KR20120137116A - Electric vehicle and operating method the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electric vehicle and a driving method thereof are provided to prevent electric shock accidents while charging a battery by completely insulating the connection between the battery and an inverter. CONSTITUTION: A battery(100) supplies a DC power supply charged by a non-insulation charging device(50). A DC link capacitor(200) stores and smoothes the DC power supply and provides the DC power supply to an inverter. A control unit(500) outputs a control signal which controls a current flowing between the battery and the DC link capacitor. A switch unit is located between the battery and the DC link capacitor. An insulation power supply unit(180) supplies the DC power supply to the DC link capacitor according to the control signal. [Reference numerals] (100) Battery; (180) Power supply unit; (300) Inverter; (50) Charging device; (500) Control unit; (AA) Control signal

Description

전기 자동차 및 전기 자동차의 구동방법{ELECTRIC VEHICLE AND OPERATING METHOD THE SAME}ELECTRIC VEHICLE AND OPERATING METHOD THE SAME}

본 발명은 전기 자동차 및 전기 자동차의 구동방법에 관한 것으로, 특히 비절연타입의 충전장치를 사용하는 전기 자동차 및 전기 자동차의 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric vehicle and a method of driving the electric vehicle, and more particularly, to an electric vehicle and a method of driving an electric vehicle using a non-insulated charging device.

전기 자동차(Electric Vehicle; EV)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 전기 자동차는, 크게 전기 배터리만을 이용하는 전기 자동차와, 다른 동력원, 예를 들어 가솔린과 전기 배터리를 함께 사용하는 하이브리드 전기 자동차를 포함한다.An electric vehicle (EV) refers to a vehicle that uses an electric battery and an electric motor without using petroleum fuel and an engine. Electric vehicles include electric vehicles that largely use only electric batteries, and hybrid electric vehicles that use other electric power sources such as gasoline and electric batteries together.

전기 자동차는 구동용 모터로서 브러쉬리스 직류 모터(Blush-Less DC Motor)나 유도 모터(Induction Motor)를 사용하거나, 이들을 변형하여 사용한다. 또, 전기 자동차는 모터를 구동하기 위한 구동용 인버터와 배터리를 충전하기 위한 On-Board Charger(OBC)를 독립적으로 구비한다. 전기 자동차의 구동 시에는 OBC를 사용하지 않고 구동용 인버터만을 사용한다. 반면, 전기 자동차의 유휴 시에는 구동용 인버터는 사용하지 않고 OBC만을 사용한다.An electric vehicle uses a brushless DC motor or an induction motor as a driving motor, or modifies them. In addition, the electric vehicle independently includes a drive inverter for driving a motor and an on-board charger (OBC) for charging a battery. When driving an electric vehicle, only an inverter for driving is used without using an OBC. On the other hand, when the electric vehicle is idle, only the drive inverter is used, not the OBC.

따라서 전기 자동차의 모터 구동시에는 OBC와 배터리의 연결을 차단시키고, 배터리 충전시에는 배터리와 인버터와의 연결을 전기적으로 차단시킨다. 이와 같은 전기적 차단은 일반적으로 소정의 제어신호에 따른 스위칭 소자들의 온/오프(on/off) 동작을 통해 이루어진다. 이때 비절연타입의 OBC를 사용하여 배터리를 충전하는 경우, 배터리와 인버터 사이의 스위칭 소자를 오프(off) 상태로 하더라도 모터 구동시 요구되는 초기충전용 저항을 통해 전류가 흘러들어갈 수 있다. 전기 자동차의 배터리 충전중 상기 초기충전용 저항을 통해 인버터 쪽으로 전류가 흘러들어가는 경우 감전사고가 발생할 수 있다.
Therefore, when the motor of the electric vehicle is driven, the connection of the OBC and the battery is cut off, and when the battery is charged, the connection between the battery and the inverter is electrically cut off. Such electrical interruption is generally performed through on / off operation of switching elements according to a predetermined control signal. In this case, when the battery is charged using the non-isolated type OBC, even when the switching device between the battery and the inverter is turned off, current may flow through the initial charging resistor required for driving the motor. An electric shock may occur when a current flows toward the inverter through the initial charging resistor during battery charging of an electric vehicle.

이에, 본 발명의 실시 예들은 전기 자동차의 모터 구동시 인버터에의 초기충전시 이용되는 초기충전용 저항의 기능을 유지하면서, 동시에 비절연타입의 충전장치를 사용하여 배터리를 충전하는 경우 인버터로 전류가 도통되는 것을 방지하는 전기 자동차 및 전기 자동차의 구동 방법을 제공함에 일 목적이 있다.
Accordingly, embodiments of the present invention maintain the function of the initial charging resistance used during initial charging to the inverter when driving the motor of the electric vehicle, while at the same time the current to the inverter when charging the battery using a non-insulated charging device It is an object of the present invention to provide an electric vehicle and a method of driving the electric vehicle to prevent the electric conduction.

또한, 본 발명의 실시 예들은 비용이 저가이고 회로 구현이 간단한 비절연타입의 충전장치를 그대로 이용하면서 배터리 충전 중에는 배터리와 인버터를 전기적으로 완전히 분리시킴에 따라 안전 사고를 미연에 방지할 수 있고 저용량으로 구현되는 장치를 포함하는 전기 자동차 및 전기 자동차의 구동 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
In addition, the embodiments of the present invention can prevent the safety accident in advance by completely separating the battery and the inverter during the battery charging while using a non-isolated charging device of low cost and simple circuit implementation as it is, and low capacity Another object of the present invention is to provide an electric vehicle and a method of driving the electric vehicle including a device implemented as a.

상기한 목적들을 달성하기 위한 일 실시 예에 따른 전기 자동차는, 비절연 타입의 충전장치로 충전된 직류전원을 공급하는 배터리와, 상기 직류전원을 저장 및 평활하여 인버터에 제공하는 직류 링크 캐패시터와, 상기 배터리를 충전하거나 모터를 구동하도록 하는 제어신호를 출력하고 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어유닛과, 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터 사이에 위치하고 상기 제어신호에 따라 온/오프 스위칭되는 스위치유닛과, 상기 스위치유닛과 병렬로 연결되고 상기 제어신호에 따라 상기 직류전원을 상기 직류 링크 캐패시터에 공급하는 절연타입의 전원공급유닛을 포함한다.
An electric vehicle according to an embodiment for achieving the above object, a battery for supplying a DC power charged by a non-insulation type charging device, a DC link capacitor for storing and smoothing the DC power supply to the inverter, A control unit for outputting a control signal for charging the battery or driving a motor and for outputting a control signal for controlling a current flowing between the battery and the direct current link capacitor, and located between the battery and the direct current link capacitor And a switch unit switched on / off according to a signal, and an insulated power supply unit connected in parallel with the switch unit and supplying the DC power to the DC link capacitor according to the control signal.

상기 목적들을 달성하기 위한 다른 실시 예에 따른 전기 자동차는, 직류전원을 공급하는 배터리와, 상기 배터리를 충전하는 비절연 타입의 충전장치와, 직류 링크 캐패시터를 통해 저장 및 평활화한 직류전원을 모터 구동 전원으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터와, 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터 사이에 연결되고 상기 직류전원을 절연 타입으로 변압하여 상기 직류 링크 캐패시터에 제공하는 전원공급유닛을 포함한다.
According to another aspect of the present invention, an electric vehicle includes a battery for supplying DC power, a non-isolating type charging device for charging the battery, and a DC power source stored and smoothed through a DC link capacitor. And a power supply unit connected between the battery and the DC link capacitor and converting the DC power into an insulating type and providing the DC link capacitor to the DC link capacitor.

