KR102595786B1 - V2g용 양방향 dc-dc컨버터 - Google Patents

V2g용 양방향 dc-dc컨버터 Download PDF

Info

Publication number
KR102595786B1
KR102595786B1 KR1020220016020A KR20220016020A KR102595786B1 KR 102595786 B1 KR102595786 B1 KR 102595786B1 KR 1020220016020 A KR1020220016020 A KR 1020220016020A KR 20220016020 A KR20220016020 A KR 20220016020A KR 102595786 B1 KR102595786 B1 KR 102595786B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacitor
switch
series
parallel
switch element
Prior art date
Application number
KR1020220016020A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230119817A (ko
Inventor
이정환
Original Assignee
호남대학교 산학협력단
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 호남대학교 산학협력단 filed Critical 호남대학교 산학협력단
Priority to KR1020220016020A priority Critical patent/KR102595786B1/ko
Publication of KR20230119817A publication Critical patent/KR20230119817A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102595786B1 publication Critical patent/KR102595786B1/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
    • H02M3/02—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L55/00—Arrangements for supplying energy stored within a vehicle to a power network, i.e. vehicle-to-grid [V2G] arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/322—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means the battery being on-board an electric or hybrid vehicle, e.g. vehicle to grid arrangements [V2G], power aggregation, use of the battery for network load balancing, coordinated or cooperative battery charging
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0038—Circuits or arrangements for suppressing, e.g. by masking incorrect turn-on or turn-off signals, e.g. due to current spikes in current mode control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • 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
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 V2G용 양방향 DC-DC컨버터에 관한 것으로서, 제1커패시터의 양단과 각각 접속되어 외부로 노출되며 V2G 지원용으로 이용되는 제1 및 제2 접속단자와, 제2커패시터의 양단과 각각 접속되어 외부로 노출되며 DC 그리드용으로 이용되는 제3 및 제4접속단자와, 상호 직렬상으로 접속되며 제1커패시터와 병렬상으로 접속된 제1 및 제2스위치소자와, 상호 직렬상으로 접속되며 제2커패시터와 병렬상으로 접속된 제3 및 제4스위치소자와, 일단은 제1 및 제2스위치 소자 사이의 제1직렬접속선에 접속되어 있고, 타단은 제3 및 제4스위치 소자 사이의 제2직렬접속선에 접속된 인덕터와, 제1 및 제2접속단자와 제1커패시터 사이에 제1커패시터와 병렬상으로 접속된 제5스위치 소자와, 제5스위치소자와 직렬로 접속된 제1저항소자로 구축된 제1방전지원부와, 제3 및 제4접속단자와 제2커패시터 사이에 제2커패시터와 병렬상으로 접속된 제6스위치 소자와, 제6스위치소자와 직렬로 접속된 제2저항소자로 구축된 제2방전지원부를 구비한다. 이러한 V2G용 양방향 DC-DC컨버터에 의하면, 넓은 입력 동작범위를 지원하며 돌입전류를 제한하여 작동 안정성을 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다. 본 과제(결과물)는 2021년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과입니다.(2021RIS-002)

