KR102270373B1 - Charging control apparatus for reducing the destination charging time of the electric car - Google Patents

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Abstract

전기차의 완속 충전 시 부하의 사용 전류량을 고려하여 충전 전류를 공급하는 OBC(On Board Charge)에 충전 전류를 가변적으로 요청함으로써 부하 사용에 의해 완속 충전시간이 증가하는 것을 방지하도록 한 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치에 관한 것으로서, 충전 가능 전류량을 요청하며, 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 제공하고, 공급되는 충전 전류로 배터리를 충전하는 배터리 관리 시스템; 완속 충전 시 고전압 부하의 전류 사용량을 확인하고, 확인한 부하의 전류 사용량과 상기 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 기초로 충전가능 전류량 정보를 가변하여 OBC에 요청하고, 상기 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 OBC에 전달하며, 상기 OBC에서 공급되는 충전 전류를 차량 전압분배 유닛에 전달하는 차량 제어 유닛; 상기 차량 제어 유닛과 연동하여 충전가능 전류량 정보에 따라 충전기로부터 공급되는 교류 전류를 충전용 직류 전류로 변환하여 상기 차량 제어 유닛에 전달하는 상기 OBC; 및 상기 차량 제어 유닛으로부터 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 우선적으로 배터리 관리 시스템으로 전달하고, 나머지 전류를 고전압 부하에 부하 전류로 공급하는 차량 전압분배 유닛을 포함하여 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치를 구현한다.The slow charging time of an electric vehicle is to prevent the slow charging time from increasing due to the use of a load by variably requesting the charging current from the OBC (On Board Charge) that supplies the charging current in consideration of the amount of current used by the load during slow charging of the electric vehicle. A charge control apparatus for shortening, comprising: a battery management system for requesting a chargeable current amount, providing battery pack voltage and SOC information, and charging a battery with the supplied charging current; Check the current usage of the high-voltage load during slow charging, and request the OBC by varying the amount of chargeable current information based on the checked current usage of the load and the amount of chargeable current required by the battery management system, and the battery pack voltage and SOC information a vehicle control unit which transmits to the OBC and transmits the charging current supplied from the OBC to the vehicle voltage distribution unit; the OBC for converting an AC current supplied from a charger into a DC current for charging according to the information on the amount of chargeable current in conjunction with the vehicle control unit and transmitting the converted AC current to the vehicle control unit; and a vehicle voltage distribution unit that preferentially transmits the amount of chargeable current required by the battery management system from the charging current supplied from the vehicle control unit to the battery management system and supplies the remaining current to the high voltage load as a load current. A charging control device is implemented to shorten the slow charging time.

Description

전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치{Charging control apparatus for reducing the destination charging time of the electric car}Charging control apparatus for reducing the destination charging time of the electric car

본 발명은 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치에 관한 것으로, 특히 전기차의 완속 충전 시 부하의 사용 전류량을 고려하여 충전 전류를 공급하는 OBC(On Board Charge)에 충전 전류를 가변적으로 요청함으로써 부하 사용에 의해 완속 충전시간이 증가하는 것을 방지하도록 한 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a charging control device for reducing the slow charging time of an electric vehicle, and in particular, by variably requesting a charging current from an On Board Charge (OBC) that supplies a charging current in consideration of the amount of current used by a load during slow charging of an electric vehicle. It relates to a charging control device for reducing the slow charging time of an electric vehicle to prevent the slow charging time from increasing due to the use of a load.

전기차는 배터리를 충전하기 위해 급속 충전과 완속 충전 장치를 이용한다. Electric vehicles use fast-charging and slow-charging devices to charge their batteries.

완속 충전을 하기 위해서는 현재의 배터리 잔존용량(SOC), 셀 온도에 따른 충전 가능 전류를 계산하는 배터리 관리 시스템(BMS), 교류 전력을 공급하는 완속충전기, 교류 전력을 직류 전류로 변환하여 충전 전류를 공급하는 OBC(On Board Charge), 차량 전력을 제어하는 차량 제어 유닛(VCU: Vehicle Control Unit) 간의 긴밀한 통신이 필요하다.For slow charging, the battery management system (BMS) calculates the chargeable current according to the current battery residual capacity (SOC) and the cell temperature, the slow charger that supplies AC power, and the charging current by converting AC power into DC current. Close communication between On Board Charge (OBC) that supplies and a Vehicle Control Unit (VCU) that controls vehicle power is required.

일반적으로, 완속 충전에서는 OBC에서 배터리 팩의 충전 상태(팩 전압 또는 SOC)에 따라 CP(Constant Power) 또는 CC(Constant Current) 모드로 작동을 한다. 이때, 충전 전류를 차량 전압분배 유닛(PDU: Power Distribution Unit)을 통해 배터리, LDC(Low DC-DC Converter) 및 고전압 부하에 전류가 전달된다. In general, in slow charging, the OBC operates in a CP (Constant Power) or CC (Constant Current) mode according to the state of charge (pack voltage or SOC) of the battery pack. At this time, the charging current is transferred to the battery, the low DC-DC converter (LDC), and the high voltage load through the vehicle voltage distribution unit (PDU).

