KR102011511B1 - 전기차량용 전력제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기차량용 전력제어장치에 관한 것으로, 상기 발명은 상용전력망에 선택적으로 연결되고, 상기 선택적으로 연결된 상용전력망으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하거나, 외부로부터 공급된 직류전력을 상용의 교류전력으로 변환하기 위한 제1 입출력부; 제1 입출력부에 의해 변환된 직류전력을 이용하여 배터리를 충전하거나, 배터리의 직류전력을 제1 입출력부로 공급하기 위한 충방전부; 및 외부로부터 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 상용전력망으로 판단된 경우 제1 입출력부를 제어하여 상용전력망에 연결하여 교류전력을 공급받아 직류전력으로 변환하고, 충방전부를 제어하여 제1 입출력부에 의해 변환된 직류전력을 공급받아 배터리를 충전하는 제1 충전모드를 수행하고, 외부로부터 발전제어신호가 인가된 경우 충방전부를 제어하여 배터리에 연결하여 직류전력을 공급받아 변환하고, 제1 입출력부를 제어하여 충방전부에 의해 변환된 직류전력을 상용의 교류전력으로 변환하여 상용전력망으로 공급하는 제1 발전모드를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 스마트그리드와 같은 상용전력망의 운용에 기여할 수 있고, 비상시 외부전력장치에 직접 사용 가능한 독립 상용전력원으로 이용될 수 있다.

Description

전기차량용 전력제어장치{POWER CONTROL APPARATUS FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기차량용 전력제어장치에 관한 것으로, 구체적으로 차량 외부의 상용전원망(grid, smart grid)을 이용하여 차량의 배터리를 충전하기 위한 전기차량용 전력제어장치에 관한 것이다.
스마트그리드(smart grid)는 기존의 전력망에 IT기술을 융합하여 에너지 효율을 최적화하는 지능형 전력망이다. 이러한 스마트그리드의 인프라 구축을 위해서는 송배전망의 지능화, 소비자 중심의 에너지 효율화 달성 및 그린에너지 자원활용 등이 활성화 되어야 하고, 효율적인 전기 수요와 공급에 중요한 완충 역할을 해주는 전기 운송수단의 기반을 구축하는 것이 중요하다.
이러한 전기 운송수단으로 사용될 수 있는 대표적인 장치 중 하나가 전기자동차이다. 이것은 전기자동차에 장착되는 대용량 배터리가 전기자동차의 구동 전력공급원인 동시에 스마트그리드를 위한 전기에너지 저장장치로도 이용될 수 있기 때문이다.
그러나, 기존의 전기차량용 전력제어장치는 일반적으로 차량 외부의 스마트그리드(상용전원망)로부터 전력을 공급받아 차량에 장착된 대용량 배터리를 충전하는 기능만을 수행할 뿐, 대용량 배터리에 충전된 전력을 스마트그리드로 공급하는 기능은 가지고 있지 않아, 전기차량을 스마트그리드의 전기 운송수단으로 사용할 수 없는 한계를 가지고 있다.
본 발명의 목적은 차량의 전력을 스마트그리드의 방향으로 공급하는 기능을 추가함으로써 전기차량이 스마트그리드의 전기 운송수단으로서 이용되도록 기여할 수 있는 전기차량용 전력제어장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전기차량용 전력제어장치는, 상용전력망에 선택적으로 연결되고, 상기 선택적으로 연결된 상용전력망으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하거나, 외부로부터 공급된 직류전력을 상용의 교류전력으로 변환하여 상기 선택적으로 연결된 상용전력망으로 공급하기 위한 제1 입출력부; 상기 제1 입출력부에 의해 변환된 직류전력을 이용하여 차량에 장착된 배터리를 충전하거나, 상기 배터리의 직류전력을 상기 제1 입출력부로 공급하기 위한 충방전부; 및 외부로부터 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 상기 상용전력망으로 판단된 경우 상기 제1 입출력부를 제어하여 상기 상용전력망에 연결하여 교류전력을 공급받아 직류전력으로 변환하고, 상기 충방전부를 제어하여 상기 제1 입출력부에 의해 변환된 직류전력을 공급받아 상기 배터리를 충전하는 제1 충전모드를 수행하고, 외부로부터 발전제어신호가 인가된 경우 상기 충방전부를 제어하여 상기 배터리에 연결하여 직류전력을 공급받아 변환하고, 상기 제1 입출력부를 제어하여 상기 충방전부에 의해 변환된 직류전력을 상용의 교류전력으로 변환하여 상기 연결된 상용전력망으로 공급하는 제1 발전모드를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전기차량용 전력제어장치는 차량에 내장되어 독립적인 발전이 가능한 내장(built-in)발전기에 선택적으로 연결되고, 상기 선택적으로 연결된 내장발전기로부터 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충방전부로 공급하기 위한 독립전력공급부를 더 포함하고, 상기 제어부는 외부로부터 배터리 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 상기 내장발전기로 판단된 경우 상기 독립전력공급부를 제어하여 상기 내장발전기에 연결하여 교류전력을 공급받아 직류전력으로 변환하고, 상기 충방전부를 제어하여 상기 독립전력공급부에 의해 변환된 직류전력을 공급받아 상기 배터리를 충전하는 제2 충전모드를 수행할 수 있다.
상기 제어부는 외부로부터 배터리 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 상기 상용전력망 및 상기 내장발전기로 판단된 경우, 상기 상용전력망 및 상기 내장발전기로부터 공급되는 전력이 병렬로 상기 배터리를 충전하도록 상기 제1 충전모드 및 상기 제2 충전모드를 동시에 수행할 수 있다.
상기 제1 입출력부는 상기 상용전력망에 선택적으로 연결하기 위한 제1 입출력포트와, 차량 외부의 외부전력장치에 선택적으로 연결하기 위한 제2 입출력포트를 포함하고, 상기 제어부는 외부로부터 발전제어신호가 인가되고 전력의 공급대상이 상용전력망인 것으로 판단된 경우 경우 상기 제1 입출력포트가 상기 상용전력망에 연결되어 상기 상용전력망으로 교류전력이 공급되도록 상기 제1 입출력부 및 상기 충방전부를 제어하는 제1 발전모드를 수행하고, 상기 제어부는 외부로부터 발전제어신호가 인가되고 상기 외부전력장치로 교류전력을 공급하는 동작모드로 판단된 경우, 상기 제2 입출력포트가 상기 외부전력장치에 연결되어 상기 외부전력장치로 교류전력이 공급되도록 상기 제1 입출력부 및 상기 충방전부를 제어하는 제2 발전모드를 수행할 수 있다.
상기 제1 입출력부는, 상기 제1 및 제2 입출력포트에 연결되어 차량내부의 전력회로와 상기 상용전력망 및 상기 외부전력장치와의 사이를 절연하기 위한 제1 절연회로; 상기 제1 절연회로에 연결되어 상기 제1 및 제2 입출력포트를 통해 상기 상용전력망 및 상기 외부전력장치로 각각 공급되는 전력의 고조파 성분 및 전력제어를 위한 필터회로; 및 상기 필터회로와 상기 충방전부를 서로 연결하고, 상기 제어부로 발전제어신호가 인가되는 경우 인버터로 동작하여 상기 충방전부로부터 공급된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 상기 필터회로로 공급하고, 상기 제어부로 충전제어신호가 인가되는 경우 정류기로 동작하여 상기 필터회로를 통해 공급된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충방전부로 공급하는 제1 변환회로를 포함할 수 있다.
상기 충방전부는, 상기 제1 입출력부 및 독립전력공급부에 직렬로 연결된 제1 저항과 상기 제1 저항에 병렬로 연결된 제1 스위치로 이루어진 제1 돌입전류방지회로; 상기 제1 돌입전류방지회로에 병렬로 연결되고 직류전력의 안정화를 위한 제1 커패시터와 상기 제1 커패시터에 병렬로 연결되어 상기 제1 커패시터에 충전된 전력을 강제로 방전하기 위한 제2 저항과 상기 제2 저항에 직렬로 연결된 제2 스위치로 이루어진 직류안정화회로; 및 상기 직류안정화회로와 상기 배터리의 사이를 서로 연결하고 상기 제어부로 발전제어신호가 인가된 경우 상기 배터리의 전력을 승압하여 상기 직류안정화회로로 전달하고 상기 제어부로 상기 충전제어신호가 인가된 경우 직류안정화회로를 통해 전달된 전력을 강압하여 상기 배터리로 전달하는 제2 변환회로를 포함할 수 있다.
상기 충방전부는 상기 배터리에 선택적으로 연결하기 위한 제1 연결회로와, 상기 제2 변환회로와 상기 제1 연결회로 사이에 연결되고 상기 제1 연결회로에 의해 상기 배터리의 연결 시 발생하는 돌입전류를 제한하기 위한 제2 돌입전류방지회로를 더 포함할 수 있다.
상기 독립전력공급부는 상기 내장발전기에 선택적으로 연결하기 위한 제2 연결회로와, 상기 제2 연결회로에 연결되고 상기 제2 연결회로에 의해 상기 내장발전기의 연결 시 발생하는 돌입전류를 제한하기 위한 제3 돌입전류방지회로와, 상기 제3 돌입전류방지회로와 상기 충방전부의 사이를 연결하고 상기 제어부로 충전제어신호가 인가된 경우 상기 제3 돌입전류방지회로를 통해 전달된 직류전력을 승압하여 상기 충방전부로 공급하기 위한 제3 변환회로를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 제1 충전모드 및 제2 충전모드를 운용함으로써 배터리 충전을 위한 전원공급원의 다변화를 이룰 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 발전모드 및 제2 발전모드를 운용함으로써 스마트그리드와 같은 상용전력망의 운용에 기여할 수 있고, 비상시 외부전력장치에 직접 사용 가능한 독립 상용전력원으로 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 전력제어장치의 회로도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 전력제어장치의 충전동작을 설명하기 위한 제어 절차도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 전력제어장치의 발전동작을 설명하기 위한 제어 절차도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 전력제어장치의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 전력제어장치는 차량 외부와의 전력교환을 위한 제1 입출력부(100), 차량에 장착된 배터리로 전력을 충전하거나 배터리로부터 전력을 방전하기 위한 충방전부(200), 차량 내부의 전력발전원으로부터 전력 획득을 위한 독립전력공급부(300)로 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 제1 입출력부(100)는 제1 입출력포트(110), 제2 입출력포트(120), 제1 절연회로(130), 필터회로(140), 제1 변환회로(150)로 이루어질 수 있다.
제1 입출력포트(110)는 상용전력망에 선택적으로 연결하기 위한 스위치(S2)를 구비하고, 제2 입출력포트(120)는 차량 외부의 외부전력장치에 선택적으로 연결하기 위한 스위치(S1)구비할 수 있다. 스위치(S1, S2)는 제어부(400)의 제어에 의해 스위칭된다.
또한 제1 입출력부(100)는 제1 및 제2 입출력포트(110, 120))에 연결되어 차량내부의 전력회로와 상용전력망 및 외부전력장치와의 사이를 절연하기 위한 제1 절연회로(130)와, 제1 절연회로(130)에 연결되어 제1 및 제2 입출력포트(110, 120)를 통해 상용전력망 및 외부전력장치로 각각 공급되는 전력의 고조파 성분 및 전력제어를 위한 필터회로(140)와, 필터회로(140)와 충방전부(200)를 서로 연결하고 제어부(400)로 발전제어신호가 인가된 경우 인버터로 동작하고 충전제어신호가 인가된 경우 정류기로 동작하는 제1 변환회로(150)를 포함할 수 있다.
제1 변환회로(150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 4개의 전력반도체 스위치소자(Q1~Q4)로 형성될 수 있다.
제1 변환회로(150)는 제어부(400)가 제1 충전모드로 동작하는 경우 제어부(400)의 제어에 의해 전력반도체 스위치소자(Q1~Q4)가 개방되어 필터회로(140)를 통해 전달되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충방전부(200)로 공급한다.
제1 변환회로(150)는 제어부(400)가 발전모드로 동작하는 경우 제어부(400)의 제어에 의해 전력반도체 스위치소자(Q1~Q4)가 개방 또는 연결되어 충방전부(200)를 통해 전달되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 필터회로(140)로 공급한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 충방전부(200)는 제1 돌입전류방지회로(210)와, 직류안정화회로(220)와, 제2 변환회로(230)), 제2 돌입전류방지회로(240), 제2 연결회로(310)로 이루어 질 수 있다.
제1 돌입전류방지회로(210)는 제1 입출력부(100) 및 독립전력공급부(300)에 직렬로 연결된 제1 저항(R1)과 제1 저항(R1)에 병렬로 연결된 제1 스위치(S4)를 구비하고, 직류안정화회로(220)는 제1 돌입전류방지회로(210)에 병렬로 연결되고 직류전력의 안정화를 위한 제1 커패시터(C1)와 제1 커패시터에 병렬로 연결되어 제1 커패시터(C1)에 충전된 전력을 강제로 방전하기 위한 제2 저항(R2)과 제2 저항(R2)에 직렬로 연결된 제2 스위치(S5)로 구비한다.
제2 변환회로(230))는 직류안정화회로(220)와 배터리를 서로 연결하고, 제어부(400)로 발전제어신호가 인가된 경우 배터리의 전력을 승압하여 직류안정화회로(220)로 전달하고, 제어부(400)로 충전제어신호가 인가된 경우 직류안정화회로(220)를 통해 전달된 전력을 강압하여 배터리로 전달한다.
제2 돌입전류방지회로(240)는 제2 변환회로(230))와 제1 연결회로(250)의 사이에 연결되어 제1 연결회로(250)에 의해 배터리의 연결 시 발생하는 돌입전류가 제2 변환회로(230))로 유입되는 것을 제한할 수 있다.
제1 연결회로(250)는 제어부(400)의 제어에 의해 스위칭되며, 배터리와 제2 돌입전류방지회로(240)를 선택적으로 연결하기 위한 스위치소자(S7, S8)를 구비할 수 있다.
독립전력공급부(300)는 차량에 내장되어 독립적인 발전이 가능한 내장(built-in)발전기에 선택적으로 연결되고, 선택적으로 연결된 내장발전기로부터 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충방전부(200)로 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 독립전력공급부(300)는 제2 연결회로(310)와, 제3 돌입전류방지회로(320)와, 제3 변환회로(330)를 포함할 수 있다.
제2 연결회로(310) 내장발전기에 선택적으로 연결하기 위해 제어부(400)에 의해 스위칭되는 스위치소자(S9, S10)을 포함하고, 제3 돌입전류방지회로(320)는 제2 연결회로(310)에 연결되고 제2 연결회로(310)에 의해 내장발전기의 연결 시 발생하는 돌입전류를 제한하는 기능을 수행한다.
제3 변환회로(330)는 제3 돌입전류방지회로(320)와 충방전부(200)의 사이를 연결하고 제어부(400)로 충전제어신호가 인가된 경우 제3 돌입전류방지회로(320)를 통해 전달된 직류전력을 승압하여 충방전부로 공급한다.
이하에서는 도 2 및 3를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(400)의 충전동작을 설명한다. 제어부(400)는, 충전동작을 위해 상용전력망을 이용한 제1 충전모드 및 차량의 내부에 설치된 내장발전기를 이용한 제2 충전모드를 수행할 수 있고, 제1 충전모드 및 제2 충전모드를 병렬로 수행하는 것도 가능하다.
제어부(400)는 외부로부터 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 상용전력망(Grid)으로 판단된 경우(S210) 제1 입출력부(100) 및 충방전부(200)를 제어하여 제1 충전모드를 수행한다.
먼저, 제어부(400)는 제1 입출력부(100)를 제어하여 즉 스위치소자(S2, S3)를 연결함으로써 제1 입출력포트(110)를 상용전력망에 연결한다(S230).
다음, 제어부(400)는 상용전력망에 연결하여 교류전력을 공급받아 직류전력으로 변환하기 위해, 제1 변환회로(150)의 전력반도체 스위치소자(Q1~Q4)를 오프(OFF)하여 정류기로 동작시킨다(S232). 이와 같이 제1 변환회로(150)에 의해 정류된 전력은 충방전부(200)로 공급된다.
다음, 제어부(400)는 충방전부(200)를 제어하여 제1 입출력부(100)로부터 공급된 직류전력을 공급받아 배터리를 충전한다. 제어부(400)는 S234, S240, S245, S310 내지 S340단계를 통해 제1 충전모드를 수행할 수 있다.
즉 제어부(400)는 제1 돌입전류방지회로(210)의 제1 스위치(S4)를 제어하여 제1 입출력부(100)부터 공급된 직류전력에 포함된 돌입전류를 제한하는 기능을 시작한다(S234). 그리고 제어부(400)는 직류안정화회로(220)를 제어하여 제1 돌입전류방지회로(210)로부터 전달된 전력을 사전에 정해진 설정전압까지 상승시킨다(S240, S245).
그리고, 제어부(400)는 S234단계에서 시작된 제1 돌입전류방지회로(210)의 동작을 종료시키고(S310), S240 및 S245단계에 의해 상승된 전력이 강압되도록 제2 변환회로(230))를 제어한다(S315).
다음, 제어부(400)는 제1 연결회로(250)에 의해 배터리의 연결 시 발생하는 돌입전류를 제한하도록 제2 돌입전류방지회로(240)의 동작을 시작한다(S320).
다음, 제어부(400)는 제1 연결회로(250)의 스위치소자(S7, S8)를 스위칭하여 제2 돌입전류방지회로(240)와 배터리를 연결하고(S325), 이 경우 S320단계에서 시작된 제2 돌입전류방지회로(240)의 동작을 종료한다(S330).
다음, 제어부(400)는 배터리의 전류 및 전압을 검출함으로써 배터리의 상태를 모니터링 하면서(S335), 제1 연결회로(250)를 통해 전달되는 전력에 의해 배터리를 충전한다(S340).
한편, S210단계에서 외부로부터 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 내장발전기로 판단된 경우(S210), 독립전력공급부(300) 및 충방전부(200)를 제어하여 제2 충전모드를 수행한다.
제2 충전모드를 수행하기 위해, 제어부(400)는 외부로부터 배터리 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 상기 내장발전기로 판단된 경우 상기 독립전력공급부를 제어하여 상기 내장발전기에 연결하여 교류전력을 공급받아 직류전력으로 변환하고, 상기 충방전부를 제어하여 상기 독립전력공급부에 의해 변환된 직류전력을 공급받아 상기 배터리를 충전하는 제2 충전모드를 수행하는 것을 특징으로 하는제1 입출력부(100)를 제어하여 즉 스위치소자(S1, S2)를 연결함으로써 제1 입출력포트(110)를 상용전력망에 연결한다(S230).
먼저, 제어부(400)는 독립전력공급부(300)를 제어하여 즉 스위치소자(S9, S10)를 스위칭함으로써 제2 연결회로(310)를 내장발전기에 연결한다(S220).
다음, 제어부(400)는 제3 돌입전류방지회로(320) 및 제3 변환회로(330)를 제어하여 제2 연결회로(310)에 의해 내장발전기의 연결 시 발생하는 돌입전류를 제한하면서 제3 돌입전류방지회로(320)를 통해 전달된 직류전력을 승압하여 충방전부(200)로 공급한다(S222)
다음, 제어부(400)는 충방전부(200)를 제어하여 독립전력공급부(300)로부터 공급된 직류전력을 공급받아 배터리를 충전한다. 제어부(400)는 S224, S240, S245, S310 내지 S340단계를 통해 제2 충전모드를 수행할 수 있다.
제2 충전모드를 수행하기 위한 S224, S240, S245, S310 내지 S340단계는 위에서 설명한 제1 충전모드를 수행하기 위한 S234, S240, S245, S310 내지 S340단계와 동일하다.
즉 S224단계는 S234단계와 같이, 제어부(400)는 제1 돌입전류방지회로(210)로 입력된 직류전력에 포함된 돌입전류를 제한하는 기능을 시작한다(S224).
이와 같이 본 실시예에 따른 전기차량용 전력제어장치는 제1 충전모드 및 제2 충전모드를 운용함으로써 배터리 충전을 위한 전원공급원의 다변화를 이룰 수 있다.
이하에서는, 도 4 및 5를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(400)의 발전동작을 설명한다. 제어부(400)는, 상용전력망에 전력을 공급하기 위한 제1 발전모드 및 차량의 외부에 위치한 외부전력장치로 전력을 공급하기 위한 제2 발전모드를 수행할 수 있다.
제어부(400)는 외부로부터 발전제어신호가 인가되고 전력의 공급대상이 상용전력망인 것으로 판단된 경우 상용전력망(Grid)으로 교류전력이 공급되도록 제1 입출력부(100) 및 충방전부(200)를 제어하여 제1 발전모드를 수행한다.
먼저, 제어부(400)는 제1 연결회로(250)의 스위치소자(S7, S8)를 스위칭하여 제2 돌입전류방지회로(240)와 배터리를 연결하고(S410), 제1 연결회로(250)에 의해 배터리의 연결 시 발생하는 돌입전류를 제한하도록 제2 돌입전류방지회로(240)의 동작을 시작한다(S420).
다음, 제어부(400)는 제2 변환회로(230)) 및 직류안정화회로(220)를 제어하여 제2 돌입전류방지회로(240)로부터 입력된 전력을 변환하여 직류안정화회로(220)의 전압을 설정치 까지 승압시킨다(S430, S440).
다음, 제어부(400)는 S430단계 및 S440단계에 의해 승압된 전력을 제1 입출력부(100)로 전달하기 위해 제1 돌입전류방지회로(210)의 제1 스위치소자(S4)를 연결한다(S450).
다음, 제어부(400)는 제1 입출력부(100)를 제어하여 충방전부(200)로부터 공급된 직류전력을 상용전력망으로 공급한다. 제어부(400)는 S510, S520, S530, S540 및 S545단계를 통해 제1 발전모드를 수행할 수 있다.
제어부(400)는 제1 변환회로(150)를 인버터로 동작시켜, 충방전부(200)로부터 공급된 직류전력을 교류전력으로 변환한다(S510). 즉 제1 변환회로(150)의 전력반도체 스위치소자(Q1~Q4)를 스위칭하여 인버터로 동작시킨다.
다음 제어부(400)는, 상용전력망과의 연계동작을 수행하는 지 판단하고(S520),상용전력망과의 연계동작을 수행하는 것으로 판단된 경우, 상용전력망에 대한 정보검출을 완료한다(S530).
다음, 제어부(400)는 스위치소자(S2, S3)를 연결하여 제1 입출력포트(110)를 상용전력망에 연결하고(S540), 제1 변환회로(150)에 의해 변환된 교류전력을 상용전력망으로 공급한다(S545).
한편, 제어부(400)는 외부로부터 발전제어신호가 인가되고 전력의 공급대상이 외부전력장치인 것으로 판단된 경우 외부전력장치로 교류전력이 공급되도록 제1 입출력부(100) 및 충방전부(200)를 제어하여 제2 발전모드를 수행한다.
제2 발전모드을 수행하기 위해, 제어부(400)는 S410 내지 S450단계 및 S510단계를 수행하며, 이들 단계들은 제1 발전모드의 단계들과 동일하게 수행된다. 편의상 이들 단계에 대한 설명은 생략하며, S520단계로부터 설명한다.
S520단계의 판단결과 상용전력망과의 연계동작을 수행하지 않는 것으로 판단된 경우, 제어부(400)는 스위치소자(S1, S3)를 연결하여 제2 입출력포트(120)를 외부전력장치로 연결하고(S550), 제1 변환회로(150)에 의해 변환된 교류전력을 외부전력장치로 공급한다(S555).
이와 같이 본 실시예에 따른 전기차량용 전력제어장치는 제1 발전모드 및 제2 발전모드를 운용함으로써 스마트그리드와 같은 상용전력망의 운용에 기여할 수 있고, 비상시 외부전력장치에 직접 사용 가능한 상용전력원으로 이용될 수 있다.
100: 제1 입출력부
110: 제1 입출력포트
120: 제2 입출력포트
130: 제1 절연회로
140: 필터회로
150: 제1 변환회로
200: 충방전부
210: 제1 돌입전류방지회로
220: 직류안정화회로
230: 제2 변환회로
240: 제2 돌입전류방지회로
250: 제1 연결회로
300: 독립전력공급부
310: 제2 연결회로
320: 제3 돌입전류방지회로
330: 제3 변환회로
400: 제어부

Claims (8)

  1. 상용전력망에 선택적으로 연결되고, 상기 선택적으로 연결된 상용전력망으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하거나, 외부로부터 공급된 직류전력을 상용의 교류전력으로 변환하여 상기 선택적으로 연결된 상용전력망으로 공급하기 위한 제1 입출력부;
    상기 제1 입출력부에 의해 변환된 직류전력을 이용하여 차량에 장착된 배터리를 충전하거나, 상기 배터리의 직류전력을 상기 제1 입출력부로 공급하기 위한 충방전부; 및
    외부로부터 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 상기 상용전력망으로 판단된 경우 상기 제1 입출력부를 제어하여 상기 상용전력망에 연결하여 교류전력을 공급받아 직류전력으로 변환하고, 상기 충방전부를 제어하여 상기 제1 입출력부에 의해 변환된 직류전력을 공급받아 상기 배터리를 충전하는 제1 충전모드를 수행하고, 외부로부터 발전제어신호가 인가된 경우 상기 충방전부를 제어하여 상기 배터리에 연결하여 직류전력을 공급받아 변환하고, 상기 제1 입출력부를 제어하여 상기 충방전부에 의해 변환된 직류전력을 상용의 교류전력으로 변환하여 상기 연결된 상용전력망으로 공급하는 제1 발전모드를 수행하는 제어부; 및
    차량에 내장되어 독립적인 발전이 가능한 내장(built-in)발전기에 선택적으로 연결되고, 상기 선택적으로 연결된 내장발전기로부터 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충방전부로 공급하기 위한 독립전력공급부를 포함하며,
    상기 제어부는 외부로부터 배터리 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 상기 내장발전기로 판단된 경우 상기 독립전력공급부를 제어하여 상기 내장발전기에 연결하여 교류전력을 공급받아 직류전력으로 변환하고, 상기 충방전부를 제어하여 상기 독립전력공급부에 의해 변환된 직류전력을 공급받아 상기 배터리를 충전하는 제2 충전모드를 수행하고,
    상기 제어부는 외부로부터 배터리 충전제어신호가 인가되고 충전을 위한 전력원이 상기 상용전력망 및 상기 내장발전기로 판단된 경우, 상기 상용전력망 및 상기 내장발전기로부터 공급되는 전력이 병렬로 상기 배터리를 충전하도록 상기 제1 충전모드 및 상기 제2 충전모드를 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 전력제어장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입출력부는 상기 상용전력망에 선택적으로 연결하기 위한 제1 입출력포트와, 차량 외부의 외부전력장치에 선택적으로 연결하기 위한 제2 입출력포트를 포함하고,
    상기 제어부는 외부로부터 발전제어신호가 인가되고 전력의 공급대상이 상용전력망인 것으로 판단된 경우 상기 제1 입출력포트가 상기 상용전력망에 연결되어 상기 상용전력망으로 교류전력이 공급되도록 상기 제1 입출력부 및 상기 충방전부를 제어하는 제1 발전모드를 수행하고,
    상기 제어부는 외부로부터 발전제어신호가 인가되고 상기 외부전력장치로 교류전력을 공급하는 동작모드로 판단된 경우, 상기 제2 입출력포트가 상기 외부전력장치에 연결되어 상기 외부전력장치로 교류전력이 공급되도록 상기 제1 입출력부 및 상기 충방전부를 제어하는 제2 발전모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 전력제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 입출력부는,
    상기 제1 및 제2 입출력포트에 연결되어 차량내부의 전력회로와 상기 상용전력망 및 상기 외부전력장치와의 사이를 절연하기 위한 제1 절연회로;
    상기 제1 절연회로에 연결되어 상기 제1 및 제2 입출력포트를 통해 상기 상용전력망 및 상기 외부전력장치로 각각 공급되는 전력의 고조파 성분 및 전력제어를 위한 필터회로; 및
    상기 필터회로와 상기 충방전부를 서로 연결하고, 상기 제어부로 발전제어신호가 인가되는 경우 인버터로 동작하여 상기 충방전부로부터 공급된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 상기 필터회로로 공급하고, 상기 제어부로 충전제어신호가 인가되는 경우 정류기로 동작하여 상기 필터회로를 통해 공급된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충방전부로 공급하는 제1 변환회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 전력제어장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 충방전부는,
    상기 제1 입출력부 및 상기 독립전력공급부에 직렬로 연결된 제1 저항과 상기 제1 저항에 병렬로 연결된 제1 스위치로 이루어진 제1 돌입전류방지회로;
    상기 제1 돌입전류방지회로에 병렬로 연결되고 직류전력의 안정화를 위한 제1 커패시터와 상기 제1 커패시터에 병렬로 연결되어 상기 제1 커패시터에 충전된 전력을 강제로 방전하기 위한 제2 저항과 상기 제2 저항에 직렬로 연결된 제2 스위치로 이루어진 직류안정화회로; 및
    상기 직류안정화회로와 상기 배터리의 사이를 서로 연결하고 상기 제어부로 발전제어신호가 인가된 경우 상기 배터리의 전력을 승압하여 상기 직류안정화회로로 전달하고 상기 제어부로 상기 충전제어신호가 인가된 경우 직류안정화회로를 통해 전달된 전력을 강압하여 상기 배터리로 전달하는 제2 변환회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 전력제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 충방전부는 상기 배터리에 선택적으로 연결하기 위한 제1 연결회로와, 상기 제2 변환회로와 상기 제1 연결회로 사이에 연결되고 상기 제1 연결회로에 의해 상기 배터리의 연결 시 발생하는 돌입전류를 제한하기 위한 제2 돌입전류방지회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 전력제어장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 독립전력공급부는 상기 내장발전기에 선택적으로 연결하기 위한 제2 연결회로와, 상기 제2 연결회로에 연결되고 상기 제2 연결회로에 의해 상기 내장발전기의 연결 시 발생하는 돌입전류를 제한하기 위한 제3 돌입전류방지회로와, 상기 제3 돌입전류방지회로와 상기 충방전부의 사이를 연결하고 상기 제어부로 충전제어신호가 인가된 경우 상기 제3 돌입전류방지회로를 통해 전달된 직류전력을 승압하여 상기 충방전부로 공급하기 위한 제3 변환회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 전력제어장치.
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