KR102153525B1 - 전기자동차 전력 시스템 - Google Patents

전기자동차 전력 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102153525B1
KR102153525B1 KR1020180035286A KR20180035286A KR102153525B1 KR 102153525 B1 KR102153525 B1 KR 102153525B1 KR 1020180035286 A KR1020180035286 A KR 1020180035286A KR 20180035286 A KR20180035286 A KR 20180035286A KR 102153525 B1 KR102153525 B1 KR 102153525B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage battery
battery
high voltage
low voltage
charging
Prior art date
Application number
KR1020180035286A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190113090A (ko
Inventor
김재국
이승훈
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
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 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020180035286A priority Critical patent/KR102153525B1/ko
Publication of KR20190113090A publication Critical patent/KR20190113090A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102153525B1 publication Critical patent/KR102153525B1/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
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • 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
    • B60L53/20—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 characterised by converters located in the vehicle
    • 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
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • 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
    • B60L2240/547—Voltage
    • 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
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • 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
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

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

Abstract

EV 전력 시스템의 단점인 LDC로 인한 가격 문제를 해결하기 위한 전기자동차 전력 시스템 및 그 제어방법이 제시된다. 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 배터리부의 고전압 배터리에서 생성된 전력을 모터에 공급하는 HDC(High DC-DC Converter) 및 배터리부를 포함하고, 상기 배터리부는, 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 고전압 배터리 및 전장 부하에 전원을 공급하기 위한 저전압 배터리를 포함하고, 고전압 배터리는 스위칭 회로를 포함하여 상기 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어한다.

Description

전기자동차 전력 시스템{Electric Vehicle Power System}
본 발명은 EV 전력 시스템의 단점인 LDC로 인한 가격 문제를 해결하기 위한 전기자동차 전력 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
현재 전 세계적으로 자동차 시장의 판도가 바뀌고 있으며, 많은 자동차 회사들이 전기자동차를 비롯하여 하이브리드 자동차, 수소 자동차 등 미래 자동차의 연구에 적극 투자하고 있다. 하이브리드 및 전기 자동차에서는 높은 고전압 배터리를 공급원으로 하여 차량 내 전장 부하에 전원을 공급하기 위하여 LDC(Low DC-DC Converter)를 필요로 한다. 하이브리드 및 전기 자동차의 가격 경쟁력 향상이 요구되고 있어 LDC의 가격 경쟁력 향상 또한 요구되고 있다. 이러한 이유로 LDC에 대한 비용 효율(Cost-effective)을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 EV(Electric Vehicle) 전력 시스템(Power System)은 배터리 충전기(Battery Charger)를 통해 높은 고전압 배터리를 충전을 한 후, 충전된 배터리를 공급원으로 하여 LDC를 통해 전장 부하에 전원을 공급한다. 하지만 전장 부하의 전원 공급을 위해 필요한 LDC로 인해 가격이 증가하는 단점이 있다. 본 발명에서는 LDC 없이 전장 부하에 전원이 공급 가능하게 하며, LDC를 제거함으로써 하이브리드 및 전기 자동차의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 발명을 제안한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래기술에 따른 EV 전력 시스템의 단점인 LDC로 인한 가격 문제를 해결하기 위하여 LDC를 제거한 전기자동차 전력 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다. 다시 말해, LDC를 제거함으로써 LDC를 구성하기 위한 소자들의 가격을 없앰으로써 가격을 낮추기 위한 시스템을 제안한다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 배터리부의 고전압 배터리에서 생성된 전력을 모터에 공급하는 HDC(High DC-DC Converter) 및 배터리부를 포함하고, 상기 배터리부는, 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 고전압 배터리 및 전장 부하에 전원을 공급하기 위한 저전압 배터리를 포함하고, 고전압 배터리는 스위칭 회로를 포함하여 상기 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어한다.
배터리부는 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 동시에 충전하기 위하여, 고전압 배터리의 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어한다.
배터리부는 고전압 배터리로부터 저전압 배터리를 충전하고, 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 분리하여 충전함으로써 전장 부하에 필요한 전압을 저전압 배터리를 통해 바로 공급한다.
