KR101287586B1 - 전기 자동차 배터리 충전 시스템 - Google Patents

전기 자동차 배터리 충전 시스템 Download PDF

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KR101287586B1
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박준석
김원규
최헌수
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엘에스산전 주식회사
한국항공대학교산학협력단
국민대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 전기 자동차 배터리 충전 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템은 입력단에 인가된 전압을 변환하고 출력단으로 출력하여 전기 자동차의 배터리를 충전하는 전기 자동차 배터리 충전 시스템에 있어서, 상기 입력단으로 교류전압을 제공하는 전원부; 상기 전원부와 직렬로 연결되는 양방향 AC/DC 컨버터; 상기 출력단으로의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치; 상기 양방향 AC/DC 컨버터와 상기 제1 스위치 사이에 위치하는 제1 노드와 전기적으로 연결되는 배터리부; 상기 배터리부와 상기 제1 노드의 전기적 연결을 매개하는 제2 스위치; 상기 제2 스위치의 양단과 병렬로 연결되는 양방향 DC/DC 컨버터; 상기 양방향 DC/DC 컨버터와 상기 배터리부의 전기적 연결을 매개하는 제3 스위치; 및 수행되는 모드와 상기 배터리부의 충전전압레벨 및 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 전압레벨에 대응하여 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 및 상기 제3 스위치의 온오프 동작, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다. 그리하여, 차등적인 전력 수요량을 고려하여 수행되는 모드를 달리함으로써 배터리 및 전원의 전력을 효율적으로 관리할 수 있는 전기 자동차 배터리 충전 시스템을 제공한다.

Description

전기 자동차 배터리 충전 시스템{ELECTRIC VEHICLE BATTERY CHARGING SYSTE M}
본 발명은 전기 자동차 배터리 충전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전원과 배터리를 통해 전기 에너지를 공급하여 충전을 제공하는 전기 자동차 배터리 충전 시스템에 관한 것이다.
전기 자동차는 전기 에너지를 동력원으로 하는 자동차를 말한다. 전기 자동차는 화석연료를 사용하는 기존의 자동차와 비교할 때, 유해가스의 배출이 없는 친환경적인 자동차로서 그 연구개발 및 상용화가 점차 가속화되고 있는 추세이다.
이러한 전기 자동차는 내부에 있는 배터리가 구동에 필요한 전력을 제공하므로, 외부로부터 배터리에 전기에너지를 공급할 수 있는 충전 시스템이 필요하다.
그러나, 종래의 전기 자동차 배터리 충전 시스템은 배터리를 충전하는데 소요되는 시간이 비교적 길고, 전기의 수요량이 주간, 야간 및 휴일 등 시간대에 따라 다른데 이러한 차등적인 전기 수요량을 반영하지 못해 전력의 효율적 이용이 떨어지는 문제점이 있다.
본 출원인은 전기자동차용 충전 시스템에 관련한 발명을 출원한 바 있다. 이를테면, "전기자동차용 충전 시스템"이라는 발명의 명칭으로 별도의 전력공급을 위한 인프라 구축 없이도 안정적으로 전기 에너지를 공급할 수 있는 공개특허 제2010-0101994호를 그 예로 들 수 있다.
이에 본 출원인은 기존의 인프라를 이용한 종래의 전기 자동차 배터리 충전 시스템의 특성을 유지하면서, 시간에 따라 차등적인 전기 수요량에 대응하여 전원 및 배터리의 전력을 효율적으로 관리할 수 있는 전기 자동차 배터리 충전 시스템을 제안하게 되었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 전원 및 배터리의 전력을 효율적으로 관리하는 전기 자동차 충전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적은 본 발명의 일 양태에 따른 입력단에 인가된 전압을 변환하고 출력단으로 출력하여 전기 자동차의 배터리를 충전하는 전기 자동차 배터리 충전 시스템에 있어서, 상기 입력단으로 교류전압을 제공하는 전원부; 상기 전원부와 직렬로 연결되는 양방향 AC/DC 컨버터; 상기 출력단으로의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치; 상기 양방향 AC/DC 컨버터와 상기 제1 스위치 사이에 위치하는 제1 노드와 전기적으로 연결되는 배터리부; 상기 배터리부와 상기 제1 노드의 전기적 연결을 매개하는 제2 스위치; 상기 제2 스위치의 양단과 병렬로 연결되는 양방향 DC/DC 컨버터; 상기 양방향 DC/DC 컨버터와 상기 배터리부의 전기적 연결을 매개하는 제3 스위치; 수행되는 모드와 상기 배터리부의 충전전압레벨 및 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 전압레벨에 대응하여 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 및 상기 제3 스위치의 온오프 동작, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 배터리 충전시스템에 의하여 달성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템은 상기 양방향 DC/DC 컨버터와 상기 제1 노드의 전기적 연결을 매개하는 제4 스위치를 더 포함하여 누설전력의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 제1 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치를 오프로 제어하여 상기 전기 자동차 배터리의 기본충전모드가 수행되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제2 스위치를 오프로 제어하여 상기 전기 자동차 배터리의 급속충전모드가 수행되도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 제어부는, 상기 양방향 AC/DC 컨버터를 통해 출력되는 직류전압레벨이 상기 배터리부의 충전전압레벨에 대응되는지 여부를 판단하여, 상기 양방향 AC/DC 컨버터를 통해 출력되는 직류전압레벨이 상기 배터리부의 충전전압레벨에 대응되는 경우에는, 상기 제2 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치를 오프로 제어하여 제1 배터리부 충전모드가 수행되도록 하고, 상기 양방향 AC/DC 컨버터를 통해 출력되는 직류전압레벨이 상기 배터리부의 충전전압레벨에 대응되지 않는 경우에는, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 오프로 제어하여 제2 배터리부 충전모드가 수행되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리부의 충전전압레벨이 상기 양방향 AC/DC 컨버터에서 요구하는 직류전압레벨에 대응되는지 여부를 판단하고, 상기 배터리부의 충전전압레벨이 상기 양방향 AC/DC 컨버터에서 요구되는 직류전압레벨에 대응되는 경우에는, 상기 제2 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 오프로 제어하여 제1 역송전 모드가 수행되도록 하고, 상기 배터리부의 충전전압레벨이 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 입력에 요구되는 직류전압레벨에 대응되지 않는 경우에는, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 오프로 제어하여 제2 역송전 모드가 수행되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템은 상기 배터리부에 연결되는 태양전지; 및 상기 태양전지에서 출력되는 직류전압을 변환하는 DC/DC 컨버터를 더 포함하여 상기 배터리부의 전력을 보충할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 차등적인 전력 수요량을 고려하여 수행되는 모드를 달리함으로써 배터리 및 전원의 전력을 효율적으로 관리할 수 있다. 또한, 급속충전모드를 제공하여 전원을 유일한 전기 에너지 공급원으로 충전할 때보다 충전시간이 단축되는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 양방향 컨버터를 이용하여 필요한 전압레벨에 대응하여 전압을 조정하므로 다양한 전기충전용량을 갖는 시스템에 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템의 개략적인 회로도;
도 2는 도 1의 전기 자동차 배터리 충전 시스템에서 기본충전모드가 수행될때의 전류흐름도;
도 3은 도 1의 전기 자동차 배터리 충전 시스템에서 급속충전모드가 수행될때의 전류흐름도;
도 4는 도 1의 전기 자동차 배터리 충전 시스템에서 제1 배터리부 충전모드 또는 제2 배터리부 충전모드가 수행될 때의 전류흐름도;
도 5는 도 1의 전기 자동차 배터리 충전 시스템에서 제1 역송전 모드 또는 제2 역송전 모드가 수행될 때의 전류흐름도; 및
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템의 개략적인 회로도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템은 전원부(10), 양방향 AC/DC 컨버터(20), 배터리부(30), 양방향 DC/DC 컨버터(40), 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3), 제4 스위치(S4) 및 제어부(50)를 포함하여 구성된다.
전원부(10)는 입력단(L1)으로 교류전압을 제공하는 전원으로서, 220V 상용전원이 될 수 있다.
양방향 AC/DC 컨버터(20)는 직류전압과 교류전압 상호간의 변환을 제공하는 컨버터로서, 전원부(10)와 직렬로 연결된다. 즉, 양방향 AC/DC 컨버터(20)는 교류전압을 입력받아 직류전압으로 변환하거나, 그 역방향으로 직류전압을 입력받아 교류전압으로 변환출력하는 양방향 변환을 제공한다.
제1 스위치(S1)는 출력단(L2)으로의 전기적 연결을 매개하는 스위치로서, 제1 스위치(S1)의 온/오프 동작을 통해 출력단(L2)으로의 출력여부가 결정된다.
배터리부(30)는 양방향 AC/DC 컨버터(20)와 제1 스위치(S1) 사이에 위치하는 제1 노드와 전기적으로 연결되어, 충전된 전기 에너지를 방전하여 전기 자동차 배터리를 충전하기 위한 전력을 제공한다.
제2 스위치(S2)는 배터리부(30)와 제1 노드의 전기적 연결을 매개하는 스위치로서, 온/오프 동작을 통해 배터리부(30)에서 방전된 직류전압을 전기 자동차 배터리를 충전하는데 제공하거나, 또는 전원부(10)에 제공하여 전력을 보충하도록 한다.
양방향 DC/DC 컨버터(40)는 부스트(BOOST) 모드 및 벅(BUCK) 모드로 작동할 수 있는 컨버터로서, 제2 스위치(S2)와 병렬로 연결된다. 양방향 DC/DC 컨버터(40)는 수행되는 모드에 따라 입력된 직류전압을 승압 또는 강압하여, 전기 자동차 배터리 충전전압레벨, 배터리부(30)의 충전전압레벨 또는 양방향 AC/DC 컨버터(20)에서 요구하는 전압레벨에 대응되도록 전압크기를 조정하여 출력한다.
양방향 DC/DC 컨버터(40)는 인덕터 및 복수의 스위치 소자를 활용하고, 각 스위치의 동작을 제어함으로써 부스트 모드 또는 벅 모드로 전환될 수 있도록 구현될 수 있을 것이다. 양방향 DC/DC 컨버터(40)를 구현하는 것은 공지, 공연의 기술인바 이와 관련된 자세한 설명은 설명의 간략화를 위해 생략하기로 한다.
제3 스위치(S3)는 온오프 동작을 통해 양방향 DC/DC 컨버터(40)와 배터리부(30)의 전기적 연결을 매개하는 스위치이다.
또한, 본 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템은 제4 스위치(S4)를 포함하여, 양방향 DC/DC 컨버터(40)로부터 누설되는 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제3 스위치(S3)가 오프된 때라도, 양방향 DC/DC 컨버터(40) 내부의 잔여전류가 누설되는 경우가 있는데, 제4 스위치(S4)를 오프시킴으로써 이러한 경우를 방지할 수 있다. 따라서, 제4 스위치(S4)는 양방향 DC/DC 컨버터(40)의 동작여부에 따라 온/오프 동작이 결정되므로, 제3 스위치(S3)와 언제나 동일하게 동작하게 된다.
제어부(50)는 수행되는 모드, 배터리부(30)의 충전전압레벨 및 양방향 AC/DC 컨버터(20)의 전압레벨에 대응하여 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)의 온오프 동작, 양방향 AC/DC 컨버터(20) 및 양방향 DC/DC 컨버터(40)의 작동을 제어한다. 이를 위해, 제어부(50)는 배터리부(30)의 충전전압레벨 및 양방향 AC/DC 컨버터(20)의 전압레벨을 저장하고 있으며, 이를 기초로 수행되는 모드를 함께 고려하여 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)의 온오프 동작, 양방향 AC/DC 컨버터(20)의 작동 및 양방향 DC/DC 컨버터(40)의 부스트 모드 또는 벅 모드의 전환을 제어하도록 프로그램된 소프트웨어를 실행하는 프로세서(미도시)를 포함하여 구현될 수 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템에 있어서, 수행되는 모드에 따른 전류흐름도이다. 이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 수행되는 모드에 대응하여 각 구성이 동작하는 양태를 살펴보기로 한다.
도 2는 도 1의 전기 자동차 배터리 충전 시스템에서 기본충전모드가 수행될때의 전류흐름도이다. 기본충전모드는 전원부(10)를 유일한 전기 에너지 공급원으로 하여 전기 자동차 배터리의 충전이 이루어지는 모드를 말한다.
도 2를 참조하면, 전원부(10)는 입력단(L1)으로 교류전압을 제공한다. 제어부(50)는 교류전압이 전기 자동차 배터리에 충전될 수 있는 형태인 직류전압으로 변환될 수 있도록 양방향 AC/DC 컨버터(20)의 동작을 제어하고, 변환된 직류전압이 출력단(L2)을 통해 출력되어 전기 자동차 배터리에 충전될 수 있도록 제1 스위치(S1)을 온으로, 나머지 스위치, 즉, 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)를 오프로 제어한다.
