KR20230155636A - 스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용배터리 충전 장치 - Google Patents

스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용배터리 충전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230155636A
KR20230155636A KR1020220054772A KR20220054772A KR20230155636A KR 20230155636 A KR20230155636 A KR 20230155636A KR 1020220054772 A KR1020220054772 A KR 1020220054772A KR 20220054772 A KR20220054772 A KR 20220054772A KR 20230155636 A KR20230155636 A KR 20230155636A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power factor
correction circuit
factor correction
leg
voltage
Prior art date
Application number
KR1020220054772A
Other languages
English (en)
Inventor
최민성
양진영
여인용
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020220054772A priority Critical patent/KR20230155636A/ko
Publication of KR20230155636A publication Critical patent/KR20230155636A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4233—Arrangements for improving power factor of AC input using a bridge converter comprising active switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/2176—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only comprising a passive stage to generate a rectified sinusoidal voltage and a controlled switching element in series between such stage and the output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용배터리 충전 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 역률 보정 회로의 제어 방법은 충전기의 초기 기동 상황에서 상기 제2 레그의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)를 오프(OFF)시키는 단계, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하는 단계, 상기 제2 레그의 펄스폭 변조를 온(ON) 시키는 단계 및 충전 중 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전류가 미리 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 역률 보정 회로는 제1 레그 및 상기 제1 레그의 후단에 배치된 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그는 제1 내지 제4 스위치를 포함하고, 상기 제1 및 제2 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 제3 및 제4 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 제2 레그는 제5 내지 제8 스위치를 포함하고, 상기 제5 및 제6 스위치는 병렬로 연결되고, 상기 제7 및 제8 스위치는 병렬로 연결된다.

Description

스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용배터리 충전 장치 {POWER FACTOR CORRECTION CIRCUIT CONTROL METHOD FOR PREVENTING SWITCH BURNOUT AND VEHICLE BATTERY CHARGING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용 배터리 충전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 배터리 충전 시 계통 임피던스 공진 현상에 의한 스위치 소손을 방지할 수 있는 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차는 충전 설비를 이용하여 교류의 계통 전력을 제공받아 저장하는 에너지 저장 장치(예를 들어, 배터리)를 포함한다. 에너지 저장 장치를 충전하기 위해서, 차량은 외부의 충전 설비에서 제공되는 교류의 계통 전력을 원하는 크기의 직류 전력으로 변환하는 충전 장치를 포함한다.
차량 내 탑재되는 충전 장치는 통상 OBC(On Board Charger)라 불리며, 입력되는 교류 전력의 역률 보정하여 직류 전압을 생성하기 위한 역률 보정 컨버터와 역률 보정 컨버터의 출력 전압의 크기를 배터리 충전에 요구되는 전압의 크기로 변환하는 직류-직류 컨버터를 포함하여 구성될 수 있다.
이 때, 역률 보정 컨버터는 고주파 레그 및 저주파 레그를 포함하는데 저주파 레그의 경우 일반적으로 소프트 스위칭을 하기 때문에 소손될 가능성이 적으나, 과전류 상황 발생시 하드 스위칭할 수 있다. 하지만, 과전류 상황에서는 저주파 레그는 하드 스위칭하고 공진에 의한 스위치 소손이 발생하여, 충전효율이 떨어지고 이에 따른 충전 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 기술분야에서는 공진 현상에 의한 스위치 소손을 방지할 수 있는 역률 보정 회로의 제어 방법 및 이를 이용한 차량용 배터리 충전 장치가 요구되고 있는 실정이다.