저전압 배터리로부터 전장 부하에 필요한 전압을 공급한 후, 저전압 배터리의 SOC(State of Charging)가 낮아질 경우, SOC 밸런싱 모드(State of Charging Balancing Mode)에서 배터리 충전기의 2차측 회로를 통해 전류 패스(Current path) 및 출력 인덕터 에너지를 사용한다.
스위칭 회로의 제어를 통해 배터리 충전모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 충전하고, SOC 밸런싱 모드에서 고전압 배터리로부터 저전압 배터리를 충전한다.
SOC 밸런싱 모드에서 스위칭 회로의 제어를 통해 고전압 배터리를 단락시키고, 배터리 충전기의 2차측 회로의 출력 인덕터의 에너지를 통해 저전압 배터리로 프리 휠링(Freewheeling)한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 전기자동차 전력 시스템의 제어 방법은 고전압 배터리를 통해 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하고, 저전압 배터리를 통해 전장 부하를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 단계, HDC(High DC-DC Converter)를 통해 배터리부의 고전압 배터리로부터 전력을 모터에 공급하고, 배터리부의 저전압 배터리로부터 전력을 전장 부하에 공급하는 단계 및 고전압 배터리의 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 고전압 배터리의 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어하는 단계는 SOC 밸런싱 모드(State of Charging Balancing Mode)에서 배터리 충전기의 2차측 회로를 통해 전류 패스(Current path) 및 출력 인덕터 에너지를 사용한다.
스위칭 회로의 제어를 통해 배터리 충전모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 충전하고, SOC 밸런싱 모드에서 고전압 배터리로부터 저전압 배터리를 충전한다.
또는, SOC 밸런싱 모드에서 스위칭 회로의 제어를 통해 고전압 배터리를 단락시키고, 배터리 충전기의 2차측 회로의 출력 인덕터의 에너지를 통해 저전압 배터리로 프리 휠링(Freewheeling)한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 종래기술에 따른 EV 전력 시스템의 단점인 LDC로 인한 가격 문제를 해결하기 위하여 LDC를 제거한 전기자동차 전력 시스템 및 그 제어방법을 제공할 수 있다. 다시 말해, LDC를 제거함으로써 LDC를 구성하기 위한 소자들의 가격을 없앰으로써 가격을 낮출 수 있다. 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 배터리를 고전압 배터리 및 저전압 배터리로 나눔으로써 LDC없이 전장 부하에 전원을 공급 가능할 수 있다. 또한, 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리에서 저전압 배터리로 SOC 밸런싱 모드가 가능하며 기존의 전기자동차 전력 시스템과 동일한 배터리 충전 및 전원 공급이 가능하다. 다시 말해, 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 기존의 전기자동차 전력 시스템의 단점인 전장 부하에 필요한 전압을 만드는 LDC를 제거함으로써 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
도 2는 종래기술에 따른 배터리 충전 모드에서의 전력 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전력 시스템의 스위칭 회로를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 모드에서의 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOC 밸런싱 모드에서의 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 SOC 밸런싱 모드에서의 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전력 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
종래기술에 따른 전기자동차 전력 시스템은 크게 배터리 충전기(Battery Charger)(140), 스택 배터리(Stacked Battery)(110), LDC(Low DC-DC Converter)(130), HDC(High DC-DC Converter)(120), 모터(150), 전장부하(160)를 포함한다. 종래기술에 따른 전기자동차 전력 시스템은 배터리 충전기(140)를 통해 배터리(110)를 충전한다. 충전된 배터리(110)에서 HDC(120)를 통하여 모터(150)를 구동하기 위한 전원을 공급하며, LDC(130)를 통하여 전장 부하에 전원을 공급하는 방식이다. LDC(130)는 전장 부하(160)에 필요한 전압을 공급하기 위해 높은 전압의 배터리를 낮은 전압으로 낮춰주는 역할을 한다.
도 2는 종래기술에 따른 배터리 충전 모드에서의 전력 시스템의 블록도이다.
종래기술에 따른 전력 시스템은 배터리 충전 모드에서 배터리 충전기(220)로부터 스택 배터리(Stacked Battery)(210)를 충전 하게 된다. 충전된 배터리(210)를 공급원으로 하여, 도 1에 나타낸 바와 같이 HDC를 거쳐 모터에 전원을 공급하며, LDC를 거쳐 전장 부하에 전원을 공급하게 된다.
종래기술에 따른 전력 시스템은 HDC와 LDC를 가지며 모터에 전원 공급을 하고, 전장 부하에 전원을 공급하고 있다. 하지만, 전장 부하에 전원 공급을 위한 LDC로 인해 가격이 증가하는 문제가 있으며 이러한 문제를 해결하기 위하여 LDC의 비용 효율(Cost-effective)을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전력 시스템은 종래기술의 단점인 LDC로 인한 가격 문제를 해결하기 위하여 LDC를 제거한 발명이다. 다시 말해, LDC를 제거함으로써 LDC를 구성하기 위한 소자들의 가격을 없앰으로써 가격을 낮출 수 있다.
전기자동차 전력 시스템은 배터리부(310), HDC(High DC-DC Converter)(320), 배터리 충전기(330), 모터(340) 및 전장부하(350)를 포함한다. 이와 같이, 종래기술과는 다르게 LDC가 없음을 알 수 있다.
배터리부(310)는 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 고전압 배터리(311) 및 전장 부하에 전원을 공급하기 위한 저전압 배터리(312)를 포함한다.
고전압 배터리(311)는 스위칭 회로(313)를 포함하여 상기 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어한다. 저전압 배터리(312)는 전장 부하(350)에 전원을 공급하는 저전압 배터리로서 12V 또는 48V 배터리가 될 수 있다.
HDC(320)는 배터리부의 고전압 배터리에서 생성된 전력을 모터에 공급한다.
배터리부(310)는 배터리 충전기(330)로부터 고전압 배터리(311) 및 저전압 배터리(312)를 동시에 충전하기 위하여, 고전압 배터리(311)의 스위칭 회로(313)를 통해 고전압 배터리(311) 및 저전압 배터리(312)의 충전 모드를 제어한다.
배터리부(310)는 고전압 배터리(311)로부터 저전압 배터리(312)를 충전하고, 고전압 배터리(311) 및 저전압 배터리(312)를 분리하여 충전함으로써 전장 부하(350)에 필요한 전압을 저전압 배터리(312)를 통해 바로 공급한다.
저전압 배터리(312)로부터 전장 부하(350)에 필요한 전압을 공급한 후, 저전압 배터리(312)의 SOC(State of Charging)가 낮아질 경우, SOC 밸런싱 모드(State of Charging Balancing Mode)에서 배터리 충전기(330)의 2차측 회로를 통해 전류 패스(Current path) 및 출력 인덕터 에너지를 사용한다.
스위칭 회로(313)의 제어를 통해 배터리 충전기(330)로부터 고전압 배터리(311) 및 저전압 배터리(312)를 충전하고, SOC 밸런싱 모드에서 고전압 배터리(311)로부터 저전압 배터리(312)를 충전한다.
SOC 밸런싱 모드에서 스위칭 회로(313)의 제어를 통해 고전압 배터리(311)를 단락시키고, 배터리 충전기(330)의 2차측 회로의 출력 인덕터의 에너지를 통해 저전압 배터리(312)로 프리 휠링(Freewheeling)한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전력 시스템의 스위칭 회로를 나타내는 도면이다.
고전압 배터리는 스위칭 회로를 포함하여 상기 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배터리에 포함되어 있는 스위칭 회로는 도 4와 같이 S1, S2, S3, S4를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 모드에서의 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리부(510)는 고전압 배터리(511) 및 저전압 배터리(512)를 포함한다. 고전압 배터리(511)에 포함되어 있는 스위칭 회로에서 S2, S3를 온(On)시키고 S1, S4는 오프(Off) 함으로써 배터리 충전이 가능함을 알 수 있다. 배터리 충전 모드(Battery Charging Mode)에서는 고전압 배터리(511)와 저전압 배터리(512)가 직렬로 연결되어 두 배터리(511, 512)가 배터리 충전기(520)를 통해 충전된다. 충전된 고전압 배터리(511)는 HDC의 공급원으로 모터에 전원을 공급하며, 저전압 배터리(512)은 전장 부하에 바로 연결되어 전장 부하의 전원을 공급한다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전력 시스템은 LDC 없이 배터리를 고전압 배터리(511)와 저전압 배터리(512)로 나누어 전장 부하에 필요한 전압을 저전압 배터리(512)에서 바로 공급할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOC 밸런싱 모드에서의 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
SOC 밸런싱 모드는 제안하는 전기자동차 전력 시스템의 배터리부(610)의 저전압 배터리(612)에서 전장 부하에 필요한 전압을 공급하다가 저전압 배터리(612)의 SOC가 낮아졌을 때, 고전압 배터리(611)에서 저전압 배터리(612)를 충전하는 모드(Mode 1)이다. SOC 밸런싱 모드에서는 '배터리 충전기'의 2차측 회로(620)를 이용하여 전류 패스(Current path) 및 출력 인덕터(Inductor) 에너지를 사용할 수 있다.
도 6은 배터리 충전기의 2차측 회로(620)에서 다이오드, 출력 인덕터(Lo)를 사용한다고 가정하였을 때, 제안하는 전기자동차 전력 시스템이 SOC 밸런싱 모드로 동작하는 예시의 블록도이다. Mode 1은 S1, S4가 온(On)되며 S2, S3가 오프(Off)되어 고전압 배터리(611)에서 저전압 배터리(612)로 파워링(Powering)하는 모드이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 SOC 밸런싱 모드에서의 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
도 7은 배터리 충전기의 2차측 회로(620)에서 다이오드, 출력 인덕터(Lo)를 사용한다고 가정하였을 때, 제안하는 전기자동차 전력 시스템이 SOC 밸런싱 모드로 동작하는 예시의 블록도이다.
도 7을 참조하면, S2, S4가 온(On)되고 S1, S3가 오프(Off)됨으로써 배터리부(710)의 고전압 배터리(711)는 회로에서 보이지 않게 되고, 배터리 충전기의 2차측 회로(720)의 출력 인덕터(Lo)의 에너지를 통해 저전압 배터리(712)로 프리휠링하는 모드(Mode 2)를 도시한다. 이러한 Mode 2에서 S1, S3가 온(On)되며, S2, S4가 오프(Off)될 수 있으며 동작은 동일하다.
위의 Mode 1, Mode 2들의 블록도를 통하여 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 LDC(Low DC-DC Converter)없이도 종래 기술의 전기자동차 전력 시스템과 동일하게 배터리를 충전하는 모드를 가질 수 있으며, 충전된 배터리로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리가 각각 HDC와 전장 부하에 전원을 공급할 수 있다. 그리고 저전압 배터리의 SOC가 낮아졌을 때, 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱하는 모드를 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전력 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제안하는 전기자동차 전력 시스템의 제어방법은 고전압 배터리를 통해 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하고, 저전압 배터리를 통해 전장 부하를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 단계(810), HDC(High DC-DC Converter)를 통해 배터리부의 고전압 배터리에서 전력을 모터에 공급하고, 배터리부의 저전압 배터리에서 전장 부하에 전력을 공급하는 단계(820) 및 고전압 배터리의 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어하는 단계(830)를 포함한다.
고전압 배터리는 스위칭 회로를 포함하여 상기 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어한다. 저전압 배터리는 전장 부하에 전원을 공급하는 저전압 배터리로서 12V 또는 48V 배터리가 될 수 있다.
배터리부의 고전압 배터리로부터 HDC을 거쳐 전력을 모터에 공급한다.
상기 고전압 배터리의 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어하는 단계(830)는 SOC 밸런싱 모드(State of Charging Balancing Mode)에서 배터리 충전기의 2차측 회로를 통해 전류 패스(Current path) 및 출력 인덕터 에너지를 사용한다.
