This paper proposes a 3.3-kW bi-directional EV charger with V2G and V2H functions. The bi-directional EV charger consists of a DC-DC converter and a DC-AC inverter. The proposed EV charger is suitable for wide battery voltage control due to the two-stage configuration of the DC-DC converter. By employing a fixed-frequency series loaded resonant converter as the isolated DC-DC converter, zero-current-switching can be achieved regardless of battery voltage variation, load variation, and power flow. A 3.3-kW prototype of the proposed EV charger has been built and verified with experiments, and indicates a maximum efficiency of 94.39% and rated efficiency of 94.23%.
A single and three phase-compatible single-stage EV charger without electrolytic capacitor is proposed in this study. DC battery-charging current is inherently guaranteed in the three-phase grid due to three output currents with a phase shift of 120° between each other. The proposed EV charger can provide a DC battery charging current for the single-phase grid through the integrated active power decoupling circuit without using additional switches. The proposed EV charger ensures ZVS turn-on of all switches with wide grid and battery voltage ranges. The 11 kW prototype of the proposed EV charger demonstrates a peak efficiency of 97.01% and a power density of 5.58 kW/L.
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.
This paper presents a novel application of LCC resonant converter for 60kW EV fast charger and describes development of the high efficiency 60kW EV fast charger. The proposed converter has the advantage of improving the system efficiency especially at the rated load condition because it can reduce the conduction loss by improving the resonance current shape as well as the switching loss by increasing lossless snubber capacitance. Additionally, the simple gate driver circuit suitable for proposed topology is designed. Distinctive features of the proposed converter were analyzed depending on the operation modes and detail design procedure of the 10kW EV fast charger converter module using proposed converter topology were described. The proposed converter and the gate driver were identified through PSpice simulation. The 60kW EV fast charger which generates output voltage ranges from 50V to 500V and maximum 150A of output currents using six parallel operated 10kW converter modules were designed and implemented. Using 60kW fast charger, the charging experiments for three types of high-capacity batteries were performed which have a different charging voltage and current. From the simulation and experimental results, it is verified that the proposed converter topology can be effectively used as main converter topology for EV fast charger.
Recent environmental pollutions have intensified the need to develop zero emission vehicles. The most effect method of such solutions is EV. EV is high energy efficiency, easy to maintain, repair and is possible to make high performance control. However, because energy density of batteries is constrained and the distance covered one charge is short range. Also because EV has disadvantage of poor accelation ability, development of high performance battery is required for large scale use of EV. EV charger analogous to gas apparatus must also be developed immediately. Charger is discriminate between on-vehicle type and off-vehicle type. As off-vehicle type is able to charge fast and safe, inductive charging is considered. This paper aims to develope off-vehicle inductive charging system. Therefore, it achieved power factor correction converter, high frequency DC/AC inverter control algorithm development which gives proof validity through simulation and formulated the basic concept of high frequency transformer design for inductive charging.
In this paper, a 50-kW high-efficiency modular fast charger for both electric vehicle (EV) and neighborhood electric vehicle (NEV) is proposed. The proposed fast charger consists of five 10-kW modules to achieve fault tolerance, ease of thermal management, and reduce component stress. Three-level topologies for both AC-DC and DC-DC converters are employed to use 600V MOSFET, resulting in ease of component selection and increase in switching frequency. The proposed three-level DC-DC converter with coupled inductor and its hybrid switching method can reduce the circulating current under wide output voltage range. A 50-kW prototype of the proposed fast charger was developed and tested to verify the validity of the proposed concept. Experimental results show that the proposed fast charger achieves a rated efficiency of 95.2% and a THD of less than 3%.
This paper proposes a single-stage interleaved soft-switching electrolytic capacitor-less EV charger with reduced component count and simple circuit structure. The proposed charger achieves ZVS turn-on of all switches and ZCS turn-off of all diodes without regard to voltage and load variation. It achieves high power density even without an input filter due to CCM operation and bulky electrolytic capacitors and without a low-frequency component in the transformer. A 2 kW prototype of the proposed charger with sinusoidal charging is built and tested to verify the validity of the proposed operation.
기존의 고정형 EV(electric vehicle) 충전기는 이용률이 증가하게 되면 충전 인프라 설비 부족으로 인해 사용자의 충전 대기시간이 길어지는 불편함이 발생할 수 있고, EV 충전기를 증설하는 경우, 배전선로(지중) 증설비용 및 선로의 전압강하로 인한 전력품질 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 해결하고, EV 충전기 부족으로 인한 불편함을 해결할 수 있는 EV용 이동형 전원공급장치(movable power supply device, MPSD)를 제안한다. 제안한 MPSD는 태양광전원부, 에너지저장부, EV용 충전기부, 감시제어부로 구성되고, 사용자의 환경요소에 따라 MPSD를 유연하게 이용할 수 있도록 3가지 운용모드로 나눌 수 있다. 또한, 경제성 평가 모델링을 비용요소와 편익요소로 구분한다. 여기서, MPSD의 비용요소로는 태양광전원부, 에너지저장부, EV 충전기부, 감시제어부의 설비비용과 기존의 EV 충전기 설비비용, 배전선로 증설비용, 기존의 EV 충전기 운용비용등의 편익요소로 구성되며, 이를 바탕으로 현재 가치 환산법을 사용하여 경제성을 평가한 결과, MPSD가 기존의 고정형 EV 충전기보다 유리함을 알 수 있었고, 설치지점의 거리에 따라 편익이 크게 좌우함을 확인하였다.
This study proposes an electric vehicle (EV) smart panel board and its control method on the basis of charging scheduling. The proposed system consists of batteries, a three-phase battery charger, three single-phase inverters, transfer switches for electric power distribution, and a controller. The three-phase battery charger usually charges the batteries at midnight when electric rates are cheap and in light load. When the electric power consumption of the EV standard chargers connected to one phase of the power line is relatively large or when a blackout occurs, the electric power stored in the battery is supplied by discharging through the inverters to the EV standard chargers. As a result, the value of peak load and the charging electric power quantity supplied from a utility grid are reduced, and the current unbalance is improved. The usefulness of the proposed system is confirmed through simulations, experiments, and case studies.
Recently, electric vehicles are gaining popularity among many domestic and foreign users due to their eco-friendly advantages of reducing fine dust and environmental greenhouse gases. As the demand and supply of electric vehicles increase, the demand for electric vehicle charging infrastructure is also growing together. Many users are experiencing inconvenience due to poor charging infrastructure, which makes them hesitant to buy electric vehicles. Research on the user experience of chargers in apartment complexes, a common residential type in Korea, is being conducted somewhat, but research on the design of electric vehicle charging devices in public places is insufficient. The purpose of this research is to identify user requirements and complaints based on the product design of the electric vehicle charger in public places and propose a new electric vehicle product design concept that meets the requirements. The research method understood the charging base and status of electric vehicles in public places through literature research and examined and analyzed the characteristics and problems of product design cases that improved the charging problem of electric vehicles recently released in the market. It is intended to identify and analyze the problems of the charging device product design through user interviews, a qualitative research method, and based on this, it is intended to propose a user-centered product design concept that improves major complaints.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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