KR20120101820A - 배터리 충전 장치 및 그의 충전 제어 방법 - Google Patents

배터리 충전 장치 및 그의 충전 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나의 AC 전원으로 고전압 배터리와 보조 배터리를 각각 충전시키되, 보조 배터리의 보조 전압을 측정하여 충전이 필요한 시점에 보조 전압을 충전시킬 수 있도록 한 배터리 충전 장치 및 그의 충전 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 AC 전원을 고전압으로 변환하여 변환된 고전압을 고전압 배터리에 충전시키는 고전압 충전부; 상기 AC 전원을 보조전압으로 변환하여 변환된 보조전압을 보조 배터리에 충전시키는 보조 전압 충전부; 및 상기 보조 배터리의 보조 전압을 측정하여 상기 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준전압 이하이면 상기 보조 전압 충전부를 통하여 상기 보조 배터리에 보조 전압을 충전시키는 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 배터리 충전 장치를 제공한다.

Description

배터리 충전 장치 및 그의 충전 제어 방법{APPARATUS FOR CHARGING BATTERY AND METHOD FOR CONTROLLING CHARGE BATTERY OF THE SAME}
본 발명은 배터리 충전 장치 및 그의 충전 제어 방법에 관한 것으로, 특히 보조 배터리의 보조 전압을 측정하여 보조 배터리의 충전을 가능하게 한, 배터리 충전 장치 및 그의 충전 제어 방법에 관한 것이다.
전기 자동차 및 플러그인 하이브리드 자동차는 차량에 실려 있는 고전압 배터리를 충전하여 동력원으로 사용한다. 자동차에는 구동력을 위한 고전압 배터리와, 전자제어유닛의 동작을 위한 보조 배터리가 탑재되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 배터리 충전 장치(1)는 AC 전원(11), 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)(12), 보조 배터리(13), 고전압 배터리(14), 저전압 변환기(LDC: Low Voltage DC-DC Converter)(15)를 포함한다.
고전압 배터리(14)를 충전하기 위하여, 차량 탑재형 완속 충전부(12)는 상용 AC 전원(11)을 고전압으로 변환하는 고전압 충전부(121)를 필요로 한다.
그러나, 종래의 배터리 충전 장치(1)는 고전압 배터리(14)만을 충전하게 되어, 충전 중 이그니션(IGN) 전원을 사용하는 전자제어유닛이 동작하면 보조 배터리(13)를 소모하게 된다.
따라서, 배터리 충전 장치(1)는 보조 배터리(13)의 전압이 떨어지면 저전압 변환기(15)를 동작시켜 보조 배터리(13)를 충전시켜야 하거나, 보조 배터리(13)의 충전이 필요한지 여부를 파악할 수 없어, 원활한 보조 배터리(13)의 전압 관리가 어려운 실정이다.
또한 저전압 변환기(15)는 고전압 배터리(14)에서 고전압을 저전압으로 변환시키는 변환과정을 통하여 보조 배터리(13)에 보조 전압을 충전시키므로, 고전압 배터리(14)의 고전압을 소모하게 되어, 고전압 배터리(14)의 충방전 횟수를 늘리게 하여 결국 고전압 배터리(14)의 수명을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 목적은, 하나의 AC 전원으로 고전압 배터리와 보조 배터리를 각각 충전시키되, 보조 배터리의 보조 전압을 측정하여 충전이 필요한 시점에 보조 전압을 충전시킬 수 있도록 한 배터리 충전 장치 및 그의 충전 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치는AC 전원을 고전압으로 변환하여 변환된 고전압을 고전압 배터리에 충전시키는 고전압 충전부; 상기 AC 전원을 보조전압으로 변환하여 변환된 보조전압을 보조 배터리에 충전시키는 보조 전압 충전부; 및 상기 보조 배터리의 보조 전압을 측정하여 상기 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준전압 이하이면 상기 보조 전압 충전부를 통하여 상기 보조 배터리에 보조 전압을 충전시키는 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 충전 장치는 상기 고전압 충전부와 상기 고전압 배터리를 연결하는 제1 전압공급선; 및 상기 보조 전압 충전부와 상기 보조 배터리를 연결하는 제2 전압공급선을 더 포함하고, 상기 보조 전압 충전부는 상기 제2 전압공급선을 통하여 상기 보조 배터리에 직접적으로 보조 전압을 충전시키는 것이 바람직하다.
