KR20000025249A - 전기자동차의 전원 제어장치 및 방법 - Google Patents

전기자동차의 전원 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차의 전원 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전기에너지를 일정량 충전시켜 전기자동차가 구동될 수 있도록 전기에너지를 공급하는 메인 배터리(10)와; 상기 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 센싱하여 인버터(30)에 입력시켜 주는 제 1 센싱부(20)와; 상기 제 1 센싱부(20)에서 입력되는 DC값을 모터가 구동될 수 있도록 AC값으로 바꿔주는 인버터(30)와; 상기 인버터(30)에서 입력되는 AC전류를 이용하여 전기자동차의 모터를 구동시키는 모터 구동부(40)와; 상기 제 1 센싱부(20)가 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 센싱한 후 이후에 센싱하여 센싱된 값을 DC/DC 컨버터(60)에 입력시키는 제 2 센싱부(50)와; 상기 제 2 센싱부(50)에서 입력되는 DC전류가 보조 배터리(70)에 입력될 수 있도록 변환시켜주는 DC/DC 컨버터(60)와; 상기 DC/DC 컨버터(60)에서 입력되는 DC전류를 이용하여 메인 배터리(10)에서 전원이 공급되지 않을 때 사용하는 보조 배터리(70)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 전기자동차의 메인 배터리에서 공급되는 전압과 전류를 제 1 센싱부에서 센싱하여 조절된 상태를 인버터에 입력시켜주고, 이후 상기 메인 배터리에서 공급되는 전압과 전류를 제 2 센싱부에서 센싱하여 조절된 상태를 DC/DC 컨버터에 입력시켜 줌으로써 모터 구동부와 보조 배터리에 안정적인 전원이 공급되는 등의 효과가 있다.

Description

전기자동차의 전원 제어장치 및 방법
본 발명은 전기자동차(Electic Vehicle)의 전력제어에 관한 것으로, 보다 상세하게 본 발명은 전기자동차의 메인 배터리에서 공급되는 전압 및 전류가 인버터나 DC/DC 컨버터에 공급될 때 최적의 상태에서 공급될 수 있도록 하는 전기자동차의 전원 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
주지하다시피, 현재 개발중인 전기자동차에 전력을 공급하기 위해서는, 메인 배터리에 소정의 전기에너지를 충전시켜준 상태에서 시동을 걸면 메인 배터리에 충전된 전압 및 전류를 모터 구동부에 공급하는데, 이때는 메인 배터리의 DC전류를 AC전류 인버터에서 바꿔주어 모터 구동부에 입력시켜 모터를 구동하게 된다. 또한, 상기 메인 배터리에서 공급되는 DC전류를 DC/DC 컨버터에서 보조 배터리에 인가시킬 수 있는 전류의 형태로 변환시켜주어 보조 배터리에 입력하면 전기자동차의 각종 장치에 전류를 공급하게 된다.
그러나, 이러한 방법은 메인 배터리에서 공급되는 전류 및 전압을 인버터와 DC/DC 컨버터에 효과적으로 공급해 주지 못해 모터를 구동할 때 전압과 전류가 부족하게 되는 경우가 생겨 결국 상기 전기자동차에 시동을 걸 수 없는 상태에 이르게 되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 종래의 전기자동차에 공급되는 전력을 제어하는 방법에서, 전기자동차의 메인 배터리에서 공급되는 전압과 전류를 센싱하여 노멀(Normal)값보다 크면 낮쳐주어 인버터나 DC/DC 컨버터에 입력되는 전압과 전류를 조절할 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 전기자동차의 전원 제어장치는, 전기에너지를 일정량 충전시켜 전기자동차가 구동될 수 있도록 전기에너지를 공급하는 메인 배터리와; 상기 메인 배터리에서 공급되는 전압과 전류를 센싱하여 인버터에 입력시켜 주는 제 1 센싱부와; 상기 제 1 센싱부에서 입력되는 DC값을 모터가 구동될 수 있도록 AC값으로 바꿔주는 인버터와; 상기 인버터에서 입력되는 AC전류를 이용하여 전기자동차의 모터를 구동시키는 모터 구동부와; 상기 제 1 센싱부가 메인 배터리에서 공급되는 전압과 전류를 센싱한 후 이후에 센싱하여 센싱된 값을 DC/DC 컨버터에 입력시키는 제 2 센싱부와; 상기 제 2 센싱부에서 입력되는 DC전류가 보조 배터리에 입력될 수 있도록 변환시켜주는 DC/DC 컨버터와; 상기 DC/DC 