KR20110094634A - 양방향 충전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서, 단방향 컨버터의 주요회로 구조를 그대로 유지하면서, 양방향 충전동작이 가능한 전기 자동차용 양방향 충전 시스템을 제시한다. 본 발명에 따른 시스템은, 교류 전원으로부터 출력된 교류 전압을 가변 직류 전압으로 변환하면서, 전압전류의 역률을 제어하는 양방향 PFC(Power Factor Correction), 입력된 전압을 고효율로 가변출력전압 또는 가변 출력전류를 출력하는 단방향 영전압 스위칭 DC/DC 컨버터 및 그 단방향 영전압 스위칭 DC/DC 컨버터의 입력과 출력을 가변적으로 전환 할 수 있는 릴레이 구동회로를 통해 구현이 가능하다.
본 발명은 단방향 영전압 스위칭 DC/DC 컨버터를 원래의 형태를 그대로 사용하기 때문에 일반적인 양방향 충전기에 비해 FET 등의 전력용 반도체 스위치 필요 숫자가 적어지고, 충전 및 방전 모드에서 모두 고효율을 유지할 수 있으며, 제어요소가 줄어, 전력밀도 향상 및 소형 경량화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

Description

양방향 충전 시스템 {Bi-Directional Charging System}
본 발명은 양방향 충전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단방향 컨버터의 주요 회로 구조를 그대로 유지하면서, 양방향 충전동작이 가능한 전기 자동차의 충전기 회로 구조를 나타낸, 양방향 충전 시스템에 관한 것이다.
종래의 전기 자동차용 단방향 충전기의 회로구조는 크게 입력단 PFC 컨버터(100)와 단방향 DC/DC 컨버터(200), 출력단 LC필터(21, 22)로 구성되며, 그 상세구조를 살펴보면, 도 1과 같다. 도 1의 단상 교류 전원(1)은 입력단 PFC용 인덕터(2, 3)와 입력단 PFC용 FET(4, 5, 6, 7)및 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서(8)로 구성된 양방향 입력단 PFC(Power Factor Correction, 역률 보상) 컨버터(100)에 의해서 가변 직류 전압의 형태로 전압전류의 역률이 1로 유지된다. 또한, 이 가변 직류 전압은 DC/DC 1차측 FET(9, 10, 11, 12)와 DC/DC용 고주파 변압기(13), DC/DC용 정류다이오드(24, 25, 26, 27) 및 출력단 LC필터(21, 22)로 구성된 단방향 DC/DC 컨버터(200)에 의해서 절연된 가변전압, 가변전류의 형태로 배터리(23)를 충전하게 된다. 여기서, 단방향 DC/DC 컨버터(200)는 영전압 스위칭을 통해 고효율을 유지하게 되는데, 그러한 영전압 스위칭은 위상천이 제어(Phase Shift Control)을 통한 소프트웨어와 하드웨어의 기법과 회로를 구성하는 DC/DC용 고주파변압기(13)의 누설인덕턴스와 권선 커패시턴스, DC/DC용 정류다이오드(24, 25, 26, 27)의 등가 커패시턴스 등의 요소가 결합된 공진조건에 의해 달성되게 된다. 즉, 고효율을 유지하기 위한 조건을 만족시키도록 여러 가지 측면에서 조율을 해야만 한다는 것이다.
종래의 전기 자동차용 양방향 충전기의 회로구조는 크게 입력단 PFC 컨버터(100)와 양방향 DC/DC 컨버터(300), 벅 부스트 컨버터(400)로 구성되며, 그 상세구조를 살펴보면, 도 2와 같다. 도 2의 단상 교류 전원(1)은 입력단 PFC용 인덕터(2, 3)와 입력단 PFC용 FET(4, 5, 6, 7)및 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서(8)로 구성된 양방향 입력단 PFC 컨버터(100)에 의해서 가변 직류 전압의 형태로 전압전류의 역률이 1로 유지된다. 또한, 이 가변 직류 전압은 DC/DC 1차측 FET(9, 10, 11, 12)와 DC/DC용 고주파 변압기(13), DC/DC 2차측 FET(14, 15, 16, 17) 및 DC/DC용 출력필터 콘덴서(18)로 구성된 양방향 DC/DC 컨버터(300)에 의해서 절연된 가변전압, 가변전류의 형태로 출력필터 콘덴서의 전압을 충전 또는 방전하게 된다. 그리고, 벅 부스트(Buck Boost) FET(19, 20), 출력단 LC필터(21, 22)로 구성된 벅 부스트 컨버터(400, 강압 승압 컨버터, Buck Boost Converter)는 충전모드일 때는 벅{Buck, 강압(전압을 낮춤)} 컨버터로 동작하여 절연된 가변전압, 가변전류의 형태로 배터리(23)를 충전하며, 방전모드일 때는 부스트{Boost,승압(전압을 높임)} 컨버터로 동작하여 배터리(23)를 방전시킨다.
충전 모드에 대해 좀더 구체적으로 설명하면, 도 3은 종래의 양방향 충전기가 충전모드일 때 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다. 도 3에 표시한 것처럼, 충전모드일 때 입력단 PFC 컨버터(100)에서 입력단 PFC용 FET(4, 5, 6, 7)중에서 5번과 7번 FET는 연속동작을 하고 4번과 6번 FET는 바디 다이오드(Body Diode)만 동작한다. 또한, 양방향 DC/DC 컨버터(300)에서 DC/DC 2차측 FET(14, 15, 16, 17)도 바디 다이오드만 동작한다. 그리고, 벅 부스트 컨버터(400)에서 벅 부스트 FET(19, 20)중에서 19번 FET는 연속동작을 하고 20번 FET는 바디 다이오드만 동작한다. 이는 도 1의 종래의 전기 자동차용 단방향 충전기의 회로구조와 유사한 형태가 된다.
종래의 양방향 충전기가 충전모드일 때 동작을 도 3을 참조하여 좀더 구체적으로 설명한다. 단상 교류 전원(1)은 입력단 PFC용 인덕터(2, 3)와 입력단 PFC용 FET(5, 7)와 입력단 PFC용 FET(4, 6)의 바디 다이오드 및 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서(8)로 구성된 양방향 입력단 PFC 컨버터(100)에 의해서 가변 직류 전압의 형태로 전압전류의 역률이 1로 유지된다. 또한, 이 가변 직류 전압은 DC/DC 1차측 FET(9, 10, 11, 12)와 DC/DC용 고주파 변압기(13), DC/DC 2차측 FET(14, 15, 16, 17)의 바디 다이오드 및 DC/DC용 출력필터 콘덴서(18)로 구성된 양방향 DC/DC 컨버터(300)에 의해서 절연된 가변전압, 가변전류의 형태로 출력필터 콘덴서(18)의 전압을 충전하게 된다. 그리고, 출력필터 콘덴서(18)에 충전된 전압은 벅 FET(19), 부스트 FET(20)의 바디 다이오드, 출력단 LC필터(21, 22)로 구성된 벅 부스트 컨버터(400)에 의해서 벅 컨버터로 동작하여 절연된 가변전압, 가변전류의 형태로 배터리(23)를 충전하게 된다.
도 4는 종래의 양방향 충전기가 방전모드일 때 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다. 도 4에 표시한 것처럼, 방전모드일 때 양방향 DC/DC 컨버터(300)에서 DC/DC 1차측 FET(9, 10, 11, 12)의 바디 다이오드만 동작한다. 그리고, 벅 부스트 컨버터(400)에서 벅 부스트 FET(19, 20)중에서 20번 부스트 FET는 연속동작을 하고 19번 벅 FET는 바디 다이오드만 동작한다. 이는 도 1의 종래의 전기 자동차용 단방향 충전기의 회로구조와 좌우가 대칭인 형태가 된다.
종래의 양방향 충전기가 방전모드일 때 동작은 다음과 같다. 도 4의 배터리(23)에 충전되었던 전압은 벅 FET(19)의 바디 다이오드, 부스트 FET(20), 출력단 LC필터(21, 22)로 구성된 벅 부스트 컨버터(400)에 의해서 부스트 컨버터로 동작하여 절연된 가변전압, 가변전류의 형태로 배터리(23)의 전력을 DC/DC용 출력필터 콘덴서(18)로 방전하게 된다. DC/DC용 출력필터 콘덴서(18)의 전압은 DC/DC 2차측 FET(14, 15, 16, 17)와 DC/DC용 고주파 변압기(13), DC/DC 1차측 FET(9, 10, 11, 12)의 바디 다이오드 및 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서(8)로 구성된 양방향 DC/DC 컨버터(300)에 의해서 절연된 가변전압의 형태로 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서(8)의 전압을 충전하게 된다. 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서(8)의 전압은 입력단 PFC용 FET(4, 5, 6, 7)와 입력단 PFC용 인덕터(2, 3)로 구성된 양방향 입력단 PFC 컨버터(100)에 의해서 가변 직류 전압의 형태로 전압전류의 역률이 1로 유지하면서 단상 교류 전원(1)으로 방전하게 된다.