상기 목적들을 달성하기 위한 일 실시 예에 따라 비절연타입의 충전장치를 이용하여 배터리를 충전하는 전기 자동차의 구동 방법은, 모터 구동 신호를 발생시키는 단계와, 상기 모터 구동 신호가 있으면 절연타입의 전원공급유닛을 통해 상기 배터리와 직류 링크 캐패시터를 연결하는 단계와, 일정 시간 동안에는 상기 전원공급유닛을 통해 상기 직류 링크 캐패시터를 충전하고, 상기 일정 시간이 경과하면 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터를 직접 연결하는 단계를 포함한다. 또한 상기 방법은, 배터리 충전 신호를 발생시키는 단계와, 상기 배터리 충전 신호가 있으면 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터의 직접 연결을 차단하는 단계와, 상기 절연타입의 전원공급유닛을 통해 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터를 절연시키는 단계와, 상기 배터리와 상기 비절연타입의 충전장치를 연결하여 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함한다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of driving an electric vehicle using a non-isolated charging device, the method including generating a motor driving signal, and if the motor driving signal is present, an insulation type power supply. Connecting the battery and the DC link capacitor through a supply unit, charging the DC link capacitor through the power supply unit for a predetermined time, and directly connecting the battery and the DC link capacitor after the predetermined time elapses. Steps. The method may further include generating a battery charge signal, disconnecting a direct connection between the battery and the DC link capacitor if the battery charge signal is present, and supplying the battery and the direct current through the insulation type power supply unit. Insulating the link capacitor, and connecting the battery and the non-isolating type charging device to charge the battery.

본 발명의 실시 예들은 전기 자동차의 모터 구동시 요구되는 초기충전용 저항을 제거하고 절연타입의 전원공급유닛을 구비함으로써, 모터 구동 초기에는 돌입전류를 차단하고 배터리 충전시에는 배터리와 인버터의 연결을 전기적으로 완전히 절연시킴으로써 배터리 충전 중 발생할 수 있는 감전 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Embodiments of the present invention remove the initial charging resistance required when driving the motor of an electric vehicle and include an insulation type power supply unit, so that the inrush current is interrupted at the beginning of the motor driving and the connection between the battery and the inverter when the battery is charged. Fully electrically isolated prevents an electric shock that may occur during battery charging.

또한, 본 발명의 실시 예들은 비용이 저가인 비절연타입의 충전장치를 그대로 사용하면서 초기충전용 저항 대신에 저용량의 전원공급유닛을 포함하여 구성함으로서 추가적으로 소요되는 비용은 최소로 하면서 안전성 및 효율성이 제고된다.
In addition, embodiments of the present invention by using a low-cost non-insulation type of charging device as it is, including a low-capacity power supply unit instead of the initial charge resistance, additionally minimizes the cost and safety and efficiency Is uplifted.

도 1은 본 발명이 적용될 전기 자동차 내부의 일 예시를 개략적으로 설명하기 위한 도면이고;
도 2는 비절연타입의 충전장치를 사용하여 배터리를 충전하는 전기 자동차의 모터 구동 및 배터리 충전과 관련된 구성의 개략적인 블록도이고;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 절연타입의 전원공급유닛을 포함하는 예시 회로를 도시한 도면이고;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 절연타입의 전원공급유닛을 포함하는 전기 자동차의 배터리 충전과 관련된 구성을 설명하기 위한 도면이고;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 절연타입의 전원공급유닛을 포함하는 전기 자동차의 모터 구동과 관련된 구성을 설명하기 위한 도면이고;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 전기 자동차의 모터 구동시 절연타입의 전원공급유닛을 통해 인가되는 전압을 나타낸 그래프이고;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 모터 구동시 동작 흐름도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 모터 구동 및 배터리 충전시의 동작 흐름도이다.1 is a view for schematically illustrating an example of an interior of an electric vehicle to which the present invention is applied;
2 is a schematic block diagram of a configuration related to motor driving and battery charging of an electric vehicle that charges a battery using a non-isolated charging device;
3 is a diagram showing an exemplary circuit including an insulated type power supply unit, according to an embodiment of the present invention;
4 is a view for explaining a configuration related to battery charging of an electric vehicle including a power supply unit of an insulating type, according to an embodiment of the present invention;
5 is a view for explaining the configuration related to the motor drive of the electric vehicle including the power supply unit of the insulating type, according to an embodiment of the present invention;
6 is a graph showing a voltage applied through a power supply unit of an insulating type when driving a motor of an electric vehicle, according to an embodiment of the present invention;
7 is a flowchart illustrating an operation of driving a motor of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention;
8 is a flowchart illustrating operations of driving a motor and charging a battery of an electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명이 적용될 전기 자동차 내부의 일 예시를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 도 1의 본 발명에 따른 전기 자동차는, 직류전원을 공급하는 배터리(100), 배터리(100)가 공급하는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 회전력을 발생하는 동력 모듈(130), 동력 모듈(130)에 의해 회전되는 앞바퀴(610) 및 뒷바퀴(620), 노면의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단하는 전륜 현가장치(710) 및 후륜 현가장치(720)를 포함한다. 또한, 상기 전기 자동차는, 모터(400)의 회전속도를 기어비에 따라 변환하는 구동기어(미도시)가 추가적으로 구비될 수 있다.1 is a view for schematically illustrating an example of an interior of an electric vehicle to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the electric vehicle according to the present invention of FIG. 1 may include a battery 100 for supplying DC power and a power module 130 for converting DC power supplied by the battery 100 into AC power to generate rotational force. The front wheel 610 and the rear wheel 620 rotated by the power module 130, the front wheel suspension 710 and rear wheel suspension 720 to block the vibration of the road surface to the vehicle body is included. In addition, the electric vehicle may be further provided with a drive gear (not shown) for converting the rotational speed of the motor 400 according to the gear ratio.

동력 모듈(130)은, 배터리(100)로부터 직류 전원을 공급받는 모터 제어 장치(250), 모터 제어 장치(250)에 의해 구동되어 회전력을 발생시키는 모터(400)를 포함한다.The power module 130 includes a motor control device 250 that receives DC power from the battery 100, and a motor 400 driven by the motor control device 250 to generate rotational force.

배터리(100)는 동력 모듈(130)에 직류 전원을 공급한다. 배터리(100)는 일반적으로 복수 개의 단위 셀(cell)이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 집합을 형성한다. 복수 개의 단위 셀은 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)에 의해 일정한 전압을 유지하도록 관리된다. 즉, 배터리 관리 시스템은 상기 배터리(100)가 일정한 전압을 방출하도록 한다. 배터리(100)는 충전 및 방전가능한 2차 전지로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 배터리(100)로는 일반적으로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 또는 리튬 이온(Li-ion) 전지 등이 사용된다.The battery 100 supplies DC power to the power module 130. The battery 100 generally forms a set in which a plurality of unit cells are connected in series and / or in parallel. The plurality of unit cells are managed to maintain a constant voltage by a battery management system (BMS). That is, the battery management system causes the battery 100 to emit a constant voltage. The battery 100 is preferably configured as a rechargeable battery that can be charged and discharged, but is not limited thereto. As the battery 100, a nickel metal hydride (Ni-MH) battery or a lithium ion (Li-ion) battery is generally used.

모터 제어 장치(250)는 배터리(100)로부터 직류 전원을 공급받는다. 모터 제어 장치(250)는 배터리(100)로부터 받은 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(400)에 공급한다. 일반적으로 모터 제어 장치(250)는 모터에 삼상 교류 전원을 공급한다.The motor control apparatus 250 receives DC power from the battery 100. The motor control apparatus 250 converts the DC power received from the battery 100 into AC power and supplies the same to the motor 400. In general, the motor control device 250 supplies a three-phase AC power to the motor.

모터(400)는 회전하지 않고 고정되는 고정자(미도시)와, 회전하는 회전자(미도시)로 구성되며, 모터 제어 장치(250)에서 공급되는 교류 전원을 공급받아 회전력을 발생한다. 교류 전원이 모터(400)에 인가되면, 모터(400)의 고정자가 교류 전원을 받아 자기장이 발생한다. 영구자석을 구비한 모터의 경우에는, 고정자에서 발생한 자기장과 회전자에 구비된 영구자석의 자기장이 반발하여 회전자가 회전한다. 회전자의 회전으로 회전력을 발생한다.The motor 400 is composed of a stator (not shown) that is fixed without rotation and a rotating rotor (not shown), and generates rotational power by receiving AC power supplied from the motor control device 250. When AC power is applied to the motor 400, the stator of the motor 400 receives AC power to generate a magnetic field. In the case of a motor having a permanent magnet, the rotor rotates due to the repulsion of the magnetic field generated by the stator and the magnetic field of the permanent magnet provided in the rotor. The rotational force is generated by the rotation of the rotor.

모터(400)의 일측에는 구동기어(미도시)가 구비될 수 있다. 구동기어는 모터(400)의 회전력을 기어비에 따라 변환시킨다. 구동기어에서 출력되는 회전력은 앞바퀴(610) 및/또는 뒷바퀴(620)에 전달되어 자동차가 움직이도록 한다.One side of the motor 400 may be provided with a drive gear (not shown). The drive gear converts the rotational force of the motor 400 according to the gear ratio. The rotational force output from the drive gear is transmitted to the front wheel 610 and / or rear wheel 620 to move the vehicle.

전륜 현가장치(710) 및 후륜 현가장치(720)는 차체에 대하여 각각 앞바퀴(610) 및 뒷바퀴(620)를 지지한다. 전륜 현가장치(710) 및 후륜 현가장치(720)는 스프링 또는 감쇠기구에 의해 노면의 진동이 차체에 닿지 않도록 한다.The front wheel suspension 710 and the rear wheel suspension 720 support the front wheel 610 and the rear wheel 620 with respect to the vehicle body, respectively. The front wheel suspension 710 and the rear wheel suspension 720 prevent the vibration of the road surface from touching the vehicle body by a spring or a damping mechanism.

앞바퀴(610)에는 조향장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 조향장치는 자동차를 운전자가 의도하는 방향으로 주행시키기 위하여 앞바퀴(610)의 방향을 조절하는 장치이다.
The front wheel 610 may be further provided with a steering device (not shown). The steering device is a device for adjusting the direction of the front wheel 610 to drive the vehicle in the direction intended by the driver.

도 2는 비절연타입의 충전장치를 사용하여 배터리를 충전하는 전기 자동차의 모터 구동 및 배터리 충전과 관련된 구성을 보인 개략적인 블록도이다. 도시된 바와 같이, 상기 전기 자동차는 충전용 전원과 연결된 비절연타입의 충전장치(50), 배터리(100), 초기전원공급부(150), 직류 링크 캐패시터(200), 인버터(300), 모터(400), 및 제어유닛(500)을 포함하여 구성된다.FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a configuration related to motor driving and battery charging of an electric vehicle using a non-isolated charging device to charge a battery. As shown, the electric vehicle is a non-insulated charging device 50, a battery 100, an initial power supply 150, a DC link capacitor 200, an inverter 300, a motor (connected with a charging power source) 400, and a control unit 500.

충전장치(50)는, 계통전원으로부터 충전용 전원을 공급받고 상기 공급받은 충전용 전원을 정류한다. 그리고 출력된 정류전압을 평활화한 한다. 충전장치(50)는 또한, 평활화한 정류전압을 승압 및/또는 강압하는 과정을 거쳐 배터리충전에 적합한 출력전압으로 변환하여 배터리(100)에 공급한다. The charging device 50 receives the charging power from the system power and rectifies the supplied charging power. Then, the output rectified voltage is smoothed. In addition, the charging device 50 converts the smoothed rectified voltage into a suitable output voltage to supply the battery 100 through a step of boosting and / or stepping down.

본 발명의 실시 예들에서, 충전장치(50)는 비용이 저렴하고 회로구성이 간단한 비절연타입의 전력변환장치를 사용하기로 한다. 상기 비절연타입의 전력변환장치로는 일반적으로 부스트 컨버터(boost converter)를 사용하는데, 부스트 컨버터는 변압기와 캐패시터를 결합시키고 전계효과 트랜지스터(MOSFET)를 결합하여 빠른 속도로 온/오프의 반복이 가능하도록 구현된다. 비절연타입의 전력변환장치는, 부스트 컨버터 대신, 벅 컨버터(buck converter), 벅-부스트(buck-boost) 컨버터, 플라이백 컨버터(flyback converter) 등을 사용할 수 있다.In the embodiments of the present invention, the charging device 50 is to use a non-isolated power converter of low cost and simple circuit configuration. In general, a boost converter is used as the non-isolated type power converter. The boost converter combines a transformer and a capacitor, and combines a field effect transistor (MOSFET) to enable rapid on / off repetition. Is implemented. As the non-isolated type power converter, a buck converter, a buck-boost converter, a flyback converter, or the like may be used instead of the boost converter.

배터리(100)는 상기 출력전압(직류전원)을 공급받아 저장하거나 제어유닛(500)의 제어신호에 따라 직류 링크 캐패시터(200)에 공급한다.The battery 100 receives and stores the output voltage (DC power supply) or supplies the DC voltage to the DC link capacitor 200 according to the control signal of the control unit 500.

직류 링크 캐패시터(200)는 배터리(100)와 인버터(300) 사이에 연결되어, 배터리(100)로부터 공급된 출력전압을 평활화 및 저장한다. 직류 링크 캐패시터(200)는 또한 제어유닛(500)의 제어신호에 따라 상기 출력전압을 인버터(300)에 공급한다.The DC link capacitor 200 is connected between the battery 100 and the inverter 300 to smooth and store the output voltage supplied from the battery 100. The DC link capacitor 200 also supplies the output voltage to the inverter 300 according to the control signal of the control unit 500.

초기전원공급부(150)는 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200) 사이에 위치하고, 스위치유닛 및 초기충전용 저항을 포함한다. 상기 스위치유닛은 제어유닛(500)의 모터 구동 제어신호 또는 배터리 충전 제어신호에 따라 턴-온 또는 턴-오프된다. 상기 초기충전용 저항은, 모터 구동의 초기충전시 갑자기 많은 전류가 직류 링크 캐패시터(200) 쪽으로 흐르지 않게 함으로써 직류 링크 캐패시터(200)에의 돌입전류를 차단한다.The initial power supply unit 150 is located between the battery 100 and the DC link capacitor 200, and includes a switch unit and an initial charging resistor. The switch unit is turned on or off according to the motor driving control signal or the battery charging control signal of the control unit 500. The initial charging resistance blocks the inrush current to the DC link capacitor 200 by not suddenly flowing a large current toward the DC link capacitor 200 during the initial charging of the motor drive.

인버터(300)는 직류 링크 캐패시터(200)에 저장된 평활화한 직류전원을 공급받아 모터 구동 전원(교류전원)으로 변환한 다음 모터(400)에 제공한다.The inverter 300 receives the smoothed DC power stored in the DC link capacitor 200, converts it into a motor driving power (AC power), and provides the same to the motor 400.

모터(400)는 인버터(300)로부터 변환된 모터 구동 전원(교류전원)을 이용하여 구동된다.The motor 400 is driven using the motor drive power (AC power) converted from the inverter 300.

제어유닛(500)은, 모터(400)의 구동이나 배터리(100)의 충전을 제어하는 제어신호를 출력하고, 모터 구동시 또는 배터리 충전시 상기 각 구성 및 장치에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 출력한다.
The control unit 500 outputs a control signal for controlling the driving of the motor 400 or the charging of the battery 100, and outputs a control signal for controlling the current flowing to the respective components and devices when the motor is driven or the battery is charged. Output

상기와 같은 전기 자동차의 모터 구동시의 동작은 다음과 같다.Operation of the motor drive of the electric vehicle as described above is as follows.

먼저, 제어유닛(500)으로부터 모터를 구동하도록 하는 제어신호가 출력된다. 그리고 상기 제어신호에 따라 턴-온 또는 턴-오프되는 스위칭 소자들을 통해 충전장치(50)와 배터리(100)의 연결이 분리되고, 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)는 연결되어 통전 상태가 된다. 모터 구동시 초기에는, 직류 링크 캐패시터(200) 또는 인버터(300)가 방전되어 있어서 초기충전이 필요하다. 이와 같은 초기충전시 발생할 수 있는 돌입전류를 방지하기 위해 모터 구동의 초기에는 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200) 사이의 초기충전용 저항을 통해 모터 구동에 필요한 직류전원이 서서히 공급된다. 그런 다음 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)가 직접 연결된다. 이와 같이 모터 구동에 필요한 전원이 직류 링크 캐패시터(200)에 충전되면, 제어신호에 따라 상기 직류전원이 직류 링크 캐패시터(200)에서 인버터(300)로 인가되어 교류전원으로 변환된 다음 모터(400)를 구동시킨다.
First, a control signal for driving the motor from the control unit 500 is output. In addition, the connection between the charging device 50 and the battery 100 is disconnected through the switching elements turned on or off according to the control signal, and the battery 100 and the DC link capacitor 200 are connected to each other. Becomes Initially, when the motor is driven, the DC link capacitor 200 or the inverter 300 is discharged, and thus initial charging is required. In order to prevent inrush current that may occur during the initial charging, the DC power required for driving the motor is gradually supplied through the initial charging resistance between the battery 100 and the DC link capacitor 200. Then, the battery 100 and the DC link capacitor 200 are directly connected. When the power necessary for driving the motor is charged in the DC link capacitor 200, the DC power is applied from the DC link capacitor 200 to the inverter 300 according to a control signal and converted into AC power, and then the motor 400. Drive.

상기와 같은 전기 자동차의 배터리 충전시 동작은 다음과 같다. The operation of charging the battery of the electric vehicle as described above is as follows.

먼저, 제어유닛(500)으로부터 배터리를 충전하도록 하는 제어신호가 출력된다. 그리고 상기 제어신호에 따라 턴-온 또는 턴-오프되는 스위칭 소자들을 통해 충전장치(50)와 배터리(100)가 연결되고, 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)는 단락된다. 비절연타입의 충전장치(50)는 충전용 전원을 입력받아 정류하고, 출력된 정류전압을 캐패시터에 제공하여 평활 및 저장한 다음, DC-DC 컨버터를 통해 배터리 요구전압에 부합하도록 승압 및/또는 강압한다. 이와 같이 변환된 직류전압을 배터리(100)에 인가함으로써 배터리(100)가 충전된다.First, a control signal for charging the battery from the control unit 500 is output. In addition, the charging device 50 and the battery 100 are connected through switching elements that are turned on or turned off according to the control signal, and the battery 100 and the DC link capacitor 200 are short-circuited. The non-isolated charging device 50 receives and rectifies the charging power, provides the output rectified voltage to the capacitor to smooth and store the voltage, and then boosts and / or meets the battery required voltage through a DC-DC converter. Coercion The battery 100 is charged by applying the converted DC voltage to the battery 100.

이때, 비절연타입의 충전장치(50)를 사용하여 배터리를 충전하는 경우 초기전원공급부(150)에 존재하는 스위치유닛은 오프(off) 상태이지만, 상기 스위치유닛과 병렬로 연결된 초기충전용 저항을 통해서 인버터(300)쪽으로 전류가 흐를 수 있다. 즉, 충전장치가 절연타입인 경우에는 배터리 충전시 배터리와 인버터가 전기적으로 완전히 분리되어 있지만, 비절연타입의 충전장치를 사용하여 배터리를 충전하는 경우에는 초기전원공급부(150)의 초기충전용 저항을 통해 전류가 흐를 수 있다. 이는 제어신호를 통해 전류의 출력을 제어할 수 없는 범위이므로 제어신호만으로는 이와 같은 출력을 차단할 수 없다. 즉, 비절연타입의 충전장치에 의하여 배터리를 충전하는 경우 배터리와 인버터가 전기적으로 완전히 분리되지 않으므로 감전 사고의 우려가 있다.
At this time, when the battery is charged using the non-isolated charging device 50, the switch unit existing in the initial power supply unit 150 is in an off state, but the initial charging resistor connected in parallel with the switch unit is used. Current may flow toward the inverter 300 through. That is, when the charging device is an insulating type, the battery and the inverter are completely electrically separated when the battery is charged, but when the battery is charged using the non-isolating type charging device, the initial charging resistance of the initial power supply unit 150 is used. Through this current can flow. Since this is a range in which the output of the current cannot be controlled through the control signal, such a control signal cannot be blocked. That is, when the battery is charged by the non-isolated type charging device, the battery and the inverter are not electrically separated completely, which may cause an electric shock accident.

이와 관련하여, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 절연타입의 전원공급유닛을 포함하는 예시 회로를 도시한다. 상기 회로는, 도시된 바와 같이, 비절연타입의 충전장치(50), 배터리(100), 전원공급유닛(180)을 포함하는 초기전원공급부(150), 직류 링크 캐패시터(200), 인버터(300), 모터(400), 및 제어유닛(500)을 포함하여 구성된다. In this regard, FIG. 3 shows an example circuit comprising an insulated type power supply unit in accordance with one embodiment of the present invention. The circuit, as shown, the non-isolated charging device 50, the battery 100, the initial power supply unit 150, including the power supply unit 180, DC link capacitor 200, inverter 300 ), A motor 400, and a control unit 500.

비절연타입의 충전장치(50), 배터리(100), 직류 링크 캐패시터(200), 인버터(300), 모터(400), 및 제어유닛(500)의 구체적인 기능과 구현에 대해서는 상기에서 자세히 설명하였으므로 이하에서는 초기전원공급부(150)에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.Since the specific functions and implementations of the non-isolated charging device 50, the battery 100, the DC link capacitor 200, the inverter 300, the motor 400, and the control unit 500 have been described in detail above. Hereinafter, only the initial power supply unit 150 will be described in detail.

초기전원공급부(150)는 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200) 사이에 위치하고, 스위치유닛(160) 및 전원공급유닛(180)을 포함하여 구성된다. 전원공급유닛(180)은 모터구동의 초기충전시 이용되는 초기충전용 저항의 기능을 대신하여 돌입전류를 차단한다. 스위치유닛(160)은 상기 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)를 직접 연결하거나 또는 차단한다. 상기 전원공급유닛(180)과 스위치유닛(160)은 병렬로 연결된다.The initial power supply unit 150 is located between the battery 100 and the DC link capacitor 200, and comprises a switch unit 160 and a power supply unit 180. The power supply unit 180 blocks the inrush current in place of the function of the initial charging resistor used during the initial charging of the motor drive. The switch unit 160 directly connects or blocks the battery 100 and the DC link capacitor 200. The power supply unit 180 and the switch unit 160 are connected in parallel.

전원공급유닛(180)은, 제어유닛(500)의 제어신호에 따라 모터 구동 초기충전시 변압기의 1차 권선측에 포함된 IGBT의 듀티비를 조절함으로써 급격한 전류의 흐름을 방지한다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 초기충전용 저항을 제거하여도 직류 링크 캐패시터(200)의 초기충전시 발생할 수 있는 돌입전류를 방지할 수 있다. 전원공급유닛(180)은 또한 인가받은 전압을 변압하여 제공할 수 있도록 구현된다. 전원공급유닛(180)은 또한, 배터리 충전시에는 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)를 전기적으로 완전히 절연시킨다. 따라서, 비절연타입의 충전장치(50)를 사용하여 전기 자동차의 배터리(100)를 충전하는 경우 직류 링크 캐패시터(200)에는 전류가 공급되지 않으므로 감전 사고의 우려가 없다.The power supply unit 180 prevents rapid flow of current by adjusting the duty ratio of the IGBT included in the primary winding side of the transformer during the initial driving of the motor according to the control signal of the control unit 500. Therefore, embodiments of the present invention can prevent inrush current that may occur during initial charging of the DC link capacitor 200 even if the initial charging resistor is removed. The power supply unit 180 is also implemented to transform and provide an applied voltage. The power supply unit 180 also electrically insulates the battery 100 and the DC link capacitor 200 completely when the battery is charged. Therefore, when the battery 100 of the electric vehicle is charged using the non-isolating type charging device 50, since the current is not supplied to the DC link capacitor 200, there is no fear of electric shock.

보다 구체적으로, 제어유닛(500)으로부터 모터 구동 제어신호가 출력되면, 방전된 직류 링크 캐패시터(200)를 초기 충전하기 위해 배터리(100)로부터 공급된 직류전원이 전원공급유닛(180)을 통해 직류 링크 캐패시터(200)에 공급된다. 즉, 제어유닛(500)의 제어신호에 따라 전원공급유닛(180)의 IGBT의 듀티비를 조절하고, 그에 따른 전압차를 이용하여 1차권선에서 2차권선으로 직류전압을 공급하고, 이를 다시 직류 링크 캐패시터(200)에 제공함으로써 초기충전이 이루어진다. 상기 초기충전은 제어신호에 따라 전원공급유닛(180)의 IGBT의 듀티비를 조절하여 단속적으로 이루어지기 때문에 초기충전용 저항을 제거하여도 돌입전류가 발생하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 전원공급유닛(180)은 전기 자동차의 모터 구동시에는 초기충전용 저항의 기능을 수행한다. 초기충전에 필요한 전압의 크기는 일반적으로 직류 링크 캐패시터(200)에서 요구하는 전압값의 70~80%를 만족하면 되므로 상기 전원공급유닛(180)은 저용량으로 구현될 수 있다. 이때, 직류 링크 캐패시터(200)에 초기충전되는 전압의 크기를 검출하기 위한 전압검출유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. More specifically, when the motor drive control signal is output from the control unit 500, the DC power supplied from the battery 100 to initially charge the discharged DC link capacitor 200 is a direct current through the power supply unit 180 Supplied to the link capacitor 200. That is, the duty ratio of the IGBT of the power supply unit 180 is adjusted according to the control signal of the control unit 500, and the DC voltage is supplied from the primary winding to the secondary winding using the voltage difference accordingly, and again. Initial charging is achieved by providing the DC link capacitor 200. Since the initial charging is intermittently by adjusting the duty ratio of the IGBT of the power supply unit 180 according to the control signal, the inrush current does not occur even if the initial charging resistor is removed. That is, the power supply unit 180 according to the present invention performs the function of the initial charging resistance when driving the motor of the electric vehicle. Since the magnitude of the voltage required for the initial charging generally satisfies 70 to 80% of the voltage value required by the DC link capacitor 200, the power supply unit 180 may be implemented at a low capacity. In this case, the DC link capacitor 200 may further include a voltage detection unit (not shown) for detecting the magnitude of the voltage initially charged.

제어유닛(500)으로부터 배터리 충전 제어신호가 출력되면, 스위치유닛(160)을 오프(off) 상태로 하여 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)의 직접 연결을 차단한다. 그리고 절연 타입으로 구현한 전원공급유닛(180)은 제어신호에 따라 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)를 전기적으로 완전히 분리시킨다. 그 결과, 비절연타입의 충전장치(50)를 사용하여 배터리(100)를 충전하는 경우에도 충전되는 직류전원이 직류 링크 캐피시터(200) 및 인버터(300) 쪽으로 흘러들어가지 않기 때문에 감전 사고를 미연에 방지할 수 있다. When the battery charge control signal is output from the control unit 500, the switch unit 160 is turned off to block direct connection between the battery 100 and the DC link capacitor 200. In addition, the power supply unit 180 implemented as an insulation type electrically and completely separates the battery 100 and the DC link capacitor 200 according to the control signal. As a result, even when the battery 100 is charged using the non-isolated charging device 50, the charged DC power does not flow into the DC link capacitor 200 and the inverter 300, thus preventing electric shock. To prevent it.

결과적으로, 초기충전용 저항을 제거하고 절연타입의 저용량 전원공급유닛(180)을 구비함으로써, 비용이 저가인 비절연타입의 충전장치(50)를 그대로 사용하면서 배터리 충전시 발생할 수 있는 감전 사고를 예방할 수 있게 된다.
As a result, by removing the initial charging resistance and having an insulating type low capacity power supply unit 180, an electric shock accident that may occur when the battery is charged while using the non-insulating type charging device 50 of low cost as it is. You can prevent it.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 절연타입의 전원공급유닛을 포함하는 전기 자동차의 배터리 충전과 관련된 구성을 설명하기 위한 도면이다. 제어유닛(500)으로부터 배터리 충전을 하도록 하는 제어신호가 출력되면, 초기전원공급부(150)의 스위치유닛(160)은 턴-오프 상태가 되어 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)의 직접 연결을 차단한다. 전원공급유닛(180)은 절연타입으로 구현되었기 때문에 배터리 충전 제어신호에 따라 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)를 전기적으로 절연시킨다. 그런 다음, 예를 들어 스위칭 소자 등을 통해 비절연타입의 충전장치(50)와 배터리(100)가 연결되고, 충전용 전원은 배터리 충전에 적합한 전압으로 변환되어 배터리(100)에 충전된다. 배터리 충전 중에는 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)가 상기와 같이 전기적으로 단속되어 있으므로 직류 링크 캐패시터(200) 쪽으로 전류가 흘러들어가지 않아서 그에 따른 감전 사고를 방지할 수 있다.
4 is a view for explaining a configuration related to the battery charging of an electric vehicle including a power supply unit of the insulating type according to an embodiment of the present invention. When a control signal for charging the battery is output from the control unit 500, the switch unit 160 of the initial power supply unit 150 is turned off to directly connect the battery 100 and the DC link capacitor 200. To block. Since the power supply unit 180 is implemented as an insulation type, the power supply unit 180 electrically insulates the battery 100 and the DC link capacitor 200 according to the battery charge control signal. Then, for example, the non-isolated type charging device 50 and the battery 100 are connected through a switching element, and the charging power is converted into a voltage suitable for battery charging and charged in the battery 100. While the battery is being charged, since the battery 100 and the DC link capacitor 200 are electrically interrupted as described above, current does not flow toward the DC link capacitor 200, thereby preventing an electric shock.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 절연타입의 전원공급유닛을 포함하는 전기 자동차의 모터 구동과 관련된 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는, 도 4의 구성에서, 비절연타입의 충전장치(50)와 배터리(100) 사이의 연결을 차단하는 하나 이상의 충전스위치유닛(80)을 더 포함하여 구성된다.5 is a view for explaining a configuration related to the motor drive of an electric vehicle including a power supply unit of the insulating type according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 further includes at least one charging switch unit 80 for disconnecting the connection between the non-isolated charging device 50 and the battery 100 in the configuration of FIG. 4.

