KR20210005754A - 사륜 구동 차량 - Google Patents

사륜 구동 차량 Download PDF

Info

Publication number
KR20210005754A
KR20210005754A KR1020190080345A KR20190080345A KR20210005754A KR 20210005754 A KR20210005754 A KR 20210005754A KR 1020190080345 A KR1020190080345 A KR 1020190080345A KR 20190080345 A KR20190080345 A KR 20190080345A KR 20210005754 A KR20210005754 A KR 20210005754A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
input
output port
battery
power
switching
Prior art date
Application number
KR1020190080345A
Other languages
English (en)
Inventor
윤한신
이호중
김혜승
전준영
성원용
이동준
장영진
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020190080345A priority Critical patent/KR20210005754A/ko
Priority to US16/693,768 priority patent/US11135927B2/en
Priority to EP19212319.8A priority patent/EP3760473A1/en
Priority to CN201911219526.8A priority patent/CN112172509B/zh
Publication of KR20210005754A publication Critical patent/KR20210005754A/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods 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
    • B60L53/24Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/356Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having fluid or electric motor, for driving one or more wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/52Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by DC-motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods 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 the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14Conductive energy transfer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53Batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L55/00Arrangements for supplying energy stored within a vehicle to a power network, i.e. vehicle-to-grid [V2G] arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1446Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle in response to parameters of a vehicle
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1469Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
    • H02J7/1492Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by means of controlling devices between the generator output and the battery
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/10DC to DC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/10DC to DC converters
    • B60L2210/14Boost converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/30AC to DC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/40DC to AC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40Electrical machine applications
    • B60L2220/42Electrical machine applications with use of more than one motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40Electrical machine applications
    • B60L2220/46Wheel motors, i.e. motor connected to only one wheel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547Voltage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2260/00Operating Modes
    • B60L2260/20Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/28Four wheel or all wheel drive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/82Four wheel drive systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion 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
    • H02M3/145Conversion 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
    • H02M3/155Conversion 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
    • H02M3/156Conversion 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
    • H02M3/158Conversion 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles
    • YGENERAL 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
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS 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
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Landscapes

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

Abstract

주 구동륜 및 보조 구동륜; 상기 주 구동륜에 동력을 제공하는 제1 구동모터; 상기 보조 구동륜에 동력을 제공하는 제2 구동모터; 전기 에너지를 저장하는 배터리; 상기 배터리에 저장된 전기 에너지를 변환하여 상기 제1 구동모터로 제공하는 인버터; 차량 외부로부터 공급되는 전력을 변환하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전력을 생성하며, 상기 배터리에 저장된 전기 에너지를 변환하여 상기 제2 구동 모터로 제공하는 양방향 전력 변환 장치를 포함하는 사륜 구동 차량이 개시된다.

