KR102599082B1 - battery charging system and refrigerator truck including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 다양한 실시예에 따라서 내부 공간을 냉각하기 위한 냉각기에 전력을 공급하는 배터리를 충전하는 배터리 충전 시스템 및 이를 포함하는 냉동탑차가 제공된다. 상기 배터리 충전 시스템은 상기 배터리의 전압 및 전류를 감지하는 센싱부, 외부의 교류 전원으로부터 직류 전원을 생성하고, 전원 단자들을 통해 상기 냉각기와 상기 배터리 중 적어도 하나에 상기 직류 전원을 공급하는 AC/DC 컨버터, 상기 전원 단자들과 상기 배터리 사이에 연결되는 스위치부, 및 상기 센싱부에서 감지되는 상기 배터리의 전압 및 전류, 및 상기 냉각기의 냉각기 컨트롤러로부터 수신되는 데이터에 기초하여 상기 AC/DC 컨버터 및 상기 스위치부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함한다.According to various embodiments of the present invention, a battery charging system for charging a battery that supplies power to a cooler for cooling an internal space and a refrigerated truck including the same are provided. The battery charging system includes a sensing unit that detects the voltage and current of the battery, an AC/DC generator that generates direct current power from an external AC power source, and supplies the direct current power to at least one of the cooler and the battery through power terminals. The AC/DC converter and the converter based on the voltage and current of the battery detected by the converter, the switch unit connected between the power terminals and the battery, and the sensing unit, and the data received from the cooler controller of the cooler. It includes a control unit configured to control the switch unit.
Description
본 발명은 냉동탑차용 배터리 충전 시스템 및 이를 포함하는 냉동탑차에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging system for a refrigerated truck and a refrigerated truck including the same.
일반적으로 냉동탑차는 냉각시스템을 이용하여 적재 공간의 내부를 냉각시킴으로써, 적재 공간에 수용된 화물의 부패를 방지하여 신선도를 유지시킬 수 있도록 하는 특수차량의 일종이다.In general, a refrigerated truck is a type of special vehicle that uses a cooling system to cool the inside of the loading space, preventing spoilage of cargo contained in the loading space and maintaining freshness.
종래에는 엔진구동식 냉각시스템이 냉동탑차에 사용되었다. 엔진구동식 냉각시스템은 엔진의 회전력을 전기에너지로 변환하는 냉동탑차의 발전기를 이용한다. 발전기로부터 전기에너지를 공급받은 압축기는 냉매를 고온·고압으로 압축시켜 응축기로 공급한다. 응축기는 압축된 냉매를 냉각 및 액화시키고, 액화된 냉매는 팽창기를 통과하면서 기화에 용이한 저압으로 유지된다. 저압으로 유지된 냉매는 증발기로 공급되어 증발기에 의해 증발하면서 주변의 열을 흡수함으로써 냉기를 발생시키는 열교환이 이루어진다.Conventionally, engine-driven cooling systems were used in refrigerated trucks. The engine-driven cooling system uses the generator of the refrigerated truck to convert the engine's rotational force into electrical energy. The compressor, which receives electrical energy from the generator, compresses the refrigerant to high temperature and pressure and supplies it to the condenser. The condenser cools and liquefies the compressed refrigerant, and the liquefied refrigerant passes through the expander and is maintained at a low pressure for easy vaporization. The refrigerant maintained at low pressure is supplied to the evaporator and evaporates by the evaporator, absorbing heat from the surroundings and performing heat exchange to generate cold air.
엔진구동식 냉각시스템에서는 냉동탑차의 엔진이 벨트를 통해 발전기와 연결되고, 발전기는 엔진의 회전력에 의한 기계에너지를 전기에너지로 변환하여 냉각시스템으로 공급함으로써, 냉각시스템의 압축기, 응축기 및 증발기를 구동시키는 방식이다.In an engine-driven cooling system, the engine of the refrigerated truck is connected to a generator through a belt, and the generator converts mechanical energy from the engine's rotational force into electrical energy and supplies it to the cooling system, driving the compressor, condenser, and evaporator of the cooling system. It's the way to do it.
그런데 통상적으로 발전기는 회전자의 회전속도가 증가할수록 출력전압도 함께 높아지므로, 메인타입의 엔진구동식 냉각시스템을 사용하는 냉동탑차는 엔진의 회전속도 변화에 따라 발전기에서 출력전압이 불규칙하여 압축기가 불안정하게 작동하고, 엔진의 정지 시에는 발전기도 함께 정지하므로 냉각시스템의 동작도 불가능하게 된다. 따라서, 냉동탑차의 적재 공간 내부가 저온으로 유지될 수 없어, 운송화물의 품질이 저하되는 문제점이 있다.However, in general, the output voltage of a generator increases as the rotational speed of the rotor increases, so in a refrigerated truck using a main-type engine-driven cooling system, the output voltage from the generator is irregular according to changes in the rotational speed of the engine, causing the compressor to fail. It operates unstable, and when the engine stops, the generator also stops, making the cooling system impossible to operate. Therefore, there is a problem that the inside of the loading space of the refrigerated truck cannot be maintained at a low temperature, thereby deteriorating the quality of the transported cargo.
한편, 트럭 및 버스에 대한 온실가스/연비 관리제도 도입 및 강화를 통해 도로 수송부분 전반의 온실가스 감축이 추진되고 있다. 예를 들면, 디젤 연료를 사용하는 자동차의 경우, 배출가스저감장치(DMF)를 설치하게 하고 노후 차량을 조기 폐차시키고 있다. 또한, LPG 가스, 전기, 수소 등을 동력의 연료로 사용하는 친환경 자동차를 장려하는 정책이 시행되고 있다. 게다가, 최근 상업용 트럭도 전기화되어 전기 트럭이 개발 및 시판되고 있다.Meanwhile, greenhouse gas reduction across the road transportation sector is being promoted by introducing and strengthening greenhouse gas/fuel efficiency management systems for trucks and buses. For example, in the case of cars that use diesel fuel, exhaust gas reduction devices (DMF) are installed and old vehicles are scrapped early. In addition, policies are being implemented to encourage eco-friendly vehicles that use LPG gas, electricity, and hydrogen as fuel. In addition, commercial trucks have also recently become electrified, and electric trucks are being developed and sold.
그러나, 현재 대부분의 냉동탑차는 디젤 엔진을 사용하고 있으며, 디젤 엔진의 회전력을 전기 에너지로 변환하여 냉각시스템을 구동하고 있다.However, most refrigerated trucks currently use diesel engines, and the rotational power of the diesel engine is converted into electrical energy to drive the cooling system.
본 발명이 해결하려는 과제는 냉각기에 전력을 공급하는 배터리를 충전하는 배터리 충전 시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a battery charging system for charging a battery that supplies power to a cooler.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 내부 공간을 냉각하기 위한 냉각기에 전력을 공급하는 배터리를 충전하는 배터리 충전 시스템이 탑재된 냉동탑차를 제공하는 것이다.Another problem that the present invention seeks to solve is to provide a refrigerated truck equipped with a battery charging system that charges a battery that supplies power to a cooler for cooling the interior space.
본 발명의 일 측면에 따라서 내부 공간을 냉각하기 위한 냉각기에 전력을 공급하는 배터리를 충전하는 배터리 충전 시스템은 상기 배터리의 전압 및 전류를 감지하는 센싱부, 외부의 교류 전원으로부터 직류 전원을 생성하고, 전원 단자들을 통해 상기 냉각기와 상기 배터리 중 적어도 하나에 상기 직류 전원을 공급하는 AC/DC 컨버터, 상기 전원 단자들과 상기 배터리 사이에 연결되는 스위치부, 및 상기 센싱부에서 감지되는 상기 배터리의 전압 및 전류, 및 상기 냉각기의 냉각기 컨트롤러로부터 수신되는 데이터에 기초하여 상기 AC/DC 컨버터 및 상기 스위치부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함한다.According to one aspect of the present invention, a battery charging system for charging a battery that supplies power to a cooler for cooling an internal space includes a sensing unit that detects the voltage and current of the battery, and generating direct current power from an external alternating current power source, An AC/DC converter that supplies the direct current power to at least one of the cooler and the battery through power terminals, a switch unit connected between the power terminals and the battery, and the voltage of the battery detected by the sensing unit, and and a control unit configured to control the AC/DC converter and the switch unit based on current and data received from a cooler controller of the cooler.
일 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 냉각기 컨트롤러로부터 상기 냉각기의 온도 설정값, 및 상기 내부 공간의 내부 온도값을 수신하고, 상기 온도 설정값, 상기 내부 온도값 및 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 AC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 구성될 수 있다.According to one example, the control unit receives a temperature set value of the cooler and an internal temperature value of the internal space from the cooler controller, and based on the temperature set value, the internal temperature value, and the voltage of the battery, the AC /Can be configured to control the output of the DC converter.
다른 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 센싱부로부터 상기 배터리의 전압을 수신하고, 상기 냉각기 컨트롤러로부터 상기 냉각기의 온도 설정값, 및 상기 내부 공간의 내부 온도값을 수신하고, 상기 온도 설정값 및 상기 내부 온도값에 기초하여 상기 냉각기의 예상 소비 전력 및 상기 배터리의 충전 가능 전력을 산출하고, 상기 배터리의 전압 및 상기 충전 가능 전력을 기초로 충전 전류량을 결정하고, 상기 충전 전류량에 대응하는 PWM 제어 신호를 상기 AC/DC 컨버터에 출력하도록 구성될 수 있다.According to another example, the control unit receives the voltage of the battery from the sensing unit, receives the temperature set value of the cooler and the internal temperature value of the internal space from the cooler controller, and receives the temperature set value and the internal temperature value of the internal space. Calculate the expected power consumption of the cooler and the chargeable power of the battery based on the temperature value, determine the amount of charging current based on the voltage of the battery and the chargeable power, and generate a PWM control signal corresponding to the amount of charging current. It may be configured to output to the AC/DC converter.
또 다른 예에 따르면, 상기 제어부는 외부 온도값을 획득하고, 상기 온도 설정값, 상기 내부 온도값, 및 상기 외부 온도값에 기초하여 상기 예상 소비 전력을 산출하도록 구성될 수 있다.According to another example, the control unit may be configured to obtain an external temperature value and calculate the expected power consumption based on the temperature set value, the internal temperature value, and the external temperature value.
또 다른 예에 따르면, 상기 제어부는 동작 모드가 급속 냉각 모드인지의 여부를 확인하고, 상기 급속 냉각 모드로 동작하는 경우, 상기 내부 온도값과 상기 온도 설정값의 차이가 미리 설정된 기준 온도보다 큰 경우, 상기 전원 단자들과 상기 배터리 사이의 상기 스위치부를 개방하고, 상기 내부 온도값과 상기 온도 설정값의 차이가 상기 기준 온도 이하가 되면, 상기 예상 소비 전력 및 상기 충전 가능 전력에 기초하여 상기 배터리를 충전하도록 구성될 수 있다.According to another example, the control unit determines whether the operation mode is a rapid cooling mode, and when operating in the rapid cooling mode, the difference between the internal temperature value and the temperature set value is greater than a preset reference temperature. , the switch unit between the power terminals and the battery is opened, and when the difference between the internal temperature value and the temperature set value is below the reference temperature, the battery is switched on based on the expected power consumption and the chargeable power. It may be configured to charge.
또 다른 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 냉각기 컨트롤러로부터 동작 상태를 나타내는 신호를 수신하고, 상기 신호에 응답하여 상기 스위치부를 제어하도록 구성될 수 있다.According to another example, the control unit may be configured to receive a signal indicating an operating state from the cooler controller and control the switch unit in response to the signal.
또 다른 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 센싱부로부터 상기 배터리의 전압을 수신하고, 상기 배터리의 전압을 기초로 상기 배터리의 충전 전압의 크기를 결정하고, 상기 충전 전압의 크기에 대응하는 PWM 제어 신호를 상기 AC/DC 컨버터에 출력하고, 상기 냉각기 컨트롤러로부터 비동작 신호를 수신하면, 상기 스위치부를 단락하여 상기 배터리를 충전하고, 상기 냉각기 컨트롤러로부터 동작 신호를 수신하면, 상기 스위치부를 개방하도록 구성될 수 있다.According to another example, the control unit receives the voltage of the battery from the sensing unit, determines the level of the charging voltage of the battery based on the voltage of the battery, and provides a PWM control signal corresponding to the level of the charging voltage. output to the AC/DC converter, and upon receiving a non-operation signal from the cooler controller, short-circuit the switch unit to charge the battery, and upon receiving an operation signal from the cooler controller, open the switch unit. there is.
또 다른 예에 따르면, 상기 스위치부는 상기 배터리의 양 배터리 단자 중 하나와 상기 전원 단자들 중 하나 사이에 연결되는 메인 스위치, 및 상기 하나의 배터리 단자와 상기 하나의 전원 단자 사이에 직렬로 연결되는 프리차지 스위치와 프리차지 저항을 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 프리차지 스위치를 턴 온하고, 상기 비동작 신호에 응답하여, 상기 메인 스위치를 턴 온하고, 상기 동작 신호에 응답하여, 상기 메인 스위치를 턴 오프하도록 구성될 수 있다.According to another example, the switch unit includes a main switch connected between one of the positive battery terminals of the battery and one of the power terminals, and a pre-switch connected in series between the one battery terminal and the one power terminal. It may include a charge switch and a precharge resistor. The control unit may be configured to turn on the precharge switch, turn on the main switch in response to the non-operation signal, and turn off the main switch in response to the operation signal.
또 다른 예에 따르면, 상기 AC/DC 컨버터는 상기 교류 전원의 교류 전압을 정류하는 정류 회로, 및 PWM 제어 신호에 따라 상기 정류 회로의 출력으로부터 상기 직류 전원을 생성하는 DC/DC 컨버터 회로를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 센싱부로부터 상기 배터리의 정보를 수신하고, 상기 스위치부를 제어하도록 구성되는 배터리 제어부, 및 상기 PWM 제어 신호를 통해 상기 DC/DC 컨버터 회로를 제어하는 컨버터 제어부를 포함할 수 있다.According to another example, the AC/DC converter may include a rectifier circuit that rectifies the AC voltage of the AC power source, and a DC/DC converter circuit that generates the direct current power from the output of the rectifier circuit according to a PWM control signal. You can. The control unit may include a battery control unit configured to receive information about the battery from the sensing unit and control the switch unit, and a converter control unit to control the DC/DC converter circuit through the PWM control signal.
또 다른 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 배터리의 정보 및 상기 냉각기 컨트롤러로부터 수신되는 데이터에 기초하여 상기 PWM 제어 신호의 듀티비를 결정하도록 구성될 수 있다.According to another example, the control unit may be configured to determine the duty ratio of the PWM control signal based on information about the battery and data received from the cooler controller.
본 발명의 일 측면에 따른 냉동탑차는 화물이 적재될 내부 공간을 갖는 적재고, 전력을 저장하는 배터리, 상기 배터리로부터 공급되는 전력을 이용하여 상기 내부 공간을 냉각하는 냉각기, 상기 냉각기를 제어하고, 상기 냉각기에 관한 데이터를 송신하도록 구성되는 냉각기 컨트롤러, 및 전술한 배터리 충전 시스템을 포함한다.A refrigerated truck according to one aspect of the present invention includes a loading dock having an internal space for loading cargo, a battery for storing power, a cooler for cooling the internal space using power supplied from the battery, and controlling the cooler, a cooler controller configured to transmit data regarding the cooler, and a battery charging system as described above.
냉동탑차는 배터리에 저장된 전력을 이용하여 냉각기를 작동시키기 때문에, 냉동탑차가 오랜 시간 운행한 경우 배터리가 완전히 방전되어 냉각기의 동작이 멈추어 내부 공간의 온도는 목표 설정값보다 높아질 수 있다. 또한, 냉동탑차가 장시간 방치된 경우에 적재고 내부 공간의 온도는 실온과 유사하거나 더 높고 배터리도 자가 방전에 의해 낮은 충전 상태를 가질 수 있다.Since the refrigerated truck uses the power stored in the battery to operate the cooler, if the refrigerated truck is driven for a long time, the battery may be completely discharged and the cooler will stop operating, causing the temperature in the internal space to rise above the target set value. Additionally, when a refrigerated truck is left unattended for a long period of time, the temperature of the interior space of the loading bay is similar to or higher than room temperature, and the battery may also have a low state of charge due to self-discharge.
이러한 경우, 본 발명의 배터리 충전 시스템은 냉각기의 동작과 배터리 충전을 동시에 효과적으로 수행할 수 있다.In this case, the battery charging system of the present invention can effectively perform the operation of the cooler and charging the battery at the same time.
AC/DC 컨버터의 용량을 크게 설계할 경우, 냉각기와 배터리 충전을 동시에 수행할 수 있지만, AC/DC 컨버터의 크기와 무게가 커지고 제조 비용도 증가하는 문제가 발생한다. AC/DC 컨버터의 용량을 줄일 경우, 배터리 충전과 냉각기 작동을 동시에 수행할 경우 컨버터에 고장이 발생할 수 있으므로, 내부 공간의 온도가 목표 설정값에 도달할 때까지 배터리의 충전을 멈추어야 한다. 이 경우, 배터리를 완전히 충전하는데까지 걸리는 시간이 늘어나기 때문에 냉동탑차의 효율적인 운행이 제한된다.If the capacity of the AC/DC converter is designed to be large, cooling and battery charging can be performed at the same time, but the size and weight of the AC/DC converter increases and manufacturing costs also increase. When reducing the capacity of the AC/DC converter, charging the battery and operating the cooler at the same time may cause a failure in the converter, so charging the battery must be stopped until the temperature of the internal space reaches the target set value. In this case, the time it takes to fully charge the battery increases, which limits the efficient operation of the refrigerated truck.
그러나, 본 발명의 배터리 충전 시스템은 냉각기 컨트롤러로부터 냉각기의 상태에 관한 데이터를 수신하고, 이를 기초로 냉각기가 많은 전력을 소비하지 않을 때 AC/DC 컨버터가 생성한 직류 전원 중 일부를 배터리를 충전하는데 사용할 수 있다. 따라서, 작은 용량의 AC/DC 컨버터를 사용하면서도 냉각기의 동작과 배터리 충전을 동시에 효과적으로 수행함으로써, AC/DC 컨버터가 생성한 직류 전원을 효율적으로 사용할 수 있다.However, the battery charging system of the present invention receives data about the status of the cooler from the cooler controller, and based on this, uses some of the direct current power generated by the AC/DC converter to charge the battery when the cooler does not consume much power. You can use it. Therefore, by effectively performing the operation of the cooler and charging the battery at the same time while using a small capacity AC/DC converter, the direct current power generated by the AC/DC converter can be used efficiently.
도 1은 일 실시예에 따른 냉동탑차를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 도시한다.
도 3a는 인버터형 냉각기의 냉각 온도에 따른 소비 전력을 도시하고, 도 3b는 비인버터형 냉각기의 냉각 온도에 따른 소비 전력을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서 인버터형 냉각기와 연결되는 배터리 충전 시스템의 제어부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 인버터형 냉각기와 연결되는 배터리 충전 시스템의 제어부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서 비인버터형 냉각기와 연결되는 배터리 충전 시스템의 제어부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템의 제어부를 구체적으로 도시한다.Figure 1 schematically shows a refrigerated truck according to an embodiment.
Figure 2 shows a battery charging system according to one embodiment of the present invention.
Figure 3a shows power consumption according to the cooling temperature of the inverter type cooler, and Figure 3b shows power consumption according to the cooling temperature of the non-inverter type cooler.
Figure 4 is a flowchart for explaining the operation of the control unit of the battery charging system connected to the inverter-type cooler according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart for explaining the operation of a control unit of a battery charging system connected to an inverter-type cooler according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flowchart for explaining the operation of a control unit of a battery charging system connected to a non-inverter type cooler according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 specifically shows the control unit of the battery charging system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments presented below, but can be implemented in various different forms, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. do. The examples presented below are provided to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by these terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, identical or corresponding components are assigned the same drawing numbers and overlapping descriptions thereof are omitted. I decided to do it.
도 1은 일 실시예에 따른 냉동탑차(1000)를 개략적으로 도시한다.Figure 1 schematically shows a
도 1을 참조하면, 냉동탑차(1000)는 내부 공간(10)을 갖는 적재고(11), 냉각기 컨트롤러를 포함하는 냉각기(20), 배터리(200), 및 배터리 충전 시스템(100)을 포함한다. 냉동탑차(1000)는 차량으로서 기능하기 위한 동력 장치, 바퀴, 조향 장치 등을 더 포함한다.Referring to FIG. 1, the
냉동탑차(1000)는 적재고(11)의 내부 공간(10)을 냉각시키기 위한 냉각기(20)가 탑재된 차량을 의미한다. 냉동탑차(1000)는 도 1에 예시된 바와 같이 트럭의 형태일 수 있다.The
내부 공간(10)의 냉각 온도에 따라 -18도 이하의 온도로 유지할 수 있는 냉동탑차와 -5도까지 온도를 유지할 수 있는 냉장탑차가 기능적으로 구분될 수 있지만, 본 명세서에서는 냉동탑차(1000)는 냉동탑차와 냉장탑차를 포괄하는 개념이다. 즉, 본 발명은 냉각기(20)가 탑재된 냉장탑차에 적용될 수 있다.Depending on the cooling temperature of the
냉동탑차(1000)는 구동용 배터리와 구동용 배터리의 전력을 이용하여 회전력을 생성하는 모터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 냉동탑차(1000)는 전기를 동력으로 하여 움직이는 차량일 수 있다.The
다른 예에 따르면 냉동탑차(1000)는 수소와 공기 중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생성하는 연료전지를 이용하는 수소 차량일 수도 있다.According to another example, the
또 다른 예에 따르면, 냉동탑차(1000)는 디젤, 가솔린, LPG 가스 등과 같은 연료를 이용하여 회전력을 엔진을 포함하는 내연기관 차량일 수 있다.According to another example, the
적재고(11)의 내부 공간(10)에는 화물이 적재될 수 있다. 적재고(11)는 내부 공간(10)의 냉기가 외부로 빠져나가지 않도록 단열재로 둘러싸일 수 있다. 내부 공간(10)은 단열재로 둘러싸인 공간일 수 있다.Cargo may be loaded in the
배터리(200)는 냉각기(20)를 구동하기 위한 전력을 저장할 수 있다. 배터리(200)는 배터리 셀들을 포함한다. 배터리(200)에 포함되는 배터리 셀들 및 이들의 연결 방식은 냉각기(20)의 요구 전압 및 요구 전력량에 따라 달라질 수 있다.The
냉각기(20)는 배터리(200)로부터 공급되는 전력을 이용하여 내부 공간(10)을 냉각할 수 있다. 냉각기(20)는 압축기, 응축기 및 증발기를 포함할 수 있다. 압축기는 냉매를 고온·고압으로 압축시켜 응축기로 공급한다. 응축기는 압축된 냉매를 냉각 및 액화시키고, 액화된 냉매는 팽창기를 통과하면서 기화에 용이한 저압으로 유지된다. 저압으로 유지된 냉매는 증발기로 공급되어 증발기에 의해 증발하면서 주변의 열을 흡수함으로써 냉기를 발생시킨다. 증발기는 내부 공간(10) 내에 위치할 수 있으며, 압축기와 응축기는 적재고(11)의 외부에 위치할 수 있다.The cooler 20 can cool the
냉각기(20)는 인버터형 냉각기와 비인버터형 냉각기로 구분될 수 있다. 냉각기(20)에 대하여 도 3a 및 도 3b를 참조로 아래에서 더욱 자세히 설명한다.The cooler 20 can be divided into an inverter type cooler and a non-inverter type cooler. The cooler 20 will be described in more detail below with reference to FIGS. 3A and 3B.
냉각기(20)는 냉각기 컨트롤러에 의해 제어될 수 있으며, 냉각기 컨트롤러는 냉각기에 관한 데이터를 배터리 충전 시스템(100)으로 송신하도록 구성될 수 있다. 냉각기에 관한 데이터는 예컨대 냉각기(20)의 설정 온도값, 내부 공간(10)의 내부 온도값, 및 적재고(11) 외부의 외부 온도값을 포함할 수 있다.
냉각기에 관한 데이터는 냉각기(20)의 동작 여부를 나타낼 수 있다. 예컨대, 냉각기(20)의 압축기, 응축기 및 증발기를 포함하는 냉각 시스템이 동작하는 경우, 냉각기 컨트롤러는 동작 신호를 출력하고, 내부 온도값이 설정 온도값에 도달하여 냉각 시스템이 동작하지 않는 경우, 냉각기 컨트롤러는 비동작 신호를 출력할 수 있다.Data about the cooler may indicate whether the cooler 20 is operating. For example, when the cooling system including the compressor, condenser, and evaporator of the cooler 20 operates, the cooler controller outputs an operation signal, and when the internal temperature value reaches the set temperature value and the cooling system does not operate, the cooler controller outputs an operation signal. The controller can output an inactive signal.
배터리 충전 시스템(100)은 외부의 교류 전원으로부터 배터리(200)를 충전하기 위한 직류 전원을 생성하는 AC/DC 컨버터, 배터리(200)를 관리하는 배터리 제어부, 및 냉각기 컨트롤러로부터 전송된 데이터에 기초하여 AC/DC 컨버터를 제어하는 컨버터 제어부를 포함할 수 있다.The
배터리 충전 시스템(100)에 대하여 아래에서 더욱 자세히 설명한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템(100)을 도시한다.Figure 2 shows a
도 2를 참조하면, 배터리 충전 시스템(100)은 제어부(110), 센싱부(120), AC/DC 컨버터(130), 및 스위치부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
배터리 충전 시스템(100)은 외부의 교류 전원(AC), 냉각기 컨트롤러(21)를 포함하는 냉각기(20), 및 배터리(200)에 연결되며, 외부의 교류 전원(AC)의 전력을 직류 전원으로 변환하여 냉각기(20)를 구동하고 배터리(200)를 충전하도록 구성된다. 외부의 교류 전원(AC)의 연결이 해제되면, 배터리 충전 시스템(100)은 배터리(200)에 저장된 전력을 냉각기(20)에 제공한다.The
배터리 충전 시스템(100)은 교류 전원(AC)을 이용한 배터리(200)의 충전을 제어할 뿐만 아니라, 배터리(200)를 관리 및 보호하는 배터리 관리부의 기능도 수행할 수 있다.The
배터리(200)는 냉각기(20)를 구동하기 위한 전력을 저장하고, 외부의 교류 전원(AC)과의 연결이 해제되면 냉각기(20)에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(200)는 배터리 셀들(201)을 포함한다.The
배터리 셀들(201)은 충전가능한 이차 전지를 포함할 수 있다. 예컨대, 배터리 셀(201)은 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
배터리(200)에 포함되는 배터리 셀들(201)은 도 2에 직렬로 연결되는 것으로 도시되어 있지만, 병렬로 연결되거나, 직렬과 병렬의 조합으로 연결될 수도 있다.The
센싱부(120)는 배터리(200)의 전압 및 전류를 감지할 수 있다. 배터리(200)의 전압은 배터리(200)의 단자 전압, 즉, 배터리 전압을 의미하고, 배터리(200)의 전류는 배터리(200)의 충전 전류 및 방전 전류, 즉, 배터리 전류를 의미할 수 있다. 배터리 충전 시스템(100)은 전류 센서(A)를 포함할 수 있으며, 센싱부(120)는 전류 센서(A)를 이용하여 배터리(200)의 충전 전류 및 방전 전류를 감지할 수 있다.The
센싱부(120)는 배터리 셀들(201) 각각의 셀 전압을 더 감지할 수 있다. 센싱부(120)는 배터리(200)의 온도를 감지할 수 있다. 이를 위해 배터리 충전 시스템(100)은 배터리(200)에 인접하게 배치되는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.The
다른 예에 따르면, 센싱부(120)는 도 1의 적재고(11) 외부의 외부 온도를 감지할 수도 있다. 이를 위해 배터리 충전 시스템(100)은 외부에 배치되는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.According to another example, the
센싱부(120)는 센서들로부터 각각 수신되는 전기 신호들을 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기들을 포함할 수 있으며, 아날로그 프론트 엔드(AFE)로 지칭될 수 있다.The
센싱부(120)는 감지된 값들을 제어부(110)로 전송할 수 있다. 예컨대, 센싱부(120)는 배터리 전압을 감지하여 제어부(110)에 전송할 수 있다.The
AC/DC 컨버터(130)는 제어부(110)의 제어에 따라 외부의 교류 전원(AC)으로부터 직류 전원을 생성하고, 전원 단자들(T1, T2)을 통해 냉각기(20)와 배터리(200)에 직류 전원을 공급할 수 있다. AC/DC 컨버터(130)에서 생성된 직류 전원은 냉각기(20)와 배터리(200)에 동시에 공급되거나, 냉각기(20)와 배터리(200) 중 하나에만 공급될 수도 있다.The AC/
AC/DC 컨버터(130)가 출력하는 출력 전압 및 출력 전류에 관한 데이터를 제어부(110)에 제공할 수 있다. 제어부(110)는 AC/DC 컨버터(130)로부터 수신되는 출력 전압 및 출력 전류에 관한 데이터에 기초하여 AC/DC 컨버터(130)의 출력 전압 및 출력 전류의 크기를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(110)는 PWM 제어 신호를 이용하여 AC/DC 컨버터(130)를 제어할 수 있으며, 출력 전압 또는 출력 전류의 크기를 높이기 위해 PWM 제어 신호의 듀티비를 조절할 수 있다. 예컨대, AC/DC 컨버터(130)가 출력하는 출력 전압 또는 출력 전류의 크기가 목표하는 설정값보다 작은 경우, PWM 제어 신호의 듀티비를 증가시킬 수 있다.Data regarding the output voltage and output current output by the AC/
스위치부(140)는 전원 단자들(T1, T2)과 배터리(200) 사이에 연결될 수 있다. 도 2에는 배터리(200)의 양극과 전원 단자(T1) 사이에 스위치부(140)가 연결되지만, 배터리(200)의 음극과 전원 단자(T2) 사이에 연결될 수도 있다.The
스위치부(140)는 전원 단자(T1)와 배터리(200) 사이에 연결되는 메인 스위치(141), 및 전원 단자(T1)와 배터리(200) 사이에 직렬로 연결되는 프리차지 스위치(142) 및 프리차지 저항(143)을 포함할 수 있다. 프리차지 스위치(142)와 프리차지 저항(143)은 메인 스위치(141)와 병렬로 연결될 수 있다.The
프리차지 저항(143)의 크기는 AC/DC 컨버터(130)에서 생성된 직류 전압과 배터리(200)의 전압 차로 인하여 인러쉬 전류가 발생하지 않도록 설정될 수 있다. 또한, 프리차지 저항(143)은 AC/DC 컨버터(130)에서 생성된 직류 전류가 과도하게 배터리(200)로 유입되어 냉각기(20)가 정상적으로 구동하지 못하는 것을 방지하기 위해 배터리(200)로 유입되는 전류의 크기를 제한하는 기능을 수행할 수 있다.The size of the
제어부(110)는 배터리 제어부(111) 및 컨버터 제어부(112)를 포함할 수 있다. 배터리 제어부(111)는 센싱부(120)로부터 배터리(200)에 관한 센싱값들을 수신하고, 스위치부(140)를 제어하도록 구성될 수 있다. 배터리 제어부(111)는 배터리(200)를 보호하기 위해 만충전, 과방전, 과전류, 고온 등과 같은 이상 상태가 발생하면 메인 스위치(141)와 프리차지 스위치(142)를 턴 오프하도록 구성될 수 있다.The
컨버터 제어부(112)는 AC/DC 컨버터(130)로부터 출력 전압 및 출력 전류를 수신하고, PWM 제어 신호를 이용하여 AC/DC 컨버터(130)를 제어하도록 구성될 수 있다.The
제어부(110)는 냉각기 컨트롤러(20)로부터 냉각기(20)에 관한 데이터를 수신할 수 있다. 제어부(110)는 센싱부(120)에서 감지되는 배터리(200)의 전압 및 전류, 및 냉각기 컨트롤러(20)로부터 수신되는 데이터에 기초하여 AC/DC 컨버터(130) 및 스위치부(140)를 제어하도록 구성될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 제어부(110)는 냉각기 컨트롤러(20)로부터 냉각기(20)의 온도 설정값, 및 내부 공간(도 1의 10)의 내부 온도값을 수신하고, 온도 설정값, 내부 온도값 및 배터리(200)의 전압에 기초하여 AC/DC 컨버터(130)의 출력을 제어하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment, the
다른 실시예에 따르면, 제어부(110)는 냉각기 컨트롤러(20)로부터 동작 상태를 나타내는 신호를 수신하고, 상기 신호에 응답하여 스위치부(140)를 제어하도록 구성될 수 있다.According to another embodiment, the
도 3a는 인버터형 냉각기의 냉각 온도에 따른 소비 전력을 도시하고, 도 3b는 비인버터형 냉각기의 냉각 온도에 따른 소비 전력을 도시한다.Figure 3a shows power consumption according to the cooling temperature of the inverter type cooler, and Figure 3b shows power consumption according to the cooling temperature of the non-inverter type cooler.
도 3a를 참조하면, 인버터형 냉각기는 내부 공간(도 1의 10)의 내부 온도에 따라 소비 전력의 크기가 달라진다. 내부 온도와 설정 온도의 차이가 큰 경우 최대로 전력을 소비하지만, 내부 온도가 설정 온도에 가까워지면 소비 전력의 크기가 작아지게 된다.Referring to FIG. 3A, the amount of power consumption of an inverter-type cooler varies depending on the internal temperature of the internal space (10 in FIG. 1). When the difference between the internal temperature and the set temperature is large, maximum power is consumed, but as the internal temperature approaches the set temperature, the amount of power consumed decreases.
반면에, 비인버터형 냉각기는 도 3b에 도시되는 바와 같이 내부 온도와 설정 온도의 차에 따라 이산적으로 동작한다. 즉, 설정 온도를 기준으로 설정된 온도 하한값과 온도 상한값을 기초로 동작 유무가 결정된다. 비인버터형 냉각기가 동작하여 내부 온도가 내려가다가, 온도 하한값에 도달하면 비인버터형 냉각기는 동작을 정지한다. 내부 온도가 온도 상한값까지 올라가면 다시 비인버터형 냉각기는 동작하게 된다. 이러한 과정을 반복함으로써 내부 온도가 설정 온도 근방에서 유지되게 된다. 비인버터형 냉각기는 인버터형 냉각기에 비해 저렴하다는 장점이 있는 반면, 내부 온도의 변화가 크다는 단점이 있다.On the other hand, a non-inverter type cooler operates discretely depending on the difference between the internal temperature and the set temperature, as shown in FIG. 3B. In other words, whether or not to operate is determined based on the lower temperature limit and upper temperature limit set based on the set temperature. The non-inverter type cooler operates and the internal temperature decreases, but when the lower temperature limit is reached, the non-inverter type cooler stops operating. When the internal temperature rises to the upper temperature limit, the non-inverter type cooler operates again. By repeating this process, the internal temperature is maintained near the set temperature. While non-inverter type coolers have the advantage of being cheaper than inverter type coolers, they have the disadvantage of being subject to large changes in internal temperature.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서 인버터형 냉각기와 연결되는 배터리 충전 시스템의 제어부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 4 is a flowchart for explaining the operation of the control unit of the battery charging system connected to the inverter-type cooler according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 제어부의 동작은 배터리 충전 시스템(100)이 도 2에 도시된 바와 같이 외부의 교류 전원(AC), 인버터형 냉각기(20) 및 배터리(200)에 연결되었을 때의 동작이다.The operation of the control unit shown in FIG. 4 is the operation when the
도 2와 함께 도 4를 참조하면, 제어부(110)는 센싱부(120)로부터 배터리(200)의 전압을 수신할 수 있다(S41).Referring to FIG. 4 along with FIG. 2 , the
제어부(110)는 냉각기 컨트롤러(21)로부터 냉각기(20)의 온도 설정값, 및 내부 공간(10)의 내부 온도값을 수신할 수 있다(S42). 냉각기(20)의 온도 설정값은 사용자(예컨대, 냉동탑차(1000)의 사용자)가 설정한 내부 공간(10)의 목표 온도를 의미하며, 냉각기(20)는 내부 공간(10)의 내부 온도를 대략 온도 설정값으로 유지하도록 구성된다.The
제어부(110)는 온도 설정값 및 내부 온도값에 기초하여 냉각기(20)의 예상 소비 전력과 배터리(200)의 충전 가능 전력을 산출할 수 있다(S43). The
제어부(110)는 온도 설정값 및 내부 온도값에 기초하여 냉각기(20)의 예상 소비 전력을 산출하기 위한 룩업 테이블이 저장된 메모리를 포함할 수 있다. 룩업 테이블에 저장된 예상 소비 전력을 산출하기 위한 데이터는 냉각기(20) 및 내부 공간(10)의 체적 등에 따라 달라질 수 있다.The
다른 예에 따르면, 제어부(110)는 적재고(11) 외부의 외부 온도값을 획득할 수 있다. 제어부(110)는 온도 설정값, 내부 온도값뿐만 아니라, 외부 온도값에 기초하여 예상 소비 전력을 산출하도록 구성될 수 있다. 제어부(110)는 단계(S42)에서 냉각기 컨트롤러(21)로부터 외부 온도값을 수신할 수 있다. 다른 예에 따르면, 제어부(110)는 센싱부(120)로부터 외부 온도값을 수신할 수도 있다.According to another example, the
제어부(110)는 냉각기(20)에 공급되는 전류를 얻을 수 있다. 예컨대, 도시되지 않았지만, 단자들(T1, T2)과 냉각기 사이에 전류 센서가 추가되고, 전류 센서를 이용하여 냉각기(20)에 공급되는 전류의 크기를 감지할 수 있다. 다른 예에 따르면, 제어부(110)는 AC/DC 컨버터(130)로부터 AC/DC 컨버터(130)의 출력 전류에 관한 정보를 수신하고, 센싱부(120)로부터 배터리(200)의 전류에 관한 정보를 수신하므로, 키르히호프의 전류 법칙을 이용하여 냉각기(20)에 공급되는 전류를 산출할 수 있다.The
제어부(110)는 냉각기 컨트롤러(21)로부터 수신되는 온도 설정값 및 내부 온도값과 냉각기(20)에 공급되는 전류의 크기를 기초로 룩업 테이블의 데이터를 업데이트할 수 있다. 제어부(110)는 인공신경망을 이용하여 온도 설정값 및 내부 온도값과 냉각기(20)에 공급되는 전류의 크기의 관계를 학습하고, 학습을 통해 획득된 관계식을 룩업 테이블 형태로 저장할 수도 있다.The
제어부(110)는 AC/DC 컨버터(130)가 출력할 수 있는 전력에 관한 정보를 미리 저장할 수 있다. 제어부(110)는 AC/DC 컨버터(130)의 최대 출력 전력에서 냉각기(20)의 예상 소비 전력을 감산함으로써 배터리(200)를 충전할 수 있는 충전 가능 전력을 산출할 수 있다. 제어부(110)는 AC/DC 컨버터(130)의 최대 출력 전력에서 냉각기(20)의 예상 소비 전력과 전력 마진을 감산하여 배터리(200)의 충전 가능 전력을 산출할 수도 있다. AC/DC 컨버터(130)는 냉각기(20)의 최대 소비 전력을 초과하는 전력을 출력할 수 있다.The
제어부(110)는 배터리(200)의 전압 및 충전 가능 전력을 기초로 충전 전류량을 결정할 수 있다(S44). 제어부(110)는 충전 가능 전력을 배터리(200)의 전압으로 나눔으로써 충전 전류량을 결정할 수 있다.The
제어부(110)는 충전 전류량에 대응하는 PWM 제어 신호를 AC/DC 컨버터(130)에 출력할 수 있다(S45). 제어부(110)는 AC/DC 컨버터(130)가 충전 전류량에 해당하는 출력 전류를 배터리(200)에 공급하도록 AC/DC 컨버터(130)를 제어할 수 있다. 일 예에 따르면, 제어부(110)는 센싱부(120)로부터 수신되는 배터리(20)의 전류가 충전 전류량과 동일해지도록 PWM 제어 신호의 듀티비를 조절할 수 있다. 다른 예에 따르면, 제어부(110)는 AC/DC 컨버터(130)가 냉각기에 공급될 예상 전류량과 배터리에 공급될 충전 전류량을 더한 값에 해당하는 크기를 갖는 출력 전류를 출력하도록 AC/DC 컨버터(130)를 제어할 수 있다. 제어부(110)는 냉각기에 공급될 예상 전류량과 배터리에 공급될 충전 전류량을 더한 값에 해당하는 듀티비를 갖는 PWM 제어 신호를 AC/DC 컨버터(130)에 출력할 수 있다.The
AC/DC 컨버터(130)는 제어부(110)로부터 수신되는 PWM 제어 신호에 의해 동작할 수 있다(S46). AC/DC 컨버터(130)로부터 출력되는 전류 중 일부는 냉각기(20)에 공급되고 나머지 일부는 배터리(200)에 공급되어, 배터리(200)는 충전될 수 있다(S47). 제어부(110)는 배터리(200)를 충전하기 위해 메인 스위치(141)와 프리차지 스위치(142)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(110)는 프리차지 스위치(142)를 먼저 턴 온한 후, 메인 스위치(141)를 턴 온 하고, 다시 프리차지 스위치(142)를 턴 오프할 수 있다.The AC/
제어부(110)는 배터리(200)가 완전히 충전되었는지를 확인할 수 있다(S48). 배터리(200)가 완전히 충전되면, 제어부(110)는 배터리 충전을 차단할 수 있다(S49). 제어부(110)는 배터리 충전을 차단하기 위해 메인 스위치(141)와 프리차지 스위치(142)를 모두 턴 오프시킬 수 있다.The
배터리(200)가 완전히 충전되기 전이면, 제어부(110)는 단계(S41)부터 다시 수행하여, 온도 설정값, 내부 온도값 및 배터리(200)의 전압에 기초하여 AC/DC 컨버터(130)의 출력을 다시 제어할 수 있다.If the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 인버터형 냉각기와 연결되는 배터리 충전 시스템의 제어부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 5 is a flowchart for explaining the operation of a control unit of a battery charging system connected to an inverter-type cooler according to another embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 제어부의 동작 방법은 도 4를 참조로 설명된 제어부의 동작 방법에서 일부 단계들이 추가된 것이다. 아래에서는 추가된 단계들(S51 내지 S53)을 중심으로 설명한다.The operating method of the control unit shown in FIG. 5 has some steps added to the operating method of the control unit explained with reference to FIG. 4. Below, the description will focus on the added steps (S51 to S53).
제어부(110)가 단계(42)에서 냉각기 컨트롤러(21)로부터 냉각기(20)의 온도 설정값, 및 내부 공간(10)의 내부 온도값을 수신한 후에, 제어부(110)는 동작 모드가 급속 냉각 모드인지의 여부를 확인할 수 있다(S51). 급속 냉각 모드는 사용자에 의해 설정될 수 있다. 급속 냉각 모드는 AC/DC 컨버터(130)에서 생성된 직류 전원이 모두 냉각기(20)에 공급되는 모드이다.After the
급속 냉각 모드로 동작하는 경우, 제어부(110)는 내부 온도값과 온도 설정값의 차이를 미리 설정된 기준 온도와 비교할 수 있다(S52). 내부 온도값과 온도 설정값의 차이가 미리 설정된 기준 온도보다 큰 경우, 제어부(110)는 전원 단자들(T1, T2)과 배터리(200) 사이의 메인 스위치(141)를 턴 오프할 수 있다. 프리차지 스위치(142)도 함께 턴 오프할 수도 있다.When operating in the rapid cooling mode, the
내부 온도가 낮아져서, 내부 온도값과 온도 설정값의 차이가 미리 설정된 기준 온도 이하가 되면, 제어부(110)는 도 4를 참조로 설명한 방법에 따라 냉각기(20)의 예상 소비 전력을 산출하고, 이를 기초로 AC/DC 컨버터(130)의 출력을 제어할 수 있다. 도 4를 참조로 단계들(S43 내지 S49)이 앞에서 설명되었으므로, 반복하지 않는다.When the internal temperature decreases and the difference between the internal temperature value and the temperature set value becomes below the preset reference temperature, the
다른 실시예에 따르면, 동작 모드가 충전 우선 모드일 수 있다. 충전 우선 모드로 동작하는 경우, 제어부(110)는 냉각기 컨트롤러(21)에 저속 냉각 모드로 동작할 것을 지시할 수 있으며, 냉각기 컨트롤러(21)는 냉각기(20)의 전력을 미리 설정된 비율로 낮춰서 동작할 수 있다. 예컨대, 냉각기(20)의 전력을 최대 전력의 50%으로 낮출 수 있다. 이 경우, 제어부(110)는 단계(S43)에서 온도 설정값 및 내부 온도값에 기초하여 냉각기(20)가 저속 냉각 모드로 동작할 때의 예상 소비 전력을 산출할 수 있다.According to another embodiment, the operation mode may be a charging priority mode. When operating in the charging priority mode, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서 비인버터형 냉각기와 연결되는 배터리 충전 시스템의 제어부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 6 is a flowchart for explaining the operation of a control unit of a battery charging system connected to a non-inverter type cooler according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 제어부의 동작은 배터리 충전 시스템(100)이 도 2에 도시된 바와 같이 외부의 교류 전원(AC), 비인버터형 냉각기(20) 및 배터리(200)에 연결되었을 때의 동작이다.The operation of the control unit shown in FIG. 6 is the operation when the
도 2와 함께 도 6을 참조하면, 제어부(110)는 센싱부(120)로부터 배터리(200)의 전압을 수신할 수 있다(S61).Referring to FIG. 6 along with FIG. 2 , the
제어부(110)는 배터리(200)의 전압을 기초로 배터리(200)의 충전 전압의 크기를 결정할 수 있다(S62). 예컨대, 배터리(200)의 충전 상태에 따라 정전류 충전 모드 또는 정전압 충전 모드로 충전될 수 있다. 정전류 충전 모드인 경우, 충전 전압의 크기는 배터리(200)의 전압, 및 정전류 충전 모드의 충전 전류에 기초하여 결정될 수 있다. 정전압 충전 모드인 경우, 충전 전압의 크기는 정전압 충전 모드의 충전 전압에 기초하여 결정될 수 있다.The
제어부(110)는 단계(S62)에서 결정된 충전 전압의 크기에 대응하는 PWM 제어 신호를 AC/DC 컨버터(130)에 출력할 수 있다. 충전 전압의 크기에 대응하는 듀티비를 갖는 PWM 제어 신호가 AC/DC 컨버터(130)에 제공될 수 있으며, AC/DC 컨버터(130)는 충전 전압의 크기에 대응하는 출력 전압을 생성할 수 있다.The
PWM 제어 신호에 따라 AC/DC 컨버터(130)가 생성한 직류 전원은 냉각기(20)에 공급되며, 냉각기(20)는 동작할 수 있다(S64). 냉각기(20)는 비인버터형으로서, 이산적으로 동작하거나 비동작(즉, 정지)할 수 있다.The direct current power generated by the AC/
제어부(110)는 프리차지 스위치(142)를 턴 온하고, 메인 스위치(141)를 턴 오프할 수 있다. 프리차지 스위치(142)가 턴 온 상태이므로, AC/DC 컨버터(130)의 출력 전류 중 작은 일부는 프리차지 저항(143)을 통해 배터리(200)에 공급될 수 있다.The
제어부(100)는 냉각기 컨트롤러(21)로부터 동작 상태를 나타내는 신호를 수신할 수 있다. 제어부(100)가 냉각기 컨트롤러(21)로부터 비동작 신호를 수신하면(S66), 스위치부(140)를 단락하여 배터리(200)를 충전할 수 있다(S67). 예컨대, 제어부(100)는 메인 스위치(141)를 턴 온하여, AC/DC 컨버터(130)의 출력 전류가 대부분 배터리(200)에 공급되도록 할 수 있다. 정전류 충전 모드인 경우, AC/DC 컨버터(130)로부터 배터리(200)에 공급되는 전류의 크기는 일정하고, 정전압 충전 모드인 경우, AC/DC 컨버터(130)로부터 일정한 출력 전압이 배터리(200)에 인가된다.The
제어부(110)는 배터리(200)가 완전히 충전되었는지를 확인할 수 있다(S68). 배터리(200)가 완전히 충전되면, 제어부(110)는 배터리 충전을 차단할 수 있다(S69). 제어부(110)는 배터리 충전을 차단하기 위해 메인 스위치(141)와 프리차지 스위치(142)를 모두 턴 오프시킬 수 있다.The
배터리(200)가 완전히 충전되기 전이면, 제어부(100)는 냉각기 컨트롤러(21)로부터 동작 신호를 수신할 때까지 배터리(200)를 충전할 수 있다.If the
제어부(110)가 냉각기 컨트롤러(21)로부터 동작 신호를 수신하면(S70), 스위치부(140)를 개방할 수 있다. 예컨대, 제어부(110)는 메인 스위치(141)를 턴 오프할 수 있다. 이 때, 제어부(110)는 프리차지 스위치(142)를 턴 온 상태로 유지할 수 있다. 이후, 제어부(100)는 냉각기 컨트롤러(21)로부터 비동작 신호를 수신할 때까지 현재 상태를 유지할 수 있다.When the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템(100)의 제어부(110)를 구체적으로 도시한다.Figure 7 specifically shows the
도 7을 참조하면, 제어부(110)는 센싱부(도 2의 120)로부터 배터리(200)의 정보를 수신하고, 스위치부(140)를 제어하도록 구성되는 배터리 제어부(111), 및 PWM 제어 신호(S5)를 통해 DC/DC 컨버터 회로(130)를 제어하는 컨버터 제어부를 포함한다.Referring to FIG. 7, the
제어부(110)는 냉각기 컨트롤러(21)로부터 신호(S1)를 수신할 수 있다. 일 예에 따르면, 신호(S1)는 냉각기(20)의 온도 설정값 및 내부 온도값에 관한 데이터를 포함할 수 있다. 신호(S1)는 외부 온도값에 관한 데이터를 더 포함할 수 있다.The
다른 예에 따르면, 신호(S1)는 냉각기(20)의 동작 상태를 나타내는 신호일 수 있으며, 동작 신호 또는 비동작 신호일 수 있다.According to another example, the signal S1 may be a signal indicating the operating state of the cooler 20 and may be an operating signal or a non-operating signal.
배터리 제어부(111)는 배터리(200)에 관한 신호(S2)를 수신할 수 있다. 신호(S2)는 도 2의 센싱부(120)를 통해 수신할 수 있다. 신호(S2)는 배터리(200)의 배터리 전압 또는 충전/방전 전류일 수 있다. 다른 예에 따르면, 신호(S2)는 외부 온도값에 관한 데이터를 포함할 수 있다.The
배터리 제어부(111)는 메인 스위치(141)를 제어하기 위한 제어 신호(S4)와 프리차지 스위치를 제어하기 위한 제어 신호(S3)를 출력할 수 있다.The
AC/DC 컨버터(130)는 교류 전원(AC)의 교류 전압을 정류하는 정류 회로(131) 및 정류 회로(131)의 출력으로부터 직류 전원을 생성하는 DC/DC 컨버터 회로(132)를 포함할 수 있다. 정류 회로(131)는 4개의 다이오드를 이용한 브릿지 정류 회로일 수 있다. DC/DC 컨버터 회로(132)는 풀-브릿지 컨버터 회로, LLC 탱크, 직-병렬 변압기(series-parallel transformer), 이중 풀브릿지 정류 회로를 포함할 수 있다.The AC/
AC/DC 컨버터(130)는 교류 전원(AC)와 정류 회로(131) 사이에 EMI 필터 회로를 더 포함할 수 있다. AC/DC 컨버터(130)는 정류 회로(131)와 DC/DC 컨버터 회로(132) 사이에 역률 보상 회로를 더 포함할 수도 있다. AC/DC 컨버터(130)는 정류 회로(131)의 후단에 고주파수 디커플링 커패시터, DC/DC 컨버터 회로(132)의 전단에 DC 링크 커패시터, DC/DC 컨버터 회로(132)의 후단에 출력 커패시터를 더 포함할 수 있다.The AC/
컨버터 제어부(112)는 신호(S5)를 DC/DC 컨버터 회로(132)와 주고 받을 수 있다. 신호(S5)는 DC/DC 컨버터 회로(132)의 출력 전압 및 출력 전류에 관한 데이터를 포함할 수 있으며, 이 데이터는 DC/DC 컨버터 회로(132)에서 컨버터 제어부(112)로 전송된다. 신호(S5)는 컨버터 제어부(112)가 DC/DC 컨버터 회로(132)를 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 포함할 수 있다.The
제어부(110)는 배터리(200)의 정보 및 냉각기 컨트롤러(21)로부터 수신되는 데이터에 기초하여 PWM 제어 신호(S5)의 듀티비를 결정하도록 구성될 수 있다. 제어부(110)는 PWM 제어 신호(S5)의 듀티비를 통해 AC/DC 컨버터(130)의 출력 전압 또는 출력 전류를 제어할 수 있다.The
컨버터 제어부(112)는 정류 회로(131)와 교류 전원(AC) 사이의 스위치를 제어하기 위한 신호를 출력할 수도 있다.The
제어부(110)는 정류 회로(131)의 전단에서 교류 전원(AC)의 교류 전류의 크기 및 교류 전압의 크기를 감지한 신호(S6)를 수신할 수도 있다.The
이와 같이 본 발명은 도면들에 도시된 다양한 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As such, the present invention has been described with reference to the various embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative examples, and those skilled in the art will understand that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
Claims (11)
상기 배터리의 전압 및 전류를 감지하는 센싱부;
외부의 교류 전원으로부터 직류 전원을 생성하고, 전원 단자들을 통해 상기 냉각기와 상기 배터리 중 적어도 하나에 상기 직류 전원을 공급하는 AC/DC 컨버터;
상기 전원 단자들과 상기 배터리 사이에 연결되는 스위치부; 및
상기 센싱부에서 감지되는 상기 배터리의 전압 및 전류, 및 상기 냉각기의 냉각기 컨트롤러로부터 수신되는 데이터에 기초하여 상기 AC/DC 컨버터 및 상기 스위치부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 센싱부로부터 상기 배터리의 전압을 수신하고,
상기 냉각기 컨트롤러로부터 상기 냉각기의 온도 설정값, 및 상기 내부 공간의 내부 온도값을 수신하고,
상기 온도 설정값 및 상기 내부 온도값에 기초하여 상기 냉각기의 예상 소비 전력 및 상기 배터리의 충전 가능 전력을 산출하고,
상기 배터리의 전압 및 상기 충전 가능 전력을 기초로 충전 전류량을 결정하고,
상기 충전 전류량에 대응하는 PWM 제어 신호를 상기 AC/DC 컨버터에 출력하도록 구성되는 배터리 충전 시스템.A battery charging system for charging a battery that supplies power to a cooler for cooling an interior space, comprising:
A sensing unit that detects the voltage and current of the battery;
an AC/DC converter that generates direct current power from an external alternating current power source and supplies the direct current power to at least one of the cooler and the battery through power terminals;
a switch unit connected between the power terminals and the battery; and
A control unit configured to control the AC/DC converter and the switch unit based on the voltage and current of the battery detected by the sensing unit and data received from the cooler controller of the cooler,
The control unit,
Receiving the voltage of the battery from the sensing unit,
Receiving a temperature set value of the cooler and an internal temperature value of the internal space from the cooler controller,
Calculating expected power consumption of the cooler and chargeable power of the battery based on the temperature set value and the internal temperature value,
Determine the amount of charging current based on the voltage of the battery and the chargeable power,
A battery charging system configured to output a PWM control signal corresponding to the amount of charging current to the AC/DC converter.
상기 제어부는 상기 냉각기 컨트롤러로부터 상기 냉각기의 온도 설정값, 및 상기 내부 공간의 내부 온도값을 수신하고, 상기 온도 설정값, 상기 내부 온도값 및 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 AC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 구성되는 배터리 충전 시스템.In claim 1,
The control unit receives the temperature set value of the cooler and the internal temperature value of the interior space from the cooler controller, and outputs the AC/DC converter based on the temperature set value, the internal temperature value, and the voltage of the battery. A battery charging system configured to control.
상기 제어부는 외부 온도값을 획득하고, 상기 온도 설정값, 상기 내부 온도값, 및 상기 외부 온도값에 기초하여 상기 예상 소비 전력을 산출하도록 구성되는 배터리 충전 시스템.In claim 1,
The control unit is configured to obtain an external temperature value and calculate the expected power consumption based on the temperature set value, the internal temperature value, and the external temperature value.
상기 제어부는,
동작 모드가 급속 냉각 모드인지의 여부를 확인하고,
상기 급속 냉각 모드로 동작하는 경우, 상기 내부 온도값과 상기 온도 설정값의 차이가 미리 설정된 기준 온도보다 큰 경우, 상기 전원 단자들과 상기 배터리 사이의 상기 스위치부를 개방하고,
상기 내부 온도값과 상기 온도 설정값의 차이가 상기 기준 온도 이하가 되면, 상기 예상 소비 전력 및 상기 충전 가능 전력에 기초하여 상기 배터리를 충전하도록 구성되는 배터리 충전 시스템. In claim 1,
The control unit,
Check whether the operation mode is rapid cooling mode,
When operating in the rapid cooling mode, if the difference between the internal temperature value and the temperature set value is greater than a preset reference temperature, opening the switch unit between the power terminals and the battery,
A battery charging system configured to charge the battery based on the expected power consumption and the chargeable power when the difference between the internal temperature value and the temperature set value is below the reference temperature.
상기 제어부는 상기 냉각기 컨트롤러로부터 동작 상태를 나타내는 신호를 수신하고, 상기 신호에 응답하여 상기 스위치부를 제어하도록 구성되는 배터리 충전 시스템.In claim 1,
The control unit is configured to receive a signal indicating an operating state from the cooler controller and control the switch unit in response to the signal.
상기 제어부는,
상기 배터리의 전압을 기초로 상기 배터리의 충전 전압의 크기를 결정하고,
상기 충전 전압의 크기에 대응하는 PWM 제어 신호를 상기 AC/DC 컨버터에 출력하고,
상기 냉각기 컨트롤러로부터 비동작 신호를 수신하면, 상기 스위치부를 단락하여 상기 배터리를 충전하고,
상기 냉각기 컨트롤러로부터 동작 신호를 수신하면, 상기 스위치부를 개방하도록 구성되는 배터리 충전 시스템.In claim 1,
The control unit,
Determine the magnitude of the charging voltage of the battery based on the voltage of the battery,
Outputting a PWM control signal corresponding to the magnitude of the charging voltage to the AC/DC converter,
When a non-operation signal is received from the cooler controller, the switch unit is short-circuited to charge the battery,
A battery charging system configured to open the switch unit upon receiving an operation signal from the cooler controller.
상기 스위치부는,
상기 배터리의 양 배터리 단자 중 하나와 상기 전원 단자들 중 하나 사이에 연결되는 메인 스위치; 및
상기 하나의 배터리 단자와 상기 하나의 전원 단자 사이에 직렬로 연결되는 프리차지 스위치와 프리차지 저항을 포함하고,
상기 제어부는,
상기 프리차지 스위치를 턴 온하고,
상기 비동작 신호에 응답하여, 상기 메인 스위치를 턴 온하고,
상기 동작 신호에 응답하여, 상기 메인 스위치를 턴 오프하도록 구성되는 배터리 충전 시스템.In claim 7,
The switch unit,
a main switch connected between one of the positive battery terminals of the battery and one of the power terminals; and
A precharge switch and a precharge resistor connected in series between the one battery terminal and the one power terminal,
The control unit,
Turn on the precharge switch,
In response to the inactive signal, turning on the main switch,
A battery charging system configured to turn off the main switch in response to the operation signal.
상기 AC/DC 컨버터는,
상기 교류 전원의 교류 전압을 정류하는 정류 회로; 및
상기 PWM 제어 신호에 따라 상기 정류 회로의 출력으로부터 상기 직류 전원을 생성하는 DC/DC 컨버터 회로를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 센싱부로부터 상기 배터리의 정보를 수신하고, 상기 스위치부를 제어하도록 구성되는 배터리 제어부; 및
상기 PWM 제어 신호를 통해 상기 DC/DC 컨버터 회로를 제어하는 컨버터 제어부를 포함하는 배터리 충전 시스템.In claim 1,
The AC/DC converter is,
a rectifier circuit that rectifies the alternating current voltage of the alternating current power supply; and
A DC/DC converter circuit that generates the direct current power from the output of the rectifier circuit according to the PWM control signal,
The control unit,
a battery control unit configured to receive information about the battery from the sensing unit and control the switch unit; and
A battery charging system including a converter control unit that controls the DC/DC converter circuit through the PWM control signal.
상기 제어부는 상기 배터리의 정보 및 상기 냉각기 컨트롤러로부터 수신되는 데이터에 기초하여 상기 PWM 제어 신호의 듀티비를 결정하도록 구성되는 배터리 충전 시스템.In claim 9,
The control unit is configured to determine the duty ratio of the PWM control signal based on information about the battery and data received from the cooler controller.
전력을 저장하는 배터리;
상기 배터리로부터 공급되는 전력을 이용하여 상기 내부 공간을 냉각하는 냉각기;
상기 냉각기를 제어하고, 상기 냉각기에 관한 데이터를 송신하도록 구성되는 냉각기 컨트롤러; 및
청구항 1, 청구항 2, 및 청구항 4 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 배터리 충전 시스템을 포함하는 냉동탑차.
A loading bay having an internal space for loading cargo;
Batteries to store power;
a cooler that cools the interior space using power supplied from the battery;
a cooler controller configured to control the cooler and transmit data about the cooler; and
A refrigerated truck comprising the battery charging system of any one of claims 1, 2, and 4 to 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210110311A KR102599082B1 (en) | 2021-08-20 | 2021-08-20 | battery charging system and refrigerator truck including the same |
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KR1020210110311A KR102599082B1 (en) | 2021-08-20 | 2021-08-20 | battery charging system and refrigerator truck including the same |
Publications (2)
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KR20230027958A KR20230027958A (en) | 2023-02-28 |
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ID=85326331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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KR (1) | KR102599082B1 (en) |
Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JP2011094832A (en) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Topre Corp | Power source device of refrigerating vehicle |
JP2017172880A (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 株式会社デンソー | Control system for freezing car |
-
2021
- 2021-08-20 KR KR1020210110311A patent/KR102599082B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011094832A (en) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Topre Corp | Power source device of refrigerating vehicle |
JP2017172880A (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 株式会社デンソー | Control system for freezing car |
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Publication number | Publication date |
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