KR20130025535A - 배터리 충전 장치 - Google Patents

배터리 충전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130025535A
KR20130025535A KR1020110088900A KR20110088900A KR20130025535A KR 20130025535 A KR20130025535 A KR 20130025535A KR 1020110088900 A KR1020110088900 A KR 1020110088900A KR 20110088900 A KR20110088900 A KR 20110088900A KR 20130025535 A KR20130025535 A KR 20130025535A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
high voltage
battery
power
charging unit
Prior art date
Application number
KR1020110088900A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101263463B1 (ko
Inventor
문태경
황선민
문형태
Original Assignee
주식회사 만도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 만도 filed Critical 주식회사 만도
Priority to KR1020110088900A priority Critical patent/KR101263463B1/ko
Priority to DE102012016928A priority patent/DE102012016928A1/de
Priority to CN2012103199573A priority patent/CN102983610A/zh
Priority to US13/603,093 priority patent/US20130119932A1/en
Publication of KR20130025535A publication Critical patent/KR20130025535A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101263463B1 publication Critical patent/KR101263463B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/55—Capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/12—Buck converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

AC 전원을 입력받아 전력 변환을 위한 출력 전압으로 변환하는 입력 전원 처리부; 공용의 트랜스포머를 이용하여 상기 입력 전원 처리부의 출력 전압을 고전압 배터리 및 보조 배터리를 충전하기 위한 제1 전압 및 제2 전압으로 분리하여 변환하는 하이브리드 전력 변환부; 상기 하이브리드 전력 변환부에 의해 변환된 상기 제1 전압을 강압하여 고전압 배터리를 충전하는 고전압 충전부; 상기 하이브리드 전력 변환부에 의해 변환된 상기 제2 전압 또는 상기 고전압 배터리의 전압을 강압하여 보조 전원을 생성하고 보조 배터리를 충전시키는 저전압 충전부; 및 상기 고전압 충전부 및 상기 저전압 충전부는 배터리 관리 시스템으로부터의 제어 신호에 따라 제1 모드에서는 상기 AC 전원에 의한 고전압 배터리 충전과 상기 보조 배터리 충전을 수행하며, 제2 모드에서는 상기 고전압 배터리의 전압에 의한 상기 보조 배터리 충전을 수행하는 배터리 충전 장치가 제공된다.

