KR101853427B1 - High voltage charging device and charging method for vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 충전 전력을 제공하는 전원 소스에 커플링된 기계 스위치, 상기 기계 스위치의 출력단에 입력단이 연결된 제1 전자접촉기, 상기 제1 전자접촉기에 병렬 연결되어 상기 충전 전력의 초기 인가시에 발생되는 돌입 전류를 저감시키는 돌입전류저감용 저항, 상기 제1 전자접촉기의 출력단에 입력단이 연결되고 출력단이 배터리 시스템의 입력단에 커플링된 제1 스위치, 상기 제1 전자접촉기의 입력단과 상기 저항에 연결되고 상기 충전 전력의 초기 인가시에 동작하여 상기 기계 스위치를 통과한 상기 충전 전력을 상기 저항에 공급하는 제2 스위치, 상기 제1 전자접촉기 및 상기 제1 스위치의 출력단 전압을 감지하는 전압 감지부, 상기 제1 전자접촉기 및 상기 제1 스위치의 융착시에 동작하여 상기 기계 스위치를 오픈시키는 제3 스위치, 그리고 상기 충전 전력의 초기 인가시에 설정시간 동안 상기 기계 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 돌입전류저감용 저항, 상기 제1 스위치로 이루어지는 보조경로를 형성하고, 상기 설정시간 후 상기 기계 스위치, 상기 제1 전자접촉기, 상기 제1 스위치로 이루어지는 주경로를 형성하여 배터리가 충전되게 하는 제어부를 포함하는 차량용 고전압 충전장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic switch comprising a mechanical switch coupled to a power source providing charging power, a first electromagnetic contactor having an input connected to an output of the mechanical switch, a second electromagnetic contactor connected in parallel to the first electromagnetic contactor, A first switch having an input terminal connected to an output terminal of the first electromagnetic contactor and an output terminal coupled to an input terminal of the battery system, and a second switch connected to the input terminal of the first electromagnetic contactor and the resistor A second switch that operates at the initial application of the charging power and supplies the charging power that has passed through the mechanical switch to the resistor; a voltage sensing unit that senses an output terminal voltage of the first electromagnetic contactor and the first switch; A third switch operative when the first electromagnetic contactor and the first switch are fused to open the mechanical switch, The first switch, the second switch, the inrush current reducing resistor, and the first switch during the set time at the initial application of the charging power, and after the set time, A contactor, and a control unit for forming a main path made up of the first switch to allow the battery to be charged.
Description
본 발명은 차량용 고전압 충전장치 및 충전방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근, 세계 주요 선진국들을 중심으로 화석연료를 사용한 자동차에서 배출되는 이산화탄소의 감소에 대한 연구 및 투자가 활발히 이뤄지고 있다. 대표적으로EV(Electric Vehicle), HEV(Hybrid Electric Vehicle), PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 등의 그린카(Green Car) 사업이다.In recent years, research and investment have been made actively on the reduction of carbon dioxide emitted from automobiles using fossil fuels, mainly in the major industrialized countries of the world. Typically, it is a green car business such as EV (Electric Vehicle), HEV (Hybrid Electric Vehicle), PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) and FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle).
그린카 사업에 대한 관심과 투자는 정부뿐만 아니라 민간 부문에서도 활발하다. 국내/외 주요 자동차 생산 업체들은 물론이고, 배터리 제조 업체, EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment) 제작 업체 등 대기업, 중소기업을 막론하고 보다 양질의 제품을 내놓기에 여념이 없다.Interest in and investment in the green car business is active not only in the government but also in the private sector. There is no doubt that it will produce better quality products, whether large or small, such as domestic and foreign major automobile producers, battery manufacturers, EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) manufacturers.
EV와 EVSE 간의 충전 방식은 크게 AC(Alternating Current)를 이용한 충전 방식과 DC(Directing Current)를 이용한 충전 방식으로 나뉠 수 있다. AC 충전 방식은 1차측에서 인가되는 AC를 EVSE 내의 MC(Magnetic Contactor)의 개폐로 EV에 공급하는 방식이다. 또한, DC 충전 방식은 EVSE 내의 AC-DC Convertor와 DC-DC Converter를 통해 DC로 변환 후 마그네틱 커넥터(magnetic connector; MC) 개폐와 전압, 전류의 조절을 통해 EV에 전력을 공급하는 방식이다.The charging method between EV and EVSE can be divided into charging method using AC (alternating current) and charging method using DC (direct current). In the AC charging method, AC applied from the primary side is supplied to the EV by opening and closing an MC (magnetic contactor) in the EVSE. In addition, the DC charging method converts power to DC through an AC-DC converter and a DC-DC converter in EVSE, and then supplies electric power to the EV through opening and closing a magnetic connector (MC) and controlling voltage and current.
그런데, EV와 EVSE 간의 AC 충전 시 돌입 전류(Inrush current)가 발생할 수 있다. 돌입 전류란 전력 계통에서 접점이 붙은 순간 부하가 가지는 일정한 전류를 넘어 일시적으로 과도한 전류가 흐르는 현상을 말한다. 이는 부하의 성질에 의해서 몇 가지 형태로 나타나며, 그 양도 정격의 수 배에서 수십 배까지 이른다. EV와 AC EVSE간의 충전 시 돌입 전류는 캐패시터 로드(Capacitor Load)로 볼 수 있다. 실제 EV내에는 인버터(Invertor)가 장착되어 있으며, 인버터 내에는 캐패시터가 부착되어 있고, EVSE에서 공급되는 전력은 인버터를 거치기 때문이다.However, an inrush current may occur during AC charging between the EV and the EVSE. Inrush current refers to a phenomenon in which an excess current flows temporarily beyond the constant current of a momentary load with a contact in the power system. It appears in several forms depending on the nature of the load, and the transfer rate ranges from several times to several tens of times its rated value. In charging between EV and AC EVSE, the inrush current can be regarded as a capacitor load. The actual EV is equipped with an inverter, a capacitor is installed in the inverter, and the power supplied from the EVSE passes through the inverter.
이러한 돌입 전류는 배전 설비의 열화, 성능 저하, 보호협조 불능은 물론 전자설비의 품질의 저하까지도 초래하게 한다. 예를 들어, 돌입전류에 의한 공장 내 순간전압 강하가 발생할 수 있고, 6.6KV 고압 변압시설의 돌입전류에 콘덴서 의한 폭발사고가 발생할 수 있다.Such inrush currents cause deterioration of power distribution facilities, degradation of performance, inability to cooperate with protection, and even deterioration of the quality of electronic equipment. For example, an in-plant voltage drop due to an inrush current can occur and an inrush current of a 6.6KV high-voltage transformer can cause an explosion by a capacitor.
또한, 그린카의 충전장치로는 용량이 큰 전원을 부하(Load)로 하고 있으며, 이에 따라 장시간 운영시 내부 스위치가 융착되는 문제가 발생한다.In addition, as a charging device for a green car, a load having a large capacity is used as a load, which causes a problem in that an internal switch is fused during a long time operation.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 교류 충전장치의 전력계통 회로 구성에 있어서 돌입전류를 감소시키고 스위치 융착에 따른 문제를 해결하는 교류 충전장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an alternating current charging device that reduces an inrush current and solves the problem of switch fusion in a power system circuit configuration of an alternating current charging device.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.Embodiments according to the present invention can be used to accomplish other tasks not specifically mentioned other than the above-described tasks.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 실시예에 따른 차량용 고전압 충전장치는 충전 전력을 제공하는 전원 소스에 커플링된 기계 스위치, 상기 기계 스위치의 출력단에 입력단이 연결된 제1 스위치, 상기 제1 스위치에 병렬 연결되어 상기 충전 전력의 초기 인가시에 발생되는 돌입 전류를 저감시키는 돌입전류저감용 저항, 상기 제1 스위치의 출력단에 입력단이 연결되고 출력단이 배터리 시스템의 입력단에 커플링된 제2 스위치, 상기 저항에 직렬로 연결되고 상기 충전 전력의 초기 인가시에 동작하여 상기 기계 스위치를 통과한 상기 충전 전력이 상기 저항에 공급되게 하는 제3 스위치, 그리고 상기 충전 전력의 초기 인가시에 설정시간 동안 상기 기계 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 돌입전류저감용 저항, 상기 제2 스위치로 이루어지는 보조경로를 형성하고, 상기 설정시간 후 상기 기계 스위치, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치로 이루어지는 주경로를 형성하여 배터리가 충전되게 하는 제어부를 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a high voltage charging device for a vehicle, comprising: a mechanical switch coupled to a power source for providing charging power; a first switch having an input terminal connected to an output terminal of the mechanical switch; An inrush current reducing resistor connected in parallel to the switch for reducing an inrush current generated at the time of initial application of the charging power, a second switch having an input terminal connected to the output terminal of the first switch and an output terminal coupled to an input terminal of the battery system, A third switch coupled in series with the resistor and operative upon initial application of the charging power to cause the charging power passed through the mechanical switch to be supplied to the resistor, The auxiliary switch comprising the mechanical switch, the third switch, the inrush current reducing resistor, and the second switch Forming in, and form a set time after the primary path composed of the mechanical switch, the first switch, the second switch and a control unit that causes the battery is charged.
상기 차량용 고전압 충전장치는 제2 스위치의 출력단에 입력단이 연결되고 접지단에 출력단이 커플링되며, 배터리 충전 완료 후에 상기 제어부의 제어에 따라 보조경로를 상기 접지단에 커플링시켜 잔류전압을 제거하는 잔류전압 제거부를 더 포함할 수 있다.The high voltage charging device for a vehicle may further include an input terminal connected to the output terminal of the second switch, an output terminal coupled to the ground terminal, and a sub-path coupled to the ground terminal, And a residual voltage removing unit.
상기 차량용 고전압 충전장치는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 출력단 전압을 감지하는 전압 감지부를 더 포함할 수 있다.The vehicle high voltage charging apparatus may further include a voltage sensing unit for sensing an output terminal voltage of the first switch and the second switch.
상기 차량용 고전압 충전장치는 상기 기계 스위치와 기구적으로 연결된 제4 스위치를 더 포함할 수 있으며, 제어부는 배터리 충전 완료후에 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 융착이라고 판단하면 상기 제4 스위치를 트립시켜 상기 기계 스위치를 오픈시킨다.The vehicle high voltage charging apparatus may further include a fourth switch mechanically connected to the mechanical switch. When the control unit determines that the first switch and the second switch are welded together after completion of charging the battery, Thereby opening the mechanical switch.
상기 차량용 고전압 충전장치는 상기 제2 스위치에 직렬로 연결되어 상기 기계 스위치, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치와 더불어 상기 주경로를 형성하며, 출력단이 상기 잔류전압 제거부의 입력단에 연결된 누전차단 스위치를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 배터리 충전 완료후에 상기 제1 및 제2 스위치가 융착이라고 판단하면 상기 잔류전압 제거부를 동작시켜 상기 누전차단 스위치에 과전류가 흐르도록 함으로써 상기 누전차단 스위치를 오픈시킨다.The vehicle high voltage charging device is connected in series to the second switch to form the main path together with the mechanical switch, the first switch and the second switch, and the output terminal is connected to an input terminal of the residual voltage removing unit, The control unit may operate the residual voltage eliminating unit to cause the overcurrent to flow through the first and second switches when the battery is charged and after the battery is charged, .
상기에서 제어부는 상기 충전 전력을 인가시에 상기 제1 스위치가 융착된 경우에 상기 제2 스위치의 온/오프를 제어하여 상기 제1 스위치의 융착에 대응하는 제어를 수행하고, 상기 제2 스위치가 융착된 경우에 상기 제3 스위치의 온/오프를 제어하여 상기 제2 스위치의 융착에 대응하는 제어를 수행하며, 상기 제1 및 제2 스위치의 융착시에 상기 제4 스위치를 동작시킨다.Wherein the control unit controls the on / off of the second switch when the first switch is fused when the charging power is applied to perform control corresponding to fusion of the first switch, Controls the on / off of the third switch to perform control corresponding to fusion of the second switch, and operates the fourth switch when the first and second switches are fusion-bonded.
예컨대, 제1 및 제2 스위치는 전자접촉기이고, 제3 스위치는 커패시터 스위치이며, 제4 스위치는 션트 스위치이다.For example, the first and second switches are electromagnetic contactors, the third switch is a capacitor switch, and the fourth switch is a shunt switch.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 실시예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 충전방법은 전원 소스에 커플링된 기계 스위치, 상기 기계 스위치의 출력단에 입력단이 연결된 제1 스위치, 상기 제1 스위치에 병렬 연결된 돌입전류저감용 저항, 상기 제1 스위치의 출력단에 입력단이 연결되고 출력단이 배터리 시스템의 입력단에 커플링된 제2 스위치, 상기 제1 스위치의 입력단과 상기 돌입전류저감용 저항에 직렬 연결된 제3 스위치, 상기 기계 스위치에 기계적으로 연결된 제4 스위치를 포함하는 고전압 충전장치의 충전 방법으로서, 수신되는 충전개시신호에 따라 상기 제2 스위치를 클로즈하는 단계, 상기 제2 스위치의 동작 딜레이에 대응하여 제1 대기시간까지 대기하는 단계, 상기 제1 대기시간 이후에 상기 제3 스위치를 클로즈하여 상기 기계 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 돌입전류저감용 저항 및 상기 제2 스위치로 이루어지는 보조경로로 배터리가 충전되게 하는 단계, 상기 제3 스위치를 오픈시키고 상기 제1 스위치를 클로즈시키는 단계, 그리고 충전 완료시까지 상기 기계 스위치, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치로 이루어지는 주경로로 배터리가 충전되게 하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of charging a high voltage charging device for a vehicle, including a mechanical switch coupled to a power source, a first switch having an input terminal connected to an output terminal of the mechanical switch, A second switch having an input terminal connected to the output terminal of the first switch and an output terminal coupled to an input terminal of the battery system, and a second switch connected in series to the input terminal of the first switch and the inrush current reducing resistor, 3 switch, a fourth switch mechanically connected to the mechanical switch, the method comprising the steps of: closing the second switch in accordance with a received charge start signal; Waiting for a first waiting time, closing the third switch after the first waiting time, Closing the first switch, closing the first switch, closing the first switch, and closing the first switch when the battery is fully charged. The method of
상기 차량용 고전압 충전장치의 충전방법은 충전종료신호에 따라 상기 제1 및 제2 스위치를 동시에 오픈하는 단계를 더 포함할 수 있다.The charging method of the high voltage charging apparatus for a vehicle may further include the step of simultaneously opening the first and second switches in accordance with a charging end signal.
상기 차량용 고전압 충전장치의 충전방법은 제1 및 제2 스위치가 융착된 상태이면 상기 제4 스위치를 트립시켜 상기 기계 스위치를 오픈시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The charging method of the high voltage charging apparatus for a vehicle may further include the step of opening the mechanical switch by tripping the fourth switch if the first and second switches are fused.
상기 차량용 고전압 충전장치의 충전방법은 제2 스위치의 출력단에 입력단이 연결되고 접지단에 출력단이 커플링되며 저항을 포함하는 잔류전압 제거부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 스위치를 동시에 오픈하기 이전에, 충전종료신호에 따라 상기 제1 스위치를 오픈하는 단계, 그리고 상기 잔류전압 제거부를 동작시켜 상기 제2 스위치의 출력단이 상기 접지단에 연결되게 하여 잔류전압이 상기 저항에 의해 제거되게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.The charging method of the high voltage charging apparatus for a vehicle may further include a residual voltage removing unit having an input terminal connected to the output terminal of the second switch and an output terminal coupled to the ground terminal and including a resistor, Opening the first switch in response to a charge termination signal and opening the residual voltage eliminator so that the output terminal of the second switch is connected to the ground terminal and the residual voltage is removed by the resistor The method comprising the steps of:
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 차량용 고전압 충전장치는 충전 전력을 제공하는 전원 소스에 커플링된 기계 스위치, 상기 기계 스위치의 출력단에 입력단이 연결된 제1 스위치, 상기 제1 스위치에 병렬 연결되어 상기 충전 전력의 초기 인가시에 발생되는 돌입 전류를 저감시키는 돌입전류저감용 저항, 상기 저항에 직렬로 연결되고 상기 충전 전력의 초기 인가시에 동작하여 상기 기계 스위치를 통과한 상기 충전 전력이 상기 저항에 공급되게 하는 제3 스위치, 상기 제1 스위치에 직렬로 연결되어 상기 제1 스위치의 오픈시 상기 저항 및 제3 스위치와 함께 보조경로를 형성하고 상기 제1 스위치의 클로즈시 상기 제1 스위치와 함께 주경로를 형성하며, 입력단 및 출력단의 전압차가 설정치 이상이면 오픈되는 누전차단 스위치, 상기 누전차단 스위치의 출력단에 입력단이 연결되고 접지단에 출력단이 커플링된 잔류전압 제거부, 그리고 상기 충전 전력의 초기 인가시에 설정시간 동안 상기 기계 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 돌입전류저감용 저항 및 상기 누전차단 스위치로 이루어지는 보조경로를 형성하고, 상기 설정시간 후 상기 기계 스위치, 상기 제1 스위치, 상기 누전차단 스위치로 이루어지는 주경로를 형성하여 배터리가 충전되게 하며, 배터리 충전 완료시에 상기 잔류전압 제거부를 동작시켜 상기 누전차단 스위치와 상기 잔류전압 제거부 간에 전력 패스가 형성되게 하는 제어부를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a high voltage charging device for a vehicle, comprising: a mechanical switch coupled to a power source for providing charging power; a first switch connected to an output terminal of the mechanical switch; 1 switch connected in parallel to the resistor and operable at the initial application of the charging power to pass through the mechanical switch and connected to the switch in series, the inrush current reducing resistor being connected in parallel to the switch for reducing the inrush current generated during the initial application of the charging power, A third switch connected in series to the first switch to form an auxiliary path together with the resistor and the third switch when the first switch is opened, A main path is formed together with the first switch, and when the voltage difference between the input terminal and the output terminal is equal to or greater than a set value, A residual voltage removing unit having an input terminal connected to an output terminal of the earth leakage cutoff switch and an output terminal coupled to a ground terminal, and a control unit for controlling the mechanical switch, the third switch, the inrush current And a secondary path made up of the earth leakage cutoff switch is formed. After the set time, a main path made up of the mechanical switch, the first switch, and the earth leakage cutoff switch is formed to charge the battery, And a control unit for operating the residual voltage eliminating unit to cause a power path to be formed between the electrical leakage cutoff switch and the residual voltage removing unit.
상기 차량용 고전압 충전장치는 상기 기계 스위치와 기구적으로 연결된 제4 스위치를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 배터리 충전 이외의 시간에 이상 전압이 감지되면 상기 제4 스위치를 트립시켜 상기 기계 스위치를 오픈시킨다.The vehicle high voltage charging apparatus may further include a fourth switch mechanically connected to the mechanical switch. When the abnormal voltage is detected during a time other than the battery charging, the controller trips the fourth switch to open the mechanical switch .
본 발명의 하나의 실시예에 따르면 초기 충전전력 인가시의 돌입전류를 저감시키면서 충전 완료후에 남아있는 잔류전압을 제거하고, 전자접촉기 등의 내부 전자 스위치의 융착에 대응하여 안정적인 동작을 가능하게 한다.According to one embodiment of the present invention, the residual voltage remaining after completion of charging is reduced while reducing the rush current at the time of initial charging power application, and stable operation is enabled in response to fusion of the internal electronic switch such as the electromagnetic contactor.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 MC1 및 MC2의 융착에 대응하는 동작 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 융착 및 잔류전압 제거에 대응하는 동작 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 잔류전압 제거 동작에 대한 순서도이다.1 is a block diagram of a high voltage charging device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a high voltage charging device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to the first embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to a third embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to a fourth embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a high voltage charging method for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
8 is an operational flowchart corresponding to fusion of MC1 and MC2 of the high voltage charging apparatus for a vehicle according to the embodiment of the present invention.
9 is an operation flowchart corresponding to fusing and residual voltage removal of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart of a residual voltage removing operation of the high voltage charging apparatus for a vehicle according to the embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한, 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In the case of publicly known technologies, a detailed description thereof will be omitted.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In this specification, when a part is referred to as "including " an element, it is to be understood that it may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms "part," " module, "and the like, which are described in the specification, refer to a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
이하에서는 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치를 설명한다.Hereinafter, a high voltage charging apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 블록 구성도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치(100)는 전원 소스(10)와 배터리 시스템(20) 사이에 위치하며 전원 소스(10)로부터 제공되는 충전 전원을 선택적으로 배터리 시스템(20)에 공급 또는 차단되게 한다.1 is a block diagram of a high voltage charging device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention. 1, the high
이를 위해 차량용 고전압 충전장치(100)는 전원 소스(10)에 커플링된 기계 스위치(MS: Mechanism Switch)와 기계 스위치(MS)의 출력단에 연결되고 배터리 시스템(20)의 입력단에 커플링된 제1 스위치(SW)를 포함하며, 차량용 고전압 충전장치(100) 내에 설치된 각종 전자스위치의 온/오프 동작을 제어하는 제어부(110)를 포함한다. 기계 스위치(MS)는 사용자에 의해 수동으로 온/오프되며, 제1 스위치(SW)는 제어부(110)에 의해 온/오프된다. 여기서 제1 스위치는 다양한 종류의 전자스위치 중 하나일 수 있으며, 양호하게는 전자접촉기(Magnetic Contactor: MC)일 수 있다.To this end, the vehicle high
차량용 고전압 충전장치(100)는 종래의 기술에 기재한 바와 같이 충전을 위해 제1 스위치(SW)를 턴 온시키는 순간에 돌입 전류가 발생하게 되며, 이러한 돌입 전류는 해당 스위칭 소자의 고장, 장치 및 스위칭 소자의 수명단축 및 장치의 오동작에 의한 2차 사고 발생의 문제를 발생시킨다. 특히 그린카는 고압의 전압을 이용하여 배터리를 충전하기 때문에 돌입 전류를 저감시키는 것이 필수적이다.The in-vehicle high-
이에 따라 차량용 고전압 충전장치(100)는 제1 스위치(SW)의 턴 온시에 발생되는 돌입 전류를 저감시키기 위한 돌입전류 저감부(120)를 가진다. 돌입전류 저감부(120)는 초기 전원 투입시 배터리 시스템(20)으로 제공되는 전류를 제한하여 돌입 전류를 저감시킨다.Accordingly, the vehicle high-
한편 충전 전원으로 높은 전압을 이용하게 되면 제1 스위치(SW)가 융착이 되어 제어부(110)에 의한 온/오프 제어가 되지 않는 상황이 발생한다. 제1 스위치(SW)가 융착되면 계속해서 쇼트(short) 상태가 되고 그에 따라 충전이 완료된 이후에도 배터리 충전이 이루어지는 문제가 발생한다.On the other hand, when a high voltage is used as the charging power source, the first switch SW is fused and on / off control by the
차량용 고전압 충전장치(100)는 이러한 제1 스위치(SW)의 융착에 대응하는 융착대응부(130)를 가진다. 융착대응부(130)는 제1 스위치(SW)가 융착되는 경우에 이를 대신하여 전원 소스(10)와 배터리 시스템(20) 간의 전력 패스를 온/오프시키는 기능을 수행한다. 이를 위해 융착대응부(130)는 제1 스위치(SW)의 융착을 감지하기 위한 전압 감지부(131)를 포함하며, 융착시 제1 스위치(SW)를 대신하여 전력 패스에서 온/오프 기능을 수행하는 제1 융착대응 스위치소자를 포함하는 융착보상부(132)로 구성된다. 이와 더불어 융착대응부(130)는 제1 스위치(SW)의 융착에 대응하는 제1 융착대응 스위치소자가 융착이 되는 경우에 대응하는 제2 융착대응 스위치소자를 더 포함할 수 있으며, 이때 전압 감지부(131)는 제1 융착대응 스위치소자의 출력단 전압을 감지하는 기능을 더 가진다.The high
이하에서는 도 2를 참조로 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 블록 구성도이다. Hereinafter, a high voltage charging apparatus for a vehicle according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a block diagram of a high voltage charging device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치(100)는 전반적으로 도 1을 참고로 전술한 본 발명의 제1 실시 예와 동일하다. 다만 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치(100)는 잔류전압 제거부(140)를 추가로 구성된 것이 차이가 있다.Referring to FIG. 2, the high
잔류전압 제거부(140)의 기능을 설명하면, 차량용 고전압 충전장치(100)는 충전 종료 후에 누전차단기(하기의 누전차단 스위치 포함)나 케이블 등에 남아 있는 잔류전압을 제거하는 것이 필요하며, 잔류전압 제거부(140)는 이러한 잔류전압을 제거하는 기능을 수행한다. 이때 잔류전압 제거부(140)는 배터리의 충전이 완료된 이후에 동작하여 잔류전압을 제거한다.Describing the function of the residual
이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조로 하여 차량용 고전압 충전장치를 회로 레벨에서 설명한다. Hereinafter, a high voltage charging apparatus for a vehicle will be described at a circuit level with reference to FIG. 3 to FIG.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 회로도로서, 제어부(110)를 생략하여 도시하였다. 도 3을 참고하면, R상, S상, T상 및 N상의 전원라인에 연결되어 전원 소스(10)에서 제공하는 전력을 인가받는 기계 스위치(MS) 및 기계 스위치(MS)의 출력단의 각 상에 각각 연결되고 배터리 시스템의 전원라인(예; 전원 케이블)에 커플링된 제1 전자접촉기(MC1)를 포함한다. 3 is a circuit diagram of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to the first embodiment of the present invention, in which the
여기서 전원 소스(10)에서 제공하는 전력은 3.3kW ~ 43kW 범위 내의 전력이며, 예컨대 AC 380V의 전압이 제공된다. 제1 전자접촉기(MC1)는 예컨대 LS 산전의 MC-40A이다.Here, the power provided by the
그리고 차량용 고전압 충전장치(100)는 돌입 전류를 저감시키기 위해 제1 전자접촉기(MC1)에 병렬로 연결된 저항(R1)을 포함한다. 구체적으로 저항(R1)은 제1 전자접촉기(MC1)의 입력단에 일단이 연결되고, 제1 전자접촉기(MC1)의 출력단에 타단이 연결된다. 저항(R1)은 예컨대 5Ω, 20W 저항이다.The vehicle high
제1 전자접촉기(MC1)가 융착되었을 때에 대비하여 제1 전자접촉기(MC1)를 대신하는 제2 전자접촉기(MC2)를 포함한다. 이때 제2 전자접촉기(MC2)는 입력단이 제1 전자접촉기(MC1)의 출력단에 연결되고, 출력단이 배터리 시스템(20)에 커플링된다. 제2 전자접촉기(MC2)는 예컨대 LS 산전의 MC-40A이다.And a second electromagnetic contactor MC2 replacing the first electromagnetic contactor MC1 in case the first electromagnetic contactor MC1 is fused. At this time, the second electromagnetic contactor MC2 has its input terminal connected to the output terminal of the first electromagnetic contactor MC1, and the output terminal thereof is coupled to the
그리고 차량용 고전압 충전장치(100)는 제1 전자접촉기(MC1)를 클로즈시켜 외부 전원이 인가되는 경우에 순간적으로 과도한 전류 즉 돌입 전류가 발생하게 되는데, 이러한 돌입 전류를 저감시키기 위하여 제1 전자접촉기(MC1)에 병렬로 연결된 커패시터 스위치(CS: Capacitor Switch)와 저항(R1)을 포함한다. 이때 커패시터 스위치(CS)와 저항(R1)은 직렬로 연결되며, 커패시터 스위치(CS)의 출력단에 저항(R1)이 연결되거나, 커패시터 스위치(CS)의 입력단에 저항(R1)이 연결된다. The vehicle high
여기서 커패시터 스위치(CS)는 제1 전자접촉기(MC1)와 연동하도록 구성된다. 즉, 커패시터 스위치(CS)는 제어부(110)에서 제공하는 제1 전자접촉기(MC1)의 동작 신호(즉, 클로즈 신호)에 따라 동작하되, 제1 전자접촉기(MC1)가 클로즈되기 전에 먼저 클로즈되고 제1 전자접촉기(MC1)가 클로즈될 때에 오픈된다. 이러한 커패시터 스위치(CS)는 기계 스위치(MS)를 통해 입력되는 전원을 저항(R1)측으로 입력 또는 차단되게 한다. 커패시터 스위치(CS)는 예컨대 LS 산전의 AC-50이다.Here, the capacitor switch CS is configured to cooperate with the first electromagnetic contactor MC1. That is, the capacitor switch CS is operated according to the operation signal (i.e., the close signal) of the first electromagnetic contactor MC1 provided by the
또한 차량용 고전압 충전장치(100)는 제1 및 제2 전자접촉기(MC1 및 MC2) 모두 융착되는 경우에 배터리 시스템(20)으로 전원이 제공되지 않도록 하기 위한 션트 스위치(SHT: shunt switch)를 포함하며, 제1 및 제2 전자접촉기(MC1 및 MC2)의 융착 여부를 감지하기 위하여 제1 전자접촉기(MC1)의 출력단 전압 및 제2 전자접촉기(MC2)의 출력단 전압을 측정하는 전압 감지부(131)를 포함한다. 여기서 션트 스위치(SHT)는 제어부(110)의 제어에 따라 동작하고 기계 스위치(MS)와 기구적으로 연결되어 있으며, 이에 따라 기계 스위치(MS)는 션트 스위치(SHT)의 동작(트립 동작)에 연동한다. The vehicle high
따라서, 차량용 고전압 충전장치(100)에서 돌입전류 저감부(120)는 제1 전자접촉기(MC1)에 병렬로 연결된 저항(R1) 및 커패시터 스위치(CS)로 구성되고, 융착대응부(130)의 융착보상부(132)는 제2 전자접촉기(MC2)와 및 션트 스위치(SHT)로 구성된다.The inrush
도 4은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 회로도이다. 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치(100)는 도 3을 참조로 한 제1 실시 예에 잔류전압 제거부(140)를 추가한 것이다.4 is a circuit diagram of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to a second embodiment of the present invention. The high
잔류전압 제거부(140)는 제2 전자접촉기(MC2)의 출력단에 연결되어 있다. 일 예로 잔류전압 제거부(140)는 제2 전자접촉기(MC2)의 출력단에 일단이 연결된 동작 스위치(SW1)와 동작 스위치(SW1)의 타단과 접지단 사이에 커플링된 저항(R2)을 포함하여 구성된다. 잔류전압 제거부(140)는 배터리 충전시 동작 스위치(SW1)가 오픈 상태를 유지하고 있으며, 배터리 충전 완료시 동작 스위치(SW1)가 클로즈된다. 이러한 잔류전압 제거부(140)는 배터리 충전 완료 후에도 남아 있는 잔류전압을 제거하는 기능을 수행한다.The residual
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 회로도이다. 도 5에 도시된 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치(100)는 전자접촉기가 융착된 경우에 션트 스위치(SHT)를 사용하지 않고 대응하는 경우에 대한 것이다. 이때 차량용 고전압 충전장치(100)가 제1 전자접촉기(MC1)만 이용하는 경우이면 제1 전자접촉기(MC1)가 융착되는 경우에 대한 것이고, 차량용 고전압 충전장치(100)가 제1 및 제2 전자접촉기(MC2)를 이용하는 경우이면 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)가 모두 융착되는 경우에 대한 것이다.5 is a circuit diagram of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to a third embodiment of the present invention. The high
도 5에서는 제1 전자접촉기(MC2)와 더불어 제2 전자접촉기(MC2)가 이용되는 경우에 제2 전자접촉기(MC2)를 이용하는 형태를 추가적으로 도시하기 위하여 제2 전자접촉기(MC2)를 점선으로만 표시하였다. In FIG. 5, the second electromagnetic contactor MC2 is shown by a dotted line to further illustrate the use of the second electromagnetic contactor MC2 when the second electromagnetic contactor MC2 is used together with the first electromagnetic contactor MC2 Respectively.
이하에서는 제1 전자접촉기(MC1)만 이용하는 경우에 대하여 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치는 도 3을 참조로 한 본 발명의 제1 실시 예에서 션트 스위치(SHT)를 제거한 후, 잔류전압 제거부(140)와 누전차단 스위치(SW2)를 추가한 것이다.Hereinafter, the case where only the first electromagnetic contactor MC1 is used will be described. As shown in FIG. 5, the high voltage charging apparatus for a vehicle according to the third embodiment of the present invention, after removing the shunt switch SHT in the first embodiment of the present invention with reference to FIG. 3, And a short circuit breaking switch SW2 are added.
이때 누전차단 스위치(SW2)는 제1 전자접촉기(MC1)의 출력단에 입력단이 연결되고 출력단이 배터리 시스템(20)에 커플링되며, 잔류전압 제거부(140)는 누전차단 스위치(SW2)의 출력단과 접지단 사이에 연결된다. 잔류전압 제거부(140)는 도 4를 참조로 전술한 잔류전압 제거부(140)와 동일한 구성으로 이루어져 있다. 참고로 제2 전자접촉기(MC2)를 이용하는 경우에, 누전차단 스위치(SW2)는 제2 전자접촉기(MC2)의 출력단에 입력단이 연결되고, 출력단이 배터리 시스템(20)에 커플링된다.At this time, the earth leakage cut-off switch SW2 is connected to the output terminal of the first electromagnetic contactor MC1 and the output terminal is coupled to the
이와 같이 구성된 상태에서 잔류전압 제거를 위해 제1 전자접촉기(MC1)을 오픈시키고 잔류전압 제거부(140)의 동작 스위치(SW1)가 턴 온이 되고, 그에 따라 누전차단 스위치(SW2)의 출력단을 접지단으로 커플링시킨다. 그런데 제1 전자접촉기(MC1)가 융착된 상태이면, 누전차단 스위치(SW2)의 입력단에는 외부에서 입력되는 AC 380V의 전압이 걸리고, 출력단에는 접지단 전압이 걸리게 되어, 누전차단 스위치(SW2)에 과전류가 흐르게 된다.In this state, the first electromagnetic contactor MC1 is opened to remove the residual voltage, and the operation switch SW1 of the residual
누전차단 스위치(SW2)에 과전류가 흐르게 되면, 누전차단 스위치(SW2)는 오픈되며, 이에 따라 배터리 시스템(20)으로 더 이상 전원이 공급되지 않게 한다.When an overcurrent flows in the electric leakage cut-off switch SW2, the electric leakage cutoff switch SW2 is opened so that the electric power is no longer supplied to the
한편, 잔류전압 제거부(140)는 제1 전자접촉기(MC1)가 융착되지 않은 상태이면, 도 4를 참조로 전술한 바와 같이 배터리 충전 완료 후에도 남아 있는 잔류전압을 제거하는 기능을 수행한다.Meanwhile, if the first electromagnetic contactor MC1 is not fused, the residual
참고로, 제2 전자접촉기(MC2)가 사용하는 경우를 설명하면, 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)가 모두 융착된 경우에 잔류전압 제거를 위해 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)를 오픈시키고 잔류전압 제거부(140)의 동작 스위치(SW1)를 턴 온시키게 되면, 누전차단 스위치(SW2)에 과전류가 흐르게 되고, 그에 따라 누전차단 스위치(SW2)가 오픈된다. 그러나 제1 전자접촉기(MC1)만 융착이 되는 경우이면, 제2 전자접촉기(MC3)가 오픈되어 누전차단 스위치(SW2)는 트립(즉, 오픈)되지 않는다.In the case where the first and second electromagnetic contactors MC1 and MC2 are fused together, the first and second electromagnetic contactors MC1 MC2 are opened and the operation switch SW1 of the residual
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 회로도이다. 도 6에 도시된 본 발명의 제4 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치(100)는 도 5를 참조로 한 제3 실시 예에 션트 스위치(SHT)를 추가한 것이다. 이때 션트 스위치(SHT)는 도 3을 참조로 한 본 발명의 제1 실시 예와 같이 마찬가지로 제어부(110)의 제어에 따라 동작하고 기계 스위치(MS)와 기구적으로 연결되어 있으며, 기계 스위치(MS)는 션트 스위치(SHT)의 동작(트립 동작)에 연동한다.6 is a circuit diagram of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to a fourth embodiment of the present invention. The high
제4 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치(100)의 잔류전압 제거부(140)와 누전차단 스위치(SW2)는 제1 전자접촉기(MC1)가 융착이 되는 경우에 전술한 제3 실시예와 동일한 동작을 수행하며, 또한 잔류전압 제거부(140)는 제1 전자접촉기(MC1)가 융착되지 않은 경우에 제3 실시 예와 동일한 동작을 한다.The residual
다만, 션트 스위치(SHT)는 충전 이외의 상태(즉, 충전 동작을 하지 않는 상태)에서 제1 전자접촉기(MC1)의 융착이 감지되거나 외부(예; 충전 케이블측)로부터 이상 전압이 감지되는 경우에 제어부(110)의 제어에 따라 트립하여 기계 스위치(MS)를 오픈시킨다.However, when the fuse of the first electromagnetic contactor MC1 is detected in the state other than the charging state (i.e., the charging operation is not performed) or when the abnormal voltage is detected from the outside (for example, the charging cable side) And opens the mechanical switch MS under the control of the
이하에서는 이상과 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치(100)의 충전동작을 도 7을 참조로 하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전방법을 보인 순서도이다.Hereinafter, the charging operation of the high
도 7을 참고하면, 제어부(110)는 충전개시신호를 수신하면(S701), 제2 전자접촉기(MC2)로 클로즈 신호(close signal)를 전송하여 제2 전자접촉기(MC2)를 클로즈한다(S702). 이때 제1 전자접촉기(MC1)은 오픈 상태이고, 기계 스위치(MS)는 클로즈된 상태이며, 커패시터 스위치(CS)는 오픈 상태이다.7, when the
제어부(110)는 제2 전자접촉기(MC2)로 클로즈 신호(close signal)를 전송한 후 시간 카운트를 시작하고(S703), 카운트한 시간이 설정된 대기시간 즉, 제1 대기시간(예; 약 100ms)이 되는지를 판단한다(S704). 여기서 제1 대기시간은 제2 전자접촉기(MC2)의 동작 딜레이(delay)를 고려한 시간이다.The
제어부(110)는 카운트한 시간이 제1 대기시간이 되면 제1 전자접촉기(MC1)으로 클로즈 신호를 전송한다(S705). 제1 전자접촉기(MC1)로 제공되는 클로즈 신호에 대응하여 커패시터 스위치(CS)가 제1 전자접촉기(MC1)의 딜레이 시간동안 클로즈되어(S706), 전원 소스(10)와 배터리 시스템(20) 간에 보조경로(path1)를 형성하고 이 보조경로(path1)를 통해 배터리를 충전한다(S707). 이때 보조경로(path1)는 기계 스위치(MS), 커패시터 스위치(CS), 저항(R1) 및 제2 전자접촉기(MC2)에 의해 형성된 전력 공급 경로이다. The
따라서 초기 전력 인가시 보조경로(path1)를 통해 전력이 인가되고, 이때 저항(R1)에 의해 전류가 제한됨에 따라서 돌입 전류가 저감된다.Therefore, when the initial power is applied, power is applied through the auxiliary path (path1), and the inrush current is reduced as the current is limited by the resistor R1 at this time.
이후 제어부(110)에서 제공한 제1 전자접촉기(MC1)의 클로즈 신호에 따라 제1 전자접촉기(MC1)가 클로즈되고 이와 동시에 커패시터 스위치(CS)는 오픈된다(S708). 제1 전자접촉기(MC1)의 클로즈 및 커패시터 스위치(CS)의 오픈에 의해, 전원 소스(10)와 배터리 시스템(20) 간에 주경로(path2)가 형성되고 이 주경로(path2)를 통해 배터리가 충전된다(S709). 이때 주경로(path2)는 기계 스위치(MS), 제1 전자접촉기 및 제2 전자접촉기(MC2)에 의해 형성된 전력 공급 경로이다. Then, the first electromagnetic contactor MC1 is closed according to the close signal of the first electromagnetic contactor MC1 provided by the
주경로(path2)를 통해 배터리를 충전하는 중에 제어부(110)는 배터리 시스템(20)으로부터 충전종료신호를 수신하고(S710), 충전종료신호에 따라 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)로 오픈 신호를 전송하여 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2) 를 동시에 오픈시킨다(S711).The
이하에서는 도 8을 참조로 하여 스위치 융착에 대응하는 차량용 고전압 충전장치의 동작을 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 MC1 및 MC2의 융착에 대응하는 순서도로서, 이때의 차량용 고전압 충전장치는 도 3 또는 도 4에 도시된 차량용 고전압 충전장치이다.Hereinafter, the operation of the vehicle high-voltage charging apparatus corresponding to the switch fusion bonding will be described with reference to Fig. Fig. 8 is a flow chart corresponding to fusion bonding of MC1 and MC2 of the high voltage charging apparatus for a vehicle according to the embodiment of the present invention. The high voltage charging apparatus for a vehicle at this time is the high voltage charging apparatus for a vehicle shown in Fig. 3 or Fig.
우선 도 7을 참조로 한 설명에 따르면, 제1 전자접촉기(MC1)만 융착되더라도 차량용 고전압 충전장치(100)는 제2 전자접촉기(MC2) 에 의해 정상적인 충전 동작을 수행한다. 즉, 제1 전자접촉기(MC1)가 융착되었더라도 제2 전자접촉기(MC2)에 의해 주경로(path2)가 형성되어 전원 소스(10)에서 제공하는 전력이 배터리 시스템(20)에 제공되고, 충전 완료 후에 제2 전자접촉기(MC2) 를 오픈하는 것으로 더 이상의 전력이 배터리 시스템(20)에 공급되지 않게 한다.First, according to the description with reference to Fig. 7, even if only the first electromagnetic contactor MC1 is fused, the vehicle high
그리고 제2 전자접촉기(MC2)만 융착되는 경우에 차량용 고전압 충전장치(100)는 제1 전자접촉기(MC1) 에 의해 정상적인 충전 동작을 수행한다. 즉, 제2 전자접촉기(MC2)가 융착되었더라도 주경로(path2)가 형성되어 전원 소스(10)에서 제공하는 전력이 배터리 시스템(20)에 제공되고, 충전 완료 후에 제1 전자접촉기(MC1) 를 오픈하는 것으로 더 이상의 전력이 배터리 시스템(20)에 공급되지 않게 한다.When only the second electromagnetic contactor MC2 is fused, the vehicle high
그러므로 제1 또는 제2 전자접촉기(MC1 또는 MC2)가 융착된 경우에도 차량용 고전압 충전장치의 충전 동작은 도 7을 참조로 한 동작 순서에 따라 배터리 시스템(20)으로 전력을 공급할 수 있다. 그러나 제1 및 제2 전자접촉기(MC1 및 MC2) 모두 융착이 되는 경우이면 도 7을 참조로 한 동작 순서로서는 융착에 대응하지 못한다.Therefore, even when the first or second electromagnetic contactor MC1 or MC2 is fused, the charging operation of the vehicle high voltage charging device can supply electric power to the
차량용 고전압 충전장치(100)는 제1 및 제2 전자접촉기(MC1 및 MC2) 모두 융착된 경우에 도 8을 참조로 한 이하의 설명과 같이 동작하여 제1 및 제2 전자접촉기(MC1 및 MC2)의 융착에 대응하는 동작을 수행한다. The high
도 8을 참조하면, 제어부(110)는 배터리 시스템(20)으로부터 충전종료신호를 수신하고(S801), 충전종료신호에 대응하여 배터리 시스템(20)으로 충전을 위한 전력을 차단되도록 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)로 오픈 신호를 전송하여 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)를 동시에 오픈시킨다(S802).Referring to FIG. 8, the
그리고 제어부(110)는 전압 감지부(131)를 통해 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)의 출력단 전압을 파악하고(S803), 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)의 출력단 전압을 설정된 비교전압(예; AC 50V)과 비교하여 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)의 융착 여부를 판단한다(S804).The
상기 판단(S504)에서 제어부(110)는 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)의 출력단 전압이 비교전압 이상이면 융착이라고 판단하고, 제1 및 제2 전자접촉기(MC1, MC2)의 융착에 대응하여 션트 스위치(SHT)로 트립(trip) 신호를 전송하여 션트 스위치(SHT)를 트립시킨다(S805).If the output voltage of the first and second magnetic contactors MC1 and MC2 is equal to or higher than the reference voltage, the
이에 션트 스위치(SHT)와 기구적으로 연결된 기계 스위치(MS)는 션트 스위치(SHT)의 트립에 연동하여 트립된다(S806). 즉, 기계 스위치(MS)는 션트 스위치(SHT)의 트립에 연동하여 오픈된다.The mechanical switch MS connected mechanically with the shunt switch SHT is tripped in response to the trip of the shunt switch SHT (S806). That is, the mechanical switch MS is opened in conjunction with the trip of the shunt switch SHT.
따라서 기계 스위치(MS)가 오픈됨에 따라 전원 소스(10)와 배터리 시스템(20) 간의 전력 경로(path)가 차단되어 더 이상의 전력이 배터리 시스템(20)에 공급되지 않는다.Therefore, as the mechanical switch MS is opened, the power path between the
이하에서는 차량용 고전압 충전장치의 스위치가 융착 및 잔류전압 제거에 대응하는 실시 예를 도 9를 참조로 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 융착 및 잔류전압 제거에 대응하는 동작 순서도로서, 이때의 차량용 고전압 충전장치는 도 5에 도시된 고전압 충전장치이다. 도 9를 참조하면, 제어부(110)는 배터리 시스템(20)으로부터 충전종료신호를 수신하고(S901), 충전종료신호에 대응하여 배터리 시스템(20)으로 충전을 위한 전력을 차단되도록 제1 전자접촉기(MC로 오픈 신호를 전송하여 제1 전자접촉기(MC1)를 오픈시킨다(S902).Hereinafter, an embodiment in which the switch of the high voltage charging apparatus for a vehicle corresponds to the fusion and the removal of the residual voltage will be described with reference to Fig. FIG. 9 is an operation flow chart corresponding to fusing and residual voltage removal of a high voltage charging apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention. The high voltage charging apparatus for a vehicle at this time is the high voltage charging apparatus shown in FIG. 9, the
그런 다음 제어부(110)는 제1 전자접촉기(MC1)의 동작 딜레이를 감안하여 제2 대기시간(약 20ms) 동안 대기한 후(S903), 잔류전압 제거부(140)의 동작 스위치(SW1)로 클로즈 신호를 전송하여 동작 스위치(SW1)를 클로즈시킨다(S904). 이렇게 동작 스위치(SW1)가 클로즈되면 누전차단 스위치(SW2)를 포함하는 주경로(path2)와 잔류전압 제거부(140)가 연결되고, 누전차단 스위치(SW2)의 출력단 전압은 접지단 전압이 된다.Then, the
이런 상태에서 제1 전자접촉기(MC1)가 정상적인 상태 즉, 미융착 상태이면 제1 전자접촉기(MC1)가 오픈되어 주경로(path2)가 전원 소스와 분리가 되고 그에 따라 주경로(path2) 상에 남아 있는 잔류전압은 누전차단 스위치(SW2) 및 동작 스위치(SW1)를 통해 잔류제거 저항(R2)를 통과하게 되며, 이때 잔류전압은 저항(R2)에 의해 제거된다(S905).In this state, when the first electromagnetic contactor MC1 is in a normal state, i.e., in an unfused state, the first electromagnetic contactor MC1 is opened so that the
반면에, 제1 전자접촉기(MC1)가 융착상태이면, 잔류전압 제거부(140)의 저항(R2)에 누전차단 스위치(SW2)의 양단에 누설이 발생하고, 그에 따라 누전차단 스위치(SW2)가 자동으로 트립(즉, 오픈)이 되어 기계 스위치(MS), 제1 전자접촉기(MC1), 배터리 시스템(20)으로 형성되는 전력 경로가 차단된다(S906).On the other hand, when the first electromagnetic contactor MC1 is in a fused state, leakage occurs at both ends of the electric-discharge shielding switch SW2 to the resistor R2 of the residual
제어부(110)는 동작 스위치(SW1)를 클로즈시킨 후 제3 대기시간(예; 약 50ms) 동안 대기하여, 제1 전자접촉기(MC1)가 미융착시 잔류전압이 저항(R2)에 의해 충분히 제거될 때까지 잔류제거 스위치(S2)를 클로즈 상태를 유지되게 한다(S907). 제어부(110)는 제3 대기시간이 지나면 동작 스위치(SW1)로 오픈 신호를 전송하여 동작 스위치(SW1)를 오픈시킨다(S908).The
한편, 전술한 실시 예에서는 제1 전자접촉기(MC1)만을 이용하는 경우에 대하여 설명하였지만, 제1 및 제2 전자접촉기(MC2)를 이용하는 경우에도 전술한 바와 동일하게 동작하여 제1 및 제2 전자접촉기(MC2)의 융착에 대응하는 융착대응 동작 및 제1 및 제2 전자접촉기(MC2)의 미융착에 대응하는 잔류전압 제거 동작을 수행한다.In the above-described embodiment, the case where only the first electromagnetic contactor MC1 is used has been described. However, when the first and second electromagnetic contactors MC2 are used, And the residual voltage removing operation corresponding to the unfused adhesion of the first and second electromagnetic contactors MC2.
이하에서는 도 10을 참조로 하여 차량용 고전압 충전장치의 잔류전압 제거 동작을 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 고전압 충전장치의 잔류전압 제거 동작에 대한 순서도로서, 이때의 차량용 고전압 충전장치는 도 5에 도시된 고전압 충전장치이다.Hereinafter, the residual voltage removing operation of the high voltage charging apparatus for a vehicle will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart of a residual voltage eliminating operation of the high voltage charging apparatus for a vehicle according to the embodiment of the present invention. The high voltage charging apparatus for a vehicle at this time is the high voltage charging apparatus shown in FIG.
설명에 앞서, 배터리 시스템(20)으로 충전 전력을 공급한 후 충전 종료 후에 보조경로(path1) 상의 전압을 측정하면 전압이 측정되며 이러한 보조경로(path1) 상의 전압 즉, 잔류전압은 감전의 위험 및 화재 등의 2차 사고 발생의 원인이 된다. 그러므로 배터리 충전 종료 후에 잔류전압에 대한 제거가 필요하다.Prior to the explanation, when the charging power is supplied to the
제어부(110)는 배터리 시스템(20)으로부터 충전종료신호를 수신하면(S1001), 제1 전자접촉기(MC1)으로 오픈 신호를 출력하여 제1 전자접촉기(MC1)를 오픈시킨다(S1002). 그런 다음 제어부(110)는 제1 전자접촉기(MC)의 동작 딜레이를 감안하여 제2 대기시간(예; 약 20ms) 동안 대기한 후(S1003), 잔류전압 제거부(140)의 동작 스위치(SW1)로 클로즈 신호를 전송하여 동작 스위치(SW1)를 클로즈시킨다(S1004).The
동작 스위치(SW1)가 클로즈되면 보조경로(path1)는 잔류전압 제거부(140)와 연결되고, 보조경로(path1) 상에 남아 있는 잔류전압은 동작 스위치(SW1)를 통해 잔류제거 저항(R2)를 통과하게 되며, 이때 잔류전압은 저항(R2)에 의해 제거된다. When the operation switch SW1 is closed, the auxiliary path path1 is connected to the residual
제어부(110)는 동작 스위치(SW1)를 클로즈시킨 후 제3 대기시간(예; 약 50ms) 동안 대기하여 잔류전압이 저항(R2)에 의해 충분히 제거될 때까지 잔류제거 스위치(S2)를 클로즈 상태를 유지되게 한다(S1005).The
제어부(110)는 제3 대기시간이 지나면 동작 스위치(SW1)로 오픈 신호를 전송하여 동작 스위치(SW1)를 오픈시킨다(S1006).After the third waiting time, the
잔류전압 제거부(140)에 의해 잔류 전압이 제거되면, 동작 스위치(SW1)을 오픈시키고 제1 및 제2 전자접촉기(MC1)가 오픈 상태가 되게 하여 배터리 시스템(20)과의 전력 패스가 형성되지 않게 한다.When the residual voltage is removed by the residual
이상에서 본 발명의 실시에에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It belongs to the scope.
100 : 차량용 교류충전 장치 10 : 전원 소스
20 : 배터리 시스템 110 : 제어부
120: 돌입전류 저감부 130 : 융착대응부
131 : 전압 감지부 132 : 융착보상부
140 : 잔류전압 제거부 MS : 기계 스위치
MC1 : 제1 전자접촉기 MC2 : 제2 전자접촉기
CS : 커패시터 스위치 SHT : 션트 스위치
SW1 : 동작 스위치 SW2 : 누전차단 스위치100: vehicle AC charging device 10: power source
20: Battery system 110:
120: inrush current reduction unit 130: fusion welding counterpart
131: Voltage sensing unit 132: Fusing and compensation unit
140: Residual voltage remover MS: Mechanical switch
MC1: first electromagnetic contactor MC2: second electromagnetic contactor
CS: Capacitor switch SHT: Shunt switch
SW1: Operation switch SW2: Earth leakage cut-off switch
Claims (17)
상기 기계 스위치의 출력단에 입력단이 연결된 제1 스위치,
상기 제1 스위치에 병렬 연결되어 상기 충전 전력의 초기 인가시에 발생되는 돌입 전류를 저감시키는 돌입전류저감용 저항,
상기 제1 스위치의 출력단에 입력단이 연결되고 출력단이 배터리 시스템의 입력단에 커플링되어 상기 제1 스위치의 융착에 대응하는 제2 스위치,
상기 돌입전류저감용 저항에 직렬로 연결되고 상기 충전 전력의 초기 인가시에 동작하여 상기 기계 스위치를 통과한 상기 충전 전력이 상기 돌입전류저감용 저항을 통해 상기 제2 스위치에 공급되게 하는 제3 스위치,
상기 충전 전력의 초기 인가시에 설정시간 동안 상기 기계 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 돌입전류저감용 저항, 상기 제2 스위치로 이루어지는 보조경로를 형성하고, 상기 설정시간 후 상기 기계 스위치, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치로 이루어지는 주경로를 형성하여 배터리가 충전되게 하여, 상기 보조경로와 상기 주경로가 동시에 연결되지 않도록 하는 제어부,
상기 제2 스위치의 출력단에 입력단이 연결되고 접지단에 출력단이 커플링되며, 배터리 충전 완료 후에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 보조경로를 상기 접지단에 커플링시켜 잔류전압을 제거하는 잔류전압 제거부, 그리고
상기 제2 스위치에 직렬로 연결되어 상기 기계 스위치, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치와 더불어 상기 주경로를 형성하며, 출력단이 상기 잔류전압 제거부의 입력단에 연결된 누전차단 스위치를 포함하며,
상기 제어부는 배터리 충전 완료 후에 상기 제1 및 제2 스위치가 융착인 경우, 상기 잔류전압 제거부를 동작시켜 상기 누전차단 스위치에 과전류가 흐르도록 함으로써 상기 누전차단 스위치를 오픈시키는차량용 고전압 충전장치.A mechanical switch coupled to a power source providing charging power,
A first switch connected to an output terminal of the mechanical switch,
An inrush current reducing resistor connected in parallel to the first switch for reducing an inrush current generated upon initial application of the charging power,
A second switch having an input terminal connected to an output terminal of the first switch and an output terminal coupled to an input terminal of the battery system to correspond to fusion of the first switch,
A third switch connected in series to the inrush current reducing resistor and operative upon initial application of the charging power to cause the charging power passing through the mechanical switch to be supplied to the second switch through the inrush current reducing resistance, ,
The auxiliary switch is configured to form the auxiliary path composed of the mechanical switch, the third switch, the inrush current reducing resistor, and the second switch during the set time at the initial application of the charging power, A control unit for preventing the auxiliary path and the main path from being connected at the same time by forming a main path composed of a switch, the second switch,
And an output terminal connected to an output terminal of the second switch, an output terminal coupled to the ground terminal, and coupled to the ground terminal in accordance with the control of the control unit after completion of charging the battery to remove the residual voltage, , And
And an earth leakage cutoff switch connected in series to the second switch to form the main path together with the mechanical switch, the first switch and the second switch, and an output end connected to the input terminal of the residual voltage removing unit,
Wherein when the first and second switches are fusion-bonded after completion of charging the battery, the control unit operates the residual voltage eliminating unit to allow the overcurrent to flow through the electric leakage-blocking switch to open the electric leakage-blocking switch.
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 출력단 전압을 감지하는 전압 감지부를 더 포함하는 차량용 고전압 충전장치.The method of claim 1,
And a voltage sensing unit for sensing an output terminal voltage of the first switch and the second switch.
상기 기계 스위치와 기구적으로 연결된 제4 스위치를 더 포함하며,
상기 제어부는 배터리 충전 완료후에 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 융착이라고 판단하면 상기 제4 스위치를 트립시켜 상기 기계 스위치를 오픈시키는 차량용 고전압 충전장치.4. The method of claim 3,
And a fourth switch mechanically connected to the mechanical switch,
Wherein the control unit trips the fourth switch to open the mechanical switch when it is determined that the first switch and the second switch are fused after completion of battery charging.
상기 제어부는 상기 충전 전력을 인가시에 상기 제1 스위치가 융착된 경우에 상기 제2 스위치의 온/오프를 제어하여 상기 제1 스위치의 융착에 대응하는 제어를 수행하고, 상기 제2 스위치가 융착된 경우에 상기 제3 스위치의 온/오프를 제어하여 상기 제2 스위치의 융착에 대응하는 제어를 수행하며, 상기 제1 및 제2 스위치의 융착시에 상기 제4 스위치를 동작시키는 차량용 고전압 충전장치.In paragraph 4
Wherein the controller controls on / off of the second switch when the first switch is fused when the charging power is applied to perform control corresponding to fusion of the first switch, And controls the on / off state of the third switch to perform control corresponding to fusion of the second switch when the first switch and the second switch are fused, .
상기 제1 및 제2 스위치는 전자접촉기인 차량용 고전압 충전장치.4. The method of claim 3,
Wherein the first and second switches are electromagnetic contactors.
상기 제3 스위치는 커패시터 스위치인 차량용 고전압 충전장치.8. The method of claim 7,
And the third switch is a capacitor switch.
상기 제4 스위치는 션트 스위치인 차량용 고전압 충전장치.5. The method of claim 4,
And the fourth switch is a shunt switch.
수신되는 충전개시신호에 따라 상기 제2 스위치를 클로즈하는 단계,
상기 제2 스위치의 동작 딜레이에 대응하여 제1 대기시간까지 대기하는 단계,
상기 제1 대기시간 이후에 상기 제3 스위치를 클로즈하여 상기 기계 스위치, 상기 제3 스위치, 상기 돌입전류저감용 저항 및 상기 제2 스위치로 이루어지는 보조경로로 배터리가 충전되게 하는 단계,
상기 제3 스위치를 오픈시키고 상기 제1 스위치를 클로즈시키는 단계,
충전 완료시까지 상기 기계 스위치, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치로 이루어지는 주경로로 배터리가 충전되게 하는 단계,
충전종료신호에 따라 상기 제1 및 제2 스위치를 동시에 오픈하는 단계, 그리고
배터리 충전 완료 후에 상기 제1 및 제2 스위치가 융착인 경우, 상기 잔류전압 제거부를 동작시켜 상기 누전차단 스위치에 과전류가 흐르도록 함으로써 상기 누전차단 스위치를 오픈시키는 단계
를 포함하는 차량용 고전압 충전방법.An input terminal connected to an output terminal of the first switch and an output terminal connected to an output terminal of the battery system, A third switch connected in series to the inrush current reducing resistance, a fourth switch mechanically connected to the mechanical switch, an input terminal connected to the input terminal of the first switch, And the output terminal is coupled to the ground terminal. After completion of charging the battery, the auxiliary path made up of the mechanical switch, the third switch, the inrush current reducing resistor, and the second switch is coupled to the ground terminal, And a second switch connected in series to the second switch, wherein the mechanical switch, the first switch, In the second group to form a main path, with the switch, the output of the high-voltage charging method a charging device including a short-circuit cut-off switch connected to an input of removing the residual voltage,
Closing the second switch according to a received charge start signal,
Waiting until a first waiting time corresponding to an operation delay of the second switch,
Closing the third switch after the first waiting time so that the battery is charged by the auxiliary path including the mechanical switch, the third switch, the inrush current reducing resistor, and the second switch;
Opening the third switch and closing the first switch,
Causing the battery to be charged to the main path including the mechanical switch, the first switch, and the second switch until charging is completed;
Simultaneously opening the first and second switches in response to the charge termination signal, and
When the first and second switches are fusion-bonded after completion of charging the battery, the residual voltage eliminating unit is operated to cause the overcurrent to flow to the earth leakage blocking switch, thereby opening the earth leakage blocking switch
Voltage charging method for a vehicle.
상기 제1 및 제2 스위치가 융착된 상태이면 상기 제4 스위치를 트립시켜 상기 기계 스위치를 오픈시키는 단계를 더 포함하는 차량용 고전압 충전방법.11. The method of claim 10,
And opening the mechanical switch by tripping the fourth switch when the first and second switches are in a fused state.
상기 제2 스위치의 출력단에 입력단이 연결되고 접지단에 출력단이 커플링되며 저항을 포함하는 잔류전압 제거부를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 스위치를 동시에 오픈하기 이전에,
충전종료신호에 따라 상기 제1 스위치를 오픈하는 단계, 그리고
상기 잔류전압 제거부를 동작시켜 상기 제2 스위치의 출력단이 상기 접지단에 연결되게 하여 잔류전압이 상기 저항에 의해 제거되게 하는 단계
를 더 포함하는 차량용 고전압 충전방법.12. The method of claim 10 or 12,
Further comprising a residual voltage eliminating unit having an input terminal connected to the output terminal of the second switch and an output terminal coupled to the ground terminal,
Before simultaneously opening the first and second switches,
Opening the first switch in response to a charge termination signal, and
Operating the residual voltage eliminator to cause the output terminal of the second switch to be connected to the ground terminal so that the residual voltage is removed by the resistor
Further comprising the steps of:
상기 제1 및 제2 스위치는 전자접촉기이고, 상기 제3 스위치는 커패시터 스위치이며, 상기 제4 스위치는 션트 스위치인 차량용 고전압 충전방법.
12. The method of claim 10 or 12,
Wherein the first and second switches are electromagnetic contactors, the third switch is a capacitor switch, and the fourth switch is a shunt switch.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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AMND | Amendment | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
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AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |