KR102563663B1 - 저압 및 고압 일체용 충전 장치 - Google Patents

저압 및 고압 일체용 충전 장치 Download PDF

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Abstract

본 기술은 저압 및 고압 일체용 충전 장치가 개시된다. 구체적인 실시 예에 의거, 절연 DC-DC 컨버터의 스위치 소자의 한 레그와 고압용 변압기의 2차측 및 저압용 변압기의 1차측이 공유됨에 따라, 충전 장치의 스위칭소자의 개수와 다수의 스위칭소자를 동작시키기 위한 게이트 드라이버를 줄일 수 있고, 신뢰성이 향상되며, 스위칭소자의 개수가 감소함에도 불구하고 일체용 충전 장치의 성능이 증가할 수 있고, 고압 배터리의 EMI 필터 및 입력 커패시터를 공용으로 사용하므로서 충전 장치의 가격 및 부피를 줄일 뿐만 아니라, 도통 손실 및 스위칭 손실을 줄여 효율을 증가시킬 수 있다.

Description

저압 및 고압 일체용 충전 장치{CHARGING APPARATUS FOR LOW VOLTAGE AND HIGH VOLTAGEDC-DC CONVERTER}
본 발명은 저압 및 고압 일체용 충전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 모듈을 이용하여 외부로부터 제공받은 교류전원에 대한 직류 링크전압을 고압 배터리에 충전한 다음 충전된 고압 배터리의 충전 전압을 저전압 배터리에 충전할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
최근 전기자동차의 시작이 본격적으로 활성화됨에 따라, 전기자동차 충전기의 고출력, 고효율과 고전력밀도가 주목을 받고 있다. 전기자동차용 배터리의 가격 하락과 에너지밀도의 상승으로 배터리의 용량이 증가하는 추세이다. 일 례로는 Nissan Leaf의 경우 배터리 용량이 2013년 24kWh에서 2018년 110kWh로 5년만에 5배가량 증가하게 되었다.
이에 따라 전기자동차 고전압 충전기의 용량도 초기에 Level 1 인 3.3kW가 사용되었으나 최근에는 Level 2 인 단상 6.6kW급, 3상 11kW급이 주류를 이루고 있으며, 향후 22kW이상으로 증가할 전망이다. 또한 저전압 배터리 충전기는 현재는 1.8kW급 3kW급이 주류를 이루고 있으나 향후 자율주행기술의 발전에 따라 5kW급까지 증가할 전망이다. 전기자동차 배터리 충전기의 용량이 증가함에 따라 전체 시스템의 가격 및 부피가 커지게 되고 이는 전기자동차의 연비를 낮추게 되고 전기자동차 내부의 많은 부피를 차지하게 된다. 이에따라 전기자동차 탑재형 충전기의 고전력화가 계속 가속됨에 따라 소형, 경량 및 효율적인 탑재형 충전기가 요구된다.
충전기의 부피 및 무게를 감소하기 위해 전기자동차 고전압 배터리와 저전압 배터리를 따로 장착하지 않고 하우징을 통합하여 개발하고 있다. 하지만 이는 전체적인 회로상의 소자를 줄이는 것이 아닌 단순히 케이스와 쿨러를 공용으로 사용하고 있어 전체 시스템의 부피를 크게 감소시키지는 못한다. 이에 따라 고전압 배터리 충전기와 저전압 배터리 충전기를 회로상으로 통합하려는 많은 연구가 있었다.
그러나, 저전압 및 고전압 일체형 배터리 충전 회로는 대부분 부피를 줄이기 위해 변압기를 하나로 통합하는 구조로 이루어지므로 전체 시스템의 부피와 가격은 감소하지만 성능, 신뢰성 및 효율이 떨어지게 되어 대부분 실제 양산에는 어려움이 있다.
하지만 변압기가 하나로 구성되므로 변압기의 크기가 커지며, 이로 인해 전체적인 시스템의 크기가 커질 뿐만 아니라 시스템에 대한 신뢰성 및 산업적용 용이성이 저하된다.
따라서 본 발명은 절연 DC-DC 컨버터의 스위치 소자의 한 레그와 고압용 변압기의 2차측 및 저압용 변압기의 1차측이 공유됨에 따라, 충전 장치의 스위칭소자의 개수와 다수의 스위칭소자를 동작시키기 위한 게이트 드라이버를 줄일 수 있고, 신뢰성이 향상되며, 스위칭소자의 개수가 감소함에도 불구하고 일체용 충전 장치의 성능이 증가할 수 있는 고전압 및 저전압 일체용 충전 장치를 제공하고자 함에 있다.