상기 고전압 충전부, 상기 보조 전압 충전부 및 상기 제어부는 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)에 탑재되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 배터리 충전 장치는 상기 차량 탑재형 완속 충전부의 온도를 감지하는 온도 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 감지된 온도와 미리 설정된 기준온도와의 비교를 통해 충전전류의 세기를 조절하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 충전 제어 방법은 차량 탑재형 완속 충전부가 보조 배터리의 보조 전압을 측정하는 단계; 상기 차량 탑재형 완속 충전부가 상기 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준전압 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 차량 탑재형 완속 충전부가 상기 판단하는 단계의 판단결과 상기 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준 전압 이하인 경우 AC 전원을 보조 전압으로 변환하여 변환된 보조 전압을 상기 보조 배터리에 충전시키는 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 충전 장치의 충전 제어 방법은 상기 차량 탑재형 완속 충전부가 온도 감지부에 의해 해당 차량 탑재형 완속 충전부의 온도를 감지하는 단계; 및 상기 차량 탑재형 완속 충전부가 상기 감지된 온도와 미리 설정된 기준온도와의 비교를 통하여 충전전류의 세기를 조절하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면 하나의 AC 전원으로 고전압 배터리와 보조 배터리를 각각 충전시키되, 보조 배터리의 보조 전압을 측정하여 충전이 필요한 시점에 보조 전압을 충전시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 보조 배터리의 충전을 위해 저전압 변환기를 동작시킬 필요가 없어 충전 효율이 좋고, 보조 배터리의 보조 전압이 기준 전압 이하이면 보조 배터리의 충전이 이루어져, 보조 배터리의 전압 관리가 수월한 효과도 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 종래 저전압 변환기에 고전압 배터리의 고전압을 소모하여 발생되는 고전압 배터리의 수명 단축을 해소할 수 있는 효과도 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면 차량 탑재형 완속 충전부의 온도를 감지하여 감지된 온도와 미리 설정된 기준온도와의 비교를 통하여 충전 전류의 세기를 조절함으로써, 충전시 온도 상승으로 인해 차량 탑재형 완속 충전부의 파손을 막을 수 있는 효과도 있다.
도 1은 종래의 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 충전 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치(2)는 전기 자동차(EV ; Electric Vehicle)나 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 등에 설치되어, AC 전원(21)을 고전압으로 변환하여 고전압 배터리(24)에 충전시키고, AC 전원(21)(110V/220V)을 보조 전압으로 변환하여 보조 배터리(23)에 충전시킬 수 있다. 이와 같이 충전된 고전압 배터리(24)는 전기 자동차나 플러그인 하이브리드 자동차의 동력원으로 사용되며, 보조 배터리(23)는 차량에 설치된 각종 전자제어유닛, 예를 들면 제동 장치의 전자제어유닛, 현가 장치의 전자제어유닛, 조향 장치의 전자 제어 유닛 등의 구동을 위해 사용될 수 있다.
배터리 충전 장치(2)는 AC 전원(21), 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)(22), 보조 배터리(23) 및 고전압 배터리(24) 등을 포함한다. 또한 배터리 충전 장치(2)는 차량 탑재형 완속 충전부(22)와 고전압 배터리(24)를 직접적으로 연결하는 제1 전압공급선(L1)과, 차량 탑재형 완속 충전부(22)와 보조 배터리(23)를 직접적으로 연결하는 제2 전압공급선(L2)를 더 포함할 수 있다.
한편, 배터리 충전 장치(2)의 구성들이 일체로 이루어질 수 있다. 따라서 배터리 충전 장치(2)는 전기 에너지로 구동되는 전기 자동차나 플러그인 하이브리드 자동차에 장착이 용이하다.
차량 탑재형 완속 충전부(22)는 고전압 충전부(221), 보조 전압 충전부(222), 제어부(223) 및 온도 감지부(224)를 포함하여 구성될 수 있다.
고전압 충전부(221), 보조 전압 충전부(222) 및 제어부(223)는 차량 탑재형 완속 충전부(22)에 탑재되며, 온도 감지부(224)가 차량 탑재형 완속 충전부(22)에 더 탑재될 수 있다.
고전압 충전부(221)는 차량 내에 설치된 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)으로부터 수신된 충전 지령에 따라 AC 전원(21)을 고전압으로 변환하고, 변환된 고전압을 제1 전압공급선(L1)을 거쳐 고전압 배터리(24)에 충전시키도록 한다.
보조 전압 충전부(222)는 AC 전원(21)을 보조 전압으로 변환하여 변환된 보조 전압을 제2 전압공급선(L2)을 거쳐 보조 배터리(23)에 충전시키도록 한다. 이때 보조 전압 충전부(222)는 후술하는 제어부(223)의 충전 지령에 따라 충전동작이 이루어질 수 있다.
제어부(223)는 보조 배터리(23)의 보조 전압을 측정하고, 측정된 보조 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 보조 전압의 충전이 필요한지 여부를 판단하고, 보조 전압의 충전이 필요한 경우 보조 전압 충전부(222)에 보조 전압의 충전을 위한 지령을 제공할 수 있다. 여기서 보조 전압의 충전이 필요한 경우는 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준 전압, 예를 들면, 13.5V 이하인 경우일 수 있다. 따라서, 보조 배터리의 보조 전압을 측정하여 보조 전압의 충전이 필요한 시점에 보조 전압을 보조 전압 충전부(222)에 의해 보조 배터리(23)를 충전할 수 있음에 따라, 보조 배터리(23)의 전압 관리가 용이하다.
또한 제어부(223)는 차량 탑재형 완속 충전부(22)에 설치된 온도 감지부(224)에 의해 감지된 차량 탑재형 완속 충전부(22)의 온도를 미리 설정된 기준온도와 비교하여 고전압 충전부(221) 및 보조 전압 충전부(223)에 의해 고전압 배터리(24) 및 보조 배터리(23)를 충전하는데 사용되는 충전 전류의 세기를 조절할 수 있다. 예를 들면, 차량 탑재형 완속 충전부(22)의 온도가 기준 온도이상이면 충전 전류를 기준 온도를 초과한 온도에 비례하게 충전전류의 세기를 낮추는 것이 바람직하다. 차량 차량 탑재형 완속 충전부(22)의 온도가 기준 온도 미만이면 미리 설정된 충전 전류의 세기로 충전동작이 수행되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 차량 탑재형 완속 충전부(22)의 온도 상승으로 인해 발생될 수 있는 차량 탑재형 완속 충전부(22)의 파손, 나아가 배터리 충전 장치(2)의 파손을 막을 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 배터리 충전 장치(2)의 충전 방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 충전 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
차량 탑재형 완속 충전부(22)는 보조 배터리(23)와 제2 전압공급선(L2)에 의해 전기적으로 연결되어, 보조 배터리(23)의 보조 전압을 측정한다(S101).
다음 차량 탑재형 완속 충전부(23)는 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준 전압이하인지 여부를 판단한다(S103).
상기 S103 단계의 판단결과, 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준 전압이하인 경우 차량 탑재형 완속 충전부(23)는 보조 배터리(23)에 보조 전압을 충전시키도록 보조 전압 충전부(222)에 충전지령을 제공한다(S105). 보조 전압 충전부(222)는 보조 전압의 충전을 위한 충전 지령에 반응하여, AC 전원(21)의 전압을 보조 전압으로 변환하고 변환된 보조 전압을 제2 전압공급선(L2)을 통해 보조 배터리(23)에 충전시키도록 한다. 이때, 차량 탑재형 완속 충전부(23)는 온도 감지부(224)에 의해 감지된 차량 탑재형 완속 충전부(22)의 온도가 미리 설정된 기준온도내에 있는 경우 미리 정해진 충전전류의 세기로 충전 동작이 이루어지도록 제어할 수 있다.
