KR101723047B1 - 정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치 - Google Patents

정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 전기 차량에 구비된 고압 배터리의 충전 장치에서 사용되고, 상용 전원에 대한 전압 파형의 모든 구간에서 정전 발생을 판별할 수 있는 정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상용 전원의 정상 위상 구간에서 정상 전압 파형을 검출하는 정상 파형 검출부, 상용 전원을 기설정된 위상만큼 지연시켜 출력하는 위상 천이부, 상용 전원의 위상 변환된 구간에서 변환 전압 파형을 검출하는 변환 파형 검출부 및 정상 전압 파형과 변환 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전 발생 여부를 판단하는 제어부를 구비하므로, 상용 전원의 전압 파형에 대한 기울기 변화를 검출하여 정상 전압 파형의 제로점 구간을 포함하는 모든 구간에서 정전 발생 여부를 판별할 수 있다.

Description

정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치{Circuit and method for detecting power failure, and battery charging apparatus of electric vehicle having the same}
본 발명은 정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 전기 차량에 구비된 고압 배터리의 충전 장치에서 사용되고, 상용 전원에 대한 전압 파형의 모든 구간에서 정전 발생을 판별할 수 있는 정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 차량에는 전기 모터를 구동하기 위한 용도의 고압 배터리와, 상용 전원을 공급받아 고압 배터리를 충전하기 위한 용도의 충전 장치(On Board Charger ,OBC)가 구비되어 있다.
한편, 상용 전력을 공급하는 전력설비의 노후화, 관리 미흡 및 오동작 등의 전력계통 내 다양한 원인들로 인해 정전이 발생하거나, 예비 전원의 미확보 또는 정전 방지 설비가 미비한 경우에도 정전이 발생할 수 있다. 또한, 전기 차량의 고압 배터리를 충전할 때 갑작스런 정전이 발생하면, 안전한 충전 종료가 이루어지지 않은 상태에서 고압 배터리의 충전이 중단되고, 정전으로 인하여 충전 장치 자체에 치명적인 손상이 발생할 수도 있다.
특히, 정전이 장시간 미복구될 경우에는 전기 차량의 고압 배터리를 충전하기 위해 충전 장소를 변경해야 하는데, 정전의 경우에는 일정 지역에서 광범위하게 발생할 수도 있고 특정 지점에서만 발생할 수도 있으므로, 전기 차량의 소유자는 충전 장소를 변경하기도 곤란한 상황에 처하게 된다.
그러나, 종래의 전기 차량용 충전 장치는 정전 발생을 판별하여 정전 대응 동작을 수행하거나, 정전이 변전소 또는 발전소에서 발생된 것인지 혹은 가정 또는 충전 시스템 상에서 발생한 것인지 판별할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 상용 전원의 전압 파형을 검출하여 정전의 발생 여부를 판별할 수 있는 정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상용 전원에 대한 전압 파형의 모든 구간에서 정전 발생을 판별할 수 있는 정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 정전이 발생한 위치를 판별할 수 있는 정전 판별 회로, 정전 판별 방법 및 이를 구비한 전기 차량용 충전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부에서 입력된 상용 전원의 정상 위상 구간에서 정상 전압 파형을 검출하고, 검출된 정상 전압 파형을 제어부로 출력하는 정상 파형 검출부; 상용 전원을, 기설정된 위상만큼 지연시켜 출력하는 위상 천이부; 상기 위상 천이부로부터 출력되는 위상 변환된 구간에서의 변환 전압 파형을 검출하고, 검출된 변환 전압 파형을 제어부로 출력하는 변환 파형 검출부; 및 정상 전압 파형 및 변환 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여, 정전 발생 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 정전 판별 회로를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 정상 전압 파형의 제로점 구간에 대해서는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생을 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 정상 파형 검출부는 저항 및 전압 센서로 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 위상 천이부는 캐패시터를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 변환 파형 검출부는 상기 위상 천이부의 출력단에 연결되고, 저항 및 전압 센서로 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 정전 발생 시, 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이하로 완만하게 변화한 경우, 변전소 및 발전소를 포함하는 전력계통 상의 원거리 정전인 것으로 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이상으로 급격하게 변화한 경우, 부하설비 상의 근거리 정전인 것으로 판단한다.
또한, 본 발명은 (1) 외부에서 입력되는 상용 전원의 정상 전압 파형을 검출하는 단계; (2) 상용 전원을 기설정된 위상만큼 지연시켜 출력하는 단계; (3) 상용 전원의 위상 변환된 구간에서 변환 전압 파형을 검출하는 단계; 및 (4) 정상 전압 파형 및 변환 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전 발생 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 정전 판별 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (4)단계는 정상 전압 파형의 제로점 구간에 대해서는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생을 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, (5) 정전 발생 시, 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단하는 단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (5)단계는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이하로 완만하게 변화한 경우, 변전소 및 발전소를 포함하는 전력계통 상의 원거리 정전인 것으로 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (5)단계는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이상으로 급격하게 변화한 경우, 부하설비 상의 근거리 정전인 것으로 판단한다.
또한, 본 발명은 외부로부터 상용 전원을 입력받아, 전기 차량에 구비된 고압 배터리의 충전 전원에 적합하게 변환하여 상기 고압 배터리를 충전하는 충전 회로부; 상용 전원의 정상 위상 구간에서 정상 전압 파형을 검출하고, 검출된 정상 전압 파형을 제어부로 출력하는 정상 파형 검출부; 상용 전원을, 기설정된 위상만큼 지연시켜 출력하는 위상 천이부; 상기 위상 천이부로부터 출력되는 위상 변환된 구간에서의 변환 전압 파형을 검출하고, 검출된 변환 전압 파형을 제어부로 출력하는 변환 파형 검출부; 및 상기 충전 회로부를 제어하여 상기 고압 배터리의 충전 과정이 이루어지게 하며, 정상 전압 파형 및 변환 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전 발생 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 전기 차량용 충전 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상용 전원을 상기 제어부의 구동에 적합한 저전압의 구동 전원으로 변환한 후, 턴-오프 상태의 제어부로 공급하여 상기 제어부를 구동하는 구동 전원 공급부;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 구동 전원 공급부는 상용 전원을 직류 전원으로 변환한 후 저전압으로 강압하여 출력하는 플라이백 회로로 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 정상 전압 파형의 제로점 구간에 대해서는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생을 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 정전 발생 시, 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이하로 완만하게 변화한 경우, 변전소 및 발전소를 포함하는 전력계통 상의 원거리 정전인 것으로 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이상으로 급격하게 변화한 경우, 부하설비 상의 근거리 정전인 것으로 판단한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 상용 전원의 정상 위상 구간에서 정상 전압 파형을 검출하는 정상 파형 검출부, 상용 전원을 기설정된 위상각만큼 지연시켜 출력하는 위상 천이부, 상용 전원의 위상 변환된 구간에서 변환 전압 파형을 검출하는 변환 파형 검출부 및 정상 전압 파형과 변환 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전 발생 여부를 판단하는 제어부를 구비하므로, 상용 전원의 전압 파형에 대한 기울기 변화를 검출하여 정전의 발생 여부를 판별할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 정상 전압 파형의 기울기 변화를 검출할 수 없는 구간인 제로점 구간에 대해서는 위상 천이된 변환 전압 파형을 검출하여 정전 발생 여부를 판별함에 따라, 정상 전압 파형의 제로점 구간을 포함하는 모든 구간에서 정전 발생 여부를 판별할 수 있다.
또한, 본 발명은 정전 발생 시, 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단하여 제공하므로, 전기 차량의 소유자가 용이하게 충전 장소를 결정할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 저항, 전압 센서 및 캐패시터를 이용하여 저렴한 비용으로 정전 판별 기능을 구현할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 회로를 설명하기 위한 도면.
도 2는 정전 판별 회로의 세부 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 정상 전압 파형 및 변환 전압 파형을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치를 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 회로를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 정전 판별 회로의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 정상 전압 파형 및 변환 전압 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 회로는 정상 파형 검출부(110), 위상 천이부(120), 변환 파형 검출부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 회로는 상용 전원이 부하로 공급되는 회로 상에 구현될 수 있으며, 바람직하게, 상용 전원을 직류 전원으로 변환하여 전기 차량에 구비된 고압 배터리를 충전하는 전기 차량용 충전 장치에서 사용될 수 있다. 또한, 전기 차량용 충전 장치와 연결되는 충전 케이블 상의 ICCB(In-Cable Control Box)에서 구현될 수도 있다.
상기 정상 파형 검출부(110)는 외부에서 입력된 상용 전원의 전압 파형을 검출하기 위한 것으로, 특히, 상용 전원의 정상 전압 파형을 검출한 후 검출된 정상 전압 파형을 후술할 제어부(140)로 출력하도록 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 정상 파형 검출부(110)는 저항 및 전압 센서로 구비될 수 있으며, 상용 전원의 정상 위상 구간, 즉, 위상 천이가 이루어지지 않은 구간에 대한 정상 전압 파형을 검출하게 된다.
상기 위상 천이부(120)는 상용 전원의 위상을 변환하기 위한 것으로, 상기 상용 전원을 기설정된 위상만큼 지연시켜 출력하도록 구비된다. 즉, 상기 위상 천이부(120)에서 상용 전원의 위상을 변환함에 따라, 후술할 변환 파형 검출부(130)가 위상 변환된 구간에서 전압 파형을 검출할 수 있게 된다.
바람직하게, 상기 위상 천이부(120)는 캐패시터로 구비되어 상기 정상 파형 검출부(110)의 전단에서 분기되며, 상용 전원이 입력되면 위상을 90° 천이하여 출력하도록 구비될 수 있다.
상기 변환 파형 검출부(130)는 상용 전원의 전압 파형을 검출하기 위한 것으로, 상용 전원의 변환 전압 파형을 검출한 후 검출된 변환 전압 파형을 후술할 제어부(140)로 출력하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 변환 파형 검출부(130)는 저항 및 전압 센서로 구비되어 상기 위상 천이부(120)의 출력단에 연결되며, 상기 위상 천이부(120)에 의해 위상 변환된 구간에서 변환 전압 파형을 검출하게 된다.
상기 제어부(140)는 정상 전압 파형 및 변환 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하기 위한 것으로, 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생 여부를 판단하도록 구비된다.
즉, 상기 제어부(140)는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기준 사인파형에 비해 큰 폭으로 변화하거나, 사전에 설정된 기준 기울기에 비해 큰 폭으로 변화하는 경우 정전이 발생하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 정상 전압 파형의 제로점 구간, 즉, 영전압인 구간에서는 기울기 변화를 검출 또는 계산할 수 없으므로, 상기 제어부(140)는 정상 전압 파형의 제로점 구간에 대해서는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생을 판단할 수 있다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 정상 전압 파형에 비해 변환 전압 파형의 위상이 지연되어 있기 때문에 정상 전압 파형과 변환 전압 파형 간의 제로점이 서로 일치하지 않게 된다.
따라서, 상기 제어부(140)는 정상 전압 파형의 제로점 구간에서는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 계산하여 정전의 발생 여부를 판단하고, 변환 전압 파형의 제로점 구간에서는 정상 전압 파형의 기울기 변화를 계산하여 정전의 발생 여부를 판단할 수 있게 된다.
또한, 상기 제어부(140)는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단하도록 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 제어부(140)에는 전압 파형의 기울기와 비교하기 위한 기준각이 사전에 설정되고, 정전 발생 시 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 상기 기준각 이하로 완만하게 변화하면 변전소 및 발전소를 포함하는 전력계통 상의 원거리 정전인 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 정전이 발생하였을 때, 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 상기 기준각 이상으로 급격하게 변화하게 되면 부하설비 상의 근거리 정전인 것으로 판단할 수도 있다.
한편, 상기 제어부(140)는 정전이 발생하게 되면, 사전에 설정된 사용자 단말로 정전의 발생 여부를 알리기 위한 알림 메세지를 전송하거나, 전기 차량용 충전 장치에서 정전의 발생 여부를 표시하거나, 전기 차량의 ECU로 신호를 전송하여 정전의 발생 여부를 표시하도록 구비될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 회로는 상용 전원의 전압 파형에 대한 기울기 변화를 검출하여 정전의 발생 여부를 판별할 수 있고, 정상 전압 파형 및 변환 전압 파형을 이용하여 전압 파형의 모든 구간에서 정전 발생 여부를 판별할 수 있으며, 정전이 발생한 위치도 판별하여 제공할 수도 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 회로는 저항, 전압 센서 및 캐패시터를 이용하여 구현할 수 있어 제렴한 제조 비용으로 생산할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 회로에서 수행되는 정전 판별 방법을 설명한다. 다만, 도 4에 도시된 정전 판별 방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 정전 판별 회로에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전 판별 방법에서 수행되고, 도 4를 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전 판별 회로에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.
먼저, 외부에서 입력되는 상용 전원의 정상 전압 파형을 검출한다(S110).
이때, 정상 파형 검출부는 상용 전원이 입력되면, 상용 전원의 정상 전압 파형을 검출한 후 검출된 정상 전압 파형을 제어부로 출력하게 된다. 여기서, 정상 전압 파형은 위상 천이가 이루어지지 않은 정상 전압 구간에서의 전압 파형을 뜻한다.
다음, 상용 전원을 기설정된 위상만큼 지연시키게 된다(S120).
이때, 위상 천이부는 상용 전원이 입력되면 상용 전원의 위상을 지연시켜 출력하며, 예컨대, 상용 전원의 위상을 90° 천이하여 출력할 수 있다.
다음, 상용 전원의 위상 변환된 구간에서 변환 전압 파형을 검출한다(S130).
이때, 변환 파형 검출부는 상기 위상 천이부에서 출력되는 전압 파형, 즉, 상기 변환 전압 파형을 검출한 후 검출된 변환 전압 파형을 제어부로 출력하게 된다.
다음, 상기 제어부는 정상 전압 파형 및 변환 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전 발생 여부를 판단한다(S140).
이때, 상기 제어부는 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생 여부를 판단할 수 있으며, 정상 전압 파형의 제로점 구간에 대해서는 상기 변환 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생을 판단할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 상용 전원의 전압 파형에 대한 모든 구간에서 정전의 발생 여부를 판별할 수 있다.
다음, 상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단한다(S150).
이때, 상기 제어부는 정전 발생 시, 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이하로 완만하게 변화하면, 변전소 및 발전소를 포함하는 전력계통 상의 원거리 정전인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이상으로 급격하게 변화하게 되면, 부하설비 상의 근거리 정전인 것으로 판단할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 배터리 충전 장치는 충전 회로부(210), 정상 파형 검출부(220), 위상 천이부(230), 변환 파형 검출부(240), 제어부(250) 및 구동 전원 공급부(260)를 포함하여 구성된다.
상기 충전 회로부(210)는 전기 차량에 구비된 고압 배터리를 충전시키기 위해 구비된 것으로, 상용 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 직류 전원을 전기 차량에 구비된 고압 배터리의 충전 전원에 적합하도록 승압한 후 출력하여 상기 고압 배터리를 충전한다.
바람직하게, 상기 충전 회로부(210)에는, 상용 전원이 입력되면 직류 전원으로 정류하여 출력하는 정류기, 상기 정류된 직류 전원의 역률을 보상하여 출력하는 역률 제어기, 상기 역률 보상된 직류 전원을 일시적으로 충전하여 전원의 평활 및 안정화가 이루어지게 하는 링크 캐패시터 및 상기 충전된 직류 전원을 상기 고압 배터리의 충전 전원에 적합하도록 기설정된 전압까지 승압한 후 출력하는 DC/DC 컨버터가 구비될 수 있다.
또한, 상기 고압 배터리는 상기 DC/DC 컨버터로부터 출력되는 승압된 충전 전원을 일정 시간동안 공급받아 충전이 완료되게 된다. 또한, 상기 DC/DC 컨버터의 출력단에는 충전 전원의 리플 감소를 위한 액티브 클램프(active clamp) 회로가 더 구비될 수도 있다. 한편, 상기 링크 캐패시터의 누적 전류량을, 후술할 제어부(250)에서 검출하여 상용 전원의 전압 품질을 계산할 수도 있다.
상기 정상 파형 검출부(220)는 상용 전원의 정상 전압 파형을 검출한 후 검출된 정상 전압 파형을 후술할 제어부(250)로 출력하도록 구비되며, 상기 충전 회로부(210)의 전단에 설치될 수 있다. 또한, 상기 정상 파형 검출부(220)는 저항 및 전압 센서로 구비된다.
상기 위상 천이부(230)는 상용 전원을 기설정된 위상만큼 지연시켜 출력하도록 구비된 것으로, 상기 정상 파형 검출부(220)의 전단에서 분기되어 상용 전원을 입력받는 구조를 갖는다. 또한, 상기 위상 천이부(230)는 캐패시터로 구비할 수 있으며, 상용 전원의 위상을 90° 천이하여 출력하게 된다.
상기 변환 파형 검출부(240)는 상용 전원의 변환 전압 파형을 검출한 후 검출된 변환 전압 파형을 후술할 제어부(250)로 출력하며, 상기 위상 천이부(230)의 출력단에 구비될 수 있다. 또한, 상기 변환 파형 검출부(240)는 저항 및 전압 센서로 구비되어, 상기 위상 천이부(230)에 의해 위상 변환된 구간에서 변환 전압 파형을 검출한다.
한편, 상기 정상 파형 검출부(220), 상기 위상 천이부(230) 및 상기 변환 파형 검출부(240)는, 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 정전 판별 회로의 정상 파형 검출부(110), 위상 천이부(120) 및 변환 파형 검출부(130)와 동일하게 구현될 수 있다.
상기 제어부(250)는 상기 충전 회로부(210)를 제어하기 위한 것으로, 상기 충전 회로부(210)로 제어 신호를 출력하여 기설정된 충전 동작을 수행할 수 있게 하며, 정상 전압 파형 및 변환 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전 발생 여부를 판단한다.
또한, 상기 제어부(250)는 MCU(Micro Controller Unit)로 구비되고 후술할 구동 전원 공급부(260)로부터 구동 전원을 공급받아 동작하며, 상기 충전 회로부(210)의 전압 또는 전류를 센싱한 후 스위칭 듀티를 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 출력하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 제어부(250)는 상기 정상 파형 검출부(220)에서 출력되는 정상 전압 파형의 기울기 변화와, 상기 변환 파형 검출부(240)로부터 출력되는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전의 발생 여부를 판단할 수 있다.
즉, 상기 제어부(250)는 정상 전압 파형의 제로점 구간에서는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 계산하여 정전의 발생 여부를 판단하고, 변환 전압 파형의 제로점 구간에서는 정상 전압 파형의 기울기 변화를 계산하여 정전의 발생 여부를 판단하게 된다.
또한, 상기 제어부(250)는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단하게 되는데, 예컨대, 변전소 및 발전소를 포함하는 전력계통 상의 원거리 정전의 경우에는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이하로 완만하게 변화하고, 부하설비 상의 근거리 정전의 경우에는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 상기 기준각 이상으로 급격하게 변화하게 된다.
또한, 상기 제어부(250)는 원거리 정전이 발생하는 경우에는 현재 위치를 기준으로 하여, 소정 범위 내에서는 충전이 불가함을 알리거나 전기 차량의 충전이 가능한 다른 지역의 충전 장소를 표시하도록 구비될 수도 있다.
또한, 스마트 그리드와 연동이 가능할 경우에는, 상기 제어부(250)가 정전 상황 정보 및 정전 복귀 예정 시간을 포함하는 정보를 전송받아 사용자가 확인할 수 있도록 알림 메세지 또는 표시하도록 구비될 수도 있다.
또한, 상기 제어부(250)는 사전에 설정된 사용자 단말로 정전의 발생 여부를 알리기 위한 알림 메세지를 전송하거나, 전기 차량의 ECU로 신호를 전송하여 정전의 발생 여부를 표시하게 할 수도 있다.
상기 구동 전원 공급부(260)는 상기 제어부(250)를 동작시키기 위한 구동 전원을 공급하기 위한 것으로, 상용 전원을 직류 전원으로 변환한 후 상기 제어부(250)의 구동에 적합하도록 저전압으로 강압하여 출력하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 구동 전원 공급부(260)는 저전압의 전원을 출력할 수 있는 플라이백 회로로 구비되어, 상기 제어부(250)를 동작시킬 수 있는 12V 내지 15V의 전원을 출력하게 된다. 또한, 상기 구동 전원 공급부(260)는 상기 제어부(250)가 턴-오프 상태인 경우에는 상기 구동 전원을 공급하여 상기 제어부(250)를 구동시킬 수도 있다.
한편, 상기 구동 전원 공급부(260)는 전기 차량에 구비된 저압 배터리로부터 배터리 전원을 공급받아 상기 제어부(250)의 구동 전원으로 공급하도록 구비될 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
110, 220 : 정상 파형 검출부
120, 230 : 위상 천이부
130, 240 : 변환 파형 검출부
140, 250 : 제어부
210 : 충전 회로부
260 : 구동 전원 공급부

Claims (20)

  1. 외부에서 입력된 상용 전원의 정상 위상 구간에서 정상 전압 파형을 검출하고, 검출된 정상 전압 파형을 제어부로 출력하는 정상 파형 검출부;
    상용 전원의 위상을 90° 천이하여, 정상 전압 파형에 비해 90°만큼 위상이 지연되고 제로점 구간이 일치하지 않는 변환 전압 파형을 출력하는 위상 천이부;
    상기 위상 천이부로부터 출력되는 변환 전압 파형을 검출하고, 검출된 변환 전압 파형을 제어부로 출력하는 변환 파형 검출부; 및
    정상 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전 발생 여부를 판단하되, 정상 전압 파형의 제로점 구간에서는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 판별 회로.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정상 파형 검출부는 저항 및 전압 센서로 구비되는 것을 특징으로 하는 정전 판별 회로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 위상 천이부는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 판별 회로.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 변환 파형 검출부는 상기 위상 천이부의 출력단에 연결되고, 저항 및 전압 센서로 구비되는 것을 특징으로 하는 정전 판별 회로.
  6. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 정전 발생 시, 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 정전 판별 회로.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이하로 완만하게 변화한 경우, 변전소 및 발전소를 포함하는 전력계통 상의 원거리 정전인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정전 판별 회로.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이상으로 급격하게 변화한 경우, 부하설비 상의 근거리 정전인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정전 판별 회로.
  9. (1) 외부에서 입력되는 상용 전원의 정상 전압 파형을 검출하는 단계;
    (2) 상용 전원의 위상을 90° 천이하여, 정상 전압 파형에 비해 90°만큼 위상이 지연되고 제로점 구간이 일치하지 않는 변환 전압 파형을 출력하는 단계;
    (3) 위상 천이된 변환 전압 파형을 검출하는 단계; 및
    (4) 정상 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전 발생 여부를 판단하되, 정상 전압 파형의 제로점 구간에서는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 정전 판별 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서,
    (5) 정전 발생 시, 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 판별 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 (5)단계는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이하로 완만하게 변화한 경우, 변전소 및 발전소를 포함하는 전력계통 상의 원거리 정전인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정전 판별 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 (5)단계는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이상으로 급격하게 변화한 경우, 부하설비 상의 근거리 정전인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정전 판별 방법.
  14. 외부로부터 상용 전원을 입력받고, 전기 차량에 구비된 고압 배터리의 충전 전원에 대응하는 전압으로 승압하여 상기 고압 배터리를 충전하는 충전 회로부;
    상용 전원의 정상 위상 구간에서 정상 전압 파형을 검출하고, 검출된 정상 전압 파형을 제어부로 출력하는 정상 파형 검출부;
    상용 전원의 위상을 90° 천이하여, 정상 전압 파형에 비해 90°만큼 위상이 지연되고 제로점 구간이 일치하지 않는 변환 전압 파형을 출력하는 위상 천이부;
    상기 위상 천이부로부터 출력되는 변환 전압 파형을 검출하고, 검출된 변환 전압 파형을 제어부로 출력하는 변환 파형 검출부; 및
    상기 충전 회로부를 제어하여 상기 고압 배터리의 충전 과정이 이루어지게 하며, 정상 전압 파형의 기울기 변화를 모니터링하여 정전 발생 여부를 판단하되, 정상 전압 파형의 제로점 구간에서는 변환 전압 파형의 기울기 변화를 근거로 정전 발생 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 전기 차량용 충전 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상용 전원을 강압하여, 상기 제어부를 구동시킬 수 있는 저전압의 구동 전원으로 변환한 후, 턴-오프 상태의 제어부로 공급하여 상기 제어부를 구동하는 구동 전원 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 구동 전원 공급부는 상용 전원을 직류 전원으로 변환한 후 저전압으로 강압하여 출력하는 플라이백 회로로 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치.
  17. 삭제
  18. 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 정전 발생 시, 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기에 따라 정전 발생 위치가 원거리 또는 근거리인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이하로 완만하게 변화한 경우, 변전소 및 발전소를 포함하는 전력계통 상의 원거리 정전인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 제어부는 정상 전압 파형 또는 변환 전압 파형의 기울기가 기설정된 기준각 이상으로 급격하게 변화한 경우, 부하설비 상의 근거리 정전인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치.
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