종래의 양방향 충전기는 크게 입력단 PFC 컨버터(100)와 양방향 DC/DC 컨버터(300), 벅 부스트 컨버터(400)로 구성되는데, 이는 많은 수의 전력용 반도체를 필요로 하므로, 이를 구동하기 위한 절연전원의 숫자도 그 만큼 늘어나게 된다. 또한, 별도의 제어 구동 신호가 필요 하므로 시스템의 복잡성을 가중 시킨다. 그리고, 양방향 DC/DC 컨버터(300)의 장점은 고효율이어야 하는데, 충전모드일 때와 방전모드일 때 FET의 바디 다이오드를 겸용으로 사용할 수 있다는 장점만 있을 뿐, 실제 고효율을 유지하기 위한 공진요소를 조율하기가 어렵고, 고효율의 다이오드를 사용할 때에 비해서 FET의 바디 다이오드는 손실이 크다는 단점을 가지고 있다. 또한 전기 자동차의 배터리(23)가 다소 방전되었을 때, 양방향 충전기가 방전모드로 동작하려면 변압기의 턴비를 교체(변화시킴), 또는 별도의 부가회로가 필요하게 되어 더욱 더 시스템은 복잡하게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 양방향 충전기의 전력용 반도체 스위치의 숫자를 줄여, 이를 구동하기 위한 절연전원의 숫자도 그 만큼 줄어들게 하는 것이다. 또한, 별도의 제어 구동 신호도 줄어들게 하므로 양방향 충전기 제어시스템을 간략하게 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 단방향 영전압 스위칭 DC/DC 컨버터를 원래의 형태를 그대로 사용하여 충전 및 방전 모드에서 모두 양방향 충전 시스템이 고효율을 유지하도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 단방향 영전압 스위칭 DC/DC 컨버터의 운영방법을 통해 불필요한 벅 부스트 컨버터(400)를 삭제하도록 하여 양방향 충전 시스템의 소형 경량화를 이루는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 제안하는 양방향 충전 시스템은, 교류 전원과 배터리 사이에서 충전 및 방전이 선택적으로 실행되기 위하여, 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환함과 동시에 전압의 역률을 보상하는 PFC(역률 보상) 컨버터, 입력된 직류 전압을 영전압 스위칭을 통해 고효율인 파형을 가진 직류 전압으로 변환시키는 단방향 DC/DC 컨버터, 상기 단방향 DC/DC 컨버터에서 출력된 전압을 받아서 교류 전압을 출력하는 고주파 변압기, 상기 고주파 변압기에서 출력된 전압을 정류하는 정류 수단 및 상기 교류 전원과 상기 배터리(23) 사이에서 충전과 방전을 전환시키기 위해 상기 PFC 컨버터와 상기 단방향 DC/DC 컨버터 사이의 전류 방향을 변경시키도록 상기 PFC 컨버터와 상기 단방향 DC/DC 컨버터에 접속된 릴레이 수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 수단은 충전 시에 상기 PFC 컨버터와 상기 단방향 DC/DC 컨버터 사이에 전류 흐름 경로를 형성시키고, 방전 시에 상기 PFC 컨버터와 상기 단방향 DC/DC 컨버터 사이를 차단하는 충전 입력단 릴레이, 충전 시에 상기 배터리와 상기 정류 수단을 접속시키고, 방전 시에 상기 상기 배터리와 상기 정류 수단을 차단시키는 충전 출력단 릴레이, 방전 시에 상기 배터리와 상기 단방향 DC/DC 컨버터와 를 접속시키는 방전 입력단 릴레이, 방전 시에 상기 정류 수단과 상기 PFC 컨버터를 접속시키는 방전 출력단 릴레이로 구성된다.
