KR101305605B1 - 전기자동차의 전원 공급 시스템 - Google Patents

전기자동차의 전원 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 배터리 셀로 구성되고 연결모터의 구동전압을 발생하는 고압 배터리와 전장부하의 구동전압을 발생하는 저압 배터리, 외부로부터 공급되는 AC전원을 이용하여, 상기 저압 배터리의 출력전압 레벨에 따라 상기 고압 배터리 또는 저압 배터리를 선택적으로 충전하는 탑재형 충전기를 포함하는 전기자동차의 전원 공급 시스템에 관한 것이다.

Description

전기자동차의 전원 공급 시스템{POWER SUPPLY SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차의 전원 공급 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 교류전원을 이용하여 고압 배터리와 저압 배터리를 선택적으로 충전할 수 있는 전기자동차의 전원 공급 시스템에 관한 것이다.
대기오염, 이산화탄소 배출량의 증가와 같은 문제를 해결하기 위하여, 구동 모터를 구동원으로 하여 배출 가스가 전혀 없는 전기를 사용하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle,EV)나 엔진과 구동모터를 구동원으로 하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle,HEV)등의 전기자동차의 개발에 관심이 집중되고 있다.
일반적으로 전기자동차의 전원 시스템은 구동모터의 구동전력을 공급하는 메인 배터리(고압 배터리), 배터리 관리 시스템인 BMS(Battery Management System), 기타 차량 전장품의 구동전력을 제공하는 보조 배터리(저압 배터리) 및 다수의 전기장치들로 구성된다. 인버터는 메인 배터리(고압 배터리)에서 발생하는 고전압의 직류전압을 교류신호로 변환하여 모터 구동을 제어한다. 저전압 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter, LDC)는 메인 배터리(고압 배터리)에서 발생하는 고전압을 변환하여 저전압을 출력하여, 상기 보조 배터리(저압 배터리)를 충전하는 역할을 한다.
한편, 메인 배터리의 충전은 충전소에 구비되는 충전 플러그를 전기자동차에 접속함으로써 수행될 수 있다. 충전 플러그의 접속에 따라 외부에서 AC전원이 공급되면, 차량 내부에 구비되는 OBC(On-Board Charger)가 AC전원을 고압의 직류전압으로 변환하여 메인 배터리를 충전한다. 그런데, OBC는 보조 배터리로부터 구동전력을 제공받는 전장품 중의 하나이므로, 보조 배터리가 방전되는 경우에는 정상적으로 구동되지 않게 된다. 따라서, 보조 배터리가 방전되면 OBC가 동작할 수 없으므로 충전 플러그를 통하여 AC전원이 공급되더라도 메인 배터리를 충전할 수 없고, 이에 따라 전기자동차에 구동전력을 공급할 수 없게 되어 전기자동차의 운행이 불가능해지는 문제점이 있다. 또한, 종래의 OBC는 AC전원을 이용하여 메인 배터리만을 충전할 수 있고 보조 배터리는 충전할 수 없으므로, 방전된 보조 배터리를 충전하기 위해서는 사용자가 별도의 충전장비를 구비하여야 하므로 사용자의 불편이 커지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 외부에서 공급되는 교류전원을 변환하여 고압 직류전압과 저압 직류전압을 선택적으로 공급할 수 있는 전기자동차의 전원 공급 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 일실시예인 전기자동차의 전원 공급 시스템은 복수의 배터리 셀로 구성되고 모터의 구동전원을 발생하는 고압 배터리와, 전장부하의 구동전원을 발생하는 저압 배터리와, 외부로부터 공급되는 교류전원을 이용하여, 상기 저압 배터리의 출력전압 레벨에 따라 상기 고압 배터리 또는 저압 배터리를 선택적으로 충전하는 탑재형 충전기를 포함한다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 탑재형 충전기는 상기 교류전원을 제1 직류전압으로 변환하여 상기 고압 배터리의 충전전원으로 제공하는 고압 변환부, 상기 교류전원을 제2 직류전압으로 변환하여 상기 저압 배터리의 충전전원 및 상기 전장부하의 구동전원으로 제공하는 저압 변환부 및 상기 저압 배터리의 출력전압 레벨을 소정의 기준전압 레벨과 비교하여, 상기 고압 변환부 또는 저압 변환부를 선택적으로 구동시키는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 제어부는 상기 저압 배터리의 출력전압 레벨이 상기 기준전압 레벨 이하이면, 상기 저압 변환부를 구동시키고, 상기 저압 배터리의 출력전압 레벨이 상기 기준전압 레벨보다 높으면, 상기 고압 변환부를 구동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 탑재형 충전기는 외부로부터 교류전원이 공급되는 경우에 구동되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 고압 배터리에서 발생되는 고전압을 저전압으로 변환하여 상기 저압 배터리를 충전하는 저전압 DC-DC 컨버터를 더 포함하고, 상기 저전압 DC-DC 컨버터는 상기 탑재형 충전기가 상기 고압 배터리를 충전하는 경우에 구동되어 상기 저압 배터리를 충전하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 고압 배터리는 상기 복수의 배터리 셀이 직렬 방식, 또는 직렬 및 병렬 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 전기자동차에 구비되는 탑재형 충전기의 구동전원으로 외부의 교류전원을 이용하므로, 저압 배터리의 충전 상태와 무관하게 탑재형 충전기가 안정적으로 구동될 수 있으며, 외부에서 공급되는 교류전원을 이용하여 고압 배터리와 저압 배터리를 선택적으로 충전할 수 있으므로, 별도의 충전장비를 구비하지 않고도 저압 배터리를 충전할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 전원 공급 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 전원 공급 시스템에 구비되는 탑재형 충전기를 설명하기 위한 일예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 전원 공급 시스템에서 교류전원을 이용한 선택적 직류전원 공급 과정을 설명하기 위한 순서흐름도이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명과 관련된 이동 단말에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 전원 공급 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 전원 공급 시스템은 고전압의 구동전원을 제공하기 위한 고압 배터리(110), 전기자동차의 저전압 전장부하의 구동전원을 제공하는 저압 배터리(120), 탑재형 충전기(On-Board Charger; OBC)(130), 저압 배터리를 충전하는 저전압 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter, 이하 LDC라고 함)(140), 기타 전장부하(150)를 포함한다. 도 1에 도시된 구성요소는, 본 발명을 설명하기 위한 필수적인 구성요소로서, 전기자동차의 전원 공급 시스템이 그보다 많은 구성요소를 가질 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
고압 배터리(110)는 전기자동차의 모터, 인버터 등 고전압계 부품을 구동하기 위한 구동전원으로서 고전압을 제공한다. 고압 배터리(110)는 고전압(예를 들어, 300V)을 모터, 인버터 등에 공급하기 위하여 직렬 또는 직렬 및 병렬 방식으로 연결된 복수의 배터리 셀로 이루어질 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀은 각각 수 볼트에서 수십 볼트의 전압을 출력하는 것이 일반적이다.
저압 배터리(120)는 전기자동차에 구비되는 각종의 전장부하의 구동전원을 공급한다. 전기자동차의 전장부하는 예를 들어, 전기자동차의 종류에 따라 12V, 24V 등의 저전압에서 작동되는 것이 일반적이므로, 전기자동차에는 모터의 구동전원을 제공하는 메인 배터리인 고압 배터리(110)와는 별도로 구비되는 보조 배터리로서 저압 배터리(120)가 구비된다.
탑재형 충전기(130)는 외부에서 공급되는 교류전원을 직류전압으로 변환하여, 저압 배터리(120)의 출력전압 레벨에 따라 고압 배터리(110) 또는 저압 배터리(120)를 선택적으로 충전한다. 즉, 탑재형 충전기(130)는 외부의 교류전원을 전압 레벨이 상이한 제1 직류전압과 제2 직류전압으로 변환하여 출력할 수 있는데, 저압 배터리(120)의 출력전압 레벨에 따라 선택적으로 제1 직류전압 또는 제2 직류전압을 출력한다. 여기서, 제1 직류전압은 고압 배터리(110)를 충전하기 위한 충전전원으로서 수백 볼트의 전압 레벨을 가지고, 제2 직류전압은 저압 배터리(120)를 충전하기 위한 충전전원으로서 수십 볼트의 전압 레벨을 가질 수 있다. 한편, 상기 제2 직류전압은 저압 배터리(120)의 충전전원으로 공급됨과 더불어 LDC(140), 전장부하(150)의 구동전원으로 공급될 수 있다. 탑재형 충전기(130)의 선택적인 충전전원 공급에 대해서는 도 2에서 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
한편, 탑재형 충전기(130)는 외부에서 공급되는 교류전원으로부터 구동전원을 공급받게 되므로, 전기자동차가 충전소 등에 정차 또는 주차하여 배터리 충전을 위한 교류전원을 공급받는 경우에 구동될 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 탑재형 충전기(130)가 외부의 교류전원으로부터 구동전원을 공급받을 수 있으므로, 저압 배터리(120)로부터 구동전원을 공급받는 기존의 탑재형 충전기와는 달리 저압 배터리(120)의 방전 여부와 무관하게 정상적으로 구동될 수 있으며, 교류전원이 인가되면 안정적으로 고압 배터리(110) 및 저압 배터리(120)를 충전할 수 있다.
LDC(140)는 고압 배터리(110)에서 생성되는 고전압을 이용하여 저압 배터리(120)를 충전한다. LDC(140)에 의한 저압 배터리(120) 충전은 탑재형 충전기(130)에 의한 저압 배터리(120)의 충전과 구별되는데, 탑재형 충전기(130)에 의한 저압 배터리(120)의 충전은 전기자동차에 외부의 교류전원이 인가되는 경우에 이루어질 수 있고, LDC(140)에 의한 저압 배터리(120) 충전은 전기자동차가 운행 중일 때 이루어질 수 있다. LDC(140)는 고압 배터리(110)로부터 고전압을 입력받아서 수십 볼트의 저전압으로 변환하고, 변환된 저전압을 저압 배터리(120)의 충전을 위한 충전전원으로 제공한다. LDC(140)는 수십 볼트의 전압을 출력하는 것이 일반적이며, 예를 들어 저압 배터리(120)가 12V의 출력전압을 제공하는 경우에는 LDC(140)는 12V보다 수 볼트 더 높은 레벨의 전압을 출력하도록 설정될 수 있다.
전장부하(150)는 전기자동차에 구비되는 각종 전자부품을 나타내며, 저압 배터리(130)로부터 저전압(예를 들어, 12V, 24V)의 구동전원을 제공받는다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 전원 공급 시스템에 구비되는 탑재형 충전기를 설명하기 위한 일예시도이다.
도 2를 참조하면, 탑재형 충전기(130)는 제어부(131), 고압 변환부(133), 저압 변환부(135)를 포함한다.
제어부(131)는 외부에서 교류전원이 공급되면, 저압 배터리(120)의 출력전압 레벨을 소정의 기준전압 레벨과 비교한다. 여기서 소정의 기준전압 레벨은 저압 배터리(120)가 방전되지 않은 상태에서 출력하는 전압 레벨을 기준으로 하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 저압 배터리(120)의 정상적인 출력전압 레벨이 12V인 경우, 상기 소정의 기준전압 레벨은 약 12V로 설정될 수 있다. 제어부(131)는 일종의 스위치를 구비할 수 있으며, 상기 스위치의 제1 단자는 교류전원과 고정적으로 접속되고, 제2 단자는 상기 비교 결과에 따라 고압 변환부(133) 또는 저압 변환부(135)와 선택적으로 접속될 수 있도록 설정될 수 있다.
