KR102264505B1 - 차량의 급속충전 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 급속충전 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기차량의 충전 시 급속 충전 릴레이가 융착된 경우에도 전기차량 및 충전 스테이션의 손상없이 충전이 가능한 차량의 급속충전 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

차량의 급속충전 제어 시스템{Rapid charge controlling system of vehicle}
본 발명은 차량의 급속충전 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기차량의 충전 시 급속 충전 릴레이가 융착된 경우에도 전기차량 및 충전 스테이션의 손상 없이 충전이 가능한 차량의 급속충전 제어 시스템에 관한 것이다.
전기자동차나 하이브리드 자동차와 같은 친환경 자동차에는 차량 구동원인 전기모터로 구동전력을 공급하기 위한 고전압 배터리가 탑재되며, 고전압 배터리의 보호를 위해 고전압 배터리로 인가되는 전류를 단속하기 위한 릴레이(메인 릴레이)가 함께 배치된다. 또한, 급속 충전 시 충전 스테이션과 고전압 배터리 사이의 전류를 단속하기 위한 급속 충전 릴레이가 추가로 배치될 수 있다.
메인 릴레이와 급속충전 릴레이를 직렬로 연결하는 구조는 메인 릴레이와 급속 충전 릴레이가 모두 온(ON) 상태가 되어야 충전 스테이션과 고전압 배터리가 연결되어 충전이 개시되므로, 메인 릴레이 융착 시 급속 충전 포트에 고전압이 노출되지 않게 된다. 따라서, 메인 릴레이와 급속 충전 릴레이를 직렬로 연결하는 구조를 채택하고 있다.
하지만, 메인 릴레이와 급속충전 릴레이를 직렬로 연결하는 구조에서 수행되는 종래의 충전 시퀀스는 급속 충전 릴레이가 융착된 경우의 안정성에 대해서는 고려되지 않고 있다. 즉, 급속충전 릴레이 융착 시 급속충전으로 인해 돌입전류가 발생하여 차량 및/또는 충전기가 손상될 수 있는 문제점이 있었다.
공개특허 10-2012-0051263, 공개일자 2012년 05월 22일, '전동차량용 배터리의 급속 충전방법' 공개특허 10-2004-0031196, 공개일자 2004년 04월 13일, '전기 차량의 배터리 급속 충전 제어방법'
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전기차량의 충전 시 급속 충전 릴레이가 융착된 경우에도 전기차량 및 충전 스테이션의 손상 없이 충전이 가능한 차량의 급속충전 제어 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템은 전기차량의 배터리를 충전시키기 위한 충전 커넥터(110) 및 충전 릴레이(120)를 포함하는 충전 스테이션(100); 및 상기 충전 스테이션(100)의 충전 커넥터(110)와 연결되는 인렛(210)을 포함하며, 상기 충전 커넥터(110)가 상기 인렛(210)에 연결되면 급속 충전 릴레이의 융착 상태를 확인하여 상기 급속 충전 릴레이의 융착 상태에 따라 대응하는 충전 시퀀스에 근거하여 배터리를 충전시키는 전기차량(200)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 전기차량은, 배터리(222)를 포함하며, 상기 배터리(222)와 연결되는 메인 릴레이(221)를 포함하는 배터리부(220); 상기 인렛(210)과 상기 배터리부(220) 사이에 위치하며, 급속 충전 릴레이(231)를 포함하는 파워분배유닛(230); 상기 인렛(210)과 상기 파워분배유닛(230) 사이의 전압을 측정하여 측정전압정보를 생성 및 저장하는 직류변환유닛(240); 및 상기 충전 커넥터(110)가 상기 인렛(210)에 연결되면, 상기 배터리(222)의 이전 충전 단계에서 상기 배터리(222)의 충전 완료 시에 생성된 측정전압정보를 통해 상기 급속 충전 릴레이(231)의 융착 상태를 확인하고 융착 상태에 따라 대응하는 충전 시퀀스에 근거하여 배터리(222)를 충전시키는 차량제어유닛(250)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 직류변환유닛(240)은, 상기 배터리부(220)의 배터리(222)의 충전이 완료되면, 상기 인렛(210)과 상기 파워분배유닛(230) 사이의 전압을 측정하여 측정전압정보를 생성 및 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 차량제어유닛(250)은, 상기 직류변환유닛(240)으로부터 실시간으로 측정전압정보를 수신하고, 상기 수신된 측정전압정보로부터 상기 급속 충전 릴레이(231)의 융착 상태를 확인하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 차량제어유닛(250)은, 상기 급속 충전 릴레이(231)가 융착 상태인 것으로 확인되면, 보상 충전 시퀀스에 따라 상기 메인 릴레이(221)를 온 또는 오프 제어하고, 그렇지 않으면 기본 충전 시퀀스에 따라 상기 메인 릴레이(221) 및 상기 급속 충전 릴레이(231)를 온 또는 오프 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 차량제어유닛(250)은, 상기 보상 충전 시퀀스에 따라, 충전 커넥터(110)의 잠금 상태에서 상기 메인 릴레이(221)를 온 제어하고, 상기 배터리(222)의 DC 링크 전압을 확인하여 상기 DC 링크 전압이 상기 배터리 전압과 같아지면 상기 메인 릴레이(221)를 오프 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 차량제어유닛(250)은, 상기 메인 릴레이(221)를 오프 제어한 이후에 충전 스테이션(100)의 충전 릴레이(120)의 절연 검사를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 차량제어유닛(250)은, 상기 충전 스테이션(100)의 충전 릴레이(120)의 절연 검사가 완료되면, 상기 메인 릴레이(221)를 온 제어하여 상기 배터리부(220)의 배터리(222)의 충전을 개시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 차량제어유닛(250)은, 상기 급속 충전 릴레이(231)가 융착 상태가 아닌 것으로 확인되면, 기본 충전 시퀀스에 따라, 상기 충전 스테이션(100)의 충전 릴레이(120)의 절연 검사를 수행한 이후에 상기 메인 릴레이(221) 및 상기 급속 충전 릴레이(231)를 온 제어하여 상기 배터리부(220)의 배터리(222)의 충전을 개시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템은 전기차량의 충전 시 급속 충전 릴레이가 융착된 경우에도 전기차량 및 또는 충전 스테이션의 손상 없이 충전이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템의 블록구성도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 급속 충전 릴레이의 융착을 설명하기 위한 예시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템의 급속충전방법의 흐름도
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구성될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우만이 아니라, 다른 부분을 통해 “간접적으로 연결”되는 경우도 포함하여 어떤 부분이 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템의 블록구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템은 전기차량의 배터리를 충전시키기 위한 충전 커넥터(110) 및 충전 릴레이(120)를 포함하는 충전 스테이션(100)과 상기 충전 스테이션(100)의 충전 커넥터(110)와 연결되는 인렛(210)을 포함하며, 상기 충전 커넥터(110)가 상기 인렛(210)에 연결되면 급속 충전 릴레이의 융착 상태를 확인하여 상기 급속 충전 릴레이의 융착 상태에 따라 대응하는 충전 시퀀스에 근거하여 배터리를 충전시키는 전기차량을 포함해서 구성된다.
또한 상기 전기차량(200)은 배터리(222)를 포함하며, 상기 배터리(222)와 연결되는 메인 릴레이(221)를 포함하는 배터리부(220)와 상기 인렛(210)과 상기 배터리부(220) 사이에 위치하며, 급속 충전 릴레이(231)를 포함하는 파워분배유닛(230)과 상기 인렛(210)과 상기 파워분배유닛(230) 사이의 전압을 측정하여 측정전압정보를 생성 및 저장하는 직류변환유닛(240) 및 상기 충전 커넥터(110)가 상기 인렛(210)에 연결되면, 상기 배터리(222)의 이전 충전 단계에서 상기 배터리(222)의 충전 완료 시에 생성된 측정전압정보를 통해 상기 급속 충전 릴레이(231)의 융착 상태를 확인하고 융착 상태에 따라 대응하는 충전 시퀀스에 근거하여 배터리(222)를 충전시키는 차량제어유닛(250)을 더 포함하여서 구성된다.
상기 배터리(222)는 모터와 같은 차량의 구동 유닛으로 구동 전압을 공급하는 고전압 배터리일 수 있으며, 배터리(222)는 인렛(210)에 충전 커넥터(110)가 연결되면, 충전 스테이션(100)으로부터 공급되는 충전 전압을 이용하여 충전된다.
상기 메인 릴레이(221)는 배터리(222)의 양극에 연결되어 배터리(222)로 입력 또는 출력되는 전류를 단속한다.
상기 급속 충전 릴레이(231)는 상기 메인 릴레이(221)와 인렛(210) 사이에 배치되며, 상기 인렛(210)에 상기 충전 커넥터(110) 연결 시 배터리(222)와 충전 스테이션(100)사이의 전류를 단속한다.
메인 릴레이(221) 및 급속 충전 릴레이(231)는 배터리(222)의 급속충전 시에 온(ON) 상태가 되어, 충전 스테이션(100)로부터 인가되는 충전 전원을 배터리(222)로 전달한다. 이때, 메인 릴레이(221) 및 급속 충전 릴레이(231)는 순차적으로 온(ON) 제어되며, 급속 충전 방식에 따라 메인 릴레이(221) 온(ON) 후 급속 충전 릴레이(231)가 온(ON) 제어되거나, 급속 충전 릴레이(231) 온(ON) 후 메인 릴레이(221)가 온(ON) 제어될 수 있다.
일 예로, 콤보 충전 방식의 경우 메인 릴레이(221) 온(ON) 후 급속 충전 릴레이(231)가 온(ON) 제어될 수 있다. 다른 예로, 차데모(CHAdeMO) 충전 방식 또는 SGS 충전 방식의 경우에는 급속 충전 릴레이(231) 온(ON) 후 메인 릴레이(221)가 온(ON) 제어될 수 있다.
상기 배터리부(220)와 파워분배유닛(230)과 직류변환모듈(240)과 차량제어유닛(250)은 바람직하게 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray)통신 등의 차량 네트워크 통신을 통해 연결될 수도 있다. 이에 한정하지는 않는다.
상기 직류변환유닛(240)은 상기 인렛(210)과 상기 파워분배유닛(230) 사이의 전압을 측정하여 측정전압정보를 생성 및 저장하는데, 상기 배터리부(220)의 배터리(222)의 충전이 완료될 때마다, 상기 인렛(210)과 상기 파워분배유닛(230) 사이의 전압을 측정하여 측정전압정보를 생성 및 저장한다.
차량제어유닛(250)은 배터리부(220)의 배터리(222)의 급속충전을 위해 충전 커넥터(110)가 인렛(210)에 연결되면, 급속 충전 릴레이(231)의 융착 상태를 확인하는데, 상기 배터리(222)의 이전 충전 단계에서 상기 배터리(222)의 충전 완료 시에 생성된 측정전압정보를 통해 상기 급속 충전 릴레이(231)의 융착 상태를 확인하고 융착 상태에 따라 대응하는 충전 시퀀스에 근거하여 배터리(222)를 충전시키도록 제어한다.
또한, 아울러 상기 차량제어유닛(250)은 상기 직류변환유닛(240)으로부터 실시간으로 측정전압정보를 수신하고, 상기 수신된 측정전압정보로부터 상기 급속 충전 릴레이(231)의 융착 상태를 확인할 수도 있다.
이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템을 통한 차량의 급속충전방법에 대해서 도 3을 통해서 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템을 통한 급속충전방법의 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템을 통한 급속충전방법은 먼저 전기차량(200)의 차량제어유닛(250)은 인렛(210)에 충전 커넥터(110)가 연결되면(S10), 이전 단계의 급속충전 시 직류변환모듈(240)에 저장된 측정전압정보를 확인한다. (S20)
상기 단계(S20)를 통해 급속 충전 릴레이(231)가 융착된 것으로 확인되면(S30), 차량제어유닛(250)은 보상 충전 시퀀스에 따라 배터리 충전을 제어한다. 급속 충전 릴레이(231)가 융착되었다는 것은 도 2와 같은 상태를 의미한다. 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 급속 충전 릴레이의 융착을 설명하기 위한 예시도이다.
즉, 차량제어유닛(250)은 충전 커넥터(110)의 잠금 상태에서 메인 릴레이(221)를 온(ON) 제어하고(S40), 이 후 배터리부(200)의 DC 링크 전압을 확인한다. (S50)
메인 릴레이(221)가 온(ON) 되면 DC 링크 전압이 상승하게 되고, 차량제어유닛(250)은 DC 링크 전압이 배터리(222)의 전압과 같아지면(S60), 메인 릴레이(221)를 오프 제어한다. (S70) 여기서, 차량제어유닛(250)은 DC 링크 전압이 배터리(222)과 정확히 일치하지 않더라도 배터리(222) 전압으로부터 일정 범위 내에 도달하면 메인 릴레이(221)를 오프 제어할 수도 있다.
다음으로 차량제어유닛(250)은 차량측 절연검사를 하고, 충전 스테이션(100)은 충전 스테이션(100)의 절연검사를 수행한다. (S80) 상기 단계(S80)는 충전 개시 전에 충전 스테이션(100) 자체의 절연저항 검사를 수행하는 것이다. 이를 위해, 차량제어유닛(250)은 충전 스테이션(100)에 500V 내외의 전압이 인가되도록 한 상태에서 누설전류를 측정함으로써 충전 스테이션(100)의 절연저항을 검사할 수 있다.
다음으로 충전 스테이션(100)의 절연 검사가 완료되면, 차량제어유닛(250)은 메인 릴레이(221)를 온(ON) 제어하고 배터리(222)의 급속충전을 시작한다. (S90)
한편, 상기 단계(S30)에서 급속 충전 릴레이(231)가 융착되지 않은 것으로 확인되면, 차량제어유닛(250)은 기본 충전 시퀀스에 따라 배터리 충전을 제어한다.
