KR20190134207A - Non-Isolated Converter with Low Leakage Current - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a non-isolated converter having a low leakage current, which comprises: a first loop including first and second switches connected to both ends of a filter, respectively, and an inductor disposed between the first and second switches; and a second loop including a third switch having one end connected to the first switch and the inductor, a fourth switch having one end connected to the second switch and the inductor, and a capacitor positioned between the third and fourth switches. The first and second switches are complementarily turned on/off with respect to the third and fourth switches. A circuit between an input alternating current (AC) power source and a battery is opened in response to on/off operations to reduce a leakage current.

Description

작은 누설 전류를 갖는 비절연 컨버터{Non-Isolated Converter with Low Leakage Current}Non-Isolated Converter with Low Leakage Current

본 발명은 작은 누설 전류를 갖는 비절연 컨버터에 관한 것이다. The present invention relates to a non-isolated converter with a small leakage current.

OBC(On-board Battery Charger)는 EV(Electric Vehicle) 및 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)에서 중요한 요소로, 가정용 전원을 사용하여 EV/PHEV의 배터리를 충전하는 장치이다. OBC는 차량 내부에 탑재되기 때문에 부피와 무게를 감소시키는 방향으로 연구가 진행되어 왔다. 이를 실현하기 위해 비절연(Non-Isolated) OBC(Non-Isolated Onboard Battery Charger)가 해결책으로 제시되었고, 기존의 비절연 OBC는 내부의 변압기를 제거하여 부피와 무게를 감소시키고 에너지 변환 효율을 높일 수 있다. 하지만, 비절연 OBC 는 배터리와 그라운드(Ground)(EV/PHEV에서 차량 섀시(Chassis)) 사이에 연결되는 Y-캐패시터를 통해 누설 전류가 흐르는데 변압기(Transformer)를 사용한 절연(Isolated) OBC 와 비교하여 비절연(Non-Isolated) OBC의 누설 전류 크기가 크기 때문에 사용자의 안전을 위협하는 단점이 있다.An on-board battery charger (OCC) is an important element in an electric vehicle (EV) and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). The on-board battery charger (EVC) is a device that charges an EV / PHEV battery using a home power source. Because OBC is mounted inside a vehicle, research has been conducted to reduce volume and weight. To achieve this, a non-isolated non-isolated non-isolated onboard battery charger (OCC) has been proposed as a solution, and the existing non-isolated OBC can eliminate the internal transformer to reduce volume and weight, and improve energy conversion efficiency. have. However, non-isolated OBC flows leakage current through a Y-capacitor connected between battery and ground (EV / PHEV to chassis), compared to isolated OBC with transformer. The non-isolated OBC has a large leakage current, which poses a threat to user safety.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 비절연 OBC 의 단점인 높은 누설 전류를 낮은 값으로 개선시키는 회로를 제공하는데 있다. 제안하는 회로는 비절연 OBC의 필터와 배터리 사이에 스위치와 인덕터를 이용하여 전력을 변환하여 배터리로 전달하는 것을 수행하면서, 절연 회로로 동작하여 누설 전류의 크기를 감소시키는 회로이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a circuit for improving a high leakage current, which is a disadvantage of conventional non-isolated OBC, to a low value. The proposed circuit is a circuit that reduces the magnitude of leakage current by operating as an isolated circuit while converting power to a battery by using a switch and an inductor between the filter and the battery of the non-isolated OBC.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 작은 누설 전류를 갖는 비절연 컨버터는 필터의 양단에 각각 연결된 제1 스위치, 제2 스위치를 포함하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 사이에 위치한 인덕터를 포함하는 제1 루프; 및 상기 제1 스위치와 상기 인덕터에 한 단이 연결된 제3 스위치, 상기 제2 스위치와 상기 인덕터에 한 단이 연결된 제4 스위치를 포함하고, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치 사이에 위치한 캐패시터를 포함하는 제2 루프를 포함하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치와 상호보완적으로 온, 오프 동작을 하고, 상기 온, 오프 동작에 따라 입력 교류(Alternating Current; AC) 전원과 배터리 간의 회로가 개방되어 누설 전류를 감소시킨다. In one aspect, the non-isolated converter having a small leakage current proposed by the present invention includes a first switch and a second switch connected to both ends of the filter, respectively, and an inductor disposed between the first switch and the second switch. A first loop comprising; And a third switch having one end connected to the first switch and the inductor, and a fourth switch having one end connected to the second switch and the inductor, the capacitor being located between the third switch and the fourth switch. And a second loop including a second loop, wherein the first switch and the second switch complement each other with the third switch and the fourth switch, and perform an input alternating current according to the on and off operations. Alternating Current (AC) Opens the circuit between the power supply and the battery to reduce leakage current.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 스위치 및 제2 스위치는 스위치를 사용하여 구성되고, 제3 스위치 및 제4 스위치는 다이오드를 사용하여 구성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first switch and the second switch may be configured using a switch, and the third switch and the fourth switch may be configured using a diode.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치는 모두 스위치를 사용하여 구성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the first switch, the second switch, the third switch and the fourth switch may all be configured using a switch.

