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KR101908731B1 - Converter for an electrical circuit designed to supply electrical propulsion power on board a motor vehicle - Google Patents

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KR101908731B1
KR101908731B1 KR1020110127247A KR20110127247A KR101908731B1 KR 101908731 B1 KR101908731 B1 KR 101908731B1 KR 1020110127247 A KR1020110127247 A KR 1020110127247A KR 20110127247 A KR20110127247 A KR 20110127247A KR 101908731 B1 KR101908731 B1 KR 101908731B1
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KR
South Korea
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circuit
inductor elements
coupled
electric
inductor
Prior art date
Application number
KR1020110127247A
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Korean (ko)
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KR20130060929A (en
Inventor
루이스 드 소우사
마메 팔
스테판 폰테인
Original Assignee
발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 자동차에 탑재되어 전기 구동력을 제공하도록 설계된 전기 회로(900, 900')에 관련된다. 전기 구동력은 자동차의 배터리에 의해 전기 회로(900, 900')에 전달되고 적어도 두 개의 셀(901, 903; 901', 903')에 의해 변환되는 전력으로부터 얻어지며, 전기 회로는 트랜지스터에 연결된 두 개의 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')을 포함한다. 트랜지스터는 두 개의 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')에 흐르는 전류를 제어하고, 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')은 자기 회로(1400)를 형성하도록 결합되어 있는 것을 특징으로 한다. 자기 회로는 자기 회로(1400)의 겉보기 인덕턴스가 인덕터 요소들 각각의 고유 인덕턴스의 합인 공통 모드에 따라 또는 자기 회로(1400)의 겉보기 인덕턴스가 결합된 인덕터 요소들 사이의 결합의 누설 인덕턴스인 차동 모드에 따라 교대로 제어될 수 있다.The present invention relates to an electric circuit (900, 900 ') mounted on a motor vehicle and designed to provide an electric driving force. The electric driving force is derived from the electric power transmitted to the electric circuit 900, 900 'by the battery of the vehicle and converted by at least two cells 901, 903; 901', 903 ' 904 ', 902', and 904 ', respectively. The transistor controls the current flowing in the two inductor elements 902,904; 902 ', 904', and the inductor elements 902,904; 902 ', 904' are coupled to form the magnetic circuit 1400 . The magnetic circuit may be in a differential mode where the apparent inductance of the magnetic circuit 1400 is the sum of the intrinsic inductance of each of the inductor elements or in a differential mode in which the apparent inductance of the magnetic circuit 1400 is the leakage inductance of the coupling between the coupled inductor elements. Can be alternately controlled.

Description

자동차에 탑재되어 전기 구동력을 공급하도록 설계된 전기 회로를 위한 컨버터{CONVERTER FOR AN ELECTRICAL CIRCUIT DESIGNED TO SUPPLY ELECTRICAL PROPULSION POWER ON BOARD A MOTOR VEHICLE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a converter for an electric circuit mounted on an automobile and designed to supply an electric driving force. BACKGROUND OF THE INVENTION < RTI ID = 0.0 > [0001]

본 발명은 자동차에 탑재되어 전기 구동력을 제공하도록 설계된 전기 회로를 위한 컨버터에 관련된 것이다.The present invention relates to a converter for an electric circuit mounted on an automobile and designed to provide an electric driving force.

도 1을 참조하면, 전체적으로 또는 부분적으로 전기에 의해 구동되는 운송수단(100)은 공지된 것으로서, 일반적으로 인버터(108)를 통해 전기 기계(106)에 전력을 공급하기 위하여 배터리(104)의 전압을 상승시키는 전력 컨버터(102)를 포함한다. Referring to Figure 1, a vehicle 100, which is driven in whole or in part electrically, is well known and generally comprises a voltage 104 of a battery 104 for powering an electrical machine 106 via an inverter 108, And a power converter 102 for boosting the output voltage of the power converter 102.

이러한 컨버터(102)에서의 전력은 일반적으로 20 ~1000 kW이므로, 멀티-셀 컨버터를 만드는 것이 바람직할 수 있는데 배터리(104)로부터 제공되는 전력-공급 전류는 다수의 변환 셀에 분배된다.The power in this converter 102 is typically 20 to 1000 kW, so it may be desirable to make a multi-cell converter, and the power-supply current provided by the battery 104 is distributed to a number of conversion cells.

이러한 멀티-셀 컨버터의 사용은 셀에 사용되는 스위치(111, 113), 특히 그 내부의 트랜지스터(103, 105)와 전력 다이오드(107, 109)에 사용되는 실리콘의 양 때문에 비용 문제에 직면하게 된다.The use of such a multi-cell converter faces a cost problem due to the amount of silicon used in the switches 111 and 113 used in the cell, especially the transistors 103 and 105 therein and the power diodes 107 and 109 .

전기 운송수단, 특히 하이브리드 운송수단의 경우, 이들 셀의 부피 및 무게 또한 주요 기준이나, 특히 인덕터 요소 - 이 예에서는 코일(110) - 의 상당한 크기가 문제된다.In the case of electric vehicles, particularly hybrid vehicles, the volume and weight of these cells is also a major criterion, but a considerable size of the inductor element - in this example coil 110 - in particular.

운송수단(100)의 동작 범위에 직접적인 영향을 미치므로 효율은 컨버터 사용에 있어서 또 다른 중요한 기준이 된다.Efficiency is another important criterion in the use of the converter since it directly affects the operating range of the vehicle 100.

효율을 높이기 위하여, 도 2 - 5를 참조하여 아래에서 설명하는 바와 같이 ZVS(Zero Voltage Switching) 스위칭 방법을 사용할 수 있도록 컨버터의 인덕터 요소(110)에 흐르는 전류의 반전 사이클을 사용하는 방식은 잘 알려져 있다.To increase efficiency, the method of using the inversion cycle of the current flowing in the inductor element 110 of the converter so as to use a zero voltage switching (ZVS) switching method as described below with reference to Figures 2-5 is well known have.

보다 정확하게, 도 2는, 커패시터(204) 때문에 획득되는 실질적으로 0V 하에서(under) 컨버터(102)의 스위치(113)가 열리는 상황을 도시하는데, 이는 이하에서 설명되는 바와 같이, 이 커패시터(204)가 이 열리는 동안에 방전되기 때문이다.More precisely, Figure 2 shows a situation in which the switch 113 of the converter 102 under substantially 0 V obtained due to the capacitor 204 is opened, which, as will be described below, Is discharged during this opening.

트랜지스터(105)의 단자들에서의 전압(콜렉터/에미터 전압)(304)이 증가하기 시작할 때 비록 트랜지스터(105)의 컬렉터에서 흐르는 전류(302)(도 3)는 0이 아니지만, 이 방법은 스위치(105)를 열 때의 손실을 실질적으로 크게 감소시킬 수 있다. 도 3의 예에서, 동작 중(at work)의 계산 차수들(orders of magnitude)은 도면에서 키(key)로 표시되어 있다.Although the current 302 (FIG. 3) flowing in the collector of the transistor 105 is not zero when the voltage at the terminals of the transistor 105 (collector / emitter voltage) 304 begins to increase, The loss when the switch 105 is opened can be substantially reduced. In the example of FIG. 3, the orders of magnitude of at work is indicated by a key in the drawing.

결과적으로 인덕터 요소(110)에 흐르는 전류 i의 방향을 반전시킴으로써 커패시터(204)는 방전되고, 스위치는 0V 하에서 다시 닫힐 수 있다.As a result, by reversing the direction of the current i flowing in the inductor element 110, the capacitor 204 is discharged and the switch can be closed again at 0V.

도 4를 참조하면, 셀의 인덕터 요소(110)를 통과하는 전류의 방향이 바뀌는 동안의 즉 스위치(111)가 개방되는 때의 컨버터(102)가 도시된다. 스위치(111, 113)를 통한 전류의 흐름이 막히므로, 커패시터(204)는 방전되고 이것이 완전히 방전되었을 때 스위치(113)의 다이오드(109)는 도전 상태로 된다.Referring to FIG. 4, the converter 102 is shown while the direction of the current through the inductor element 110 of the cell is changing, i.e., when the switch 111 is open. As the flow of current through the switches 111 and 113 is blocked, the capacitor 204 is discharged and the diode 109 of the switch 113 becomes conductive when it is fully discharged.

이 경우 스위치(113)의 단자들에서의 전압(504)(도 5)은 커패시터(단계 510)의 방전 도중 빠르게 감소하고 결국 다이오드(109)(단계 512)가 온 상태가 되도록 음이 된다.In this case, the voltage 504 at the terminals of the switch 113 (FIG. 5) decreases rapidly during the discharge of the capacitor (step 510) and becomes negative so that the diode 109 (step 512) is turned on.

결과적으로, 인덕터 요소(110)에서의 전류(502)는 양이 되고 스위치(113)의 개방에 따라 앞의 설명처럼 다시 사이클이 반복된다.As a result, the current 502 at the inductor element 110 becomes positive and the cycle repeats again as described above with the opening of the switch 113.

컨버터가 큰 부하에서 동작하는 경우 고정된 스위칭 주파수로 이러한 ZVS 모드를 사용하는 것이 만족스러울지 모르나, ZVS 기술은 부하가 작은 경우 효율이 만족스럽지 못하다.Using this ZVS mode with a fixed switching frequency may be satisfactory if the converter is operating at a high load, but ZVS technology is not as efficient as a small load.

특히, 부하에 관계없이 전류가 크게 변조되는 것 - 부하가 작은 경우 평균 전류가 0에 근접하거나(도 7), 부하가 큰 경우 평균 전류가 50A에 근접하는 것(도 6) - 은 문제가 있다. 본 예에서, 반전의 크기는 피크에서 피크까지 100A의 계산 차수로서 이는 인덕터에서 상당한 철손(iron losses)을 야기한다.In particular, the current is largely modulated irrespective of the load - the average current approaches zero at low loads (Figure 7) or the average current approaches 50 A at high loads (Figure 6) . In this example, the magnitude of the inversion is a calculated order of 100A from peak to peak, which causes significant iron losses in the inductor.

이러한 문제를 완화시키기 위하여, 임계 전도 모드에서 전술한 ZVS 방법을 사용하는 것이 알려져 있다. 이 모드에서는 도 8에 도시된 바와 같이 상대적으로 짧지만 스위치의 전압을 0으로 만들기 위해 커패시터를 방전시키기에 충분한 시간 동안 전류의 반전이 강제된다.To mitigate this problem, it is known to use the ZVS method described above in critical conduction mode. In this mode, the inversion of the current is forced for a time sufficient to discharge the capacitor to make the voltage of the switch relatively short, as shown in Fig.

이 경우, 전류는 전류의 평균값을 제어하는 제1 문턱 값과 반대의 부호를 가지고 커패시터를 방전시키는 제2 문턱 값에 의해 제어되는데, 이들 두 문턱 값 사이에서의 교대는 가변 주파수에 종속된다.In this case, the current is controlled by a second threshold value having a sign opposite to the first threshold value controlling the average value of the current and discharging the capacitor, the alternation between these two threshold values being dependent on the variable frequency.

이러한 임계 전도 모드는 인덕터 요소에서 전류 반전을 생성하는데 이는 후자의 설계를 어렵게 하는 문제가 있다. 실상, 전류 반전의 크기는 고주파(20kHz와 80kHz 사이) 범위에서 피크 전류의 100%보다 더 클 수 있는데 이는 온도나 효율의 측면에서 인덕터에서 수용할 수 없는 전력 손실을 야기한다.This critical conduction mode creates a current inversion in the inductor element, which makes the latter design difficult. In fact, the magnitude of the current reversal can be greater than 100% of the peak current in the high frequency range (between 20kHz and 80kHz), which causes unacceptable power dissipation in the inductor in terms of temperature and efficiency.

마지막으로, 인덕터 요소는 페라이트의 저항성 및 코어를 구성하는 나노결정구조의 띠의 미세함 때문에 그리고 에디(eddy) 전류의 생성을 억제하여 손실을 줄이는 능력 때문에 일반적으로 페라이트나 나노결정구조 형태의 물질에 기초하여 제조된다.Finally, inductor elements are generally based on ferrite or nanocrystalline structure-type materials because of their resistance to ferrite and the fineness of the bands of the nanocrystalline structure that make up the core, and their ability to reduce losses by suppressing the production of eddy currents. .

불행하게도, 페라이트는 다른 철 기초의 자성 물질에 비하여 상대적으로 약한 자기장에 의해 쉽게 포화되는 물질이다.Unfortunately, ferrite is a substance that is easily saturated by a relatively weak magnetic field compared to other iron-based magnetic materials.

그 결과, 인덕터 요소를 제조하는데 필요한 자기 부피가 하이브리드 운송수단에 채용할 수 없을 정도로 거대해지거나, 이 물질의 매우 큰 투자율로 인해 전력 저장에 한계가 있다.As a result, the magnetic volume required to fabricate the inductor element becomes so large that it can not be employed in hybrid vehicles, or there is a limit to the power storage due to the very large permeability of this material.

실상, 전력 저장의 관점에서 포화 문턱값이 2T를 초과하는 점에서 운송수단의 컨버터로서는 철 또는 실리콘계의 물질이 더 적합할 수 있다. 추가로, 이들 물질은 라미네이트 된 금속판의 형태로 전력 전달이나 변환(변압기, 발전기, 전기 모터 등)에 매우 널리 사용된다.In fact, iron or silicon based materials may be more suitable as converters for vehicles in terms of saturation thresholds in excess of 2T in terms of power storage. In addition, these materials are very widely used for power transmission or conversion (transformers, generators, electric motors, etc.) in the form of laminated metal plates.

이들 물질은 고주파수에 의해 생성되는 플럭스 변조로 인하여 고주파수에서 매우 높은 손실 수준을 가지는 문제가 있다. 이는 전력 전달에서 사용되는 주파수가 상대적으로 낮은 범위 일반적으로 50Hz 및 1kHz 사이에서 변화하고 스위치의 주파수가 거의 10 kHz를 넘지 않는 이유이다.These materials have the problem of having a very high loss level at high frequencies due to the flux modulation produced by the high frequencies. This is why the frequency used in power transfer varies between a relatively low range, typically between 50 Hz and 1 kHz, and the frequency of the switch does not exceed nearly 10 kHz.

본 발명의 목적은 적어도 하나의 전술한 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 목적은 Fe-Si계의 물질과 같은 높은 포화 물질(high-saturation)을 사용하면서 임계 모드에서 ZVS 방법을 사용하는 것을 가능하게 하는 것이다. It is an object of the present invention to solve at least one of the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to make it possible to use the ZVS method in a critical mode while using high saturation materials such as Fe-Si based materials.

실제 본 발명은 전력 손실을 제한하고 특히 Fe-Si계 물질과 같은 높은 포화 물질을 사용할 수 있도록 자기 회로에서 플럭스의 변조를 최소화하면서 임계 전도 모드에서 ZVS 방법을 사용하기에 충분히 높은 셀 당 전류 변조를 얻기 위하여 자동차를 위한 컨버터를 사용하는 것이 가능하다는 발견에 기인한다.Indeed, the present invention provides a current modulation per cell that is high enough to use the ZVS method in critical conduction mode while minimizing the modulation of flux in magnetic circuits to limit power dissipation and in particular to use high saturation materials such as Fe-Si based materials It is possible to use converters for automobiles in order to obtain them.

본 발명은 자동차에 탑재되어 전기 구동력을 제공하도록 설계된 전기 회로에 관련된다. 전기 구동력은 운송수단의 배터리에 의해 적어도 두 개의 셀에 의해 전달되는 전력으로부터 얻어지며, 전기 회로는 트랜지스터에 연결된 인덕터 요소들을 포함한다. 트랜지스터는 상기 인덕터 요소들에 흐르는 전류를 관리하고, 인덕터 요소들은 자기 회로를 형성하도록 결합되어 있는 것을 특징으로 한다. 자기 회로는 자기 회로의 겉보기 인덕턴스가 인덕터 요소들 각각에 고유 인덕턴스들의 합과 동일한 계산 차수(order of magnitude)인 공통 모드에 따라 또는 자기 회로의 겉보기 인덕턴스가 결합된 인덕터 요소들 사이의 결합의 누설 인덕턴스와 동일한 계산 차수인 차동 모드에 따라 교대로 제어될 수 있다.The present invention relates to an electric circuit mounted on an automobile and designed to provide an electric driving force. The electric driving force is obtained from the power delivered by at least two cells by the battery of the vehicle, and the electric circuit comprises inductor elements connected to the transistor. The transistor is characterized in that it controls the current flowing in the inductor elements, and the inductor elements are coupled to form a magnetic circuit. The magnetic circuit is characterized by a common mode in which the apparent inductance of the magnetic circuit is of an order of magnitude equal to the sum of the inductances inherent in each of the inductor elements or the leakage inductance of the coupling between the inductor elements with which the apparent inductance of the magnetic circuit is coupled Can be alternately controlled in accordance with the differential mode which is the same as the calculated order.

본 발명으로 인하여, 공통 모드에 따라 각 셀의 전류 반전은 상대적으로 높게 유지되면서 차동 모드에 따라 인덕터 요소들의 커플링이 전체 자기 회로에서의 플럭스의 반전을 크게 감소시키므로 임계 모드에서 동작하는 ZVS 방법을 사용할 수 있는 멀티-셀 컨버터로서 전기 회로를 사용하는 것이 가능하다.Because of the present invention, coupling of inductor elements in differential mode greatly reduces flux reversal in the entire magnetic circuit, keeping the current reversal of each cell relatively high according to the common mode, so that the ZVS method operating in the critical mode It is possible to use an electric circuit as an usable multi-cell converter.

실제로, 본 발명은 전력을 저장하기 위해 사용되는 주 자기 회로를 형성하기 위하여 인덕터들의 커플링을 사용하고, 크게 반전된 전류를 얻을 수 있도록 저 인덕턴스의 누설 라인을 생성하는 분기 회로를 사용한다. Indeed, the present invention uses a coupling of inductors to form the main magnetic circuit used to store power, and a branch circuit that produces a low inductance leakage line to obtain a largely inverted current.

본 발명으로 인하여, 허용할 수 없는 수준의 "철손" 즉, 플럭스 반전 또는 변조로 인한 손실을 생성하지 않고 고주파 및 큰 전류 반전을 사용하는 형태의 컨버터에서 사용될 수 없었던 물질을 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 더 큰 유도를 수용하므로 컨버터에 사용되는 자기 물질의 부피를 감소시킬 수 있다.Due to the present invention, it is possible to use materials which could not be used in an unacceptable level of " iron loss ", i. E., Converters that use high frequency and large current inversion without producing loss due to flux inversion or modulation. Thus, the present invention accommodates a larger induction, thereby reducing the volume of magnetic material used in the converter.

전술한 주요 구성에 더하여, 본 발명에 의한 전기 회로는 다음 중 하나 또는 그 이상의 추가 구성을 단독으로 또는 기술적으로 가능한 조합으로 포함할 수 있다.In addition to the main configurations described above, the electrical circuit according to the present invention may include one or more of the following additional configurations either singly or in a technically possible combination.

- 인덕터 요소들은 전원 배터리에 연결된 공통 단자 및 연관된 커패시터의 충전 및 방전을 제어하는 한 쌍의 트랜지스터에 연결된 단자를 포함하도록 연결됨.The inductor elements are connected to include a common terminal coupled to the power battery and a terminal coupled to a pair of transistors for controlling charging and discharging of the associated capacitor.

- 연관된 커패시터는 제1 셀의 제1 쌍의 트랜지스터들에 공유되는 단자와 제2 셀의 제2 쌍의 트랜지스터들에 공유되는 단자를 구비함.The associated capacitor has a terminal shared by the first pair of transistors of the first cell and a terminal shared by the second pair of transistors of the second cell.

- 전기 회로는 커패시터를 충전 및 방전하기 위하여 50%가 아닌(distinct from) 듀티 사이클을 사용하는 수단을 포함함.The electrical circuit includes means for using a duty cycle that is distinct from 50% to charge and discharge the capacitor.

- 고유 인덕턴스의 값은 500 μH임.- The value of inherent inductance is 500 μH.

- 누설 인덕턴스의 값은 50 μH임.- The value of leakage inductance is 50 μH.

- 전기 회로는 임계 전도 모드에서 ZVS 방법에 따라 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904') 중 적어도 하나에 흐르는 전류의 방향을 반전시키기(inverting) 위하여 충분한 기간 동안 방전을 제어하는 수단을 포함함.The electrical circuit comprises means for controlling the discharge for a sufficient period of time to invert the direction of the current flowing in at least one of the inductor elements 902, 904; 902 ', 904' according to the ZVS method in the critical conduction mode Includes.

- 인덕터 요소들 중 적어도 하나는 철 및 실리콘계 물질 특히 페라이트를 포함함. At least one of the inductor elements comprises ferrous and silicon based materials, in particular ferrite.

- 전기 회로는 두 개의 인덕터 요소들의 커플링을 형성하기 위하여, 하나의 동일 구조의 에어 갭을 두고 겹쳐지는 네 개의 반-코일에 의해 형성되는 자기 회로를 포함함.The electric circuit includes a magnetic circuit formed by four half-coils overlapping each other with an air gap of one identical structure to form a coupling of two inductor elements.

본 발명은 자동차에 탑재되어 전기 구동력을 제공하도록 설계된 전기 회로를 제조하는 방법에 관련되며, 상기 전기 구동력은 상기 운송수단의 배터리에 의해 상기 전기 회로에 전달되고 적어도 두 개의 셀에 의해 예를 들어 ZVS 방식에 따라 변환되는 전력으로부터 얻어지되, 상기 전기 회로는 트랜지스터에 연결된 인덕터 요소들을 포함하되, 상기 트랜지스터는 상기 인덕터 요소들에 흐르는 전류를 관리하고, 상기 인덕터 요소들은 전술한 구성의 자기 회로를 형성하도록 결합된다.The present invention relates to a method of manufacturing an electric circuit mounted on an automobile and designed to provide an electric driving force, the electric driving force being transmitted to the electric circuit by the battery of the vehicle and being driven by at least two cells, for example ZVS Wherein the electric circuit comprises inductor elements connected to the transistor, the transistor being adapted to manage the current flowing in the inductor elements, the inductor elements forming a magnetic circuit of the configuration described above .

발명의 다른 구성 및 효과는 첨부한 도면을 참조로 한 이하의 설명 - 예시로서 사용되며 제한을 위한 것이 아님 - 으로부터 자명하게 드러날 것이다.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, which are intended to be illustrative and not limiting.

본 발명은 높은 포화 물질을 사용하면서 임계 모드에서 ZVS 방법을 사용하는 것을 가능케 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of enabling the use of the ZVS method in the critical mode while using a high saturation material.

도 1은 전체적으로 또는 부분적으로(하이브리드) 전기 구동되는 운송수단의 개략도.
도 2 및 4는 공지된 전기 컨버터에 사용되는 전기 회로.
도 3 및 5는 공지된 전기 컨버터에서의 전기 및/또는 전압의 변화도.
도 6, 7, 및 8은 공지된 전기 컨버터에서의 전류 변화도.
도 9는 본 발명을 적용할 수 있는 컨버터의 전기 회로도.
도 10은 도 9의 회로에 사용되는 스위치의 상태 테이블.
도 11은 도 9의 회로를 홉킨슨 모델에 따라 표현한 도면.
도 12 및 13은 도 9의 회로에서 전류와 플럭스의 상대적인 변화도.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 코일의 사시도.
도 15는 도 14의 코일의 전기적 표현.
도 16은 도 14에 설명된 코일의 변형.
도 17은 도 9에 설명된 전기 회로의 변형.
도 18 및 19는 본 발명에 따른 컨버터의 요소들의 단자들에서의 전압과 전류의 주기적 변화.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic view of a vehicle transported wholly or partly (hybrid) electrically.
Figures 2 and 4 are electrical circuits used in known electric converters.
Figures 3 and 5 are graphs of electrical and / or voltage changes in a known electrical converter.
Figures 6, 7, and 8 are current transitions in a known electrical converter.
9 is an electric circuit diagram of a converter to which the present invention can be applied.
10 is a state table of switches used in the circuit of Fig.
11 is a view showing the circuit of Fig. 9 according to the Hopkinson model; Fig.
Figures 12 and 13 show the relative change in current and flux in the circuit of Figure 9;
14 is a perspective view of a coil to which the present invention can be applied.
Figure 15 is an electrical representation of the coil of Figure 14;
16 is a variation of the coil illustrated in Fig.
Figure 17 is a variation of the electrical circuit described in Figure 9;
Figures 18 and 19 show a cyclical variation of voltage and current at the terminals of the elements of the converter according to the invention.

달리 표시되지 않는 이상 다른 도면들에 나타나면서 구조 또는 기능상 동일한 요소들은 동일한 참조 번호를 사용하여 표시된다.Unless otherwise indicated, the same reference numbers are used in the different drawings to designate identical or functionally similar elements.

도 9는 본 발명에 의한 자기 회로(900) 즉 각각 인덕터 요소(902, 904) - 코일로 표시됨 - 를 구비한 두 개의 셀(901, 903)을 도시한다. 자기 회로는 Figure 9 shows two cells 901 and 903 with a magnetic circuit 900 according to the present invention, namely inductor elements 902 and 904, respectively, indicated as coils. The magnetic circuit

- 자기 회로(900)의 겉보기 인덕턴스가 상대적으로 높은 - 이러한 높은 겉보기 인덕턴스로 인하여 아래에서 설명하는 바와 같이 자기 플럭스의 반전이 제한되어 철 손을 제한함 - 예를 들어 인덕터 요소들(902, 904) 각각의 고유 인덕턴스 LA, LB의 합에 해당하는 공통 모드에 따라, The apparent inductance of the magnetic circuit 900 is relatively high - this high apparent inductance limits the inversion of the magnetic flux as described below to limit the iron hand - for example, the inductor elements 902 and 904, Depending on the common mode corresponding to the sum of the respective inductances L A and L B ,

- 자기 회로의 겉보기 인덕턴스가 상대적으로 낮은 - 이러한 낮은 겉보기 인덕턴스로 인하여 전류는 충분히 크게 반전되어 이전에 언급한 ZVS 방법을 특히 임계 모드에서 사용할 수 있도록 함 - 예를 들어 인덕터 요소들 사이의 커플링의 누설 인덕턴스에 해당하는 차동 모드에 따라 - the apparent inductance of the magnetic circuit is relatively low - this low apparent inductance causes the current to be reversed sufficiently large so that the previously mentioned ZVS method can be used in a particularly critical mode - for example, the coupling of inductor elements Depending on the differential mode corresponding to the leakage inductance

교대로 제어될 수 있다.Can be alternately controlled.

이하의 발명의 상세한 설명에서, 코일에 의한 인덕터 요소들(902, 904)의 의 인덕턴스는 LA, LB로 한다.In the following description of the invention, the inductance of the coiled inductor elements 902, 904 is LA, LB.

공통 모드에서 자기 회로의 전압 Vmc, 이하에서는 공통 모드 전압 또는 "Vmc"로 지칭함, 은 인덕터 요소들(902, 904)의 단자들에서의 전압 VLA 또는 VLB의 합이다.The voltage Vmc of the magnetic circuit in the common mode is the sum of the voltage V LA or V LB at the terminals of the inductor elements 902 and 904, hereinafter referred to as the common mode voltage or " Vmc ".

Vmc = (VLA + VLB) / 2Vmc = (V LA + V LB ) / 2

유사하게, 차동 모드에서 자기 회로의 전압 Vmd, 이하에서는 차동 모드 전압 또는 Vmd, 는 인덕터 요소들(902, 904)의 단자들에서의 전압 VLA 또는 VLB의 차이다.Similarly, the voltage Vmd of the magnetic circuit in the differential mode, hereinafter the differential mode voltage or Vmd, is the difference in the voltage V LA or V LB at the terminals of the inductor elements 902 and 904.

Vmd = (VLA - VLB) / 2Vmd = (V LA - V LB ) / 2

차동 모드에서의 이 전압 Vmd는 두 인덕터 요소들의 단자 전압 VLA 또는 VLB가 다를 때는 0이 아니다. 두 개의 셀을 가진 도 9에 도시된 예를 고려하면, 이 상황은 인덕터 요소들을 사용하는 셀(901, 903)의 스위치 SLA 또는 SLB가 도 10의 표에 표시된 바와 같이 상이한 상태에 있을 때이다.This voltage Vmd in the differential mode is not zero when the terminal voltages V LA or V LB of the two inductor elements are different. Considering the example shown in FIG. 9 with two cells, this situation can occur when the switch S LA or S LB of the cells 901, 903 using the inductor elements is in a different state as shown in the table of FIG. 10 to be.

좀 더 명확히, 홉킨슨 방식에 따라 자기 회로(900)를 표현할 수 있다(도 11). 이 경우, 인덕터 요소(902)는 릴럭턴스 R 및 전류 iA의 발전기 niA로 표시될 수 있고, 인덕터 요소(904)는 릴럭턴스 R 및 전류 iB의 발전기 niB로 표시될 수 있고, 마지막으로 두 인덕터 요소들(902, 904) 사이의 커플링은 릴럭턴스 r로 표시되는 인덕터 요소(906)에 대응한다.More specifically, the magnetic circuit 900 can be represented according to the Hopkinson method (FIG. 11). In this case, the inductor element 902 can be represented by the generator ni A of the reluctance R and current i A , and the inductor element 904 can be represented by the generator ni B of the reluctance R and current i B , The coupling between the two inductor elements 902 and 904 corresponds to the inductor element 906, which is denoted by the reluctance r.

각 인덕터 요소(902, 904)와 이들의 결합에 의한 자기 플럭스 φA, φB, φC는 다음 식을 통해 결정될 수 있다.The magnetic fluxes φ A , φ B , and φ C due to each inductor element 902 and 904 and their combination can be determined through the following equation.

φA/N = LAiA + MiB A φ / N L A = A i + B Mi

φB/N = LBiB + MiA B φ / L N = B B i + A Mi

φC = φA - φB φ C = φ A - φ B

제안된 발명에서, 인덕터 요소들은 강하게 결합되어 상호 인덕턴스 M은 양수이고 450μH의 크기를 가지며, 인덕턴스 L은 500μH의 크기를 가진다.In the proposed invention, the inductor elements are strongly coupled so that the mutual inductance M is positive and has a magnitude of 450 μH and the inductance L has a magnitude of 500 μH.

일반적으로, 상호 인덕턴스 M은 각 코일의 고유 인덕턴스 LA 또는 LB에 가까운 값을 갖는다. 이하에서 이들 고유 인덕턴스 LA, LB는 L과 동일한 것으로 간주한다.In general, the mutual inductance M has a value close to the inherent inductance L A or L B of each coil. These intrinsic inductances L A and L B are considered equal to L in the following.

누설 인덕턴스는 고유 인덕턴스와 상호 인덕턴스의 차로서 상대적으로 작고 이하에서 누설 인덕턴스 Lf로 표시한다. 따라서 다음과 같이 표시할 수 있다.The leakage inductance is relatively small as the difference between the inherent inductance and the mutual inductance, and is expressed as a leakage inductance Lf in the following. Therefore, the following can be displayed.

φA/N = L(iA + iB) - LfiB φ A / N = L (i A + i B ) - Lfi B

φB/N = L(iA + iB) - LfiA B φ / N L = (A i + B i) - A Lfi

φC/N= Lf(iA - iB)φ C / N = Lf (i A - i B )

상기 식들에 의하여 공통 모드에서의 전압 Vmc는 다음과 같이 표현된다.By the above equations, the voltage Vmc in the common mode is expressed as follows.

Vmc = N[(dφA/dt)+(dφB/dt)]/2 = (2L-Lf)[(diA/dt)+(diB/dt)]/2 Vmc = N [(dφ A / dt) + (dφ B / dt)] / 2 = (2L-Lf) [(di A / dt) + (di B / dt)] / 2

= (2L-Lf)(diMC)/dt= (2L-Lf) (di MC ) / dt

유사하게 차동 모드에서의 전압 Vmd는 다음과 같이 표현된다.Similarly, the voltage Vmd in the differential mode is expressed as follows.

Vmd = N[(dφA/dt)-(dφB/dt)]/2 = (Lf)[(diA/dt)-(diB/dt)]/2 Vmd = N [(dφ A / dt) - (dφ B / dt)] / 2 = (Lf) [(di A / dt) - (di B / dt)] / 2

= Lf(diMC)/dt= Lf (di MC ) / dt

위에서 표시한 바와 같이, 누설 인덕턴스 Lf는 각 인덕터 요소의 고유 인덕턴스 L에 비하여 거의 무시할 수 있다. 이 경우 공통 모드와 차동 모드에서의 전압은 다음과 같이 표시된다.As indicated above, the leakage inductance Lf is almost negligible compared to the inductance L of the inductor element. In this case, the voltages in the common mode and the differential mode are expressed as follows.

Vmc = 2L(diMC)/dtVmc = 2L (di MC ) / dt

Vmd = Lf(diMC)/dtVmd = Lf (di MC ) / dt

이때 차동 모드에서 자기 회로의 인덕턴스는 누설 인덕턴스의 크기와 같고 공통 모드에서 자기 회로의 인덕턴스는 고유 인덕턴스들의 합이 됨을 알 수 있다. 따라서,It can be seen that the inductance of the magnetic circuit is equal to the magnitude of the leakage inductance in the differential mode and the inductance of the magnetic circuit in the common mode is the sum of the specific inductances. therefore,

- 차동 모드에서 상대적으로 작은 누설 인덕턴스는 전류가 매우 빠르게, 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같이 고유 인덕턴스를 사용하는 경우에 비하여 10배 이상 빠르게 변할 수 있도록 하고,A relatively small leakage inductance in the differential mode allows the current to change very quickly, for example 10 times faster than when using a unique inductance as shown in Figure 12,

- 공통 모드에서, 상대적으로 큰 고유 인덕턴스는 상대적으로 낮은 플럭스 반전을 제공할 수 있다. 실제 자기 플럭스는 다음과 같이 주어진다.In the common mode, a relatively large inherent inductance can provide a relatively low flux inversion. The actual magnetic flux is given by

φA/N = L(iA + iB) - LfiB = 2LiMC - LfiB φ A / N = L (i A + i B ) - Lfi B = 2Li MC - Lfi B

φB/N = L(iA + iB) - LfiA = 2LiMC - LfiA B φ / N L = (A i + B i) - A Lfi = 2Li MC - Lfi A

φC/N= Lf(iA - iB) = 2LfiMD φ C / N = Lf (i A - i B ) = 2Lfi MD

누설 인덕턴스는 상대적으로 작으므로, 위의 식의 미분(derivative)은 다음과 같이 된다.Since the leakage inductance is relatively small, the derivative of the above equation is as follows.

ΔφA/N = - Lf(ΔiB)Δφ A / N = - Lf (Δi B )

ΔφB/N = LfΔiA Δφ B / N = A LfΔi

ΔφC/N= 2LfiA ?? C / N = 2L? A

즉, 플럭스 반전은 상대적으로 작은 누설 인덕턴스에 비례하고 그 결과 도 13에 도시된 바와 같이 작은 반전을 야기한다. 이 경우 이들 반전은 인덕션 코일의 커플링이 없는 경우에 얻어지는 반전에 비하여 약 10배 더 작다.That is, the flux reversal is proportional to a relatively small leakage inductance, resulting in a small inversion as shown in FIG. In this case, these inversions are about 10 times smaller than the inversions obtained when there is no coupling of the induction coils.

보다 정확하게, 전류의 반전이 임계 전도 모드에서 피크 전류와 실질적으로 동일하다는 점을 알고 있으므로, 피크 자기장에 상대적인 반전 속도를 측정할 수 있다. 이 경우 이 비율은 다음과 같이 된다.More precisely, since it is known that the reversal of the current is substantially equal to the peak current in the critical conduction mode, the inversion rate relative to the peak magnetic field can be measured. In this case, the ratio is as follows.

ΔφAA = - LfΔiB / (2LiMC-LfiB)

Figure 112011095392958-pat00001
-LfΔiB / 2LiMC = -Lf/LΔφ A / φ A = - LfΔi B / (2Li MC -Lfi B )
Figure 112011095392958-pat00001
-Lf? I B / 2Li MC = -Lf / L

ΔφBB = LfΔiA / (2LiMC-LfiA)

Figure 112011095392958-pat00002
LfΔiA / 2LiMC = Lf/L Δφ B / φ B = LfΔi A / (2Li MC -Lfi A)
Figure 112011095392958-pat00002
Lf? I A / 2Li MC = Lf / L

ΔφCC = 2LfΔiA / (2LfiMD)

Figure 112011095392958-pat00003
2L/Lf Δφ C / φ C = 2LfΔi A / (2Lfi MD)
Figure 112011095392958-pat00003
2L / Lf

위의 계산식은 반전 속도가 누설 인덕턴스와 인덕터 요소 고유의 인덕턴스 사이의 비와 실질적으로 동일하고, 이 비는 Fe-Si계의 물질을 사용하기에 충분이 낮을 수 있다.The above equation shows that the inversion speed is substantially the same as the ratio between the leakage inductance and the inductance inherent in the inductor element, and this ratio can be low enough to use Fe-Si based materials.

도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 자기 회로(1400)는 N번 감겨진 4개의 반-코일(1402, 1404, 1406 및 1408)에 의해 구성될 수 있고, 이들 각각은 각 인덕터 요소 고유의 인덕턴스를 조절할 수 있도록 에어 갭(1403, 1405, 1407, 1409)(도 15)과 중앙 레그(1410)를 둘러싼다. 14, a magnetic circuit 1400 according to the present invention may be constituted by four anti-coils 1402, 1404, 1406 and 1408 wound N times, each of which is connected to an inductance 1405, 1407, 1409 (Fig. 15) and the central leg 1410 so as to adjust the air gap 1403, 1405, 1407, 1409 (Fig.

중앙 레그(1410)는 외부 팔보다 두 배의 자기 플럭스 변화를 유지한다. 중앙 레그의 부피에 비례하는 이러한 자기 플럭스 변화로 인한 철손을 줄이기 위하여 중앙 레그는 가능한 짧아야 한다.The central leg 1410 maintains a magnetic flux variation twice that of the outer arm. The center leg should be as short as possible to reduce core losses due to this magnetic flux change proportional to the volume of the center leg.

더욱이, 중앙 레그(1410)의 길이는 자기 회로의 동작에 아무 영향을 미치지 않고, 그 인덕턴스는 레그의 단면과 에어 갭에 의존함을 주목해야 한다.Moreover, it should be noted that the length of the center leg 1410 has no effect on the operation of the magnetic circuit, and that the inductance depends on the cross-section of the legs and the air gap.

N회 감겨진 코일은 에어 갭에서 나누어지는 플럭스 라인으로 인한 자기 발산을 방지하기 위하여 에어 갭 주위로 감겨지고, 이는 전력을 저장하기 위해 Fe-Si 페라이트 물질로 만들어질 수 있다.The N-turn coil is wound around the air gap to prevent self-emanation due to the flux lines divided in the air gap, which can be made of Fe-Si ferrite material to store power.

코일은 도전성 스트립 또는 단일 가닥 또는 다수 가닥의 선으로 구성될 수 있으며, 코일 A, B의 감긴 방향은 각 코일의 자기 구동력(암페어 횟수)이 더해지는 방향으로 정해진다. 도 14의 자기 회로를 나타내는 도 15에 에어 갭 주위로 코일이 감긴 방향이 도시된다.The coil may be constituted by a conductive strip or a single-stranded or multi-stranded wire, and the winding direction of the coils A and B is determined in a direction in which the magnetic driving force (number of amperes) of each coil is added. Fig. 15 showing the magnetic circuit of Fig. 14 shows the direction in which the coil is wound around the air gap.

본 발명은 다양한 변경이 가능하다. 특히, 문제점 및 본 발명은 주로 벅-부스트 형태의 비절연, 양방향 전압 스텝-다운 또는 스텝-업 컨버터를 통해 설명되었다. 그러나 본 발명은 인덕터 요소들이 결합될 수 있는 적어도 두 개의 셀을 포함하는 다양한 형태의 컨버터에 적용될 수 있다.The present invention can be variously modified. In particular, the problem and the invention have been described primarily through a non-isolated, bi-directional voltage step-down or step-up converter in the form of a buck-boost. However, the present invention can be applied to various types of converters including at least two cells into which the inductor elements can be coupled.

더구나 본 발명은 고정된 또는 가변 주파수에 적용될 수 있음을 지적할 수 있다. 특히, 컨버터는 동기 정류 기능을 수행할 수 있다. 이 경우 ZVS 방법이 사용될 수 있도록 인덕터에서의 전류 - 최대 전류에서도 - 의 방향이 바뀌도록 주파수 및 인덕턴스가 계산되어야 한다.Furthermore, it can be pointed out that the present invention can be applied to fixed or variable frequencies. In particular, the converter can perform the synchronous rectification function. In this case, the frequency and the inductance must be calculated to change the direction of - in the current-maximum current in the inductor so that the ZVS method can be used.

자기 회로의 사용과 관련하여, 코일의 구조, 특히 에어 갭의 위치, 중앙 레그(1410)의 위치 및 재질은 본 발명의 실시예에 따라 바뀔 수 있다.Regarding the use of the magnetic circuit, the structure of the coil, particularly the position of the air gap, the position and the material of the central leg 1410, may be varied in accordance with embodiments of the present invention.

결과적으로, 도 16에서 필드 라인으로 표시된 실시예에서 코일(1600)은 중앙 레그가 없이 C형의 코어를 사용한다.Consequently, in the embodiment shown in Fig. 16 as a field line, the coil 1600 uses a C-shaped core without a center leg.

도 17은 도 9에 사용된 4개의 용량 C의 커패시터 대신에 하나의 용량 2C의 커패시터만을 필요로 하도록 최적화된 전기 회로(900')를 도시한다.Fig. 17 shows an electric circuit 900 'optimized to require only one capacitor 2C of capacitors instead of the capacitors of four capacitors C used in Fig.

전도 모드의 선택을 통해 ZVS 방법을 실행하기 위해 하나의 커패시터를 사용하는 것이 가능하다. 각 암의 두 스위치 중 적어도 하나는 항상 도전 상태이므로, 스위치의 개방시에 인덕터의 전류는 접지되거나 DC 버스 E에 연결된 커패시터에 의해 흡수된다.It is possible to use one capacitor to carry out the ZVS method through selection of the conduction mode. At least one of the two switches of each arm is always in a conductive state so that the current in the inductor is grounded or absorbed by a capacitor connected to the DC bus E when the switch is opened.

만일 스위치 SLA가 개방되었을 때 듀티 사이클이 50% 보다 작으면(도 18), 스위치 SHB가 도전된다. 커패시터 Czvs는 음의 전압(-E) 하에서 바이어스된다.If the duty cycle is less than 50% when switch SLA is open (Fig. 18), switch SHB is challenged. The capacitor Czvs is biased under a negative voltage (-E).

도 18에 도시된 바와 같이 스위치 SLA가 개방되었을 때, 커패시터 Czvs는 완전히 방전되고 스위치 SLA의 블로킹 전압은 E가 된다.When the switch SLA is opened as shown in Fig. 18, the capacitor Czvs is completely discharged and the blocking voltage of the switch SLA becomes E.

스위치 SLB가 닫히기 전에, 전류는 인덕터 요소 LB에서 음이고, 스위치 SHB는 인덕터 요소 LB에 의한 전류가 커패시터 Czvs를 DC 버스의 전압에 도달할 때까지 충전하도록 개방된다.Before the switch SLB is closed, the current is negative in the inductor element LB and the switch SHB is opened to charge the capacitor Czvs until the voltage by the inductor element LB reaches the voltage of the DC bus.

유사하게 도 19는 듀티 사이클이 50%보다 큰 경우를 나타낸다.Similarly, FIG. 19 shows a case where the duty cycle is greater than 50%.

Claims (10)

자동차에 탑재되어 전기 구동력을 공급하도록 설계된 전기 회로(900, 900')에 있어서, 상기 전기 구동력은 상기 자동차의 배터리에 의해 상기 전기 회로(900, 900')에 전달되고 적어도 두 개의 셀(901, 903; 901', 903')에 의해 변환되는 전력으로부터 얻어지며,
상기 전기 회로(900, 900')는, 트랜지스터에 연결된 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')을 포함하고, 상기 트랜지스터는 상기 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')에 흐르는 전류를 관리하며,
상기 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')이 결합되어,
- 자기 회로(1400)의 겉보기(apparent) 인덕턴스가 각각의 인덕터 요소에 고유 인덕턴스들의 합과 동일한 공통 모드에 따라, 또는
- 상기 자기 회로(1400)의 겉보기 인덕턴스가 상기 결합된 인덕터 요소들 사이의 결합의 누설 인덕턴스와 동일한 차동 모드에 따라
교대로 제어될 수 있는 상기 자기 회로(1400)를 형성하게 되는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900').
An electric circuit (900, 900 ') mounted on an automobile and designed to supply an electric driving force, wherein the electric driving force is transmitted to the electric circuit (900, 900' 903, 901 ', 903 '
902 ', 904', 902 ', 904') coupled to the transistor, wherein the transistor is coupled to the inductor elements (902, 904; 902 ' And controls the currents flowing in the current-
The inductor elements 902, 904 (902 ', 904') are coupled,
According to a common mode in which the apparent inductance of the magnetic circuit 1400 is equal to the sum of the inductances inherent in each inductor element,
- the apparent inductance of the magnetic circuit 1400 depends on the differential mode which is equal to the leakage inductance of the coupling between the coupled inductor elements
To form the magnetic circuit (1400) that can be alternately controlled.
제1항에 있어서, 상기 인덕터 요소들은, 전원 배터리에 연결된 공통 단자 및 연관된 커패시터의 충전 및 방전을 제어하는 한 쌍의 트랜지스터들에 연결된 단자를 구비하도록 결합되는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900').The electrical circuit of claim 1, wherein the inductor elements are coupled to have a common terminal coupled to the power battery and a terminal coupled to a pair of transistors that control charging and discharging of the associated capacitor. 900 '). 제2항에 있어서, 상기 연관된 커패시터는, 제1 셀(901, 903)의 제1 쌍의 트랜지스터들에 공유되는 단자와 제2 셀(901', 903')의 제2 쌍의 트랜지스터들에 공유되는 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900').The method of claim 2, wherein the associated capacitor is shared by a terminal shared by the first pair of transistors of the first cell (901, 903) and a second pair of transistors of the second cell (901 ', 903' (900, 900 '), characterized in that the terminals (900, 900' 제3항에 있어서, 상기 전기 회로(900, 900')는, 상기 커패시터를 충전 및 방전하기 위하여 50%가 아닌(distinct from) 듀티 사이클(duty cycle)을 사용하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900').4. The apparatus of claim 3, wherein the electrical circuit (900, 900 ') comprises means for using a duty cycle that is distinct from 50% to charge and discharge the capacitor (900, 900 '). 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고유 인덕턴스들은 500 μH인 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900').5. An electric circuit (900, 900 ') according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the intrinsic inductances are 500 μH. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 누설 인덕턴스는 50 μH인 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900').5. An electrical circuit (900, 900 ') according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the leakage inductance is 50 μH. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 임계 전도 모드에서 ZVS 방법에 따라 적어도 하나의 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')에 흐르는 전류를 반전(invert)시키기 충분한 기간 동안 방전을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900').5. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises the steps of: providing a period of time sufficient to invert the current flowing in at least one inductor element (902, 904; 902 ', 904' (900, 900 '), characterized in that it comprises means for controlling the discharge during the discharge. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인덕터 요소들 중 적어도 하나는 철 및 실리콘계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900').5. An electric circuit (900, 900 ') according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the inductor elements comprises iron and a silicon based material. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 회로(900, 900')는, 상기 두 개의 인덕터 요소들의 커플링(coupling)을 형성하기 위하여, 하나의 동일 구조의 에어 갭을 두고 겹쳐지는 네 개의 반-코일(half-coil)들에 의해 형성되는 자기 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900').5. The device according to any one of the preceding claims, wherein the electric circuit (900, 900 ') has an air gap of one and the same structure to form a coupling of the two inductor elements An electric circuit (900, 900 ') characterized by comprising a magnetic circuit formed by four half-coils overlapping one another. 자동차에 탑재되어 전기 구동력을 공급하도록 설계된 전기 회로(900, 900')를 제조하는 방법에 있어서, 상기 전기 구동력은 상기 자동차의 배터리에 의해 상기 전기 회로(900, 900')에 전달되고 적어도 두 개의 셀들(901, 903; 901', 903')에 의해 변환되는 전력으로부터 얻어지며,
상기 전기 회로(900, 900')는, 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')에 흐르는 전류를 관리하는 트랜지스터에 연결된 상기 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')을 포함하고, 상기 인덕터 요소들(902, 904; 902', 904')은 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 자기 회로(1400)를 형성하게 결합되도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(900, 900')를 제조하는 방법.
A method for manufacturing an electric circuit (900, 900 ') mounted on an automobile and designed to supply an electric driving force, the electric driving force being transmitted to the electric circuit (900, 900' Is obtained from the power converted by the cells 901, 903 (901 ', 903'),
902 ', 904', 902 ', 904' coupled to a transistor that manages the current flowing in the inductor elements 902, 904; 902 ', 904'. The inductor elements 902, Characterized in that the inductor elements (902, 904; 902 ', 904') are arranged to engage to form the magnetic circuit (1400) as claimed in any one of the preceding claims. A method for fabricating a circuit (900, 900 ').
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007068392A (en) 2005-07-26 2007-03-15 Internatl Rectifier Corp Multiphase buck converter having a plurality of coupling inductors
JP2008306786A (en) 2007-06-05 2008-12-18 Daihen Corp Step-up chopper
US20090237044A1 (en) 2008-03-18 2009-09-24 Orges Gjini Bidirectional interleaved DC to DC converter utilizing positively coupled filter inductors
GB2465257A (en) 2008-11-14 2010-05-19 Ford Global Tech Llc Multiphase DC-DC converter control using single current sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007068392A (en) 2005-07-26 2007-03-15 Internatl Rectifier Corp Multiphase buck converter having a plurality of coupling inductors
JP2008306786A (en) 2007-06-05 2008-12-18 Daihen Corp Step-up chopper
US20090237044A1 (en) 2008-03-18 2009-09-24 Orges Gjini Bidirectional interleaved DC to DC converter utilizing positively coupled filter inductors
GB2465257A (en) 2008-11-14 2010-05-19 Ford Global Tech Llc Multiphase DC-DC converter control using single current sensor

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