KR20140011628A - 충전 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

충전 장치 및 이의 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140011628A
KR20140011628A KR1020120078172A KR20120078172A KR20140011628A KR 20140011628 A KR20140011628 A KR 20140011628A KR 1020120078172 A KR1020120078172 A KR 1020120078172A KR 20120078172 A KR20120078172 A KR 20120078172A KR 20140011628 A KR20140011628 A KR 20140011628A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
condition
charging
converter
bidirectional
Prior art date
Application number
KR1020120078172A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101409152B1 (ko
Inventor
최헌수
권기현
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
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 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Priority to KR1020120078172A priority Critical patent/KR101409152B1/ko
Priority to CN201310381368.2A priority patent/CN103580214B/zh
Priority to US13/945,778 priority patent/US9481259B2/en
Priority to EP13176981.2A priority patent/EP2687397A3/en
Priority to JP2013149819A priority patent/JP5616500B2/ja
Publication of KR20140011628A publication Critical patent/KR20140011628A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101409152B1 publication Critical patent/KR101409152B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • 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
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • 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
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • 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
    • B60L53/53—Batteries
    • 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
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/64—Optimising energy costs, e.g. responding to electricity rates
    • 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
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • 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
    • 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
    • B60L2210/30—AC 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/526—Operating parameters
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0095—Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/2173—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a biphase or polyphase circuit arrangement
    • 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
    • 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
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric 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
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

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)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

실시 예에 따른 충전 장치는, 전력 계통으로부터 공급된 교류 전력을 단일 직류 전력으로 변환하거나, 상기 변환된 단일 직류 전력을 멀티 직류 전력으로 변환하는 양방향 전력 변환부; 상기 양방향 전력 변환부를 통해 변환된 단일 직류 전력을 저장하는 에너지 저장부; 상기 양방향 전력 변환부를 통해 변환된 멀티 직류 전력을 외부로 출력하는 멀티 직류 전력 출력부; 및 상기 충전 장치의 충전 조건을 감지하고, 상기 감지한 충전 조건에 따라 상기 변환된 단일 직류 전력이 상기 에너지 저장부에 저장되도록 하거나, 상기 에너지 저장부에 저장된 단일 직류 전력이 멀티 직류 전력으로 변환되어 상기 멀티 직류 전력부를 통해 출력되도록 제어하는 충전 제어부를 포함한다.

Description

충전 장치 및 이의 동작 방법{CHARGING APPARATUS AND METHOD OF OPERATION THE SAME}
실시 예는, 충전 장치에 관한 것으로, 특히 충전 환경에 따라 단일 직류 충전, 멀티 직류 충전 및 멀티 교류 충전이 가능한 충전 장치에 관한 것이다.
미래형 자동차 중 하나인 전기자동차는 일반가정에서 전원 플러그를 자동차에 연결하여 2차 전지에 충전하고 충전된 전기에너지를 이용하여 자동차를 구동하는 자동차이며, 플러그인 하이브리드 자동차(Plug-In Hybrid Electric Vehicle)는 기본적으로 전원 플러그를 자동차에 연결하여 2차 전지에 충전하고 충전된 전기 에너지를 이용하여 자동차를 구동하며 충전된 전기에너지가 부족하면 일반 화석연료를 비상용으로 사용할 수 있는 자동차를 지칭한다. 상기 플러그인 하이브리드 자동차는 그리드 접속 하이브리드자동차(Grid-Connected Hybrid Electric Vehicle)로도 불린다.
도 1은 종래 기술에 따른 충전 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 충전 장치(10)는 입력 필터(11), 교류-직류 변환부(12) 및 고전압 배터리(13)를 포함한다.
입력 필터(11)는 외부로부터 3상 교류 전원을 입력받고, 상기 입력받은 각 상의 교류 전원에 포함된 잡음을 제거한다.
이때, 입력 필터(11)는 상기 3상 교류 전원의 각 상에 연결되는 3개의 인덕터로 구현될 수 있다.
교류-직류 변환부(12)는 상기 입력 필터(11)를 통해 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력한다.
또한, 교류-직류 변환부(12)는 역방향 동작 조건에서 상기 고전압 배터리(13)에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력한다.
고전압 배터리(13)는 상기 교류-직류 변환부(12)를 통해 출력되는 직류 전원에 의해 충전된다.
상기와 같이, 종래 기술에 따른 충전 장치(10)는, 교류-직류 모듈을 역으로 활용하여, 직류-교류 모듈로 활용할 수 있으나, 직류 출력단 및 교류 출력단의 기능이 고정된 형태이며, 대칭적으로 전력 변환 방향을 바꿔 직류 전원 또는 교류 전원을 출력하게 된다.
실시 예는, 대용량 충전기의 전력 변환기를 구성할 때, 교류-직류 변환 및 직류-직류 변환 등의 기능별 모듈 중 공용화할 수 있는 부분을 공용으로 활용하여 비용 절감 및 부피 감소를 실현할 수 있는 충전 장치를 제공한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 충전 장치는, 전력 계통으로부터 공급된 교류 전력을 단일 직류 전력으로 변환하거나, 상기 변환된 단일 직류 전력을 멀티 직류 전력으로 변환하는 양방향 전력 변환부; 상기 양방향 전력 변환부를 통해 변환된 단일 직류 전력을 저장하는 에너지 저장부; 상기 양방향 전력 변환부를 통해 변환된 멀티 직류 전력을 외부로 출력하는 멀티 직류 전력 출력부; 및 상기 충전 장치의 충전 조건을 감지하고, 상기 감지한 충전 조건에 따라 상기 변환된 단일 직류 전력이 상기 에너지 저장부에 저장되도록 하거나, 상기 에너지 저장부에 저장된 단일 직류 전력이 멀티 직류 전력으로 변환되어 상기 멀티 직류 전력부를 통해 출력되도록 제어하는 충전 제어부를 포함한다.
또한, 상기 양방향 전력 변환부는, 정방향 동작시에 교류-직류 변환부로 동작하고, 제 1 역방향 동작시에 직류-직류 변환부로 동작한다.
또한, 상기 양방향 전력 변환부는, 제 1 상 교류 전력과 연결되는 한 쌍의 제 1 스위칭 소자 그룹과, 제 2 상 교류 전력과 연결되는 한 쌍의 제 2 스위칭 소자 그룹과, 제 3 상 교류 전력과 연결되는 한 쌍의 제 3 스위칭 소자 그룹을 포함하며, 상기 제 1 내지 3 스위칭 소자 그룹 각각은, 상기 제 1 역방향 동작시에 벅-컨버터로 동작하여, 상기 에너지 저장부에 저장된 직류 전력을 다른 레벨의 직류 전력으로 각각 변환한다.