본 실시예에서는 보조 배터리(23)의 보조 전압을 측정하여 충전이 필요한 경우에 보조 배터리(23)에 보조 전압이 충전되도록 제어하는 것으로 설명하고 있으나, 고전압 배터리(24)를 충전시키는 충전 동작을 설명하면 다음과 같다.
차량 탑재형 완속 충전부(22)는 배터리 관리 시스템(미도시)으로부터 고전압 배터리(24)의 충전지령을 수신한다. 다음 차량 탑재형 완속 충전부(22)는 AC 전원(21)을 고전압으로 변환하고 변환된 고전압을 제1 전압공급선(L1)을 통하여 고전압 배터리(24)에 직접적으로 충전되도록 한다.
추가적으로, 차량 탑재형 완속 충전부(22)는 고전압 또는 보조 전압을 해당 배터리에 충전하는 중에 차량 탑재형 완속 충전부(22)의 온도를 감지하여, 감지된 온도가 기준 온도이상인 경우 충전 전류의 세기를 낮추어 충전동작을 이루어지도록 제어할 수 있다. 이에 따라 충전 동작 중에 온도 상승시에 충전 전류의 세기를 낮춤으로써 차량 탑재형 완속 충전부(22)의 파손을 막을 수 있고, 안전하게 해당 배터리에 충전동작을 지원할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
2 : 배터리 충전 장치 21 : AC 전원
22 : 차량 탑재형 완속 충전부 221 : 고전압 충전부
222 : 보조 전압 충전부 223 : 제어부
224 : 온도 감지부 23 : 보조 배터리
24 : 고전압 배터리 L1 : 제1 전압공급선
L2 : 제2 전압공급선

Claims (6)

  1. AC 전원을 고전압으로 변환하여 변환된 고전압을 고전압 배터리에 충전시키는 고전압 충전부;
    상기 AC 전원을 보조전압으로 변환하여 변환된 보조전압을 보조 배터리에 충전시키는 보조 전압 충전부; 및
    상기 보조 배터리의 보조 전압을 측정하여 상기 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준전압 이하이면 상기 보조 전압 충전부를 통하여 상기 보조 배터리에 보조 전압을 충전시키는 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 배터리 충전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전압 충전부와 상기 고전압 배터리를 연결하는 제1 전압공급선; 및
    상기 보조 전압 충전부와 상기 보조 배터리를 연결하는 제2 전압공급선을 더 포함하고,
    상기 보조 전압 충전부는 상기 제2 전압공급선을 통하여 상기 보조 배터리에 직접적으로 보조 전압을 충전시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전압 충전부, 상기 보조 전압 충전부 및 상기 제어부는 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)에 탑재되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 차량 탑재형 완속 충전부의 온도를 감지하는 온도 감지부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 감지된 온도와 미리 설정된 기준온도와의 비교를 통해 충전전류의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  5. 고전압 배터리, 보조 배터리 및 상기 고전압 배터리와 상기 보조 배터리에 충전전압을 공급하는 차량 탑재형 완속 충전부를 포함하는 배터리 충전 장치의 충전 제어 방법으로,
    상기 차량 탑재형 완속 충전부가 상기 보조 배터리의 보조 전압을 측정하는 단계;
    상기 차량 탑재형 완속 충전부가 상기 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준전압 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 차량 탑재형 완속 충전부가 상기 판단하는 단계의 판단결과 상기 측정된 보조 전압이 미리 설정된 기준 전압 이하인 경우 AC 전원을 보조 전압으로 변환하여 변환된 보조 전압을 상기 보조 배터리에 충전시키는 제어를 수행하는 단계를 포함하는 배터리 충전 장치의 충전 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 차량 탑재형 완속 충전부가 온도 감지부에 의해 해당 차량 탑재형 완속 충전부의 온도를 감지하는 단계; 및
    상기 차량 탑재형 완속 충전부가 상기 감지된 온도와 미리 설정된 기준온도와의 비교를 통하여 충전전류의 세기를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치의 충전 제어 방법.
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