본 발명에 따른 양방향 충전 시스템은, 단방향 영전압 스위칭 DC/DC 컨버터를 원래의 형태를 그대로 사용하기 때문에 일반적인 양방향 충전기에 비해 FET 등의 전력용 반도체 스위치 필요 숫자가 적어지고, 충전 및 방전 모드에서 모두 고효율을 유지할 수 있으며, 제어요소가 줄어, 전력밀도 향상 및 소형 경량화를 이룰 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 단방향 충전기의 구조를 설명하기 위한 회로도,
도 2는 종래의 양방향 충전기의 구조를 설명하기 위한 회로도,
도 3은 종래의 양방향 충전기가 충전모드일 때 동작을 설명하기 위한 회로 구성도,
도 4는 종래의 양방향 충전기가 방전모드일 때 동작을 설명하기 위한 회로 구성도,
도 5는 본 발명에서 제안하는 양방향 충전기의 구조를 설명하기 위한 회로도,
도 6은 본 발명에서 제안하는 양방향 충전기가 충전모드일 때 동작을 설명하기 위한 회로 구성도,
도 7은 본 발명에서 제안하는 양방향 충전기가 방전모드일 때 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양방향 충전 시스템은, 교류 전원(1)과 배터리(23) 사이에서 충전 및 방전이 선택적으로 실행되기 위하여, 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환함과 동시에 전압의 역률을 보상하는 PFC(역률 보상) 컨버터(100), 입력된 직류 전압을 영전압 스위칭을 통해 고효율인 파형을 가진 직류 전압으로 변환시키는 단방향 DC/DC 컨버터(200), 상기 단방향 DC/DC 컨버터(200)에서 출력된 전압을 받아서 교류 전압을 출력하는 고주파 변압기(13), 상기 고주파 변압기에서 출력된 전압을 정류하는 정류 수단(24, 25, 26, 27) 및 상기 교류 전원(1)과 상기 배터리(23) 사이에서 충전과 방전을 전환시키기 위해 상기 PFC 컨버터(100)와 상기 단방향 DC/DC 컨버터(200)에 접속된 릴레이 수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 수단은 충전 시에 상기 PFC 컨버터(100)와 상기 단방향 DC/DC 컨버터(200) 사이에 전류 흐름 경로를 형성시키고, 방전 시에 상기 PFC 컨버터(100)와 상기 단방향 DC/DC 컨버터(200) 사이를 차단하는 충전 입력단 릴레이(31, 32), 충전 시에 상기 배터리(23)와 상기 정류 수단(24, 25, 26, 27)을 접속시키고, 방전 시에 상기 배터리(23)와 상기 정류 수단(24, 25, 26, 27)을 차단시키는 충전 출력단 릴레이(33, 34), 방전 시에 상기 배터리(23)와 상기 단방향 DC/DC 컨버터(200)를 접속시키는 방전 입력단 릴레이(35, 36), 방전 시에 상기 정류 수단(24, 25, 26, 27)과 상기 PFC 컨버터(100)를 접속시키는 방전 출력단 릴레이(37, 38)로 구성된다.
도 5에서, 키 입력 수단(40)은 사용자가 동작 명령을 입력하는 버튼, 마우스 혹은 무선 입력 장치 등을 의미한다. 상기 제어 수단(42)은 전기 자동차 배터리의 충방전 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 의미한다.
좀더 구체적으로 설명하면, 본 발명의 양방향 충전기의 구조는 도 5에 도시된 바와 같이, 크게 입력단 PFC 컨버터(100)와 단방향 DC/DC 컨버터(200), 출력단 LC필터(21, 22), 충전입력단 릴레이(31, 32), 충전출력단 릴레이(33, 34), 방전입력단 릴레이(35, 36), 방전출력단 릴레이(37, 38)로 구성된다. 기본적인 형태는 종래의 전기 자동차용 단방향 충전기의 회로구조를 유지하는 것이며, 여기에, 충전모드일 때는 충전입력단 릴레이(31, 32)와 충전출력단 릴레이(33, 34)를 온하고, 방전입력단 릴레이(35, 36)와 방전출력단 릴레이(37, 38)를 오프하는 것이다. 방전모드일 때는 방전입력단 릴레이(35, 36)와 방전출력단 릴레이(37, 38)를 온하고, 충전입력단 릴레이(31, 32)와 충전출력단 릴레이(33, 34)를 오프하는 것이다. 즉, 기본적인 형태는 종래의 전기 자동차용 단방향 충전기의 회로구조를 유지하면서 릴레이의 구동여부에 의해 충전모드와 방전모드가 구분된다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 양방향 충전기가 충전모드일 때 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다. 충전모드일 때는, 사용자가 키 입력 수단(40)에 충전 명령을 입력한다. 그러면 상기 키 입력 수단(40)으로부터 제어 수단(42)로 충전 명령이 입력된다. 이어서, 상기 제어 수단(42)으로부터 구동코일(L1)로 제어 신호가 입력된다. 그러면 상기 구동 코일(L1)로부터 상기 충전 입력단 릴레이(31, 32)와 충전 출력단 릴레이(33, 34)에 구동 신호가 인가되어 상기 충전 릴레이(31, 32, 33, 34)들이 온된다.
