KR20220061472A - On Board Charger And Method Of Driving The Same - Google Patents

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Abstract

The present invention provides an on board charger which comprises: a converter for converting an input voltage received through first and second input terminals into a direct current voltage and outputting the DC voltage through first and second output terminals; a first charging switch connected to the first output terminal and an intermediate terminal of a battery; a second charging switch connected to the second output terminal and the intermediate terminal of the battery; a third charging switch connected to the first output terminal, the first charging switch, and an anode terminal of the battery; and a fourth charging switch connected to the second output terminal, the second charging switch and a cathode terminal of the battery.

Description

탑재형 충전기 및 그 구동방법 {On Board Charger And Method Of Driving The Same}On-Board Charger And Method Of Driving The Same

본 발명은 충전기에 관한 것으로, 특히 4개의 충전스위치에 의하여 출력전압이 2쌍의 출력단자로부터 순차적으로 출력되는 탑재형 충전기 및 그 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a charger, and more particularly, to an onboard charger in which an output voltage is sequentially output from two pairs of output terminals by four charging switches and a driving method thereof.

최근 화석연료 등에 의한 지구 온난화로 인하여 전기자동차에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다.Recently, due to global warming caused by fossil fuels, interest in electric vehicles is continuously increasing.

그러나, 전기자동차는, 충전시간이 상대적으로 길고, 주행거리가 상대적으로 짧다는 단점이 있다.However, electric vehicles have disadvantages in that the charging time is relatively long and the driving distance is relatively short.

이러한 단점을 개선하기 위하여, 전기자동차에 사용되는 400V의 배터리를 800V의 배터리로 변경하는 추세이다. In order to improve these drawbacks, there is a trend to change the 400V battery used in the electric vehicle to the 800V battery.

배터리의 총 전압이 증가하면, 동일 전류로 배터리를 충전할 경우 충전전력이 증가하여 충전시간을 감소시킬 수 있고, 동일 충전전력으로 충전할 경우 충전전류가 감소하여 배선 사이즈를 감소시키고 효율 및 전력밀도를 증가시킬 수 있다. When the total voltage of the battery increases, when the battery is charged with the same current, the charging power increases and the charging time can be reduced. can increase

한편, 전기자동차는 충전을 위하여 탑재형 충전기(on board charger: OBC)를 내장하고 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.Meanwhile, an electric vehicle has an on-board charger (OBC) built-in for charging, which will be described with reference to the drawings.

도 1은 종래의 탑재형 충전기를 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 탑재형 충전기의 다수의 전압 및 전류를 도시한 파형도이다.1 is a diagram illustrating a conventional on-board charger, and FIG. 2 is a waveform diagram illustrating a plurality of voltages and currents of a conventional on-board charger.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 탑재형 충전기(10)는 입력전압(Vi)을 이용하여 출력전압(Vo)을 출력하고, 배터리(BA)는 출력전압(Vo)에 의하여 충전된다.1 and 2, the conventional onboard charger 10 outputs an output voltage Vo using an input voltage Vi, and the battery BA is charged by the output voltage Vo. do.

이를 위하여, 탑재형 충전기(10)는, 제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4), 제1커패시터(C1), 제1 및 제2인덕터(L1, L2), 변압기(Np, Ns), 제1 내지 제4다이오드(D1 내지 D4)를 포함하는데, 제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4), 제1커패시터(C1), 제1 및 제2인덕터(L1, L2)는 변압기(Np, Ns)의 1차측코일(Np)에 연결되는 입력부를 구성하고, 제1 내지 제4다이오드(D1 내지 D4)는 변압기(Np, Ns)의 2차측코일(Ns)에 연결되는 출력부를 구성한다.To this end, the on-board charger 10, the first to fourth converter switches (Q1 to Q4), the first capacitor (C1), the first and second inductors (L1, L2), the transformer (Np, Ns), It includes first to fourth diodes D1 to D4, wherein the first to fourth converter switches Q1 to Q4, the first capacitor C1, and the first and second inductors L1 and L2 are the transformer Np , Ns) constitutes an input unit connected to the primary side coil (Np), and the first to fourth diodes (D1 to D4) constitute an output unit connected to the secondary side coil (Ns) of the transformers (Np, Ns). .

제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4)는 트랜지스터(transistor) 일 수 있다.The first to fourth converter switches Q1 to Q4 may be transistors.

이러한 탑재형 충전기(10)는, 제1 및 제2시간구간(TP1, TP2)으로 구분되어 교번 구동된다.The on-board charger 10 is divided into first and second time periods TP1 and TP2 and is alternately driven.

즉, 제1시간구간(TP1) 동안, 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 게이트에는 각각 하이레벨의 제1 및 제4게이트-소스 전압(Vgs_Q1, Vgs_Q4)이 인가되어 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)는 각각 온(on) 되고, 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 게이트에는 각각 로우레벨의 제2 및 제3게이트-소스 전압(Vgs_Q2, Vgs_Q3)이 인가되어 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)는 각각 오프(off) 된다.That is, during the first time period TP1, high-level first and fourth gate-source voltages Vgs_Q1 and Vgs_Q4 are applied to the gates of the first and fourth converter switches Q1 and Q4, respectively, so that the first and fourth converter switches Q1 and Q4 are applied. The fourth converter switches Q1 and Q4 are turned on, respectively, and second and third gate-source voltages Vgs_Q2 and Vgs_Q3 of low level are respectively applied to the gates of the second and third converter switches Q2 and Q3. When this is applied, the second and third converter switches Q2 and Q3 are turned off, respectively.

그리고, 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 제1 및 제4드레인-소스 전압(Vds_Q1, Vds_Q4)은 각각 로우레벨이 되고 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)에는 각각 음에서 양으로 증가하는 제1 및 제4컨버터전류(IQ1, IQ4)가 흐르고, 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 제2 및 제3드레인-소스 전압(Vds_Q2, Vds_Q3)은 각각 하이레벨이 되고 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 제2 및 제3컨버터전류(IQ2, IQ3)는 각각 0으로 유지된다.In addition, the first and fourth drain-source voltages Vds_Q1 and Vds_Q4 of the first and fourth converter switches Q1 and Q4 are at low levels, respectively, and the first and fourth converter switches Q1 and Q4 are respectively negative. positively increasing first and fourth converter currents IQ1 and IQ4 flow, and the second and third drain-source voltages Vds_Q2 and Vds_Q3 of the second and third converter switches Q2 and Q3 are respectively high level, and the second and third converter currents IQ2 and IQ3 of the second and third converter switches Q2 and Q3 are maintained at 0, respectively.

또한, 제1 및 제2인덕터(L1, L2)에는 각각 음에서 양으로 증가하는 제1 및 제2인덕터전류(IL1, IL2)가 흐른다. In addition, the first and second inductor currents IL1 and IL2 increasing from negative to positive respectively flow through the first and second inductors L1 and L2.

그리고, 제1 및 제4다이오드(D1, D4)는 각각 온 되어 제1 및 제4다이오드(D1, D4)의 제1 및 제4다이오드전압(VD1, VD4)은 각각 로우레벨이 되고, 제2 및 제3다이오드(D2, D3)는 각각 오프 되어 제2 및 제3다이오드(D2, D3)의 제2 및 제3다이오드전압(VD2, VD3)은 각각 하이레벨이 된다.Then, the first and fourth diodes D1 and D4 are turned on, respectively, so that the first and fourth diode voltages VD1 and VD4 of the first and fourth diodes D1 and D4 become low levels, respectively, and the second and the third diodes D2 and D3 are turned off, respectively, so that the second and third diode voltages VD2 and VD3 of the second and third diodes D2 and D3 become high levels, respectively.

이에 따라, 탑재형 충전기(10)는, 하이레벨의 출력전압(Vo)으로 배터리(BA)를 충전한다.Accordingly, the on-board charger 10 charges the battery BA with the high-level output voltage Vo.

한편, 제2시간구간(TP2) 동안, 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 게이트에는 각각 로우레벨의 제1 및 제4게이트-소스 전압(Vgs_Q1, Vgs_Q4)이 인가되어 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)는 각각 오프 되고, 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 게이트에는 각각 하이레벨의 제2 및 제3게이트-소스 전압(Vgs_Q2, Vgs_Q3)이 인가되어 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)는 각각 온 된다.Meanwhile, during the second time period TP2, low-level first and fourth gate-source voltages Vgs_Q1 and Vgs_Q4 are applied to the gates of the first and fourth converter switches Q1 and Q4, respectively. The fourth converter switches Q1 and Q4 are turned off, respectively, and the second and third gate-source voltages Vgs_Q2 and Vgs_Q3 of high level are applied to the gates of the second and third converter switches Q2 and Q3, respectively. The second and third converter switches Q2 and Q3 are turned on, respectively.

그리고, 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 제1 및 제4드레인-소스 전압(Vds_Q1, Vds_Q4)은 각각 하이레벨이 되고 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 제1 및 제4컨버터전류(IQ1, IQ4)는 각각 0으로 유지되고, 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 제2 및 제3드레인-소스 전압(Vds_Q2, Vds_Q3)은 각각 로우레벨이 되고 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)에는 각각 음에서 양으로 증가하는 제2 및 제3컨버터전류(IQ2, IQ3)가 흐른다.In addition, the first and fourth drain-source voltages Vds_Q1 and Vds_Q4 of the first and fourth converter switches Q1 and Q4 become high levels, respectively, and the first and fourth converter switches Q1 and Q4 of and the fourth converter currents IQ1 and IQ4 are maintained at 0, respectively, and the second and third drain-source voltages Vds_Q2 and Vds_Q3 of the second and third converter switches Q2 and Q3 become low levels, respectively. The second and third converter currents IQ2 and IQ3 increasing from negative to positive respectively flow through the second and third converter switches Q2 and Q3.

또한, 제1 및 제2인덕터(L1, L2)에는 각각 양에서 음으로 감소하는 제1 및 제2인덕터전류(IL1, IL2)가 흐른다. In addition, the first and second inductor currents IL1 and IL2 that decrease from positive to negative respectively flow through the first and second inductors L1 and L2.

그리고, 제1 및 제4다이오드(D1, D4)는 각각 오프 되어 제1 및 제4다이오드(D1, D4)의 제1 및 제4다이오드전압(VD1, VD4)은 각각 하이레벨이 되고, 제2 및 제3다이오드(D2, D3)는 각각 온 되어 제2 및 제3다이오드(D2, D3)의 제2 및 제3다이오드전압(VD2, VD3)은 각각 로우레벨이 된다.Then, the first and fourth diodes D1 and D4 are turned off, respectively, so that the first and fourth diode voltages VD1 and VD4 of the first and fourth diodes D1 and D4 become high levels, respectively, and the second and the third diodes D2 and D3 are turned on, respectively, so that the second and third diode voltages VD2 and VD3 of the second and third diodes D2 and D3 become low levels, respectively.

여기서, 입력전압(Vi)은 약 400V이고, 제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4)의 스위칭 주파수는 약 78.3kHz이고, 출력전압(Vo)은 약 800V이고, 제1커패시터(C1)는 약 0.147μF이고, 제1인덕터(L1)는 약 17.23μH이고, 제2인덕터(L2)는 약 68.92μH이고, 1차측코일(Np) 및 2차측코일(Ns)의 권선비(turns ratio)는 약 0.615:1 일 수 있다.Here, the input voltage Vi is about 400V, the switching frequency of the first to fourth converter switches Q1 to Q4 is about 78.3 kHz, the output voltage Vo is about 800V, and the first capacitor C1 is about 0.147 μF, the first inductor L1 is about 17.23 μH, the second inductor L2 is about 68.92 μH, and the turns ratio of the primary coil Np and the secondary coil Ns is about It can be 0.615:1.

이에 따라, 탑재형 중천기(10)에서는, 제1 내지 제4다이오드(D1 내지 D4)가 하이레벨의 출력전압(Vo)으로 클램핑(clamping) 되어 배터리(BA)를 하이레벨의 출력전압(Vo)으로 충전한다.Accordingly, in the mounted heavy-duty device 10 , the first to fourth diodes D1 to D4 are clamped to the high-level output voltage Vo, and thus the battery BA to the high-level output voltage Vo ) is charged.

그런데, 총 전압이 증가한 배터리(BA)를 충전하기 위하여, 종래의 탑재형 충전기(10)의 출력전압(Vo)을 증가시킬 경우, 제1 내지 제4다이오드(D1 내지 D2)에 대한 전압 스트레스가 증가하므로, 전압 스트레스에 대한 내구성이 상대적으로 높은 다이오드를 사용하여야 하는데, 전압 스트레스에 대한 내구성이 상대적으로 높은 다이오드는 상대적으로 높은 온 저항을 가지므로, 소자효율이 저하되는 문제가 있다. However, when the output voltage Vo of the conventional on-board charger 10 is increased in order to charge the battery BA with an increased total voltage, voltage stress on the first to fourth diodes D1 to D2 is increased. Therefore, it is necessary to use a diode having a relatively high resistance to voltage stress, and since a diode having a relatively high resistance to voltage stress has a relatively high on-resistance, there is a problem in that device efficiency is lowered.

그리고, 종래의 탑재형 충전기(10)의 출력전압(Vo)을 증가시킬 경우, 입력부 및 출력부를 재설계 하여야 하므로, 개발비용이 증가하는 문제가 있다.And, when the output voltage Vo of the conventional on-board charger 10 is increased, since the input and output units must be redesigned, there is a problem in that the development cost increases.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 변압기의 출력부에 4개의 충전스위치를 추가하여 증가된 출력전압을 배터리에 공급함으로써, 소자효율이 향상되고 개발비용이 절감되는 탑재형 충전기 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by adding four charging switches to the output part of the transformer and supplying the increased output voltage to the battery, the device efficiency is improved and the development cost is reduced, and An object of the present invention is to provide a driving method therefor.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 제1 및 제2입력단자를 통하여 입력 받은 입력전압을 직류전압으로 변환하여 제1 및 제2출력단자를 통하여 출력하는 컨버터와; 상기 제1출력단자와 배터리의 중간단자에 연결되는 제1충전스위치와; 상기 제2출력단자와 상기 배터리의 상기 중간단자에 연결되는 제2충전스위치와; 상기 제1출력단자 및 상기 제1충전스위치와 상기 배터리의 양극단자에 연결되는 제3충전스위치와; 상기 제2출력단자 및 상기 제2충전스위치와 상기 배터리의 음극단자에 연결되는 제4충전스위치를 포함하는 탑재형 충전기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a converter for converting an input voltage input through first and second input terminals into a DC voltage and outputting the converted voltage through first and second output terminals; a first charging switch connected to the first output terminal and an intermediate terminal of the battery; a second charging switch connected to the second output terminal and the intermediate terminal of the battery; a third charging switch connected to the first output terminal, the first charging switch, and a positive terminal of the battery; It provides an on-board charger including a fourth charging switch connected to the second output terminal and the second charging switch and the negative terminal of the battery.

