KR102227190B1 - On board Charger for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 탑재형 충전장치에 관한 것으로, EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전달되는 AC 전원으로부터 1차측 전원을 생성하는 고전압 1차측 회로; 2차측 전원을 기반으로 고전압 배터리 충전 전원을 생성하는 고전압 2차측 회로; 상기 고전압 1차측 회로의 1차측 전원을 상기 2차측 전원으로 변환하여 상기 고전압 2차측 회로에 제공하는 트랜스포머; 저전압 배터리의 충전 전압을 기반으로 구동하며, 상기 1차측 전원 상태와 상기 2차측 전원 상태를 비교 분석하여 상기 고전압 1차측 회로를 동작 제어하는 저전압 회로; 절연형으로 구현되며, 상기 1차측 전원 상태와 상기 2차측 전원 상태를 센싱하여 상기 저전압 회로에 통보하는 다수의 센싱부; 절연형으로 구현되며, 상기 저전압 회로로부터 출력되는 다수의 제어신호를 상기 고전압 1차측 회로에 드라이빙하는 다수의 게이트 드라이버; 및 상기 저전압 배터리의 충전 전력을 기반으로 상기 다수의 센싱부 및 상기 다수의 게이트 드라이버 각각의 드라이빙 전압을 생성 및 공급하는 다중 출력 트랜스포머;를 포함하며, 상기 트랜스포머 및 상기 다중 출력 트랜스포머는 입력와 출력을 전기적으로 절연시키고 자기적으로 결합시키는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an on-board charging device for an electric vehicle, comprising: a high-voltage primary-side circuit for generating primary-side power from AC power delivered from Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE); A high-voltage secondary-side circuit for generating high-voltage battery charging power based on the secondary-side power supply; A transformer converting the primary power of the high voltage primary circuit into the secondary power and providing the high voltage secondary power to the high voltage secondary circuit; A low-voltage circuit that is driven based on a charging voltage of a low-voltage battery and operates and controls the high-voltage primary-side circuit by comparing and analyzing a state of the primary-side power supply and the state of the secondary-side power supply; A plurality of sensing units implemented in an insulated type and configured to sense the primary power state and the secondary power state and notify the low voltage circuit; A plurality of gate drivers implemented in an insulating type and driving a plurality of control signals output from the low voltage circuit to the high voltage primary circuit; And a multi-output transformer for generating and supplying driving voltages of the plurality of sensing units and the plurality of gate drivers based on the charging power of the low-voltage battery, wherein the transformer and the multi-output transformer electrically It is characterized in that it is insulated and magnetically coupled.

Description

전기자동차용 탑재형 충전장치{On board Charger for electric vehicle}On-board charger for electric vehicle {On board Charger for electric vehicle}

본 발명은 전기자동차용 탑재형 충전장치에 관한 것으로, 특히 고전압 영역의 고전압이 저전압 영역으로 유입되는 것을 사전 차단할 수 있도록 하는 전기자동차용 탑재형 충전장치에 관한 것이다. The present invention relates to an on-board charging device for an electric vehicle, and more particularly, to an on-board charging device for an electric vehicle capable of blocking in advance a high voltage in a high voltage region from flowing into a low voltage region.

일반적으로, 내연기관을 사용하는 자동차의 경우 배기가스에 의한 대기 오염이 사회적 문제로 대두되고 있어, 환경친화적인 전기자동차의 연구 개발이 활발하게 진행되어 실용화 단계까지 진행되고 있다.In general, in the case of automobiles using an internal combustion engine, air pollution due to exhaust gas has emerged as a social problem, and thus, research and development of environmentally friendly electric vehicles are actively progressing to the stage of practical use.

전기자동차는 주동력원으로 배터리를 사용하고 있으며, 구동력 발생을 위하여 배터리 전압에 의해 구동되는 모터를 적용하고 있다.Electric vehicles use batteries as the main power source, and motors driven by battery voltage are applied to generate driving power.