제어유닛(500)으로부터 모터를 구동하도록 하는 제어신호가 출력되면, 충전스위치유닛(80)이 턴-오프 상태로 되고 그에 따라 충전장치(50)와 배터리(100)가 분리된다. 일 실시예에서는, 충전장치(50)와 배터리(100)의 연결여부를 감지하는 감지부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 모터 구동 초기에는, 직류 링크 캐패시터(200)와 인버터(300)가 방전되어 있으므로 전원공급유닛(180)을 통해 배터리(100)에 충전된 직류전원을 직류 링크 캐패시터(200)에 공급해야 한다. 즉, 일정 시간 동안에는 상기 직류전원이 전원공급유닛(180)을 통해서만 직류 링크 캐패시터(200)에 공급되도록 제어함으로써, 초기충전중 발생할 수 있는 돌입전류를 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 제어유닛(500)은 상기 일정 시간 동안 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200) 사이에 흐르는 전류량 및/또는 전압의 크기를 단속적으로 제어하는 제어신호를 출력할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 초기충전시 요구되는 전압의 크기는 직류 링크 캐패시터(200)에서 요구하는 전압 크기의 약 70~80% 정도의 값으로 초기충전되면 충분하다. 전원공급유닛(180)은 배터리(100)로부터 공급받은 직류전압을 직류 링크 캐패시터(200)에서 요구하는 전압값의 70~80%를 만족하도록 변압하여 출력할 수 있다. 상기 일정 시간이 경과하면 스위치유닛(160)을 턴-온 상태로 하여 상기 배터리(100)와 직류 링크 캐패시터(200)를 직접 연결한다. 직류 링크 캐패시터(200)에 초기충전된 직류전압은 평활화되고, 제어신호에 따라 인버터(300)로 인가되어 모터 구동 전원(교류전원)으로 변환된 다음 모터(400)에 제공된다. 모터(400)는 공급된 모터 구동 전원을 이용하여 구동된다. 이와 같이 초기충전용 저항을 제거하여도, 전원공급유닛(180)에 의해 변압된 직류전압을 돌입전류의 발생 없이 직류 링크 캐패시터(200)에 공급할 수 있다. When a control signal for driving the motor from the control unit 500 is output, the charging switch unit 80 is turned off, thereby separating the charging device 50 and the battery 100. In one embodiment, the charging device 50 may further include a detector (not shown) for detecting whether the battery 100 is connected. In the initial stage of motor driving, since the DC link capacitor 200 and the inverter 300 are discharged, the DC power charged in the battery 100 through the power supply unit 180 must be supplied to the DC link capacitor 200. That is, by controlling the DC power to be supplied to the DC link capacitor 200 only through the power supply unit 180 for a predetermined time, it is possible to prevent inrush current that may occur during initial charging. In one embodiment, the control unit 500 may output a control signal for intermittently controlling the amount of current and / or voltage flowing between the battery 100 and the DC link capacitor 200 for the predetermined time. In one embodiment, the size of the voltage required for the initial charging is sufficient if the initial charge to a value of about 70 ~ 80% of the voltage required by the DC link capacitor 200. The power supply unit 180 may transform and output a DC voltage supplied from the battery 100 to satisfy 70 to 80% of a voltage value required by the DC link capacitor 200. When the predetermined time elapses, the switch unit 160 is turned on to directly connect the battery 100 and the DC link capacitor 200. The DC voltage initially charged in the DC link capacitor 200 is smoothed, applied to the inverter 300 according to a control signal, converted into a motor driving power (AC power), and then provided to the motor 400. The motor 400 is driven using the supplied motor driving power. Even when the initial charging resistor is removed in this manner, the DC voltage transformed by the power supply unit 180 can be supplied to the DC link capacitor 200 without generating the inrush current.

제어유닛(500)은 예를 들어, 배터리(100)의 전력량을 모니터링하여서, 배터리(100)의 충전 전압값이 소정 기준값 이하이면 충전하도록 제어신호를 출력하고, 상기 기준값을 초과하면 충전스위치유닛(80)의 스위칭소자를 오프(off)시키는 제어신호를 출력하여서 충전장치(50)와 배터리(100)의 연결을 차단킬 수 있다.
For example, the control unit 500 monitors the amount of power of the battery 100, and outputs a control signal to charge when the charging voltage value of the battery 100 is less than or equal to a predetermined reference value, and when the control unit 500 exceeds the reference value, the charging switch unit ( The connection of the charging device 50 and the battery 100 may be interrupted by outputting a control signal to turn off the switching device of the 80.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 모터 구동시 절연타입의 전원공급유닛을 통해 인가되는 전압을 설명하기 위한 그래프이다. 초기충전용 저항을 제거하고, 전원공급유닛(180)을 통해 직류 링크 캐패시터에 초기충전되는 전압의 크기는, 도시된 바와 같이, 직류 링크 캐패시터(200)에서 요구하는 전압의 70~80%를 달성하면 충분하다. 초기충전의 제어신호에 따라서 배터리(100)의 직류전원이 전원공급유닛(180)으로부터 직류 링크 캐패시터(200)에 단속적으로 공급되기 때문에 돌입전류의 발생 없이 완만한 형태의 그래프로 충전된다. 이때, 상기와 같은 전압값으로 초기충전이 이루어지는데 걸리는 시간은 대략 0.5초 정도가 소요된다. 초기 충전에 따라 상기 배터리와 직류 링크 캐패시터 양단의 전압이 비슷해지면, 스위칭 소자 등을 통해 상기 배터리와 직류 링크 캐패시터가 직접 연결되어 도통된다.
6 is a graph for explaining a voltage applied through a power supply unit of an insulating type when driving a motor, according to an embodiment of the present invention. The initial charge resistance is removed, and the magnitude of the voltage initially charged to the DC link capacitor through the power supply unit 180 achieves 70 to 80% of the voltage required by the DC link capacitor 200 as shown. Is enough. Since the DC power of the battery 100 is intermittently supplied from the power supply unit 180 to the DC link capacitor 200 in accordance with the control signal of the initial charging, it is charged with a gentle graph without generation of inrush current. At this time, the time required for initial charging to the voltage value as described above takes about 0.5 seconds. When the voltage between the battery and the DC link capacitor becomes similar according to the initial charging, the battery and the DC link capacitor are directly connected through the switching element.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 모터 구동시의 초기충전을 설명하기 위한 흐름도이다. 먼저, 제어유닛으로부터 모터 구동 신호가 발생하면 프로세스가 개시된다(S10). 상기 모터 구동 제어신호에 따라 직류 링크 캐패시터를 초기충전하기 위하여, 배터리와 직류 링크 캐패시터가 절연타입의 전원공급 유닛을 통해 연결된다(S20). 그리고 일정 시간 동안에는 상기 배터리에 충전된 직류전원이 전원공급 유닛을 통해 상기 직류 링크 캐패시터에 공급된다(S30). 상기 일정 시간이 경과하면, 상기 배터리와 직류 링크 캐패시터가 직접 연결되어서 상기 직류전원을 상기 직류 링크 캐패시터에 공급한다(S40). 그 다음 직류 링크 캐패시터는 인가받은 전압을 평활하여서 인버터에 제공한다. 인버터는 상기 직류전원을 모터 구동에 적합한 교류전원으로 변환하여서 모터에 제공함으로써 모터를 구동시킨다.
7 is a flowchart illustrating initial charging when driving a motor according to an embodiment of the present invention. First, when a motor drive signal is generated from the control unit, the process is started (S10). In order to initially charge the DC link capacitor according to the motor driving control signal, the battery and the DC link capacitor are connected through an insulation type power supply unit (S20). Then, for a predetermined time, the DC power charged in the battery is supplied to the DC link capacitor through the power supply unit (S30). When the predetermined time elapses, the battery and the DC link capacitor are directly connected to supply the DC power to the DC link capacitor (S40). The DC link capacitor then smoothes the applied voltage and provides it to the inverter. The inverter drives the motor by converting the DC power into an AC power suitable for driving the motor and providing the same to the motor.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 모터 구동의 초기충전 및 배터리의 충전을 설명하기 위한 흐름도이다. 제어유닛으로부터 모터 구동 신호가 발생하면(S10), 상기 모터 구동 제어신호에 따라 직류 링크 캐패시터를 초기충전하기 위하여, 배터리와 직류 링크 캐패시터를 절연타입의 전원공급 유닛을 통해 연결한다(S20). 그 다음 상기 배터리에 충전된 직류전원은, 일정 시간 동안에는 상기 전원공급유닛을 통해 직류 링크 캐패시터에 공급되고, 상기 일정 시간이 경과하면 직접 연결 및 전원공급 유닛 모두를 통해서 직류 링크 캐패시터에 공급된다(S30, S40). 직류 링크 캐패시터는 공급받은 직류전원을 평활하여 인버터에 인가하고, 인버터는 이를 모터 구동 전원으로 변환하여 모터에 제공함으로써 모터를 구동시킨다. 제어유닛으로부터 배터리 충전 신호가 발생하면(S50), 다음과 같은 동작들을 수행한다. 먼저, 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터의 직접 연결이 차단된다(S60). 상기 직접 연결의 차단은 예를 들어, 온(on) 상태의 스위칭 소자를 오프(off) 상태로 하여 연결을 차단시킬 수 있다. 그리고 상기 절연타입의 전원공급 유닛을 통해 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터를 절연한다(S70). 그런 다음 상기 배터리와 비절연 타입의 충전장치를 연결하여서 배터리를 충전한다(S80). 이와 같이 단계(S70)에서 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터를 전기적으로 절연시킴으로써, 배터리 충전 중에 종래 초기충전용 저항을 통해서 직류 링크 캐패시터 쪽으로 전류가 흘러들어가는 것을 차단하고, 결과적으로 배터리 충전 중 감전사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
8 is a flowchart illustrating the initial charging of the motor drive and the charging of the battery according to an embodiment of the present invention. When a motor drive signal is generated from the control unit (S10), in order to initially charge the DC link capacitor according to the motor drive control signal, the battery and the DC link capacitor are connected through an insulated type power supply unit (S20). Then, the DC power charged in the battery is supplied to the DC link capacitor through the power supply unit for a predetermined time, and is supplied to the DC link capacitor through both the direct connection and the power supply unit after the predetermined time (S30). , S40). The DC link capacitor smoothes the supplied DC power to the inverter, and the inverter drives the motor by converting the DC power into a motor driving power and providing the same to the motor. When the battery charge signal is generated from the control unit (S50), the following operations are performed. First, direct connection between the battery and the DC link capacitor is blocked (S60). The blocking of the direct connection may, for example, turn off the switching element in the on state, thereby shutting off the connection. The battery and the DC link capacitor are insulated through the insulation type power supply unit (S70). Then, the battery is charged by connecting the battery and the non-insulation type charging device (S80). As such, by electrically insulating the battery and the DC link capacitor in step S70, current flows toward the DC link capacitor through the conventional initial charging resistor during battery charging, and as a result, an electric shock accident occurs during battery charging. It can be prevented from occurring.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 전기 자동차 및 이의 구동 방법은 비용이 저가이면서 회로 구현이 간단한 비절연타입의 충전장치를 그대로 사용하면서 모터 구동시 초기충전용 저항 대신 절연타입의 전원공급 유닛을 적용함으로써, 모터 구동의 초기충전시 발생할 수 있는 돌입전류를 차단하면서, 동시에 배터리 충전시 초기충전용 저항을 통해 전류가 인버터 쪽으로 흘러들어가는 문제를 해결할 수 있다.
As described above, the electric vehicle and the driving method thereof according to the embodiments of the present invention provide a power supply of an insulation type instead of an initial charging resistor when driving a motor while using a non-isolating charging device having a low cost and simple circuit implementation. By applying the unit, it is possible to block the inrush current which may occur during the initial charging of the motor drive, and at the same time solve the problem that the current flows into the inverter through the initial charging resistor when the battery is being charged.

50- 비절연타입의 충전장치 100- 배터리
150- 초기전원공급부 180- 전원공급유닛
200- 직류 링크 캐패시터 300- 인버터
400- 모터 500- 제어유닛50- non-insulated charger 100- battery
150- Initial Power Supply 180- Power Supply Unit
200- DC Link Capacitor 300- Inverter
400- motor 500- control unit

Claims (19)

비절연 타입의 충전장치에 의해 충전된 직류전원을 공급하는 배터리;
상기 직류전원을 저장 및 평활하여 인버터에 제공하는 직류 링크 캐패시터;
상기 배터리를 충전하거나 모터를 구동하도록 하는 제어신호를 출력하고 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어유닛;
상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터 사이에 위치하고 상기 제어신호에 따라 온/오프 스위칭되는 스위치유닛; 및
상기 스위치유닛과 병렬 연결되고 상기 제어신호에 따라 상기 직류전원을 상기 직류 링크 캐패시터에 공급하는 절연타입의 전원공급유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
A battery for supplying DC power charged by a non-isolated type charging device;
A DC link capacitor for storing and smoothing the DC power to provide an inverter;
A control unit for outputting a control signal for charging the battery or driving a motor and for outputting a control signal for controlling a current flowing between the battery and the DC link capacitor;
A switch unit located between the battery and the DC link capacitor and switched on / off according to the control signal; And
An insulation type power supply unit connected in parallel with the switch unit and supplying the DC power to the DC link capacitor according to the control signal; ≪ / RTI >
Electric cars.
제1항에 있어서,
상기 전원공급유닛은,
상기 제어유닛으로부터 모터 구동 제어신호가 출력되면, 일정 시간 동안 상기 직류전원을 상기 직류 링크 캐패시터에 단속적으로 제공함으로써 돌입전류를 차단하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
The method of claim 1,
The power supply unit,
When the motor drive control signal is output from the control unit, the inrush current is cut off by providing the DC power to the DC link capacitor intermittently for a predetermined time,
Electric cars.
제1항에 있어서,
상기 전원공급유닛은,
상기 제어유닛으로부터 배터리 충전 제어신호가 출력되면, 상기 직류전원이 상기 직류 링크 캐패시터에 제공되지 않도록 절연시키는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
The method of claim 1,
The power supply unit,
When the battery charge control signal is output from the control unit, it characterized insulated so that the DC power is not provided to the DC link capacitor,
Electric cars.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인버터는,
상기 직류 링크 캐패시터로부터 제공된 직류전원을 모터 구동 전원으로 변환하여 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The inverter,
Characterized in that the DC power supplied from the DC link capacitor to convert the motor driving power supply to the motor,
Electric cars.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충전장치와 상기 배터리 사이에 위치하고 상기 제어신호에 따라 온/오프 스위칭되는 충전스위치유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And a charging switch unit disposed between the charging device and the battery and switched on / off according to the control signal.
Electric cars.
제5항에 있어서,
상기 제어유닛으로부터 배터리 충전 제어신호가 출력되면,
상기 스위치유닛이 오프(off)됨에 따라 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터는 단락되고,
상기 충전스위치유닛이 온(on)됨에 따라 상기 충전장치와 상기 배터리는 연결되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
The method of claim 5,
When the battery charge control signal is output from the control unit,
As the switch unit is turned off, the battery and the DC link capacitor are short-circuited,
As the charging switch unit is turned on, the charging device and the battery are connected.
Electric cars.
제5항에 있어서,
상기 제어유닛으로부터 모터 구동 제어신호가 출력되면,
상기 스위치유닛이 온(on)됨에 따라 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터는 연결되고,
상기 충전스위치유닛이 오프(off)됨에 따라 상기 충전장치와 상기 배터리는 단락되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
The method of claim 5,
When a motor drive control signal is output from the control unit,
As the switch unit is turned on, the battery and the DC link capacitor are connected,
Characterized in that the charging device and the battery is short-circuited as the charge switch unit is off (off),
Electric cars.
제7항에 있어서,
상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터는,
일정 시간 동안 상기 전원공급유닛을 통해 연결되고
상기 일정 시간이 경과하면 상기 스위치유닛과 상기 전원공급유닛을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
The method of claim 7, wherein
The battery and the DC link capacitor,
Connected through the power supply unit for a period of time
When the predetermined time elapses, characterized in that connected via the switch unit and the power supply unit,
Electric cars.
직류전원을 공급하는 배터리;
상기 배터리를 충전하는 비절연 타입의 충전장치;
직류 링크 캐패시터를 통해 저장 및 평활화한 직류전원을 모터 구동 전원으로 변환하여 모터에 공급하는 인버터; 및
상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터 사이를 연결하고 상기 직류전원을 절연 타입으로 변압하여 상기 직류 링크 캐패시터에 제공하는 전원공급유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
A battery for supplying DC power;
A non-isolating type charging device for charging the battery;
An inverter for converting the DC power stored and smoothed through the DC link capacitor into a motor driving power and supplying the motor to the motor; And
And a power supply unit connecting the battery and the DC link capacitor and converting the DC power into an insulating type to provide the DC link capacitor.
Electric cars.
제9항에 있어서,
상기 배터리를 충전하거나 모터를 구동하도록 하는 제어신호와 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터 사이에 흐르는 전류를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
10. The method of claim 9,
And a control unit for outputting a control signal for charging the battery or driving a motor and a control signal for controlling a current flowing between the battery and the DC link capacitor.
Electric cars.
제9항에 있어서,
상기 전원공급유닛과 병렬 연결되고 상기 제어유닛의 제어신호에 따라 온/오프 스위칭되는 스위치유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
10. The method of claim 9,
And a switch unit connected in parallel with the power supply unit and switched on / off according to a control signal of the control unit.
Electric cars.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 전원공급유닛은,
상기 제어유닛으로부터 모터 구동 제어신호가 출력되면,
일정 시간 동안 상기 직류전원을 상기 직류 링크 캐패시터에 제공함으로써 돌입전류를 차단하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
The method according to claim 10 or 11,
The power supply unit,
When a motor drive control signal is output from the control unit,
Characterized in that the inrush current is cut off by providing the DC power to the DC link capacitor for a predetermined time.
Electric cars.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 전원공급유닛은,
상기 제어유닛으로부터 배터리 충전 제어신호가 출력되면,
상기 직류전원이 상기 직류 링크 캐패시터에 제공되지 않도록 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터를 절연시키는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
The method according to claim 10 or 11,
The power supply unit,
When the battery charge control signal is output from the control unit,
Insulating the battery and the DC link capacitor so that the DC power is not provided to the DC link capacitor,
Electric cars.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충전장치와 상기 배터리 사이에 위치하고 상기 제어신호에 따라 온/오프 스위칭되는 충전스위치유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
12. The method according to any one of claims 9 to 11,
And a charging switch unit disposed between the charging device and the battery and switched on / off according to the control signal.
Electric cars.
제14항에 있어서,
상기 제어유닛으로부터 배터리 충전 제어신호가 출력되면,
상기 스위치유닛이 오프(off)됨에 따라 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터는 단락되고,
상기 충전스위치유닛이 온(on)됨에 따라 상기 충전장치와 상기 배터리는 연결되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
15. The method of claim 14,
When the battery charge control signal is output from the control unit,
As the switch unit is turned off, the battery and the DC link capacitor are short-circuited,
As the charging switch unit is turned on, the charging device and the battery are connected.
Electric cars.
제14항에 있어서,
상기 제어유닛으로부터 모터 구동 제어신호가 출력되면,
상기 스위치유닛이 온(on)됨에 따라 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터는 연결되고,
상기 충전스위치유닛이 오프(off)됨에 따라 상기 충전장치와 상기 배터리는 단락되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
15. The method of claim 14,
When a motor drive control signal is output from the control unit,
As the switch unit is turned on, the battery and the DC link capacitor are connected,
Characterized in that the charging device and the battery is short-circuited as the charge switch unit is off (off),
Electric cars.
제16항에 있어서,
상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터는,
일정 시간 동안 상기 전원공급유닛을 통해 연결되고
상기 일정 시간이 경과하면 상기 스위치유닛과 상기 전원공급유닛을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차.
17. The method of claim 16,
The battery and the DC link capacitor,
Connected through the power supply unit for a period of time
When the predetermined time elapses, characterized in that connected via the switch unit and the power supply unit,
Electric cars.
비절연타입의 충전장치를 이용하여 배터리가 충전되는 전기 자동차의 구동방법에 있어서,
상기 전기 자동차에 대한 모터 구동 신호를 발생시키는 단계;
상기 모터 구동 신호가 있으면 절연타입의 전원공급유닛을 통해 상기 배터리와 직류 링크 캐패시터를 연결하는 단계;
일정 시간 동안 상기 전원공급유닛을 통해 상기 직류 링크 캐패시터를 충전하는 단계;
상기 일정 시간이 경과하면 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터를 직접 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차의 구동방법.
In a driving method of an electric vehicle in which a battery is charged by using a non-isolated charging device,
Generating a motor drive signal for the electric vehicle;
Connecting the battery and the DC link capacitor through an insulated power supply unit if the motor driving signal is present;
Charging the DC link capacitor through the power supply unit for a predetermined time;
And directly connecting the battery and the DC link capacitor after the predetermined time has elapsed.
How to drive an electric vehicle.
제18항에 있어서,
상기 전기 자동차에 대한 배터리 충전 신호를 발생시키는 단계;
상기 배터리 충전 신호가 있으면 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터의 직접 연결을 차단하는 단계;
상기 절연타입의 전원공급유닛을 통해 상기 배터리와 상기 직류 링크 캐패시터를 절연시키는 단계;
상기 배터리와 상기 비절연타입의 충전장치를 연결하여 상기 배터리를 충전하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차의 구동방법.19. The method of claim 18,
Generating a battery charge signal for the electric vehicle;
Blocking direct connection between the battery and the DC link capacitor when the battery charge signal is present;
Insulating the battery and the DC link capacitor through the insulation type power supply unit;
And charging the battery by connecting the battery and the non-isolating type charging device.
How to drive an electric vehicle.
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