여기서 배터리 관리 시스템은 배터리의 팩 상태(셀 온도, SOC)에 따라 충전 가능 전류 상한치를 VCU에 전달하고, VCU는 충전 목표 전류를 OBC에 알려준다. OBC는 충전 목표 전류를 기반으로 팩 전압을 고려하여 충전 모드(CC or CP 모드)를 구현한다.Here, the battery management system delivers the upper limit of the chargeable current to the VCU according to the battery's pack state (cell temperature, SOC), and the VCU informs the OBC of the charging target current. OBC implements a charging mode (CC or CP mode) in consideration of the pack voltage based on the charging target current.

전기차의 충전을 제어하는 종래의 기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 3> 에 개시되어 있다.A conventional technique for controlling the charging of an electric vehicle is disclosed in the following <Patent Document 1> to <Patent Document 3>.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 배터리를 포함하고, 배터리의 잔존 용량 정보를 충전 스테이션으로 전송하고, 충전 스테이션으로부터 배터리 잔존 용량 정보에 따라 설정되는 급속 충전 및 완속 충전 모드를 교호하여 배터리를 충전하는 전기 자동차, 전기 자동차로부터 배터리의 잔존 용량 정보를 획득하고, 배터리 잔존 용량 정보에 기초하여 전기 자동차에 배터리 충전 모드를 급속 충전 또는 완속 충전 모드로 실행하는 충전 스테이션을 포함하고, 상기 충전 스테이션은 급속 충전 모드를 실행하기 위한 급속 충전기, 완속 충전 모드를 실행하기 위한 완속 충전기를 포함한다. 이러한 구성을 통해, 배터리의 잔존 용량에 따라서 보다 효율적으로 배터리를 충전할 수 있고, 급속 충전에 비하여 저렴한 비용으로, 완속 충전에 비하여 신속한 충전이 가능해질 수 있다.The prior art disclosed in <Patent Document 1> includes a battery, transmits the remaining capacity information of the battery to the charging station, and charges the battery by alternating the fast charging and slow charging modes set according to the remaining battery capacity information from the charging station. an electric vehicle, comprising: a charging station that acquires battery remaining capacity information from the electric vehicle and executes a battery charging mode in the electric vehicle in a fast charging or slow charging mode based on the remaining battery capacity information, wherein the charging station is a fast charging station A fast charger for executing a charging mode, and a slow charger for executing a slow charging mode. Through this configuration, it is possible to more efficiently charge the battery according to the remaining capacity of the battery, and at a lower cost compared to fast charging, and faster charging than slow charging may be possible.

또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 주차장에 설치된 충전구역에서 복수의 전기 자동차를 충전하기 위하여, 충전부에 복수의 포트를 구비한다. 복수의 포트에는 고속충전유닛, 저속충전유닛, 저고속충전 겸용유닛 중 하나가 구비되며, 사용자의 선택에 따라 고속 또는 저속 충전, 또는 고속충전 후 저속충전으로 전환될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 최적의 충전을 순차적으로 제공하여 주차된 시간에 효율적으로 충전할 수 있고, 충전소요시간을 미리 확인할 수 있도록 하여 충전대기시간을 효과적으로 활용할 수 있도록 한다.In addition, the prior art disclosed in <Patent Document 2> is provided with a plurality of ports in the charging unit in order to charge a plurality of electric vehicles in a charging area installed in a parking lot. The plurality of ports is provided with one of a high-speed charging unit, a low-speed charging unit, and a combined low-speed charging unit, and can be switched to high-speed or low-speed charging, or fast charging and then low-speed charging according to the user's selection. Through this configuration, optimal charging can be provided sequentially, so that it can be efficiently charged during the parked time, and the charging time can be checked in advance so that the charging standby time can be effectively utilized.

또한, <특허문헌 3> 에 개시된 종래기술은 차량 가속 시 모터 어시스트에 필요한 전기 에너지를 공급하고, 감속 또는 엔진 여유 출력 발생 시 모터 회생에 의해 발생한 전기에너지를 저장하는 고전압배터리, 외부에서 공급되는 전원공급장치에서 AC 전원을 공급받고, 고전압배터리를 충전하기 위한 전력을 공급하는 완속 충전기 및 CAN 통신을 이용하여 고전압배터리의 충전 및 방전 정보를 완속 충전기를 통해 전원공급장치에 송수신하는 배터리 제어 시스템을 포함한다. 이러한 구성을 통해, 전기 자동차 및 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리가 저온에서의 충전량이 부족하거나 충전 시간이 길어지는 등의 문제를 해결하기 위하여 배터리의 온도를 상승시켜서 배터리의 충전 시간을 단축하게 된다.In addition, the prior art disclosed in <Patent Document 3> supplies electric energy required for motor assist during vehicle acceleration, and stores electric energy generated by motor regeneration when decelerating or generating excess engine output, a high-voltage battery, externally supplied power It includes a battery control system that receives AC power from the supply device and transmits and receives the charging and discharging information of the high voltage battery to the power supply device through the slow charger using a slow charger and CAN communication that supplies power to charge the high voltage battery. do. Through this configuration, the battery used in electric and hybrid vehicles increases the temperature of the battery to reduce the charging time of the battery by increasing the temperature of the battery in order to solve problems such as insufficient charging amount at low temperature or a long charging time.

대한민국 등록특허 10-1512879(2015.04.10. 등록)(전기 자동차의 충전 시스템)Republic of Korea Patent Registration 10-1512879 (Registered on April 10, 2015) (Charging system for electric vehicles) 대한민국 등록특허 10-1759246(2017.07.12. 등록)(전기 자동차 충전시스템)Republic of Korea Patent Registration 10-1759246 (registered on Jul. 12, 2017) (electric vehicle charging system) 대한민국 등록특허 10-1936465(2019.01.02. 등록)(배터리 충전 시스템 및 방법)Republic of Korea Patent Registration 10-1936465 (Registered on 2019.01.02.) (Battery charging system and method)

그러나 상기와 같은 일반적인 전기차의 충전 제어방법은 완속 충전 시 부하를 사용할 경우 배터리가 요청하는 전류를 100% 공급하지 못하여, 충전 시간이 무부하일 때보다 늘어나는 단점이 있다.However, the charging control method of the general electric vehicle as described above has a disadvantage in that when a load is used during slow charging, 100% of the current requested by the battery cannot be supplied, so that the charging time is increased compared to when there is no load.

즉, 배터리 관리 시스템은 차량의 고전압 전원을 사용하는 부하의 전력을 알지 못하고 단지 배터리에서 충전 가능 전류(상한치) 정보를 차량 제어 유닛에 전달하고, 차량 제어 유닛은 이러한 정보를 EVSE에 전달하는 관계에 있기 때문에, 완속 충전 중 배터리가 요구하는 전류가 100A라고 가정하면, 차량의 고전압 전원을 사용하는 부하가 없을 경우에는 충전기에서는 100A를 배터리에 충전할 수 있지만, 부하를 사용할 경우(부하 사용량 35A) 65A만 충전할 수 있기 때문에 완속 충전 시간은 늘어나게 된다.That is, the battery management system does not know the power of the load using the vehicle's high-voltage power source and only transmits information on the chargeable current (upper limit) from the battery to the vehicle control unit, and the vehicle control unit transmits this information to the EVSE. Therefore, assuming that the current required by the battery during slow charging is 100A, the charger can charge 100A to the battery when there is no load using the vehicle's high voltage power source, but 65A when using a load (load usage 35A) Since it can only be charged, the slow charging time will increase.

또한, 특허문헌으로 언급한 종래기술들도 일반적인 전기차의 충전 제어 방법과 마찬가지로, 충전 중 부하의 사용량을 전혀 고려하지 않은 상태에서 셀 온도나 SOC만을 기준으로 충전을 제어하기 때문에 충전 시 부하 사용량이 증가하면 증가할수록 충전 시간이 늘어나는 단점이 있다.In addition, the conventional technologies mentioned in the patent literature also control the charging based on the cell temperature or SOC without considering the load usage during charging, just like the charging control method of a general electric vehicle, so the load usage during charging is increased. There is a disadvantage that the charging time increases as it increases.

따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 전기차의 충전 제어방법 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 전기차의 완속 충전 시 부하의 사용 전류량을 고려하여 충전 전류를 공급하는 OBC(On Board Charge)에 충전 전류를 가변적으로 요청함으로써 부하 사용에 의해 완속 충전시간이 증가하는 것을 방지하도록 한 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the general problems occurring in the charging control method of an electric vehicle and the related art as described above, and an On Board (OBC) that supplies a charging current in consideration of the amount of current used by a load during slow charging of an electric vehicle. An object of the present invention is to provide a charging control device for shortening the slow charging time of an electric vehicle to prevent the slow charging time from increasing due to the use of a load by variably requesting the charging current to the electric vehicle.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치는, 충전 가능 전류량을 요청하며, 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 제공하고, 공급되는 충전 전류로 배터리를 충전하는 배터리 관리 시스템; 완속 충전 시 고전압 부하의 전류 사용량을 확인하고, 확인한 부하의 전류 사용량과 상기 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 기초로 충전가능 전류량 정보를 가변하여 OBC에 요청하고, 상기 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 OBC에 전달하며, 상기 OBC에서 공급되는 충전 전류를 차량 전압분배 유닛에 전달하는 차량 제어 유닛; 상기 차량 제어 유닛과 연동하여 충전가능 전류량 정보에 따라 충전기로부터 공급되는 교류 전류를 충전용 직류 전류로 변환하여 상기 차량 제어 유닛에 전달하는 상기 OBC; 상기 차량 제어 유닛으로부터 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 배터리 관리 시스템으로 전달하고, 나머지 전류를 부하 전류로 공급하는 차량 전압분배 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the charging control device for reducing the slow charging time of an electric vehicle according to the present invention requests the amount of chargeable current, provides the battery pack voltage and SOC information, and converts the battery to the supplied charging current. battery management system to charge; Check the current usage of the high-voltage load during slow charging, and request the OBC by varying the amount of chargeable current information based on the checked current usage of the load and the amount of chargeable current required by the battery management system, and the battery pack voltage and SOC information a vehicle control unit which transmits to the OBC and transmits the charging current supplied from the OBC to the vehicle voltage distribution unit; the OBC for converting an AC current supplied from a charger into a DC current for charging according to the information on the amount of chargeable current in conjunction with the vehicle control unit and transmitting the converted AC current to the vehicle control unit; and a vehicle voltage distribution unit configured to transmit the amount of chargeable current required by the battery management system from the charging current supplied from the vehicle control unit to the battery management system and supply the remaining current as a load current.

또한, 본 발명에 따른 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어방법은, (a) 전기차의 충전을 제어하는 차량 제어 유닛에서 완속 충전이 발생하면, 배터리 관리 시스템으로부터 충전 가능 전류량과 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 전달받고, 고전압 부하의 전류 사용량을 확인하는 단계; (b) 상기 차량 제어 유닛에서 확인한 부하의 전류 사용량과 상기 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 기초로 충전가능 전류량 정보를 산출하는 단계; (c) 상기 차량 제어 유닛에서 산출한 충전가능 전류량 정보와 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 OBC에 전달하고, 상기 OBC에서 공급되는 충전 전류를 차량 전압분배 유닛에 전달하는 단계; (d) 상기 차량 전압분배 유닛에서 전달되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 배터리 관리 시스템으로 전달하고, 나머지 전류를 고전압 부하 전류로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the charging control method for reducing the slow charging time of an electric vehicle according to the present invention comprises: (a) when slow charging occurs in the vehicle control unit that controls the charging of the electric vehicle, the amount of chargeable current and the battery pack voltage and receiving the SOC information and checking the current usage of the high voltage load; (b) calculating the amount of chargeable current information based on the amount of current used by the load checked by the vehicle control unit and the amount of chargeable current required by the battery management system; (c) transmitting information on the amount of chargeable current calculated by the vehicle control unit, battery pack voltage, and SOC information to the OBC, and transmitting the charging current supplied from the OBC to the vehicle voltage distribution unit; (d) transferring the amount of chargeable current required by the battery management system from the charging current delivered from the vehicle voltage distribution unit to the battery management system, and supplying the remaining current as a high voltage load current.

상기에서 (b)단계는 고전압 부하의 전류 사용량과 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 가산하여 충전가능 전류량 정보를 산출하는 것을 특징으로 한다.In the step (b), it is characterized in that the amount of chargeable current information is calculated by adding the amount of current used in the high voltage load and the amount of chargeable current required by the battery management system.

상기에서 (d)단계는 차량 전압분배 유닛에서 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 우선적으로 배터리 관리 시스템으로 전달하고, 나머지 전류를 고전압 부하 전류로 공급해주는 것을 특징으로 한다.In the step (d), the amount of chargeable current required by the battery management system from the charging current supplied from the vehicle voltage distribution unit is first transferred to the battery management system, and the remaining current is supplied as a high voltage load current.

본 발명에 따르면 전기차의 완속 충전 시 부하의 사용 전류량을 고려하여 충전 전류를 공급하는 OBC(On Board Charge)에 충전 전류를 가변적으로 요청함으로써 부하 사용에 의해 완속 충전시간이 증가하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to prevent the slow charging time from increasing due to the use of the load by variably requesting the charging current from the OBC (On Board Charge) that supplies the charging current in consideration of the amount of current used by the load during slow charging of the electric vehicle. There are advantages.

도 1a는 본 발명에 따른 전기차의 무부하시 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치의 구성도,
도 1b는 본 발명에 따른 전기차의 부하 시 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어방법을 보인 흐름도이다.1A is a configuration diagram of a charging control device for reducing slow charging time at no-load of an electric vehicle according to the present invention;
1b is a configuration diagram of a charging control device for reducing slow charging time under load of an electric vehicle according to the present invention;
2 is a flowchart illustrating a charging control method for shortening the slow charging time of an electric vehicle according to the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a charging control device for reducing the slow charging time of an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치의 구성도로서, 크게 충전 전류를 공급해주는 충전기(10)와 차량(100)으로 구분되며, 차량은 다시 배터리 관리 시스템(BMS)(110), 차량 제어 유닛(VCU)(120), OBC(130) 및 차량 전압분배 유닛(PDU)(140)을 포함한다.1A and 1B are diagrams showing the configuration of a charging control device for reducing the slow charging time of an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, and is divided into a charger 10 and a vehicle 100 that largely supply charging current, the vehicle in turn includes a battery management system (BMS) 110 , a vehicle control unit (VCU) 120 , an OBC 130 and a vehicle voltage distribution unit (PDU) 140 .

상기 배터리 관리 시스템(BMS)(110)은 충전 가능 전류량(예를 들어, 10A)을 요청하며, 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 제공하고, 공급되는 충전 전류로 배터리를 충전하는 역할을 한다.The battery management system (BMS) 110 requests the amount of chargeable current (eg, 10A), provides battery pack voltage and SOC information, and serves to charge the battery with the supplied charging current.

상기 차량 제어 유닛(VCU)(120)은 완속 충전 시 고전압 부하의 전류 사용량을 확인하고, 확인한 부하의 전류 사용량과 상기 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 기초로 충전가능 전류량 정보를 가변하여 OBC(130)에 요청하고, 상기 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 OBC(130)에 전달하며, 상기 OBC(130)에서 공급되는 충전 전류를 차량 전압분배 유닛(140)에 전달하는 역할을 한다.The vehicle control unit (VCU) 120 checks the current usage of the high voltage load during slow charging, and the amount of chargeable current information based on the checked current usage of the load and the amount of chargeable current required by the battery management system 110 It changes and requests the OBC 130 , transmits the battery pack voltage and SOC information to the OBC 130 , and transfers the charging current supplied from the OBC 130 to the vehicle voltage distribution unit 140 . .

상기 OBC(130)는 상기 차량 제어 유닛(120)과 연동하여 충전가능 전류량 정보에 따라 충전기(10)로부터 공급되는 교류 전류를 충전용 직류 전류로 변환하여 상기 차량 제어 유닛(120)에 전달하는 역할을 한다.The OBC 130 works in conjunction with the vehicle control unit 120 to convert the AC current supplied from the charger 10 into a DC current for charging according to the amount of chargeable current information and transmits it to the vehicle control unit 120 . do

또한, 상기 차량 전압분배 유닛(140)은 상기 차량 제어 유닛(120)으로부터 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 배터리 관리 시스템(110)으로 전달하고, 나머지 전류를 부하 전류로 공급하는 역할을 한다. In addition, the vehicle voltage distribution unit 140 transfers the amount of chargeable current required by the battery management system 110 from the charging current supplied from the vehicle control unit 120 to the battery management system 110 , and transfers the remaining current to the battery management system 110 . It serves to supply the load current.

도 1a 및 도 1b에서 참조부호 151 - 153은 고전압 부하를 사용하는 고전압 부하를 의미한다.1A and 1B, reference numerals 151 to 153 denote high voltage loads using high voltage loads.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the charging control device for reducing the slow charging time of an electric vehicle according to the present invention configured as described above will be described in detail as follows.

먼저, 차량에 시동이 걸리면 차량 제어 유닛(120)은 실시간으로 배터리 관리 시스템(110)과 연동하여 충전가능 전류량과 팩 전압 및 SOC를 입력받는다. First, when the vehicle is started, the vehicle control unit 120 interworks with the battery management system 110 in real time to receive the amount of chargeable current, the pack voltage, and the SOC.

즉, 배터리 관리 시스템(BMS)(110)은 차량에 시동이 걸리면 실시간으로 충전 가능 전류량(예를 들어, 10A)을 차량 제어 유닛(120)에 요청하며, 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 검출하여 상기 차량 제어 유닛(120)에 제공한다.That is, when the vehicle is started, the battery management system (BMS) 110 requests the vehicle control unit 120 for the amount of chargeable current (eg, 10A) in real time, detects the battery pack voltage and SOC information, and detects the provided to the vehicle control unit 120 .

상기 차량 제어 유닛(VCU)(120)은 완속 충전이 발생하면, 실시간으로 고전압 부하의 전류 사용량을 확인한다. 여기서 고전압 부하(151 - 153)의 전류 사용량 확인은 직접적으로 각각의 고전압 부하(151 - 153)를 통해 고전압 부하 전류량을 확인하거나, 차량 전압분배 유닛(140)과 연동하여 고전압 부하 전류량을 확인할 수 있다. 이러한 방법 이외에 차량에서 고전압 부하의 전류량을 실시간으로 확인할 수 있는 공지의 방법을 그대로 채택하여 고전압 부하의 사용 전류량을 확인하는 것도 가능하다.When slow charging occurs, the vehicle control unit (VCU) 120 checks the current usage of the high voltage load in real time. Here, to check the current usage of the high voltage loads 151 - 153, check the high voltage load current amount directly through each high voltage load 151 - 153, or check the high voltage load current amount by interworking with the vehicle voltage distribution unit 140. . In addition to this method, it is also possible to check the amount of current used by the high voltage load by adopting a known method for checking the amount of current of the high voltage load in the vehicle in real time.

상기와 같은 방법으로 고전압 부하의 전류량을 확인하여, 고전압 부하가 동작하지 않은 상태이면(무부하 상태), 상기 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량만을 기초로 충전가능 전류량 정보를 산출하여 OBC(130)에 충전 전류를 요청한다. 이와는 달리 고전압 부하가 동작하는 상태이면(부하 상태), 고전압 부하의 전류 사용량과 상기 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 가산하여(충전가능 전류량 + 고전압 부하의 사용 전류량), 그 결과를 충전가능 전류량 정보로 산출하여 OBC(130)에 충전 전류를 요청한다. 즉, 차량 제어 유닛(120)은 완속 충전 시 고전압 부하의 사용 유무를 기초로 충전가능 전류량 정보를 가변하게 된다.By checking the amount of current of the high voltage load in the same way as described above, if the high voltage load is not operating (no load state), the chargeable current information is calculated based on only the amount of chargeable current required by the battery management system 110 and OBC Requests the charging current to 130. On the other hand, if the high-voltage load is in an operating state (load state), the current consumption of the high-voltage load and the amount of chargeable current required by the battery management system 110 are added (chargeable current + used current of the high-voltage load), the result is calculated as the amount of chargeable current information and requests the charging current from the OBC 130 . That is, the vehicle control unit 120 changes the chargeable current amount information based on whether a high voltage load is used during slow charging.

상기 OBC(130)는 상기 차량 제어 유닛(120)으로부터 전달되는 배터리 팩 전압 및 SOC 정보와 충전가능 전류량 정보를 기초로 충전기(10)로부터 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 충전 전류를 생성한다. 그리고 생성한 충전 전류를 차량 제어 유닛(120)에 전달한다. 즉, OBC(13)는 차량 제어 유닛(120)에서 산출되는 충전가능 전류량 정보에 따라 충전 전류를 변경하여 생성하게 된다.The OBC 130 converts the AC current supplied from the charger 10 into a DC current based on the battery pack voltage and SOC information and the chargeable current information transmitted from the vehicle control unit 120 to generate a charging current. . Then, the generated charging current is transferred to the vehicle control unit 120 . That is, the OBC 13 is generated by changing the charging current according to the chargeable current amount information calculated by the vehicle control unit 120 .

상기 차량 제어 유닛(120)은 상기 전달되는 충전 전류를 차량 전압분배 유닛(140)에 전달한다.The vehicle control unit 120 transfers the transferred charging current to the vehicle voltage distribution unit 140 .

상기 차량 전압분배 유닛(140)은 상기 차량 제어 유닛(120)으로부터 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 배터리 관리 시스템(110)으로 전달하고, 나머지 전류를 고전압 부하(151 - 153)에 부하 전류로 공급한다.The vehicle voltage distribution unit 140 transfers the amount of chargeable current required by the battery management system 110 from the charging current supplied from the vehicle control unit 120 to the battery management system 110 , and transfers the remaining current to the high voltage load. (151 - 153) is supplied as a load current.

예컨대, 차량 전압분배 유닛(140)은 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 우선적으로 배터리 관리 시스템(110)으로 전달하고, 나머지 전류를 고전압 부하 전류로 공급해주게 된다.For example, the vehicle voltage distribution unit 140 preferentially transmits the amount of chargeable current required by the battery management system 110 from the supplied charging current to the battery management system 110 , and supplies the remaining current as a high voltage load current. .

이와 같이 본 발명은 전기차에서 완속 충전 시 고전압 부하의 사용 전류량을 실시간으로 검출하고, 검출한 고전압 부하의 사용 전류량에 따라 충전 전류를 가변하여 생성 및 공급함으로써, 완속 충전 시 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 보장할 수 있어, 완속 충전 시에 고전압 부하를 사용하더라도 완속 충전 시간이 늘어나는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.As described above, the present invention detects the amount of current used by the high voltage load in real time during slow charging in an electric vehicle, and generates and supplies the charging current by varying the amount of current used by the detected high voltage load, thereby charging required by the battery management system during slow charging. Since the amount of available current can be guaranteed, it is possible to prevent the slow charging time from increasing even when a high voltage load is used during slow charging.

도 2는 본 발명에 따른 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어방법을 보인 흐름도로서, (a) 전기차의 충전을 제어하는 차량 제어 유닛(120)에서 완속 충전이 발생하면, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 충전 가능 전류량과 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 전달받고, 고전압 부하의 전류 사용량을 확인하는 단계(S11, S21, S31), (b) 상기 차량 제어 유닛(120)에서 확인한 고전압 부하의 전류 사용량과 상기 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 기초로 충전가능 전류량 정보를 산출하고, OBC(130)에 산출한 충전가능 전류량 정보와 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 전달하는 단계(S12, S22, S32), (c) 상기 차량 제어 유닛(120)에서 상기 OBC에서 공급되는 충전 전류를 차량 전압분배 유닛(140)에 전달하는 단계(S13, S23, S33), (d) 상기 차량 전압분배 유닛(140)에서 전달되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 배터리 관리 시스템(110)으로 전달하고, 나머지 전류를 고전압 부하 전류로 공급하는 단계(S14, S24, S34)를 포함한다.2 is a flowchart illustrating a charging control method for reducing the slow charging time of an electric vehicle according to the present invention. (a) When slow charging occurs in the vehicle control unit 120 that controls the charging of the electric vehicle, the battery management system 110 ), receiving the chargeable current amount, battery pack voltage, and SOC information, and checking the current usage of the high voltage load (S11, S21, S31), (b) the current usage of the high voltage load checked by the vehicle control unit 120 and calculating the amount of chargeable current information based on the amount of chargeable current required by the battery management system 110, and transmitting the calculated amount of chargeable current information and the battery pack voltage and SOC information to the OBC 130 (S12, S22, S32), (c) the vehicle control unit 120 transfers the charging current supplied from the OBC to the vehicle voltage distribution unit 140 (S13, S23, S33), (d) the vehicle voltage distribution Transmitting the amount of chargeable current required by the battery management system 110 from the charging current delivered from the unit 140 to the battery management system 110, and supplying the remaining current as a high voltage load current (S14, S24, S34) includes

상기 (b)단계는 고전압 부하의 전류 사용량과 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 가산하여 충전가능 전류량 정보를 산출한다.In the step (b), the amount of chargeable current information is calculated by adding the current consumption of the high voltage load and the amount of chargeable current required by the battery management system.

또한, 상기 (d)단계는 차량 전압분배 유닛(140)에서 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 우선적으로 배터리 관리 시스템(110)으로 전달하고, 나머지 전류를 고전압 부하 전류로 공급해준다.In addition, in step (d), the amount of chargeable current required by the battery management system 110 from the charging current supplied from the vehicle voltage distribution unit 140 is preferentially transferred to the battery management system 110 , and the remaining current is transferred to the high voltage It supplies the load current.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.A charging control method for reducing the slow charging time of an electric vehicle according to the present invention configured as described above will be described in detail as follows.

먼저, 차량에 시동이 걸리면 차량 제어 유닛(120)은 단계 S11, S21, S31과 같이 실시간으로 배터리 관리 시스템(110)과 연동하여 충전가능 전류량(10A)과 팩 전압 및 SOC를 입력받는다. First, when the vehicle is started, the vehicle control unit 120 interworks with the battery management system 110 in real time as in steps S11, S21, and S31 to receive the chargeable current amount 10A, the pack voltage, and the SOC.

즉, 배터리 관리 시스템(BMS)(110)은 차량에 시동이 걸리면 실시간으로 충전 가능 전류량(예를 들어, 10A)을 차량 제어 유닛(120)에 요청하며, 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 검출하여 상기 차량 제어 유닛(120)에 제공한다.That is, when the vehicle is started, the battery management system (BMS) 110 requests the vehicle control unit 120 for the amount of chargeable current (eg, 10A) in real time, detects the battery pack voltage and SOC information, and detects the provided to the vehicle control unit 120 .

상기 차량 제어 유닛(VCU)(120)은 완속 충전이 발생하면, 실시간으로 고전압 부하의 전류 사용량을 확인한다. 여기서 고전압 부하(151 - 153)의 전류 사용량 확인은 직접적으로 각각의 고전압 부하(151 - 153)를 통해 고전압 부하 전류량을 확인하거나, 차량 전압분배 유닛(140)과 연동하여 고전압 부하 전류량을 확인할 수 있다. 이러한 방법 이외에 차량에서 고전압 부하의 전류량을 실시간으로 확인할 수 있는 공지의 방법을 그대로 채택하여 고전압 부하의 사용 전류량을 확인하는 것도 가능하다.When slow charging occurs, the vehicle control unit (VCU) 120 checks the current usage of the high voltage load in real time. Here, to check the current usage of the high voltage loads 151 to 153, check the high voltage load current directly through each high voltage load 151 to 153, or check the high voltage load current by interworking with the vehicle voltage distribution unit 140. . In addition to this method, it is also possible to check the amount of current used by the high voltage load by adopting a known method for checking the amount of current of the high voltage load in the vehicle in real time.

상기와 같은 방법으로 고전압 부하의 전류량을 확인하고, 단계 S12와 같이 고전압 부하가 동작하지 않은 상태이면(무부하 상태), 상기 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량만을 기초로 충전가능 전류량 정보(10A)를 산출하여 OBC(130)에 충전 전류를 요청한다.Check the amount of current of the high voltage load in the same way as described above, and if the high voltage load is not operating (no load state) as in step S12, chargeable current amount information based only on the amount of chargeable current required by the battery management system 110 (10A) is calculated and the charging current is requested from the OBC 130 .

이와는 달리 고전압 부하가 동작하는 상태이면(부하 상태), 단계 S22, S23과 같이 고전압 부하의 전류 사용량과 상기 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 가산하여(충전가능 전류량 + 고전압 부하의 사용 전류량), 그 결과를 충전가능 전류량 정보로 산출하여 OBC(130)에 충전 전류를 요청한다. 즉, 차량 제어 유닛(120)은 완속 충전 시 고전압 부하의 사용 유무를 기초로 충전가능 전류량 정보를 가변하게 된다. 여기서 고전압 부하 전류 사용량이 5A이면 충전가능 전류량 정보는 15A가 되고, 고전압 부하 전류 사용량이 3A이면 충전가능 전류량 정보는 13A가 된다.On the other hand, if the high-voltage load is in an operating state (load state), as in steps S22 and S23, the current consumption of the high-voltage load and the amount of chargeable current required by the battery management system 110 are added (chargeable current amount + high voltage load) amount of current used), and the result is calculated as information on the amount of chargeable current to request a charge current from the OBC 130 . That is, the vehicle control unit 120 changes the chargeable current amount information based on whether a high voltage load is used during slow charging. Here, if the high voltage load current usage is 5A, the chargeable current information is 15A, and if the high voltage load current usage is 3A, the chargeable current amount information is 13A.

상기 OBC(130)는 단계 S13, S23, S33에서 상기 차량 제어 유닛(120)으로부터 전달되는 배터리 팩 전압 및 SOC 정보와 충전가능 전류량 정보를 기초로 충전기(10)로부터 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 충전 전류(예를 들어, 무부하 시 10A, 5A 부하 시 15A, 3A의 부하 시 13A)를 생성한다. 그리고 생성한 충전 전류를 차량 제어 유닛(120)에 전달한다. 즉, OBC(13)는 차량 제어 유닛(120)에서 산출되는 충전가능 전류량 정보에 따라 충전 전류를 변경하여 생성하게 된다.The OBC 130 converts the AC current supplied from the charger 10 into a DC current based on the battery pack voltage and SOC information and the chargeable current information transmitted from the vehicle control unit 120 in steps S13, S23, and S33. It converts to produce a charging current (eg, 10A at no load, 15A at 5A load, 13A at 3A load). Then, the generated charging current is transferred to the vehicle control unit 120 . That is, the OBC 13 is generated by changing the charging current according to the chargeable current amount information calculated by the vehicle control unit 120 .

상기 차량 제어 유닛(120)은 상기 전달되는 충전 전류를 차량 전압분배 유닛(140)에 전달한다.The vehicle control unit 120 transfers the transferred charging current to the vehicle voltage distribution unit 140 .

상기 차량 전압분배 유닛(140)은 단계 S14, S24, S34에서 상기 차량 제어 유닛(120)으로부터 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량(10A)을 배터리 관리 시스템(110)으로 전달하고, 나머지 전류(5A 또는 3A)를 고전압 부하(151 - 153)에 부하 전류로 공급한다.The vehicle voltage distribution unit 140 transmits the chargeable current amount 10A required by the battery management system 110 from the charging current supplied from the vehicle control unit 120 in steps S14, S24, and S34 to the battery management system 110. ), and the remaining current (5A or 3A) is supplied to the high voltage loads 151 - 153 as a load current.

