KR102479366B1 - Battery Charger and Control Methods - Google Patents

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Abstract

본 실시예에 따른 LLC 공진 컨버터는 복수의 상측 스위치 및 복수의 하측 스위치를 포함하고, 배터리로 출력되는 출력전압이 제1 전압범위일 때, 하프 브릿지 모드로 동작하고, 상기 출력전압이 상기 제1 전압범위보다 큰 제2 전압범위일 때, 풀 브릿지 모드로 동작한다.The LLC resonant converter according to the present embodiment includes a plurality of high-side switches and a plurality of low-side switches, and operates in a half-bridge mode when an output voltage output to a battery is in a first voltage range, and the output voltage is in the first voltage range. When the second voltage range is greater than the voltage range, it operates in full bridge mode.

Description

배터리 충전 장치 및 제어 방법{Battery Charger and Control Methods}Battery charging device and control method {Battery Charger and Control Methods}

본 발명은 배터리 충전 장치 및 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a battery charging device and control method.

가속화되는 지구 온난화, 천연 자원의 감소, 증가하는 연료 가격 및 경제적인 문제들로 인해, 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV), 배터리 전기 자동차 및 연료 전지 자동차 등의 전기 추진 자동차가 점진적으로 증가하고 있다. Due to accelerating global warming, depletion of natural resources, increasing fuel prices and economic problems, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), battery electric vehicles and fuel cell vehicles are becoming increasingly popular. Electric propulsion vehicles are gradually increasing.

이들 차량은 에너지원으로서 일반적으로 배터리가 필요하다. 그 중에서도 플러그인 하이브리드 전기 자동차 혹은 배터리 전기 자동차는 배터리가 차량의 주 에너지원이기 때문에 다른 차량에 비해 높은 용량과 더 큰 크기의 배터리 팩을 필요로 한다.These vehicles generally require batteries as an energy source. Among them, a plug-in hybrid electric vehicle or battery electric vehicle requires a battery pack with a higher capacity and a larger size than other vehicles because the battery is the main energy source of the vehicle.

이러한 고에너지밀도 배터리 팩은 일반적으로 배터리 충전기로 명명된 AC/DC 컨버터를 통해 교류 전력망으로부터 충전된다. 교류 전력망에 대한 낮은 하모닉 및 높은 효율을 가지기 위해, 배터리 충전기의 대부분은 일반적으로 AC/DC 컨버터, 가변 커패시터 및 절연 DC/DC 컨버터로 연결된 구성으로 이루어져 있다. 일반적으로 AC/DC 컨버터는 2-레벨 방식의 AC/DC 컨버터를 사용하고 DC/DC 컨버터는 위상천이 풀 브릿지 컨버터를 사용하는데 이러한 구성의 배터리 충전기는 최대 전압에서만 고효율이 가능해 넓은 충전 전압 범위에서 고효율로 동작할 수 없는 문제가 있다. These high energy density battery packs are charged from an AC power grid through an AC/DC converter, commonly referred to as a battery charger. In order to have low harmonics and high efficiency for the AC power grid, most of the battery chargers generally consist of an AC/DC converter, a variable capacitor and an isolated DC/DC converter connected configuration. In general, the AC/DC converter uses a 2-level AC/DC converter and the DC/DC converter uses a phase shift full bridge converter. A battery charger with this configuration can achieve high efficiency only at the maximum voltage, resulting in high efficiency over a wide charging voltage range. There is a problem that cannot be operated with .

본 실시예는 배터리 충전 전압 범위에서 고효율로 충전할 수 있는 배터리 충전 장치 및 제어 방법을 제공하고자 한다. The present embodiment is intended to provide a battery charging device and control method capable of high-efficiency charging in a battery charging voltage range.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 실시예에 따른 LLC 공진 컨버터는 복수의 상측 스위치 및 복수의 하측 스위치를 포함하고, 배터리로 출력되는 출력전압이 제1 전압범위일 때, 하프 브릿지 모드로 동작하고, 상기 출력전압이 상기 제1 전압범위보다 큰 제2 전압범위일 때, 풀 브릿지 모드로 동작한다. In order to solve the above technical problem, the LLC resonant converter according to the present embodiment includes a plurality of upper switches and a plurality of lower switches, and operates in half bridge mode when the output voltage output to the battery is in the first voltage range, , When the output voltage is in the second voltage range greater than the first voltage range, the full bridge mode is operated.

상기 제1 전압범위는 듀티 제어되는 제1-1 전압범위 및 주파수 제어되는 제1-2 전압범위를 포함하고, 상기 제2 전압범위는 듀티 제어되는 제2-1 전압범위 및 주파수 제어되는 제2-2 전압범위를 포함할 수 있다. The first voltage range includes a duty-controlled 1-1 voltage range and a frequency-controlled 1-2 voltage range, and the second voltage range includes a duty-controlled 2-1 voltage range and a frequency-controlled second voltage range. Can include -2 voltage range.

상기 제1-1 전압범위는 상기 제1-2 전압범위보다 작은 값을 갖고, 상기 제2-1 전압범위는 상기 제2-2 전압범위보다 작은 값을 가질 수 있다. The 1-1 voltage range may have a smaller value than the 1-2 voltage range, and the 2-1 voltage range may have a smaller value than the 2-2 voltage range.

상기 배터리를 충전하는 제1 충전전압범위는 상기 제1-2 전압범위에 포함되고, 상기 배터리를 충전하는 상기 제1 충전전압범위보다 큰 제2 충전전압범위는 상기 제2-2 전압범위에 포함될 수 있다. The first charging voltage range for charging the battery is included in the 1-2 voltage range, and the second charging voltage range greater than the first charging voltage range for charging the battery is included in the 2-2 voltage range. can

상기 LLC 공진 컨버터의 공진점은 상기 하프 브릿지 모드에서 상기 제1-2 전압범위의 최저 전압이 출력되도록 설계되는 값을 가질 수 있다.The resonant point of the LLC resonant converter may have a value designed to output the lowest voltage in the 1-2 voltage range in the half-bridge mode.

상기 LLC 공진 컨버터의 공진점은 상기 풀 브릿지 모드에서 상기 제2-2 전압범위의 최저 전압이 출력되도록 설계되는 값을 가질 수 있다.The resonance point of the LLC resonance converter may have a value designed to output the lowest voltage in the 2-2nd voltage range in the full bridge mode.

상기 제1-2 전압범위의 적어도 일부는 상기 제2-1 전압범위와 오버랩될 수 있다. At least a part of the 1-2nd voltage range may overlap with the 2-1st voltage range.

상기 제1 전압범위에서의 주파수 제어는, 상기 하프 브릿지 모드에서 출력전압이 최대가 되는 주파수 내지 상기 LLC 공진 컨버터의 공진 주파수 사이에서 주파수를 제어하고, 상기 제2 전압범위에서의 주파수 제어는, 상기 풀 브릿지 모드에서 출력전압이 최대가 되는 주파수 내지 상기 LLC 공진 컨버터의 공진 주파수 사이에서 주파수를 제어할 수 있다. The frequency control in the first voltage range controls the frequency between the frequency at which the output voltage is maximum in the half-bridge mode and the resonance frequency of the LLC resonant converter, and the frequency control in the second voltage range, The frequency can be controlled between the frequency at which the output voltage is maximum in the full bridge mode and the resonance frequency of the LLC resonant converter.

전원을 공급하는 AC전원; 상기 AC전원과 연결되는 AC/DC 컨버터; 상기 AC/DC 컨버터와 연결되고 상기 AC/DC 컨버터에 의해 전압이 가변되는 커패시터; 상기 커패시터와 연결되는 제1항의 LLC 공진 컨버터; 및 상기 LLC 공진 컨버터로부터 충전되는 배터리를 포함할 수 있다. AC power supplying power; an AC/DC converter connected to the AC power; a capacitor connected to the AC/DC converter and whose voltage is varied by the AC/DC converter; The LLC resonant converter of claim 1 connected to the capacitor; and a battery charged from the LLC resonant converter.

본 실시예에 따른 배터리 충전 제어 방법은 배터리로 출력된 전압을 확인하는 단계; 및 상기 확인되는 전압이 제1 전압범위에 포함되는 경우 하프 브릿지 모드로 동작하고, 상기 확인되는 전압이 상기 제1 전압범위보다 큰 제2 전압범위에 포함되는 경우 풀 브릿지 모드로 동작하는 단계를 포함할 수 있다. A battery charging control method according to the present embodiment includes checking a voltage output to a battery; and operating in a half-bridge mode when the checked voltage is included in the first voltage range, and operating in full-bridge mode when the checked voltage is included in a second voltage range greater than the first voltage range. can do.

상기 확인되는 전압이 상기 제1 전압범위에 포함되는 제1-1 전압범위에 포함되는 경우 듀티 제어로 동작하고 상기 제1-1 전압범위보다 큰 제1-2 전압범위에 포함되는 경우 주파수 제어로 동작할 수 있다. When the checked voltage is included in the 1-1 voltage range included in the first voltage range, it operates as duty control, and when included in the 1-2 voltage range greater than the 1-1 voltage range, as frequency control. It can work.

상기 확인되는 전압이 상기 제2 전압범위에 포함되는 제2-1 전압범위에 포함되는 경우 듀티 제어로 동작하고 상기 제2-1 전압범위보다 큰 제2-2 전압범위에 포함되는 경우 주파수 제어로 동작할 수 있다.When the checked voltage is included in the 2-1 voltage range included in the second voltage range, the duty control operates and when included in the 2-2 voltage range greater than the 2-1 voltage range, the frequency control It can work.

본 실시예에 따르면, 배터리의 주 충전범위에서 배터리 충전 장치의 효율을 높일 수 있는 방법으로 충전할 수 있고, 이에 따라 불필요한 전력 손실을 방지할 수 있다. According to this embodiment, it is possible to charge the battery in a method capable of increasing the efficiency of the battery charging device in the main charging range of the battery, and thus, it is possible to prevent unnecessary power loss.

또한, 배터리 충전 장치의 하프 브릿지 모드와 풀 브릿지 모드 제어 구간을 일부 오버랩하여 모드 변경에 따른 과부하를 방지할 수 있다. In addition, overload due to mode change may be prevented by partially overlapping the half-bridge mode and full-bridge mode control sections of the battery charging device.

또한, 넓은 충전 범위를 커버하면서도 각 충전범위에 따른 모드 및 제어 방법 변경을 통하여 최적의 효율로 동작할 수 있다. In addition, while covering a wide charging range, it is possible to operate with optimum efficiency by changing the mode and control method according to each charging range.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1은 배터리 충전 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 2는 배터리 충전 장치의 회로도를 도시한 것이다.
도 3은 내지 도 8은 본 실시예에 따른 배터리 충전 장치 및 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 shows a block diagram of a battery charging device.
2 shows a circuit diagram of a battery charging device.
3 to 8 are diagrams for explaining a battery charging device and a control method according to the present embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in a variety of different forms, and if it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components among the embodiments can be selectively implemented. can be used in combination or substitution.

또한, 본 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in this embodiment have meanings that can be generally understood by those of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs, unless explicitly specifically defined and described. The meaning of commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, can be interpreted in consideration of the contextual meaning of related technology.

또한, 본 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. In addition, terms used in the present embodiment are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and (and) B and C", A, B, and C are combined. may include one or more of all possible combinations.

또한, 본 실시예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.In addition, in describing the components of this embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the term is not limited to the nature, order, or order of the corresponding component.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being 'connected', 'coupled', or 'connected' to another component, the component is directly 'connected', 'coupled', or 'connected' to the other component. In addition to the case, it may include cases where the component is 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between the component and the other component.

또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다. In addition, when it is described as being formed or disposed on the "upper (above)" or "lower (below)" of each component, "upper (above)" or "lower (below)" means that two components are directly connected to each other. It includes not only the case of being in contact, but also the case where one or more other components are formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "upper (above)" or "lower (down)", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction may be included based on one component.

이하에서는 배터리 충전 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the battery charging device will be described with reference to the drawings.

도 1은 배터리 충전 장치의 블록도를 도시한 것이고, 도 2는 배터리 충전 장치의 회로도를 도시한 것이다.1 is a block diagram of a battery charging device, and FIG. 2 is a circuit diagram of the battery charging device.

일반적으로 배터리 충전 장치(100)는 전원을 공급하는 AC 전원(110), AC 전원(110)과 연결되는 AC/DC 컨버터(120), AC/DC 컨버터(120)과 연결되고 AC/DC 컨버터(120)에 의해 전압이 가변되는 커패시터(130), 커패시터(130)과 연결되는 DC/DC 컨버터(140), DC/DC 컨버터(140)로부터 충전되는 배터리(150)를 포함한다. In general, the battery charging device 100 is connected to an AC power source 110 that supplies power, an AC / DC converter 120 connected to the AC power source 110, and an AC / DC converter 120 connected to the AC / DC converter ( 120), a capacitor 130 whose voltage is variable, a DC/DC converter 140 connected to the capacitor 130, and a battery 150 charged from the DC/DC converter 140.

AC/DC 컨버터(120)는 VBUS(130)의 전압을 가변하여 DC/DC 컨버터(140)의 최적 동작에 기여하도록한다. AC 전원(110)이 단상 입력인 경우 AC/DC 컨버터(120)는 Boost PFC(Power-Factor-Corrected) 컨버터일 수 있고, DC/DC 컨버터(140)는 위상 천이 풀 브릿지 컨버터(PSFB, Phase Shift Full Bridge Converter) 일 수 있다. AC 전원(110)이 삼상 입력인 경우 AC/DC 컨버터(120)는 3 level PFC 컨버터일 수 있고, DC/DC 컨버터(140)는 3 level PSFB일 수 있다. 이는 예시적인 것에 불과하고, 다양한 컨버터 종류가 이용될 수 있음은 당연하다. AC/DC converter 120 of V BUS 130 Varying the voltage contributes to optimal operation of the DC/DC converter 140. When the AC power source 110 has a single-phase input, the AC/DC converter 120 may be a Boost PFC (Power-Factor-Corrected) converter, and the DC/DC converter 140 may be a phase shift full bridge converter (PSFB, Phase Shift Full Bridge Converter). When the AC power supply 110 is a three-phase input, the AC/DC converter 120 may be a 3-level PFC converter and the DC/DC converter 140 may be a 3-level PSFB. This is merely illustrative, and it goes without saying that various types of converters may be used.

PSFB는 자연적으로 ZVS(zero-voltage-switching)가 달성되고, 출력 전류 리플(ripple)이 낮으며, 구조 및 제어가 간단하다는 장점이 있다. 그러나, PSFB는 최대 듀티를 사용할 때 가장 높은 효율을 가지며, 듀티가 작아질수록 순환전류문제로 효율이 낮아지는 문제가 있다. 구체적으로, PSFB는 넓은 작동 범위에 대하여 ZVS 범위가 좁아지고, 순환 전류가 커지며 정류단에 높은 전압 스트레스가 발생하여 전체적으로 효율이 낮아지는 문제가 있다. The PSFB has the advantages of naturally achieving zero-voltage-switching (ZVS), low output current ripple, and simple structure and control. However, the PSFB has the highest efficiency when using the maximum duty, and as the duty decreases, the efficiency decreases due to a circulating current problem. Specifically, the PSFB has a problem in that the ZVS range is narrow for a wide operating range, the circulating current is large, and high voltage stress is generated in the rectifier stage, resulting in low overall efficiency.

현재 양산되는 전기차의 경우 층전 전압 범위는 300V~400V와 600V~850V 범위를 가장 많이 사용하고 있다. 전기차 충전기는 모든 출력 전압에서 고효율로 동작할 필요가 있으며, 특히 주 충전영역에서 효율이 중요하다. In the case of electric vehicles currently being mass-produced, the layer voltage ranges of 300V to 400V and 600V to 850V are most commonly used. Electric vehicle chargers need to operate with high efficiency at all output voltages, and efficiency is especially important in the main charging area.

본 실시예에 따른 LLC 공진 컨버터를 통해 전기차 충전 전압 범위에서 고효율로 동작할 수 있으며 특히 주 충전 영역에서 효율을 높일 수 있다. Through the LLC resonant converter according to the present embodiment, it is possible to operate with high efficiency in an electric vehicle charging voltage range, and in particular, it is possible to increase efficiency in the main charging region.

본 실시예에 따른 DC/DC 컨버터(140)는 LLC 공진 컨버터를 사용하여 동작하며 이에 대한 설명은 이하에서 자세히 하도록 한다. The DC/DC converter 140 according to the present embodiment operates using an LLC resonant converter, and a description thereof will be made in detail below.

이하에서는 본 실시예에 따른 LLC 공진 컨버터(140)의 구성 및 제어 방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration and control method of the LLC resonant converter 140 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

LLC 공진 컨버터(140)는 복수의 상측 스위치 및 복수의 하측 스위치를 포함할 수 있다. 복수의 상측 스위치는 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)를 포함할 수 있고, 복수의 하측 스위치는 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)를 포함할 수 있다. 복수의 상측 스위치 및 복수의 하측 스위치 사이를 연결하는 브릿지 노드(단자 a와 b 사이) 상에는 복수의 수동 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제3 스위치(S1, S3)와 제4 및 제2 스위치(S4, S2) 사이를 연결하는 노드에는 복수의 수동 소자를 포함할 수 있다. 단자 a와 b 사이에는 공진 커패시터(Cr), 공진 인덕터(Lr), 자화 인덕터(Lm)이 직렬 연결되고, 자화 인덕터(Lm)에 병렬 연결되는 1차측 권선(Np)을 포함할 수 있다. 이는 LLC 공진 컨버터의 일반적인 구성으로서 자세한 설명은 생략한다. The LLC resonant converter 140 may include a plurality of high-side switches and a plurality of low-side switches. The plurality of upper switches may include a first switch S1 and a fourth switch S4, and the plurality of lower switches may include a second switch S2 and a third switch S3. A plurality of passive elements may be included on a bridge node (between terminals a and b) connecting the plurality of upper switches and the plurality of lower switches. For example, a plurality of passive elements may be included in a node connecting the first and third switches S1 and S3 and the fourth and second switches S4 and S2. Between the terminals a and b, a resonance capacitor (Cr), a resonance inductor (Lr), and a magnetizing inductor (Lm) are connected in series, and a primary winding (Np) connected in parallel to the magnetization inductor (Lm) may be included. This is a general configuration of the LLC resonant converter, and detailed description is omitted.

도 3을 참조하면, LLC 공진 컨버터(140)의 하프 브릿지 모드 동작은 S1과 S3의 상호 교번 스위치 동작함에 따라 단자 a와 b 사이에 입력 전압(Vin)의 1/2 크기의 전압이 인가된다. 즉, S1의 턴-온 및 S3의 턴-오프의 스위칭 상태에서 +1/2 Vin의 전압이 인가되고, S1의 턴-오프 및 S3의 턴-온의 스위칭 상태에서는 -1/2 Vin의 전압이 인가되어 각각 2차측 정류 출력부에 전달된다. Referring to FIG. 3, in the half-bridge mode operation of the LLC resonant converter 140, a voltage of 1/2 the size of the input voltage Vin is applied between terminals a and b as S1 and S3 alternately switch. That is, in the switching states of S1 turn-on and S3 turn-off, the voltage of +1/2 Vin is applied, and in the turn-off state of S1 and the turn-on state of S3, the voltage of -1/2 Vin is applied. is applied and transmitted to the secondary side rectification output unit, respectively.

도 5를 참조하면, LLC 공진 컨버터(140)의 풀 브릿지 모드 동작은 S1과 S3 및 S4와 S2의 상호 교번 스위치 동작함에 따라 단자 a와 b 사이에 입력 전압(Vin)과 동일한 크기의 전압이 인가된다. 즉, S1과 S2의 턴-온 및 S3과 S4의 턴-오프의 스위칭 상태에서는 +Vin의 전압이 인가되고, S1과 S2의 턴-오프 및 S3과 S4의 턴-온의 스위칭 상태에서는 -Vin의 전압이 인가되어 2차측 정류 출력부에 전달된다. Referring to FIG. 5, in the full bridge mode operation of the LLC resonant converter 140, a voltage having the same magnitude as the input voltage Vin is applied between terminals a and b as S1 and S3 and S4 and S2 alternately operate. do. That is, +Vin voltage is applied in the switching state of S1 and S2 turn-on and S3 and S4 turn-off, and -Vin voltage is applied in the switching state of S1 and S2 turn-off and S3 and S4 turn-on. A voltage of is applied and delivered to the secondary rectified output.

<식 1><Equation 1>

Figure 112020143929004-pat00001
Figure 112020143929004-pat00001

Figure 112020143929004-pat00002
Figure 112020143929004-pat00002

<식 2><Equation 2>

Figure 112020143929004-pat00003
Figure 112020143929004-pat00003

Figure 112020143929004-pat00004
Figure 112020143929004-pat00004

상기 식 1은 LLC 공진 컨버터의 하프 브릿지 모드에서의 입력 전압과 출력 전압에 대한 식이고, 상기 식 2는 풀 브릿지 모드에서의 입력 전압과 출력 전압에 대한 식이다. Vin은 LLC 공진 컨버터로 입력되는 입력 전압이고, Vo는 LLC 공진 컨버터에서 출력되는 출력 전압이고, Lr은 공진 인덕터의 인덕턴스이고, Cr은 공진 커패시터의 커패시턴스이고,

Figure 112020143929004-pat00005
은 공진 주파수를 의미하고,
Figure 112020143929004-pat00006
는 스위치 주파수를 의미한다. Equation 1 is an equation for the input voltage and output voltage in the half-bridge mode of the LLC resonant converter, and Equation 2 is an equation for the input voltage and output voltage in the full-bridge mode. Vin is the input voltage input to the LLC resonant converter, Vo is the output voltage output from the LLC resonant converter, Lr is the inductance of the resonant inductor, Cr is the capacitance of the resonant capacitor,
Figure 112020143929004-pat00005
is the resonant frequency,
Figure 112020143929004-pat00006
is the switch frequency.

상기 식 1 및 식 2를 참조하면, LLC 공진 컨버터(140)는 풀 브릿지 모드로 동작하는 경우 하프 브릿지 모드로 동작할 때보다 2배의 전압이득을 가질 수 있다. 또한, 공진 인덕터(Lr)의 인덕턴스와 공진 커패시터(Cr)의 커패시턴스에 의해 공진 주파수(

Figure 112020143929004-pat00007
)가 고정되고, 스위치 듀티 제어 또는 주파수 제어를 통해 추가적으로 출력 전압의 이득을 조절할 수 있다. 여기서, 듀티 제어는 LLC 공진 컨버터(140)의 스위치 온-오프되는 한 사이클에서 온되는 비율을 제어하는 것을 의미하고, 주파수 제어는 LLC 공진 컨버터(140)의 스위치 온-오프되는 한 사이클의 시간 또는 주기를 제어하는 것을 의미한다. Referring to Equations 1 and 2 above, when the LLC resonant converter 140 operates in full-bridge mode, it may have twice as much voltage gain as when operating in half-bridge mode. In addition, the resonant frequency (
Figure 112020143929004-pat00007
) is fixed, and the gain of the output voltage can be additionally adjusted through switch duty control or frequency control. Here, the duty control refers to controlling the ratio of the LLC resonant converter 140 to be turned on in one cycle in which the LLC resonant converter 140 is switched on and off, and the frequency control refers to the time of one cycle in which the LLC resonant converter 140 is switched on and off, or It means to control the cycle.

이하에서는, 도 7 및 도 8을 참조하여 배터리로 출력되는 출력 전압 범위에 따른 LLC 공진 컨버터의 충전 제어 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a charging control method of the LLC resonant converter according to an output voltage range output to a battery will be described with reference to FIGS. 7 and 8 .