다만, 이러한 전기자동차는 모터 구동 전압을 제공하는 고전압 배터리 이외에 저전압 배터리와 같은 보조 배터리를 추가 구비하고, 이를 통해 각종 제어 신호계의 구동 전력을 제공하도록 하는 데, 이는 고출력이 필요한 부품에서의 효율성 및 스위치의 내전압 때문이다. However, such an electric vehicle has an auxiliary battery such as a low voltage battery in addition to a high voltage battery that provides a motor driving voltage, and through this, it provides driving power for various control signal systems, which is an efficiency and switch in parts requiring high output. It is due to the withstand voltage of.

그 결과, 전기자동차는 고전압 영역과 저전압 영역이 존재하게 되는 데, 이러한 경우 두 영역의 절연은 매우 중요하다. 만약, 고전압 영역의 고전압이 저전압 영역에 유입되면, 저전압 영역의 그라운드의 전위가 흔들리게 되고, 이에 따른 오동작이 발생되기 때문이다. As a result, the electric vehicle has a high voltage region and a low voltage region, and in this case, insulation between the two regions is very important. This is because if a high voltage in the high voltage region flows into the low voltage region, the potential of the ground in the low voltage region fluctuates, resulting in a malfunction.

국내공개특허 제10-2004-0001258호(공개일자 2004년01월07일)Korean Patent Publication No. 10-2004-0001258 (Publication date January 7, 2004)

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 고전압 영역의 고전압이 저전압 영역으로 유입되는 것을 보다 안전하게 사전 차단할 수 있도록 하는 전기자동차용 탑재형 충전장치를 제공하고자 한다. Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention is to provide an on-board charging device for an electric vehicle that can more safely block in advance a high voltage in a high voltage region from flowing into a low voltage region.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전달되는 AC 전원으로부터 1차측 전원을 생성하는 고전압 1차측 회로; 2차측 전원을 기반으로 고전압 배터리 충전 전원을 생성하는 고전압 2차측 회로; 상기 고전압 1차측 회로의 1차측 전원을 상기 2차측 전원으로 변환하여 상기 고전압 2차측 회로에 제공하는 트랜스포머; 저전압 배터리의 충전 전압을 기반으로 구동하며, 상기 1차측 전원 상태와 상기 2차측 전원 상태를 비교 분석하여 상기 고전압 1차측 회로를 동작 제어하는 저전압 회로; 절연형으로 구현되며, 상기 1차측 전원 상태와 상기 2차측 전원 상태를 센싱하여 상기 저전압 회로에 통보하는 다수의 센싱부; 절연형으로 구현되며, 상기 저전압 회로로부터 출력되는 다수의 제어신호를 상기 고전압 1차측 회로에 드라이빙하는 다수의 게이트 드라이버; 및 상기 저전압 배터리의 충전 전력을 기반으로 상기 다수의 센싱부 및 상기 다수의 게이트 드라이버 각각의 드라이빙 전압을 생성 및 공급하는 다중 출력 트랜스포머;를 포함하며, 상기 트랜스포머 및 상기 다중 출력 트랜스포머는 입력와 출력을 전기적으로 절연시키고 자기적으로 결합시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 탑재형 충전 장치를 제공한다. As a means for solving the above problem, according to an embodiment of the present invention, there is provided a high-voltage primary-side circuit for generating primary-side power from AC power delivered from Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE); A high-voltage secondary-side circuit for generating high-voltage battery charging power based on the secondary-side power supply; A transformer converting the primary power of the high voltage primary circuit into the secondary power and providing the high voltage secondary power to the high voltage secondary circuit; A low-voltage circuit that is driven based on a charging voltage of a low-voltage battery and operates and controls the high-voltage primary-side circuit by comparing and analyzing a state of the primary-side power supply and the state of the secondary-side power supply; A plurality of sensing units implemented in an insulated type and configured to sense the primary power state and the secondary power state and notify the low voltage circuit; A plurality of gate drivers implemented in an insulating type and driving a plurality of control signals output from the low voltage circuit to the high voltage primary circuit; And a multi-output transformer for generating and supplying driving voltages of the plurality of sensing units and the plurality of gate drivers based on the charging power of the low-voltage battery, wherein the transformer and the multi-output transformer electrically It provides an on-board charging device for an electric vehicle, characterized in that insulated and magnetically coupled.

상기 저전압 회로는 저전압 배터리의 충전 전력을 기반으로 제1 전압을 발생하는 제1 SMPS(switched mode power supply); 상기 저전압 배터리의 충전 전력을 기반으로 제2 전압을 발생하는 제2 SMPS; 상기 제2 전압을 전압 강하하여 제3 전압을 발생하는 레귤레이터; 및 상기 제3 전압에 의해 구동되며, 차측 전원 상태와 2차측 전원 상태를 비교 분석하여 상기 고전압 1차측 회로를 동작 제어하는 MCU(Micro Control Unit)를 포함하는 것을 특징으로 한다. The low voltage circuit includes: a first switched mode power supply (SMPS) for generating a first voltage based on charging power of a low voltage battery; A second SMPS generating a second voltage based on the charging power of the low voltage battery; A regulator voltage dropping the second voltage to generate a third voltage; And a microcontrol unit (MCU) that is driven by the third voltage and controls the operation of the high-voltage primary-side circuit by comparing and analyzing a secondary-side power state and a secondary-side power state.

상기 다중 출력 트랜스포머는 상기 제1 전압을 기반으로 상기 저전압 배터리의 충전 전력을 기반으로 상기 다수의 센싱부 및 상기 다수의 게이트 드라이버 각각의 드라이빙 전압을 생성 및 공급하는 것을 특징으로 한다. The multi-output transformer is characterized in that the driving voltages of the plurality of sensing units and the plurality of gate drivers are generated and supplied based on the charging power of the low-voltage battery based on the first voltage.

본 발명의 전기자동차용 탑재형 충전장치는 고전압 1차측 회로, 고전압 2차측 회로, 저전압 회로 모두가 서로 전기적 절연 상태를 유지하면서 전력 및 각종 신호들을 송수신하도록 한다. 이에 고전압 영역의 전압이 저전압 영역으로 유입되는 것을 사전 차단하여, 탑재형 충전 장치의 동작 안정화를 실현할 수 있도록 한다. In the on-board charging device for an electric vehicle of the present invention, a high voltage primary circuit, a high voltage secondary circuit, and a low voltage circuit all transmit and receive power and various signals while maintaining electrical insulation from each other. Accordingly, the voltage in the high-voltage region is prevented from flowing into the low-voltage region in advance, so that the operation of the on-board charging device can be stabilized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑재형 충전 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스포머의 일예를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a mounted charging device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an example of a transformer according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Objects and effects of the present invention, and technical configurations for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be implemented in various different forms. The present embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete, and to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains, and the present invention is defined by the scope of the claims. It just becomes. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑재형 충전 장치를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a mounted charging device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 탑재형 충전 장치는 크게 고전압 1차측 회로(100), 고전압 2차측 회로(200), 트랜스포머(300), 저전압 회로(400), 다수의 센싱부(510,520,530), 다수의 게이트 드라이버(610,620,630), 및 다중 출력 트랜스포머(700) 등을 포함한다. Referring to FIG. 1, the onboard charging device of the present invention is largely a high voltage primary circuit 100, a high voltage secondary circuit 200, a transformer 300, a low voltage circuit 400, a plurality of sensing units 510, 520, 530, And a plurality of gate drivers 610,620,630, and a multiple output transformer 700.

특히, 본 발명은 트랜스포머(300)를 통해 고전압 1차측 회로(100)와 고전압 2차측 회로(200)간을 전기적으로 절연시키고, 다수의 센싱부(510,520,530), 다수의 게이트 드라이버(610,620,630) 및 다중 출력 트랜스포머(700)를 통해서는 저전압 회로(400)와 고전압 1차측 회로(100) 및 고전압 2차측 회로(200)간을 전기적으로 절연시키도록 한다. In particular, the present invention electrically insulates between the high voltage primary circuit 100 and the high voltage secondary circuit 200 through the transformer 300, a plurality of sensing units (510, 520, 530), a plurality of gate drivers (610, 620, 630) and multiple Through the output transformer 700, the low voltage circuit 400, the high voltage primary circuit 100, and the high voltage secondary circuit 200 are electrically insulated from each other.

즉, 고전압 2차측 회로(200)에서 고전압 1차측 회로(100)로, 고전압 1차측 회로(100)에서 저전압 회로(400)로, 또는 고전압 2차측 회로(200)에서 저전압 회로(400)로 전기가 유기되는 것을 사전 차단할 수 있도록 한다. That is, electricity from the high voltage secondary circuit 200 to the high voltage primary circuit 100, from the high voltage primary circuit 100 to the low voltage circuit 400, or from the high voltage secondary circuit 200 to the low voltage circuit 400 To be prevented from being abandoned in advance.

이하, 도 1을 계속하여 참고하여 탑재형 충전 장치의 절연 방법에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of insulating the on-board charging device will be described in more detail with reference to FIG. 1.

고전압 1차측 회로(100)는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)(10)로부터 전달되는 AC 전원의 잡음을 필터링하는 AC 필터(110), AC 전원의 인가 여부를 결정하는 릴레이(120), 릴레이 제어 신호를 발생하는 릴레이 드라이버(125), AC 전원을 정류하여 DC 전원을 생성하는 정류기(130), 트랜지스터 스위칭을 통해 DC 전원의 역률을 보상하는 PFC 회로(140) 등을 포함하고, 이들을 통해 트랜스포머(300)의 1차측 전원을 생성하도록 한다. The high-voltage primary-side circuit 100 includes an AC filter 110 that filters noise of AC power transmitted from an EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) 10, a relay 120 that determines whether AC power is applied, and a relay control signal. A relay driver 125 for generating a, a rectifier 130 for generating DC power by rectifying AC power, a PFC circuit 140 for compensating the power factor of the DC power through transistor switching, and the like, through which the transformer 300 ) To generate the primary side power.

고전압 2차측 회로(200)는 트랜스포머(300)로부터 출력되는 2차측 전원을 정류하여 고전압 배터리 충전 전원을 생성하는 풀 브릿지 다이오드(210), 고전압 배터리 충전 전원을 평활화하는 평활 회로(220), 고전압 배터리 충전 전원의 출력 여부를 결정하는 릴레이(230) 등을 포함하여, 2차측 전원에 상응하는 고전압 배터리 충전 전원을 생성하도록 한다. The high-voltage secondary-side circuit 200 rectifies the secondary-side power output from the transformer 300 to generate a high-voltage battery charging power, a full-bridge diode 210, a smoothing circuit 220 for smoothing the high-voltage battery charging power, and a high-voltage battery. A high voltage battery charging power corresponding to the secondary power is generated by including a relay 230 or the like that determines whether to output the charging power.

트랜스포머(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 고전압 1차측 회로(100)의 PFC 회로(140)에 양단이 연결되는 1차측 코일과, 고전압 2차측 회로(200)의 풀 브릿지 다이오드(210)에 양단이 연결되는 2차측 코일을 구비하고, 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비(N1:N2)에 따라 1차측 전원을 2차측 전원으로 변환하도록 한다. The transformer 300 includes a primary coil connected at both ends to the PFC circuit 140 of the high voltage primary circuit 100 and a full bridge diode 210 of the high voltage secondary circuit 200 as shown in FIG. 2. A secondary-side coil connected at both ends is provided, and the primary-side power is converted into a secondary-side power according to the turns ratio (N1:N2) of the primary-side coil and the secondary-side coil.

