KR0164480B1 - 전기자동차의 충전제어장치 - Google Patents

전기자동차의 충전제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간단한 회로구성에 의하여 전기자동차의 동력원으로 사용되는 축전지의 충전동작을 적절하게 제어하는 전기자동차의 충전제어장치에 관한 것이다. 본 발명은 상용교류전압(VAC)을 정류 및 평활하여 된 직류전원을 스위치(FET)에 의하여 단속하여 축전지(BAT)에 전기에너지를 비축시키는 전기자동차에 있어서, 축전지(BAT)의 충전전압을 검출하는 전압검출부(40) 및 내부에 소정의 듀티를 가지는 구형파 발진신호를 발생하는 발진회로를 구비하고, 전압검출부(40)로부터 제공된 축전지(BAT)의 충전전압의 크기를 판단한 후에 상기 발진신호의 듀티를 가감시켜서 스위치(FET)의 온시간을 제어하는 PWM제어부(30)를 구비한 것을 특징으로 한다. 나아가, 축전지(BAT)의 충전전압이 과전압에 대응되는 소정의 기준치이상이거나 충전시간이 소정의 기준시간에 도달한 경우에 PWM제어부(30)에 스위치(FET)를 오프시키도록 지령하는 제어신호를 출력하는 과전압검출부(70) 및 타이머회로부(50)를 더 구비시킬 수도 있다.

Description

전기자동차의 충전제어장치
제1도는 종래의 전기자동차의 충전제어장치의 제어블록도.
제2도는 본 발명의 전기자동차의 충전제어장치의 제어블록도.
제3도는 제2도에서 타이머회로부의 상세회로도.
제4도는 제2도에서 전압검출부 및 과전압검출부의 상세회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 정류부 20 : 직류전원 발생부
30 : PWM제어부 40 : 전압검출부
50 : 타이머회로부 60 : OR게이트
70 : 과전압검출부 R, R1-R5 : 저항
C, C1 : 콘덴서 D1, D2 : 발광다이오드
V1 : 기준전압원
본 발명은 전기자동차의 충전제어장치에 관한 것으로,특히 간단한 회로구성에 의하여 전기자동차의 동력원으로 사용되는 축전지의 충전동작을 적절하게 제어하는 전기자동차의 충전제어장치에 관한 것이다.
근래 들어, 무공해 에너지인 전기를 동력원으로 사용하는 자동차가 활발하게 개발되는 중인 바, 이러한 전기자동차에서는 전기를 비축하는 수단으로써 축전지를 사용하고 있다.
제1도는 종래의 전기자동차의 충전제어장치의 제어블록도이다. 제1도에 도시한 바와 같이, 종래의 전기자동차의 충전제어장치는 상용교류전압(VAC)을 정류하는 정류부(1), 정류부(1)에 의해 정류된 맥류전압을 평활하는 콘덴서(C1), 상기 평활된 직류전압으로부터 전기에너지를 공급받아 비축하는 축전지(BAT), 상기 축전지(BAT)로의 전류의 유입을 단속하는 스위치(2), 상기 축전지(BAT)로 유입되는 전류를 검출하는 전류센서(CT) 및 전류센서(CT)에 의하여 검출된 전류를 전압으로 변환하여 그 크기를 판단한 후에 스위치(2)의 온, 오프를 제어하는 제어기(3)를 구비한다. 제어기(3)는 마이크로프로세서 및 그 주변회로로 양호하게 구현되고, 스위치(2)는 전계효과 트랜지스터로 양호하게 구현된다. 전술한 구성에서, 제어기(3)는 전류센서(CT)에서 제공되는 전류량에 의거하여 축전지(BAT)의 충전전압을 판단한 후에 스위치(2)의 온시간을 가감하므로써 축전지(BAT)의 과충전을 방지하고 있다.
그러나, 전술한 구성을 가지는 종래의 전기자동차의 충전제어장치에서는 제어기로 마이크로프로세서를 사용하기 때문에 소프트웨어를 작성하는데 장기간이 소요되는 문제점 및 이에 따라 장치가 고가로 되는 문제점이 있었다. 나아가 정전기 등의 외란에 의해서 제어기가 쉽게 손상되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하드웨어적인 구성에 의하여 전기자동차의 축전지의 충전동작을 적절하게 제어하므로써 장치의 단가 및 개발소요기간이 줄어들고, 나아가 신뢰성이 향상된 전기자동차의 충전제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차의 충전제어장치는 상용교류전압을 정류 및 평활하여 된 직류전원을 스위치에 의하여 단속하여 축전지에 전기 에너지를 비축시키는 전기자동차에 있어서, 축전지의 충전전압을 검출하는 전압검출부 및 내부에 소정의 듀티를 가지는 구형파 발진신호를 발생하는 발진회로를 구비하고, 상기 전압검출부로부터 제공된 축전지의 충전전압의 크기를 판단한 후에 상기 발진신호의 듀티를 가감시켜서 상기 스위치의 온시간을 제어하는 PWM제어부를 구비한 것을 특징으로 한다. 나아가, 상기 충전제어장치는 축전지의 충전전압이 과전압에 대응되는 소정의 기준치이상일 때 PWM제어부에 상기 스위치를 오프시키도록 지령하는 제어신호를 출력하는 과전압검출부를 구비할 수도 있으며, 이외에도 충전시간이 소정의 기준시간에 도달한 경우에 PWM제어부에 상기 스위치를 오프시키도록 지령하는 제어신호를 출력하는 타이머회로부를 구비할 수도 있다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성을 상세하게 설명한다.
제2도는 본 발명의 전기자동차의 충전제어장치의 제어블록도이다. 제2도의 도시한 바와 같이, 본 발명이 적용되는 전기자동차의 충전제어장치는 상용교류전압(VAC)을 정류하기 위한 정류부(10), 정류부(10)에 의하여 정류된 맥류전압을 평활하는 콘덴서(C1), 콘덴서(C1)에 의하여 평활된 직류전압을 공급받아 전기에너지를 비축하는 축전지(BAT), 축전지(BAT)로의 전압공급을 단속하는 전계효과 트랜지스터(FET)로 이루어지는 종래의 구성에 부가하여, 정류부(10)에 의하여 정류된 맥류 전압을 소정의 크기를 가지는 직류전압으로 변환하여 회로의 각부에 동작전원(Vcc)으로 제공하는 직류전원 발생부(20), 축전지(BAT)의 충전전압을 검출하는 전압검출부(40), 전압검출부(40)에서 제공된 축전지(BAT)의 충전전압의 크기를 판단한 후에 그 결과에 따라 전계효과 트랜지스터(FET)의 온시간을 가감하는 PWM제어부(30), 전체충전시간이 소정의 기준시간을 초과할 때 PWM제어부(30)에 제어신호를 출력하여 전계효과 트랜지스터(FET)를 강제로 오프시키는 타이머회로부(50), 축전지(BAT)가 과충전될 때 PWM제어부(30)에 제어신호를 출력하여 전계효과 트랜지스터(FET)를 강제로 오프시키는 과전압검출부(70)로 이루어진다. PWM제어부(30)는 현재 시중에서 유통중에 있는 단일칩화된 집적회로로 양호하게 구현될 수가 있는데, 그 내부에는 소정의 듀티비를 가지는 구형파 발진신호를 발생하는 발진회로가 내장되어 있다. 제2도에는 미설명부호 60은 타이머회로부(50) 및 과전압검출부(70)로 부터의 출력을 논리합한 결과를 PWM제어부(30)의 해당단자(SHUT DOWN)에 출력하는 OR게이트를 나탄낸다.
제3도는 제2도에서 타이머회로부의 상세회로도이다. 제3도에 도시한 바와 같이, 타이머회로부(50)는 그 주변소자인 저항(R1 및 R2) 및 콘덴서(C1)사이의 충방전에 의하여 소정의 시간주기를 가지는 구형파신호를 발생시키는 타이머IC(51), 타이머IC(51)의 출력펄스수를 카운트하여 그 결과를 출력하는 상호 직렬연결된 두 개의 카운터(52),(53), 후단의 카운터(53)의 해당 출력단자(Q6)로부터 고전위신호가 입력될 때, 고전위신호를 출력하는 디-플립플롭(54)으로 이루어지며, 상기 디-플립플롭(54)의 출력단자(Q)는 OR게이트(60)의 입력측에 연결된다. 따라서, 타이머IC(51)의 충방전주기를 변경시키거나 카운터(52),(53)의 출력단자의 접속을 다르게 하면 충전완료 시간을 임의로 변경시킬 수가 있다. 참고적으로, 타이머IC(51)의 발진주파수는 1.44/ (R1+2R2)*C1: 에 의하여 결정된다. 제3도에서, 미설명부호 D1는 충전이 진행중인 동안에 온되는 발광다이오드를 나타내고, D2는 충전이 종료되었을 때 온되는 발광다이오드를 나타내며, 55는 논리반전소자를 나타낸다.
제4도는 제2도에서 전압검출부 및 과전압검출부의 상세회로도이다. 제4도에 도시한 바와 같이. 전압검출부(40)는 크기 축전지(BAT)의 양단에 연결되어 충전전압을 소정의 비율로 분할하는 저항들(R3-R5)로 이루어지며, 과전압검출부(70)는 그 비반전(+)단자에는 상기 저항들(R3-R5)에 의하여 분할된 전압이 인가되고, 반전(-)단자에는 기준전압 원(V1)이 접속되며, 출력단자는 상기 OR게이트(60)에 접속되는 비교기(71)로 이루어진다.
이하에는 본 발명의 전기자동차의 충전제어장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.
상용교류전원(VAC)에 축전지(BAT)를 연결한 상태에서, 직류전압 발생부(20)는 정류부(10)에 의해서 정류된 맥류전압을 소정의 크기, 예를 들어 12[V]의 안정된 직류전압으로 변환하여 PWM제어부(30)를 비롯한 장치의 각부에 동작전원(Vcc)으로 제공한다. 이에 따라, PWM제어부(30)내에 구비된 발진회로에서는 소정의 주파수 및 듀티를 가지는 구형파 발진신호를 발생시킨다. 한편, 대략 50㎂의 전류(형명 3525인 PWMIC의 경우)가 PWM제어부(30)의 외부에 연결되는 콘덴서에 가해지는데, 이러한 콘덴서의 양단전압에 의하여 PWM제어부(30)가 동작하며, 그 출력에 의하여 전계효과 트랜지스터(FET)가 온되어 축전지(BAT)에 전류가 유입되기 시작한다. 이렇게 하여 축전지(BAT)의 충전이 개시되면, 전압검출부(40)에서는 축전지(BAT)의 충전전압을 검출하여 PWM제어부(30)에 제공하고, PWM제어부(30)에서는 상기 충전전압의 크기를 판단하고 그 결과에 따라 상기 발진회로에서 발생된 구형파 펄스신호의 듀티를 가감시키므로써 축전지(BAT)에 유입되는 전류량을 제어한다. 즉, 축전지(BAT)의 충전전압이 높은 경우에는 전계효과 트랜지스터(FET)의 온기간을 상대적으로 감소시켜서 축전지(BAT)에 단시간동안 전류를 흘리고, 축전지(BAT)의 충전전압이 낮은 경우에는 전계효과 트랜지스터(FET)의 온기간을 상대적으로 증가시켜서 축전지(BAT)에 장시간동안 전류를 흘린다. 이렇게 하여 충전이 진행되는 도중에 과충전이 되면, 과전압검출부(70)에서는 이를 비교기(55)를 통하여 검출하여 그 결과, 즉 고전위신호를 OR게이트(60)를 경유하여 PWM제어부(30)에 출력한다. 이렇게 되면, PWM제어부(30)에서는 전계효과 트랜지스터(FET)를 강제로 오프시키므로써 과충전을 방지한다. 나아가, 타이머회로부(50)는 축전지(BAT)에 충전이 개시되는 시점부터 시간을 계시하는데, 전체충전시간이 정해진 값을 도과하면 이를 알리는 신호, 즉, 고전위신호를 OR게이트(60)를 경유하여 PWM제어부(30)에 출력한다. 이렇게 되면, PWM제어부(30)에서는 전계효과 트랜지스터(FET)를 강제로 오프시키므로써 과충전으로 인한 축전지(BAT)의 열화 및 파손을 방지한다. 한편, 충전이 진행중인 동안에는 디-플립플롭(54)의 출력(Q)이 저전위상태가 되어 발광다이오드(D1)는 온되는 반면에 발광다이오드(D2)는 오프된다. 그러나, 상기한 충전시간이 경과하면, 디-플립플롭(54)의 출력(Q)은 고전위상태가 되어 발광다이오드(D1)는 오프되는 반면에 발광다이오드(D2)는 온되므로써 충전이 종료되었음이 사용자에게 알려준다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 전기자동차의 충전제어장치에 따르면, 장치가 단지 하드웨어적인 구성에 의하여 구현되기 때문에 제조단가가 절감되고, 개발에 소요되는 기간이 단축되는 효과가 있다. 나아가, 정전기등의 외부 영향에 강하기 때문에 그만큼 안정적인 동작을 하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 상용교류전압(VAC)을 정류 및 평활하여 직류전원으로 변환하는 정류부(10) 및 평활콘덴서(C1)와, 상기 정류부(10) 및 평활콘덴서(C1)로부터 공급되는 직류전원의 흐름을 단속하여 축전지(BAT)의 충전량을 조절하는 상기 축전지(BAT)의 입력 단측에 접속된 스위치(FET)와, 상기 스위치(FET)를 통하여 충전되는 상기 축전지(BAT)의 충전전압을 검출하는 전압검출부(40)와, 상기 전압검출부(40)의 충전전압이 과전압에 대응되는 소정의 기준치 이상일 때 과전압임을 검출하는 과전압검출부(70)가 구성된 전기자동차에 있어서, 그 내부에 소정의 듀티를 가지는 구형파 발진신호를 발생하는 발진회로를 구비하고 상기 전압검출부(40)로부터 제공된 상기 축전지(BAT)의 충전전압의 크기를 판단한 후에 상기 발진신호의 듀티를 가감시켜 스위치(FET)의 온시간을 제어하므로서 상기 축전지(BAT)의 충전량을 조절하는 PWM제어부(30)와, 충전동작시 카운트동작하여 그 카운트된 시간이 상기 축전지(BAT)의 충전완료를 판단하는 충전완료시간에 도달하면 상기 축전지(BAT)가 과충전되지 않도록 상기 스위치(FET)의 오프를 요구하는 신호를 출력하는 타이머회로부(50)와, 상기 타이머회로부(50)로부터 상기 스위치(FET)의 오프를 요구하는 신호가 입력되거나 상기 과전압검출부(70)로부터 과전압 검출신호가 입력되면 상기 PWM제어부(30)에 의해 상기 스위치(FET)가 오프되어 상기 축전지(BAT)가 과충전되지 않도록 상기 타이머회로부(50) 및 과전압검출부(70)가 입력측에 결선되고 상기 PWM제어부가 출력측에 결선된 OR게이트(60)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전제어장치.
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