한국공개특허 제10-2020-0076138호, 2020년 8월 26일 공개(명칭: 저주파 누설전류를 감소시킬 수 있는 충전 장치) 한국등록특허 제10-1459453호, 2014년 11월 3일 등록(명칭: 차량용 온보드 충전기)
본 발명의 기술적 과제는 계통 임피던스 공진 현상에 의한 저주파 레그 스위치 소손을 방지할 수 있는 역률 보정 회로의 제어 방법 및 이를 이용한 차량용 배터리 충전 장치를 제공하기 위함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 완속 충전기의 충전 효율 감소 없이 시스템을 강건화할 수 있는 역률 보정 회로의 제어 방법 및 이를 이용한 차량용 배터리 충전 장치를 제공하기 위함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 충전 동작 중 저주파 레그 FET의 하드스위칭을 방지함으로써 FET의 내구 보증 수명을 유지하고, 전류 쏠림에 의한 추가 소손을 방지할 수 있는 역률 보정 회로의 제어 방법 및 이를 이용한 차량용 배터리 충전 장치를 제공하기 위함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 역률 보정 회로의 제어 방법은 충전기의 초기 기동 상황에서 상기 제2 레그의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)를 오프(OFF)시키는 단계, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하는 단계, 상기 제2 레그의 펄스폭 변조를 온(ON) 시키는 단계 및 충전 중 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전류가 미리 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 역률 보정 회로는 제1 레그 및 상기 제1 레그의 후단에 배치된 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그는 제1 내지 제4 스위치를 포함하고, 상기 제1 및 제2 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 제3 및 제4 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 제2 레그는 제5 내지 제8 스위치를 포함하고, 상기 제5 및 제6 스위치는 병렬로 연결되고, 상기 제7 및 제8 스위치는 병렬로 연결된다.
이 때, 상기 저주파 레그 펄스폭 변조를 온(ON)시키는 단계는, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부에 대한 판단 결과, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화된 경우에 수행될 수 있다.
이 때, 상기 역률 보정 회로의 제어 방법은, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전류가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 레그의 펄스폭 변조를 오프(OFF) 시키고, 상기 제2 레그의 펄스폭 변조를 온(ON) 시킨 상태를 미리 설정된 일정 시간 유지시키고, 상기 충전기의 초기 기동을 재시작할 수 있다.
이 때, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하는 단계는, 제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하거나, 또는 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단함으로써, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단할 수 있다.
이 때, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은 서로 동일할 수 있다.
이 때, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은 서로 상이할 수 있다.
이 때, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하는 단계는, 제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하고, 동시에 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단함으로써, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 충전 장치는, 제1 내지 제4 스위치를 포함하되, 상기 제1 및 제2 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 제3 및 제4 스위치는 직렬로 연결된 제1 레그, 및 상기 제1 레그의 후단에 배치되되, 제5 내지 제8 스위치를 포함하고, 상기 제5 및 제6 스위치는 병렬로 연결되고, 상기 제7 및 제8 스위치는 병렬로 연결된 제2 레그를 포함하는 역률 보정 회로; 및 충전기의 초기 기동 상황에서 상기 제2 레그의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)를 오프(OFF)시키고, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하고, 상기 제2 레그의 펄스폭 변조를 온(ON) 시키고, 충전 중 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전류가 미리 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단는 제어부를 포함한다.
이 때, 상기 역률 보정 회로는 입력 전원과 상기 제1 및 제2 스위치의 사이에 연결된 제1 인덕터 및 상기 입력 전원과 상기 제3 및 제4 스위치의 사이에 연결된 제2 인덕터를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제어부는, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부에 대한 판단 결과, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화된 경우에 상기 저주파 레그 펄스폭 변조를 온(ON)시킬 수 있다.
이 때, 상기 제어부는, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전류가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 레그의 펄스폭 변조를 오프(OFF) 시키고, 상기 제2 레그의 펄스폭 변조를 온(ON) 시킨 상태를 미리 설정된 일정 시간 유지시키고, 상기 충전기의 초기 기동을 재시작할 수 있다.
이 때, 상기 제어부는, 제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하거나, 또는 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단함으로써, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단할 수 있다.
이 때, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은 서로 동일할 수 있다.
이 때, 상기 제1 시간 및 제2 시간은 서로 상이할 수 있다.
이 때, 상기 제어부는, 제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하고, 동시에 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단함으로써, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 계통 임피던스 공진 현상에 의한 저주파 레그 스위치 소손의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 완속 충전기의 충전 효율 감소 없이 시스템을 강건화할 수 있다.
또한, 충전 동작 중 저주파 레그 FET의 하드스위칭을 방지함으로써 FET의 내구 보증 수명을 유지하고, 전류 쏠림에 의한 소손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 종래의 완속 충전기의 일예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2상 인터리브드 역률 보정(Power Factor Correction) 회로를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 도 2의 역률 보정 회로에서 과전류가 발생하였을 때의 병렬 구동 스위치의 동작 정지 상황을 나타낸다.
도 5는 도 2의 역률 보정 회로에서 과전류가 발생하였을 때 병렬 구동 스위치를 오프(OFF)시킨 경우 고장이 발생하지 않고 시스템이 정상작동되는 상황의 파형을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 충전 장치를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 역률 보정 회로의 제어 방법을 나타낸다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 종래의 완속 충전기의 일예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일예에 따른 완속 충전기는 교류(AC) 전원(110), 역률 보정 회로(120), 링크 커패시터(130), 직류-직류 컨버터(140), 배터리(150)를 포함하여 구성된다.