특히, 본 발명은 전기적으로 절연되며 자기적으로 결합되는 1차 코일과 2차 코일을 구비하는 트랜스포머(300)를 통해 전력 변환을 수행함으로써, 고전압 1차측 회로(100) 및 고전압 2차측 회로(200)간을 전기적으로 완벽하게 절연된 상태에서 고전압 배터리(20)를 충전할 수 있도록 한다. In particular, the present invention performs power conversion through a transformer 300 having a primary coil and a secondary coil that are electrically insulated and magnetically coupled, so that the high voltage primary circuit 100 and the high voltage secondary circuit 200 ) It is possible to charge the high voltage battery 20 in a state that is completely electrically insulated from each other.

저전압 회로(400)는 1차측 전원 상태와 2차측 전원 상태를 비교 분석하여 고전압 1차측 회로(특히, PFC 회로(140))를 동작 제어하는 MCU(Micro Control Unit)(410)를 포함할 수 있다. 또한, 저전압 배터리(30)의 충전 전력을 기반으로 저전압 회로(400)의 구동 전압을 생성 및 제공하는 제1 및 제2 SMPS(switched mode power supply)(420,430), 및 레귤레이터(440) 등을 더 포함한다. The low voltage circuit 400 may include a micro control unit (MCU) 410 for controlling the operation of the high voltage primary circuit (especially, the PFC circuit 140) by comparing and analyzing the primary power state and the secondary power state. . In addition, first and second switched mode power supplies (SMPS) 420 and 430 and a regulator 440 for generating and providing a driving voltage of the low voltage circuit 400 based on the charging power of the low voltage battery 30 are further provided. Includes.

이때, 제1 SMPS(420)는 차후 설명되는 다중 출력 트랜스포머(700)의 입력 전압을 생성할 수 있으며, 제2 SMPS(430)는 릴레이 드라이버(125), 게이트 드라이버(610,620,630) 및 센싱부(510,520,530)의 드라이빙 전압을 발생하고, 레귤레이터(440)는 제2 SMPS(430)의 출력 전압을 전압 강하하여 MCU(410)의 구동 전압을 발생하도록 한다. At this time, the first SMPS 420 may generate an input voltage of the multi-output transformer 700 to be described later, and the second SMPS 430 may include a relay driver 125, a gate driver 610,620,630, and a sensing unit 510,520,530. ), and the regulator 440 voltage drops the output voltage of the second SMPS 430 to generate a driving voltage of the MCU 410.

다수의 센싱부(510,520,530)는 1차측 또는 2차측에 연결되어 전압 또는 전류를 센싱할 수 있도록 한다. The plurality of sensing units 510, 520, and 530 are connected to the primary side or the secondary side to sense voltage or current.

예를 들어, 1차측 및 2차측 전압, 2차측 전류를 센싱할 수 있으며, 1차측 전압을 센싱하는 센싱부(510)는 PFC 회로(140)의 양 입력단 중 하나에 연결된 전압 측정 센서(511), 전압 측정 센서(511)의 출력을 증폭하여 출력하는 증폭기(512)으로 구현되고, 2차측 전압을 센싱하는 센싱부(520)는 평활 회로(220)의 양 출력단 중 하나에 연결된 전압 측정 센서(521), 전압 측정 센서(521)의 출력을 증폭하여 출력하는 증폭기(522)으로 구현될 수 있다. 이때, 본 발명에서는 상기의 증폭기(512,522)를 저전압측 그라운드와 고전압측 그라운드를 독립적으로 구성하는 절연 증폭기로 구현함으로써, 저전압 회로(400)가 고전압 1차측 회로(100) 및 고전압 2차측 회로(200)로부터 전기적으로 절연될 수 있도록 한다. For example, a voltage measurement sensor 511 connected to one of both input terminals of the PFC circuit 140 may be configured to sense primary and secondary voltages and secondary currents, and the sensing unit 510 for sensing the primary voltage , It is implemented as an amplifier 512 that amplifies and outputs the output of the voltage measurement sensor 511, and the sensing unit 520 for sensing the secondary side voltage is a voltage measurement sensor connected to one of both output terminals of the smoothing circuit 220 ( 521), it may be implemented as an amplifier 522 that amplifies and outputs the output of the voltage measurement sensor 521. In this case, in the present invention, by implementing the amplifiers 512 and 522 as an isolation amplifier that independently configures the low voltage side ground and the high voltage side ground, the low voltage circuit 400 is provided with the high voltage primary side circuit 100 and the high voltage secondary side circuit 200. ) So that it can be electrically insulated from.