Description

배터리 충전 장치{APPARATUS FOR CHARGING BATTERY}
본 발명은 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)와 DC-DC 컨버터(LDC: Low voltage DC-DC)에서 전력 변환 구조를 공용으로 사용함으로써 장치의 크기를 줄이고 효율을 높임과 아울러 AC 전원에 의한 고전압 배터리 충전시에 AC 전원에 의해 보조 전원을 생성하고 보조 배터리를 함께 충전시킬 수 있는 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
최근 환경 파괴로 인한 지구 온난화와 고유가 등의 문제로 자동차 업계에서는 전기 자동차의 개발을 급속히 진행하고 있다. 현재 전세계 메이저급 자동차 제작사들은 주요 개발 차량으로 전기 자동차를 만들기 위해 연구개발 중이다.
전기 자동차는 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있다. 전기 자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 공해문제가 최근 심각해지면서 다시 개발되고 있다. 하지만, 재충전 가능한 배터리의 사용횟수 제한으로 인하여 배터리 자체 만으로는 장거리 주행이 확보되지 않는 문제점이 있다.
따라서, 현재 시장에서는 화석연료와 배터리 같이 두 가지 동력원을 사용하는 하이브리드(Hybrid) 자동차가 북미지역을 중심으로 활발히 판매 사용되고 있다. 일본 도요타 자동차의 프리우스는 대표적인 하이브리드 자동차의 일종이다. 프리우스는 휘발유를 사용하는 엔진과 차량의 브레이킹 시에 회수되는 운동에너지를 전기에너지로 사용할 수 있는 알터네이터(Alternator) 및 모터(Motor)를 갖는다.
한편, 전기 자동차의 경우 재충전 가능한 배터리(즉, 2차 전지의 성능 개선)와 기존의 전지특성과는 다른 특성을 가진 연료전지 등을 사용하는 방안이 마련되고 있다. 이에, 전기 자동차 내부의 배터리 충전과 잦은 교체주기에 따른 기존의 문제점이 점차 해결되어 가고 있다.
일반 도로 주행용 전기 자동차가 아닌 일부 소형 전기 자동차의 경우에는 이미 상용화되어 활발히 사용되고 있다. 예를 들어, 골프장의 골프 카트, 경기장의 선수 및 장비 이동용 차량, 실내 운전 차량, 실내 청소 차량 등에서 활발히 사용되고 있으며, 곧 일반 상용 및 승용차에서도 전기자동차의 보급이 급속히 이루어질 것이라는 사실이 예견된다.
전기 자동차 및 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(12a)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 저전압을 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 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)에서 전력 변환 구조를 공용으로 사용함으로써 하나의 AC 전원으로 고전압 배터리와 보조 배터리를 함께 충전시킬 수 있는 배터리 충전 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, AC 전원을 입력받아 전력 변환을 위한 출력 전압으로 변환하는 입력 전원 처리부; 공용의 트랜스포머를 이용하여 상기 입력 전원 처리부의 출력 전압을 고전압 배터리 및 보조 배터리를 충전하기 위한 제1 전압 및 제2 전압으로 분리하여 변환하는 하이브리드 전력 변환부; 상기 하이브리드 전력 변환부에 의해 변환된 상기 제1 전압을 강압하여 고전압 배터리를 충전하는 고전압 충전부; 상기 하이브리드 전력 변환부에 의해 변환된 상기 제2 전압 또는 상기 고전압 배터리의 전압을 강압하여 보조 전원을 생성하고 보조 배터리를 충전시키는 저전압 충전부; 및 상기 고전압 충전부 및 상기 저전압 충전부는 배터리 관리 시스템으로부터의 제어 신호에 따라 제1 모드에서는 상기 AC 전원에 의한 고전압 배터리 충전과 상기 보조 배터리 충전을 수행하며, 제2 모드에서는 상기 고전압 배터리의 전압에 의한 상기 보조 배터리 충전을 수행하는 배터리 충전 장치가 제공된다.
상기 입력 전원 처리부, 상기 하이브리드 전력 변환부, 상기 고전압 충전부, 상기 저전압 충전부는 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)에 탑재될 수 있다.
상기 배터리 충전 장치는 상기 트랜스포머는 제1차 권선과, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압으로의 전력 변환을 위한 권선비를 가지는 고전압 제2 차 권선 및 저전압 제2차 권선을 포함할 수 있다.
상기 고전압 충전부는 상기 제2 모드에서 상기 고전압 배터리의 전압을 상기 트랜스포머의 고전압 제2차 권선에 전달하고, 상기 저전압 충전부는 상기 고전압 제2 차 권선에 의해 상기 저전압 제2 차 권선에 유기된 전압을 이용하여 상기 보조 전원을 생성하고 상기 보조 배터리 충전을 수행할 수 있다.
상기 고전압 충전부는 상기 제1 모드에서는 동기 정류기로 동작하고 상기 제2 모드에서는 상기 고전압 배터리의 전압이 상기 저전압 충전부에 전달되도록 스위칭 기능을 수행하는 H-브리지를 포함할 수 있다.
상기 H-브리지는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 출력되는 제어 신호에 의해 상기 스위칭 기능을 수행할 수 있다.
상기 제어 신호는 위상 시프트 PWM 신호일 수 있다.
상기 고전압 충전부는 상기 고전압 제2차 권선과 상기 H-브리지 사이에 리키지 인덕터를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 전원 처리부는 상기 AC 전원을 정류하여 직류로 변환하는 정류부; 상기 변환된 직류의 역률을 보정하여 전력 변환을 위한 고전압으로 출력하는 PFC(Power Factor Correction) 회로를 포함할 수 있다.
상기 PFC 회로는 인터리브로 구현된 벅(buck) 컨버터를 포함할 수 있다.
