KR100992421B1 - Battery chager of electric car - Google Patents

Battery chager of electric car Download PDF

Info

Publication number
KR100992421B1
KR100992421B1 KR1020100044889A KR20100044889A KR100992421B1 KR 100992421 B1 KR100992421 B1 KR 100992421B1 KR 1020100044889 A KR1020100044889 A KR 1020100044889A KR 20100044889 A KR20100044889 A KR 20100044889A KR 100992421 B1 KR100992421 B1 KR 100992421B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
power
switching
battery
charging
Prior art date
Application number
KR1020100044889A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김정태
Original Assignee
주식회사 수성
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 수성 filed Critical 주식회사 수성
Application granted granted Critical
Publication of KR100992421B1 publication Critical patent/KR100992421B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

PURPOSE: A complex charging device for rapidly charging a battery of an electric vehicle is provided to reduce impact applied to a battery by slowing changing the size of the initial power of a pulse wave. CONSTITUTION: A first smoothing unit(10) changes commercial AC power to DC power. A switching unit(20) switches the output power of the first smoothing unit. A transformer(T1) transforms the output power of the switching unit. A second smoothing unit(30) smooths the output power of the transformer. A discharging unit(50) supplies charging power to the battery by discharging the part of the output power of the second smoothing unit. A controller(90) controls the waveform of the charging power supplied to the battery by controlling the discharge of the discharging unit and the switching of the switching unit.

Description

전기 자동차용 배터리 급속 복합 충전장치{Battery Chager of electric car}Battery fast composite charger for electric vehicles {Battery Chager of electric car}

본 발명은 전기 자동차의 배터리를 충전하는 충전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 납 축전지, 젤타입 축전지, 리튬 축전지, 리튬폴리머 축전지 등의 다양한 종류의 배터리를 충전할 수 있는 복합형 충전장치이면서 빠른 시간에 충전이 가능한 급속 충전장치이고, 또한, 다양한 파형의 충전전원 구현이 가능하고, 특히 펄스파의 충전전원으로 충전시 펄스파 전단부의 크기 변화를 완만히 하여 배터리에 가해지는 충격을 완화한 전기 자동차용 급속 복합 충전장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging device for charging a battery of an electric vehicle. More particularly, the present invention relates to a charging device for charging a battery of various types such as a lead storage battery, a gel type battery, a lithium storage battery, a lithium polymer battery, and a fast battery. It is a quick charging device that can be charged in time, and can realize a charging power of various waveforms, and in particular, an electric vehicle that moderates the impact on the battery by smoothly changing the size of the pulse wave front end when charging with the pulse wave charging power. It relates to a quick compound charging device for.

자동차의 연료는 오일이나 가스가 주로 사용되는데, 이들 연료는 매연, 이산화탄소 등을 발생시켜 환경오염과 지구 온난화를 유발하고 있으며, 연료의 비용도 계속해서 상승하는 추세에 있어 운전자에게 큰 부담이 되고 있는 실정이다.
Oil and gas are mainly used as fuels for automobiles. These fuels generate soot and carbon dioxide, causing environmental pollution and global warming, and fuel costs continue to rise. It is true.

이에 최근에는 전기를 연료로 하는 전기 자동차의 개발이 활발히 이루어지고 있다. In recent years, the development of electric vehicles using electricity as fuel has been actively performed.

전기 자동차는 자동차에 장착된 배터리의 전원을 이용하여 운행되는 자동차로서, 자동차를 운행하여 배터리가 방전되면 충전을 하여야 한다. An electric vehicle is a vehicle that is driven by the power of a battery installed in the vehicle. When the vehicle is driven and the battery is discharged, it must be charged.

전기 자동차가 개발되어 출시 된지 얼마 되지 아니하고, 소비자에게 널리 보급이 되지 않은 관계로, 현재 전기 자동차용 배터리를 충전하는 충전장치에 관한 기술이 많지 않은 상황이다. Since electric vehicles have been developed and released in a short time and are not widely distributed to consumers, there are not many technologies related to charging devices for charging electric vehicle batteries.

전기 자동차의 배터리는 납 축전지, 젤타입 축전지, 리늄 축전지, 리튬폴리머 축전지 등의 배터리가 사용될 것이다. The battery of the electric vehicle will be a battery such as lead acid battery, gel type battery, lithium battery, lithium polymer battery.

그리고 전기 자동차용 배터리 충전장치는 배터리를 보다 빨리 충전시켜야 소비자의 욕구를 만족시킬 수 있을 것이다.
And the battery charger for an electric vehicle will be able to satisfy the needs of consumers to charge the battery faster.

본 발명은 현재 활발히 개발되고 있는 전기 자동차의 배터리를 충전시키는 충전장치를 제공함을 목적으로 하고, 특히 급속 충전이 가능하고 다양한 종류의 배터리를 충전시킬 수 있으며, 다양한 파형의 충전전원의 구현이 가능하고, 펄스파 충전전원의 경우 펄스파 전단부의 크기 변화를 완만히 하여 배터리에 가해지는 충격을 완화시킨 전기 자동차용 배터리 급속 복합 충전장치를 제공함을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a charging device for charging a battery of an electric vehicle that is currently being actively developed, and in particular, it is possible to rapidly charge and to charge a variety of batteries, it is possible to implement a variety of charging power source In the case of a pulse wave charging power source, an object of the present invention is to provide a rapid battery charging apparatus for an electric vehicle, which moderates a change in the size of a pulse wave front end to mitigate a shock applied to a battery.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 금속 복합 충전장치는 The battery metal composite charging device for an electric vehicle according to the present invention for achieving the above object is

입력되는 상용 교류전원을 직류전원으로 변환하는 제1평활부;A first smoothing unit converting the input commercial AC power into DC power;

상기 제1평활부의 출력전원을 스위칭하는 스위칭부;A switching unit for switching the output power of the first smoothing unit;

상기 스위칭부의 출력전원을 변압하는 트랜스포머;A transformer for transforming the output power of the switching unit;

상기 트랜스포머의 출력전원을 평활하는 제2평활부;A second smoothing unit which smoothes the output power of the transformer;

상기 제2평활부의 출력전원 일부를 방전하여 충전전원을 배터리로 공급하는 방전부;A discharge unit configured to discharge a portion of the output power of the second smoothing unit to supply charging power to a battery;

상기 스위칭부의 스위칭과 상기 방전부의 방전을 제어하여 배터리로 공급되는 충전전원의 파형을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어진다.
And a control unit for controlling the waveform of the charging power supplied to the battery by controlling the switching of the switching unit and the discharge of the discharge unit.

그리고 상기 방전부의 출력 충전전원을 평활하고 오버슈트를 제거하여 배터리고 공급하는 출력보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
And an output protection unit for smoothing the output charging power of the discharge unit and removing the overshoot to supply the battery.

상기 제어부의 제어에 의해 스위칭제어전원을 생성하여 상기 스위칭부로 공급하는 스위칭제어전원생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
And a switching control power generation unit configured to generate a switching control power supply under the control of the control unit and supply the switching control power supply to the switching unit.

상기 방전부는 상기 제2평활부의 출력전원을 스위칭하여 펄스파를 생성하는 펄스파 트랜지스터와, The discharge unit comprises a pulse wave transistor for generating a pulse wave by switching the output power of the second smoothing unit;

상기 펄스파 트랜지스터의 출력전원 일부를 스위칭하여 방전시키는 방전 트랜지스터를 포함하여 이루어지고, And a discharge transistor for discharging by switching a part of the output power of the pulse wave transistor,

상기 제어부는 상기 펄스파 트랜지스터 및 방전 트랜지스터의 스위칭을 제어하여, 배터리로 공급되는 충전전원의 전단부 크기 변화는 완만히 이루어지고, 후단부 크기 변화는 급격히 이루어지도록(도3참조) 하는 것을 특징으로 한다.
The control unit controls the switching of the pulse wave transistor and the discharge transistor, so that the front end size change of the charging power supplied to the battery is made smoothly, and the rear end size change is made rapidly (see FIG. 3). .

본 발명에 따른 전기자동차용 배터리 충전장치는 빠른 충전이 가능하고, 다양한 파형의 충전전원의 구현이 가능하여 다양한 종류의 배터리를 충전할 수 있고, 펄스파 충전전원으로 충전하는 경우 펄스파의 전단부 크기 변화를 완만히 하여 충전시 배터리에 가해지는 충격을 완화하여 배터리의 수명이 단축되거나 소손되는 것을 방지한 배터리 급속 복합 충전장치로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.
The battery charging device for an electric vehicle according to the present invention can be quickly charged, and can implement various types of charging power to charge various kinds of batteries, and when charging with pulse wave charging power, the front end of the pulse wave It is a battery quick composite charging device that moderately changes in size to alleviate the impact on the battery during charging to prevent shortening or burnout of the battery life, it is a very useful invention for industrial development.

도 1 은 본 발명에 따른 배터리 충전장치의 블록 구성도이고,
도 2a,b 는 도1의 구체적인 회로도이고,
도 3 은 입력 상용 교류전원이 충전전원으로 변환되는 파형의 변화를 도시한 것이고,
도 4 는 본 발명에서 구현이 가능한 여러 종류의 충전전원 파형의 일례를 도시한 것이다. 1 is a block diagram of a battery charging apparatus according to the present invention,
2A and 2B are detailed circuit diagrams of FIG.
Figure 3 shows the change in waveform that the input commercial AC power is converted to charging power,
4 illustrates an example of various types of charging power waveforms that can be implemented in the present invention.

도면에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 전기 자동차 배터리 급속 복합 충전장치는 제1평활부(10), 스위칭부(20), 트랜스포머, 제2평활회로, 방전부(50), 출력보호부(80), 제어부(90), 스위칭제어전원생성부(60), 피드백부(40), 온도센서(70)를 포함하여 이루어진다.
As shown in the drawings, the electric vehicle battery rapid composite charging apparatus according to the present invention includes a first smoothing unit 10, a switching unit 20, a transformer, a second smoothing circuit, a discharge unit 50, and an output protection unit 80. , The control unit 90, a switching control power generation unit 60, a feedback unit 40, and a temperature sensor 70.

상용 교류전원이 입력되는 입력단에는 과전압이나 과전류가 인가되는 경우 이를 차단하여 보호하는 퓨즈(F1)와 써지옵저버(TNR1)가 각각 입력단에 직렬과 병렬로 연결되어 있다. A fuse (F1) and a surge observer (TNR1) are respectively connected to the input terminal in series and parallel to the input terminal to which commercial AC power is input to block and protect against overvoltage or overcurrent.

그리고 상기 퓨즈(F1)와 써지옵저버(TNR1) 사이에는 배터리 충전을 온/오프, 즉, 충전 시작 또는 중단시키는 릴레이(RY1-1, RY3-1)가 연결되어 있다. 그리고 릴레이(RY1-1, RY3-1)를 보호하기 위한 저항(R1)이 릴레이에 병렬 연결되어 있다.
The relays RY1-1 and RY3-1 are connected between the fuse F1 and the surge observer TNR1 to turn on / off battery charging, that is, start or stop charging. A resistor R1 for protecting the relays RY1-1 and RY3-1 is connected in parallel with the relay.

상기 제1평활부(10)는 입력되는 상용 교류전원을 평활하여 직류전원으로 변환한다. The first smoothing unit 10 smoothes the input commercial AC power and converts the DC power into DC power.

상기 제1평활부(10)는 캐패시터(C1,C2,C4,C5), 라인필터(LF1,LF2), 다이오드(BD1)를 포함하여 이루어진다. The first smoothing unit 10 includes capacitors C1, C2, C4 and C5, line filters LF1 and LF2, and a diode BD1.

상기 캐패시터(C1,C2,C4,C5)는 입력전원을 평활하여 직류화하고, 상기 라인필터(LF1,LF2)는 입력전원에 포함되어 있는 노이즈를 제거하고, 상기 다이오드(BD1)는 입력전원을 전파정류한다.
The capacitors C1, C2, C4, and C5 smooth the input power and direct current, the line filters LF1 and LF2 remove noise included in the input power, and the diode BD1 supplies the input power. Full-wave rectification.

상기 스위칭부(20)는 제1평활부(10)에서 출력되는 직류전원을 스위칭하여 펄스파를 만든다. The switching unit 20 generates a pulse wave by switching the DC power output from the first smoothing unit 10.

상기 스위칭부(20)는 상기 제1평활부(10)의 출력전원으로 충전되는 충전 캐패시터(C6)와, The switching unit 20 is a charging capacitor (C6) is charged with the output power of the first smoothing unit 10,

상기 충전 캐패시터를 보호하는 저항(R2)와, A resistor (R2) for protecting the charging capacitor;

상기 제어부(90)에 의해 온오프(즉, 스위칭)되어 상기 충전 캐패시터(C6)에 충전된 전원을 방전하여 펄스파를 생성하여 트랜스포머(T1) 1차측으로 공급하는 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4)와, Switching transistors Q1, Q2, and Q3 that are turned on and off (i.e., switched) by the controller 90 to discharge the power charged in the charging capacitor C6 to generate pulse waves and supply them to the primary side of the transformer T1. Q4),

상기 각 스위칭 트랜지스터에 병렬연결되어 보호하는 각종 전자소자(다이오드(D1~D4), 저항(R4~R7), 다이오드(D1~D4))를 포함하여 이루어진다.It includes a variety of electronic devices (diodes D1 to D4, resistors R4 to R7, and diodes D1 to D4) connected and protected in parallel with each switching transistor.

상기 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4)로는 대전력에 적합하고 안정적인 FET 또는 IGBT가 바람직하다.
The switching transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 are preferably FETs or IGBTs suitable for high power.

상기 트랜스포머(T1)는 상기 스위칭부(20)에서 스위칭된 펄스파를 변압(승압 또는 강압)한다. 일반적으로 220V의 상용 교류전원을 입력전원으로 사용할 것이므로 승압 보다는 강압이 될 것이다.
The transformer T1 transforms (steps up or down) the pulse wave switched by the switching unit 20. Generally, 220V commercial AC power will be used as input power, so it will be step-down rather than boost.

상기 제2평활회로는 트랜스포머의 2차측 출력전원을 평활한다. The second smoothing circuit smoothes the secondary output power of the transformer.

상기 제2평활부(30)는 트랜스포머의 2차측 출력전원을 정류하는 다이오드(D21,D23)와, 상기 다이오드(D21,D23)에 병렬 연결된 저항(R21,R22) 및 캐패시터(C21,C22)와, The second smoothing part 30 includes diodes D21 and D23 rectifying the secondary output power of the transformer, resistors R21 and R22 and capacitors C21 and C22 connected in parallel to the diodes D21 and D23. ,

상기 다이오드(D21,D23)를 통해 정류된 전원의 노이즈를 제거하고 평활하는 코일(L21)과 캐패시터(C23,C24)를 포함하여 이루어진다.
It comprises a coil (L21) and capacitors (C23, C24) to remove and smooth the noise of the power rectified through the diode (D21, D23).

상기 스위칭부(20), 트랜스포머 및 제2평활부(30)는 공진형 풀 브릿지 에스엠피에스(Full-bridge SMPS)의 일종으로서, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략한다.
The switching unit 20, the transformer, and the second smoothing unit 30 are a kind of a resonance full bridge SMPS, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 피드백부(40)는 상기 제2평활부(30)에 연결되어 제2평활부(30)의 출력전원을 감지하여 상기 제어부(90)로 피드백시킴으로써, 상기 제어부(90)가 상기 스위칭부(20)의 스위칭을 제어하여 설정된 파형과 크기의 전원이 제2평활부(30)에서 지속적으로 출력되도록 한다. The feedback unit 40 is connected to the second smoothing unit 30 to sense the output power of the second smoothing unit 30 and feeds it back to the control unit 90, whereby the control unit 90 controls the switching unit ( 20) to control the switching so that the power of the set waveform and size is continuously output from the second smoothing unit (30).

상기 피드백부(40)는 병렬 연결된 다수의 저항(R23,R24,R25)으로 구성된다.
The feedback unit 40 includes a plurality of resistors R23, R24, and R25 connected in parallel.

상기 방전부(50)는 상기 제2평활부(30)의 출력전원 중 일부를 방전시킨다. 다시 말해 출력전원 중 일부 전원이 방전된 충전전원을 배터리로 공급하여 배터리를 충전시킨다. The discharge part 50 discharges a part of the output power of the second smoothing part 30. In other words, the battery is charged by supplying a charging power in which some of the output power is discharged to the battery.

상기 방전부(50)는 상기 제2평활부(30)의 출력전원을 스위칭하여 펄스파를 생성하는 펄스파 트랜지스터(Q5)와, The discharge unit 50 is a pulse wave transistor (Q5) for generating a pulse wave by switching the output power of the second smoothing unit 30,

상기 펄스파 트랜지스터(Q5)의 출력전원을 스위칭하여 일부 전원을 그라운드로 방전시키는 방전 트랜지스터(Q6)를 포함하여 이루어진다. And a discharge transistor Q6 for switching the output power of the pulse wave transistor Q5 to discharge some power to ground.

상기 펄스파 트랜지스터(Q5)와 방전 트랜지스터(Q6)의 스위칭은 상기 제어부(90)에 의해 제어된다. The switching of the pulse wave transistor Q5 and the discharge transistor Q6 is controlled by the controller 90.

상기 펄스파 트랜지스터(Q5)는 차단(OFF)되어 있을 때에는 상기 제2평활부(30)의 출력전원을 차단하고, 도통(ON)되어 있는 구간(시간)에서만 상기 제2평활부(30)의 출력전원이 출력되도록 하여 펄스파를 생성하고, When the pulse wave transistor Q5 is turned off, the output power of the second smoothing portion 30 is cut off, and the second smoothing portion 30 of the second smoothing portion 30 is only turned on. Generate the pulse wave by outputting power,

상기 방전 트랜지스터(Q6)는 도통(ON)되어 있을 때에 상기 펄스파 트랜지스터(Q5)에서 출력되는 펄스파 전원의 일부를 그라운드로 방전시켜 펄스파의 전원을 설정된 파형의 충전전원으로 변환시켜 배터리로 공급한다.
The discharge transistor Q6 discharges a part of the pulse wave power output from the pulse wave transistor Q5 to ground when it is turned on, and converts the pulse wave power into the charging power of the set waveform and supplies it to the battery. do.

본 발명은 도3 및 도4에서 보는 바와 같이 스위칭부(20)와 방전부(50)에 의해 다양한 파형의 충전전원의 구현이 가능하다. 특히, 도3에 도시된 바와 같이 상기 펄스파 트랜지스터(Q5)로 펄스파를 생성하되 각 펄스파의 초기 전원 일부를 방전시켜 각 펄스파의 초기 전원 크기의 변화가 완만히 이루어지도록 하여 배터리에 가해지는 충격을 완화하고, 각 펄스파의 후기 전운 크기의 변화는 완만히 이루어지도록 하여 충전 효율을 높인다.
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the switching unit 20 and the discharging unit 50 may implement a charging power having various waveforms. In particular, as shown in FIG. 3, the pulse wave is generated by the pulse wave transistor Q5, but a part of the initial power of each pulse wave is discharged so that the change in the initial power magnitude of each pulse wave is smoothly applied to the battery. The shock is alleviated, and the change in the magnitude of the late cloud shape of each pulse wave is made smoothly to increase the charging efficiency.

상기 출력보호부(80)는 상기 제2평활부(30)와 방전부(50)를 거쳐 생성된 충전전원을 평활하고 노이즈를 제거하여 배터리로 공급한다. The output protection unit 80 smoothes the charging power generated through the second smoothing unit 30 and the discharging unit 50 and removes noise to supply the battery to the battery.

상기 출력보호부(80)는 방전부(50)의 출력 충전전원을 평활하는 캐패시터(C25,C26)와, 상기 캐패시터(C25,C26)에서 평활된 충전전원에 포함된 써지전원(즉, 오버슈트전원)을 제거하는 코일(WB)과, 코일(WB)을 통과한 충전전원을 정류하는 다이오드(D25)를 포함하여 이루어진다.
The output protection unit 80 includes capacitors C25 and C26 for smoothing the output charging power of the discharge unit 50, and surge power included in the charging power smoothed by the capacitors C25 and C26 (that is, overshoot). And a diode D25 for rectifying the charging power passing through the coil WB.

상기 온도센서(70)는 충전되는 배터리의 온도를 감지하여 제어부(90)로 전송한다.
The temperature sensor 70 detects the temperature of the battery being charged and transmits the temperature to the controller 90.

상기 스위칭제어전원생성부(60)는 상기 제어부(90)의 제어에 의해 스위칭제어전원을 생성하여 상기 스위칭부(20)의 각 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4)로 공급하여 스위칭 트랜지스터의 스위칭을 제어한다. 다시 말해, 생성되는 스위칭제어전원을 각 스위칭 트랜지스터의 게이트단자와 소스단자 간의 기동전압으로 인가하여 트랜지스터를 도통시킨다. The switching control power generation unit 60 generates a switching control power under the control of the control unit 90 and supplies the switching control power supply to each of the switching transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 of the switching unit 20 to supply the switching transistor. Control switching. In other words, the generated switching control power is applied as a starting voltage between the gate terminal and the source terminal of each switching transistor to conduct the transistor.

물론, 스위칭제어전원생성부(60)를 없이 직접 제어부(90)가 각 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4)의 스위칭(온,오프)를 제어할 수도 있지만, 보다 정밀한 제어를 위해 스위칭제어전원생성부(60)를 구비하였다. Of course, the control unit 90 may directly control the switching (on, off) of each switching transistor (Q1, Q2, Q3, Q4) without the switching control power generation unit 60, the switching control for more precise control The power generation unit 60 was provided.

상기 스위칭제어전원생성부(60)는 상기 제어부(90)의 제어에 의해 일정한 크기의 전압을 출력하는 레귤레이터(SU11, SU12)와,The switching control power generation unit 60 is a regulator (SU11, SU12) for outputting a voltage of a constant magnitude under the control of the control unit 90,

상기 레귤레이터의 출력전압을 강압하는 트랜스포머(DT1, DT2)와, Transformers DT1 and DT2 for stepping down the output voltage of the regulator;

다이오드(SD3~SD10), 저항(SR6~SR17), 트랜지스터(Q7~Q12), 제너다이오드(ZD23~ZD26)의 조합으로 이루어지고, 상기 트랜스포머(DT1, DT2)의 출력전압을 정류하여 기동전압으로서 스위칭제어전원을 생성하여 각 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4)의 게이트단자와 소스단자 간에 인가하는 정류부를 포함하여 이루어진다.
Composed of a combination of diodes SD3 to SD10, resistors SR6 to SR17, transistors Q7 to Q12, and zener diodes ZD23 to ZD26, rectifying the output voltages of the transformers DT1 and DT2 as starting voltages. It includes a rectifying unit for generating a switching control power supply and apply between the gate terminal and the source terminal of each switching transistor (Q1, Q2, Q3, Q4).

상기 제어부(90)는 온도센서(70)가 감지한 온도를 입력받고, 상기 제2평활부(30)의 출력전원을 피드백부(40)를 통해 입력받고, 이를 바탕으로 설정된 충전전원의 파형이 지속적으로 배터리로 공급되어 배터리가 충전되도록 한다. The control unit 90 receives the temperature sensed by the temperature sensor 70, receives the output power of the second smoothing unit 30 through the feedback unit 40, and the waveform of the charging power set based on this is Constantly supplied to the battery to allow the battery to charge.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 제어부(90)는 In more detail, the control unit 90

온도센서(70)에서 감지한 배터리의 온도에 따라 충전을 지속할 것인지 여부를 제어하고, Control whether to continue charging according to the temperature of the battery detected by the temperature sensor 70,

피드백부(40)에서 감지한 제2평활부(30)의 출력전원을 입력받아 상기 스위칭부(20)의 스위칭을 제어하여 제2평활부(30)가 설정된 크기와 파형의 출력전원을 지속적으로 출력하도록 하고, The output power of the second smoothing unit 30 sensed by the feedback unit 40 is input to control the switching of the switching unit 20 so that the second smoothing unit 30 continuously outputs the output power of the set size and waveform. Output it,

방전부(50)의 방전을 제어하여 설정된 충전전원의 파형이 지속적으로 배터리로 공급되도록 한다. The discharge of the discharge unit 50 is controlled so that the waveform of the set charging power is continuously supplied to the battery.

상기 제어부(90)는 스위칭부(20)의 각 스위칭 트랜지스터들(Q1,Q2,Q3,Q4)의 스위칭을 제어하여 이들 출력파형의 듀티비를 조절하고, 방전부(50)의 펄스파 트랜지스터(Q5)의 스위칭을 제어하여 충전전원 파형의 주기(펄스폭)을 조절하고, 방전 트랜지스터(Q6)의 스위칭을 제어하여 충전전원 파형의 형상을 조절한다. The controller 90 controls the switching of each of the switching transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 of the switching unit 20 to adjust the duty ratio of these output waveforms, and the pulse wave transistor of the discharge unit 50 ( The switching of Q5) is controlled to adjust the period (pulse width) of the charging power waveform, and the switching of the discharge transistor Q6 is controlled to adjust the shape of the charging power waveform.

그리하여 본 발명에 따른 충전장치는 도3과 도4에 도시되어 있는 다양한 형상의 파형이 충전전원으로 구현이 가능하다.
Thus, in the charging device according to the present invention, the waveforms of various shapes shown in FIGS. 3 and 4 may be implemented as charging power.

도3은 본 발명의 충전장치로 구현이 가능한 충전전원의 파형 일례를 도시한 것으로서, 입력 상용 교류전원이 충전전원으로 변화되는 과정의 파형변화를 도시한 것이다. 참고로, 도3에 도시된 파형은 전류의 파형을 도시한 것이다.
Figure 3 shows an example of the waveform of the charging power source that can be implemented by the charging device of the present invention, and shows a waveform change in the process of changing the input commercial AC power to the charging power source. For reference, the waveform shown in FIG. 3 shows the waveform of the current.

상용 교류전원이 입력되면 제1평활부(10)는 이를 평활하여 도3의 왼쪽 두번째 도시된 파형과 같이 직류전원으로 변환한다.
When the commercial AC power is input, the first smoothing unit 10 smoothes it and converts it into DC power as shown in the waveform shown in the second left of FIG.

스위칭부(20)는 제1평활부(10)에서 입력되는 직류전원을 스위칭하여 도2의 왼쪽 세번째 도시된 파형과 같이 펄스파들을 만든다. The switching unit 20 switches the DC power input from the first smoothing unit 10 to generate pulse waves as shown in the left third waveform of FIG. 2.

이때 스위칭부(20)의 스위칭을 제어부(90)가 제어하여, 펄스파들의 펄스폭이 도면과 같이 점차 길어지도록 할 수도 있고, 펄스폭들이 일정하게도 할 수 있다. 다시 말해, 펄스파들의 펄스폭과 펄스파들 간의 상호 간격(즉, 듀티비)은 배터리로 공급할 충전전원의 파형에 따라 정해지고, 이는 제어부(90)에 의해 제어된다.
In this case, the control unit 90 controls the switching of the switching unit 20 so that the pulse width of the pulse waves may be gradually increased as shown in the figure, or the pulse widths may be constant. In other words, the pulse width of the pulse waves and the mutual spacing (ie, duty ratio) between the pulse waves are determined according to the waveform of the charging power to be supplied to the battery, which is controlled by the controller 90.

트랜스포머(T1)는 스위칭부(20)에서 스위칭된 펄스파를 승압 또는 강압한다. 트랜스포머의 출력전원 파형은 스위칭부(20)의 출력파형과 유사하다.
The transformer T1 steps up or down the pulse wave switched by the switching unit 20. The output power waveform of the transformer is similar to the output waveform of the switching unit 20.

제2평활부(30)는 트랜스포머(T1)에서 출력되어 입력되는 펄스파를 평활하여 출력한다. The second smoothing unit 30 smoothes and outputs the pulse wave output from the transformer T1.

제2평활부(30)는 트랜스포머(T1) 2차측에 직렬연결된 코일(L21)과 병열연결된 캐패시터(C23,C24)를 이용한 전류 공진형 이기에, 도3의 오른쪽 첫번째에 도시한 바와 같이 전단부와 후단부의 전류 크기가 완만하게 변화는 구형파 형상의 출력전원을 출력한다. The second smoothing part 30 is a current resonant type using capacitors C23 and C24 connected in parallel with the coil L21 connected in series to the secondary side of the transformer T1, and as shown in the first right part of FIG. When the current magnitude of the rear end changes gently, the output power of the square wave shape is output.

제2평활부(30)의 출력전원의 전류파형은 출력되는 구형파의 전단부가 오버슈트 현상처럼 급격히 변하여 배터리로 공급되는 경우 배터리에 충격을 주어 배터리의 수명을 단축하고 소손을 유발할 수 있이므로 구형파의 전단부의 크기 변화가 완만히 이루어지도록 한다.
The current waveform of the output power of the second smoothing part 30 is a square wave, because the front end portion of the output square wave is suddenly changed like an overshoot phenomenon, and when the battery is supplied to the battery, the battery may be shocked to shorten the life of the battery and cause burnout. Make sure that the size change of the front end is made smoothly.

상기 방전부(50)는 펄스파 트랜지스터(Q5)를 통해 충전전원 펄스파의 주기를 결정하고, 방전 트랜지스터(Q6)를 통해 각 펄스파 후단부의 일부전원을 방전시켜 도3의 오른쪽 아래 도면과 같이 충전전원의 펄스파가 전단부에서는 크기가 완만하게 변하고 후단부에서는 크기가 급격히 변화되도록 한다. 각 펄스파의 전단부 크기가 완만하게 변화되는 것은 배터리로 인가시 가해지는 충격을 완화하기 위함이고, 후단부 크기가 급격하게 변화되는 것은 충전 효율을 높이기 위함이다.
The discharge unit 50 determines the period of the charging power pulse wave through the pulse wave transistor Q5, and discharges a part of the power at the rear end of each pulse wave through the discharge transistor Q6, as shown in the lower right of FIG. The pulse wave of the charging power is gradually changed in magnitude at the front end and rapidly changed at the rear end. The gentle change in the size of the front end of each pulse wave is for mitigating the impact applied to the battery, and the sharp change in the size of the back end is for increasing the charging efficiency.

방전부(50)를 거쳐 이와 같은 파형으로 변환된 충전전원은 출력보호부(80)로 입력되고, 출력보호부(80)는 입력되는 충전전원에서 서진전원 등을 제거한 후에 배터리로 공급하여 배터리를 충전시킨다. The charging power converted into such a waveform through the discharge unit 50 is input to the output protection unit 80, and the output protection unit 80 removes the Seojin power from the input charging power, and then supplies the battery to the battery. Charge it.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 구성으로 이루어진 전기 자동차용 배터리 급속 복합 충전장치에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above description of the present invention with reference to the accompanying drawings has been described for a battery rapid composite charging device for an electric vehicle having a specific configuration, the present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, such variations and modifications It should be interpreted as falling within the protection scope of the invention.

10 : 제1평활부 20 : 스위칭부
30 : 제2평활부 40 : 피드백부
50 : 방전부 60 : 스위칭제어전원생성부
70 : 온도센서 80 : 출력보호부
90 : 제어부 T1 : 트랜스포머10: first smoothing part 20: switching part
30: second smoothing part 40: feedback part
50: discharge unit 60: switching control power generation unit
70: temperature sensor 80: output protection unit
90 control part T1 transformer

Claims (4)

입력되는 상용 교류전원을 직류전원으로 변환하는 제1평활부;
상기 제1평활부의 출력전원을 스위칭하는 스위칭부;
상기 스위칭부의 출력전원을 변압하는 트랜스포머;
상기 트랜스포머의 출력전원을 평활하는 제2평활부;
상기 제2평활부의 출력전원 일부를 방전하여 충전전원을 배터리로 공급하는 방전부;
상기 스위칭부의 스위칭과 상기 방전부의 방전을 제어하여 배터리로 공급되는 충전전원의 파형을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지되,

상기 방전부는 상기 제2평활부의 출력전원을 스위칭하여 펄스파를 생성하는 펄스파 트랜지스터와,
상기 펄스파 트랜지스터의 출력전원 일부를 스위칭하여 방전시키는 방전 트랜지스터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 급속 복합 충전장치. A first smoothing unit converting the input commercial AC power into DC power;
A switching unit for switching the output power of the first smoothing unit;
A transformer for transforming the output power of the switching unit;
A second smoothing unit which smoothes the output power of the transformer;
A discharge unit configured to discharge a portion of the output power of the second smoothing unit to supply charging power to a battery;
Control unit for controlling the waveform of the charging power supplied to the battery by controlling the switching of the switching unit and the discharge of the discharge unit,

The discharge unit comprises a pulse wave transistor for generating a pulse wave by switching the output power of the second smoothing unit;
And a discharge transistor for switching and discharging a part of the output power of the pulse wave transistor. 제 1 항에 있어서,
상기 방전부의 출력 충전전원을 평활하고 오버슈트를 제거하여 배터리고 공급하는 출력보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 급속 복합 충전장치. The method of claim 1,
And an output protection unit for smoothing the output charging power of the discharge unit and removing the overshoot to supply a high battery. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부의 제어에 의해 스위칭제어전원을 생성하여 상기 스위칭부로 공급하는 스위칭제어전원생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 급속 복합 충전장치. The method of claim 1,
And a switching control power generation unit configured to generate a switching control power supply under the control of the control unit and supply the switching control power supply to the switching unit. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 펄스파 트랜지스터 및 방전 트랜지스터의 스위칭을 제어하여, 배터리로 공급되는 충전전원의 전단부 크기 변화는 완만히 이루어지고, 후단부 크기 변화는 급격히 이루어지도록(도3참조) 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 급속 복합 충전장치. The method according to any one of claims 1 to 3,
The control unit controls the switching of the pulse wave transistor and the discharge transistor so that the front end size change of the charging power supplied to the battery is made smoothly, and the rear end size change is made rapidly (see FIG. 3). Battery fast composite charger for electric vehicles.
KR1020100044889A 2010-04-09 2010-05-13 Battery chager of electric car KR100992421B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100032837 2010-04-09
KR1020100032837 2010-04-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100992421B1 true KR100992421B1 (en) 2010-11-08

Family

ID=43409389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100044889A KR100992421B1 (en) 2010-04-09 2010-05-13 Battery chager of electric car

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100992421B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101337242B1 (en) 2011-04-27 2013-12-16 (주) 이이시스 Rapid charger for battery of pulse type having energy recovery capability and the method of controlling the charger
KR20230024483A (en) 2021-08-11 2023-02-21 (주) 애플망고 Charging Apparatus and Charging Methods for Frequency Injection-based

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101337242B1 (en) 2011-04-27 2013-12-16 (주) 이이시스 Rapid charger for battery of pulse type having energy recovery capability and the method of controlling the charger
KR20230024483A (en) 2021-08-11 2023-02-21 (주) 애플망고 Charging Apparatus and Charging Methods for Frequency Injection-based

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10099308B2 (en) Method and apparatus for welding with battery power
CN105705774B (en) Method and device for controlling a multi-spark ignition system of an internal combustion engine
US9868358B2 (en) Power conversion system suppressing reduction in conversion efficiency
JP6106890B2 (en) Switching power supply for LED lighting
JP2010041891A (en) Charger
TWI680633B (en) Power converter, power converting system, and power converter control method
CN104205593A (en) Power source device
JP2010124549A (en) Movable body
KR100992421B1 (en) Battery chager of electric car
JP2005206111A (en) Dc voltage power feed device
JP4606393B2 (en) Instantaneous voltage drop compensation device
US20160311333A1 (en) Method for operating a dc-dc converter
KR102338378B1 (en) Battery charging system of vehicle
JP5645679B2 (en) Voltage converter
CN215300498U (en) Computer power supply circuit
CN210578292U (en) High-integration power converter
US9413265B2 (en) Driving device of synchronous rectification apparatus
WO2017168776A1 (en) Load-driving device for internal combustion engine, and ignition device for internal combustion engine
JP6113062B2 (en) In-vehicle voltage conversion device and in-vehicle device
KR20180040004A (en) Precharger
US20070007905A1 (en) Low frequency triggered electronic ballast
US8907645B2 (en) Safe electric power regulating circuit
JP6266323B2 (en) In-vehicle voltage conversion device and in-vehicle device
KR102344504B1 (en) Appratus and Method for Transforming Power
US9385607B2 (en) Safe electric power regulating circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130816

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141008

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150918

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160922

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170612

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181025

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191008

Year of fee payment: 10