KR102119925B1 - 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템 - Google Patents

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Abstract

보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템은, 계통의 교류 전압을 제 1 직류 전압으로 변환하여 출력할 수 있는 계통용 변환기; 상기 계통용 변환기로부터의 상기 제 1 직류 전압을 변환하여 제 2 직류 전압으로 출력할 수 있는 제 1 변환기; 및 상기 계통용 변환기의 출력을 이용하여 충전되고, 상기 전기 자동차에 포함된 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있는 보상용 축전지;를 포함한다.

Description

보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템{BATTERY CHARGING SYSTEM FOR ELECTRIC AUTOMOBILE USING BATTERY FOR COMPENSATION}
본 발명은 전기 자동차 충전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 자동차용 축전지를 충전하는 변환기에 직렬로 연결된 보상용 축전지를 이용하여 전기 자동차를 더욱 빠르면서도 안전하게 충전할 수 있도록 하는 전기 자동차 충전 시스템에 관한 것이다.
전기 자동차의 보급에 따라 이를 지원하기 위한 도시 인프라로써 급속 충전장치의 설치는 필수불가결한 요소가 되었다. 그런데 급속 충전을 위해서는 비교적 큰 전력이 순간적으로 필요하며, 대략 시스템당 50KW(400~500VDC, 100~125A)의 용량이 필요하다. 이에 필요한 충전 장치를 제작하고자 하면 비교적 높은 전압(500VDC)과 높은 전류(125A)를 필요로 하게 되는데, 이를 위해 충전 장치의 내부 스위칭 소자인 IGBT나 정류 소자인 다이오드 등이 높은 전압이 필요하게 되어 효율이 저하되게 된다.
아울러, 현재 시판중인 전기 자동차에 탑재된 축전지는 자동차의 종류별로 용량이 달라서 일정 용량의 축전지를 충전할 수 있는 충전 장치에 의해서는 대응하기 어려운 점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 전기 자동차 내부에 포함된 전기 자동차용 축전지와는 별도로 보상용 축전지를 구비하여, 저전압 소자로 구현 가능하여 충전 효율을 높일 수 있고, 보상용 축전지로부터 전기 자동차용 축전지로의 충전을 통해 전기 자동차를 초 급속으로 충전할 수 있고, 다양한 용량의 자동차에 탑재된 축전지에 대응할 수 있는 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 계통의 부하 사용량이 적은 시간에 보상용 축전지를 충전하여 계통의 피크 전력에 대해 부담을 주지 않을 뿐만 아니라, 계통에서 사용되는 부하 전력이 임의의 설정치 이상일 경우 보상용 축전지를 계통으로 방전하여 계통의 피크 부하를 감소시킬 수 있는 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템을 제공하는 것에도 있다.
본 발명의 전기 자동차 충전 시스템은, 계통의 교류 전압을 제 1 직류 전압으로 변환하여 출력할 수 있는 계통용 변환기; 상기 계통용 변환기로부터의 상기 제 1 직류 전압을 변환하여 제 2 직류 전압으로 출력할 수 있는 제 1 변환기; 및 상기 계통용 변환기의 출력을 이용하여 충전되고, 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있는 보상용 축전지;를 포함한다.
또한, 상기 보상용 축전지는, 상기 제 1 변환기와 직렬로 연결되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 보상용 축전지와 상기 제 1 변환기는, 직접 연결되거나 적어도 하나의 전기 회로 소자를 통해 연결될 수 있다.
아울러, 본 발명의 전기 자동차 충전 시스템은, 다수의 스위칭 소자를 포함하는 스위치부;를 더 포함하되, 상기 보상용 축전지와 상기 제 1 변환기는, 상기 스위치부를 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보상용 축전지는, 직렬로 연결된 다수의 축전지 부분으로 구성되되, 상기 다수의 스위칭 소자 각각의 온 또는 오프의 제어에 의해, 상기 직렬로 연결된 다수의 축전지 부분을 선택적으로 이용하여, 상기 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 본 발명의 전기 자동차 충전 시스템은, 상기 보상용 축전지의 전압을 변환하여 출력할 수 있는 변환기인 제 2 변환기;를 더 포함하되, 상기 보상용 축전지와 상기 제 1 변환기는, 상기 제 2 변환기를 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제 2 변환기는, 다수의 스위칭 소자를 이용한 펄스폭 변조에 의해, 상기 보상용 축전지의 출력에 상관없이 미리 지정된 일정 전압을 출력할 수 있다.