Description

V2G용 양방향 DC-DC컨버터{Bi-directional DC/DC Converter for V2G}
본 발명은 V2G용 양방향 DC-DC컨버터에 관한 것으로서, 상세하게는 넓은 입력 동작범위를 지원하며 돌입전류를 제한하는 V2G용 양방향 DC-DC컨버터에 관한 것이다. 본 과제(결과물)는 2021년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과입니다.(2021RIS-002)
현재 전력 사용량은 갈수록 증가하고 있으나 환경 문제 등으로 인해 발전량을 증가시키는 것에 한계가 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 효율적인 전력 사용과 수요관리(demand response)에 대한 개발이 중요한 문제로 대두되고 있다.
한편, 전기자동차(Electric Vehicle, EV)의 지속적인 증가와 배터리 기술의 발전으로 전기자동차에 장착된 배터리를 하나의 전력저장장치(Energy Storage System, ESS)로써 수요관리에 이용하는 방안이 대두되고 있다. 전기자동차의 주행거리 증가를 위한 연구는 전기자동차의 배터리 용량을 계속적으로 증가시키고 있으며 전기자동차의 배터리 용량도 작은 용량이 아니어서 다수의 전기자동차를 이용한다면 부하량이 높은 수용가의 수요관리에 충분히 적용할 수 있다. 따라서, 양방향으로 충/방전이 가능한 V2G(Vehicle To Grid) 시스템에 대해 국내 공개 특허 제10-2020-0087294호 등 다양하게 제안되고 있다.
따라서, 이러한 V2G 시스템에 적용되는 V2G용 양방향 DC-DC컨버터의 경우 넓은 입력 동작범위 갖으며 전력변환 효율이 높은 구조가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 넓은 입력 동작범위를 지원하며 돌입전류를 제한하는 V2G용 양방향 DC-DC컨버터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 V2G용 양방향 DC-DC컨버터는 제1커패시터의 양단과 각각 접속되어 외부로 노출되며 V2G 지원용으로 이용되는 제1 및 제2 접속단자와; 제2커패시터의 양단과 각각 접속되어 외부로 노출되며 DC 그리드용으로 이용되는 제3 및 제4접속단자와; 제어신호의 유무에 따라 턴온 또는 턴오프 되며 상호 직렬상으로 접속되며 상기 제1커패시터와 병렬상으로 접속된 제1 및 제2스위치소자와; 제어신호의 유무에 따라 턴온 또는 턴오프 되며 상호 직렬상으로 접속되며 상기 제2커패시터와 병렬상으로 접속된 제3 및 제4스위치소자와; 일단은 상기 제1 및 제2스위치 소자 사이의 제1직렬접속선에 접속되어 있고, 타단은 상기 제3 및 제4스위치 소자 사이의 제2직렬접속선에 접속된 인덕터와; 상기 제1 및 제2접속단자와 상기 제1커패시터 사이에 상기 제1커패시터와 병렬상으로 접속되며 제어신호의 유무에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프 되는 제5스위치 소자와, 상기 제5스위치소자와 직렬로 접속된 제1저항소자로 구축된 제1방전지원부와; 상기 제3 및 제4접속단자와 상기 제2커패시터 사이에 상기 제2커패시터와 병렬상으로 접속되며 제어신호의 유무에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프 되는 제6스위치 소자와, 상기 제6스위치소자와 직렬로 접속된 제2저항소자로 구축된 제2방전지원부;를 구비한다.
또한, 상기 제2접속단자와 상기 제4접속단자는 제1공통선을 통해 상호 접속된 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 상기 제1접속단자로부터 상기 제1커패시터로 이어지는 제1공급선 상에 설치되어 제어신호에 따라 상기 제1공급선을 접속 또는 개방시키는 제1릴레이스위치와; 상기 제1릴레이 스위치와 병렬상으로 접속되며 제어신호에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프되는 제7스위치소자와, 상기 제7스위치 소자와 직렬상으로 접속된 제3저항소자를 포함하는 제1돌입전류제한부와; 상기 제3접속단자로부터 상기 제2커패시터로 이어지는 제2공급선 상에 설치되어 제어신호에 따라 상기 제2공급선을 접속 또는 개방시키는 제2릴레이스위치와; 상기 제2릴레이 스위치와 병렬상으로 접속되며 제어신호에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프되는 제8스위치소자와, 상기 제8스위치 소자와 직렬상으로 접속된 제4저항소자를 포함하는 제2돌입전류제한부;를 더 구비한다.