Description

사륜 구동 차량{FOUR WHEEL DRIVE VEHICLE}
본 발명은 사륜 구동 차량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주 구동륜과 보조 구동륜에 각각 동력을 공급하는 복수의 구동모터에 배터리 저장 에너지를 변환하여 공급하기 위한 복수의 전력 변환 장치 중 일부를 배터리 충전기로 대체함으로써 시스템을 단순화 시킬 수 있는 사륜 구동 차량에 관한 것이다.
일반적으로 사륜 구동 차량은 차량의 전륜 및 후륜 모두에 구동력을 제공하여 주행하는 차량으로, 특히 AWD(All Wheel Drive)라 불리는 차량은 항상 네 개의 휠에 구동력을 전달하되 각 휠의 접지력과 회전수를 감안하여 각 휠에 구동력을 적절히 배분함으로써 휠의 접지력을 최적화하여 안정적인 주행을 가능하게 하는 차량이다.
최근 전기 에너지를 기계적인 회전 에너지로 변환하는 구동모터를 적용하는 친환경 차량(특히, 전기 차량)의 경우, 전륜과 후륜 중 하나를 주 구동륜으로 사용하고 나머지 하나를 보조 구동륜으로 사용하는 시스템이 적용되고 있다. 이 경우 주 구동륜과 보조 구동륜에 각각 전기 에너지를 회전 에너지로 변환하여 동력을 제공하는 구동모터가 구비되고 구동모터 마다 배터리에 저장된 직류 에너지를 변환하여 구동모터로 공급하는 인버터가 구비되어야 한다. 또한, 전기 차량의 경우 외부의 충전 설비로부터 구동모터에 제공되는 전기 에너지를 저장하는 배터리를 충전하기 위한 탑재형 충전기(On Board Charger: OBC)가 구비되어야 한다.
이와 같이, 사륜 구동, 특히 AWD 시스템을 구비한 전기 차량은 다수의 구동모터와 인버터 및 충전기까지 구비하여야 하므로 시스템이 복잡해지고 이에 따라 차량의 단가가 크게 상승하게 되는 문제가 발생한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1716238 B1 KR 10-2016-0070976 A
이에 본 발명은, 사륜 구동 시스템 내 구비되는 각 요소들 중 일부의 기능을 다중화 함으로써 시스템 구조를 단순화 시킬 수 있는 전기 사륜 구동 차량을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
주 구동륜 및 보조 구동륜;
상기 주 구동륜에 동력을 제공하는 제1 구동모터;
상기 보조 구동륜에 동력을 제공하는 제2 구동모터;
전기 에너지를 저장하는 배터리;
상기 배터리에 저장된 전기 에너지를 변환하여 상기 제1 구동모터로 제공하는 인버터;
차량 외부로부터 공급되는 전력을 변환하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전력을 생성하며, 상기 배터리에 저장된 전기 에너지를 변환하여 상기 제2 구동 모터로 제공하는 양방향 전력 변환 장치;
를 포함하는 사륜 구동 차량을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 구동모터는 상기 제1 구동모터 보다 작은 정격 출력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 양방향 전력 변환 장치와 외부의 충전 전력을 공급 받는 충전 인렛 사이에 연결된 제1 스위칭 수단 및 상기 양방향 전력 변환 장치와 상기 제2 구동 모터 사이에 연결된 제2 스위칭 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충전 인렛을 통해 외부 충전 전력이 인가되거나 상기 배터리의 전력을 상기 충전 인렛을 통해 외부로 출력하는 경우 상기 제1 스위칭 수단은 단락되고 상기 제2 스위칭 수단은 개방되며, 상기 사륜 구동 차량이 주행 중인 경우 상기 제1 스위칭 수단은 개방되고 상기 제2 스위칭 수단은 단락될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 양방향 전력 변환 장치는, 외부의 충전 전력을 공급 받는 충전 인렛 및 상기 제2 구동모터에 연결되는 양방향 역률 보정 회로 및 상기 양방향 역률 보정 회로와 상기 배터리 사이에 연결된 양방향 직류-직류 컨버터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 양방향 역률 보정 회로는, 상기 충전 인렛 및 상기 제2 구동모터에 선택적으로 연결되는 제1 입출력 포트; 상기 양방향 직류-직류 컨버터에 연결되는 제2 입출력 포트; 상기 제1 입출력 포트의 각 단자에 연결된 복수의 부스트 인덕터를 갖는 부스트 인덕터 회로; 및 상기 부스트 인덕터 회로와 연결된 복수의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 입출력 포트는 3개의 단자를 가지며, 상기 복수의 부스트 인덕터는 상기 제1 입출력 포트의 3개의 단자에 각각 연결된 제1 부스트 인덕터, 제2 부스트 인덕터 및 제3 부스트 인덕터를 포함하며, 상기 제2 입출력 포트는 두 개의 단자를 가지며 상기 스위칭 회로는 상기 제2 입출력 포트의 두 단자 사이에 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자, 상기 제2 입출력 포트의 두 단자 사이에 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자, 상기 제2 입출력 포트의 두 단자 사이에 서로 직렬 연결된 제5 스위칭 소자, 제6 스위칭 소자를 포함하며, 상기 제1 부스트 인덕터의 타단은 각각 상기 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 연결 노드에 연결되고, 상기 제2 부스트 인덕터의 타단은 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 연결 노드에 연결되며, 상기 제3 부스트 인덕터의 타단은 제5 스위칭 소자와 제6 스위칭 소자의 연결 노드에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충전 인렛으로부터 상기 제1 입출력 포트의 각 단자에 서로 다른 위상의 3상 교류 전력이 입력되어 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 제1 부스트 인덕터와 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 하나의 부스트 회로를 형성하고, 상기 제2 부스트 인덕터와 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자(S4)가 하나의 부스트 회로를 형성하고, 상기 제3 부스트 인덕터와 상기 제5 스위칭 소자 및 상기 제6 스위칭 소자가 또 하나의 부스트 회로를 형성하여 각 상의 교류 전력의 역률을 보정하여 상기 제2 입출력 포트로 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 구동모터로 구동전류를 제공하거나 상기 충전 인렛으로 상기 배터리 전력을 변환하여 제공하는 경우, 상기 스위칭 회로는 인버터로 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 양방향 역률 보정 회로는, 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 연결 노드에 연결된 단자와, 상기 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자의 연결 노드에 연결된 단자 및 상기 제5 스위칭 소자 및 제6 스위칭 소자의 연결 노드에 연결된 단자를 갖는 추가 입출력 포트를 더 포함하며, 상기 추가 입출력 포트는 상기 제2 구동 모터에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 제1 입출력 포트와 상기 충전 인렛 사이에 연결된 제1 스위칭 수단 및 상기 추가 입출력 포트와 상기 제2 구동 모터 사이에 연결된 제2 스위칭 