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전기자동차용 양방향 ZVS DC-DC 컨버터 설계
A Design of ZVS DC-DC Converter applied to Electric Vehicle 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.61 no.7, 2012년, pp.982 - 987  

손호인 (목포대학교 전기공학과) ,  김창선 (목포대학교 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The power supply devices applied to the electric vehicle are required for high efficiency and high power density. This paper presents a bidirectional ZVS DC-DC converter. A bidirectional DC-DC converter using the planar transformer has advantages of high efficiency, simple circuit, and lightweight. ...

주제어

#PWM   #ZVS   #Converter   #PSEV   #Bidirectional   #EV  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 전기자동차용 양방향 DC-DC 컨버터를 제안하였다. 고전압 배터리에서 저전압 배터리를 충전하는 buck 모드와 저전압 배터리에서 고전압 배터리를 충전하는 boost 모드로 제어가 가능하다.
  • 이 뿐만 아니라 2차측 다이오드의 높은 턴-오프 스위칭 손실은 출력전압의 제어에 상당한 어려움과 높은 EMC를 발생한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 논문에서는 2차측 다이오드 대신 MOSFET를 적용함으로써 도통 손실을 줄이고, 더욱이 2차측의 낮은 턴-오프 손실로 인한 제어의 안정성을 확보할 수 있다. 그리고 전기자동차의 고전압 배터리 고장시 저전압 배터리를 이용하여 인버터를 구동할 수 있는 양방향을 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
EV에 사용되는 대용량 DC-DC 컨버터에 흐르는 2차 측 대전류로 인한 문제점은 무엇인가? 2차측에 흐르는 큰 전류로 인한 정류 다이오드 도통 손실이 상당히 증가하게 된다. 정류 다이오드 도통 손실은 전체 효율의 약 5%를 차지한다. 이 뿐만 아니라 2차측 다이오드의 높은 턴-오프 스위칭 손실은 출력전압의 제어에 상당한 어려움과 높은 EMC를 발생한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 논문에서는 2차측 다이오드 대신 MOSFET를 적용함으로써 도통 손실을 줄이고, 더욱이 2차측의 낮은 턴-오프 손실로 인한 제어의 안정성을 확보할 수 있다.
DC-DC 컨버터를 전기 자동차에 사용할 경우 문제점은 무엇인가? 대용량 DC-DC 컨버터로는 소프트 스위칭이 가능하고 제어가 간단한 PSFB(Phase Shift Full Bridge) 컨버터[2-5]가 주로 이용 되었다. 그러나 저전압 배터리를 충전하기 위해서는 2차측에 대전류가 흐르게 된다.
알터네이터를 대체하기 위해 주로 이용되는 DC-DC 컨버터에는 무엇이 있는가? 내연기관 자동차에 사용되는 알터네이터를 대체하기 위해 대용량의 DC-DC 컨버터가 전기자동차에 사용된다. 대용량 DC-DC 컨버터로는 소프트 스위칭이 가능하고 제어가 간단한 PSFB(Phase Shift Full Bridge) 컨버터[2-5]가 주로 이용 되었다. 그러나 저전압 배터리를 충전하기 위해서는 2차측에 대전류가 흐르게 된다.
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참고문헌 (7)

  1. Kintner-Meyer, M., Schneider, M. and Pratt, R., 2007, "Impact Assessment of Plug-in Hybrid Vehicles on Electric Utilities and Regional U.S. Power Grids, "Technical Report, Pacific Northwest National Laboratory. 

  2. D. Sable and F.C. Lee, "The operation of a full-bridge zero-voltage-switched PWM converter, in Proc. Virginia PowerElectron. Center Seminar, 1989,pp. 120-126. 

  3. J.A. Sabate, V. Vlatkovic, R.B. Ridley, .C. Lee, and B.H. Cho, "Design considerations for high-voltage high-power full-bridge zero voltage-switched PWM converter", Proc.IEEEAPEC'90,275-284(1990) 

  4. N.H. Kutkut, D.M. Divan and R.W. Gascoigne, "An improved full-bridge zero-voltage switching PWM converter using a two-inductor rectifier", in IEEE Transactionson industry applications, Jun./Feb. 1995, Vol.31, NO.1, pp.119-126. 

    상세보기 crossref

  5. R. Redl. N.O. Sokal, and L. Balogh, "A novel soft-switching full-bridge dc/dc converter analysis, design considerations, and experimental results at 1.5kW, 100kHz", Proc. IEEE PESC'90 Conference, 162-172(1990) 

  6. S. H. Chol, J. Y. Park, U. S. Kim, "Forward Converter Using 300W Planar Transformer" Journal of Power Electronics, Vol. 9 No 6 pp. 560-567, 2004. 12. 

  7. Cornor Quinn, Karl Rinne, "A review of Planar Magnetic Techiques and Technologies", 2001 IEEE. 

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