동시에 상기 제어 수단(42)으로부터 구동코일(L2)로 턴오프 제어 신호가 입력된다. 그러면 상기 구동 코일(L2)로부터 상기 방전 입력단 릴레이(35, 36)와 상기 방전 출력단 릴레이(37, 38)에 정지 신호가 인가되어 상기 방전 릴레이들(35, 36, 37, 38)이 오프된다.
다음에, 도 6의 단상 교류 전원(1)은 입력단 PFC용 인덕터(2, 3)와 입력단 PFC용 FET(4, 5, 6, 7)및 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서(8)로 구성된 양방향 입력단 PFC(Power Factor Correction, 역률 보상) 컨버터(100)에 의해서 가변 직류 전압의 형태로 전압전류의 역률이 1로 유지된다. 이 가변 직류 전압은 충전입력단 릴레이(31, 32)를 통해 단방향 DC/DC 컨버터(200)로 공급된다. 또한, 이 가변 직류 전압은 DC/DC 1차측 FET(9, 10, 11, 12)와 DC/DC용 고주파 변압기(13), DC/DC용 정류다이오드(24, 25, 26, 27)로 구성된 단방향 DC/DC 컨버터(200)에 의해서 충전출력단 릴레이(33, 34)를 통해 출력단 LC필터(21, 22)로 전달되며, 이는 절연된 가변전압, 가변전류의 형태로 배터리(23)를 충전하게 된다.
DC/DC용 정류다이오드(24, 25, 26, 27)은 충전 시와 방전 시에 모두 상기 고주파 변압기에서 출력된 전압을 정류하는 정류 수단을 구성한다.
도 7은 본 발명에서 제안하는 양방향 충전기가 방전모드일 때 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다. 방전모드일 때는 사용자가 키 입력 수단(40)에 방전 명령을 입력한다. 그러면 상기 키 입력 수단(40)으로부터 제어 수단(42)으로 방전 명령이 전달된다. 이어서, 상기 제어 수단(42)으로부터 구동코일(L2)로 제어 신호가 입력된다. 그러면 상기 구동 코일(L2)로부터 상기 방전 입력단 릴레이(35, 36)와 충전 출력단 릴레이(37, 38)에 구동 신호가 인가되어 상기 방전 릴레이(35, 36, 37, 38)들이 온된다.
동시에 상기 제어 수단(42)으로부터 구동코일(L1)로 턴오프 제어 신호가 입력된다. 그러면 상기 구동 코일(L1)로부터 상기 충전 입력단 릴레이(31, 32)와 상기 충전 출력단 릴레이(33, 34)에 정지 신호가 인가되어 상기 충전 릴레이들(31, 32, 33, 34)이 오프된다.
그러면, 도 7의 배터리(23)에 충전되었던 전압은 방전입력단 릴레이(35, 36)를 통해 단방향 DC/DC 컨버터(200)로 공급된다. 또한, 이 배터리(23) 직류 전압은 DC/DC 1차측 FET(9, 10, 11, 12)와 DC/DC용 고주파 변압기(13), DC/DC용 정류다이오드(24, 25, 26, 27)로 구성된 단방향 DC/DC 컨버터(200)에 의해서 방전출력단 릴레이(37, 38)를 통해 절연된 가변전압의 형태로 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서(8)로 전달된다. 그러면 상기 PFC용 출력필터 콘덴서(8)가 충전된다. 다음에 상기 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서(8)의 전압은 입력단 PFC용 FET(4, 5, 6, 7)와 입력단 PFC용 인덕터(2, 3)로 구성된 양방향 입력단 PFC 컨버터(100)에 의해서 가변 직류 전압의 형태로 전압전류의 역률이 1로 유지하면서 단상 교류 전원(1)으로 방전한다.