그리고, 상기 제1 및 제4충전스위치가 온 되는 동안 상기 제2 및 제3충전스위치는 오프 되고, 상기 제1 및 제4충전스위치가 오프 되는 동안 상기 제2 및 제3충전스위치는 온 될 수 있다.In addition, the second and third charging switches may be turned off while the first and fourth charging switches are turned on, and the second and third charging switches may be turned on while the first and fourth charging switches are turned off. there is.

또한, 상기 배터리는 서로 직렬로 연결되는 제1 및 제2배터리부를 포함하고, 상기 배터리의 상기 중간단자는 상기 제1 및 제2배터리부의 연결노드 일 수 있다.In addition, the battery may include first and second battery units connected in series to each other, and the intermediate terminal of the battery may be a connection node of the first and second battery units.

그리고, 상기 직류전압은, 온 되어 있는 상기 제1 및 제4충전스위치를 통하여 상기 제2배터리부에 공급되고, 온 되어 있는 상기 제2 및 제3충전스위치를 통하여 상기 제1배터리부에 공급될 수 있다.And, the DC voltage is supplied to the second battery unit through the first and fourth charging switches that are turned on, and is supplied to the first battery unit through the second and third charging switches that are turned on. can

또한, 상기 컨버터는, 상기 제1 및 제2입력단자에 각각 연결되는 제1 및 제2컨버터스위치와; 상기 제1 및 제2컨버터스위치에 연결되는 제1커패시터와; 상기 제1커패시터에 직렬로 연결되는 제1 및 제2인덕터와; 상기 제1 및 제2컨버터스위치에 각각 연결되는 제3 및 제4컨버터스위치와; 상기 제2인덕터와 상기 제3 및 제4컨버터스위치에 연결되는 변압기와; 상기 변압기와 상기 출력단자에 연결되는 제1 내지 제4다이오드를 포함할 수 있다.In addition, the converter includes first and second converter switches respectively connected to the first and second input terminals; a first capacitor connected to the first and second converter switches; first and second inductors connected in series to the first capacitor; third and fourth converter switches respectively connected to the first and second converter switches; a transformer connected to the second inductor and the third and fourth converter switches; It may include first to fourth diodes connected to the transformer and the output terminal.

한편, 본 발명은, 컨버터가 제1 및 제2입력단자를 통하여 입력 받은 입력전압을 직류전압으로 변환하여 제1 및 제2출력단자를 통하여 출력하는 단계와; 상기 제1출력단자에 연결되는 제1충전스위치를 온 하고, 상기 제2출력단자에 연결되는 제2충전스위치를 오프 하고, 상기 제1출력단자에 연결되는 제3충전스위치를 오프 하고, 상기 제2출력단자에 연결되는 제4충전스위치를 온 하여, 상기 직류전압을 상기 제1 및 제4충전스위치를 통하여 배터리의 제2배터리부에 공급하는 단계와; 상기 제1충전스위치를 오프 하고, 상기 제2충전스위치를 온 하고, 상기 제3충전스위치를 온 하고, 상기 제4충전스위치를 오프 하여, 상기 직류전압을 상기 제2 및 제3충전스위치를 통하여 상기 배터리의 제1배터리부에 공급하는 단계를 포함하는 탑재형 충전기의 구동방법을 제공한다.On the other hand, the present invention, the converter converts the input voltage input through the first and second input terminals to a DC voltage to output through the first and second output terminals; The first charging switch connected to the first output terminal is turned on, the second charging switch connected to the second output terminal is turned off, the third charging switch connected to the first output terminal is turned off, and the second charging switch is turned off. turning on a fourth charging switch connected to the second output terminal and supplying the DC voltage to a second battery unit of the battery through the first and fourth charging switches; The first charging switch is turned off, the second charging switch is turned on, the third charging switch is turned on, the fourth charging switch is turned off, and the DC voltage is transferred through the second and third charging switches. It provides a driving method of the on-board charger comprising the step of supplying to the first battery unit of the battery.

그리고, 상기 제1 및 제2배터리부는 서로 직렬로 연결되고, 상기 제1배터리부의 양극단자는 상기 제3충전스위치에 연결되고, 상기 제1 및 제2배터리부 사이의 연결노드는 상기 제1 및 제2충전스위치의 연결노드에 연결되고, 제2배터리부의 음극단자는 상기 제4충전스위치에 연결될 수 있다.In addition, the first and second battery units are connected in series with each other, the positive terminal of the first battery unit is connected to the third charging switch, and a connection node between the first and second battery units is connected to the first and second battery units. It may be connected to the connection node of the second charging switch, and the negative terminal of the second battery unit may be connected to the fourth charging switch.

본 발명은, 변압기의 출력부에 4개의 충전스위치를 추가하여 증가된 출력전압을 배터리에 공급함으로써, 소자효율이 향상되고 개발비용이 절감되는 효과를 갖는다. The present invention has the effect of improving device efficiency and reducing development costs by supplying an increased output voltage to the battery by adding four charging switches to the output part of the transformer.

도 1은 종래의 탑재형 충전기를 도시한 도면.
도 2는 종래의 탑재형 충전기의 다수의 전압 및 전류를 도시한 파형도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기를 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기의 제1 및 제2시간구간의 동작상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기의 다수의 전압 및 전류를 도시한 파형도.1 is a view showing a conventional on-board charger.
Figure 2 is a waveform diagram showing a number of voltages and currents of the conventional on-board charger.
3 is a view showing an on-board charger according to an embodiment of the present invention.
Figures 4a and 4b are diagrams showing the operating state of the first and second time period of the on-board charger according to an embodiment of the present invention, respectively.
5 is a view showing an on-board charger according to an embodiment of the present invention.
6 is a waveform diagram showing a plurality of voltages and currents of the on-board charger according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the specific content of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기를 도시한 도면이다.3 is a view showing an on-board charger according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기(110)는 입력전압(Vi)을 이용하여 총 출력전압(Vo)을 출력하고, 직렬 연결된 제1 및 제2배터리부(B1, B2)를 포함하는 배터리(BA)는 총 출력전압(Vo)에 의하여 충전된다.3, the on-board charger 110 according to the embodiment of the present invention outputs the total output voltage Vo using the input voltage Vi, and first and second battery units connected in series ( The battery BA including B1 and B2 is charged by the total output voltage Vo.

이를 위하여, 탑재형 충전기(110)는, 컨버터(CNV), 제 1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)를 포함한다.To this end, the on-board charger 110 includes a converter CNV and first to fourth charging switches S1 to S4.

컨버터(CNV)는, 제1 및 제2입력단자를 통하여 입력전압(Vi)을 입력 받고, 입력전압(Vi)을 상이한 크기의 직류전압으로 변환하고, 변환된 직류전압을 제1 및 제2출력단자을 통하여 출력한다.The converter CNV receives an input voltage Vi through the first and second input terminals, converts the input voltage Vi into DC voltages of different magnitudes, and converts the converted DC voltages to first and second outputs. output through the terminal.