본 발명의 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템에 따르면, 전기 자동차 내부에 포함된 전기 자동차용 축전지와는 별도로 보상용 축전지를 구비하여, 저전압 소자로 구현 가능하여 충전 효율을 높일 수 있고, 보상용 축전지로부터 전기 자동차용 축전지로의 충전을 통해 전기 자동차를 초 급속으로 충전할 수 있고, 다양한 용량의 자동차에 탑재된 축전지에 대응할 수 있다.
아울러, 본 발명의 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템에 따르면, 계통의 부하 사용량이 적은 시간에 보상용 축전지를 충전하여 계통의 피크 전력에 대한 부담을 주지 않을 뿐만 아니라, 계통에서 사용되는 부하 전력이 임의의 설정치 이상일 경우 보상용 축전지를 계통으로 방전하여 계통의 피크 부하를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템의 구성도.
도 3은 스위치부의 구성 예시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템의 구성도.
도 5는 본 발명의 제 2 변환기의 구성 예시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템의 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예들은 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저, 도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)의 구성도를 나타낸다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)은, 계통용 변환기(110), 제 1 변환기(120), 보상용 축전지(130) 및 제어기(미도시)를 포함한다.
하기에 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)의 각 구성 요소에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
계통용 변환기(110)는, 계통의 교류 전압을 제 1 직류 전압으로 변환하여 출력하고, 제 1 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하는 양방향 변환기인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 변환기(120)는, 계통용 변환기(110)로부터의 제 1 직류 전압을 변환하여 제 2 직류 전압으로 출력하고, 제 2 직류 전압을 변환하여 제 1 직류 전압으로 계통용 변환기(110)로 출력하는 양방향 변환기인 것이 바람직하다. 다만, 계통용 변환기(110) 및 제 1 변환기(120)는 단반향 변환기를 필요에 따라서는 사용할 수도 있음은 물론이다. 그리고, 보상용 축전지(130)는, 제 1 변환기(120)의 음의 출력 노드와 일단이 연결되는, 즉, 제 1 변환기(120)와 직렬로 연결되는 것이 바람직하다. 본 발명의 제어기는, 계통용 변환기(110) 및 제 1 변환기(120)의 동작을 제어하는 역할을 한다. 본 발명의 제어기는, MCU, MPU와 같은 프로세서에서 동작하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구현될 수 있다.
또한, 전기 자동차에 포함된 전기 자동차용 축전지는, 제 1 변환기(120)의 양의 출력 노드와 일단이 연결되어, 제 1 변환기(120)에 의해 충전되게 된다.
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)은, 계통용 변환기(110)의 양의 출력 노드와 양극이 연결되는 다이오드(D1)를 포함하고, 다이오드(D1)의 음극은, 보상용 축전지(130)의 일단과 연결되는 것에 의해, 계통용 변환기(110)에 의해 보상용 축전지(130)는 충전하고, 보상용 축전지(130)로부터 계통으로의 흐름은 차단할 수 있다.
다만, 다이오드(D1) 대신 스위칭 소자(미도시)를 계통용 변환기(110)와 보상용 축전기 사이에 삽입하는 것에 의해, 계통의 전력을 이용하여 계통용 변환기(110)를 통해 보상용 축전지(130)를 충전하거나, 보상용 축전지(130)로부터 계통용 변환기(110)를 통해 계통을 충전하도록, 제어기를 이용하여 제어할 수도 있다. 물론, 별도의 다이오드(D1)나 스위칭 소자 없이, 계통용 변환기(110)의 양의 출력 노드와 보상용 축전지(130)를 직접 연결하는 것 또한 가능하다.
보상용 축전지(130)는, 계통용 변환기(110)의 출력을 이용하여 충전되고, 제 1 변환기(120)의 출력과 합쳐져서 전기 자동차에 포함된 전기 자동차용 축전지를 충전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 제어기는, 미리 설정된 제 1 시간 동안 보상용 축전지(130)를 충전하되, 보상용 축전지(130)가 충전하는 제 1 시간 동안은 전기 자동차용 축전지를 충전하지 않도록 계통용 변환기(110) 및 제 1 변환기(120)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다. 즉, 제 1 시간을 심야 시간의 일정 동안으로 설정하는 것에 의해, 계통의 부하가 낮은 동안 보상용 축전지(130)를 충전하고, 계통의 부하가 높은 동안은 보상용 축전지(130)로부터 계통으로 방전하거나 보상용 축전지(130)로부터 전기 자동차용 축전기를 충전하는 것에 의해 계통의 부담을 경감할 수 있다. 달리 표현하자면, 제어기는 계통에서 사용되는 부하 전력이 제 1 설정값 이상일 경우, 보상용 축전지(130)의 전력을 계통으로 방전하여 계통의 피크 부하를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 제 1 일실시예의 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)의 동작에 대해 정리하기로 한다.
기본적으로, 본 발명의 바람직한 제 1 일실시예의 전기 자동차 충전 시스템(100)은 계통용 변환기(110) 및 제 1 변환기(120)는 양방향 변환기이므로, 계통으로부터 전기 자동차에 내장된 전기 자동차용 축전지의 충전 및, 전기 자동차에 내장된 전기 자동차용 축전지로부터 계통으로 방전하는 것이 가능하다. 다만, 계통용 변환기(110) 및 제 1 변환기(120)는 단반향 변환기를 필요에 따라서는 사용할 수도 있다.
특히 제 1 변환기(120)는 보상용 축전지(130)와 직렬로 연결되어 있어, 외부의 전기 자동차를 충전하는 용량을 직렬로 분담하는 구조를 지니고 있다. 이러한 직렬 연결 방식을 채택하는 것에 의해, 본 발명의 전기 자동차 충전 시스템(100)은, 보상용 축전지(130)의 양(+)의 단자와 변환기의 음(-)의 단자 출력을 합하여 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있다.
이에 따라, 전기 자동차용 축전지의 충전 전압은 보상용 축전지(130)의 전압과 제 1 변환기(120)의 전압의 합이 되어 계통용 변환기(110) 및 제 1 변환기(120)의 분담이 그만큼 줄어들 수 있다.
계통용 변환기(110)는 내부의 보상용 축전지(130)를 충전하는 모드의 경우에는 부스트 변환기(BOOST CONVERTER)로 동작하며, 계통으로 방전 운전하는 경우에는 인버터로 운전한다. 제 1 변환기(120)는 FULL BRIDGE CONVERTER, INTER LEAVED BOOST CONVERTER, HALF BRIDGE CONVERTER 등에 의해 구현될 수 있다.
전력 변환 장치는 대용량에 사용 가능한 600V 계열이나 1,200V 계열로 구분할 수 있는데, 기존 전기 자동차 충전기에 사용 가능한 회로 방식으로는 1,200V 계열로 구성해야 하며, 정류 회로의 다이오드도 1,200V 이상을 사용해야 하는데 본 방식으로는 600V 계열을 사용할 수 있어 계통용 변환기(110) 및 제 1 변환기(120)의 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 전기 자동차 충전 시스템(100)의 크기도 보상용 축전지(130)의 용량에 따라 달라지겠지만 보상용 축전지(130)를 지하 공간에 내장하여 외부에는 비교적 작은 용량의 충전기만 노출하여 설치 가능함으로 도시 충전소 등에 설치하는 경우 외부의 면적을 작게 차지함으로써 설치에도 유리함을 알 수 있다.
하기에 본 발명의 바람직한 제 2 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 제 2 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(200, 300, 400)은 별도의 설명이 없더라도, 상술한 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)의 특징을 모두 포함하고 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(200, 300, 400)은, 보상용 축전지(230, 330, 430)와 제 1 변환기(220, 320, 420)가 적어도 하나의 전기 회로 소자를 통해 연결된 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(200)의 구성도를 나타낸다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(200)은, 계통용 변환기(210), 제 1 변환기(220), 보상용 축전지(230), 제어기(미도시) 및 스위치부(240)를 포함한다.
계통용 변환기(210), 제 1 변환기(220), 보상용 축전지(230) 및 제어기는, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)의 계통용 변환기(110), 제 1 변환기(120), 보상용 축전지(130) 및 제어기에 대응한다.
다만, 제어기는, 스위치부(240)의 동작을 더 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 제어기는 스위치부(240)에 포함된 다수의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)의 온 또는 오프 동작을 제어할 수 있다.
보상용 축전지(230)와 제 1 변환기(220)는, 스위치부(240)를 통해 연결되게 된다.