또한, 일단이 상기 양방향 전력 변환부의 입력단에 연결되고, 타단이 전력 계통과 연결된 교류 전력 입력 라인 및 상기 멀티 직류 전력 출력부 중 어느 하나에 선택적으로 연결되는 제 1 스위치를 더 포함한다.
또한, 상기 양방향 전력 변환부를 통해 변환된 단일 직류 전력을 외부로 출력하는 단일 직류 전력 출력부를 더 포함하며, 상기 출력되는 단일 직류 전력은, 상기 멀티 직류 전력 출력부를 통해 출력되는 각각의 직류 전력보다 높은 레벨을 갖는다.
또한, 일단이 상기 양방향 전력 변환부의 출력단에 연결되고, 타단이 상기 에너지 저장부 및 단일 직류 전력 출력부 중 어느 하나에 연결되어, 상기 변환된 직류 전력이 상기 에너지 저장부 및 단일 직류 전력부 중 어느 하나로 출력되도록 하는 제 2 스위치를 더 포함한다.
또한, 상기 전력 계통을 통해 입력되는 교류 전력에 포함된 잡음을 제거하여 상기 양방향 전력 변환부로 출력하는 입력 필터를 더 포함한다.
또한, 상기 양방향 전력 변환부는, 제 1 역방향 동작시에 상기 단일 직류 전력을 멀티 직류 전력으로 변환하는 벅 컨버터로 동작하고, 제 2 역방향 동작시에 상기 단일 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 직류-교류 컨버터로 동작한다.
또한, 상기 제 2 역방향 동작하는 양방향 전력 변환부의 출력단에 형성되어, 상기 변환된 교류 전력을 외부의 전기 자동차로 출력하는 교류 전력 출력부를 더 포함한다.
또한, 상기 충전 제어부는, 상기 충전 조건이 제 1 조건을 만족하면, 상기 양방향 전력 변환부를 정방향 동작시켜, 상기 변환된 단일 직류 전력이 상기 에너지 저장부에 저장되도록 하고, 상기 충전 조건이 제 2 조건을 만족하면, 상기 양방향 전력 변환부를 정방향 동작시켜, 상기 변환된 단일 직류 전력이 단일 직류 전력 출력부로 출력되도록 하고, 상기 충전 조건이 제 3 조건을 만족하면, 상기 양방향 전력 변환부를 제 1 역방향 동작시켜, 상기 변환된 멀티 직류 전력이 멀티 직류 전력 출력부로 출력되도록 하고, 상기 충전 조건이 제 4 조건을 만족하면, 상기 양방향 전력 변환부를 제 2 역방향 동작시켜, 상기 변환된 교류 전력이 교류 전력 출력부로 출력되도록 하고, 상기 충전 조건이 제 5 조건을 만족하면, 상기 양방향 전력 변환부를 제 2 역방향 동작시켜, 상기 변환된 교류 전력이 상기 전력 계통으로 회생한다.
한편, 실시 예에 따른 충전 장치의 동작 방법은, 양방향 전력 변환부를 포함하는 충전 장치의 동작 방법에 있어서, 기설정된 충전 조건을 확인하는 단계; 상기 확인된 충전 조건이 제 1 조건을 만족하면, 전력 계통으로부터 공급되는 교류 전력을 단일 직류 전력으로 변환하여 내부 배터리를 충전시키는 단계; 상기 확인된 충전 조건이 제 2 조건을 만족하면, 상기 변환된 단일 직류 전력을 기연결된 전기 자동차로 공급하는 단계; 상기 확인된 충전 조건이 제 3 조건을 만족하면, 상기 내부 배터리에 충전된 단일 직류 전력을 멀티 직류 전력으로 변환하여 적어도 하나의 전기 자동차로 공급하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 충전 조건은, 전력 요금 단가, 상기 내부 배터리의 충전 상태 및 상기 전기 자동차의 연결 여부 상태 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
또한, 상기 제 1 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 정방향 동작하고, 상기 제 2 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 정방향 동작하며, 상기 제 3 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 제 1 역방향 동작한다.
또한, 상기 제 3 조건에서 양방향 전력 변환부에 포함된 복수의 스위칭 소자 그룹들 각각은 상기 단일 직류 전력을 다른 레벨의 직류 전력으로 변환하는 벅 컨버터로 동작한다.
또한, 상기 확인된 충전 조건이 제 4 조건을 만족하면, 상기 내부 배터리에 저장된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전기 자동차로 출력하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 4 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 제 2 역방향 동작하여, 직류-교류 컨버터로 동작한다.
또한, 상기 확인된 충전 조건이 제 5 조건을 만족하면, 상기 내부 배터리에 저장된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력 계통으로 회생하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 5 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 제 2 역방향 동작하여 직류-교류 컨버터로 동작한다.
실시 예에 의하면, 전력 변환 장치의 유연한 구성이 가능하며, 교류 충전소 및 직류 충전소에서의 다양한 충전 포트 구성이 가능하다.
또한, 실시 예에 의하면 충전 장치를 구성하는 기능별 모듈 중 공용화할 수 있는 부분을 공용으로 활용함으로써, 부품의 수를 줄이고 전체 모듈의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 전력 요금 단가 등과 같은 조건에 연동하여 전력 보조 저장장치로의 활용도 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 충전 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 제 1 실시 예에 따른 충전 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 제 2 실시 예에 따른 충전 장치를 설명하는 도면이다.
도 4 내지 8은 실시 예에 따른 충전 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는, 전력 변환 장치의 유연한 구성이 가능하며, 교류 충전소 및 직류 충전소에서의 다양한 충전 포트 구성이 가능하며, 충전 장치를 구성하는 기능별 모듈 중 공용화할 수 있는 부분을 공용으로 활용함으로써, 부품의 수를 줄이고 전체 모듈의 크기를 줄일 수 있는 충전 장치에 대해 개시한다.
도 2는 제 1 실시 예에 따른 충전 장치를 설명하는 도면이고, 도 3은 제 2 실시 예에 따른 충전 장치를 설명하는 도면이다.
그러나, 상기에서는 제 1 실시 예에 따른 충전 장치와 제 2 실시 예에 따른 충전 장치로 나누어 도시하였지만, 이를 하나의 충전 장치로 구성할 수 있을 것이다.
