KR20220100573A - 전기차 충전 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20220100573A
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charging system
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크리스토퍼 알. 엘리스
리차드 휘트니
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스파크차지 인코포레이티드
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Abstract

전기차 충전 시스템은 전하를 전기차 배터리에 제공하는 것을 용이하게 하도록 구성된 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 포함하고 인터리브식 DC-DC 제어 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 인터리브식 DC-DC 제어 시스템은 돌입 전류 제한 회로, 이산 위상으로 작동하도록 각각 구성되는 3개의 병렬 부스트 변환기, 및 단방향 전류 회로망을 포함한다. 제어기는 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 제어하도록 구성된 전자 제어 회로망 및 인터리브식 DC-DC 제어 시스템과 전기차 배터리 간의 충전 프로토콜을 확립하도록 구성된 차량 통신 회로망을 포함한다.

Description

전기차 충전 장치, 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 미국 가출원 일련번호 제62/892,800호(출원일: 2019년 8월 28일, 발명의 명칭: "3-PHASE INTERLEAVED 20㎾ DC-DC EV CHARGER")의 우선권을 주장하고, 이의 전체 개시내용은 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
기술 분야
하나 이상의 양상은 폭넓게 전기차 충전 그리고 더 구체적으로 DC-DC 전기차 충전 장치, 시스템, 및 관련된 방법에 관한 것이다.
재충전 가능한 배터리는 차량, 전동 공구, 랩탑 컴퓨터, 휴대폰, 양방향 라디오, 조명 및 무정전 전원 장치에 사용되는 것을 포함하여 광범위한 적용에서 전기 에너지 저장을 위해 사용되어 왔다. 재충전 가능한 배터리를 사용하는 차량은 자동차, 배터리 전기차, 하이브리드 전기차, 보트, 골프 카트 및 항공기를 포함할 수 있다. 이러한 재충전 가능한 배터리를 충전하기 위해 전기 충전기 및 충전 방법이 개발되어 사용되고 있다. 고정식 충전기는 전력망으로부터의 전력을 사용하고 또한 재충전 가능한 배터리를 충전하기 위해 널리 사용되어 왔다. 예를 들어, 교류를 사용하고, 하나 이상의 와이어 권취된 변압기를 사용하여 교류를 하나의 전압에서 또 다른 전압으로 변압하는 전기 충전기가 개발되어 왔고, 이는 부피가 크거나 또는 무거운 일부 충전기를 초래할 수 있다.
충전 장치가 전기차와 함께 쉽게 수송 가능하게 하기 위해 충전기의 크기 및 질량을 감소시킬 필요가 있다. 게다가, 전기차 충전기는 신뢰할 수 있고, 안전하고, 사용하기 쉽고, 효율적이어야 한다.
전기차 충전 시스템은 에너지 저장 디바이스로부터 전기차 배터리로 전하를 제공하는 것을 용이하게 하도록 구성된 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 포함한다. 인터리브식 DC-DC 제어 시스템은 돌입 전류 제한 회로 및 3개의 병렬 부스트 변환기를 포함하고, 3개의 병렬 부스트 변환기 중 각각의 부스트 변환기는 이산 위상으로 작동하도록 구성되고, 3개의 병렬 부스트 변환기는 돌입 전류 제한 회로에 통신 가능하게 결합된다. 게다가, 인터리브식 DC-DC 제어 시스템은 3개의 병렬 부스트 변환기에 통신 가능하게 결합된 단방향 전류 회로망을 포함하는, 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 포함한다. 전기차 충전 시스템은 또한 인터리브식 DC-DC 제어 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 제어기는 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 제어하도록 구성된 전자 제어 회로망뿐만 아니라 인터리브식 DC-DC 제어 시스템과 전기차 배터리 간의 충전 프로토콜을 확립하도록 구성된 차량 통신 회로망으로서, 전기 제어 회로망에 통신 가능하게 결합되는, 차량 통신 회로망을 포함한다.
게다가, 전기차 충전 시스템을 제작하는 방법이 제공된다. 방법은 전기도금을 사용하여 자기 코어 인덕터, 히트싱크 및 멀티스트랜드 와이어를 포함하는 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 형성하는 단계로서, 전기도금은 3개의 병렬 부스트 변환기를 포함하는 단일의 인쇄 회로 기판을 생성하는, 형성하는 단계를 포함한다. 게다가, 방법은 에너지 저장 디바이스 상에 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 적층하는 단계로서, 단일의 인쇄 회로 기판이 에너지 저장 디바이스와 동일한 길이 및 폭을 갖도록 적층이 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 정렬하는, 적층하는 단계를 포함한다.
