KR20160105117A - 하이브리드 차량의 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 충전기에서 DC/DC 컨버터의 2차 측에 구비된 스너버 회로에 구비된 커패시터의 용량을 줄임으로써 다이오드에서 발생하는 써지(surge) 전압을 감소시키고, CL 필터를 이용하여 차량용 충전기에서의 감소된 출력 전류의 리플을 감소시키며, CL 필터와 직렬로 연결된 다이오드를 추가함으로써 차량용 충전기의 출력 시 발생하는 출력단에서의 불필요한 공진 발생을 제거하는 하이브리드 차량의 충전 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치는 DC/DC 변환기 2차 측에 구비된 스너버 회로 및 상기 스너버 회로와 연결된 CL 필터를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 충전 장치{Charging Device of Hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 충전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스너버 회로와 CL 필터를 사용하는 기술에 관한 것이다.
통상, DC/DC 컨버터는 한 방향으로 즉 고압측 전압에서 저압측 전압으로 전압을 강하시키는 구성을 포함하거나 혹은 저압측 전압에서 고압측 전압으로 전압을 상승시키는 구성으로 되어 있다.
한편 차량에서는 각각 상이한 전압 값 예를 들면 고압측 전압 및 저압측 전압을 갖는 배터리를 이용하는 2개의 직류 전원계를 갖는다.
그 때문에 고효율을 요구하는 차량에서 2개의 직류 전원계간 즉 저압에서 고압 혹은 고압측 전압에서 저압측 전압으로의 전압 변환을 상호 수행하여 한정된 에너지를 효율적으로 이용하는 방법이 제안되고 있다.
그리고 상호 전력을 융통하는 경우 일반적으로 직류 전원계간에 직류 승압 회로와 직류 강압 회로를 병렬로 배치하고, 이들을 적절하게 사용하는 양방향의 DC/DC 컨버터의 구성이 채용되어 있다.
그러나 종래의 DC/DC 컨버터에서는 차량용 충전기에서의 출력단에 배터리와 같은 전압 소스원과 연결하는 과정에서나, DC/DC 컨버터에서의 비동작 시에 전류가 반대로 흐르면서 공진이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 차량용 충전기에서의 출력단에 공진이 발생하면 배터리로부터 불필요한 출력 소모로 손실이 발생한다.
본 발명은 차량용 충전기에서 DC/DC 컨버터의 2차 측에 구비된 스너버 회로에 구비된 커패시터의 용량을 줄임으로써 다이오드에서 발생하는 써지(surge) 전압을 감소시키고, CL 필터를 이용하여 차량용 충전기에서의 감소된 출력 전류의 리플을 감소시키며, CL 필터와 직렬로 연결된 다이오드를 추가함으로써 차량용 충전기의 출력 시 발생하는 출력단에서의 불필요한 공진 발생을 제거하는 하이브리드 차량의 충전 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치는 DC/DC 변환기 2차 측에 구비된 스너버 회로 및 상기 스너버 회로와 연결된 CL 필터를 포함한다.
또한, 상기 스너버 회로는 제 1 커패시터, 상기 제 1 커패시터와 직렬 연결된 제 1 다이오드 및 상기 제 1 다이오드와 병렬 연결된 제 2 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 CL 필터는 상기 제 2 다이오드와 직렬 연결된 제 1 인덕터, 상기 제 2 다이오드 및 상기 제 1 인덕터와 병렬 연결된 제 2 커패시터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 CL 필터의 상기 제 1 인덕터와 직렬 연결된 제 3 다이오드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 3 다이오드는 복수 개로 구비될 수 있다.
또한, 상기 스너버 회로에 제 2 인덕터를 더 포함할 수 있다.
본 기술은 차량용 충전기에 스너버 회로를 적용하되, 스너버 회로에 구비된 커패시터의 용량을 줄임으로써 다이오드에서 발생하는 써지(surge) 전압을 감소시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 CL 필터를 이용하여 차량용 충전기에서의 감소된 출력 전류의 리플을 감소시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 CL 필터와 직렬로 연결된 다이오드를 추가함으로써 차량용 충전기의 출력 시 발생하는 출력단에서의 불필요한 공진 발생을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치의 회로를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치에 CL 필터를 미적용한 경우와 CL 필터를 적용한 경우를 각각 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치에 CL 필터만 적용한 경우와 CL 필터 및 다이오드를 적용한 경우를 각각 설명하는 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는 플러그인 하이브리드 차량 또는 전기차량과 같은 전력을 동력원으로 사용하는 친환경 차량의 충전방식을 제안하는 바, 여기서 충전의 대상이 되는 차량은 반드시 본 발명에서 설명되는 명칭에 한정되는 것은 아니며, 또한 본 발명의 개념은 플러그인 방식으로 충전이 이루어지는 다양한 장치들에 적용될 수 있는 것임에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치의 회로를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치는 PFC 모듈(100, PFC Module), DC/DC 변환기(110, DC/DC Converter), 스너버 회로(120, Snubber Circuit) 및 CL 필터(130, CL Filter)를 포함한다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치는 CL 필터(130)와 직렬 연결된 다이오드(140)를 더 포함할 수 있다.
PFC 모듈(100)은 전자파 간섭 필터를 통과한 교류 전원을 직류로 변환하고 출력 전압의 역률을 보상한다.
구체적으로, PFC 모듈(100)은 계통전원으로 상용 교류 전원을 제공받고 배터리의 충전을 위한 직류 전원을 생성하는 AC/DC 변환기의 기능을 수행한다. 또한, PFC 모듈(100)은 역률보정기능을 포함하고 있으므로 PFC 회로라고 지칭할 수 있다.
DC/DC 변환기(110)는 직류 전원의 크기를 변환하여 배터리에 제공한다.
구체적으로, DC/DC 변환기(110)는 DC/DC 컨버터로 지칭하며, 위상변위 풀 브릿지(Phase Shifted Full Bridge) 스위칭 방식을 이용할 수 있다.
스너버 회로(120)는 DC/DC 컨버터(110)의 2차측(우측)에 구비되며, 제 1 커패시터(121, CS1), 제 1 다이오드(122, DS1) 및 제 2 다이오드(123, DS2)를 포함한다. 그 외, 스너버 회로(120)에 인덕터(124, L0) 또는 스위치(미도시)가 연결될 수 있다.
스너버 회로(110)는 제 1 커패시터(121, CS1)와 직렬 연결된 제 1 다이오드(122, DS1) 및 제 1 다이오드(122, DS1)와 병렬 연결된 제 2 다이오드(123, DS2)를 포함한다.
제 1 다이오드(122, DS1)는 스너버 회로(110)의 역류를 방지하기 위한 것으로 전류가 제 1 다이오드(122, DS1)를 통하여 흐르는 경우 소정의 전압 강하가 발생할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치는 스너버 회로에 구비된 제 1 커패시터(121, CS1)의 커패시터의 용량을 크게 줄임으로써 차량의 충전 장치의 충전 후에 완전 방전되도록 한다.
CL 필터(130)는 스너버 회로(120)의 제 2 다이오드(123, DS2)와 직렬로 연결된 제 1 인덕터(131, LS) 및 스너버 회로(120)의 제 2 다이오드(123, DS2)와 병렬로 연결된 제 2 커패시터(132, CS2)를 포함한다. 즉, CL 필터(130)는 캐패시터(C)와 인덕터(L)가 구비된 필터를 지칭한다.
CL 필터(130)는 충전기의 출력 시 리플(ripple) 전류를 저감시킬 수 있다.
이러한 CL 필터(130)의 제 1 인덕터(131, LS)와 직렬 연결되도록 제 3 다이오드(140, DS3)를 추가하면, 충전기의 비출력 시 CL 필터(130)에서 커패시터의 전압, 인덕터의 전류 및 배터리 전압 등을 포함하는 배터리로부터의 전류 패쓰(current pass) 생성을 방지하여 불필요한 공진 발생을 방지할 수 있다.
아울러, 제 3 다이오드(140, DS3)는 제 1 인덕터(131, LS)와 다른 캐패시터(C0) 사이에 복수 개로 구비될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치에 CL 필터를 미 적용한 경우와 CL 필터를 적용한 경우를 각각 설명하는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 하이브리드 차량의 충전 장치에 CL 필터를 미 적용한 경우에는 출력 전류(A)의 리플(ripple)이 과도하게 발생한다.
도 2b를 참조하면, 하이브리드 차량의 충전 장치에 CL 필터를 적용한 경우에는 출력 전류(B)의 리플이 감소한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 충전 장치에 CL 필터만 적용한 경우와 CL 필터 및 다이오드를 적용한 경우를 각각 설명하는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 충전기의 비출력 시 CL 필터에서 커패시터의 전압(C), 배터리 전압(D) 및 인덕터의 전류(E) 등을 포함하는 배터리로부터의 전류 패쓰가 일부 생성되어 불필요한 공진이 발생한다.
도 3b를 참조하면, 충전기의 비출력 시 CL 필터에 다이오드를 추가로 연결하면, 커패시터의 전압(F), 배터리 전압(G) 및 제 1 인덕터의 전류(H) 등을 포함하는 배터리로부터의 전류 패쓰 생성을 방지하여 불필요한 공진 발생을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 기술은 차량용 충전기에 스너버 회로를 적용하되, 스너버 회로에 구비된 커패시터의 용량을 줄임으로써 다이오드에서 발생하는 써지(surge) 전압을 감소시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 CL 필터를 이용하여 차량용 충전기에서의 감소된 출력 전류의 리플을 감소시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 CL 필터와 직렬로 연결된 다이오드를 추가함으로써 차량용 충전기의 출력 시 발생하는 출력단에서의 불필요한 공진 발생을 제거할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (6)

  1. DC/DC 변환기 2차 측에 구비된 스너버 회로; 및
    상기 스너버 회로와 연결된 CL 필터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 충전 장치
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스너버 회로는
    제 1 커패시터;
    상기 제 1 커패시터와 직렬 연결된 제 1 다이오드; 및
    상기 제 1 다이오드와 병렬 연결된 제 2 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 충전 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 CL 필터는
    상기 제 2 다이오드와 직렬 연결된 제 1 인덕터;
    상기 제 2 다이오드 및 상기 제 1 인덕터와 병렬 연결된 제 2 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 충전 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 CL 필터의 상기 제 1 인덕터와 직렬 연결된 제 3 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 충전 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 3 다이오드는 복수 개로 구비될 수 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 충전 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스너버 회로에 제 2 인덕터를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 충전 장치.
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