상기 제2 루프의 인덕터와 제3 스위치에 한 단이 연결되고, 인덕터와 제4 스위치에 또 다른 단이 연결된 제5 스위치를 더 포함할 수 있다. A fifth switch may further include a fifth switch connected to one end of the second inductor and the third switch and another stage connected to the inductor and the fourth switch.

상기 제5 스위치는 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치가 오프일 때 온되어, 제5 스위치를 통해 인덕터 전류가 흐른다. The fifth switch is turned on when the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch are turned off, and an inductor current flows through the fifth switch.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 스위치 및 제2 스위치는 스위치를 사용하여 구성되고, 제3 스위치, 제4 스위치 및 제5 스위치는 스위치와 다이오드를 사용하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first switch and the second switch may be configured using a switch, and the third switch, the fourth switch, and the fifth switch may be configured using a switch and a diode.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 스위치 및 제2 스위치, 제3 스위치, 제4 스위치 및 제5 스위치는 모두 스위치를 사용하여 구성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the first switch and the second switch, the third switch, the fourth switch and the fifth switch may all be configured using a switch.

본 발명의 실시예들에 따르면 종래의 비절연 OBC 의 단점인 높은 누설 전류를 낮은 값으로 개선시킬 수 있다. 또한, 제안하는 회로는 비절연 OBC의 필터와 배터리 사이에 스위치와 인덕터를 이용하여 전력을 변환하여 배터리로 전달하는 것을 수행하면서, 절연 회로로 동작하여 누설 전류의 크기를 감소시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, the high leakage current, which is a disadvantage of the conventional non-isolated OBC, can be improved to a low value. In addition, the proposed circuit converts power to a battery by using a switch and an inductor between the filter and the battery of the non-isolated OBC, and operates as an insulated circuit to reduce the amount of leakage current.

도 1은 종래기술에 따른 비절연 OBC 회로의 블록도이다.
도 2는 종래기술에 따른 유형별 비절연 OBC 회로의 블록도이다.
도 3은 종래기술에 따른 비절연 OBC 회로의 누설 전류 파형을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비절연 OBC 회로의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 MOSFET과 다이오드로 구성되는 비절연 OBC 회로의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연 OBC 회로의 누설 전류 파형을 나타내는 도면이다.1 is a block diagram of a non-isolated OBC circuit according to the prior art.
2 is a block diagram of a type-specific non-isolated OBC circuit according to the prior art.
3 is a view showing a leakage current waveform of a non-isolated OBC circuit according to the prior art.
4 is a block diagram of a non-isolated OBC circuit according to various embodiments of the present invention.
5 is a block diagram of a non-isolated OBC circuit composed of a MOSFET and a diode in accordance with various embodiments of the present invention.
6 is a diagram illustrating a leakage current waveform of a non-isolated OBC circuit according to an embodiment of the present invention.

비절연 OBC 는 배터리와 그라운드(Ground)(EV/PHEV에서 차량 섀시(Chassis)) 사이에 연결되는 Y-캐패시터를 통해 누설 전류가 흐르는데 변압기(Transformer)를 사용한 절연(Isolated) OBC 와 비교하여 비절연(Non-Isolated) OBC의 누설 전류 크기가 크기 때문에 사용자의 안전을 위협하는 단점이 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 종래의 비절연 OBC 의 누설 전류 값을 감소시키는 회로를 제안한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Non-isolated OBC flows through a Y-capacitor connected between the battery and ground (EV / PHEV to the chassis of the vehicle), which is non-isolated compared to isolated OBCs using transformers. (Non-Isolated) Because of the large leakage current of OBC, there is a disadvantage that threatens user safety. In order to solve this problem, the present invention proposes a circuit for reducing the leakage current value of the conventional non-isolated OBC. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래기술에 따른 비절연 OBC 회로의 블록도이다. 1 is a block diagram of a non-isolated OBC circuit according to the prior art.

종래기술에 따른 비절연 OBC 회로는 교류(Alternating Current; AC) 전원(110)을 받아 필터(Filter)(120)에서 필터링을 거친 후 비절연 컨버터(130)를 통해 전력을 변환하여 배터리(Battery)(140)로 전달한다. 배터리는 병렬로 출력 캐패시터(Co)가 연결되어 있으며, 배터리와 그라운드(Ground) 사이에는 Y-캐패시터(CY1, CY2)가 존재한다.The non-isolated OBC circuit according to the prior art receives an alternating current (AC) power source 110, undergoes filtering at the filter 120, and then converts power through the non-isolated converter 130 to battery Forward to 140. The battery is connected to the output capacitor (C o ) in parallel, there is a Y-capacitor (C Y1 , C Y2 ) between the battery and ground (Ground).

도 2는 종래기술에 따른 유형별 비절연 OBC 회로의 블록도이다.2 is a block diagram of a type-specific non-isolated OBC circuit according to the prior art.

도 2a는 종래기술에 따른 벅 타입 비절연 OBC 회로의 블록도이다. 도 2b는 종래기술에 따른 부스트 타입 비절연 OBC 회로의 블록도이다. 도 2c는 종래기술에 따른 벅-부스트 타입 비절연 OBC 회로의 블록도이다. 2A is a block diagram of a buck type non-isolated OBC circuit according to the prior art. 2B is a block diagram of a boost type non-isolated OBC circuit according to the prior art. 2C is a block diagram of a buck-boost type non-isolated OBC circuit according to the prior art.

도 2a는 종래기술에 따른 벅 타입 비절연 OBC 회로의 예시로서, 교류(Alternating Current; AC) 전원(210a)을 받아 필터(220a)를 거친 전압을 도 2a와같이 스위치들(S1, S2) 및 인덕터(L1)로 구성된 벅 컨버터(Buck Converter)를 통해 강압하여 배터리(230a)로 전달한다.FIG. 2A is an example of a buck type non-isolated OBC circuit according to the prior art, and receives the alternating current (AC) power source 210a and passes the voltage through the filter 220a as shown in FIG. 2A. The step-down is performed through a buck converter composed of an inductor L1 and transferred to the battery 230a.

도 2b는 종래기술에 따른 부스트 타입 비절연 OBC 회로의 예시로서, 교류(Alternating Current; AC) 전원(210b)을 받아 필터(220b)를 거친 전압을 도 2b와같이 스위치들(S1, S2) 및 인덕터(L1)로 구성된 부스트 컨버터(Boost Converter)를 통해 승압하여 배터리(230b)로 전달한다. FIG. 2B is an example of a boost type non-isolated OBC circuit according to the prior art, and receives the alternating current (AC) power supply 210b and passes the voltage through the filter 220b as shown in FIG. 2B. The voltage is boosted through a boost converter composed of an inductor L1 and transferred to the battery 230b.

도 2c는 종래기술에 따른 벅-부스트 타입 비절연 OBC 회로의 예시로서, 교류(Alternating Current; AC) 전원(210c)을 받아 필터(220c)를 거친 전압을 도 2c와같이 스위치들(S1, S2) 및 인덕터(L1)로 구성된 벅-부스트 컨버터(Buck-Boost Converter)를 통해 강압 및 승압하여 배터리(230c)로 전달한다. FIG. 2C illustrates an example of a buck-boost type non-isolated OBC circuit according to the related art, and receives an alternating current (AC) power source 210c and passes through a filter 220c to switch voltages S1 and S2 as shown in FIG. 2C. ) And a step-up and step-up through a buck-boost converter composed of an inductor L1 and transferred to the battery 230c.

종래기술의 비절연 OBC 의 AC 전원에 연결된 그라운드와 배터리 측에 연결된 섀시(Chassis)는 공통 접지로 Y-캐피시터(CY1, CY2) 로 흐르는 누설 전류가 이동할 수 있는 통로가 된다. EV/PHEV 에서 차량의 전기 접지(Electric Ground)는 섀시이므로 사용자가 섀시에 접촉할 때 누설 전류가 사용자를 타고 흐를 수 있다.The ground connected to the AC power supply of the non-isolated OBC of the prior art and the chassis connected to the battery side become a path through which leakage current flowing to the Y-capacitors C Y1 and C Y2 can move to a common ground. In EV / PHEV, the vehicle's electrical ground is the chassis, so leakage current can flow through the user when the user contacts the chassis.

도 3은 종래기술에 따른 비절연 OBC 회로의 누설 전류 파형을 나타내는 도면이다. 3 is a view showing a leakage current waveform of a non-isolated OBC circuit according to the prior art.

종래기술의 비절연 OBC의 배터리 측 그라운드로 흐르는 누설 전류의 예시로서 배터리 전압(Vbattery)가 400 V이고, Y-캐패시터(CY1, CY2)가 500 nF일 때의 누설 전류를 나타낸 파형이다. 이 때의 누설 전류 I_conv 는 145.16 mARMS의 값을 갖는다. An example of leakage current flowing to the battery side ground of a non-isolated OBC of the prior art is a waveform showing a leakage current when the battery voltage V battery is 400 V and the Y-capacitors C Y1 and C Y2 are 500 nF. . The leakage current I_conv at this time has a value of 145.16 mA RMS .

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비절연 OBC 회로의 블록도이다..4 is a block diagram of a non-isolated OBC circuit according to various embodiments of the present invention.

본 발명에서는 종래기술의 비절연 OBC 의 단점인 높은 누설 전류를 낮은 값으로 개선시키는 회로를 제안한다. 제안하는 발명은 비절연 OBC 의 필터와 배터리 사이에 스위치와 인덕터를 이용하여 전력을 변환하여 배터리로 전달하는 것을 수행하면서, 절연 회로로 동작하여 누설 전류의 크기를 감소시키는 회로이다.The present invention proposes a circuit which improves the high leakage current, which is a disadvantage of the conventional non-isolated OBC, to a low value. The proposed invention is a circuit that reduces the magnitude of leakage current by operating as an isolated circuit while converting power to a battery by using a switch and an inductor between a filter and a battery of a non-isolated OBC.

도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비절연 OBC 회로의 블록도이다. 4A is a block diagram of a non-isolated OBC circuit according to the first embodiment of the present invention.

제안하는 비절연 OBC 회로는 필터(420a)의 양단에 각각 연결된 제1 스위치(S11), 제2 스위치(S12)를 포함하고, 상기 제1 스위치(S11) 및 상기 제2 스위치(S12) 사이에 위치한 인덕터(L1)를 포함하는 제1 루프; 및 제1 스위치(S11)와 상기 인덕터(L1)에 한 단이 연결된 제3 스위치(S21), 상기 제2 스위치(S12)와 상기 인덕터(L1)에 한 단이 연결된 제4 스위치(S22)를 포함하고, 상기 제3 스위치(S21) 및 상기 제4 스위치(S22) 사이에 위치한 출력 캐패시터(Co)를 포함하는 제2 루프를 포함한다. The proposed non-isolated OBC circuit includes a first switch (S11) and a second switch (S12) connected to both ends of the filter (420a), and between the first switch (S11) and the second switch (S12). A first loop comprising a located inductor L1; And a third switch S21 connected to one end of the first switch S11 and the inductor L1, and a fourth switch S22 connected to one end of the second switch S12 and the inductor L1. It includes, and a second loop comprising an output capacitor (C o) is located between the third switch (S21) and said fourth switch (S22).

도 4a를 참조하면, 필터(420a)와 배터리(430a) 사이에 제1 스위치(S11), 제2 스위치(S12), 제3 스위치(S21), 제4 스위치(S22)와 인덕터(L1)가 존재한다. Referring to FIG. 4A, a first switch S11, a second switch S12, a third switch S21, a fourth switch S22, and an inductor L1 may be disposed between the filter 420a and the battery 430a. exist.

교류(Alternating Current; AC) 전원(410a)을 받아 필터(420a)를 거친 전압을 도 4a와같이 스위치들(S11, S12, S21, S22) 및 인덕터(L1)로 구성된 비절연 컨버터를 통해 강압 및 승압하여 배터리(430a)로 전달한다. Voltage received through an alternating current (AC) power source 410a and passed through the filter 420a through a non-isolated converter composed of switches S11, S12, S21, S22 and inductor L1 as shown in FIG. 4A. The pressure is delivered to the battery 430a.

제1 스위치(S11) 및 제2 스위치(S12)는 제3 스위치(S21) 및 제4 스위치(S22)와 상호보완적으로(Complementary) 동작할 수 있다. 다시 말해, 제1 스위치(S11) 및 제2 스위치(S12)가 온(ON) 동작 시 제3 스위치(S21) 및 제4 스위치(S22)는 오프(OFF) 상태로 동작한다. 반대로 제1 스위치(S11) 및 제2 스위치(S12)가 오프(OFF) 동작 시 제3 스위치(S21) 및 제4 스위치(S22)는 온(ON) 상태로 동작한다. 따라서, 스위치 동작에 따라 입력 AC 전원과 배터리 간의 회로가 개방되어 누설 전류를 크게 낮출 수 있다.The first switch S11 and the second switch S12 may operate complementarily with the third switch S21 and the fourth switch S22. In other words, when the first switch S11 and the second switch S12 are ON, the third switch S21 and the fourth switch S22 operate in the OFF state. On the contrary, when the first switch S11 and the second switch S12 are OFF, the third switch S21 and the fourth switch S22 operate in an ON state. Therefore, the circuit between the input AC power source and the battery is opened in accordance with the switch operation, thereby significantly reducing the leakage current.

도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비절연 OBC 회로의 블록도이다.4B is a block diagram of a non-isolated OBC circuit according to the second embodiment of the present invention.

도 4b를 참조하면, 필터(420b)와 배터리(430b) 사이에 제1 스위치(S11), 제2 스위치(S12), 제3 스위치(S21), 제4 스위치(S22), 제5 스위치(S3)와 인덕터(L1)가 존재한다. 다시 말해, 인덕터(L1)와 제3 스위치(S21)에 한 단이 연결되고, 인덕터(L1)와 제4 스위치(S22)에 또 다른 단이 연결된 제5 스위치(S3)를 더 포함한다. Referring to FIG. 4B, a first switch S11, a second switch S12, a third switch S21, a fourth switch S22, and a fifth switch S3 are disposed between the filter 420b and the battery 430b. ) And an inductor L1. In other words, it further includes a fifth switch S3 having one end connected to the inductor L1 and the third switch S21 and another end connected to the inductor L1 and the fourth switch S22.

교류(Alternating Current; AC) 전원(410b)을 받아 필터(420b)를 거친 전압을 도 4b와 같이 스위치들(S11, S12, S21, S22, S3) 및 인덕터(L1)로 구성된 비절연 컨버터를 통해 강압 및 승압하여 배터리(430b)로 전달한다. An alternating current (AC) power source 410b receives the voltage passing through the filter 420b as shown in FIG. Step-down and step-up through the non-isolated converter composed of S12, S21, S22, S3 and the inductor L1 are transferred to the battery 430b.

도 4b는 도 4a에서 제5 스위치(S3)가 추가된 형태이며, 제1 스위치(S11), 제2 스위치(S12), 제3 스위치(S21), 제4 스위치(S22)가 오프(OFF) 동작 시 제5 스위치(S3)를 통해 인덕터 전류가 흐르게 된다. FIG. 4B is a view in which the fifth switch S3 is added in FIG. 4A, and the first switch S11, the second switch S12, the third switch S21, and the fourth switch S22 are turned off. In operation, the inductor current flows through the fifth switch S3.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MOSFET과 다이오드로 구성되는 비절연 OBC 회로의 블록도이다.5 is a block diagram of a non-isolated OBC circuit consisting of a MOSFET and a diode in accordance with one embodiment of the present invention.

도 5a는 비절연 OBC의 제1 실시예에 따른 회로도이고, 도 4a에 도시된 회로에서 필터와 배터리 사이의 네 개의 스위치가 스위치와 다이오드를 사용하여 구성된 예시를 나타낸다. 다시 말해, 제1 스위치 및 제2 스위치는 스위치를 사용하여 구성되고, 제3 스위치 및 제4 스위치는 다이오드를 사용하여 구성될 수 있다. FIG. 5A is a circuit diagram according to a first embodiment of a non-isolated OBC, and shows an example in which four switches between a filter and a battery are configured by using a switch and a diode in the circuit shown in FIG. 4A. In other words, the first switch and the second switch may be configured using a switch, and the third switch and the fourth switch may be configured using a diode.

도 5b는 비절연 OBC의 제1 실시예에 따른 회로도이고, 도 4a에 도시된 회로에서 필터와 배터리 사이의 네 개의 스위치가 스위치만을 사용하여 구성된 예시를 나타낸다. 다시 말해, 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치는 모두 스위치를 사용하여 구성될 수 있다.FIG. 5B is a circuit diagram according to a first embodiment of a non-isolated OBC, and shows an example in which four switches between a filter and a battery are configured using only switches in the circuit shown in FIG. 4A. In other words, the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch may all be configured using the switch.

도 5c는 비절연 OBC의 제2 실시예에 따른 회로도이고, 도 4b에 도시된 회로에서 필터와 배터리 사이의 다섯 개의 스위치가 스위치와 다이오드를 사용하여 구성된 예시를 나타낸다. 다시 말해, 제1 스위치 및 제2 스위치는 스위치를 사용하여 구성되고, 제3 스위치, 제4 스위치 및 제5 스위치는 스위치와 다이오드를 사용하여 구성될 수 있다. 5C is a circuit diagram according to a second embodiment of a non-isolated OBC, and shows an example in which five switches between a filter and a battery are configured using switches and diodes in the circuit shown in FIG. 4B. In other words, the first switch and the second switch may be configured using a switch, and the third switch, the fourth switch, and the fifth switch may be configured using a switch and a diode.

도 5d는 비절연 OBC의 제2 실시예에 따른 회로도이고, 도 4b에 도시된 회로에서 필터와 배터리 사이의 다섯 개의 스위치가 스위치만을 사용하여 구성된 예시를 나타낸다. 다시 말해, 제1 스위치 및 제2 스위치, 제3 스위치, 제4 스위치 및 제5 스위치는 모두 스위치를 사용하여 구성될 수 있다.FIG. 5D is a circuit diagram according to the second embodiment of the non-isolated OBC, and shows an example in which the five switches between the filter and the battery are configured using only the switches in the circuit shown in FIG. 4B. In other words, the first switch and the second switch, the third switch, the fourth switch, and the fifth switch may all be configured using the switch.

도 5a 내지 도 5b는 실시예일뿐 제안하는 비절연 OBC 회로의 스위치를 구성하는 스위치 또는 다이오드의 구성은 변경될 수 있고, 스위치 또는 다이오드 외의 다른 소자를 이용하여 구성될 수도 있다. 5A to 5B are only an embodiment, the configuration of the switch or diode constituting the switch of the proposed non-isolated OBC circuit may be changed, or may be configured using other elements than the switch or diode.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연 OBC 회로의 누설 전류 파형을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a leakage current waveform of a non-isolated OBC circuit according to an embodiment of the present invention.

제안된 비절연 OBC 의 배터리측 그라운드로 흐르는 누설 전류의 예로 배터리 전압(Vbattery)가 400 V 이고, Y-캐패시터(CY1, CY2)가 500 nF일 때의 누설 전류를 나타낸 파형이다. 제안된 비절연 OBC 에서 사용한 소자들은 종래기술의 비절연 OBC의 소자들과 동일한 사양으로 시뮬레이션을 수행하였다.An example of the leakage current flowing to the battery-side ground of the proposed non-isolated OBC is a waveform showing the leakage current when the battery voltage V battery is 400 V and the Y-capacitors C Y1 and C Y2 are 500 nF. The devices used in the proposed non-insulated OBC were simulated with the same specifications as those of the conventional non-insulated OBC.

종래기술의 비절연 OBC의 누설 전류 I_conv와 비교하면 제안된 비절연 OBC 의 누설 전류 I_prop은 25.90㎂RMS의 값을 가지므로 종래기술의 회로보다 제안된 회로에서 누설 전류가 크게 감소하였음을 확인할 수 있다. Compared with the leakage current I_conv of the conventional non-isolated OBC, the leakage current I_prop of the proposed non-isolated OBC has a value of 25.90 ㎂ RMS , indicating that the leakage current is significantly reduced in the proposed circuit than the conventional circuit. .

제안하는 회로는 종래기술의 비절연 OBC 의 단점인 큰 누설 전류가 흐르는 문제를 개선하는 회로이다. AC 전원과 배터리 사이를 절연시켜 비절연 OBC의 누설 전류를 크게 감소시킬 수 있다. 따라서, 사용자가 차량 섀시에 접촉하였을 때 누설 전류로 인한 안전 위험이 크게 감소할 수 있다.The proposed circuit improves the flow of large leakage current, which is a disadvantage of the conventional non-isolated OBC. Isolation between the AC supply and the battery can significantly reduce the leakage current of non-isolated OBCs. Thus, the safety risk due to leakage current when the user contacts the vehicle chassis can be greatly reduced.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments may be, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For convenience of explanation, one processing device may be described as being used, but one of ordinary skill in the art will appreciate that the processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device. Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. It can be embodied in. The software may be distributed over networked computer systems so that they are stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　 The method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine code, such as produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.

Claims (7)

필터의 양단에 각각 연결된 제1 스위치, 제2 스위치를 포함하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 사이에 위치한 인덕터를 포함하는 제1 루프; 및
상기 제1 스위치와 상기 인덕터에 한 단이 연결된 제3 스위치, 상기 제2 스위치와 상기 인덕터에 한 단이 연결된 제4 스위치를 포함하고, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치 사이에 위치한 캐패시터를 포함하는 제2 루프
를 포함하고,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치와 상호보완적으로 온, 오프 동작을 하고, 상기 온, 오프 동작에 따라 입력 교류(Alternating Current; AC) 전원과 배터리 간의 회로가 개방되어 누설 전류를 감소시키는
비절연 컨버터.A first loop including a first switch and a second switch connected to both ends of the filter, the first loop including an inductor located between the first switch and the second switch; And
A third switch having one end connected to the first switch and the inductor, and a fourth switch having one end connected to the second switch and the inductor, and including a capacitor located between the third switch and the fourth switch. Second loop
Including,
The first switch and the second switch are on and off complementary to the third switch and the fourth switch, and between the input alternating current (AC) power source and the battery according to the on and off operations. Circuit opens to reduce leakage current
Non-isolated converter. 제1항에 있어서,
상기 제2 루프의 인덕터와 제3 스위치에 한 단이 연결되고, 인덕터와 제4 스위치에 또 다른 단이 연결된 제5 스위치를 더 포함하는
비절연 컨버터.The method of claim 1,
A fifth switch having one end connected to the inductor and the third switch of the second loop and another end connected to the inductor and the fourth switch;
Non-isolated converter. 제2항에 있어서,
상기 제5 스위치는 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치가 오프일 때 온되어, 제5 스위치를 통해 인덕터 전류가 흐르는
비절연 컨버터. The method of claim 2,
The fifth switch is turned on when the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch are turned off so that inductor current flows through the fifth switch.
Non-isolated converter. 제1항에 있어서,
제1 스위치 및 제2 스위치는 스위치를 사용하여 구성되고, 제3 스위치 및 제4 스위치는 다이오드를 사용하여 구성되는
비절연 컨버터. The method of claim 1,
The first switch and the second switch are configured using a switch, and the third switch and the fourth switch are configured using a diode
Non-isolated converter. 제1항에 있어서,
제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치는 모두 스위치를 사용하여 구성되는
비절연 컨버터. The method of claim 1,
The first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch are all configured using a switch
Non-isolated converter. 제2항에 있어서,
제1 스위치 및 제2 스위치는 스위치를 사용하여 구성되고, 제3 스위치, 제4 스위치 및 제5 스위치는 스위치와 다이오드를 사용하여 구성되는
비절연 컨버터. The method of claim 2,
The first switch and the second switch are configured using switches, and the third switch, fourth switch, and fifth switch are configured using switches and diodes.
Non-isolated converter. 제2항에 있어서,
제1 스위치 및 제2 스위치, 제3 스위치, 제4 스위치 및 제5 스위치는 모두 스위치를 사용하여 구성되는
비절연 컨버터. The method of claim 2,
The first switch and the second switch, the third switch, the fourth switch, and the fifth switch are all configured using a switch.
Non-isolated converter.
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