상기 입력 전원 처리부는 상기 PFC 회로에 연결되는 DC 링크 커패시터; 상기 DC 링크 커패시터에 연결되는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 AC H-브리지; 및 상기 AC H-브리지와 상기 하이브리드 전력 변환부의 상기 제1 차 권선사이에 연결된 공진 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 고전압 충전부 및 상기 저전압 충전부는 인터리브로 구현된 벅(buck) 컨버터를 포함할 수 있다.
상기 저전압 충전부는 상기 벅 컨버터에 연결된 DC 링크 커패시터; 및 상기 DC 링크 커패시터와 상기 하이브리드 전력 변환부의 상기 저전압 제2차 권선에 연결된 브리지 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)와 DC-DC 컨버터(LDC: Low voltage DC-DC)에서 트랜스포머의 서로 다른 권선비를 통해 전력을 분리 전달할 수 있는 전력 변환 구조를 공용으로 사용함으로써 AC 전원에 의한 고전압 배터리의 충전시에 AC 전원으로 보조 전원을 생성하고 보조 배터리를 함께 충전시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 보조 배터리의 충전을 위해 별도의 저전압 변환기를 구비할 필요가 없이 AC 전원에 의한 고전압 배터리 충전 동작중에 보조 배터리에 대한 충전을 함께 수행함으로써 충전 시간을 단축시킬 수 있고 전력 전달 효율을 증대시킬 수 있으며, 이에 따라 고전압 배터리의 수명 단축을 해소할 수 있는 효과도 있다.
아울러, 본 발명에 의하면 PFC 회로의 출력 전압과, 하이브리드 전력 변환부에 의해 변환된 제1 전압을 고압으로 함으로써 전류량을 줄일 수 있고, PFC 회로와 고전압 충전부 및 저전압 충전부에 벅 컨버터를 인터리브로 구현함으로써 수동소자의 크기를 줄이면서도 열분산을 극대화할 수 있다.
도 1은 종래의 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구체적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구체적인 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구체적인 회로도이다.
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(10)을 고전압으로 변환하여 고전압 배터리(20)에 충전시키고, AC 전원(10)(110V/220V)을 저전압으로 변환하여 보조 전원을 생성하고 보조 배터리(30)에 충전시킬 수 있다. 이와 같이 충전된 고전압 배터리(20)는 전기 자동차나 플러그인 하이브리드 자동차의 동력원으로 사용되며, 보조 배터리(30)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(10), 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)(100), 고전압 배터리(20) 및 보조 배터리(30) 등을 포함한다.
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(100)는 입력 전원 처리부(110), 하이브리드 전력 변환부(120), 고전압 충전부(130), 저전압 충전부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
하이브리드 전력 변환부(120)는 공용의 트랜스포머를 구비하며, 차량 내에 설치된 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)(200)으로부터 수신된 충전 지령에 따라 트랜스포머를 이용하여 AC 전원을 고전압 배터리 및 보조 배터리를 충전하기 위한 제1 전압 및 제2 전압으로 분리하여 변환한다. 여기에서, 공용의 트랜스포머는 고전압 충전부(130) 및 저전압 충전부(140)를 위한 제1 전압 및 제2 전압으로의 전력 변환을 위해 공용으로 사용된다. 트랜스포머는 고전압 충전부(130) 및 저전압 충전부(140)의 전력 변환에 상응하는 권선비를 가지는 고전압 제2차 권선(122)와 저전압 제2차 권선(123)을 가진다.
고전압 충전부(130)는 차량 내에 설치된 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)으로부터 수신된 충전 지령에 따라 하이브리드 전력 변환부(120)에 의해 변환된 제1 전압을 강압하여 고전압 배터리(20)를 충전시키도록 한다.
저전압 충전부(140)는 AC 전원(10)에 의한 하이브리드 전력 변환부(120)의 제2 전압을 강압하여 보조 전원을 생성하고 보조 배터리(30)를 충전시키도록 한다.
배터리 관리 시스템(BMS)(200)은 저전압 충전부(140)에 AC 전원(10)에 의한 제2 전압 또는 고전압 배터리(20)의 전압이 선택적으로 입력되도록 AC 전원(10)과 저전압 충전부(140)의 전기적 접속을 스위칭하고, 고전압 배터리(130)와 저전압 충전부(140)의 전기적 접속을 스위칭한다.
하이브리드 전력 변환부(120)에 의해 제1 충전 모드 및 제2 충전 모드가 수행될 수 있다. 여기에서, 제1 충전 모드는 AC 전원이 공급되어 AC 전원에 의해 고전압 배터리를 충전함과 아울러, 보조적으로 보조 배터리를 충전하는 AC 전원 충전 모드이고, 제2 충전 모드는 AC 전원이 공급되지 않는 AC 전원 비충전 모드로서, 다만, 보조 배터리를 충전할 필요가 있는 경우 고전압 배터리의 전압에 의해 보조 배터리의 충전을 수행하는 모드이다.
교류 전압 처리부(110)에 AC전원(10)이 입력되는 제1 충전 모드에서는 AC 전원(10)에 의한 고전압 배터리 충전과 보조 배터리 충전이 이루어진다. 한편, 교류 전압 처리부(110)에 AC 전원이 입력되지 않는 제2 충전 모드에서는 AC 전원에 의한 고전압 배터리 충전이 정지되고, 고전압 배터리(20)의 전압에 의한 보조 배터리 충전이 이루어질 수 있다.
AC 전원(10)에 의해 고전압 배터리(20)와 보조 배터리(30)를 충전시키는 동작을 설명하면 다음과 같다.