도 3은 스위치부(240)의 구성 예시도를 나타낸다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 스위치부(240)는, 병렬로 연결된 다수의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)를 포함한다.
일반적으로 보상용 축전지(230)는, 직렬로 연결된 다수의 축전지 부분으로 구성된다. 다수의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5) 각각은, 다수의 축전지 부분 각각의 단자와 연결되게 된다.
제어기에 의한 다수의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5) 각각의 온 또는 오프의 제어에 의해, 직렬로 연결된 다수의 축전지 부분을 선택적으로 이용하여, 전기 자동차에 포함된 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있게 된다.
예를 들면, 제 1 스위칭 소자(SW1)를 온으로 하고, 다른 스위칭 소자들( SW2, SW3, SW4, SW5)을 오프로 할 경우, 보상용 축전지(230)의 최대 전압에 의해 전기 자동차에 포함된 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있다. 아울러, 제 2 스위칭 소자(SW2)를 온으로 하고, 다른 스위칭 소자들(SW1, SW3, SW4, SW5)을 오프로 할 경우, 보상용 축전지(230)의 최대 전압으로부터 일부 전압을 낮추어 전기 자동차에 포함된 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있다. 이에 따라, 전기 자동차용 축전지의 정격 용량이 다르더라도 효율적으로 대응할 수 있다. 이를 위해 제어기는 다수의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5) 각각의 온 또는 오프의 제어를 위한 자동차용 축전지의 용량 정보를 입력받을 필요가 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(300)의 구성도를 나타낸다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(300)은, 계통용 변환기(310), 제 1 변환기(320), 보상용 축전지(330), 제어기(미도시) 및 제 2 변환기(350)를 포함한다.
계통용 변환기(310), 제 1 변환기(320), 보상용 축전지(330) 및 제어기는, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)의 계통용 변환기(110), 제 1 변환기(120), 보상용 축전지(130) 및 제어기에 대응한다.
다만, 제어기는, 제 2 변환기(350)의 동작을 더 제어하는 것이 바람직하다.
보상용 축전지(330)와 제 1 변환기(320)는, 제 2 변환기(350)를 통해 연결되게 된다.
제 2 변환기(350)는, 보상용 축전지(330)의 전압을 변환하여 출력할 수 있고, 계통용 변환기(310)로부터의 전압을 변환하여 출력할 수 있는 양방향 변환기인 것이 바람직하다. 제 2 변환기(350)는 FULL BRIDGE CONVERTER, INTER LEAVED BOOST CONVERTER, HALF BRIDGE CONVERTER 등에 의해 구현될 수 있다. 다만, 경우에 따라서는 제 2 변환기(350)를 보상용 축전지(330)의 전압을 변환하여 출력할 수 있는 단방향 변환기를 이용하여 구현할 수도 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 제 2 변환기(350)의 구성 예시도를 나타낸다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이 제 2 변환기(350)는 다수의 스위칭 소자를 포함하여, 스위칭 소자의 온 또는 오프를 제어하는 것에 의해 펄스폭 변조가 가능하다. 이러한 펄스폭 변조에 의해 입력 전압이 변경되더라도 동일한 레벨의 전압을 출력하도록 조절할 수 있게 된다. 즉, 보상용 축전지(330)가 최초 방전시와 달리 방전이 계속됨에 따라 보상용 축전지(330)의 전압 레벨이 달라지게 되는 데, 이 보상용 축전지(330)의 전압 레벨을 제어기가 입력받아, 스위칭 소자의 온 또는 오프를 제어하여, 일정 전압이 제 2 변환기(350)로부터 출력되도록 할 수 있다.
정리하자면, 제 2 변환기(350)의 다수의 스위칭 소자에 의한 입력의 펄스폭 변조에 의해, 보상용 축전지(330)의 출력에 상관없이 미리 지정된 일정 전압을 출력할 수 있게 된다.
이러한 제 2 변환기(350)의 특성에 따라, 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(300)은 일정한 전압을 안정되게 출력하여, 자동차용 축전지를 충전할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(400)의 구성도를 나타낸다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(400)은, 계통용 변환기(410), 제 1 변환기(420), 보상용 축전지(430), 제어기(미도시), 스위치부(440) 및 제 2 변환기(450)를 포함한다.
계통용 변환기(410), 제 1 변환기(420), 보상용 축전지(430) 및 제어기는, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100)의 계통용 변환기(110), 제 1 변환기(120), 보상용 축전지(130) 및 제어기에 대응한다.
다만, 제어기는, 스위치부(440) 및 제 2 변환기(450)의 동작을 더 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(400)은, 스위치부(440) 및 제 2 변환기(450)를 포함하는 것에 의해, 상술한 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(200)의 특징 및 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(300)의 특징을 포함하게 된다. 즉, 제 4 실시예에 따른 스위치부(440)는 제 2 실시예에 따른 스위치부(240)에 대응하고, 제 4 실시예에 따른 제 2 변환기(450)는 제 3 실시예에 따른 제 2 변환기(250)에 대응한다.
아울러, 보상용 축전지(430)와 제 1 변환기(420)는, 스위치부(440) 및 제 2 변환기(450)를 통해 연결되게 된다.
즉, 스위치부(440)의 다수의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5) 각각은, 다수의 축전지 부분 각각의 단자와 연결되게 된다.
제어기에 의한 다수의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5) 각각의 온 또는 오프의 제어에 의해, 직렬로 연결된 다수의 축전지 부분을 선택적으로 이용하여, 전기 자동차에 포함된 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있게 된다.
예를 들면, 제 1 스위칭 소자(SW1)를 온으로 하고, 다른 스위칭 소자들을 오프로 할 경우, 보상용 축전지(430)의 최대 전압에 의해 전기 자동차에 포함된 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있다. 아울러, 제 2 스위칭 소자(SW2)를 온으로 하고, 다른 스위칭 소자들을 오프로 할 경우, 보상용 축전지(430)의 최대 전압으로부터 일부 전압을 낮추어 전기 자동차에 포함된 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있다. 이에 따라, 전기 자동차용 축전지의 정격 용량이 다르더라도 효율적으로 대응할 수 있다. 이를 위해 제어기는 다수의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5) 각각의 온 또는 오프의 제어를 위한 자동차용 축전지의 용량 정보를 입력받을 필요가 있을 것이다.
제 2 변환기(450)는, 스위치부(440)와 연결되어 보상용 축전지(430)의 전압을 변환하여 출력할 수 있고, 계통용 변환기(410)로부터의 전압을 변환하여 출력할 수 있는 양방향 변환기인 것이 바람직하다. 제 2 변환기(450)는 FULL BRIDGE CONVERTER, INTER LEAVED BOOST CONVERTER, HALF BRIDGE CONVERTER 등에 의해 구현될 수 있다. 다만, 경우에 따라서는 제 2 변환기(450)를 보상용 축전지(430)의 전압을 변환하여 출력할 수 있는 단방향 변환기를 이용하여 구현할 수도 있을 것이다.
제 2 변환기(450)는 다수의 스위칭 소자를 포함하여, 스위칭 소자의 온 또는 오프를 제어하는 것에 의해 펄스폭 변조가 가능하다. 이러한 펄스폭 변조에 의해 입력 전압이 변경되더라도 동일한 레벨의 전압을 출력하도록 조절할 수 있게 된다. 즉, 보상용 축전지(430)가 최초 방전시와 달리 방전이 계속됨에 따라 보상용 축전지(430)의 전압 레벨이 달라지게 되는 데, 이 보상용 축전지(430)의 전압 레벨을 제어기가 입력받아, 스위칭 소자의 온 또는 오프를 제어하여, 일정 전압이 제 2 변환기(450)로부터 출력되도록 할 수 있다.
정리하자면, 제 2 변환기(450)의 다수의 스위칭 소자에 의한 입력의 펄스폭 변조에 의해, 보상용 축전지(430)의 출력에 상관없이 미리 지정된 일정 전압을 출력할 수 있게 된다.
이러한 제 2 변환기(450)의 특성에 따라, 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(400)은 일정한 전압을 안정되게 출력하여, 자동차용 축전지를 충전할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예 내지 제 4 실시예의 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100, 200, 300, 400)에 따르면, 전기 자동차 내부에 포함된 전기 자동차용 축전지와는 별도로 보상용 축전지(130, 230, 330, 430)를 구비하여, 저전압 소자로 구현 가능하여 충전 효율을 높일 수 있고, 보상용 축전지(130, 230, 330, 430)로부터 전기 자동차용 축전지로의 충전을 통해 전기 자동차를 초 급속으로 충전할 수 있고, 다양한 용량의 자동차에 탑재된 축전지에 대응할 수 있다.
아울러, 본 발명의 보상용 축전지를 이용한 전기 자동차 충전 시스템(100, 200, 300, 400)에 따르면, 계통의 부하 사용량이 적은 시간에 보상용 축전지(130, 230, 330, 430)를 충전하여 계통의 피크 전력에 대한 부담을 주지 않을 뿐만 아니라, 계통에서 사용되는 부하 전력이 임의의 설정치 이상일 경우 보상용 축전지지(130, 230, 330, 430)를 계통으로 방전하여 계통의 피크 부하를 감소시킬 수 있다.
100, 200, 300, 400 : 전기 자동차 충전 시스템
110, 210, 310, 410 : 계통용 변환기
120, 220, 320, 420 : 제 1 변환기
130, 230, 330, 430 : 보상용 축전지
240, 440 : 스위치부
350, 450 : 제 2 변환기

Claims (6)

  1. 전기 자동차 충전 시스템에 있어서,
    계통의 교류 전압을 제 1 직류 전압으로 변환하여 출력할 수 있고, 제 1 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력할 수 있는 양방향 변환기인 계통용 변환기;
    상기 계통용 변환기로부터의 상기 제 1 직류 전압을 변환하여 제 2 직류 전압으로 출력할 수 있는 제 1 변환기;
    상기 계통용 변환기를 통해 계통에 의해 충전되거나 계통을 충전할 수 있고, 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있는 보상용 축전지;
    상기 보상용 축전지의 전압을 변환하여 출력할 수 있는 변환기인 제 2 변환기;
    다수의 스위칭 소자를 포함하는 스위치부; 및
    상기 계통용 변환기, 상기 제 1 변환기 및 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어기;를 포함하되,
    상기 제 1 변환기의 출력단과 상기 제 2 변환기의 출력단은, 서로 직렬로 연결된 것을 특징으로 하고,
    상기 제어기는, 미리 설정된 제 1 시간 동안 상기 보상용 축전지를 충전하되, 상기 보상용 축전지가 충전하는 제 1 시간 동안은 상기 전기 자동차용 축전지를 충전하지 않도록 상기 계통용 변환기 및 상기 제 1 변환기의 동작을 제어하고,
    상기 보상용 축전지와 상기 제 1 변환기는, 상기 스위치부 및 상기 제 2 변환기를 통해 연결된 것을 특징으로 하고,
    상기 보상용 축전지는, 직렬로 연결된 다수의 축전지 부분으로 구성되되,
    상기 스위치부에 포함된 상기 다수의 스위칭 소자 각각의 온 또는 오프의 제어에 의해, 상기 직렬로 연결된 다수의 축전지 부분을 선택적으로 이용하여, 상기 전기 자동차용 축전지를 충전할 수 있는 것을 특징으로 하고,
    상기 제어기는, 상기 다수의 스위칭 소자 각각의 온 또는 오프의 제어를 위해, 상기 전기 자동차용 축전지의 용량 정보를 입력받는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 변환기는,
    다수의 스위칭 소자를 포함하고, 포함된 상기 다수의 스위칭 소자를 이용한 펄스폭 변조에 의해, 상기 보상용 축전지의 출력에 상관없이 미리 지정된 일정 전압을 출력할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001287572A (ja) * 2000-04-05 2001-10-16 Meidensha Corp 電鉄用直流電源設備
US20050099750A1 (en) * 2003-09-29 2005-05-12 Fumikazu Takahashi DC backup power supply system and disk array using same
JP2011101568A (ja) * 2009-11-09 2011-05-19 Toshiba Corp 給電システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2853468B2 (ja) * 1992-08-14 1999-02-03 日本電気株式会社 バッテリバックアップ直流電源装置
JP2011205747A (ja) * 2010-03-24 2011-10-13 Sanyo Electric Co Ltd バッテリ充電装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001287572A (ja) * 2000-04-05 2001-10-16 Meidensha Corp 電鉄用直流電源設備
US20050099750A1 (en) * 2003-09-29 2005-05-12 Fumikazu Takahashi DC backup power supply system and disk array using same
JP2011101568A (ja) * 2009-11-09 2011-05-19 Toshiba Corp 給電システム

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