KR102155117B1 - 전기차용 능동형 전력 디커플링 기능을 갖는 일체형 멀티 충전시스템 - Google Patents

전기차용 능동형 전력 디커플링 기능을 갖는 일체형 멀티 충전시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전원과 일단이 연결되고, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 기능을 포함하는 제 1 회로부, 상기 제 1 회로부의 타단과 연결된 DC 링크, 상기 DC 링크와 제 1 배터리 사이에 구비되고, 상기 제 1 배터리를 충전하거나 방전하는 제 2 회로부, 상기 DC 링크와 상기 제 2 배터리사이에 구비된 제 3 회로부, 운전 모드 신호에 따라 상기 제 1 내지 3 회로부는 상기 제 1 배터리를 충전 또는 방전하거나, 상기 제 2 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 전기차용 능동형 전력 디커플링 기능을 갖는 일체형 멀티 충전시스템에 대한 발명이다.
고전압 메인 배터리 충전 모드에서는 보조 배터리 충전용 회로의 일부가 능동 필터로 동작함으로써 대용량 필터 커패시터를 배제할 수 있고, 고전압 메인 배터리 충전 기능 회로와 보조 배터리 충전 기능 회로가 변압기를 공용함으로써 사이즈가 크고 재료비가 비싼 변압기 수를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

전기차용 능동형 전력 디커플링 기능을 갖는 일체형 멀티 충전시스템 {AN INTEGRATED MULTI BATTERY CHARGING SYSTEM HAVING AN ACTIVE POWER DECOUPLING CAPABILITY FOR AN ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기차에 있어서 V2G(Vehicle to Grid) 기능을 갖는 고전압 메인 배터리 충전기와 보조 배터리 충전용 충전기를 결합한 일체형 온-보드 충전시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 고전압 메인 배터리 충전 모드에서는 보조 배터리 충전용 회로의 일부가 능동 필터로 동작함으로써 대용량 필터 커패시터를 배제할 수 있고, 고전압 메인 배터리 충전 기능 회로와 보조 배터리 충전 기능 회로가 변압기를 공용함으로써 사이즈가 크고 재료비가 비싼 변압기 수를 줄일 수 있는 컴팩트 타입의 전기차용 온-보드 충전 시스템에 관한 것이다.
배터리가 차량에 탑재된 충전기를 통해 계통 전원으로부터 충전되는 순수 전기자동차 또는 플러그인 하이브리드차 등 (이하 ‘전기차’로 통칭한다)에는 두 가지 배터리가 사용된다. 하나는 견인 모터 드라이브 용 고전압 메인 배터리이고, 다른 하나는 조명 및 신호 회로, 편의기능, 자동 시트 및 기타 전자 장치와 같은 부하에 전원을 공급하는 보조 전원 공급 장치용 보조 배터리이다. 기존의 내연기관 차량에 있는 교류발전기를 대신해 이 보조 배터리는 고전압 메인 배터리로부터 보조 배터리 충전용 충전기를 통해 충전된다. 차량용 배터리 충전기는 일반적으로 긴 수명주기, 소량 및 경량을 필요로 한다.
단상 고전압 메인 배터리 충전기에는 계통 주파수의 두 배로 변동되는 고유의 전력 리플 요소가 있어 DC 링크 전압에 리플이 발생한다. 이 저주파 전력 리플을 평활하게 하기 위해서는 대용량 커패시터가 필요하여 충전기의 크기를 작게 하는데 있어서 중요한 장애요인이다.
한편, 계통 전원으로 고전압 메인 배터리를 충전하거나 고전압 메인 배터리로 계통에 전원을 공급하는 경우 전기 안전, 사용자 안전 등을 위해 계통 전원과 고전압 메인 배터리 사이에는 변압기를 통해서 절연한다. 또한, 전기차 내부에서도 사용자의 감전 등을 방지하기 위해 차량 샤시와 음극단자가 연결된 보조 배터리에 비해서 고전압 메인 배터리는 양극 및 음극이 모두 차량 샤시와 절연되어야 한다. 따라서, 고전압 메인 배터리 충전기 및 보조 배터리 충전기 각각에 변압기가 포함되는데, 변압기는 사이즈가 크고 코어 재료비 등으로 부품비가 상대적으로 비싸서 전기차 충전시스템의 가격을 낮추고 사이즈를 줄이며 무게를 줄이는데 또한 장애요인이다.
종래에는 위와 같은 문제의 일부를 해결하기 위해, 스너버 회로를 일부 개선하거나 스위칭 주파수를 변경하는 기술들이 제시되었으나, 그로 인한 결과가 제한적으로 충분하지 않아서, 여전히 전기차 충전시스템의 부피, 무게, 가격을 낮추는데 어려움이 있다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 충전시스템으로 외부 전원과 고전압 메인 배터리간에 양방향 전력 전달을 통해 고전압 메인 배터리를 충전하거나 V2G(Vehicle to Grid) 기능으로 고전압 메인 배터리의 전력을 계통에 공급하는 것을 목적으로 한다.
또한, 하나의 충전시스템으로 위와 같은 고전압 메인 배터리 충전 기능 외에도 보조 배터리를 충전하는 것을 목적으로 한다.
또한, 보조 배터리 충전 모드에서는 보조 배터리에 전력 전달을 수행하는 회로의 일부가 고전압 메인 배터리 충전 모드에서는 능동 전력 디커필링 필터로서 다용도로 동작하여 대용량 필터 커패시터의 사용을 배제하는 것을 목적으로 한다.
또한, 하나의 충전시스템이 고전압 메인 배터리 충전 기능과 보조 배터리 충전 기능을 수행함으로써, 하나의 변압기만으로 두 배터리를 모두 충전하는 것을 목적으로 한다.