차량 탑재형 완속 충전부(100)는 배터리 관리 시스템(BMS)(200)으로부터 고전압 배터리(20) 및 보조 배터리(30)의 충전지령을 수신한다. 이에 따라, 교류 전압 처리부(110)는 AC 전원이 하이브리드 전력 변환부(120)에 입력될 수 있도록 교류 전압을 직류 전압으로 변환한 후 고전압으로 상승시킨후 다시 교류 전압으로 변환하여 전달한다. 다음 차량 탑재형 완속 충전부(100)는 하이브리드 전력 변환부(120)를 통해 AC 전원(10)을 제1 전압으로 변환하고 변환된 제1 전압을 고전압 충전부(130)로 출력한다. 고전압 충전부(130)는 제1 전압을 강압하여 고전압 배터리(20)를 충전시킨다. 한편, 차량 탑재형 완속 충전부(100)는 하이브리드 전력 변환부(120)를 통해 AC 전원(10)을 제2 전압으로 변환하고 변환된 제2 전압을 저전압 충전부(140)로 출력한다. 저전압 충전부(1410)는 제2 전압을 강압하여 보조 전원을 생성하고 보조 배터리(20)를 충전시킨다.
한편, 고전압 배터리(20)에 의해 보조 배터리(30)를 충전하는 동작을 설명하면 다음과 같다.
차량 탑재형 완속 충전부(100)는 배터리 관리 시스템(BMS)(200)으로부터 보조 배터리(30)의 충전지령을 수신한다. 이때, 교류 전압 처리부(110)의 입력단에는 AC 전원(10)이 입력되지 않는다. AC 전원이 고전압 충전부(130)와 저전압 충전부(140)에 입력되는 것이 차단되고, 고전압 배터리(20)의 전력이 저전압 충전부(140)에 입력되어진다.
이에 따라, 차량 탑재형 완속 충전부(100)는 트랜스포머의 고전압 제2 차 권선을 전달하고, 고전압 제2 차 권선에 의해 저전압 제2차 권선에 전압을 유기시킨다. 저전압 제2차 권선에 유기된 전압은 저전압 충전부(140)에 제공된다. 이에 따라, 저전압 충전부(140)는 고전압 배터리(20)의 전력을 강압하여 보조 전원을 생성하고 보조 배터리(30)를 충전시킨다.
도 3, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구체적인 회로도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 입력 전원 처리부(110), 하이브리드 전력 변환부(120), 고전압 충전부(130), 저전압 충전부(140)를 포함할 수 있다.
AC 전원(10)을 정류하여 직류로 변환하는 정류부(111), 역률을 보정하는 PFC(Power Factor Correction) 회로(112), DC 링크 커패시터(113), AC H-브리지(114), 공진 커패시터(115)를 포함할 수 있다. 이외에도 정류부(111)의 앞단에 EMI 필터를 구비할 수도 있으며, 이외에도 전류제어 및 전압 제어를 위한 회로들을 포함할 수 있다.
정류부(111)는 AC 전원(10)을 정류하여 직류를 출력한다.
PFC 회로(112)는 정류부(111)를 통해 정류된 직류의 역률을 보정하여 하이브리드 전력 변환부(120)에 제공한다. PFC 회로(112)는 인터리브 부스트 컨버터(interleave boost converter)를 이용할 수 있다. 인터리브 부스트 컨버터는 승압형 컨버터로서, 입력단과 출력단의 접지가 같은 회로이다. 인터리브 부스트 컨버터는 스위치가 온 되어있는 동안은 입력전원이 인덕터 양단에 연결되어 전류의 충전이 이루어지고, 스위치가 오프되면 충전된 전류가 부하 측 필터로 전달된다. 인터리브 부스트 컨버터는 부하 측의 필터 입장에서 볼 때, 전류가 주기적으로 흘러 들어오다 끊어지기를 반복하며, 출력단의 전류는 항상 입력단의 전류보다 작다. 회로 동작의 원리상 손실성분이 없기 때문에 입력 전류*입력전압=출력전류*출력전압의 관계에서부터 출력전압이 입력전압보다 항상 높게 나타나며, (스위치 온 시간/스위칭 주기)를 시비율 D 라고 정의하면 Vo=Vi/(1-D)가 된다. PFC 회로(224b)의 출력 전압은 예컨대, DC 480V일 수 있다.
PFC 회로(112)에는 DC 링크 커패시터(113)이 연결된다. DC 링크 커패시터(113)에는 AC H-브리지(114)가 연결된다. AC H-브리지(114)는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 기능을 수행한다. 공진 커패시터(115)는 AC H-브리지(114)와 하이브리드 전력 변환부(120)의 제1 차 권선(121)사이에 연결된다. 이에 따라, AC H-브리지(114)와 공진 커패시터(115)는 LLC 1차 회로를 동작하게 된다.
하이브리드 전력 변환부(120)는 공용의 트랜스포머를 구비하며, 공용의 트랜스포머를 이용하여 AC 전원을 고전압 배터리(20) 및 보조 배터리(30)를 충전하기 위한 제1 전압 및 제2 전압으로 분리하여 변환한다. 여기에서, 제1 전압 및 제2 전압은 예컨대, DC 480V일 수 있다. 여기에서, 공용의 트랜스포머는 고전압 충전부(130) 및 저전압 충전부(140)를 위한 제1 전압 및 제2 전압으로의 전력 변환을 위해 공용으로 사용된다. 트랜스포머는 제1 권선(121)과, 고전압 충전부(130) 및 저전압 충전부(140)의 전력 변환에 상응하는 각각의 권선비를 가지는 고전압 제2차 권선(122) 및 저전압 제2차 권선(123)을 가진다.
고전압 충전부(130) 및 저전압 충전부(140)는 강압형 컨버터를 이용할 수 있다. 예컨대, 인터리브로 구현된 벅(buck) 컨버터(133, 143)를 이용할 수 있다. 벅 컨버터(133, 143)는 입력단과 출력단이 같은 접지를 공유하는 회로에 쓰인다. 일정한 주기로 스위칭하는(온/오프를 반복하는) 스위칭 소자를 이용하여, 스위칭 소자가 온 되어있는 동안 입력전원이 회로에 연결되고 오프되어 있는 동안은 끊어진다. 이와 같이 주기적으로 연결되었다 끊어졌다 하는 펄스모양의 전압을 LC 필터를 통해 평활(평균)하여 직류전압을 출력한다.
벅 컨버터는 기본적으로 직류전압을 주기적으로 잘라내어(chopping) 만들어진 펄스전압을 평균하여 출력전압을 형성하는 원리가 적용될 수 있다. 이와 같은 방식의 컨버터를 전압원(voltage-fed) 컨버터라고 하며, 출력전압은 입력전압보다 항상 작다. 한 주기 내에서 스위치가 온 되어있는 시간이 길수록 펄스전압의 폭이 넓어지고, 스위치가 온 되어있는 시간이 짧을수록 펄스전압의 폭이 좁아지게 된다. (스위치 온 시간/스위칭 주기)를 시비율 D 라고 정의하면, 출력전압 Vo=D*Vi 가 된다.