게다가, 전기차 배터리를 충전하는 방법이 제공된다. 방법은 인터리브식 DC-DC 제어 시스템에 의해, 에너지 저장 디바이스로부터 전력 입력을 수용하는 단계로서, 전력 입력은 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 돌입 전류 제한 회로에서 수용되고, 돌입 전류 제한 회로는 다수의 스위칭 컴포넌트를 포함하는, 수용하는 단계를 포함한다. 인터리브식 DC-DC 제어 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어기는 돌입 전류 위상 동안 다수의 스위칭 컴포넌트를 켜고 꺼서 전류가 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 3개의 병렬 부스트 변환기로 연속적으로 흐르게 한다. 3개의 병렬 부스트 변환기는 전력 입력부의 입력 전압을 전기차 배터리의 더 높은 전압으로 부스팅한다. 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 전자기 간섭 필터는 전력 입력부로부터의 잡음을 필터링한다. 단방향 전류 회로망은 전력 입력을 전기차 배터리로 전송한다.
부가적인 특징 및 이점은 본 명세서에서 설명된 개념을 통해 실현된다.
본 명세서에서 설명된 양상은 명세서의 결론에서 청구범위 내 실시예로서 특히 언급되고 분명하게 주장된다. 본 개시내용의 전술한 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 분명해진다:
도 1은 본 명세서에서 설명된 양상에 따른, EV 충전 시스템을 위한 제어기 및 변환기의 예시적인 도면을 예시하는 블록도;
도 2는 본 명세서에서 설명된 양상에 따른, 도 1의 EV 충전 시스템의 변환기 및 제어기의 예시적인 컴포넌트를 예시하는 블록도;
도 3은 본 명세서에서 설명된 양상에 따른, 전기차 충전 시스템을 제작하기 위한 예시적인 과정을 도시하는 도면; 및
도 4는 본 명세서에서 설명된 양상에 따른, 전기차 배터리를 충전하기 위한 예시적인 과정을 도시하는 도면.
EV 배터리를 충전하기 위한 전기차(electric vehicle: EV) 충전 시스템이 본 명세서에서 설명된다. EV 충전 시스템은 직류 대 직류(direct current to direct current: DC-DC) 변환을 사용하여 전하의 단방향 흐름을 제공할 수도 있고, 전기 입력이 에너지 저장 디바이스로부터 수용되고 EV 충전 시스템을 통해 EV 배터리로 전송된다. 다양한 실시형태에 따르면, EV 충전 시스템은 정전류(constant current: CC) 또는 정전압(constant voltage: CV)의 출력을 넓은 DC 전압 출력 범위에 걸쳐 EV 배터리에 제공할 수도 있다. 직류(direct current: DC) 전압 출력 범위가 예를 들어, 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 통해 입력 전압의 6배만큼 부스팅되어 에너지 저장 디바이스로부터의 더 낮은 배터리 전압을 더 높은 차량 배터리 전압으로 변경할 수 있다. 유리하게는, 본 명세서에서 설명된 양상에 따르면, EV 충전 시스템의 효율은 99% 초과의 높은 피크 효율을 포함할 수도 있다.
도 1은 EV 충전 시스템(100)을 위한 제어기(104) 및 변환기(102)의 예시적인 도면을 예시하는 블록도이다. 변환기(102)는 아래에서 설명된 바와 같이, 전하를 전력 입력부, 예컨대, 에너지 저장 디바이스(150)로부터 전력 출력부, 예컨대, EV 배터리(160)에 제공하는 것을 용이하게 하도록 구성될 수도 있는 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 포함한다. 변환기(102)는 제어기(104)에 통신 가능하게 결합될 수도 있고, 제어기(104)는 변환기(102)의 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 제어하는 컴포넌트를 포함할 수도 있다.
도 2는 도 1의 EV 충전 시스템(100)의 변환기(102) 및 제어기(104)의 예시적인 컴포넌트를 예시하는 블록도이다. 예를 들어, 변환기(102)는 돌입 전류 제한 회로(106)를 포함한다. 돌입 전류 제한 회로(106)는 절연 전류 센서(108) 및 고 임피던스 전압 센서(110)를 포함할 수도 있고, 이는 제어기(104)의 전자 제어 회로망(130)이 결함의 경우에 전기 절연되는 것을 보장할 수도 있다. 하나의 실시형태에 따르면, 돌입 전류 제한 회로(106)는 EV 배터리가 EV 충전 시스템(100)에 전기적으로 연결될 때 EV 충전 시스템(100)이 제어된 속도로 충전되는 것을 보장할 수도 있다. 유리하게는, 돌입 전류 제한 회로(106)는 더 긴 기대 수명 및 더 안전한 작동을 EV 충전 시스템(100)의 모든 전력 컴포넌트에 제공할 수도 있다.
하나의 실시형태에 따르면, 돌입 전류 제한 회로(106)의 선택적으로 전환 가능한 컴포넌트는 에너지 저장 디바이스로부터 전력 입력을 수용하도록 구성된다. 선택적으로 전환 가능한 컴포넌트는 높은 전력 이송을 용이하게 할 수도 있는 절연 전류 센서(108) 및 고 임피던스 전압 센서(110)를 포함할 수도 있고, 절연 전류 센서(108)와 고 임피던스 전압 센서(110) 둘 다는 제어기(104)에 의해 제어될 수도 있다. 제어기(104)는 EV 충전 시스템(100)의 작동이 개시될 때 선택적으로 전환 가능한 컴포넌트의 다양한 스위치를 선택적으로 켜고 끄도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 스위치는 스위치를 통과하는 전류가 사전 결정된 상한 문턱값에 도달할 때 꺼질 수도 있다. 하나의 실시형태에 따르면, 전환 가능한 컴포넌트의 스위칭 주파수가 고정될 수도 있다. 부가적으로, 고 임피던스 전압 센서(110)는 돌입 전류 제한 회로(106)의 다른 스위칭 컴포넌트(들) 이외에 더 높은 임피던스 경로를 포함할 수도 있고, 더 높은 임피던스 경로는 충전 시간의 제어를 용이하게 한다. 절연 전류 센서(108)는 결함의 경우에 출력 회로망으로부터 입력을 신속하게 절연시키는 것을 용이하게 할 수도 있다. 부가적으로, 돌입 전류 제한 회로(106)에 포함되는 선택적으로 전환 가능한 컴포넌트는 출력 전환 소자가 있을 필요성을 감소시킬 수도 있다.
전력 입력이 돌입 전류 제한 회로(106)를 통과한 후, 전력 입력부의 전압은 돌입 전류 제한 회로(106)에 통신 가능하게 결합되는 인터리브식 부스트 변환기(112)에 의해 부스팅될 수도 있다. 특히, 인터리브식 부스트 변환기(112)는 전력 입력부의 입력 전압을 EV 배터리의 전압에 대응하는 더 높은 전압으로 부스팅할 수도 있다. 하나의 실시형태에 따르면, 인터리브식 부스트 변환기(112)는 절연 전류 센서(120) 이외에 각각 20㎾인 3개의 병렬 부스트 변환기(114, 116, 118)를 포함한다. 부스트 변환기(114, 116, 118)의 각각은 이산 위상으로 작동하여 인터리브식 부스트 변환기(112)의 자기 인덕터 내 리플 전류를 최소화하도록 구성된다. 예를 들어, 제어기(104)의 전자 제어 회로망(130)은 120도로 오프셋되는 각각의 부스트 변환기(114, 116, 118)에 대한 듀티비를 설정할 수도 있다.
하나의 실시형태에 따르면, 인터리브식 부스트 변환기(112)는 3개 초과의 병렬 부스트 변환기(114, 116, 118)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 인터리브식 부스트 변환기(112)는 부스트 변환기(114, 116, 118) 이외에 3개의 부가적인 병렬 부스트 변환기(미도시)를 포함하여, 총 6개의 부스트 변환기가 있을 수도 있다. 이 6개의 부스트 변환기의 각각은 서로 위상이 다르게 60도로 작동하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시형태는 6개 초과의 부스트 변환기를 가질 수도 있다. 예를 들어, 인터리브식 부스트 변환기(112)는 서로 위상이 다르게 40도로 작동하도록 구성되는 총 9개의 부스트 변환기(미도시)를 포함할 수도 있다.
전력 입력이 인터리브식 부스트 변환기(112)를 통과한 후, 전자기 간섭(electromagnetic interference: EMI) 필터(122)는 EV 배터리로의 잡음 전달을 억제할 수도 있다. 필터링된 후, 전력 입력은 EV 배터리가 EV 충전 시스템(100)으로 전력 백을 제공(즉, 방전)하는 것을 방지하는 단방향 전류 회로망(124)을 통과한다. 유리하게는, 단방향 전류 회로망(124)은 전력이 오직 EV 배터리에 제공되는 것을 보장하고 EV 배터리로부터 전력을 제거하지 못한다. 단방향 전류 회로망(124)은 또한 절연 전류 센서(126) 및 고 임피던스 전압 센서(128)를 포함할 수도 있다.
위에서 논의된 전자 제어 회로망(130)을 포함하는 제어기(104)는 변환기(102)의 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 제어한다. 부가적으로, 제어기(104)는 인터리브식 DC-DC 제어 시스템과 EV 배터리 간의 충전 프로토콜을 확립하도록 구성되는 차량 통신 회로망(132)을 포함한다.
하나의 실시형태에 따르면, EV 충전 시스템(100)은 정전에 기인하여 EV 충전 시스템(100)을 신속하게 방전하도록 구성된 안전 회로를 포함할 수도 있다. 안전 회로는 레지스터 및 레지스터와 병렬로 있는 다수의 커패시터를 포함할 수도 있다. 부가적으로, 안전 회로는 EV 충전 시스템(100)이 예를 들어, 비상 정지 모드에서와 같이 전력을 손실하는 경우에 자동으로 작동하도록 구성되는 에너지 저장 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 특히, 안전 회로는 외부 부하 없이 EV 충전 시스템(100)의 실행을 용이하게 한다. 하나의 실시형태에 따르면, 안전 회로가 명령에 따라 켜지고 꺼져서 정상 작동 동안 더 빠른 차단을 용이하게 할 수도 있다.
하나의 실시형태에 따르면, EV 충전 시스템(100)은 수송 가능하고 전하를 제공하는 에너지 저장 디바이스 상에 적층되는 다층 인쇄 회로 기판을 포함한다. 하나의 실시형태에 따르면, 에너지 저장 디바이스는 DC 배터리 모듈을 포함하고 다층 인쇄 회로 기판은 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 포함하는 변환기(102) 및 제어기(104)를 포함한다.
도 3은 전기차 충전 시스템을 제작하기 위한 예시적인 과정(300)을 도시한다. 블록(302)에서, 전기도금이 사용되어 자기 코어 인덕터, 히트싱크(들), 및 예를 들어, 리츠 와이어와 같은 멀티스트랜드 와이어를 포함하는 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 형성한다. 히트싱크는 전자 및/또는 기계 디바이스에 의해 생성된 열을 예를 들어, 공기 또는 액체 냉각제와 같은 유체 매체로 전달하도록 구성된 임의의 수동 열 교환기를 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에 따르면, 히트싱크(들)는 원하는 크기를 획득하기 위해 사용되는 압출 절단을 통해 절단될 수도 있다. 전기도금은 전부 동일한 회로 기판 상에 위치되는 3개의 병렬 부스트 변환기를 포함하는 단일의 인쇄 회로 기판을 생성할 수도 있다. 유리하게는, 자기 코어 인덕터와 히트싱크(들)의 결합은 작은 형태 인자로 높은 전력 전달을 제공할 수도 있다. 전기도금에 의해 형성되는 인터리브식 DC-DC 제어 시스템은 돌입 전류 제한 회로뿐만 아니라 전기차 배터리로의 잡음 전달을 억제하도록 구성된 전자기 간섭 필터를 포함할 수도 있다. 형성되는 인터리브식 DC-DC 제어 시스템은 또한 전기차 배터리로부터의 방전을 방지하도록 구성된 단방향 전류 회로망을 포함할 수도 있다.
과정(300)은 또한 블록(304)에서, 예를 들어, 배터리 모듈과 같은 에너지 저장 디바이스 상에 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 적층하는 단계를 포함한다. 적층은 3개의 병렬 부스트 변환기를 포함하는 단일의 인쇄 회로 기판이 에너지 저장 디바이스와 동일한 길이 및 폭을 갖도록 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 정렬하는 것을 포함한다. 하나의 실시형태에 따르면, 단일의 인쇄 회로 기판은 고 전력 컴포넌트 및 미세 피치 컴포넌트가 위치되는 다층 인쇄 회로 기판일 수도 있다. 유리하게는, 다수의 층은 고 전류 위상의 전류 공유를 용이하게 할 수도 있다. 부가적으로, 제작 과정(300)은 고 전력 컴포넌트로부터 별개의 기판 상에 더 작은 제어 컴포넌트를 배치하는 것을 방지한다.
다양한 실시형태에 따르면, 제작 과정(300)은 또한 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 제어하도록 구성된 전자 제어 회로망을 포함하고 인터리브식 DC-DC 제어 시스템과 전기차 배터리 간의 충전 프로토콜을 확립하도록 구성된 차량 통신 회로망을 또한 포함하는 제어기를 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 제작 과정(300)은 또한 정전에 기인하여 전기차 충전 시스템을 방전하도록 구성된 안전 회로를 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 안전 회로는 레지스터 및 다수의 커패시터를 포함할 수도 있고, 다수의 커패시터는 레지스터와 병렬로 있다.