예를 들어, 제 1 실시 예에 따른 충전 장치에 상기 제 2 실시 예에 따른 충전 장치에 구성된 교류 전력 출력 기능을 부가하여, 상기 제 1 및 2 실시 예에 따른 충전 장치를 통합한 하나의 충전 장치를 제공할 수도 있다.
이하에서는, 상기 도면을 참조하여 상기 직류 전력 출력 기능을 포함하는 충전 장치와, 교류 전력 출력 기능을 포함하는 충전 장치로 나누어 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 제 1 실시 예에 따른 충전 장치(100)는 입력 필터(101), 양방향 전력 변환부(102), 내부 배터리(103), 제 1 스위치(104), 제 1 직류 전력 출력부(105), 제 2 스위치(106) 및 제 2 직류 전력 출력부(107)를 포함한다.
입력 필터(101)는 전력 계통에 연결되는 3상 교류 입력 라인에 각각 형성되어, 상기 전력 계통을 통해 입력되는 3상 교류 전력에 포함된 잡음을 제거하여 출력한다.
입력 필터(101)는 3상 교류 입력 라인에 각각 연결되는 3개의 인덕터를 포함할 수 있다. 한편, 도면상에 도시한 바와 같이, 상기 입력 필터(101)는 상기 인덕터와, 상기 인덕터의 일단에 연결되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
특히, 상기와 같은 입력 필터(101)는 상기 입력되는 3상 교류 전력에 포함된 고조파를 제거하기 위해 형성된다.
상기 입력 필터(101)의 출력단에는 양방향 전력 변환부(102)가 형성된다.
상기 양방향 전력 변환부(102)는 정방향 동작 조건에서, 상기 입력 필터(101)를 통해 출력되는 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력한다.
또한, 이와 다르게, 상기 양방향 전력 변환부(102)는 역방향 동작 조건에서, 내부 배터리(103)를 통해 출력되는 직류 전력을 다른 레벨의 직류 전력으로 변환하여 출력한다.
다시 말해서, 상기 양방향 전력 변환부(102)는 정방향 동작 조건에서 교류-직류 전력 변환부로 동작하고, 역방향 동작 조건에서 직류-직류 전력 변환부로 동작한다.
상기 양방향 전력 변환부(102)는 복수 개의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 교류-직류 전력 변환을 수행하거나, 직류-직류 전력 변환을 수행한다.
이때, 상기 양방향 전력 변환부(102)는 PWM(Pulse Width Modulation: 펄스 폭 변조) 신호에 의해 제어되어, 상기 동작 조건에 대응하는 전력 변환을 수행한다.
상기 양방향 전력 변환부(102)는 각각 쌍으로 구성되는 제 1 스위칭 소자 그룹, 제 2 스위칭 소자 그룹 및 제 3 스위칭 소자 그룹을 포함한다. 상기 스위칭 소자는 IGBT(insulated gate bipolar transistor)일 수 있다.
상기 3상 중 U상에 배치된 인덕터를 통해 출력되는 교류 전력은 상기 한 쌍의 제 1 스위칭 소자 그룹의 중간점으로 입력된다.
또한, 상기 3상 중 V상에 배치된 인덕터를 통해 출력되는 교류 전력은 상기 한 쌍의 제 2 스위칭 소자 그룹의 중간점으로 입력된다.
또한, 상기 3상 중 W상에 배치되는 인덕터를 통해 출력되는 교류 전력은 상기 한 쌍의 제 3 스위칭 소자 그룹의 중간점으로 입력된다.
상기와 같이 구성된 양방향 전력 변환부(102)는 정방향 동작 조건에서 교류-직류 변환부로 동작하여, 상기 전력 계통에서 입력되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다.
또한, 상기 양방향 전력 변환부(102)는 역방향 동작 조건에서 직류-직류 변환부로 동작하여, 내부 배터리(103)에 저장된 직류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력한다.
이때, 상기 양방향 전력 변환부(102)에 포함된 각 스위칭 소자 그룹들은 각각 벅(Buck) 컨버터로 동작하여, 상기 내부 배터리(103)를 통해 출력되는 직류 전력을 각각 다른 레벨의 직류 전력으로 변환하여 출력한다.
예를 들어, 상기 제 1 스위칭 소자 그룹은 상기 내부 배터리(103)를 통해 출력되는 직류 전력을 제 1 직류 전력으로 변환하여 출력하고, 제 2 스위칭 소자 그룹은 제 2 직류 전력으로 변환하여 출력하며, 상기 제 3 스위칭 소자 그룹은 제 3 직류 전력으로 변환하여 출력할 수 있다. 이때, 상기 제 1 내지 3 직류 전력은 직류 전력의 3개의 라인으로 구분되어 출력됨을 설명하기 위해 구분한 것일 뿐, 이들은 서로 동일한 레벨을 가진 전력임이 바람직하다.
내부 배터리(103)는 상기 정방향 동작 조건에서 상기 양방향 전력 변환부(102)를 통해 변환된 직류 전력을 저장한다. 이때, 내부 배터리(103)는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 동작은 추후 설명할 충전 제어부(108)에 의해 제어된다. 적어도 하나의 배터리 셀은 다양한 종류의 배터리 셀로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery), 금속 리튬 전지, 공기 아연 축전지 등일 수 있다. 적어도 하나의 배터리 셀의 개수는 충전 장치(100)에서 요구되는 전력 용량, 설계 조건 등에 따라서 결정될 수 있다.
상기 내부 배터리(103)는 에너지 저장부로 이름할 수도 있을 것이다.
제 1 스위치(104)는 정방향 동작 조건에서의 상기 양방향 전력 변환부(102)를 통해 변환된 직류 전력이 상기 내부 배터리(103) 또는 제 1 직류 전력 출력부(105)를 통해 출력되도록 한다.
즉, 제 1 스위치(104)는 상기 내부 배터리(103)의 충전 조건에서 상기 양방향 전력 변환부(102)와 내부 배터리(103)를 연결하여, 상기 양방향 전력 변환부(102)를 통해 변환된 직류 전력이 상기 내부 배터리(103)로 공급되도록 한다.
또한, 제 1 스위치(104)는 제 1 전기 자동차 충전 조건에서 상기 양방향 전력 변환부(102)와 상기 제 1 직류 전력 출력부(105)를 연결하여, 상기 양방향 전력 변환부(102)를 통해 변환된 직류 전력이 상기 제 1 직류 전력 출력부(105)를 거쳐 전기 자동차로 공급되도록 한다.
이때, 상기 제 1 직류 전력 출력부(105)는 단일 직류 전력을 출력하는 단일 충전 포트로 구성되며, 이는 대용량의 직류 전력을 출력하기 위한 대출력 충전 포트이다.
제 2 스위치(106)는 역방향 동작 조건에서의 상기 양방향 전력 변환부(102)를 통해 변환된 직류 전력이 상기 제 2 직류 전력 출력부(107)를 통해 출력되도록 한다.
즉, 상기 양방향 전력 변환부(102)가 정방향 동작 조건 내에서 동작하면, 제 2 스위치(106)는 상기 전력 계통과 연결되는 3상 교류 전력 입력 라인과 접촉하여, 상기 3상 교류 전력이 상기 입력 필터(101) 및 양방향 전력 변환부(102)로 공급되도록 한다.
또한, 상기 양방향 전력 변환부(102)가 역방향 동작 조건 내에서 동작하면, 상기 제 2 스위치(104)는 상기 제 2 직류 전력 출력부(107)와 접촉하여, 상기 양방향 전력 변환부(102)를 통해 변환된 직류 전력이 상기 제 2 직류 전력 출력부(107)를 통해 전기 자동차로 공급되도록 한다.
이때, 상기 제 2 직류 전력 출력부(107)는 상기 제 1 스위칭 소자 그룹, 제 2 스위칭 소자 그룹 및 제 3 스위칭 소자 그룹을 통해 변환된 각각의 직류 전력을 상기 전기 자동차로 공급하기 위한 3개의 출력 라인으로 구성된다.
충전 제어부(108)는 상기 충전 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.
특히, 충전 제어부(108)는 충전 장치(100)의 동작 조건을 검출하고, 상기 검출한 동작 조건에 따라 상기 양방향 전력 변환부(102)가 정방향 동작 또는 역방향 동작하도록 상기 양방향 전력 변환부(102)에 포함된 스위칭 소자들의 스위칭 동작을 제어한다.
또한, 충전 제어부(108)는 상기 양방향 전력 변환부(102)가 정방향 동작하는 경우, 상기 양방향 전력 변환부(102)를 통해 변환된 직류 전력이 상기 내부 배터리(103) 또는 제 1 직류 전력 출력부(105)를 통해 공급되도록 상기 제 1 스위치(104)의 스위칭 동작을 제어한다.
또한, 상기 충전 제어부(108)는 상기 양방향 전력 변환부(102)가 정방향 동작 하는 경우, 상기 제 2 스위치(106)가 상기 3상 교류 전력 입력 라인에 연결되도록 한다.
한편, 충전 제어부(108)는 상기 양방향 전력 변환부(102)가 역방향 동작하는 경우, 상기 역방향 동작 조건에 따라 상기 양방향 전력 변환부(102) 내에 구비된 각 스위칭 소자 그룹들의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 각 스위칭 소자 그룹들을 통해 전력 변환이 이루어지도록 한다.
또한, 충전 제어부(108)는 상기 양방향 전력 변환부(102)가 역방향 동작하는 경우, 상기 각 스위칭 소자 그룹들을 통해 변환된 직류 전력이 상기 제 2 직류 전력부(107)를 통해 전기 자동차로 공급되도록, 상기 제 2 스위치(106)가 상기 제 2 직류 전력부(107)와 접촉하도록 한다.
또한, 충전 제어부(108)는 상기 내부 배터리(103)를 보호하기 위해, 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능 및 셀 밸런싱 기능 등을 수행할 수 있다. 또한 이를 위해 충전 제어부(108)는 상기 내부 배터리(103)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명 등을 모니터링 할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 충전 장치는, 충전 장치의 동작 조건에 따라 내부 배터리에 직류 전력을 저장하는 에너지 저장 장치로서 동작하거나, 단일 충전 포트를 통해 직류 전력을 출력하여 전기 자동차 내부에 구비된 배터리를 충전시키는 대출력 충전 장치로서 동작하거나, 멀티 충전 포트를 통해 직류 전력을 출력하여, 전기 자동차 내부에 구비된 배터리를 충전시키는 멀티 충전 장치로서 동작하게 된다.
도 3을 참조하면, 제 2 실시 예에 따른 충전 장치는, 입력 필터(201), 양방향 전력 변환부(202), 내부 배터리(203), 교류 전력 출력부(204) 및 충전 제어부(205)를 제어한다.
입력 필터(201)는 전력 계통에 연결되는 3상 교류 입력 라인에 각각 형성되어, 상기 전력 계통을 통해 입력되는 3상 교류 전력에 포함된 잡음을 제거하여 출력한다. 입력 필터(201)는 3상 교류 입력 라인에 각각 연결되는 3개의 인덕터를 포함할 수 있다. 한편, 도면상에 도시한 바와 같이, 상기 입력 필터(201)는 상기 인덕터와, 상기 인덕터의 일단에 연결되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
특히, 상기와 같은 입력 필터(201)는 상기 입력되는 3상 교류 전력에 포함된 고조파를 제거하기 위해 형성된다.
상기 입력 필터(201)의 출력단에는 양방향 전력 변환부(202)가 형성된다.
상기 양방향 전력 변환부(202)는 정방향 동작 조건에서, 상기 입력 필터(201)를 통해 출력되는 3상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력한다.
또한, 이와 다르게, 상기 양방향 전력 변환부(202)는 역방향 동작 조건에서, 내부 배터리(203)를 통해 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력한다.
다시 말해서, 상기 양방향 전력 변환부(202)는 정방향 동작 조건에서 교류-직류 전력 변환부로 동작하고, 역방향 동작 조건에서 직류-교류 전력 변환부로 동작한다.
상기 양방향 전력 변환부(202)는 복수 개의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 교류-직류 전력 변환을 수행하거나, 직류-교류 전력 변환을 수행한다.
이때, 상기 양방향 전력 변환부(202)는 PWM(Pulse Width Modulation: 펄스 폭 변조) 신호에 의해 제어되어, 상기 동작 조건에 대응하는 전력 변환을 수행한다.
내부 배터리(203)는 상기 정방향 동작 조건에서 상기 양방향 전력 변환부(202)를 통해 변환된 직류 전력을 저장한다. 이때, 내부 배터리(203)는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 동작은 추후 설명할 충전 제어부(205)에 의해 제어된다. 적어도 하나의 배터리 셀은 다양한 종류의 배터리 셀로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery), 금속 리튬 전지, 공기 아연 축전지 등일 수 있다. 적어도 하나의 배터리 셀의 개수는 충전 장치(100)에서 요구되는 전력 용량, 설계 조건 등에 따라서 결정될 수 있다.
교류 전력 출력부(204)는 상기 충전 장치(200)의 3상 교류 전력 입력 라인에 연결되며, 상기 양방향 전력 변환부(202)가 역방향 동작 조건 내에서 동작함에 따라 출력되는 교류 전력을 전기 자동차로 출력한다.
즉, 상기 교류 전력 출력부(204)는 상기 교류 전력을 이용하여, 상기 전기 자동차를 충전시키는 완속 충전기일 수 있다.
또한, 상기 제 1 실시 예에서, 제 1 직류 전력 출력부(105) 및 제 2 직류 전력 출력부(107)는 상기 직류 전력을 이용하여 상기 전기 자동차를 충전시키는 대출력 급속 충전기 및 멀티 급속 충전기일 수 있다.
충전 제어부(205)는 상기 제 1 실시 예에의 충전 제어부(108)와 마찬가지로, 상기 충전 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다.
충전 제어부(205)는 정방향 동작 조건에서, 상기 전력 계통을 통해 공급되는 교류 전력이 상기 양방향 전력 변환부(202)를 통해 직류 전력으로 변환되어, 상기 내부 배터리(203)의 충전이 이루어지도록 한다.
또한, 충전 제어부(205)는 역방향 동작 조건에서, 상기 내부 배터리(203)에 저장된 직류 전력이 상기 양방향 전력 변환부(202)를 통해 교류 전력으로 변환되어, 상기 교류 전력 출력부(204)를 통해 출력되도록 한다.
이때, 충전 제어부(206)는 상기 역방향 동작 조건에서 상기 교류 전력 출력부(204)에 연결된 전기 자동차의 존재 여부에 따라 상기 변환된 교류 전력이 상기 교류 전력 출력부(204)로 출력되거나, 상기 전력 계통으로 회생되도록 한다.
상기와 같이, 제 2 실시 예에 따른 충전 장치는, 동작 조건에 따라 내부 배터리에 전력을 저장하는 에너지 저장 장치로서 동작하거나, 상기 저장된 전력을 교류 전력으로 변환하여 전기 자동차를 충전시키는 충전 장치로서 동작하거나, 상기 저장된 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력 계통으로 회생시키는 회생 장치로서 동작할 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 8을 참조하여, 상기 제 1 및 2 실시 예에 따른 충전 장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
또한, 상기에서 기재한 바와 같이, 상기 제 1 및 2 실시 예에 따른 충전 장치는 하나의 충전 장치로 통합 구성될 수 있으며, 이에 따라 설명의 편의를 위해 상기 직류 전력 출력부(204)가 상기 제 1 실시 예에 따른 충전 장치(100)에 통합 구성된 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
도 4 내지 8은 실시 예에 따른 충전 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 충전 제어부(108)는 상기 충전 장치의 동작 조건, 다시 말해서 충전 조건을 확인한다(101단계).
상기 확인되는 충전 조건에는, 전력 계통을 통해 입력되는 전력의 단가, 내부 배터리(103)의 충전 상태 및 상기 제 1 직류 전력 출력부, 제 2 직류 전력 출력부와 교류 전력 출력부에 연결된 전기 자동차의 존재 여부 등을 포함할 수 있다.
이어서, 충전 제어부(108)는 상기 확인한 충전 조건이 제 1 충전 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(102단계).
즉, 충전 제어부(108)는 상기 연결된 전기 자동차가 존재하지 않고, 상기 확인한 전력 요금 단가가 기설정된 기준 요금 이하인지 여부를 판단한다.
상기 판단결과(102단계), 상기 확인한 충전 조건이 제 1 충전 조건을 만족하면, 상기 충전 제어부(108)는 상기 내부 배터리(103)의 충전 조건을 확인한다(103단계). 다시 말해서, 상기 충전 제어부(108)는 상기 내부 배터리(103)의 충전 상태(예를 들어, 충전 용량)를 확인한다.
이어서, 상기 충전 제어부(108)는 상기 내부 배터리(103)의 충전 상태가 충전을 요하는 상태인지 여부를 판단한다(104단계). 다시 말해서, 충전 제어부(108)는 상기 내부 배터리(103)의 충전 용량이 기준 용량 이하로 감소하여, 상기 내부 배터리(103)의 충전이 필요로 하는지 여부를 판단한다.
상기 판단 결과(104단계), 상기 내부 배터리(103)의 충전 상태가 충전을 요하는 상태이면, 상기 충전 제어부(108)는 계통 전력에서 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 그에 따라 상기 변환된 직류 전력을 이용하여 상기 내부 배터리(103)를 충전시킨다(105단계).
이를 위해, 충전 제어부(108)는 상기 제 1 스위치(104)가 상기 내부 배터리(103)와 접촉하도록 전력 경로를 형성하고, 상기 제 2 스위치(106)가 상기 3상 교류 전력을 수신하는 3상 교류 전력 입력 라인과 접촉하도록 전력 경로를 형성한다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 충전 제어부(108)는 상기와 같이 충전 조건을 확인한다(201단계).
그리고, 충전 제어부(108)는 상기 확인한 충전 조건이 제 2 충전 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(202단계).
즉, 충전 제어부(108)는 제 1 직류 전력 출력부(105)에 전기 자동차가 연결되었는지 여부를 판단한다.
상기 판단결과(202단계), 상기 제 1 직류 전력 출력부(105)에 전기 자동차가 연결되었다면, 상기 충전 제어부(108)는 상기 전력 계통을 통해 3상 교류 전력을 수신하고(203단계), 상기 수신된 3상 교류 전력이 양방향 전력 변환부(102)를 통해 직류 전력으로 변환되어(204단계), 상기 제 1 직류 전력 출력부(105)를 통해 출력되도록 한다(205단계).
이를 위해, 충전 제어부(108)는 상기 제 1 스위치(104)가 상기 제 1 직류 전력 출력부(105)와 접촉하도록 전력 경로를 형성하고, 상기 제 2 스위치(106)가 상기 3상 교류 전력을 수신하는 3상 교류 전력 입력 라인과 접촉하도록 전력 경로를 형성한다.
다음으로, 도 6을 참조하면, 충전 제어부(108)는 상기와 같이 충전 조건을 확인한다(301단계).
그리고, 충전 제어부(108)는 상기 확인한 충전 조건이 제 3 충전 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(302단계).
즉, 충전 제어부(108)는 제 2 직류 전력 출력부(107)에 전기 자동차가 연결되었는지 여부를 판단한다.
상기 판단결과(302단계), 상기 제 2 직류 전력 출력부(107)에 전기 자동차가 연결되었다면, 상기 내부 배터리(103)를 방전시켜 상기 내부 배터리(103)에 저장된 직류 전력을 출력한다(303단계).
그리고, 상기 충전 제어부(108)는 상기 양방향 전력 변환부(102)가 역방향 동작하도록 한다. 즉, 충전 제어부(108)는 상기 역방향 동작하는 양방향 전력 변환부(102) 내에 포함된 각 스위칭 소자 그룹들이 직류-직류 컨버터, 보다 구체적으로는 벅-컨버터로 동작하도록 한다(304단계).
그리고, 충전 제어부(108)는 상기 각 스위칭 소자 그룹들을 통해 상기 내부 배터리(103)를 통해 출력되는 직류 전력의 변환이 이루어지도록 하고, 그에 따라 상기 각 스위칭 소자 그룹들을 통해 변환된 멀티 직류 전력을 출력한다(305단계).
이후, 충전 제어부(108)는 상기 출력되는 멀티 직류 전력에 의해, 상기 제 2 직류 전력 출력부(107)에 연결된 전기 자동차의 충전이 이루어지도록 한다(306단계).
이를 위해, 충전 제어부(108)는 상기 제 1 스위치(104)가 상기 내부 배터리(103)와 접촉하도록 전력 경로를 형성하고, 상기 제 2 스위치(106)가 상기 제 2 직류 전력 출력부(107)와 접촉하도록 전력 경로를 형성한다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 충전 제어부(108)는 상기와 같이 충전 조건을 확인한다(401단계).
그리고, 충전 제어부(108)는 상기 확인한 충전 조건이 제 4 충전 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(402단계).
즉, 충전 제어부(108)는 교류 전력 출력부(204)에 전기 자동차가 연결되었는지 여부를 판단한다.
상기 판단결과(402단계), 상기 교류 전력 출력부(204)에 전기 자동차가 연결되었다면, 상기 충전 제어부(108)는 상기 내부 배터리(103)를 방전시켜, 상기 내부 배터리(103)에 저장된 직류 전력을 출력한다(403단계).
이후, 충전 제어부(108)는 상기 양방향 전력 변환부(102)가 역방향 동작하도록 한다. 즉, 충전 제어부(108)는 상기 역방향 동작하는 양방향 전력 변환부(102)가 직류-교류 컨버터로 동작하도록 한다(404단계).
그리고, 충전 제어부(108)는 상기 양방향 전력 변환부(102)를 통해 변환된 교류 전력을 상기 교류 전력 출력부(204)로 출력한다(405단계).
이후, 충전 제어부(108)는 상기 교류 전력 출력부(204)를 통해 출력되는 교류 전력에 의해, 상기 교류 전력 출력부(204)에 연결된 전기 자동차의 충전이 이루어지도록 한다(406단계).
이를 위해, 충전 제어부(108)는 상기 제 1 스위치(104)가 상기 내부 배터리(103)와 접촉하도록 전력 경로를 형성하고, 상기 제 2 스위치(106)가 상기 3상 교류 전력 입력 라인과 접촉하도록 전력 경로를 형성한다.
다음으로, 도 8을 참조하면, 충전 제어부(108)는 상기와 같이 충전 조건을 확인한다(501단계).
그리고, 충전 제어부(108)는 상기 확인한 충전 조건이 제 5 충전 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(502단계).
즉, 충전 제어부(108)는 현재 연결된 전기 자동차가 존재하지 않고, 상기 내부 배터리(103)가 만충전 상태인지 여부를 판단한다.
상기 판단결과(502단계), 상기 연결된 전기 자동차가 존재하지 않고, 상기 내부 배터리(103)가 만충전 상태이면, 상기 충전 제어부(108)는 상기 내부 배터리(103)를 방전시켜, 상기 내부 배터리(103)에 저장된 직류 전력을 출력한다(503단계).
이후, 충전 제어부(108)는 상기 양방향 전력 변환부(102)가 역방향 동작하도록 한다. 즉, 충전 제어부(108)는 상기 역방향 동작하는 양방향 전력 변환부(102)가 직류-교류 컨버터로 동작하도록 한다(504단계).
그리고, 충전 제어부(108)는 상기 양방향 전력 변환부(102)를 통해 변환된 교류 전력을 출력하여(505단계), 상기 변환된 교류 전력을 전력 계통으로 회생시킨다(506단계).
이를 위해, 충전 제어부(108)는 상기 제 1 스위치(104)가 상기 내부 배터리(103)와 접촉하도록 전력 경로를 형성하고, 상기 제 2 스위치(106)가 상기 3상 교류 전력 입력 라인과 접촉하도록 전력 경로를 형성한다.
상기와 같이 실시 예에 의하면, 전력 변환 장치의 유연한 구성이 가능하며, 교류 충전소 및 직류 충전소에서의 다양한 충전 포트 구성이 가능하다.
또한, 실시 예에 의하면 충전 장치를 구성하는 기능별 모듈 중 공용화할 수 있는 부분을 공용으로 활용함으로써, 부품의 수를 줄이고 전체 모듈의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 전력 요금 단가 등과 같은 조건에 연동하여 전력 보조 저장장치로의 활용도 가능하다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100, 200: 충전 장치
101, 201: 입력 필터
102, 202: 양방향 전력 변환부
103, 203: 내부 배터리
104: 제 1 스위치
105: 제 1 직류 전력 출력부
106: 제 2 스위치
107: 제 2 직류 전력 출력부
108, 205: 충전 제어부
204: 교류 전력 출력부

Claims (16)

  1. 전기 자동차의 배터리에 전력을 공급하는 충전 장치에 있어서,
    전력 계통으로부터 공급된 교류 전력을 단일 직류 전력으로 변환하거나, 상기 변환된 단일 직류 전력을 멀티 직류 전력으로 변환하는 양방향 전력 변환부;
    상기 양방향 전력 변환부를 통해 변환된 단일 직류 전력을 저장하는 에너지 저장부;
    상기 양방향 전력 변환부를 통해 변환된 멀티 직류 전력을 외부로 출력하는 멀티 직류 전력 출력부; 및
    상기 충전 장치의 충전 조건을 감지하고, 상기 감지한 충전 조건에 따라 상기 변환된 단일 직류 전력이 상기 에너지 저장부에 저장되도록 하거나, 상기 에너지 저장부에 저장된 단일 직류 전력이 멀티 직류 전력으로 변환되어 상기 멀티 직류 전력부를 통해 출력되도록 제어하는 충전 제어부를 포함하는 충전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 양방향 전력 변환부는,
    정방향 동작시에 교류-직류 변환부로 동작하고, 제 1 역방향 동작시에 직류-직류 변환부로 동작하는 충전 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 양방향 전력 변환부는,
    제 1 상 교류 전력과 연결되는 한 쌍의 제 1 스위칭 소자 그룹과,
    제 2 상 교류 전력과 연결되는 한 쌍의 제 2 스위칭 소자 그룹과,
    제 3 상 교류 전력과 연결되는 한 쌍의 제 3 스위칭 소자 그룹을 포함하며,
    상기 제 1 내지 3 스위칭 소자 그룹 각각은,
    상기 제 1 역방향 동작시에 벅-컨버터로 동작하여, 상기 에너지 저장부에 저장된 직류 전력을 다른 레벨의 직류 전력으로 각각 변환하는 충전 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    일단이 상기 양방향 전력 변환부의 입력단에 연결되고, 타단이 전력 계통과 연결된 교류 전력 입력 라인 및 상기 멀티 직류 전력 출력부 중 어느 하나에 선택적으로 연결되는 제 1 스위치를 더 포함하는 충전 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 양방향 전력 변환부를 통해 변환된 단일 직류 전력을 외부로 출력하는 단일 직류 전력 출력부를 더 포함하며,
    상기 출력되는 단일 직류 전력은,
    상기 멀티 직류 전력 출력부를 통해 출력되는 각각의 직류 전력보다 높은 레벨을 갖는 충전 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    일단이 상기 양방향 전력 변환부의 출력단에 연결되고, 타단이 상기 에너지 저장부 및 단일 직류 전력 출력부 중 어느 하나에 연결되어, 상기 변환된 직류 전력이 상기 에너지 저장부 및 단일 직류 전력부 중 어느 하나로 출력되도록 하는 제 2 스위치를 더 포함하는 충전 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전력 계통을 통해 입력되는 교류 전력에 포함된 잡음을 제거하여 상기 양방향 전력 변환부로 출력하는 입력 필터를 더 포함하는 충전 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 양방향 전력 변환부는,
    제 1 역방향 동작시에 상기 단일 직류 전력을 멀티 직류 전력으로 변환하는 벅 컨버터로 동작하고,
    제 2 역방향 동작시에 상기 단일 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 직류-교류 컨버터로 동작하는 충전 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 역방향 동작하는 양방향 전력 변환부의 출력단에 형성되어, 상기 변환된 교류 전력을 외부의 전기 자동차로 출력하는 교류 전력 출력부를 더 포함하는 충전 장치.
  10. 양방향 전력 변환부를 포함하는 충전 장치의 동작 방법에 있어서,
    기설정된 충전 조건을 확인하는 단계;
    상기 확인된 충전 조건이 제 1 조건을 만족하면, 전력 계통으로부터 공급되는 교류 전력을 단일 직류 전력으로 변환하여 내부 배터리를 충전시키는 단계;
    상기 확인된 충전 조건이 제 2 조건을 만족하면, 상기 변환된 단일 직류 전력을 기연결된 전기 자동차로 공급하는 단계;
    상기 확인된 충전 조건이 제 3 조건을 만족하면, 상기 내부 배터리에 충전된 단일 직류 전력을 멀티 직류 전력으로 변환하여 적어도 하나의 전기 자동차로 공급하는 단계를 포함하는 충전 장치의 동작 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 충전 조건은,
    전력 요금 단가, 상기 내부 배터리의 충전 상태 및 상기 전기 자동차의 연결 여부 상태 중 적어도 하나 이상을 포함하는 충전 장치의 동작 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 정방향 동작하고,
    상기 제 2 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 정방향 동작하며,
    상기 제 3 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 제 1 역방향 동작하는 충전 장치의 동작 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 3 조건에서 양방향 전력 변환부에 포함된 복수의 스위칭 소자 그룹들 각각은 상기 단일 직류 전력을 다른 레벨의 직류 전력으로 변환하는 벅 컨버터로 동작하는 충전 장치의 동작 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 확인된 충전 조건이 제 4 조건을 만족하면, 상기 내부 배터리에 저장된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전기 자동차로 출력하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 4 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 제 2 역방향 동작하여, 직류-교류 컨버터로 동작하는 충전 장치의 동작 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 확인된 충전 조건이 제 5 조건을 만족하면, 상기 내부 배터리에 저장된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력 계통으로 회생하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 5 조건에서 상기 양방향 전력 변환부는 제 2 역방향 동작하여 직류-교류 컨버터로 동작하는 충전 장치의 동작 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 조건은,
    현재 연결된 전기 자동차가 존재하지 않으면서 전력 요금 단가가 기설정된 기준 요금 이하인 조건이며,
    상기 제 2 조건은,
    정방향 동작하는 양방향 전력 변환부의 출력단에 전기 자동차가 연결된 조건이며,
    상기 제 3 조건은,
    제 1 역방향 동작하는 양방향 전력 변환부의 출력단에 전기 자동차가 연결된 조건이며,
    상기 제 4 조건은,
    제 2 역방향 동작하는 양방향 전력 변환부의 출력단에 전기 자동차가 연결된 조건이며,
    상기 제 5 조건은,
    현재 연결된 전기 자동차가 존재하지 않으면서 내부 배터리가 만충전 상태인 조건을 포함하는 충전 장치의 동작 방법.