고전압 충전부(130)는 리키지 인덕터(131), 고전압 H-브리지(132), 및 고전압 벅 컨버터(133)를 포함할 수 있다.
리키지 인덕터(131)는 고전압 제2차 권선(122)과 고전압 H-브리지(132) 사이에 연결된다.
고전압 H-브리지(132)는 제1 모드에서는 동기 정류기로 동작하고 제2 모드에서는 고전압 배터리(20)의 전압이 저전압 충전부(140)에 전달되도록 스위칭 기능을 수행할 수 있다. 고전압 H-브리지(132)는 배터리 관리 시스템(BMS)(200)으로부터 출력되는 제어 신호에 의해 스위칭 기능을 수행할 수 있다. 이때, 제어 신호는 위상 시프트 PWM 신호일 수 있다.
고전압 충전부(130)는 하이브리드 전력 변환부(120)에 의해 변환된 제1 전압(480V)를 예컨대, 250 - 450V의 전압으로 강압하여 고전압 배터리(20)를 충전시킨다.
저전압 충전부(140)는 브리지 다이오드(BD)(141), DC 링크 커패시터(142), 저전압 벅 컨버터(143)를 포함할 수 있다.
브리지 다이오드(141)는 하이브리드 전력 변환부(120)의 저전압 제2차 권선(123)에 연결되어 저전압 제2차 권선(123)을 통해 출력된 교류 전압을 정류하여 직류로 출력하는 기능을 수행한다. 브리지 다이오드(141)의 후단에는 DC 링크 커패시터(142)가 연결된다.
저전압 벅 컨버터(143)는 정류된 직류를 보조 배터리(30)를 충전하기 위한 전압으로 변환한다.
예컨대, 저전압 벅 컨버터(143)는 하이브리드 전력 변환부(120)에 의해 변환된 제2 전압(480V)를 예컨대, 13.5V의 전압으로 강압하여 보조 전원을 생성하고 보조 배터리(30)를 충전시킨다.
이와 같이, PFC 회로(112)의 출력 전압을 480V로 하고, 하이브리드 전력 변환부(120)에 의해 변환된 제1 전압을 480V의 고압으로 함으로써 전류량을 줄일 수 있고, PFC 회로(112)와 고전압 충전부(130) 및 저전압 충전부(140)에 벅 컨버터를 인터리브로 구현함으로써 수동소자의 크기를 줄이면서도 열분산을 극대화할 수 있다.
이와 같이 구성된 구조에서 AC 전원(10)에 의해 고전압 배터리(20)와 보조 배터리(30)를 충전시키는 제1 충전 모드의 동작을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
차량 탑재형 완속 충전부(100)는 배터리 관리 시스템(BMS)(200)으로부터 고전압 배터리(20) 및 보조 배터리(30)의 충전지령을 수신한다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 AC 전원이 하이브리드 전력 변환부(120)에 입력될 수 있도록 교류 전압 처리부(110)가 동작한다.
제1 충전 모드에서 AC 전원(10)은 정류부(111), PFC 회로(112), DC 링크 커패시터(113), AC H-브리지(114) 및 공진 커패시터(115)를 통해 하이브리드 전력 변환부(120)에 입력된다. 하이브리드 전력 변환부(120)는 AC 전원(10)을 제1 전압으로 변환하고 변환된 제1 전압을 고전압 충전부(130)로 출력한다. 고전압 충전부(130)는 리키지 인덕터(131), 고전압 H-브리지(132), 고전압 벅 컨버터(133)를 이용하여 제1 전압을 강압하여 고전압 배터리(20)를 충전시킨다. 한편, 하이브리드 전력 변환부(120)는 AC 전원(10)을 제2 전압으로 변환하고 변환된 제2 전압을 저전압 충전부(140)로 출력한다. 저전압 충전부(130)는 브리지 다이오드(BD)(141), DC 링크 커패시터(142), 저전압 벅 컨버터(143)를 이용하여 제2 전압을 강압하여 보조 전원을 생성하고 보조 배터리(30)를 충전시킨다.
한편, 도 4를 참조하여 고전압 배터리(20)에 의해 보조 배터리(30)를 충전하는 제2 모드의 동작을 설명하면 다음과 같다.
차량 탑재형 완속 충전부(100)는 배터리 관리 시스템(BMS)(200)으로부터 보조 배터리(30)의 충전지령을 수신한다. 이에 따라, AC 전원이 하이브리드 전력 변환부(120)에 입력되는 것이 차단되고, 고전압 배터리(20)의 전력이 저전압 충전부(140) 입력되도록 스위칭 동작을 수행한다.
제2 모드에서 입력 전원 처리부(110)에 대한 AC 전원(10)의 공급이 차단된다. 따라서, 하이브리드 전력 변환부(120)는 AC 전원(10)에 의한 제1 전압 또는 제2 전압으로의 전력 변환을 수행할 수 없다. 따라서, 더 이상 제1 전압을 고전압 충전부(130)로 출력할 수 없으며, 고전압 충전부(130)는 제1 전압을 강압하여 고전압 배터리(20)를 충전시키는 동작을 수행할 수 없다. 한편, 하이브리드 전력 변환부(120)는 AC 전원(10)에 의한 제2 전압을 저전압 충전부(140)로 출력할 수 도 없다.
그렇지만, 고전압 배터리(20)의 전압은 고전압 처리부(130)를 통해 하이브리드 전력 변환부(120)의 고전압 제2차 권선(122)에 전달된다. 하이브리드 전력 변환부(120)의 고전압 제2차 권선(122)에 전달된 고전압 배터리(20)의 전압은 하이브리드 전력 변환부(120)에 구비된 트랜스포머의 저전압 제2 차 권선(123)에 유기된다. 저전압 충전부(140)는 저전압 제2차 권선(123)에 유기된 고전압 배터리(20)의 전압을 강압하여 보조 전원을 생성하고 보조 배터리(30)를 충전시킨다.
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 10 : AC 전원
20: 고전압 배터리 30: 보조 배터리
100 : 차량 탑재형 완속 충전부 110: 입력 전원 처리부
111 : 정류부 112: PFC 회로
113 : DC 링크 커패시터 114 : AC H-브리지
115 : 공진 커패시터 120 : 하이브리드 전력 변환부
121 : 제1차 권선 122 : 고전압 제2차 권선
123 : 저전압 제2차 권선 130: 고전압 충전부
131 : 리키지 인덕터 132: 고전압 H-브리지
133: 고전압 벅 컨버터 140: 저전압 충전부]
141: 브리지 다이오드(BD) 142 : DC 링크 커패시터
143: 저전압 벅 컨버터 200: 배터리 관리 시스템(BMS)

Claims (13)

  1. AC 전원을 입력받아 전력 변환을 위한 출력 전압으로 변환하는 입력 전원 처리부;
    공용의 트랜스포머를 이용하여 상기 입력 전원 처리부의 출력 전압을 고전압 배터리 및 보조 배터리를 충전하기 위한 제1 전압 및 제2 전압으로 분리하여 변환하는 하이브리드 전력 변환부;
    상기 하이브리드 전력 변환부에 의해 변환된 상기 제1 전압을 강압하여 고전압 배터리를 충전하는 고전압 충전부;
    상기 하이브리드 전력 변환부에 의해 변환된 상기 제2 전압 또는 상기 고전압 배터리의 전압을 강압하여 보조전원을 생성하고 보조 배터리를 충전시키는 저전압 충전부; 및
    상기 고전압 충전부 및 상기 저전압 충전부는 배터리 관리 시스템으로부터의 제어 신호에 따라 제1 모드에서는 상기 AC 전원에 의한 고전압 배터리 충전과 상기 보조 배터리 충전을 수행하며, 제2 모드에서는 상기 고전압 배터리의 전압에 의한 상기 보조 배터리 충전을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력 전원 처리부, 상기 하이브리드 전력 변환부, 상기 고전압 충전부, 상기 저전압 충전부는 차량 탑재형 완속 충전부(OBC: On Board Charger)에 탑재되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 트랜스포머는 제1차 권선과, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압으로의 전력 변환을 위한 권선비를 가지는 고전압 제2 차 권선 및 저전압 제2차 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 고전압 충전부는 상기 제2 모드에서 상기 고전압 배터리의 전압을 상기 트랜스포머의 고전압 제2차 권선에 전달하고,
    상기 저전압 충전부는 상기 고전압 제2 차 권선에 의해 상기 저전압 제2 차 권선에 유기된 전압을 이용하여 상기 보조 전원을 생성하고 상기 보조 배터리 충전을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 고전압 충전부는 상기 제1 모드에서는 동기 정류기로 동작하고 상기 제2 모드에서는 상기 고전압 배터리의 전압이 상기 저전압 충전부에 전달되도록 스위칭 기능을 수행하는 H-브리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 H-브리지는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 출력되는 제어 신호에 의해 상기 스위칭 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어 신호는 위상 시프트 PWM 신호인 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 고전압 충전부는 상기 고전압 제2차 권선과 상기 H-브리지 사이에 리키지 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  9. 청구항 1에서 있어서,
    상기 입력 전원 처리부는 상기 AC 전원을 정류하여 직류로 변환하는 정류부;
    상기 변환된 직류의 역률을 보정하여 전력 변환을 위한 고전압으로 출력하는 PFC(Power Factor Correction) 회로를 포함하는 배터리 충전 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 PFC 회로는 인터리브로 구현된 벅(buck) 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 입력 전원 처리부는
    상기 PFC 회로에 연결되는 DC 링크 커패시터;
    상기 DC 링크 커패시터에 연결되는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 AC H-브리지; 및
    상기 AC H-브리지와 상기 하이브리드 전력 변환부의 상기 제1 차 권선사이에 연결된 공진 커패시터를 더 포함하는 배터리 충전 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전압 충전부 및 상기 저전압 충전부는 인터리브로 구현된 벅(buck) 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 저전압 충전부는 상기 벅 컨버터에 연결된 DC 링크 커패시터; 및
    상기 DC 링크 커패시터와 상기 하이브리드 전력 변환부의 상기 저전압 제2차 권선에 연결된 브리지 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
KR1020110088900A 2011-09-02 2011-09-02 배터리 충전 장치 KR101263463B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110088900A KR101263463B1 (ko) 2011-09-02 2011-09-02 배터리 충전 장치
DE102012016928A DE102012016928A1 (de) 2011-09-02 2012-08-27 Batterieladevorrichtung
CN2012103199573A CN102983610A (zh) 2011-09-02 2012-08-31 电池充电装置
US13/603,093 US20130119932A1 (en) 2011-09-02 2012-09-04 Battery charging apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110088900A KR101263463B1 (ko) 2011-09-02 2011-09-02 배터리 충전 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130025535A true KR20130025535A (ko) 2013-03-12
KR101263463B1 KR101263463B1 (ko) 2013-05-10

Family

ID=47710855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110088900A KR101263463B1 (ko) 2011-09-02 2011-09-02 배터리 충전 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130119932A1 (ko)
KR (1) KR101263463B1 (ko)
CN (1) CN102983610A (ko)
DE (1) DE102012016928A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101449305B1 (ko) * 2013-06-28 2014-10-08 현대자동차주식회사 차량용 파워컨트롤모듈
KR20160038348A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 현대모비스 주식회사 저전압 dc-dc 컨버터 일체형 충전 장치
US10081247B2 (en) 2015-10-19 2018-09-25 Hyundai Motor Company System, method and apparatus for protecting OBC output terminal
KR20180127242A (ko) * 2017-05-19 2018-11-28 발레오 지멘스 이오토모티브 프랑스 에스에이에스 전기 또는 하이브리드 차량용 전기 충전 시스템
KR20180127600A (ko) * 2017-05-19 2018-11-29 현대자동차주식회사 차량용 배터리 충전 제어시스템
KR20200112537A (ko) * 2019-03-22 2020-10-05 현대자동차주식회사 차량 및 그 제어방법

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5183778B2 (ja) * 2011-07-15 2013-04-17 三菱電機株式会社 車両充電システム
KR101798563B1 (ko) * 2013-05-13 2017-11-16 주식회사 만도 완속 충전기 수명예측시스템 및 그 수명예측방법
DE102013225493A1 (de) * 2013-08-12 2015-02-12 Hyundai Motor Company Umwandlervorrichtung und -verfahren eines Elektrofahrzeugs
FR3013167B1 (fr) * 2013-11-12 2015-12-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif et procede de recharge d'un stockeur d'energie electrique d'un vehicule automobile
CN104022559A (zh) * 2014-05-16 2014-09-03 国家电网公司 电动公交车充电机模块
KR101628133B1 (ko) * 2014-07-04 2016-06-08 현대자동차 주식회사 펄스폭 변조 공진 컨버터 및 이를 이용한 차량용 충전기
US10098278B2 (en) 2015-02-20 2018-10-16 Black & Decker Inc. Mower
KR102401797B1 (ko) * 2015-08-05 2022-05-26 삼성전자 주식회사 디스플레이장치, 전원공급장치 및 그 전원제어방법
JP6551089B2 (ja) * 2015-09-11 2019-07-31 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載用電源装置
ITUB20153932A1 (it) * 2015-09-28 2017-03-28 Meta System Spa Apparecchiatura per la ricarica di batterie di veicoli elettrici o simili
WO2017075758A1 (zh) * 2015-11-03 2017-05-11 旸展科技工业有限公司 电动车系统整合
CN107346765B (zh) 2016-05-04 2019-11-26 通用电气公司 桥臂电路封装组件及全桥电路封装组件
TW201742350A (zh) * 2016-05-30 2017-12-01 微星科技股份有限公司 可充電的電池及其充電方法
KR102423064B1 (ko) 2017-05-02 2022-07-21 삼성전자주식회사 전력 변환 장치와 방법 및 그 장치를 이용하는 전자 장치
KR102711943B1 (ko) 2019-01-15 2024-09-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 충전 시스템 및 배터리 충전 방법
DE102021209620A1 (de) 2021-09-01 2023-03-02 Siemens Mobility GmbH Anordnung mit einer Batterie und Verfahren zum Betreiben einer Batterie
US20230398888A1 (en) * 2022-05-18 2023-12-14 Canoo Technologies Inc. System and method for charging vehicle's higher-voltage power supply using lower-voltage charging station

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3009359A1 (de) * 1980-03-12 1981-09-17 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 3000 Hannover Ladegeraet
US4309644A (en) * 1980-05-05 1982-01-05 Eberhart Reimers Electric vehicle controller adapted for charge station connection
US4716353A (en) * 1986-09-02 1987-12-29 Electro-Voice Inc. Battery charger
CA1313219C (en) * 1988-10-07 1993-01-26 Boon-Teck Ooi Pulse width modulation high voltage direct current transmission system and converter
US5006782A (en) * 1989-06-15 1991-04-09 International Rectifier Corporation Cascaded buck converter circuit with reduced power loss
US5341083A (en) * 1991-09-27 1994-08-23 Electric Power Research Institute, Inc. Contactless battery charging system
US5462439A (en) * 1993-04-19 1995-10-31 Keith; Arlie L. Charging batteries of electric vehicles
JPH06343202A (ja) * 1993-06-01 1994-12-13 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車の充電装置
US5504415A (en) * 1993-12-03 1996-04-02 Electronic Power Technology, Inc. Method and apparatus for automatic equalization of series-connected batteries
JPH08154311A (ja) * 1994-11-29 1996-06-11 Nippondenso Co Ltd 電気自動車用充電装置
JP3484251B2 (ja) * 1995-02-06 2004-01-06 本田技研工業株式会社 電気自動車用蓄電池充電制御装置
US5659237A (en) * 1995-09-28 1997-08-19 Wisconsin Alumni Research Foundation Battery charging using a transformer with a single primary winding and plural secondary windings
US6088250A (en) * 1998-05-29 2000-07-11 The Aerospace Corporation Power converters for multiple input power supplies
JP4132382B2 (ja) * 1999-04-09 2008-08-13 富士重工業株式会社 電気自動車のバッテリ充電装置
JP2001204103A (ja) * 2000-01-17 2001-07-27 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 充電装置及び充電方法
WO2002041462A2 (en) * 2000-10-27 2002-05-23 Youtility Inc. Inverter dc link volts 'tooth' modulation scheme
JP4290346B2 (ja) * 2001-02-01 2009-07-01 本田技研工業株式会社 自動車用充電システム
US6583602B2 (en) * 2001-05-11 2003-06-24 Denso Corporation Vehicular power supply apparatus and method of controlling the same
JP3625789B2 (ja) * 2001-08-10 2005-03-02 本田技研工業株式会社 車両の電源装置
US7301308B2 (en) * 2001-11-02 2007-11-27 Aker Wade Power Technologies, Llc Fast charger for high capacity batteries
US6803746B2 (en) * 2001-11-02 2004-10-12 Aker Wade Power Technologies, Llc Fast charger for high capacity batteries
JP2003153597A (ja) * 2001-11-14 2003-05-23 Toyota Motor Corp 電源装置
US6586909B1 (en) * 2001-12-21 2003-07-01 Ron Trepka Parallel battery charging device
AU2002360779A1 (en) * 2001-12-28 2003-07-24 Northeastern University Dc-dc converters providing reduced deadtime
WO2004001942A1 (en) * 2002-06-23 2003-12-31 Powerlynx A/S Power converter
JP2005110410A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Araco Corp 蓄電池の充電制御装置
US7408795B2 (en) * 2004-02-24 2008-08-05 Vlt, Inc. Energy storage and hold-up method and apparatus for high density power conversion
US7710077B2 (en) * 2005-10-08 2010-05-04 Hdm Systems Corp. High performance inverter charger system
US7336059B2 (en) * 2005-11-15 2008-02-26 General Electric Company System and method for charging and discharging a superconducting coil
US7868585B2 (en) * 2006-10-03 2011-01-11 Visteon Global Technologies, Inc. Wireless charging device
KR100782736B1 (ko) * 2006-10-23 2007-12-05 (주) 엘지텔레콤 충전배터리의 과방전 방지 장치 및 그 방법
CN101192755B (zh) * 2006-11-27 2011-06-29 比亚迪股份有限公司 一种动力电池组电压均衡管理装置及其管理方法
JP5010288B2 (ja) * 2007-01-11 2012-08-29 富士重工業株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
US7761198B2 (en) * 2007-06-25 2010-07-20 General Electric Company Methods and systems for power system management
US7889524B2 (en) * 2007-10-19 2011-02-15 Illinois Institute Of Technology Integrated bi-directional converter for plug-in hybrid electric vehicles
JP4438887B1 (ja) * 2008-09-26 2010-03-24 トヨタ自動車株式会社 電動車両及び電動車両の充電制御方法
FI20086142A (fi) * 2008-11-28 2010-05-29 Abb Oy Menetelmä ja laite taajuusmuuttajan yhteydessä
JP4790826B2 (ja) * 2009-03-10 2011-10-12 株式会社日立製作所 電源装置およびハードディスク装置
CN201388079Y (zh) * 2009-03-30 2010-01-20 深圳市金威源科技有限公司 一种混合动力汽车充电器
US8565953B2 (en) * 2009-06-10 2013-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle and method for controlling the same
US7843242B1 (en) * 2009-08-07 2010-11-30 Freescale Semiconductor, Inc. Phase-shifted pulse width modulation signal generation
US8030884B2 (en) * 2009-08-31 2011-10-04 General Electric Company Apparatus for transferring energy using onboard power electronics and method of manufacturing same
KR101198683B1 (ko) 2010-01-29 2012-11-06 김기현 광변색 렌즈의 하드 코팅액 및 이를 이용한 코팅 방법
US8363427B2 (en) * 2010-06-25 2013-01-29 Greecon Technologies Ltd. Bi-directional power converter with regulated output and soft switching
US8692507B2 (en) * 2010-07-28 2014-04-08 Jack Yajie Chen Multiple stage heterogeneous high power battery system for hybrid and electric vehicle
US8378623B2 (en) * 2010-11-05 2013-02-19 General Electric Company Apparatus and method for charging an electric vehicle
US8534400B2 (en) * 2011-02-14 2013-09-17 Ford Global Technologies, Llc Electric vehicle and method of control for active auxiliary battery depletion
KR101229441B1 (ko) * 2011-03-18 2013-02-06 주식회사 만도 배터리 충전 장치

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101449305B1 (ko) * 2013-06-28 2014-10-08 현대자동차주식회사 차량용 파워컨트롤모듈
KR20160038348A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 현대모비스 주식회사 저전압 dc-dc 컨버터 일체형 충전 장치
US10081247B2 (en) 2015-10-19 2018-09-25 Hyundai Motor Company System, method and apparatus for protecting OBC output terminal
KR20180127242A (ko) * 2017-05-19 2018-11-28 발레오 지멘스 이오토모티브 프랑스 에스에이에스 전기 또는 하이브리드 차량용 전기 충전 시스템
KR20180127600A (ko) * 2017-05-19 2018-11-29 현대자동차주식회사 차량용 배터리 충전 제어시스템
CN108944491A (zh) * 2017-05-19 2018-12-07 现代自动车株式会社 车辆电池充电控制系统
CN108944491B (zh) * 2017-05-19 2023-04-07 现代自动车株式会社 车辆电池充电控制系统
KR20200112537A (ko) * 2019-03-22 2020-10-05 현대자동차주식회사 차량 및 그 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012016928A1 (de) 2013-03-07
CN102983610A (zh) 2013-03-20
US20130119932A1 (en) 2013-05-16
KR101263463B1 (ko) 2013-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101263463B1 (ko) 배터리 충전 장치
KR101229441B1 (ko) 배터리 충전 장치
US8829722B2 (en) Apparatus and method for rapidly charging an electric vehicle
KR101489226B1 (ko) 전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 제어 방법
US8901883B2 (en) Charger for electric vehicle
KR20190010786A (ko) 전기 자동차
CN104377791A (zh) 一种电动车辆的转换装置和方法
KR20160050953A (ko) 전기 자동차의 전력 변환 장치
KR102174516B1 (ko) 전기자동차용 배터리 통합 충전 제어 장치
KR20150053452A (ko) 전기자동차용 모듈식 차량 탑재형 완속 충전 시스템 및 충전 방법
KR101188241B1 (ko) 전기 자동차용 상용 전원 완속 충전기
CN115280658A (zh) 双向dc-dc转换器
KR102008751B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR101316125B1 (ko) 차량의 배터리 충전 장치
KR20140132567A (ko) 하이브리드전기자동차 고전압 배터리 충전장치
KR102063921B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR102008752B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR102008750B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR102532323B1 (ko) 차량용 전력변환 시스템
KR102008753B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR102008746B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR102008749B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR102008747B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR102008748B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
Hou et al. DC-based EVs and hybrid EVs

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160330

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170320

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190403

Year of fee payment: 7