컨버터에서 입력되는 DC전류를 이용하여 메인 배터리에서 전원이 공급되지 않을 때 사용하는 보조 배터리를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 전기자동차의 전원 제어방법은, 전기자동차의 메인 배터리에서 공급되는 현재 전압값을 센싱하고, 상기 메인 배터리에서 출력되는 전류를 계속 측정하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계를 수행한 후, 측정된 전류에 대한 아날로그 신호를 디지탈 신호로 바꿔서 마이컴에 입력시켜면, 마이컴이 인버터에 입력되는 전류값(ΔI1)을 측정하여 0보다 작으면 전류값을 낮춘후 다시 측정하고 0보다 크면 DC/DC 컨버터에 입력되는 전류값(ΔI2)을 측정하여 0보다 작으면 전류값을 낮춘후 다시 측정하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계를 수행한 후, 상기 메인 배터리에서 공급되는 전류값이 인버터와 DC/DC 컨버터에 입력되는 값을 더한값보다 크면 상기 인버터와 DC/DC 컨버터에 입력되는 전류값을 낮추는 제 3 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 전원 제어장치 구성을 나 타낸 기능 블럭도,
도 2는 도 1의 메인 배터리에서 인버터에 공급되는 전류와 전압을 센싱한 상 태를 나타낸 그래프,
도 3은 도 1의 메인 배터리에서 DC/DC 컨버터에 공급되는 전류와 전압을 센 싱하는 상태를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 상태를 나타낸 그래프,
도 5는 도 1의 메인 배터리에서 공급되는 전류와 전압을 감지하는 상태를 나 타낸 기능 블럭도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전원 제어방법의 동작상태를 나타낸 제어 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 메인 배터리 20 : 제 1 센싱부
30 : 인버터 40 : 모터 구동부
50 : 제 2 센싱부 60 : DC/DC 컨버터
70 : 보조 배터리 80 : OP 앰프
90 : A/D 컨버터 100 : 마이컴
R1∼R3 : 저항 C1 : 콘덴서
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 전원 제어장치 및 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 전원 제어장치 구성을 나타낸 기능 블럭도로서, 도시한 바와 같이, 메인 배터리(10)는 전기에너지를 일정량 충전시켜 전기자동차가 구동될 수 있도록 전기에너지를 공급하고, 제 1 센싱부(20)에서 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 센싱하여 인버터(30)에 입력시켜 주며, 인버터(30)는 상기 제 1 센싱부(20)에서 입력되는 DC값을 모터가 구동될 수 있도록 AC값으로 바꿔주며, 모터 구동부(40)는 상기 인버터(30)에서 입력되는 AC전류를 이용하여 전기자동차의 모터를 구동시킨다.
또한, 제 2 센싱부(50)는 상기 제 1 센싱부(20)가 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 센싱한 후 이후에 센싱하여 센싱된 값을 DC/DC 컨버터(60)에 입력시키고, DC/DC 컨버터(60)는 상기 제 2 센싱부(50)에서 입력되는 DC전류가 보조 배터리(70)에 입력될 수 있도록 변환시켜주며, 보조 배터리(70)는 상기 DC/DC 컨버터(60)에서 입력되는 DC전류를 이용하여 메인 배터리(10)에서 전원이 공급되지 않을 때 사용한다.
또한, 도 2는 도 1의 메인 배터리에서 인버터에 공급되는 전류와 전압을 센싱한 상태를 나타낸 그래프로서, 도시한 바와 같이, ΔI1는 일반적으로 전기자동차의 메인 배터리(10)에서 인버터(30)에 공급되는 전류의 노멀값에서 현재 공급되는 전류값을 뺀값을 나타낸 것이다. 또한, 일반적으로 전기자동차의 메인 배터리(10)에서 출력되는 300A의 AC전류는 인버터(30)를 통해 모터 구동부(40)에 공급된 후 모터의 구동속도가 감소되면 속도가 감소되는 ⓐ시점에서 부터 전류는 150A까지 떨어진다. 그러나, 상기 메인 배터리(10)에서 모터 구동부(40)로 입력되는 DC전류는 속도가 증가되는 ⓐ시점부터 일정한 값을 출력하게 되는 것을 나타낸 것이다.
또한, 도 3은 도 1의 메인 배터리에서 DC/DC 컨버터에 공급되는 전류와 전압을 센싱하는 상태를 나타낸 그래프로서, 도시한 바와 같이, ΔI2는 일반적으로 전기자동차의 메인 배터리(10)에서 DC/DC 컨버터(60)에 공급되는 전류의 노멀값에서 현재 공급되는 전류값을 뺀값을 나타낸 것이다. 또한, 일반적으로 전기자동차의 메인 배터리(10)에서 출력되는 100A의 AC전류는 DC/DC 컨버터(60)를 통해 보조 배터리(70)에 공급된 후 모터의 구동속도가 감소되면 속도가 감소되는 ⓑ시점에서 부터 전류는 50A까지 떨어지는 상태를 나타낸 것이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 상태를 나타낸 그래프로서, 도시한 바와 같이, 도 2의 그래프와 도 3의 그래프를 통해 메인 배터리(10)에서 공급되는 전류 값에 따른 전압의 변화상태를 알수있어 이 그래프를 통해 ΔI1과 ΔI2를 조절하여 최적의 상태에서 전압을 제어할 수 있으며, 이는 메인 배터리(10)에서 초기에 공급되는 전류값보다 인버터(30)와 DC/DC 컨버터(60)에 각각 공급되는 전류값이 더작게 나타나는 상태를 나타낸 것이다.
또한, 도 5는 도 1의 메인 배터리에서 공급되는 전류와 전압을 감지하는 상태를 나타낸 기능 블럭도로서, 도시한 바와 같이, OP 앰프(80)는 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 증폭시켜 A/D 컨버터(90)에 입력시키는데, 이때 저항 R1과 R2에서 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 분배하고, 저항 R3와 콘덴서 C1에 의해 상기 A/D 컨버터(90)에 입력되기 이전의 전압과 전류에서 노이즈를 제거해준다.
또한, A/D 컨버터(90)는 상기 OP 앰프(80)에서 입력되는 아날로그 신호를 마이컴(100)이 읽을수 있도록 디지탈 신호로 바꿔주고, 마이컴(100)은 초기에 메인 배터리(10)에서 입력되는 전압과 전류값이 노멀값이상이면 낮쳐주고 이하이면 그냥 인버터(30)와 DC/DC 컨버터(60)에 각 센싱부(20, 50)가 입력시킬 수 있도록 제어한다.
또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전원 제어방법의 동작상태를 나타낸 제어 흐름도로서, 도시한 바와 같이, 제 1 단계(S1)는 전기자동차의 메인 배터리(10)에서 공급되는 현재 전압값을 센싱하고, 상기 메인 배터리(10)에서 출력되는 전류를 계속 측정한다.
또한, 제 2 단계(S2)는 상기 제 1 단계(S1)를 수행한 후, 측정된 전류에 대한 아날로그 신호를 디지탈 신호로 바꿔서 마이컴(100)에 입력시켜면, 마이컴(100)이 인버터(30)에 입력되는 전류값(ΔI1)을 측정하여 0보다 작으면 전류값을 낮춘후 다시 측정하고 0보다 크면 DC/DC 컨버터(60)에 입력되는 전류값(ΔI2)을 측정하여 0보다 작으면 전류값을 낮춘후 다시 측정한다.
또한, 제 3 단계(S3)는 상기 제 2 단계(S2)를 수행한 후, 상기 메인 배터리(10)에서 공급되는 전류값이 인버터(30)와 DC/DC 컨버터(60)에 입력되는 값을 더한값보다 크면 상기 인버터(30)와 DC/DC 컨버터(60)에 입력되는 전류값을 낮추게 된다.
이하, 상기와 같이 구성된 전기자동차의 전원 제어장치 및 방법의 동작과정을 첨부된 도 1∼도 6을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 불특정한 전기자동차의 구동은 모터 구동부(40)에서 제공되는 동력에 의해 동작되고, 상기 모터 구동부(40)는 전기자동차의 메인 배터리(10)에서 공급되는 DC전류를 인버터(30)에서 AC전류로 바꿔주면, 상기 인버터(30)에서 공급되는 AC전류를 이용하여 모터를 구동시키게 된다.
또한, 전기자동차의 모터 구동이외의 동작을 위해서 보조 배터리(70)를 사용하는데, 이 보조 배터리(70)는 메인 배터리(10)에서 공급되는 DC전류를 보조 배터리(70)에 충전시킬 수 있도록 DC/DC 컨버터(60)에서 전류의 상태를 바꿔준다.
그러나, 상기 인버터(30)가 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 모터 구동부(40)에 공급하기 이전에, 도 1에 도시된 제 1 센싱부(20)에서 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 센싱하여 도 5에 도시된 OP 앰프(80)에 증폭된 전압과 전류를 입력시킨다.
이후, 상기 OP 앰프(80)에서 전압과 전류를 증폭시킨후, 마이컴(100)에 입력하기 위해 A/D 컨버터(90)에서 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변경하여 마이컴(100)에 입력하면, 마이컴(100)은 전류와 전압값이 일반적으로 배터리(10)에서 입력되는 노멀값에서 현재 입력되는 값을 뺀값이 노멀값보다 크면 낮쳐주고 작으면 그냥 인버터(30)에 입력시켜준다.
또한, 상기 DC/DC 컨버터(60)가 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 보조 배터리(70)에 공급하기 이전에, 도 1에 도시된 제 2 센싱부(50)에서 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 센싱하여 도 5에 도시된 OP 앰프(80)에 증폭된 전압과 전류를 입력시킨다.
이후, 상기 OP 앰프(80)에서 전압과 전류를 증폭시킨후, 마이컴(100)에 입력하기 위해 A/D 컨버터(90)에서 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변경하여 마이컴(100)에 입력하면, 마이컴(100)은 전류와 전압값이 일반적으로 배터리(10)에서 입력되는 노멀값에서 현재 입력되는 값을 뺀값이 노멀값보다 크면 낮쳐주고 작으면 그냥 DC/DC 컨버터(60)에 입력시켜준다.
상기와 같은 동작을 통해 메인 배터리(10)에서 공급되는 전압과 전류를 센싱한 상태에서 전압과 전류값을 조절하여 인버터(30)와 DC/DC 컨버터(60)에 입력시켜 주게 되며, 도 2에 도시된 그래프와 도 3에 도시된 그래프를 통해서 전기자동차의 속도가 감소되는 시점에서 인버터(30)와 DC/DC 컨버터(60)에 입력되는 전류값도 감소됨을 볼 수 있다.
또한, 인버터(30)와 DC/DC 컨버터(60)에 공급되는 전압과 전류을 합한 값은 상기 메인 배터리(10)에서 공급되는 총 전압 및 전류값보다 적은 상태에서 안정적으로 전압을 제어할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형실시할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 전기자동차의 전원 제어장치 및 방법은, 전기자동차의 메인 배터리에서 공급되는 전압과 전류를 제 1 센싱부에서 센싱하여 조절된 상태를 인버터에 입력시켜주고, 이후 상기 메인 배터리에서 공급되는 전압과 전류를 제 2 센싱부에서 센싱하여 조절된 상태를 DC/DC 컨버터에 입력시켜 줌으로써 모터 구동부와 보조 배터리에 안정적인 전원이 공급되는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 전기에너지를 일정량 충전시켜 전기자동차가 구동될 수 있도록 전기에너지를 공급하는 메인 배터리와; 상기 메인 배터리에서 공급되는 전압과 전류를 센싱하여 인버터에 입력시켜 주는 제 1 센싱부와; 상기 제 1 센싱부에서 입력되는 DC값을 모터가 구동될 수 있도록 AC값으로 바꿔주는 인버터와; 상기 인버터에서 입력되는 AC전류를 이용하여 전기자동차의 모터를 구동시키는 모터 구동부와; 상기 제 1 센싱부가 메인 배터리에서 공급되는 전압과 전류를 센싱한 후 이후에 센싱하여 센싱된 값을 DC/DC 컨버터에 입력시키는 제 2 센싱부와; 상기 제 2 센싱부에서 입력되는 DC전류가 보조 배터리에 입력될 수 있도록 변환시켜주는 DC/DC 컨버터와; 상기 DC/DC 컨버터에서 입력되는 DC전류를 이용하여 메인 배터리에서 전원이 공급되지 않을 때 사용하는 보조 배터리를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원 제어장치.
  2. 전기자동차의 메인 배터리에서 공급되는 현재 전압값을 센싱하고, 상기 메인 배터리에서 출력되는 전류를 계속 측정하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계를 수행한 후, 측정된 전류에 대한 아날로그 신호를 디지탈 신호로 바꿔서 마이컴에 입력시켜면, 마이컴이 인버터에 입력되는 전류값(ΔI1)을 측정하여 0보다 작으면 전류값을 낮춘후 다시 측정하고 0보다 크면 DC/DC 컨버터에 입력되는 전류값(ΔI2)을 측정하여 0보다 작으면 전류값을 낮춘후 다시 측정하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계를 수행한 후, 상기 메인 배터리에서 공급되는 전류값이 인버터와 DC/DC 컨버터에 입력되는 값을 더한값보다 크면 상기 인버터와 DC/DC 컨버터에 입력되는 전류값을 낮추는 제 3 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전원 제어방법.
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