KR1020120078172A 2012-07-18 2012-07-18 충전 장치 및 이의 동작 방법 KR101409152B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120078172A KR101409152B1 (ko) 2012-07-18 2012-07-18 충전 장치 및 이의 동작 방법
CN201310381368.2A CN103580214B (zh) 2012-07-18 2013-07-18 充电装置及其操作方法
US13/945,778 US9481259B2 (en) 2012-07-18 2013-07-18 Bidirectional vehicle charging apparatus and operation method thereof
EP13176981.2A EP2687397A3 (en) 2012-07-18 2013-07-18 Charging apparatus and operation method thereof
JP2013149819A JP5616500B2 (ja) 2012-07-18 2013-07-18 充電装置及びこの動作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120078172A KR101409152B1 (ko) 2012-07-18 2012-07-18 충전 장치 및 이의 동작 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140011628A true KR20140011628A (ko) 2014-01-29
KR101409152B1 KR101409152B1 (ko) 2014-06-17

Family

ID=48793108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120078172A KR101409152B1 (ko) 2012-07-18 2012-07-18 충전 장치 및 이의 동작 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9481259B2 (ko)
EP (1) EP2687397A3 (ko)
JP (1) JP5616500B2 (ko)
KR (1) KR101409152B1 (ko)
CN (1) CN103580214B (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218601A1 (de) * 2013-09-17 2015-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Energiespeicheranordnung, Energiespeichersystem und Verfahren für das Betreiben einer Energiespeicheranordnung
KR101592743B1 (ko) 2014-07-28 2016-02-12 현대자동차주식회사 친환경 차량용 충전기의 충전 제어 방법
CN104723897B (zh) * 2015-02-15 2018-04-13 沂南县明宇电力技术服务有限公司 交直流一体智能充电连接装置
WO2017143051A1 (en) * 2016-02-16 2017-08-24 Electric Feel, Llc Electric vehicle charging system and methods of use
US9994117B2 (en) 2016-04-20 2018-06-12 Artisan Vehicle Systems Inc. System and method for providing power to a mining operation
KR20170121628A (ko) * 2016-04-25 2017-11-02 엘에스산전 주식회사 전기 자동차의 충전 시스템 및 충전 방법
DE102016212543A1 (de) * 2016-07-11 2018-01-11 Continental Automotive Gmbh Fahrzeugbordnetze, Ladesystem, Ladestation und Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie
GB2552777B (en) * 2016-07-21 2022-06-08 Petalite Ltd A battery charging system and method
CN106114266A (zh) * 2016-07-29 2016-11-16 国家电网公司 一种电动汽车充电系统
DE102016122008A1 (de) * 2016-11-16 2018-05-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Allstrom-Ladegerät
FR3070910B1 (fr) * 2017-09-12 2021-05-07 Valeo Systemes De Controle Moteur Chargeur de vehicule comprenant un convertisseur dc/dc
FR3070911B1 (fr) * 2017-09-12 2021-07-09 Valeo Systemes De Controle Moteur Chargeur de vehicule comprenant un convertisseur dc/dc
US10759287B2 (en) * 2017-10-13 2020-09-01 Ossiaco Inc. Electric vehicle battery charger
JP2020010580A (ja) * 2018-07-12 2020-01-16 株式会社マキタ 充放電装置
CN111376776A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 江苏万帮德和新能源科技股份有限公司 一种基于光储充一体化的有序充电方法
KR20210041779A (ko) * 2019-10-08 2021-04-16 현대자동차주식회사 전기 자동차의 충전 장치
EP3846304A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-07 Diggia Solutions S.L. Portable charging device for electric vehicles
CN112140933B (zh) * 2020-10-21 2022-05-24 阳光电源股份有限公司 一种充电桩

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3211323B2 (ja) * 1992-01-24 2001-09-25 株式会社明電舎 充電装置
JP3034860B1 (ja) * 1998-09-17 2000-04-17 株式会社千代田 電力回生装置
JP2003088130A (ja) 2001-09-07 2003-03-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd バッテリ内蔵型電力変換装置
CN101401287B (zh) * 2006-03-22 2013-05-01 三菱电机株式会社 双向升降压dcdc转换器装置、铁路车辆驱动控制系统及电气铁路供电系统
US8138624B2 (en) * 2008-06-23 2012-03-20 Ming-Hsiang Yeh Conversion device for automobile
US8482945B2 (en) * 2008-09-26 2013-07-09 Merstech, Inc. Power converter with magnetic recovery switch
JP2010166794A (ja) 2009-01-19 2010-07-29 Toshiba Corp 充電スタンドシステム、充電方法、および充電サービス提供方法
DE102009046422A1 (de) * 2009-11-05 2011-05-12 Daniel Schneider Ladesystem für Elektrofahrzeuge
KR101524879B1 (ko) * 2009-12-24 2015-06-01 두산인프라코어 주식회사 산업용 차량의 전력변환장치
WO2012014324A1 (ja) * 2010-07-30 2012-02-02 三菱電機株式会社 電気車の推進制御装置、および鉄道車両システム
US20120074901A1 (en) * 2010-09-27 2012-03-29 Tim Mohammed Centralized charging station
JP5300829B2 (ja) * 2010-11-30 2013-09-25 三菱電機株式会社 住宅電気エネルギー管理装置、住宅電気エネルギー管理システム、住宅電気エネルギー管理方法、および、プログラム
US20120249065A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 Michael Bissonette Multi-use energy management and conversion system including electric vehicle charging
CN202142879U (zh) * 2011-06-07 2012-02-08 天宝电子（惠州）有限公司 一种电动汽车车载充电系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN103580214A (zh) 2014-02-12
JP2014023429A (ja) 2014-02-03
US9481259B2 (en) 2016-11-01
CN103580214B (zh) 2016-03-30
EP2687397A3 (en) 2017-04-19
EP2687397A2 (en) 2014-01-22
KR101409152B1 (ko) 2014-06-17
US20140021780A1 (en) 2014-01-23
JP5616500B2 (ja) 2014-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101409152B1 (ko) 충전 장치 및 이의 동작 방법
KR102586914B1 (ko) 차량 배터리 충전용 전력 변환 장치 및 이의 제어 방법
KR101867190B1 (ko) 차량 상호-충전 시스템 및 충전 커넥터
CN106476635B (zh) 具有多个能量存储装置的混合系统
EP2802056B1 (en) Charging sysem for elecric vehicle and electric vehicle comprising the same
EP3014732B1 (en) Charge control system for electric vehicle and electric vehicle
KR101864516B1 (ko) 차량부수 전원 공급 시스템 및 전기 차량
EP2284037B1 (en) System for multiple energy storage and management and method of making same
JP2013165635A (ja) 電動車両
US9960612B2 (en) Charging and discharging system for a vehicle including a first fuse in the vehicle and a second fuse in a cable connected to the vehicle
CN103119822A (zh) 蓄电系统以及蓄电系统的控制方法
WO2013129231A1 (ja) 電源装置
US20140111122A1 (en) Electrical storage system, and control method for electrical storage system
KR101330349B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 이용한 전력 변환 방법
JP2019161721A (ja) 車両用電源システム
US20160288649A1 (en) Vehicle and charging and discharging system using vehicle
JP6062162B2 (ja) 充放電装置
JP2011155737A (ja) バッテリの充電システム
US20220398675A1 (en) Smart Energy Management System (SEMS)
JP6668210B2 (ja) 電源制御装置及び電源システム
KR20130119813A (ko) 상 평준화 장치 및 이의 상 평준화 방법
JP5077489B2 (ja) 蓄電装置及び鉄道車両
CN118003885A (zh) 一种车载供电装置和电动车辆
JP2016019350A (ja) 蓄電システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170713

Year of fee payment: 4