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충전 인렛을 통해 외부 충전 전력이 인가되거나 상기 배터리의 전력을 상기 충전 인렛을 통해 외부로 출력하는 경우 상기 제1 스위칭 수단은 단락되고 상기 제2 스위칭 수단은 개방되며, 상기 사륜 구동 차량이 주행 중인 경우 상기 제1 스위칭 수단은 개방되고 상기 제2 스위칭 수단은 단락될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 양방향 직류-직류 컨버터는, 상기 양방향 PFC 회로에 연결된 제1 입출력 포트; 상호 인덕턴스를 형성하는 두 코일을 포함하는 트랜스포머; 상기 제1 입출력 포트와 상기 트랜스포머의 일 코일 사이에 연결된 제1 스위칭 회로; 상기 배터리에 연결된 제2 입출력 포트; 및 상기 제2 입출력 포트와 상기 트랜스포머의 다른 코일 사이에 연결된 제2 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 제1 스위칭 회로는 상기 제1 입출력 포트에 인가되는 직류 전압 교류의 형태로 변환하여 상기 트랜스포머의 일 코일로 인가하며, 상기 제2 스위칭 회로는 상기 트랜스포머의 다른 코일로 유도된 교류의 전압을 직류로 변환하여 상기 제2 입출력 포트로 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 구동모터로 구동전류를 제공하거나 상기 충전 인렛으로 상기 배터리 전력을 변환하여 제공하는 경우, 상기 제2 스위칭 회로는 상기 제2 입출력 포트에 인가되는 상기 배터리의 직류 전압을 교류의 형태로 변환하여 상기 트랜스포머의 일 코일로 인가하고, 상기 제1 스위칭 회로는 상기 트랜스포머의 다른 코일로 유도된 교류의 전압을 직류로 변환하여 상기 제1 입출력 포트로 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 양방향 직류-직류 컨버터는, 상기 트랜스포머 내의 두 코일의 양단을 각각 서로 전기적으로 개방 또는 단락 시키는 제1 스위칭 수단 및 제2 스위칭 수단을 더 포함하며, 상기 배터리를 충전하는 경우 상기 제1 스위칭 수단 및 제2 스위칭 수단은 개방되고, 상기 제2 구동모터로 구동전류를 제공하거나 상기 충전 인렛으로 상기 배터리 전력을 변환하여 제공하는 경우 상기 제1 스위칭 수단 및 제2 스위칭 수단은 단락될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 양방향 직류-직류 컨버터는, 상기 양방향 PFC 회로에 연결된 제1 입출력 포트; 상기 배터리에 연결된 제2 입출력 포트; 상기 제1 입출력 포트의 일 단자에 일단이 연결된 제1 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 상기 제2 입출력 포트의 일 단자에 양단이 각각 연결된 인덕터; 및 상기 제1 스위칭 소자와 상기 인덕터의 연결 노드에 일단이 연결되고 상기 제1 입출력 포트의 타 단자와 상기 제2 입출력 포트의 타 단자에 공통으로 타단이 연결된 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 제1 스위칭 수단의 듀티가 제어됨으로써 상기 제1 입출력 포트의 전압을 강압하여 상기 배터리를 충전할 수 있는 충전 전압을 상기 제2 입출력 포트로 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 구동모터로 구동전류를 제공하거나 상기 충전 인렛으로 상기 배터리 전력을 변환하여 제공하는 경우, 상기 제2 스위칭 수단의 듀티가 제어됨으로써 상기 배터리의 전압을 승압하여 상기 제1 입출력 포트로 출력하거나, 상기 제1 스위칭 소자가 단락되고 상기 제2 스위칭 소자가 개방됨으로써 상기 배터리의 전압을 변환 없이 상기 제1 입출력 포트에 인가되게 할 수 있다.
상기 사륜 구동 차량에 따르면, 차량이 구동 중인 경우 배터리 저장 전력을 변환하여 보조 구동륜을 구동하기 위한 구동모터로 제공하고 배터리 충전 중에는 외부의 충전 설비에서 제공되는 전력을 변환하여 배터리의 충전 전력으로 제공하는 양방향 전력 변환 장치를 구비함으로써 부품 개수를 감소시켜 사륜 시스템을 단순화하고 가격 경쟁력을 향상시킬 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 본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치 내 양방향 역률 보정 회로를 더욱 상세하게 도시한 회로도이다.
도 4는 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치 내 양방향 직류-직류 컨버터의 일례를 더욱 상세하게 도시한 회로도이다.
도 5는 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치 내 양방향 직류-직류 컨버터의 다른 예를 더욱 상세하게 도시한 회로도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시형태에 따른 사륜 구동 차량을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량(10)은, 주 구동륜(16) 및 보조 구동륜(17)과, 주 구동륜(16)에 동력을 제공하는 제1 구동모터(12)와, 보조 구동륜(17)에 동력을 제공하는 제2 구동모터(14)와, 전기 에너지를 저장하는 배터리(11) 및 배터리(11)에 저장된 전기 에너지를 변환하여 제1 구동모터(12)로 제공하는 인버터(13) 및 차량 외부로부터 공급되는 전력을 변환하여 배터리(11)를 충전하기 위한 충전 전력을 생성하며, 배터리(11)에 저장된 전기 에너지를 변환하여 제2 구동 모터(14)로 제공하는 양방향 전력 변환 장치(15)를 포함할 수 있다.
주 구동륜(16)은 차량 주행에 필요한 동력 중 상대적으로 더 큰 동력으로 구동되는 구동륜이고, 보조 구동륜(17)은 차량 주행에 필요한 동력 중 상대적으로 더 작은 동력으로 구동되는 구동륜이 될 수 있다.
실 차량에서 주 구동륜(16)과 보조 구동륜(17)은 차량의 전륜 또는 후륜이 될 수 있다. 예를 들어, 전륜 구동 기반 사륜 구동 차량의 경우 전륜이 주 구동륜(16)이 되고 후륜이 보조 구동륜(17)이 될 수 있다. 다른 예로, 후륜 구동 기반 사륜 구동 차량의 경우 후륜이 주 구동륜(16)이 되고 전륜이 보조 구동륜(17)이 될 수 있다.
각각의 구동륜(16, 17)은 구동모터(12, 14)로부터 동력을 공급받아 회전할 수 있다. 설명의 편의 상 주 구동륜(16)에 동력을 공급하는 구동모터(12)를 제1 구동모터라하고 보조 구동륜(17)에 동력을 공급하는 구동모터(14)를 제2 구동모터라 하기로 한다.
제1 및 제2 구동모터(12, 14)는 차량이 주행할 수 있는 동력을 구동휠에 각각 공급하기 위한 회전 전기기계 장치로서, 당 기술 분야에 알려진 다양한 형식의 구동모터가 채용될 수 있다. 예를 들어, 구동 모터는 복수의 상(3상)의 교류 전력을 각각 공급 받아 자속을 형성하는 복수의 코일을 포함하는 고정자와 영구자석을 갖는 회전자를 포함하는 동기 전동기로 구현될 수 있다.
AWD 시스템은 주행 중 언더 및 오버 스티어를 방지하고, 동절기 눈길 탈출 탈출용으로 사용하기 위해 보조 구동륜에 연결된 제2 구동모터(14)는 주 구동륜에 연결된 제1 구동모터(12) 대비 대략 1/9 내지 1/4의 작은 출력을 사용하여도 원하는 용도에 적합한 충분한 성능을 확보할 수 있다. 따라서, 제2 구동모터(14)는 제1 구동모터(12)에 비해 작은 정격 출력을 갖는 모터일 수 있다.
주 구동륜(16)과 보조 구동륜(17) 사이의 동력 분배는 차량에 마련되는 컨트롤러(예를 들어, 차량 제어 유닛(Vehicle Control Unit: VCU))(100)에 의한 제1 구동모터(12) 및 제2 구동모터(14)의 동력(토크) 제어를 통해 이루어질 수 있다. 제1 구동모터(12) 및 제2 구동모터(14)의 동력 제어는 각 구동모터로 구동전류를 공급하는 전력 변환 장치들(13, 15)에 의해 이루어질 수 있다.