교류(AC) 전원(110)은 배터리(150)를 충전하기 위한 전원을 공급한다.
이 때, 교류 전원은 국가에 따라 서로 다른 규격의 상용 AC 전원이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유럽은 230VAC/50Hz, 북미는 240VAC/60Hz, 한국은 220VAC/60Hz 등이 있다.
한편, 아래 표 1은 국가별 계통 임피던스 분포를 나타낸다.
국가 연결
V		 Ω에서 명시된 복합적인 값과 같거나 이하의 공급 임피던스를 갖는 소비자 비율 비고
98% 95% 90% 85% 기타
캐나다 100~120 0.20+j0.06 - 조사/계산
200~240 0.20+j0.08 -
미국 100~120 0.09+j0.05 계산(더 높은 임피던스를 가지고 있는 사용자의 10%)
200~240 0.10+j0.06
멕시코 100~120 0.10+j0.07 - 계산
127 0.16+j0.08 -
한국 220 0.40+j0.18 0.34+j0.15 0.31+j0.11 0.28+j0.10 - 조사
일본 100 0.35+j0.13 - 조사/계산
200 0.42+j0.21 -
비고 1: 미국에 대한 지수는 90% 이다.
비고 2: 한국의 모든 기준 데이터는 남한의 것이다.
비고 3: 한국의 데이터는 시골과 도심 회로망으로부터 획득하였다.
비고 4: 60Hz 국가에서 회로망 지형에서 넓은 차이는 단일 기준 임피던스는 제공할 수 없다는 것을 의미한다.
비교 5: 파생될 것임.
* 멕시코에 대한 값은 95% 이하로 기록되었지만 멕시코는 회로망 임피던스 값의 100%를 향하는 일이거나 기준값 이하이다.
표 1을 참조하면, 이러한 교류 전원(110)은 국가별 서로 다른 계통 임피던스 분포를 가짐을 확인할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 역률 보정 회로(120)는 교류 전원(110)으로부터의 입력 전원의 역률각(위상각)을 0°에 가깝게 함으로써 전압과 전류의 위상차를 작게 하여, 피상 전력을 유효 전력에 근접시킨다.
링크 커패시터(130)는 교류 전원(110)에 의해 공급되어 역률 보정 회로(120)에 의해 역률이 보정된 전압을 차징(charging)한다.
이 때, 링크 커패시터(130)는 교류 전원(110)에 의해 공급되는 전원에 따라서 서로 다른 최저 전압을 가질 수 있다.
예를 들어, 링크 커패시터(130)는 교류 전원(110)이 단상 입력 전원인 경우에는 입력전원의 Vrms * sqrt(2)의 값을 최저 전압으로 가질 수 있다.
또한, 링크 커패시터(130)는 교류 전원(110)이 삼상 입력 전원인 경우에는 입력 전원의 Vrms * sqrt(3) * sqrt(2)의 값을 최저 전압으로 갖는다.
직류-직류 컨버터(140)는 역률 보정 회로(120) 및 링크 커패시터(130)를 거쳐 직류로 변환된 전압을 배터리(150) 충전을 위한 전압으로 변환한다.
이 때, 직류-직류 컨버터(140)는 FSFB 또는 FB LLC 공진형 컨버터 등 다양한종류의 컨버터가 사용될 수 있다.
배터리(150)는 평상시에는 전력을 충전하고 비상시에는 충전된 에너지로 전력을 공급한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2상 인터리브드 역률 보정(Power Factor Correction) 회로(200)를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 역률 보정 회로(PFC)는 계통 전원의 입력 전원(Vac), 입력전원(Vac)의 (+)극과 링크 캐패시터(Clink) 사이에 병렬로 연결된 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2), 제1 내지 제3 레그(210, 220, 230)를 포함한다.
제1 레그(210)는 직렬 연결된 제1 및 제5 스위치(Q1, Q5)를 포함하고, 제2 레그(220)는 직렬 연결된 제2 및 제6 스위치(Q2, Q6)를 포함한다.
제1 레그(210) 및 제2 레그(220)의 후단에는 제3 레그(230)가 배치되고, 제3 레그(230)는 제3 및 제4 스위치(Q3, Q4)가 서로 병렬 연결되고, 제7 및 제8 스위치(Q7, Q8)가 서로 병렬 연결된 상태로 이들이 서로 직렬로 연결된 구조의 4개의 스위치를 포함한다.
이 때, 제1 인덕터(L1)는 입력 전원(Vac)과 제1 레그(210)의 양 스위치(Q1, Q5) 사이에 연결된 입력측 인덕터이며, 제2 인덕터(L2)는 입력 전원(Vac)과 제2 레그(220)의 양 스위치(Q2, Q6) 사이에 연결된 입력측 인덕터이다.
한편, 제1 및 제2 레그(210, 220)는 높은 주파수로 스위칭하며 이하에서는 '고주파 레그'로 정의하고, 제3 레그(230)는 낮은 주파수로 스위칭하여 '저주파 레그'로 정의한다.
이 때, 고주파 레그(210, 220) 및 저주파 레그(230)의 스위치들은 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 방식으로 스위칭하며, 고주파 레그(210, 220)의 스위치들(Q1, Q2, Q5, Q6)과 저주파 레그(230)의 스위치들(Q3, Q4, Q7, Q8)은 상호 독립적으로 제어될 수 있다.
이 때, 저주파 레그인 제3 레그(230)에는 고주파 레그인 제1 및 제2 레그(210, 220)에 비해 2배의 전류가 흐르기 때문에 스위치를 병렬로 구동하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 2와 같이 제3 스위치(Q3) 및 제4 스위치(Q4)가 병렬로 구동되고, 제7 스위치(Q7) 및 제8 스위치(Q8)가 병렬로 구동되며, 이하에서는 이들을 '병렬 구동 스위치'로 정의한다.
도 3 및 도 4는 도 2의 역률 보정 회로에서 과전류가 발생하였을 때의 병렬 구동 스위치의 동작 정지 상황을 나타낸다.
도 3은 도 2의 역률 보정 회로의 충전의 초기 기동 동작 파형을 나타낸다.
도 3(a)는 충전의 초기 기동에서 5회의 초기 기동 재시도 후 정상적으로 충충전되었을 때 전류 파형을 나타내고, 도 3(b)는 충전의 초기 기동에서 4회의 초기 기동 재시도 후 스위치가 소손되었을 때의 전류 파형을 나타낸다.
도 4는 도 3의 초기 기동 동작 파형 중 과전류 발생 피크 파형 중 하나를 확대하여 나타낸다.
도 4의 상단에 표시된 파형은 도 3의 과전류 발생 피크 파형 중 하나를 확대하여 나타낸 것이고, 도 4의 하단에 표시된 파형은 도 4의 상단에 표시된 파형 중 하나를 확대하여 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 충전기의 초기 기동 동작에서 과전류가 발생함을 확인할 수 있으며, 과전류 발생 상황에서 병렬 구동 스위치가 소손될 수 있음을 확인할 수 있다.
이 때, 저주파 레그를 스위칭하지 않고 다이오드로만 동작시킬 경우, 공진에 의한 스위치 소손을 막을 수 있지만 저주파 레그의 효율이 감소하고 발열에 의해 내구 보증 수명이 감소한다. 또한, 다이오드 동작 시 전류 불균형에 의한 스위치의 추가 소손이 발생할 수 있으며, 전체 충전효율은 1~1.5% 감소하고, 이에 따라 충전 비용이 증가하고 전비는 감소한다.
이러한 스위치의 소손은 초기 기동에서의 과전류 상황과 정상동작 후 추가 공진에 의한 과전류 공진에 의해 발생한다.
이 때, 초기 기동과 과전류 상황에서 저주파 레그의 스위치를 동작시키지 않거나, 하드 스위칭(과전류시 턴오프) 하지 않으면 스위치 소손은 발생하지 않는다.
예를 들어, 도면에는 도시되어 있지 않으나 콘트롤러 등을 이용하여 역률 보정 회로(200)를 구성하는 저주파 레그(230) 및 고주파 레그(210, 220)의 펄스폭 변조(PWM)를 제어함으로써, 공진 현상에 의한 스위치 소손을 방지할 수 있다.
예를 들어, 충전기에 전원이 공급되어 충전기의 초기 기동 동작이 시작되면 저주파 레그(230)의 스위치들에 도 3과 같은 과전류 상황이 발생할 수 있는데 이 때 저주파 레그(230)의 펄스폭 변조를 오프(OFF)시킴으로써 저주파 레그(230)의 스위치들이 소손되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 저주파 레그(230)의 펄스폭 변조는 충전기의 초기 기동 동작이 종료될 때까지 오프(OFF)된 상태로 유지시키고, 충전기의 초기 기동이 종료된 경우 저주파 레그(230)의 펄스폭 변조를 다시 온(ON)시킬 수 있다.
이 때, 충전기의 초기 기동이 종료되어 저주파 레그(230)의 스위치들에 도 3과 같은 과전류 상황이 더 이상 발생하지 않는지 여부에 대한 판단, 즉, 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부에 대한 판단은, 제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하거나, 또는 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단함으로써 수행될 수 있다.
또한, 제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하고, 동시에 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단함으로써, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단할 수 있다.
이 때, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은 서로 동일한 시간일 수 있으며, 서로 상이한 시간일 수도 있다.
또한, 충전기의 충전 동작 중 역률 보정 회로(200)에 과전류가 인가되는 경우에는 저주파 레그(230)가 하드스위칭되지 않도록 함으로써 저주파 레그(230)의 스위치들이 소손되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 역률 보정 회로(200)에 과전류가 인가되는 경우 고주파 레그(210, 220)의 펄스폭 변조(PWM)을 오프(OFF)시키고, 저주파 레그(230)의 펄스폭 변조(PWM)를 온(ON)시킨 상태로 일정 시간을 유지함으로써 저주파 레그(230)가 하드스위칭되지 않도록 할 수 있다.
도 5는 도 2의 역률 보정 회로에서 과전류가 발생하였을 때 병렬 구동 스위치를 오프(OFF)시킨 경우 고장이 발생하지 않고 시스템이 정상작동되는 상황의 파형을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 도 2의 역률 보정 회로에서 과전류가 발생하였을 때 병렬구동 스위치를 오프(OFF) 시키는 경우에는 고정이 발생하지 않고, 역률 보정 회로가 정상적으로 구동됨을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 충전 장치(600)를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 장치(600)는 전원부(610), 역률 보정 회로(620), 제어부(630), 링크 커패시터(640), 직류-직류 컨버터(650), 배터리(660)를 포함한다.
전원부(610)는 배터리(650)를 충전하기 위한 전원을 공급한다.
이 때, 전원부(610)는 교류(AC) 전원이 사용될 수 있으며, 국가에 따라 서로 다른 규격의 상용 AC 전원이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유럽은 230VAC/50Hz, 북미는 240VAC/60Hz, 한국은 220VAC/60Hz 등이 있다.
역률 보정 회로(620)는 전원부(610)로부터의 입력 전원의 역률각(위상각)을 0°에 가깝게 함으로써 전압과 전류의 위상차를 작게 하여, 피상 전력을 유효 전력에 근접시킨다.
제어부(630)는 역률 보정 회로(620)의 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)를 제어한다. 예를 들어, 제어부(630)는 역률 보정 회로(620)를 구성하는 저주파 레그 및 고주파 레그의 펄스폭 변조(PWM)를 제어함으로써, 공진 현상에 의한 스위치 소손을 방지할 수 있다.
예를 들어, 충전기에 전원이 공급되어 충전기의 초기 기동 동작이 시작되면 저주파 레그의 스위치들에 과전류 상황이 발생할 수 있는데 이 때 저주파 레그의 펄스폭 변조를 오프(OFF)시킴으로써 저주파 레그의 스위치들이 소손되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 충전기의 초기 기동이 종료되어 저주파 레그(230)의 스위치들에 도 3과 같은 과전류 상황이 더 이상 발생하지 않는지 여부에 대한 판단, 즉, 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 젼류가 안정화되었는지 여부에 대한 판단은, 제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하거나, 또는 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단함으로써 수행될 수 있다.
이 때, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은 서로 동일한 시간일 수 있으며, 서로 상이한 시간일 수도 있다.
또한, 충전기의 충전 동작 중 역률 보정 회로(620)에 과전류가 인가되는 경우에는 저주파 레그가 하드스위칭되지 않도록 함으로써 저주파 레그의 스위치들이 소손되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 역률 보정 회로(620)에 과전류가 인가되는 경우 고주파 레그의 펄스폭 변조(PWM)을 오프(OFF)시키고, 저주파 레그의 펄스폭 변조(PWM)를 온(ON)시킨 상태로 일정 시간을 유지함으로써 저주파 레그(230)가 하드스위칭되지 않도록 할 수 있다.
링크 커패시터(640)는 전원부(610)에 의해 공급되어 역률 보정 회로(620)에 의해 역률이 보정된 전압을 차징(charging)한다.
이 때, 링크 커패시터(640)는 전원부(610)에서 공급되는 입력 전원에 따라서 서로 다른 최저 전압을 갖는다.
예를 들어, 링크 커패시터(640)는 전원부(610)에서 공급되는 입력 전원이 단상 입력 전원인 경우에는 입력 전원의 Vrms * sqrt(2)의 값을 최저 전압으로 가질 수 있다.
한편, 링크 커패시터(640)는 전원부(610)에서 공급되는 입력 전원이 삼상 입력 전원인 경우에는 입력 전원의 Vrms * sqrt(3) * sqrt(2)의 값을 최저 전압으로 가질 수 있다.
직류-직류 컨버터(650)는 역률 보정 회로(620) 및 링크 커패시터(640)를 거쳐 직류로 변환된 전압을 배터리(660) 충전을 위한 전압으로 변환한다.
이 때, 직류-직류 컨버터(650)는 FSFB 또는 FB LLC 공진형 컨버터 등 다양한종류의 컨버터가 사용될 수 있다.
배터리(660)는 평상시에는 전력을 충전하고 비상시에는 충전된 에너지로 전력을 공급한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 역률 보정 회로의 제어 방법을 나타낸다.
본 실시예에 따른 역률 보정 회로는 도 6의 역률 보정 회로(620)일 수 있으며, 이러한 역률 보정 회로(620)에 대한 제어는 도 6의 제어부(630)에서 수행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제어부(630)는 전원부(610)를 통해 외부 전원이 인가되면, 충전기의 초기 기동 동작을 수행한다(S710).
다음으로, 제어부(630)는 역률 보정 회로 저주파 레그의 펄스폭 변조(PWM)를 오프(OFF)시킨다(S720).
충전기의 초기 기동 동작이 수행되는 상황에서는 역률 보정 회로의 저주파 레그에 과전류가 발생하여 저주파 레그의 스위치이 소손될 수 있는데 저주파 레그의 펄스폭 변조를 오프시키는 것은 이러한 스위치의 소손을 방지하기 위함이다.
즉, 저주파 레그의 펄스폭 변조(PWM)가 오프(OFF)된다면, 저주파 레그의 스위치에 전류가 흐르지 않기 때문에 과전류에 의해 저주파 레그의 스위치가 소손되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 제어부(630)는 미리 설정된 일정 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 입력 전압/전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 임계 범위 내에 존재하는 조건을 만족하는지 여부를 판단하여(S730), 해당 조건을 만족하는 경우 저주파 레그의 펄스폭 변조를 온(ON)시킨다(S740).
충전기의 초기 기동 상황이 종료되면 더 이상 역률 보정 회로에 과전류가 인가되지 않게 되어 더 이상 저주파 레그의 펄스폭 변조(PWM)을 오프시킬 필요가 없다.
이 때, 상기 S730의 판단은 상기와 같이 충전기의 초기 기동 상황이 종료되었는지 여부를 판단하기 위함이다.
따라서, 제어부(630)는 역률 보정 회로에 인가되는 입력 전압 또는 입력 전류가 일정 시간 이상 일정 범위 내의 값을 가짐으로써 안정되는 경우에 충전기의 초기 기동 동작이 종료된 것으로 판단하고 스위치 소손을 방지하기 위하여 오프(OFF)시켰던 저주파 레그의 펄스폭 변조(PWM)를 다시 정상 동작시킨다.
이 때, 단계 S730에서 제어부(630)는 역률 보정 회로에 인가되는 입력 전압의 RMS 평균값이 미리 설정된 임계 시간 동안 미리 설정된 임계 범위 내에 존재하거나, 역률 보정 회로에 인가되는 입력 전류의 RMS 평균값이 미리 설정된 임계 시간 동안 미리 설정된 임계 범위 내에 존재하는 경우에 충전기의 초기 기동 동작이 종료된 것으로 판단하고, 단계 S740을 수행할 수 있다.
한편, 단계 S730에서 제어부(630)는 역률 보정 회로에 인가되는 입력 전압의 RMS 평균값이 미리 설정된 임계 시간 동안 미리 설정된 임계 범위 내에 존재하는 경우에 충전기의 초기 기동 동작이 종료된 것으로 판단하고, 단계 S740을 수행할 수 있다.
한편, 단계 S730에서 제어부(630)는 역률 보정 회로에 인가되는 입력 전류의 RMS 평균값이 미리 설정된 임계 시간 동안 미리 설정된 임계 범위 내에 존재하는 경우에 충전기의 초기 기동 동작이 종료된 것으로 판단하고, 단계 S740을 수행할 수 있다.
한편, 단계 S730에서 제어부(630)는 역률 보정 회로에 인가되는 입력 전압의 RMS 평균값이 미리 설정된 임계 시간 동안 미리 설정된 임계 범위 내에 존재하고, 동시에 역률 보정 회로에 인가되는 입력 전류의 RMS 평균값이 미리 설정된 임계 시간 동안 미리 설정된 임계 범위 내에 존재하는 경우에 충전기의 초기 기동 동작이 종료된 것으로 판단하고, 단계 S740을 수행할 수 있다.
충전기의 초기 기동 동작이 종료되고 충전기의 충전 동작이 수행되면, 제어부(630)는 충전 동작 중에 역률 보정 회로(620)에 인가되는 전류에 과전류가 발생하였는지 여부를 판단하여(S750), 과전류가 발생한 경우 고주파 레그의 펄스폭 변조를 오프(OFF)시키고 저주파 레그의 펄스폭 변조를 온(ON)시킨 상태를 일정 시간 유지시킨 후(S760), 충전기 초기 기동을 재시작한다(S710).
즉, 제어부(630)는 충전 동작 중에 역률 보정 회로(620)에 인가되는 전류에 과전류가 발생한 경우, 고주파 레그의 펄스폭 변조를 오프(OFF)시키고 저주파 레그의 펄스폭 변조를 온(ON)시킴으로써 저주파 레그가 하드스위칭하지 않도록 하고, 따라서 저주파 레그의 스위치가 소손되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 단계 S750의 판단 결과, 역률 보정 회로(620)에 인가되는 전류에 과전류가 발생하지 않은 경우 충전을 지속한다(S770).
이상에서와 같이 본 발명에 따른 스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용 배터리 충전 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 역률 보정 회로의 제어 방법에 있어서,
    충전기의 초기 기동 상황에서 상기 제2 레그의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)를 오프(OFF)시키는 단계;
    상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제2 레그의 펄스폭 변조를 온(ON) 시키는 단계; 및
    충전 중 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전류가 미리 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계
    를 포함하되,
    상기 역률 보정 회로는 제1 레그 및 상기 제1 레그의 후단에 배치된 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그는 제1 내지 제4 스위치를 포함하고, 상기 제1 및 제2 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 제3 및 제4 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 제2 레그는 제5 내지 제8 스위치를 포함하고, 상기 제5 및 제6 스위치는 병렬로 연결되고, 상기 제7 및 제8 스위치는 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 역률 보정 회로의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저주파 레그 펄스폭 변조를 온(ON)시키는 단계는,
    상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부에 대한 판단 결과, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화된 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 역률 보정 회로의 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 역률 보정 회로의 제어 방법은,
    상기 역률 보정 회로에 인가되는 전류가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우,
    상기 제1 레그의 펄스폭 변조를 오프(OFF) 시키고, 상기 제2 레그의 펄스폭 변조를 온(ON) 시킨 상태를 미리 설정된 일정 시간 유지시키고, 상기 충전기의 초기 기동을 재시작하는 것을 특징으로 하는 역률 보정 회로의 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하는 단계는,
    제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하거나, 또는 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 역률 보정 회로의 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 역률 보정 회로의 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 역률 보정 회로의 제어 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하는 단계는,
    제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하고, 동시에 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 역률 보정 회로의 제어 방법.
  8. 차량용 배터리 충전 장치에 있어서,
    제1 내지 제4 스위치를 포함하되, 상기 제1 및 제2 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 제3 및 제4 스위치는 직렬로 연결된 제1 레그, 및 상기 제1 레그의 후단에 배치되되, 제5 내지 제8 스위치를 포함하고, 상기 제5 및 제6 스위치는 병렬로 연결되고, 상기 제7 및 제8 스위치는 병렬로 연결된 제2 레그를 포함하는 역률 보정 회로; 및
    충전기의 초기 기동 상황에서 상기 제2 레그의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)를 오프(OFF)시키고, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하고, 상기 제2 레그의 펄스폭 변조를 온(ON) 시키고, 충전 중 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전류가 미리 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단는 제어부
    를 포함하는 차량용 배터리 충전 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 역률 보정 회로는
    입력 전원과 상기 제1 및 제2 스위치의 사이에 연결된 제1 인덕터; 및
    상기 입력 전원과 상기 제3 및 제4 스위치의 사이에 연결된 제2 인덕터
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부에 대한 판단 결과, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화된 경우에 상기 저주파 레그 펄스폭 변조를 온(ON)시키는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 역률 보정 회로에 인가되는 전류가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 레그의 펄스폭 변조를 오프(OFF) 시키고, 상기 제2 레그의 펄스폭 변조를 온(ON) 시킨 상태를 미리 설정된 일정 시간 유지시키고, 상기 충전기의 초기 기동을 재시작하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하거나, 또는 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단함으로써, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    제1 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 미리 설정된 제1 전압 내지 제2 전압 사이에 존재하고, 동시에 제2 시간 동안 역률 보정 회로에 인가되는 전류의 실효치(Root Mean Square, RMS) 평균값이 제1 전류 내지 제2 전류 사이에 존재하지 여부를 판단함으로써, 상기 역률 보정 회로에 인가되는 전압 또는 전류가 안정화되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 장치.
KR1020220054772A 2022-05-03 2022-05-03 스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용배터리 충전 장치 KR20230155636A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220054772A KR20230155636A (ko) 2022-05-03 2022-05-03 스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용배터리 충전 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220054772A KR20230155636A (ko) 2022-05-03 2022-05-03 스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용배터리 충전 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230155636A true KR20230155636A (ko) 2023-11-13

Family

ID=88746933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220054772A KR20230155636A (ko) 2022-05-03 2022-05-03 스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용배터리 충전 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230155636A (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101459453B1 (ko) 2013-02-04 2014-11-20 현대자동차 주식회사 차량용 온보드 충전기
KR20200076138A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 성우하이텍 헤밍 가압 장치 및 이를 이용한 헤밍 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101459453B1 (ko) 2013-02-04 2014-11-20 현대자동차 주식회사 차량용 온보드 충전기
KR20200076138A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 성우하이텍 헤밍 가압 장치 및 이를 이용한 헤밍 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110168896B (zh) Dc到dc变流器和控制方法
USRE45069E1 (en) Bidirectional battery power inverter
EP3257146B1 (en) Dc-dc converter
Han et al. A new active clamping zero-voltage switching PWM current-fed half-bridge converter
US11418125B2 (en) Three phase bidirectional AC-DC converter with bipolar voltage fed resonant stages
US8374012B2 (en) Phase-controlled uninterruptible power supply
US9318945B2 (en) Resonant-mode power supply with a multi-winding inductor
US20160181925A1 (en) Bidirectional dc-dc converter
US9413271B2 (en) Power conversion system with a DC to DC boost converter
KR101923317B1 (ko) 양방향 풀브릿지 컨버터 및 그 구동방법
Mohammadi et al. Family of soft-switching bidirectional converters with extended ZVS range
KR101714593B1 (ko) V2g, v2h 기능을 갖는 전기자동차용 양방향 충전기
WO2009139505A1 (ja) 交流電圧制御装置
EP3399634B1 (en) Isolated bidirectional dc-dc converter
KR20130082166A (ko) 직렬 공진 dc／dc 컨버터를 제어하기 위한 방법
JP2013504295A (ja) 電気エネルギ変換回路装置
US11689115B2 (en) Bidirectional AC-DC converter with multilevel power factor correction
KR102488223B1 (ko) 공진형 dc-dc컨버터를 적용한 전기자동차 충전시스템
KR101943883B1 (ko) 절연형 양방향 ｄｃ-ｄｃ 컨버터의 스위칭 제어방법
Zhang et al. A novel three-level phase-shift modulation for serial half bridge LLC resonant converter
Saasaa et al. A single-stage interleaved LLC PFC converter
Yu et al. Auxiliary power module-integrated EV charger with extended ZVS range
KR20230155636A (ko) 스위치 소손 방지를 위한 역률 보정 회로 제어 방법 및 이를 이용한 차량용배터리 충전 장치
WO2010098486A1 (ja) Ｄｃ－ｄｃコンバータ
Afsharian et al. Analysis of one phase loss operation of three-phase isolated buck matrix-type rectifier with a boost switch