KR102485328B1 - 전기 자동차의 충전 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 자동차의 충전 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는, 전기 자동차의 구동 전원을 공급하는 제1 배터리 및 제2 배터리를 직렬로 연결하는 전기 라인 상에 배치되는 제1 릴레이, 및 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리로 충전 전원을 공급하는 각각의 충전 라인 상에 배치되는 복수 개의 제2 릴레이를 포함하는 스위치부, 및 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시, 상기 제1 릴레이를 오프 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 온 제어하여 충전단자에 연결된 충전기의 충전 전원이 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리로 각각 공급되도록 하는 제어부를 포함한다.

Description

전기 자동차의 충전 제어 장치{APPARATUS FOR CHARGE CONTROLLING OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차의 충전 제어 장치에 관한 것이다.
전기 자동차(Electric Vehicle, EV)는 주 동력원으로 배터리를 사용하고 있으며, 배터리 전압을 이용하여 모터를 구동함으로써 차량에 필요한 구동력을 얻는다.
이러한 전기 자동차에 장착되는 배터리는 고전압 배터리가 적용된다.
일반적으로 승용 전기차는 360V 정도의 배터리가 장착된다.
한편, 전기 버스와 같은 상용 전기차는 승용 전기차와 달리 600V 이상의 높은 전압 체계를 가지고 있다. 하지만, 이러한 상용 전기차는 구동모터의 출력이 높아 낮은 전압을 사용하는 경우 높은 전류로 인해 효율이 저하되고, 안전성에도 문제가 발생할 수 있다.
또한, 600V 이상의 높은 전압을 사용하는 경우 충전 표준의 제한이 따르며, 기존 승용 자동차를 위한 충전기의 사용이 불가하고, 상용 전기차를 위한 더 비싼 충전기를 구비해야 한다.
본 발명의 목적은, 승용 전기차용 충전기를 이용하여 상용 전기차의 배터리 충전이 가능하도록 한 전기 자동차의 충전 제어 장치를 제공함에 있다.
승용 전기차용 배터리를 적용하여 승용 전기차용 충전기를 통해 충전기 가능하도록 하고, 승용 전기차용 배터리를 직렬 연결하여 상용 전기차의 전압 체계를 만족시키도록 한 전기 자동차의 충전 제어 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 전기 자동차의 구동 전원을 공급하는 제1 배터리 및 제2 배터리를 직렬로 연결하는 전기 라인 상에 배치되는 제1 릴레이, 및 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리로 충전 전원을 공급하는 각각의 충전 라인 상에 배치되는 복수 개의 제2 릴레이를 포함하는 스위치부, 및 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시, 상기 제1 릴레이를 오프 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 온 제어하여 충전단자에 연결된 충전기의 충전 전원이 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리로 각각 공급되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스위치부는, 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원을 출력하는 출력단자 및 상기 충전단자와 상기 제1 배터리의 제1 단을 각각 연결하는 제1 커넥터, 상기 충전단자와 상기 제1 배터리의 제2 단을 연결하는 제2 커넥터, 상기 충전단자와 상기 제2 배터리의 제1 단을 연결하는 제3 커넥터, 및 상기 출력단자 및 상기 충전단자와 상기 제2 배터리의 제2 단을 각각 연결하는 제4 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 커넥터 및 상기 제3 커넥터는 전기 라인으로 연결되고, 상기 전기 라인 상에 상기 제1 릴레이가 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시, 상기 제1 배터리의 제1 단 및 상기 제2 배터리의 제1 단은 상기 제1 커넥터 및 상기 제3 커넥터를 통해 상기 충전단자의 제1 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 배터리의 제2 단 및 상기 제2 배터리의 제2 단은 상기 제2 커넥터 및 상기 제4 커넥터를 통해 상기 충전단자의 제2 단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 중 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 간 전압 차이가 발생하면, 상기 복수 개의 제2 릴레이의 온 또는 오프를 각각 제어하여 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 전압 밸런스를 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 제1 배터리의 만 충전 시 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 간 전압 차이가 발생하면, 상기 제1 배터리와 연결된 충전 라인 상에 배치된 제2 릴레이를 오프 제어하고 상기 제2 배터리와 연결된 충전 라인 상에 배치된 제2 릴레이를 온 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 일단이 상기 복수 개의 제2 릴레이와 연결되고, 타단이 복수 개의 충전단자와 연결되는 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원을 출력하는 출력단자를 통해 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원 출력 시, 상기 제1 릴레이를 온(ON) 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 오프 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원 출력 시, 상기 제1 배터리의 제2 단 및 상기 제2 배터리의 제1 단은 상기 제1 릴레이에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 제1 배터리의 제1 단은 상기 출력단자의 제1 단과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 배터리의 제2 단은 상기 출력단자의 제2 단과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리는, 상용 전기차의 전압 용량의 1/2 전압 용량을 갖는 배터리인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리는, 각각 250V 내지 450V의 전압 용량을 갖는 배터리인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치는, 전기 자동차의 구동 전원을 공급하는 제1 배터리 및 제2 배터리를 직렬로 연결하는 전기 라인 상에 배치되는 제1 릴레이, 및 상기 제1 배터리 또는 상기 제2 배터리로 충전 전원을 공급하는 충전 라인 상에 배치되는 복수 개의 제2 릴레이를 포함하는 스위치부, 및 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시, 상기 제1 릴레이를 오프 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 온 제어하여 복수 개의 충전기로부터 공급되는 충전 전원이 대응되는 상기 제1 배터리 또는 상기 제2 배터리로 각각 공급되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스위치부는, 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원을 출력하는 출력단자 및 제1 충전단자와 상기 제1 배터리의 제1 단을 각각 연결하는 제1 커넥터, 상기 제1 충전단자와 상기 제1 배터리의 제2 단을 연결하는 제2 커넥터, 제2 충전단자와 상기 제2 배터리의 제1 단을 연결하는 제3 커넥터, 및 상기 출력단자 및 상기 제2 충전단자와 상기 제2 배터리의 제2 단을 각각 연결하는 제4 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 커넥터 및 상기 제3 커넥터는 전기 라인으로 연결되고, 상기 전기 라인 상에 상기 제1 릴레이가 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시, 상기 제1 배터리의 제1 단 및 제2 단은 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터를 통해 상기 제1 충전단자와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 배터리의 제1 단 및 제2 단은 상기 제3 커넥터 및 상기 제4 커넥터를 통해 상기 제2 충전단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원을 출력하는 출력단자를 통해 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원 출력 시, 상기 제1 릴레이를 온(ON) 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 오프 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원 출력 시, 상기 제1 배터리의 제2 단 및 상기 제2 배터리의 제1 단은 상기 제1 릴레이에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 제1 배터리의 제1 단은 상기 출력단자의 제1 단과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 배터리의 제2 단은 상기 출력단자의 제2 단과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리는, 상용 전기차의 전압 용량의 1/2 전압 용량을 갖는 배터리인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치는, 전기 자동차의 구동 전원을 공급하는 제1 배터리 및 제2 배터리를 직렬로 연결하는 전기 라인 상에 배치되는 제1 릴레이, 및 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리로 제1 전압의 충전 전원을 공급하는 각각의 충전 라인 상에 배치되는 복수 개의 제2 릴레이를 포함하는 스위치부, 상기 제1 전압의 충전기와 연결되는 제1 충전단자, 상기 제1 전압 보다 큰 제2 전압의 충전기와 연결된 제2 충전단자, 및 상기 제1 충전단자로부터 공급되는 충전 전원을 통해 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시 상기 제1 릴레이를 오프 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 온 제어하며, 상기 제2 충전단자로부터 공급되는 충전 전원을 통해 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시 상기 제1 릴레이를 온 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 오프 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전압은, 상기 제2 전압의 1/2 크기인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상용 전기차에 승용 전기차용 배터리를 복수 개 구비하여 직렬/병렬 연결함으로써 상용 전기차의 전압 체계를 만족시키면서, 600V 이상의 고가의 충전기를 사용하지 않고도 승용 전기차용 충전기를 통해 배터리 충전이 가능하므로 비용 절감의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치는
충전기(50)로부터의 충전 전원을 입력 받아 전달하는 충전단자(210), 구동유닛(60)으로 구동 전원을 출력하는 출력단자(250), 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)와 충전단자(210) 및 출력단자(250) 사이의 신호 흐름을 단속하는 스위치부(100) 및 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)의 충전 또는 방전 상태에 따라 스위치부(100)의 각 스위치의 온/오프 동작을 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)는 전기 자동차, 예를 들어, 600V 이상의 구동 전원을 필요로 하는 전기버스와 같은 상용 전기차에 구비되어 구동 전원을 공급한다. 이때, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)는 상용 전기차에서 요구되는 구동 전원의 1/2 전압 용량을 갖는 배터리인 것으로 한다. 일 예로, 상용 전기차에서 요구되는 구동 전원은 500V 내지 900V이고, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)는 각각 250V 내지 450V의 전압 용량을 갖는 배터리일 수 있다.
스위치부(100)는 복수 개의 커넥터(미도시) 및 복수 개의 커넥터와 연결되는 전기 라인 또는 충전 라인 상에 배치된 복수 개의 릴레이(미도시)를 포함할 수 있다.
이에, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)의 충전 또는 방전 상태에 따라 제어부(200)가 복수 개의 릴레이의 온/오프 동작을 제어하는 동작에 대한 실시예는 도 2 내지 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다. 제1 실시예는 하나의 충전기(50)를 이용하여 복수 개의 배터리를 충전하는 실시예를 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치는 제1 배터리(10)와 연결되는 제1 커넥터(110) 및 제2 커넥터(120), 제2 배터리(20)와 연결되는 제3 커넥터(130) 및 제4 커넥터(140)를 포함할 수 있다.
제1 커넥터(110)는 제1 배터리(10)의 제1 단과 연결되며, 제2 커넥터(120)는 제1 배터리(10)의 제2 단과 될 수 있다. 또한, 제3 커넥터(130)는 제2 배터리(20)의 제1 단과 연결되며, 제4 커넥터(140)는 제2 배터리(20)의 제2 단과 될 수 있다.
이때, 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)는 전기 라인에 의해 서로 연결된다. 따라서, 제1 배터리(10)의 제2 단 및 제2 배터리(20)의 제1 단은 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)를 연결하는 전기 라인에 의해 서로 연결될 수 있다. 또한, 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)를 연결하는 전기 라인에는 제1 릴레이(150)가 배치될 수 있다.
제1 커넥터(110) 내지 제4 커넥터(140)는 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)와 충전단자(211, 221) 및/또는 출력단자를 연결하는 역할을 한다.
일 예로, 제1 커넥터(110)는 충전단자의 제1 단자(211) 및 출력단자의 제1 단(251)과 제1 배터리(10)의 제1 단을 각각 연결한다. 또한, 제2 커넥터(120)는 충전단자의 제2 단자(221)와 제1 배터리(10)의 제2 단을 연결한다. 또한, 제3 커넥터(130)는 충전단자의 제1 단자(211)와 제2 배터리(20)의 제1 단을 연결한다. 또한, 제4 커넥터(140)는 충전단자의 제2 단자(221) 및 출력단자의 제2 단(261)과 제2 배터리(20)의 제2 단을 각각 연결한다. 여기서, 제1 커넥터(110) 및 제3 커넥터(130)는 충전단자의 제1 단자(211)와 각각 연결될 수 있으며, 제2 커넥터(120) 및 제4 커넥터(140)는 충전단자의 제2 단자(221)와 각각 연결될 수 있다.
이때, 제1 커넥터(110), 제2 커넥터(120), 제3 커넥터(130) 및 제4 커넥터(140)와 충전단자(211, 221) 사이의 각 충전 라인에는 제2 릴레이(160~190)가 각각 배치될 수 있다.
제1 릴레이(150) 및 제2 릴레이(160~190)는 제어부(200)에 의해 온 또는 오프 제어될 수 있다. 여기서, 제1 릴레이(150) 및 제2 릴레이(160~190)의 온 상태는 릴레이 스위치가 단락(close)되어 전기적으로 연결된 상태를 의미한다. 한편, 제1 릴레이(150) 및 제2 릴레이(160~190)의 오프 상태는 릴레이 스위치가 단선(open)되어 전기적으로 차단된 상태를 의미한다.
충전단자(211, 221)에는 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로 충전 전원을 공급하는 충전기(50)가 연결될 수 있다. 일 예로, 충전기(50)는 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20) 각각으로 300V의 충전 전원을 공급할 수 있다.
제어부(200)는 충전기(50)로부터 공급되는 충전 전원을 이용하여 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)를 충전하는 경우, 먼저 제1 릴레이(150)를 오프 제어하여 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)가 전기적으로 차단되도록 한다. 제1 릴레이(150)를 오프 제어한 이후, 제어부(200)는 제1 커넥터(110), 제2 커넥터(120), 제3 커넥터(130) 및 제4 커넥터(140)와 충전단자(211, 221) 사이의 충전 라인들에 배치된 각각의 제2 릴레이(160~190)를 온 제어하여 충전기(50)의 충전 전원이 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로 각각 공급되도록 한다.
이때, 제어부(200)는 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)의 충전 상태를 확인하여 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20) 간 전압 차이가 발생하면, 그에 따라 해당되는 릴레이를 제어하여 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)의 전압 밸런스를 조절할 수 있다.
일 예로, 제어부(200)는 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20) 충전 시 제1 배터리(10)의 전압이 제2 배터리(20)의 전압보다 높을 경우, 제1 배터리(10)가 만 충전된 후 제1 커넥터(110) 및 제2 커넥터(120)와 연결된 충전 라인 상에 배치된 제2 릴레이(160~190)를 오프 제어한다. 이 경우, 충전기(50)로부터 공급되는 충전 전원은 제2 배터리(20)로만 공급될 수 있다.
한편, 제어부(200)는 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)의 구동 전원을 출력단자에 연결된 구동유닛(60)으로 출력하는 경우, 제어부(200)는 제1 커넥터(110), 제2 커넥터(120), 제3 커넥터(130) 및 제4 커넥터(140)와 충전단자 사이의 충전 라인들에 배치된 각각의 제2 릴레이(160~190)를 오프 제어하여 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)의 구동 전원이 충전 라인을 통해 유출되는 것을 차단한다.
또한, 제어부(200)는 제1 릴레이(150)를 온 제어하여 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)가 전기적으로 연결되도록 한다. 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)가 전기적으로 연결되면 제1 배터리(10)의 제2 단 및 제2 배터리(20)의 제1 단이 전기적으로 연결되어, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)는 직렬 연결된 상태가 된다.
따라서, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)의 직렬 연결로 인해 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)의 전압 용량이 더해진 전압 용량의 구동 전원이 출력단자(251, 261)를 통해 출력될 수 있다. 일 예로, 제1 릴레이(150)가 온 되면, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로부터 500V 내지 900V의 구동 전원이 출력단자(251, 261)를 통해 출력될 수 있다.
도 3a는 제1 실시예의 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20) 충전 시 릴레이 연결 상태를 나타낸 것이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20) 충전 시, 제어부(200)는 제1 릴레이(150)로 온 제어신호를 출력하고, 제2 릴레이(160~190)로 온 제어신호를 출력한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20) 충전 시, 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)를 연결하는 전기 라인에 배치된 제1 릴레이(150)는 제어부(200)의 오프 제어신호에 의해 오프 상태가 된다. 따라서, 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)가 전기적으로 차단된 상태가 된다.
또한, 제1 커넥터(110), 제2 커넥터(120), 제3 커넥터(130) 및 제4 커넥터(140)와 충전단자 사이의 충전 라인들에 배치된 각각의 제2 릴레이(160~190)는 제어부(200)의 온 제어신호에 의해 온 상태가 된다.
따라서, 제1 배터리(10)는 제2 릴레이_1(160)(160), 제1 커넥터(110), 제2 커넥터(120) 및 제2 릴레이_2(170)와 연결된 충전 라인을 통해 충전 전원을 공급받게 된다. 또한, 제2 배터리(20)는 제2 릴레이_3(180), 제3 커넥터(130), 제4 커넥터(140) 및 제2 릴레이_4(190)와 연결된 충전 라인을 통해 충전 전원을 공급받게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)를 300V의 전압 용량을 갖는 배터리로 구비하고, 이를 승용 전기차용 충전기를 통해 충전하는 것이 가능하게 된다.
도 4a 및 도 4b는 제1 실시예의 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로부터 구동 전원 출력 시 릴레이 연결 상태를 나타낸 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로부터 구동 전원 출력 시, 제어부(200)는 제1 릴레이(150)로 온 제어신호를 출력하고, 제2 릴레이(160~190)로 오프 제어신호를 출력한다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로부터 구동 전원 출력 시, 제1 커넥터(110), 제2 커넥터(120), 제3 커넥터(130) 및 제4 커넥터(140)와 충전단자 사이의 충전 라인들에 배치된 각각의 제2 릴레이(160~190)는 제어부(200)의 오프 제어신호에 의해 오프 상태가 된다.
또한, 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)를 연결하는 전기 라인에 배치된 제1 릴레이(150)는 제어부(200)의 온 제어신호에 의해 온 상태가 된다. 이 경우, 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)가 전기적으로 연결되고, 그로 인해 제1 배터리(10)의 제2 단 및 제2 배터리(20)의 제1 단이 전기적으로 연결된 상태가 된다.
따라서, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)는 제1 커넥터(110) 및 제4 커넥터(140)와 연결된 출력단자(251, 261)를 통해 구동 전원을 차량의 구동유닛(60)으로 출력하게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다. 제2 실시예는 복수 개의 충전기(50)를 이용하여 복수 개의 배터리를 충전하는 실시예를 나타낸 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치는 제1 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치에 커플러가 추가로 배치될 수 있다. 이때, 제1 배터리(10)와 병렬로 연결된 제3 배터리(30) 및 제2 배터리(20)와 병렬로 연결된 제4 배터리(40)가 추가로 구비된 것으로 한다.
여기서, 커플러는 제1 커넥터(110) 및 제3 커넥터(130)와 연결되는 제1 커플러(201) 및 제2 커넥터(120) 및 제4 커넥터(140)와 연결되는 제2 커플러(205)를 포함할 수 있다.
제1 커플러(201)에는 하나 또는 그 이상의 충전단자들의 제1 단자(211~215)가 연결될 수 있으며, 제2 커플러(205)에는 하나 또는 그 이상의 충전단자들의 제2 단자(221~225)가 각각 연결될 수 있다.
제2 실시예는 제1 실시예와 마찬가지로, 충전기(50)로부터 공급되는 충전 전원을 이용하여 제1 배터리(10) 내지 제4 배터리(40)를 충전하는 경우, 제어부(200)가 제1 릴레이(150)를 오프 제어하고, 제2 릴레이(160~190)를 온 제어하여 충전기(50)의 충전 전원이 제1 배터리(10) 내지 제4 배터리(40)로 각각 공급되도록 한다.
다만, 제2 실시예는 커플러(201, 205)에 의해 복수 개의 충전단자(211~215, 221~225)가 구비될 수 있으므로, 복수 개의 충전단자(211~215, 221~225)를 통해 복수 개의 충전기(50)가 연결될 수 있다.
즉, 제1 커넥터(110) 및 제3 커넥터(130)에는 복수 개의 충전단자의 제1 단자(211~215)가, 제2 커넥터(120) 및 제4 커넥터(140)에는 복수 개의 충전단자의 제2 단자(221~225)가 각각 연결된다. 따라서, 복수 개의 충전단자(211~215, 221~225)에 연결된 복수 개의 충전기(50)로부터 공급되는 충전 전원이 제1 배터리(10) 내지 제4 배터리(40)로 각각 공급될 수 있다.
제2 실시예에 따르면, 복수 개의 충전기(50)를 이용하여 복수 개의 배터리(10~40)를 충전함으로써 배터리(10~40)의 충전 시간을 단축시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다. 제3 실시예는 복수 개의 충전기(50)를 이용하여 복수 개의 배터리를 충전하는 실시예를 나타낸 것이다.
제3 실시예에서는 승용 전기차용 충전기 및 상용 전기차용 충전기를 모두 이용하여 복수 개의 배터리 충전할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치는 승용 전기차용 250V 내지 450V의 충전 전원을 공급하는 제1 충전기(미도시)와 연결되는 복수 개의 제1 충전단자(211~215, 221~225) 및 상용 전기차용 500V 내지 900V의 충전 전원을 공급하는 제2 충전기(미도시)와 연결되는 제2 충전단자를 포함할 수 있다.
제1 충전단자(211~215, 221~225)는 제2 실시예에서 설명한 충전단자와 마찬가지로 복수 개의 충전단자(211~215, 221~225)를 포함할 수 있으며, 복수 개의 충전단자(211~215, 221~225)는 커플러(201, 205)를 통해 제1 커넥터(110) 내지 제4 커넥터(140)와 각각 연결될 수 있다. 따라서, 제1 충전단자(211~215, 221~225)는 제1 충전기로부터 공급되는 250V 내지 450V의 충전 전원을 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로 각각 공급할 수 있다.
이와 같이, 제1 충전단자(211~215, 221~225)를 통해 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)를 충전하는 경우, 제어부(200)는 제1 릴레이(150)를 오프 제어하고, 복수 개의 제2 릴레이(160~190)를 온 제어한다.
한편, 제2 충전단자는 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로부터의 구동 전원을 출력하는 출력단자(251, 261)가 충전단자로서 이용될 수 있다. 따라서, 제2 충전단자는 제2 충전기로부터 공급되는 500V 내지 900V의 충전 전원을 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로 공급할 수 있다.
제2 충전단자를 통해 제2 배터리(20) 및 제2 배터리(20)를 충전하는 경우, 제어부(200)는 제1 릴레이(150)를 온 제어하고, 복수 개의 제2 릴레이(160~190)를 오프 제어한다.
제1 릴레이(150)가 온 되면 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)는 직렬 연결된 상태가 되며, 제2 충전단자를 통해 공급되는 500V 내지 900V의 충전 전원이 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로 분산되어 공급될 수 있다.
제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20) 사이에는 퓨즈와 같은 안전플러그(safety plug)(155)가 추가로 배치될 수 있다.
이때, 안전 플러그(155)는 제1 릴레이(150)와 마찬가지로 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130) 사이를 연결하는 전기 라인 상에 배치될 수 있다. 여기서, 안전 플러그(155)는 제2 충전단자로부터 공급되는 500V 내지 900V의 충전 전원을 이용하여 250V 내지 450V의 전압 용량을 갖는 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)를 충전하는 동안 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20) 사이에 과전류가 발생하면 이를 차단하는 역할을 한다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다. 제4 실시예는 복수 개의 충전기(50)를 이용하여 복수 개의 배터리를 충전하는 실시예를 나타낸 것이다.
다만, 제2 실시예 및 제3 실시예는 커플러를 이용하여 복수 개의 충전단자를 구비하였다면, 제4 실시예에서는 제1 커넥터(110) 및 제4 커넥터(140)에 각각 대응되는 충전단자를 구비하는 실시예를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 제4 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어 장치는 제1 배터리(10)와 연결되는 제1 커넥터(110) 및 제2 커넥터(120), 제2 배터리(20)와 연결되는 제3 커넥터(130) 및 제4 커넥터(140)를 포함할 수 있다.
제1 커넥터(110)는 충전단자 및 출력단자와 제1 배터리(10)의 제1 단을 연결하고, 제2 커넥터(120)는 충전단자와 제1 배터리(10)의 제2 단을 연결한다. 또한, 제3 커넥터(130)는 충전단자 및 제2 배터리(20)의 제1 단을 연결하고, 제4 커넥터(140)는 충전단자 및 출력단자와 제2 배터리(20)의 제2 단을 연결한다.
여기서, 제1 커넥터(110) 및 제2 커넥터(120)는 제1 충전단자의 제1 단자(211) 및 제2 단자(221)와 각각 연결될 수 있으며, 제3 커넥터(130) 및 제4 커넥터(140)는 제2 충전단자의 제1 단자(215) 및 제2 단자(225)와 각각 연결될 수 있다. 따라서, 제1 충전단자(211, 221)에 연결된 충전기(50)는 250V 내지 450V의 충전 전원을 제1 충전단자(211, 221)를 통해 제1 배터리(10)로 공급한다. 또한, 제2 충전단자(215, 225)에 연결된 충전기(50)는 250V 내지 450V의 충전 전원을 제2 충전단자(215, 225)를 통해 제2 배터리(20)로 공급한다.
이때, 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)는 전기 라인에 의해 서로 연결되고, 제1 배터리(10)의 제2 단 및 제2 배터리(20)의 제1 단은 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)를 연결하는 전기 라인에 의해 서로 연결될 수 있다. 또한, 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)를 연결하는 전기 라인에는 제1 릴레이(150)가 배치될 수 있다.
또한, 제2 커넥터(120) 및 제1 충전단자와, 제4 커넥터(140) 및 제2 충전단자 사이의 충전 라인에는 제2 릴레이(170, 190)가 배치될 수 있다.
제1 릴레이(150) 및 제2 릴레이(170, 190)는 제어부(200)에 의해 온 또는 오프 제어될 수 있다.
제어부(200)는 두 개의 충전기(50)가 제1 충전단자(211, 221) 및 제2 충전단자(215, 225)에 각각 연결된 경우, 제1 릴레이(150)를 오프 제어하여 제2 커넥터(120) 및 제3 커넥터(130)가 전기적으로 차단되도록 하고, 제2 커넥터(120) 및 제4 커넥터(140)와 연결된 충전 라인에 배치된 제2 릴레이(170, 190)를 온 제어하여 제1 충전단자(211, 221)를 통해 입력된 충전 전원이 제1 배터리(10)로 공급되도록 하고, 제2 충전단자(215, 225)를 통해 입력된 충전 전원이 제2 배터리(20)로 공급되도록 한다.
물론, 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)로부터의 구동 전원을 출력단자(251, 261)를 통해 구동유닛(60)으로 출력하고자 하는 경우, 제어부(200)는 제2 릴레이(170, 190)를 오프 제어하고, 제1 릴레이(150)를 온 제어한다. 따라서, 제1 릴레이(150)가 단락됨으로써 직렬 연결된 제1 배터리(10) 및 제2 배터리(20)는 686V의 구동 전원을 출력단자(251, 261)를 통해 구동 유닛으로 출력한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10~40: 배터리
50: 충전기
60: 구동유닛
100: 스위치부
110~140: 커넥터
150~190: 릴레이
200: 제어부
201, 205: 커플러
210, 211, 215, 221, 225: 충전단자
250, 251, 261: 출력단자

Claims (20)

  1. 전기 자동차의 구동 전원을 공급하는 제1 배터리 및 제2 배터리를 직렬로 연결하는 전기 라인 상에 배치되는 제1 릴레이, 및 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리로 충전 전원을 공급하는 각각의 충전 라인 상에 배치되는 복수 개의 제2 릴레이를 포함하는 스위치부; 및
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시, 상기 제1 릴레이를 오프 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 온 제어하여 충전단자에 연결된 충전기의 충전 전원이 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리로 각각 공급되도록 하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원을 출력하는 출력단자를 통해 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원 출력 시, 상기 제1 릴레이를 온(ON) 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치부는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원을 출력하는 출력단자 및 상기 충전단자와 상기 제1 배터리의 제1 단을 각각 연결하는 제1 커넥터;
    상기 충전단자와 상기 제1 배터리의 제2 단을 연결하는 제2 커넥터;
    상기 충전단자와 상기 제2 배터리의 제1 단을 연결하는 제3 커넥터; 및
    상기 출력단자 및 상기 충전단자와 상기 제2 배터리의 제2 단을 각각 연결하는 제4 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 커넥터 및 상기 제3 커넥터는 전기 라인으로 연결되고,
    상기 전기 라인 상에 상기 제1 릴레이가 배치된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시, 상기 제1 배터리의 제1 단 및 상기 제2 배터리의 제1 단은 상기 제1 커넥터 및 상기 제3 커넥터를 통해 상기 충전단자의 제1 단자와 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 배터리의 제2 단 및 상기 제2 배터리의 제2 단은 상기 제2 커넥터 및 상기 제4 커넥터를 통해 상기 충전단자의 제2 단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 중 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 간 전압 차이가 발생하면, 상기 복수 개의 제2 릴레이의 온 또는 오프를 각각 제어하여 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 전압 밸런스를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 배터리의 만 충전 시 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 간 전압 차이가 발생하면, 상기 제1 배터리와 연결된 충전 라인 상에 배치된 제2 릴레이를 오프 제어하고 상기 제2 배터리와 연결된 충전 라인 상에 배치된 제2 릴레이를 온 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    일단이 상기 복수 개의 제2 릴레이와 연결되고, 타단이 복수 개의 충전단자와 연결되는 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원 출력 시, 상기 제1 배터리의 제2 단 및 상기 제2 배터리의 제1 단은 상기 제1 릴레이에 의해 전기적으로 연결되며,
    상기 제1 배터리의 제1 단은 상기 출력단자의 제1 단과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 배터리의 제2 단은 상기 출력단자의 제2 단과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리는,
    상용 전기차의 전압 용량의 1/2 전압 용량을 갖는 배터리인 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리는,
    각각 250V 내지 450V 전압 용량을 갖는 배터리인 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  12. 전기 자동차의 구동 전원을 공급하는 제1 배터리 및 제2 배터리를 직렬로 연결하는 전기 라인 상에 배치되는 제1 릴레이, 및 상기 제1 배터리 또는 상기 제2 배터리로 충전 전원을 공급하는 충전 라인 상에 배치되는 복수 개의 제2 릴레이를 포함하는 스위치부; 및
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시, 상기 제1 릴레이를 오프 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 온 제어하여 복수 개의 충전기로부터 공급되는 충전 전원이 대응되는 상기 제1 배터리 또는 상기 제2 배터리로 각각 공급되도록 하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원을 출력하는 출력단자를 통해 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원 출력 시, 상기 제1 릴레이를 온(ON) 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 스위치부는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원을 출력하는 출력단자 및 제1 충전단자와 상기 제1 배터리의 제1 단을 각각 연결하는 제1 커넥터;
    상기 제1 충전단자와 상기 제1 배터리의 제2 단을 연결하는 제2 커넥터;
    제2 충전단자와 상기 제2 배터리의 제1 단을 연결하는 제3 커넥터; 및
    상기 출력단자 및 상기 제2 충전단자와 상기 제2 배터리의 제2 단을 각각 연결하는 제4 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 커넥터 및 상기 제3 커넥터는 전기 라인으로 연결되고,
    상기 전기 라인 상에 상기 제1 릴레이가 배치된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시, 상기 제1 배터리의 제1 단 및 제2 단은 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터를 통해 상기 제1 충전단자와 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 배터리의 제1 단 및 제2 단은 상기 제3 커넥터 및 상기 제4 커넥터를 통해 상기 제2 충전단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  16. 삭제
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 구동 전원 출력 시, 상기 제1 배터리의 제2 단 및 상기 제2 배터리의 제1 단은 상기 제1 릴레이에 의해 전기적으로 연결되며,
    상기 제1 배터리의 제1 단은 상기 출력단자의 제1 단과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 배터리의 제2 단은 상기 출력단자의 제2 단과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리는,
    상용 전기차의 전압 용량의 1/2 전압 용량을 갖는 배터리인 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  19. 전기 자동차의 구동 전원을 공급하는 제1 배터리 및 제2 배터리를 직렬로 연결하는 전기 라인 상에 배치되는 제1 릴레이, 및 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리로 제1 전압의 충전 전원을 공급하는 각각의 충전 라인 상에 배치되는 복수 개의 제2 릴레이를 포함하는 스위치부;
    상기 제1 전압의 충전기와 연결되는 제1 충전단자;
    상기 제1 전압 보다 큰 제2 전압의 충전기와 연결된 제2 충전단자; 및
    상기 제1 충전단자로부터 공급되는 충전 전원을 통해 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시 상기 제1 릴레이를 오프 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 온 제어하며, 상기 제2 충전단자로부터 공급되는 충전 전원을 통해 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리 충전 시 상기 제1 릴레이를 온 제어하고 상기 복수 개의 제2 릴레이를 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 전압은,
    상기 제2 전압의 1/2 크기인 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 제어 장치.
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