큰 동력을 출력하는 제1 구동모터(12)는, 배터리(11)의 저장 에너지를 3상의 교류 전력으로 변환하여 제1 구동모터(12)로 제공하는 인버터(13)를 컨트롤러(100)가 제어함으로써 그 동력이 결정될 수 있다.
인버터(13)는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치로서, 차량에서 요구하는 목표 토크에 해당하는 구동 전류를 제1 구동모터(12)로 제공할 수 있도록 그 내부의 복수의 스위칭 소자가 펄스폭 변조 제어될 수 있다. 차량에 사용되는 구동모터가 요구 토크를 출력할 수 있도록 인버터(13)를 제어하는 다양한 방식이 당 기술분야에 알려져 있으므로 인버터(13)를 제어하는 방식에 대해서는 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
제1 구동모터(12)에 비해 상대적으로 작은 동력을 출력하는 제2 구동모터(14)는 양방향 전력 변환 장치(15)에 의해 배터리(11)의 전력을 변환한 3상 교류 전력을 제공받을 수 있다.
여기서 양방향 전력 변환 장치(15)는 차량의 주행 시에는 배터리(11)의 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 제2 구동모터(14)로 공급하고, 배터리(11) 충전 시에는 차량의 충전 인렛(18)을 통해 제공되는 외부 충전 설비의 전력을 변환하여 배터리(11)를 충전할 수 있는 충전 전력을 생성하는 차량 탑재형 충전기(OBC)로서 작동할 수 있다. 따라서, 양방향 전력 변환 장치(15)는 양방향 OBC라고 칭할 수도 있다.
양방향 전력 변환 장치(15)는 제2 구동모터(14)의 구동 시 배터리(11)에서 제2 구동모터(14)의 방향으로 파워링이 이루지고 충전 시에는 배터리(11)로 파워링이 이루어지는 양방향 파워링이 가능한 장치이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치(15)는 양방향 역률 보정 회로(151)와 양방향 직류-직류 컨버터(152)를 포함하여 구성될 수 있다.
양방향 역률 보정(Power Factor Correction) 회로(151)는, 충전 인렛(18)으로부터 외부 충전 설비의 계통 전력이 공급되어 배터리(11)를 충전하는 경우 교류 전류의 역률을 높여 배터리(11) 측으로 제공하기 위한 통상 부스트 회로의 토폴로지로 구현될 수 있다.
또한, 양방향 PFC 회로(151)는 제2 구동모터(14)로 구동전류를 공급하는 경우 배터리(11) 측에서 제공되는 직류 전력을 3상의 교류 전력으로 변환할 수 있다. 더하여, 차량의 배터리(11)에 저장된 전력을 외부의 계통으로 공급하는 V2G(Vehicle to Grid)를 구현하는 과정에서도 양방향 PFC 회로(151)는 배터리(11) 측에서 제공되는 직류 전력을 3상의 교류 전력으로 변환할 수 있다.
양방향 직류-직류 컨버터(152)는, 충전 인렛(18)으로부터 외부 충전 설비의 계통 전력이 공급되어 배터리(11)를 충전하는 경우, 양방향 PFC 회로(151)의 출력 전압의 크기를 배터리(11)를 충전할 수 있는 전압의 크기로 변환하여 배터리(11)에 인가할 수 있다.
또한, 양방향 직류-직류 컨버터(152)는, 제2 구동모터(14)로 구동전류를 공급하는 경우 배터리(11)에서 출력되는 직류 전압의 크기를 변환하거나 그대로 바이패스 시켜 양방향 PFC(151)로 제공할 수 있다. 더하여, 차량의 배터리(11)에 저장된 전력을 외부의 계통으로 공급하는 V2G(Vehicle to Grid)를 구현하는 과정에서도 양방향 직류-직류 컨버터(152)는 배터리(11)에서 출력되는 직류 전압의 크기를 변환하거나 그대로 바이패스 시켜 양방향 PFC(151)로 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량은, 양방향 전력 변환 장치(15)의 용도에 따라 파워링 경로를 결정하기 위한 스위칭 수단(191, 192)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리(11)를 충전하거나 V2G를 구현하는 경우 차량의 충전 인렛(18)과 양방향 PFC 회로(151) 사이에 연결된 스위칭 수단(191)이 단락되고 제2 구동모터(14)와 양방향 PFC 회로(151) 사이에 연결된 스위칭 수단(192)가 개방될 수 있다. 또한, 제2 구동모터(14)를 구동하는 경우에는 차량의 충전 인렛(18)과 양방향 PFC 회로(151) 사이에 연결된 스위칭 수단(191)이 개방되고 제2 구동모터(14)와 양방향 PFC 회로(151) 사이에 연결된 스위칭 수단(192)가 단락될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치 내 양방향 역률 보정 회로를 더욱 상세하게 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치 내 양방향 역률 보정 회로는 충전 인렛(18) 또는 제2 구동모터(14) 측에 연결되는 제1 입출력 포트(T11)과 양방향 직류-직류 컨버터(152) 측에 연결되는 제2 입출력 포트(T2) 및 제1 입출력 포트(T11)과 제2 입출력 포트(T2) 사이에 구비되는 복수의 부스트 인덕터 회로(21)와 스위칭 소자(S1-S6)를 포함하는 스위칭 회로(23)를 포함할 수 있다.
제1 입출력 포트(T11)은 총 3개의 단자로 이루어질 수 있으며, 각각의 단자에 부스트 인덕터(L1, L2, L3)의 일단이 연결될 수 있다. 스위칭 회로(23)는 두 개의 단자로 이루어진 제2 입출력 포트(T2)의 두 단자 사이에 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2), 제2 입출력 포트(T2)의 두 단자 사이에 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4), 제2 입출력 포트(T2)의 두 단자 사이에 서로 직렬 연결된 제5 스위칭 소자(S5), 제6 스위칭 소자(S6)를 포함할 수 있다. 부스트 인덕터(L1, L2, L3)의 타단은 각각 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 연결 노드, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 연결 노드 및 제5 스위칭 소자(S5)와 제6 스위칭 소자(S6)의 연결 노드에 연결될 수 있다.
충전 인렛(18)으로부터 제1 입출력 포트(T11)의 각 단자에 서로 다른 위상의 3 상 교류 전력이 입력되어 배터리(11)를 충전하는 경우 제1 입출력 포트(T11)로 입력되는 전력은 부스팅 인덕터 회로(21)와 스위칭 회로(23)가 형성하는 부스트 회로에 의해 역률이 보정되어 제2 입출력 포트(T2)으로 출력된다.
즉, 제1 부스트 인덕터(L1)과 제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2)가 하나의 부스트 회로를 형성하고, 제2 부스트 인덕터(L2)와 제3 스위칭 소자(S3), 제4 스위칭 소자(S4)가 또 하나의 부스트 회로를 형성하고, 제3 부스트 인덕터(L3)와 제5 스위칭 소자(S5), 제6 스위칭 소자(S6)가 또 하나의 부스트 회로를 형성하여 각 상의 교류 전력의 역률을 개선하여 제2 입출력 포트(T2)로 출력할 수 있다.
제2 입출력 포트(T2)의 두 단자 사이에 직류 링크 커패시터(도 2의 Cdc)가 연결되어 양방향 직류-직류 컨버터(152)의 입출력 포트에 직류 전압이 형성되게 할 수 있다.