본 발명에 따른 V2G용 양방향 DC-DC컨버터에 의하면, 넓은 입력 동작범위를 지원하며 돌입전류를 제한하여 작동 안정성을 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 V2G용 양방향 DC-DC컨버터를 나타내 보인 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 V2G용 양방향 DC-DC컨버터를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 V2G용 양방향 DC-DC컨버터를 나타내 보인 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 V2G용 양방향 DC-DC컨버터(100)는 제1커패시터(C1), 제1 및 제2 접속단자(111)(112), 제3 및 제4접속단자(113)(114), 제1 내지 제4스위치소자(Q1 내지 Q4)(121 내지 124), 인덕터(L)(130), 제1방전지원부(140), 제2방전지원부(150), 제1 및 제2릴레이스위치(RL1)(RL2)(161)(162), 제1 및 제2돌입전류제한부(170)(180), 제1 내지 제3전류센서(CT1 내지 CT3) 및 제어부(200)를 구비한다.
V2G용 양방향 DC-DC컨버터(100)는 인덕터(130)를 기준으로 양방향으로 대칭되는 구조로 구축되어 있다.
제1 및 제2 접속단자(111)(112)는 전기 자동차(미도시)에 장착된 배터리(미도시)와 접속하기 위한 단자이다. 즉, 제1 및 제2 접속단자(111)(112)는 제1커패시터(C1)의 양단과 각각 접속되어 외부로 노출되며 V2G 지원용으로 이용된다.
제1커패시터(C1)는 전기 자동차의 배터리 측 커패시터에 해당하며 제1 및 제2 접속단자(111)(112) 사이에 직렬로 접속되어 있다.
제3 및 제4접속단자(113)(114)는 DC그리드(Grid)와 접속되기 위한 단자이다. 즉, 제3 및 제4접속단자(113)(114)는 제2커패시터(C2)의 양단과 각각 접속되어 외부로 노출되며 DC 그리드 용으로 이용된다.
여기서, 제2접속단자(112)와 제4접속단자(114)는 제1공통선(118)을 통해 상호 공통으로 접속되어 있다.
제2커패시터(C2)는 DC 그리드측 커패시터에 해당하며 제3 및 제4 접속단자(111)(112) 사이에 직렬로 접속되어 있다.
제1 내지 제4스위치소자(Q1 내지 Q4)(121 내지 124)는 인덕터(L)(130) 및 제1 및 제2커패시터(C1)(C2)와 함께 전력을 양방향으로 변환하며 승압 및 강압하여 출력하는 전력변환부에 해당한다.
제1 및 제2스위치소자(Q1)(Q2)(121)(122)는 제어부(200)의 턴온 또는 턴 오프에 해당하는 제어신호의 유무에 따라 턴온 또는 턴오프 되며 상호 직렬상으로 접속되며 제1커패시터(C1)와 병렬상으로 접속되어 있다.
제3 및 제4스위치소자(Q3)(Q4)(123)(124)는 제어부(200)의 턴온 또는 턴 오프에 해당하는 제어신호의 유무에 따라 턴온 또는 턴오프 되며 상호 직렬상으로 접속되며 제2커패시터(C2)와 병렬상으로 접속되어 있다.
제1 내지 제4스위치 소자(121 내지 124) 각각에는 역방향으로의 전류도통경로를 제공하는 환류용 다이오드가 병렬로 접속되어 있다.
인덕터(130)는 일단이 제1 및 제2스위치 소자(Q1)(Q2)(121)(122) 사이의 제1직렬접속선(125)에 접속되어 있고, 타단은 제3 및 제4스위치 소자(Q3)(Q4)(123)(124) 사이의 제2직렬접속선(126)에 접속되어 있다.
제1방전지원부(140)는 제1 및 제2접속단자(111)(112)와 제1커패시터(C1) 사이에 제1커패시터(C1)와 병렬상으로 접속되며 스위치온 또는 스위치 오프에 해당하는 제어신호의 유무에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프 되는 제5스위치 소자(Sa)(141)와, 제5스위치소자(141)와 직렬로 접속된 제1저항소자(Ra)(142)로 구축되어 있다.
제2방전지원부(150)는 제3 및 제4접속단자(113)(114)와 제2커패시터(C2) 사이에 제2커패시터(C2)와 병렬상으로 접속되며 스위치 온 또는 스위치 오프에 해당하는 제어신호의 유무에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프 되는 제6스위치 소자(Sb)(151)와, 제6스위치소자(Sb)(151)와 직렬로 접속된 제2저항소자(Rb)(152)로 구축되어 있다.
제1릴레이스위치(RL1)(161)는 제1접속단자(111)로부터 제1커패시터(C1)로 이어지는 제1공급선(115) 상에 직렬상으로 설치되어 스위치 온 또는 스위치 오프에 해당하는 제어신호에 따라 제1공급선(115)을 접속 또는 개방시킨다.
제2릴레이스위치와(RL2)(162)는 제3접속단자(113)로부터 제2커패시터(C2)로 이어지는 제2공급선(116) 상에 직렬상으로 설치되어 스위치 온 또는 스위치 오프에 해당하는 제어신호에 따라 제2공급선(116)을 접속 또는 개방시킨다.
제1돌입전류제한부(170)는 제1릴레이 스위치(RL1)(161)와 병렬상으로 접속되며 스위치 온 또는 스위치 오프에 해당하는 제어신호에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프되는 제7스위치소자(Sc)(171)와, 제7스위치 소자(Sc)(171)와 직렬상으로 접속된 제3저항소자(Rc)(172)로 구축되어 있다.
제2돌입전류제한부(180)는 제2릴레이 스위치(RL2)(162)와 병렬상으로 접속되며 스위치 온 또는 스위치 오프에 해당하는 제어신호에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프되는 제8스위치소자(Sd)(181)와, 제8스위치 소자(Sd)(181)와 직렬상으로 접속된 제4저항소자(Rd)(182)로 구축되어 있다.