제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)는, 컨버터(CNV)로부터 출력되는 직류전압을 이용하여 배터리(BA)의 제1 및 제2배터리부(B1, B2)에 각각 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)을 순차적으로 공급한다.The first to fourth charging switches S1 to S4 are respectively first and second to the first and second battery units B1 and B2 of the battery BA by using the DC voltage output from the converter CNV. The output voltages Vo1 and Vo2 are sequentially supplied.

제1 및 제2배터리부(B1, B2)는 각각 양극단자 및 음극단자를 갖고, 제1배터리부(B1)의 양극단자와 제2배터리부(B2)의 음극단자는 각각 배터리(BA)의 양극단자 및 음극단자를 구성하고, 제1배터리부(B1)의 음극단자와 제2배터리부(B2)의 양극단자는 서로 연결되어 배터리(BA)의 중간단자를 구성한다. The first and second battery units B1 and B2 have a positive terminal and a negative terminal, respectively, and the positive terminal of the first battery unit B1 and the negative terminal of the second battery unit B2 are respectively connected to the battery BA. The positive terminal and the negative terminal are configured, and the negative terminal of the first battery unit B1 and the positive terminal of the second battery unit B2 are connected to each other to constitute an intermediate terminal of the battery BA.

즉, 제1 및 제2배터리부(B1, B2)의 연결노드는 배터리(BA)의 중간단자를 구성한다.That is, the connection nodes of the first and second battery units B1 and B2 constitute an intermediate terminal of the battery BA.

제1충전스위치(S1)의 제1단자는 컨버터(CNV)의 제1출력단자와 제3충전스위치(S3)의 제1단자에 연결되고, 제1충전스위치(S1)의 제2단자는 제2충전스위치(S2)의 제1단자와 제1배터리부(B1)의 음극단자와 제2배터리부(B2)의 양극단자에 연결된다.The first terminal of the first charging switch (S1) is connected to the first output terminal of the converter (CNV) and the first terminal of the third charging switch (S3), the second terminal of the first charging switch (S1) is It is connected to the first terminal of the second charging switch S2, the negative terminal of the first battery unit B1, and the positive terminal of the second battery unit B2.

제2충전스위치(S2)의 제1단자는 제1충전스위치(S1)의 제2단자와 제1배터리부(B1)의 음극단자와 제2배터리부(B2)의 양극단자에 연결되고, 제2충전스위치(S2)의 제2단자는 컨버터(CNV)의 제2출력단자와 제4충전스위치(S4)의 제1단자에 연결된다.The first terminal of the second charging switch (S2) is connected to the second terminal of the first charging switch (S1), the negative terminal of the first battery unit (B1), and the positive terminal of the second battery unit (B2), The second terminal of the second charging switch S2 is connected to the second output terminal of the converter CNV and the first terminal of the fourth charging switch S4.

제3충전스위치(S3)의 제1단자는 컨버터(CNV)의 제1출력단자와 제1충전스위치(S1)의 제1단자에 연결되고, 제3충전스위치(S3)의 제2단자는 제1배터리부(B1)의 양극단자에 연결된다.The first terminal of the third charging switch S3 is connected to the first output terminal of the converter CNV and the first terminal of the first charging switch S1, and the second terminal of the third charging switch S3 is the second terminal 1 It is connected to the positive terminal of the battery unit (B1).

제4충전스위치(S4)의 제1단자는 컨버터(CNV)의 제2출력단자와 제2충전스위치(S2)의 제2단자에 연결되고, 제4충전스위치(S4)의 제2단자는 제2배터리부(B2)의 음극단자에 연결된다.The first terminal of the fourth charging switch S4 is connected to the second output terminal of the converter CNV and the second terminal of the second charging switch S2, and the second terminal of the fourth charging switch S4 is connected to the second output terminal of the second charging switch S2. 2It is connected to the negative terminal of the battery unit (B2).

예를 들어, 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)는 게이트, 소스 및 드레인을 갖는 트랜지스터(transistor) 일 수 있다.For example, the first to fourth charging switches S1 to S4 may be transistors having gates, sources, and drains.

이에 따라, 탑재형 충전기(110)는, 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)의 합에 대응되는 총 출력전압(Vo)으로 제1 및 제2배터리부(B1, B2)를 포함하는 배터리(BA)를 충전한다.Accordingly, the on-board charger 110 includes the first and second battery units B1 and B2 as a total output voltage Vo corresponding to the sum of the first and second output voltages Vo1 and Vo2. Charge the battery (BA).

여기서, 탑재형 충전기(110)의 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)는, 제1 및 제2시간구간(TP1, TP2)으로 구분되어, 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)가 온 되는 동안 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)가 오프 되고 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)가 오프 되는 동안 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)가 온 되어, 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)와 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)의 2쌍이 상호보완적으로 스위칭 된다.Here, the first to fourth charging switches S1 to S4 of the on-board charger 110 are divided into first and second time periods TP1 and TP2, and the first and fourth charging switches S1 and S4 ) is on, the second and third charging switches (S2, S3) are turned off, and while the first and fourth charging switches (S1, S4) are off, the second and third charging switches (S2, S3) are turned on Thus, two pairs of the first and fourth charging switches (S1, S4) and the second and third charging switches (S2, S3) are switched complementary to each other.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기의 제1 및 제2시간구간의 동작상태를 도시한 도면으로, 도 3을 함께 참조하여 설명한다.4A and 4B are diagrams illustrating the operating states of the first and second time periods of the on-board charger according to an embodiment of the present invention, respectively, which will be described with reference to FIG. 3 .

도 3의 입력전압(Vi)과 컨버터(CNV)는 등가적으로 도 4a 및 도 4b의 직류 입력전류(Ii)로 표현할 수 있다.The input voltage Vi of FIG. 3 and the converter CNV can be equivalently expressed as the DC input current Ii of FIGS. 4A and 4B .

도 4a에 도시한 바와 같이, 제1시간구간(TP1) 동안, 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)는 온(on) 되고, 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)는 오프(off) 되어, 입력전류(Ii), 제1충전스위치(S1), 배터리(BA)의 제2배터리부(B2), 제4충전스위치(S4)가 폐회로를 구성하고, 배터리(BA)의 제2배터리부(B2)는 제2출력전압(Vo2)에 의하여 충전된다.As shown in FIG. 4A , during the first time period TP1, the first and fourth charging switches S1 and S4 are on, and the second and third charging switches S2 and S3 are off. (off), the input current (Ii), the first charging switch (S1), the second battery unit (B2) of the battery (BA), the fourth charging switch (S4) constitute a closed circuit, the battery (BA) The second battery unit B2 is charged by the second output voltage Vo2.

즉, 제1시간구간(TP1) 동안, 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)의 게이트에는 각각 하이레벨의 제1 및 제4게이트-소스 전압(Vgs_S1, Vgs_S4)이 인가되어 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)는 각각 온 되고, 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)의 게이트에는 각각 로우레벨의 제2 및 제3게이트-소스 전압(Vgs_S2, Vgs_S3)이 인가되어 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)는 각각 오프 된다.That is, during the first time period TP1, the first and fourth gate-source voltages Vgs_S1 and Vgs_S4 of high level are applied to the gates of the first and fourth charging switches S1 and S4, respectively, so that the first and fourth charging switches S1 and S4 are applied. The fourth charging switches S1 and S4 are turned on, respectively, and the low-level second and third gate-source voltages Vgs_S2 and Vgs_S3 are applied to the gates of the second and third charging switches S2 and S3, respectively. The second and third charging switches S2 and S3 are turned off, respectively.

