KR20140065730A - 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법 - Google Patents

전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140065730A
KR20140065730A KR1020120132023A KR20120132023A KR20140065730A KR 20140065730 A KR20140065730 A KR 20140065730A KR 1020120132023 A KR1020120132023 A KR 1020120132023A KR 20120132023 A KR20120132023 A KR 20120132023A KR 20140065730 A KR20140065730 A KR 20140065730A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
power
auxiliary
power generation
control
Prior art date
Application number
KR1020120132023A
Other languages
English (en)
Inventor
임성도
Original Assignee
대동공업주식회사
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 대동공업주식회사 filed Critical 대동공업주식회사
Priority to KR1020120132023A priority Critical patent/KR20140065730A/ko
Publication of KR20140065730A publication Critical patent/KR20140065730A/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
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02T10/72—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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 보조충전장치는, 통신라인(CAN Network)을 통해 제공되는 배터리 관련 정보에 근거하여 제어인버터가 발전량을 결정하고, 그 결정된 발전량을 수치에 기반하여 발전부 작동이 제어되고, 따라서 배터리 잔량 및 배터리 전력 소비량에 따라 발전량이 능동적으로 조절될 수 있도록 구성된 것을 요지로 한다.

Description

전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법{Sub charging device of electric driving type Multi-purpose Utility vehicle and generation controlling method for sub charging}
본 발명은 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법에 관한 것으로, 상세하게는 배터리 잔량 및 전력 소비량에 따라 배터리 충전용 보조전력 생산을 위한 발전량이 능동적으로 조절될 수 있도록 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법에 관한 것이다.
유통, 건설, 레져, 농용 등 폭넓은 분야에서 다목적 운반차량 Utility vehicle, UTV)이 최근 널리 이용되고 있다. 특히 이 다목적 운반차량은 험로주행에 유리한 구조로 되어 있기 때문에, 건설현장 또는 농업현장에서 흙이나 작물을 싣고 운반하거나 여러 가지 작업에 필요한 도구 등을 싣고 나르기 위한 운반수단으로 주로 이용된다.
또한, 기계식 엔진을 장착하던 종래와는 달리 최근에는, 배기가스가 전혀 발생되지 않고 소음이 극히 적은 전기구동방식의 다목적 운반차량에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있다. 전기구동식은 기본적으로 구동모터 및 에너지를 저장하고 있는 배터리를 포함하는 구조로 이루어져 있으며, 배터리에서 제공된 전기를 동력으로 하여 구동모터가 차량을 움직일 수 있도록 되어 있다.
전기구동식 차량을 구현함에 있어 무엇보다 중요한 것은 보다 긴 주행거리 및 구동력 확보이다. 긴 주행거리 및 구동력의 확보를 위해서는 보다 큰 용량의 배터리가 요구되는 것은 물론이며, 배터리의 용량을 증가시킬 수 있는 아주 단순하면서도 일반적인 방법이 여러 개의 단위 배터리(또는 배터리 셀)들을 직렬 연결시킴으로써 하나의 대용량 배터리를 형성시키는 방법이다.
위와 같은 방법은 직렬 연결 시 전체적인 배터리의 용량이 이를 구성하는 단위 배터리 개수에 비례하여 증가하는 원리를 이용한 것으로, 전체적인 배터리 모듈의 용량을 아주 단순하면서도 간단하게 증가시킬 수 있는 방법이며, 따라서 배터리에 충전된 전기를 동력원으로 이용하는 전기자동차 및 그 외 전기장비 분야에서 일반적으로 채택하고 있는 기술에 해당된다.
차체 크기에 따라 차이가 있기는 하나, 배터리 셀을 상호 연결하여 배터리를 구성하더라도 배터리를 탑재할 수 있는 탑재공간은 제한적일 수 밖에 없으며, 때문에 배터리 크기 또한 제한될 수 밖에 없다. 즉, 제한적인 탑재공간으로 인해 배터리 사이즈 또한 제한될 수 밖에 없는 것을 고려하면, 현재의 배터리 기술로는 배터리 동력만으로 충분한 주행거리 및 구동력을 낼 수 있는 차량을 구현하기 어렵다는 것이 현실이다.
