KR20170086298A - 전기차량의 충전제어 시스템 - Google Patents

전기차량의 충전제어 시스템 Download PDF

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장영진
강형석
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현대자동차주식회사
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Abstract

전기차량의 구동전원을 공급하는 주배터리; 전기차량 전장부하에 전원을 제공하는 보조배터리; 외부전원공급장치, 상기 주배터리와 상기 보조배터리를 연결하며 내부에 마련되는 스위치의 온/오프에 따라 상기 주배터리와 상기 보조배터리의 충전을 위한 전압을 출력하는 다중형 컨버터; 상기 주배터리와 상기 보조배터리의 충전상태에 따라 상기 다중형 컨버터 내부에 마련된 스위치의 온/오프를 제어하여 상기 주배터리 또는 상기 보조배터리의 충전이 가능토록 하는 제어부;를 포함하는 전기차량의 충전제어 시스템이 소개된다.

Description

전기차량의 충전제어 시스템{CHARGING CONTROL SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 턴비가 다른 다중 변압기를 이용하여 상용전원, 주배터리와 보조배터리간에 다양한 충전전략을 세울 수 있는 전기차량의 충전제어 시스템에 관한 것이다.
하이브리드 자동차를 포함하는 전기자동차에는 차량에 동력을 제공하는 주배터리와 기존의 가솔린 자동차에 탑재되는 보조배터리를 포함하는 두 개의 배터리가 탑재된다. 일반적으로 주배터리는 고전압을 발생시키며, 보조배터리는 저전압을 발생시킨다.
종래 기술에 의한 친환경 자동차의 배터리 시스템에는 주배터리는 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)에 의하여 제어 및 관리되었으며 보조배터리는 가솔린 차량에서와 같은 방법으로 관리 되었다. 또한 종래 기술에 의한 친환경 차량의 보조배터리는 주배터리에 의하여 충전되었다.
즉, 종래 기술에 의한 전기차량의 배터리 시스템에는 주배터리와 보조 배터리가 각각 제어되었는바, 연비가 낮은 문제점이 존재하였으며, 보조 배터리의 상태는 고려되지 아니하고 차량내 전장부하의 급격한 증가에 의하여 보조배터리가 방전 및 충전되므로 보조배터리는 과방전 및 과충전 될 수 있는 문제점이 있었다.
따라서 공개특허공보 2014-0078174 "플러그인 하이브리드 차량 및 전기차량의 충전제어방법"에서는 차량 제어부의 동작을 개선함으로써 효율적인 충전이 이루어질 수 있도록 하는 다양한 방법을 제시하여 이러한 문제점을 해결하고자 하였다.
그러나, 이에 따르더라도 여전히 주배터리와 보조배터리의 제어는 별도로 이루어지는바, 제어관리 측면에서 효율적이지 못하고 여전히 이에 따른 차량의 연비감소 문제점을 해결하지 못하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 2014-0078174 A
본 발명은 턴비가 다른 다중 변압기를 이용하여 완속충전기와 저전압변환기의 통합이 가능토록 하고, 이를 통하여 간단한 제어만으로도 다양한 충전제어 전략을 확립할 수 있는 전기차량의 충전제어 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기차량의 충전제어 시스템은 전기차량의 구동전원을 공급하는 주배터리; 전기차량 전장부하에 전원을 제공하는 보조배터리; 외부전원공급장치, 상기 주배터리와 상기 보조배터리를 연결하며 내부에 마련되는 스위치의 온/오프에 따라 상기 주배터리와 상기 보조배터리의 충전을 위한 전압을 출력하는 다중형 컨버터; 상기 주배터리와 상기 보조배터리의 충전상태에 따라 상기 다중형 컨버터 내부에 마련된 스위치의 온/오프를 제어하여 상기 주배터리 또는 상기 보조배터리의 충전이 가능토록 하는 제어부;를 포함한다.
상기 외부전원공급장치와 상기 다중형 컨버터간에 연결되어 외부전원의 역률을 향상시키는 역률보상장치;를 포함한다.
상기 다중형 컨버터의 주배터리측 출력단과 상기 주배터리간에 연결되어 양방향 컨버팅이 가능하도록 마련된 제1컨버터; 및 상기 다중형 컨버터의 보조배터리측 출력단과 상기 보조배터리간에 연결되어 양방향 컨버팅이 가능하도록 마련된 제2컨버터;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 주배터리와 보조배터리의 충전상태에 따라 상기 다중형 컨버터의 외부전원측, 주배터리측과 보조배터리측 컨버터의 온/오프를 제어하고, 상기 제1컨버터와 상기 제2컨버터의 온/오프와 벅/부스트 모드를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 주배터리와 보조배터리 모두 충전이 필요한 경우 상기 다중형 컨버터의 외부전원측, 주배터리측과 보조배터리측 컨버터를 온시키고 상기 제1컨버터와 제2컨버터를 부스트 모드로 온시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 주배터리 충전이 필요한 경우 상기 다중형 컨버터의 외부전원측, 주배터리측과 보조배터리측 컨버터를 온시키고 제1컨버터는 부스트 모드로 온시키며 제2컨버터는 오프시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 외부전원공급장치의 전원공급이 없는 경우, 상기 다중형 컨버터의 외부전원측 컨버터는 오프시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 주배터리가 방전 상태가 아닌 경우, 제1컨버터는 벅모드로 온시키고 제2컨버터는 부스트 모드로 온시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 주배터리의 충전이 필요한 경우, 제1컨버터는 부스트모드로 온시키고 제2컨버터는 벅 모드로 온시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 주배터리와 보조배터리의 SOC를 감지함으로써 주배터리와 보조배터리의 충전상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중형 컨버터는, 외부전원공급장치의 전압을 상기 주배터리와 상기 보조배터리 충전을 위한 전압으로 변환시키는 다중변압기;를 포함한다.
상기 다중변압기의 코일권선계수는 하기의 수식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
N > M > K
N: 1차측 코일권선계수, M: 주배터리측 코일권선계수, K: 보조배터리측 코일권선계수
상술한 바와 같이 이용하면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 턴비가 다른 다중 변압기를 이용하여 전기차량의 완속충전기와 저전압변환기의 통합이 가능하므로 원가가 절감되고 회로구성이 단순해져 전력손실이 감소한다.
둘째, 컨버터의 동작모드 및 온오프 제어만을 통하여 주배터리와 보조배터리의 충전상태에 따른 다양한 충전전략을 세울 수 있다.
셋째, 주배터리의 충전이 어려운 상태에서 주배터리가 방전된 경우 보조배터리를 이용하여 임시적으로 주배터리 충전이 가능하므로 전기차량의 비상운전기능이 강화된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기차량의 충전제어 시스템 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기차량의 충전제어 시스템의 상세 구성도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
본 발명 실시에 따른 전기차량의 충전제어 시스템은 도1에서 도시한 바와 같이 전기차량의 구동전원을 공급하는 주배터리(10); 전기차량 전장부하에 전원을 제공하는 보조배터리(20); 외부전원공급장치, 상기 주배터리(10)와 상기 보조배터리(20)를 연결하며 내부에 마련되는 스위치의 온/오프에 따라 상기 주배터리(10)와 상기 보조배터리(20)의 충전을 위한 전압을 출력하는 다중형 컨버터(30); 상기 주배터리(10)와 상기 보조배터리(20)의 충전상태에 따라 상기 다중형 컨버터(30) 내부에 마련된 스위치의 온/오프를 제어하여 상기 주배터리(10) 또는 상기 보조배터리(20)의 충전이 가능토록 하는 제어부(40);를 포함하게 된다.
본 시스템에서 가장 핵심적인 부분은 다중형 컨버터(30)와 이를 제어하는 제어부(40)이다. 다중형 컨버터(30)는 복수레벨의 전압을 출력할 수 있는 컨버터로써 다양한 형태가 존재한다. 이러한 다양한 컨버터의 형태중에서 본 발명은 외부전원공급장치의 전압을 주배터리(10)와 보조배터리(20) 충전을 위한 전압으로 변환시키는 다중변압기(80)를 이용한 다중형 컨버터(30)를 제시하고 있다. 또한 본 발명에서 제시하고 있는 다중현 컨버터(30)는 복수레벨의 전압 출력 외에 하나의 전압 출력도 가능한바, 필요에 따라서는 일반적인 단일형 컨버터로도 활용이 가능하다.
컨버터는 입력전압을 다른 크기의 출력전압으로 변환하는 것이므로 변환효율이 매우 중요하다. 그러나 DC전압을 다른 크기의 DC전압으로 변환하는 것은 변환효율 측면에서 효율적이지 못하다. 따라서 이러한 경우 DC전압을 AC전압으로 전환하고 해당 AC전압을 변압기를 이용하여 다른 크기를 가지는 AC전압으로 변환한 후 다시 DC전압으로 전환하는 것이 전환 과정 측면에서는 복잡해질지 몰라도 효율은 크게 향상된다. 따라서 본 발명에서도 변환효율의 향상을 위하여 다중형 컨버터(30)의 구성으로 다중변압기(80)를 포함하는 구조를 제시하고 있는 것이다. 다중변압기(80)는 2차측에 사용자가 원하는 수만큼의 코일을 부착하여 다양한 크기의 전압을 얻을 수 있는 변압기를 의미하는데, 본 발명에서는 주배터리(10)와 보조배터리(20) 충전을 위한 충전전압이면 충분하므로 2차측에 2개의 코일을 구비하는 방법을 제시하고 있으며 도1에서도 이를 확인할 수 있다.
다중변압기(80)의 2차측에 코일을 마련하였다면 코일권선계수의 비율을 통하여 각 변압기 출력단의 출력전압을 결정할 수 있다. 본 발명에서의 변압기 출력전압은 주배터리(10)와 보조배터리(20) 충전전압에 해당할 것이므로 주배터리(10)측 전압이 보조배터리(20)측 전압보다 높아야 한다. 따라서 다중변압기(80)의 코일 권선계수는 하기의 수식을 만족해야 할 것이다.
N > M > K
N: 1차측 코일권선계수, M: 주배터리(10)측 코일권선계수, K: 보조배터리(20)측 코일권선계수
상기의 수식을 만족하는 다중변압기(80)가 구비되었다면 앞서 설명한 바와 같이 DC전압을 AC전압으로 변환시켜 줄 수 있는 컨버터가 필요하다. 따라서 다중형 컨버터(30) 내에서 외부전원공급장치측, 주배터리(10)측, 보조배터리(20)측에 모두 전압형태 변환을 위한 컨버터가 구비될 것이다. 또한, 이 컨버터는 추후에 다시 설명하겠지만 주배터리(10)와 보조배터리(20)간 다양한 충전전략을 세우는데 있어서 온/오프 스위치 소자로써의 역할도 하게 된다. 그러므로 위와 같은 방식으로 구성된 다중형컨버터를 이용하면 다양한 충전상태에 따라 외부전원공급장치, 주배터리(10), 보조배터리(20)간의 충전제어를 유연하게 대처할 수 있게 된다.
도1에서 도시하고 있는 바와 같이 본 발명에 따른 전기차량의 충전제어 시스템은 상기 외부전원공급장치와 상기 다중형 컨버터(30)간에 연결되어 외부전원의 역률을 향상시키는 역률보상장치(50);를 포함하고 있다. 일반적으로 전기차량에 사용되는 외부전원은 220V 또는 110V AC전원일 것이다. 따라서 AC전원의 특성상 발생하는 무효전력을 최소화하기 위하여 역률을 보상하는 역률보상장치(50)를 제공하고 있는 것이다.
또한, 역률보상장치(50)에는 일반적으로 역률보상장치(50)의 후단에 DC/DC 컨버터를 구비하여 역률보상장치(50)에 따라 변환된 DC전압을 원하는 DC전압으로 변환하도록 하는데, 본 발명에 따를 경우 역률보상장치(50)와 다중형 컨버터(30)가 연결되므로 별도로 DC/DC컨버터를 구비할 필요가 없으며, 다중형 컨버터(30) 내부에 마련되는 외부전원공급장치측 컨버터를 활용하면 될 것이다. 따라서 본 발명에 따를 경우 역률보상장치(50)에 구비되는 DC/DC 컨버터를 제거할 수 있으므로 장치의 사이즈 축소, 원가절감, 효율상승 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 본 전기차량의 충전제어 시스템에서는 도1에서 도시한 바와 같이 상기 다중형 컨버터(30)의 주배터리(10)측 출력단과 상기 주배터리(10)간에 연결되어 양방향 컨버팅이 가능하도록 마련된 제1컨버터(60); 및 상기 다중형 컨버터(30)의 보조배터리(20)측 출력단과 상기 보조배터리(20)간에 연결되어 양방향 컨버팅이 가능하도록 마련된 제2컨버터(70);를 포함하고 있다. 여기서의 제1컨버터(60)와 제2컨버터(70)는 주배터리(10)와 보조배터리(20)의 상태에 따른 다양한 형태의 충전전략에 대응할 수 있도록 마련된 장치로써 모두 양방향 즉 벅/부스트 모드로 동작이 가능하다는 특징이 있다. 즉, 주배터리(10)와 다중형 컨버터(30)간, 보조배터리(20)와 다중형 컨버터(30)간 전류흐름 제어를 다양하게 할 수 있도록 벅과 부스트 모드로 모두 동작이 가능한 컨버터를 이용하고 있는 것이다.
다중형 컨버터(30), 제1컨버터(60)와 제2컨버터(70)가 모두 마련되었다면, 각각 컨버터의 온/오프와 벅/부스트 모드를 제어하는 제어부(40)가 필요하다. 제어부(40)가 각각의 컨버터를 어떻게 온/오프 또는 벅/부스트 모드로 제어하느냐에 따라서 전기차량의 충전전략이 달라지기 때문이다. 따라서 본 발명에 따른 제어부(40)는 도1에서 도시하고 있는 바와 같이 제1컨버터(60)와 제2컨버터(70)의 온/오프와 벅/부스트 모드를 제어할 뿐만 아니라 다중형 컨버터(30)의 외부전원측, 주배터리(10)측과 보조배터리(20)측 컨버터의 온/오프도 제어한다.
제어부(40)에서 각각의 컨버터를 제어하는 방식은 앞서 살펴보았듯이 주배터리(10)와 보조배터리(20)의 충전상태에 따라 상이하다. 여기서 주배터리(10)와 보조배터리(20)의 충전상태를 어떻게 판단할 것인지에 대한 의문이 있을 수 있는데, 본 발명에서는 충전상태를 판단하는 방법으로 주배터리(10)와 보조배터리(20)의 SOC(State Of Charge)를 감지하는 방법을 제시하고 있다. SOC는 배터리의 충전상태를 판단할 수 있는 판단기준으로써 SOC가 높을수록 만충상태에 해당한다. 일반적으로 20~80% 사이의 SOC인 경우를 보통상태로 보며, 20% 이하인 경우에는 방전상태, 80% 이상인 경우에는 만충상태로 판단한다. 다만, 이 판단기준은 배터리의 상태에 따라 가변적일 수 있다.
앞서 언급한 배터리의 충전 상태뿐만 아니라, 외부전원공급장치에 의하여 차량에 전원공급이 가능한지 여부에 따라 전기차량의 충전 제어방식이 달라지기도 한다. 따라서 지금부터는 각각의 상황을 고려한 제어부(40)의 충전방식을 구체적으로 살펴보기로 하겠다.
첫 번째의 경우는 외부전원공급장치에 의하여 전기차량에 전원이 공급되는 경우로써, 주배터리(10)와 보조배터리(20) 모두 충전이 필요한 경우이다. 이 경우 본 발명의 실시에 따른 제어부(40)는 다중형 컨버터(30)의 외부전원측, 주배터리(10)측과 보조배터리(20)측 컨버터를 온시키고 제1컨버터(60)와 제2컨버터(70)를 부스트 모드로 온시킨다. 왜냐하면 이 경우에는 외부전원공급장치에 의하여 공급되는 전원을 이용하여 주배터리(10)와 보조배터리(20)를 충전시키는 것이 가장 바람직한 제어방식이기 때문이다.
즉, 외부전원공급장치에 의하여 공급되는 전원을 다중형 컨버터(30)에 입력하기 위하여 외부전원측 컨버터를 온시키며, 주배터리(10)와 보조배터리(20) 모두 충전이 필요한 경우이므로 주배터리(10)와 보조배터리(20)측 컨버터도 모두 온시키는 것이다. 또한 주배터리(10)와 보조배터리(20) 모두 충전을 하여야 하는 경우이기 때문에 주배터리(10)와 연결된 제1컨버터(60)와 보조배터리(20)에 연결된 제2컨버터(70)도 모두 온이되며 부스트모드로 동작하여 다중형컨버터에 의하여 변환된 전원이 주배터리(10)와 보조배터리(20)에 공급될 수 있도록 하는 것이다.
두 번째의 경우는, 외부전원공급장치에 의하여 전기차량에 전원이 공급되는 경우로써, 주배터리(10) 충전만이 필요한 경우이다. 이 경우 본 발명의 실시에 따른 제어부(40)는 다중형 컨버터(30)의 외부전원측, 주배터리(10)측과 보조배터리(20)측 컨버터를 온시키고 제1컨버터(60)는 부스트 모드로 온시키며 제2컨버터(70)는 오프시킨다. 왜냐하면 보조배터리(20)의 충전이 필요 없는 경우에는 보조배터리(20)측으로 전원을 공급할 필요가 없기 때문이다.
즉, 이 경우에도 외부전원공급장치에 의하여 전원이 공급되고 있으므로 상기 전원을 이용하기 위하여 다중형 컨버터(30)의 외부전원측 컨버터를 온시키며 주배터리(10)측과 보조배터리(20)측 컨버터도 모두 온제어를 수행한다. 다만, 본 케이스는 외부전원공급장치에 의하여 주배터리(10)만 충전하면 되는 상태이므로 주배터리(10)와 연결된 제1컨버터(60)는 부스트 모드로 온시키나 보조배터리(20)와 연결된 제2컨버터(70)는 불필요한 전원 공급을 차단하기 위하여 오프시키는 것이다. 따라서 보조배터리(20)측 전원공급을 차단되어 주배터리(10)에 더 많은 전원이 공급될 수 있으므로 주배터리(10)측 충전효율을 더 높일 수 있게 되는 것이다.
세 번째의 경우는, 외부전원공급장치에 의하여 전원이 공급되지 않는 경우로, 주배터리(10)와 보조배터리(20) 모두 일반적인 충전상태에 해당하는 경우이다. 전기차량에 있어서 특별한 사정이 없는 한 대부분 본 상태에 해당할 것이다. 이 경우 본 발명의 실시에 따른 제어부(40)는 다중형 컨버터(30)의 외부전원측 컨버터는 오프시키며, 주배터리(10)측과 보조배터리(20)측 컨버터만을 온시키고, 제1컨버터(60)는 벅모드로 온시키고 제2컨버터(70)는 부스트 모드로 온시킨다. 다중형 컨버터(30)의 주배터리(10)측과 보조배터리(20)측 컨버터는 특단의 사정이 없는 한 항상 온제어를 할 것이다. 왜냐하면, 일반적인 차량의 배터리 시스템에서 보조배터리(20)는 차량 시동을 가능케 하므로 보조배터리(20)가 방전되지 않도록 주배터리(10)가 온되어 있는 경우에는 항상 주배터리(10)가 보조배터리(20)에게 전원을 공급하고 있기 때문이다.
즉, 본 케이스에서 특단의 사정에 해당하는 주배터리(10)의 방전상태가 아닌 경우라면, 다중형 컨버터(30)의 주배터리(10)측과 보조배터리(20)측 컨버터는 온시켜, 항상 주배터리(10)가 보조배터리(20)가 방전되지 않도록 전원을 공급할 수 있도록 한다. 다만, 이 경우 외부전원공급장치에 의하여 전원이 공급되지 않는 경우이므로 외부전원측 컨버터를 온시킬 필요는 없다. 따라서 외부전원측 컨버터는 오프시켜 다중형 컨버터(30)에서 외부전원측 컨버터로 전원이 소비되는 것을 방지하여 전기차량 충전시스템의 효율을 높일 수 있다. 또한 이 경우, 충전 경로는 주배터리(10)에서 보조배터리(20)로 생성되므로 주배터리(10)와 연결된 제1컨버터(60)는 벅모드로 온시킬 것이며 보조배터리(20)와 연결된 제2컨버터(70)는 부스트 모드로 온시킬 것이다.
마지막으로 네 번째 경우는, 외부전원공급장치에 의하여 전원이 공급되지 않는 경우로써, 주배터리(10) 충전이 필요한 경우이다. 이러한 상황은 전기차량의 주행상황 중 비상상황이라고 볼 수 있는데, 주배터리(10)가 방전되는 경우에는 전기차량의 주행이 불가능하게 되므로 이러한 비상상황에서 일시적으로 보조배터리(20)를 이용하여 주배터리(10)를 충전할 수 있는 방법을 제시하고 있는 것이다.
이 경우 외부전원공급장치에 의한 전원공급은 없으므로 다중형 컨버터(30)의 효율 향상을 위해 다중형 컨버터(30)의 외부전원측 컨버터는 오프시키며, 주배터리(10)측과 보조배터리(20)측 컨버터는 모두 온시킨다. 또한 주배터리(10)에 연결된 제1컨버터(60)는 부스트모드로 온시키고 보조배터리(20)에 연결된 제2컨버터(70)는 벅 모드로 온시키도록 한다. 이를 통하여 보조배터리(20)의 전원이 주배터리(10)로 공급되게 되는바 주배터리(10)가 방전된 상황에서도 일시적으로 보조배터리(20)에 의하여 충전이 될 수 있게 된다.
일반적으로 보조배터리(20)의 전원은 주배터리(10)의 전원과 다르므로 보조배터리(20)를 이용하여 주배터리(10)를 충전하기 위해서는 적절한 전압변환이 필요한데, 이는 앞서 언급한 바와 같이 다중형 컨버터(30) 내에 마련되는 다중변압기(80)를 통하여 가능하며, 그 구체적인 제어방법은 다중형 변압기의 주배터리(10)측 코일권선계수와 보조배터리(20)측 코일권선계수를 조절하는 것일 것이다.
도 2에서 본 발명의 실시를 위한 구체적인 회로도가 도시되어 있다. 도 1과는 달리 도 2에서는 다중형 컨버터(30), 역률보상장치(50), 제1컨버터(60), 제2컨버터(70)의 내부 회로 구조를 구체적으로 도시하였다. 도 2에 도시되어 있는 회로는 본 발명의 실시를 위한 일례로써 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 스위치 소자를 가지는 회로로 구성되어 있으나 실제 본 발명의 실시는 도 2의 회로에 국한되지 않는다. 제어부(40)의 신호에 따라 각 장치의 온/오프를 제어할 수 있기만 하면 어떠한 형태로 회로가 구성되어도 무방하여 IGBT 스위치 소자뿐만이 아니라 MOS, BJT, 다이오드 등 다양한 소자를 이용할 수도 있다.
따라서 본 제어를 통하여 주배터리(10)가 방전된 상태에서도 보조배터리(20)에 의하여 일시적으로 주배터리(10)가 충전될 수 있는바, 전기차량 주배터리(10)를 충전시킬 수 있는 충전소까지 움직일 수 있는 동력을 확보할 수 있게 되어, 전기차량의 비상운전기능을 강건화 할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 주배터리 20: 보조배터리
30: 다중형 컨버터 40: 제어부
50: 역률보상장치 60: 제1컨버터
70: 제2컨버터 80: 다중변압기

Claims (12)

  1. 전기차량의 구동전원을 공급하는 주배터리;
    전기차량 전장부하에 전원을 제공하는 보조배터리;
    외부전원공급장치, 상기 주배터리와 상기 보조배터리를 연결하며 내부에 마련되는 스위치의 온/오프에 따라 상기 주배터리와 상기 보조배터리의 충전을 위한 전압을 출력하는 다중형 컨버터;
    상기 주배터리와 상기 보조배터리의 충전상태에 따라 상기 다중형 컨버터 내부에 마련된 스위치의 온/오프를 제어하여 상기 주배터리 또는 상기 보조배터리의 충전이 가능토록 하는 제어부;를 포함하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부전원공급장치와 상기 다중형 컨버터간에 연결되어 외부전원의 역률을 향상시키는 역률보상장치;를 포함하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중형 컨버터의 주배터리측 출력단과 상기 주배터리간에 연결되어 양방향 컨버팅이 가능하도록 마련된 제1컨버터; 및
    상기 다중형 컨버터의 보조배터리측 출력단과 상기 보조배터리간에 연결되어 양방향 컨버팅이 가능하도록 마련된 제2컨버터;를 포함하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주배터리와 보조배터리의 충전상태에 따라 상기 다중형 컨버터의 외부전원측, 주배터리측과 보조배터리측 컨버터의 온/오프를 제어하고, 상기 제1컨버터와 상기 제2컨버터의 온/오프와 벅/부스트 모드를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주배터리와 보조배터리 모두 충전이 필요한 경우 상기 다중형 컨버터의 외부전원측, 주배터리측과 보조배터리측 컨버터를 온시키고 상기 제1컨버터와 제2컨버터를 부스트 모드로 온시키는 것을 특징으로 하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주배터리 충전이 필요한 경우 상기 다중형 컨버터의 외부전원측, 주배터리측과 보조배터리측 컨버터를 온시키고 제1컨버터는 부스트 모드로 온시키며 제2컨버터는 오프시키는 것을 특징으로 하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    외부전원공급장치의 전원공급이 없는 경우, 상기 다중형 컨버터의 외부전원측 컨버터는 오프시키는 것을 특징으로 하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주배터리가 방전상태가 아닌 경우, 제1컨버터는 벅모드로 온시키고 제2컨버터는 부스트 모드로 온시키는 것을 특징으로 하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주배터리의 충전이 필요한 경우, 제1컨버터는 부스트모드로 온시키고 제2컨버터는 벅 모드로 온시키는 것을 특징으로 하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    주배터리와 보조배터리의 SOC를 감지함으로써 주배터리와 보조배터리의 충전상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중형 컨버터는,
    외부전원공급장치의 전압을 상기 주배터리와 상기 보조배터리 충전을 위한 전압으로 변환시키는 다중변압기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 충전제어 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중변압기의 코일권선계수는 하기의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 충전제어 시스템.
    N > M > K
    N: 1차측 코일권선계수, M: 주배터리측 코일권선계수, K: 보조배터리측 코일권선계수
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