LLC 공진 컨버터(140)에 의해 배터리(150)로 출력되는 출력 전압은 제1 전압범위(H) 및 제2 전압범위(F)를 포함할 수 있다. 제1 전압범위(H)는 제2 전압범위(F)보다 작은 값을 가질 수 있다. 제1 전압범위(H)와 제2 전압범위(F)는 오버랩되지 않을 수 있다. 제1 전압범위(H)와 제2 전압범위(F)는 일부 오버랩될 수 있다. 제1 전압범위(H)와 제2 전압범위(F)는 전기차가 충전되는 충전전압인 150V~1000V에 포함될 수 있다. 제1 전압범위(H)는 150V에서 500V이고, 제2 전압범위(F)는 500V에서 1000V일 수 있다. 제1 전압범위(H)는 150V에서 600V이고, 제2 전압범위(F)는 400V에서 1000V일 수 있다.The output voltage output to the battery 150 by the LLC resonant converter 140 may include a first voltage range (H) and a second voltage range (F). The first voltage range (H) may have a smaller value than the second voltage range (F). The first voltage range H and the second voltage range F may not overlap. The first voltage range H and the second voltage range F may partially overlap. The first voltage range (H) and the second voltage range (F) may be included in the charging voltage at which the electric vehicle is charged, 150V to 1000V. The first voltage range (H) may be 150V to 500V, and the second voltage range (F) may be 500V to 1000V. The first voltage range (H) may be 150V to 600V, and the second voltage range (F) may be 400V to 1000V.

배터리(150)로 출력되는 출력 전압이 제1 전압범위(H)의 값일 때, LLC 공진 컨버터(140)는 하프 브릿지 모드로 동작할 수 있다. 하프 브릿지 모드로 동작하는 제1 전압범위(H)는 듀티 제어되는 제1-1 전압범위(H1) 및 주파수 제어되는 제1-2 전압범위(H2)를 포함할 수 있다. 제1-1 전압범위(H1)는 제1-2 전압범위(H2)보다 작은 전압 값을 가질 수 있다. 제1-1 전압범위(H1)와 제1-2 전압범위(H2)는 오버랩되지 않을 수 있다. 제1-1 전압범위(H1)와 제1-2 전압범위(H2)는 일부 오버랩될 수 있다. 제1-1 전압범위(H1)는 150V에서 300V이고, 제1-2 전압범위(H2)는 300V에서 500V일 수 있다. 제1-1 전압범위(H1)는 150V에서 300V이고, 제1-2 전압범위(H2)는 300V에서 600V일 수 있다.When the output voltage output to the battery 150 is a value within the first voltage range (H), the LLC resonant converter 140 may operate in a half bridge mode. The first voltage range H operating in the half-bridge mode may include a duty-controlled 1-1 voltage range H1 and a frequency-controlled 1-2 voltage range H2. The 1-1st voltage range H1 may have a smaller voltage value than the 1-2nd voltage range H2. The 1-1st voltage range H1 and the 1-2nd voltage range H2 may not overlap. The 1-1 voltage range H1 and the 1-2 voltage range H2 may partially overlap. The 1-1st voltage range H1 may be 150V to 300V, and the 1-2nd voltage range H2 may be 300V to 500V. The 1-1st voltage range H1 may be 150V to 300V, and the 1-2nd voltage range H2 may be 300V to 600V.

배터리(150)로 출력되는 출력 전압이 제2 전압범위(F)의 값일 때, LLC 공진 컨버터(140)는 풀 브릿지 모드로 동작할 수 있다. 풀 브릿지 모드로 동작하는 제2 전압범위(F)는 듀티 제어되는 제2-1 전압범위(F1) 및 주파수 제어되는 제2-2 전압범위(F2)를 포함할 수 있다. 제2-1 전압범위(F1)는 제2-2 전압범위(F2)보다 작은 전압 값을 가질 수 있다. 제2-1 전압범위(F1)와 제2-2 전압범위(F2)는 오버랩되지 않을 수 있다. 제2-1 전압범위(F1)와 제2-2 전압범위(F2)는 일부 오버랩될 수 있다. 제2-1 전압범위(F1)는 500V에서 600V이고, 제2-2 전압범위(F2)는 600V에서 1000V일 수 있다. 제2-1 전압범위(F1)는 400V에서 600V이고, 제2-2 전압범위(F2)는 600V에서 1000V일 수 있다. 풀 브릿지 모드에서 주파수 제어로 동작하는 제2-2 전압범위에서 듀티는 최대 50%로 고정될 수 있다. 주파수 제어되는 전압범위에서는 최대 듀티에서 최대 효율로 동작할 수 있다. When the output voltage output to the battery 150 is in the second voltage range F, the LLC resonant converter 140 may operate in the full bridge mode. The second voltage range F operating in the full bridge mode may include a duty-controlled 2-1 voltage range F1 and a frequency-controlled 2-2 voltage range F2. The 2-1st voltage range (F1) may have a smaller voltage value than the 2-2nd voltage range (F2). The 2-1st voltage range F1 and the 2-2nd voltage range F2 may not overlap. The 2-1st voltage range F1 and the 2-2nd voltage range F2 may partially overlap. The 2-1st voltage range F1 may be 500V to 600V, and the 2-2nd voltage range F2 may be 600V to 1000V. The 2-1st voltage range F1 may be 400V to 600V, and the 2-2nd voltage range F2 may be 600V to 1000V. In the full bridge mode, the duty may be fixed to a maximum of 50% in the 2-2nd voltage range operated by frequency control. In the frequency-controlled voltage range, it can operate with maximum efficiency at maximum duty.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 배터리 충전 장치는 배터리에 출력되는 출력 전압 범위에 따라 LLC 공진 컨버터(140)의 동작 모드가 달라지고 이를 통해, 각 출력 전압 범위에서 최대 효율로 동작할 수 있다. As described above, the battery charging device according to the present embodiment changes the operation mode of the LLC resonant converter 140 according to the output voltage range output to the battery, and through this, it can operate with maximum efficiency in each output voltage range.

도 8을 참조하면, 제1-2 전압범위(H2)의 적어도 일부는 제2-1 전압범위(F1)와 오버랩될 수 있다. 이를 통해, 배터리로 출력되는 출력 전압 범위가 제1-2 전압범위(H2) 및 제2-1 전압범위(F1) 모두에 해당하는 경우, 모드 변경에 따른 과부하를 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 7과 같이 제1-2 전압범위(H2)와 제2-1 전압범위(F1)가 오버랩되지 않은 경우, 배터리에 출력되는 출력 전압범위가 400V~550V이면 출력 전압이 500V일 때 모드 변경이 발생하고 이에 따라 과부하가 발생할 수 있다. 반면, 도 8과 같이 제1-2 전압범위(H2)와 제2-1 전압범위(F1)가 오버랩되는 경우, 배터리에 출력되는 출력 전압범위가 400V~550V이면 모드 변경이 발생하지 않을 수 있다. 즉, 도 8과 같이 제1-2 전압범위(H2)와 제2-1 전압범위(F1)가 오버랩되도록 제어 설계하여 모드 변경 발생의 가능성을 낮출 수 있다. Referring to FIG. 8 , at least a portion of the 1-2nd voltage range H2 may overlap the 2-1st voltage range F1. Through this, when the output voltage range output to the battery corresponds to both the 1-2 voltage range H2 and the 2-1 voltage range F1, overload due to mode change can be prevented. For example, as shown in FIG. 7, when the 1-2 voltage range H2 and the 2-1 voltage range F1 do not overlap, if the output voltage range output to the battery is 400V to 550V, the output voltage is 500V. When a mode change occurs, overload may occur accordingly. On the other hand, when the 1-2 voltage range H2 and the 2-1 voltage range F1 overlap as shown in FIG. 8, the mode change may not occur if the output voltage range output to the battery is 400V to 550V. . That is, as shown in FIG. 8 , it is possible to reduce the possibility of mode change by designing the control so that the 1-2 voltage range H2 and the 2-1 voltage range F1 overlap.

배터리를 충전하는 전압범위는 제1 충전전압범위(A) 및 제2 충전전압범위(B)를 포함할 수 있다. 제1 충전전압범위(A)는 제2 충전전압범위(B)보다 작은 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 현재 양산되는 전기차에 충전되는 주 충전전압범위는 300V~450V 및 600V~850V인 바, 제1 충전전압범위(A)는 300V~450V에 해당할 수 있고, 제2 충전전압범위(B)는 600V~850V에 해당할 수 있다. 이는 예시적인 수치사항에 해당하고 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. The voltage range for charging the battery may include a first charging voltage range (A) and a second charging voltage range (B). The first charging voltage range (A) may have a smaller value than the second charging voltage range (B). For example, the main charging voltage ranges charged in currently mass-produced electric vehicles are 300V to 450V and 600V to 850V, so the first charging voltage range (A) may correspond to 300V to 450V, and the second charging voltage range ( B) may correspond to 600V to 850V. This corresponds to exemplary numerical information and is not particularly limited thereto.

배터리에 출력되는 전압은 배터리 충전 상태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 배터리가 미충전 상태인 경우 충전전압범위의 최대 전압으로 충전될 수 있고, 배터리가 과충전 상태인 경우 충전전압범위의 최소 전압으로 충전될 수 있다. The voltage output to the battery may vary depending on the state of charge of the battery. For example, when the battery is in an uncharged state, it may be charged with the maximum voltage of the charging voltage range, and when the battery is in an overcharged state, it may be charged with the minimum voltage in the charging voltage range.

제1 충전전압범위(A)는 제1-2 전압범위(H2)에 포함되고, 제1 충전전압범위(A)보다 큰 제2 충전전압범위(B)는 제2-2 전압범위(F2)에 포함될 수 있다. 하프 브릿지 모드(H)에서 주파수 제어되는 제1-2 전압범위(H2)의 최저 전압은 제1 충전전압범위(A)의 최저 전압과 동일할 수 있다. 풀 브릿지 모드(F)에서 주파수 제어되는 제2-2 전압범위(F2)의 최저 전압은 제2 충전전압범위(B)의 최저 전압과 동일할 수 있다. The first charging voltage range (A) is included in the 1-2 voltage range (H2), and the second charging voltage range (B) greater than the first charging voltage range (A) is the 2-2 voltage range (F2) can be included in In the half bridge mode (H), the lowest voltage of the 1st-2nd voltage range (H2) frequency controlled may be the same as the lowest voltage of the first charging voltage range (A). The lowest voltage of the 2-2nd voltage range (F2) frequency controlled in the full bridge mode (F) may be the same as the lowest voltage of the second charging voltage range (B).

듀티 제어되는 제1-1 전압범위(H1) 및 제2-1 전압범위(F1)에서는 듀티가 증가함에 따라 출력되는 전압이 증가할 수 있다. 이때, 스위치 주파수는 고정될 수 있다. 예를 들어, 스위치 주파수는 공진 주파수로 고정될 수 있다. 듀티 제어 모드에서는 최대 듀티에서 최대 효율로 동작할 수 있다. 따라서, 제1-1 전압범위(H1)의 최대 전압 및 제2-1 전압범위(F1)의 최대 전압에서 최대 듀티로 동작하여 효율을 향상시킬 수 있다. In the duty-controlled 1-1 voltage range H1 and 2-1 voltage range F1, the output voltage may increase as the duty increases. At this time, the switch frequency may be fixed. For example, the switch frequency may be fixed at the resonant frequency. In duty control mode, it can operate with maximum efficiency at maximum duty. Therefore, it is possible to improve efficiency by operating at maximum duty at the maximum voltage of the 1-1st voltage range H1 and the maximum voltage of the 2-1st voltage range F1.

주파수 제어되는 제1-2 전압범위(H2) 및 제2-2 전압범위(F2)에서는 주파수가 감소함에 따라 출력되는 전압이 증가할 수 있다. 이때, 스위치 듀티는 최대 값인 50%로 고정될 수 있다. In the frequency-controlled 1-2 voltage range H2 and 2-2 voltage range F2, the output voltage may increase as the frequency decreases. At this time, the switch duty may be fixed at 50%, which is the maximum value.

구체적으로, LLC 공진 컨버터(140)의 공진점은 하프 브릿지 모드(H)에서 제1-2 전압범위(H2)의 최저 전압이 출력되도록 설계될 수 있다. LLC 공진 컨버터(140)의 공진점은 풀 브릿지 모드(F)에서 제2-2 전압범위(F2)의 최저 전압이 출력되도록 설계될 수 있다. 즉, LLC 공진 컨버터(140)의 공진 인덕터(Lr)의 인덕턴스 값 및 공진 커패시터(Cr)의 커패시턴스 값은 하프 브릿지 모드(H)에서 제1-2 전압범위(H2)의 최저 전압이 출력되는 공진주파수를 갖도록 설계될 수 있다. LLC 공진 컨버터(140)의 공진 인덕터(Lr)의 인덕턴스 값 및 공진 커패시터(Cr)의 커패시턴스 값은 풀 브릿지 모드(F)에서 제2-2 전압범위(F2)의 최저 전압이 출력되는 공진주파수를 갖도록 설계될 수 있다. 풀 브릿지 모드(F) 동작에 따른 출력 전압은 하프 브릿지 모드(H) 동작에 따른 출력 전압의 2배의 값을 가진다. 따라서, 풀 브릿지 모드(F)에서 주파수 제어되는 제2-2 전압범위(F2)의 최저 전압은 하프 브릿지 모드(H)에서 주파수 제어되는 제1-2 전압범위(H2)의 최저 전압의 2배의 값을 가질 수 있다. Specifically, the resonance point of the LLC resonance converter 140 may be designed such that the lowest voltage in the 1-2nd voltage range (H2) is output in the half-bridge mode (H). The resonance point of the LLC resonance converter 140 may be designed so that the lowest voltage in the 2-2 voltage range F2 is output in the full bridge mode F. That is, the inductance value of the resonance inductor (Lr) and the capacitance value of the resonance capacitor (Cr) of the LLC resonance converter 140 are the resonance at which the lowest voltage in the 1-2 voltage range (H2) is output in the half bridge mode (H). It can be designed to have a frequency. The inductance value of the resonance inductor (Lr) and the capacitance value of the resonance capacitor (Cr) of the LLC resonance converter 140 determine the resonance frequency at which the lowest voltage in the 2-2nd voltage range (F2) is output in the full bridge mode (F). can be designed to have The output voltage according to the full-bridge mode (F) operation has a value twice the output voltage according to the half-bridge mode (H) operation. Therefore, the lowest voltage of the 2nd-2nd voltage range (F2) frequency-controlled in the full bridge mode (F) is twice the lowest voltage of the 1-2nd voltage range (H2) frequency-controlled in the half-bridge mode (H). can have a value of

제1 전압범위(H)에서의 주파수 제어는 하프 브릿지 모드에서 출력전압이 최대가 되는 주파수 내지 LLC 공진 컨버터(140)의 공진 주파수 사이에서 주파수를 제어한다. 예를 들어, 제1 전압범위(H)에서의 주파수 제어는 제1 주파수와 제2 주파수 사이에서 제어될 수 있다. 제1 주파수는 제2 주파수보다 큰 값을 가질 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 주파수는 오차범위 내의 값을 갖는 90kHz의 값을 가질 수 있고, 제2 주파수는 오차범위 내의 값을 갖는 60kHz의 값을 가질 수 있다. 즉, 제1 전압범위(H)에서의 주파수 제어에서는 주파수를 감소시킴에 따라 출력전압이 증가할 수 있다. The frequency control in the first voltage range (H) controls the frequency between the frequency at which the output voltage is maximum in the half-bridge mode and the resonance frequency of the LLC resonant converter 140. For example, frequency control in the first voltage range (H) may be controlled between the first frequency and the second frequency. The first frequency may have a greater value than the second frequency. Referring to FIG. 4 , the first frequency may have a value of 90 kHz having a value within the error range, and the second frequency may have a value of 60 kHz having a value within the error range. That is, in the frequency control in the first voltage range H, the output voltage may increase as the frequency decreases.

제2 전압범위(F)에서의 주파수 제어는 풀 브릿지 모드에서 출력 전압이 최대가 되는 주파수 내지 LLC 공진 컨버터(140)의 공진 주파수 사이에서 주파수를 제어한다. 예를 들어, 제2 전압범위(F)에서의 주파수 제어는 제3 주파수와 제4 주파수 사이에서 제어될 수 있다. 제3 주파수는 제4 주파수보다 큰 값을 가질 수 있다. 도 6을 참조하면, 제3 주파수는 오차범위를 갖는 90kHz의 값을 가질 수 있고, 제4 주파수는 오차범위 내의 값을 갖는 60kHz의 값을 가질 수 있다. 즉, 제2 전압범위(F)에서의 주파수 제어에서는 주파수를 감소시킴에 따라 출력전압이 증가할 수 있다. 그리고, 풀 브릿지 모드(F)에서 주파수 제어되는 제2-2 전압범위(F2)의 최저 전압이 하프 브릿지 모드(H)에서 주파수 제어되는 제1-2 전압범위(H2)의 최저 전압의 2배의 값을 갖는 경우, 제1 주파수와 제3 주파수는 동일한 값을 가질 수 있다. 제1 주파수와 제3 주파수는 LLC 공진 컨버터(140)의 공진 주파수와 동일한 값을 가질 수 있다. The frequency control in the second voltage range (F) controls the frequency between the frequency at which the output voltage is maximum in the full bridge mode and the resonance frequency of the LLC resonant converter 140. For example, frequency control in the second voltage range (F) may be controlled between the third frequency and the fourth frequency. The third frequency may have a greater value than the fourth frequency. Referring to FIG. 6 , the third frequency may have a value of 90 kHz with an error range, and the fourth frequency may have a value of 60 kHz with a value within the error range. That is, in the frequency control in the second voltage range F, the output voltage may increase as the frequency decreases. And, the lowest voltage of the 2-2nd voltage range (F2) frequency-controlled in the full bridge mode (F) is twice the lowest voltage in the 1-2nd voltage range (H2) frequency-controlled in the half-bridge mode (H). In the case of having a value of , the first frequency and the third frequency may have the same value. The first frequency and the third frequency may have the same value as the resonant frequency of the LLC resonant converter 140 .

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can realize that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

100: 배터리 충전 장치 110: AC 전원
120: AC/DC 컨버터 130: 가변 커패시터
140: DC/DC 컨버터 150: 배터리
100: battery charging device 110: AC power
120: AC/DC converter 130: variable capacitor
140: DC/DC converter 150: battery

Claims (12)

복수의 상측 스위치 및 복수의 하측 스위치를 포함하고,
배터리로 출력되는 출력전압이 제1 전압범위일 때, 하프 브릿지 모드로 동작하고, 상기 출력전압이 상기 제1 전압범위보다 큰 제2 전압범위일 때, 풀 브릿지 모드로 동작하고,
상기 제1 전압범위는 듀티 제어되는 제1-1 전압범위 및 주파수 제어되는 제1-2 전압범위를 포함하고,
상기 제2 전압범위는 듀티 제어되는 제2-1 전압범위 및 주파수 제어되는 제2-2 전압범위를 포함하고,
상기 제1-2 전압범위의 적어도 일부는 상기 제2-1 전압범위와 오버랩되는 LLC 공진 컨버터.
Including a plurality of upper switches and a plurality of lower switches,
When the output voltage output to the battery is in a first voltage range, it operates in half-bridge mode, and when the output voltage is in a second voltage range greater than the first voltage range, it operates in full-bridge mode,
The first voltage range includes a 1-1 voltage range of duty control and a 1-2 voltage range of frequency control,
The second voltage range includes a duty-controlled 2-1 voltage range and a frequency-controlled 2-2 voltage range,
At least a part of the 1-2 voltage range overlaps the 2-1 voltage range LLC resonant converter.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1-1 전압범위는 상기 제1-2 전압범위보다 작은 값을 갖고,
상기 제2-1 전압범위는 상기 제2-2 전압범위보다 작은 값을 갖는 LLC 공진 컨버터.
According to claim 1,
The 1-1 voltage range has a smaller value than the 1-2 voltage range,
The 2-1 voltage range LLC resonant converter having a value smaller than the 2-2 voltage range.
제1항에 있어서,
상기 배터리를 충전하는 제1 충전전압범위는 상기 제1-2 전압범위에 포함되고,
상기 배터리를 충전하는 상기 제1 충전전압범위보다 큰 제2 충전전압범위는 상기 제2-2 전압범위에 포함되는 LLC 공진 컨버터.
According to claim 1,
The first charging voltage range for charging the battery is included in the 1-2 voltage range,
A second charging voltage range greater than the first charging voltage range for charging the battery is included in the 2-2 voltage range.
제1항에 있어서,
상기 LLC 공진 컨버터의 공진점은 상기 하프 브릿지 모드에서 상기 제1-2 전압범위의 최저 전압이 출력되도록 설계되는 값을 갖는 LLC 공진 컨버터.
According to claim 1,
The resonance point of the LLC resonant converter has a value designed so that the lowest voltage in the 1-2 voltage range is output in the half bridge mode.
제1항에 있어서,
상기 LLC 공진 컨버터의 공진점은 상기 풀 브릿지 모드에서 상기 제2-2 전압범위의 최저 전압이 출력되도록 설계되는 값을 갖는 LLC 공진 컨버터.
According to claim 1,
The resonant point of the LLC resonant converter has a value designed so that the lowest voltage in the 2-2 voltage range is output in the full bridge mode.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 전압범위에서의 주파수 제어는,
상기 하프 브릿지 모드에서 출력전압이 최대가 되는 주파수 내지 상기 LLC 공진 컨버터의 공진 주파수 사이에서 주파수를 제어하고,
상기 제2 전압범위에서의 주파수 제어는,
상기 풀 브릿지 모드에서 출력전압이 최대가 되는 주파수 내지 상기 LLC 공진 컨버터의 공진 주파수 사이에서 주파수를 제어하는 LLC 공진 컨버터.
According to claim 1,
Frequency control in the first voltage range,
Control the frequency between the frequency at which the output voltage is maximum in the half bridge mode and the resonance frequency of the LLC resonant converter;
Frequency control in the second voltage range,
An LLC resonant converter for controlling a frequency between a frequency at which the output voltage is maximum in the full bridge mode and a resonant frequency of the LLC resonant converter.
전원을 공급하는 AC전원;
상기 AC전원과 연결되는 AC/DC 컨버터;
상기 AC/DC 컨버터와 연결되고 상기 AC/DC 컨버터에 의해 전압이 가변되는 커패시터;
상기 커패시터와 연결되는 제1항의 LLC 공진 컨버터; 및
상기 LLC 공진 컨버터로부터 충전되는 배터리를 포함하는 배터리 충전 장치.
AC power supplying power;
an AC/DC converter connected to the AC power;
a capacitor connected to the AC/DC converter and whose voltage is varied by the AC/DC converter;
The LLC resonant converter of claim 1 connected to the capacitor; and
A battery charging device including a battery charged from the LLC resonant converter.
배터리로 출력된 전압을 확인하는 단계; 및
상기 확인되는 전압이 제1 전압범위에 포함되는 경우 하프 브릿지 모드로 동작하고, 상기 확인되는 전압이 상기 제1 전압범위보다 큰 제2 전압범위에 포함되는 경우 풀 브릿지 모드로 동작하는 단계를 포함하고,
상기 확인되는 전압이 상기 제1 전압범위에 포함되는 제1-1 전압범위에 포함되는 경우 듀티 제어로 동작하고 상기 제1-1 전압범위보다 큰 제1-2 전압범위에 포함되는 경우 주파수 제어로 동작하고,
상기 확인되는 전압이 상기 제2 전압범위에 포함되는 제2-1 전압범위에 포함되는 경우 듀티 제어로 동작하고 상기 제2-1 전압범위보다 큰 제2-2 전압범위에 포함되는 경우 주파수 제어로 동작하는
상기 제1-2 전압범위의 적어도 일부는 상기 제2-1 전압범위와 오버랩되는 배터리 충전 제어 방법.
Checking the voltage output to the battery; and
Operating in half bridge mode when the checked voltage is included in the first voltage range, and operating in full bridge mode when the checked voltage is included in a second voltage range greater than the first voltage range, ,
When the checked voltage is included in the 1-1 voltage range included in the first voltage range, it operates as duty control, and when included in the 1-2 voltage range greater than the 1-1 voltage range, as frequency control. operate,
When the checked voltage is included in the 2-1 voltage range included in the second voltage range, the duty control operates and when included in the 2-2 voltage range greater than the 2-1 voltage range, the frequency control operating
At least a part of the 1-2 voltage range overlaps the 2-1 voltage range.
삭제delete 삭제delete
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