한편, 제2 구동모터(14)로 구동전류를 제공하거나 V2G를 구현하기 위해 충전 인렛(18)으로 배터리(11) 전력을 변환하여 제공하는 경우, 스위칭 회로(23)는 제2 입출력 포트(T2)에 인가되는 직류 전력을 제1 입출력 포트(T11)의 각 단자로 출력되는 3상의 교류 전력으로 변환하도록 동작할 수 있다. 즉 스위칭 회로(23)가 인버터와 동일하게 동작하는 경우 제1 입출력 포트(T11)에는 배터리(11)의 직류 전력을 변환한 3상 교류 전력이 제공될 수 있다. 이러한 스위칭 회로(23)의 동작은 컨트롤러(100)에 의해 제어될 수 있다.
제1 입출력 포트(T11)과 충전 인렛(18) 사이에는 스위칭 수단(191)이 구비될 수 있으며, 제1 입출력 포트(T11)과 제2 구동모터(14) 사이에는 스위칭 수단(192)가 구비될 수 있다. 스위칭 수단(191, 192) 역시 컨트롤러(100)의 제어에 의해 파워링 경로를 적절하게 형성할 수 있도록 단락 또는 개방 상태가 결정될 수 있다.
한편, 선택적으로 스위칭 회로(23) 내 직렬 연결된 스위칭 소자의 연결 노드에 직접 연결된 추가의 입출력 포트(T12)이 구비될 수 있다. 이 추가 입출력 포트(T12)가 추가되는 예에서는 추가 입출력 포트(T12)가 직접 제2 구동모터(14)와 연결될 수 있다. 추가 입출력 포트(T12)가 구비되는 경우 제1 입출력 포트(T11)과 충전 인렛(18) 사이에는 스위칭 수단(191)이 구비되고, 추가 입출력 포트(T12)과 제2 구동모터(14) 사이에는 스위칭 수단(192)가 구비될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제1 입출력 포트(T11)과 부스트 인덕터 회로(21) 사이에는 계통 전력의 왜곡을 제거하기 위한 EMI 필터 등이 구비될 수 있다. 즉, 배터리(11)를 충전하는 경우 계통으로부터 유입되는 각종 노이즈 등을 제거하기 위해 큰 용량의 EMI 필터가 필요하지만, 제2 구동모터(14)로 전력을 공급하는 경우에는 구동모터(14) 자체가 큰 인덕턴스를 가지므로 EMI 필터가 크게 요구되지 않는다. 따라서, 제2 구동모터(14)로 전력을 공급하는 경우에는 부스트 인덕터 회로(21)나 EMI 필터를 바이패스하고 스위칭 회로(23)에서 생성된 삼상 전력을 제2 구동모터(14)로 직접 제공하는 것이 가능하며 더 효율적일 수 있다.
도 4는 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치 내 양방향 직류-직류 컨버터의 일례를 더욱 상세하게 도시한 회로도이다.
도 4에 도시된 예는 트랜스포머(35)를 이용한 절연형 직류-직류 컨버터로서, 양방향 PFC 회로(151)의 제2 입출력 포트(T2)에 연결된 입출력 포트(T3)과 상호 인덕턴스를 형성하는 두 코일을 포함하는 트랜스포머(35)와, 입출력 포트(T3)와 트랜스포머(35)의 일 코일 사이에 연결된 스위칭 회로(31)와, 배터리(11)에 연결된 입출력 포트(T4)과 트랜스포머(35)의 다른 코일 사이에 연결된 스위칭 회로(33)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리(11)를 충전하는 경우, 스위칭 회로(31)는 입출력 포트(T3)에 인가되는 직류 전압, 즉 양방향 PFC 회로(151)의 제2 입출력 포트(T2)에 형성된 직류 전압을 교류의 형태로 변환하여 트랜스포머(35)의 코일로 인가한다. 상호 인덕턴스에 의해 트랜스포머(35)의 다른 코일로 유도된 교류의 전압은 스위칭 회로(33)에 의해 다시 직류로 변환되어 입출력 포트(T4)으로 출력됨으로써 배터리(11)로 충전 전력을 제공할 수 있게 된다. 물론, 다른 코일로 유도된 교류의 전압의 크기는 트랜스포머(35)의 두 코일간의 턴비에 의해 결정될 수 있다.
한편, 제2 구동모터(14)로 구동전류를 제공하거나 V2G를 구현하기 위해 충전 인렛(18)으로 배터리(11) 전력을 변환하여 제공하는 경우, 스위칭 회로(33)는 입출력 포트(T4)에 인가되는 배터리(11)의 직류 전압을 교류의 형태로 변환하여 트랜스포머(35)의 코일로 인가한다. 상호 인덕턴스에 의해 트랜스포머(35)의 다른 코일로 유도된 교류의 전압은 스위칭 회로(31)에 의해 다시 직류로 변환되어 입출력 포트(T3)으로 출력됨으로써 양방향 PFC 회로(151)의 제2 입출력 포트(T2)로 배터리(11)로 전력을 변환하여 제공할 수 있게 된다.
선택적으로, 양방향 직류-직류 컨버터(152)는 트랜스포머(35) 내의 두 코일의 양단을 각각 서로 전기적으로 연결/차단할 수 있는 스위칭 수단(371, 372)를 더 포함할 수 있다. 배터리(11)를 충전하는 경우, 즉 입출력 포트(T3)에서 입출력 포트(T4)의 방향으로 파워링이 이루어지는 경우에는 배터리(11)를 충전할 수 있는 적절한 크기의 전압을 입출력 포트(T4)에 형성할 수 있어야 하므로 스위칭 수단(371, 372)가 개방되어 전압의 크기를 변환하는 동작이 수행되어야 한다. 그러나, 배터리(11)에서 제2 구동모터(14)나 계통으로 전력을 공급하는 경우, 즉 입출력 포트(T4)에서 입출력 포트(T3)의 방향으로 파워링이 이루어지는 경우에는 스위칭 수단(371, 372)을 단락시켜 트랜스포머(35)를 바이패스 시킴으로써 배터리(11)의 전압이 그대로 양방향 PFC 회로(151)의 제2 입출력 포트(T2)에 인가되게 할 수 있다.
도 5는 발명의 일 실시형태에 따른 사륜 구동 차량의 양방향 전력 변환 장치 내 양방향 직류-직류 컨버터의 다른 예를 더욱 상세하게 도시한 회로도이다.
도 5에 도시된 예는 비절연형 직류-직류 컨버터로서, 입출력 포트(T3)의 일 단자에 일단이 연결된 스위칭 소자(S7)와 스위칭 소자(S7)의 타단과 입출력 포트(T4)의 일 단자에 양단이 각각 연결된 인덕터(L4)와 스위칭 소자(S7)과 인덕터(L4)의 연결 노드에 일단이 연결되고 입출력 포트(T3)의 타 단자와 입출력 포트(T4)의 타 단자에 공통으로 타단이 연결된 스위칭 소자(S8)을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 비절연형 직류-직류 컨버터는, 입출력 포트(T3)에서 입출력 포트(T4) 방향으로 파워링이 이루어지는 경우 전압을 강압시키는 벅 컨버터로 동작할 수 있으며, 입출력 포트(T4)에서 입출력 포트(T3) 방향으로 파워링이 이루어지는 경우 전압을 승압시키는 부스트 컨버터로 동작할 수 있다.
배터리(11)를 충전하는 경우, 스위칭 수단(S7)의 듀티를 제어함으로써 입출력 포트(T3)의 전압을 강압하여 배터리(11)를 충전할 수 있는 전압이 입출력 포트(T4)에 형성되게 할 수 있다.
또한, 제2 구동모터(14)로 구동전류를 제공하거나 V2G를 구현하기 위해 충전 인렛(18)으로 배터리(11) 전력을 변환하여 제공하는 경우, 스위칭 수단(S8)의 듀티를 제어함으로써 배터리(11)의 전압을 승압시켜 입출력 포트(T3)에 인가되게 할 수 있다. 다른 예로, 단순히 스위칭 소자(S7)을 단락시키고 스위칭 소자(S8)을 개방함으로써 배터리(11)의 전압을 변환 없이 입출력 포트(T3)에 인가되게 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 사륜 구동 차량은 배터리를 충전하기 위한 탑재형 충전기와 보조 구동륜에 동력을 제공하는 구동모터에 구동 전력을 공급하는 인버터를 통합하여 구현함으로써 차량의 구성을 단순화 시킬 수 있다. 이에 따라 사륜 구동 시스템의 부피를 감소시키고 구현 비용을 절감하여 높은 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 사륜 구동 차량 11: 배터리
12: 제1 구동모터 13: 인버터
14: 제2 구동모터 15: 양방향 전력 변환 장치
16: 주 구동륜 17: 보조 구동륜
18: 충전 인렛 100: 컨트롤러
151: 양방향 역률 보정 회로 152: 양방향 직류-직류 컨버터
191, 192: 스위칭 수단 21: 부스트 인덕터 회로
23: 스위칭 회로 31, 33: 스위칭 회로
35: 트랜스포머 371, 372: 스위칭 수단
T11, T12, T2, T3, T4: 입출력 포트
S1-S8: 스위칭 소자

Claims (19)

  1. 주 구동륜 및 보조 구동륜;
    상기 주 구동륜에 동력을 제공하는 제1 구동모터;
    상기 보조 구동륜에 동력을 제공하는 제2 구동모터;
    전기 에너지를 저장하는 배터리;
    상기 배터리에 저장된 전기 에너지를 변환하여 상기 제1 구동모터로 제공하는 인버터;
    차량 외부로부터 공급되는 전력을 변환하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전력을 생성하며, 상기 배터리에 저장된 전기 에너지를 변환하여 상기 제2 구동 모터로 제공하는 양방향 전력 변환 장치;
    를 포함하는 사륜 구동 차량.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 구동모터는 상기 제1 구동모터 보다 작은 정격 출력을 갖는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 양방향 전력 변환 장치와 외부의 충전 전력을 공급 받는 충전 인렛 사이에 연결된 제1 스위칭 수단 및 상기 양방향 전력 변환 장치와 상기 제2 구동 모터 사이에 연결된 제2 스위칭 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 충전 인렛을 통해 외부 충전 전력이 인가되거나 상기 배터리의 전력을 상기 충전 인렛을 통해 외부로 출력하는 경우 상기 제1 스위칭 수단은 단락되고 상기 제2 스위칭 수단은 개방되며, 상기 사륜 구동 차량이 주행 중인 경우 상기 제1 스위칭 수단은 개방되고 상기 제2 스위칭 수단은 단락되는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 양방향 전력 변환 장치는,
    외부의 충전 전력을 공급 받는 충전 인렛 및 상기 제2 구동모터에 연결되는 양방향 역률 보정 회로 및 상기 양방향 역률 보정 회로와 상기 배터리 사이에 연결된 양방향 직류-직류 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 양방향 역률 보정 회로는,
    상기 충전 인렛 및 상기 제2 구동모터에 선택적으로 연결되는 제1 입출력 포트;
    상기 양방향 직류-직류 컨버터에 연결되는 제2 입출력 포트;
    상기 제1 입출력 포트의 각 단자에 연결된 복수의 부스트 인덕터를 갖는 부스트 인덕터 회로; 및
    상기 부스트 인덕터 회로와 연결된 복수의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 입출력 포트는 3개의 단자를 가지며, 상기 복수의 부스트 인덕터는 상기 제1 입출력 포트의 3개의 단자에 각각 연결된 제1 부스트 인덕터, 제2 부스트 인덕터 및 제3 부스트 인덕터를 포함하며,
    상기 제2 입출력 포트는 두 개의 단자를 가지며 상기 스위칭 회로는 상기 제2 입출력 포트의 두 단자 사이에 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자, 상기 제2 입출력 포트의 두 단자 사이에 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자, 상기 제2 입출력 포트의 두 단자 사이에 서로 직렬 연결된 제5 스위칭 소자, 제6 스위칭 소자를 포함하며,
    상기 제1 부스트 인덕터의 타단은 각각 상기 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 연결 노드에 연결되고, 상기 제2 부스트 인덕터의 타단은 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 연결 노드에 연결되며, 상기 제3 부스트 인덕터의 타단은 제5 스위칭 소자와 제6 스위칭 소자의 연결 노드에 연결된 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 충전 인렛으로부터 상기 제1 입출력 포트의 각 단자에 서로 다른 위상의 3상 교류 전력이 입력되어 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 제1 부스트 인덕터와 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 하나의 부스트 회로를 형성하고, 상기 제2 부스트 인덕터와 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자(S4)가 하나의 부스트 회로를 형성하고, 상기 제3 부스트 인덕터와 상기 제5 스위칭 소자 및 상기 제6 스위칭 소자가 또 하나의 부스트 회로를 형성하여 각 상의 교류 전력의 역률을 보정하여 상기 제2 입출력 포트로 출력하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 구동모터로 구동전류를 제공하거나 상기 충전 인렛으로 상기 배터리 전력을 변환하여 제공하는 경우, 상기 스위칭 회로는 인버터로 동작하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 양방향 역률 보정 회로는,
    상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 연결 노드에 연결된 단자와, 상기 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자의 연결 노드에 연결된 단자 및 상기 제5 스위칭 소자 및 제6 스위칭 소자의 연결 노드에 연결된 단자를 갖는 추가 입출력 포트를 더 포함하며, 상기 추가 입출력 포트는 상기 제2 구동 모터에 연결된 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 입출력 포트와 상기 충전 인렛 사이에 연결된 제1 스위칭 수단 및 상기 추가 입출력 포트와 상기 제2 구동 모터 사이에 연결된 제2 스위칭 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 충전 인렛을 통해 외부 충전 전력이 인가되거나 상기 배터리의 전력을 상기 충전 인렛을 통해 외부로 출력하는 경우 상기 제1 스위칭 수단은 단락되고 상기 제2 스위칭 수단은 개방되며, 상기 사륜 구동 차량이 주행 중인 경우 상기 제1 스위칭 수단은 개방되고 상기 제2 스위칭 수단은 단락되는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  13. 청구항 5에 있어서, 상기 양방향 직류-직류 컨버터는,
    상기 양방향 PFC 회로에 연결된 제1 입출력 포트;
    상호 인덕턴스를 형성하는 두 코일을 포함하는 트랜스포머;
    상기 제1 입출력 포트와 상기 트랜스포머의 일 코일 사이에 연결된 제1 스위칭 회로;
    상기 배터리에 연결된 제2 입출력 포트; 및
    상기 제2 입출력 포트와 상기 트랜스포머의 다른 코일 사이에 연결된 제2 스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 제1 스위칭 회로는 상기 제1 입출력 포트에 인가되는 직류 전압 교류의 형태로 변환하여 상기 트랜스포머의 일 코일로 인가하며,
    상기 제2 스위칭 회로는 상기 트랜스포머의 다른 코일로 유도된 교류의 전압을 직류로 변환하여 상기 제2 입출력 포트로 출력하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 구동모터로 구동전류를 제공하거나 상기 충전 인렛으로 상기 배터리 전력을 변환하여 제공하는 경우, 상기 제2 스위칭 회로는 상기 제2 입출력 포트에 인가되는 상기 배터리의 직류 전압을 교류의 형태로 변환하여 상기 트랜스포머의 일 코일로 인가하고,
    상기 제1 스위칭 회로는 상기 트랜스포머의 다른 코일로 유도된 교류의 전압을 직류로 변환하여 상기 제1 입출력 포트로 출력하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  16. 청구항 13에 있어서, 상기 양방향 직류-직류 컨버터는,
    상기 트랜스포머 내의 두 코일의 양단을 각각 서로 전기적으로 개방 또는 단락 시키는 제1 스위칭 수단 및 제2 스위칭 수단을 더 포함하며
    상기 배터리를 충전하는 경우 상기 제1 스위칭 수단 및 제2 스위칭 수단은 개방되고, 상기 제2 구동모터로 구동전류를 제공하거나 상기 충전 인렛으로 상기 배터리 전력을 변환하여 제공하는 경우 상기 제1 스위칭 수단 및 제2 스위칭 수단은 단락되는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  17. 청구항 5에 있어서, 상기 양방향 직류-직류 컨버터는,
    상기 양방향 PFC 회로에 연결된 제1 입출력 포트;
    상기 배터리에 연결된 제2 입출력 포트;
    상기 제1 입출력 포트의 일 단자에 일단이 연결된 제1 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자의 타단과 상기 제2 입출력 포트의 일 단자에 양단이 각각 연결된 인덕터; 및
    상기 제1 스위칭 소자와 상기 인덕터의 연결 노드에 일단이 연결되고 상기 제1 입출력 포트의 타 단자와 상기 제2 입출력 포트의 타 단자에 공통으로 타단이 연결된 제2 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 제1 스위칭 수단의 듀티가 제어됨으로써 상기 제1 입출력 포트의 전압을 강압하여 상기 배터리를 충전할 수 있는 충전 전압을 상기 제2 입출력 포트로 출력하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 구동모터로 구동전류를 제공하거나 상기 충전 인렛으로 상기 배터리 전력을 변환하여 제공하는 경우, 상기 제2 스위칭 수단의 듀티가 제어됨으로써 상기 배터리의 전압을 승압하여 상기 제1 입출력 포트로 출력하거나, 상기 제1 스위칭 소자가 단락되고 상기 제2 스위칭 소자가 개방됨으로써 상기 배터리의 전압을 변환 없이 상기 제1 입출력 포트에 인가되게 하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 차량.
KR1020190080345A 2019-07-03 2019-07-03 사륜 구동 차량 KR20210005754A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190080345A KR20210005754A (ko) 2019-07-03 2019-07-03 사륜 구동 차량
US16/693,768 US11135927B2 (en) 2019-07-03 2019-11-25 Four wheel drive vehicle
EP19212319.8A EP3760473A1 (en) 2019-07-03 2019-11-28 Four wheel drive vehicle
CN201911219526.8A CN112172509B (zh) 2019-07-03 2019-12-03 四轮驱动车辆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190080345A KR20210005754A (ko) 2019-07-03 2019-07-03 사륜 구동 차량

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210005754A true KR20210005754A (ko) 2021-01-15

Family

ID=68732777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190080345A KR20210005754A (ko) 2019-07-03 2019-07-03 사륜 구동 차량

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11135927B2 (ko)
EP (1) EP3760473A1 (ko)
KR (1) KR20210005754A (ko)
CN (1) CN112172509B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11724612B2 (en) 2021-07-09 2023-08-15 Hyundai Motor Company Bidirectional charging system for vehicle

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019003458A1 (de) * 2019-05-15 2020-01-09 Daimler Ag Bordlader und Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Hochvoltbordnetzes oder einer Niedervoltbatterie eines Niedervoltbordnetzes
FR3123515A1 (fr) * 2021-06-01 2022-12-02 Renault S.A.S Système d’alimentation électrique d’au moins une machine électrique de traction d’un véhicule automobile alimentée par au moins deux sources de puissance.
US12034324B2 (en) * 2022-10-28 2024-07-09 GM Global Technology Operations LLC Flexible electrified vehicle power transfer
KR20240092676A (ko) * 2022-12-14 2024-06-24 현대자동차주식회사 전동화 차량 및 그를 위한 제어 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160070976A (ko) 2014-12-11 2016-06-21 현대자동차주식회사 e-AWD 시스템의 저속 주행 제어방법
KR101716238B1 (ko) 2015-10-29 2017-03-14 현대위아 주식회사 차량 주행 안정성 향상을 위한 awd제어 방법

