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표제지 1

요약 3

목차 4

Ⅰ. 서론 8

1. 연구의 배경 및 목적 8

Ⅱ. 제안된 통합형 충전기 10

1. 기존 OBC LDC 회로 구성 10

1) OBC 회로 구성 10

2) LDC측 회로 구성 11

2. 제안하는 통합 충전 시스템 13

Ⅲ. OBC와 LDC 동시 모드 15

1. 동시 모드 15

2. 통합형 및 기존 분리형 손실 비교 17

Ⅳ. LDC 단독 모드 19

1. LDC 단독 모드 19

2. 소자 보호를 위한 동작 20

3. 스위치 동기화 21

4. 스위치 동기화 동작 분석 22

1) t0 이전 23

2) t0 23

3) t0 ~ t1 24

4) t1 24

5) t1 ~ t2 25

6) t2 ~ t3 25

Ⅴ. 시뮬레이션 26

1. 동시 모드 26

2. LDC 단독 모드 손실 28

Ⅵ. 실험 결과 29

1. 실험 환경 구성 29

1) 실험 장비 29

2) 통합 충전 시스템 실험 조건 30

2. 시작품 사진 30

3. 실험 결과 31

Ⅶ. 결론 34

참고문헌 35

Abstract 36

표목차 6

Table 5.1. LDC 레그 외 다른 스위치 손실 28

Table 5.2. 스위치 동기화 시 손실 28

Table 6.1. 실험 장비 29

Table 6.2. 실험 조건 30

그림목차 6

Fig. 1.1. 전기자동차 전력 흐름도 8

Fig. 2.1. 단상 Single-stage AC-DC Converter 회로 10

Fig. 2.2. Single-stage AC-DC Converter 출력 파형 10

Fig. 2.3. Phase Shifted Full Bridge Converter Current doubler 회로 11

Fig. 2.4. 공통 레그를 사용한 통합형 충전 시스템 13

Fig. 2.5. OBC 충전 동작 14

Fig. 3.1. 단상 통합 충전 시스템 전력 흐름도 15

Fig. 3.2. 제안된 통합 충전 시스템의 공통 레그 파형 16

Fig. 3.3. 공통 레그 사용 유무에 따른 손실 비교 18

Fig. 4.1. LDC 단독모드 19

Fig. 4.2. 1차 측 숏서킷 전류 흐름도 20

Fig. 4.3. 스위치 동기화 전류 흐름도 21

Fig. 4.4. LDC 단독 모드 스위치 동기화 주요 파형 22

Fig. 4.5. 스위치 동기화 Mode0 23

Fig. 4.6. 스위치 동기화 Mode1 23

Fig. 4.7. 스위치 동기화 Mode2 24

Fig. 4.8. 스위치 동기화 Mode3 24

Fig. 4.9. 스위치 동기화 Mode4 25

Fig. 4.10. 스위치 동기화 Mode5 25

Fig. 5.1. 기존 분리형 시스템의 스위치 전류 26

Fig. 5.2. 제안하는 시스템의 동시 동작 시 스위치 전류 27

Fig. 6.1. 실험 장비 29

Fig. 6.2. 통합 충전 시스템 시작품 30

Fig. 6.3. OBC 동작 파형(Vg ＝ 220 Vac, VHV ＝ 515 Vdc, Power ＝ 7.4kW)[이미지참조] 31

Fig. 6.4. OBC 동작 파형(Vg ＝ 220 Vac, VHV ＝ 700 Vdc, Power ＝ 7.4kW)[이미지참조] 32

Fig. 6.5. LDC 동작 파형(VHV ＝ 515 Vdc, VLV ＝ 15 Vdc, Power ＝ 1kW)[이미지참조] 33

초록보기

 본 논문에서는 전력 변환 시스템의 효율 향상과 통합 구조의 이점을 극대화하기 위해 Integrated Charging Control Unit (ICCU)를 활용한 On-Board Charger (OBC) 및 Low DC-DC Converter (LDC) 통합 구조를 제안한다. 제안된 구조는 공통 레그를 사용하여 OBC와 LDC를 동시에 동작시켜 시스템 효율을 향상시키고 설계를 간소화하였다. 이를 통해 단일 장치에서 여러 기능을 수행할 수 있어 전체 시스템의 부품 수를 줄이고 제조 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 또한, 통합 구조를 통해 공간 효율을 높이고 부품 수 감소로 인해 전체 시스템의 크기와 무게를 줄일 수 있었다.

특히, 공통 레그를 활용하여 OBC와 LDC가 동시에 동작하도록 설계함으로써 회로 구조를 단순화하고 스위치 수를 줄였다. 이러한 회로 간소화 및 부품 수 감소는 전력 변환 시 발생하는 손실을 최소화하고 시스템의 전체 효율을 향상시키는 데 기여한다. OBC와 LDC의 동시 동작 시 공통 레그를 사용하는 스위치에서 Zero Voltage Switching (ZVS) 에너지가 더 증가한 것을 확인하였으며, 전체 Root Mean Square (RMS) 전류가 감소하여 전체 시스템에서 도통 손실이 감소되었다. 이로 인해 통합 충전 시스템의 효율이 향상되었다.

또한, LDC 단독 모드에서 발생할 수 있는 이슈를 확인하고 소자의 보호를 위한 동작 및 손실을 최소화할 수 있는 동작 모드를 추가하여 시스템 효율을 더욱 향상시켰다. 본 논문에서는 제안된 ICCU 기반의 OBC-LDC 통합 구조의 동작 방법과 실험 결과를 제시함으로써 전기차용 전력 변환 시스템의 새로운 가능성을 모색한다.

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