KR20190030012A - 친환경 자동차 및 그를 위한 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부 충전기로부터 충전 커넥터를 통해 유선으로 배터리를 충전할 수 있는 친환경 차량 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 특정 충전 방식에 대응되는 충전기의 효율을 향상시켜 높은 충전 효율을 갖는 친환경 차량 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 전력을 이용한 충전을 수행하는 차량의 충전 제어 방법은, 특정 방식에 따른 충전이 개시되는 경우, 냉매 순환 수단을 상시 가동하는 단계; 상기 냉매 순환 수단에 의해 순환되는 냉매의 열을 방출하는 방열 수단의 온도 정보를 획득하는 단계; 및 상기 온도 정보에 따라 라디에이터 팬을 소정 시간 동안 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

친환경 자동차 및 그를 위한 제어 방법{ECO-FRIENDLY VEHICLE AND METHOD OF CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 외부 충전기로부터 충전 커넥터를 통해 유선으로 배터리를 충전할 수 있는 친환경 차량 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 특정 충전 방식에 대응되는 충전기의 효율을 향상시켜 높은 충전 효율을 갖는 친환경 차량 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 친환경 자동차로 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)가 많은 주목을 받고 있다.
하이브리드 자동차란 일반적으로 두 가지 동력원을 함께 사용하는 차를 말하며, 두 가지 동력원은 주로 엔진과 전기모터가 된다. 이러한 하이브리드 자동차는 내연기관만을 구비한 차량에 비해 연비가 우수하고 동력성능이 뛰어날 뿐만 아니라 배기가스 저감에도 유리하기 때문에 최근 많은 개발이 이루어지고 있다.
이러한 하이브리드 자동차 중에도 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV)는 플러그를 연결하여 외부 전력으로 전기 모터를 구동할 배터리를 충전할 수 있다.
한편, 다른 형태의 친환경 자동차로 전기차(EV: Electric Vehicle) 또한 많은 주목을 받고 있다. 전기차는 일반적으로 전기 모터만을 이용하여 구동되기 때문에 전기 모터를 구동하기 위한 배터리의 충전이 필수적이다.
이와 같이 외부 충전기를 이용하여 유선 충전을 수행하는 EV 혹은 PHEV를 "플러그인 차량" 또는 "커넥터 충전식 차량"이라 칭할 수 있다.
도 1은 일반적인 차량의 유선 충전 시스템 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1에서는 전기차(EV, 또는 플러그인 전기차:PEV)의 충전 시스템을 기준으로 설명하였으나, 화석 연료로 구동되는 엔진과 관련된 부분을 제외하면 도 1의 충전 시스템은 PHEV에도 유사하게 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 전기차의 충전 시스템(100)은, 급속 충전을 제어하는 PLC(Power Line Communication)/EVCC(Electric Vehicle Communication Controller) 제어기(110), 완속 충전을 제어하는 온보드 충전기(OBC: On-Board Charger, 120), 배터리 관리 제어기(BMS: Battery Management System, 130), 배터리(140) 및 충전 커넥터 감지 센서(150)를 포함할 수 있다.
EVCC 제어기(110), OBC(120) 및 BMS(130)는 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 서로 연결될 수 있다. 또한, 충전 시스템(100)은 충전기(EVSE: electric vehicle supply equipment, 200)와 충전 커넥터를 통해 연결될 수 있다. 충전기(200)는 펄스폭 변조(PWM) 신호를 제어 파일럿(C/P) 라인을 통해 차량으로 전송하는데, 이러한 PWM 신호의 듀티 비율(즉, 펄스 폭의 H 신호와 L 신호의 비율)을 통하여 차량은 완속 충전인지 급속 충전인지 여부를 판단하게 된다.
또한, 충전 커넥터 감지 센서(150)는 근접 감지(Proximity Detection) 방식으로 충전 커넥터가 차량의 충전 인렛에 체결되었는지 여부를 감지할 수 있다.
BMS(130)는 EVCC 제어기(110) 및 OBC(120)와의 CAN 통신을 통해 충전 상태에 대한 정보를 획득할 수 있으며, 차량 전원 상태를 모니터링할 수 있다.
그런데, 친환경 차량에서 완속 충전이 수행될 때, 상황에 따라 OBC(120)의 출력단에서 출력되는 전력이 모두 배터리(140)의 충전에 사용되는 것은 아니다. 예컨대, 클러스터나 오디오 시스템 등의 전장 부하가 동작하는 경우, OBC(120)의 출력단에서 출력되는 전력 중 일부는 전력 변환기(LDC: Low DC-DC Converter, 미도시)로 입력되어 12V로 변환된 후 전장 부하에 공급된다.
따라서, 완속 충전의 효율은 아래 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, OBC 자체의 효율은 (OBC 출력파워/ OBC 입력파워)이므로, 완속 충전 효율은 아래 수학식 2와 같이 다시 정리될 수 있다.
Figure pat00002
따라서, OBC 자체효율이 증가하면 완속충전효율이 상승하게 된다. 그런데, OBC 자체효율은 온도에 영향을 받는다. 온도와 효율의 관계의 일례가 아래 표 1에 나타나 있다.
Figure pat00003
표 1을 참조하면, OBC의 온도가 상승할수록 효율이 낮아짐을 알 수 있다.
지금까지의 설명을 정리하면, 완속충전 효율은 OBC의 자체효율에 비례하나, OBC의 온도가 상승함에 따라 떨어짐을 알 수 있다. OBC는 충전이 진행됨에 따라 온도가 상승하나, 도 2에 도시된 바와 같은 냉각 시스템의 동작에 의해 냉각될 수 있다.
도 2는 일반적인 친환경 차량의 냉각 시스템 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 냉각 시스템은 냉각수를 보관하는 리저버 탱크(210), 냉각수를 냉각 유로(260)를 따라 순환시키는 전기워터펌프(EWP: Electric Water Pump, 220), 전자식 파워 제어기(EPCU: Electronic Power Control Unit, 230), 온보드 충전기(OBC, 120), 전기 모터(240) 및 냉각수를 냉각시키는 라디에이터 팬(250)을 포함할 수 있다. EPCU(230)는 전자 제어기(ECU)의 일종으로, 배터리 관리 시스템(BMS), 전기 모터(240)를 제어하는 모터 제어기(MCU), 앞서 언급된 제어기들을 제어하는 상위 제어기인 하이브리드 제어기(HCU) 등이 이에 해당할 수 있다.
도 2에 냉각 시스템은 예시적인 것으로, 실제 차량은 이보다 적거나 많은 구성요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 2에서는 고전압 배터리를 포함한 일부 고전압 계통의 도시가 생략되었다. 또한, 냉각수가 흐르는 방향을 따라 각 구성 요소가 배치되는 순서가 변경될 수도 있음은 물론이다.
일반적인 친환경 차량에서는 OBC(120) 내부와 EPCU(230) 내부에 각각 온도 센서가 구비된다. OBC(120) 내부의 온도 센서는 파워소자의 과온을 보호하기 위함이며, EPCU(230) 내부에는 신속한 열 방출을 위해 구비되는 히트 싱크의 온도 측정이 가능하도록 온도 센서가 구비된다. EPCU(230) 내부의 온도 센서를 통해 수온 센싱 및 인버터 파워 모듈의 온도 센싱이 수행될 수 있다.
이하에서는 상술한 냉각 시스템의 동작 방법을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 일반적인 친환경 차량에서 온도에 따라 냉각 시스템이 동작하는 형태의 일례를 나타낸다.
완속 충전이 수행되는 경우, OBC(120)의 온도에 따라 EWP(220) 및 라디에이터 팬(250)이 동작한다. 이때, EWP(220) 및 라디에이터 팬(250)은 각각 온도에 따른 동작 시작 조건과 동작 정지 조건이 설정된다.
예컨대, EWP(220)는 OBC(120)의 온도가 50℃ 이상인 경우 동작하고, OBC(120)의 온도가 46℃ 이하가 되면 동작을 멈춘다. 또한, 라디에이터 팬(250)은 OBC(120)의 온도가 55℃ 이상인 경우 동작하고, OBC(120)의 온도가 51℃ 이하가 되면 동작을 멈춘다. 따라서, EWP(220)의 동작 상태는 OBC(120)의 온도에 따라 세 가지 구간으로 구분될 수 있다.
도 3을 참조하면, 먼저 완속충전 동작에 따라 OBC(120)의 온도는 50℃가 될 때까지 선형적으로 상승한다. 이러한 구간은 상대적으로 낮은 온도에서 먼저 동작을 시작하는 EWP(220)조차 동작하지 않는 "EWP Off 구간"이라 칭할 수 있다.
이후 OBC(120)의 온도가 50℃에 도달하면 EWP(220)가 동작하여 OBC(120)가 냉각되고, 46℃에 도달하면 다시 EWP(220)가 꺼짐을 반복하게 된다. 이러한 구간은 EWP(220)가 On/Off를 반복하므로 "EWP On/Off 구간"이라 칭할 수 있다.
한편, EWP(220)의 On/Off 동작이 계속되면 냉각수온이 상승하게 되고, 그에 따라 히트싱크의 온도도 상승하며, EWP(220)만을 이용한 냉각 효과가 감소되어 OBC(120)의 온도가 46℃ 미만으로 온도 떨어지지 않게 되는 구간이 온다. 즉, 이러한 구간에서는 EWP(220)가 오프되지 않고 상시 동작함에 따라 온도가 서서히 올라가며 포화되어, "EWP 상시 on 구간"이라 칭할 수 있다.
다만, 도 3에 도시된 바와 같이 일반적으로 OBC의 완속 충전 동작만으로는 라디에이터 팬(250)이 가동될 온도까지 OBC의 온도가 상승하지 않기 때문에 EWP의 동작만으로도 OBC의 온도는 서서히 포화될 만큼 냉각될 수 있다. 그러나, OBC(120)의 온도가 고온에서 포화되면 OBC(120)의 효율이 상시 낮은 상태에서 동작하게 된다. 따라서, OBC의 효율 증대를 위한 효율적인 냉각 방법이 요구된다.
본 발명은 외부 전력을 이용해 배터리를 충전함에 있어서 보다 효율적으로 충전을 수행할 수 있는 방법 및 그를 수행하기 위한 친환경 차량을 제공하기 위한 것이다.
특히, 본 발명은 특정 충전 방식에 따른 충전을 수행하는 충전기의 효율 저하를 최소화할 수 있는 친환경 차량 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 전력을 이용한 충전을 수행하는 차량의 충전 제어 방법은, 특정 방식에 따른 충전이 개시되는 경우, 냉매 순환 수단을 상시 가동하는 단계; 상기 냉매 순환 수단에 의해 순환되는 냉매의 열을 방출하는 방열 수단의 온도 정보를 획득하는 단계; 및 상기 온도 정보에 따라 라디에이터 팬을 소정 시간 동안 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 전력을 이용한 충전을 수행하는 차량은, 상기 외부 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 충전기; 상기 충전기에서 특정 방식에 따른 충전이 개시되는 경우, 상시 가동되는 냉매 순환 수단; 상기 냉매 순환 수단에 의해 순환되는 냉매의 열을 방출하는 방열 수단; 및 상기 방열 수단의 온도에 따라 소정 시간 동안 동작하는 라디에이터 팬을 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 자동차는 보다 효율적으로 외부 전력을 이용한 배터리 충전을 수행할 수 있다.
특히, 온보드 충전기를 적극적으로 냉각하여 온보드 충전기의 자체 효율을 높여 충전이 수행되므로 보다 높은 충전 효율이 달성될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 차량의 충전 시스템 구조의 일례를 나타낸다.
도 2는 일반적인 친환경 차량의 냉각 시스템 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 일반적인 친환경 차량에서 온도에 따라 냉각 시스템이 동작하는 형태의 일례를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프의 상시 가동에 의한 효과를, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프와 라디에이터 팬을 함께 가동한 경우의 효과를 각각 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 중 냉각 제어 방법의 일례를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
전술된 바와 같이, OBC의 온도가 상승하면 OBC의 자체 효율이 나빠지고, 그에 따라 완속충전의 효율이 나빠지게 된다. 따라서, OBC가 보다 효율적으로 냉각될 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 기존에 동작하지 않던 라디에이터 팬을 보다 적극적으로 OBC 냉각에 개입시켜 OBC의 충전 효율을 높일 것을 제안한다.
본 실시예의 일 양상에 의하면, 기존의 EWP의 동작 상태에 따른 세 구간들에 대한 동작을 달리하여, 세 구간 모두에 대하여 OBC나 히트싱크의 온도와 관계 없이 EWP가 상시 동작하도록 할 수 있다. 또한, EWP 상시 on 구간에서 특정 부분의 온도가 일정 값에 도달할 경우 라디에이터 팬이 함께 (일정 시간 또는 소정 온도로 하락할 때까지) 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 히트싱크 온도가 39℃가 될 경우, 라디에이터 팬이 560RPM으로 15분간 동작하도록 할 수 있다.
이러한 동작 상태를 표로 정리하면 아래 표 2와 같다.
완속충전 중 냉각제어방식
기존 동작 본 실시예
EWP Off 구간 EWP 상시 On
EWP On/Off 구간
EWP 상시 On 구간 EWP On + 라디에이터 팬 동작
( 히트싱크 일정온도 이상시 )
이때, 라디에이터 팬의 동작 속도와 동작 시간은 EWP 및 라디에이터 팬의 동작으로 인한 소모 전력을 고려하여 설정되는 것이 바람직하다. 즉, EWP 및 라디에이터 팬은 전장부하로 볼 수 있으며, 이는 OBC 출력단의 관점에서 배터리 충전에 사용되는 것이 아닌, LDC 입력파워로 손실되는 전력으로 볼 수 있다. 결국, LDC 입력파워의 증대는 배터리 입력파워의 감소로 이어지므로, EWP 및 라디에이터 팬의 동작은 완속충전 효율의 감소 요인이 되는 것이다.
따라서, OBC의 온도저감에 따른 OBC의 자체 효율 상승으로 인한 에너지 이득이, EWP와 라디에이터 팬을 구동함에 따라 소모되는 에너지보다 크도록 라디에이터 팬의 동작 속도와 동작 시간이 결정되어야 한다.
이하의 기재에서는 도 2와 같은 구조의 냉각 시스템에서 상시 EWP를 가동하되, 라디에이터 팬은 히트싱크의 온도가 39도 이상인 경우에서 가동되는 상황을 가정한다. 또한, EWP는 1000RPM 으로 동작시 약 2.6[W], 라디에이터 팬은 560RPM 으로 동작시 약 16.56[W]의 소비 전력을 각각 갖는 것을 가정한다.
상술한 가정을 바탕으로 수행된 실험 결과가 도 4 및 도 5에 도시된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프의 상시 가동에 의한 효과를, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프와 라디에이터 팬을 함께 가동한 경우의 효과를 각각 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 기존 제어에서는 충전 시작 후 OBC의 온도가 50도를 넘은 경우 비로소 EWP가 동작하여 50도까지 상승하기를 반복하나, EWP가 상시 가동되는 경우 46도 부근에서 온도 상승이 포화상태가 됨을 알 수 있다.
다음으로, 도 5에서는 이미 기존 제어에 따른 EWP 상시 on 구간에 진입한 경우를 가정한다. 도 5를 참조하면, 기존 제어와 본 실시예에 따른 제어 모두 EWP는 가동되고 있으나, 기존 제어에서는 OBC 온도가 55도를 초과하지 않는 한 라디에이터 팬이 켜지지 않는다. 따라서, 기존 제어에 의하면 OBC 온도가 47도 부근에서 유지되나, 본 실시예에 따른 제어에서는 히트싱크 온도가 39도에 도달할 때마다 일정 시간동안 라디에이터 팬이 동작하므로 최저 40도까지 OBC 온도가 떨어짐을 알 수 있다.
상술한 도 4 및 도 5의 결과를 정리하면 아래 표 3과 같다.
충전중 냉각제어방식 OBC
평균온도
[℃]
OBC
평균효율
[%]
OBC
에너지이득
[J]
EWP /Rad
구동에너지[J]
Total
이득
[J]
도 4 기존 EWP Off, On/Off 구간 46.8 95.23 +18.70 -15.45 3.25
실시예 EWP 상시 On
42.1 95.27
(+0.04)
도 5 기존 EWP 상시 On 구간
46.6 95.23
실시예 EWP On + Rad Fan
43.7 95.26
(+0.03)
표 3을 참조하면, EWP를 상시 가동하는 경우 OBC의 온도가 평균 4.7℃ 가량 감소하여, OBC의 평균 효율이 0.04% 증가함을 알 수 있다. 또한, 라디에이터 팬까지 동작시킬 경우 그렇지 않은 경우 대비 OBC의 온도가 평균 2.9℃ 가량 감소하여, OBC의 평균 효율이 0.03% 증가함을 알 수 있다.
이러한 제어를 통한 OBC의 자체 효율 향상에 따른 에너지 이득은 18.70[J] 이었으며, EWP와 라디에이터 팬을 구동하는데 소모된 에너지는 15.45[J]이었다. 따라서, 총 에너지 이득은 3.25[J]이 되며, 실험 구간에서만 완속충전효율이 약 0.01% 상승한 것으로 나타났다.
결국, EWP와 라디에이터 팬을 동작시킴에 따른 에너지 손실은 발생하나, OBC 효율 향상분이 손실을 상회하므로 전체적으로 충전 효율이 상승하는 효과를 볼 수 있다.
전술한 충전 중 냉각 제어 과정을 순서도로 정리하면 도 6과 같다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 중 냉각 제어 방법의 일례를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 완속 충전이 시작됨에 따라, EWP의 상시 가동이 시작된다(S610). 이후 히트 싱크의 온도가 기 설정된 기준 온도보다 높은 경우(S620), 라디에이터 팬이 소정 시간 동안 동작하게 된다(S630).
EWP 상시 동작 및 온도 확인에 따른 라디에이터 팬의 동작은 충전이 종료될 때까지 반복적으로 수행될 수 있으며(S640), 충전이 종료되면 EWP 및 라디에이터 팬의 동작도 종료될 수 있다(S650).
여기서, 라디에이터 팬이 동작을 시작하는 히트 싱크의 기준 온도는 기존 제어에 따른 EWP 상시 on 구간 진입시에 해당하는 히트 싱크의 온도로 설정될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 라디에이터 팬의 동작 시간 또한 냉각으로 인한 OBC의 온도 하락에 따른 효율 상승분과 라디에이터 팬의 소모 전력을 고려하여 설정될 수 있다.
아울러, 상술한 제어 과정에서 라디에이터 팬은 쿨링팬 제어기에 의해 제어될 수 있으며, 이를 위해 쿨링팬 제어기는 EPCU와 연결되어 EPCU의 제어에 따라 쿨링팬을 제어할 수 있다. EPCU에서 쿨링팬 제어기를 제어하는 경우, EPCU는 OBC로부터 충전 개시/종료에 대한 정보를 획득하며, 히트 싱크의 온도 센서로부터 히트 싱크 온도 정보를 획득할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 외부 전력을 이용한 충전을 수행하는 차량의 충전 제어 방법에 있어서,
    특정 방식에 따른 충전이 개시되는 경우, 냉매 순환 수단을 상시 가동하는 단계;
    상기 냉매 순환 수단에 의해 순환되는 냉매의 열을 방출하는 방열 수단의 온도 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 온도 정보에 따라 라디에이터 팬을 소정 시간 동안 동작시키는 단계를 포함하는, 차량의 충전 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 냉매 순환 수단은 상기 충전을 수행하는 충전기의 온도나 상기 방열 수단의 온도와 무관하게 상기 충전이 수행되는 동안 가동되는, 차량의 충전 제어 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 냉매 순환 수단 및 상기 라디에이터 팬은 상기 충전이 종료되면 동작이 종료되는, 차량의 충전 제어 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 동작시키는 단계는,
    상기 온도 정보가 지시하는 온도가 기 설정된 임계 온도를 초과할 경우 수행되는, 차량의 충전 제어 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 기 설정된 임계 온도 및 상기 소정 시간 중 적어도 하나는,
    상기 충전을 수행하는 충전기의 온도 하락에 의한 효율 향상과, 상기 라디에이터 팬의 구동에 의해 소모되는 전력을 고려하여 결정되는, 차량의 충전 제어 방법.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 충전기는 온보드 충전기(OBC)를 포함하고,
    상기 특정 방식에 따른 충전은 완속 충전을 포함하는, 차량의 충전 제어 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 냉매는 냉각수를 포함하고,
    상기 냉매 순환 수단은 전기 워터 펌프(EWP)를 포함하며,
    상기 방열 수단은 전자식 파워 제어기(EPCU)의 히트 싱크를 포함하는, 차량의 충전 제어 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 따른 차량의 충전 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  9. 외부 전력을 이용한 충전을 수행하는 차량에 있어서,
    상기 외부 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 충전기;
    상기 충전기에서 특정 방식에 따른 충전이 개시되는 경우, 상시 가동되는 냉매 순환 수단;
    상기 냉매 순환 수단에 의해 순환되는 냉매의 열을 방출하는 방열 수단; 및
    상기 방열 수단의 온도에 따라 소정 시간 동안 동작하는 라디에이터 팬을 포함하는, 차량.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 냉매 순환 수단은 상기 충전기의 온도나 상기 방열 수단의 온도와 무관하게 상기 충전이 수행되는 동안 가동되는, 차량.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 냉매 순환 수단 및 상기 라디에이터 팬은 상기 충전이 종료되면 동작이 종료되는, 차량.
  12. 제9 항에 있어서,
    라디에이터 팬은,
    상기 방열 수단의 온도가 기 설정된 임계 온도를 초과할 경우 수행되는, 차량.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 기 설정된 임계 온도 및 상기 소정 시간 중 적어도 하나는,
    상기 충전기의 온도 하락에 의한 효율 향상과, 상기 라디에이터 팬의 구동에 의해 소모되는 전력을 고려하여 결정되는, 차량.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 충전기는 온보드 충전기(OBC)를 포함하고,
    상기 특정 방식에 따른 충전은 완속 충전을 포함하는, 차량.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 냉매는 냉각수를 포함하고,
    상기 냉매 순환 수단은 전기 워터 펌프(EWP)를 포함하며,
    상기 방열 수단은 전자식 파워 제어기(EPCU)의 히트 싱크를 포함하는, 차량.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230014429A (ko) * 2021-07-21 2023-01-30 남부산전 주식회사 가로등형 전기 차량 충전 장치 및 그의 구동 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008253098A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Toyota Motor Corp 冷却システムおよびそれを備える車両
JP2009038958A (ja) * 2007-07-10 2009-02-19 Toyota Motor Corp 車両の制御装置および制御方法
KR20160069848A (ko) * 2014-12-09 2016-06-17 현대자동차주식회사 전기자동차용 냉각 시스템 및 그 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008253098A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Toyota Motor Corp 冷却システムおよびそれを備える車両
JP2009038958A (ja) * 2007-07-10 2009-02-19 Toyota Motor Corp 車両の制御装置および制御方法
KR20160069848A (ko) * 2014-12-09 2016-06-17 현대자동차주식회사 전기자동차용 냉각 시스템 및 그 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230014429A (ko) * 2021-07-21 2023-01-30 남부산전 주식회사 가로등형 전기 차량 충전 장치 및 그의 구동 방법

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