제어부(50)는 위와 같은 제어를 통해 전원부(10)에서 공급된 전력이 전기 자동차 배터리에 충전되는 기본충전모드가 수행될 수 있도록 한다.
도 3은 도 2는 도 1의 전기 자동차 배터리 충전 시스템에서 급속충전모드가 수행될때의 전류흐름도이다. 급속충전모드는 전원부(10) 뿐만 아니라, 배터리부(30)를 전기 에너지 공급원으로 포함하여 전기 자동차 배터리의 충전이 이루어지는 모드를 말한다.
도 3을 참조하면, 급속충전모드는 전원부(10)를 통해 전기 자동차 배터리가 충전되는 제1 경로와 배터리부(30)를 통해 충전되는 제2 경로로 나눌 수 있다. 제1 경로는 이상에서 설명한 기본충전모드와 동일하므로 이하에서는 배터리부(30)를 통한 제2 경로를 중심으로 설명하기로 한다.
배터리부(30)에서 방전된 전압은 양방향 DC/DC 컨버터(40)를 통해 전기 자동차 배터리의 충전전압레벨에 대응되도록 조정되어야 한다. 따라서, 제어부(50)는 배터리부(30)에서 방전된 전압레벨이 전기 자동차 배터리의 충전전압레벨보다 더 낮은 경우에는 양방향 DC/DC 컨버터(40)를 부스트 모드로 전환하여 전압이 승압되도록 제어하고, 이와는 반대로 전기 자동차 배터리의 충전전압레벨보다 더 높은 경우에는 벅 모드로 전환하여 전압이 강압되도록 제어한다. 이와 함께, 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)를 온으로 제어하고, 제2 스위치(S2)를 오프로 제어한다. 또한, 기본충전모드와 동일하게 양방향 AC/DC 컨버터(20)의 작동 및 제1 스위치(S1)를 온으로 제어하게 된다.
제어부(50)는 위와 같은 제어를 통해 전원부(10) 및 배터리부(30)에서 공급된 전력이 전기 자동차 배터리에 충전되는 급속충전모드가 수행될 수 있도록 한다. 이상에서 알 수 있듯이, 급속충전모드는 전원부(10) 뿐만 아니라, 배터리부(30)를 전기 에너지 공급원으로 활용함으로써 기본충전모드를 수행할 때와 비교할 때, 전기 자동차 배터리 충전 시간이 단축되는 효과가 있다.
도 4는 도 1의 전기 자동차 배터리 충전 시스템에서 제1 배터리부 충전모드 또는 제2 배터리부 충전모드가 수행될 때의 전류흐름도이다. 배터리부(30) 충전모드는 배터리부(30)에 전기 에너지를 충전하는 모드를 말하며, 이때, 제1 배터리부 충전모드 또는 제2 배터리부 충전모드 중에서 어떤 모드가 수행되는지 여부는 양방향 AC/DC 컨버터(20)에서 출력되는 직류전압레벨이 배터리부(30)의 충전전압레벨에 대응되는지 여부에 따라 결정된다.
즉, 제어부(50)는 양방향 AC/DC 컨버터(20)에서 출력되는 직류전압레벨이 배터리부(30)의 충전전압레벨에 대응되는지 여부를 판단하고, 판단한 결과 양방향 AC/DC 컨버터(20)에서 출력되는 직류전압레벨이 배터리부(30)의 충전전압레벨에 대응되면 제1 배터리부 충전모드(빨강색 도시), 대응되지 않으면 양방향 DC/DC 컨버터(40)를 통해 전압조정이 필요하므로 제2 배터리부 충전모드(파랑색 도시)가 수행되도록 제어한다.
도 4를 참조하면, 제1 배터리부 충전모드의 수행시 제어부(50)는 전원부(10)를 통해 제공된 교류전압이 직류전압으로 변환되도록 양방향 AC/DC 컨버터(20)의 동작을 제어하여 배터리부(30)에 충전될 수 있도록 제2 스위치(S2)를 온으로 제어하게 된다. 이와 함께, 나머지 스위치, 즉, 제1 스위치(S1), 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)는 오프로 제어하게 된다.
한편, 제2 배터리부 충전모드의 수행시에도 양방향 AC/DC 컨버터(20) 동작제어 및 제1 스위치(S1)를 오프로 제어하는 것은 제1 배터리부 충전모드와 동일하다. 다만, 다만, 배터리부(30) 충전전압레벨에 대응되도록 양방향 AC/DC 컨버터(20)에서 출력된 직류전압이 양방향 DC/DC 컨버터(40)를 통해 승압 또는 강압되는 과정이 필요하다는 점에서 차이가 있다.
즉, 양방향 AC/DC 컨버터(20)에서 출력되는 직류전압레벨이 배터리부(30)의 충전전압레벨보다 높으면, 강압이 필요하므로 제어부(50)는 양방향 DC/DC 컨버터(40)를 벅 모드로 전환하도록 제어하고, 이와는 반대로, 배터리부(30) 충전전압레벨보다 낮으면 부스트 모드로 전환하여 승압될 수 있도록 한다. 이와 함께, 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)를 온으로 제어하고, 제2 스위치(S2)를 오프로 제어한다.
도 5는 도 1의 전기 자동차 배터리 충전 시스템에서 제1 역송전 모드 또는 제2 역송전 모드가 수행될 때의 전류흐름도이다. 역송전 모드란, 배터리부(30)로부터 방전된 전기 에너지를 전원부(10)로 송전하는 모드를 말한다. 이때, 제1 역송전 모드 또는 제2 역송전 모드 중에서 어떤 모드가 수행되는지 여부는 배터리부(30)의 충전전압레벨이 양방향 AC/DC 컨버터(20)에 입력되는 직류전압레벨에 대응되는지 여부에 따라 결정된다.
즉, 제어부(50)는 배터리부(30)의 충전전압레벨이 양방향 AC/DC 컨버터(20)에 입력되는 직류전압레벨에 대응되는지 판단하고, 판단한 결과 배터리부(30)의 충전전압레벨이 양방향 AC/DC 컨버터(20)에 입력되는 직류전압레벨에 대응되면 제1 역송전 모드(빨강색 도시), 대응되지 않으면 양방향 DC/DC 컨버터(40)를 통해 전압 조정이 필요하므로 제2 역송전모드(파랑색 도시)가 수행되도록 제어한다.
도 5를 참조하면, 제1 역송전 모드의 수행시 제어부(50)는 배터리부(30)에서 방전된 직류전압이 교류전압으로 변환되도록 양방향 AC/DC 컨버터(20)의 동작을 제어하여 전원부(10)에 송전될 수 있도록 제2 스위치(S2)를 온으로 제어하게 된다. 이와 함께, 나머지 스위치, 즉, 제1 스위치(S1), 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)는 오프로 제어하게 된다.
한편, 제2 역송전 모드의 수행시에도 양방향 AC/DC 컨버터(20)의 동작제어 및 제1 스위치(S1)를 오프로 제어하는 것은 제1 역송전 모드와 동일하다. 다만, 배터리부(30)에서 방전된 직류전압이 양방향 AC/DC 컨버터(20)에서 요구하는 입력전압레벨에 대응될 수 있도록 양방향 DC/DC 컨버터(40)에서 승압 또는 강압되는 과정이 필요하다는 점에서 차이가 있다.
즉, 배터리부(30)에서 방전된 직류전압레벨이 양방향 AC/DC 컨버터(20)에서 요구하는 입력전압레벨보다 높으면, 강압이 필요하므로 제어부(50)는 양방향 DC/DC 컨버터(40)를 벅 모드로 전환하도록 제어하고, 이와는 반대로, 양방향 AC/DC 컨버터(20)에서 요구하는 입력전압레벨보다 낮으면, 부스트 모드로 전환하여 승압될 수 있도록 한다. 이와 함께, 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)를 온으로 제어하고, 제2 스위치(S2)를 오프로 제어한다.
이와 같이 본 발명에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템은 차등적인 전력 수요량을 고려하여 수행되는 모드를 제어함으로써 전원부(10) 및 배터리부(30)의 전력을 효율적으로 관리할 수 있다. 예컨대, 전력 수요량이 비교적 적은 야간이나 휴일에는 전력에 여류가 있으므로 배터리부(30)에 충전하는 배터리부 충전모드를 수행하고, 전력 수요량이 많은 때에 급속충전모드 수행시 방전하여 이용하거나, 전원부(10)로 역송전하여 이용할 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 충전 시스템은 도 1에서 설명한 실시예와 같이, 전원부(10), 양방향 AC/DC 컨버터(20), 배터리부(30),양방향 DC/DC 컨버터(40), 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3), 제4 스위치(S4) 및 제어부(50)를 포함하고, 이에서 나아가 태양전지(60) 및 DC/DC 컨버터(70)를 더 포함하여 구성된다. 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 설명의 간략화를 위해 생략하기로 한다.
태양전지(60)는 태양광의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전지의 일종으로, 전원부(10), 배터리부(30)와 함께 전기 에너지를 공급하는 공급원으로 활용된다.
DC/DC 컨버터(70)는 태양전지(60)에서 출력되는 직류전압이 배터리부(30)의 충전전압레벨에 대응되도록 전압을 조정한다.
이를 통해, 태양전지(60)의 전기 에너지를 전기 자동차 배터리를 충전하는 기본충전모드 및 급속충전모드와 전원부(10)로 잉여전력을 송전하는 역송전모드 수행시에 이용함으로써 배터리부(30)와 함께 전원부(10)를 보충하는 공급원으로 활용할 수 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
예컨대, 태양전지(60)와 직렬로 연결되는 DC/DC 컨버터(70)와 배터리부(30) 사이에 3로 스위치를 도입하여, 제어부(50)에서 스위치 동작을 제어하여 전기 자동차 배터리 충전모드 또는 역송전 모드 중에 어느 하나의 모드가 수행되도록 할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위의 기재로부터 정의되는 기술적 사상 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해해야 한다.
10 : 전원부 20 : 양방향 AC/DC 컨버터
30 : 배터리부 40 : 양방향 DC/DC 컨버터
50 : 제어부 S1 : 제1 스위치
S2 : 제2 스위치 S3 : 제3 스위치
S4 : 제4 스위치

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 입력단에 인가된 전압을 변환하고 출력단으로 출력하여 전기 자동차의 배터리를 충전하는 전기 자동차 배터리 충전 시스템에 있어서,
    상기 입력단으로 교류전압을 제공하는 전원부;
    상기 전원부와 직렬로 연결되는 양방향 AC/DC 컨버터;
    상기 출력단으로의 전기적 연결을 매개하는 제1 스위치;
    상기 양방향 AC/DC 컨버터와 상기 제1 스위치 사이에 위치하는 제1 노드와 전기적으로 연결되는 배터리부;
    상기 배터리부와 상기 제1 노드의 전기적 연결을 매개하는 제2 스위치;
    상기 제2 스위치의 양단과 병렬로 연결되는 양방향 DC/DC 컨버터;
    상기 양방향 DC/DC 컨버터와 상기 배터리부의 전기적 연결을 매개하는 제3 스위치;
    상기 양방향 DC/DC 컨버터와 상기 제1 노드의 전기적 연결을 매개하는 제4 스위치; 및
    수행되는 모드와 상기 배터리부의 충전전압레벨 및 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 전압레벨에 대응하여 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치의 온오프 동작, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 배터리 충전시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치를 오프로 제어하여 상기 전기 자동차 배터리의 기본충전모드가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 배터리 충전 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제2 스위치를 오프로 제어하여 상기 전기 자동차 배터리의 급속충전모드가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 배터리 충전 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 양방향 AC/DC 컨버터를 통해 출력되는 직류전압레벨이 상기 배터리부의 충전전압레벨에 대응되는지 여부를 판단하여,
    상기 양방향 AC/DC 컨버터를 통해 출력되는 직류전압레벨이 상기 배터리부의 충전전압레벨에 대응되는 경우에는, 상기 제2 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치를 오프로 제어하여 제1 배터리부 충전모드가 수행되도록 하고,
    상기 양방향 AC/DC 컨버터를 통해 출력되는 직류전압레벨이 상기 배터리부의 충전전압레벨에 대응되지 않는 경우에는, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 오프로 제어하여 제2 배터리부 충전모드가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 배터리 충전 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 배터리부의 충전전압레벨이 상기 양방향 AC/DC 컨버터에서 요구하는 직류전압레벨에 대응되는지 여부를 판단하고,
    상기 배터리부의 충전전압레벨이 상기 양방향 AC/DC 컨버터에서 요구되는 직류전압레벨에 대응되는 경우에는, 상기 제2 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 오프로 제어하여 제1 역송전 모드가 수행되도록 하고,
    상기 배터리부의 충전전압레벨이 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 입력에 요구되는 직류전압레벨에 대응되지 않는 경우에는, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 온으로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 오프로 제어하여 제2 역송전 모드가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 배터리 충전 시스템.
  7. 제2항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리부에 연결되는 태양전지; 및
    상기 태양전지에서 출력되는 직류전압을 변환하는 DC/DC 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 배터리 충전 시스템.
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