이 경우, 상기 릴레이 수단(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38)에 의해 절연(Insulation)형과 비절연(Non-insulation)형 회로의 전기적인 선택이 용이하게 실현된다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 양방향 충전 시스템은, 단방향 영전압 스위칭 DC/DC 컨버터를 원래의 형태를 그대로 사용하기 때문에 일반적인 양방향 충전기에 비해 FET 등의 전력용 반도체 스위치 필요 숫자가 적어지고, 충전 및 방전 모드에서 모두 고효율을 유지할 수 있으며, 제어요소가 줄어, 전력밀도 향상 및 소형 경량화를 이룰 수 있는 효과가 있다. 따라서 본 발명은 양방향 충전 시스템의 성능을 향상시키고, 단가를 격감시키며, 시스템의 안정성을 도모하여 전기 자동차 산업에 이바지할 것으로 판단된다.
1 : 단상 교류 전원 2, 3 : 입력단 PFC용 인덕터
4, 5, 6, 7 : 입력단 PFC용 FET 8 : 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서
9, 10, 11, 12 : DC/DC 1차측 FET 13 : DC/DC용 고주파 변압기
14, 15, 16, 17 : DC/DC 2차측 FET 18 : DC/DC용 출력필터 콘덴서
19, 20 : 벅 부스트 FET 21, 22 : 출력단 LC필터
23 : 배터리
24, 25, 26, 27 : DC/DC용 정류다이오드
31, 32 : 충전입력단 릴레이 33, 34 : 충전출력단 릴레이
35, 36 : 방전입력단 릴레이 37, 38 : 방전출력단 릴레이
40 : 키 입력 수단 42 : 제어 수단
100 : PFC 컨버터 200 : 단방향 DC/DC 컨버터
300 : 양방향 DC/DC 컨버터
400 : 벅 부스트 컨버터(Buck Boost Converter)

Claims (6)

  1. 교류 전원과 배터리 사이에서 충전 및 방전이 선택적으로 실행되기 위하여,
    교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환함과 동시에 전압의 역률을 보상하는 PFC 컨버터,
    입력된 직류 전압을 영전압 스위칭을 통해 고효율인 파형을 가진 직류 전압으로 변환시키는 단방향 DC/DC 컨버터,
    상기 단방향 DC/DC 컨버터에서 출력된 전압을 받아서 교류 전압을 출력하는 고주파 변압기,
    상기 고주파 변압기에서 출력된 전압을 정류하는 정류 수단 및
    상기 교류 전원과 상기 배터리(23) 사이에서 충전과 방전을 전환시키기 위해 상기 PFC 컨버터와 상기 단방향 DC/DC 컨버터 사이의 전류 방향을 변경시키도록 상기 PFC 컨버터와 상기 단방향 DC/DC 컨버터에 접속된 릴레이 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 양방향 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 릴레이 수단은
    충전 시에 상기 PFC 컨버터와 상기 단방향 DC/DC 컨버터 사이에 전류 흐름 경로를 형성시키고, 방전 시에 상기 PFC 컨버터와 상기 단방향 DC/DC 컨버터 사이를 차단하는 충전 입력단 릴레이,
    충전 시에 상기 배터리와 상기 정류 수단을 접속시키고, 방전 시에 상기 상기 배터리와 상기 정류 수단을 차단시키는 충전 출력단 릴레이,
    방전 시에 상기 배터리와 상기 단방향 DC/DC 컨버터와 를 접속시키는 방전 입력단 릴레이,
    방전 시에 상기 정류 수단과 상기 PFC 컨버터를 접속시키는 방전 출력단 릴레이로 구성된 것을 특징으로 하는 양방향 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단방향 DC/DC 컨버터와 배터리 사이에 릴레이 수단을 추가하고, 별도의 전력변환을 하지 않으면서 직접 충전과 방전을 실시하는 것을 특징으로 하는 양방향 충전 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 방전 기능을 통해 입력단 PFC용 출력필터 콘덴서의 초기충전기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 양방향 충전 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 릴레이를 통해 절연형과 비절연형을 구현하는 것을 특징으로 하는 양방향 충전 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 릴레이 수단과 상기 배터리 사이에는 상기 배터리에 유입되는 전압에 포함된 노이즈를 제거하도록 LC 필터가 설치된 것을 특징으로 하는 양방향 충전 시스템.
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