또한 본 발명은 고압 배터리의 EMI 필터 및 입력 커패시터를 공용으로 사용하므로서 충전 장치의 가격 및 부피를 줄일 뿐만 아니라, 도통 손실 및 스위칭 손실을 줄여 효율을 증가시킬 수 있는 고전압 및 저전압 일체용 충전 장치를 제공하고자 함에 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
일 실시 양태에 따른 고전압 및 저전압 일체용 충전 장치는
외부로부터 공급되는 교류 전원에 대해 변환된 직류 전원을 링크시켜 직류링크 전압을 출력하는 직류 링크부; 상기 직류 링크부의 출력단에 접속되는 직류링크 전압이 공진되고 공진 주파수 형태의 출력 신호를 전달하는 공진 컨버터; 상기 공진 컨버터의 출력단에 접속되고, 권선비에 의거 공진 컨버터의 출력 신호를 승압하는 고압 변압부; 상기 고압 변압부의 2차측에 접속되어 고압 변압부의 출력 신호를 직류 형태의 전압으로 변환한 다음 링크시키고, 링크된 직류 전압을 고압 배터리에 충전하는 DC-DC 컨버터를 포함하고, 상기 DC-DC 컨버터 타단에 연결되고 상기 DC-DC 컨버터의 직류 전압의 위상을 천이하고 권선비에 의거한 직류 전압을 강압하여 출력하는 저압 변압부; 및 상기 저압 변압부의 출력 신호에 대해 필터링을 수행하는 필터부를 더 포함하는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게 상기 공진 컨버터는
외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 상기 직류링크 전압을 통과시키는 풀 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 ~ 제4 스위칭소자를 포함하는 스위칭부; 및 상기 제1 스위칭소자 ~ 제4 스위칭소자의 각 타단에 직렬로 연결된 제1 인덕터 및 제1 캐패시터 및 상기 인덕터와 캐패시터 사이에 연결되는 제2 인덕터를 포함하여 상기 스위칭부를 통과한 직류링크 전압에 대해 LLC 공진시켜 고압 변압부로 전달하는 LLC 공진부로 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 공진 컨버터는,
상기 직렬링크 전압을 분배하여 상기 고압 변압부의 1차측 타단에 전달하는 분배용 제1 및 제2 캐패시터와, 하프 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자로 구비되어 직렬링크 전압을 출력하는 스위칭부와, 상기 제1 스위칭소자의 타단과 상기 제1 캐패시터의 출력단 사이에 접속되는 제1 인덕터 및 상기 제1 인덕터의 출력단에 연결되는 제2 인덕터를 포함하여 상기 스위칭부를 통과한 직류링크 전압에 대해 LL 공진 시켜 고압 변압부로 전달하는 LL 공진부로 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 공진 컨버터는,
외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 상기 직류링크 전압을 통과시키는 풀 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 ~ 제4 스위칭소자를 포함하는 스위칭부; 및 상기 제1 스위칭소자 ~ 제4 스위칭소자의 각 타단에 직렬로 연결된 제1 인덕터 및 상기 제1 인덕터의 출력단에 연결되는 제2 인덕터를 포함하여 상기 스위칭부를 통과한 직류링크 전압에 대해 LL 공진시켜 고압 변압부로 전달하는 LL 공진부로 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 공진 컨버터는 제1 공진 컨버터 및 제2 공진 컨버터로 구비되고, 상기 제1 공진 컨버터는, 다수의 스위치 소자로 구비되고 직류링크 전압의 입단과 타단 사이에 접속되어 게이트 드라이버의 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 직류링크 전압을 통과시키는 제1 스위칭부; 및
상기 제1 스위칭부의 일단과 타단에 각각 LC 공진용 인덕터 및 캐패시터를 연결하여 직렬링크 전압을 DC 컨버팅한 다음 LC 공진하는 제1 LC 공진부를 포함할 수 있고,
상기 제2 공진 컨버터는,
다수의 스위치 소자로 구비되고 직류링크 전압의 입단과 타단 사이에 접속되어 게이트 드라이버의 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 직류링크 전압을 통과시키는 제2 스위칭부; 및
상기 제2 스위칭부의 일단과 타단에 각각 LC 공진용 인덕터 및 캐패시터를 연결하여 직렬링크 전압을 DC 컨버팅한 다음 LC 공진하는 제2 LC 공진부를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 고압 변압부는, 제1 고압 변압부 및 제2 고압 변압부를 포함하고, 상기 제1 고압 변압부는 고압용 변압기로 구비되고 상기 제1 공진 컨버터의 공진된 주파수 형태의 출력 신호를 위상 천이 및 승압하도록 구비되고,
상기 제2 고압 변압부는
고압용 변압기로 구비되고 상기 제2 공진 컨버터의 공진된 주파수 형태의 출력 신호를 위상 천이 및 승압하도록 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 DC-DC 컨버터는, 제1 DC-DC 컨버터 및 제2 DC-DC 컨버터로 구비되고, 상기 제1 DC-DC 컨버터는, 다수의 스위칭 소자로 구비되고 외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭동작하여 상기 제1 고압 변압부의 출력 신호를 직류 형태로 변환하여 고압 배터리로 전달하도록 구비되고,
상기 제2 DC-DC 컨버터는, 다수의 스위칭 소자로 구비되고 외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭동작하여 상기 제2 고압 변압부의 출력 신호를 직류 형태로 변환하여 고압 배터리로 전달하도록 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 DC-DC 컨버터는,
상기 고압 변압기의 2차측 출력단의 일단과 타단에 각각 병렬로 접속되어 상호 상보적으로 스위칭동작되어 상기 고압 변압부의 출력 신호를 직류 형태로 변환하는 제5 스위칭소자 ~ 제8 스위칭소자; 및 상기 제5 스위칭소자 및 제7 스위칭소자와 제6 스위칭소자 및 제8 스위칭소자 사이에 연결되어 직류 전압을 링크시켜 고압 배터리로 전달하는 고압 출력용 캐패시터를 포함하고, 상기 고압 변압부의 2차측 타단에 접속된 저압 변압부의 1차측 타단에 병렬로 접속되어 상호 상보적으로 스위칭 동작되어 상기 고압 출력용 캐패시터의 출력 전압을 저압 변압부로 전달하는 제9 스위칭소자 및 제10 스위칭소자로 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 저압 변압부는,
상기 제9 스위칭소자의 타단에 연결되어 누설 전류를 제거하는 인덕터와,
상기 고압 변압부의 1차측 타단과 상기 제7 스위칭소자의 타단 사이에 1차측 일단이 연결되고 상기 인덕터의 출력단에 1차측 타단이 접속되어 상기 제9 스위칭소자 및 제10 스위칭소자를 경유하여 전달받은 고압 출력용 캐패시터의 출력 전압에 대해 권선비에 의거 강압한 다음 위상 천이시키는 저압용 변압기로 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 필터부는,
상기 저압용 변압기의 2차측의 일단과 타단 사이에 각각 접속되어 상기 제2 변압기의 출력 신호를 반파 정류시키는 제1 다이오드 및 제2 다이오드; 상기 제1 다이오드의 출력단과 제2 변압기의 2차측 일단에 접속되고 상기 제2 다이오드의 출력단과 제2 변압기의 2차측 일단에 타단에 각각 접속되어 반파 정류된 제1 다이오드 및 제2 다이오드의 출력 신호 각각에 대해 기 정해진 인덕턴스에 의거 필터링을 수행하는 제1 필터용 인덕터 및 제2 필터용 인덕터; 및 상기 제1 필터용 인덕터 및 제2 필터용 인덕터의 출력 전압을 직렬 형태로 링크시켜 상기 고압 배터리 보다 작은 저전압을 저압 배터리로 제공하는 저압 출력용 캐패시터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의거, 절연 DC-DC 컨버터의 스위치 소자의 한 레그와 고압용 변압기의 2차측 및 저압용 변압기의 1차측이 공유됨에 따라, 충전 장치의 스위칭소자의 개수와 다수의 스위칭소자를 동작시키기 위한 게이트 드라이버를 줄일 수 있고, 신뢰성이 향상되며, 스위칭소자의 개수가 감소함에도 불구하고 일체용 충전 장치의 성능이 증가할 수 있다.
또한 일 실시 예는 고압 배터리의 EMI 필터 및 입력 커패시터를 공용으로 사용하므로서 충전 장치의 가격 및 부피를 줄일 뿐만 아니라, 도통 손실 및 스위칭 손실을 줄여 효율을 증가시킬 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일 실시예의 고압 및 저압 일체용 충전 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예의 고압 및 저압압 배터리 동시 충전 동작을 보인 도이다.
도 3은 일 실시 예의 스위칭 손실 감소를 위한 충전 장치의 구성도이다.
도 4는 일 실시예의 고압 배터리 방전 및 저압 배터리 충전 동작도이다.
도 5는 일 실시 예의 저압 배터리 충전 동작을 보인 예시도이다.
도 6은 일 실시 예의 저압 배터리 충전 모드의 동작 파형도이다.
도 7은 일 실시 예의 저압 배터리 충전 동작을 보인 다른 예시도이다.
도 8은 일 실시 예의 저압 배터리 충전 모드의 동작 파형도이다.
도 9는 다른 실시예의 고압 및 저압 일체용 충전 장치의 구성도이다.
도 10 및 도 11은 다른 실시예의 충전 장치의 동작 파형도이다.
도 12는 또 다른 실시 예의 고압 및 저압 일체용 충전 장치의 구성도이다.
도 13은 또 다른 실시 예의 고압 및 저압 일체용 충전 장치의 구성도이다.
도 14는 또 다른 실시 예의 고압 및 저압 일체용 충전 장치의 구성도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 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.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 고압 및 저압 일체용 충전 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예의 고압 및 저압 일체용 충전 장치의 전체 구성도를 나타낸 도이고, 도 2는 도 1의 충전 장치의 고압 및 저압 배터리 동시 충전 동작을 보인 도이며, 도 3은 도 1의 충전 장치의 스위칭 손실 감소를 설명하는 도이며, 도 4는 고압 배터리 방전 및 저압 배터리 충전 동작도이고, 도 5는 도 1의 충전 장치의 저압 배터리 충전 동작을 보인 예시도이며, 도 6은 도 1의 충전 장치의 저압 배터리 충전 동작 시 스위칭소자의 동작 파형도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 고압 및 저압 일체용 충전 장치는 고압 배터리의 절연 DC-DC 컨버터의 2차측 스위치 소자와 저압 배터리의 1차측 스위치 소자 중 한 레그를 공유하여 저압 및 고압 중 적어도 하나를 충전하도록 구비되고, 이에 고압 및 저압 일체용 충전 장치는 직류 링크부(100), 공진 컨버터(200), 고압 변압부(300), DC-DC 컨버터(400), 저압 변압부(500), 및 필터부(600) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 직류 링크부(100)는 캐패시터 Cdc로 구비되고, 외부로부터 공급되는 교류 전원에 대해 인버터(미도시됨)에 의해 직류 형태로 변환한 다음 변환된 직류 전원을 공진 컨버터(200)로 링크시킨다. 일 실시 예에서 인버터는 상호 상보적으로 스위칭 동작하는 다수의 스위칭소자로 구비되는 일반적인 인버터의 구성과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이에 공진 컨버터(200)는 상기 직류 링크부(100)의 출력단에 접속되는 LLC 공진회로에 의거 직류링크 전압이 공진되고 공진 주파수 형태의 출력 신호를 전달하는 구성을 갖추며, 이에 스위칭부(210) 및 LLC 공진부(220)로 구비된다.
여기서, 스위칭부(210)는 일 례로 풀 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 S1 ~ 제4 스위칭소자 S4로 구비되며, 외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 직류링크 전압 Vdc를 LLC 공진부(220)로 전달한다.
스위칭부(210)의 풀 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 S1 ~ 제4 스위칭소자 S4에 대해 외부로부터 공급되는 게이트 드라이버의 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하는 구성은 일반적인 충전기에 이미 적용하고 있는 구성으로 본 명세서 상에서는 제1 스위칭소자 S1 ~ 제4 스위칭소자 S4는 구체적으로 명시하지 않지만, 당업자의 수준에서 이해되어야 할 것이다.
한편, LLC 공진부(220)는 제1 스위칭소자 S1 ~ 제4 스위칭소자 S4의 각 타단에 직렬로 연결된 제1 인덕터 Lr 및 제1 캐패시터 Cr 및 인덕터 Lr와 캐패시터 Cr 사이에 연결되는 제2 인덕터 Lm를 포함하여 상기 스위칭부(210)를 통과한 직류링크 전압에 대해 LLC 공진 시켜 고압 변압부(300)로 전달한다.
고압 변압부(300)는 변압기로 구비되고, 상기 제2 인덕터 Lm 의 양단에 설치되고, 권선 비에 의거 LLC 공진부(220)의 공진 주파수 형태의 출력 신호를 승압하여 DC-DC 컨버터(400)로 전달하는 기능을 수행한다. 여기서 고압 변압부(300)의 1차측 및 2차측 권선 비는 고압 배터리의 용량에 의거 정해질 수 있다.
DC-DC 컨버터(400)는 고압 변압부의 2차측에 접속되어 고압 변압부의 출력 신호를 직류 형태의 전압으로 변환한 다음 링크시키고, 링크된 직류 전압을 고압 배터리에 충전하도록 구비되고, 이에 DC-DC 컨버터(400)는 제5 스위칭소자 S5~ 제10 스위칭소자 S10, 고압 출력용 캐패시터 CHV로 구비될 수 있다.
여기서, 제5 스위칭소자 S5 ~ 제8 스위칭소자 S8은 고압 변압부의 2차측 출력단의 일단과 타단에 각각 병렬로 접속되는 구조를 가지며, 제7 스위칭소자 S7 및 제8 스위칭소자 S8은 저압 변압부(500)의 1차측 일단에 접속된다.
여기서, 제5 스위칭소자 S5 ~ 제8 스위칭소자 S8은 외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거한 상호 상보적 스위칭 동작에 의거 고압 변압부(300)의 출력 신호를 고압 출력용 캐패시터 CHV 로 전달한다. 고압 출력용 캐패시터 CHV의 충전 전압은 고전압 배터리에 충전된다.
그리고, 제9 스위칭소자 S9 및 제10 스위칭소자 S10은 저압 변압부(500)의 1차측 타단에 병렬로 접속되고, 제7 스위칭소자 S7 및 제8 스위칭소자 S8의 레그가 고압 변압부(300)의 2차측 타단과 저압 변압부(500)의 1차측의 일단에 공유됨에 따라, 제7 스위칭소자 S7 내지 제10 스위칭소자 S10은 상호 상보적으로 스위칭 동작하고, 이에 상기 고압 출력용 캐패시터 CHV의 출력 전압은 저압 변압부(400)로 전달된다.
저압 변압부(500)는 제7 스위칭소자 S7의 타단에 1차측 일단이 접속되고 제9 스위칭소자 S9의 타단에 1차측 타단이 연결되는 변압기를 포함하고, 제9 스위칭소자 S9의 타단에 1차측 타단에 연결되는 누설 제거용 인덕터 Lk를 더 포함할 수 있다.
이에 저압 변압부(500)는 변압기에 의거 DC-DC 컨버터(400)의 고압 출력용 캐패시터 CHV의 출력 전압의 위상을 천이하고 권선비에 의거한 직류 전압을 강압하는 기능을 수행할 수 있다. 이때 누설 제거용 인덕터 Lk에 의거 상기 변압기에 의거 발생된 누설 전류가 제거된다.
그리고, 저압 변압부(500)의 2차측에 필터부(600)가 접속된다. 필터부(600)는 저압 변압부(500)의 2차측의 일단과 타단 사이에 각각 접속되어 상기 저압 변압부(500) 출력 신호를 반파 정류시키는 제1 다이오드 D1 및 제2 다이오드 D2를 포함한다.
그리고, 필터부(600)는 제1 다이오드 D1의 출력단과 저압 변압부(500)의 변압기 2차측 일단에 접속되고 상기 제2 다이오드 D2의 출력단과 저압 변압부(500)의 2차측 일단에 타단에 각각 접속되어 반파 정류된 제1 다이오드 D1 및 제2 다이오드D2의 각각의 출력 신호에 대해 기 정해진 인덕턴스에 의거 필터링을 수행하는 제1 필터용 인덕터 Lf1및 제2 필터용 인덕터 Lf2를 더 구비될 수 있다.
제1 필터용 인덕터 Lf1및 제2 필터용 인덕터 Lf2의 출력단 사이에는 저압 출력용 캐패시터 CLV가 연결되고, 상기 저압 출력용 캐패시터 CLV는 상기 각 인덕터 Lf1, Lf2의 출력 전압을 직렬 형태로 링크시켜 저압 배터리로 제공한다. 여기서, 저압은 고압 배터리의 충전 용량보다 작은 저전압으로 저압 배터리의 충전 용량이다.
이하에서 도 2를 참조하여 고압 배터리 및 저압 배터리의 동시 충전 모드를 설명한다.
스위칭부(210)의 제1 스위칭소자 S1 ~ 제4 스위칭소자 S4는 외부로부터 공급되는 게이트 드라이버의 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 동작하여 직렬링크 전압 Vdc는 LLC 공진부(220)로 전달되고, LLC 공진부(220)에 의거 직류링크 전압 Vdc 가 공진되어 공진 주파수 형태의 출력 신호가 생성되어 고압 변압부(300)의 1차측으로 전달된다.
고압 변압부(300)는 공진 주파수 형태의 출력 신호에 대해 승압하여 DC-DC 컨버터(400)의 제5 스위칭소자 S5 ~ 제8 스위칭소자 S8에 전달한다. 그리고, 제5 스위칭소자 S5 ~ 제8 스위칭소자 S8는 외부로부터 공급되는 게이트 드라이버의 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭되어 직류 형태의 고전압을 출력한다.
이러한 고전압을 제공받은 고압 출력용 캐패시터 CHV는 링크되어 고압 배터리로 전달되며, 고압 배터리는 링크된 고전압을 충전한다.
또한, 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압은 제7 스위칭소자 S7 ~ 제10 스위칭소자 S10에 의거 저압 변압부(500)의 1차측으로 전달되며, 저압 변압부(500)의 1차측의 링크 전압은 변압기에 의거 위상 천이되면서 강압된다. 이때 제7 스위칭소자 S7 ~ 제10 스위칭소자 S10의 상보적 스위치 동작에 의거 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압의 위상이 변동되고, 변동된 위상을 가지는 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압은 변압기의 1차측에 전달된다. 또한 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압의 강압은 저압 변압부(500)의 변압기의 1차측 및 2차측 권선 비에 의거 이루어진다.
그리고, 저압 변압부(500)의 출력 신호는 필터부(600)의 제1 다이오드 D1 및 제2 다이오드 D2과 제1 필터용 인덕터 Lf1및 제2 필터용 인덕터 Lf2에 의거 필터링되어 직류 형태로 변환되며, 이때 직류 형태의 저전압은 고압 출력용 캐패시터 CHV의 링크 전압 보다 낮은 값을 가진다.
이러한 직류 형태의 전압은 저압 출력용 캐패시터 CLV에 의거 링크되어 저압 배터리로 전달되며, 저압 배터리는 직류 형태의 저전압을 충전한다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예는 절연 DC-DC 컨버터의 스위치 소자의 한 레그와 고압용 변압기의 2차측 및 저압 변압기의 1차측이 공유됨에 따라, 고압 및 저압 동시 충전 시 저압 변압부(500)의 1차측 일단의 입력 전류 ib는 고압 변압부(300)의 2차측 전류 ia와 저압 변압부(500)의 1차측 타단의 입력 전류 ic의 차임을 확인할 수 있고, 이에 저압 및 고압 동시 충전 모드 시 저압 변압기의 1차측 입력 전류 ib 상쇄로 인한 스위칭 손실이 감소됨을 알 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여 고압 배터리의 방전 및 저압 배터리의 충전 모드를 수행하는 과정을 설명한다.
고압 배터리에 충전된 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압은 턴온 상태로 스위칭되는 DC-DC 컨버터(400)의 제5 스위칭소자 S5 ~ 제10 스위칭소자 S10, 고압 변압부(300) 및 LLC 공진부(200)를 경유하여 강압되어 직류링크부(100)로 전달된다.
또한, 고압 배터리에 충전된 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압은 제5 스위칭소자 S5 ~ 제10 스위칭소자 S10, 저압 변압부(500) 및 필터부(600)를 경유하여 위상 천이 및 강압되어 저압 배터리에 충전된다.
여기서, 고압 변압부(300) 및 저압 변압부(500)의 각 변압기에 의거 에너지를 축적하고 축적된 에너지를 방출함에 따라 권선비에 따라 승압 및 강압하는 과정은 충전기에 이미 적용하고 있는 구성으로 본 명세서 상에서는 구체적으로 명시하지 않지만, 당업자의 수준에서 이해되어야 할 것이다.
한편, 도 5 및 도 6을 참조하여 저압 배터리의 충전 모드에 대해 설명한다.
고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압은 제7 스위칭소자 S7 ~ 제10 스위칭소자 S10에 의거 저압 변압부(500)의 1차측으로 전달되며, 저압 변압부(500)의 1차측의 링크 전압은 변압기에 의거 위상 천이되면서 강압된다. 여기서, 제7 스위칭소자 S7 및 제8 스위칭소자 S8과 제9 스위칭소자 S9 및 제10 스위칭소자 S10는 위상 차(1)를 가지고 상호 상보적으로 스위칭된다.
이에 제7 스위칭소자 S7 ~ 제10 스위칭소자 S10의 상보적 스위치 동작에 의거 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압의 위상이 변동되고, 변동된 위상을 가지는 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압은 변압기의 1차측에 전달된다.
한 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압의 강압은 저압 변압부(500)의 변압기의 1차측 및 2차측 권선 비에 의거 이루어진다.
이에 고압 변압부(300)의 2차측 전류 ia는 0이고, 저압 변압부(500)의 1차측 일단의 입력 전류 ib는 고압 변압부(300)의 2차측 전류 ia와 저압 변압부(500)의 1차측 타단의 입력 전류 ic의 차로서 제8 스위칭소자 S8및 제10 스위칭소자 S10가 턴온 상태일 때 선형적으로 양의 방향으로 증가하다가 제9 스위칭소자 S9가 턴온 상태로 스위칭될 때 리니어하게 감소된다.
그리고 제7 스위칭 S7 및 제9 스위칭소자 S9가 턴온 상태일 때 위상 천이되어 저압 변압부(500)의 1차측 일단의 입력 전류 ib는 음의 방향으로 감소된다.
또한, 저압 변압부(500)의 1차측 타단의 입력 전류 ic은 저압 변압부(500)의 1차측 일단의 입력 전류 ib의 반대로 선형적으로 감소하다가 증가된다.
그리고, 저압 변압부(500)의 출력 신호는 필터부(600)의 제1 다이오드 D1 및 제2 다이오드 D2과 제1 필터용 인덕터 Lf1및 제2 필터용 인덕터 Lf2에 의거 필터링되어 직류 형태로 변환되며, 이때 직류 형태의 저전압은 고압 출력용 캐패시터 CHV의 링크 전압 보다 낮은 값을 가진다.
이러한 직류 형태의 전압은 저압 출력용 캐패시터 CLV에 의거 링크되어 저압 배터리로 전달되며, 저압 배터리는 직류 형태의 저전압을 충전한다.
도 7는 도 5에 도시된 저압 배터리의 충전 모드의 다른 예시도이고, 도 8은 도 6의 저압 충전 모드의 다른 예시도의 출력 파형도로서, 도 7 및 도 8을 참조하면, 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압은 제7 스위칭소자 S7 ~ 제10 스위칭소자 S10에 의거 저압 변압부(500)의 1차측으로 전달되며, 저압 변압부(500)의 1차측의 고압은 저압용 변압기에 의거 위상 천이되면서 강압된다. 이때 LLC 컨버터(200)의 스위칭부(210)의 제1 스위칭소자 S1 ~ 제4 스위칭소자 S4는 턴오프 상태로 유지된다.
이때 제5 스위칭소자 S5 ~ 제10 스위칭소자 S10의 상보적 스위치 동작에 의거 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압의 위상이 변동되고, 변동된 위상을 가지는 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압은 변압기의 1차측에 전달된다.
또한 고압 출력용 캐패시터 CHV의 고전압의 강압은 저압 변압부(500)의 저압용 변압기의 1차측 및 2차측 권선 비에 의거 이루어진다.
이에 고압 변압부(300)의 2차측 전류 ia는 제5 스위칭소자 S5가 턴오프 상태로 스위칭될 때 선형적으로 감소하다가 제5 스위칭소자 S5와 상보적으로 스위칭동작되는 제6 스위칭소자 S6가 턴온 상태로 스위칭될 때 선형적으로 증가된다.
저압 변압부(500)의 1차측 일단의 입력 전류 ib는 고압 변압부(300)의 2차측 전류 ia와 저압 변압부(500)의 1차측 타단의 입력 전류 ic의 차로서 제8 스위칭소자 S8및 제10 스위칭소자 S10가 턴온 상태일 때 선형적으로 양의 방향으로 증가하다가 제9 스위칭소자 S9가 턴온 상태로 스위칭될 때 리니어하게 감소된다.
그리고 제7 스위칭 S7 및 제9 스위칭소자 S9가 턴온 상태일 때 위상 천이되어 저압 변압부(500)의 1차측 일단의 입력 전류 ib는 음의 방향으로 감소된다.
도 8을 참조하면, 입력 전류 ib는 인덕터 Lm에 의거 영전압 스위칭 동작을 통해 소프트 스위칭이 수행되며, 소프트 스위칭 범위가 확장됨을 알 수 있다.
또한, 저압 변압부(500)의 저압용 변압기의 1차측 타단의 입력 전류 ic은 제9 스위칭소자 S9 및 제10 스위칭소자 S10의 영전압 스위칭 동작에 의거 저압 변압부(500)의 1차측 일단의 입력 전류 ib의 반대로 선형적으로 감소하다가 증가됨을 확인할 수 있다.
그리고, 저압 변압부(500)의 출력 신호는 필터부(600)의 제1 다이오드 D1 및 제2 다이오드 D2과 제1 필터용 인덕터 Lf1및 제2 필터용 인덕터 Lf2에 의거 필터링되어 직류 형태로 변환되며, 이때 직류 형태의 저전압은 고압 출력용 캐패시터 CHV의 링크 전압 보다 낮은 값을 가진다.
이러한 직류 형태의 전압은 저압 출력용 캐패시터 CLV에 의거 링크되어 저압 배터리로 전달되며, 저압 배터리는 직류 형태의 저전압을 충전한다.
여기서, 고압이라 함은 200V ~ 400V의 전기 자동차의 배터리에 충전하는 전압으로 통칭하고, 저압이라 함은 9V ~ 16V의 전기 자동차의 램프 등의 전장품을 동작하기 위한 전압을 통칭하나 이와 같은 고저 개념에 관한 통칭에 의해 본 발명의 보호범위가 제한되는 것은 아니다.
도 9는 고압 및 저압 일체용 충전 장치의 다른 실시 예를 보인 도면이고, 도 10는 도 9의 충전 장치의 고압 및 저압 동시 충전 시 동작 파형도이며, 도 11은 도 9의 충전 장치의 고압 방전 및 저압 충전 시 동작 파형도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 고압 및 저압 일체용 충전 장치는 도 1의 고압 및 저압 일체용 충전 장치와 동일 또는 유사한 구성을 갖추되, 여기서, 공진 컨버터(200')은 직류 링크부(100)의 출력단에 접속되는 LL 공진회로에 의거 직류링크 전압이 공진되고 공진 주파수 형태의 출력 신호를 전달하는 구성을 갖추며, 이에 스위칭부(210') 및 LL공진부(220')로 구비된다.
즉, 도 9 참조하면, 스위칭부(210')는 일 례로 풀 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 S1 ~ 제4 스위칭소자 S4로 구비되며, 외부로부터 공급되는 스위칭 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 직류링크 전압 Vd를 LL 공진부(220')로 전달한다.
그리고, LL 공진부(220')는 제3 스위칭소자 S3의 타단과 제1 스위칭소자 S1의 타단에 직렬로 연결된 제1 인덕터 Lr 및 제2 인덕터 Lm를 포함하여 상기 스위칭부(210')를 통과한 직류링크 전압에 대해 LLC 공진 시켜 고압 변압부(300')로 전달한다.
이에 도 10 및 도 11을 참조하면, 고압 및 저압 동시 충전 모드 시, 고압 방전과 저압 충전 시, 및 저압 충전 모드 시 스위칭부(210') 및 LL 공진부(220')에 의거 DC-DC 컨버터(400)의 제5 스위칭소자 S5 및 제6 스위칭소자 S6의 스위칭 동작 시 영전압 스위칭 제어로 수행됨을 확인할 수 있다.
도 12는 도 9의 공진 컨버터(200)에 대한 다른 실시 예를 보인 도면으로서, 직류 링크부(100), 공진 컨버터(200"), 고압 변압부(300), DC-DC 컨버터(400), 저압 변압부(500), 및 필터부(600) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서, 고압 변압부(300)는 LL 공진부(220')의 공진 주파수 형태의 출력 신호를 위상 천이 및 승압하여 DC-DC 컨버터(400)로 전달하는 기능을 수행한다.
이러한 위상 천이 및 승압하는 일련의 과정은 전술한 저압 변압부(500)에서 수행되는 위상 천이 및 승압하는 기능으로 자세한 원용은 생략한다.
또한, DC-DC 컨버터(400), 저압 변압부(500), 및 필터부(600)는 도 12의 도시된 DC-DC 컨버터(400), 저압 변압부(500), 및 필터부(600)에서 수행되는 기능이므로, 본 명세서 상에서는 이에 대한 구체적으로 명시하지 아니하였으나 당업자 수준에서 이해되어야 할 것이다.
도 13은 도 12의 공진 컨버터(200)에 대한 다른 실시 예로서, 도 13을 참조하면, 공진 컨버터(200")는 직류링크 전압을 분배하는 분배용 캐패시터 Cr1, Cr2와 하프 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 S1 및 제2 스위칭소자 S2로 구비되고, 제1 스위칭소자 S1 및 제2 스위칭소자 S2의 타단과 분배용 캐패시터 Cr1의 타단 사이에 직렬로 연결된 제1 인덕터 Lr 및 제2 인덕터 Lm를 포함하여 상기 직류링크 전압에 대해 LLC 공진시켜 고압 변압부(300)로 전달한다.
이에 직류 링크부(100)의 출력단에 접속되는 분배용 캐패시터 Cr1, Cr2 및 인덕터 Lr, Lm에 의거 직류링크 전압이 공진되고 공진 주파수 형태의 출력 신호는 DC-DC 컨버터(400)에 전달된다.
여기서, 도 13의 고압 변압부(300), DC-DC 컨버터(400), 저압 변압부(500), 및 필터부(600)는 도 12에 도시된 고압 변압부(300), DC-DC 컨버터(400), 저압 변압부(500), 및 필터부(600에 대한 구성과 동일 또는 유사하여 본 명세서 상에서는 이에 대한 구체적으로 명시하지 아니하였으나 당업자 수준에서 이해되어야 할 것이다.
도 14는 또 다른 실시 예의 고압 및 저압 일체용 충전장치의 구성을 보인 도면으로서, 도 14를 참조하면, 고압 및 저압 일체용 충전장치는 제1 공진 컨버터(2001) 및 제2 공진 컨버터(2002)와, 제1 고압 변압부(3001) 및 제2 고압 변압부(3002)와, 제1 DC-DC 컨버터(4001) 및 제2 DC-DC 컨버터(4002)와, 저압 변압부(500) 및 필터부(600) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 공진 컨버터(2001)는 직류링크 전압의 입단과 타단 사이에 접속되어 게이트 드라이버의 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하는 제11 스위칭소자 S11~ 제14 스위칭소자 S14로 구비되고, 상기 제11 스위칭소자 S11과 제13 스위칭소자 S13의 타단에 각각 LC 공진용 인덕터(Lr11) 및 캐패시터(Cr11)을 연결되어 직렬링크 전압을 DC 컨버팅한 다음 LC 공진하여 제1 고압 변압부(3001)로 전달한다.
그리고, 제1 고압 변압부(3001)는 고압용 변압기로 구비되고 공진된 주파수 형태의 출력 신호를 위상 천이 및 승압하여 제1 DC-DC 컨버터(4001)로 전달한다. 여기서, 제11 스위칭소자 S11~ 제14 스위칭소자 S14의 상호 스위치 동작에 따른 고압용 변압기의 위상 천이 과정과 고압용 변압기의 1차측 및 2차측 권선비에 의거 승압하는 과정은 도 1에 도시된 저압 변압부(500)의 위상 천이 과정 및 권선비에 의거한 강압 과정과 동일 또는 유사하여 본 명세서 상에서는 이에 대한 구체적으로 명시하지 아니하였고, 이는 당업자 수준에서 이해되어야 할 것이다.
제2 공진 컨버터(2002)는 직류링크 전압의 입단과 타단 사이에 접속되어 게이트 드라이버의 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하는 제15 스위칭소자 S15~ 제18 스위칭소자 S18로 구비되고, 상기 제15 스위칭소자 S15과 제17 스위칭소자 S17의 타단에 각각 LC 공진용 인덕터(Lr12) 및 캐패시터(Cr12)을 연결되어 직렬링크 전압을 DC 컨버팅한 다음 LC 공진하여 제2 고압 변압부(3002)로 전달한다.
그리고, 제2 고압 변압부(3002)는 고압용 변압기로 구비되고 공진된 주파수 형태의 출력 신호를 위상 천이 및 승압하여 제2 DC-DC 컨버터(4002)로 전달한다. 여기서, 제15 스위칭소자 S15~ 제18 스위칭소자 S18의 상호 스위치 동작에 따른 고압용 변압기의 위상 천이 과정과 고압용 변압기의 1차측 및 2차측 권선비에 의거 승압하는 과정은 도 1에 도시된 저압 변압부(500)의 위상 천이 과정 및 권선비에 의거한 강압 과정과 동일 또는 유사하여 본 명세서 상에서는 이에 대한 구체적으로 명시하지 아니하였고, 이는 당업자 수준에서 이해되어야 할 것이다.
또한, 저압 변압부(500) 및 필터부(600)는 도 1에서 전술된 저압 변압부(500) 및 필터부(600)의 구성 및 기능으로 자세한 원용을 생략한다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 예시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 외부로부터 공급되는 교류 전원에 대해 변환된 직류 전원을 링크시켜 직류링크 전압을 출력하는 직류 링크부;
    상기 직류 링크부의 출력단에 접속되는 직류링크 전압이 공진되고 공진 주파수 형태의 출력 신호를 전달하는 공진 컨버터;
    상기 공진 컨버터의 출력단에 접속되고, 권선비에 의거 공진 컨버터의 출력 신호를 승압하는 고압 변압부;
    상기 고압 변압부의 2차측에 접속되어 고압 변압부의 출력 신호를 직류 형태의 전압으로 변환한 다음 링크시키고, 링크된 직류 전압을 고압 배터리에 충전하는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
    상기 DC-DC 컨버터 타단에 연결되고 상기 DC-DC 컨버터의 직류 전압의 위상을 천이하고 권선비에 의거한 직류 전압을 강압하여 출력하는 저압 변압부; 및
    상기 저압 변압부의 출력 신호에 대해 필터링을 수행하는 필터부를 더 포함하고,
    상기 공진 컨버터는
    제1 공진 컨버터 및 제2 공진 컨버터로 구비되고,
    상기 제1 공진 컨버터는,
    다수의 스위치 소자로 구비되고 직류링크 전압의 입단과 타단 사이에 접속되어 게이트 드라이버의 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 직류링크 전압을 통과시키는 제1 스위칭부; 및
    상기 제1 스위칭부의 일단과 타단에 각각 LC 공진용 인덕터 및 캐패시터를 연결하여 직렬링크 전압을 DC 컨버팅한 다음 LC 공진하는 제2 LC 공진부를 포함하고,
    상기 제2 공진 컨버터는,
    다수의 스위치 소자로 구비되고 직류링크 전압의 입단과 타단 사이에 접속되어 게이트 드라이버의 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 직류링크 전압을 통과시키는 제2 스위칭부; 및
    상기 제2 스위칭부의 일단과 타단에 각각 LC 공진용 인덕터 및 캐패시터를 연결하여 직렬링크 전압을 DC 컨버팅한 다음 LC 공진하는 제2 LC 공진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 및 저압 일체용 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공진 컨버터는
    외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 상기 직류링크 전압을 통과시키는 풀 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 ~ 제4 스위칭소자를 포함하는 스위칭부; 및
    상기 제1 스위칭소자 ~ 제4 스위칭소자의 각 타단에 직렬로 연결된 제1 인덕터 및 제1 캐패시터 및 상기 인덕터와 캐패시터 사이에 연결되는 제2 인덕터를 포함하여 상기 스위칭부를 통과한 직류링크 전압에 대해 LLC 공진시켜 고압 변압부로 전달하는 LLC 공진부로 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 및 저압 일체용 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공진 컨버터는,
    상기 직렬링크 전압을 분배하여 상기 고압 변압부의 1차측 타단에 전달하는 분배용 제1 및 제2 캐패시터와, 하프 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 및 제2 스위칭소자로 구비되고,
    상기 제1 스위칭소자의 타단과 상기 제1 캐패시터의 출력단 사이에 접속되는 제1 인덕터 및 상기 제1 인덕터의 출력단에 연결되는 제2 인덕터를 포함하여 상기 직류링크 전압에 대해 LLC 공진시켜 고압 변압부로 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 및 저압 일체용 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공진 컨버터는,
    외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭 동작하여 상기 직류링크 전압을 통과시키는 풀 브릿지 형태의 제1 스위칭소자 ~ 제4 스위칭소자를 포함하는 스위칭부; 및
    상기 제1 스위칭소자 ~ 제4 스위칭소자의 각 타단에 직렬로 연결된 제1 인덕터 및 상기 제1 인덕터의 출력단에 연결되는 제2 인덕터를 포함하여 상기 스위칭부를 통과한 직류링크 전압에 대해 LL 공진시켜 고압 변압부로 전달하는 LL 공진부로 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 및 저압 일체용 충전 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 고압 변압부는,
    제1 고압 변압부 및 제2 고압 변압부를 포함하고,
    상기 제1 고압 변압부는 고압용 변압기로 구비되고 상기 제1 공진 컨버터의 공진된 주파수 형태의 출력 신호를 위상 천이 및 승압하도록 구비되고,
    상기 제2 고압 변압부는
    고압용 변압기로 구비되고 상기 제2 공진 컨버터의 공진된 주파수 형태의 출력 신호를 위상 천이 및 승압하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 및 저압 일체용 충전 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는,
    제1 DC-DC 컨버터 및 제2 DC-DC 컨버터로 구비되고,
    상기 제1 DC-DC 컨버터는, 다수의 스위칭 소자로 구비되고 외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭동작하여 상기 제1 고압 변압부의 출력 신호를 직류 형태로 변환하여 고압 배터리로 전달하도록 구비되고,
    상기 제2 DC-DC 컨버터는, 다수의 스위칭 소자로 구비되고 외부로부터 공급되는 게이트 신호에 의거 상호 상보적으로 스위칭동작하여 상기 제2 고압 변압부의 출력 신호를 직류 형태로 변환하여 고압 배터리로 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 및 저압 일체용 충전 장치.
  8. 제2항 내지 제4항 중 한 항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는,
    상기 제1 변압기의 2차측 출력단의 일단과 타단에 각각 병렬로 접속되어 상호 상보적으로 스위칭동작되어 상기 고압 변압부의 출력 신호를 직류 형태로 변환하는 제5 스위칭소자 ~ 제8 스위칭소자; 및
    상기 제5 스위칭소자 및 제7 스위칭소자와 제6 스위칭소자 및 제8 스위칭소자 사이에 연결되어 직류 전압을 링크시켜 링크된 고압을 고압 배터리로 전달하는 고압 출력용 캐패시터를 포함하고,
    상기 고압 변압부의 2차측 타단에 접속된 저압 변압부의 1차측 타단에 병렬로 접속되어 상호 상보적으로 스위칭 동작되어 상기 고압 출력용 캐패시터의 고압을 상기 저압 변압부로 전달하는 제9 스위칭소자 및 제10 스위칭소자로 구비될 수 있다.
  9. 제8항에 있어서, 상기 저압 변압부는,
    상기 제9 스위칭소자의 타단에 연결되어 누설 전류를 제거하는 인덕터와,
    상기 고압 변압부의 1차측 타단과 상기 제7 스위칭소자의 타단 사이에 1차측 일단이 연결되고 상기 인덕터의 출력단에 1차측 타단이 접속되어 상기 제9 스위칭소자 및 제10 스위칭소자를 경유하여 전달받은 고압 출력용 캐패시터의 출력 전압에 대해 권선비에 의거 강압한 다음 위상 천이시키는 저압용 변압기로 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 및 저압 일체용 충전 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 필터부는,
    상기 저압용 변압기의 2차측의 일단과 타단 사이에 각각 접속되어 상기 제2 변압기의 출력 신호를 반파 정류시키는 제1 다이오드 및 제2 다이오드; 및
    상기 제1 다이오드의 출력단과 제2 변압기의 2차측 일단에 접속되고 상기 제2 다이오드의 출력단과 제2 변압기의 2차측 일단에 타단에 각각 접속되어 반파 정류된 제1 다이오드 및 제2 다이오드의 출력 신호 각각에 대해 기 정해진 인덕턴스에 의거 필터링을 수행하는 제1 필터용 인덕터 및 제2 필터용 인덕터; 및
    상기 제1 필터용 인덕터 및 제2 필터용 인덕터의 출력 전압을 직렬 형태로 링크시켜 상기 고압 배터리 보다 작은 저전압을 저압 배터리로 제공하는 저압 출력용 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 및 저압 일체용 충전 장치.
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