제1전류센서(CT1)는 인덕터(130)에 흐르는 전류를 검출하도록 설치되어 있다.
제2전류센서(CT2)는 제1커패시터(C1)와 제1접속단자(111) 사이에 흐르는 전류를 검출하도록 설치되어 있다.
제3전류센서(CT3)는 제2커패시터(C2)와 제3접속단자(113) 사이에 흐르는 전류를 검출하도록 설치되어 있다.
제어부(200)는 DC 그리드로부터 배터리측으로 전력을 공급하는 충전모드 또는 배터리에 충전된 전력을 DC 그리드로 공급하는 방전모드를 선택하는 모드선택신호에 대응되게 전력이 공급되도록 제1 내지 제4스위치소자(Q1 내지 Q4)(121 내지 124) 및 제1 및 제2릴레이스위치(RL1)(RL2)(161)(162), 제1 및 제2돌입전류제한부(170)(180)를 제어한다. 제어부(200)는 제1 내지 제3전류센서(CT1 내지 CT3)에서 검출되는 전류정보를 이용하여 제1 내지 제4스위치소자(Q1 내지 Q4)(121 내지 124) 중 스위칭 대상으로 선택된 스위치 소자에 대한 구동 듀티의 조정 및 앞서 설명된 나머자 제어대상 요소에 대한 구동 여부를 결정한다.
제어부(200)는 초기 전력공급을 개시할 때는 돌입전류를 제한하도록 제1 및 제2릴레이스위치(RL1)(RL2)(161)(162) 및 제1 및 제2돌입전류제한부(170)(180)를 제어한다. 즉, 제어부(200)는 배터리로부터 DC 그리드로 전력을 공급하는 방전모드로 결정된 경우 초기에 제1릴레이스위치(RL1)(161)는 오프시키고, 제1돌입전류제한부(170)의 제7스위치소자(171)는 턴온시킨 상태에서 전력공급이 이루어지게 하고 설정된 시간이 경과하거나 제2전류센서(CT2)에서 검출된 전류가 설정된 기준전류 이하로 판단되면 제7스위치소자(171)는 스위치 오프시키고, 제1릴레이스위치(RL1)를 턴온 시킨다.
마찬가지로, 제어부(200)는 DC 그리드로부터 배터리 전력을 공급하는 충전모드로 결정된 경우 초기에 제2릴레이스위치(RL2)(162)는 오프시키고, 제2돌입전류제한부(180)의 제8스위치소자(181)는 턴온시킨 상태에서 전력공급이 이루어지게 하고 설정된 시간이 경과하거나 제3전류센서(CT3)에서 검출된 전류가 설정된 기준전류 이하로 판단되면 제8스위치소자(181)는 스위치 오프시키고, 제2릴레이스위치(RL2)를 턴온 시킨다.
또한, 제어부(200)는 배터리로부터 DC 그리드로 전력을 공급하는 방전모드로 결정되고, 설정된 전압으로 승압하도록 설정된 경우 제1스위치소자(Q1)(121)은 스위치 온상태를 유지하고, 제4스위치 소자(Q4)(124)를 턴온시켜 인덕터(130)에 전력에너지가 축적되게 하고, 이후 제4스위치 소자(Q4)(124)를 턴오프시켜 제3스위치소자(Q3)의 환류다이오드를 통해 배터리의 전압과 인덕터(130)에 축적된 전력이 합산되어 승압된 전력이 제2공급선(116)을 통해 DC그리드로 출력되게 하며, 이러한 스위칭 온/오프 과정은 반복된다. 여기서, 제4스위치 소자(Q4)(124)를 턴오프시킬때 제3스위치소자(Q3)를 턴온 시킬 수 있음은 물론이다.
이러한 전력변환과정에서 제어부(200)는 제1전류센서(CT1) 에서 검출된 전류정보를 이용하여 스위칭 듀티를 실시간으로 조정하도록 구축될 수 있다.
또한, 제어부(200)는 DC 그리드로부터 배터리로 전력을 공급하는 충전모드로 결정되고, 설정된 전압으로 강압하도록 설정된 경우 제1스위치소자(Q1)(121)은 스위치 온상태를 유지하고, 제3스위치 소자(Q3)(123)를 턴온 및 턴 오프시키는 과정을 반복하면서 인덕터(130) 및 제1커패시터(C1)에 축적된 전력에너지가 제1공급선(115)을 통해 배터리로 출력되게 한다.
이러한 승압 및 강압은 양방향에 대해 모두 변환하여 적용할 수 있다.
한편, 제어부(200)는 배터리측의 전력변환 요소에 대하 방전이 요구되는 경우 제5스위치 소자(141)를 턴온시켜 제1저항소자(142)를 통해 전력이 소모되게 한다.
마찬가지로 제어부(200)는 DC 그리드 측의 전력변환 요소에 대하 방전이 요구되는 경우 제6스위치 소자(151)를 턴온시켜 제2저항소자(152)를 통해 전력이 소모되게 한다.
여기서, 제어부(200)는 충전 또는 방전모드 수행이 완료된 경우 사용자의 접촉에 의한 감전을 방지하도록 잔류 전력을 소모시키기 위해 제5 및 제6스위치소자(141)(151)를 턴온시키도록 구축되는 것이 바람직하다.
이러한 V2G용 양방향 DC-DC컨버터(100)는 넓은 입력 동작범위를 지원하며 돌입전류를 제한하여 작동 안정성을 향상시킬 수 있으며 적용환경에 따라 승압 및 강압을 양방향에 대해 자유롭게 결정하여 전력변환을 수행할 수 있는 장점을 제공한다.
111 내지 114: 제1 내지 제4 접속단자
121 내지 124: 제1 내지 제4스위치소자
130: 인덕터
140, 150: 제1 및 제2방전지원부
150: 제2방전지원부
161, 162: 제1 및 제2릴레이스위치(RL1)(RL2)
170, 180: 제1 및 제2돌입전류제한부
200: 제어부

Claims (3)

  1. 제1커패시터의 양단과 각각 접속되어 외부로 노출되며 V2G 지원용으로 이용되는 제1 및 제2 접속단자와;
    제2커패시터의 양단과 각각 접속되어 외부로 노출되며 DC 그리드용으로 이용되는 제3 및 제4접속단자와;
    제어신호의 유무에 따라 턴온 또는 턴오프 되며 상호 직렬상으로 접속되며 상기 제1커패시터와 병렬상으로 접속된 제1 및 제2스위치소자와;
    제어신호의 유무에 따라 턴온 또는 턴오프 되며 상호 직렬상으로 접속되며 상기 제2커패시터와 병렬상으로 접속된 제3 및 제4스위치소자와;
    일단은 상기 제1 및 제2스위치 소자 사이의 제1직렬접속선에 접속되어 있고, 타단은 상기 제3 및 제4스위치 소자 사이의 제2직렬접속선에 접속된 인덕터와;
    상기 제1 및 제2접속단자와 상기 제1커패시터 사이에 상기 제1커패시터와 병렬상으로 접속되며 제어신호의 유무에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프 되는 제5스위치 소자와, 상기 제5스위치소자와 직렬로 접속된 제1저항소자로 구축된 제1방전지원부와;
    상기 제3 및 제4접속단자와 상기 제2커패시터 사이에 상기 제2커패시터와 병렬상으로 접속되며 제어신호의 유무에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프 되는 제6스위치 소자와, 상기 제6스위치소자와 직렬로 접속된 제2저항소자로 구축된 제2방전지원부;를 구비하고,
    상기 제2접속단자와 상기 제4접속단자는 제1공통선을 통해 상호 접속되어 있으며,
    상기 제1접속단자로부터 상기 제1커패시터로 이어지는 제1공급선 상에 설치되어 제어신호에 따라 상기 제1공급선을 접속 또는 개방시키는 제1릴레이스위치와;
    상기 제1릴레이 스위치와 병렬상으로 접속되며 제어신호에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프되는 제7스위치소자와, 상기 제7스위치 소자와 직렬상으로 접속된 제3저항소자를 포함하는 제1돌입전류제한부와;
    상기 제3접속단자로부터 상기 제2커패시터로 이어지는 제2공급선 상에 설치되어 제어신호에 따라 상기 제2공급선을 접속 또는 개방시키는 제2릴레이스위치와;
    상기 제2릴레이 스위치와 병렬상으로 접속되며 제어신호에 따라 스위치 온 또는 스위치 오프되는 제8스위치소자와, 상기 제8스위치 소자와 직렬상으로 접속된 제4저항소자를 포함하는 제2돌입전류제한부와;
    DC 그리드로부터 배터리측으로 전력을 공급하는 충전모드 또는 배터리에 충전된 전력을 DC 그리드로 공급하는 방전모드를 선택하는 모드선택신호에 대응되게 전력이 공급되도록 상기 제1 내지 제4스위치소자 및 상기 제1 및 제2릴레이스위치 및 상기 제1 및 제2돌입전류제한부를 제어하는 제어부;를 구비하고,
    상기 제어부는 충전 또는 방전모드 수행이 완료된 경우 사용자의 접촉에 의한 감전을 방지하도록 잔류 전력을 소모시키기 위해 상기 제5 및 제6스위치소자를 턴온시키도록 구축된 것을 특징으로 하는 V2G용 양방향 DC-DC컨버터.