배터리 만으론 충분한 주행거리 확보가 어려운 현실에 대한 대안으로, 화석연료를 사용하는 엔진 구동으로 발생된 동력이 배터리 에너지를 보조하는 개념의 플러그인 하이브리드(Plug in type Hybrid) 기술이 제안되고 있다. 이는 주행도중 배터리 잔량이 위험 수위에 도달했을 때 엔진 구동을 통해 급전이 행해지도록 함으로써, 배터리를 교체하거나 충전 가능한 장소까지 비상주행이 가능하도록 한 것이다.
그러나 종래의 알려진 플러그인 하이브리드(Plug in type Hybrid) 방식은 차량 구동상태에 따라 상이해지는 전력 소모량 및 배터리의 잔량과는 무관하게 항상 최대 발전이 행해질 수 있는 속도로 엔진이 빠르게 동일 속도로 구동됨으로써, 완전충전에 가까운 상황에서와 같이 많은 발전량이 필요치 않은 상황임에도 최대 발전이 행해져 엔진구동을 위한 자원이 불필요하게 낭비되는 비효율적인 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배터리 잔량 및 전력 소비량에 따라 배터리 충전용 보조전력 생산을 위한 발전량이 능동적으로 조절될 수 있으며, 따라서 불필요한 자원낭비를 줄이고 자원의 보다 효율적인 활용을 도모하고자 하는 것이다.
과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명에 따르면, 전기를 동력으로 하여 움직이는 전기구동식 다목적 운반차량에서 배터리 정보에 근거하여 능동적으로 보조전력을 발생시켜 배터리로 공급하는 장치로서, 상기 배터리에 공급될 보조전력을 발생시키는 발전부; 상기 발전부의 구동을 제어하고 발전부에서 발생된 전력을 배터리 충전에 적합한 전류로 변환시키는 제어인버터; 상기 제어인버터 구동에 필요한 전력을 공급하는 전력공급장치; 및 상기 제어인버터와 전기적으로 연결되고 배터리 관련 정보를 제어인버터에 전달하는 통신라인(CAN Network);을 포함하는 구성으로 이루어져, 배터리 관련 정보(배터리 잔량 및 배터리 전력 소비량)에 근거하여 보조전력 생산을 위한 발전량이 능동적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치를 제공한다.
본 실시예에서 상기 전력공급장치는 상기 배터리 전력으로 충전되는 보조배터리일 수 있으며, 상기 배터리와 보조배터리를 잇는 충전경로(Pre-charging circuit)에는 보조배터리에서 배터리 측으로 전류의 역류 방지를 위해 전력차단회로 예컨대, 다이오드(Diode)가 마련될 수 있다.
또한, 상기 발전부는 엔진과 이 엔진에 직결되는 교류발전기로 이루어진 구성일 수 있으며, 상기 엔진은 제어인버터와 전기적으로 연결되어 엔진 구동관련 신호를 전달받고 구동관련 신호에 따라 지시 받은 구동시간 및 구동속도로 엔진을 구동시키기 위한 제어전력을 발생시키는 보조발전기와 연결되는 구성일 수 있다.
본 실시예에서 상기 제어인버터에서 배터리로 변환된 전력이 공급되는 경로 상에는 전력이 투입되는 순간의 인러쉬 커런트(Inrush current)로 인한 배터리의 손상 방지를 위해 릴레이(Relay)가 설치될 수 있으며, 배터리 완전 방전 시 발전부 비상시동을 위한 외부의 보조시동수단(External Cranking Device);을 더 포함할 수 있다.
이때 상기 보조시동수단은, 별도의 비상배터리에 의해 구동되는 비상시동모터이거나 발전부 시동을 위한 동력을 수동으로 입력시키는 수동레버일 수 있다.
과제 해결을 위한 다른 수단으로서, 통신라인(CAN Network)을 통해 제공되는 배터리 관련 정보에 근거하여 제어인버터가 충전용 보조전력 생산을 위한 발전량을 결정하여 발전부에 관련 신호를 전달하는 과정과, 제어인버터의 상기 신호에 따라 지시 받은 구동시간 및 구동속도로 발전부가 구동되도록 제어하는 과정으로 이루어져, 배터리 잔량 및 배터리 전력 소비량에 따라 발전량이 능동적으로 조절될 수 있도록 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전을 위한 발전량 제어방법을 제공한다.