그리고 1차측 또는 2차측 전류를 센싱하는 센싱부(530)는 자기장 세기를 기반으로 전류량을 체크하는 절연형 센서로 구현함으로써, 별도의 절연 증폭기를 구비하지 않도록 한다. In addition, the sensing unit 530 that senses the primary or secondary current is implemented as an isolated sensor that checks the amount of current based on the strength of the magnetic field, so that a separate isolation amplifier is not provided.

다수의 게이트 드라이버(610,620,630)는 MCU(410)의 제어하에 듀티폭이 가변되는 제1 내지 제3 PWM 신호를 생성하여 정류기(130) 및 PFC 회로(140)에 공급하도록 한다. 이때의 게이트 드라이버도 절연형으로 구현되어, 고전압 1차측 회로(100)의 고전압이 게이트 드라이버를 거쳐 저전압 회로(400)쪽으로 유기되는 것이 사전 방지하도록 한다. The plurality of gate drivers 610, 620, and 630 generate first to third PWM signals whose duty widths are variable under the control of the MCU 410 and supply them to the rectifier 130 and the PFC circuit 140. The gate driver at this time is also implemented in an insulating type, so that the high voltage of the high voltage primary circuit 100 is prevented from being induced toward the low voltage circuit 400 through the gate driver.

다중 출력 트랜스포머(700)는 제1 SMPS(420)의 출력 전압을 기반으로 다수레벨의 전압을 생성 및 출력하도록 한다. 이는 제1 SMPS(420)의 양단이 연결되는 1차측 코일과, 스택 권선 방식으로 구현되는 2차측 코일로 구현될 수 있으며, 이 또한 1차측 코일과 2차측 코일이 전기적으로 완벽하게 절연되며 자기적으로 결합되는 원리에 의해, 저전압 회로(400)가 고전압 1차측 회로(100)로부터 전기적으로 절연될 수 있도록 한다. The multiple output transformer 700 generates and outputs multiple levels of voltage based on the output voltage of the first SMPS 420. This may be implemented with a primary coil connected at both ends of the first SMPS 420 and a secondary coil implemented in a stacked winding method. In addition, the primary coil and the secondary coil are completely insulated electrically and magnetically. The low voltage circuit 400 can be electrically insulated from the high voltage primary side circuit 100 by the principle of being combined.

이와 같이 구성되는 탑재형 충전 장치는 다음과 같이 구동되어, 고전압 배터리(20)의 고전압이 고전압 1차측 회로(100) 및 저전압 회로(400)로 유기되는 것이 사전 차단하도록 한다. The on-board charging device configured as described above is driven as follows to block in advance from being induced by the high voltage of the high voltage battery 20 to the high voltage primary circuit 100 and the low voltage circuit 400.

만약, 저전압 회로(400)의 제2 SMPS(430)는 저전압 배터리(30)의 충전 전력을 기반으로 MCU(410)의 구동 전원을 생성 및 공급하고, MCU(410)는 이에 응답하여 동작 활성화된다. If, the second SMPS 430 of the low voltage circuit 400 generates and supplies driving power of the MCU 410 based on the charging power of the low voltage battery 30, and the MCU 410 is activated in response thereto. .

그러면, 제1 SMPS(420)는 동작 활성화된 MCU(410)의 제어하에 저전압 배터리(30)의 충전 전력을 기반으로 다중 출력 트랜스포머(700)의 입력 전압을 발생하고, 다중 출력 트랜스포머(700)는 릴레이 드라이버(125), 게이트 드라이버(610,620,630) 및 센싱부(510,520,530)의 드라이빙 전압을 발생한 후, 이들을 전기적 절연 상태로 고전압 1차측 회로(100)에 전달하도록 한다. Then, the first SMPS 420 generates the input voltage of the multi-output transformer 700 based on the charging power of the low-voltage battery 30 under the control of the MCU 410 that is activated, and the multi-output transformer 700 is After the driving voltages of the relay driver 125, the gate drivers 610, 620, and 630, and the sensing units 510, 520, and 530 are generated, they are transmitted to the high voltage primary circuit 100 in an electrically insulated state.

이러한 상태에서, EVSE(10)이 AC 전원을 고전압 1차측 회로(100)에 인가하면, 트랜스포머(300)는 전기적 절연 상태에서 고전압 1차측 회로(100)를 거쳐 전송되는 1차측 전원을 2차측 전원으로 전력 변환하여 고전압 2차측 회로(200)에 전달함으로써, 트랜스포머(300)가 고전압 배터리(20)의 고전압이 고전압 1차측 회로(100)로 유기되는 것이 사전 차단하도록 한다. In this state, when the EVSE 10 applies AC power to the high-voltage primary-side circuit 100, the transformer 300 supplies the primary-side power transmitted through the high-voltage primary-side circuit 100 in an electrical insulation state. By converting power to the high voltage secondary circuit 200 and transmitting the power to the high voltage secondary circuit 200, the transformer 300 prevents the high voltage of the high voltage battery 20 from being induced to the high voltage primary circuit 100 in advance.

마지막으로, 센싱부(510,520,530)는 1차측 및 2차측 전압, 2차측 전류를 센싱하고, 이 또한 전기적 절연 상태에서 고전압 1차측 회로(100) 및 고전압 2차측 회로(200)에서 저전압 회로(400)의 MCU(410)로 전달함으로써, 센싱 결과 전달에 의한 고전압 유기 현상의 발생도 사전 차단되도록 한다. Finally, the sensing units 510, 520, and 530 sense the primary and secondary voltages and secondary currents, and the low voltage circuit 400 in the high voltage primary circuit 100 and the high voltage secondary circuit 200 in an electrical insulation state. By transmitting the sensing result to the MCU 410, the occurrence of a high voltage induced phenomenon due to transmission of the sensing result is also prevented in advance.

이와 같이, 본 발명은 고전압 1차측 회로(100), 고전압 2차측 회로(200), 저전압 회로(400) 모두가 서로 전기적 절연 상태를 유지하면서 전력 및 각종 신호들을 송수신하도록 함으로써, 고전압 영역의 전압이 저전압 영역으로 유입되는 것을 사전 차단하고, 그 결과 탑재형 충전 장치의 동작 안정화를 실현할 수 있음을 알 수 있다. As described above, the present invention allows the high voltage primary circuit 100, the high voltage secondary circuit 200, and the low voltage circuit 400 to transmit and receive power and various signals while maintaining electrical insulation from each other, so that the voltage in the high voltage region is It can be seen that the inflow into the low voltage region is pre-blocked, and as a result, operation stabilization of the on-board charging device can be realized.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (3)

EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전달되는 AC 전원으로부터 1차측 전원을 생성하는 고전압 1차측 회로;
2차측 전원을 기반으로 고전압 배터리 충전 전원을 생성하는 고전압 2차측 회로;
상기 고전압 1차측 회로의 1차측 전원을 상기 2차측 전원으로 변환하여 상기 고전압 2차측 회로에 제공하는 트랜스포머;
저전압 배터리의 충전 전압을 기반으로 구동하며, 상기 1차측 전원 상태와 상기 2차측 전원 상태를 비교 분석하여 상기 고전압 1차측 회로를 동작 제어하는 저전압 회로;
절연형으로 구현되며, 상기 1차측 전원 상태와 상기 2차측 전원 상태를 센싱하여 상기 저전압 회로에 통보하는 다수의 센싱부;
절연형으로 구현되며, 상기 저전압 회로로부터 출력되는 다수의 제어신호를 상기 고전압 1차측 회로에 드라이빙하는 다수의 게이트 드라이버; 및
상기 저전압 배터리의 충전 전력을 기반으로 상기 다수의 센싱부 및 상기 다수의 게이트 드라이버 각각의 드라이빙 전압을 생성 및 공급하는 다중 출력 트랜스포머;를 포함하며,
상기 트랜스포머 및 상기 다중 출력 트랜스포머는
입력와 출력을 전기적으로 절연시키고 자기적으로 결합시키며,
상기 센싱부는 전압 측정 센서와 증폭기를 이용하여 고전압 1차측 및 2차측 전압 각각을 센싱하는 두 개의 전압 센싱부와, 고전압 1차측 또는 2차측 전류를 센싱하는 전류 센싱부를 포함하며,
상기 전압 센싱부의 증폭기는 저전압측 그라운드와 고전압측 그라운드를 독립적으로 구성하는 절연 증폭기로 구현되며, 상기 전류 센싱부는 자기장 세기를 기반으로 전류량을 체크하는 절연형 센서로 구현되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 탑재형 충전 장치.A high-voltage primary-side circuit for generating primary-side power from AC power delivered from Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE);
A high-voltage secondary-side circuit for generating high-voltage battery charging power based on the secondary-side power supply;
A transformer converting a primary side power of the high voltage primary side circuit into the secondary side power supply and providing the high voltage secondary side circuit;
A low-voltage circuit that is driven based on a charging voltage of a low-voltage battery, and operates and controls the high-voltage primary-side circuit by comparing and analyzing the primary-side power state and the secondary-side power state;
A plurality of sensing units implemented in an insulated type and configured to sense the primary power state and the secondary power state and notify the low voltage circuit;
A plurality of gate drivers implemented in an insulating type and driving a plurality of control signals output from the low voltage circuit to the high voltage primary circuit; And
Including; a multi-output transformer for generating and supplying driving voltages of the plurality of sensing units and the plurality of gate drivers, respectively, based on the charging power of the low-voltage battery, and
The transformer and the multiple output transformer are
It electrically insulates and magnetically couples the input and output,
The sensing unit includes two voltage sensing units for sensing each of a high voltage primary and secondary voltage using a voltage measurement sensor and an amplifier, and a current sensing unit for sensing a high voltage primary or secondary current,
The amplifier of the voltage sensing unit is implemented as an isolation amplifier that independently configures a low voltage side ground and a high voltage side ground, and the current sensing unit is implemented as an isolated sensor that checks the amount of current based on the strength of a magnetic field. On-board charging device. 제1항에 있어서, 상기 저전압 회로는
저전압 배터리의 충전 전력을 기반으로 제1 전압을 발생하는 제1 SMPS(switched mode power supply);
상기 저전압 배터리의 충전 전력을 기반으로 제2 전압을 발생하는 제2 SMPS;
상기 제2 전압을 전압 강하하여 제3 전압을 발생하는 레귤레이터; 및
상기 제3 전압에 의해 구동되며, 차측 전원 상태와 2차측 전원 상태를 비교 분석하여 상기 고전압 1차측 회로를 동작 제어하는 MCU(Micro Control Unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 탑재형 충전 장치.The method of claim 1, wherein the low voltage circuit
A first switched mode power supply (SMPS) generating a first voltage based on the charging power of the low voltage battery;
A second SMPS generating a second voltage based on the charging power of the low voltage battery;
A regulator voltage dropping the second voltage to generate a third voltage; And
An onboard charging device for an electric vehicle, characterized in that it comprises a microcontrol unit (MCU) that is driven by the third voltage and controls the operation of the high-voltage primary-side circuit by comparing and analyzing a vehicle-side power state and a secondary power state . 제2항에 있어서, 상기 다중 출력 트랜스포머는
상기 제1 전압을 기반으로 상기 저전압 배터리의 충전 전력을 기반으로 상기 다수의 센싱부 및 상기 다수의 게이트 드라이버 각각의 드라이빙 전압을 생성 및 공급하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 탑재형 충전 장치.The method of claim 2, wherein the multiple output transformer is
And generating and supplying driving voltages of the plurality of sensing units and the plurality of gate drivers based on the charging power of the low voltage battery based on the first voltage.
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