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11136801A (ja) * 1997-10-24 1999-05-21 Denso Corp 複数バッテリ型電気自動車用駆動装置
JP4098331B2 (ja) * 2003-04-04 2008-06-11 株式会社日立製作所 車両用電動駆動装置及びエンジン・モータ複合型の四輪駆動装置
JP2005033899A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 Toyota Motor Corp 動力出力装置およびこれを備える自動車
KR100588500B1 (ko) * 2003-09-24 2006-06-13 현대자동차주식회사 모터를 이용한 사륜구동 장치 및 그 제어방법
JP4063192B2 (ja) * 2003-10-23 2008-03-19 日産自動車株式会社 モータ駆動4wd車両の制御装置
US20100187024A1 (en) 2009-01-29 2010-07-29 Tesla Motors, Inc. All wheel drive electric vehicle power assist drive system
US8558492B2 (en) * 2009-11-13 2013-10-15 Lg Electronics Inc. Apparatus for driving motor of electric vehicle
DE102011056516B4 (de) * 2010-12-16 2022-10-13 Denso Corporation Leistungsversorgungsvorrichtung für Fahrzeuge
KR101284331B1 (ko) * 2011-12-09 2013-07-08 성균관대학교산학협력단 친환경 차량의 충전장치 및 방법
KR20130095082A (ko) 2012-02-17 2013-08-27 엘지전자 주식회사 전기 자동차 및 이의 구동 방법
KR102040632B1 (ko) * 2012-05-11 2019-11-05 후지 덴키 가부시키가이샤 모터 구동 장치
JP2014017917A (ja) * 2012-07-06 2014-01-30 Toyota Industries Corp 車載用電源装置および該装置における突入電流抑制方法
WO2014130046A1 (en) * 2013-02-25 2014-08-28 Ut-Battelle, Llc Buffering energy storage systems for reduced grid and vehicle battery stress for in-motion wireless power transfer systems
KR101337542B1 (ko) * 2013-09-13 2013-12-06 국방과학연구소 전기차량의 전기추진시스템
JP6187530B2 (ja) * 2014-04-30 2017-08-30 トヨタ自動車株式会社 車両の駆動制御システム
CN204037368U (zh) * 2014-07-25 2014-12-24 刘海湘 一种双驱动高续航电动车
JP6710976B2 (ja) * 2015-06-01 2020-06-17 住友電気工業株式会社 電力変換装置及び電力変換装置の制御方法
JP5996051B1 (ja) * 2015-07-13 2016-09-21 三菱電機株式会社 電動車両
KR101836250B1 (ko) * 2015-07-21 2018-03-08 현대자동차 주식회사 구동 모터를 구비한 차량의 dc 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치
KR101704266B1 (ko) * 2015-10-02 2017-02-07 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 배터리 soc 제어 방법
JP2017085709A (ja) 2015-10-23 2017-05-18 三菱自動車工業株式会社 四輪駆動電気自動車の発進制御機構
DE102015222690A1 (de) * 2015-11-17 2017-05-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Steuern einer Antriebseinrichtung eines Hybridfahrzeuges und Hybridfahrzeug
CN205292264U (zh) * 2016-01-19 2016-06-08 中国人民解放军装甲兵工程学院 后驱式混合动力车
JP6341222B2 (ja) * 2016-03-31 2018-06-13 トヨタ自動車株式会社 電源システム
KR20170126053A (ko) * 2016-05-04 2017-11-16 현대자동차주식회사 양방향 파워링이 가능한 차량용 충전기, 이를 포함하는 차량 전력 공급 시스템 및 그 제어방법
KR20170137490A (ko) 2016-06-03 2017-12-13 현대자동차주식회사 Obc 및 인버터 통합 모듈 및 그 제어 방법
CN109155531B (zh) * 2016-07-22 2022-04-29 株式会社村田制作所 电池装置、电子设备、电动车辆、蓄电系统以及控制方法
CN107919689B (zh) * 2016-10-11 2020-02-07 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其充电控制方法和系统
KR101927180B1 (ko) * 2016-10-25 2018-12-10 현대자동차 주식회사 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법 및 장치
US10479218B2 (en) 2017-02-14 2019-11-19 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Electric vehicle power system with shared converter
US10686385B2 (en) 2017-03-23 2020-06-16 HELLA GmbH & Co. KGaA Apparatus to realize fast battery charging and motor driving for electric vehicles using one AC/DC converter
KR102433999B1 (ko) * 2017-08-24 2022-08-19 현대자동차주식회사 모터 구동 및 배터리 충전 장치 및 차량
KR102443406B1 (ko) * 2017-08-30 2022-09-16 현대자동차주식회사 차량 및 그 제어방법
JP6808843B2 (ja) * 2017-09-08 2021-01-06 新電元工業株式会社 電動車両、電動車両制御装置および電動車両制御方法
JP6710239B2 (ja) * 2018-05-25 2020-06-17 本田技研工業株式会社 車両の電源システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160070976A (ko) 2014-12-11 2016-06-21 현대자동차주식회사 e-AWD 시스템의 저속 주행 제어방법
KR101716238B1 (ko) 2015-10-29 2017-03-14 현대위아 주식회사 차량 주행 안정성 향상을 위한 awd제어 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11724612B2 (en) 2021-07-09 2023-08-15 Hyundai Motor Company Bidirectional charging system for vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
CN112172509A (zh) 2021-01-05
CN112172509B (zh) 2024-04-05
EP3760473A1 (en) 2021-01-06
US11135927B2 (en) 2021-10-05
US20210001738A1 (en) 2021-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6637552B2 (ja) エネルギー貯蔵器を充電するための装置
US11135927B2 (en) Four wheel drive vehicle
CN110771000B (zh) 用双逆变器驱动经dc电网对电动车辆的恒定电流快速充电
EP4272991A2 (en) Electric vehicle
CN110741526B (zh) 用于机载快速充电器的系统和方法
US10981462B2 (en) Power supply system for vehicle
CA2983328A1 (en) Constant current fast charging of electric vehicles via dc grid using dual inverter drive
KR20210133374A (ko) 모터 구동 시스템을 이용한 충전 시스템 및 방법
KR102398884B1 (ko) 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템
US20120262096A1 (en) Electric vehicle and operating method of the same
KR20220108759A (ko) 전기 자동차 dc-dc 부스트 컨버터
CN113043869A (zh) 车辆用电池系统以及其的操作方法
CN115663859A (zh) 用于车辆的双向充电系统
CN115635866A (zh) 利用电机驱动系统对车辆的电池充电的系统
KR20210102723A (ko) 전기자동차 통합형 전력변환 시스템
KR20160060970A (ko) 차량 배터리 충전 장치
JP2009033891A (ja) 電動車両
US11411505B2 (en) DC-DC converter with pre-charging of a first electrical network from a second electrical network
JP2023168305A (ja) 複数のエネルギー貯蔵手段を有する電気駆動システムを動作させるための方法
CN216886292U (zh) 集成式电驱动系统与包括该系统的车辆
EP4108507A1 (en) System for charging vehicle battery using motor driving system
KR102194406B1 (ko) 충전 어셈블리
CN210760596U (zh) 车载配电盒与包括该车载配电盒的电动车辆
JP6702920B2 (ja) 電源システム
CN116409166A (zh) 集成式电驱动系统与包括该系统的车辆

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal