KR102335641B1 - 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법 - Google Patents

차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 발명은 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법에 관한 것으로, 전력 충전 장치는 역률 조정부와, 상기 역률 조정부와 전기적으로 연결되는 DC/DC 컨버터를 포함하는 충전부 및 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부에 따라서 상기 충전부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하고, 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 동작하도록 제어할 수 있다.

Description

차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법{A vehicle, a charger for the vehicle, a system for charging the vehicle and a method of controlling the vehicle}
차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법에 관한 것이다.
차량은, 도로나 선로를 주행하면서 목적지까지 이동 가능한 장치를 의미한다. 통상적으로 차량은, 차체에 설치된 하나 이상의 차륜의 회전 구동에 의해 목적지로 이동할 수 있다. 이와 같은 차량으로는, 예를 들어, 삼륜 또는 사륜 자동차나, 모터사이클 등의 이륜 자동차나, 건설 기계나, 이동 가능하게 마련된 로봇이나, 자전거나 또는 선로 상에 배치된 레일 위에서 주행하는 열차 등이 있다.
종래의 차량은, 가솔린이나 디젤과 같은 화석 연료를 연소시켜 획득한 열 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 획득한 동력을 이용하여 차륜을 회전시킴으로써 도로나 선로를 주행하는 것이 통상적이었다. 근자에는, 차량은 화석 연료의 연소가 아닌 차량 내에 배터리에 충전된 전기 에너지를 이용하여 차륜의 회전에 필요한 동력을 얻을 수도 있다. 이와 같이 전기 에너지를 이용하여 동력을 획득하는 차량을 전기 자동차라고 한다.
이와 같은 전기 자동차로는, 예를 들어, 오직 전기 에너지만을 이용하여 동력을 획득하는 통상적인 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)나, 화석 연료의 연소에 따른 열 에너지와 전기 에너지 양자를 모두 이용하여 동력을 획득하는 하이브리드 전기 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)나, 또는 화석 연료의 연소에 따른 열 에너지와 전기 에너지 양자를 모두 이용하되 외부에서 전기 에너지를 공급받아 내장된 축전지에 충전 가능한 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 등이 있다. 하이브리드 전기 자동차는, 모터의 동작 정도에 따라서 마이크로 하이브리드 전기 자동차(Micro HEV), 소프트 하이브리드 전기 자동차(Soft HEV) 또는 풀 하이브리드 전기 자동차(Full HEV) 등이 있다.
전력 공급 장치에서 공급되는 전력에 따라서 적절하고 효율적인 충전이 가능한 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법이 제공된다.
전력 충전 장치는, 역률 조정부와, 상기 역률 조정부와 전기적으로 연결되는 DC/DC 컨버터를 포함하는 충전부 및 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부에 따라서 상기 충전부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하고, 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 미리 정의된 범위로 단계적으로 변경시키고, 상기 역률 조정부의 출력 전압이 변경될 때마다 상기 충전부에서 출력되는 전력에 대한 정보를 획득할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 충전부에서 출력되는 최대의 전력에 대응하는 전기적 신호의 전압을 목표 전압으로 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 역률 조정부에 제어 신호를 전송하여 상기 역률 조정부의 출력 전압을 상기 목표 전압으로 설정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되지 않은 경우, 가변 맵을 이용하여 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 설정할 수 있다.
상기 제어부는, 외부의 전력 공급 장치로부터 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 전달 받을 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 기초로 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부를 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보와, 상기 충전부의 정격 전류 또는 정격 전력을 비교하고, 비교 결과에 따라서 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부를 결정할 수 있다.
차량은, 역률 조정부와, 상기 역률 조정부와 전기적으로 연결되는 DC/DC 컨버터를 포함하는 충전부 및 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부에 따라서 상기 충전부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있으며, 상기 제어부는, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하고, 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 동작하도록 제어할 수 있다.
차량 충전 시스템은, 전력 공급 장치 및 상기 전력 공급 장치에서 제공되는 전력에 따라 충전되는 축전지를 포함하는 차량을 포함하되, 상기 차량은, 역률 조정부와, 상기 역률 조정부 및 상기 축전지 사이에 마련되고 상기 역률 조정부 및 상기 축전지와 전기적으로 연결되는 DC/DC 컨버터를 포함하는 충전부 및 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부에 따라서 상기 충전부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하고, 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 동작하도록 제어할 수 있다.
충전부를 포함하는 차량의 제어 방법에 있어서, 차량의 제어 방법은, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부를 판단하는 단계, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 충전부의 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하는 단계 및 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 제어되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전부의 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하는 단계는, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 미리 정의된 범위로 단계적으로 변경시키고, 상기 역률 조정부의 출력 전압이 변경될 때마다 상기 충전부에서 출력되는 전력에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전부의 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하는 단계는, 상기 충전부에서 출력되는 최대의 전력에 대응하는 전기적 신호의 전압을 목표 전압으로 결정하는 단계를 더 포함 가능하다.
상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 제어되는 단계는, 상기 역률 조정부의 출력 전압이 상기 목표 전압으로 설정되는 단계를 더 포함할 수 있다.
차량의 제어 방법은, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되지 않은 경우, 가변 맵을 이용하여 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
차량의 제어 방법은, 상기 차량이, 외부의 전력 공급 장치로부터 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 전달 받는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부를 판단하는 단계는, 상기 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 기초로 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 기초로 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부를 결정하는 단계는, 상기 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보와, 상기 충전부의 정격 전력을 비교하는 단계 및 비교 결과에 따라서 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법에 의하면, 전력 공급 장치에서 공급되는 전력에 따라서 적절하고 효율적으로 차량이 충전되는 장점을 얻을 수 있다.
상술한 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법에 의하면, 전력 충전 장치에 입력되는 전력 또는 전류가 상대적으로 낮은 경우에도 효율적으로 차량이 충전될 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.
상술한 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법에 의하면, 차량의 전비를 향상함과 동시에 고전압 축전지의 충전 시간이 단축되는 효과를 얻을 수도 있다.
도 1은 차량 충전 시스템의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 차량 및 전력 충전 장치의 일 실시예에 대한 제어 블록도이다.
도 3은 전력 충전 장치의 일 실시예에 대한 블록도이다.
도 4는 제어부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 가변 맵의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 DC 링크 전압 변경을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 DC 링크 전압 변경의 일례를 도시한 그래프이다.
도 8은 관측되는 출력 전력의 일례를 도시한 그래프이다.
도 9는 DC 링크 전압 변경의 다른 일례를 도시한 그래프이다.
도 10은 차량의 제어 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
이하 명세서 전체에서 동일 참조 부호는 특별한 사정이 없는 한 동일 구성요소를 지칭한다. 이하에서 사용되는 '부'가 부가된 용어는, 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라 '부'가 하나의 부품으로 구현되거나, 하나의 '부'가 복수의 부품들로 구현되는 것도 가능하다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 어떤 부분과 다른 부분에 따라서 물리적 연결을 의미할 수도 있고, 또는 전기적으로 연결된 것을 의미할 수도 있다.
또한, 어떤 부분이 다른 부분을 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분 이외의 또 다른 부분을 제외하는 것이 아니며, 설계자의 선택에 따라서 또 다른 부분을 더 포함할 수 있음을 의미한다.
제 1 이나 제 2 등의 용어는 하나의 부분을 다른 부분으로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 특별한 기재가 없는 이상 이들이 순차적인 표현을 의미하는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
이하 도 1 내지 도 9를 참조하여 차량 및 전력 충전 장치의 일 실시예에 대해서 설명한다.
도 1은 차량 충전 시스템의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바를 참조하면, 차량 충전 시스템(1)은, 차량(2) 및 차량(2)의 내부에 설치된 축전지(70)에 필요한 전력을 공급하는 전력 공급 장치(80)를 포함할 수 있다.
차량(10)은, 도로나 선로 등을 주행 가능한 장치이다. 차량(10)은, 통상적으로 이용되는 사륜 자동차를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서, 차량(10)은, 사륜 자동차 이외에도 이륜 자동차, 건설 기계, 로봇 또는 열차 등을 포함하는 것도 가능하다.
차량(10)은, 전기 에너지를 이용하여 구동 모터(77)의 동작에 따라 동력을 획득하고, 획득한 동력을 이용하여, 차량(10)에 장착된 차륜(13)을 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 차량(10)은 주행 가능하게 된다.
차량(10)은, 예를 들어, 통상적인 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 및 플러그-인 하이브리드 전기 자동차 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 플러그-인 하이브리드 전기 자동차는, 차량(10)에 내장된 구동 모터(77)의 사용 정도에 따라서, 마이크로 플러그-인 하이브리드 전기 자동차, 소프트 플러그-인 하이브리드 전기 자동차 및 풀 플러그-인 하이브리드 전기 자동차 중 어느 하나일 수 있다.
도 1에 도시된 바를 참조하면, 차량(10)은, 차량(10)의 외관을 형성하는 차체(11)와, 차체(11) 내부에 설치되고 전기 에너지를 동력 에너지로 변환하는 구동 모터(77)와, 전기 에너지를 축적하고 필요에 따라서 구동 모터(77)에 전기 에너지를 공급하는 축전지(70)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 차량(10)에는 휘발유나 경유와 같은 화석 연료의 연소 에너지를 동력 에너지로 변환하는 엔진(미도시)이 더 마련될 수도 있다.
차체(11)의 외면에는, 차량(10) 외부의 전력 공급 장치(80)로부터 축전지(70)에 축전될 전기적 에너지를 공급받는 전력 수신부(15)가 형성될 수 있다. 전력 수신부(15)는, 실시예에 따라서, 차체(11)의 외면의 적어도 하나의 지점에 설치 가능하다. 예를 들어, 전력 수신부(15)는, 차량의 전방 펜더 또는 후방 펜더에 형성될 수도 있다. 또한, 전력 수신부(15)는, 차체(11) 전면에 형성되되, 차체(11)와 결합되어 마련된 보닛의 전방에 설치될 수도 있다. 뿐만 아니라, 설계자의 임의적 선택에 따라서, 전력 수신부(15)는 차체(11) 외면의 다양한 지점에 설치 가능하다.
전력 수신부(15)는, 단자부(16)를 외부에 노출하거나 또는 폐쇄하기 위해 개폐 가능한 개폐부(17)와, 전력 공급 케이블90)의 일 말단에 형성된 전력 공급 커넥터(91)가 결합 및 이탈 가능한 단자부(16)를 포함할 수 있다.
단자부(16)는, 전력 공급 커넥터(91)가 삽입 장착 가능한 삽입 홈(16a)과, 삽입 홈(16a) 내측에 마련된 적어도 하나의 연결 핀(16b)을 포함할 수 있다. 전력 공급 커넥터(91)가 삽입 홈(16a)에 장착되면, 적어도 하나의 연결 핀(16b)은 전력 공급 커넥터(91)의 홀(미도시)에 삽입되어, 적어도 하나의 연결 핀(16b)과 전력 공급 커넥터(91)는 전기적으로 연결될 수 있게 된다. 이에 따라 차량(10)은 외부의 전력 공급 장치(80)와 전기적으로 연결된다.
필요에 따라서, 삽입 홈(16a) 및 연결 핀(16b)를 외부의 자극으로부터 안전하게 보호할 수 있도록, 단자부(16)는 삽입 홈(16a)을 개폐하는 적어도 하나의 덮개(16c)를 더 포함할 수도 있다.
연결 케이블(90)은, 차량(10)과 전력 공급 장치(80)를 전기적으로 연결하여, 전력 공급 장치(80)가 제공하는 전류를 차량(10)으로 전달할 수 있다. 연결 케이블(90)은, 일 말단은 차량(10)의 삽입 홈(16a)에 장착 및 이탈 가능한 커넥터(91)가 형성된다. 연결 케이블(90)은 타 말단은 전력 공급 장치(80)에 고정되어 마련된다.
전력 공급 장치(80)는, 차량(10)의 동작에 필요한 전력을 차량(10)에 공급할 수 있도록 마련된다. 전력 공급 장치(80)는, 연결 케이블(90)을 통하여 차량(10)에 전류를 공급하고, 차량(10)의 배터리(90)는 공급된 전류에 의해 충전된다.
전력 공급 장치(80)는, 외부의 상용 전원으로부터 필요한 전기 에너지를 공급받고, 공급 받은 전기 에너지를 차량(10)에 제공할 수 있다. 이 경우, 외부의 상용 전원은 교류 전원일 수도 있고 직류 전원일 수도 있다. 전력 공급 장치(80)는, 차량(10)에 교류 전류를 제공할 수도 있고, 또는 직류 전류를 제공할 수도 있다.
전력 공급 장치(80)는, 실시예에 따라서, 상용 전원으로부터 공급된 전기적 신호의 전압 및/또는 전류를 유지하거나 또는 변경하여 출력할 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 전력 공급 장치(80)는 필요에 따라 차량(10)에 충전되는 전력량을 측정하거나, 차량(10)의 충전 개시 여부나 충전 정도 등에 대한 정보를 사용자에게 제공 가능하도록 설계될 수도 있다.
실시예에 따라서, 전력 공급 장치(80)는, 완속 충전기 및 급속 충전기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전력 공급 장치(80)는, 실시예에 따라서, 전기적 차량 공급 장치(EVSE, electric vehicle supply equipment)를 포함할 수 있으며, 전기적 차량 공급 장치는 차량(10)이 충전을 위해 주차 또는 정차 가능하도록 마련된 구역의 주변에 설치된 것일 수 있다.
전기적 차량 공급 장치는, 설계에 따라서 상이한 전력 또는 전류를 차량(10)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 전기적 차량 공급 장치의 허용 가능 전력은, 설계에 따라서, 차량(10) 내에 설치된 충전부(21)가 출력할 수 있는 최대 전력이나 정격 전력보다 더 높을 수도 있고 또는 더 낮을 수도 있다. 이에 따라 차량(10)은 전기적 차량 공급 장치에 따라서 상이한 전력을 공급받게 된다.
실시예에 따라서, 전력 공급 장치(80)는, 인 케이블 컨트롤 박스(ICCB, In-Cable Control Box)를 포함할 수도 있다. 인 케이블 컨트롤 박스는, 가정용 상용 전원을 이용하여 차량(10)을 충전할 수 있는 휴대용 충전기 제어 장치를 의미한다. 대체적으로, 인 케이블 컨트롤 박스는 허용 가능 전력이 충전부(21)가 출력할 수 있는 최대 전력이나 정격 전력보다 낮다.
도 2는 차량 및 전력 충전 장치의 일 실시예에 대한 제어 블록도이다.
도 2에 도시된 바를 참조하면, 보다 구체적으로, 차량(10)은, 외부의 전력 공급 장치(80)로부터 공급되는 전류가 차량(10) 내로 진입하는 전력 수신부(15)와, 전력 수신부(15)와 전기적으로 연결된 충전부(21)와, 충전부(21)와 전기적으로 연결된 축전지(70)를 포함할 수 있다. 전력 수신부(15)와, 충전부(21)와, 축전지(70)는 적어도 하나의 회로 또는 도선을 통해 상호 직간접적으로 연결된다.
전력 수신부(15)는, 상술한 바와 같이, 전력 공급 커넥터(8a)와 단자부(5)의 결합에 따라, 전력 공급 장치(80)로부터 전류를 공급받고, 공급받은 전류를 적어도 하나의 회로나 도선을 통해 충전부(21)로 전달한다.
실시예에 따라서, 전력 수신부(15)를 통해 전달되는 전류의 일부는 제어부(40)로도 전달 가능하다. 제어부(40)는 전력 수신부(15)로부터 전달되는 전류를 기초로 차량(10)에 전력이 공급되고 있음을 판단하고, 판단 결과에 따라서 충전부(21) 등을 제어할 수 있다.
충전부(21)는, 전력 수신부(15)로부터 전류를 전달 받고, 전달 받은 전류를 다양하게 변환하여 축전지(70)로 전달한다. 예를 들어, 충전부(21)는, 충전부(21)에 인가된 교류 전류를 직류 전류로 변환하거나, 역률을 개선할 수 있도록 하거나, 또는 인가된 전압을 변경시켜 소정 크기의 전압을 출력하도록 할 수 있다. 이에 따라 축전지(70)가 충전될 수 있도록 할 수도 있다.
충전부(21)는, 전달된 제어 파일럿 신호(CP signal, Control Pilot Signal)를 기초로 서로 상이한 모드로 동작하도록 마련될 수도 있다. 제어 파일럿 신호는 전력 공급 장치(80)가 공급할 수 있는 전력 또는 전류(즉, 전력 공급 장치(80)의 허용 가능 전력 또는 허용 가능 전류)의 최대 값에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 충전부(21)는, 전력 공급 장치(80)의 허용 가능 전력 또는 허용 가능 전류에 따라 모드를 변경하며 동작하게 된다. 충전부(21)의 모드 변경 동작은, 충전부(21) 자체의 동작에 따라 구현될 수도 있고, 또는 제어부(40)의 제어에 따라 수행될 수도 있다.
예를 들어, 제어 파일럿 신호에 따라서, 전력 공급 장치(80)가 저 용량의 전기적 차량 공급 장치이거나, 또는 인 케이블 컨트롤 박스이고, 충전부(21)가 출력할 수 있는 최대 전력보다 전력 공급 장치(80)의 허용 가능 전력 또는 허용 가능 전류가 상대적으로 작다면, 충전부(21)는 입력 전류/전력 제한 모드로 동작하게 된다. 입력 전류/전력 제한 모드에서는, 충전부(21)에 입력되거나, 충전부(21) 내부에서 전달되거나, 충전부(21)에서 출력되는 전류 또는 전력은, 입력 전류 한계 또는 입력 전력 한계 내에서 제한되어 동작한다. 다시 말해서, 충전부(21)에 입력되거나, 충전부(21)에 의해 처리되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되게 된다.
또한, 충전부(21)는, 전력 공급 장치(80)가 충전부(21)의 전격 전력/전류 범위를 포함하는 범위의 전력 또는 전류를 공급하는 경우에는, 통상적인 모드로 동작하여, 축전지(70)가 충전되도록 할 수도 있다. 이 경우, 통상적인 모드는, 출력 전류 또는 출력 전력의 한계를 제한하기 위해 설정된 출력 전류/전력 제한 모드를 포함할 수 있다. 출력 전류 또는 출력 전력의 한계는 축전지(70)에 따라 결정된 것일 수 있다.
충전부(21)는, 온 보드 충전기(OBC, On Board Charger)를 이용하여 구현 가능하다. 온 보드 충전기는 완속 충전 시 교류 전원을 승압하고 직류 전원으로 변환하여 차량(10)의 축전지(70)를 충전할 수 있도록 마련된 장치이다.
충전부(21)에 대한 보다 자세한 내용은 후술하도록 한다.
축전지(70)는 차량(10) 내부의 일 공간에 설치되며, 전기 에너지를 축전하고, 필요에 따라 차량(10) 내의 각 부품, 일례로 모터나, 공조 장치나 계기판이나 내비게이션 장치 등과 같이 차량 내부의 각종 장치에 필요한 전력을 공급하도록 마련된다.
축전지(70)는, 예를 들어, 리튬계 축전지, 납 축전지, 니켈-카드뮴 축전지 및 나트륨-염화니켈 축전지 등 다양한 종류의 축전지 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 리튬계 축전지는, 리튬-티타늄 축전지, 리튬-폴리머 축전지, 리튬-이온 축전지 또는 리튬-에어 축전지 등을 포함할 수 있다.
축전지(70)는, 설계자의 선택에 따라서 차량(10) 내부의 다양한 위치에 설치 가능하다. 예를 들어, 축전지(70)는 차량(10)의 하부에 설치될 수도 있고, 보닛의 내측에 설치될 수도 있으며, 뒷좌석의 후방이나 트렁크 리드 내에 설치될 수도 있다. 이외에도 축전지(70)는, 설계자가 고려할 수 있는 다양한 위치에 마련 가능하다.
차량(10)은, 차량(10)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(40)와, 제어부(40)의 동작에 필요한 각종 정보를 기록 가능한 저장부(57)와, 축전지(70)로부터 공급되는 전기 에너지에 따라 동작하는 구동 모터(77)와, 충전부(21)의 출력 전력 및 축전지(70)의 충전 전력 중 적어도 하나를 측정하는 전력 측정부(75)를 더 포함할 수 있다.
제어부(40)는, 차량(10)의 여러 전장 부품의 각종 동작에 대한 제어 신호를 생성하여 이들의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(40)는, 충전부(21), 전력 측정부(75) 및 구동 모터(77) 중 적어도 하나와, 데이터를 송수신할 수 있도록 마련된다. 필요에 따라서, 제어부(40)는 통신부(55)와도 통신 가능하다. 실시예에 따라서, 제어부(40)는 회로나 도선 등을 이용하여 충전부(21), 전력 측정부(75) 및 구동 모터(77) 중 적어도 하나와 통신을 수행할 수도 있고, 또는 각종 무선 통신 네트워크를 이용하여 충전부(21), 전력 측정부(75) 및 구동 모터(77) 중 적어도 하나와 통신을 수행할 수도 있다. 여기서, 무선 통신 네트워크는 블루투스, 와이파이, 캔(CAN), 와이파이 다이렉트, 지그비(Zigbee) 또는 근거리 장 통신(NFC, Near Field Communication) 등의 각종 통신 기술을 이용하여 구현된 것일 수 있다.
제어부(40)는, 프로세서를 이용하여 구현될 수 있다. 프로세서는 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 구현된 것일 수 있다. 하드웨어적으로 구현된 프로세서는, 예를 들어, 중앙 처리 장치(CPU, Central Processing Unit)이나 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, Micro Controller Unit)이나, 또는 전자 제어 장치(ECU, Electronic Control Unit) 등을 포함할 수 있다. 이들을 하나 또는 둘 이상의 반도체 칩 및 관련 부품을 이용하여 구현될 수 있으며, 저장부(57)에 저장되거나 또는 사용자에 의해 입력되는 프로그램이나 데이터를 기초로 상술한 각종 동작에 대한 처리를 수행할 수 있다.
프로세서는, 설계자의 선택에 따라, 차체(11)의 내부 공간의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 프로세서를 구현하기 위한 반도체 칩 및 기판 등은 대시 보드(dash board)와 엔진 룸 사이의 공간에 설치될 수 있다.
저장부(57)는, 데이터를 일시적 또는 비일시적으로 저장 가능하게 마련된다. 저장부(57)는, 제어부(40)와 전기적으로 연결되어, 제어부(40)의 호출에 따라 저장된 데이터를 제어부(40)로 전달하거나, 또는 제어부(40)의 제어에 따라 전달된 데이터를 기록 및 저장할 수 있도록 마련된다.
저장부(57)는, 예를 들어, 자기 디스크 저장 장치, 자기 드럼 저장 장치 또는 반도체 저장 장치 등을 이용하여 구현 가능하다. 반도체 저장 장치는, 예를 들어, 롬(ROM) 또는 램(RAM)을 포함 가능하며, 여기서 램은 디램(DRAM, Dynamic RAM), 에스램(SRAM, Static RAM) 및 에스디램(Synchronous DRAM) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 반도체 저장 장치는, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD, Solid State Drive)나, 에스디카드(SD card, Secure Digital Card)를 포함 하는 것도 가능하다.
저장부(57)는, 일 실시예에 의하면 가변 맵(59)을 저장할 수 있다. 가변 맵(59)은 충전부(21)의 입력 전압 및 출력 전압에 따라서 충전부(21)를 제어할 수 있도록 마련된 설정을 의미한다. 가변 맵(59)은, 일 실시예에 따르면, 충전부(21)의 입력 전압, 출력 전압 및 충전부(21) 내부에서 전달되는 전압, 즉 DC 링크 전압(도 3의 Vdc) 사이의 관계에 대한 정보를 기초로 구현된 것일 수 있다. 가변 맵(59)은, 예를 들어, 매트릭스의 형태로 저장부(57)에 저장될 수도 있다.
가변 맵(59)은, 충전부(21)가 정격 조건 하에서 충전 효율이 최고가 될 수 있도록 설정된 것일 수 있다. 가변 맵(59)이 이와 같이 설정된 이유는, 충전 효율을 측정하기 위한 동작 영역이 다양하고, 또한 통상적인 전기적 차량 공급 장치는 미리 정의된 정격 전력을 차량(10)의 충전부(21)에 공급하기 때문이다.
가변 맵(59)은, 제어부(40)의 호출에 따라 제어부(40)에 제공되고, 제어부(40)는 가변 맵(59)을 기초로 제어 신호를 생성하여 충전부(21)에 전달할 수 있다.
전력 측정부(75)는, 충전부(21)의 출력 말단이나 축전지(70)와 전기적으로 연결되어 충전부(21)의 출력 전력이나 축전지(70)의 충전 전력을 측정할 수 있다. 전력 측정부(75)의 측정 결과는 전기적 신호의 형태로 제어부(40)로 전달될 수 있다.
전력 측정부(75)는, 통상적으로 전력을 측정하기 위해 이용되는 다양한 전력 측정기를 이용하여 구현 가능하다.
구동 모터(77)는, 축전지(70)로부터 전기 에너지를 공급받고, 공급받은 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환한 후, 변환된 기계적 에너지를 차체(1)에 설치된 적어도 하나의 차륜에 전달하고, 적어도 하나의 차륜은 전달된 에너지에 따라서 회전 구동함으로써 차량(10)이 주행할 수 있도록 한다. 실시예에 따라, 구동 모터(77)는 생략될 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 차량(10)은 통신부(55)를 더 포함하는 것도 가능하다.
통신부(55)는, 외부의 통신 가능한 장치, 예를 들어 전력 공급 장치(80)의 통신부(83)와 통신 가능하게 마련될 수 있다. 통신부(55)는, 블루투스, 와이파이, 캔, 지그비, 와이파이 다이렉트, 근거리 장 통신 또는 3GPP, 3GPP2 또는 IEEE 계열의 통신 표준을 이용하는 각종 무선 통신 기술을 기반으로 통신을 수행 가능하게 마련된다.
설계자의 선택에 따라서 통신부(55)는 생략될 수 있다.
도 2에 도시된 바를 참조하면, 전력 공급 장치(80)는, 일 실시예에 있어서, 제어부(81)를 포함할 수 있다. 또한, 전력 공급 장치(80)는, 실시예에 따라 통신부(83) 및 저장부(85)를 더 포함할 수도 있다.
제어부(81)는, 전력 공급 장치(80)의 전반적인 동작을 제어할 수 있도록 마련된다.
제어부(81)는, 제어 파일럿 신호 생성부(82)를 포함할 수 있다. 제어 파일럿 신호 생성부(82)는, 제어 파일럿 신호를 생성할 수 있다. 생성된 제어 파일럿 신호를 차량(10)의 제어부(40)로 전달된다. 이 경우, 제어 파일럿 신호는 연결 케이블(90)을 통해 충전부(21) 또는 제어부(40)로 전달될 수도 있고, 또는 차량(10) 및 전력 공급 장치(80) 각각에 마련된 통신부(55, 83)를 통해 충전부(21) 또는 제어부(40)로 전달될 수도 있다.
제어 파일럿 신호는, 전력 공급 장치(80)가 공급할 수 있는 전력 또는 전류에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 충전부(21) 또는 제어부(40)는 제어 파일럿 신호를 기초로 전력 공급 장치의 허용 가능 전력 또는 허용 가능 전류에 대한 정보를 획득한다.
제어 파일럿 신호 생성부(82)는, 통상적인 제어 파일럿 회로를 이용하여 구현 가능하다.
통신부(83)는, 차량(10)의 통신부(55)와 통신 가능하게 마련되며, 필요에 따라 제어 파일럿 신호를 전파의 형태로 변환하여 제어 파일럿 신호를 차량(10)의 통신부(55)로 전달할 수 있다.
저장부(85)는, 전력 공급 장치(80)의 동작에 필요한 각종 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(85)는, 전력 공급 장치(80)가 공급할 수 있는 전력 또는 전류에 대한 정보를 저장할 수도 있다.
이하 도 3 내지 도 9를 참조하여 전력 충전 장치(20)의 여러 실시예에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 3은 전력 충전 장치의 일 실시예에 대한 블록도이다.
도 3에 도시된 바를 참조하면, 전력 충전 장치(20)는, 충전부(21), 제어부(40) 및 전력 충전부(75)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 충전부(21)는, 노이즈 필터링부(21), 역률 조정부(23) 및 DC/DC 컨버터(26)를 포함할 수 있다. 노이즈 필터링부(21), 역률 조정부(23) 및/또는 DC/DC 컨버터(26)는, 물리적으로 구분되는 것일 수도 있고, 또는 논리적으로 구분되는 것일 수도 있다.
노이즈 필터링부(21)는, 전력 공급 장치(80)로부터 소정의 교류 전류를 전달 받을 수 있다.
노이즈 필터링부(21)는, 일 실시예에 의하면, 전력 수신부(15)로부터 전달된 전류의 노이즈를 제거할 수 있다. 전력 수신부(15)는, 연결 케이블 커넥터(91)를 통해 전력 공급 장치(80)와 직접 연결되어 있기 때문에, 충전부(21)에 인가되는 전류에는 예상하지 않은 노이즈가 존재할 수 있다. 노이즈 필터링부(21)는 이와 같은 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 전류를 역률 조정부(23)로 전달할 수 있다. 노이즈 필터링부(21)는, 예를 들어, EMI 필터(Electro-Magnetic Interference filter)를 이용하여 구현될 수 있다. 노이즈 필터링부(21)는 실시예에 따라 생략 가능하다.
노이즈 필터링부(21)에서 출력된 교류 전류는, 회로 또는 도선을 통하여 역률 조정부(23)에 입력된다. 노이즈 필터링부(21)가 생략된 경우에는, 전력 수신부(15)를 통해 수신된 전류는 직접 또는 간접적으로 역률 조정부(21)에 인가될 수 있다.
역률 조정부(23)는, 역률을 조정하고, 및/또는 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다. 역률 조정부(23)는, 예를 들어, 역률 조정(PFC, Power Factor Correction)을 위한 회로를 이용하여 구현 가능하며, 역률 조정 회로는 수동적 역률 조정(Passive PFC)이나 능동적 역률 조정(Active PFC)을 이용하여 구현될 수 있다.
보다 구체적으로 예를 들어, 역률 조정부(23)는, 적어도 하나의 스위치 소자(24)와, 적어도 하나의 스위치 소자(24)와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 인덕터(25)를 포함하는 회로를 이용하여 구현될 수 있다.
스위치 소자(24)는 제어부(40)의 제어 신호에 따라 동작하여 전압 및 전류의 위상차를 보정할 수 있으며 이에 따라 역률이 조정될 수 있다. 또한, 스위치 소자(24)는 동작에 따라서, 입력 전압(Vin)은 DC 링크 전압(Vdc)으로 변환되어 출력될 수 있다.
스위치 소자(24)는 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다. 트랜지스터는, 접합형 트랜지스터(BJT, Bipolar Junction Transistor), 사이리스터(Thyristor), 전계 효과 트랜지스터(FET, Field-effect transistor) 및 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar mode Transistor) 중 적어도 하나를 이용하여 구현 가능하다. 여기서, 전계 효과 트랜지스터는, 금속 반도체 전계 효과 트랜지스터(MESFET, metal semiconductor field-effect transistor) 또는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등을 포함할 수 있다.
역률 조정부(23)는, 상술한 바 이외에도 다양한 방법으로 설계 및 구현될 수 있다.
역률 조정부(23)에서 출력된 전기적 신호는 DC/DC 컨버터(26)로 전달된다. 이 경우, 전기적 신호는 직류 전류를 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터(26)에는 DC 링크 전압(Vdc)이 인가된다.
DC/DC 컨버터(26)는 입력된 직류 전류의 전압을 변환하여 출력할 수 있다. 다시 말해서, DC/DC 컨버터(26)는 DC/DC 컨버터(26)에 인가된 DC 링크 전압(Vdc)을 승압하거나 변압하여 소정의 전압(Vout, 즉 출력 전압)을 출력할 수 있다.
DC/DC 컨버터(26)는, 복수의 코일(27, 28)을 포함할 수 있으며, 복수의 코일(27, 28)의 사이의 전자기 유도 현상을 이용하여, 축전지(70)에 인가되는 출력 전압(Vout)을 출력한다.
DC/DC 컨버터(26)는, 축전지(70)와 직접적으로 또는 다른 장치를 경유하여 연결되며, 이에 따라 DC/DC 컨버터(26)에서 출력된 전류는 축전지(70)로 전달되고, 축전지(70)는 출력 전압(Vout)에 대응하는 충전 전압에 따라서 충전된다.
DC/DC 컨버터(26) 또는 축전지(70)는 전력 측정부(75)와 전기적으로 연결되도록 마련될 수 있으며, 전력 측정부(75)는 DC/DC 컨버터(26)의 출력 전력 또는 축전지(70)의 충전 전력을 측정할 수 있다. 측정 결과는, 상술한 바와 같이, 제어부(40)로 전달된다.
역률 조정부(23) 및 DC/DC 컨버터(26) 사이에는 적어도 하나의 콘덴서(커패시터, 29)가 마련될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 콘덴서(29)는 역률 조정부(23) 및 DC/DC 컨버터(26)를 연결하는 두 개의 라인 각각에서 분기되고 두 개의 라인을 연결하는 라인 상에 설치될 수 있다. 콘덴서(29)에 인가되는 전압은, DC 링크 전압(Vdc)와 동일하거나 또는 이에 대응하는 값을 갖는다.
도 4는 제어부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바를 참조하면, 제어부(40)는, 신호 입력부(41), 모드 판단부(43), 제1 전압 결정부(45), 제2 전압 결정부(46) 및 신호 생성부(48)를 포함할 수 있다. 신호 입력부(41), 모드 판단부(43), 제1 전압 결정부(45), 제2 전압 결정부(46) 및 신호 생성부(48)는, 물리적으로 구분되는 것일 수도 있고, 또는 논리적으로 구분되는 것일 수도 있다. 물리적으로 구분되는 경우, 신호 입력부(41), 모드 판단부(43), 제1 전압 결정부(45), 제2 전압 결정부(46) 및 신호 생성부(48) 중 적어도 둘은 서로 상이한 회로나 반도체 칩을 이용하여 구현될 수도 있다. 논리적으로 구분되는 경우, 신호 입력부(41), 모드 판단부(43), 제1 전압 결정부(45), 제2 전압 결정부(46) 및 신호 생성부(48)는, 하나의 반도체 칩 또는 회로를 이용하여 구현되는 것도 가능하다.
신호 입력부(41)는, 전력 공급 장치(80)로부터 전력 수신부(15)를 통해 전달되거나, 및/또는 통신부(55)를 통해 전달되는 제어 파일럿 신호를 수신하고, 수신한 신호를 모드 판단부(43)로 전달한다.
모드 판단부(43)는, 수신한 제어 파일럿 신호를 기초로 충전부(21)가 어떠한 동작 모드로 동작할지 여부를 결정할 수 있다.
모드 판단부(43)는 제어 파일럿 신호를 통해 획득하게 되는 전력 공급 장치(80)의 제공 가능한 전력 또는 전류에 대한 정보를 기초로 충전부(21)의 동작 모드를 결정할 수 있다. 구체적으로는, 모드 판단부(43)는 전력 공급 장치(80)가 제공 가능한 전력과 충전부(21)의 정격 전력을 비교하거나, 및/또는 전력 공급 장치(80)가 제공 가능한 전류와 충전부(21)의 정격 전류를 비교하고, 비교 결과를 기초로 충전부(21)의 동작 모드를 결정할 수 있다.
보다 구체적으로, 모드 판단부(43)는 전력 공급 장치(80)의 허용 가능 전류 및/또는 허용 가능 전력이 충전부(21)의 정격 전류 및/또는 정격 전력보다 상대적으로 크면, 충전부(21)의 동작 모드를 출력 전류/전력 제한 모드로 결정할 수 있다.
또한, 모드 판단부(43)는 전력 공급 장치(80)의 허용 가능 전류 및/또는 허용 가능 전력이 충전부(21)의 정격 전류 및/또는 정격 전력보다 상대적으로 작으면, 충전부(21)의 동작 모드를 입력 전류/전력 제한 모드로 결정할 수 있다. 다시 말해서, 차량(10)이 전력 공급 장치(80)가 저 용량의 전기적 차량 공급 장치이거나 또는 인 케이블 컨트롤 박스에 의해 충전되어 허용 전력/허용 전류가 상대적으로 정격 전력/정격 전류보다 낮은 경우라면, 충전부(21)는 입력 전류/전력 제한 모드로 동작하게 된다.
또한, 설계자의 임의적 선택에 따라서, 모드 판단부(43)는 전력 공급 장치(80)의 허용 가능 전류 및/또는 허용 가능 전력이 충전부(21)의 정격 전류 및/또는 정격 전력과 동일하거나 근사하면 출력 전류/전력 제한 모드 및 입력 전류/전력 제한 모드 중 어느 하나를 충전부(21)의 동작 모드로 결정할 수도 있다.
모드 판단부(43)의 결정 결과는, 제1 전압 결정부(45) 및 제2 전압 결정부(46) 중 어느 하나로 전달될 수 있다.
만약 모드 판단부(43)가 회로를 이용하여 구현된 경우라면, 모드 판단부(43)는 출력단에 가까이 형성된 스위치 소자를 포함할 수 있다. 스위치 소자는, 모드 판단부(43)의 결정 결과에 따라서 제1 전압 결정부(45) 및 제2 전압 결정부(46) 중 어느 하나로의 경로를 개방할 수 있도록 마련된다. 스위치 소자의 동작에 따라서, 모드 판단부(43)에서 출력되는 전기적 신호는 제1 전압 결정부(45) 및 제2 전압 결정부(46) 중 어느 하나로 전달될 수 있게 된다.
제1 전압 결정부(45) 및 제2 전압 결정부(46)는, 모드 판단부(43)의 결정 결과에 따라서 미리 설정된 동작을 수행하도록 마련된다.
도 5는 가변 맵의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에는 입력 전압 및 출력 전압 각각에 대한 구체적인 수치와, 입력 전압 및 출력 전압에 대응하는 DC 링크 전압에 대한 구체적인 수치는 생략되어 있다. 이와 같은 구체적인 수치는 설계자의 선택에 따라 임의적으로 정의 가능하다. 이들 구체적인 수치는 실험적 또는 경험적으로 획득된 것일 수도 있고, 또는 이론적 연산을 통해 획득된 것일 수도 있다.
모드 판단부(43)에 의해 충전부(21)의 동작 모드가 출력 전류/전력 제한 모드로 결정되면, 모드 판단부(43)의 판단 결과는 제1 전압 결정부(45)로 전달될 수 있다.
제1 전압 결정부(45)는, 저장부(57)에 저장된 가변 맵(59)을 이용하여 DC 링크 전압(Vdc)을 결정한다.
도 5에 도시된 바를 참조하면, 가변 맵(59)은, 입력 전압(59a)을 열로 하고, 출력 전압(59b)을 행으로 하는 매트릭스의 구조를 가질 수 있다. 가변 맵(59)의 어느 하나의 입력 전압(59a)에는 복수의 출력 전압(59b)이 대응될 수 있으며, 어느 하나의 입력 전압(59a)에 대응되는 각각의 출력 전압(59b)에는 소정의 DC 링크 전압(59c)이 대응될 수 있다. 따라서, 가변 맵(59)을 열람하는 경우, 입력 전압(59a) 및 출력 전압(59b)의 조합에 따라서, 입력 전압(59a) 및 출력 전압(59b)에 대응하는 소정의 DC 링크 전압(59a)을 획득할 수 있게 된다.
제1 전압 결정부(45)는, 도 3에 도시된 입력 전압(Vin)과 출력 전압(Vout)에 대한 정보를 획득하고, 획득한 입력 전압(Vin)과 출력 전압(Vout)을 기초로 가변 맵(59)을 열람하고, 획득한 입력 전압(Vin)과 출력 전압(Vout)에 대응하는 목표 DC 링크 전압(59c)을 가변 맵(59)으로부터 획득한다.
일 실시예에 따르면, 제1 전압 결정부(45)는, 정격 범위(Vr1)의 입력 전압(59a) 또는 정격 범위의 출력 전압(59b)에 대해서만, DC 링크 전압(59a)을 획득하도록 설정될 수도 있다. 이는, 상술한 바와 같이, 충전 효율 및 통상적인 전기적 차량 공급 장치의 특성에 기인한 것이다. 이 경우, 가변 맵(59)은 오직 정격 범위(Vr1)의 입력 전압(59a) 또는 정격 범위의 출력 전압(59b)에 대응하는 DC 링크 전압(59c)에 대한 정보만을 포함하도록 설계될 수도 있다.
획득된 목표 DC 링크 전압(59c)는 신호 생성부(48)로 전달된다. 신호 생성부(48)는 목표 DC 링크 전압(59c)에 대응하는 제어 신호를 생성하여, 역률 조정부(23)으로 전달하고, 역률 조정부(23)는 제어 신호의 수신에 응하여 입력 전압(Vin)을 목표 DC 링크 전압(59c)에 따라 변환시킨다. 이에 따라, 역률 조정부(23)로부터는 제1 전압 결정부(45)의 판단 결과에 따른 목표 DC 링크 전압(59c)과 동일하거나 근사한 DC 링크 전압(Vdc)이 출력되게 된다.
모드 판단부(43)에 의해 충전부(21)의 동작 모드가 입력 전류/전력 제한 모드로 결정되면, 다시 말해서, 전력 공급 장치(80)가 저 용량의 전기적 차량 공급 장치이거나 또는 인 케이블 컨트롤 박스인 경우라면, 모드 판단부(43)의 판단 결과는 제2 전압 결정부(46)로 전달될 수 있다.
제2 전압 결정부(46)는, 가변 맵(59)을 이용하지 않고, DC 링크 전압(Vdc)을 결정할 수 있다. 이 경우, 제2 전압 결정부(46)는, 설계자 또는 사용자에 의해 정의된 소정의 알고리즘을 이용하여 DC 링크 전압(Vdc)을 결정할 수 있다.
도 6은 DC 링크 전압 변경을 설명하기 위한 흐름도이고. 도 7은 DC 링크 전압 변경의 일례를 도시한 그래프이다. 도 8은, 도 7의 DC 링크 전압의 변경에 따라 관측되는 출력 전력의 일례를 도시한 그래프이다. 도 9는 DC 링크 전압 변경의 다른 일례를 도시한 그래프이다.
예를 들어, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 전압 결정부(46)에 의해 DC 링크 전압 결정 동작이 개시되면(60), 제2 전압 결정부(46)는 제1 DC 링크 전압(V1)을 설정하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 DC 링크 전압(V1)에 대응하는 제어 신호를 충전부(21)에 전달하여, 제1 시점(t1) 내지 제2 시점(t2)에서 역률 조정부(23)에서 출력되는 DC 링크 전압(Vdc)이 제1 DC 링크 전압(V1)과 동일하거나 또는 근사하도록 제어할 수 있다(61, 62).
제1 링크 전압(V1)은 제2 전압 결정부(46)에서 임의적으로 결정 및 설정된 것일 수도 있고, 또는 설계자나 사용자의 선택에 따라 미리 정의된 것일 수도 있다. 예를 들어, 제1 DC 링크 전압(V1)은 기준 DC 링크 전압(V0)에 소정의 값(ΔV)을 더하여 정의될 수 있다.
전력 측정부(75)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 DC 링크 전압(V1)이 DC/DC 컨버터(26)에 인가된 경우, 충전부(21)에서 출력되는 전력(P1)을 측정하고 기록한다(63). 이 경우, 제1 DC 링크 전압(V1)과 제1 DC 링크 전압(V1)에 대응하는 출력 전력(P1)은 함께, 예를 들어, 저장부(57)에 저장된다.
만약 설정된 모든 범위의 DC 링크 전압에 대해 충전부(21)의 출력 전력이 측정되지 않은 경우라면, 제2 전압 결정부(46)는 제2 시점(t2)에서 제2 DC 링크 전압(V2)을 결정하고(62, 66), 결정된 제2 DC 링크 전압(V2)에 따라서 역률 조정부(23)를 제어하여, 역률 조정부(23)에서 출력되어 DC/DC 컨버터로 입력되는 DC 링크 전압(Vdc)이 제2 DC 링크 전압과 동일하거나 또는 근사하도록 할 수 있다.
전력 측정부(75)는 제2 DC 링크 전압에 대응하는 출력 전력(P2)을 측정하고 제2 전압 결정부(46)는 출력 전력(P2)을 기록한다(63).
이 경우, 출력 전력(P2)은 DC 링크 전압의 변화(ΔV)에 따라서, 제1 링크 전압(V1)에 따라 동작하는 경우와 상이한 값을 가질 수도 있다. 물론, 상황에 따라 제2 링크 전압(V2)에 대응하는 출력 전력(P2)은, 제1 링크 전압(V1)에 대응하는 출력 전력(P1)과 동일하거나 근사할 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 제2 DC 링크 전압(V2)은 제1 DC 링크 전압(V1)을 미리 정의된 범위(ΔV)로 변경하여 결정된 것일 수 있다. 미리 정의된 범위(ΔV)는 미소 범위를 포함할 수 있다. 미소 범위는, 상대적으로 매우 작은 범위를 의미하며, 미소 범위의 크기는 사용자, 설계자 또는 제2 전압 결정부(46)에 의해 미리 정의된 것일 수 있다.
또한, 일 실시예에 의하면, 제2 DC 링크 전압(V2)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 DC 링크 전압(V1)과 미리 정의된 범위(ΔV)의 합으로 결정될 수도 있다.
제2 DC 링크 전압(V2)과 이에 대응하는 출력 전력(P2)이 결정되면, 제2 전압 결정부(46)는 제3 DC 링크 전압(V3)을 결정하고(62, 66), 충전부(21)를 제어하여 제3 시점(t3)에서부터 제3 DC 링크 전압(V3)이 DC/DC 컨버터(26)에 입력되도록 할 수 있다. 전력 측정부(75)는 충전부(1)에서 출력되는 제3 DC 링크 전압에 대응하는 출력 전력(P3)을 측정하고 기록한다(63).
제3 DC 링크 전압(V3)은 제2 DC 링크 전압(V2)을 미리 정의된 범위(ΔV)로 변경하여 결정된 것일 수 있으며, 예를 들어, 제2 DC 링크 전압(V2) 및 미리 정의된 범위(ΔV)의 합으로 결정될 수도 있다.
제3 DC 링크 전압에 대응하는 출력 전력(P3)은, 기존에 저장된 다른 출력 전력(P1, P2)와 동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다.
제3 DC 링크 전압(V3)이 결정되고 이에 대응하는 출력 전력(P3)이 관측된 후, 제2 전압 결정부(46)는 제4 시점(t4)에서 다시 제4 DC 링크 전압(V4)을 결정하고(62, 66), 결정된 바에 따라 충전부(21)를 제어한다. 제2 전압 결정부(46)는 전력 측정부(75)에 의해 측정된 제4 DC 링크 전압에 대응하는 출력 전력을 측정하고 기록한다(63). 제4 DC 링크 전압에 대응하는 출력 전력은 도 8에 도시된 바와 같이 기존에 측정된 다른 출력 전력(P2)과 동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다.
제4 DC 링크 전압(V4)은 제3 DC 링크 전압(V3)을 미리 정의된 범위(ΔV)로 변경하여 결정된 것일 수 있으며, 예를 들어, 제3 DC 링크 전압(V2) 및 미리 정의된 범위(ΔV)의 합으로 결정될 수도 있다.
이와 유사하게 제5 시점(t5)에서는 제5 DC 링크 전압이 결정되고, 제5 링크 전압에 대응하는 전력(예를 들어, P1)이 전력 측정부(75)에 의해 측정될 수 있다.
상술한 과정은, 설정된 모든 범위의 DC 링크 전압에 대응하는 전력이 획득될 때까지 반복된다.
실시예에 따라서, 상술한 DC 링크 전압의 변경 패턴은 다양하게 마련 가능하다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 일정한 시점(t6)까지는 DC 링크 전압(V0 내지 V5)을 미리 정의된 범위(ΔV)에서 단계적으로 증가시켜 전력(P1 내지 P3)에 대한 정보를 획득하고, 일정한 시점(t6) 이후 일정한 기간(t8) 동안에는 계속해서 DC 링크 전압을 단계적으로 감소시켜 각각의 DC 링크 전압에 대응하는 전력에 대한 정보를 측정 및 기록하고, 그 다음의 일정한 기간(t9) 동안에는 DC 링크 전압을 미리 정의된 범위(ΔV)로 단계적으로 증가시켜 전력에 대한 정보를 획득할 수도 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 일정한 기간(t10) 동안에는 DC 링크 전압을 미리 정의된 범위(ΔV)로 단계적으로 감소시키고, 이어지는 다른 기간(t11) 동안에는 DC 링크 전압을 미리 정의된 범위(ΔV)에 따라 계속해서 단계적으로 증가시키고, 다음 기간(t12) 동안에는 DC 링크 전압을 미리 정의된 범위(ΔV)로 단계적으로 감소시켜, 각각의 DC 링크 전압에 대응하는 전력에 대한 정보를 획득할 수도 있다.
이와 같이 복수의 DC 링크 전압 각각에 대응하는 복수의 전력에 대한 정보가 획득되면, 획득된 복수의 전력 중 상대적으로 가장 큰 전력을 검출하고(65), 검출된 전력에 대응하는 DC 링크 전압을 획득한다(67).
예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 검출된 전력(예를 들어 P0 내지 P3) 중에서 제3 시점(t3) 및 제7 시점(t7)에서의 전력(P3)이 가장 크게 측정되었다면, 이에 대응하는 DC 링크 전압, 즉 제3 DC 링크 전압(V3)을 검출하여 획득한다.
제2 전압 결정부(46)는 획득된 DC 링크 전압을 목표 DC 링크 전압(Vob)으로 결정하고, 결정된 목표 DC 링크 전압(Vob)을 신호 생성부(48)로 전달한다.
신호 생성부(48)는 결정된 목표 DC 링크 전압(Vob)에 대응하는 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 충전부(21)로 전달한다. 충전부(21)는 전달된 제어 신호에 따라 동작하고, 역률 조정부(23)에서 출력되는 DC 링크 전압(Vdc)은 목표 DC 링크 전압(Vob)과 동일하거나 근사해진다. 이에 따라, 충전부(21)로부터 목표 DC 링크 전압(Vob)에 대응하는 전력(Pob)이 출력될 수 있게 된다.
다시 도 5에 도시된 바를 참조하면, 만약 전력 공급 장치(80)가 저 용량의 전기적 차량 공급 장치이거나 또는 인 케이블 컨트롤 박스인 경우, 전력 공급 장치(80)에서 출력되는 전력은 정격 전력보다 낮다. 다시 말해서, 충전부(21)에 인가되는 입력 전압(Vin)이 비 정격 범위(Vr2)에 해당할 수 있다. 이 경우, 제1 전압 결정부(45)의 동작과 같이 가변 맵(59)을 이용하여 DC 링크 전압(Vdc)을 결정하면, 충전 효율이 상대적으로 저하되고 이에 따라 축전지(70)의 충전 시간이 지연되게 된다. 다시 말해서, 입력 전류/전력 제한 모드에 따라서 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되어 충전부(21)에 정격 전력이나 정격 전류가 공급되지 않는 경우에는, 충전부(21)의 동작 제어를 위해 가변 맵(59)을 이용하는 것은 비효율적일 수 있다.
그러나, 제2 전압 결정부(46)와 같이 목표 DC 링크 전압(Vob)을 결정하는 경우, 가변 맵(59) 없이도 적절한 DC 링크 전압(Vdc), 예를 들어, 출력 전력(Pob)이 최대가 되는 DC 링크 전압(Vdc)을 설정할 수 있게 되어, 정격 전력보다 작은 전력 또는 전력 전류보다 작은 전류가 제공되는 경우에도, 충전 효율을 개선할 수 있게 되고 충전 속도의 저하를 방지할 수 있게 된다.
이하 도 10을 참조하여, 차량의 제어 방법에 대해 설명한다.
도 10은 차량의 제어 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
도 10에 도시된 바를 참조하면, 차량은 전력 공급 장치로부터의 전력 공급이 개시되거나 또는 개시되기 전에, 전력 공급 장치로부터 전력 공급 장치가 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 전달 받을 수 있다(100). 이 경우, 차량은 제어 파일럿 신호를 이용하여 전력 공급 장치가 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 전달 받을 수 있다.
전력 공급 장치가 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보는, 차량에 마련된 전력 수신부에 장착된 연결 케이블을 통해 차량으로 전달될 수도 있고, 또는 상호 통신 가능한 소정의 통신 모듈을 이용하여 차량으로 전달될 수도 있다.
차량은, 전달 받은 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 기초로 제공 가능한 전류 또는 전력을 결정하고(102), 제공 가능한 전류 또는 전력과 정격 전류 또는 정격 전력을 비교한다(104).
만약 제공 가능한 전류 또는 전력이, 정격 전류 또는 정격 전력보다 상대적으로 작다면(104의 아니오), 차량은 DC 링크 전압을 단계적으로 가변하여 목표 DC 링크 전압을 결정할 수 있다(106).
구체적으로 예를 들어, 차량은 DC 링크 전압을 미리 정의된 범위, 일례로 미소 단위로 가변하고, 가변된 DC 링크 전압에 대응하여 차량의 충전부에서 출력되는 전력에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이어서 차량은 획득된 전력 중에서 값이 최대인 전력을 결정하고, 결정된 전력에 대응하는 DC 링크 전압을 결정 및 획득할 수 있다. 차량은 결정된 전력에 대응하는 DC 링크 전압을 목표 DC 링크 전압으로 결정할 수 있다. 이 경우, 차량은 차량의 저장부에 저장된 가변 맵은 목표 DC 링크 전압의 결정을 위해 이용되지 않을 수 있다.
여기서, DC 링크 전압은, 차량의 충전부에 마련된 역률 조정부에서 출력되어 DC/DC 컨버터로 전달되는 전기적 신호의 전압을 포함할 수 있다.
차량의 충전부는, 전력 공급 장치 및 차량 내부의 축전지를 상호 전기적으로 연결할 수 있도록 마련된 것일 수 있다. 제공 가능한 전류 또는 전력이, 정격 전류 또는 정격 전력보다 작다면, 충전부는 입력 전류/전력 제한 모드로 동작하도록 설정될 수 있다. 이에 따라 충전부에 입력되거나, 충전부에서 전달되거나 또는 충전부에서 출력되는 전류 또는 전력은 소정의 한계 이하로 제한될 수 있다.
만약 제공 가능한 전류 또는 전력이, 정격 전류 또는 정격 전력보다 크다면(104의 예), 차량은 차량의 저장부에 저장된 가변 맵을 이용하여 목표 DC 링크 전압을 결정한다(108).
가변 맵은 입력 전압 및 출력 전압에 대응하는 DC 링크 전압에 대한 정보를 포함하여 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 매트릭스의 형태로 저장부에 저장된 것일 수 있다.
제공 가능한 전류 또는 전력이, 정격 전류 또는 정격 전력보다 크다면, 차량의 충전부는 출력 전류/전력 제한 모드로 동작하도록 설정될 수 있다. 이에 따라 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기는 제한되지 않는다.
단계 106 및 단계 108 중 어느 하나에 의하여 목표 DC 링크 전압이 결정되면, 차량은 목표 DC 링크 전압에 따라서 충전부, 일례로 충전부의 역률 조정부를 제어한다(110). 다시 말해서, 차량은 역률 조정부의 출력 전압을 목표 DC 링크 전압으로 설정한다. 이에 따라 역률 조정부에서는 DC 링크 전압은 목표 DC 링크 전압과 동일하거나 또는 이에 상응하는 전압이 출력된다. 따라서, 역률 조정부와 전기적으로 연결된 DC/DC 컨버터에는 목표 DC 링크 전압과 동일하거나 또는 이에 상응하는 전압이 인가될 수 있다.
이에 따라 차량은 보다 적절하게 충전될 수 있게 된다.
만약 충전 도중, 전력 공급 장치의 허용 가능 전력 또는 허용 가능 전류가 변경될 수 있다. 예를 들어, 차량이 적절한 용량의 전기적 차량 공급 장치와 연결되어 충전되는 도중에, 사용자 등이 전력 공급 장치를 케이블 컨트롤 박스나 저 용량의 전기적 차량 공급 장치로 변경할 수 있다. 또한, 적절한 용량의 전기적 차량 공급 장치가 미리 정의된 설정이나 또는 오동작 등에 기인하여 허용 가능 전력 또는 허용 가능 전류가 낮아질 수도 있다.
이와 같이 전력 공급 장치의 허용 가능 전력 또는 허용 가능 전류가 변경된다면(112의 예), 차량은 상술한 단계 104 내지 110를 반복 수행하여, 목표 DC 링크 전압을 변경하고, 변경된 목표 DC 링크 전압에 따라서 충전될 수 있다.
만약 전력 공급 장치의 허용 가능 전력 또는 허용 가능 전류가 변경되지 않는다면(112의 아니오), 차량은 DC 링크 전압을 설정된 목표 DC 링크 전압으로 유지하도록 한다(114).
설정된 목표 DC 링크 전압에 따른 차량의 충전은, 차량의 충전이 미리 정의된 설정 또는 사용자의 조작 등에 따라서 종료될 때까지 지속될 수 있다(116의 예). 충전이 종료되지 않은 경우(116의 아니오), 상술한 단계 112 및 단계 114는 반복 가능하다.
상술한 실시예에 따른 차량의 제어 방법은, 다양한 컴퓨터 장치에 의해 구동될 수 있는 프로그램의 형태로 구현될 수 있다. 여기서 프로그램은, 프로그램 명령, 데이터 파일 및 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 프로그램은 기계어 코드나 고급 언어 코드를 이용하여 설계 및 제작된 것일 수 있다. 프로그램은 상술한 차량 충전 방법을 구현하기 위하여 특별히 설계된 것일 수도 있고, 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 기술자에게 기 공지되어 사용 가능한 각종 함수나 정의를 이용하여 구현된 것일 수도 있다.
차량의 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체는, 예를 들어, 하드 디스크나 플로피 디스크와 같은 자기 디스크 저장 매체, 자기 테이프, 컴팩트 디스크(CD)나 디브이디(DVD)와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 기록 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM) 또는 플래시 메모리 등과 같은 반도체 저장 장치 등 컴퓨터 등의 호출에 따라 실행되는 특정 프로그램을 저장 가능한 다양한 종류의 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
이상 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법의 여러 실시예에 대해 설명하였으나, 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법은 오직 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상술한 실시예를 기초로 수정 및 변형하여 구현 가능한 다양한 실시예 역시 상술한 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법의 일례가 될 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 또는 치환되더라도 상술한 차량, 전력 충전 장치, 차량 충전 시스템 및 차량의 제어 방법과 동일하거나 유사한 결과를 획득할 수 있다.
1: 차량 충전 시스템 10: 차량
11: 차체 13: 차륜
15: 전력 수신부 20: 전력 충전 장치
21: 충전부 22: 노이즈 필터링부
23: 역률 조정부 26: DC/DC 컨버터
40: 제어부 55: 통신부
57: 저장부 59: 가변맵
70: 축전지 75: 전력 측정부
77: 모터 80: 전력 공급 장치
81: 제어부 82: CP 신호 생성부
83: 통신부 85: 저장부
90: 연결 케이블 91: 연결 케이블 커넥터

Claims (18)

  1. 역률 조정부와, 상기 역률 조정부와 전기적으로 연결되는 DC/DC 컨버터를 포함하는 충전부; 및
    전력 공급 장치의 허용 가능 전력이나 전류가 상기 충전부의 정격 전력이나 정격 전류보다 크면 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되도록 상기 충전부를 제어하고, 상기 전력 공급 장치의 허용 가능 전력이나 전류가 상기 충전부의 정격 전력이나 정격 전류보다 작으면 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되지 않도록 상기 충전부를 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하고, 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 동작하도록 제어하고 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되지 않는 경우, 미리 저장된 가변 맵을 이용하여 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 설정하는 전력 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 미리 정의된 범위로 단계적으로 변경시키고, 상기 역률 조정부의 출력 전압이 변경될 때마다 상기 충전부에서 출력되는 전력에 대한 정보를 획득하는 전력 충전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전부에서 출력되는 최대의 전력에 대응하는 전기적 신호의 전압을 목표 전압으로 결정하는 전력 충전 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 역률 조정부에 제어 신호를 전송하여 상기 역률 조정부의 출력 전압을 상기 목표 전압으로 설정하는 전력 충전 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 외부의 전력 공급 장치로부터 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 전달 받는 전력 충전 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 역률 조정부와, 상기 역률 조정부와 전기적으로 연결되는 DC/DC 컨버터를 포함하는 충전부; 및
    상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부에 따라서 상기 충전부를 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하고, 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 동작하도록 제어하고, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되지 않는 경우, 미리 저장된 가변 맵을 이용하여 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 설정하는 차량.
  10. 전력 공급 장치; 및
    상기 전력 공급 장치에서 제공되는 전력에 따라 충전되는 축전지를 포함하는 차량;을 포함하되,
    상기 차량은,
    역률 조정부와, 상기 역률 조정부 및 상기 축전지 사이에 마련되고 상기 역률 조정부 및 상기 축전지와 전기적으로 연결되는 DC/DC 컨버터를 포함하는 충전부; 및
    상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기의 제한 여부에 따라서 상기 충전부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하고, 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 동작하도록 제어하는 차량 충전 시스템.
  11. 충전부를 포함하는 차량의 제어 방법에 있어서,
    전력 공급 장치의 허용 가능 전력이나 전류가 상기 충전부의 정격 전력이나 정격 전류보다 크면 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되도록 상기 충전부를 제어하는 단계;
    상기 전력 공급 장치의 허용 가능 전력이나 전류가 상기 충전부의 정격 전력이나 정격 전류보다 작으면 상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되지 않도록 상기 충전부를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 충전부의 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하고 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 제어되는 단계;를 포함하고,
    상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한되지 않는 경우, 미리 저장된 가변 맵을 이용하여 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 설정하고 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 제어되는 것을 포함하는 차량의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 충전부의 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하는 단계는,
    상기 역률 조정부의 출력 전압을 미리 정의된 범위로 단계적으로 변경시키고, 상기 역률 조정부의 출력 전압이 변경될 때마다 상기 충전부에서 출력되는 전력에 대한 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 차량의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 충전부의 역률 조정부의 출력 전압을 변경하면서 상기 역률 조정부의 출력 전압에 대한 목표 전압을 결정하는 단계는,
    상기 충전부에서 출력되는 최대의 전력에 대응하는 전기적 신호의 전압을 목표 전압으로 결정하는 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 충전부에 입력되는 전류 또는 전력의 크기가 제한된 경우, 상기 목표 전압에 따라 상기 충전부가 제어되는 단계는,
    상기 역률 조정부의 출력 전압이 상기 목표 전압으로 설정되는 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 차량이, 외부의 전력 공급 장치로부터 제공 가능한 전류 또는 전력에 대한 정보를 전달 받는 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012029386A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Nichicon Corp 充電器
JP2013172539A (ja) * 2012-02-21 2013-09-02 Toyota Industries Corp 電力制御システム、給電装置、及び通信装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012029386A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Nichicon Corp 充電器
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