KR101610102B1 - 친환경 차량의 완속 충전 방법 및 완속 충전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 완속 충전기의 온도에 기초하여 완속 충전기의 충전출력을 가변시킴으로써 충전효율을 향상시키고, 충전요금을 절약할 수 있는 친환경 차량의 완속 충전 방법 및 완속 충전기에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 완속 충전기를 구비한 친환경 차량의 완속 충전 방법은, 충전요구를 검출하는 단계; 충전요구가 있으면, 완속 충전기의 온도를 검출하는 단계; 상기 완속 충전기의 온도가 설정온도 범위에 있는지 판단하는 단계; 상기 완속 충전기의 온도가 설정온도 범위에 있으면, 상기 완속 충전기의 충전출력을 설정값으로 변경하는 단계; 상기 변경된 완속 충전기의 충전출력으로 상기 친환경 차량의 배터리를 충전하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

친환경 차량의 완속 충전 방법 및 완속 충전기 {SLOW CHARGE METHOD AND ON-BOARD CHARGER FOR ENVIRONMENTALLY-FRIENDLY VEHICLE}
본 발명은 친환경 차량의 완속 충전 방법 및 완속 충전기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 완속 충전기의 온도에 기초하여 완속 충전기의 충전출력을 가변시킴으로써 충전효율을 향상시키고, 충전요금을 절약할 수 있는 친환경 차량의 완속 충전 방법 및 완속 충전기에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 연비 향상과 배출가스 안정화를 제공하는 전기자동차, 플러그인 전기자동차 등을 포함하는 친환경 차량은 배터리 전원에 의해 구동되는 모터의 동력으로 주행을 한다.
이러한 친환경 차량은 외부의 상용전원을 이용하여 배터리를 충전하는 플러그 인(Plug in) 충전방식이 적용될 수 있다. 상기 친환경 차량에는 플러그 인 충전을 위해 외부의 상용전원을 정류하여 완속 충전을 제공하는 충전기(On Board Charger)가 탑재된다.
상기 친환경 차량에 탑재되는 충전기는 고전압 스위치, 인덕터, 커패시터, 절연형 트랜스포머 및 냉각 시스템을 포함하므로, 이를 구성하기 위해 별도의 패키징이 필요하다.
또한, 충전기를 구성하는 각각의 부품은 고가 및 고중량의 부품으로 구성되어 친환경 차량의 전체적인 원가 상승을 초래하고, 무게의 증가에 따라 연비 저하를 발생시킬 수 있다.
상기와 같은 완속 충전기가 탑재되는 친환경 차량은, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같은 전기 자동차 충전 스테이션(10)에서 충전을 하게 된다. 상기 전기 자동차 충전 스테이션(10)은, 대한민국 공개특허 제10-2013-0032493호에 개시된 것으로서, 급속 충전 장치(11), 완속 충전 장치(12) 및 전기 자동차 충전장치(100)를 포함할 수 있고, 상기 전기 자동차 충전장치(100)는 각 충전 장치(11)(12)의 충전시간을 조절함으로써 다양한 친환경 차량의 충전 요구시간을 충족시킬 수 있다.
상기와 같은 종래기술에 의한 전기 자동차 충전 스테이션(10)에 따르면, 충전전력요금, 충전 인프라 사용요금을 이용하여 최소 비용으로 전기 자동차를 충전하는 방법을 제공하지만, 차량 자체에 탑재된 완속 충전기의 제어를 통해 충전을 제어하는 것이 아니기 때문에, 상기 전기 자동차 충전 스테이션(10)이 설치되지 않은 충전소에서는 이용할 수 없는 문제점이 있다.
즉, 종래기술에 따른 전기 자동차 충전 스테이션(10)은 충전소 마다 설치가 되어 있어야만 이용이 가능한 것이기 때문에 사용이 불편하고, 비효율적이다.
한편, 기존의 친환경 차량의 완속 충전기에 의한 배터리 충전시, 배터리 충전에너지 보다 더 많은 에너지에 대한 요금을 지불하게 된다. 이는 충전시 완속 충전기의 효율이 100%가 될 수 없기 때문이다. 즉, 상기 완속 충전기에 의한 배터리 충전시, 상기 완속 충전기 자체의 열 손실에 의한 효율이 저하되기 때문에 실제 배터리 충전 에너지 보다 더 많은 에너지에 대한 요금을 지불하게 되는 것이다.
예를 들어, 충전용량이 x.6kw(x는 정수)인 완속 충전기에 의한 완속 충전시, 배터리 충전 에너지는 ab.1kWh(a,b는 정수)이지만, 완속 충전기 사용 에너지가 cd.9kWh(c,d는 정수, cd>ab)이면, 친환경 차량 사용자는 완속 충전기 사용 에너지 cd.9kWh에 대한 요금을 지불하게 된다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
공개특허공보 제10-2013-0032493호(2013.04.02.) 공개특허공보 제10-2012-0102308호(2012.09.18.)
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는, 친환경 차량의 완속 충전기의 온도에 기초하여 완속 충전기의 충전출력을 가변시킴으로써 충전효율을 향상시키고, 충전요금을 절약할 수 있는 친환경 차량의 완속 충전 방법 및 완속 충전기를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 완속 충전기를 구비한 친환경 차량의 완속 충전 방법은, 충전요구를 검출하는 단계; 충전요구가 있으면, 완속 충전기의 온도를 검출하는 단계; 상기 완속 충전기의 온도가 설정온도 범위에 있는지 판단하는 단계; 상기 완속 충전기의 온도가 설정온도 범위에 있으면, 상기 완속 충전기의 충전출력을 설정값으로 변경하는 단계; 상기 변경된 완속 충전기의 충전출력으로 상기 친환경 차량의 배터리를 충전하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 변경된 완속 충전기의 충전출력은 변경 전 완속 충전기의 충전출력 보다 작을 수 있다.
상기 변경된 완속 충전기의 충전출력은 약 4.4kW이고, 상기 변경 전 완속 충전기의 충전출력은 약 6.6kW일 수 있다.
상기 변경된 완속 충전기의 충전출력에 의한 충전시간을 변경 전 완속 충전기의 충전출력에 의한 충전시간 보다 더 길게 할 수 있다.
상기 완속 충전기의 온도가 설정온도 범위 밖에 있으면, 상기 완속 충전기의 충전출력을 유지할 수 있다.
상기 완속 충전기의 온도 검출은 설정된 시간 주기로 할 수 있다.
그리고, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 완속 충전기는, 상기 완속 충전기의 온도를 검출하기 위한 온도 센서; 상기 완속 충전기의 충전출력을 가변하기 위한 출력 가변기; 상기 완속 충전기의 온도를 기초로 상기 완속 충전기의 충전출력을 가변 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 본 발명의 실시예에 따른 완속 충전 방법을 수행하기 위한 명령을 실행할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 완속 충전기의 온도에 기초하여 완속 충전기의 충전출력을 가변시킴으로써 충전효율을 향상시키고, 충전요금을 절약할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전기 자동차 충전 스테이션의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 완속 충전기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 완속 충전 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 완속 충전 방법 및 완속 충전기를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 완속 충전 방법을 설명하기 위한 그래프/테이블이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 완속 충전기의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 완속 충전기는 자신의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 기초하여 충전출력을 가변시킬 수 있는 완속 충전기이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 완속 충전기(120)는, 상기 완속 충전기(120)의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(124); 상기 완속 충전기(120)의 충전출력을 가변하기 위한 출력 가변기(126); 상기 완속 충전기의 온도를 기초로 상기 완속 충전기(120)의 충전출력을 가변 제어하는 제어기(122)를 포함할 수 있다.
상기 온도 센서(124)는 상기 완속 충전기(120)의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 완속 충전기(120)의 온도(예; 완속 충전기의 냉각수 온도)를 검출하는 센서로 형성될 수 있으나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 이와 다른 구성이라고 하더라도 실질적으로 상기 완속 충전기(120)의 온도(완속 충전기의 냉각수 온도)를 검출할 수 있는 구성이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
상기 출력 가변기(126)는 충전전력을 출력하거나 또는 가변하여 출력할 수 있는 전력전자 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어기(122)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서 및/또는 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어로서, 상기 설정된 프로그램은 후술할 본 발명의 실시예에 따른 완속 충전 방법을 수행하기 위한 일련의 명령으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 완속 충전 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량의 완속 충전 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어기(122)는 충전요구가 있는지를 검출한다(S110). 상기 충전요구는 충전소의 충전 플러그(미도시)가 친환경 차량의 충전 리셉터클(미도시)에 연결될 때 발생하는 것으로 할 수 있다.
상기 충전요구가 검출되면, 제어기(122)는 온도 센서(124)에 의해 검출된 온도를 확인한다(S120).
상기 온도 센서(124)는 완속 충전기(120)를 냉각하는 냉각수 온도를 검출하는 것으로 구성할 수 있다.
S110 단계에서 상기 충전요구가 검출되면, 제어기(122)는 정해진 시간 주기(예; 5분, 10분 등)로 온도 센서(124)에서 검출된 온도를 확인할 수 있다. 상기 정해진 시간 주기도 설계적인 측면을 고려해서 가변시킬 수 있음은 물론이다.
제어기(122)가 상기 온도 센서(124)에 의해 검출된 상기 완속 충전기의 온도를 확인했으면, 상기 확인된 완속 충전기의 온도가 설정온도 범위(예; 섭씨 50~55도)에 있는지 판단한다(S130).
상기 설정온도 범위는, 예를 들어 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이 완속 충전기(120)의 충전효율과 충전출력이 최적인 완속 충전기(120)의 냉각수 온도 범위로 할 수 있다.
도 4 내지 도 6를 참조하면, 완속 충전기(120)의 냉각수 온도가 대략 섭씨 50~55도 범위에서 충전효율과 충전출력의 조합이 최적인 것을 확인할 수 있다.
S130 단계에서 상기 확인된 완속 충전기의 온도가 설정온도 범위에 있는 것으로 판단되면, 상기 제어기(120)는 상기 완속 충전기(120)의 충전출력이 설정값(예; 4.4kW)으로 변경되도록 출력 가변기(126)를 제어한다(S140).
상기 설정값(예; 4.4kW)은 변경 전 완속 충전기의 충전출력(예; 6.6kW) 보다 작게 하는데, 이는 충전출력을 상기 설정값으로 할 경우 충전 시간은 길어지지만, 충전효율이 변경 전 충전출력(예; 6.6kW)의 경우보다 좋기 때문에, 충전 비용이 절약될 수 있기 때문이다. 친환경 차량의 충전은 통상 밤중에 이루어지기 때문에 충전시간 보다는 충전 비용이 더 중요한 요소로 작용한다.
상기 제어기(122)가 상기 출력 가변기(126)에 충전출력 변경 제어 신호를 제공하면, 상기 출력 가변기(126)는 상기 제어기(122)의 제어에 따라 상기 변경된 완속 충전기의 충전출력으로 상기 친환경 차량의 배터리(130)를 충전한다(S140).
한편, S130 단계에서, 상기 완속 충전기(120)의 온도가 설정온도 범위 밖에 있는 것으로 판단되면, 상기 제어기(122)는 상기 완속 충전기(120)의 충전출력이 그대로 유지되도록, 예를 들면 6.6kW로 유지되도록 상기 출력 가변기(126)를 제어한다(S135).
이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 완속 충전기의 온도에 기초하여 완속 충전기의 충전출력을 가변시킴으로써 충전효율을 향상시키고, 충전요금을 절약할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
120: 완속 충전기
122: 제어기
124: 온도센서
126: 출력 가변기
130: 배터리

Claims (7)

  1. 완속 충전기를 구비한 친환경 차량의 완속 충전 방법에 있어서,
    충전요구를 검출하는 단계;
    충전요구가 있으면, 완속 충전기의 냉각 온도를 검출하는 단계;
    상기 완속 충전기의 온도가 상기 완속 충전기의 충전출력에 따른 상기 완속 충전기의 최대 충전효율을 포함하는 설정온도 범위에 있는지 판단하는 단계;
    상기 완속 충전기의 온도가 설정온도 범위에 있으면, 상기 완속 충전기의 충전출력을 상기 완속 충전기의 최대 충전효율에 대응하는 설정값으로 변경하는 단계;
    충전요금을 절약하기 위해, 상기 변경된 완속 충전기의 충전출력으로 상기 친환경 차량의 배터리를 충전하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 변경된 완속 충전기의 충전출력은 변경 전 완속 충전기의 충전출력 보다 작고,
    상기 변경된 완속 충전기의 충전출력에 의한 충전시간을 변경 전 완속 충전기의 충전출력에 의한 충전시간 보다 더 길게 하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 완속 충전 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 변경된 완속 충전기의 충전출력은 4.4kW이고, 상기 변경 전 완속 충전기의 충전출력은 6.6kW인 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 완속 충전 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 완속 충전기의 온도가 설정온도 범위 밖에 있으면, 상기 완속 충전기의 충전출력을 유지하는 단계;
    를 포함하는 친환경 차량의 완속 충전 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 완속 충전기의 온도 검출은 설정된 시간 주기로 하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 완속 충전 방법.
  7. 친환경 차량의 완속 충전기에 있어서,
    상기 완속 충전기의 온도를 검출하기 위한 온도 센서;
    상기 완속 충전기의 충전출력을 가변하기 위한 출력 가변기;
    상기 완속 충전기의 온도를 기초로 상기 완속 충전기의 충전출력을 가변 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 제1항 및 제3항 및 제5항 및 제6항 중의 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 명령을 실행하는 친환경 차량의 완속 충전기.
KR1020140044238A 2014-04-14 2014-04-14 친환경 차량의 완속 충전 방법 및 완속 충전기 KR101610102B1 (ko)

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