또한, 대용량 필터 커패시터의 사용이나 변압기를 하나만 사용할 수 있음으로써 충전시스템의 사이즈, 무게, 재료비를 크게 줄이는 것을 목적으로 한다.
또한, 위와 같이 부품의 수를 줄일 수 있으므로 충전시스템의 신뢰성을 향상 시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 전원과 일단이 연결되고, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 기능을 포함하는 제 1 회로부, 상기 제 1 회로부의 타단과 연결된 DC 링크, 상기 DC 링크와 제 1 배터리 사이에 구비되고, 상기 제 1 배터리를 충전하거나 방전하는 제 2 회로부, 상기 DC 링크와 제 2 배터리사이에 구비된 제 3 회로부, 운전 모드 신호에 따라 상기 제 1 내지 3 회로부는 제 1 배터리를 충전 또는 방전하거나, 제 2 배터리를 충전 또는 방전하는 것 을 특징으로 하는 전기구동 차량용 충전시스템을 제공한다.
상기 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우 상기 제 1 회로부와 상기 제 2 회로부는 상기 전원으로부터 상기 제 1 배터리로 전달하거나, 상기 제 1 배터리로부터 상기 전원으로 에너지를 전달하며, 상기 제 3 회로부는 상기 DC링크에 상기 전원에 의한 교류 전압 성분이 나타나지 않도록 상기 DC 링크로부터 또는 상기 DC링크로 교류 전류가 흐르도록 하는 것이 바람직하다.
상기 운전 모드 신호가 제 2 모드인 경우, 상기 제 2 회로부와 제 3 회로부는 상기 제 1 배터리로부터 상기 제 2 배터리로 에너지를 전달하는 것이 바람직하다.
상기 제 3 회로부는, 운전 모드 신호에 따라 회로 연결을 전환하는 적어도 하나의 모드 전환 스위치를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 3 회로부는, 상기 DC링크의 양단에 직렬 연결된 제 1 반도체 스위치 및 제 2 반도체 스위치, 상기 DC링크의 양단에 직렬 연결된 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터, 상기 DC링크의 음의 단자와 음극이 연결된 제 3 커패시터, 상기 제 1 반도체 스위치와 상기 제 2 반도체 스위치가 연결된 노드에 일단이 연결된 인덕터, 상기 인덕터의 타단과 일단이 연결된 상기 모드 전환 스위치를 포함하고, 상기 제 3 커패시터는 제 2 전원장치와 병렬로 연결된 것이 바람직하다.
상기 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우, 상기 모드 전환 스위치의 타단은 상기 제 1 커패시터의 음극 단자와 제 2 커패시터의 양극 단자가 연결된 노드에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 회로부와 상기 제 2 회로부는 상기 전원과 제 1 배터리 사이에 단방향 또는 양방향으로 에너지를 전달하고, 제어부는 상기 DC링크 전압의 교류 성분을 제거하기 위하여 상기 제 3 회로부의 상기 제 1 반도체 스위치와 상기 제 2 반도체 스위치를 제어하는 것이 바람직하다.
제어부는, DC링크 전압 지령치(Vdc*)와 DC링크 전압(Vdc)의 차이인 DC링크 전압 오차를 입력으로 하는 제 3 전압 제어기(350)와, 상기 제 3 전압 제어기(350)의 출력을 입력으로 하고 제 3 회로부(300)의 제 1, 2 반도체 스위치(311,312)의 제어 신호를 생성하는 제 3 전류 제어기(360)를 포함하며, 상기 제 3 전압 제어기(350)는, 상기 DC 링크 전압 오차를 입력으로 하고, 상기 DC 링크 전압의 교류 성분을 제거하기 위한 보상 대상 전압(Vr)을 생성하는 보상 대상 전압 생성부(351)와, 0인 지령치와 상기 보상 대상 전압(Vr)간 차이를 기초로 상기 인덕터(320)의 전류 지령치(I_Lr*)를 산출하는 제어기(352)를 포함하고, 상기 제 3 전류 제어기(360)는, 상기 인덕터(320) 전류 지령치(I_Lr*)와 측정치(I_Lr)의 차이를 입력으로 하는 제어기(361), 상기 제어기(361)의 출력을 DC링크 전압으로 나눈 값을 산출하는 제산기(362), 및 상기 제산기(362)의 출력을 기초로 상기 제 3 회로부의 제 1, 2 반도체 스위치(311, 312)의 ON/OFF를 제어하는 제어 신호를 출력하는 PWM 발생기(363)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보상 대상 전압 생성부(351)는, 상기 DC링크 전압 오차를 입력으로하는 시간 지연부(351a)와, 상기 DC링크 전압 오차 신호와 상기 시간 지연부(351a)의 출력 신호를 입력으로 하고, 상기 보상 대상 전압(Vr)을 산출하는 주파수 변환부(351b)를 포함하며, 상기 시간 지연부(351a)는, 전원(2)의 주파수(f)의 2배 주파수(2f)를 기준으로 1/4 싸이클에 해당하는 시간(1/(8f))을 지연시키고, 상기 주파수 변환부(351b)는, 상기 DC링크 전압 오차 신호와 상기 시간 지연부(351a)의 출력 신호를 입력으로 하고, 전원(2)의 주파수(f)의 2배의 주파수를 갖는 DC링크 전압 오차(Vdc_err)의 성분을 전원(2) 주파수(f)를 갖는 성분으로 주파수 변환하여 상기 보상 대상 전압(Vr)을 산출하는 것이 바람직하다.
상기 주파수 변환부(351b)는. 전원(2)으로부터 제 1 배터리(20)로 에너지를 전달하는 제 1-1 모드에서는 수학식3을 이용하여 보상 대상 전압(Vr)을 생성하고, 제 1 배터리(20)로부터 전원(2)으로 에너지를 전달하는 제 1-2 모드에서는 수학식4를 이용하여 보상 대상 전압(Vr)을 생성하는 것이 바람직하다.
[수학식3]
Figure 112018097600522-pat00001
,
[수학식4]
Figure 112018097600522-pat00002
.
여기서, ω는 전원(2)의 각주파수(2πf)이다.
상기 인덕터(320)의 전류 지령치(I_Lr*)를 산출하는 제어기(352)는, 0인 지령치에서 상기 보상 대상 전압(Vr)를 뺀 오차를 입력으로 하고, 상기 인덕터(320)의 전류 지령치(I_Lr*)를 출력으로하는 비례공진(PR, Proportional-Resonant) 제어기이며, 상기 비례공진 제어기는, 비례제어기와 적어도 하나 이상의 공진제어기의 합이고, 상기 공진제어기의 공진 주파수는, 전원(2) 주파수를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 운전 모드 신호가 제 2 모드인 경우, 상기 모드 전환 스위치(330)의 타단은 상기 제 3 커패시터(343)의 양극 단자에 연결되고, 상기 제 2 회로부(200)는 상기 제 1 배터리(20)로부터 에너지를 상기 DC링크로 전달하며, 상기 제 3 회로부(300)는 상기 DC링크로부터 상기 제 2 배터리(30)로 에너지를 전달하는 것이 바람직하다. 제어부는, 상기 DC링크 전압 제어 오차를 기초로 제 2 회로부의 반도체 스위치를 제어하는 DC링크 전압 제어기(230), 제 2 배터리(30)의 충전 전류 지령(Ilo*)를 생성하는 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370);와 상기 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370)의 출력인 제 2 배터리 충전 전류 지령(Ilo*)을 기초로 제 3 회로부의 반도체 스위치들의 제어 신호(S31, S32)를 생성하는 제 2 배터리 충전 전류 제어기(380)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 모드는 제 1 배터리(20)의 에너지로 제 2 배터리(30)를 정전류로 충전하는 제 2-1 모드와 제 1 배터리(20)의 에너지로 제 2 배터리(30)를 정전압으로 충전하는 제 2-2 모드를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370)는, 제 1 배터리(20)의 에너지로 제 2 배터리(30)를 정전류로 충전하는 제 2-1 모드의 경우 사전에 설정된 소정의 전류값을 출력하는 충전 전류 지령 생성부(371), 제 1 배터리(20)의 에너지로 제 2 배터리(30)를 정전압으로 충전하는 제 2-2 모드의 경우 제 2 배터리(30) 전압 지령치(Vlo*)와 전압 측정값(Vlo)의 차이를 입력으로 하는 비례적분 제어기를 포함하는 제 2 배터리(30) 전압 제어기(372), 및 운전 모드 신호(Mode)에 따라 상기 충전 전류 지령 생성부(371), 제 2 배터리 전압 제어기(372)의 출력 중 하나를 배터리 전류 지령(Ilo*)로 출력시키는 충전 모드 전환부(373)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 하나의 충전시스템으로 외부 전원과 고전압 메인 배터리간에 양방향 전력 전달을 통해 고전압 메인 배터리를 충전하거나 V2G(Vehicle to Grid) 기능으로 고전압 메인 배터리의 전력을 계통에 공급할 수 있을 뿐 아니라, 보조 배터리를 충전하거나 보조 배터리를 이용하여 고전압 메인 배터리 또는 계통에 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.
(2) 보조 배터리 충전 모드에서는 보조 배터리에 전력 전달을 수행하는 회로가 고전압 메인 배터리 충전 모드에서는 그 회로의 일부가 능동 전력 디커필링 필터로서 다용도로 동작하여 대용량 필터 커패시터의 사용을 배제할 수 있는 효과가 있다.
(3) 하나의 충전시스템이 고전압 메인 배터리 충전 기능과 보조 배터리 충전 기능을 수행함으로써, 하나의 변압기만으로 두 배터리를 모두 충전할 수 있는 효과가 있다.
(4) 대용량 필터 커패시터의 사용이나 변압기를 하나만 사용할 수 있음으로써 충전시스템의 사이즈, 무게, 재료비를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
(5) 부품의 수를 줄일 수 있으므로 충전시스템의 신뢰성을 향상 시키는 효과가 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은 종래 전기차용 충전시스템(고전압 메인 배터리 충전기와 보조 배터리 충전기 포함)의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 제안된 전기차용 충전시스템의 구성 사례를 도시한 것이다.
도 3은 제안된 전기차용 충전시스템에서 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우 전력의 흐름을 도시한 것이다.
도 4는 제안된 전기차용 충전시스템에서 운전 모드 신호가 제 2 모드인 경우 전력의 흐름을 도시한 것이다.
도 5는 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우 제안된 전기차용 충전시스템의 제어블록도를 도시한 것이다.
도 6는 운전 모드 신호가 제 1-1-1 모드, 제 1-1-2 모드 또는 제 1-2 모드인 경우 배터리 전류 지령 생성기의 제어블록도를 도시한 것이다.
도 7은 운전 모드 신호가 제 2 모드인 경우 DC링크 전압 제어기(230), 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기와 제 2 배터리 충전 전류 제어기의 제어블록도를 도시한 것이다.
도 8은 운전 모드 신호가 제 2-1 모드 및 제 2-2 모드인 경우 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기의 제어블록도를 도시한 것이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시례를 통하여 보다 분명해질 것이다.
이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시례를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시례들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시례들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 개념에 따른 실시례는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시례들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시례들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있다거나 또는 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 ～사이에와 바로 ～사이에 또는 ～에 인접하는과 ～에 직접 인접하는 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시례를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하, ‘전기차’는 순수 전기차, 플러그인 하이브리드차, 전기 자전거, 전기 오토파비 등 전기 충전으로 구동이 가능한 이동체를 모두 포함한다.
[실시 형태1]
도 2에 도시된 바와 같이, 전기차용 충전시스템은 전원(2)과 일단이 연결되고, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 기능을 포함하는 제 1 회로부(100), 상기 제 1 회로부(100)의 타단과 연결된 DC 링크, 상기 DC 링크와 제 1 배터리(20) 사이에 구비되고, 상기 제 1 배터리(20)를 충전하거나 방전하는 제 2 회로부(200), 상기 DC 링크와 상기 제 2 배터리(30)사이에 구비된 제 3 회로부(300), 운전 모드 신호에 따라 상기 제 1 내지 3 회로부(100, 200, 300)는 상기 제 1 배터리(20)를 충전 또는 방전하거나, 상기 제 2 배터리(30)를 충전 또는 방전하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제 1 배터리는 전기차에서 고전압 메인 배터리일 수 있다. 제 2 배터리는 전기차에서 보조 전원용 보조 배터리일 수 있다. 상기 전원(vs, 2)는 단상 교류 전원일 수 있다.
[실시 형태2]
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우 상기 제 1 회로부(100)와 상기 제 2 회로부(200)는 상기 전원(2)부터 상기 제 1 배터리(20)로 전달하거나, 상기 제 1 배터리(20)로부터 상기 전원(2)로 에너지를 전달하며, 상기 제 3 회로부(300)는 상기 DC링크에 상기 전원(2)에 의한 교류 전압 성분이 나타나지 않도록 상기 DC 링크로부터 또는 상기 DC링크로 교류 전류가 흐르도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 모드는 제 1-1 모드와 제 1-2 모드를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 제 1-1 모드는 전원(2)으로부터 제 1 배터리(20)로 에너지를 전달하는 모드이고, 제 1-2 모드는 제 1 배터리(20)로부터 전원(2)으로 에너지를 전달하는 모드일 수 있다.
또한, 제 1-1 모드는 제 1-1-1 모드와 제 1-1-2 모드를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 제 1-1-1 모드는 정전류로 제 1 배터리(20)를 충전하는 모드이고, 제 1-1-2 모드는 정전압으로 제 1 배터리(20)를 충전하는 모드이다.
[실시 형태3]
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 운전 모드 신호가 제 2 모드인 경우, 상기 제 2 회로부(200)와 상기 제 3 회로부(300)는 상기 제 1 배터리(20)로부터 상기 제 2 배터리(30)로 에너지를 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시 형태4]
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 회로부(300)는, 운전 모드 신호에 따라 회로 연결을 전환하는 적어도 하나의 모드 전환 스위치(330)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 3 회로부(300)는, 상기 DC링크의 양단에 직렬 연결된 제 1 반도체 스위치(311) 및 제 2 반도체 스위치(312), 상기 DC링크의 양단에 직렬 연결된 제 1 커패시터(341) 및 제 2 커패시터(342), 상기 DC링크의 음의 단자와 음극이 연결된 제 3 커패시터(343), 상기 제 1 반도체 스위치(311)와 상기 제 2 반도체 스위치(312)가 연결된 노드에 일단이 연결된 인덕터(320), 상기 인덕터(320)의 타단과 일단이 연결된 상기 모드 전환 스위치(330), 를 포함하고, 상기 제 3 커패시터(343)는 제 2 전원장치(30)와 병렬로 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 제 1 커패시터나 제 2 커패시터는 일반적으로 DC링크에 사용되는 대용량 평활용 커패시터의 커패시턴스에 비해서 약 1/20~1/10 정도의 커패시턴스를 갖는다. 예를 들어, 종래기술에서 3.3kW, DC링크 전압이 350V이고 2%인 7V 오차를 허용하는 경우 필요 커패시턴스는 3,500μF 이나, 본 제안 발명의 경우에는, 제 1, 2 커패시터가 약 300μF 이면 동일한 요구사양을 만족시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명은 DC링크에 일반적으로 사용하는 대용량 평활용 커패시터의 약 10 분의 1 또는 약 5 분의 1 정도의 커패시터만을 사용하고도. 대용량 평활용 커패시터를 사용하는 경우의 DC링크 전압의 리플 성분량과 동일한 정도의 전압 리플 성분량을 갖고, 동등한 평활 정도를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 제 1 회로부는 단상 AC/DC PWM 컨버터 일 수 있다. 제 1 회로부는 입력 전압과 전류의 위상을 동일하게 만들 수 있다.
또한, 제 2 회로부는 하나의 변압기를 중심으로 두 개의 단상 컨버터 마주보는 구조의 회로일 수 있다.
또한, 제 2 회로부는 변압기와 적어도 일측의 단상 컨버터 사이에 인덕터를 더 포함할 수 있다.
[실시 형태5]
상기 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우, 상기 모드 전환 스위치(330)의 타단은 상기 제 1 커패시터(341)의 음극 단자와 상기 제 2 커패시터(342)의 양극 단자가 연결된 노드(노드 a)에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 1 회로부(100)와 상기 제 2 회로부(200)는 상기 전원(2)과 상기 제 1 배터리(20) 사이에 단방향 또는 양방향으로 에너지를 전달하고, 제어부는 상기 DC링크 전압의 교류 성분을 제거하기 위하여 상기 제 3 회로부(300)의 상기 제 1 반도체 스위치(311)와 상기 제 2 반도체 스위치(312)를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시 형태6]
제어부는, 위쪽에 연결된 상기 제 1 커패시터(341)의 전압(Vc1)과 아래쪽에 연결된 상기 제 2 커패시터(342)의 전압(Vc2)이 각각 하기 수학식1 및 수학식2가 되도록 상기 제 1 반도체 스위치(311)와 상기 제 2 반도체 스위치(312)를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식1]
Figure 112018097600522-pat00003
,
[수학식2]
Figure 112018097600522-pat00004
,
여기서,
Figure 112018097600522-pat00005
,
Figure 112018097600522-pat00006
이며, Vs, Is, ω는 각각 상기 전원(2)의 전압 RMS값, 전류의 RMS값, 상기 전원(2)의 각주파수(=2π×전원 주파수)이고, Cr은 상기 제 1 커패시터(341) 및 상기 제 2 커패시터(342)의 커패시턴스 값이며, Lr은 상기 인덕터(320)의 인덕턴스 값이다.
제 1 회로부의 순시 입력 전력의 시변 항인 전력 리플 성분으로부터 DC링크에 직류 전력만 남도록 제 1, 2 커패시터 전압인 수학식1, 2를 유도할 수 있다.
[실시 형태7]
도 5에 도시된 바와 같이, 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우, 상기 제어부는, DC링크 전압 지령치(Vdc*)와 DC링크 전압(Vdc)의 차이인 DC링크 전압 오차를 입력으로 하는 제 3 전압 제어기(350)와; 상기 제 3 전압 제어기(350)의 출력을 입력으로 하고 제 3 회로부의 제 1, 2 반도체 스위치(311,312)의 제어 신호를 생성하는 제 3 전류 제어기(360);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제 3 전압 제어기(350)는, DC링크 전압 오차를 입력으로 하고, DC링크 전압의 교류 성분을 제거하기 위한 보상 대상 전압(Vr)을 생성하는 보상 대상 전압 생성부(351); 0인 지령치와 상기 보상 대상 전압(Vr)간 차이를 기초로 상기 인덕터(320)의 전류 지령치(I_Lr*)를 산출하는 제어기(352);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 모드는 전원(2)으로부터 제 1 배터리(20)로 에너지를 전달하는 제 1-1 모드;와 제 1 배터리(20)로부터 전원(2)으로 에너지를 전달하는 제 1-2 모드;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 보상 대상 전압 생성부(351)는, DC링크 전압 오차를 입력으로하는 시간 지연부(351a);와 상기 DC링크 전압 오차 신호와 상기 시간 지연부(351a)의 출력 신호를 입력으로 하고, 상기 보상 대상 전압(Vr)을 산출하는 주파수 변환부(351b)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 시간 지연부(351a)는, 전원(2)의 주파수(f)의 2배 주파수(2f)를 기준으로 1/4 싸이클에 해당하는 시간(1/(8f))을 지연시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 시간 지연부(351a)는
Figure 112018097600522-pat00007
으로 디지털적으로 구현된 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, n은 fs/(8f), fs는 샘플링 주파수인 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, DC링크 전압 오차의 전원(2)의 주파수(f)의 2배 주파수(2f) 성분에 대하여 1/4 싸이클 지연 신호를 생성함으로써, 스칼라인 DC링크 전압 오차를 회전하는 벡터 신호로 만들고, 이를 기초로 주파수를 손쉽게 변환할 수 있는 효과가 있을 수 있다.
또한, 상기 주파수 변환부(351b)는, 상기 DC링크 전압 오차 신호와 상기 시간 지연부(351a)의 출력 신호를 입력으로 하고, 전원(2)의 주파수(f)의 2배의 주파수를 갖는 DC링크 전압 오차(Vdc_err)의 성분을 전원(2) 주파수(f)를 갖는 성분으로 주파수 변환하여 상기 보상 대상 전압(Vr)을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 주파수 변환부(351b)는 전원(2)으로부터 제 1 배터리(20)로 에너지를 전달하는 제 1-1 모드에서는 수학식3을 이용하여 보상 대상 전압(Vr)을 생성하고, 제 1 배터리(20)로부터 전원(2)으로 에너지를 전달하는 제 1-2 모드에서는 수학식4를 이용하여 보상 대상 전압(Vr)을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식3]
Figure 112018097600522-pat00008
,
[수학식4]
Figure 112018097600522-pat00009
.
여기서, ω는 전원(2)의 각주파수(2πf)이다.
또한, Vr=[1 0]·T(ωt)·Vdc_dq 또는 Vr=[0 1]·T(ωt)·Vdc_dq으로 결정될 수 있고, 여기서, Vdc_dq=[Vdc_err Vdc_err_delay]T, Vdc_err_delay는 상기 시간 지연부(351a)에 의해서 Vdc_err가 시간 지연된 값이다.
주파수 변환부(351b)는 상기 전원(2)의 주파수(f)로 회전하는 좌표계로서, 상기 전원(2)의 주파수(f)의 2배 주파수 성분은 상기 주파수 변환부 또는 좌표 변환부(351b)에 의해서 상기 전원(2)의 주파수(f)와 동일한 주파수 성분을 갖게 된다.
이러한 특징으로 인하여, 전원 주파수(f)와 동일한 주파수의 보상 대상 전압(Vr)을 실시간으로 쉽게 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 인덕터(320)의 전류 지령치(I_Lr*)를 산출하는 제어기(352)는, 0인 지령치에서 상기 보상 대상 전압(Vr)를 뺀 오차를 입력으로 하고, 상기 인덕터(320)의 전류 지령치(I_Lr*)를 출력으로하는 비례공진(PR, Proportional-Resonant) 제어기일 수 있다. 상기 비례공진 제어기는 비례제어기와 적어도 하나 이상의 공진제어기의 합일 수 있다.
공진제어기의 공진 주파수는 전원(2) 주파수와 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
공진제어기의 공진 주파수는 전원(2) 주파수의 n차 고주파인 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서 n=1, 2, 3, ··· 이다.
PR제어기는 복수의 공진제어기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
복수의 공진제어기는 서로 다른 복수의 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 복수의 공진제어기의 서로 다른 복수의 공진 주파수들은 전원(2) 주파수를 포함할 수 있다.
서로 다른 공진 주파수는 모두 전원 주파수의 배수인 주파수인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 3 전류 제어기(360)는, 상기 인덕터(320) 전류 지령치(I_Lr*)와 측정치(I_Lr)의 차이를 입력으로 하는 비례 제어기(361); 상기 비례 제어기(361)의 출력을 DC링크 전압으로 나눈 값을 산출하는 제산기(362); 및 상기 제산기(362)의 출력을 기초로 상기 제 3 회로부의 제 1, 2 반도체 스위치(311, 312)의 ON/OFF 제어 신호를 출력하는 PWM 발생기(363)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우, 상기 제어부는, DC링크 전압 지령치(Vdc*)와 DC링크 전압(Vdc)의 차이인 DC링크 전압 오차를 입력으로 하는 제 1 전압 제어기(110)와; 상기 제 1 전압 제어기(110)의 출력을 입력으로 하고 제 1 회로부의 반도체 스위치들의 제어 신호(S11~14)를 생성하는 제 1 전류 제어기(120);를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전압 제어기(110)는, 상기 DC링크 전압 오차를 입력으로 하는 비례적분 제어기(111); 전원(2)의 전압(vs)의 위상(θs)을 검출하여 cos(θs)를 산출하는 위상각 검출기(112); 및 상기 비례적분제어기(111)의 출력신호와 상기 위상각 검출기에 의해선 산출된 cos(θs) 신호를 곱하여 전원(2) 전류 지령치(Is*)를 산출하는 곱셈기(113)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전류 제어기(120)는, 전원(2) 전류 지령치(Is*)와 전원(2) 전류(Is)의 차이를 입력으로 하는 비례공진 제어기(121); 상기 비례공진 제어기(121)의 출력을 DC링크 전압(Vdc)으로 나눈 값을 산출하는 제산기(122); 및 상기 제산기의 출력을 기초로 상기 제 1 회로부의 반도체 스위치들의 제어 신호(S11~14)를 생성하는 PWM 발생기(123)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우, 상기 제어부는, 배터리 전류 지령(Iho*)을 생성하는 배터리 전류 지령 생성기(210);와 상기 배터리 전류 지령(Iho*)을 입력으로 하고, 제 2 회로부의 반도체 스위치들의 제어 신호(S21~28)를 생성하는 제 2 전류 제어기(220);를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 2 전류 제어기(220)는 상기 배터리 전류 지령(Iho*)을 입력으로 하는 비례 제어기(221);와 상기 비례 제어기(211)의 출력을 기초로 상기 제 2 회로부의 반도체 스위치들의 제어 신호(S21~28)를 생성하는 PWM 발생기(222)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 배터리 전류 지령 생성기(210)는, 전원(2)의 에너지로 제 1 배터리(20)를 정전류로 충전하는 제 1-1-1 모드의 경우 사전에 설정된 소정의 전류값을 출력하는 충전 전류 지령 생성부(211); 전원(2)의 에너지로 제 1 배터리(20)를 정전압으로 충전하는 제 1-1-2 모드의 경우 제 1 배터리(20) 전압 지령치(Vho*)와 전압 측정값(Vho)의 차이를 입력으로 하는 비례적분 제어기를 포함하는 제 1 배터리(20) 전압 제어기(212); 제 1 배터리(20)의 에너지를 전원(2)으로 전달하는 제 1-2 모드의 경우, 전달 파워 지령치(P*)를 제 1 배터리(20) 전압(Vho)로 나눈 값을 출력하는 방전 전류 지령 생성부(213); 및 운전 모드 신호(Mode)에 따라 상기 충전 전류 지령 생성부(211), 제 1 배터리 전압 제어기(212), 및 방전 전류 지령 생성부(213)의 출력 중 하나를 배터리 전류 지령(Iho*)로 출력시키는 충전 및 방전 모드 전환부(214)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시 형태8]
도 4 에 나타낸 바와 같이, 상기 운전 모드 신호가 제 2 모드인 경우, 상기 모드 전환 스위치(330)의 타단은 상기 제 3 커패시터(343)의 양극 단자(노드 b)에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 운전 모드 신호가 제 2 모드인 경우, 상기 제 2 회로부(200)는 상기 제 1 배터리(20)로부터 에너지를 상기 DC링크로 전달하고, 상기 제 3 회로부(300)는 상기 DC링크로부터 상기 제 2 배터리(30)로 에너지를 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 상기 운전 모드 신호가 제 2 모드인 경우, 상기 제어부는, DC링크 전압 제어 오차를 기초로 제 2 회로부의 반도체 스위치를 제어하는 DC링크 전압 제어기(230); 제 2 배터리(30)의 충전 전류 지령(Ilo*)를 생성하는 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370);와 상기 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370)의 출력인 제 2 배터리 충전 전류 지령(Ilo*)을 기초로 제 3 회로부의 반도체 스위치들의 제어 신호(S31, S32)를 생성하는 제 2 배터리 충전 전류 제어기(380)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 DC링크 전압 제어기(230)는 DC 링크 전압 지령(Vdc*)과 DC 링크 전압(Vdc)의 차이를 입력으로 하는 비례적분 제어기(231);와 상기 비례적분 제어기(231)의 출력을 기초로 제 2 회로부의 반도체 스위치들의 제어 신호(S21~28)를 생성하는 PWM발생기(232)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 배터리 충전 전류 제어기(380)는 상기 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370)의 출력인 제 2 배터리 충전 전류 지령(Ilo*)과 제 2 배터리 충전 전류(Ilo)의 차이를 입력으로 하는 비례적분 제어기(381);와 상기 비례적분 제어기(381)의 출력을 기초로 제 3 회로부의 반도체 스위치들의 제어 신호(S31, S32)를 생성하는 PWM 발생기(382)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370)는, 도 8 나타낸 바와 같이, 제 1 배터리(20)의 에너지로 제 2 배터리(30)를 정전류로 충전하는 제 2-1 모드의 경우 사전에 설정된 소정의 전류값을 출력하는 충전 전류 지령 생성부(371); 제 1 배터리(20)의 에너지로 제 2 배터리(30)를 정전압으로 충전하는 제 2-2 모드의 경우 제 2 배터리(30) 전압 지령치(Vlo*)와 전압 측정값(Vlo)의 차이를 입력으로 하는 비례적분 제어기를 포함하는 제 2 배터리(30) 전압 제어기(372); 및 운전 모드 신호(Mode)에 따라 상기 충전 전류 지령 생성부(371), 제 2 배터리 전압 제어기(372)의 출력 중 하나를 배터리 전류 지령(Ilo*)로 출력시키는 충전 모드 전환부(373)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 충전 및 방전 모드 전환부(214) 및 충전 모드 전환부(373)는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시례 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
1 : 전기차
2 : 전원
10 : 온-보드 충전기
11 : AC/DC 정류부 및 역률보정부
12 : DC 평활 커패시터
13 : 절연형 DC/DC 컨버터부
20 : 고전압 배터리
30 : 보조 배터리
40 : 보조 배터리 충전용 DC/DC 컨버터
100 : 제 1 회로부
110 : 제 1 전압 제어기
120 : 제 1 전류 제어기
200 : 제 2 회로부
210 : 배터리 전류 지령 생성기
211 : 충전 전류 지령 생성부
212 : 제 1 배터리 전압 제어기
213 : 방전 전류 지령 생성부
214 : 충전 및 방전 모드 전환부
220 : 제 2 전류 제어기
230 : DC링크 전압 제어기
231 : 비례적분 제어기
232 : PWM 발생기
300 : 제 3 회로부
311 : 제 1 반도체 스위치
312 : 제 2 반도체 스위치
320 : 인덕터
330 : 모드 전환 스위치
341 : 제 1 커패시터
342 : 제 2 커패시터
343 : 제 3 커패시터
350 : 제 3 전압 제어기
351 : 보상 대상 전압 생성부
351a : 시간 지연부
351b : 주파수 변환부
352 : 비례공진 제어기
360 : 제 3 전류 제어기
361 : 비례 제어기
362 : 제산기
363 : PWM 발생기
370 : 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기
371 : 충전 전류 지령 생성부
372 : 제 2 배터리 전압 제어기
373 : 충전 모드 전환부
380 : 제 2 배터리 충전 전류 제어기
1000 : 충전시스템

Claims (14)

  1. 전기차용 충전시스템으로서,
    전원(2)과 일단이 연결되고, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 기능을 포함하는 제 1 회로부(100);
    상기 제 1 회로부(100)의 타단과 연결된 DC 링크와 제 1 배터리(20) 사이에 구비되고, 상기 제 1 배터리(20)를 충전하거나 방전하는 제 2 회로부(200);
    상기 DC 링크와 제 2 배터리(30)사이에 구비된 제 3 회로부(300); 및
    운전 모드 신호에 따라, 상기 제 1 내지 3 회로부(100, 200, 300)를 다르게 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 운전 모드 신호가 상기 전원(2)과 상기 제 1 배터리(20) 사이에 단방향 또는 양방향으로 에너지를 전달하는 제 1 모드인 경우,
    상기 제어부는 상기 전원(2)으로부터 상기 제 1 배터리(20)로 에너지를 전달하거나, 상기 제 1 배터리(20)로부터 상기 전원(2)으로 에너지를 전달하도록 상기 제 1 회로부(100)와 상기 제 2 회로부(200)를 제어하고,
    상기 DC링크에 상기 전원(2)에 의한 교류 전압 성분이 나타나지 않도록 상기 DC 링크로부터 또는 상기 DC링크로 교류 전류가 흐르도록 상기 제 3 회로부(300)를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  2. 전기차용 충전시스템으로서,
    전원(2)과 일단이 연결되고, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 기능을 포함하는 제 1 회로부(100);
    상기 제 1 회로부(100)의 타단과 연결된 DC 링크와 제 1 배터리(20) 사이에 구비되고, 상기 제 1 배터리(20)를 충전하거나 방전하는 제 2 회로부(200);
    상기 DC 링크와 제 2 배터리(30)사이에 구비된 제 3 회로부(300); 및
    운전 모드 신호에 따라, 상기 제 1 내지 3 회로부(100, 200, 300)를 다르게 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 운전 모드 신호가 상기 제 1 배터리(20)로부터 상기 제 2 배터리(30)로 에너지를 전달하는 제 2 모드인 경우,
    상기 제어부는 상기 제 1 배터리(20)로부터 상기 제 2 배터리(30)로 에너지를 전달하기 위해 상기 제 2 회로부(200)와 상기 제 3 회로부(300)를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 회로부(300)는,
    운전 모드 신호에 따라 회로 연결을 전환하는 적어도 하나의 모드 전환 스위치(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 회로부(300)는,
    상기 DC링크의 양단에 직렬 연결된 제 1 반도체 스위치(311) 및 제 2 반도체 스위치(312),
    상기 DC링크의 양단에 직렬 연결된 제 1 커패시터(341) 및 제 2 커패시터(342),
    상기 DC링크의 음의 단자와 음극이 연결된 제 3 커패시터(343),
    상기 제 1 반도체 스위치(311)와 상기 제 2 반도체 스위치(312)가 연결된 노드에 일단이 연결된 인덕터(320),
    상기 인덕터(320)의 타단과 일단이 연결된 상기 모드 전환 스위치(330),
    를 포함하고,
    상기 제 3 커패시터(343)는 제 2 배터리(30)와 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 운전 모드 신호가 제 1 모드인 경우,
    상기 모드 전환 스위치(330)의 타단은 상기 제 1 커패시터(341)의 음극 단자와 상기 제 2 커패시터(342)의 양극 단자가 연결된 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 회로부(100)와 상기 제 2 회로부(200)는 상기 전원(2)과 상기 제 1 배터리(20) 사이에 단방향 또는 양방향으로 에너지를 전달하고,
    제어부는 상기 DC링크의 전압(Vdc)의 교류 성분을 제거하기 위하여 상기 제 3 회로부(300)의 상기 제 1 반도체 스위치(311)와 상기 제 2 반도체 스위치(312)를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    DC링크 전압 지령치와 DC링크 전압의 차이인 DC링크 전압 오차를 입력으로 하는 제 3 전압 제어기(350)와,
    상기 제 3 전압 제어기(350)의 출력을 입력으로 하고 제 3 회로부(300)의 제 1, 2 반도체 스위치(311,312)의 제어 신호를 생성하는 제 3 전류 제어기(360)를 포함하며;
    상기 제 3 전압 제어기(350)는,
    상기 DC 링크 전압 오차를 입력으로 하고, 상기 DC 링크 전압의 교류 성분을 제거하기 위한 보상 대상 전압(Vr)을 생성하는 보상 대상 전압 생성부(351)와,
    0인 지령치와 상기 보상 대상 전압(Vr)간 차이를 기초로 상기 인덕터(320)의 전류 지령치(I_Lr*)를 산출하는 제어기(352)를 포함하고;
    상기 제 3 전류 제어기(360)는,
    상기 인덕터(320)의 전류 지령치(I_Lr*)와 상기 인덕터(320)의 전류 측정치(I_Lr)의 차이를 입력으로 하는 제어기(361),
    상기 제어기(361)의 출력을 DC링크 전압으로 나눈 값을 산출하는 제산기(362), 및
    상기 제산기(362)의 출력을 기초로 상기 제 3 회로부의 제 1, 2 반도체 스위치(311, 312)의 ON/OFF를 제어하는 제어 신호를 출력하는 PWM 발생기(363)를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보상 대상 전압 생성부(351)는,
    상기 DC링크 전압 오차를 입력으로하는 시간 지연부(351a)와,
    상기 DC링크 전압 오차 신호와 상기 시간 지연부(351a)의 출력 신호를 입력으로 하고, 상기 보상 대상 전압(Vr)을 산출하는 주파수 변환부(351b)를 포함하며;
    상기 시간 지연부(351a)는,
    전원(2)의 주파수(f)의 2배 주파수(2f)를 기준으로 1/4 싸이클에 해당하는 시간(1/(8f))을 지연시키고;
    상기 주파수 변환부(351b)는,
    상기 DC링크 전압 오차 신호와 상기 시간 지연부(351a)의 출력 신호를 입력으로 하고,
    전원(2)의 주파수(f)의 2배의 주파수를 갖는 상기 DC링크 전압 오차의 성분을 전원(2) 주파수(f)를 갖는 성분으로 주파수 변환하여 상기 보상 대상 전압(Vr)을 산출하는 것
    을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 주파수 변환부(351b)는.
    상기 전원(2)으로부터 상기 제 1 배터리(20)로 에너지를 전달하는 제 1-1 모드에서는 하기 수학식3을 이용하여 상기 보상 대상 전압(Vr)을 생성하고,
    상기 제 1 배터리(20)로부터 상기 전원(2)으로 에너지를 전달하는 제 1-2 모드에서는 하기 수학식4를 이용하여 상기 보상 대상 전압(Vr)을 생성하는 것
    을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
    [수학식3]
    Figure 112018097600522-pat00010
    ,
    [수학식4]
    Figure 112018097600522-pat00011
    .
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 인덕터(320)의 전류 지령치(I_Lr*)를 산출하는 제어기(352)는,
    0인 지령치에서 상기 보상 대상 전압(Vr)를 뺀 오차를 입력으로 하고,
    상기 인덕터(320)의 전류 지령치를 출력으로하는 비례공진(PR) 제어기이며;
    상기 비례공진 제어기는,
    비례제어기와 적어도 하나 이상의 공진제어기의 합이고;
    상기 공진제어기의 공진 주파수는,
    전원(2) 주파수를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 운전 모드 신호가 제 2 모드인 경우,
    상기 모드 전환 스위치(330)의 타단은 상기 제 3 커패시터(343)의 양극 단자에 연결되고,
    상기 제 2 회로부(200)는 상기 제 1 배터리(20)로부터 에너지를 상기 DC링크로 전달하며,
    상기 제 3 회로부(300)는 상기 DC링크로부터 상기 제 2 배터리(30)로 에너지를 전달하는 것
    을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    DC링크 전압 지령치와 DC링크 전압 측정치의 차이인 DC링크 전압 제어 오차를 기초로 제 2 회로부의 반도체 스위치를 제어하는 DC링크 전압 제어기(230);
    제 2 배터리(30)의 충전 전류 지령(Ilo*)를 생성하는 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370);와
    상기 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370)의 출력인 제 2 배터리 충전 전류 지령을 기초로 제 3 회로부의 반도체 스위치들의 제어 신호(S31, S32)를 생성하는 제 2 배터리 충전 전류 제어기(380)를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 배터리 충전 전류 지령 생성기(370)는,
    상기 제 1 배터리(20)의 에너지로 상기 제 2 배터리(30)를 정전류로 충전하는 제 2-1 모드의 경우 사전에 설정된 소정의 전류값을 출력하는 충전 전류 지령 생성부(371),
    상기 제 1 배터리(20)의 에너지로 상기 제 2 배터리(30)를 정전압으로 충전하는 제 2-2 모드의 경우 제 2 배터리(30) 전압 지령치와 제 2 배터리 전압 측정값의 차이를 입력으로 하는 비례적분 제어기를 포함하는 제 2 배터리 전압 제어기(372), 및
    상기 운전 모드 신호(Mode)에 따라 상기 충전 전류 지령 생성부(371), 제 2 배터리 전압 제어기(372)의 출력 중 하나를 배터리 전류 지령으로 출력시키는 충전 모드 전환부(373)를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 전기차용 충전시스템.
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