KR20120062956A - 전기 자동차의 고전압 시스템 - Google Patents

전기 자동차의 고전압 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 자동차의 고전압 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고전압 배터리를 이용하여 보조 배터리의 기능을 대체할 수 있도록 함으로써 보조 배터리의 삭제를 가능하도록 한 전기 자동차의 고전압 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 고전압 배터리를 갖는 전기 자동차의 고전압 시스템에 있어서,
상기 고전압 배터리의 단일 셀 혹은 단일 모듈이 NC 릴레이를 통해 저전압 전장품에 연결되어, 이그니션 오프(OFF) 시 상기 저전압 전장품에 고전압 배터리의 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원이 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 고전압 시스템을 제공한다.

Description

전기 자동차의 고전압 시스템{HIGH VOLTAGE SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은 전기 자동차의 고전압 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고전압 배터리를 이용하여 보조 배터리의 기능을 대체할 수 있도록 함으로써 보조 배터리의 삭제를 가능하도록 한 전기 자동차의 고전압 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차는 넓은 의미로 전기를 동력으로 하여 움직이는 자동차를 말하며, 그 종류로는 대표적으로 HEV(Hybrid Electric Vehicle), PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), EV(Electric Vehicle) 등이 있다.
이러한 전기 자동차의 고전압 시스템은 고전압 배터리(1), 인버터, L.D.C(2), 전동식 컴프레서, 고전압 모터(4) 등으로 구성되며(도 1 참조), 고전압 부품을 제외한 일반 전장 부품의 구동을 위해 고전압 배터리(1) 외에 보조 배터리(예컨대, 12V 납산 배터리)(3)를 병행하여 사용하고 있다.
전기 자동차 내에서 보조 배터리의 통상적인 활용을 살펴보면, (1)고전압 배터리의 전력을 LDC를 이용하여 충전 후 사용하거나, (2)일반적인 저전압 전장품 작동을 위해 사용하거나, (3)차량 시동 시 릴레이 온/오프(Relay On/Off) 제어를 위해 사용하는 등으로 활용되고 있다.
이와 같이 종래 기술에 따른 전기 자동차 고전압 시스템의 고전압 배터리(1)는 차량 시동 시 릴레이 온/오프 제어 및 저전압 전장품의 전원을 항시 보조 배터리(3)를 통해 공급받게 되며(도 2 참조), 따라서 보조 배터리(3)를 구비함으로 인해 사용 공간이 추가되므로 공간 활용도가 감소되고 레이아웃이 불리하게 되는 단점이 있다.
또한, 상기 보조 배터리는 사용 수명이 짧기 때문에 차량 운행 기간 동안 다수의 배터리 교환이 발생하고 되고, 그에 따른 비용 또한 발생하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, NC 릴레이를 통해 고전압 배터리 내의 단일 셀 혹은 단일 모듈을 저전압 전원을 필요로 하는 저전압 전장품에 직접 연결하여 보조 배터리의 삭제를 가능하도록 하는 전기 자동차의 고전압 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 고전압 배터리를 갖는 전기 자동차의 고전압 시스템에 있어서,
상기 고전압 배터리의 단일 셀 혹은 단일 모듈이 NC 릴레이를 통해 저전압 전장품에 연결되어, 이그니션 오프(OFF) 시 상기 저전압 전장품에 고전압 배터리의 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원이 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 고전압 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 고전압 배터리는 이그니션 온(ON) 시 그의 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원을 이용하여 고전압 릴레이를 온(ON) 하고, 이그니션 온(ON) 이후 상기 고전압 릴레이를 통해 고전압 배터리에 연결된 L.D.C의 전원이 저전압 전장품에 공급되도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 고전압 배터리의 단일 셀 혹은 단일 모듈을 직접 저전압 전장품의 회로에 연결하여 보조 배터리의 역할을 대체하도록 함으로써 기존 보조 배터리의 삭제가 가능하게 된다.
이에 따라 보조 배터리의 구성에 따른 추가비용을 절감할 수 있고, 차량 설계시 원가 및 중량 절감은 물론 유리한 레이아웃을 확보하여 공간의 효율적 활용이 가능하게 되며, 더불어 공간 확보를 통한 상품성 증대의 도모 및 중량 절감을 통한 연비 절감이 가능하게 된다.
도 1은 종래 전기 자동차의 고전압 시스템을 도시한 구성도
도 2는 도 1의 작동상태를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차의 고전압 시스템을 도시한 구성도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전기 자동차의 고전압 시스템의 작동상태를 나타낸 예시도
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 전기 자동차의 고전압 시스템에 관한 것으로, 고전압 배터리(10)를 이용하여 저전압 전원에 의해 구동되는 일반 전장품의 전원 공급이 가능하도록 함으로써 저전압 전원을 공급하기 위한 보조 배터리를 생략하고자 한다.
이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차의 고전압 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 고전압 배터리(10), L.D.C(Low Voltage DC-DC converter)(13), 고전압 릴레이(12) 및 NC 릴레이(Normal Close Relay)(14)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 고전압 배터리(10)의 단일 셀 혹은 단일 모듈을 NC 릴레이(14)를 통해 저전압 전장품에 직접 연결하여 구성함으로써, 이그니션 오프(IGNITION OFF) 시에도 고전압 배터리(10)의 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원이 상시 저전압 회로에 연결되어 저전압 전원을 공급하고 저전압 전장품의 작동이 가능하도록 한다.
또한, 상기 NC 릴레이(14)와 저전압 전장품 사이에 연결된 L.D.C(13)를 통해 공급되는 고전압 배터리(10)의 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원을 이용하여 이그니션 온(ON) 및 스타트(START) 동작 시의 고전압 릴레이(12) 및 MCU(15)의 초기 전원으로 사용하여 차량 시동이 가능하게 된다.
참고로, 상기 NC 릴레이(14)는 주지된 바와 같이 작동신호를 주면 오픈되는 스위치 단자를 구비한 것으로, 릴레이 온(ON) 시 스위치 단자가 오픈되어 릴레이가 해제되고, 릴레이 오프(OFF) 시 스위치 단자가 클로즈되어 릴레이가 연결된다.
상기 고전압 배터리(10)에는 세이프티 퓨즈(11)와 고전압 릴레이(12)가 직렬로 연결되고, 상기 고전압 릴레이(12)에 연결된 L.D.C(13)는 저전압 전장품이 구성된 저전압 회로에 직접 연결되어 구성된다.
상기 L.D.C(13)는 주행 시 저전압 전장품의 전원 역할을 하여 기존 보조 배터리의 역할을 수행함과 동시에 NC 릴레이의 오프로 인한 고전압 회로와 저전압 회로의 분리를 통해 안전성을 확보한다.
즉, 상기 L.D.C(13)는 컨버팅 작동에 따라 고전압 배터리(10)의 고전압 전원을 저전압으로 낮추어 저전압 전장품에 공급하게 되며, 이때 NC 릴레이(14)는 온(ON) 상태가 되어 릴레이 해제 상태가 된다.
다시 말해, 고전압 배터리(10)는 이그니션 오프 시에는 기존의 보조 배터리 역할을 하여 저전압 전장품의 전원 역할을 하고 이그니션 온(ON) 시 고전압 릴레이의 초기 온(ON) 동작을 위한 구동 전원 역할을 하며, 이그니션 온(ON) 이후에는 상기 고전압 배터리(10)가 보조 배터리의 역할을 중지하고 고전압 회로로 귀속하여 차량 시동을 위한 고전압 전원을 공급하는 역할을 하게 되며, 대신 이그니션 온(ON) 시에는 언급한 바와 같이 L.D.C가 보조 배터리의 역할을 하게 된다.
본 발명은 고전압 배터리(10)의 고용량 단일 셀 혹은 단일 모듈과 저전압 전장품 간에 상기 NC 릴레이(14)를 연결 구성함으로써, 차량 시동 후 고전압 회로와 저전압 회로 간 연결이 차단되지 않음으로 인해 발생할 수 있는 절연저항의 파괴나 고전류 유입 등에 따른 문제를 방지할 수 있게 된다.
참고로, 상기 고전압 릴레이(12)는 도 3에 도시된 바와 같이 마이너스 메인 릴레이(Main Relay(-))와 플러스 메인 릴레이(Main Relay(+)) 및 프리차지 릴레이(Precharge Relay)로 이루어진다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 시스템의 작동상태를 도 4 및 도 5를 참조로 하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 이그니션 온(ON) 동작 시 고전압 배터리(10)의 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원이 고전압 릴레이(12)에 인가되어 고전압 릴레이(12)가 온(ON)되고, 고전압 회로가 클로즈되어 연결되며 L.D.C가 동작하여 NC 릴레이가 온(ON)되고, 스타트 동작에 따라 고전압 배터리(10)의 전원으로 고전압 모터(16)를 구동하여 차량 시동이 이루어지게 된다.
