The Journal of the Korea Contents Association (한국콘텐츠학회논문지)

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A study on Optimal Design for the Inductance and Coreloss of Plate Type Induction Heater for Electric Vehicle

전기자동차용 판형 인덕션 히터의 인덕턴스 및 철손 최적설계 연구

  • 강준규 (한밭대학교 전기공학과) ;
  • 조병욱 (한밭대학교 전기공학과) ;
  • 김기찬 (한밭대학교 전기공학과)
  • Received : 2018.09.07
  • Accepted : 2018.09.27
  • Published : 2018.10.28
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Abstract

The battery system of an electric vehicle suffers from the problem the battery output and the service life decrease at low temperature. A Positive Temperature Coefficient(PTC) heater is used for maintaining room temperature but is heavy due to a complicated insulation structure. The larger the weight is, the lower the fuel economy of the electric vehicle is. On the other hand a induction heater have a simple insulation structure, which is effective in weight reduction and has a rapid temperature rise. The induction heater consists of an LC resonance circuit. The larger the capacitance is, the higher the price and weight is. Therefore, the inductance should be increased to reduce the capacitance. Also, the main heat source of the induction heater is coreloss. So, it is important to optimize inductance and coreloss in terms of electromagnetic field design. In this paper, the inductance and the coreloss according to the change of the induction heater structure were optimized through the Taguchi method and Finite Element Method(FEM) simulation.

전기자동차 배터리 시스템은 낮은 온도에서 배터리 출력과 수명이 감소하는 문제가 발생한다. 상온 유지를 목적으로 Positive Temperature Coefficient(PTC) 히터가 사용되고 있다. 하지만 PTC 히터는 복잡한 절연구조로 인해 중량이 크다. 중량이 클수록 전기자동차의 연비가 감소한다. 반면에 인덕션 히터는 단순한 절연 구조로 중량 저감에 효과적이며 빠른 온도 상승 특성을 가지고 있다. 따라서 전기자동차용 히터는 인덕션 히터가 적합하다. 인덕션 히터는 LC공진 회로로 구성된다. 정전용량이 클수록 가격과 중량이 상승하기 때문에 인덕턴스를 높여 정전용량을 감소시켜야한다. 또한 인덕션 히터의 주 발열원은 철손이다. 따라서 전자기장 설계 관점에서 인덕턴스 및 철손의 최적화가 중요하다. 본 논문에서는 인덕션 히터 구조 변경에 따른 인덕턴스 및 철손을 다구찌 기법과 유한요소법(FEM) 시뮬레이션을 통해 분석하고 최적화 설계하였다.

Keywords

References

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