즉, 상기 충전 스테이션(100)의 충전 릴레이(120)의 절연 검사를 수행하고, (S100) 절연 검사가 완료되면 상기 메인 릴레이(221) 및 상기 급속 충전 릴레이(231)를 온(ON) 제어하여 상기 배터리부(220)의 배터리(222)의 급속충전을 시작한다. (S110)
따라서, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 급속충전 제어 시스템을 통해서 사용자는 전기차량의 충전 시 급속 충전 릴레이가 융착된 경우에도 전기차량 및 또는 충전 스테이션의 손상 없이 전기차량을 충전할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시 적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시 예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 충전 스테이션
110 : 충전 커넥터
120 : 충전 릴레이
200 : 전기차량
210 : 인렛
220 : 배터리부
221 : 메인 릴레이
222 : 배터리
230 : 파워분배유닛
231 : 급속 충전 릴레이
240 : 직류변환모듈
250 : 차량제어유닛

Claims (9)

  1. 전기차량의 배터리를 충전시키기 위한 충전 커넥터(110) 및 충전 릴레이(120)를 포함하는 충전 스테이션(100); 및
    상기 충전 스테이션(100)의 충전 커넥터(110)와 연결되는 인렛(210)을 포함하며, 상기 충전 커넥터(110)가 상기 인렛(210)에 연결되면 급속 충전 릴레이의 융착 상태를 확인하여 상기 급속 충전 릴레이의 융착 상태에 따라 대응하는 충전 시퀀스에 근거하여 배터리를 충전시키는 전기차량(200);
    을 포함하되,
    상기 전기차량은,
    배터리(222)를 포함하며, 상기 배터리(222)와 연결되는 메인 릴레이(221)를 포함하는 배터리부(220);
    상기 인렛(210)과 상기 배터리부(220) 사이에 위치하며, 급속 충전 릴레이(231)를 포함하는 파워분배유닛(230);
    상기 인렛(210)과 상기 파워분배유닛(230) 사이의 전압을 측정하여 측정전압정보를 생성 및 저장하는 직류변환유닛(240); 및
    상기 충전 커넥터(110)가 상기 인렛(210)에 연결되면, 상기 배터리(222)의 이전 충전 단계에서 상기 배터리(222)의 충전 완료 시에 생성된 측정전압정보를 통해 상기 급속 충전 릴레이(231)의 융착 상태를 확인하고 융착 상태에 따라 대응하는 충전 시퀀스에 근거하여 배터리(222)를 충전시키는 차량제어유닛(250);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 급속충전 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직류변환유닛(240)은,
    상기 배터리부(220)의 배터리(222)의 충전이 완료되면, 상기 인렛(210)과 상기 파워분배유닛(230) 사이의 전압을 측정하여 측정전압정보를 생성 및 저장하는 것을 특징으로 하는 차량의 급속충전 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량제어유닛(250)은,
    상기 직류변환유닛(240)으로부터 실시간으로 측정전압정보를 수신하고, 상기 수신된 측정전압정보로부터 상기 급속 충전 릴레이(231)의 융착 상태를 확인하는 것을 특징으로 하는 차량의 급속충전 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량제어유닛(250)은,
    상기 급속 충전 릴레이(231)가 융착 상태인 것으로 확인되면, 보상 충전 시퀀스에 따라 상기 메인 릴레이(221)를 온 또는 오프 제어하고, 그렇지 않으면 기본 충전 시퀀스에 따라 상기 메인 릴레이(221) 및 상기 급속 충전 릴레이(231)를 온 또는 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 급속충전 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차량제어유닛(250)은,
    상기 보상 충전 시퀀스에 따라, 충전 커넥터(110)의 잠금 상태에서 상기 메인 릴레이(221)를 온 제어하고, 상기 배터리(222)의 DC 링크 전압을 확인하여 상기 DC 링크 전압이 상기 배터리 전압과 같아지면 상기 메인 릴레이(221)를 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 급속충전 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차량제어유닛(250)은,
    상기 메인 릴레이(221)를 오프 제어한 이후에 충전 스테이션(100)의 충전 릴레이(120)의 절연 검사를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 급속충전 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차량제어유닛(250)은,
    상기 충전 스테이션(100)의 충전 릴레이(120)의 절연 검사가 완료되면, 상기 메인 릴레이(221)를 온 제어하여 상기 배터리부(220)의 배터리(222)의 충전을 개시하는 것을 특징으로 하는 차량의 급속충전 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차량제어유닛(250)은,
    상기 급속 충전 릴레이(231)가 융착 상태가 아닌 것으로 확인되면, 기본 충전 시퀀스에 따라, 상기 충전 스테이션(100)의 충전 릴레이(120)의 절연 검사를 수행한 이후에 상기 메인 릴레이(221) 및 상기 급속 충전 릴레이(231)를 온 제어하여 상기 배터리부(220)의 배터리(222)의 충전을 개시하는 것을 특징으로 하는 차량의 급속충전 제어 시스템.
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