전기자동차 12V 전장용 위상천이 ZVS 풀-브릿지 컨버터 효율 향상에 관한 연구

Abstract

본 논문은 DC 240∼430[V]의 범위에서 주어지는 전기자동차의 높은 배터리 전압을 전장품 및 보조 배터리에 공급할 수 있도록 12[V]의 낮은 전압으로 변환하는 위상천이 ZVS 풀-브릿지 컨버터의 효율 향상에 관한 연구이다. 본 연구에서는 위상천이 ZVS 풀-브릿지 컨버터가 출력의 변화에 따라 스위칭 주파수를 가변시키는 경우 시스템의 효율을 향상시킬 수 있음을 실험적으로 검증하였다. 토폴로지로써 1차측에 위상천이 풀-브릿지 컨버터를 이용하였고 2차측에는 고효율을 더 도모하기 위하여 동기정류기와 배전류 회로를 적용하였다. 1.5[kW]의 위상천이 ZVS 풀-브릿지 컨버터를 설계 및 제작하였으며, 실험을 수행하였다. 실험 결과로부터 제작한 컨버터의 정상동작을 확인하였다. 기존의 단일 주파수로 동작하는 컨버터와 비교한 결과, 제안한 가변 주파수 방법을 적용한 경우, 경부하(100[W])에서 최대 5.62[%]의 효율을 향상 시킬 수 있음을 입증하였다.; This paper deals with the efficiency improvement of a phase shift ZVS full-bridge DC-DC converter which converts high battery voltage of electric vehicles to low voltage of 12[V] for automotive electronics and auxiliary low voltage battery. In this study, it was experimentally verified that changing the switching frequency of the converter according to the variation of output power, the efficiency of the converter could be improved. As mentioned above, a phase shift ZVS full-bridge converter was selected as a power topology, and a synchronous rectifier and a double current circuit were employed on the secondary side of the converter for higher efficiency. A 1.5[kW] phase shift ZVS full-bridge converter was implemented according to design specification and tested. From the experiment results it was proved that the converter implemented showed normal operation in the steady state and the frequency changing method proposed could improve the efficiency up to 5.62[%] as the maximum value at the light load of 100[W].