그리고, 제1충전스위치(S1)의 제1드레인-소스 전압(Vds_S1)은 로우레벨이 되고 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)에는 각각 입력전류(Ii)에 대응되는 제1충전전류(IS1)가 흐르고, 제2충전스위치(S2)의 제2드레인-소스 전압(Vds_S2)은 제2출력전압(Vo2)에 대응되는 하이레벨이 되고 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)의 제2 및 제3충전전류(IS2, IS3)는 각각 0으로 유지된다.Then, the first drain-source voltage Vds_S1 of the first charging switch S1 becomes a low level, and the first and fourth charging switches S1 and S4 have a first charging current corresponding to the input current Ii, respectively. (IS1) flows, the second drain-source voltage Vds_S2 of the second charging switch S2 becomes a high level corresponding to the second output voltage Vo2, and the second and third charging switches S2 and S3 The second and third charging currents IS2 and IS3 of are maintained at 0, respectively.

이에 따라, 탑재형 충전기(110)는, 제1시간구간(TP1) 동안 하이레벨의 제2출력전압(Vo2)으로 배터리(BA)의 제2배터리부(B2)를 충전한다.Accordingly, the on-board charger 110 charges the second battery unit B2 of the battery BA with the high-level second output voltage Vo2 during the first time period TP1 .

도 4b에 도시한 바와 같이, 제2시간구간(TP2) 동안, 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)는 오프 되고, 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)는 온 되어, 입력전류(Ii), 제3충전스위치(S3), 배터리(BA)의 제1배터리부(B1), 제2충전스위치(S2)가 폐회로를 구성하고, 배터리(BA)의 제1배터리부(B1)는 제1출력전압(Vo1)에 의하여 충전된다.As shown in Figure 4b, during the second time period (TP2), the first and fourth charging switches (S1, S4) are off, the second and third charging switches (S2, S3) are turned on, the input The current Ii, the third charging switch S3, the first battery unit B1 of the battery BA, and the second charging switch S2 constitute a closed circuit, and the first battery unit B1 of the battery BA ) is charged by the first output voltage Vo1.

즉, 제2시간구간(TP2) 동안, 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)의 게이트에는 각각 로우레벨의 제1 및 제4게이트-소스 전압(Vgs_S1, Vgs_S4)이 인가되어 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)는 각각 오프 되고, 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)의 게이트에는 각각 하이레벨의 제2 및 제3게이트-소스 전압(Vgs_S2, Vgs_S3)이 인가되어 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)는 각각 온 된다.That is, during the second time period TP2, the first and fourth gate-source voltages Vgs_S1 and Vgs_S4 of low level are applied to the gates of the first and fourth charging switches S1 and S4, respectively, so that the first and fourth charging switches S1 and S4 are applied. The fourth charging switches S1 and S4 are turned off, respectively, and second and third gate-source voltages Vgs_S2 and Vgs_S3 of high level are applied to the gates of the second and third charging switches S2 and S3, respectively. The second and third charging switches S2 and S3 are turned on, respectively.

그리고, 제1충전스위치(S1)의 제1드레인-소스 전압(Vds_S1)은 제1출력전압(Vo1)에 대응되는 하이레벨이 되고 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)의 제1 및 제4충전전류(IS1, IS4)는 각각 0으로 유지되고, 제2충전스위치(S2)의 제2드레인-소스 전압(Vds_S2)은 로우레벨이 되고 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)에는 각각 입력전류(Ii)에 대응되는 제2충전전류(IS2)가 흐른다.In addition, the first drain-source voltage Vds_S1 of the first charging switch S1 becomes a high level corresponding to the first output voltage Vo1, and the first and fourth charging switches S1 and S4 of The fourth charging currents IS1 and IS4 are maintained at 0, respectively, the second drain-source voltage Vds_S2 of the second charging switch S2 becomes a low level, and the second and third charging switches S2 and S3 are maintained at a low level. A second charging current IS2 corresponding to the input current Ii, respectively, flows.

이에 따라, 탑재형 충전기(110)는, 제2시간구간(TP2) 동안 하이레벨의 제1출력전압(Vo1)으로 배터리(BA)의 제1배터리부(B1)를 충전한다.Accordingly, the on-board charger 110 charges the first battery unit B1 of the battery BA with the high level first output voltage Vo1 during the second time period TP2 .

따라서, 탑재형 충전기(110)는, 제1 및 제2시간구간(TP1, TP2) 동안 하이레벨의 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)으로 배터리의 제1 및 제2배터리부(B1, B2)를 각각 순차적으로 충전하고, 그 결과 탑재형 충전기(110)는 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)의 합인 총 출력전압(Vo=Vo1+Vo2)으로 제1 및 제2배터리부(B1, B2)를 포함하는 배터리(BA)를 충전할 수 있다.Accordingly, the on-board charger 110 uses the first and second output voltages Vo1 and Vo2 of high level during the first and second time periods TP1 and TP2 to the first and second battery units B1 of the battery. , B2) are sequentially charged, respectively, and as a result, the on-board charger 110 converts the first and second batteries to a total output voltage (Vo=Vo1+Vo2) that is the sum of the first and second output voltages Vo1 and Vo2. The battery BA including the units B1 and B2 may be charged.

이러한 탑재형 충전기(110)에서는, 영전압 스위칭(zero voltage switching: ZVS)이 가능하고 변압기의 직류 오프셋(offset) 전류가 없어서 높은 효율을 갖는 위상천이 풀브리지 컨버터(phase shift full bridge converter) 또는 LLC 공진 컨버터를 컨버터(CNV)로 사용할 수 있는데, LLC 공진컨버터를 사용하는 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. In this onboard charger 110, zero voltage switching (ZVS) is possible and there is no DC offset current of the transformer, so a phase shift full bridge converter or LLC having high efficiency A resonant converter can be used as the converter (CNV), and an embodiment using the LLC resonant converter will be described with reference to the drawings.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기의 다수의 전압 및 전류를 도시한 파형도로서, 도 3, 도 4a, 도 4b를 함께 참조하여 설명한다.Figure 5 is a view showing an on-board charger according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a waveform diagram showing a plurality of voltages and currents of the on-board charger according to an embodiment of the present invention, Figures 3, 4a , will be described with reference to FIG. 4B.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탑재형 충전기(110)는 입력전압(Vi)을 이용하여 총 출력전압(Vo)을 출력하고, 직렬 연결된 제1 및 제2배터리부(B1, B2)를 포함하는 배터리(BA)는 총 출력전압(Vo)에 의하여 충전된다.5 and 6, the on-board charger 110 according to an embodiment of the present invention outputs the total output voltage Vo using the input voltage Vi, and first and second serially connected first and second The battery BA including the battery units B1 and B2 is charged by the total output voltage Vo.

이를 위하여, 탑재형 충전기(110)는, 제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4), 제1커패시터(C1), 제1 및 제2인덕터(L1, L2), 변압기(Np, Ns), 제1 내지 제4다이오드(D1 내지 D4), 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)를 포함하는데, 제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4), 제1커패시터(C1), 제1 및 제2인덕터(L1, L2)는 변압기(Np, Ns)의 1차측코일(Np)에 연결되는 입력부를 구성하고, 제1 내지 제4다이오드(D1 내지 D4)는 변압기(Np, Ns)의 2차측코일(Ns)에 연결되는 출력부를 구성하고, 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)는 변압기(Np, Ns)의 출력부에 연결되는 충전부를 구성한다.To this end, the on-board charger 110, the first to fourth converter switches (Q1 to Q4), the first capacitor (C1), the first and second inductors (L1, L2), the transformer (Np, Ns), It includes first to fourth diodes (D1 to D4), first to fourth charging switches (S1 to S4), first to fourth converter switches (Q1 to Q4), first capacitors (C1), first and the second inductors L1 and L2 constitute an input unit connected to the primary side coil Np of the transformers Np and Ns, and the first to fourth diodes D1 to D4 are the transformers Np and Ns. It constitutes an output unit connected to the secondary side coil (Ns), and the first to fourth charging switches (S1 to S4) constitute a charging unit connected to the output unit of the transformers (Np, Ns).

제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4)와 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)는 각각 트랜지스터(transistor) 일 수 있다.The first to fourth converter switches Q1 to Q4 and the first to fourth charging switches S1 to S4 may be transistors, respectively.

이러한 탑재형 충전기(110)는, 제1 및 제2시간구간(TP1, TP2)으로 구분되어 교번 구동된다.The on-board charger 110 is divided into first and second time periods TP1 and TP2 and is alternately driven.

즉, 제1시간구간(TP1) 동안, 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 게이트에는 각각 하이레벨의 제1 및 제4게이트-소스 전압(Vgs_Q1, Vgs_Q4)이 인가되어 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)는 각각 온(on) 되고, 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 게이트에는 각각 로우레벨의 제2 및 제3게이트-소스 전압(Vgs_Q2, Vgs_Q3)이 인가되어 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)는 각각 오프(off) 된다.That is, during the first time period TP1, high-level first and fourth gate-source voltages Vgs_Q1 and Vgs_Q4 are applied to the gates of the first and fourth converter switches Q1 and Q4, respectively, so that the first and fourth converter switches Q1 and Q4 are applied. The fourth converter switches Q1 and Q4 are turned on, respectively, and second and third gate-source voltages Vgs_Q2 and Vgs_Q3 of low level are respectively applied to the gates of the second and third converter switches Q2 and Q3. When this is applied, the second and third converter switches Q2 and Q3 are turned off, respectively.

그리고, 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 제1 및 제4드레인-소스 전압(Vds_Q1, Vds_Q4)은 각각 로우레벨이 되고 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)에는 각각 음에서 양으로 증가하는 제1 및 제4컨버터전류가 흐르고, 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 제2 및 제3드레인-소스 전압(Vds_Q2, Vds_Q3)은 각각 하이레벨이 되고 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 제2 및 제3컨버터전류는 각각 0으로 유지된다.In addition, the first and fourth drain-source voltages Vds_Q1 and Vds_Q4 of the first and fourth converter switches Q1 and Q4 are at low levels, respectively, and the first and fourth converter switches Q1 and Q4 are respectively negative. positively increasing first and fourth converter currents flow, and the second and third drain-source voltages Vds_Q2 and Vds_Q3 of the second and third converter switches Q2 and Q3 become high levels, respectively and the second and third converter currents of the third converter switches Q2 and Q3 are maintained at 0, respectively.

또한, 제1 및 제2인덕터(L1, L2)에는 각각 음에서 양으로 증가하는 제1 및 제2인덕터전류(IL1, IL2)가 흐른다. In addition, the first and second inductor currents IL1 and IL2 increasing from negative to positive respectively flow through the first and second inductors L1 and L2.

그리고, 제1 및 제4다이오드(D1, D4)는 각각 온 되어 제1 및 제4다이오드(D1, D4)의 제1 및 제4다이오드전압(VD1, VD4)은 각각 로우레벨이 되고, 제2 및 제3다이오드(D2, D3)는 각각 오프 되어 제2 및 제3다이오드(D2, D3)의 제2 및 제3다이오드전압(VD2, VD3)은 각각 하이레벨이 된다.Then, the first and fourth diodes D1 and D4 are turned on, respectively, so that the first and fourth diode voltages VD1 and VD4 of the first and fourth diodes D1 and D4 become low levels, respectively, and the second and the third diodes D2 and D3 are turned off, respectively, so that the second and third diode voltages VD2 and VD3 of the second and third diodes D2 and D3 become high levels, respectively.

또한, 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)의 게이트에는 각각 하이레벨의 제1 및 제4게이트-소스 전압(Vgs_S1, Vgs_S4)이 인가되어 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)는 각각 온 되고, 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)의 게이트에는 각각 로우레벨의 제2 및 제3게이트-소스 전압(Vgs_S2, Vgs_S3)이 인가되어 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)는 각각 오프 된다.In addition, high-level first and fourth gate-source voltages Vgs_S1 and Vgs_S4 are applied to the gates of the first and fourth charging switches S1 and S4, respectively, so that the first and fourth charging switches S1 and S4 are applied. is turned on, and the second and third gate-source voltages Vgs_S2 and Vgs_S3 of low level are applied to the gates of the second and third charging switches S2 and S3, respectively, so that the second and third charging switches S2 , S3) are turned off, respectively.

그리고, 제1충전스위치(S1)의 제1드레인-소스 전압(Vds_S1)은 로우레벨이 되고 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)에는 각각 0에서 증가하다가 감소하는 제1충전전류(IS1)가 흐르고, 제2충전스위치(S2)의 제2드레인-소스 전압(Vds_S2)은 제2출력전압(Vo2)에 대응되는 하이레벨이 되고 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)의 제2 및 제3충전전류(IS2, IS3)는 각각 0으로 유지된다.In addition, the first drain-source voltage Vds_S1 of the first charging switch S1 is at a low level, and the first and fourth charging switches S1 and S4 each have a first charging current IS1 that increases from 0 and then decreases. ) flows, and the second drain-source voltage Vds_S2 of the second charging switch S2 becomes a high level corresponding to the second output voltage Vo2, and the second and third charging switches S2 and S3 The second and third charging currents IS2 and IS3 are maintained at 0, respectively.

이에 따라, 탑재형 충전기(110)는, 제1시간구간(TP1) 동안 하이레벨의 제2출력전압(Vo2)으로 배터리(BA)의 제2배터리부(B2)를 충전한다.Accordingly, the on-board charger 110 charges the second battery unit B2 of the battery BA with the high-level second output voltage Vo2 during the first time period TP1 .

한편, 제2시간구간(TP2) 동안, 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 게이트에는 각각 로우레벨의 제1 및 제4게이트-소스 전압(Vgs_Q1, Vgs_Q4)이 인가되어 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)는 각각 오프 되고, 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 게이트에는 각각 하이레벨의 제2 및 제3게이트-소스 전압(Vgs_Q2, Vgs_Q3)이 인가되어 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)는 각각 온 된다.Meanwhile, during the second time period TP2, low-level first and fourth gate-source voltages Vgs_Q1 and Vgs_Q4 are applied to the gates of the first and fourth converter switches Q1 and Q4, respectively. The fourth converter switches Q1 and Q4 are turned off, respectively, and the second and third gate-source voltages Vgs_Q2 and Vgs_Q3 of high level are applied to the gates of the second and third converter switches Q2 and Q3, respectively. The second and third converter switches Q2 and Q3 are turned on, respectively.

그리고, 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 제1 및 제4드레인-소스 전압(Vds_Q1, Vds_Q4)은 각각 하이레벨이 되고 제1 및 제4컨버터스위치(Q1, Q4)의 제1 및 제4컨버터전류는 각각 0으로 유지되고, 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)의 제2 및 제3드레인-소스 전압(Vds_Q2, Vds_Q3)은 각각 로우레벨이 되고 제2 및 제3컨버터스위치(Q2, Q3)에는 각각 음에서 양으로 증가하는 제2 및 제3컨버터전류가 흐른다.In addition, the first and fourth drain-source voltages Vds_Q1 and Vds_Q4 of the first and fourth converter switches Q1 and Q4 become high levels, respectively, and the first and fourth converter switches Q1 and Q4 of and the fourth converter current is maintained at 0, respectively, the second and third drain-source voltages Vds_Q2 and Vds_Q3 of the second and third converter switches Q2 and Q3 become low levels, respectively, and the second and third The second and third converter currents respectively increasing from negative to positive flow through the converter switches Q2 and Q3.

또한, 제1 및 제2인덕터(L1, L2)에는 각각 양에서 음으로 감소하는 제1 및 제2인덕터전류(IL1, IL2)가 흐른다. In addition, the first and second inductor currents IL1 and IL2 that decrease from positive to negative respectively flow through the first and second inductors L1 and L2.

그리고, 제1 및 제4다이오드(D1, D4)는 각각 오프 되어 제1 및 제4다이오드(D1, D4)의 제1 및 제4다이오드전압(VD1, VD4)은 각각 하이레벨이 되고, 제2 및 제3다이오드(D2, D3)는 각각 온 되어 제2 및 제3다이오드(D2, D3)의 제2 및 제3다이오드전압(VD2, VD3)은 각각 로우레벨이 된다.Then, the first and fourth diodes D1 and D4 are turned off, respectively, so that the first and fourth diode voltages VD1 and VD4 of the first and fourth diodes D1 and D4 become high levels, respectively, and the second and the third diodes D2 and D3 are turned on, respectively, so that the second and third diode voltages VD2 and VD3 of the second and third diodes D2 and D3 become low levels, respectively.

또한, 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)의 게이트에는 각각 로우레벨의 제1 및 제4게이트-소스 전압(Vgs_S1, Vgs_S4)이 인가되어 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)는 각각 오프 되고, 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)의 게이트에는 각각 하이레벨의 제2 및 제3게이트-소스 전압(Vgs_S2, Vgs_S3)이 인가되어 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)는 각각 온 된다.In addition, low-level first and fourth gate-source voltages Vgs_S1 and Vgs_S4 are applied to the gates of the first and fourth charging switches S1 and S4, respectively, so that the first and fourth charging switches S1 and S4 are applied. are turned off, respectively, high-level second and third gate-source voltages Vgs_S2 and Vgs_S3 are applied to the gates of the second and third charging switches S2 and S3, respectively, so that the second and third charging switches S2 , S3) are turned on, respectively.

그리고, 제1충전스위치(S1)의 제1드레인-소스 전압(Vds_S1)은 제1출력전압(Vo1)에 대응되는 하이레벨이 되고 제1 및 제4충전스위치(S1, S4)의 제1 및 제4충전전류(IS1, IS4)는 각각 0으로 유지되고, 제2충전스위치(S2)의 제2드레인-소스 전압(Vds_S2)은 로우레벨이 되고 제2 및 제3충전스위치(S2, S3)에는 각각 0에서 증가하다가 감소하는 제2충전전류(IS2)가 흐른다.In addition, the first drain-source voltage Vds_S1 of the first charging switch S1 becomes a high level corresponding to the first output voltage Vo1, and the first and fourth charging switches S1 and S4 of The fourth charging currents IS1 and IS4 are maintained at 0, respectively, the second drain-source voltage Vds_S2 of the second charging switch S2 becomes a low level, and the second and third charging switches S2 and S3 are maintained at a low level. A second charging current IS2, which increases from 0 and then decreases, flows in each.

이에 따라, 탑재형 충전기(110)는, 제2시간구간(TP2) 동안 하이레벨의 제1출력전압(Vo1)으로 배터리(BA)의 제1배터리부(B1)를 충전한다.Accordingly, the on-board charger 110 charges the first battery unit B1 of the battery BA with the high level first output voltage Vo1 during the second time period TP2 .

여기서, 입력전압(Vi)은 약 400V이고, 제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4)의 스위칭 주파수는 약 93.85kHz이고, 총 출력전압(Vo)은 약 800V이고, 제1커패시터(C1)는 약 0.133μF이고, 제1인덕터(L1)는 약 19.05μH이고, 제2인덕터(L2)는 약 64.77μH이고, 1차측코일(Np) 및 2차측코일(Ns)의 권선비(turns ratio)는 약 1.05:1 일 수 있다.Here, the input voltage Vi is about 400V, the switching frequency of the first to fourth converter switches Q1 to Q4 is about 93.85kHz, the total output voltage Vo is about 800V, and the first capacitor C1 is about 0.133 μF, the first inductor L1 is about 19.05 μH, the second inductor L2 is about 64.77 μH, and the turns ratio of the primary side coil (Np) and the secondary side coil (Ns) is about 1.05:1.

도 6의 실시예에서는 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)의 스위칭 주파수가 제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4)의 스위칭 주파수와 동일한 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)의 스위칭 주파수가 제1 내지 제4컨버터스위치(Q1 내지 Q4)의 스위칭 주파수와 상이할 수도 있다.In the embodiment of FIG. 6 , the switching frequency of the first to fourth charging switches S1 to S4 is the same as the switching frequency of the first to fourth converter switches Q1 to Q4 as an example, but in another embodiment, the first The switching frequencies of the to fourth charging switches S1 to S4 may be different from the switching frequencies of the first to fourth converter switches Q1 to Q4.

이에 따라, 탑재형 중천기(110)에서는, 제1 내지 제4다이오드(D1 내지 D4)와 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)가 총 출력전압(Vo)의 절반인 제1 또는 제2출력전압(Vo1, Vo2)(Vo/2)으로 클램핑(clamping) 되어 배터리(BA)를 총 출력전압(Vo)으로 충전한다.Accordingly, in the mounted heavy sky device 110, the first to fourth diodes (D1 to D4) and the first to fourth charging switches (S1 to S4) are the first or second half of the total output voltage (Vo). The two output voltages Vo1 and Vo2 (Vo/2) are clamped to charge the battery BA to the total output voltage Vo.

따라서, 탑재형 충전기(110)는, 제1 및 제2시간구간(TP1, TP2) 동안 하이레벨의 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)으로 배터리의 제1 및 제2배터리부(B1, B2)를 각각 순차적으로 충전하고, 그 결과 탑재형 충전기(110)는 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)의 합인 총 출력전압(Vo=Vo1+Vo2)으로 제1 및 제2배터리부(B1, B2)를 포함하는 배터리(BA)를 충전할 수 있다.Accordingly, the on-board charger 110 uses the first and second output voltages Vo1 and Vo2 of high level during the first and second time periods TP1 and TP2 to the first and second battery units B1 of the battery. , B2) are sequentially charged, respectively, and as a result, the on-board charger 110 converts the first and second batteries to a total output voltage (Vo=Vo1+Vo2) that is the sum of the first and second output voltages Vo1 and Vo2. The battery BA including the units B1 and B2 may be charged.

이때, 탑재형 충전기(110)가 총 출력전압(Vo)의 절반인 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)을 순차적으로 공급하므로, 상대적으로 낮은 전압에 사용되는 소자를 제1 내지 제4다이오드(D1 내지 D4)와 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)로 사용할 수 있고, 그 결과 소자효율이 향상된다.At this time, since the on-board charger 110 sequentially supplies the first and second output voltages Vo1 and Vo2 that are half of the total output voltage Vo, the first to fourth devices used for relatively low voltages are The diodes D1 to D4 and the first to fourth charging switches S1 to S4 can be used, and as a result, device efficiency is improved.

그리고, 컨버터(CNV)에 대한 재설계 없이 제1 내지 제4충전스위치(S1 내지 S4)를 추가하여 탑재형 충전기(110)의 배터리(BA)에 대한 총 출력전압(Vo)을 증가시키므로, 개발비용이 절감된다.And, by adding the first to fourth charging switches S1 to S4 without redesigning the converter CNV to increase the total output voltage Vo for the battery BA of the onboard charger 110, development The cost is reduced.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below You will understand that it can be done.

110: 탑재형 충전기 Vi: 입력전압
CNV: 컨버터 S1 내지 S4: 제1 내지 제4충전스위치
B1, B2: 제1 및 제2배터리부 BA: 배터리110: onboard charger Vi: input voltage
CNV: converters S1 to S4: first to fourth charging switches
B1, B2: first and second battery parts BA: battery

Claims (7)

제1 및 제2입력단자를 통하여 입력 받은 입력전압을 직류전압으로 변환하여 제1 및 제2출력단자를 통하여 출력하는 컨버터와;
상기 제1출력단자와 배터리의 중간단자에 연결되는 제1충전스위치와;
상기 제2출력단자와 상기 배터리의 상기 중간단자에 연결되는 제2충전스위치와;
상기 제1출력단자 및 상기 제1충전스위치와 상기 배터리의 양극단자에 연결되는 제3충전스위치와;
상기 제2출력단자 및 상기 제2충전스위치와 상기 배터리의 음극단자에 연결되는 제4충전스위치
를 포함하는 탑재형 충전기.
a converter for converting an input voltage input through the first and second input terminals into a DC voltage and outputting the converted voltage through the first and second output terminals;
a first charging switch connected to the first output terminal and an intermediate terminal of the battery;
a second charging switch connected to the second output terminal and the intermediate terminal of the battery;
a third charging switch connected to the first output terminal, the first charging switch, and a positive terminal of the battery;
A fourth charging switch connected to the second output terminal and the second charging switch and the negative terminal of the battery
On-board charger that includes.
 제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제4충전스위치가 온 되는 동안 상기 제2 및 제3충전스위치는 오프 되고, 상기 제1 및 제4충전스위치가 오프 되는 동안 상기 제2 및 제3충전스위치는 온 되는 탑재형 충전기.
The method of claim 1,
While the first and fourth charging switches are turned on, the second and third charging switches are turned off, and while the first and fourth charging switches are turned off, the second and third charging switches are turned on. .
 제 1 항에 있어서,
상기 배터리는 서로 직렬로 연결되는 제1 및 제2배터리부를 포함하고,
상기 배터리의 상기 중간단자는 상기 제1 및 제2배터리부의 연결노드인 탑재형 충전기.
The method of claim 1,
The battery includes first and second battery units connected in series with each other,
The intermediate terminal of the battery is a connection node of the first and second battery units on-board charger.
 제 3 항에 있어서,
상기 직류전압은, 온 되어 있는 상기 제1 및 제4충전스위치를 통하여 상기 제2배터리부에 공급되고, 온 되어 있는 상기 제2 및 제3충전스위치를 통하여 상기 제1배터리부에 공급되는 탑재형 충전기.
4. The method of claim 3,
The DC voltage is supplied to the second battery unit through the first and fourth charging switches that are turned on, and is supplied to the first battery unit through the second and third charging switches that are turned on. charger.
 제 1 항에 있어서,
상기 컨버터는,
상기 제1 및 제2입력단자에 각각 연결되는 제1 및 제2컨버터스위치와;
상기 제1 및 제2컨버터스위치에 연결되는 제1커패시터와;
상기 제1커패시터에 직렬로 연결되는 제1 및 제2인덕터와;
상기 제1 및 제2컨버터스위치에 각각 연결되는 제3 및 제4컨버터스위치와;
상기 제2인덕터와 상기 제3 및 제4컨버터스위치에 연결되는 변압기와;
상기 변압기와 상기 출력단자에 연결되는 제1 내지 제4다이오드
를 포함하는 탑재형 충전기.
The method of claim 1,
The converter is
first and second converter switches respectively connected to the first and second input terminals;
a first capacitor connected to the first and second converter switches;
first and second inductors connected in series to the first capacitor;
third and fourth converter switches respectively connected to the first and second converter switches;
a transformer connected to the second inductor and the third and fourth converter switches;
First to fourth diodes connected to the transformer and the output terminal
On-board charger that includes.
 컨버터가 제1 및 제2입력단자를 통하여 입력 받은 입력전압을 직류전압으로 변환하여 제1 및 제2출력단자를 통하여 출력하는 단계와;
상기 제1출력단자에 연결되는 제1충전스위치를 온 하고, 상기 제2출력단자에 연결되는 제2충전스위치를 오프 하고, 상기 제1출력단자에 연결되는 제3충전스위치를 오프 하고, 상기 제2출력단자에 연결되는 제4충전스위치를 온 하여, 상기 직류전압을 상기 제1 및 제4충전스위치를 통하여 배터리의 제2배터리부에 공급하는 단계와;
상기 제1충전스위치를 오프 하고, 상기 제2충전스위치를 온 하고, 상기 제3충전스위치를 온 하고, 상기 제4충전스위치를 오프 하여, 상기 직류전압을 상기 제2 및 제3충전스위치를 통하여 상기 배터리의 제1배터리부에 공급하는 단계
를 포함하는 탑재형 충전기의 구동방법.
converting, by the converter, the input voltage input through the first and second input terminals into a DC voltage and outputting the converted input voltage through the first and second output terminals;
The first charging switch connected to the first output terminal is turned on, the second charging switch connected to the second output terminal is turned off, the third charging switch connected to the first output terminal is turned off, and the second charging switch is turned off. turning on a fourth charging switch connected to the second output terminal and supplying the DC voltage to a second battery unit of the battery through the first and fourth charging switches;
The first charging switch is turned off, the second charging switch is turned on, the third charging switch is turned on, the fourth charging switch is turned off, and the DC voltage is transferred through the second and third charging switches. supplying the first battery part of the battery
A driving method of an on-board charger comprising a.
 제 6 항에 있어서,
상기 제1 및 제2배터리부는 서로 직렬로 연결되고,
상기 제1배터리부의 양극단자는 상기 제3충전스위치에 연결되고, 상기 제1 및 제2배터리부 사이의 연결노드는 상기 제1 및 제2충전스위치의 연결노드에 연결되고, 제2배터리부의 음극단자는 상기 제4충전스위치에 연결되는 탑재형 충전기의 구동방법.
7. The method of claim 6,
The first and second battery units are connected in series with each other,
A positive terminal of the first battery unit is connected to the third charging switch, a connection node between the first and second battery units is connected to a connection node of the first and second charging switches, and a negative terminal of the second battery unit is a driving method of an on-board charger connected to the fourth charging switch.
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