KR20020097369A - 전기 자동차의 배터리 충전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 자동차의 배터리 충전 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 제 1평활부가 외부에서 저압의 DC 입력 전원을 받아 평활 하여 출력하고, 인버터부는 제어부에서 받은 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제 1평활부에서 받은 전원 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하고, 승압부가 상기 인버터부에서 출력되는 신호를 받아 승압하여 출력하고, 전파 정류부가 상기 승압부에서 출력되는 신호를 받아 DC로 변환하여 출력하며, 제 2평활부가 상기 전파 정류부에서 출력되는 신호를 입력받아 평활 하여 출력함으로써, 전기 자동차의 고압 배터리를 효율적으로 충전시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치는, 일반적으로 명명되고 있는 DC-DC 컨버터이다. 여기서, DC-DC 컨버터는 외부에서 DC 전압을 입력받아 교류 전압으로 변환 후 승압하여, 다시 승압된 DC 전압으로 변환하는데, 제 1평활부, 인버터부, 승압부, 전파 정류부, 제 2평활부, 및 제어부로 이루어져 있다.

Description

전기 자동차의 배터리 충전 장치{ELECTRIC AUTOMOBILE BATTERY CHARGING EQUIPMENT}

본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 자동차의 배터리 충전 장치에 관한 것이다.

전기 자동차용 배터리 충전 장치는 일반적으로 입력 AC 220Vrms, 출력 DC 레인지 250V~400V 범위에서 동작 가능하다. 이렇게, 일상 사용하는 전원으로 전기 장동차의 구동 전력을 공급하는 고압 배터리를 충전하는 것은, 충전 시 전기적 쇼크에 노출되기 쉽고, 고압의 입력 전원을 공급받기 위하여 특정 장소로 이동해야하며, 운행 차량이 고압의 입력 전원 배터리를 차량에 장착하여 운행도중 충전 시 사용하는 경우 또는 구난 차량이 고압의 입력 전원 배터리를 차량에 장착하여 운행도중 충전 시 사용하는 경우에도, 그 에너지 용량의 크기가 커서 배터리의 무게가 증가하므로 차량 중량을 증가시키게 되는 문제가 있다.

또한, 위와 같은 동작 운전 범위를 만족하기 위하여, 종래의 배터리 충전기는 수많은 수동 소자, 스위칭 소자, 변압기 등을 채용하고 있어서, 이로 인한 부품의 비용이 과다하고, 전력 소모가 크며, 구성이 복잡하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 고압 배터리를 사용하는 전기 자동차에 있어서, 저압 배터리를 사용하여 간단한 구성으로 동작하는 전기 자동차의 충전 장치를 제공하자는 데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리 충전 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리 충전 장치를 회로로 구현할 때의 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리 충전 장치를 하나의 부품으로 만들 때의 일예이다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 특징에 따른 전기 자동차의 충전 장치는, 충전 장치에 의해 충전 가능한 배터리에서 전력을 공급받아 구동하는 전기 자동차에 있어서, 외부에서 DC 전압을 입력받아 교류 전압으로 변환 후 승압하여, 다시 승압된 DC 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 포함한다.

상기 DC-DC 컨버터는, 외부에서 DC 전압을 입력받아 평활 하여 출력하는 제 1평활부; 상기 제 1평활부에서 받은 전원 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터부; 상기 인버터부에서 출력되는 신호를 받아 승압하여 출력하는 승압부; 상기 승압부에서 출력되는 신호를 받아 DC로 변환하여 출력하는 전파 정류부; 상기 전파 정류부에서 출력되는 신호를 입력받아 평활 하여 출력하는 제 2평활부; 및 상기 인버터부가 DC 전압을 교류 전압으로 변환하도록 제어하는 스위치 제어 신호를 상기 인버터부에 공급하는 제어부를 포함한다.

이에 따라, 제 1평활부가 외부에서 저압의 DC 입력 전원을 받아 평활 하여 출력하고, 인버터부는 제어부에서 받은 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제 1평활부에서 받은 전원 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하고, 승압부가 상기 인버터부에서 출력되는 신호를 받아 승압하여 출력하고, 전파 정류부가 상기 승압부에서 출력되는 신호를 받아 DC로 변환하여 출력하며, 제 2평활부가 상기 전파 정류부에서 출력되는 신호를 입력받아 평활 하여 출력함으로써, 전기 자동차의 고압 배터리를 효율적으로 충전시킬 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의구체적인 구성 및 동작을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1에 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도가 도시되어 있다.

첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치는, 일반적으로 명명되고 있는 DC-DC 컨버터(100~600)이다. 여기서, DC-DC 컨버터(100~600)는 외부에서 DC 전압을 입력받아 교류 전압으로 변환 후 승압하여, 다시 승압된 DC 전압으로 변환하는데, 제 1평활부(100), 인버터부(200), 승압부(300), 전파 정류부(400), 제 2평활부(500), 및 제어부(600)로 이루어져 있다.

제 1평활부(100)는 외부에서 DC 전압을 입력받아 평활 하여 출력한다.

인버터부(200)는 상기 제 1평활부(100)에서 받은 전원 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력한다.

승압부(300)는 상기 인버터부(200)에서 출력되는 신호를 받아 승압하여 출력한다.

전파 정류부(400)는 상기 승압부(300)에서 출력되는 신호를 받아 DC로 변환하여 출력한다.

제 2평활부(500)는 상기 전파 정류부(400)에서 출력되는 신호를 입력받아 평활 하여 출력한다.

제어부(600)는 상기 인버터부(200)가 DC 전압을 교류 전압으로 변환하도록 제어하는 스위치 제어 신호를 상기 인버터부(200)에 공급한다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 동작을 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리 충전 장치를 회로로 구현할 때의 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제 1평활부(100)는 외부에서 DC 전압을 입력받아 평활 하여 출력한다. 즉, 도 2에 도시된 인버터부(200)가 외부의 DC 전압을 입력받을 때, 외부 또는 인버터부(200)의 스위칭 시에 발생할 수 있는 노이즈를 콘덴서 (C1)의 작용으로 제거하여 안정한 DC 전원을 공급할 수 있도록 하기 위함이다.

인버터부(200)는 상기 제 1평활부(100)에서 받은 전원 전압을 교류 전압으로변환하여 출력한다. 즉, 도 2에 도시된 것과 같이 제어부(600)로부터 발생되는 스위치 제어 신호(A,B,C,D)의 제어를 받는 각각의 트랜지스터의 작용으로, DC 전압을 입력받아 사각파 형의 교류 전압으로 출력한다. 여기서, 스위치 제어 신호 A와D는 스위치 제어 신호 B와D의 폴래리티와 반대의 값을 갖도록 되어 있고, 스위치 제어 신호 A와D를 받는 트랜지스터가 온 상태로 되는 동작이 이루어 질 때는, 인버터부 (200)의 출력 파형이 양(포지티브 폴래리티)의 값을 갖는 사각파이고, 스위치 제어 신호 B와D를 받는 트랜지스터가 온 상태로 되는 동작이 이루어 질 때는, 인버터부(200)의 출력 파형이 부(네거티브 폴래리티)의 값을 갖는 사각파가 발생된다. 이때, 위의 각각의 트랜지스터에는 도 2에 도시된 것과 같이, 양의 전압에 역방향으로 저항(R1~R4)과 다이오드(D1~D4)를 병렬로 접속하여, 트랜지스터가 온 상태에서 오프 상태로 전이 할 때에 발생되는 전류 노이즈를 제거할 수 있도록 했다.

승압부(300)는 상기 인버터부(200)에서 출력되는 신호를 받아 승압하여 출력한다. 여기서 승압되는 양은, 고압 배터리를 충전시킬 수 있는 만큼으로, 변압기(CL1)의 권선비를 설정하여 놓았다.

상기 승압부(300)에서 출력되는 신호를 받은 전파 정류부(400)는 다이오드들 (D1~D4)의 작용에 의하여 DC로 정류하여 출력한다. 이때, 정류된 신호는 상기 인버터부(200)의 스위칭 시에 발생된 노이즈를 포함하게 되므로, 상기 전파 정류부 (400)에서 출력되는 신호를 받은 제 2평활부(500)는 콘덴서(C2)의 작용에 의해 직선형으로 평활 하여 출력한다.

위에서 기술한 바와 같이, 제어부(600)는 상기 인버터부(200)가 DC 전압을교류 전압으로 변환하도록 제어하는 스위치 제어 신호(A,B,C,D)를 상기 인버터부 (200)에 공급한다. 이외에도, 제어부(600)는 고압 배터리의 충전여부를 체크하여 충분한 충전이 이루어지지 않았으면, 도시되지 않은 스위치의 작동으로 충분한 충전이 이루어 질 때까지 계속해서 충전이 이루어지도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리 충전 장치를 하나의 부품으로 만들 때의 일예이다.

여기서, 저압 DC 전원 입력 단자(701,702)가 외부에 노출되고, 충전 장치 (100~600)를 구성하는 각 회로 소자나 그것들을 접속하는 내부 배선은 커버가 있는 케이스(720)에 밀폐하고, 수용액 속에 고정되어 있다. 케이스(720)는 방열성을 고려하여 알루미늄 재질이나 마그네슘 재질로 제작될 수 있고, 저압 DC 전원 입력 단자(701,702)는 케이스(720)에서 전기적으로 절연되어 있고, 케이스(720)에 설치한 나사 구멍(710,711)에 삽입되어 고정되어 있다. 이러한 충전 장치(100~600)의 저압 DC 전원 입력 단자(701,702)는 구난 차량이 장착하고 운행하는 저압 DC 전원으로부터의 전력 공급을 받기 위한 증폭기 케이블 접속단자 역할을 하며, 또는 운행하는 차량 자체에 장착하고 있는 저압 DC 전원으로부터 전력 공급을 받는 접속 단자 역할을 겸한다.

위에 기술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치는, 제 1평활부(100)가 외부에서 저압의 DC 입력 전원을 받아 평활 하여 출력하고, 인버터부(200)는 제어부(600)에서 받은 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제 1평활부(100)에서 받은 전원 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하고, 승압부(300)가 상기 인버터부(200)에서 출력되는 신호를 받아 승압하여 출력하고, 전파 정류부(400)가 상기 승압부(300)에서 출력되는 신호를 받아 DC로 변환하여 출력하며, 제 2평활부(500)가 상기 전파 정류부(400)에서 출력되는 신호를 입력받아 평활 하여 출력함으로써, 전기 자동차의 고압 배터리를 효율적으로 충전시킬 수 있도록 하였다.

본 발명은 다음에 기술되는 청구 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능하다.

이상에서와 같은 본 발명의 실시예에 따라, 전기 자동차의 고압 배터리를 충전하기 위하여 저용량 저압 배터리를 사용하므로, 충전시 전기적 쇼크에 노출될 위험이 없고, 구난 차량 또는 운행 차량이 저압 배터리를 장착하여 운행하기 간편하며 원가 절감에도 기여한다.

또한, 충전 장치를 구성하는 수동 소자나 스위칭 소자의 개수가 크게 감소하므로 배터리 충전 장치의 구조가 간단해지며, 차량에 장착하기 용이하고, 그 부품에 드는 비용이 크게 저감된다.

Claims (2)

1. 충전 장치에 의해 충전 가능한 배터리에서 전력을 공급받아 구동하는 전기 자동차에 있어서,

   외부에서 DC 전압을 입력받아 교류 전압으로 변환 후 승압하여, 다시 승압된 DC 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터

   를 포함하는 전기 자동차의 충전 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 DC-DC 컨버터는,

   외부에서 DC 전압을 입력받아 평활 하여 출력하는 제 1평활부;

   상기 제 1평활부에서 받은 전원 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터부;

   상기 인버터부에서 출력되는 신호를 받아 승압하여 출력하는 승압부;

   상기 승압부에서 출력되는 신호를 받아 DC로 변환하여 출력하는 전파 정류부;

   상기 전파 정류부에서 출력되는 신호를 입력받아 평활 하여 출력하는 제 2평활부; 및

   상기 인버터부가 DC 전압을 교류 전압으로 변환하도록 제어하는 스위치 제어 신호를 상기 인버터부에 공급하는 제어부

   를 포함하는 전기 자동차의 충전 장치.