KR20160007084A - 전기자동차의 충전 제어 방법 - Google Patents

전기자동차의 충전 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 업체별 전기자동차 충전 설비(EVSE, Electric Vehicle Supply Equipment)의 충전 로직이 서로 다르다 하더라도, 비정상적인 충전 종료없이 전기자동차의 충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있도록 한 전기자동차의 충전 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 차량 외부의 충전설비(EVSE)와 차량내 온 보드 충전기 간의 통신을 통한 충전 시도 단계와; 온 보드 충전기에서 충전설비로부터 전송받은 충전 정보를 파악하여, 충전설비로부터의 충전출력을 받아들여 배터리에 충전을 하는 충전 단계; 상기 충전 단계가 비정상적인 충전 종료로 판정되는 경우, 재충전 여부를 파악하여 재충전을 시도하는 재충전 시도 단계와; 상기 충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력이 큰 경우, 온 보드 충전기의 충전출력을 가용출력 이하로 하향 조절하는 재충전 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 제어 방법을 제공한다.

Description

전기자동차의 충전 제어 방법{Method for controlling charging of electric vehicle}
본 발명은 전기자동차의 충전 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 업체별 전기자동차 충전 설비(EVSE, Electric Vehicle Supply Equipment)의 충전 로직이 서로 다르다 하더라도, 비정상적인 충전 종료없이 전기자동차의 충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있도록 한 전기자동차의 충전 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 친환경 차량의 일종인 플러그-인 하이브리드 자동차 및 전기자동차 등은 고전압배터리와, 고전압배터리를 전원으로 구동하는 주행용 모터와, 고전압배터리의 충방전시 교류를 직류전원으로 변환하는 인버터 등을 포함하고 있다.
특히, 친환경 차량에는 외부전원(예를 들어, 전기자동차 충전 설비(EVSE), 가정용 AC 전원)을 충전 가능한 직류전원으로 변환하여 고전압배터리에 대한 충전전류를 생성하는 별도의 온보드 충전기(완속 충전기라고도 함)가 탑재되어 있으며, 이에 충전설비로부터 온보드 충전기(On-board Charger, OBC)를 통해 주행에 필요한 전기에너지가 배터리에 충전되어 친환경 차량의 주행이 이루어진다.
상기 온보드 충전기를 이용한 배터리 충전 방법은 가정용 교류 전원을 차량내에 설치되어 있는 온보드 충전기에 인가하는 단계와, 온보드 충전기에 의해 교류전원이 직류전원으로 변환되어 충전전류가 생성되는 단계와, 온보드 충전기에서 생성된 충전전류가 고전압 배터리에 인가되어 충전되는 단계로 이루어진다.
상기 전기자동차 충전 설비(EVSE, Electric Vehicle Supply Equipment)는 충전소 등에 설치되는 것으로서, 차량내의 온보드 충전기와 통신을 하면서 충전전류를 제공하는 바, 충전 설비(EVSE)와 차량 간 국제 표준 및 충전시 이벤트에 대한 명확한 규격이나 제약이 없어서 충전이 원활하게 이루어지지 않는 경우가 발생하고 있다.
즉, 현재 전기자동차 완속 충전시, 충전설비(EVSE)의 최대 출력이 제한되어 있는 상태에서, 제한된 출력을 초과하여 충전하는 경우에는 충전이 중단되는 현상이 반복되며, 아무리 충전을 시도해도 동일한 현상이 발생하는 문제점이 있다.
좀 더 상세하게는, 상기 온 보드 충전기는 충전설비로부터 전송된 CP 듀티(충전 가능 전류량) 신호(%)을 보고, 충전 전류를 결정하는 바, 하지만 문제의 충전설비들은 최대 출력보다 많은 충전 전류량을 CP 듀티신호로 오인출하는 경우가 발생되어, 결국 충전이 비정상적으로 종료되는 문제점이 발생하고 있다.
이러한 충전 중단 현상은 업체별 충전설비의 충전 로직이 서로 다르고, 특히 일부 충전설비 제조사의 충전설비(EVSE) 국제 표준 미준수(J1772)로 인하여 발생하는 것으로 파악되고 있다.
일례로서, A 제조사의 충전설비(EVSE)로부터 차량내 온 보드 충전기로 송신되는 충전 정보인 도 1에서 보듯이, 초기 기동 시 입력전력이 증가하여 최대 출력(예: 충전설비 용량 7[kW]) 이상) 증가할 경우, 비정상적 충전 종료 시퀀스가 발생한다.
즉, CP 듀티신호에 따른 6V PWM이 6V 직류 전압으로 변경되면서 전압 및 전류가 차단되는 비정상적 충전 종료 시퀀스가 발생하여(CP 6V PWM → 6V DC → 전압/진류 off), 에기치 않게 충전이 중단된다.
다른 예로서, B 제조사의 충전설비(EVSE)로부터 차량내 온 보드 충전기로 송신되는 충전 정보인 도 2에서 보듯이, 입력전압 및 전류, 전력이 기준치 이상 조건(예: 입력전압 230V, 입력전류 30A, 입력전력 6.9kW 조건)에서 비정상적 충전 종료 시퀀스 발생한다.
즉, 충전설비로 입력되는 입력전압 및 전류, 전력 등의 값이 기준치 이상이면, 차량내의 온 보드 충전기와 연결되는 릴레이를 오프시킴으로써, 비정상적 충전 종료 시퀀스가 발생하여, 예기치 않게 충전이 중단된다.
도 3의 순서도에서 보듯이, 종래에는 상기한 충전 시도 단계시, 충전설비(EVSE)의 제한 출력에 의한 충전 종료가 비정상 충전 종료 또는 일반 충전 종료(정상 종료) 중 하나로 이루어지되, 비정상 충전 종료시에는 그 후에 아무리 충전을 시도해도 충전이 이루어지지 않는 문제점이 있고, 이러한 문제점은 충전설비 제조사의 충전설비(EVSE) 국제 표준 미준수(J1772)로 인하여 발생하는 것으로 파악되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 업체별 전기자동차 충전 설비(EVSE, Electric Vehicle Supply Equipment)의 충전 로직이 서로 다르고, 특히 충전설비(EVSE)가 국제 표준(J1772) 미준수 제품이라 하더라도, 온 보드 충전기의 충전 출력 제한을 감소시키는 로직을 통하여, 비정상적인 충전 종료없이 전기자동차의 충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있도록 한 전기자동차의 충전 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 차량 외부의 충전설비(EVSE)와 차량내 온 보드 충전기 간의 통신을 통한 충전 시도 단계와; 온 보드 충전기에서 충전설비로부터 전송받은 충전 정보를 파악하여, 충전설비로부터의 충전출력을 받아들여 배터리에 충전을 하는 충전 단계; 상기 충전 단계가 비정상적인 충전 종료로 판정되는 경우, 재충전 여부를 파악하여 재충전을 시도하는 재충전 시도 단계와; 상기 충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력이 큰 경우, 온 보드 충전기의 충전출력을 가용출력 이하로 하향 조절하는 재충전 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 제어 방법을 제공한다.
특히, 상기 재충전 시도 단계는: 비정상적인 충전 종료 후, 일정 시간 이내에 재충전 의지를 표시하는 단계와; 충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력을 비교하여 온 보드 충전기의 충전출력 조절 여부를 결정하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 재충전 단계에서, 충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력이 작은 경우, 온 보드 충전기의 충전출력을 유지하여 정상적인 충전이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 재충전 단계에서, 충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력이 큰 경우, 온 보드 충전기의 충전출력을 3단계 이상에 걸쳐 하향 조절하되, 충전설비의 가용출력 이하 수준까지 일정하게 하향 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 전기자동차에 대한 외부 충전설비(EVSE)가 국제 표준(J1772) 미준수 제품이라 하더라도, 비정상적인 충전 중단시 전기자동차에 탑재된 온 보드 충전기가 외부 충전설비의 충전 정보를 수신하여 충전 출력 제한을 감소시키는 로직을 실행하여, 어떠한 충전설비라 하더라도 비정상적인 충전 종료없이 전기자동차의 충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 전기자동차 충전 제어 과정으로서, 충전설비의 충전 정보를 나타낸 파형도,
도 3은 종래의 전기자동차 충전 과정을 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차의 충전 제어 방법을 나타낸 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 외부 충전설비(EVSE)가 국제 표준(J1772) 미준수 제품에 해당함에 따라, 차량내 온 보드 충전기에 대하여 최대 출력보다 많은 충전 전류량에 해당하는 CP 듀티신호를 오인출하는 경우가 발생하여, 결국 충전이 비정상적으로 종료되는 문제점을 해결하고자 한 것이다.
즉, 본 발명은 비정상적인 충전 중단시 전기자동차에 탑재된 온 보드 충전기가 외부 충전설비의 충전 정보(예를 들어, 최대 출력보다 많은 충전 전류량에 해당하는 CP 듀티신호 정보)를 수신하는 경우 충전 출력 제한을 감소시키는 로직을 실행하여, 비정상적인 충전 종료없이 전기자동차의 충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 전기자동차의 충전 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 차량 외부의 충전설비(EVSE)와 차량내 온 보드 충전기 간의 통신을 통한 충전 시도 단계가 진행된다.
즉, 외부 충전설비의 충전건 커넥터를 차량내 충전포트에 체결한 후, 충전 스위치를 온시키는 등의 사용자 충전 시도가 이루어진다.
이어서, 전기자동차내에 탑재된 온 보드 충전기에서 충전설비로부터 통신을 통하여 전송받은 충전 정보를 파악한 후, 충전설비의 충전출력을 받아들여 배터리에 충전을 하는 충전 단계가 진행된다.
이때, 상기 충전설비는 통신을 통하여 최대출력 CP 듀티(충전 가능 전류량) 신호(%)를 온 보드 충전기에 전송한다.
즉, 상기 충전설비는 CP 듀티(충전 가능 전류량) 신호(%)를 통해서 충전설비가 최대로 내줄 수 있는 충전 전류량을 온 보드 충전기에 전송한다.
이때, 상기 충전 단계에서, 충전설비의 가용출력(최대로 내줄 수 있는 충전 전류량) 대비 온 보드 충전기의 충전출력(온 보드 충전기가 배터리에 대하여 충전할 수 있는 요구출력)이 작은 경우, 온 보드 충전기의 충전출력(요구출력)을 유지하면서 정상적인 충전이 이루어진다.
예를 들어, 충전설비에서 CP 듀티(충전 가능 전류량) 신호(%)에 따른 CP 6V PWM 신호를 9V PWM 듀티 신호로 변환시키며 온 보드 충전기에 대한 충전출력을 인가하고, 충전 완료후 전류 및 전압을 차단하는 정상적인 충전이 이루어진다.
반면, 상기 충전 단계가 비정상적인 충전 종료로 판정되는 경우, 예를 들어 충전설비에서 CP 듀티(충전 가능 전류량) 신호(%)에 따른 CP 6V PWM 신호를 9V PWM 듀티 신호로 변환시키며 온 보드 충전기에 대한 충전출력을 인가하고, 충전 완료후 전류 및 전압을 차단하는 정상적인 충전이 이루어지지 않은 경우로 판정되면, 재충전 여부를 파악하여 재충전을 시도하는 재충전 시도 단계가 진행된다.
보다 상세하게는, 상기 충전설비의 가용출력(최대로 내줄 수 있는 충전 전류량) 대비 온 보드 충전기의 충전출력(온 보드 충전기가 배터리에 대하여 충전할 수 있는 요구출력)이 큰 경우, 온 보드 충전기로 인가될 수 있는 충전설비의 가용출력이 모자란 상태이므로 충전설비에서 충전을 중단하는 비정상적 충전 종료 시퀀스가 발생할 수 있는 점을 방지하는 재충전 시도 단계가 진행된다.
이때, 상기 재충전 시도 단계는 비정상적인 충전 종료 후, 일정 시간 이내에 재충전 의지를 표시하는 단계와, 충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력을 비교하여 온 보드 충전기의 충전출력 조절 여부를 결정하는 단계로 이루어진다.
따라서, 비정상적인 충전 종료 후, 일정 시간내에 재충전을 시도하여 충전설비의 가용출력(최대로 내줄 수 있는 충전 전류량) 대비 온 보드 충전기의 충전출력(온 보드 충전기가 배터리에 대하여 충전할 수 있는 요구출력)이 큰 것으로 판정되면, 온 보드 충전기의 충전출력을 충전설비의 가용출력 이하로 하향 조절하는 재충전 단계가 진행된다.
바람직하게는, 상기 충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력이 큰 경우, 온 보드 충전기의 배터리에 대한 충전출력을 3단계 이상에 걸쳐 일정 수준으로 하향 조절하는 제어를 한다.
예를 들어, 충전설비에서 CP 듀티(충전 가능 전류량) 신호(%)에 따른 CP 6V PWM 신호를 온 보드 충전기에서 수신한 경우, 온 보드 충전기의 요구출력이 6.6kW이면 CP 6V PWM 신호에 맞게 온 보드 충전기는 요구출력을 6.0kW 또는 그 이하인 5.4kW로 하향 조절하는 제어를 하게 된다.
따라서, 전기자동차에서 요구하는 충전 요구출력 즉, 온 보드 충전기의 충전출력이 외부 충전설비(EVSE)의 가용출력 보다 크면, 온 보드 충전기에서 요구출력을 하향 조절하는 제어를 하여, 온 보드 충전기로 인가될 수 있는 충전설비의 가용출력이 충분한 상태가 되도록 함으로써, 기존의 비정상적인 충전 중단 문제를 해소할 수 있다.
이상과 같이, 전기자동차에 대한 외부 충전설비(EVSE)가 국제 표준(J1772) 미준수 제품에 해당하여, 외부 충전설비에서 온 보드 충전기에 대하여 최대 출력보다 많은 충전 전류량에 해당하는 CP 듀티신호를 오인출하더라도, 온 보드 충전기에서 충전 출력 제한을 감소시키는 로직을 실행하여, 어떠한 충전설비라 하더라도 비정상적인 충전 종료없이 전기자동차의 충전이 항상 원활하게 이루어질 수 있다.

Claims (4)

  1. 차량 외부의 충전설비(EVSE)와 차량내 온 보드 충전기 간의 통신을 통한 충전 시도 단계와;
    온 보드 충전기에서 충전설비로부터 전송받은 충전 정보를 파악하여, 충전설비로부터의 충전출력을 받아들여 배터리에 충전을 하는 충전 단계;
    상기 충전 단계가 비정상적인 충전 종료로 판정되는 경우, 재충전 여부를 파악하여 재충전을 시도하는 재충전 시도 단계와;
    상기 충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력이 큰 경우, 온 보드 충전기의 충전출력을 충전설비의 가용출력 이하로 하향 조절하는 재충전 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 재충전 시도 단계는:
    비정상적인 충전 종료 후, 일정 시간 이내에 재충전 의지를 표시하는 단계와;
    충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력을 비교하여 온 보드 충전기의 충전출력 조절 여부를 결정하는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 재충전 단계에서,
    충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력이 작은 경우, 온 보드 충전기의 충전출력을 유지하여 정상적인 충전이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 전기가동차의 충전 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 재충전 단계에서,
    충전설비의 가용출력 대비 온 보드 충전기의 충전출력이 큰 경우, 온 보드 충전기의 충전출력을 3단계 이상에 걸쳐 하향 조절하되, 충전설비의 가용출력 이하 수준까지 일정하게 하향 조절하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 충전 제어 방법.
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