KR102160557B1 - 배터리 충전 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 충전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 풀-브리지(Full-Bridge) 형태로 접속되어 스위칭 동작하여, 설정 범위에서 가변적으로 입력 가능한 입력 전압을 변압기의 1차측에서 스위칭하는 복수의 스위치를 포함하는 1차측 회로와, 입력 전압이 변압기에 의해 변압되어 변압기의 2차측에 형성되는 2차측 전압을 필터링하여 배터리를 충전시키기 위한 일정한 출력 전압을 형성하는 LC 필터, 및 변압기의 2차측과 LC 필터 사이에 병렬 접속되어 입력 전압에 따라 출력 전압이 형성되는 토폴로지가 전환되도록 하기 위한 전환부를 포함하는 2차측 회로를 포함하는 컨버터부, 및 입력 전압에 따라 전환부의 동작을 제어함으로써 컨버터부가 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 공진형 토폴로지 중 어느 하나의 토폴로지에 따라 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 충전 장치 및 방법{APPARATUS FOR CHARGING BATTERY AND METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 충전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 넓은 입력 전압 범위에 대응하여 배터리를 충전할 수 있는 배터리 충전 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 탄소배출에 대한 규제가 강화되고 있으며, 이러한 규제는 철도를 포함한 수송 분야 전반에 걸쳐 큰 영향을 주고 있다. 유럽의 경우 ERRAC(European Rail Research Advisory Council)의 주도로 철도차량의 탄소 배출 저감을 위한 연구가 진행되고 있으며, 북미에서는 미국환경보호국에서 철도차량 및 자동차 등에서 발생하는 온실가스 배출량을 법적으로 규제하는 ‘Tier4’기준안을 2015년부터 발표하여 적용하고 있다. 이에 따라 철도차량을 구성하는 각 전장품들의 에너지 효율 향상을 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다.
다양한 전장품 중, 국내 도시철도 및 고속철도의 경우, 그 사양은 다르지만 팬터그래프 초기 기동과 제어전원을 위한 축전지 전원을 공급하는 배터리 충전기가 요구된다. 국내 고속철도용 배터리 충전기의 구조는 620 ~ 720VDC의 입력(정상 입력 전압: 670VDC)과, 72VDC 및 10kW의 출력(정상 출력전압: 72VDC) 사양을 갖도록 절연형 DC/DC 컨버터가 사용된다. 넓은 입력 전압 범위에 대응하기 위해 현재 절연형 DC/DC 컨버터로써 PWM(Pulse Width Modulation) 제어방식의 위상천이 풀-브리지(Full-Bridge) 컨버터가 사용된다.
기존의 위상천이 풀-브리지는 모든 스위치의 영전압 스위칭이 가능하며, 큰 권선비로 인해 스위치의 낮은 스트레스를 가지며, 변압기의 자화전류 오프셋이 없을 뿐 아니라 1차측 전류의 낮은 RMS로 인해 변압기의 크기가 작다는 장점을 갖는다.
하지만, 넓은 입력 전압 범위를 갖는 배터리 충전기의 경우 최대 입출력 이득조건(입력: 620VDC, 출력: 72VDC)에서 최대 시비율(0.5)을 기준으로 설계하기 때문에, 변압기가 작은 권선비(1차권선수/2차권선수)를 가지게 되어 1차측의 전류 스트레스가 증가된다. 또한, 정상 입력 전압 조건(입력: 670VDC, 출력: 72VDC)에서 낮은 시비율로 동작하여 위상천이 풀-브리지 컨버터의 전력 전달과 관계없는 프리휠링(Free-Wheeling) 구간이 발생한다. 이로 인해, 위상천이 풀-브리지 컨버터는 정상 입출력전압 조건에서 시비율이 0.5인 최적 동작 영역이 아닌 영역에서 동작하게 되어 보다 우위의 성능을 갖는 반도체 소자를 사용해야 하는 문제가 있으며, 전력변환 효율도 낮아지는 단점을 갖는다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0074995호(2000.12.15. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 위상천이 풀-브리지 컨버터를 이용하여 배터리를 충전함에 있어 1차측의 전류 스트레스를 감소시키고 프리휠링 구간을 최소함으로써 전력 변환 효율을 향상시키기 위한 배터리 충전 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 충전 장치는 풀-브리지(Full-Bridge) 형태로 접속되어 스위칭 동작하여, 설정 범위에서 가변적으로 입력 가능한 입력 전압을 변압기의 1차측에서 스위칭하는 복수의 스위치를 포함하는 1차측 회로와, 상기 입력 전압이 상기 변압기에 의해 변압되어 상기 변압기의 2차측에 형성되는 2차측 전압을 필터링하여 배터리를 충전시키기 위한 일정한 출력 전압을 형성하는 LC 필터, 및 상기 변압기의 2차측과 상기 LC 필터 사이에 병렬 접속되어 상기 입력 전압에 따라 상기 출력 전압이 형성되는 토폴로지가 전환되도록 하기 위한 전환부를 포함하는 2차측 회로를 포함하는 컨버터부, 및 상기 입력 전압에 따라 상기 전환부의 동작을 제어함으로써 상기 컨버터부가 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 공진형 토폴로지 중 어느 하나의 토폴로지에 따라 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 1차측 회로는, 상기 입력 전압과 병렬 접속되는 제1 레그에서 직렬 접속된 제1 및 제2 스위치와, 제2 레그에서 직렬 접속된 제3 및 제4 스위치와, 상기 제1 및 제2 스위치 간 접속 노드와 상기 제3 및 제4 스위치 간 접속 노드 사이에서 접속되는 상기 변압기의 1차측 인덕터, 자화 인덕터, 누설 인덕터 및 1차측 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 전환부는, 상기 LC 필터의 출력 인덕터와 함께 상기 변압기의 2차측의 센터-탭(Center-Tap) 노드에 접속되는 전환 스위치, 및 상기 전환 스위치와 직렬 접속되는 2차측 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 입력 전압이 존재하는 전압 범위에 따라 상기 전환 스위치의 동작을 제어하여 상기 출력 전압이 형성되는 토폴로지를 전환하되, 상기 전압 범위는 정상 입력전압 이상 상한 입력전압 이하의 범위로 설정되는 제1 전압 범위, 및 하한 입력전압 이상 상기 정상 입력전압 미만의 범위로 설정되는 제2 전압 범위를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 입력 전압이 상기 제1 전압 범위에 있는 경우, 상기 전환 스위치를 턴 오프시키고 상기 1차측 회로의 제1 내지 제4 스위치를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어함으로써, 상기 컨버터부가 위상천이 풀-브리지 토폴로지에 따라 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 변압기는, 상기 입력 전압이 상기 정상 입력전압인 경우로서 시비율의 최대값에 따라 상기 제1 내지 제4 스위치를 PWM 제어할 경우 상기 일정한 출력 전압이 형성되는 조건을 기준으로 설계된 권선비를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제1 전압 범위에서 상기 입력 전압의 크기가 증가할수록, 상기 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호와 상기 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상차를 증가시켜 시비율이 감소되도록 함으로써 상기 일정한 출력 전압이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 입력 전압이 상기 제2 전압 범위에 있는 경우, 상기 전환 스위치를 턴 온시키고 상기 1차측 회로의 제1 내지 제4 스위치를 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어함으로써, 상기 컨버터부가 공진형 토폴로지에 따라 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 입력 전압이 상기 제2 전압 범위에 있는 경우, 시비율이 최대가 되도록 상기 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상과 상기 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상을 일치시켜 상기 제1 내지 제4 스위치를 PFM 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제2 전압 범위에서 상기 입력 전압의 크기가 감소할수록, 상기 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호와 상기 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 각 스위칭 주파수를 감소시켜 상기 제1 내지 제4 스위치를 PFM 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 충전 방법은, 풀-브리지 형태로 접속되어 스위칭 동작하여, 설정 범위에서 가변적으로 입력 가능한 입력 전압을 변압기의 1차측에서 스위칭하는 복수의 스위치를 포함하는 1차측 회로, 및 상기 입력 전압이 상기 변압기에 의해 변압되어 상기 변압기의 2차측에 형성되는 2차측 전압을 필터링하여 배터리를 충전시키기 위한 일정한 출력 전압을 형성하는 LC 필터, 및 상기 변압기의 2차측과 상기 LC 필터 사이에 병렬 접속되어 상기 입력 전압에 따라 상기 출력 전압이 형성되는 토폴로지가 전환되도록 하기 위한 전환부를 포함하는 2차측 회로를 포함하는 컨버터부를 이용하여 상기 배터리를 충전하는 방법으로서, 제어부가, 상기 입력 전압에 따라 상기 전환부의 동작을 제어하여 상기 컨버터부가 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 공진형 토폴로지 중 어느 하나의 토폴로지에 따라 동작하도록 제어함으로써 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 컨버터로 입력되는 입력 전압에 따라 PWM 제어 기반의 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 PFM 제어 기반의 공진형 토폴로지로 이원화된 토폴로지를 적용하여 배터리 충전을 수행함으로써, 변압기 1차측의 전류 스트레스를 감소시키고 프리휠링 구간을 최소화함으로써 전력변환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 회로 구성의 예시를 나타낸 예시 회로도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치에서 위상천이 풀-브리지 토폴로지에 따른 컨버터부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치에서 공진형 토폴로지에 따른 컨버터부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 충전 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 회로 구성의 예시를 나타낸 예시 회로도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치에서 위상천이 풀-브리지 토폴로지에 따른 컨버터부의 동작을 설명하기 위한 예시도이며, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치에서 공진형 토폴로지에 따른 컨버터부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치는 컨버터부(100) 및 제어부(200)를 포함할 수 있으며, 컨버터부(100)는 1차측 회로(110) 및 2차측 회로(120)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨버터부(100)는, 이를테면 고속철도에 사용되는 배터리 충전기에 적용되어 620~720VDC의 입력 전압 범위와(정상 입력전압: 670VDC), 72VDC 및 10kW의 출력 전압 및 전력(정상 출력전압: 72VDC)의 사양을 갖는 절연형 DC/DC 컨버터를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이하에서 설명하는 회로 토폴로지는 자동차 탑재형 충전기, 서버용 전원 장치 및 모바일용 충전기 등 다양한 시스템에 적용될 수 있다. 설명의 편의상, 이하에서는 고속철도에 사용되는 배터리 충전기에 적용되는 예시를 채용하여, 컨버터부(100)가 620~720VDC의 입력 전압 범위와(정상 입력전압: 670VDC), 72VDC의 출력 전압 및 전력을 갖는 실시예로 설명한다.
1차측 회로(110)는 풀-브리지(Full-Bridge) 형태로 접속되어 스위칭 동작하여, 설정 범위에서 가변적으로 입력 가능한 입력 전압(VS)을 변압기의 1차측에서 스위칭하는 복수의 스위치를 포함할 수 있다. 후술하는 것과 같이 설정 범위는 하한 입력전압 이상 상한 입력전압 이하의 범위로서, 앞서 언급한 예시에 따를 때 하한 입력전압 및 상한 입력전압은 각각 620VDC 및 720VDC를 의미할 수 있다. 이에 따라, 1차측 회로(110)는 풀-브리지 형태로 접속된 복수의 스위치의 스위칭 동작을 통해 620~720VDC의 범위에서 입력되는 입력 전압(VS)을 변압기의 1차측에서 스위칭할 수 있다.
도 1을 참조하여 1차측 회로(110)에 대하여 구체적으로 설명하면, 1차측 회로(110)는 입력 전압(VS, 즉 입력 전원)과 병렬 접속되는 제1 레그에서 직렬 접속된 제1 및 제2 스위치(M1, M2)와, 제2 레그에서 직렬 접속된 제3 및 제4 스위치(M3, M4)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 스위치(M1, M2) 간 접속 노드와 제3 및 제4 스위치(M3, M4) 간 접속 노드 사이에서 접속되는 변압기의 1차측 인덕터, 자화 인덕터(LM), 누설 인덕터(LK) 및 1차측 커패시터(C1)를 포함할 수 있다.
2차측 회로(120)는 1차측 회로(110)의 입력 전압(VS)이 변압기에 의해 변압되어 변압기의 2차측에 형성되는 2차측 전압을 필터링하여 배터리를 충전시키기 위한 일정한 출력 전압(VO)을 형성하는 LC 필터(L0, C0), 및 변압기의 2차측과 LC 필터(L0, C0) 사이에 병렬 접속되어 입력 전압(VS)에 따라 출력 전압(VO)이 형성되는 토폴로지가 전환되도록 하기 위한 전환부(Q, C2)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하여 2차측 회로(120)에 대하여 구체적으로 설명하면, 변압기의 2차측은 센터-탭(Center-Tap) 구조로 형성될 수 있고, 제1 및 제2 정류 다이오드(DS1, DS2)가 구비될 수 있다. 부하(Load)측에 구비된 LC 필터(L0, C0)는 변압기의 2차측의 센터-탭 노드에 접속되는 출력 인덕터(L0) 및 출력 전압(VO)이 충전되는 출력 커패시터(C0)를 포함함으로써, 2차측 전압을 필터링하여(즉, 평활하여) 배터리를 충전시키기 위한 일정한 출력 전압(VO)을 형성할 수 있다. 그리고, 전환부(Q, C2)는 변압기의 2차측과 LC 필터(L0, C0) 사이에 병렬 접속되어 입력 전압(VS)에 따라 출력 전압(VO)이 형성되는 토폴로지가 전환되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이 전환부(Q, C2)는 LC 필터(L0, C0)의 출력 인덕터(L0)와 함께 변압기의 2차측의 센터-탭(Center-Tap) 노드에 접속되는 전환 스위치(Q), 및 전환 스위치(Q)와 직렬 접속되는 2차측 커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 전환 스위치(Q)의 턴 온 및 턴 오프 동작에 따라 출력 커패시터(C0)에 출력 전압(VO)이 형성되는 토폴로지가 전환될 수 있는데, 구체적인 설명은 후술한다.
제어부(200)는 1차측 회로(110)의 입력 전압(VS)에 따라 전환부(Q, C2)의 동작을 제어함으로써 컨버터부(100)가 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 공진형 토폴로지 중 어느 하나의 토폴로지에 따라 동작하도록 제어할 수 있다.
이때, 제어부(200)는 입력 전압(VS)이 존재하는 전압 범위에 따라 전환 스위치(Q)의 동작을 제어하여 출력 전압(VO)이 형성되는 토폴로지를 전환할 수 있으며, 전압 범위는 정상 입력전압 이상 상한 입력전압 이하의 범위로 설정되는 제1 전압 범위, 및 하한 입력전압 이상 정상 입력전압 미만의 범위로 설정되는 제2 전압 범위를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 예시에서, 제1 전압 범위는 670VDC(정상 입력전압) 이상 720VDC(상한 입력전압) 이하의 범위를 의미할 수 있고, 제2 전압 범위는 620VDC(하한 입력전압) 이상 670VDC(정상 입력전압) 미만의 범위를 의미할 수 있다.
이하에서는 입력 전압(VS)에 따른 전환부(Q, C2)의 동작 제어를 기반으로 컨버터부(100)의 토폴로지를 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 공진형 토폴로지로 구분하여 구현한 본 실시예의 특징을 구체적으로 설명한다.
설명의 전제로서, 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)에 대한 스위칭 제어신호의 듀티는 0.5Ts(Ts = 1 주기)인 것을 예시로서 설명한다. 그리고, 이하에서 표기하는 시비율은 파워링 구간(1차측 회로(110)의 입력 전압(VS)에 따른 에너지가 2차측 회로(120)로 전달되는 구간)에서 턴 온되는 스위치 쌍의 턴 온 구간이 중첩되는 시구간과 1 주기의 비율로 정의한다. 예를 들어, 후술할 도 2에서 파워링 구간에서 턴 온되는 제1 및 제4 스위치(M1, M4)의 턴 온 구간이 중첩되는 시구간은 0.5Ts이고(즉, 위상 일치) 1 주기는 Ts이므로 시비율은 0.5가 된다(스위칭 제어신호의 듀티가 0.5Ts인 것으로 설명하는 본 실시예서 시비율의 최대값은 0.5가 된다). 그리고, 후술할 도 3에서 파워링 구간에서 턴 온되는 제1 및 제4 스위치(M1, M4)의 턴 온 구간이 중첩되는 시구간은 0.5Ts보다 작으므로, 시비율은 0.5보다 작게 된다.
이상의 전제를 기반으로, 먼저 입력 전압(VS)이 제1 전압 범위에 있는 경우에 대하여 설명한다.
제어부(200)는 입력 전압(VS)이 제1 전압 범위에 있는 경우, 전환부(Q, C2)의 전환 스위치(Q)를 턴 오프시키고 1차측 회로(110)의 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어함으로써, 컨버터부(100)가 위상천이 풀-브리지 토폴로지에 따라 동작하도록 제어할 수 있다. 이때, 변압기는 입력 전압(VS)이 정상 입력전압인 경우로서 시비율의 최대값에 따라 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PWM 제어할 경우 일정한 출력 전압(VO)이 형성되는 조건을 기준으로 설계된 권선비(n)를 가질 수 있다.
앞서 설명한 예시를 채용하면, 제어부(200)는 입력 전압(VS)이 670VDC 이상 720VDC 이하의 범위에 있는 경우, 전환부(Q, C2)의 전환 스위치(Q)를 턴 오프시킬 수 있다. 따라서, 전환부(Q, C2)의 2차측 커패시터(C2)는 컨버터부(100)의 동작에 관여하지 않는다. 따라서, 제어부(200)는 1차측 회로(110)의 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하여 컨버터부(100)가 통상적인 위상천이 풀-브리지 컨버터로서 동작하도록 할 수 있다.
이때, 변압기는 입력 전압(VS)이 정상 입력전압인 670VDC인 경우로서 시비율의 최대값인 0.5에 따라 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PWM 제어할 경우 일정한 출력 전압(VO)인 72VDC가 형성되는 조건을 기준으로 설계된 권선비를 가질 수 있다.
상기와 같이 설계된 변압기의 권선비를 기반으로, 제어부(200)는 입력 전압(VS)이 정상 입력전압인 670VDC인 경우 시비율이 최대값인 0.5가 되도록 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PWM 제어할 수 있으며, 이에 따라 출력 커패시터(C0)에 72VDC의 출력 전압(VO)이 형성될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 것과 같이 제어부(200)는 입력 전압(VS)이 정상 입력전압인 670VDC인 경우, 제1 및 제4 스위치(M1, M4)에 대한 스위칭 제어신호의 위상을 일치시키고, 데드타임이 경과한 후 제2 및 제3 스위치(M2, M3)에 대한 스위칭 제어신호의 위상을 일치시킴으로써 시비율이 최대값인 0.5가 되도록 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PWM 제어할 수 있다. 변압기의 2차측 전압은 Vs/n가 되고, 상기와 같이 설계된 변압기의 권선비에 따라 출력 커패시터(C0)의 출력 전압(VO)은 72VDC가 될 수 있다.
그리고, 제어부(200)는 제1 전압 범위에서 입력 전압(VS)의 크기가 증가할수록, 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호와 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상차를 증가시켜 시비율이 감소되도록 함으로써 일정한 출력 전압(VO)이 형성되도록 할 수 있다.
즉, 제1 전압 범위에서 입력 전압(VS)의 크기가 670VDC로부터 증가될 때, 제어부(200)는 72VDC의 출력 전압(VO)을 유지하기 위해 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호와 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상차를 증가시켜(즉, 제1 및 제4 스위치(M1, M4)에 대한 스위칭 제어신호의 위상차를 증가시키고, 마찬가지로 제2 및 제3 스위치(M2, M3)에 대한 스위칭 제어신호의 위상차를 증가시켜) 시비율이 감소되도록 함으로써 출력 전압(VO)이 72VDC로 유지되도록 할 수 있다. 도 3은 입력 전압(VS)이 720VDC인 경우의 예시로서, 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호와 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상차에 의해 출력 전압(VO)이 72VDC로 유지되는 것을 도시하고 있다.
전술한 본 실시예의 구성을 종래의 풀-브리지 위상천이 컨버터의 동작과 비교해 보면, 앞서 언급한 것과 같이 종래의 경우 입력 전압(VS)이 하한 입력전압인 620VDC인 경우로서 시비율의 최대값인 0.5에 따라 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PWM 제어할 경우 일정한 출력 전압(VO)인 72VDC가 형성되는 조건을 기준으로 변압기의 권선비를 설계하였기 때문에, 변압기의 작은 권선비로 인해 1차측의 전류 스트레스가 증가하는 문제점이 존재하였다. 나아가, 입력 전압(VS)이 620VDC인 상태에서 시비율이 그 최대값인 0.5를 갖도록 설계한 후, 입력 전압(VS)이 증가할 때 출력 전압(VO)을 일정하게 유지하기 위해 시비율을 감소시킴에 따라 프리휠링(Free-Wheeling) 구간이 발생하는 전압 범위가 넓어져서 전력 효율이 낮아지는 문제점도 존재하였다.
반면, 본 실시예에서는 입력 전압(VS)이 정상 입력전압인 670VDC인 경우로서 시비율의 최대값인 0.5에 따라 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PWM 제어할 경우 일정한 출력 전압(VO)인 72VDC가 형성되는 조건을 기준으로 변압기의 권선비를 설계하는 구성을 채용하였다.
시비율의 최대값을 구현하는 기준이 되는 입력 전압(VS)을 종래의 620VDC 대비 670VDC로 증가시킨 것은 다음의 기술적 특징을 갖는다. 즉, 변압기의 권선비가 종래 대비 증가함으로써 변압기 1차측의 전류 스트레스를 완화시킬 수 있다. 또한, 종래에는 입력 전압(VS)이 620VDC를 초과하면 출력 전압(VO) 유지를 위해 시비율을 감소시킴에 따라 620VDC를 제외한 입력 전압(VS)의 전 범위에서 프리휠링 구간이 발생함으로써 전력 효율이 감소되었으나, 본 실시예는 입력 전압(VS)이 670VDC인 상태를 기준으로 시비율이 최대값인 0.5가 되도록 변압기 권선비를 증가시키고, 이에 따라 입력 전압(VS)이 670VDC를 초과하는 범위에서 시비율 감소에 따른 프리휠링 구간이 발생함으로써, 프리휠링 구간이 발생할 수 있는 입력 전압(VS)의 범위가 축소되어 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 입력 전압(VS)이 제2 전압 범위에 있는 경우에 대하여 설명한다.
제어부(200)는 입력 전압(VS)이 제2 전압 범위에 있는 경우, 전환 스위치(Q)를 턴 온시키고 1차측 회로(110)의 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어함으로써, 컨버터부(100)가 공진형 토폴로지에 따라 동작하도록 제어할 수 있다.
앞서 설명한 예시를 채용하면, 제어부(200)는 입력 전압(VS)이 620VDC 이상 670VDC 미만의 범위에 있는 경우, 전환부(Q, C2)의 전환 스위치(Q)를 턴 온시킬 수 있다. 따라서, 2차측 커패시터(C2)는 컨버터부(100)의 동작에 관여하게 되어, 2차측 회로(120)의 부하(Load)측 필터는 CLC 필터의 구조가 된다. 전압원으로 기능하게 되는 2차측 커패시터(C2)는 변압기의 1차측 인덕터에 전압원으로 투영되게 되며, 이에 따라 컨버터부(100)는 변압기의 누설 인덕터(LK) 및 1차측 커패시터(C1)의 LC 공진에 의해 공진형 토폴로지에 따라 동작할 수 있다. 따라서, 제어부(200)는 1차측 회로(110)의 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PFM 제어할 수 있다.
이때, 제어부(200)는 입력 전압(VS)이 제2 전압 범위에 있는 경우, 시비율이 최대가 되도록 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상과 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상을 일치시켜 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PFM 제어할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 입력 전압(VS)이 제2 전압 범위에 있는 경우, 제1 및 제4 스위치(M1, M4)에 대한 스위칭 제어신호의 위상을 일치시키고, 데드타임이 경과한 후 제2 및 제3 스위치(M2, M3)에 대한 스위칭 제어신호의 위상을 일치시킴으로써 시비율이 최대값인 0.5가 되도록 할 수 있다. 입력 전압(VS)이 제2 전압 범위에 있는 경우 시비율이 최대값인 0.5를 만족하게 되어 제2 전압 범위에서는 프리휠링 구간이 존재하지 않게 되므로 전력 효율이 극대화될 수 있다.
그리고, 제어부(200)는 제2 전압 범위에서 입력 전압(VS)의 크기가 감소할수록, 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호와 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 각 스위칭 주파수를 감소시켜 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)를 PFM 제어할 수 있다. 도 4는 스위칭 주파수에 따른 컨버터부(100)의 이득 곡선을 나타낸다.
즉, 제2 전압 범위에서 입력 전압(VS)의 크기가 670VDC로부터 620VDC로 감소할 때, 제어부(200)는 시비율이 최대값을 갖는 상태가 유지되면서 72VDC의 출력 전압(VO)을 유지하기 위해 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호와 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 각 스위칭 주파수를 감소시켜(즉, 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)에 대한 스위칭 제어신호의 각 스위칭 주파수를 감소시켜) 출력 전압(VO)이 72VDC로 유지되도록 할 수 있다. 즉, 입력 전압(VS)의 크기가 670VDC로부터 620VDC로 감소할 때, 출력 전압(VO)이 72VDC로 유지되기 위해서는 컨버터부(100)의 이득이 증가해야 하며, 따라서 제어부(200)는 스위칭 주파수를 감소시킴으로써 출력 전압(VO)이 72VDC로 유지되도록 할 수 있다.
도 5 및 도 6은 입력 전압(VS)이 670VDC 및 620VDC인 경우의 예시로서, 입력 전압(VS)이 620VDC인 경우가 670VDC인 경우 대비 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)에 대한 스위칭 제어신호의 각 스위칭 주파수가 감소(즉, 주기 증가)된 것을 도시하고 있다. 즉, 입력 전압(VS)이 제2 전압 범위에 있는 경우에는 시비율이 최대값으로 유지되는 상태에서 제1 내지 제4 스위치(M1 ~ M4)에 대한 스위칭 제어신호의 각 스위칭 주파수가 조절됨으로써 출력 전압(VO)이 72VDC로 유지될 수 있다.
한편, 본 실시예는 제어부(200)가 컨버터부(100)의 1차측 회로(110)의 입력 전압(VS)에 따라 전환부(Q, C2)의 동작을 제어하여 컨버터부(100)가 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 공진형 토폴로지 중 어느 하나의 토폴로지에 따라 동작하도록 제어함으로써 배터리를 충전하는 배터리 충전 방법으로 구현될 수도 있으며, 제어부(200)의 동작에 대한 설명은 전술한 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.
이와 같이 본 실시예는 컨버터로 입력되는 입력 전압에 따라 PWM 제어 기반의 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 PFM 제어 기반의 공진형 토폴로지로 이원화된 토폴로지를 적용하여 배터리 충전을 수행함으로써, 변압기 1차측의 전류 스트레스를 감소시키고 프리휠링 구간을 최소화함으로써 전력변환 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 컨버터부
110: 1차측 회로
120: 2차측 회로
200: 제어부

Claims (11)

  1. 풀-브리지(Full-Bridge) 형태로 접속되어 스위칭 동작하여, 설정 범위에서 가변적으로 입력 가능한 입력 전압을 변압기의 1차측에서 스위칭하는 복수의 스위치를 포함하는 1차측 회로와,
    상기 입력 전압이 상기 변압기에 의해 변압되어 상기 변압기의 2차측에 형성되는 2차측 전압을 필터링하여 배터리를 충전시키기 위한 일정한 출력 전압을 형성하는 LC 필터, 및 상기 변압기의 2차측과 상기 LC 필터 사이에 병렬 접속되어 상기 입력 전압에 따라 상기 출력 전압이 형성되는 토폴로지가 전환되도록 하기 위한 전환부를 포함하는 2차측 회로를 포함하는 컨버터부; 및
    상기 입력 전압에 따라 상기 전환부의 동작을 제어함으로써 상기 컨버터부가 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 공진형 토폴로지 중 어느 하나의 토폴로지에 따라 동작하도록 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 1차측 회로는,
    상기 입력 전압과 병렬 접속되는 제1 레그에서 직렬 접속된 제1 및 제2 스위치와,
    제2 레그에서 직렬 접속된 제3 및 제4 스위치와,
    상기 제1 및 제2 스위치 간 접속 노드와 상기 제3 및 제4 스위치 간 접속 노드 사이에서 접속되는 상기 변압기의 1차측 인덕터, 자화 인덕터, 누설 인덕터 및 1차측 커패시터를 포함하고,
    상기 전환부는, 상기 LC 필터의 출력 인덕터와 함께 상기 변압기의 2차측의 센터-탭(Center-Tap) 노드에 접속되는 전환 스위치, 및 상기 전환 스위치와 직렬 접속되는 2차측 커패시터를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 입력 전압이 존재하는 전압 범위에 따라 상기 전환 스위치의 동작을 제어하여 상기 출력 전압이 형성되는 토폴로지를 전환하되, 상기 전압 범위는 정상 입력전압 이상 상한 입력전압 이하의 범위로 설정되는 제1 전압 범위, 및 하한 입력전압 이상 상기 정상 입력전압 미만의 범위로 설정되는 제2 전압 범위를 포함하고,
    상기 변압기는 기준 권선비보다 큰 제1 권선비를 갖되, 상기 기준 권선비는 상기 입력 전압이 상기 하한 입력전압인 경우로서 시비율의 최대값에 따라 상기 제1 내지 제4 스위치를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어할 경우 상기 일정한 출력 전압이 형성되는 조건을 기준으로 설계된 권선비이고, 상기 제1 권선비는 상기 입력 전압이 상기 정상 입력전압인 경우로서 시비율의 최대값에 따라 상기 제1 내지 제4 스위치를 PWM 제어할 경우 상기 일정한 출력 전압이 형성되는 조건을 기준으로 설계된 권선비인 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 입력 전압이 상기 제1 전압 범위에 있는 경우, 상기 전환 스위치를 턴 오프시키고 상기 1차측 회로의 제1 내지 제4 스위치를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어함으로써, 상기 컨버터부가 위상천이 풀-브리지 토폴로지에 따라 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 전압 범위에서 상기 입력 전압의 크기가 증가할수록, 상기 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호와 상기 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상차를 증가시켜 시비율이 감소되도록 함으로써 상기 일정한 출력 전압이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 입력 전압이 상기 제2 전압 범위에 있는 경우, 상기 전환 스위치를 턴 온시키고 상기 1차측 회로의 제1 내지 제4 스위치를 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어함으로써, 상기 컨버터부가 공진형 토폴로지에 따라 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 입력 전압이 상기 제2 전압 범위에 있는 경우, 시비율이 최대가 되도록 상기 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상과 상기 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 위상을 일치시켜 상기 제1 내지 제4 스위치를 PFM 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 전압 범위에서 상기 입력 전압의 크기가 감소할수록, 상기 제1 레그에 대한 스위칭 제어신호와 상기 제2 레그에 대한 스위칭 제어신호의 각 스위칭 주파수를 감소시켜 상기 제1 내지 제4 스위치를 PFM 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  11. 풀-브리지 형태로 접속되어 스위칭 동작하여, 설정 범위에서 가변적으로 입력 가능한 입력 전압을 변압기의 1차측에서 스위칭하는 복수의 스위치를 포함하는 1차측 회로; 및 상기 입력 전압이 상기 변압기에 의해 변압되어 상기 변압기의 2차측에 형성되는 2차측 전압을 필터링하여 배터리를 충전시키기 위한 일정한 출력 전압을 형성하는 LC 필터, 및 상기 변압기의 2차측과 상기 LC 필터 사이에 병렬 접속되어 상기 입력 전압에 따라 상기 출력 전압이 형성되는 토폴로지가 전환되도록 하기 위한 전환부를 포함하는 2차측 회로;를 포함하는 컨버터부를 이용하여 상기 배터리를 충전하는 방법으로서,
    제어부가, 상기 입력 전압에 따라 상기 전환부의 동작을 제어하여 상기 컨버터부가 위상천이 풀-브리지 토폴로지 및 공진형 토폴로지 중 어느 하나의 토폴로지에 따라 동작하도록 제어함으로써 상기 배터리를 충전하고,
    상기 1차측 회로는,
    상기 입력 전압과 병렬 접속되는 제1 레그에서 직렬 접속된 제1 및 제2 스위치와,
    제2 레그에서 직렬 접속된 제3 및 제4 스위치와,
    상기 제1 및 제2 스위치 간 접속 노드와 상기 제3 및 제4 스위치 간 접속 노드 사이에서 접속되는 상기 변압기의 1차측 인덕터, 자화 인덕터, 누설 인덕터 및 1차측 커패시터를 포함하고,
    상기 전환부는, 상기 LC 필터의 출력 인덕터와 함께 상기 변압기의 2차측의 센터-탭(Center-Tap) 노드에 접속되는 전환 스위치, 및 상기 전환 스위치와 직렬 접속되는 2차측 커패시터를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 입력 전압이 존재하는 전압 범위에 따라 상기 전환 스위치의 동작을 제어하여 상기 출력 전압이 형성되는 토폴로지를 전환하되, 상기 전압 범위는 정상 입력전압 이상 상한 입력전압 이하의 범위로 설정되는 제1 전압 범위, 및 하한 입력전압 이상 상기 정상 입력전압 미만의 범위로 설정되는 제2 전압 범위를 포함하고,
    상기 변압기는 기준 권선비보다 큰 제1 권선비를 갖되, 상기 기준 권선비는 상기 입력 전압이 상기 하한 입력전압인 경우로서 시비율의 최대값에 따라 상기 제1 내지 제4 스위치를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어할 경우 상기 일정한 출력 전압이 형성되는 조건을 기준으로 설계된 권선비이고, 상기 제1 권선비는 상기 입력 전압이 상기 정상 입력전압인 경우로서 시비율의 최대값에 따라 상기 제1 내지 제4 스위치를 PWM 제어할 경우 상기 일정한 출력 전압이 형성되는 조건을 기준으로 설계된 권선비인 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5434370B2 (ja) * 2009-08-26 2014-03-05 サンケン電気株式会社 共振型スイッチング電源装置
JP2017099163A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 ニチコン株式会社 双方向絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140004968A (ko) * 2012-07-03 2014-01-14 엘에스산전 주식회사 병렬 운전형 풀 브리지 컨버터 구동 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5434370B2 (ja) * 2009-08-26 2014-03-05 サンケン電気株式会社 共振型スイッチング電源装置
JP2017099163A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 ニチコン株式会社 双方向絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ

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