즉, 고전압 회로가 닫히고 L.D.C가 동작하게 됨에 따라 NC 릴레이가 온(ON)되어 고전압 회로와 저전압 회로의 연결이 차단된 상태에서 차량 시동이 이루어진다.
이때, 고전압 모터(16)의 제어를 위한 MCU(15)의 초기 전원은 고전압 배터리(10)의 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원을 사용하게 된다.
차량 시동 후(혹은 이그니션 온(ON) 이후) 고전압 배터리(10)의 전원은 L.D.C(13)의 동작을 통해 저전압 전장품으로 공급되며, 이때 NC 릴레이(14)는 온(ON) 상태로 오픈되어 있으므로 고전압 배터리(10)의 단일 셀 혹은 단일 모듈과 저전압 전장품 간에 연결이 해제되어 차량의 정상 주행이 가능하게 된다.
한편, 도 5를 참조하면, 이그니션 오프(OFF) 동작 시 고전압 릴레이(12)가 오프(OFF)되고 상기 고전압 릴레이(12)의 릴레이 해제로 인해 고전압 배터리(10)와 L.D.C(13), MCU(15) 및 FATC(Full Automatic Temperature Controller)(17) 간의 연결이 차단되며, 대신 NC 릴레이(14)가 오프(OFF)되어 고전압 배터리(10)의 단일 셀 혹은 단일 모듈과 저전압 전장품 간의 연결이 직접적으로 이루어진다.
즉, 상기 고전압 배터리(10)는 이그니션 오프 시 고전압 회로와의 연결이 차단되고 대신 저전압 회로에 연결되어 보조 배터리 역할을 하게 된다.
이에 따라, 이그니션 오프(OFF) 시에도 고전압 배터리(10)의 고용량 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원을 이용하여 저전압 전장품의 작동이 가능하게 된다.
종래 기술에 따른 전기 자동차의 고전압 시스템에서 일반 전장품의 전원 및 고전압 릴레이의 초기 전원은 항시 보조 배터리를 통해서만 공급된 반면, 본 발명에 따른 전기 자동차의 고전압 시스템에서는 고전압 배터리를 이용하여 일반 전장품의 전원 공급은 물론 차량 시동시 고전압 릴레이의 초기 전원 공급이 가능하게 되므로, 고전압 배터리를 이용하여 보조 배터리 기능을 대체함으로써 보조 배터리의 삭제가 가능하게 된다.
이에 따라, 보조 배터리의 구성에 따른 추가비용을 절감할 수 있고, 차량 설계시 원가 및 중량 절감은 물론 유리한 레이아웃을 확보하여 공간의 효율적 활용이 가능하게 되며, 더불어 공간 확보를 통한 상품성 증대의 도모 및 중량 절감을 통한 연비 절감이 가능하게 된다.
또한, 장기간 수명이 확보된 고전압 배터리를 통한 저전압 전원을 확보하게 되어 빈번한 보조 배터리의 교환을 방지하고, 그에 따른 교환 비용 및 공임 등의 추가 비용을 절감할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 고전압 시스템은 전기 자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 차량(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등과 같이 고전압 배터리의 전기 에너지를 사용하여 차량 운행을 시작하는 모든 전기 차량에 적용 가능하다.
10 : 고전압 배터리
11 : 세이프티 퓨즈
12 : 고전압 릴레이
13 : L.D.C
14 : NC 릴레이
15 : MCU
16 : 고전압 모터

Claims (2)

  1. 고전압 배터리를 갖는 전기 자동차의 고전압 시스템에 있어서,
    상기 고전압 배터리의 단일 셀 혹은 단일 모듈이 NC 릴레이를 통해 저전압 전장품에 연결되어, 이그니션 오프(OFF) 시 상기 저전압 전장품에 고전압 배터리의 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원이 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 고전압 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전압 배터리는 이그니션 온(ON) 시 그의 단일 셀 혹은 단일 모듈의 전원을 이용하여 고전압 릴레이를 온(ON) 하고, 이그니션 온(ON) 이후 상기 고전압 릴레이를 통해 고전압 배터리에 연결된 L.D.C의 전원이 저전압 전장품에 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 고전압 시스템.
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