비교 결과, 저압 배터리(120)의 출력 전압 레벨이 소정의 기준전압 레벨보다 높은 경우에는, 상기 스위치의 제2 단자는 고압 변환부(133)와 접속되고, 고압 변환부(133)를 구동시켜서 고압 배터리(110)의 충전전원을 제공하도록 한다. 저압 배터리(120)의 출력 전압 레벨이 소정의 기준전압 레벨보다 높은 경우는 저압 배터리(120)가 방전되지 않은 경우이므로, 탑재형 충전기(130)는 저압 배터리(120)를 충전하지 않고 고압 배터리(110)를 충전하게 된다.
비교 결과, 저압 배터리(120)의 출력 전압 레벨이 소정의 기준전압 레벨 이하인 경우에는, 상기 스위치의 제2 단자는 저압 변환부(135)와 접속되고, 저압 변환부(135)를 구동시켜서 저압 배터리(120)의 충전전원을 제공하도록 한다. 저압 배터리(120)의 출력 전압 레벨이 소정의 기준전압 레벨 이하인 경우는 저압 배터리(120)가 방전되지 않은 경우이므로, 탑재형 충전기(130)는 저압 배터리(120)를 충전하게 된다. 제어부(131)는 저압 배터리(120)의 출력전압 레벨을 지속적 또는 주기적으로 판단하여, 저압 배터리(120)의 출력전압 레벨이 소정의 기준전압 레벨보다 높아지면 저압 변환부(135)의 구동을 멈추고, 고압 변환부(133)를 구동시켜 고압 배터리(110)의 충전을 시작하도록 한다.
고압 변환부(133)는 외부로부터 공급되는 교류전원을 수백 볼트의 제1 직류전압으로 변환하여 고압 배터리(110)의 충전전원으로 제공한다. 고압 변환부(133)는 정류기(rectifier)를 구비하여 교류전원을 직류전압으로 변환하고, DC-DC 컨버터를 구비하여 정류기에서 변환된 직류전압의 전압 레벨을 가변할 수 있다.
저압 변환부(135)는 외부로부터 공급되는 교류전원을 수십 볼트의 제2 직류전압으로 변환하여 저압 배터리(120)의 충전전원 및 전장부하(150)의 구동전원으로 제공한다. 저압 변환부(135)도 고압 변환부(133)와 유사하게, 교류전원을 직류전압으로 변환하기 위한 정류기(rectifier)와 직류전압의 전압 레벨을 설정할 수 있는 DC-DC 컨버터를 구비할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 탑재형 충전기(130)는 외부에서 교류전원이 인가되면 구동을 시작하므로, 저압 배터리(120)의 충전 상태와 무관하게 안정적으로 구동이 가능하다. 또한, 외부에서 공급되는 교류전원을 이용하여 고압 배터리(110) 뿐만 아니라 저압 배터리(120)도 충전할 수 있으므로, 별도의 충전장비를 구비하지 않고도 저압 배터리(120)를 충전할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 전원 공급 시스템에서 교류전원을 이용한 선택적 직류전원 공급 과정을 설명하기 위한 순서흐름도이다.
전기자동차의 배터리를 충전하기 위하여 외부에서 전기자동차로 교류전원이 인가되면(S31), 전기자동차에 구비되는 탑재형 충전기가 구동을 시작한다.
상기 탑재형 충전기의 제어부는 먼저 저압 배터리의 출력전압 레벨을 판단한다. 저압 배터리의 출력전압 레벨에 따라 고압 변환부 또는 저압 변환부 중 어느 하나를 구동시키기 위해서이다. 상기 제어부는 저압 배터리의 출력전압 레벨을 소정의 기준전압 레벨과 비교한다(S32).
상기 S32단계의 비교 결과, 저압 배터리의 출력 전압 레벨이 소정의 기준전압 레벨보다 높은 경우, 상기 고압 변환부를 구동시켜서 교류전원을 수백 볼트의 제1 직류전압으로 변환하여, 상기 제1 직류전압을 상기 고압 배터리의 충전전원으로 제공한다(S33, S34).
상기 S32단계의 비교 결과, 저압 배터리의 출력 전압 레벨이 소정의 기준전압 레벨 이하인 경우, 상기 저압 변환부를 구동시켜서 교류전원을 수십 볼트의 제2 직류전압으로 변환하여, 상기 제2 직류전압을 상기 저압 배터리의 충전전원으로 제공한다(S35, S36).
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 고압 배터리
120 : 저압 배터리
130 : 탑재형 충전기
140 : LDC
150 : 전장부하

Claims (7)

  1. 복수의 배터리 셀로 구성되고 모터의 구동전원을 발생하는 고압 배터리와, 전장부하의 구동전원을 발생하는 저압 배터리를 포함하여 구성되는 전기자동차의 전원 공급 시스템에 있어서,
    외부로부터 공급되는 교류전원을 이용하여, 상기 저압 배터리의 출력전압 레벨에 따라 상기 고압 배터리 또는 저압 배터리를 선택적으로 충전하는 탑재형 충전기; 및
    상기 고압 배터리에서 발생되는 고전압을 저전압으로 변환하여 상기 저압 배터리를 충전하는 저전압 DC-DC 컨버터를 포함하고, 상기 탑재형 충전기는,
    상기 교류전원을 제1 직류전압으로 변환하여 상기 고압 배터리의 충전전원으로 제공하는 고압 변환부;
    상기 교류전원을 제2 직류전압으로 변환하여 상기 저압 배터리의 충전전원 및 상기 전장부하의 구동전원으로 제공하는 저압 변환부; 및
    상기 저압 배터리의 출력전압 레벨을 소정의 기준전압 레벨과 비교하여, 상기 고압 변환부 또는 저압 변환부를 선택적으로 구동시키는 제어부를 포함하며, 상기 외부로부터 교류전원이 공급되는 경우에 상기 교류전원을 구동전원으로 하여 구동되고, 상기 저압배터리는, 상기 외부의 교류전원이 인가되는 경우, 상기 탑재형 충전기로부터 전원을 공급받고, 상기 전기 자동차가 주행중인 경우, 상기 저전압 DC-DC 컨버터에 의해 충전 전원을 공급받고, 상기 제어부는, 상기 저압 배터리의 출력전압 레벨이 상기 기준전압 레벨 이하이면, 상기 저압 변환부를 구동하고, 상기 저압 배터리의 출력전압 레벨이 상기 기준전압 레벨보다 높으면, 상기 고압 변환부를 구동하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원 공급 시스템.

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US13/679,933 US9240703B2 (en) 2011-11-25 2012-11-16 Power supply system for electric vehicle and control method thereof
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102131136B1 (ko) * 2013-12-04 2020-08-05 엘지이노텍 주식회사 보호 회로, 전원 공급 장치 및 전기 자동차
KR20150073291A (ko) 2013-12-20 2015-07-01 엘에스산전 주식회사 전력 변환 장치
FR3018007B1 (fr) * 2014-02-24 2017-09-15 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif pour vehicule hybride de recharge d'une batterie basse tension a partir du reseau tres basse tension
KR20150114093A (ko) * 2014-03-31 2015-10-12 엘에스산전 주식회사 배터리 역접속 보호 시스템
KR102257902B1 (ko) * 2014-07-29 2021-05-28 삼성전자주식회사 이종 전원을 공급하는 배터리 팩 및 그 충전 방법
KR102255749B1 (ko) * 2014-09-30 2021-05-25 현대모비스 주식회사 저전압 dc-dc 컨버터 일체형 충전 장치
KR101637710B1 (ko) * 2014-10-30 2016-07-07 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 ldc 제어 회로 및 ldc 제어 방법
CN104385925A (zh) * 2014-11-24 2015-03-04 中投仙能科技（苏州）有限公司 一种电动汽车辅助供电保障系统
KR20170012779A (ko) * 2015-07-23 2017-02-03 엘에스산전 주식회사 차량용 배터리 팩의 외부 커넥터
CN106891744B (zh) * 2015-12-18 2019-11-08 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其车载充电器和车载充电器的控制方法
CN106891748B (zh) 2015-12-18 2019-02-26 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其车载充电器和车载充电器的控制方法
CN107444123B (zh) * 2016-05-31 2020-06-19 比亚迪股份有限公司 供电装置、供电方法和电动车
CN107662498A (zh) * 2016-07-28 2018-02-06 比亚迪股份有限公司 电动汽车、电动汽车的多功能车载充电器及其控制方法
CN107089166A (zh) * 2017-05-19 2017-08-25 北京新能源汽车股份有限公司 电动汽车的充电方法及系统
CN107244244A (zh) * 2017-06-01 2017-10-13 北京新能源汽车股份有限公司 充电控制方法及系统
CN107591853A (zh) * 2017-08-07 2018-01-16 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 纯电动汽车充电方法及单元
KR102355381B1 (ko) * 2017-10-16 2022-01-26 주식회사 엘지에너지솔루션 차량 탑재용 충전기의 제어를 통한 배터리 팩의 진단 시스템 및 그 방법
JP6731902B2 (ja) * 2017-11-27 2020-07-29 矢崎総業株式会社 電源供給システム
KR102530939B1 (ko) * 2018-04-09 2023-05-11 현대자동차주식회사 차량용 전력변환 시스템
CN109367409A (zh) * 2018-11-06 2019-02-22 江苏卡威汽车工业集团股份有限公司 一种纯电动汽车高低压配电用切换装置
CN113910936A (zh) * 2020-07-09 2022-01-11 威马智慧出行科技（上海）有限公司 一种车载充电机及其控制方法
CN114336801A (zh) * 2020-09-29 2022-04-12 比亚迪股份有限公司 一种混合动力汽车的充电控制方法、装置以及汽车
CN112572152B (zh) * 2020-12-16 2022-07-01 安徽华菱汽车有限公司 一种电动汽车的控制方法、系统及装置
CN114194029B (zh) * 2021-11-01 2024-01-09 岚图汽车科技有限公司 一种车辆供电系统及车辆

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010213503A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Omron Corp 電力供給装置および方法
JP2010213499A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Omron Corp 充電制御装置および方法、充電装置、並びに、プログラム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2523240C (en) * 2005-10-11 2009-12-08 Delaware Systems Inc. Universal battery module and controller therefor
JP4910482B2 (ja) * 2006-05-25 2012-04-04 トヨタ自動車株式会社 可変動弁装置、その制御方法及びこれを搭載した車両
JP4991674B2 (ja) 2008-10-28 2012-08-01 パナソニック株式会社 充電ケーブルユニット
US8054039B2 (en) * 2008-12-19 2011-11-08 GM Global Technology Operations LLC System and method for charging a plug-in electric vehicle
JP5621193B2 (ja) * 2009-01-15 2014-11-05 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP5334620B2 (ja) * 2009-02-20 2013-11-06 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 充電装置および充電方法
US9776519B2 (en) * 2009-08-18 2017-10-03 Ford Global Technologies, Llc System and method for controlling electric power in a plug-in vehicle from an external power source
US8760115B2 (en) * 2009-08-20 2014-06-24 GM Global Technology Operations LLC Method for charging a plug-in electric vehicle
JP5487817B2 (ja) * 2009-09-04 2014-05-14 株式会社オートネットワーク技術研究所 補助バッテリ給電システムおよび補助バッテリ給電方法
JP5402457B2 (ja) * 2009-09-24 2014-01-29 トヨタ自動車株式会社 車両の電源システム
KR101004498B1 (ko) * 2010-01-25 2010-12-31 엘에스산전 주식회사 충전장치
JP5168308B2 (ja) 2010-04-14 2013-03-21 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを搭載する車両

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010213503A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Omron Corp 電力供給装置および方法
JP2010213499A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Omron Corp 充電制御装置および方法、充電装置、並びに、プログラム

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KR20130058775A (ko) 2013-06-05
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