예컨대, 차량 전압분배 유닛(140)은 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템(110)에서 요구하는 충전가능 전류량을 우선적으로 배터리 관리 시스템(110)으로 전달하고, 나머지 전류를 고전압 부하 전류로 공급해주게 된다.For example, the vehicle voltage distribution unit 140 preferentially transmits the amount of chargeable current required by the battery management system 110 from the supplied charging current to the battery management system 110 , and supplies the remaining current as a high voltage load current. .

이와 같이 본 발명은 전기차에서 완속 충전 시 고전압 부하의 사용 전류량을 실시간으로 검출하고, 검출한 고전압 부하의 사용 전류량에 따라 충전 전류를 가변하여 생성 및 공급함으로써, 완속 충전 시 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 보장할 수 있어, 완속 충전 시에 고전압 부하를 사용하더라도 완속 충전 시간이 늘어나는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.As described above, the present invention detects the amount of current used by the high voltage load in real time during slow charging in an electric vehicle, and generates and supplies the charging current by varying the amount of current used by the detected high voltage load, thereby charging required by the battery management system during slow charging. Since the amount of available current can be guaranteed, it is possible to prevent the slow charging time from increasing even when a high voltage load is used during slow charging.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.Although the invention made by the present inventor has been described in detail according to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and it is common knowledge in the art that various changes can be made without departing from the gist of the present invention. It will be self-evident to those who have

10: 충전기 100: 차량
110: 배터리 관리 시스템(BMS) 120: 차량 제어 유닛(VCU)
130: OBC 140: 차량 전압분배 유닛(PDU)10: charger 100: vehicle
110: battery management system (BMS) 120: vehicle control unit (VCU)
130: OBC 140: vehicle voltage distribution unit (PDU)

Claims (3)

전기차에서 완속 충전시간을 단축하기 위한 충전 제어장치로서,
충전 가능 전류량을 요청하며, 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 제공하고, 공급되는 충전 전류로 배터리를 충전하는 배터리 관리 시스템;
완속 충전 시 고전압 부하의 전류 사용량을 확인하고, 확인한 부하의 전류 사용량과 상기 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 기초로 충전가능 전류량 정보를 가변하여 OBC에 요청하고, 상기 배터리 팩 전압 및 SOC 정보를 OBC에 전달하며, 상기 OBC에서 공급되는 충전 전류를 차량 전압분배 유닛에 전달하는 차량 제어 유닛;
상기 차량 제어 유닛과 연동하여 충전가능 전류량 정보에 따라 충전기로부터 공급되는 교류 전류를 충전용 직류 전류로 변환하여 상기 차량 제어 유닛에 전달하는 상기 OBC; 및
상기 차량 제어 유닛으로부터 공급되는 충전 전류에서 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 우선적으로 배터리 관리 시스템으로 전달하고, 나머지 전류를 고전압 부하에 부하 전류로 공급하는 차량 전압분배 유닛을 포함하고,
상기 차량 제어 유닛은,
고전압 부하가 동작하지 않은 무부하 상태이면 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량만을 기초로 충전가능 전류량 정보를 산출하여 OBC에 충전 전류를 요청하고,
고전압 부하가 동작하는 부하 상태이면 고전압 부하의 전류 사용량과 배터리 관리 시스템에서 요구하는 충전가능 전류량을 가산하여 OBC에 충전 전류를 요청하는 것을 특징으로 하는 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치.
As a charging control device for reducing slow charging time in an electric vehicle,
a battery management system that requests the amount of chargeable current, provides battery pack voltage and SOC information, and charges the battery with the supplied charge current;
Check the current usage of the high-voltage load during slow charging, change the chargeable current information based on the checked current usage of the load and the chargeable current required by the battery management system and request the OBC, and the battery pack voltage and SOC information a vehicle control unit which transmits to the OBC and transmits the charging current supplied from the OBC to the vehicle voltage distribution unit;
the OBC for converting an AC current supplied from a charger into a DC current for charging according to the information on the amount of chargeable current in conjunction with the vehicle control unit and transmitting the converted AC current to the vehicle control unit; and
a vehicle voltage distribution unit that preferentially transmits the amount of chargeable current required by the battery management system from the charging current supplied from the vehicle control unit to the battery management system, and supplies the remaining current to the high voltage load as a load current,
The vehicle control unit,
If the high voltage load is in a no-load state, the battery management system calculates the amount of chargeable current information based on only the amount of chargeable current required by the battery management system
A charging control device for reducing the slow charging time of an electric vehicle, characterized in that when the high-voltage load is in an operating load state, the charging current is requested from the OBC by adding the current consumption of the high-voltage load and the amount of chargeable current required by the battery management system.
 청구항 1에서, 완속 충전 시 고전압 부하의 전류 사용량을 확인하는 차량 제어 유닛은
직접적으로 각각의 고전압 부하를 통해 고전압 부하 전류량을 확인하거나, 차량 전압분배 유닛과 연동하여 고전압 부하 전류량을 확인하는 것을 특징으로 하는 전기차의 완속 충전시간 단축을 위한 충전 제어장치.
The method according to claim 1, The vehicle control unit for checking the current usage of the high voltage load during slow charging
A charging control device for reducing the slow charging time of an electric vehicle, characterized in that the high voltage load current is directly checked through each high voltage load or the high voltage load current is checked in conjunction with the vehicle voltage distribution unit.
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