스위칭 회로의 제어를 통해 배터리 충전모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 충전하고, 저전압 배터리로부터 전장 부하에 필요한 전압을 공급한 후, 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우, SOC 밸런싱 모드에서 고전압 배터리로부터 저전압 배터리를 충전할 수 있다.
또는, SOC 밸런싱 모드에서 스위칭 회로의 제어를 통해 고전압 배터리를 단락시키고, 배터리 충전기의 2차측 회로의 출력 인덕터의 에너지를 통해 저전압 배터리로 프리 휠링(Freewheeling)할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 종래기술에 따른 EV 전력 시스템의 단점인 LDC로 인한 가격 문제를 해결하기 위하여 LDC를 제거한 전기자동차 전력 시스템 및 그 제어방법을 제공할 수 있다. 다시 말해, LDC를 제거함으로써 LDC를 구성하기 위한 소자들의 가격을 없앰으로써 가격을 낮출 수 있다. 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 배터리를 고전압 배터리 및 저전압 배터리로 나눔으로써 LDC없이 전장 부하에 전원을 공급 가능할 수 있다. 또한, 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리에서 저전압 배터리로 SOC 밸런싱 모드가 가능하며 기존의 전기자동차 전력 시스템과 동일한 배터리 충전 및 전원 공급이 가능하다. 다시 말해, 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 기존의 전기자동차 전력 시스템의 단점인 전장 부하에 필요한 전압을 만드는 LDC를 제거함으로써 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 배터리부의 고전압 배터리에서 생성된 전력을 모터에 공급하는 HDC(High DC-DC Converter); 및
    배터리부
    를 포함하고,
    상기 배터리부는,
    모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 고전압 배터리; 및
    전장 부하에 전원을 공급하기 위한 저전압 배터리
    를 포함하고,
    고전압 배터리는 스위칭 회로를 포함하여 상기 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어하고,
    상기 배터리부는,
    고전압 배터리로부터 저전압 배터리를 충전하고, 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 분리하여 충전함으로써 전장 부하에 필요한 전압을 저전압 배터리를 통해 바로 공급하는
    전기자동차 전력 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    배터리부는,
    배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 동시에 충전하기 위하여, 고전압 배터리의 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어하는
    전기자동차 전력 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    저전압 배터리로부터 전장 부하에 필요한 전압을 공급한 후, 저전압 배터리의 SOC(State of Charging)가 낮아질 경우, SOC 밸런싱 모드(State of Charging Balancing Mode)에서 배터리 충전기의 2차측 회로를 통해 전류 패스(Current path) 및 출력 인덕터 에너지를 사용하는
    전기자동차 전력 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    스위칭 회로의 제어를 통해 배터리 충전모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 충전하고, SOC 밸런싱 모드에서 고전압 배터리로부터 저전압 배터리를 충전하는
    전기자동차 전력 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    SOC 밸런싱 모드에서 스위칭 회로의 제어를 통해 고전압 배터리를 단락시키고, 배터리 충전기의 2차측 회로의 출력 인덕터의 에너지를 통해 저전압 배터리로 프리 휠링(Freewheeling)하는
    전기자동차 전력 시스템.
  7. 고전압 배터리를 통해 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하고, 저전압 배터리를 통해 전장 부하를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 단계;
    HDC(High DC-DC Converter)를 통해 배터리부의 고전압 배터리로부터 전력을 모터에 공급하고, 배터리부의 저전압 배터리에서 전력을 전장 부하에 공급하는 단계; 및
    고전압 배터리의 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 고전압 배터리의 스위칭 회로를 통해 고전압 배터리 및 저전압 배터리의 충전 모드를 제어하는 단계는,
    SOC 밸런싱 모드(State of Charging Balancing Mode)에서 배터리 충전기의 2차측 회로를 통해 전류 패스(Current path) 및 출력 인덕터 에너지를 사용하고,
    SOC 밸런싱 모드에서 스위칭 회로의 제어를 통해 고전압 배터리를 단락시키고, 배터리 충전기의 2차측 회로의 출력 인덕터의 에너지를 통해 저전압 배터리로 프리 휠링(Freewheeling)하는
    전기자동차 전력 시스템의 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    스위칭 회로의 제어를 통해 배터리 충전모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 충전하고, SOC 밸런싱 모드에서 고전압 배터리로부터 저전압 배터리를 충전하는
    전기자동차 전력 시스템의 제어 방법.
  10. 삭제
KR1020180035286A 2018-03-27 2018-03-27 전기자동차 전력 시스템 KR102153525B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180035286A KR102153525B1 (ko) 2018-03-27 2018-03-27 전기자동차 전력 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180035286A KR102153525B1 (ko) 2018-03-27 2018-03-27 전기자동차 전력 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190113090A KR20190113090A (ko) 2019-10-08
KR102153525B1 true KR102153525B1 (ko) 2020-09-08

Family

ID=68208633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180035286A KR102153525B1 (ko) 2018-03-27 2018-03-27 전기자동차 전력 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102153525B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11292346B2 (en) 2020-01-22 2022-04-05 Ford Global Technologies, Llc Battery power control system for hybrid/electric vehicles
KR102489508B1 (ko) * 2021-03-22 2023-01-17 인하대학교 산학협력단 배터리부 및 이를 포함하는 전력 시스템
KR102519526B1 (ko) * 2021-03-30 2023-04-10 인하대학교 산학협력단 배터리부 및 이를 포함하는 전력 시스템
KR102442378B1 (ko) * 2021-05-10 2022-09-13 연세대학교 산학협력단 전기 자동차의 통합 전력 변환 장치 및 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013029485A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Toshiba It & Control Systems Corp 充放電試験装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09233718A (ja) * 1996-02-26 1997-09-05 Sansha Electric Mfg Co Ltd 蓄電池の充電装置
KR100936323B1 (ko) * 2007-12-13 2010-01-12 기아자동차주식회사 차량 전원시스템 및 그 동작 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013029485A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Toshiba It & Control Systems Corp 充放電試験装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190113090A (ko) 2019-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102153525B1 (ko) 전기자동차 전력 시스템
US10493976B2 (en) Recharge systems and methods
CN106899055B (zh) 电池控制方法和设备以及电池包
US10220721B2 (en) System and method for controlling a relay of an auxiliary battery
KR102154311B1 (ko) 배터리 밸런싱 회로를 이용한 ev 파워 시스템
US9669728B2 (en) System and method for controlling LDC of hybrid vehicle
US20190252892A1 (en) Battery packs for providing different power sources and methods of charging battery packs
US9751520B2 (en) Apparatus and method for controlling travel of vehicle
US20160248247A1 (en) Voltage conversion apparatus
JP6546422B2 (ja) バッテリシステム制御装置
US20170166073A1 (en) Vehicle and charging control method of vehicle
CN111864823A (zh) 用于控制车辆的低压直流-直流转换器的系统及方法
US20170368956A1 (en) Regenerative power electronics
KR101429747B1 (ko) 보조 배터리가 내장된 배터리 팩 및, 그를 이용하는 이동체 및 그 제어방법
KR101725671B1 (ko) 과전압 방지 회로, 그 제어방법 및 배터리 팩
KR102154316B1 (ko) 하이브리드 전원 전기자동차 파워 시스템
US20180244221A1 (en) In-vehicle power supply apparatus
US11824452B2 (en) Integrated power conversion apparatus for xEV and integrated power conversion method thereof
EP4379998A1 (en) Power battery voltage regulation circuit and system, control method therefor and control apparatus thereof
JP5621633B2 (ja) 電源装置
KR101984426B1 (ko) 복수의 충전 전원을 이용한 이차전지 전원 관리 장치 및 방법
JP5183709B2 (ja) 車両用電源装置
JP2021035067A (ja) 車載用充電器
JP6194709B2 (ja) 情報処理装置
KR20230101376A (ko) 외부 장치에 전력을 공급하는 방법 및 장치

Legal Events

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