[한국기술뉴스] 한국자동차연구원 박준성박사 연구팀은 배터리 전압 시스템의 효율을 높이는 양방향 직류변환장치를 개발했다. 개발된 기술은 한국자동차연구원 산학협력단을 통해 2019년 07월 02일 특허를 출원(출원번호 제1020190079448호)했다. 특허 명칭은 '양방향 직류변환장치’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

직류변환장치는 에너지저장시스템과 전기차 충전기 등 배터리 관련 응용 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 최근 기술의 발달로 인해 점점 더 넓은 출력 전압과 양방향 동작을 요구하고 있습니다. 직류변환장치는 절연이 요구되어 일반적으로 위상천이 컨버터를 많이 사용합니다. PSFC 컨버터는 가장 높은 듀티비를 갖는 최대 전압에서 효율이 높고 출력 전압이 낮아질수록 듀티비가 작아져서 순환 전류로 인해 효율이 감소하는 특징이 있습니다. 따라서 출력 전압 범위가 점점 더 넓어지면서 종래의 PSFC를 이용한 방식은 한계에 도달했습니다.

한국자동차연구원 박준성 박사 연구팀은 2단 구조의 직류변환장치를 통해 높은 전압을 출력할 수 있는 양방향 직류변환장치를 발명했습니다.

양방향 직류변환장치는 절연형 직류 변환 회로의 출력단에 비절연형 직류 변환 회로로 연결된 2단 구조입니다. 여기서 절연형 직류 변환 회로는 제어회로의 제어에 의해 제어 가능한 범위 내에서 전압을 제어합니다. 비절연형 직류 변환 회로는 절연형 직류 변환 회로의 전압의 제어 가능한 범위 내의 배터리 전압에 대해 제어회로의 영의 고정 듀티로 절연형 직류 변환의 전압을 바이 패스할 수 있습니다.

이에 비절연형 직류 변환 회로가 바이패스 동작이 수행되므로 기존의 절연형 직류 변환 회로 및 비절연형 직류 변환 회로의 상시 동작으로 인한 낮아진 전체 시스템의 효율을 고효율로 높일 수 있습니다.

즉, 절연형 직류 변환 회로와 비절연형 직류 변환 회로의 최적 효율점에서 동작시켜 모든 전압 범위에서 일정한 효율을 유지할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 전압의 전기자동차를 충전할 수 있을 것으로 기대됩니다.