도 4는 전기차 배터리(예를 들어, EV 배터리(160))를 충전하기 위한 예시적인 과정(400)을 도시한다. 블록(402)에서, 인터리브식 DC-DC 제어 시스템은 에너지 저장 디바이스로부터 전력 입력을 수용한다. 전력 입력은 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 돌입 전류 제한 회로에서 수용될 수도 있고, 돌입 전류 제한 회로는 다수의 스위칭 컴포넌트를 포함한다. 블록(404)에서, 인터리브식 DC-DC 제어 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어기가 돌입 전류 위상 동안 다수의 스위칭 컴포넌트를 켜고 꺼서 전류가 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 3개의 병렬 부스트 변환기로 연속적으로 흐를 수도 있다. 하나의 실시형태에 따르면, 다수의 스위칭 컴포넌트 중 하나의 스위칭 컴포넌트는 또 다른 스위칭 컴포넌트보다 더 높은 임피던스 경로를 포함한다. 블록(406)에서, 3개의 병렬 부스트 변환기는 전력 입력부의 입력 전압을 전기차 배터리의 더 높은 전압으로 부스팅할 수도 있다. 하나의 실시형태에 따르면, 3개의 병렬 부스트 변환기의 각각은 이산 위상 오프셋으로 작동하는 20㎾ DC-DC 변환기일 수도 있고, 각각의 위상은 120도만큼 오프셋된다. 제어기는 또한 3개의 병렬 부스트 변환기의 전류 센서로부터 센서 값을 판독하고 이에 기초하여 3개의 병렬 부스트 변환기에 대한 듀티비를 설정하는 변환기 제어 회로망을 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에 따르면, 인터리브식 DC-DC 제어 시스템은 예를 들어, 60도만큼 오프셋되는 6개의 부스트 변환기 또는 40도만큼 오프셋되는 9개의 부스트 변환기와 같은, 3개 초과의 병렬 부스트 변환기를 포함할 수도 있다. 블록(408)에서, 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 전자기 간섭 필터는 전력 입력으로부터 잡음을 필터링할 수도 있다. 블록(410)에서, 전력 입력은 단방향 전류 회로망을 통해 전기차 배터리로 전송될 수도 있다. 예를 들어, 전기차 배터리는 50㎾ 표준 충전 속도를 수용할 수도 있다. 하나의 실시형태에 따르면, 예시적인 과정(400)은 또한 정전을 검출하는 것에 기초하여, 전력 입력부를 방전하도록 구성된 안전 회로를 활성화시키는 단계를 포함할 수도 있고, 안전 회로는 커패시터와 병렬인 레지스터를 포함한다.
다양한 실시예가 제공되지만, 청구된 양상의 정신으로부터 벗어나는 일 없이 변형이 가능하다. 예를 들어, EV 배터리의 충전과 관련된 시스템 및 방법이 위에서 설명된다. 시스템 및 방법은 다른 휴대용 및 고정식 배터리, 예컨대, 그리드 배터리, 휴대용 디바이스 배터리, 및 비차량 모바일 에너지 저장 디바이스 적용을 충전하기 위해 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 오직 특정한 실시형태를 설명할 목적을 위한 것이고 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용될 때, 단수 형태는 달리 문맥이 분명히 나타내지 않는 한 복수 형태를 또한 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"이 언급된 특징, 정수, 단계, 작동, 소자 및/또는 컴포넌트를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 소자, 컴포넌트 및/또는 이들의 군의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 것이 더 이해될 것이다.
아래의 청구범위에서 기능 소자 이외에 대응하는 구조, 물질, 작동, 및 모든 수단 또는 단계의 등가물이 만약에 있다면, 구체적으로 청구되는 바와 같이 다른 청구된 소자와 결합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 물질 또는 작동을 포함하는 것으로 의도된다. 하나 이상의 실시형태의 설명이 예시 및 설명의 목적을 위해 제시되었지만, 총망라하거나 또는 개시된 형태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 많은 변경 및 변형이 당업자에게 분명해질 것이다. 실시형태는 다양한 양상 및 실제 적용을 최상으로 설명하기 위해, 그리고 고려되는 특정한 용도에 적합한 바와 같이 다양한 변경을 가진 다양한 실시형태를 다른 분야의 숙련자가 이해하게 하기 위해 선택되고 설명되었다.

Claims (20)

  1. 전기차 충전 시스템으로서,
    에너지 저장 디바이스로부터 전기차 배터리로 전하를 제공하는 것을 용이하게 하도록 구성된 인터리브식 DC-DC 제어 시스템으로서,
    돌입 전류 제한 회로;
    3개의 병렬 부스트 변환기로서, 상기 3개의 병렬 부스트 변환기 중 각각의 부스트 변환기는 이산 위상으로 작동하도록 구성되고, 상기 3개의 병렬 부스트 변환기는 상기 돌입 전류 제한 회로에 통신 가능하게 결합되는, 상기 3개의 병렬 부스트 변환기;
    상기 3개의 병렬 부스트 변환기에 통신 가능하게 결합된 단방향 전류 회로망
    을 포함하는, 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템; 및
    상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어기로서,
    상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 제어하도록 구성된 전자 제어 회로망; 및
    상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템과 상기 전기차 배터리 간의 충전 프로토콜을 확립하도록 구성된 차량 통신 회로망으로서, 전기 제어 회로망에 통신 가능하게 결합되는, 상기 차량 통신 회로망
    을 포함하는, 상기 제어기
    를 포함하는, 전기차 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 정전에 기인하여 상기 전기차 충전 시스템을 방전하도록 구성된 안전 회로를 더 포함하되, 상기 안전 회로는,
    레지스터; 및
    상기 레지스터와 병렬로 있는 다수의 커패시터
    를 포함하는, 전기차 충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 안전 회로는 에너지 저장 컴포넌트를 더 포함하되, 상기 에너지 저장 컴포넌트는 상기 전기차 충전 시스템이 전력을 손실한다면 자동으로 작동하도록 구성되는, 전기차 충전 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 돌입 전류 제한 회로는 상기 제어기에 의해 제어되는 다수의 선택적으로 전환 가능한 컴포넌트를 포함하되, 상기 다수의 선택적으로 전환 가능한 컴포넌트의 적어도 하나의 스위칭 컴포넌트는 상기 다수의 선택적으로 전환 가능한 컴포넌트의 적어도 하나의 다른 스위칭 컴포넌트보다 더 높은 임피던스 경로를 포함하는, 전기차 충전 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단방향 전류 회로망은 상기 전기차 배터리로부터의 방전을 방지하도록 구성되는, 전기차 충전 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전자 제어 회로망은 또한 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 절연 전류 센서의 센서 값을 판독하도록 구성되고 120도로 상기 3개의 병렬 부스트 변환기에 대한 듀티비를 설정하도록 구성되는, 전기차 충전 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템은 상기 전기차 배터리로의 잡음 전달을 억제하도록 구성된 전자기 간섭 필터를 포함하는, 전기차 충전 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템이 상기 3개의 병렬 부스트 변환기 이외에 3개의 부가적인 병렬 부스트 변환기를 포함하여 총 6개의 부스트 변환기가 있고, 상기 6개의 부스트 변환기 중 각각의 부스트 변환기는 서로 위상이 다르게 60도로 작동하도록 구성되는, 전기차 충전 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 3개의 병렬 부스트 변환기는 3개의 병렬 부스트 변환기의 제1 세트이고, 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템이3개의 병렬 부스트 변환기의 제2 세트 및 3개의 병렬 부스트 변환기의 제3 세트를 포함하여 총 9개의 부스트 변환기가 있고, 상기 9개의 부스트 변환기 중 각각의 부스트 변환기는 서로 위상이 다르게 40도로 작동하도록 구성되는, 전기차 충전 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전기차 충전 시스템은 수송 가능한 전기차 충전 시스템이고, 상기 수송 가능한 전기차 충전 시스템은 상기 에너지 저장 디바이스 상에 적층된 다층 인쇄 회로 기판을 포함하고, 상기 에너지 저장 디바이스는 DC 배터리 모듈을 포함하고, 상기 다층 인쇄 회로 기판은 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템 및 상기 제어기를 포함하는, 전기차 충전 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 3개의 병렬 부스트 변환기의 각각은 입력 전압을 상기 전기차 배터리의 더 높은 전압으로 부스팅하도록 구성된 20㎾ 변환기를 포함하는, 전기차 충전 시스템.
  12. 전기차 충전 시스템을 제작하는 방법으로서,
    전기도금을 사용하여 자기 코어 인덕터, 히트싱크 및 멀티스트랜드 와이어를 포함하는 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 형성하는 단계로서, 상기 전기도금은 3개의 병렬 부스트 변환기를 포함하는 단일의 인쇄 회로 기판을 생성하는, 상기 형성하는 단계;
    에너지 저장 디바이스 상에 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 적층하는 단계로서, 상기 단일의 인쇄 회로 기판이 상기 에너지 저장 디바이스와 동일한 길이 및 폭을 갖도록 적층이 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 정렬하는, 상기 적층하는 단계
    를 포함하는, 전기차 충전 시스템을 제작하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 제어기를 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 제어기는,
    상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템을 제어하도록 구성된 전자 제어 회로망; 및
    상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템과 상기 전기차 배터리 간의 충전 프로토콜을 확립하도록 구성된 차량 통신 회로망
    을 포함하는, 전기차 충전 시스템을 제작하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 전기도금에 의해 형성된 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템은,
    돌입 전류 제한 회로;
    전기차 배터리로의 잡음 전달을 억제하도록 구성된 전자기 간섭 필터; 및
    상기 전기차 배터리로부터의 방전을 방지하도록 구성된 단방향 전류 회로망
    을 더 포함하는, 전기차 충전 시스템을 제작하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 방법은 정전에 기인하여 상기 전기차 충전 시스템을 방전하도록 구성된 안전 회로를 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 안전 회로는,
    레지스터; 및
    상기 레지스터와 병렬로 있는 다수의 커패시터
    를 포함하는, 전기차 충전 시스템을 제작하는 방법.
  16. 전기차 배터리를 충전하는 방법으로서,
    인터리브식 DC-DC 제어 시스템에 의해, 에너지 저장 디바이스로부터 전력 입력을 수용하는 단계로서, 상기 전력 입력은 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 돌입 전류 제한 회로에서 수용되고, 상기 돌입 전류 제한 회로는 다수의 스위칭 컴포넌트를 포함하는, 상기 수용하는 단계;
    상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템에 통신 가능하게 결합된 제어기에 의해, 돌입 전류 위상 동안 상기 다수의 스위칭 컴포넌트를 켜고 꺼서 전류가 상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 3개의 병렬 부스트 변환기로 연속적으로 흐르게 하는 단계;
    상기 3개의 병렬 부스트 변환기에 의해, 상기 전력 입력부의 입력 전압을 상기 전기차 배터리의 더 높은 전압으로 부스팅하는 단계;
    상기 인터리브식 DC-DC 제어 시스템의 전자기 간섭 필터에 의해, 상기 전력 입력부로부터의 잡음을 필터링하는 단계; 및
    단방향 전류 회로망을 통해 상기 전력 입력을 상기 전기차 배터리로 전송하는 단계
    를 포함하는, 전기차 배터리를 충전하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 3개의 병렬 부스트 변환기의 각각이 이산 위상 오프셋으로 작동하고, 각각의 위상은 120도만큼 오프셋되는, 전기차 배터리를 충전하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 방법은 정전의 검출에 기초하여, 상기 전력 입력부를 방전하도록 구성된 안전 회로를 활성화시키는 단계를 더 포함하되, 상기 안전 회로는 커패시터와 병렬인 레지스터를 포함하는, 전기차 배터리를 충전하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 다수의 스위칭 컴포넌트 중 하나의 스위칭 컴포넌트는 상기 다수의 스위칭 컴포넌트 중 또 다른 스위칭 컴포넌트보다 더 높은 임피던스 경로를 포함하는, 전기차 배터리를 충전하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제어기의 변환기 제어 회로망은 상기 3개의 병렬 부스트 변환기의 전류 센서로부터 센서 값을 판독하고 이것에 기초하여 상기 3개의 병렬 부스트 변환기에 대한 듀티비를 설정하는, 전기차 배터리를 충전하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102604549B1 (ko) * 2022-08-03 2023-11-23 주식회사 민테크 배터리 상태 진단 기능을 갖는 전기 자동차 충전 시스템

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11351885B2 (en) * 2018-04-20 2022-06-07 Siemens Aktiengesellschaft Charging infrastructure unit, and charging infrastructure having a charging power option
DE102018212463A1 (de) * 2018-07-26 2020-01-30 Continental Automotive Gmbh Spannungsvariation und Phasensteuerung im Zwischenkreis
KR20220100573A (ko) 2019-08-28 2022-07-15 스파크차지 인코포레이티드 전기차 충전 장치, 시스템 및 방법
US20240067013A1 (en) * 2022-08-25 2024-02-29 Chargepoint, Inc. Thermal management system for an electric vehicle supply equipment (evse) that includes a dual-sided heatsink
KR102581998B1 (ko) * 2022-12-01 2023-09-22 주식회사 미림씨스콘 전기자동차 순차적 멀티 충전 감지 시스템

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3781637A (en) * 1973-01-02 1973-12-25 Honeywell Inf Systems Inrush-current limiting device
JPS62185516A (ja) * 1986-02-10 1987-08-13 林原　健 突入電流制限装置
JPH0226223A (ja) * 1988-07-15 1990-01-29 Fujitsu Ltd 突入電流防止回路
CA2034824A1 (en) * 1991-01-23 1992-07-24 John Alan Gibson Current harmonic, current form factor and power factor modification unit for rectifier supplied loads
US5563781A (en) * 1993-11-24 1996-10-08 Integrated Technology Corporation Dual-mode power converter
US5572416A (en) * 1994-06-09 1996-11-05 Lucent Technologies Inc. Isolated input current sense means for high power factor rectifier
US7932633B2 (en) 2008-10-22 2011-04-26 General Electric Company Apparatus for transferring energy using power electronics and machine inductance and method of manufacturing same
JP5204157B2 (ja) * 2010-07-05 2013-06-05 株式会社日本自動車部品総合研究所 電動車両の充電装置
US8378623B2 (en) 2010-11-05 2013-02-19 General Electric Company Apparatus and method for charging an electric vehicle
KR101628401B1 (ko) * 2010-12-03 2016-06-22 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차 및 전기자동차의 인버터 고장 검출 방법
KR101200554B1 (ko) 2010-12-24 2012-11-13 한국에너지기술연구원 다상 인터리브 양방향 ｄｃ―ｄｃ 컨버터
US8829722B2 (en) 2011-10-31 2014-09-09 General Electric Company Apparatus and method for rapidly charging an electric vehicle
US9520741B2 (en) 2011-11-28 2016-12-13 General Electric Company System for charging electrical storage device and method of making same
KR101387717B1 (ko) * 2012-02-06 2014-04-24 엘지전자 주식회사 전기 자동차의 배터리 충전 장치 및 이를 포함한 전기 자동차
EP2826095A2 (en) 2012-03-13 2015-01-21 Maxwell Technologies, Inc. Capacitor and battery combination
KR101417308B1 (ko) 2012-07-30 2014-07-08 기아자동차주식회사 전기 자동차 ｌｄｃ 액티브 제어 시스템
KR101561341B1 (ko) 2013-09-02 2015-10-16 엘에스산전 주식회사 역률 보상 회로
WO2015108613A1 (en) 2014-01-15 2015-07-23 Abb Technology Ag Interleaved multi-channel, multi-level, multi-quadrant dc-dc converters
KR20150108135A (ko) * 2014-03-17 2015-09-25 엘에스산전 주식회사 전기 자동차의 emi 저감을 위한 pcb
WO2015192133A2 (en) 2014-06-13 2015-12-17 University Of Maryland An integrated dual-output grid-to-vehicle (g2v) and vehicle-to-grid (v2g) onboard charger for plug-in electric vehicles
FR3026243B1 (fr) 2014-09-22 2017-06-09 Renault Sas Dispositif et procede de charge d'une batterie et d'alimentation d'une machine electrique a double convertisseur continu-continu
US11479139B2 (en) * 2015-09-11 2022-10-25 Invertedpower Pty Ltd Methods and systems for an integrated charging system for an electric vehicle
CN105375604A (zh) * 2015-10-15 2016-03-02 广州菲利斯太阳能科技有限公司 一种多相交错并联mppt控制器
US9849806B1 (en) 2016-06-01 2017-12-26 Ford Global Technologies, Llc Current based six step control
KR101846682B1 (ko) 2016-06-28 2018-04-09 현대자동차주식회사 전기차량의 충전제어방법 및 그 시스템
DE102016212543A1 (de) 2016-07-11 2018-01-11 Continental Automotive Gmbh Fahrzeugbordnetze, Ladesystem, Ladestation und Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie
JP6812019B2 (ja) * 2016-09-21 2021-01-13 エリーパワー株式会社 蓄電装置
FR3060230B1 (fr) 2016-12-14 2019-01-25 Renault S.A.S Procede de commande d'un dispositif de charge embarque sur un vehicule electrique ou hybride.
WO2018126393A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-12 General Electric Company Dc fast charging station for electric vehicles
US10272785B2 (en) * 2017-01-31 2019-04-30 Ford Global Technologies, Llc Fault detection of a bypass diode in a variable voltage convert system
CA2983328C (en) * 2017-06-15 2021-09-21 The Governing Council Of The University Of Toronto Constant current fast charging of electric vehicles via dc grid using dual inverter drive
DE102017210618A1 (de) 2017-06-23 2018-12-27 Audi Ag Elektrische Energieliefervorrichtung mit einer Vielzahl von Nutzeinheiten, die zu Strängen verschaltet sind, sowie Verfahren zum Betreiben der Energieliefervorrichtung
CN108512431B (zh) * 2018-04-24 2019-08-27 上海推拓科技有限公司 双整流交错式全桥单级功率因素校正电源电路及控制方法
US11040632B2 (en) 2018-06-04 2021-06-22 Ford Global Technologies, Llc Interleaved variable voltage converter
FR3084797B1 (fr) 2018-07-31 2020-08-28 Valeo Siemens Eautomotive Norway As Convertisseur de tension continu-continu a resonance
US10899231B2 (en) 2019-03-14 2021-01-26 Ford Global Technologies, Llc System and method for avoiding inrush current in a vehicle microgrid
KR20220100573A (ko) * 2019-08-28 2022-07-15 스파크차지 인코포레이티드 전기차 충전 장치, 시스템 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102604549B1 (ko) * 2022-08-03 2023-11-23 주식회사 민테크 배터리 상태 진단 기능을 갖는 전기 자동차 충전 시스템

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