• Journal of Power Electronics
• /
• 제17권2호
• /
• pp.334-345
• /
• 2017

In order to meet the increasing needs of the hybrid energy source system for electric vehicles, which demand bidirectional power flow capability with a wide-voltage-conversion range, a bidirectional three-level DC-DC converter and some control strategies for hybrid energy source electric vehicles are proposed. The proposed topology is synthesized from Buck and Boost three-level DC-DC topologies with a high voltage-gain and non-extreme duty cycles, and the bidirectional operation principle is analyzed. In addition, the inductor current ripple can be effectively reduced within the permitted duty cycle range by the coordinated control between the current fluctuation reduction and the non-extreme duty cycles. Furthermore, benefitting from duty cycle disturbance control, series-connected capacitor voltages can also be well balanced, even with the discrepant rise and fall time of power switches and the somewhat unequal capacitances of series-connected capacitors. Finally, experiment results of the bidirectional operations are given to verify the validity and feasibility of the proposed converter and control strategies. It is shown to be suitable for hybrid energy source electric vehicles.

• Journal of Power Electronics
• /
• 제13권1호
• /
• pp.70-76
• /
• 2013

For high power high step-down dc-dc conversion applications, conventional three-level dc-dc converters are subject to extreme duty cycles or increased volume and cost due to the use of transformers. In this paper, a transformerless three-level dc-dc buck converter with a high step-down conversion ratio is proposed. The converter comprises two asymmetrical half bridges, which are of the neutral point clamped structures. Therefore, the output pulse voltage of the converter can be obtained in terms of the voltage difference between the two half bridges. In order to realize harmonious switching of the converter, a modulation strategy with capacitor voltages self balance is presented. According to the deduced output dc voltage function, transformerless operation without extreme duty cycles can be implemented. Experimental results from a 1kW prototype verify the validity of the proposed converter. It is suitable for ship electric power distribution systems.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제35권4호
• /
• pp.1108-1119
• /
• 2018

대기오염에 대한 관심은 국내 외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 위해 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후 처리 시스템 등의 많은 접근을 통하여 차량 배출가스와 온실가스를 감소시키려고 노력하고 있다. 이러한 연구들은 주로 차량의 배출가스 (규제 및 미규제물질, PM 입자 배출 등)와 온실가스의 두 가지 이슈로 진행되고 있다. 자동차의 배출가스는 환경오염과 인체에 악영향을 주는 많은 문제를 일으키고 있다. 이러한 배출가스를 줄이기 위하여 각국에서는 배출가스 시험모드를 새로 만들어 규제하고 있다. 2007 년부터 UN ECE의 WP.29 포럼에서 배출가스 인증을 위한 전 세계의 조화된 light-duty 차량 시험 절차 (WLTP)가 개발되었다. 이 시험 절차는 유럽과 동시에 국내 light-duty 디젤 차량에도 적용되어졌다. Light-duty 차량의 대기오염 물질 배출량은 거리 당 무게로 규제되어 있어 주행주기가 결과에 영향을 미칠 수 있다. 차량의 배출가스는 주행 및 환경조건, 주행습관 등에 따라 크게 달라진다. 극단적인 외기온도는 배출가스를 증가시키는데, 이것은 더 많은 연료가 실내를 가열하거나 냉각해야하기 때문이다. 또한 높은 주행속도는 증가된 항력을 극복하기 위해 필요한 에너지로 인해 배출가스 량을 증가시킨다. 일반적으로 상승하는 차량속도와 비교할 때, 급격한 차량가속도도 배출가스를 증가시킨다. 부가적인 장치 (에어컨 또는 히터)와 도로경사 또한 배출가스를 증가시킨다. 본 연구에서는 3대의 light-duty 차량을 가지고 light-duty 차량의 배출가스 규제에 사용되는 WLTP, NEDC 및 FTP-75로 시험을 하였으며, 배출가스가 다른 주행 사이클에 의해 얼마나 많은 영향을 받을 수 있는지를 측정하였다. 배출 가스는 통계적으로 의미있는 차이를 보이지 않았다. 최대 배출 가스는 주로 냉각 된 엔진 조건에 의해 야기되는 WLTP의 저속 단계에서 발견된다. 냉각 된 엔진 상태에서 배출가스의 양은 시험 차량과 크게 다르다. 이는 WLTP 구동 사이클에 대처하기 위해 다른 기술적 솔루션이 필요하다는 것을 의미한다.