KR20160080439A - Dc-dc converter in secondary cell system and methof for - Google Patents

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KR20160080439A
KR20160080439A KR1020140192241A KR20140192241A KR20160080439A KR 20160080439 A KR20160080439 A KR 20160080439A KR 1020140192241 A KR1020140192241 A KR 1020140192241A KR 20140192241 A KR20140192241 A KR 20140192241A KR 20160080439 A KR20160080439 A KR 20160080439A
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최정식
오승열
송성근
신덕식
이상택
조주희
차대석
박병철
김수용
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전자부품연구원
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Abstract

Disclosed are a DC-DC converter of a secondary cell system and a control method thereof. The converter of the present invention includes: four arms connected to a load resistor in parallel individually; and upper and lower switching devices connected to each of the arms, thereby lowering rating specifications and reducing a size of an inner inductor. Therefore, a current ripple can be minimized when a secondary cell is charged.

Description

이차전지 시스템의 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법{DC-DC CONVERTER IN SECONDARY CELL SYSTEM AND METHOF FOR }Technical Field [0001] The present invention relates to a DC-DC converter of a secondary battery system,

본 발명은 이차전지 시스템의 DC-DC 컨버터와 그 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a DC-DC converter of a secondary battery system and a control method thereof.

태양광이나 풍력 등으로 대변되는 신재생에너지 발전시스템의 성패는 사실상 효율과 안정성에서 판가름된다. 일정한 출력을 내는 기존 화석연료 발전에 비해 신재생에너지는 주변 환경이나 날씨 등에 따라 발전량이 불규칙하기 때문이다. 이 같은 통제 불능성은 상용화의 큰 걸림돌이 된다.The success or failure of renewable energy generation systems represented by solar power or wind power is in fact determined by efficiency and stability. Compared to conventional fossil fuel power generation that produces a constant output, renewable energy is irregular due to the surrounding environment and weather. This inability to control is a major obstacle to commercialization.

난제의 해결을 위해 절실하게 요구되는 기술이 바로 대용량 이차전지다. 대용량 이차전지에 의해, 발전효율이 좋을 때 잉여전력을 저장했다가 효율이 낮을 때 그 전력을 보태는 방식으로 일정한 출력을 유지할 수 있다. The technology that is desperately needed to solve the problem is the large capacity secondary battery. A large capacity secondary battery can maintain a constant output by storing surplus power when the power generation efficiency is good and adding the power when the power efficiency is low.

따라서, 이러한 이차전지의 개발이 가속화되고 있으며, 이중 하나가 레독스 흐름전지이다. 레독스 흐름전지는 대용량화가 쉽고 장시간 사용가능하다는 장점이 있어, 활발하게 연구가 행하여지고 있다. Accordingly, the development of such a secondary battery is accelerating, one of which is a redox flow cell. The redox flow battery has advantages such that it can be easily mass-produced and can be used for a long time, and active research is being conducted.

이러한 다수의 이차전지 시스템에서는, 비절연형 양방향 DC-DC 컨버터가 사용되며, 이러한 컨버터의 동작은 낮은 전압의 배터리측 전압을 높은 전압의 인버터 DC링크 전압으로 승압하는 방전동작과 이와 반대로 강압하는 충전동작으로 구분된다.In such a plurality of secondary battery systems, an unidirectional bidirectional DC-DC converter is used, the operation of which is a discharging operation for boosting a low voltage battery side voltage to a high voltage inverter DC link voltage and, conversely, .

이러한 충전 또는 방전은 DC-DC 컨버터 내 전력용 반도체의 스위칭을 통해 구현되며, 전력용 반도체의 전기적인 정격 사양은 이차전지의 전압 및 전류사양으로부터 결정된다. Such charging or discharging is realized by switching the power semiconductor in the DC-DC converter, and the electrical rated specifications of the power semiconductor are determined from the voltage and current specifications of the secondary battery.

도 1은 종래의 이차전지 시스템의 DC-DC 컨버터의 구성을 설명하기 위한 예시도로서, 전력용 반도체 소자(S1, S2)가 사용되는 것을 확인할 수 있다. FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a DC-DC converter of a conventional secondary battery system, and it can be confirmed that power semiconductor elements S1 and S2 are used.

종래의 DC-DC 컨버터는, 이차전지의 충전 또는 방전을 위해 벅(buck) 모드(충전)와 부스트(boost) 모드(방전)로 동작하게 된다. The conventional DC-DC converter operates in a buck mode (charge) and a boost mode (discharge) for charging or discharging a secondary battery.

도 2a는 도 1의 DC-DC 컨버터가 벅 모드인 경우의 동작상태를 나타낸 것이고, 도 2b는 도 1의 DC-DC 컨버터가 부스트 모드인 경우의 동작상태를 나타낸 것이다. FIG. 2A shows an operation state when the DC-DC converter of FIG. 1 is in a buck mode, and FIG. 2B shows an operation state when the DC-DC converter of FIG. 1 is in a boost mode.

즉, 벅 모드에서는, 제2스위치(S2)가 다이오드로 동작하게 되며, 부스트 모드에서는 제1스위치(S1)가 다이오드로 동작하게 되어, 충전 또는 방전을 제어하게 된다.That is, in the buck mode, the second switch S2 operates as a diode, and in the boost mode, the first switch S1 operates as a diode, thereby controlling charging or discharging.

그러나, 최근 레독스 흐름전지와 같은 대용량 이차전지 시스템에서는, 전압 및 전류의 사양이 높아지고 있으며, 이에 의해 종래 DC-DC 컨버터에 사용되는 전력용 반도체 소자(S1, S2)의 정격 사양이 높아지면서, 가격이 상승하게 되고, 사양에 적합한 소자의 소급이 어려워지는 문제점이 있다. However, recently, in the large-capacity secondary battery system such as the redox flow battery, the specification of the voltage and the current is increasing, and as a result, the rated specifications of the power semiconductor elements S1 and S2 used in the conventional DC- There is a problem that it becomes difficult to retrofit a device suitable for the specification.

또한, 이차전지 시스템의 전압 및 전류의 사양이 증가함에 따라, DC-DC 컨버터에 사용되는 인덕터 L의 리액턴스의 크기도 커져야 하므로, 이는 컨버터의 전체 크기가 증가되는 요인이 되며, 또한, 1개의 암(arm)으로 구성된 종래의 DC-DC 컨버터에서는, 이차전지의 수명에 직접적으로 영향을 미치는 충전시의 스위칭 전류리플을 줄이는데 한계가 있는 문제점이 있다. In addition, as the voltage and current specifications of the secondary battery system increase, the reactance of the inductor L used in the DC-DC converter must also increase in size. This increases the overall size of the converter, the conventional DC-DC converter constituted of the arm has a problem that there is a limitation in reducing the switching current ripple at the time of charging which directly affects the life of the secondary battery.

따라서, 이러한 종래의 DC-CD 컨버터에 의해서는, 최근 에너지 저장장치(energy storage system; ESS)의 컴팩트화 추세에 효율적으로 대처할 수 없는 문제점이 있다.
Therefore, with such a conventional DC-CD converter, there is a problem that the energy storage system (ESS) can not efficiently cope with the trend toward compactness.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전력용 반도체 소자의 정격사양을 낮추고, 내부의 인덕터의 크기를 줄이면서, 이차전지 충전시 전류리플을 최소화하는 이차전지 시스템의 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a DC-DC converter and a control method therefor of a secondary battery system that minimizes current ripple during charging of a secondary battery while lowering the rated specification of the power semiconductor device and reducing the size of the internal inductor .

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 배터리로부터 인가되는 전압을 승압 또는 강압하여 부하저항에 제공하는 본 발명의 일실시예의 컨버터는, 상기 부하저항에 병렬로 연결되어 제1암을 구성하는 제1상부 스위칭소자 및 제1하부 스위칭소자; 상기 부하저항에 병렬로 연결되어 제2암을 구성하는 제2상부 스위칭소자 및 제2하부 스위칭소자; 상기 부하저항에 병렬로 연결되어 제3암을 구성하는 제3상부 스위칭소자 및 제3하부 스위칭소자; 상기 부하저항에 병렬로 연결되어 제4암을 구성하는 제4상부 스위칭소자 및 제4하부 스위칭소자; 상기 제1상부 스위칭소자와 제1하부 스위칭소자 사이의 제1노드와 상기 배터리의 입력노드에 연결되는 제1인덕터; 상기 제2상부 스위칭소자와 제2하부 스위칭소자 사이의 제2노드와 상기 입력노드에 연결되는 제2인덕터; 상기 제3상부 스위칭소자와 제3하부 스위칭소자 사이의 제3노드와 상기 입력노드에 연결되는 제3인덕터; 및 상기 제4상부 스위칭소자와 제4하부 스위칭소자 사이의 제4노드와 상기 입력노드에 연결되는 제4인덕터를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a converter of a first aspect of the present invention for boosting or down-converting a voltage applied from a battery to a load resistor, the converter being connected in parallel to the load resistor, An upper switching element and a first lower switching element; A second upper switching element and a second lower switching element connected in parallel to the load resistor to constitute a second arm; A third upper switching element and a third lower switching element connected in parallel to the load resistor to constitute a third arm; A fourth upper switching element and a fourth lower switching element connected in parallel to the load resistor to constitute a fourth arm; A first inductor coupled between a first node between the first upper switching element and the first lower switching element and an input node of the battery; A second inductor connected to the second node and the input node between the second upper switching element and the second lower switching element; A third inductor connected to the third node and the input node between the third upper switching element and the third lower switching element; And a fourth node between the fourth upper switching element and the fourth lower switching element and a fourth inductor connected to the input node.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 및 제2인덕터는, 제1결합 인덕터를 구성하고, 상기 제3 및 제4인덕터는 제2결합 인덕터를 구성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first and second inductors constitute a first coupling inductor, and the third and fourth inductors constitute a second coupling inductor.

본 발명의 일실시예에서, 제1상부 스위칭소자와 제1하부 스위칭소자의 위상차, 상기 제2상부 스위칭소자와 제2하부 스위칭소자의 위상차, 상기 제3상부 스위칭소자와 제3하부 스위칭소자의 위상차 및 상기 제4상부 스위칭소자와 제4하부 스위칭소자의 위상차는 각각 실질적으로 180도가 되도록 구성될 수 있다.
In an embodiment of the present invention, the phase difference between the first upper switching element and the first lower switching element, the phase difference between the second upper switching element and the second lower switching element, the phase difference between the third upper switching element and the third lower switching element And the phase difference between the fourth upper switching element and the fourth lower switching element may be substantially 180 degrees.

또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 상기의 컨버터를 제어하는 방법에 있어서, 상기 제1상부 스위칭소자와 제2상부 스위칭소자의 위상차, 상기 제2상부 스위칭소자와 제3상부 스위칭소자의 위상차, 및 상기 제3상부 스위칭소자와 제4상부 스위칭소자의 위상차가 각각 실질적으로 90도가 되도록 제어할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a converter, the method including controlling a phase difference between the first upper switching element and a second upper switching element, And the phase difference between the third upper switching element and the fourth upper switching element are respectively substantially 90 degrees.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1하부 스위칭소자와 제2하부 스위칭소자의 위상차, 상기 제2하부 스위칭소자와 제3하부 스위칭소자의 위상차, 및 상기 제3하부 스위칭소자와 제4하부 스위칭소자의 위상차가 각각 실질적으로 90도가 되도록 제어하는 제어할 수 있다.
In an embodiment of the present invention, the phase difference between the first lower switching element and the second lower switching element, the phase difference between the second lower switching element and the third lower switching element, and the phase difference between the third lower switching element and the fourth lower switching element It is possible to control the phase difference of the elements to be substantially 90 degrees.

상기와 같은 본 발명은, 이차전지 시스템의 컴팩트화를 구현할 수 있으며, 전류리플을 감소시키고, 효율을 극대화하는 효과가 있다.
The present invention as described above can realize a compact secondary battery system, reduce current ripple, and maximize efficiency.

도 1은 종래의 이차전지 시스템의 DC-DC 컨버터의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2a는 도 1의 DC-DC 컨버터가 벅 모드인 경우의 동작상태를 나타낸 것이다.
도 2b는 도 1의 DC-DC 컨버터가 부스트 모드인 경우의 동작상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 DC-DC 컨버터를 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 4는 본 발명의 DC-DC 컨버터의 스위칭소자의 스위칭 동작을 설명하기 위한 일예시도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a conventional DC-DC converter of a secondary battery system. FIG.
FIG. 2A shows an operation state when the DC-DC converter of FIG. 1 is in a buck mode.
FIG. 2B shows an operation state when the DC-DC converter of FIG. 1 is in a boost mode.
3 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram for explaining a switching operation of a switching element of the DC-DC converter of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예의 DC-DC 컨버터를 설명하기 위한 회로 구성도이다.3 is a circuit diagram illustrating a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 전압 Vbat을 감압하거나 승압하여 부하저항 R에 인가되는 전압 Vo를 출력하는 것으로서, 부하저항 R에 병렬로 연결되는 4개의 암(A1 내지 A4)을 포함하며, 각각의 암(A1 내지 A4)은 전력용 반도체인 상부(upper) 스위칭소자 및 하부(down) 스위칭소자가 연결될 수 있다.As shown in the figure, four arms (A1 to A4) connected in parallel to the load resistance R for outputting a voltage Vo to be applied to the load resistance R by reducing or boosting the battery voltage Vbat of the present invention , Each of the arms A1 to A4 may be connected to an upper switching element and a lower switching element which are power semiconductors.

즉, 제1암(A1)에는 제1상부 스위칭소자 Su1와 제1하부 스위칭소자 Sd1이 연결될 수 있으며, 제2암(A2)에는 제2상부 스위칭소자 Su2와 제2하부 스위칭소자 Sd2가 연결될 수 있으며, 제3암(A3)에는 제3상부 스위칭소자 Su3와 제3하부 스위칭소자 Sd3가 연결될 수 있으며, 제4암(A4)에는 제4상부 스위칭소자 Su4와 제4하부 스위칭소자 Sd4가 연결될 수 있다. That is, the first upper switching element Su1 and the first lower switching element Sd1 may be connected to the first arm A1, and the second upper switching element Su2 and the second lower switching element Sd2 may be connected to the second arm A2. And the third upper switching element Su3 and the third lower switching element Sd3 may be connected to the third arm A3 and the fourth upper switching element Su4 and the fourth lower switching element Sd4 may be connected to the fourth arm A4. have.

이때, 상부 스위칭소자와 하부 스위칭소자의 위상차는 실질적으로 180도가 되도록 배치될 수 있다. 즉, 제1상부 스위칭소자 Su1와 제1하부 스위칭소자 Sd1의 위상차는 실질적으로 180도가 되고, 제2상부 스위칭소자 Su2와 제2하부 스위칭소자 Sd2의 위상차는 실질적으로 180도가 되고, 제3상부 스위칭소자 Su3와 제3하부 스위칭소자 Sd3의 위상차는 실질적으로 180도가 되고, 제4상부 스위칭소자 Su4와 제4하부 스위칭소자 Sd4의 위상차는 실질적으로 180도가 되도록 배치될 수 있다.At this time, the phase difference between the upper switching element and the lower switching element can be arranged to be substantially 180 degrees. That is, the phase difference between the first upper switching element Su1 and the first lower switching element Sd1 is substantially 180 degrees, the phase difference between the second upper switching element Su2 and the second lower switching element Sd2 is substantially 180 degrees, The phase difference between the element Su3 and the third lower switching element Sd3 is substantially 180 degrees and the phase difference between the fourth upper switching element Su4 and the fourth lower switching element Sd4 is substantially 180 degrees.

또한, 제1상부 스위칭소자 Su1와 제2상부 스위칭소자 Su2간 위상차는 실질적으로 90도가 되고, 제2상부 스위칭소자 Su2와 제3상부 스위칭소자 Su3의 위상차는 실질적으로 90도가 되고, 제3상부 스위칭소자 Su3와 제4하부 스위칭소자 Sd4의 위상차는 실질적으로 90도가 되도록 제어될 수 있다. Also, the phase difference between the first upper switching element Su1 and the second upper switching element Su2 is substantially 90 degrees, the phase difference between the second upper switching element Su2 and the third upper switching element Su3 is substantially 90 degrees, The phase difference between the element Su3 and the fourth lower switching element Sd4 can be controlled to be substantially 90 degrees.

마찬가지로, 제1하부 스위칭소자 Sd1와 제2하부 스위칭소자 Sd2의 위상차는 실질적으로 90도가 되고, 제2하부 스위칭소자 Sd2와 제3하부 스위칭소자 Sd3의 위상차는 실질적으로 90도가 되고, 제3하부 스위칭소자 Sd3와 제4하부 스위칭소자 Sd4의 위상차는 실질적으로 90도가 되도록 제어될 수 있다.Similarly, the phase difference between the first lower switching element Sd1 and the second lower switching element Sd2 is substantially 90 degrees, the phase difference between the second lower switching element Sd2 and the third lower switching element Sd3 is substantially 90 degrees, The phase difference between the element Sd3 and the fourth lower switching element Sd4 can be controlled to be substantially 90 degrees.

이를 도 4에 나타내었다.This is shown in FIG.

도 4는 본 발명의 DC-DC 컨버터의 스위칭소자의 스위칭 동작을 설명하기 위한 일예시도이다. 도 4에서는, 제1암(A1)의 스위칭소자를 S1으로, 제2암(A2)의 스위칭소자를 S2로, 제3암(A3)의 스위칭소자를 S3로, 제4암(A4)의 스위칭소자를 S4로 도시하였으나, 이는 상부 및 하부 스위칭소자에 모두 적용될 수 있는 것이어서 간단한 설명을 위해 이와 같이 나타내었다.4 is an exemplary diagram for explaining a switching operation of a switching element of the DC-DC converter of the present invention. In Fig. 4, the switching element of the first arm A1 is denoted by S1, the switching element of the second arm A2 is denoted by S2, the switching element of the third arm A3 is denoted by S3, Although the switching device is shown as S4, it can be applied to both the upper and lower switching devices, and thus is shown for the sake of simplicity.

도면에 도시된 바와 같이, 제1스위칭소자 S1과, 제2스위칭소자 S2, 제3스위칭소자 S3 및 제4스위칭소자 S4는 각각 90도의 위상차가 되도록 제어될 수 있다.As shown in the figure, the first switching device S1, the second switching device S2, the third switching device S3, and the fourth switching device S4 can be controlled to have a phase difference of 90 degrees, respectively.

이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 DC-DC 컨버터의 스위칭 주파수를 4배로 증가시킬 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 도 3의 본 발명의 일실시예의 DC-DC 컨버터의 스위칭 주파수가 10kHz라면, 본 발명의 일실시에의 DC-DC 컨버터의 동작은, 도 1의 DC-DC 컨버터에서는 40kHz 스위칭 주파수 동작과 유사하다. 이와 같이 높은 스위칭 주파수에 의해, 본 발명의 DC-DC 컨버터에서는 이차전지의 충전 또는 방전시 전류리플을 감소시킬 수 있으므로, 이차전지의 수명과 이용률을 향상시킬 수 있다. With this configuration, it can be seen that the switching frequency of the DC-DC converter of the present invention can be increased four times. For example, if the switching frequency of the DC-DC converter of the embodiment of the present invention in Fig. 3 is 10 kHz, the operation of the DC-DC converter according to one embodiment of the present invention is that the DC- Operation. With such a high switching frequency, in the DC-DC converter of the present invention, current ripple can be reduced during charging or discharging of the secondary battery, so that the life and utilization of the secondary battery can be improved.

또한, 본 발명의 DC-DC 컨버터는 4개의 암으로 구성되어 있으므로, 각 암에 걸리는 전류를 정격에 비해 1/4로 축소되며, 이에 따라 각 암에서 사용되는 전력용 반도체인 스위칭소자의 정격을 1/4로 줄일 수 있으며, 이는 특히 대용량 ESS 시스템에서 전력용 반도체인 스위칭소자의 수급이나 컨버터 구성에 있어 유리하다. In addition, since the DC-DC converter of the present invention is composed of four arms, the current applied to each arm is reduced to 1/4 of the rated current, so that the rating of the switching device, This is particularly advantageous in the supply and demand of a switching element, which is a power semiconductor, in a large-capacity ESS system or in the construction of a converter.

각 암의 전기적인 정격이 1/4로 축소됨에 따라, 각 암과 연결된 인덕터의 전류도 이에 대응하여 감소할 수 있다. 기본적으로, 인덕터의 크기는 전류용량에 따른 코일의 두께에 기인하므로, 인덕터의 코일 두께를 줄임으로써 그 크기를 줄일 수 있다.As the electrical rating of each arm is reduced to 1/4, the current in the inductor connected to each arm may correspondingly decrease. Basically, the size of the inductor is due to the thickness of the coil depending on the current capacity, so it can be reduced by reducing the coil thickness of the inductor.

다시 도 3을 참조로 하면, 본 발명의 DC-DC 컨버터의 토폴로지에 의하면, 제1상부 스위칭소자 Su1와 제1하부 스위칭소자 Sd1의 사이의 노드 N1과 배터리 입력 노드 B에 인덕터 L1이 연결되고, 제2상부 스위칭소자 Su2와 제2하부 스위칭소자 Sd2의 사이의 노드 N2와 배터리 입력노드 B에 인덕터 L2가 연결될 수 있다. 또한, 제3상부 스위칭소자 Su3와 제3하부 스위칭소자 Sd3의 사이의 노드 N3와 배터리 입력노드 B에 인덕터 L3가 연결되고, 제4상부 스위칭소자 Su4와 제4하부 스위칭소자 Sd4의 사이의 노드 N4와 배터리 입력노드 B에 인덕터 L4가 연결될 수 있다.3, according to the topology of the DC-DC converter of the present invention, the node N1 between the first upper switching element Su1 and the first lower switching element Sd1 and the inductor L1 are connected to the battery input node B, The node N2 between the second upper switching element Su2 and the second lower switching element Sd2 and the inductor L2 may be connected to the battery input node B. [ In addition, the inductor L3 is connected to the node N3 between the third upper switching element Su3 and the third lower switching element Sd3 and the battery input node B, and the node N4 between the fourth upper switching element Su4 and the fourth lower switching element Sd4 And the battery input node B may be connected to the inductor L4.

이때, 인덕터 L1과 L2는 제1결합 인덕터를 구성하며, 인덕터 L3와 L4는 제2결합 인덕터를 구성할 수 있다. 즉, 4개의 암에 대해 2개의 결합 인덕터가 사용되므로써, 컨버터의 전체 크기를 줄일 수 있다.In this case, the inductors L1 and L2 constitute a first coupling inductor, and the inductors L3 and L4 constitute a second coupling inductor. That is, by using two coupling inductors for four arms, the overall size of the converter can be reduced.

본 발명의 설명에서는, 4개의 암으로 구성되는 예를 설명하겠으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 8개의 암으로 구성되거나, 16개의 암으로 구성되는 등, 이차전지 시스템의 정격과, 전력용 반도체의 정격 등을 고려하여 다양하게 구성될 수 있을 것이다.In the description of the present invention, an example constituted by four arms will be described, but the present invention is not limited thereto. That is, it may be constituted in various ways in consideration of the rating of the secondary battery system, the rating of the power semiconductor, etc., such as 8 arms or 16 arms.

본 발명과 같은 이차전지 시스템의 DC-DC 컨버터 토폴로지에 의하면, 이차전지 시스템의 컴팩트화를 구현할 수 있으며, 전류리플을 감소시키고, 효율을 극대화할 수 있다.According to the DC-DC converter topology of the secondary battery system according to the present invention, the secondary battery system can be made compact, the current ripple can be reduced, and the efficiency can be maximized.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

Claims (5)

배터리로부터 인가되는 전압을 승압 또는 강압하여 부하저항에 제공하는 컨버터에 있어서,
상기 부하저항에 병렬로 연결되어 제1암을 구성하는 제1상부 스위칭소자 및 제1하부 스위칭소자;
상기 부하저항에 병렬로 연결되어 제2암을 구성하는 제2상부 스위칭소자 및 제2하부 스위칭소자;
상기 부하저항에 병렬로 연결되어 제3암을 구성하는 제3상부 스위칭소자 및 제3하부 스위칭소자;
상기 부하저항에 병렬로 연결되어 제4암을 구성하는 제4상부 스위칭소자 및 제4하부 스위칭소자;
상기 제1상부 스위칭소자와 제1하부 스위칭소자 사이의 제1노드와 상기 배터리의 입력노드에 연결되는 제1인덕터;
상기 제2상부 스위칭소자와 제2하부 스위칭소자 사이의 제2노드와 상기 입력노드에 연결되는 제2인덕터;
상기 제3상부 스위칭소자와 제3하부 스위칭소자 사이의 제3노드와 상기 입력노드에 연결되는 제3인덕터; 및
상기 제4상부 스위칭소자와 제4하부 스위칭소자 사이의 제4노드와 상기 입력노드에 연결되는 제4인덕터를 포함하는 컨버터.
A converter for boosting or stepping down a voltage applied from a battery and providing the voltage to a load resistor,
A first upper switching element and a first lower switching element connected in parallel to the load resistor to constitute a first arm;
A second upper switching element and a second lower switching element connected in parallel to the load resistor to constitute a second arm;
A third upper switching element and a third lower switching element connected in parallel to the load resistor to constitute a third arm;
A fourth upper switching element and a fourth lower switching element connected in parallel to the load resistor to constitute a fourth arm;
A first inductor coupled between a first node between the first upper switching element and the first lower switching element and an input node of the battery;
A second inductor connected to the second node and the input node between the second upper switching element and the second lower switching element;
A third inductor connected to the third node and the input node between the third upper switching element and the third lower switching element; And
A fourth inductor between the fourth upper switching element and a fourth lower switching element and a fourth inductor coupled to the input node.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2인덕터는, 제1결합 인덕터를 구성하고, 상기 제3 및 제4인덕터는 제2결합 인덕터를 구성하는 컨버터.
The converter according to claim 1, wherein the first and second inductors constitute a first coupling inductor, and the third and fourth inductors constitute a second coupling inductor.
제1항에 있어서, 제1상부 스위칭소자와 제1하부 스위칭소자의 위상차, 상기 제2상부 스위칭소자와 제2하부 스위칭소자의 위상차, 상기 제3상부 스위칭소자와 제3하부 스위칭소자의 위상차 및 상기 제4상부 스위칭소자와 제4하부 스위칭소자의 위상차는 각각 실질적으로 180도가 되도록 구성되는 컨버터.
The method of claim 1, wherein the phase difference between the first upper switching element and the first lower switching element, the phase difference between the second upper switching element and the second lower switching element, the phase difference between the third upper switching element and the third lower switching element, And the phase difference between the fourth upper switching element and the fourth lower switching element is substantially 180 degrees.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 컨버터를 제어하는 방법에 있어서,
상기 제1상부 스위칭소자와 제2상부 스위칭소자의 위상차, 상기 제2상부 스위칭소자와 제3상부 스위칭소자의 위상차, 및 상기 제3상부 스위칭소자와 제4상부 스위칭소자의 위상차가 각각 실질적으로 90도가 되도록 제어하는 제어방법.
A method for controlling a converter according to any one of claims 1 to 3,
The phase difference between the first upper switching element and the second upper switching element, the phase difference between the second upper switching element and the third upper switching element, and the phase difference between the third upper switching element and the fourth upper switching element are substantially 90 The control method comprising:
제4항에 있어서,
상기 제1하부 스위칭소자와 제2하부 스위칭소자의 위상차, 상기 제2하부 스위칭소자와 제3하부 스위칭소자의 위상차, 및 상기 제3하부 스위칭소자와 제4하부 스위칭소자의 위상차가 각각 실질적으로 90도가 되도록 제어하는 제어방법.
5. The method of claim 4,
The phase difference between the first lower switching element and the second lower switching element, the phase difference between the second lower switching element and the third lower switching element, and the phase difference between the third lower switching element and the fourth lower switching element are substantially 90 The control method comprising:
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