여기서 상기 제어인버터의 제어에 의하고 발전부 구동을 통해 배터리 잔량 및 배터리 전력 소비량에 맞게 충전용 보조전력을 생산하고 있는 상황에서 회생제동(regenerative brake)이 발생한 경우, 회생제동이 발생하는 시간 동안 발전량을 일시적으로 감소시키는 제어를 통해 순간적으로 배터리에 과전류가 입력되는 것이 방지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량 견인식, 탑재식 또는 차량 탈부착식으로 엔진 구동으로 발생된 동력이 배터리 에너지를 보조하는 개념의 플러그인 하이브리드 방식의 외부충전장치를 구성함에 있어서, 차량을 통해 소비되는 전력 소비량과 그에 따른 배터리 잔량에 기반하여 배터리 충전용 보조전력 생산을 위한 발전량이 능동적으로 조절되는 구성을 이루고 있다.
이와 같이 배터리 관련 정보에 근거하여 발전량이 능동적으로 조절되면, 완전충전에 가까운 상황에서와 같이 많은 발전량이 필요치 상황임에도 최대 발전이 행해져 자원(엔진 구동을 위한 화석연료)이 불필요하게 낭비되는 것을 현저히 줄일 수 있어 자원의 보다 효율적 활용을 도모할 수 있으며, 또한 현재 차량의 전력 상황에 대응하여 전력 공급이 빠르고 효과적으로 행해질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 보조충전장치가 적용될 전기구동식 다목적 운반차량 측면도.
도 2는 도 1에 따른 전기구동식 다목적 운반차량의 저면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치의 시스템 구성도.
도 4는 전력 소모율 및 배터리 잔량에 따른 발전량 제어를 위한 바람직한 제어선도.
도 5는 보조충전장치의 바람직한 탑재 실시예를 나타낸 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 적용된 전기구동식 다목적 운반차량의 측면도이며, 도 2는 도 1에 따른 전기구동식 다목적 운반차량의 저면도이다. 이들 도면을 참조하여 먼저, 본 발명에 따른 보조충전장치가 적용될 전기구동동식 다목적 운반차량 구조에 대해 간단히 살펴보기로 한다.
도 1 내지 도 2에 나타난 전기구동식 다목적 운반차량은, 주행을 위한 동력을 발생시키는 구동모터(7)를 구비하며, 구동모터(7)에 동력원인 전기에너지를 공급하는 배터리(미도시)을 포함한다. 구동모터(7) 출력은 변속기(8)를 통해 주행에 적합한 동력으로 변속 출력되고, 변속기(8)에서 변속된 출력은 전륜 및 후륜 구동축(10a)(10b)을 통해 전방차동장치(9a)와 후방차동장치(9b)에 각각 전달된다.
전방차동장치(9a) 및 후방차동장치(9b)로부터 좌, 우로 연장된 축에는 좌, 우 한 쌍의 전륜(1a)과 후륜(1b)이 동력전달 가능하게 장착됨으로써 변속된 출력으로 구동하고, 전륜(1a)에 인접하여 운전자 및 동승자가 탑승할 수 있는 운전석 공간(2)이 마련된다. 착석을 위한 시트부(3)가 운전석 공간(2)에 마련되어 있고, 운전석 공간(2)의 대쉬보드 판넬 쪽에는 조향을 위한 스티어링을 포함, 각종 조작레버 및 버튼이 배치된다.
시트부(3) 아래 쪽에 위치한 차체 프레임에는 배터리 탑재공간(부호 생략)이 마련되어 있으며, 이 배터리 탑재공간 내에 차량 구동을 위한 에너지를 공급하는 상기 배터리가 탑재된다. 그리고 시트부(3) 후방에는 소화물 또는 작물 등의 운반을 위한 탑재면을 제공하는 데크(deck, 6)가 장치될 수 있다.
배터리에서 제공된 전원은 상기 구동모터(7)뿐 아니라, 전기구동식 차량 구현을 위한 필수 전장품을 작동시키는 에너지로도 이용되고, 필수 전장품으로는 차량 및 모터 제어와 관련한 각각의 콘트롤러와, 차량 시동단속을 위한 시동릴레이, 그리고 배터리 전압을 승압 또는 다운시키기 위한 DC/DC 컨버터가 있으며, 이러한 전장품들은 모듈화된 상태로 차대를 구성하는 프레임 적소에 취부될 수 있다.
도 3은 위와 같은 구성의 전기구동식 다목적 운반차량의 배터리 에너지를 보조하는 본 발명의 실시예에 따른 보조충전장치의 시스템 개략도를 나타내고 있다.
도 3과 같이 보조충전장치(20)는, 전술한 차량에 탑재된 배터리(5)에 공급될 보조전력을 발생시키는 발전부(21)를 구비하며, 발전부(21)의 구동제어를 통해 발전량을 조절하고 발전부(21)에서 발생된 전력을 배터리(5) 충전에 적합한 전류로 변환시키는 제어인버터(25)를 포함한다. 제어인버터(25) 구동에 필요한 전력은 상기 배터리(5)와 연결되는 전력공급장치(26)를 통해 공급되고, 제어인버터(25)는 차량 측에서 연장되는 통신라인(CAN Network, 27)과 전기적으로 연결된다.
통신라인은 바람직하게, 배터리(5) 관리를 위한 BMS(Battery Management System, 미도시)와 연결될 수 있으며, 차량 측 배터리(5)에 관련된 정보 예컨대, 배터리 잔량이나 배터리 전력 소모량에 관한 정보를 제어인버터(25)에 제공한다. 통신라인을 통해 제공되는 배터리(5) 관련 정보(배터리 잔량 및 배터리 전력 소비량)에 근거하여 제어인버터(25)는 발전부(21) 구동을 제어하며, 이에 따라 배터리 충전용 보조전력 생산을 위한 발전량이 조절된다.
발전부(21)는 화석연료에 의해 발전을 위한 구동력을 발생하는 엔진(21a)과 이 엔진(21a)에 직결되며 상기 구동력에 의해 회전하면서 전기를 생산하는 교류발전기(21b)로 이루어진 구성일 수 있으며, 엔진(21a)은 제어인버터(25)와 전기적으로 연결되어 엔진(21a) 구동관련 신호를 전달받고 구동관련 신호에 따라 지시 받은 구동시간 및 구동속도로 엔진(21a)을 구동시키기 위한 제어전력을 발생시키는 보조발전기(24)와 연결된다.
본 실시예에서 제어인버터(25) 동작에 필요한 전력을 공급하는 상기 전력공급장치(26)는 상기 배터리(5)와 전기적으로 연결됨으로써 배터리(5) 전력에 의해 충전되는 보조배터리일 수 있으며, 이 경우 배터리(5)와 보조배터리를 잇는 충전경로(Pre-charging circuit)에는 배터리(5) 방전 시 보조배터리에서 배터리(5) 측으로 전류가 역류하는 것이 방지될 수 있도록 전력차단회로(28) 예컨대, 다이오드(Diode)가 설치될 수 있다.
발전부(21)를 통해 생산된 전력이 제어인버터(25)를 통해 배터리 충전에 적합한 전력으로 변환되고 배터리(5)로 제공됨에 있어, 처음 전력이 투입되는 순간의 인러쉬 커런트(Inrush current, 돌입전류)로 인하여 배터리(5)가 손상될 수 있다. 따라서 제어인버터(25)에서 배터리(5)로 변환된 전력이 공급되는 경로 상에는 인러쉬 커런트(Inrush current, 돌입전류)에 의한 배터리(5) 손상 방지를 위해 릴레이(Relay, 29)를 설치하는 것이 좋다.
제어인버터(25) 지시를 받아 엔진(21a)제어를 위한 전력을 발생시키는 상기 보조발전기(24) 초기구동에 필요한 전력은 배터리(5)로부터 제공될 수 있으며, 배터리(5)에서 제공되는 전력을 보조발전기(24) 구동에 적합한 전력으로의 변환을 위해, 배터리(5)와 보조발전기(24)를 잇는 회전 중간에는 배터리(5)에서 제공되는 고전압을 보조발전기(24) 구동에 적합한 저전압으로 전압을 강하시키는 DC/DC 컨버터(23)가 장치될 수 있다.
차량 측 배터리(5)가 완전 방전된 경우라면, 본 실시예에 따른 보조충전장치(20) 측 보조발전기(24)가 구동될 수 없고 엔진(21a) 시동이 불가능하다. 이와 같은 경우에 대비 하여, 발전부(21) 비상시동을 위한 외부의 보조시동수단(External Cranking Device, 22)이 장치될 수 있다. 보조시동수단(22)으로는 별도의 비상배터리(5)에 의해 구동되는 비상시동모터 또는 발전부(21) 초기시동을 위한 회전동력을 수동으로 입력시킬 수 있도록 된 수동레버일 수 있다.
다음은 배터리가 소진된 경우 위와 같이 구성된 보조충전장치를 통해 행해지는 배터리 충전용 보조전력 생산에 대해 배터리 상황에 따라 전력량이 조절되도록 하는 제어와 연계하여 살펴보기로 한다.
배터리 잔량 및 배터리 전력 소비량은 차량 측 제어모듈 예컨대, BMS(Battery Management System)를 통해 관리되고 통신라인(CAN Network, 27)을 통해 제어인버터(25)로 제공된다. 제어인버터(25)에는 통신라인(27)을 통해 획득되는 배터리(5) 잔량과 배터리(5) 전력 소비량에 대응하는 발전량과 관련한 정보를 저장하고 있고, 배터리(5) 정보가 제공되면 해당 정보에 대응하는 발전신호를 출력한다.
통신라인(CAN Network, 27)을 통해 전해지는 배터리(5) 정보에 근거하여 제어인버터(25)에서는 발전부(21)를 통해 생산될 보조전력의 발전량을 결정하고, 발전량이 결정되면 관련 신호를 발전부(21) 구체적으로는, 보조발전기(24)에 전달한다. 발전부(21)를 통한 발전량은 엔진(21a)의 구동시간 및 구동속도에 밀접하게 관련되며, 따라서 발전량과 관련한 정보에는 엔진(21a)의 구동시간과 구동속도 정보를 포함하고 있다.
발전부(21) 구체적으로는, 보조발전기(24)는 제어인버터(25)의 상기 신호에 따라 지시 받은 구동시간 및 구동속도로 발전부(21)(엔진(21a))를 구동시키고, 배터리(5) 잔량 및 배터리(5) 전력 소비량에 근거하는 발전부(21) 구동에 의해 다른 양으로 생산된 전력은 다시, 제어인버터(25)를 거쳐 배터리(5) 충전에 적합한 전력으로 변환되고 전력 공급선을 통해 배터리(5)로 제공됨으로써 결국, 배터리(5)가 충전된다.
통신라인(CAN Network, 27)을 통해 전해지는 배터리(5) 잔량 및 배터리(5) 전력 소비량에 따라 발전량이 조절되도록 함에 있어 바람직하게는, 도 4에 도시한 제어선도에 기초하여 발전량이 결정될 수 있다. 즉, 도 4에서와 같이 차량을 통한 전력 소모율 및 배터리 잔량(SOC, State Of charge)에 따라 크게, 4개의 영역(최대, 50%, 25%, 10% 발전영역)으로 구분하고 상황에 맞게 발전량이 결정되도록 할 수 있다
예를 들어, 배터리 잔량이 20%이고 전력 소모율이 50%(도 4에서 P1으로 표시됨)인 경우에는 엔진을 최대속도로 가동하여 최대 발전이 행해지도록 하고, 전력 소모율이 똑같이 유지되는 정속 운전상태에서 상기 발전에 의해 배터리가 충전되어 그 잔량이 대략 70% 이상이면(P2로 표시됨), 발전량을 50% 정도 낮추는 제어를 통해 불필요하게 자원(엔진구동을 위한 연료)이 낭비되지 않도록 한다.
도 4에 나타난 그래프에서 Y축에 표시된 전력 소모율이 마이너스(-)로 표현된 부분은 차량 구동 중 가속페달에 발을 떼거나 브레이크를 밟았을 경우 회생제동(regenerative brake)이 발생한 경우로서, 발전을 통해 보조전력이 생산되고 있는 상황에서 회생제동이 발생하면, 회생제동이 발생하는 시간 동안 발전량을 일시적으로 감소시키는 제어를 통해 순간적으로 배터리에 과전류가 입력되는 것이 방지될 수 있도록 하는 것이 좋다.
배터리 잔량이 20%이고 전력 소모율이 50%(도 4에서의 P1)인 상황을 똑같이 예를 들었을 때, 엔진이 최대속도로 가동하여 최대 발전이 행해지고 있는 상황에서, 회생제동이 발생하여 전력 소모율 -130%(도 4에서의 P3)에 해당하는 전력이 발생한 경우에는, 회생제동이 발생하는 시간 동안 발전량을 50% 정도 낮추는 제어를 통해, 배터리에 순간적으로 과전류가 입력되지 않도록 하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전술한 보조충전장치(20)를 모듈(module)화 해서 하나의 단일 발전기 팩으로 구성하고, 이를 도 5와 같이 견인장치(30)를 이용해 차량 여유공간에 탑재한다면, 보조충전장치(20) 탑재를 위한 공간을 별도로 확보하기 위한 노력 없이도 간단하게 탈착 가능한 형태로 차량에 탑재시킬 수 있다. 물론 예시된 탑재위치 및 구조로 제한되는 것은 아니다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시예에 따르면, 차량 견인식, 탑재식 또는 차량 탈부착식으로 엔진 구동으로 발생된 동력이 배터리 에너지를 보조하는 개념의 플러그인 하이브리드 방식의 외부충전장치를 구성함에 있어서, 차량을 통해 소비되는 전력 소비량과 그에 따른 배터리 잔량에 기반하여 배터리 충전용 보조전력 생산을 위한 발전량이 능동적으로 조절되는 구성을 이루고 있다.
이와 같이 배터리 관련 정보에 근거하여 발전량이 능동적으로 조절되면, 완전충전에 가까운 상황에서와 같이 많은 발전량이 필요치 상황임에도 최대 발전이 행해져 자원(엔진 구동을 위한 화석연료)이 불필요하게 낭비되는 것을 현저히 줄일 수 있어 자원의 보다 효율적 활용을 도모할 수 있으며, 또한 현재 차량의 전력 상황에 대응하여 전력 공급이 빠르고 효과적으로 행해질 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
5 : 배터리
20 : 보조충전장치 21 : 발전부
22 : 보조시동수단 23 : DC/DC 컨버터
24 : 보조발전기 25 : 제어인버터
26 : 전력공급장치 27 : 통신라인
28 : 전력차단회도 29 : 릴레이

Claims (9)

  1. 전기를 동력으로 하여 움직이는 전기구동식 다목적 운반차량에서 배터리 정보에 근거하여 능동적으로 보조전력을 발생시켜 배터리로 공급하는 장치로서,
    상기 배터리에 공급될 보조전력을 발생시키는 발전부;
    상기 발전부의 구동을 제어하고 발전부에서 발생된 전력을 배터리 충전에 적합한 전류로 변환시키는 제어인버터;
    상기 제어인버터 구동에 필요한 전력을 공급하는 전력공급장치; 및
    상기 제어인버터와 전기적으로 연결되고 배터리 관련 정보를 제어인버터에 전달하는 통신라인(CAN Network);을 포함하는 구성으로 이루어져,
    통신라인을 통해 제공되는 배터리 관련 정보(배터리 잔량 및 배터리 전력 소비량)에 기반한 제어인버터의 발전부 제어로서 보조전력 생산을 위한 발전량이 조절되도록 된 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력공급장치는 배터리 전력으로 충전되는 보조배터리인 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리와 보조배터리를 잇는 충전경로(Pre-charging circuit)에는 보조배터리에서 배터리 측으로 전류의 역류 방지를 위해 전력차단회로가 마련되는 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전부는 엔진과 이 엔진에 직결되는 교류발전기로 구성되고,
    상기 엔진은 제어인버터와 전기적으로 연결되어 엔진 구동관련 신호를 전달받고 구동관련 신호에 따라 지시 받은 구동시간 및 구동속도로 엔진을 구동시키기 위한 제어전력을 발생시키는 보조발전기와 연결되는 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어인버터에서 배터리로 변환된 전력이 공급되는 경로 상에는 전력이 투입되는 순간의 인러쉬 커런트(Inrush current)로 인한 배터리의 손상 방지를 위해 릴레이(Relay)가 설치되는 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 완전 방전 시 발전부 비상시동을 위한 외부의 보조시동수단(External Cranking Device);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조시동수단은, 별도의 비상배터리에 의해 구동되는 비상시동모터 또는 발전부 시동을 위한 동력을 수동 입력시키는 수동레버인 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치.
  8. 통신라인(CAN Network)을 통해 제공되는 배터리 관련 정보에 근거하여 제어인버터가 충전용 보조전력 생산을 위한 발전량을 결정하고 발전부에 관련 신호를 전달하는 과정과,
    제어인버터의 상기 신호에 따라 지시 받은 구동시간 및 구동속도로 발전부가 구동되도록 제어하는 과정으로 이루어져,
    배터리 잔량 및 배터리 전력 소비량에 따라 발전량이 능동적으로 조절될 수 있도록 한 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전을 위한 발전량 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어인버터의 제어에 의하고 발전부 구동을 통해 배터리 잔량 및 배터리 전력 소비량에 맞게 충전용 보조전력을 생산하고 있는 상황에서 회생제동(regenerative brake)이 발생한 경우, 회생제동이 발생하는 시간 동안 발전량을 일시적으로 감소시키는 제어를 통해 순간적으로 배터리에 과전류가 입력되는 것이 방지될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전을 위한 발전량 제어방법.
KR1020120132023A 2012-11-20 2012-11-20 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법 KR20140065730A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120132023A KR20140065730A (ko) 2012-11-20 2012-11-20 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120132023A KR20140065730A (ko) 2012-11-20 2012-11-20 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140065730A true KR20140065730A (ko) 2014-05-30

Family

ID=50892501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120132023A KR20140065730A (ko) 2012-11-20 2012-11-20 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140065730A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180021574A (ko) * 2016-08-22 2018-03-05 주식회사 피에스엔 이동식 전기 차량용 충전 시스템
US10118493B2 (en) 2014-11-14 2018-11-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha System and method for controlling regenerative braking force of a vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10118493B2 (en) 2014-11-14 2018-11-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha System and method for controlling regenerative braking force of a vehicle
KR20180021574A (ko) * 2016-08-22 2018-03-05 주식회사 피에스엔 이동식 전기 차량용 충전 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6390215B1 (en) Electric vehicle
AU2008247961B2 (en) Propulsion system
CN102673413B (zh) 电驱动运载工具改装系统及相关联的方法
CN107206888B (zh) 用于车辆的电力推进系统
CN102897044B (zh) 运行推进系统的方法
US20160207522A1 (en) Retrofit system for converting a vehicle into one of a hybrid electric vehicle and electric vehicle
CA2532410A1 (en) Vehicle charging, monitoring and control systems for electric and hybrid electric vehicles
US7591331B2 (en) Energy storage system
CN103958260A (zh) 具有增程器的电动车辆
EP2853459B1 (en) Apparatus, vehicle, and method for operating vehicle
WO2000074964A1 (en) Trailer for 'in-flight' powering and recharging of electric vehicles
CN101395030A (zh) 车辆驱动装置以及车辆驱动装置的控制方法
Zulkifli et al. Split-parallel through-the-road hybrid electric vehicle: Operation, power flow and control modes
CN109760524B (zh) 一种混合动力车辆及其控制方法
CN104290591A (zh) 一种混联式混合动力拖拉机动力系统及其控制方法
CN107804182B (zh) 具有与第二电气设备连接的扩展接口机构的电动车辆
CN115610212A (zh) 动力电池可模块化配置的纯电矿用交流自卸车驱动系统
US20220103004A1 (en) Dual Drive Electric Vehicle with Unlimited Range Drive capabilities
CN106114186A (zh) 具有复用交直流发电系统的车辆多动力源驱动系统
CN110271530A (zh) 可操作为发电机的车辆的自动截止
KR20140065730A (ko) 전기구동식 다목적 운반차량의 보조충전장치 및 보조충전을 위한 발전량 제어방법
GB2420765A (en) Battery driven vehicle
WO2019087053A1 (en) Electric drive vehicle
CN210390803U (zh) 一种增程式电动四驱汽车的布置结构
CN106218391A (zh) 具有复用直流发电系统的车辆多动力源驱动系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application