This paper deals with LLC resonant converter of on-board charger for electric vehicle charging. Generally, the on-board charger must have a very widely charging voltage, higher efficiency, higher power factor, lower volume and lower weight. For reducing the switching losses, voltage and current stress of the device, the on-board charger is apply the half-bridge LLC resonant converter topology. To have a wide voltage range, it is design the hardware parameters and determine the switching frequency range of the LLC resonant converter. The experimental results show a wide charge voltage.
최근 양산되고 있는 하이브리드 전기자동차에 비해서 연비를 좀 더 개선하기 위한 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 논문에서는 플러그인 하이브리드 전기자동차를 위한 고효율의 탑재형 충전기(on-board charger)에 대해서 연구한다. 탑재형 충전기는 2상 인터리브드 PFC 회로와 LLC 공진형 컨버터로 구성된다. LLC 공진형 컨버터의 새로운 설계절차를 본 논문에서 제안한다. 이는 매우 쉽고 강력한 방법이다. 위에서 언급한 내용을 확인하기 위해서 LLC 공진형 컨버터를 설계하고 PSIM 툴을 이용하여 테스트한다.
This paper proposes the controller design for a stability improvement of an on-board battery charger. The system is comprised of a power factor correction (PFC) circuit and phase shift full-bridge DC-DC converter. The PFC circuit performs the control of the DC-link voltage and the input power factor. The DC-DC converter regulates the voltage and the current in the battery using the DC-link voltage. This paper proposes the design method of PI controller for the PFC circuit using a small signal model. The analysis and design of a type-three controller for the DC-DC converter is also presented. A simulation and experiment has been performed on the on-board battery charger and their results are presented to verify the validity of the proposed system.
This paper proposes a single-stage interleaved totem-pole on-board battery charger with a simple structure and a reduced component count. Apart from achieving ZVS turn-on of all switches and ZCS turn-off of all diodes, this charger does not require an input filter due to its CCM operation and bulky electrolytic capacitors, which in turn result in a high power density. A single-stage power conversion technique is applied to the interleaved structure in order to achieve a high power density and high efficiency. A 2.5 kW prototype of the proposed charger is also built and tested to validate the proposed operation.
This paper describes the design and control of a phase shift full bridge converter with a current doubler, which can be used for the on-board charger for the lead-acid battery of electric forklifts. Unlike the common resistance load, the battery has a large capacitance element and it absorbs the entire converter output ripple current, thereby shortening the battery life and degrading the system efficiency. In this paper a phase shift full bridge converter with a current doubler has been adopted to decrease the output ripple current and the transformer rating of the charger. The charge controller is designed by using the small signal model of the converter, taking into consideration the internal impedance of the battery. The stability and performance of the battery charger is then verified by constant current (CC) and constant voltage (CV) charge experiments using a lead-acid battery bank for an electric forklift.
This paper describes the process of optimal resonant frequency design with full-bridge series-loaded resonant dc-dc converter in a high efficiency 3.3 kW on-board battery charger application for Electric Vehicles and Plug-in Hybrid Electric Vehicles. The optimal range of resonant frequency and switching frequency used for ZVS are determined by considering trade-off between loss of switching devices and resonant network with size of passive/magnetic devices. In addition, it is defined charging region of battery, the load of on-board charger, as the area of load by deliberating the characteristic of resonant. It is verified the designed frequency band by reflecting the defined area on resonant frequency.
The Proposed contactless charger employs a Pair of neighboring Printed circuit board (PCB) windings as a contactless energy transfer device, thereby making it amenable to low-Profile designs and suitable for applications to the portable telecommunication/computing electroncis in which stringent requirements for height, space, and reliability have to be met. The performance of the proposed charger is confirmed with experiments on a prototype charger developed for cellular phones
급격한 원유가격 상승과 환경 친화적 차량에 대한 수요가 증가하면서 전기자동차에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있으며, 특히 근거리 전기자동차(NEV)는 양산 가능성이 매우 높은 무공해 차량으로 관련 기술에 대한 개발이 시급히 요구되는 시점이다. 본 논문에서 연구하고자 하는 중대형 2차전지 On-Board 충전기는 우주항공 및 일반 산업 분야에서도 충분히 응용가능한 요소 기술이고, Off-Board 스탠드형 충전기는 향후 활성화될 충전 인프라 구축 사업에 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
The conventional phase-shifted full-bridge (PSFB) converter with an LC filter has been widely used for high-power applications of over 1.0 kW. However, the PSFB converter cannot obtain optimal power conversion efficiency during the battery charging in electric vehicle (EV) on-board battery charger applications because of its unique drawbacks, such as a large circulating current and very high voltage stress in the rectifier diodes. As a result, the converters with a capacitive filter, such as LLC resonant converters, replace the PSFB converter in the EV chargers. This study analyzes the problems of the PSFB converter for EV on-board charger applications in detail. Moreover, the newest converters based on the conventional PSFB converter are reviewed. On the basis of the reviews, new PSFB converter topologies are proposed for EV charger applications. The new topologies are formed by connecting the rectifier stage in the PSFB converter with the output of an LLC resonant converter in series. Many problems of the conventional PSFB converter for EV charger applications can be solved and the performance can be more improved because of this structure; this idea is confirmed by an experiment consisting of prototype battery chargers under the output voltage range of 250-450 Vdc at 3.3 kW.
본 논문은 전기자동차 (Electric Vehicles, EVs) 및 플러그인 하이브리드 자동차 (Plug-In Hybrid Electric Vehicles, PHEVs)용 리튬 이온 (Li-Ion) 배터리 충전을 위한 3.3 kW급 차량 탑재형 (On-Board) 충전기 하드웨어의 설계 및 제작에 대하여 기술한다. 차량 실장 특성을 고려하여 부하직렬공진형 dc-dc 컨버터를 적용하고, 80-130kHz의 고주파 스위칭 및 ZVS (Zero-Voltage Switching) 기법을 통해 수동소자의 크기를 최적화하여 5.84L, 5.8kg의 저부피, 경량을 달성한다. 전자부하를 대상으로 정전류 (Constant Current, CC) 및 정전압 (Constant Voltage, CV) 제어를 수행하여 92.5%의 고효율 획득 및 성능을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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