KR101489226B1

KR101489226B1 - 전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 제어 방법

Info

Publication number: KR101489226B1
Application number: KR20120150239A
Authority: KR
Inventors: 허건행; 김서형; 오성민
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2015-02-06
Also published as: KR20140084369A

Abstract

본 발명은 전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전기의 충전 동작을 제어하기 위한 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템에 관한 것으로, 상기 전기 자동차 내에 탑재된 통합형 완속 충전기(Onboard Battery Charger)에 있어서, 상기 전기 자동차용 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속하기 위한 커넥터를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부; 상기 제어 전자 장치로부터 상기 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부; 및 상기 충전 제어부의 스위칭 신호에 따라 상기 전원 공급 장치로부터 상기 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 상기 충전 제어부로 수신된 신호를 제공하는 OBC 연결 회로부;를 포함하며, 상기 충전 제어기는, 상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어한다.

Description

전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 제어 방법{AN ALL IN ONE ONBOARD BATTERY CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE, ELECTRIC VEHICLE HAVING THE FUNCTION OF THE CHARGE, AND THE SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING A BATTERY CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE INCLUDING THE ON BOARD BATTERY CHARGER}

본 발명은 전기 자동차용 충전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 자동차용 표준 충전 규격에 맞게 충전할 수 있도록 충전기를 제어하기 위한 전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

지구의 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있는 요즈음 무공해 에너지의 사용은 날로 중요성을 더해가고 있다. 특히, 대도시의 대기오염 문제는 날로 심각해지고 있는데, 차량의 배기가스는 그 주요원인 중의 하나이다.

이와 같은 상황에서 무공해 에너지인 전기를 동력원으로 사용하는 이른바 전기 차량을 실용화하기 위한 연구가 근래 들어 활발하게 진행되고 있다. 전기 차량은 외부로부터 전기 에너지를 공급받아 이를 배터리에 충전한 후, 배터리에 충전된 전압으로 차륜과 결합된 모터를 통해 기계적 에너지인 동력을 얻는다.

즉, 전기 차량은 배터리에 충전된 전압으로 모터를 구동시켜야 하기 때문에 대용량의 충전식 배터리를 사용하며, 이러한 대용량의 충전식 배터리를 충전하기 위한 배터리 충전장치를 구비하고 있다.

배터리 충전장치는 충전시간에 따라 급속 충전기와 완속 충전기로 구분할 수 있으며, 차량 탑재 여부에 따라 탑재형 및 거치형으로 구분될 수 있다. 급속 충전기는 주유소와 같이 주행 중 긴급하게 충전하기 위한 장소에 설치되고 충전시간은 약 20분 정도 소요된다. 반면, 완속 충전기는 주차장이나 쇼핑몰 등 장시간 주차가 예상되는 장소에 설치되고 충전시간은 약 5시간 정도 소요된다.

한편, 최근 전기 자동차(Electric Vehicle; EV) 및 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV)의 개발과 보급이 가속화되면서, EV/PHEV용 배터리 충전에 관한 국제 표준(SAEJ 1772, IEC 61851-1 등) 및 국내 표준(K 61851-1 등)이 공시되고 있다.

그러나, 아직 공시된 국제 또는 국내 표준을 만족하는 충전기의 제어 시스템이 개발되지 않은 상태이며, 상기 국제 또는 국내 표준을 만족하면서 효과적으로 충전기를 제어할 수 있는 방법의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.

전기자동차 충방전 시스템 및 전기자동차 충방전 장치 (출원번호 : 1020100100035 (2010.10.13))

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 커넥터에 의해 전원 공급 장치를 전기 자동차에 접속할 때, 충전 제어기에서 상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속을 감지하고, 차량의 각 장비로 전원을 공급하는 차량용 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어하는 전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 차량용 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 온-보드 충전 장치의 전원을 공급하고, 설정된 시간이 경과한 후, 상기 차량용 배터리와 연결된 IG(Ignition) 3 라인을 통해 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어하는 전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 제어 전자 장치로부터 충전 준비 완료 신호를 수신하고, 설정된 시간 이후 상기 제어 전자 장치 및 상기 충전 제어기 사이에 병렬 연결된 적어도 2개의 저항 사이에 설치된 스위치를 온 시킴으로써 상기 충전기의 충전을 개시하는 전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 하나의 통합형 OBC(Onboard Battery Charger)(탑재형 완속 충전기)에 의해 OBC 고유의 기능과 충전 제어기의 기능을 통합하여 제공할 수 있는 전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 하나의 통합형 OBC에 의해 OBC 고유의 기능과 충전 제어기 및 주변 회로의 기능을 통합하여 제공할 수 있는 전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특유의 효과를 달성하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전기 자동차용 통합형 완속 충전기는, 전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전기의 충전 동작을 제어하기 위한 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템에서, 상기 전기 자동차 내에 탑재된 통합형 완속 충전기(Onboard Battery Charger)에 있어서, 상기 전기 자동차용 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속하기 위한 커넥터를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부; 상기 제어 전자 장치로부터 상기 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부; 및 상기 충전 제어부의 스위칭 신호에 따라 상기 전원 공급 장치로부터 상기 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 상기 충전 제어부로 수신된 신호를 제공하는 OBC 연결 회로부;를 포함하며, 상기 충전 제어기는, 상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어한다.

바람직하게는, 상기 충전 제어부는, 상기 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 온-보드 충전 장치의 전원을 공급하고, 설정된 제1 시간이 경과한 후, 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG(Ignition) 3 라인을 통해 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어한다.

바람직하게는, 상기 제1 시간은 3초 내지 10초 사이에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 충전 제어부는, 설정된 제2 시간 동안 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG 3 라인을 통해 상기 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 충전 제어부는, 상기 제어 전자 장치로부터 충전 준비 완료 신호를 수신하고, 설정된 제3 시간 이후 상기 제어 전자 장치 및 상기 충전 제어부 사이에 병렬 연결된 적어도 2개의 저항 사이에 설치된 스위치를 온 시킴으로써 상기 충전부의 충전을 개시하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 충전 제어부는, 상기 충전부의 충전을 개시한 이후, 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전력에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 통합형 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템은, 전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전기의 충전 동작을 제어하기 위한 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템에 있어서, 상기 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속하기 위한 커넥터; 상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속 및 상기 충전기의 충전 준비 상태에 따라 정전압 또는 펄스 형태의 제어 파일럿 신호를 생성하는 상기 전원 공급 장치의 제어 전자 장치; 및 상기 전기 자동차 내에 탑재되어 상기 커넥터를 통해 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받아 상기 제1 배터리를 충전시키는 통합형 완속 충전기;를 포함하며, 상기 통합형 완속 충전기는, 상기 전기 자동차용 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속하기 위한 커넥터를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부; 상기 제어 전자 장치로부터 상기 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부; 및 상기 충전 제어부의 스위칭 신호에 따라 상기 전원 공급 장치로부터 상기 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 상기 충전 제어부로 수신된 신호를 제공하는 OBC 연결 회로부;를 포함하며, 상기 충전 제어기는, 상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전기 자동차용 충전기의 제어 방법은, 전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부를 포함하는 통합형 완속 충전기의 충전 동작을 제어하기 위한 전기 자동차용 충전기의 제어 방법에 있어서, 커넥터를 통해 상기 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속시키는 단계; 상기 전기 자동차 내에 설치된 충전부를 포함하는 상기 통합형 완속 충전기 내에 구비되어 상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부에서 상기 전원 공급 장치 내의 제어 전자 장치로부터 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하는 단계; 및 상기 충전 제어부에서 상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계를 포함한다.

전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부를 포함하는 통합형 완속 충전기의 충전 동작을 제어하기 위한 전기 자동차용 충전기의 제어 방법에 있어서, 커넥터를 통해 상기 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속시키는 단계; 상기 전기 자동차 내에 설치된 충전부를 포함하는 상기 통합형 완속 충전기 내에 구비되어 상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부에서 상기 전원 공급 장치 내의 제어 전자 장치로부터 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하는 단계; 및 상기 충전 제어부에서 상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계 이후에, 설정된 제1 시간이 경과한 후, 충전 제어기가 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG(Ignition) 3 라인을 통해 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 IG 3 라인을 통해 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계는, 설정된 제2 시간 동안 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG 3 라인을 통해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 IG 3 라인을 통해 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계 이후에, 상기 충전 제어부가 상기 제어 전자 장치로부터 충전 준비 완료 신호를 수신하는 단계; 및 설정된 제3 시간 이후 상기 제어 전자 장치 및 상기 충전 제어부 사이에 병렬 연결된 적어도 2개의 저항 사이에 설치된 스위치를 온 시킴으로써 상기 충전부의 충전을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 충전을 개시하는 단계 이후에, 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전력에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 충전기능을 갖는 전기 자동차는, 전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전기의 충전 동작을 제어하기 위한 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템에서, 탑재된 통합형 완속 충전기(Onboard Battery Charger)를 구비한 충전기능을 갖는 전기 자동차에 있어서, 상기 전기 자동차 내에 탑재되어 상기전원 공급 장치로부터 전원을 공급받아 상기 제1 배터리를 충전시키는 통합형 완속 충전기; 및 상기 통합형 완속 충전기로부터 전원을 공급받아 충전되는 상기 제1 배터리를 포함하며, 상기 통합형 완속 충전기는. 상기 전기 자동차용 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속하기 위한 커넥터를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부; 상기 제어 전자 장치로부터 상기 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부; 및 상기 충전 제어부의 스위칭 신호에 따라 상기 전원 공급 장치로부터 상기 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 상기 충전 제어부로 수신된 신호를 제공하는 OBC 연결 회로부;를 포함하며, 상기 충전 제어기는, 상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 현재의 EV/PHEV용 배터리 충전에 관한 국제 표준(SAEJ 1772, IEC 61851-1 등) 및 국내 표준(K 61851-1 등)을 만족하면서, 효과적으로 충전기를 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한, 탑재형 완속 충전기(On-board Battery Charger; OBC)를 통한 전기 자동차의 충전시, 상기 탑재형 완속 충전기(OBC)를 구동하기 위한 구동 전력을 차량용 배터리를 통해 우선적으로 공급함으로써 국제 기준에 부합함과 동시에 안전성과 편의성을 보장할 수 있는 장점이 있다.

또한, OBC와 충전 제어기의 기능을 하나의 장치로 통합함으로써 커넥터와 장치들간의 연결 관계를 간소화할 수 있는 장점이 있다. 아울러, OBC와 충전 제어기의 기능을 하나의 장치로 통합하고, 주변 회로를 장치 내에 포함시킴으로써 OBC 외부에 별도의 회로 구성이 필요 없게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 전원 공급 장치(EVSE) 및 탑재형 완속 충전기를 포함한 전기 자동차용 충전 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명이 적용되는 전기 자동차용 충전 시스템에서의 차량 결선을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명이 적용된 탑재형 완속 충전기의 연결 관계를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전기의 세부 구조를 나타내는 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전 제어기의 충전기 제어 절차를 나타내는 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치(EVSE)와 충전 제어기 간의 제어 파일럿 회로를 나타내는 회로도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도 6의 등가 회로를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 충전 제어기를 제어하기 위해 생성되는 신호들의 타이밍도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전도성 EV/PHEV 충전 시스템 블록도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 OBC를 포함하는 충전 시스템을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 OBC의 세부 구조를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 OBC 내의 OBC 연결 회로부의 세부 구조를 나타내는 도면.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명은 커넥터에 의해 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment; EVSE)를 전기 자동차(예컨대, EV, PHEV 등)에 접속할 때, 충전 제어기에서 상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속을 감지하고, 차량의 각 장비로 전원을 공급하는 차량용 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 탑재형 완속 충전기(On-board Battery Charger; OBC)의 전원이 공급되도록 제어하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 방법을 제안한다.

이때, 본 발명은 상기 OBC 고유의 기능과 충전 제어기의 기능을 하나의 장치에 통합함으로써 통합형 OBC를 제안한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라 EVSE의 제어 전자 장치로부터 커넥터를 통해 연결되는 상기 커넥터의 제어신호 라인을 OBC로 전달하는 OBC 주변의 각종 회로들을 상기 통합형 OBC에 포함시켜 하나의 장치로 구성할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따라 차량용 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 온-보드 충전 장치의 전원을 공급하고, 설정된 시간이 경과한 후, 상기 차량용 배터리와 연결된 IG(Ignition) 3 라인을 통해 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어함으로써, 암전류를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 충전 제어기에서 제어 전자 장치로부터 충전 준비 완료 신호를 수신하고, 설정된 시간 이후 상기 제어 전자 장치 및 상기 충전 제어기 사이에 병렬 연결된 적어도 2개의 저항 사이에 설치된 스위치를 온 시킴으로써 상기 충전기의 충전을 개시하며, 상기 충전기의 충전을 개시한 이후, 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전력에 의해 상기 온-보드 충전 장치의 전원이 공급되도록 제어한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명이 적용되는 전기 자동차용 충전 시스템의 구성 및 세부 결선 방법을 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 전원 공급 장치 및 탑재형 완속 충전기를 포함한 전기 자동차용 충전 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 전원 공급 장치(100)는 커넥터(120)를 통해 자동차(110)와 연결된다. 한편, 상기 자동차(110)에는 충전기(112) 및 충전 제어기(113)로 구성된 온-보드 충전 장치(OBC)(111)가 탑재되고, 상기 충전기(112)를 통해 배터리(115)가 충전된다.

한편, 상기 전원 공급 장치(100)와 상기 자동차(110) 사이에 연결되는 커넥터(120)는 예컨대 5 개의 연결 라인을 포함할 수 있다. 이때, 제1 라인 및 제2 라인은 충전을 위한 전력이 공급되는 라인이며, 제3 라인은 접지(ground)를 위한 라인이다. 또한, 제4 라인 및 제5 라인은 제어 신호를 전송하기 위한 라인으로서, 제4 라인을 통해서는 제어 파일럿(control pilot) 신호가 전송되며, 제5 라인을 통해서는 근접 감지(proximity sensing)를 위한 신호가 전송된다. 즉, 상기 전원 공급 장치(100)가 상기 온-보드 충전 장치(111)에 연결될 때, 상기 전원 공급 장치(100)의 제어 전자 장치(103)는 상기 제4 라인 및 제5 라인을 통해 상기 온-보드 충전 장치(111)의 충전 제어기(113)로 제어 신호를 전송한다.

상기 제어 신호는 EV/PHEV용 배터리 충전에 관한 국제 표준(SAEJ 1772, IEC 61851-1 등)에 따라 정전압 또는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 구성될 수 있으며, 예컨대, 후술하는 도 8에 도시된 바와 같이 12V, 9V의 정전압 신호 또는 +9/-12V의 PWM 신호 또는 +6/-12V의 PWM 신호로 구성될 수 있다.

이때, 본 발명의 실시예에 따라 상기 충전 제어기(113)에서는 상기 제어 전자 장치(103)로부터 제어 신호를 제공받고, 수신된 제어 신호에 의해 판단된 각 상태(state)에 따라 따라 충전기(112)의 충전 동작을 제어하며, 온-보드 충전 장치(111)를 구동하기 위한 전력 공급을 제어한다.

이와 같이, 충전된 배터리(115)는 전기 자동차(110)의 모터를 구동하는 전력원으로 사용된다. 한편, 전원 공급 장치(100)에는 AC 지시자(AC Present Indication)(102)가 더 구비될 수 있으며, 이를 통해 전원 공급 장치(100)의 콘센트가 연결되어 AC 전류가 정상적으로 공급되는지 여부를 사용자가 확인할 수 있다.

또한, 전원 공급 장치(100)에 구비된 제어 전자 장치(Control Electronics)(103)는 전원 공급 장치(100)의 연결 상태 및 충전 준비 완료 여부에 따라 제1 스위치(S1)(105)의 동작에 의해 PWM 신호 또는 정전압(Constant Voltage) 신호(예컨대, 9V 또는 12V)를 출력하여, 커넥터(120) 및 버퍼(116)를 통해 자동차(110)의 충전 제어기(113)로 제공한다.

배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)(114)은 배터리(115)의 상태 정보를 수신하여 배터리를 관리하기 위한 각종 기능을 수행한다.

한편, 상기 전원 공급 장치(100)가 커넥터(120)를 통해 자동차(110)와 연결되고 소정의 정해진 절차에 따라 충전 준비가 완료되면, 충전 제어기(113)는 제2 스위치(S2)(117)를 온(on) 시킴으로써 충전기(112)가 제공된 AC 전력에 의해 배터리(115)를 충전하도록 제어한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 전기 자동차용 충전 시스템에서의 차량 결선을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 온-보드 충전 장치(111)의 충전기(112)는 전원 공급 장치(EVSE)(100)로부터 상용 AC 전원을 공급받아 차량의 모터를 구동하기 위한 제1 배터리(115)(예컨대, 고전압 배터리)를 충전시킨다. 이때, 본 발명의 실시예에 따라 온-보드 충전 장치(111)의 충전 제어기(113)는 커넥터(120)를 통해 상기 전원 공급 장치(100)의 제어 전자 장치(103)로부터 제어 신호를 수신하여 충전기(112)의 충전을 제어하며, 온-보드 충전 장치(111)를 구동하기 위한 구동 전력의 공급을 제어한다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 전원 공급 장치(100)가 온-보드 충전 장치(111)와 연결되기 전, 상기 온-보드 충전 장치(111)에는 전력이 공급되지 않아 구동이 되지 않는 상태이다. 이때, 상기 전원 공급 장치(100)가 커넥터(120)를 통해 온보드 충전 장치(111)와 연결되면, 충전 제어기(113)에서는 이를 감지하고, 온-보드 충전 장치(111)로 구동 전력이 공급되도록 제어한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따라 처음 커넥터(120)를 통해 전원 공급 장치(100)가 온-보드 충전 장치(111)에 연결되면, 충전 제어기(113)는 차량에 기본적으로 구비되어 차량 내의 각 장치로 전원을 공급하는 차량용 배터리(이하, '제2 배터리'라고 한다.)(210)(예컨대, 12V 배터리)로부터 온-보드 충전 장치(111)로 구동 전력을 제공하도록 제어한다.

이때, 본 발명의 실시예에 따라, 최초 접속시에는 상기 제2 배터리(210)로부터 온-보드 충전 장치(111)로 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 구동 전력을 공급받도록 제어하며, 설정된 일정 시간(예컨대, 3초 내지 10초)이 경과하면, 상기 제2 배터리(210)와 연결된 IG(Ignition) 3 라인으로 핸드오버(handover) 하여, 상기 IG 3 라인을 통해 온-보드 충전 장치(111)의 구동 전력이 공급되도록 제어하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제어함으로써 암전류 발생을 최소화할 수 있다.

한편, 상기 IG 3 라인에 의해 전력이 공급된 후, 전원 공급 장치(100)에서 충전 준비가 완료되고, 상기 제어 파일럿의 듀티(duty) 발생 확인 후 후술하는 방법에 따라 제2 스위치(S2)가 온(on) 되면, 상기 전원 공급 장치(100)를 통해 제공되는 상용 AC 전원에 의해 온-보드 충전 장치(111)를 구동시킨다. 이때, 제1 릴레이(202) 또는 제2 릴레이(203)의 동작에 의해 상기 제2 배터리(210)로부터의 전원 공급이 제어될 수 있다.

상기 IG 키 스위치(201)는 사용자의 IG 키 작동에 의해 온/오프 될 수 있으며, 상기 제2 배터리(210)의 전력을 차량 내의 각종 제어기(204)들로 공급한다. 또한, IG 3 라인을 통해 상기 제2 배터리(210)의 전력은 배터리 관리 시스템(114)으로 공급될 수 있으며, 상기 배터리 관리 시스템(114)은 온-보드 충전 장치(111)와 CAN 통신 방법으로 데이터를 송수신할 수 있다.

상기 제1 배터리(115)에 충전된 전력은 인버터(inverter)(208)를 통해 자동차의 모터를 구동시키게 되며, 아울러 LDC(Low DC/DC Converter)(205), 에어컨(206), 히터(207) 등 차량 내의 각종 장치들에도 전원을 공급할 수 있다. 이때, 제3 릴레이(209)의 동작에 의해 상기 제1 배터리(115)의 전원 공급이 제어될 수 있다.

도 3은 본 발명이 적용된 탑재형 완속 충전기의 연결 관계를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 상술한 바와 같이 전원 공급 장치(100)를 통해 가정용 AC 전원(예컨대, 110V, 220V 등) 등이 자동차(110) 내의 온-보드 충전 장치(OBC)(111)로 공급되면, 상기 온-보드 충전 장치(111)의 충전기(112)는 본 발명의 실시예에 따라 충전 제어기(113)를 통해 제어되어 제1 배터리(115)(예컨대, 고전압 250~450V DC 리튬-이온 배터리)를 충전시킨다. 상기 제1 배터리(115)에 충전된 전력은 인버터(208)를 통해 모터(300)를 구동시킴으로써 자동차(110)를 구동시킨다.

이때, 배터리 관리 시스템(BMS)(114)은 상기 온-보드 충전 장치(111) 및/또는 상기 제1 배터리(115)와 통신함으로써 제어 정보를 송수신하며, 제1 배터리(115)의 상태를 모니터링하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전기(112)의 세부 구조를 나타내는 회로도이다. 도 4를 참조하면, 온-보드 충전 장치(111) 내에 구비되는 충전기(112)는 본 발명의 실시예에 따라 필터 및 정류부(420), LLC 컨버터부(430) 및 부스트 컨버터부(440)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 LLC 컨버터부(430)는 1차 스위칭부(431), 절연부(431), 2차 스위칭부(433) 등으로 구성될 수 있다.

먼저 필터 및 정류부(420)는 입력된 220V AC 전류(410)를 필터링하고 정류하여 도시된 바와 같이 240V 120Hz의 전류를 출력시킨다. 1차 스위칭부(431)에서는 상기 필터 및 정뷰부(420)로부터 공급된 전류를 LLC에 의해 스위칭하여 100kHz의 펄스 신호로 변환시킨다. 절연부(432)에서는 트랜스포머에 의해 전력을 2차 스위칭부(433)로 전달하며, 2차 스위칭부(433)에서는 80V DC 링크(link) 전류를 생성한다. 마지막으로 부스트 및 전류 제어부(441)에서는 상기 DC 링크 전류를 부스팅하여 50kHz 전류로 출력시켜 배터리(115)를 충전시킨다.

한편, 상기 충전기(112)의 세부 구현 방법은 다양하게 구현하는 것이 가능하며, 본 발명이 상기 도 4에 도시된 회로로 한정되는 것은 아니다.

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 충전 제어기의 충전 제어 절차 및 제어 방법을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전 제어기의 충전기 제어 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 먼저 충전을 위해 전원 공급 장치(EVSE)(100)와 차량의 온-보드 충전 장치(111)를 커넥터(120)로 연결(S501)하면, 본 발명의 실시예에 따라 충전 제어기(113)의 제어에 의해 기설정된 제1 시간(예컨대, 3 내지 10초) 동안 차량용 배터리(즉, 제2 배터리)(210)로부터 전력(B+ 전력)을 온-보드 충전 장치(111)로 공급(S502)한다.

그런 다음, 전원 공급 장치(100)의 충전 준비가 완료(예컨대, 사용자의 결제 완료 등)되면, 온-보드 충전 장치(111)의 제어 파일럿 듀티 발생 확인 후, 제2 스위치(S2)를 온 시킴(S503)으로써 충전 절차를 진행한다.

이때, 전원 공급 장치(100)로부터 220V의 AC 전원이 공급(S504)되고, 상기 전원 공급에 따라 SMPS(Switching Mode Power Supply)가 온(S505)되어 상기 AC 전원을 DC 전원(예컨대, 15V 전원)으로 변환하여 온-보드 충전 장치(111)의 구동 전력으로 공급하게 된다.

한편, 추가적으로 상기 온-보드 충전 장치(111)가 제2 배터리(210)와 연결되는 IG 3 라인의 릴레이가 온(S506) 될 수 있으며, 이에 따라 상기 온-보드 충전 장치(111)의 정상 여부를 검사할 수가 있게 된다.

이와 같이, IG 3 라인의 릴레이가 온 되면, 공급되는 AC 전원에 의한 충전(S507, S509) 절차가 진행된다. 이때, 상기 온-보드 충전 장치(111)에 오류가 발생할 경우(S508), 충전 절차를 중단하고, IG 3 라인의 릴레이를 오프시키고, 공급되는 220V 전원을 오프(S510)시킨다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치(EVSE)와 충전 제어기 간의 제어 파일럿 회로를 나타내는 회로도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도 6의 등가 회로를 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 전원 공급 장치(100)로부터 생성된 PWM 신호가 제1 스위치(S1)(105)를 통해 R1으로 출력되고, 커넥터(120)의 제4 라인을 통해 자동차(110)의 다이오드(D) 및 버퍼(116) 등을 거쳐 충전 제어기(113)로 제공된다.

한편, 상기 제2 스위치(S2)(117)는 상술한 바와 같이 전원 공급 장치(100)의 충전 준비가 완료되면, 온(on) 상태가 되며, 상기 제2 스위치(S2)의 온 상태에 따라 R3 및 R2 의 병렬 저항에 의해 상기 충전 제어기(113)로 공급되는 PWM 신호의 전압이 도 8에 도시된 바와 같이 +9V에서 +6V로 낮아진다.

도 7은 상기 도 6에서 제1 스위치(S1)(105)가 제어 전자 장치(103)의 PWM 단자에 연결되고, 자동차(110)의 제2 스위치(S2)(117)가 온 될 경우의 등가 회로(equivalent circuit)를 나타낸다. 상기 도 7에서 C1은 Cc에 의한 케이블 용량을 제외한 EVSE의 모든 파일럿 라인의 용량을 나타낸다. 또한, C2는 자동차의 모든 파일럿 라인 용량을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 충전 제어기를 제어하기 위해 생성되는 신호들의 타이밍도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제어 파일럿(control pilot; C.P) 신호가 표준에 규정된 바와 같이 12V 또는 9V의 정전압 신호로 생성되거나, +9V/-12V 또는 +6V/-12V의 PWM 신호로 생성될 수 있다.

먼저, 제어 파일럿 신호는 12V 정전압 신호를 출력하다가, 커넥터(120)에 의해 전원 공급 장치(EVSE)(100)가 자동차(110)에 연결되면, 도 1에 도시된 회로 구성에 따라 9V의 정전압 신호로 내려간다. 이때, 상기 연결을 감지한 충전 제어기(113)는 본 발명의 실시예에 따라 제2 배터리로부터 직접 연결되는 라인에 의해 상기 제2 배터리로부터 전력을 공급받아 온-보드 충전 장치(111)를 구동시킨다.

이때, 설정된 시간(예컨대, 3초 내지 10초)이 경과하면, 암전류의 문제가 발생할 수 있기 때문에, IG 3 라인을 통해 전력을 공급받도록 충전 제어기(113)에서 핸드오버 시킨다. 이에 따라, 상기 제2 배터리로부터 상기 IG 3 라인을 통해 온-보드 충전 장치(111)로 구동 전력을 공급한다.

한편, 상기 온-보드 충전 장치(111)가 구동되어 제어 파일럿 신호를 인식하게 되면, 일정 시간이 경과한 후 충전 준비 완료를 위한 대기를 하게 되며, 상기 IG 3 라인을 통해 공급되는 전력은 상기 대기 기간 동안 구동 전력을 온-보드 충전 장치(111)로 공급한다. 상기 대기 기간 중 전원 공급 장치(100)의 충전 준비가 완료(예컨대, 사용자 결제 완료 등)되면, 상기 전원 공급 장치(100)의 제어 전자 장치(103)는 제1 스위치(105)를 +12V 단자에서 PWM 단자로 전환시킴으로써 +9V/-12V PWM 신호를 출력시킨다.

이때, 상기 PWM 신호가 출력되고, 온-보드 충전 장치(111)의 제어 파일럿 듀티(duty) 발생이 확인되면, 제2 스위치(S2)를 온 시키게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라 상기 IG 3 라인을 통해 구동 전력을 공급받는 온-보드 충전 장치(111)는 공급되는 상용 AC 전원으로부터 구동 전력을 공급받도록 제어된다.

이상으로 본 발명이 적용되는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 그 방법을 설명하였다. 이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통합형 OBC와 상기 통합형 OBC를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템을 설명한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전도성 EV/PHEV 충전 시스템 블록도이다. 도 9를 참조하면, 전기 자동차의 충전기(112) 및 충전 제어기(113)는 전원 공급 장치(EVSE; 100)로부터 교류 신호 및 제어 신호를 제공받는다. 이때, 본 발명에서는 도 10에 도시된 바와 같이 전기 자동차 내에 탑재되는 충전기(112) 및 충전 제어기(113)를 하나의 장치로 구성함으로써 통합형 OBC를 구현한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 OBC를 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 OBC(1000)는 상기 도 1의 충전기(112) 및 충전 제어기(113)의 기능을 하나의 장치 내에 포함하여 제공한다.

이때, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 도 1에 도시된 커넥터(120)와 OBC(111) 사이에 구성된 각종 회로들(예컨대, TVS, D, R2, R3, R4, S2, 버퍼 등)이 상기 통합형 OBC(1000) 장치 내에 포함되어 구성될 수 있다.

따라서, 상기 통합형 OBC(1000)는 EVSE(100)와 하나의 커넥터(120)를 통해 5개의 연결 라인이 통합하여 직접 연결될 수 있다. 즉, 제1 라인 및 제2 라인은 상술한 바와 같이 이미 직접 통합형 OBC(1000) 내의 충전기(112)로 연결되고, 제3 라인 내지 제5 라인도 마찬가지로 통합형 OBC(1000)와 직접 연결되어, 통합형 OBC(1000) 내의 회로와 연결된다.

이렇게 함으로써, 차량 내에서는 OBC 외에 별도의 주변 회로를 구성할 필요가 없으며, 하나의 통합형 OBC만을 설치함으로써 배터리(115)에 표준 규격에 맞도록 충전 절차를 진행할 수 있다.

예컨대, 상기 전원 공급 장치(100)와 상기 통합형 OBC(1000) 사이에 연결되는 커넥터(120)는 통합된 5 개의 연결 라인을 포함할 수 있다. 이때, 제1 라인 및 제2 라인은 도 1에서 상술한 바와 같이 충전을 위한 전력이 공급되는 라인이며, 제3 라인은 접지(ground)를 위한 라인이다. 또한, 제4 라인 및 제5 라인은 제어 신호를 전송하기 위한 라인으로서, 제4 라인을 통해서는 제어 파일럿(control pilot) 신호가 전송되며, 제5 라인을 통해서는 근접 감지(proximity sensing)를 위한 신호가 전송된다. 즉, 상기 전원 공급 장치(100)가 상기 통합형 OBC(1000)에 연결될 때, 상기 전원 공급 장치(100)의 제어 전자 장치(103)는 상기 제4 라인 및 제5 라인을 통해 상기 통합형 OBC(1000) 내의 충전 제어부로 제어 신호를 전송한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 OBC의 세부 구조를 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 OBC(1000)는 도 1의 충전기(112)에 대응되는 충전부(1110), 충전 제어기(113)에 대응되는 충전 제어부(1120), OBC(111)의 주변 회로에 해당하는 OBC 연결 회로부(1130)를 포함할 수 있다.

상기 각 기능부들은 하나의 장치 내에 통합하여 구성되며, 상기 도 1의 기능과 동일한 기능을 수행할 수 있다.

즉, 통합형 OBC(1000) 내의 충전부(1110)는 전원 공급 장치(EVSE)(100)로부터 상용 AC 전원을 공급받아 차량의 모터를 구동하기 위한 제1 배터리(115)(예컨대, 고전압 배터리)를 충전시킨다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라 통합형 OBC(1000) 내의 충전 제어부(1120)는 커넥터(120)를 통해 상기 전원 공급 장치(100)의 제어 전자 장치(103)로부터 제어 신호를 수신하여 충전부(1110)의 충전을 제어하며, 통합형 OBC(1000)를 구동하기 위한 구동 전력의 공급을 제어한다.

상기 OBC 연결 회로부(1130)는 도 12에 도시된 바와 같이 도 1에 도시된 OBC(111)와 EVSE(100)간에 연결된 회로를 포함하며, 본 발명의 실시예에 따라 통합형 OBC(1000) 내에 포함하여 구성된다. 상기 OBC 연결 회로부(1130)는 전원 공급 장치(100)에 구비된 제어 전자 장치(Control Electronics)(103)는 전원 공급 장치(100)로부터 출력된 PWM 신호 또는 정전압(Constant Voltage) 신호(예컨대, 9V 또는 12V)를 커넥터(120)를 통해 제공받아, 커버퍼(116)를 통해 통합형 OBC(1000) 내의 충전 제어부(1120)로 제공한다.

이와 같이, 통합형 OBC(1000) 내에 도 1의 충전기(112), 충전 제어기(113) 및 주변 회로 등을 포함하여 하나의 장치로 구성함으로써 EVSE(100)와의 연결을 간소화시킬 수 있으며, 차량 내에 설치되는 OBC가 더욱 간소화될 수 있다.

본 발명은 특정 기능들 및 그의 관계들의 성능을 나타내는 방법 단계들의 목적을 가지고 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 요소들 및 방법 단계들의 경계들 및 순서는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다. 상기 특정 기능들 및 관계들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들 및 순서들이 정의될 수 있다. 임의의 그러한 대안적인 경계들 및 순서들은 그러므로 상기 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다. 추가로, 이러한 기능적 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 어떠한 중요한 기능들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들이 정의될 수 있다. 마찬가지로, 흐름도 블록들은 또한 어떠한 중요한 기능성을 나타내기 위해 여기에서 임의로 정의되었을 수 있다. 확장된 사용을 위해, 상기 흐름도 블록 경계들 및 순서는 정의되었을 수 있으며 여전히 어떠한 중요한 기능을 수행한다. 기능적 구성 요소들 및 흐름도 블록들 및 순서들 둘 다의 대안적인 정의들은 그러므로 청구된 본 발명의 범위 및 사상 내에 있다.

본 발명은 또한 하나 이상의 실시예들의 용어로, 적어도 부분적으로 설명되었을 수 있다. 본 발명의 실시예는 본 발명, 그 측면, 그 특징, 그 개념, 및/또는 그 예를 나타내기 위해 여기에서 사용된다. 본 발명을 구현하는 장치, 제조의 물건, 머신, 및/또는 프로세스의 물리적인 실시예는 여기에 설명된 하나 이상의 실시예들을 참조하여 설명된 하나 이상의 측면들, 특징들, 개념들, 예들 등을 포함할 수 있다. 더구나, 전체 도면에서, 실시예들은 상기 동일한 또는 상이한 참조 번호들을 사용할 수 있는 상기 동일하게 또는 유사하게 명명된 기능들, 단계들, 모듈들 등을 통합할 수 있으며, 그와 같이, 상기 기능들, 단계들, 모듈들 등은 상기 동일한 또는 유사한 기능들, 단계들, 모듈들 등 또는 다른 것들일 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 전원 공급 장치(EVSE) 102 : AC 지시자
103 : 전자 제어 장치 104 : 전압 측정부
105 : 제1 스위치 110 : 자동차
111 : 온-보드 충전 장치(OBC) 112 : 충전기
113 : 충전 제어기 114 : BMS
115 : 제1 배터리 116 : 버퍼
117 : 제2 스위치 120 : 커넥터
201 : IG 키 스위치 202 : 제1 릴레이
203 : 제2 릴레이 204 : 제어기
205 : LDC 206 : 에어컨
207 : 히터 208 : 인버터
209 : 제3 릴레이 210 : 제2 배터리
300 : 모터 410 : AC 전원
420 : 필터 및 정류부 430 : LLC 컨버터부
431 : 1차 스위칭부 432 : 절연부
433 : 2차 스위칭부 440 : 부스트 컨버터부
441 : 부스트 및 전류 제어부 1000 : 통합형 OBC
1110 : 충전부 1120 : 충전 제어부
1130 : OBC 연결 회로부

Claims

전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전 동작을 제어하는 통합형 완속 충전기(Onboard Battery Charger)에 있어서,
상기 전기 자동차용 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속하기 위한 커넥터를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부;
상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부; 및
상기 전원 공급 장치의 제어 전자 장치에서 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 수신된 상기 제어 파일럿 신호를 상기 충전 제어부에 제공하는 OBC 연결 회로부;를 포함하며,
상기 충전 제어부는,
상기 커넥터에 의해 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는, 전기 자동차용 통합형 완속 충전기.
청구항 1에 있어서, 상기 충전 제어부는,
상기 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원을 공급하다가, 설정된 제1 시간이 경과한 후, 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG(Ignition) 3 라인으로 전환하여 상기 통합형 완속 충전기 전원이 공급되도록 제어하는, 전기 자동차용 통합형 완속 충전기.
청구항 2에 있어서, 상기 제1 시간은 3초 내지 10초 사이에서 설정되는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차용 통합형 완속 충전기.
청구항 2에 있어서, 상기 충전 제어부는,
설정된 제2 시간 동안 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG 3 라인을 통해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차용 통합형 완속 충전기.
청구항 4에 있어서, 상기 충전 제어부는,
상기 제어 전자 장치로부터 충전 준비 완료 신호를 수신하고, 설정된 제3 시간 이후 상기 제어 전자 장치 및 상기 충전 제어부 사이에 구비된 스위치를 온 시킴으로써 상기 전원 공급 장치로부터 전력을 공급받아 상기 제 1 배터리의 충전을 개시하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차용 통합형 완속 충전기.
청구항 5에 있어서, 상기 충전 제어부는,
충전을 개시한 이후에는 상기 제 1 배터리의 충전 완료시까지, 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전력에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차용 통합형 완속 충전기.
전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전 동작을 제어하기 위한 전기 자동차용 충전 제어 시스템에 있어서,
상기 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속하기 위한 커넥터;
상기 커넥터에 의한 상기 전원 공급 장치의 접속 및 정전압 또는 펄스 형태의 제어 파일럿 신호를 생성하는 상기 전원 공급 장치의 제어 전자 장치; 및
상기 전기 자동차 내에 탑재되어 상기 커넥터를 통해 상기 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받아 상기 제1 배터리를 충전시키는 통합형 완속 충전기;를 포함하며,
상기 통합형 완속 충전기는,
상기 전기 자동차용 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속하기 위한 커넥터를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부;
상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부; 및
상기 전원 공급 장치의 제어 전자 장치에서 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하고, 수신된 상기 제어 파일럿 신호를 상기 충전 제어부에 제공하는 OBC 연결 회로부;를 포함하며,
상기 충전 제어부는,
상기 커넥터에 의해 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는, 전기 자동차용 충전 제어 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 충전 제어부는,
상기 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원을 공급하다가, 설정된 제1 시간이 경과한 후, 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG(Ignition) 3 라인으로 전환하여 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는, 전기 자동차용 충전 제어 시스템.
청구항 8에 있어서, 상기 제1 시간은 3초 내지 10초 사이에서 설정되는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차용 충전 제어 시스템.
청구항 9에 있어서, 상기 충전 제어부는,
설정된 제2 시간 동안 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG 3 라인을 통해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차용 충전 제어 시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 충전 제어부는,
상기 제어 전자 장치로부터 충전 준비 완료 신호를 수신하고, 설정된 제3 시간 이후 상기 제어 전자 장치 및 상기 충전 제어부 사이에 구비된 스위치를 온 시킴으로써 상기 전원 공급 장치로부터 전력을 공급받아 상기 제 1 배터리의 충전을 개시하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차용 충전 제어 시스템.
청구항 11에 있어서, 상기 충전 제어부는,
충전을 개시한 이후 이후에는 상기 제 1 배터리의 충전 완료시까지, 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전력에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도도록제어하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차용 충전 제어 시스템.
전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부를 포함하는 통합형 완속 충전기의 충전 동작을 제어하는 방법에 있어서,
커넥터를 통해 상기 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속시키는 단계;
상기 충전부를 포함하는 상기 통합형 완속 충전기 내에 통합 구비되어 상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부가 상기 전원 공급 장치의 제어 전자 장치에서 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하는 단계; 및
상기 커넥터에 의해 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 상기 충전 제어부가 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계를 포함하는, 통합형 완속 충전기 충전 동작 제어 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계 이후에,
설정된 제1 시간이 경과한 후, 충전 제어기가 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG(Ignition) 3 라인으로 전환하여상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 통합형 완속 충전기 충전 동작 제어 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 제1 시간은 3초 내지 10초 사이에서 설정되는 것을 특징으로 하는, 통합형 완속 충전기 충전 동작 제어 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 IG 3 라인을 통해 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계는,
설정된 제2 시간 동안 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG 3 라인을 통해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 통합형 완속 충전기 충전 동작 제어 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 IG 3 라인을 통해 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 단계 이후에,
상기 충전 제어부가 상기 제어 전자 장치로부터 충전 준비 완료 신호를 수신하는 단계; 및
설정된 제3 시간 이후 상기 제어 전자 장치 및 상기 충전 제어부 사이에 구비된 스위치를 온 시킴으로써 상기 전원 공급 장치로부터 전력을 공급받아 상기 제 1 배터리의 충전을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 통합형 완속 충전기 충전 동작 제어 방법.
청구항 17에 있어서, 상기 충전을 개시하는 단계 이후에는 상기 제 1 배터리의 충전 완료시까지,
상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전력에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는, 통합형 완속 충전기 충전 동작 제어 방법.
전기 자동차용 전원 공급 장치(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전 동작을 제어하기 위해 전기 자동차용 충전 제어 시스템내 통합형 완속 충전기(Onboard Battery Charger)를 구비한 전기 자동차에 있어서,
상기 전기 자동차 내에 탑재되어 상기전원 공급 장치로부터 전원을 공급받아 상기 제1 배터리를 충전시키는 통합형 완속 충전기; 및
상기 통합형 완속 충전기로부터 전원을 공급받아 충전되는 상기 제1 배터리를 포함하며,
상기 통합형 완속 충전기는.
상기 전기 자동차용 전원 공급 장치를 상기 전기 자동차에 접속하기 위한 커넥터를 통해 전원을 공급받아 전기 자동차에 탑재된 차량 구동용 제1 배터리를 충전시키는 충전부;
상기 충전부의 충전 동작을 제어하는 충전 제어부; 및
상기 전원 공급 장치의 제어 전자 장치에서 생성된 제어 파일럿 신호를 수신하여 수신된 상기 제어 파일럿 신호를 상기 충전 제어부에 제공하는 OBC 연결 회로부;를 포함하며,
상기 충전 제어부는,
상기 커넥터에 의해 상기 전원 공급 장치의 접속이 감지되면, 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는, 충전기능을 갖는 전기 자동차.
청구항 19에 있어서, 상기 충전 제어부는,
상기 차량용 제2 배터리로부터 직접 연결되는 전원 공급 라인에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원을 공급하다가, 설정된 제1 시간이 경과한 후, 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG(Ignition) 3 라인으로 전환하여 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는, 충전기능을 갖는 전기 자동차.
청구항 20에 있어서, 상기 제1 시간은 3초 내지 10초 사이에서 설정되는 것을 특징으로 하는, 충전기능을 갖는 전기 자동차.
청구항 20에 있어서, 상기 충전 제어부는,
설정된 제2 시간 동안 상기 차량용 제2 배터리와 연결된 IG 3 라인을 통해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 충전기능을 갖는 전기 자동차.
청구항 22에 있어서, 상기 충전 제어부는,
상기 제어 전자 장치로부터 충전 준비 완료 신호를 수신하고, 설정된 제3 시간 이후 상기 제어 전자 장치 및 상기 충전 제어부 사이에 구비된 스위치를 온 시킴으로써 상기 전원 공급 장치로부터 전력을 공급받나 상기 제 1 배터리의 충전을 개시하는 것을 특징으로 하는, 충전기능을 갖는 전기 자동차.
청구항 23에 있어서, 상기 충전 제어부는,
충전을 개시한 이후에는 상기 제 1 배터리의 충전 완료시까지, 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전력에 의해 상기 통합형 완속 충전기의 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 충전기능을 갖는 전기 자동차.