(132) 및 증발기 팬모터(143)들의 회전 속도와 제1 및 제2 전동 밸브(V1, V2)의 온(ON)과 오프(OFF)를 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터(500)(이하, ‘차량용 DC-DC 컨버터’라 한다.)는 배터리(B)(도 1 참조)로부터 직류 전원을 입력 받아 2개의 스위치(SW1, SW2)를 구비하여 교류 전원으로 변환하는 푸시 풀(510), 푸시 풀 컨버터(510)이 변환한 교류 전원을 정류하고 승압하여 정전압 직류 전원으로 변환하는 더블러(Doubler)(520) 및 더블러(520)가 변환한 정전압 직류 전원의 전압을 보상하여 일정한 전압이 되게 하는 전압 보상기(530)를 포함할 수 있다.
푸시 풀 컨버터(510)는 직렬 연결되는 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2), 직렬 연결된 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)의 양단에 연결되는 제1 전원선(P1)과 제2 전원선(P2), 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)의 연결부에 연결되는 제3 전원선(P3), 제1 전원선(P1)를 개폐하는 제1 스위치(SW1), 제1 스위치(SW1)와 푸시 풀(push-pull) 쌍을 이루며 제2 전원선(P2)를 개폐하는 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전원선(P1)과 제2 전원선(P2)에는 동일한 극성을 가진 전극에 연결될 수 있다. 즉, 제1 전원선(P1)과 제2 전원선(P2) 모두에는 배터리(B)의 양극 또는 음극이 연결될 수 있다.
더블러(520)는 제1 다이오드(d1)와 제2 다이오드(d2)가 직렬로 연결되어 설치되는 제4 전원선(P4), 제4 전원선(P4)과 병렬 연결되고 제1 캐패시터(C1)와 제2 캐패시터(C2)가 직렬로 연결되어 설치되는 제5 전원선(P5), 일단은 제1 다이오드(d1)와 제2 다이오드(d2)의 사이에 연결되고 타단은 제1 캐패시터(C1)와 제2 캐패시터(C2)의 사이에 연결되는 제3 인덕터(L3), 제4 전원선(P4)의 양단 또는 제5 전원선(P5)의 양단에서 인출되는 더블러(520)의 제1 출력선(O1)과 제2 출력선(O2)을 포함할 수 있다.
전압 보상기(530)는 배터리(B)로부터 직류 전원을 인가 받아 직류 전원의 전압을 승압하거나 감압하는 벅 부스트 컨버터(531) 및 양단이 벅 부스트 컨버터(531)의 제1 출력선(O3)과 제2 출력선(O4)에 연결되는 제4 캐패시터(C3)를 포함할 수 있다. 벅 부스트 컨버터(531)의 제1 출력선(O3)과 제2 출력선(O4) 중 어느 하나는 더블러(520)의 제1 출력선(O1)과 제2 출력선(O2) 중 어느 하나와 직렬로 연결될 수 있다. 이때, 서로 연결되지 않는 벅 부스트 컨버터(531)의 출력선과 더블러(520)의 출력선은 차량용 DC-DC 컨버터(500)의 출력선으로서 기능하며, 도 1에 도시된 바와 같이 인버터(170)에 연결되어 직류 전원을 공급한다. 이러한 전압 보상기(530)는 더블러(520)가 출력하는 전압에 대응하는 전압을 출력하여, 차량용 DC-DC 컨버터(500)의 출력선에서 출력되는 전압이 정전압을 유지할 수 있게 한다. 즉, 더블러(520)에서 출력되는 전압의 감소된 전압을 보상한다. 여기서, 벅 부스트 컨버터(531)는 일반적으로 알려진 사항이므로, 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.
앞에서 설명된 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터(500) 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템(100)에 의하면, 전력 손실이 감소한다. 다시 말하면, 스위치로 이용되는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)는 정상 동작 시에는 130W의 전력 소모가 발생하고, 턴온 또는 턴 오프 동작와 같은 과도 상태 시에는 80W의 손실이 발생한다. 한편, 4개의 스위치를 이용하는 풀브릿지 방식을 이용하는 DC-DC 컨버터는 1회 반전 동작 동안 2개의 스위치는 정상 동작을 하고, 4개의 스위치가 과도 상태를 겪게 된다. 이에 따라, 4개의 스위치를 이용하는 풀브릿지 방식을 이용하는 DC-DC 컨버터가 1회 반전 동작 동안 발생하는 손실은 (130*2)+(80*4)와 같이 계산되고, 계산 결과는 540W이다. 반면에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터(500)는 2개의 스위치만을 구비한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터(500)가 1회 반전 동작 동안 발생하는 손실은 130+(80*2)와 같이 계산되고, 계산 결과는 290W이다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터(500)는 풀브릿지 방식을 이용하는 DC-DC 컨버터와 비교하여 전력 손실을 290W만큼 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터(500) 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템(100)에 의하면, 더블러(520)가 출력하는 전압이 변동하더라도 더블러(520)가 출력하는 전압이 전압 보상기(530)에 의해 보상됨으로써, 차량용 DC-DC 컨버터(500)가 정전압을 출력할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 DC-DC 컨버터(500) 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템(100)에 의하면, 더블러(520)에 의한 외란이 푸시 풀 컨버터(510)에 영향을 미치기 전에 차량용 DC-DC 컨버터(500)가 출력하는 전압이 조정됨으로써, 전력의 승압과 효율이 높아지게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 차량용 냉방 시스템 110: 기계식 교류 압축기
120: 전동식 교류 압축기 130: 응축기
140: 증발기 150: 온도 제어기
160: 냉방 시스템 제어기 170: 인버터
500: 차량용 DC-DC 컨버터 SW1, SW2: 제1 스위치, 제2 스위치
d1, d2: 제1 다이오드, 제2 다이오드

Claims (5)

  1. 2개의 스위치를 구비하여 직류 전원을 입력 받아 교류 전원으로 변환하는 푸시 풀 컨버터;
    상기 푸시 풀 컨버터가 변환한 상기 교류 전원을 정류하고 승압하여 정전압 직류 전원으로 변환하는 더블러; 및
    상기 더블러가 변환한 상기 정전압 직류 전원의 전압에 대응하는 전압을 출력하여 상기 더블러가 변환한 상기 정전압 직류 전원의 전압을 보상하여, 일정한 전압이 출력되게 하는 전압 보상기를 포함하고,
    상기 더블러는,
    제1 다이오드와 제2 다이오드가 직렬로 연결되어 설치되는 제4 전원선;
    상기 제4 전원선과 병렬 연결되고 제1 캐패시터와 제2 캐패시터가 직렬로 연결되어 설치되는 제5 전원선;
    일단은 상기 제1 다이오드와 제2 다이오드의 사이에 연결되고 타단은 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터의 사이에 연결되는 제3 인덕터; 및
    상기 제4 전원선의 양단 또는 상기 제5 전원선의 양단에서 인출되는 더블러의 제1 출력선과 제2 출력선을 포함하며,
    상기 전압 보상기는,
    상기 직류 전원을 입력 받아 상기 직류 전원의 전압을 승압하거나 감압하는 벅 부스트 컨버터;
    상기 벅 부스트 컨버터의 제1 출력선과 제2 출력선; 및
    양단이 벅 부스트 컨버터의 제1 출력선과 제2 출력선에 연결되는 제4 캐패시터를 포함하고,
    상기 벅 부스트 컨버터의 상기 제1 출력선과 상기 제2 출력선 중 어느 하나와 상기 더블러의 상기 제1 출력선과 상기 제2 출력선 중 어느 하나가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 DC-DC 컨버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 푸시 풀 컨버터는,
    직렬 연결되는 제1 인덕터와 제2 인덕터;
    상기 직렬 연결되는 제1 인덕터와 제2 인덕터의 양단에 연결되는 제1 전원선과 제2 전원선;
    상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터의 연결부에 연결되는 제3 전원선;
    상기 제1 전원선를 개폐하는 제1 스위치; 및
    상기 제1 스위치와 푸시 풀 쌍을 이루며 상기 제2 전원선를 개폐하는 제2 스위치를 포함하고,
    상기 제1 전원선과 상기 제2 전원선에는 동일한 전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 DC-DC 컨버터.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 배터리;
    직류 전원을 인가 받아 교류 전원으로 변환하여 교류 전원을 교류 전원이 필요한 장치에 공급하는 인버터; 및
    상기 배터리로부터 전원을 인가받아 상기 직류 전원으로 변환하여 상기 인버터에 인가하는 제1항 또는 제2항에 따른 차량용 DC-DC 컨버터를 포함하는 차량용 DC-DC 컨버터를 구비한 냉방 시스템.
KR1020170039282A 2017-03-28 2017-03-28 차량용 dc-dc 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템 KR101796741B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170039282A KR101796741B1 (ko) 2017-03-28 2017-03-28 차량용 dc-dc 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170039282A KR101796741B1 (ko) 2017-03-28 2017-03-28 차량용 dc-dc 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101796741B1 true KR101796741B1 (ko) 2017-11-10

Family

ID=60386320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170039282A KR101796741B1 (ko) 2017-03-28 2017-03-28 차량용 dc-dc 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101796741B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110103715A (zh) * 2019-06-04 2019-08-09 上海华羿汽车系统集成有限公司 一种电动商用车和供电控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002359975A (ja) 2001-05-31 2002-12-13 Matsushita Electric Works Ltd 昇圧装置、及び、この昇圧装置を用いた燃料電池システム
JP2005341756A (ja) 2004-05-28 2005-12-08 Tdk Corp バッテリ充電装置
JP2007274773A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Matsushita Electric Works Ltd 電力変換装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002359975A (ja) 2001-05-31 2002-12-13 Matsushita Electric Works Ltd 昇圧装置、及び、この昇圧装置を用いた燃料電池システム
JP2005341756A (ja) 2004-05-28 2005-12-08 Tdk Corp バッテリ充電装置
JP2007274773A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Matsushita Electric Works Ltd 電力変換装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D.R. Nayanasiri et al. "A Switching Control Strategy for Single-and Dual-Inductor Current-Fed Push-Pull Converters". IEEE. (발표일 : 2015.07.)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110103715A (zh) * 2019-06-04 2019-08-09 上海华羿汽车系统集成有限公司 一种电动商用车和供电控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8299646B2 (en) HVAC/R system with variable frequency drive (VFD) power supply for multiple motors
US9136757B2 (en) Power converter and refrigerating and air-conditioning apparatus
US8299653B2 (en) HVAC/R system with variable frequency drive power supply for three-phase and single-phase motors
CN108282086A (zh) 为可变的直流链路电压供电的dc-dc转换器
US9543884B2 (en) Motor control device of air conditioner using distributed power supply
WO2011161925A1 (ja) 電気自動車用電力供給装置
JP2001178177A (ja) 電動機駆動装置および空気調和機
KR101796741B1 (ko) 차량용 dc-dc 컨버터 및 이를 구비한 차량용 냉방 시스템
JP5478959B2 (ja) ガスヒートポンプ式空気調和機を用いた系統連系システム
JP5391677B2 (ja) ヒートポンプ式空気調和装置の室外機
JP2000308353A (ja) 電源装置
JPH10311642A (ja) 冷蔵庫
US10116205B2 (en) Power conversion device and refrigerating and air-conditioning apparatus
JPH1175328A (ja) 蓄電式空気調和装置
JP2011012848A (ja) ガスヒートポンプ式空気調和機を用いた系統連系システム
JP2000224858A (ja) 電源装置
JP3298471B2 (ja) 蓄電式空気調和装置
JPH11325545A (ja) 蓄電式空調システム
WO2020070850A1 (ja) 電力変換回路および空気調和機
WO2023065775A1 (zh) 一种空调器的控制装置及空调器
US20210159807A1 (en) Power module and converter with asymmetrical semiconductor rating arrangement
KR102455073B1 (ko) 직류 링크 전압의 조절이 가능한 정류 장치
WO2020070849A1 (ja) 電力変換回路および空気調和機
JPH1172251A (ja) 蓄電式空気調和装置
JPH07260309A (ja) 冷蔵庫の圧縮機用ファンモータの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant