KR101283602B1

KR101283602B1 - 전기자동차의 충전 네트워크장치

Info

Publication number: KR101283602B1
Application number: KR1020110131300A
Authority: KR
Inventors: 채종혁; 정인용
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-07-05
Also published as: KR20130064604A

Abstract

전기자동차의 급속 충전시 급속충전기와 배터리 관리기간의 충전 상태 정보를 안정적으로 제공하는 전기자동차의 충전 네트워크장치가 개시된다.
본 발명은 전기자동차에 있어서, 고전압 배터리를 관리하는 BMS를 포함하고, BMS는 차량의 새시 네트워크와 연결되는 제1통신포트; 급속충전기가 접속되는 경우 급속충전기에 구비되는 통신포트와 직접 연결되어 독립된 충전 네트워크를 형성하는 제2통신포트 포함한다.

Description

전기자동차의 충전 네트워크장치{CHARGING NETWORK SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차의 충전 네트워크장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차의 급속 충전시 급속충전기와 배터리 관리기간의 충전 상태 정보의 통신을 안정되게 제공하는 전기자동차의 충전 네트워크장치에 관한 것이다.

자동차에 대하여 강화된 배기가스의 규제를 만족시키고, 연비 향상을 제공하기 위한 친환경 자동차로 전기자동차가 개발되어 운행되고 있다.

전기자동차는 다수개의 단위 셀로 구성되는 고전압 배터리에 축적된 에너지로 모터를 구동시켜 주행을 제공하고, 감속시에 모터를 역회전시키는 회생제동으로 에너지를 회수하여 고전압 배터리를 충전한다.

그러나, 전기자동차는 회생제동으로 회수되는 에너지로는 고전압 배터리를 안정적으로 충전할 수 없으므로, 일정거리를 주행한 이후 혹은 주행을 마친 상태에서 상용전원을 이용하여 고전압 배터리를 충전하는 플러그 인(Plug in) 충전방식이 적용된다.

플러그 인 충전을 제공하기 위하여 상용전원을 정류하여 완속 충전을 제공하는 충전기가 온 보드(On Board) 형태로 탑재된다.

상기 온 보드로 탑재되는 충전기는 고가 및 고중량의 제품으로 전기자동차의 제작에 따른 재료비의 상승과 연비 저하를 발생시키는 단점이 있다.

또한, 충전기의 탑재에 따라 한정된 공간의 사용에 효율성을 저하시켜 패키지 상품성을 저하시키는 단점이 있다.

특히, 온 보드로 탑재되는 충전기는 출력 기준으로 대략 10배 용량의 인버터 가격과 비슷하여 전기자동차의 제작에 따른 재료비를 과다하게 상승시켜 가격 경쟁력을 크게 약화시키는 단점이 발생된다.

또한, 짧은 시간 내에 배터리의 만충전을 실행하기 위해서는 전기자동차에 구비되는 별도의 급속 충전포트에 급속충전기를 접속하여야 한다.

도 2는 종래의 전기자동차에서 충전 네트워크 장치를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래의 전기자동차에 구비되는 급속 충전포트에 외부의 상용 전원이 연결되는 급속충전기(10)를 접속하게 되면 급속충전기(10)의 통신포트(11)에 연결되는 네트워크(20)는 전기자동차의 새시 네트워크(30)에 연결된다.

따라서, 급속충전기(10)는 새시 네트워크(30)를 통해 고전압 배터리의 급속 충전에 대한 전압과 전류량 등의 정보를 BMS(Battery Management System ; 50)에 고속 통신으로 제공하여, 고전압 배터리의 충전 관리가 제공될 수 있도록 한다.

이때, 급속충전기(10)를 통해 과전류나 과전압, 외부의 노이즈가 유입되는 경우 새시 네트워크(30)를 통해 전기자동차에 구성되는 모든 제어기에 공급된다.

따라서, 급속충전기(10)를 이용한 고전압 배터리의 충전과정에서 과전류나 과전압 혹은 외부의 노이즈에 의해 전기자동차에 구성되는 제어기를 소손시키거나 파손시켜 아주 심각한 고장을 발생시킬 수 있으며, 이에 따라 전기자동차의 운행이 불가능하게 되는 상황이 발생한다.

또한, 급속충전기를 통해 유입된 과전류나 과전압, 외부의 노이즈에 의해 고가의 제어기가 소손되는 경우 수리 교환에 막대한 비용이 지불되어야 하는 치명적인 경제적인 손실을 발생시킨다.

도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 MCU(Motor Control Unit ; 40)의 통신포트(41)에 구성되는 종단저항(R1)과 BMS(50)의 통신포트(51)에 구성되는 종단저항(R2)이 새시 네트워크(30)로 연결되어 임피던스 매칭된다.

따라서, 새시 네트워크(30)에 급속충전기(10)가 연결되는 경우 급속충전기(10)의 통신포트(11)에 구성되는 종단저항(R3)은 MCU(40)의 통신포트(41)에 구성되는 종단저항(R1)과 BMS(50)의 통신포트(51)에 구성되는 종단저항(R2)에 합성되어 임피던스 매칭을 손실시키므로, 제어기 모듈간의 통신에서 에러를 발생시켜 운행에 심각한 문제점을 발생시킬 수 있다.

등록특허공보 제10-0781869호(2007.11.27.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 전기자동차에서 급속충전기가 연결되는 경우 급속충전기와 BMS(배터리 관리기)를 독립된 네트워크로 구성하고, 임피던스 매칭을 제공하여 충전에 관련되는 정보에 대하여 안정적인 고속 통신을 제공하고자 한다.

또한, 급속충전기를 이용하여 고전압 배터리를 충전하는 과정에서 과전압, 과전류 및 외부 노이즈의 유입이 발생되지 않도록 하여 전기자동차의 운행에 안전성을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따르는 특징은 전기자동차에 있어서, 고전압 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System)를 포함하고, 상기 BMS는 차량의 새시 네트워크와 연결되는 제1통신포트; 급속충전기가 접속되는 경우 급속충전기에 구비되는 통신포트와 직접 연결되어 독립된 충전 네트워크를 형성하는 제2통신포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 네트워크장치가 제공된다.

상기 BMS에 구성되는 제1통신포트와 제2통신포트는 각각 종단저항을 더 포함할 수 있다.

상기 제1통신포트에 구비되는 종단저항은 새시 네트워크의 연결에 임피던스 매칭을 제공하며, 제2통신포트에 구비되는 종단저항은 급속충전기와 연결되는 독립된 충전 네트워크에 임피던스 매칭을 제공할 수 있다.

상기 제2통신포트에 구비되는 종단저항과 급속충전기의 통신포트에 구비되는 종단저항은 임피던스 매칭될 수 있다.

상기 제2통신포트는 급속충전기의 접속을 자동으로 인식하여 독립된 충전 네트워크를 형성하고, 종단저항간 임피던스 매칭을 실행할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 특징은 전기자동차에서, 배터리 관리기에 차량의 새시 네트워크와 연결되는 제1통신포트와, 급속충전기와 충전 네트워크를 형성하는 제2통신포트를 구비하고, 제2통신포트와 급속충전기는 종단저항을 통해 연결되어 임피던스 매칭을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 네트워크장치가 제공된다.

이와 같이 본 발명은 전기자동차에 구성되는 BMS와 급속충전기를 독립된 네트워크 구성하고, 종단저항을 통해 안정된 임피던스 매칭을 제공하여 충전 정보의 고속 통신에 안정성을 확보하며 새시 네트워크도 안정성을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 급속충전기를 통해 외부의 노이즈가 유입되더라도 BMS와 연결되는 네트워크만 소손되므로, 전기자동차의 운행에 영향을 주지 않아 전기자동차의 운행에 안정성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 충전 네트워크장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 전기자동차에 구성되는 충전 네트워크장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 충전 네트워크장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 BMS(500)에 제1종단저항(R22)이 구비되는 제1통신포트(510)와 제2종단저항(R44)이 구비되는 제2통신포트(520)를 구성하고, 제1통신포트(510)는 차량의 제어기 모듈을 접속하는 통상적인 새시 네트워크(300)에 연결된다.

예를 들어, BMS(510)의 제1통신포트(510)와 MCU(400)의 통신포트(410)가 새시 네트워크(300)로 연결되고, 제1통신포트(510)의 종단저항(R22)과 MCU(400)의 통신포트(410)에 구비되는 종단저항(R11)은 새시 네트워크(300)에 대하여 임피던스 매칭되어 모터 제어 관련 제어 정보의 고속 통신을 제공한다.

그리고, BMS(500)에 구성되는 제2통신포트(520)는 고전압 배터리 충전을 위한 급속충전기(100)가 접속되는 경우 급속충전기(100)에 구비되는 통신포트(110)와 독립된 충전 네트워크(200)로 연결되어 급속충전기(100)와 BMS(500)간의 고전압 배터리 충전에 대한 정보를 통신을 제공할 수 있다.

이때, BMS(500)의 제2통신포트(520)에 구비되는 종단저항(R44)와 급속충전기(100)의 통신포트(110)에 구비되는 종단저항(R33)은 충전 네트워크(200)에 대하여 안정적인 임피던스 매칭을 제공하여 고전압 배터리의 충전에 대한 정보를 고속 통신으로 송수신할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 급속충전기 200 : 충전 네트워크
300 : 새시 네트워크 400 : MCU
500 : BMS

Claims

고전압 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System)를 포함하고,
상기 BMS는 차량의 새시 네트워크와 연결되는 제1통신포트;
급속충전기가 접속되는 경우 급속충전기에 구비되는 통신포트와 직접 연결되어 독립된 충전 네트워크를 형성하는 제2통신포트;
포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 네트워크장치.
제1항에 있어서,
상기 BMS에 구성되는 제1통신포트와 제2통신포트는 각각 종단저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 네트워크장치.
제2항에 있어서,
상기 제1통신포트에 구비되는 종단저항은 새시 네트워크의 연결에 임피던스 매칭을 제공하며, 제2통신포트에 구비되는 종단저항은 급속충전기와 연결되는 독립된 충전 네트워크에 임피던스 매칭을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 네트워크장치.
제1항에 있어서,
상기 제2통신포트에 구비되는 종단저항과 급속충전기의 통신포트에 구비되는 종단저항은 임피던스 매칭되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 네트워크장치.
제1항에 있어서,
상기 제2통신포트는 급속충전기의 접속을 자동으로 인식하여 독립된 충전 네트워크를 형성하고, 종단저항간 임피던스 매칭을 실행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 네트워크장치.
배터리 관리기에 차량의 새시 네트워크와 연결되는 제1통신포트와,
급속충전기와 충전 네트워크를 형성하는 제2통신포트를 구비하고,
제2통신포트와 급속충전기는 각각 종단저항을 통해 연결되어 임피던스 매칭을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 네트워크장치.