[논문]전기차량용 2kW급 양방향 LDC 개발

도왕록; 채용웅

doi:10.13067/jkiecs.2016.11.1.65

전기차량용 2kW급 양방향 LDC 개발
Development of 2KW Power Bidirectional LDC for Electrical Vehicle 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.11 no.1, 2016년, pp.65 - 72

초록
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본 논문에서 풀브리지 컨버터와 2차측은 전류더블러로 구성되어 있는 차량용 양방향 LDC를 개발하였다. LDC는 한쪽의 DC입력을 다른쪽의 DC 출력으로 변환시키는 컨버터이며, 본 논문에서 개발된 컨버터는 양방향으로 전력전달이 가능하다. 개발된 LDC는 1400W에서 90%의 효율을 보이고 2KW에서 약 85%정도의 효율을 나타내는 것이 확인되었다.

In this paper, we developed a bidirectional LDC(Low DC-DC converter) for vehicle which is composed of a full bridge converter and a current doubler at the second side. The LDC is a converter that converts DC input from one side to DC output on the other side, and the converter which was developed in this thesis is capable of transferring power in both directions. It has been verified that the developed LDC has 90% efficiency at 1400W and approximately 85% efficiency at 2KW.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 이러한 전기자동차용 배터리 관련 전력변환 장치의 핵심 기술인 LDC를 개발하였다.

제안 방법

본 논문에서 제안된 LDC 최대출력 2 kW 급의 프로토타입 차량용 양방향 LDC는 그림 1과 같이 풀브리지 컨버터와 2차측은 커런트더블러(currentdoubler)로 구성되어 있다. 2차측을 다이오드가 아닌 스위치로 대체함으로써, 양방향 전력변환이 가능하며 커런트더블러 회로를 적용하여 스위치 전류 스트레스를 줄여 높은 효율을 기대할 수 있다.

성능/효과

논문에서는 xEV를 위한 LDC의 연구를 위하여 풀브리지의 토폴로지를 이용한 기본동작 및 동작모드에 따른 특성을 분석하였으며, 회로설계, 동작원리, 부품의 선정 등 제안 회로방식의 타당성을 이론적으로 고찰하였다. 제안된 LDC는 최대출력 2 kW급의 양방향 LDC의 시제품을 제작하여 다양한 성능평가실험을 통해 동작 특성을 분석하였으며 약 90% 정도의 효율을 가지는 것으로 확인되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	LDC는 무엇인가?	본 논문에서 풀브리지 컨버터와 2차측은 전류더블러로 구성되어 있는 차량용 양방향 LDC를 개발하였다. LDC는 한쪽의 DC입력을 다른쪽의 DC 출력으로 변환시키는 컨버터이며, 본 논문에서 개발된 컨버터는 양방향으로 전력전달이 가능하다. 개발된 LDC는 1400W에서 90%의 효율을 보이고 2KW에서 약 85%정도의 효율을 나타내는 것이 확인되었다.
	LDC는 어떤 역할을 하는가?	본 논문에서 다루는 양방향형 LDC(: Low voltageDC-DC voltage converter)[1-3]는 고전압배터리의 전기에너지와 자동차 내부의 모든 전자기기 전력공급을 하는 저전압배터리 간에 전력전달을 하는 역할을 하는 장치이다. 다시 말해 LDC는 48V DC 급의 고전압배터리의 전기에너지를 12 VDC 급 저전압으로 강압하여 차량 내 전자장치가 사용할 수 있도록 전원을 공급하고, 12 VDC 급 배터리를 충전하는 역할을 한다[4-5]. 이러한 LDC는 HEV에서 EV로 넘어가는 최근의 추세로 미루어 그 중요성은 더욱 커지게 될 것이다.
	적절한 LDC의 안정적인 토폴로지를 선정하는 것이 매우 중요한 이유는 무엇인가?	본 논문에서 다루는 LDC와 일반 컨버터의 차이점은 전기적 특성보다는 기능과 내구성능 간에 차이라고 할 수 있다. LDC는 실제 차량운행 중 동작하기 때문에 입력전압 및 출력전압의 변화가 지속적으로 발생하는 반면 기존 산업용, 가정용 컨버터는 고정 입출력전압으로 제어되는 경우가 대부분이기 때문에 LDC에 비해 안정되어 있다는 차이가 있다. 이러한점에서 적절한 LDC의 안정적인 토폴로지를 선정하는 것은 매우 중요하다.

참고문헌 (8)

H. Cho, "Trend of Induction Motor Technologies Applied to Eco-friendly Vehicle Traction," Auto J., vol. 35, no. 10, 2013, pp. 18-20.
C. Lee, "Technology Trends of Reluctance Motor Development for Automotive Applications," Auto J., vol. 35, no. 10, 2013, pp. 24-26.
J. Hong, "Trend of Wound Field Synchronous Motor Development," Auto J., vol. 35, no. 10, 2013, pp. 31-33.
C. Oh, D. Woo, and Y. Kim, "High-Efficient Nonisolated Single-Stage On-Board Battery Charger For Elecctric Vehicles," IEEE Trans. power electronics, vol. 28, no. 12, 2013, pp. 5746-5755.

상세보기
S. Lee, D. Han, G. Kang, and S. Lim, "Research for improvement of charging system efficiency on Electric Vehicle," Tran. of The Korean Society of Automotive Engineers, vol. 21, no. 3, May 2013, pp. 1887 -1892.
K. Kim and J. Chong, "Mesochronous Clock Based Synchronizer Design for NoC," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 10, no. 10, Oct. 2015, pp. 1123-1130.

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Y. Chai and W. Do, "Development of a programmable multi-output adapter," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 10, no. 6, June 2015, pp. 699-706.

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Y. Chai and W. Do, "Design of DC-DC converter controller implemented with analog memory," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 10, no. 3, Mar. 2015, pp. 357-364.

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