KR20120072802A - A charging module of energy storage devices - Google Patents

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KR20120072802A
KR20120072802A KR1020100134698A KR20100134698A KR20120072802A KR 20120072802 A KR20120072802 A KR 20120072802A KR 1020100134698 A KR1020100134698 A KR 1020100134698A KR 20100134698 A KR20100134698 A KR 20100134698A KR 20120072802 A KR20120072802 A KR 20120072802A
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오지연
한규범
조영진
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삼성전기주식회사
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Abstract

PURPOSE: A charging module of an energy storage device is provided to improve the life span and reliability of an energy storage device by stably supplying power required for charging the energy storage device without using an electrolytic condenser. CONSTITUTION: A charging module(100) of an energy storage device comprises a rectifier unit(110), a power factor correction circuit(120), a DC/Dc converter(130), and a capacitor(150) for DC link. The rectifier unit rectifies single-phase AC power inputted from the commercial line to obtain DC voltage. The power factor correction circuit controls input current into sine waves. The DC/DC converter supplies power necessary for a load(140) to charge. The capacitor for DC link controls the voltage outputted from the power factor correction circuit and transmits the controlled voltage to the DC/DC converter.

Description

에너지 저장장치의 충전모듈{A CHARGING MODULE OF ENERGY STORAGE DEVICES}Charging module of energy storage device {A CHARGING MODULE OF ENERGY STORAGE DEVICES}

본 발명은 에너지 저장장치의 충전모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수명이 개선되고 신뢰성이 향상되며 공간배치의 효율성이 증가된 에너지 저장장치의 충전모듈에 관련된다.
The present invention relates to a charging module of an energy storage device, and more particularly, to a charging module of an energy storage device having improved lifespan, improved reliability, and increased efficiency of space arrangement.

일반적으로 대부분의 충전모듈은 다이오드 등으로 구성되는 정류부, 전원장치의 역률을 개선하는 역률보상회로(PFC) 및 승압/강압형 컨버터를 포함하여 구성된다.In general, most charging modules include a rectifier including a diode, a power factor correction circuit (PFC) for improving the power factor of a power supply device, and a boost / step-down converter.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 충전모듈은 리플 전류 등으로 인하여 안정적인 정전압을 출력하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.However, the conventional charging module configured as described above has a problem that it is difficult to output a stable constant voltage due to the ripple current.

또한, 안정적인 정전압을 출력하기 위하여 콘덴서를 사용할 경우에도 리플 전류 등의 스트레스를 만족하기 위해서는 수천 uH 이상의 대용량 콘덴서가 필요하며, 이러한 대용량 콘덴서는 주로 전해 콘덴서로 구현될 수 밖에 없었기 때문에 제조원가가 비싸고 부피가 커진다는 문제가 있었다.In addition, even when the capacitor is used to output a stable constant voltage, a large capacity capacitor of several thousand uH or more is required to satisfy the stress such as ripple current. There was a problem of getting bigger.

또한, 상기와 같은 전해 콘덴서는 수명이 짧을 뿐만 아니라, 온도 등 환경 조건의 영향을 많이 받기 때문에 충전모듈 전체의 신뢰성을 감소시킨다는 문제가 있었다.
In addition, the electrolytic capacitor as described above has a problem of reducing the reliability of the entire charging module because not only the lifespan is short, but also it is affected by environmental conditions such as temperature.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 종래의 전해 콘덴서를 사용하지 않도록 하여 수명이 개선되고 신뢰성이 향상되며 공간배치의 효율성이 증가된 에너지 저장장치의 충전모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention was devised to solve the above problems, to provide a charging module of the energy storage device is improved life and reliability and space efficiency is improved by not using a conventional electrolytic capacitor. do.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 에너지 저장장치의 충전모듈은, 정류부, 역률보상회로, DC/DC 컨버터를 포함하는 전원장치에 있어서, 상기 역률보상회로와 DC/DC 컨버터 사이에 구비되는 DC 링크용 커패시터;를 포함하여 구성될 수 있다.In order to achieve the above object, a charging module of an energy storage device according to the present invention includes a rectifier, a power factor correction circuit, and a DC / DC converter. It may be configured to include; a DC link capacitor provided in.

이때, 상기 DC 링크용 커패시터는 필름 콘덴서로 구성되는 것이 바람직하다.At this time, the DC link capacitor is preferably composed of a film capacitor.

또한, 상기 필름 콘덴서는, 폴리에스터 재질로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the film capacitor is preferably composed of a polyester material.

또한, 상기 DC/DC 컨버터와 연결되어 상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 디지털 신호 처리부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.The apparatus may further include a digital signal processor connected to the DC / DC converter to control the DC / DC converter.

이때, 상기 디지털 신호 처리부는, 듀티 제어방식을 통하여 상기 DC/DC 컨버터를 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다.
In this case, the digital signal processor is preferably configured to control the DC / DC converter through a duty control scheme.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치의 충전모듈은, 전해 콘덴서를 사용하지 않으면서도 에너지 저장장치의 충전에 필요한 전원을 안정적으로 공급할 수 있으므로 종래보다 수명이 개선되고 신뢰성이 향상되며 공간배치의 효율성이 향상된다는 유용한 효과를 제공한다.
The charging module of the energy storage device according to the embodiment of the present invention configured as described above can stably supply power for charging the energy storage device without using an electrolytic capacitor, thereby improving life and improving reliability than before. This provides a useful effect of improving the efficiency of space layout.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입력전압 및 전류, DC 링크 전압 및 부하에 인가되는 출력전압과 전류의 파형을 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력전압 및 전류, DC 링크 전압, 듀티 제어신호 및 부하에 인가되는 출력전압과 전류의 파형을 보인 도면이다.1 is a view showing a configuration according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating waveforms of an input voltage and a current, a DC link voltage, and an output voltage and a current applied to a load according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a configuration according to another embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating waveforms of an input voltage and a current, a DC link voltage, a duty control signal, and an output voltage and current applied to a load according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, techniques for achieving them, and the like will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is not only limited thereto, but also may enable others skilled in the art to fully understand the scope of the invention. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprise' and / or 'comprising' refers to a component, step, operation and / or element that is mentioned in the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작동원리를 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the configuration and operation principle of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 도면이다.1 is a view showing a configuration according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장장치의 충전모듈(100)은, 정류부(110), 역률보상회로(120), DC/DC 컨버터(130) 및 DC 링크용 커패시터(150)를 포함하여 구성될 수 있다.1, the charging module 100 of the energy storage device according to an embodiment of the present invention, the rectifier 110, power factor correction circuit 120, DC / DC converter 130 and the DC link capacitor ( 150).

상기 정류부(110)는 상용 계통으로부터 입력되는 단상 교류전력을 정류하여 직류 전압을 확보하는 역할을 수행하며, 통상적으로 다이오드 등으로 구성될 수 있다.The rectifier 110 rectifies the single-phase AC power input from a commercial system to secure a DC voltage, and may be generally configured as a diode.

상기 역률보상회로(120)는 입력전류를 사인으로 제어하는 기능을 수행하며 부스트 컨버터 등으로 구성될 수 있다.The power factor correction circuit 120 performs a function of controlling the input current by a sine and may be configured as a boost converter.

상기 DC/DC 컨버터(130)는 충전하고자 하는 대상인 부하(140)에서 필요한 전력을 공급하는 기능을 수행한다.The DC / DC converter 130 performs a function of supplying power required by the load 140 to be charged.

상기 DC 링크용 커패시터(150)는 상기 역률보상회로(120)와 DC/DC 컨버터(130) 사이에 구비되어, 역률보상회로(120)에서 출력되는 전압을 제어하여 DC/DC 컨버터(130)로 전송하는 기능을 수행한다.
The DC link capacitor 150 is provided between the power factor correction circuit 120 and the DC / DC converter 130 to control the voltage output from the power factor correction circuit 120 to the DC / DC converter 130. Perform the function of sending.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입력전압 및 전류, DC 링크 전압 및 부하(140)에 인가되는 출력전압과 전류의 파형을 보인 도면이다.2 illustrates waveforms of an input voltage and a current, a DC link voltage, and an output voltage and a current applied to a load 140 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 교류전원을 입력받아 정류 및 역률개선을 수행한 뒤 DC 링크용 커패시터(150)에 의하여 정전압 출력이 유지된 상태로 DC/DC 컨버터(130)로 입력되며, 상기 DC/DC 컨버터(130)에서는 부하(140)인 에너지 저장장치의 충전을 위한 정전압 및 정전류를 출력한다.
Referring to FIG. 2, after the AC power is input, rectification and power factor improvement are performed, and the DC / DC converter 130 is input to the DC / DC converter 130 while the constant voltage output is maintained by the DC link capacitor 150. The converter 130 outputs a constant voltage and a constant current for charging the energy storage device, which is the load 140.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 보인 도면이다.3 is a view showing a configuration according to another embodiment of the present invention.

전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.Duplicate descriptions will be omitted.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장장치의 충전모듈(200)은 전술한 정류부(210), 역률보상회로(220), DC 링크용 커패시터(250) 및 DC/DC 컨버터(230)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이때, 상기 DC 링크용 커패시터(250)가 필름 콘덴서로 구성된다.Referring to FIG. 3, the charging module 200 of the energy storage device according to another embodiment of the present invention includes the rectifier 210, the power factor correction circuit 220, the DC link capacitor 250, and the DC / DC converter. 230, wherein the DC link capacitor 250 is formed of a film capacitor.

또한, 상기 필름 콘덴서는 폴리에스터 등의 필름 재질로 구성될 수 있다.In addition, the film capacitor may be made of a film material such as polyester.

본 발명에 따른 에너지 저장장치의 충전모듈(200)은 최종 출력을 입력받는 부하(240)가 배터리 시스템 또는 슈퍼커패시터 시스템인데, 이러한 에너지 저장장치들은 응답속도가 느린 저주파 구동전원이 입력되어도 충전에 큰 영향을 미치지 않는다.In the charging module 200 of the energy storage device according to the present invention, the load 240 receiving the final output is a battery system or a supercapacitor system, and these energy storage devices are large in charging even when a low frequency driving power with a slow response speed is input. Does not affect

따라서, 상기 DC 링크용 커패시터(250)는 용량이 작은 필름 콘덴서로 이루어질 수 있으며, 이러한 필름 콘덴서 등의 소용량 커패시터들은 크기가 작고 수명이 길며, 신뢰성이 높기 때문에, 본 발명에 따른 에너지 저장장치의 충전모듈(200) 전체의 수명을 연장하며 신뢰성을 향상할 수 있게 되는 것이다.
Therefore, the DC link capacitor 250 may be formed of a film capacitor having a small capacity. Since the small capacitors such as the film capacitor have a small size, a long life, and high reliability, the charging of the energy storage device according to the present invention may be performed. It is to extend the life of the entire module 200 and to improve the reliability.

한편, 도 3에서 예시한 바와 같이 본 발명에 따른 에너지 저장장치의 충전모듈(200)은 디지털 신호 처리부(260)가 구비될 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 3, the charging module 200 of the energy storage device according to the present invention may be provided with a digital signal processor 260.

상기 디지털 신호 처리부(260)(Digital Signal Process ; DSP)는 DC/DC 컨버터(230)와 연결될 수 있으며, 상기 DC/DC 컨버터(230)를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
The digital signal processor 260 may be connected to the DC / DC converter 230 and may perform a function of controlling the DC / DC converter 230.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력전압 및 전류, DC 링크 전압, 듀티 제어신호 및 부하(240)에 인가되는 출력전압과 전류의 파형을 보인 도면으로써, 도 4를 참조하면 DC 링크용 커패시터(250)가 필름 콘덴서로 이루어진 경우에, DC 링크용 커패시터(250)의 출력단에서는, 도 2에서 예시한 바와 같은 정전압 출력이 이루어지지 않고, 도 4에서 예시한 바와 같은 맥동 형태의 전압이 출력된다.4 is a view illustrating waveforms of an input voltage and a current, a DC link voltage, a duty control signal, and an output voltage and a current applied to a load 240 according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. In the case where the capacitor 250 is formed of a film capacitor, the output terminal of the DC link capacitor 250 does not produce a constant voltage output as illustrated in FIG. 2, and outputs a pulsating voltage as illustrated in FIG. 4. do.

상기 맥동 형태의 DC 링크용 커패시터(250)의 출력전압을 듀티 제어를 통해 정전압에 가깝게 변환할 수 있는데, 상기 디지털 신호 처리부(260)에서 DC/DC 컨버터(230)를 듀티 제어방식으로 제어함으로써 DC 링크용 커패시터(250)의 출력전압이 맥동형임에도 불구하고 DC/DC 컨버터(230)의 출력을 정전압 및 정전류에 가깝게 출력할 수 있게 된다.
The output voltage of the pulsating DC link capacitor 250 may be converted to a constant voltage to be close to the constant voltage through the duty control, and the digital signal processor 260 controls the DC / DC converter 230 in a duty control scheme. Although the output voltage of the link capacitor 250 is a pulsation type, the output of the DC / DC converter 230 can be output close to the constant voltage and the constant current.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
The foregoing detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the foregoing description merely shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, it is possible to make changes or modifications within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, the disclosure and the equivalents of the disclosure and / or the scope of the art or knowledge of the present invention. The above-described embodiments are for explaining the best state in carrying out the present invention, the use of other inventions such as the present invention in other state known in the art, and the specific fields of application and uses of the present invention. Various changes are also possible. Accordingly, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. It is also to be understood that the appended claims are intended to cover such other embodiments.

100 : 에너지 저장장치의 충전모듈
110 : 정류부
120 : 역률보상회로
130 : DC/DC 컨버터
140 : 부하
150 : DC 링크용 커패시터
200 : 에너지 저장장치의 충전모듈
210 : 정류부
220 : 역률보상회로
230 : DC/DC 컨버터
240 : 부하
250 : DC 링크용 커패시터100: charging module of the energy storage device
110: rectifier
120: power factor correction circuit
130: DC / DC converter
140: load
150: DC link capacitor
200: charging module of the energy storage device
210: rectifier
220: power factor correction circuit
230: DC / DC converter
240: load
250: capacitor for DC link

Claims (5)

정류부, 역률보상회로, DC/DC 컨버터를 포함하는 전원장치에 있어서,
상기 역률보상회로와 DC/DC 컨버터 사이에 구비되는 DC 링크용 커패시터;
를 포함하는
에너지 저장장치의 충전모듈.
In the power supply including a rectifier, a power factor correction circuit, a DC / DC converter,
A DC link capacitor provided between the power factor correction circuit and the DC / DC converter;
Containing
Charging module for energy storage.
제 1 항에 있어서,
상기 DC 링크용 커패시터는 필름 콘덴서인 것인
에너지 저장장치의 충전모듈.
The method of claim 1,
The DC link capacitor is a film capacitor
Charging module for energy storage.
제 2 항에 있어서,
상기 필름 콘덴서는,
폴리에스터 재질로 구성되는 것인
에너지 저장장치의 충전모듈.
The method of claim 2,
The film capacitor,
Consisting of polyester material
Charging module for energy storage.
제 1 항에 있어서,
상기 DC/DC 컨버터와 연결되어 상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 디지털 신호 처리부;
를 더 포함하는
에너지 저장장치의 충전모듈.
The method of claim 1,
A digital signal processor connected to the DC / DC converter to control the DC / DC converter;
Further comprising
Charging module for energy storage.
제 4 항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리부는,
듀티 제어방식을 통하여 상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 것인
에너지 저장장치의 충전모듈.
The method of claim 4, wherein
Wherein the digital signal processor comprises:
To control the DC / DC converter through a duty control scheme
Charging module for energy storage.
KR1020100134698A 2010-12-24 2010-12-24 A charging module of energy storage devices KR20120072802A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106787670A (en) * 2015-11-23 2017-05-31 现代自动车株式会社 Power factor correction circuit and the vehicle charger using the circuit
WO2024045935A1 (en) * 2022-08-30 2024-03-07 比亚迪股份有限公司 Charger control method and apparatus, and charger and vehicle

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