  2. 삭제
  3. 삭제
KR1020220016020A 2022-02-08 2022-02-08 V2g용 양방향 dc-dc컨버터 KR102595786B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220016020A KR102595786B1 (ko) 2022-02-08 2022-02-08 V2g용 양방향 dc-dc컨버터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220016020A KR102595786B1 (ko) 2022-02-08 2022-02-08 V2g용 양방향 dc-dc컨버터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230119817A KR20230119817A (ko) 2023-08-16
KR102595786B1 true KR102595786B1 (ko) 2023-10-30

Family

ID=87848284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220016020A KR102595786B1 (ko) 2022-02-08 2022-02-08 V2g용 양방향 dc-dc컨버터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102595786B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6741169B2 (ja) * 2017-10-17 2020-08-19 株式会社村田製作所 電源装置、電力制御装置、電源装置のリレー判定方法
JP2020150701A (ja) * 2019-03-14 2020-09-17 トヨタ自動車株式会社 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2021512582A (ja) * 2018-04-13 2021-05-13 ケント ディスプレイズ インコーポレイテッド 低速放電消去を用いる液晶筆記デバイス

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6741169B2 (ja) * 2017-10-17 2020-08-19 株式会社村田製作所 電源装置、電力制御装置、電源装置のリレー判定方法
JP2021512582A (ja) * 2018-04-13 2021-05-13 ケント ディスプレイズ インコーポレイテッド 低速放電消去を用いる液晶筆記デバイス
JP2020150701A (ja) * 2019-03-14 2020-09-17 トヨタ自動車株式会社 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230119817A (ko) 2023-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8853888B2 (en) Multiple-input DC-DC converter
CN102655339B (zh) 电源系统
CN100349356C (zh) 独立电源系统
KR102050993B1 (ko) 하이브리드 태양광 충방전 에너지 저장장치
CN102097821A (zh) 并网能量存储系统以及控制并网能量存储系统的方法
KR101256077B1 (ko) 전력 제어 시스템 및 전력 제어 방법
CN102801313A (zh) 开关调节器及包含该开关调节器的电子设备
US11757297B2 (en) Battery management architectures for flow batteries
US20160072333A1 (en) Electrical energy buffering system
Khaligh A multiple-input dc-dc positive buck-boost converter topology
CN108539841A (zh) 用于混合电源系统的组合dc-dc变换器
JP2014106935A (ja) 発電システム
KR101330349B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 이용한 전력 변환 방법
KR102595786B1 (ko) V2g용 양방향 dc-dc컨버터
JP2013063010A (ja) 電源装置
CN201750199U (zh) 不断电供电装置
JP4144009B2 (ja) 可変電圧型蓄電装置およびハイブリッド型電源装置
CN102468749B (zh) 能量安全移转装置
CN215835191U (zh) 一种直流不间断电源
CN220914951U (zh) 储能电源和储能系统
US20220368215A1 (en) Power conversion system for electrically driven mobility device and method for controlling same
CN102981590A (zh) 一种计算机内嵌式智能自保护供电模块
JP2021182817A (ja) 電力システム及び充電装置
JP6247142B2 (ja) 電力制御装置および電力制御方法
JP5312998B2 (ja) 太陽電池システムおよび充電制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant