KR102087806B1 - 충전 제어 장치 및 방법 - Google Patents

충전 제어 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102087806B1
KR102087806B1 KR1020170141410A KR20170141410A KR102087806B1 KR 102087806 B1 KR102087806 B1 KR 102087806B1 KR 1020170141410 A KR1020170141410 A KR 1020170141410A KR 20170141410 A KR20170141410 A KR 20170141410A KR 102087806 B1 KR102087806 B1 KR 102087806B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
reference voltage
charging
control unit
zero crossing
Prior art date
Application number
KR1020170141410A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190047480A (ko
Inventor
김용은
손영욱
박현배
전재석
Original Assignee
한국자동차연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국자동차연구원 filed Critical 한국자동차연구원
Priority to KR1020170141410A priority Critical patent/KR102087806B1/ko
Publication of KR20190047480A publication Critical patent/KR20190047480A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102087806B1 publication Critical patent/KR102087806B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53—Batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/50—Drive Train control parameters related to clutches
    • B60L2240/507—Operating parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 계통으로부터의 교류 전압을 기반으로 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 충전부, 및 교류 전압을 모니터링하여 기준 전압을 생성하고, 교류 전압 및 기준 전압을 비교하여 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하며, 그 검출 결과에 따라 충전부의 배터리에 대한 충전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

충전 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING CHARGING AND METHOD THEREOF}
본 발명은 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자동차에 탑재된 배터리에 대한 충전을 제어하는 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 친환경 대체 에너지를 사용하여 동력을 발생시키는 자동차에 대한 개발이 국내외에서 활발히 진행되고 있으며, 이러한 친환경 대체 에너지를 사용하는 자동차로는 순수 전기 자동차(EV: Electric Vehicle), 화석 연료와 전기 에너지를 겸용하는 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle), 및 연료전지 전기 자동차(FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle) 등이 있다. 나아가, 전기 자동차에 대한 개발은 1인용 초소형 전기 자동차, 전기 스쿠터, 및 전기 자전거 등 다양한 이동 수단으로 확장되는 추세에 있다.
일반적으로 전기 자동차는 3상 모터를 구동시키기 위한 전력이 충전되어 있는 배터리와, 배터리에 충전되어 있는 전력으로 구동되어 전기 자동차를 주행시키는 3상 모터와, 3상 모터를 구동시키기 위한 인버터 등을 구비하고 있다. 이때, 배터리에 남아있는 전력이 소정량 이하로 떨어지는 경우에는 더 이상 3상 모터를 구동시킬 수 없기 때문에 배터리를 충전시킬 필요가 있으며, 이를 위해 전력망으로부터의 상용 220V 교류 전압을 정류하여 배터리를 충전하거나, 별도의 충전기를 이용하여 배터리를 충전하는 방식이 적용되고 있다.
한편, 전력망으로부터의 전력 공급 시, 여러 가지 요인에 의한 전압 강하, 트랜지언트(transient) 등 잡음이 발생하여 전력망으로부터 공급되는 전력의 품질을 보장할 수 없는 경우가 존재한다. 전력망에서 발생 가능한 노이즈로는 Voltage sag RMS, Flicker, notch, Harmonic distortion waveforms, impulse transient, oscillatory transient 등이 존재하며, 이러한 노이즈가 전력망으로부터의 전력에 인가되었을 때 전기차의 충전 계통에 치명적인 악영향을 미칠 수 있으며, 극단적으로는 전기차의 OBC(On Board Charger)가 파손되어 화재의 위험이 있을 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0006896호(2017. 01. 18. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전력망으로부터 공급되는 전력에 인가되는 노이즈로 인한 전기차 충전 계통의 소손 위험성을 제거할 수 있는 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 충전 제어 장치는 계통으로부터의 교류 전압을 기반으로 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 충전부, 및 상기 교류 전압을 모니터링하여 기준 전압을 생성하고, 상기 교류 전압 및 상기 기준 전압을 비교하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하며, 그 검출 결과에 따라 상기 충전부의 상기 배터리에 대한 충전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 교류 전압을 모니터링하여 상기 교류 전압의 진폭과 동일한 진폭을 갖는 정현파 형태의 전압으로서 상기 기준 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 교류 전압의 크기가 증가하는 구간에서 상기 교류 전압의 제1 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 정위상의 sin파 형태의 전압으로서 상기 기준 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 교류 전압의 크기가 감소하는 구간에서 상기 교류 전압의 제2 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 역위상의 sin파 형태의 전압으로서 상기 기준 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 교류 전압 및 상기 기준 전압의 역위상을 각각 반전시키고, 상기 역위상이 각각 반전된 교류 전압 및 기준 전압을 비교하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 교류 전압의 연속된 제로 크로싱 지점 간의 시간차에 근거하여 상기 교류 전압의 주파수를 획득하고, 상기 획득된 주파수와 동기화된 주파수를 갖도록 상기 기준 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 교류 전압 및 상기 기준 전압 간의 차이가 미리 설정된 임계치 이상인지 여부를 판단하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 충전부는, 상기 교류 전압을 기반으로 전기 자동차에 탑재된 배터리를 충전하는 완속 충전기를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 교류 전압에 인가된 노이즈가 검출된 경우, 상기 완속 충전기의 제어 파일럿(CP: Control Pilot) 신호의 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티를 0의 값으로 설정함으로써 상기 배터리에 대한 충전을 중단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 충전 제어 방법은 제어부가, 계통으로부터의 교류 전압을 모니터링하여 기준 전압을 생성하는 단계, 상기 제어부가, 상기 교류 전압 및 상기 기준 전압을 비교하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 노이즈를 검출한 결과에 따라, 상기 교류 전압을 기반으로 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 충전부의 상기 배터리에 대한 충전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 전력망으로부터 공급되는 전력의 품질을 사전에 확인하고 노이즈 인가 시 전가차에 대한 충전을 중단하는 방식을 통해 전기차 충전 계통의 소손 위험성을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치의 구현예를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치에서 충전부에 포함되는 완속 충전기의 커넥터를 도시한 예시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치에서 제어부의 하드웨어 회로 구성의 구현예와 기준 전압의 파형을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치에서 교류 전압 및 기준 전압 간의 비교 결과를 도시한 파형도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 충전 제어 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치의 구현예를 도시한 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치에서 충전부에 포함되는 완속 충전기의 커넥터를 도시한 예시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치에서 제어부의 하드웨어 회로 구성의 구현예와 기준 전압의 파형을 도시한 예시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치에서 교류 전압 및 기준 전압 간의 비교 결과를 도시한 파형도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치는 충전부(100) 및 제어부(200)를 포함할 수 있다.
충전부(100)는 계통(전력망)으로부터의 교류 전압(이하에서 표기하는 교류 전압이라 함은 계통으로부터 공급되는 교류 전압을 의미하는 것으로 정의한다)을 기반으로 차량에 탑재된 배터리를 충전할 수 있다. 본 실시예에서 충전부(100)는 도 2에 도시된 것과 같이 계통으로부터의 교류 전압을 기반으로 전기 자동차에 탑재된 배터리를 충전하는 하나 이상의 완속 충전기(ch1-ch5)를 포함할 수 있다. 충전부(100)에 포함되는 각 완속 충전기는 도 2에 도시된 것과 같이 운용 서버(300)와 TCP/IP 통신을 통해 결제 정보, 충전 전력량 정보 등에 관한 정보를 송수신할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 충전부(100)는 J1772 프로토콜에 따라 충전을 수행하며, 계통으로부터의 교류 전력(AC 220V)을 전기 자동차의 OBC(On Board Charger)로 인가할 수 있다. 충전부(100)에 포함된 완속 충전기는 도 3에 도시된 것과 같이 5핀 또는 7핀 커넥터를 포함하도록 구성될 수 있으며, 후술할 것과 같이 완속 충전기는 제어부(200)로부터 fault 신호를 전송받아 제어 파일럿(CP: Control Pilot) 신호 듀티를 0의 값으로 설정함으로써 전기 자동차의 배터리에 대한 충전을 중단할 수 있다.
제어부(200)는 계통으로부터의 교류 전압을 모니터링하여 노이즈 검출을 위한 기준 전압을 생성하고, 교류 전압 및 기준 전압을 비교하여 교류 전압에 인가되는 노이즈를 검출하며, 그 검출 결과에 따라 충전부(100)의 배터리에 대한 충전을 제어할 수 있다. 이러한 제어부(200)의 기능은, 도 2에 도시된 것과 같이 운용 서버(300)로부터 최대 가용 전력량 정보를 전송받아 현재 완속 충전기에 연결된 차량의 대수를 파악하고 충전 가능한 전력을 계산하여 각 완속 충전기로 정보를 전송함으로써 전력 가용량에 따른 전력 분배를 수행하는 스마트 배전반(Smart Distribution Switchboard)에 탑재되어 수행될 수 있다.
이하에서는 기준 전압을 생성하여 노이즈를 검출하는 본 실시예의 구성을 제어부(200)의 동작을 중심으로 구체적으로 설명한다.
전술한 것과 같이, 전력망으로부터 공급되는 교류 전력에는 Voltage sag RMS, Flicker, notch, Harmonic distortion waveforms, impulse transient, oscillatory transient 등의 노이즈가 존재하여 차량의 충전 계통에 치명적인 악영향을 미칠 수 있기 때문에, 본 실시예에서 제어부(200)는 계통으로부터의 교류 전압(상용주파수(60Hz)를 갖는 AC 220V)에 인가되는 노이즈를 기준 전압을 이용하여 검출함으로써 충전부(100)의 배터리에 대한 충전을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 계통으로부터의 교류 전압을 모니터링하여 교류 전압의 진폭과 동일한 진폭을 갖는 정현파 형태의 전압으로서 기준 전압을 생성할 수 있다(도 4 및 도 5는 그 구분을 위해 교류 전압 및 기준 전압이 다른 크기를 갖도록 도시하였다). 즉, 계통으로부터의 교류 전압은 일반적으로 220V의 진폭을 갖는 정현파 형태의 전압이므로, 교류 전압에 인가되는 노이즈를 검출하기 위한 기준 전압으로서, 제어부(200)는 220V의 진폭을 갖는 정현파 형태의 전압을 생성할 수 있다.
이때, 제어부(200)는 교류 전압의 크기가 증가하는 구간에서 교류 전압의 제1 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 정위상의 sin파 형태의 전압으로서 기준 전압을 생성할 수 있다. 본 실시예에서는 정위상을 함은 정현파 형태의 전압이 양의 크기를 갖는 구간으로 정의하고, 역위상을 정현파 형태의 전압이 음의 크기를 갖는 구간으로 정의한다.
즉, 제어부(200)는 교류 전압의 크기가 증가하는 구간에서 교류 전압의 제1 제로 크로싱 지점을 검출하여 기준 전압을 생성하기 위한 기준점으로 결정하고, 제1 제로 크로싱 지점을 시작점으로 하는 정위상의 sin파 형태의 전압으로서 기준 전압을 생성하여 교류 전압과 비교하는 방법을 통해 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 교류 전압의 크기가 감소하는 구간에서 교류 전압의 제2 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 역위상의 sin파 형태의 전압으로서 기준 전압을 생성할 수 있다.
즉, 제1 제로 크로싱 지점 이후의 교류 전압의 위상은 제2 제로 크로싱 지점 이후의 교류 전압의 위상과 180°위상차를 가지므로, 제어부(200)는 제2 제로 크로싱 지점을 시작점으로 하는 역위상(즉, 전술한 정위상과 180°위상차를 갖는)의 sin파 형태의 전압으로서 기준 전압을 생성하여 교류 전압과 비교하는 방법을 통해 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출할 수 있다. 도 4는 제1 제로 크로싱 지점을 시작점으로 하는 정위상의 sin파 형태의 전압으로서 기준 전압, 및 제2 제로 크로싱 지점을 시작점으로 하는 역위상의 sin파 형태의 전압으로서 기준 전압의 예시를 도시하고 있다.
한편, 본 실시예에서 제어부(200)는 교류 전압 및 기준 전압의 역위상을 각각 반전시키고, 역위상이 각각 반전된 교류 전압 및 기준 전압을 비교하여 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출할 수도 있다.
즉, 도 5에 도시된 것과 같이 정류 다이오드를 통해 교류 전압의 역위상을 반전시키고, 기준 전압 또한 그 역위상이 반전되도록 생성한 후, 역위상이 각각 반전된 교류 전압 및 기준 전압을 비교하여 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출할 수 있다. 이러한 실시예에 따를 때, 교류 전압은 정류 다이오드에 따라 모든 구간에서 정위상을 갖게 되고, 기준 전압 또한 모든 구간에서 정위상을 갖도록 생성되며, 교류 전압의 제로 크로싱 지점만을 검출하여 그 비교가 가능하므로, 교류 전압의 제로 크로싱 지점에서의 전압 상승 또는 전압 감소까지 판단해야 하는 앞서 설명한 실시예 대비 그 노이즈 검출 로직을 보다 단순화시킬 수 있다.
한편, 본 실시예의 제어부(200)는 교류 전압의 연속된 제로 크로싱 지점 간의 시간차에 근거하여 교류 전압의 주파수를 획득하고, 획득된 주파수와 동기화된 주파수를 갖도록 기준 전압을 생성할 수도 있다.
즉, 교류 전압의 상용 주파수는 60Hz를 기준으로 계통의 전력 수급 운영에 따라 소정 범위에서 변동할 수 있으며, 이에 따라 제어부(200)가 계통으로부터 공급받는 교류 전력의 주파수도 변동될 수 있다. 본 실시예는 교류 전압의 제로 크로싱 포인트에서 기준 전압을 생성하므로 교류 전압의 주파수 변동이 노이즈 검출 정확도 상에 큰 영향을 미치지 않으나(도 6(b)), 노이즈 검출 정밀도를 더욱 향상시키기 위해 제어부(200)는 교류 전압의 연속된 제로 크로싱 지점 간의 시간차에 근거하여 교류 전압의 주파수를 획득하고, 획득된 주파수와 동기화된 주파수를 갖도록 기준 전압을 생성할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(200)는 소정 시간 동안 입력되는 교류 전압의 연속된 제로 크로싱 지점 간의 시간차를 모니터링하여 교류 전압의 주파수를 획득하고 획득된 주파수를 갖는 기준 전압을 생성할 수 있으며, 이러한 과정을 설정 주기에 따라 반복 수행하여 교류 전력의 주파수 변경을 기준 전압에 반영할 수도 있다.
전술한 과정을 통해 기준 전압이 생성된 경우, 제어부(200)는 교류 전압 및 기준 전압 간의 차이가 미리 설정된 임계치 이상인지 여부를 판단하여 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출할 수 있다. 임계치는 발생 가능한 교류 전압의 주파수 변동폭 및 설계자의 의도에 따라 다양하게 설계되어 제어부(200)에 미리 설정되어 있을 수 있다.
그리고, 교류 전압 및 기준 전압 간의 차이가 임계치 이상으로서 교류 전압에 인가된 노이즈가 검출된 경우, 제어부(200)는 충전부(100)의 배터리에 대한 충전을 중단할 수 있으며, 구체적으로는 충전부(100)의 포함된 완속 충전기의 제어 파일럿(CP: Control Pilot) 신호의 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티를 0의 값으로 설정함으로써 배터리에 대한 충전을 중단할 수 있다.
즉, 완속 충전기의 충전량(amphere)은 J1772 프로토콜에 따를 때 "CP 신호의 PWM 듀티 * 0.6)로 산출될 수 있으므로, 제어부(200)는 CP 신호의 PWM 듀티를 0의 값으로 설정하여 배터리 충전을 중단할 수 있다. 교류 전압에 인가되는 노이즈가 검출된 경우, 제어부(200)는 fault 신호(전류 지령 신호)를 완속 충전기로 송신하여 완속 충전기로 하여금 CP 신호 듀티를 0의 값으로 설정하도록 할 수 있으며, 제어부(200) 및 충전부(100)(즉, 완속 충전기) 간의 통신 방식은 TCP/IP 통신을 채용함으로써 기존 통신 방식과의 연계성 및 확장성 측면에서 유리하도록 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 방법을 설명하면, 먼저 제어부(200)는 계통으로부터의 교류 전압을 모니터링하여 기준 전압을 생성한다(S100).
S100 단계에서, 제어부(200)는 교류 전압을 모니터링하여 교류 전압의 진폭과 동일한 진폭을 갖는 정현파 형태의 전압으로서 기준 전압을 생성할 수 있다. 구체적으로, 제어부(200)는 교류 전압의 크기가 증가하는 구간에서 교류 전압의 제1 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 정위상의 sin파 형태의 전압으로서 기준 전압을 생성할 수 있고, 교류 전압의 크기가 감소하는 구간에서 교류 전압의 제2 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 역위상의 sin파 형태의 전압으로서 기준 전압을 생성할 수 있다.
또한, S100 단계에서 제어부(200)는 제1 제로 크로싱 지점을 검출한 이후, 교류 전압의 제로 크로싱 지점이 검출될 때마다 교류 전압과 정위상 sin파 형태의 전압으로서 생성한 기준 전압 각각의 위상을 반전시키고, 위상이 각각 반전된 교류 전압 및 기준 전압을 비교하여 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출할 수도 있다.
그리고, S100 단계에서 제어부(200)는 교류 전압의 연속된 제로 크로싱 지점 간의 시간차에 근거하여 교류 전압의 주파수를 획득하고, 획득된 주파수와 동기화된 주파수를 갖도록 기준 전압을 생성할 수도 있다.
S100 단계를 통해 기준 전압이 생성된 경우, 제어부(200)는 교류 전압 및 기준 전압을 비교하여 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출한다(S200). S200 단계에서, 제어부(200)는 교류 전압 및 기준 전압 간의 차이가 미리 설정된 임계치 이상인지 여부를 판단하여 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출할 수 있다.
이어서, 제어부(200)는 노이즈를 검출한 결과에 따라 충전부(100)의 배터리에 대한 충전을 제어한다(S300). S200 단계에서 교류 전압에 인가된 노이즈가 검출된 경우, S300 단계에서 제어부(200)는 충전부(100)에 포함된 완속 충전기의 제어 파일럿(CP: Control Pilot) 신호의 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티를 0의 값으로 설정함으로써 배터리에 대한 충전을 중단할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 전력망으로부터 공급되는 전력의 품질을 사전에 확인하고 노이즈 인가 시 전가차에 대한 충전을 중단하는 방식을 통해 전기차 충전 계통의 소손 위험성을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 충전부
200: 제어부
300: 운용 서버

Claims (16)

  1. 계통으로부터의 교류 전압을 기반으로 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 충전부; 및
    상기 교류 전압을 모니터링하여 기준 전압을 생성하고, 상기 교류 전압 및 상기 기준 전압을 비교하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하며, 그 검출 결과에 따라 상기 충전부의 상기 배터리에 대한 충전을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 교류 전압을 모니터링하여 상기 교류 전압의 진폭과 동일한 진폭을 갖는 정현파 형태의 전압으로서 상기 기준 전압을 생성하고,
    상기 제어부는, 상기 교류 전압의 크기가 증가하는 구간에서 상기 교류 전압의 제1 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 정위상의 sin파 형태의 전압으로서 상기 기준 전압을 생성하고,
    상기 제어부는, 상기 교류 전압의 크기가 감소하는 구간에서 상기 교류 전압의 제2 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 역위상의 sin파 형태의 전압으로서 상기 기준 전압을 생성하고,
    상기 제어부는, 상기 교류 전압의 연속된 제로 크로싱 지점 간의 시간차에 근거하여 상기 교류 전압의 주파수를 획득하고, 상기 획득된 주파수와 동기화된 주파수를 갖도록 상기 기준 전압을 생성하고,
    상기 충전부는, 상기 교류 전압을 기반으로 전기 자동차에 탑재된 배터리를 충전하는 완속 충전기를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 교류 전압에 인가된 노이즈가 검출된 경우, 상기 완속 충전기의 제어 파일럿(CP: Control Pilot) 신호의 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티를 0의 값으로 설정함으로써 상기 배터리에 대한 충전을 중단하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 교류 전압 및 상기 기준 전압의 역위상을 각각 반전시키고, 상기 역위상이 각각 반전된 교류 전압 및 기준 전압을 비교하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 교류 전압 및 상기 기준 전압 간의 차이가 미리 설정된 임계치 이상인지 여부를 판단하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.
  8. 삭제
  9. 제어부가, 계통으로부터의 교류 전압을 모니터링하여 기준 전압을 생성하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 교류 전압 및 상기 기준 전압을 비교하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 노이즈를 검출한 결과에 따라, 상기 교류 전압을 기반으로 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 충전부의 상기 배터리에 대한 충전을 제어하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 기준 전압을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 교류 전압을 모니터링하여 상기 교류 전압의 진폭과 동일한 진폭을 갖는 정현파 형태의 전압으로서 상기 기준 전압을 생성하고,
    상기 기준 전압을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 교류 전압의 크기가 증가하는 구간에서 상기 교류 전압의 제1 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 정위상의 sin파 형태의 전압으로서 상기 기준 전압을 생성하고,
    상기 기준 전압을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 교류 전압의 크기가 감소하는 구간에서 상기 교류 전압의 제2 제로 크로싱 지점(Zero Crossing Point)이 검출된 경우, 역위상의 sin파 형태의 전압으로서 상기 기준 전압을 생성하고,
    상기 기준 전압을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 교류 전압의 연속된 제로 크로싱 지점 간의 시간차에 근거하여 상기 교류 전압의 주파수를 획득하고, 상기 획득된 주파수와 동기화된 주파수를 갖도록 상기 기준 전압을 생성하고,
    상기 충전부는, 상기 교류 전압을 기반으로 전기 자동차에 탑재된 배터리를 충전하는 완속 충전기를 포함하고,
    상기 충전을 제어하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 교류 전압에 인가된 노이즈가 검출된 경우, 상기 완속 충전기의 제어 파일럿(CP: Control Pilot) 신호의 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티를 0의 값으로 설정함으로써 상기 배터리에 대한 충전을 중단하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 기준 전압을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 교류 전압 및 상기 기준 전압의 역위상을 각각 반전시키고, 상기 역위상이 각각 반전된 교류 전압 및 기준 전압을 비교하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서,
    상기 노이즈를 검출하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 교류 전압 및 상기 기준 전압 간의 차이가 미리 설정된 임계치 이상인지 여부를 판단하여 상기 교류 전압에 인가된 노이즈를 검출하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  16. 삭제
KR1020170141410A 2017-10-27 2017-10-27 충전 제어 장치 및 방법 KR102087806B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170141410A KR102087806B1 (ko) 2017-10-27 2017-10-27 충전 제어 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170141410A KR102087806B1 (ko) 2017-10-27 2017-10-27 충전 제어 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190047480A KR20190047480A (ko) 2019-05-08
KR102087806B1 true KR102087806B1 (ko) 2020-03-11

Family

ID=66580412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170141410A KR102087806B1 (ko) 2017-10-27 2017-10-27 충전 제어 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102087806B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102320894B1 (ko) * 2019-12-10 2021-11-03 주식회사 현대케피코 마이콤 과열 보호를 위한 온도 보상 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016178709A (ja) * 2015-03-18 2016-10-06 積水化学工業株式会社 充放電システム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980043923A (ko) * 1996-12-05 1998-09-05 구자홍 인버터회로의 입력전압 감지보호회로
US7034515B2 (en) * 2003-06-05 2006-04-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Instantaneous voltage lowering detection device
KR101221041B1 (ko) * 2011-01-18 2013-01-14 주식회사 리버트론 전기자동차의 충전장치 및 그 충전방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016178709A (ja) * 2015-03-18 2016-10-06 積水化学工業株式会社 充放電システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190047480A (ko) 2019-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mouli et al. Implementation of dynamic charging and V2G using Chademo and CCS/Combo DC charging standard
US8513953B2 (en) Power supply device and method for making decision as to contactor weld of power supply device
US8866438B2 (en) System and method for providing reactive power using electric car battery
CN102195330B (zh) 电池充电电路和充电方法
JP5306306B2 (ja) スイッチング電源装置
JP6160643B2 (ja) 車両の電源システム
WO2010032320A1 (ja) 車両の異常検出装置および車両
JP5890345B2 (ja) 外部給電システム
WO2012049755A1 (ja) 車両用電源装置およびそれを備える車両ならびに車載充電器の制御方法
JP2020537479A5 (ko)
CN103003090A (zh) 车辆的控制装置
KR20120116722A (ko) 전기 자동차 및 이의 구동 방법
Rosekeit et al. Smoothing power ripple in single phase chargers at minimized dc-link capacitance
CN105034837A (zh) 电动车辆
Varghese et al. An efficient voltage control strategy for fast charging of plug-in electric vehicle
Guo et al. Impact of grid and load disturbances on electric vehicle battery in G2V/V2G and V2H mode
JP5724830B2 (ja) 電源システム
KR102087806B1 (ko) 충전 제어 장치 및 방법
JP2013070474A (ja) 車両および車両の制御方法
KR20120122751A (ko) 전기자동차용 배터리의 충전장치 및 충전 방법
WO2012073350A1 (ja) 車両の電源システム
JP2011259602A (ja) 二次電池代替電源装置及び二次電池代替電源制御方法
KR20190076167A (ko) 스마트 전기 자동차 충전 시스템
JP2016021845A (ja) 充電装置及び充電制御装置
KR20160123421A (ko) 전기 자동차용 충전기의 충전 제어 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant