KR20210061093A - 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템 및 방법 - Google Patents

복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템은, 복수의 차량 구동용 모터 중에서 제1 모터를 구동하도록 구성되는 제1 인버터와 제2 모터를 구동하도록 구성되는 제2 인버터를 구비하는 모터 구동부, 상기 제1 모터와 상기 제2 모터에 구동 전압을 공급하는 배터리 모듈, 및 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 각각의 스위칭 소자를 제어함으로써, 상기 배터리 모듈의 전압에 적합하도록 외부 충전기의 전압을 변압하거나, 또는 외부 차량의 배터리 전압에 적합하도록 상기 배터리 모듈의 전압을 변압하는 변압 회로를 구현하는 제어부를 포함한다.

Description

복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템 및 방법{BATTERY CHARGING SYSTEM AND METHOD OF VEHICLE HAVING A PULRALITY OF MOTOR}
본 발명은 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전기자동차는 경유나 휘발유 같은 화석연료가 아닌 배터리로부터 직접 전기를 공급받아 구동되는 자동차로서, 배기가스나 소음이 전혀 없기 때문에 전세계적으로 친환경 자동차에 대한 필요가 증대되고 배터리와 모터 기술이 발전됨에 따라 급격하게 발전되고 있다.
전기자동차는 배터리에 축적된 에너지로 구동모터를 동작시켜 주행을 제공하고, 감속 혹은 정지시 회생제동으로 에너지를 회수하여 배터리를 충전한다. 또한, 전기자동차는 외부 전기충전소의 급속 충전기로부터 충전 전압을 공급받아 배터리를 급속 충전할 수 있다.
종래 전기자동차의 급속 충전 시스템의 경우, 고전압 배터리의 전압값이 외부 급속 충전기보다 낮아야만 충전이 가능한 구조이다. 예를 들어, 1200V 급의 고전압 배터리가 있고, 외부 전기충전소의 급속충전기가 대략 400V 및 800V 급의 배터리만 지원하는 구조인 경우, 1200V 급의 고전압 배터리를 구비하는 전기자동차의 급속 충전이 불가하다.
반대로, 외부 전기충전소의 급속 충전기가 1200V 급의 배터리만 지원하는 경우라면, 400V 급의 고전압 배터리를 구비하는 전기자동차의 경우, 급속 충전이 가능하겠지만 외부 급속 충전기에서의 급격한 전압 강하로 인해, 내부 반도체 소자의 전기적 손상 및 열에너지 소모가 발생하고, 비효율적인 전력 공급 등 부가적인 손실이 발생한다.
한편, 주행 중 긴급 상황 발생시 전기자동차 간의 전력 전달을 통한 배터리 충전이 필요할 경우가 있을 수 있는데, 여분의 배터리 SOC(State of Charge)를 가진 전기자동차에서 배터리의 SOC가 부족한 전기자동차로 전력 전달하기가 종래 배터리 충전 기술로는 어렵고 제한적이다.
예를 들어, 만약 배터리의 SOC가 부족한 전기자동차 A에 구비되는 고전압 배터리의 전압값이 1200V이고, 여분의 배터리 SOC를 가지는 전기자동차 B의 고전압 배터리의 전압값이 400V일 경우, 전기자동차 B의 배터리 전력을 전기자동차 A로 전달하기가 어렵다.
즉, 향후 다양한 용량을 가지는 전기자동차용 고전압 배터리가 나올 경우, 전기자동차 간 배터리 전력 공급은 제한되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1631085호
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 복수의 모터를 구동하기 위한 모터 구동부를 이용하여 외부의 배터리 충전 전압을 적절히 변압하여 배터리를 충전할 수 있는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템은, 복수의 차량 구동용 모터 중에서 제1 모터를 구동하도록 구성되는 제1 인버터와 제2 모터를 구동하도록 구성되는 제2 인버터를 구비하는 모터 구동부; 상기 제1 모터와 상기 제2 모터에 구동 전압을 공급하는 배터리 모듈; 및 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 각각의 스위칭 소자를 제어함으로써, 상기 배터리 모듈의 전압에 적합하도록 외부 충전기의 전압을 변압하거나, 또는 외부 차량의 배터리 전압에 적합하도록 상기 배터리 모듈의 전압을 변압하는 변압 회로를 구현하는 제어부;를 포함한다.
상기 변압 회로는 DC-DC 변압 회로인 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비할 수 있다.
상기 제1 인버터는, 상기 제1 모터의 A 상에 연결되는 제1 구동 스위치와 제2 구동 스위치를 포함하고, 상기 제1 모터의 B 상에 연결되는 제3 구동 스위치와 제4 구동 스위치를 포함할 수 있다.
상기 제2 인버터는, 상기 제2 모터의 U 상에 연결되는 제1 구동FET와 제2 구동 FET를 포함하고, 상기 제2 모터의 V 상에 연결되는 제3 구동 FET와 제4 구동 FET를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 외부 충전기의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 제1 인버터의 상기 제1 구동 스위치와 상기 제2 인버터의 상기 제2 구동 FET를 PWM 제어하고, 상기 제2 인버터의 상기 제4 구동 스위치와 상기 제2 인버터의 상기 제3 구동 FET를 턴 온 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 배터리 모듈의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 제1 인버터의 상기 제2 구동 스위치와 상기 제2 인버터의 상기 제1 구동 FET를 PWM 제어하고, 상기 제1 인버터의 상기 제3 구동 스위치와 상기 제2 인버터의 상기 제4 구동 FET를 턴 온 제어할 수 있다.
상기 제어부의 제어에 의해 상기 모터 구동부와 상기 배터리 모듈을 연결하거나, 상기 외부 충전기 또는 상기 외부 차량이 접속되는 충전구와 상기 배터리 모듈을 연결하는 스위치부를 더 포함할 수 있다.
상기 스위치부는, 상기 외부 충전기의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 제1 인버터의 상기 제1 구동 스위치를 연결하는 어느 하나의 스위치와, 상기 외부 충전기와 상기 제2 인버터의 상기 제3 구동 FET를 연결하는 다른 하나의 스위치와, 상기 제1 모터의 A 상과 상기 제2 모터의 U 상을 연결하는 또 다른 하나의 스위치를 포함할 수 있다.
상기 스위치부는, 상기 배터리 모듈의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 제1 인버터의 상기 제3 구동 스위치를 연결하는 어느 하나의 스위치와, 상기 외부 차량과 상기 제2 인버터의 상기 제1 구동 FET를 연결하는 다른 하나의 스위치와, 상기 제1 모터의 A 상과 상기 제2 모터의 U 상을 연결하는 또 다른 하나의 스위치를 포함할 수 있다.
상기 변압 회로는, 상기 스위치부, 상기 제1 인버터, 상기 제2 인버터, 상기 제1 모터, 및 상기 제2 모터의 조합을 통해 구현될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법은, 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법에 있어서, 상기 차량의 배터리 모듈의 충전이 필요한 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 차량에 접속되는 외부 충전기의 전압을 비교하는 전압 비교 단계; 및 상기 전압 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 외부 충전기의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 복수의 모터를 구동하는 모터 구동부를 이용하여 상기 배터리 모듈의 전압에 적합하도록 상기 외부 충전기의 전압을 변압하는 변압 단계;를 포함한다.
상기 전압 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 외부 충전기의 전압 변압이 필요없는 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 외부 충전기를 직렬 연결하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 배터리 충전 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법은, 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법에 있어서, 상기 차량의 배터리 모듈의 전력 전달이 필요한 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 차량에 접속되는 외부 차량의 배터리 전압을 비교하는 전압 비교 단계; 및 상기 전압 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 배터리 모듈의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 복수의 모터를 구동하는 모터 구동부를 이용하여 상기 배터리 모듈의 전압에 적합하도록 상기 배터리 모듈의 전압을 변압하는 변압 단계;를 포함한다.
상기 전압 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 배터리 모듈의 전압 변압이 필요없는 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 외부 차량을 직렬 연결하여 상기 배터리 모듈의 전력을 상기 외부 차량에 전달하는 배터리 전력 전달 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템 및 방법에 의하면, 복수의 모터를 구동하기 위한 모터 구동부를 이용하여 외부의 배터리 충전 전압을 적절히 변압하여 배터리를 충전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 비상 상황에서 외부 차량(전기자동차)과 배터리 전력 공급이 가능한 효과가 있다.
또한, 다양한 용량의 ESS(Energy Storage System) 적용시, 배터리 설계가 용이한 효과가 있다.
또한, 급속충전기의 인프라 기준 전압값에 상관없이, 차량의 배터리 사양에 맞게끔 전압 변환하여 충전이 가능하고, 급속충전기를 구비한 전기충전소의 컴팩트(Compact) 구조를 유지하는 효과가 있다.
또한, 전기자동차 간의 배터리 전압 사양이 다를지라도, 원활한 전력 공급이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템의 회로도이다.
도 2는 도 1의 배터리 충전 시스템의 급속 충전 방법을 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 충전 시스템의 급속 충전 방법을 설명하기 위한 제2 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 충전 시스템의 급속 충전 방법을 설명하기 위한 제3 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 충전 시스템의 배터리 전력 전달 방법을 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리 충전 시스템의 배터리 전력 전달 방법을 설명하기 위한 제2 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리 충전 시스템의 배터리 전력 전달 방법을 설명하기 위한 제3 도면이다.
도 8은 도 1의 배터리 충전 시스템을 이용한 모터 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 급속 충전 모드에 따른 배터리 충전 방법의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 전력 전달 모드에 따른 배터리 충전 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템의 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템(100)은, 제어부(110), 모터 구동부(120), 스위치부(130), 및 배터리 모듈(140)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템(100)은, 평상시 모터 구동부(120)를 이용하여 복수의 차량 구동용 모터(200)를 동작시키고, 배터리 충전시 모터 구동부(120)를 이용하여 배터리 모듈(140)의 전압에 적합하도록 충전구(Inlet)로 입력되는 외부 전압을 변압함으로써 배터리 모듈(140)을 충전할 수 있다.
제어부(110)는 모터 구동부(120)를 제어하여 복수의 차량 구동용 모터(200)를 동작시킬 수 있다. 또한, 제어부(110)는 모터 구동부(120)를 제어하여 배터리 모듈(140)을 충전할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제어부(110)는 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit)일 수 있다.
제어부(110)는 모터 구동 모드로 동작하거나, 또는 배터리 충전 모드로 동작할 수 있다. 제어부(110)는 모터 구동 모드로 동작시, 복수의 차량 구동용 모터(200)에 흐르는 전류를 기초로 모터 구동부(120)를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어할 수 있다. 제어부(110)는 배터리 충전 모드로 동작시, 모터 구동부(120)를 PWM 제어함과 동시에 충전구(Inlet)에 흐르는 전류를 기초로 스위치부(130)를 온/오프(On/Off) 제어할 수 있다.
모터 구동부(120)는 배터리 모듈(140)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환할 수 있다. 모터 구동부(120)는 변환된 교류 전압을 이용하여 복수의 차량 구동용 모터(200)의 회전 동작을 제어할 수 있다. 모터 구동부(120)는 복수의 차량 구동용 모터(200) 각각을 제어하도록 제1 인버터(121)와 제2 인버터(123)를 포함할 수 있다.
제1 인버터(121)는 제1 모터(210)를 제어하도록 제1 모터(210)의 3 상(A, B, C)에 연결되고, 제2 인버터(123)는 제2 모터(220)를 제어하도록 제2 모터(220)의 3 상(U, V, W)에 연결될 수 있다.
제1 인버터(121)는 복수의 구동 스위치(IGBT1, IGBT2, IGBT3, IGBT4, IGBT5, IGBT6)를 포함하고, 제2 인버터(121)는 복수의 구동 FET(FET1, FET2, FEF3, FET4, FET5, FET6)를 포함할 수 있다. 복수의 구동 스위치(IGBT1, IGBT2, IGBT3, IGBT4, IGBT5, IGBT6) 각각은 모스펫(MOSFET) 소자일 수 있다. 복수의 구동 FET(FET1, FET2, FEF3, FET4, FET5, FET6) 각각은 모스펫(MOSFET) 소자일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 구동 스위치(IGBT1)의 소스단과 제2 구동 스위치(IGBT2)의 드레인단은 제1 모터(210)의 A 상에 연결될 수 있다. 제3 구동 스위치(IGBT3)의 소스단과 제4 구동 스위치(IGBT4)의 드레인단은 제1 모터(210)의 B 상에 연결될 수 있다. 제5 구동 스위치(IGBT5)의 소스단과 제6 구동 스위치(IGBT6)의 드레인단은 제1 모터(210)의 C 상에 연결될 수 있다.
또한, 제1 구동 FET(FET1)의 소스단과 제2 구동 FET(FET2)의 드레인단은 제2 모터(220)의 U 상에 연결될 수 있다. 제3 구동 FET(FET3)의 소스단과 제4 구동 FET(FET4)의 드레인단은 제2 모터(220)의 V 상에 연결될 수 있다. 제5 구동 FET(FET5)의 소스단과 제6 구동 FET(FET6)의 드레인단은 제2 모터(220)의 W 상에 연결될 수 있다.
제1 인버터(121)와 제2 인버터(123) 각각은 과전압으로부터 회로 보호를 위한 커패시터(C1, C2)를 포함할 수 있다.
스위치부(130)는, 배터리 모듈(140)과 모터 구동부(120)의 연결을 제어할 수 있다. 또한, 스위치부(130)는 배터리 모듈(140)과 충전구(Inlet)의 연결을 제어할 수 있다. 또한, 스위치부(130)는 모터 구동부(120)와 충전구(Inlet)의 연결을 제어할 수 있다.
스위치부(130)는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 제4 스위치(SW4), 제5 스위치(SW5), 제6 스위치(SW6), 제7 스위치(SW7), 제8 스위치(SW8)를 포함할 수 있다.
제1 스위치(SW1)는 배터리 모듈(140)의 양전압단에 연결될 수 있다. 제2 스위치(SW2)는 배터리 모듈(140)의 음전압단과 제1 인버터(121)의 하위사이드 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제2 스위치(SW2)는 배터리 모듈(140)의 음전압단과 제2 인버터(123)의 하위사이드 사이에 연결될 수 있다. 제3 스위치(SW3)는 일단이 제2 스위치(SW2)와 제1 인버터(121)의 하위사이드 사이에 연결되고, 타단이 충전구(Inlet)에 연결될 수 있다. 제4 스위치(SW4)는 제1 스위치(SW1)와 충전구(Inlet) 사이에 연결될 수 있다. 제5 스위치(SW5)는 제1 스위치(SW1)와 제1 인버터(121)의 상위사이드 사이에 연결될 수 있다. 제6 스위치(SW6)는 일단이 충전구(Inlet)와 제4 스위치(SW4) 사이에 연결되고 타단이 제2 인버터(123)의 상위사이드에 연결될 수 있다. 제7 스위치(SW7)는 일단이 제5 스위치(SW5)와 제1 인버터(121)의 상위사이드 사이에 연결되고, 타단이 제2 인버터(123)의 상위사이드에 연결될 수 있다. 제8 스위치(SW8)는 제1 모터(210)의 A 상과 제2 모터(220)의 U 상 사이에 연결될 수 있다. 여기서, 제1 모터(210)의 A 상과 제8 스위치(SW8)의 사이에는 커패시터(C3)가 연결될 수 있다.
배터리 모듈(140)은 복수의 배터리 셀(CELL)이 서로 직렬 연결되어 구성될 수 있다. 배터리 모듈(140)은 차량 구동용 모터(200)에 전압을 공급하여 회전 동작이 가능하도록 할 수 있다. 배터리 모듈(140)은 차량의 회생 제동을 통해 충전될 수 있다. 배터리 모듈(140)은 충전구(Inlet)로 입력되는 외부 전압을 공급받아 급속 충전될 수 있다. 배터리 모듈(140)은 고전압 배터리일 수 있으며, 대략 400V, 800V, 또는 1200V의 배터리 전압을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1의 배터리 충전 시스템의 급속 충전 방법을 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 배터리 충전 시스템(100)은 외부 급속 충전기(300)의 출력 전압을 통해 배터리 모듈(140)을 급속 충전할 수 있다. 외부 급속 충전기(300)는 전기충전소에 구비되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 외부 급속 충전기(300)의 출력 전압이 배터리 모듈(140)의 전압과 상이할 수 있으므로, 배터리 충전 시스템(100)은 배터리 모듈(140)의 급속 충전이 가능하도록 외부 급속 충전기(300)의 출력 전압을 변압할 수 있다.
배터리 충전 시스템(100)은 외부 급속 충전기(300)의 출력 전압을 변압하기 위한 DC-DC 컨버터 회로를 구현할 수 있다. 배터리 충전 시스템(100)은 모터 구동부(120)와 스위치부(130)에 대한 제어부(110)의 제어를 통해 DC-DC 컨버터 회로를 구현할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 배터리 충전 시스템(100)은 DC-DC 컨버터 회로의 일종인 SEPIC(Single-Ended Primary-Inductance converter) 회로를 구현할 수 있다. SEPIC 회로는 제5 스위치(SW5), 제6 스위치(SW6), 제8 스위치(SW8), 제1 구동 스위치(IGBT1), 제4 구동 스위치(IGBT4), 제2 구동 FET(FET2), 제3 구동 FET(FET3), 제1 모터(210), 및 제2 모터(220)의 조합을 통해 구현될 수 있다.
제어부(110)는 충전구(Inlet)에 외부 급속 충전기(300)가 접속되면, 외부 급속 충전기(300)의 센싱 전압을 전달받을 수 있다. 여기서, 외부 급속 충전기(300)의 전압 센싱은 별도의 센싱장치(미도시)에 의해 이루어질 수 있다.
제어부(110)는 센싱 전압을 기초로 PWM 제어 신호와 온/오프 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어부(110)는 센싱 전압이 배터리 모듈(140)의 전압보다 낮거나, 또는 기설정된 임계 전압 이상으로 큰 경우, PWM 제어 신호와 온/오프 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 임계 전압은 사용자의 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다.
제어부(110)는 PWM 제어 신호에 따라 제1 구동 스위치(IGBT1)와 제2 구동 FET(FET2)를 PWM 제어할 수 있다. 이때 제1 구동 스위치(IGBT1)는 턴 온 제어되고, 제2 구동 FET(FET2)는 턴 오프 제어된다.
제어부(110)는 온/오프 제어 신호에 따라 제4 구동 스위치(SW4)와 제3 구동 FET(FET3)를 턴 온(Turn On)제어할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 온/오프 제어 신호에 따라 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 제5 스위치(SW5), 제6 스위치(SW6), 및 제8 스위치(SW8)를 턴 온(Turn On) 제어할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 온/오프 제어 신호에 따라 제4 스위치(SW4)와 제7 스위치(SW7)를 턴 오프 제어할 수 있다.
제1 구동 스위치(IGBT1)와 제2 구동 FET(FET2)가 턴 온(Turn On) 된 상태에서, 외부 급속 충전기(300)의 플러스 전극의 전류 흐름은 충전구(Inlet), 제6 스위치(SW6), 제3 구동 FET(FET3), 제2 모터(220)의 V 상, 제2 모터(220)의 U 상, 제8 스위치(SW8), 커패시터(C3), 제1 구동 스위치(IGBT1), 제5 스위치(SW5), 및 제1 스위치(SW1)를 순차적으로 지나서 배터리 모듈(140)의 양전압단에 입력되게 나타난다.
도 3은 도 1의 배터리 충전 시스템의 급속 충전 방법을 설명하기 위한 제2 도면이다.
도 3을 참고하면, 제어부(110)는 외부 급속 충전기(300)의 출력 전압을 배터리 모듈(140)에 적합한 전압으로 가변하기 위해 제1 구동 스위치(IGBT1)와 제2 구동 FET(FET2)를 PWM 제어한다. 이때 제1 구동 스위치(IGBT1)는 턴 오프 제어되고, 제2 구동 (FET2)는 턴 온 제어된다. 이를 통해 제1 인버터(121), 제1 모터(210), 및 제2 인버터(123)를 지나는 프리휠링 전류 흐름이 나타나게 되고, 외부 급속 충전기(300)의 출력 전압이 가변된다. 이후 가변된 외부 급속 충전기(300)의 출력 전압은 도 2와 같이 배터리 모듈(140)에 공급된다.
도 4는 도 1의 배터리 충전 시스템의 급속 충전 방법을 설명하기 위한 제3 도면이다.
도 4를 참고하면, 제어부(110)는 외부 급속 충전기(300)의 센싱 전압이 상술한 바와 같은 임계 전압 이하로 배터리 모듈(140)의 전압보다 높은 경우, 온/오프 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어부(110)는 온/오프 제어 신호를 통해 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)를 턴 온 제어할 수 있다. 제어부(110)는 스위치부(130)의 나머지 스위치에 대해 턴 오프 제어할 수 있다. 이를 통해 배터리 모듈(140)은 외부 급속 충전기(300)와 직렬 연결될 수 있다. 배터리 모듈(140)은 외부 급속 충전기(300)의 출력 전압을 공급받아 급속 충전될 수 있다.
도 5는 도 1의 배터리 충전 시스템의 배터리 전력 전달 방법을 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 5를 참고하면, 배터리 충전 시스템(100)은 외부 차량(400)에 배터리 모듈(140)의 전력을 전달할 수 있다. 여기서, 외부 차량(400)은 배터리가 방전되어 충전이 필요한 상황일 수 있다.
배터리 충전 시스템(100)은 외부 차량(400)이 충전구(Inlet)에 접속되면, 외부 차량(400)의 배터리 전압을 센싱할 수 있다.
제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 전압이 외부 차량(400)의 배터리 전압 보다 작거나, 임계 전압 이상으로 외부 차량(400)의 배터리 전압보다 큰 경우, 배터리 모듈(140)의 전압 가변이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 전압 가변 및 전력 전달을 위한 PWM 제어 신호와 온/오프 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어부(110)는 PWM 제어 신호에 따라 제2 구동 스위치(IGBT2)를 PWM 제어하고, 제1 구동 FET(FET1)를 PWM 제어할 수 있다. 이때 제2 구동 스위치(IGBT2)는 턴 오프 동작하고, 제1 구동 FET(FET1)는 턴 온 동작한다.
제어부(110)는 온/오프 제어 신호에 따라 제3 구동 스위치(IGBT3)와 제4 구동 FET(FET4)를 턴 온 제어할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 온/오프 제어 신호에 따라 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 제5 스위치(SW5), 제6 스위치(SW6), 및 제8 스위치(SW8)를 턴 온(Turn On) 제어할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 온/오프 제어 신호로 제4 스위치(SW4)와 제7 스위치(SW7)를 턴 오프 제어할 수 있다.
제3 구동 스위치(IGBT3)와 제1 구동 FET(FET1)가 턴 온(Turn On) 된 상태에서, 배터리 모듈(140)의 양전압단의 전류 흐름은 제3 구동 스위치(IGBT3), 제1 모터(210)의 B 상, 제1 모터(210)의 A 상, 제8 스위치(SW8), 제1 구동 FET(FET1), 및 제6 스위치(SW6), 및 충전구(Inlet)를 순차적으로 지나서 외부 차량(400)의 배터리에 입력되게 나타난다.
도 6은 도 1의 배터리 충전 시스템의 배터리 전력 전달 방법을 설명하기 위한 제2 도면이다.
도 6을 참고하면, 제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 전압을 외부 차량(400)의 배터리 전압에 적합한 전압으로 가변하기 위해 제2 구동 스위치(IGBT2)와 제1 구동 FET(FET1)를 PWM 제어한다. 이때 제2 구동 스위치(IGBT2)는 턴 온 제어되고, 제1 구동 (FET1)는 턴 온 제어된다. 이를 통해 제1 인버터(121), 제2 인버터(123), 및 제2 모터(220)를 지나는 프리휠링 전류 흐름이 나타나게 되고, 배터리 모듈(140)의 출력 전압이 가변된다. 이후 가변된 배터리 모듈(140)의 출력 전압은 도 5와 같이 외부 차량(400)의 배터리에 공급된다.
도 7은 도 1의 배터리 충전 시스템의 배터리 전력 전달 방법을 설명하기 위한 제3 도면이다.
도 7을 참고하면, 제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 전압이 임계 전압 이하로 외부 차량(400)의 배터리 전압보다 높은 경우, 온/오프 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어부(110)는 온/오프 제어 신호를 통해 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)를 턴 온 제어할 수 있다. 제어부(110)는 스위치부(130)의 나머지 스위치에 대해 턴 오프 제어할 수 있다. 이를 통해 배터리 모듈(140)은 외부 차량(400)의 배터리와 직렬 연결될 수 있다. 배터리 모듈(140)의 출력 전압은 외부 차량(400)의 배터리에 전달되어 배터리 충전에 이용될 수 있다.
도 8은 도 1의 배터리 충전 시스템을 이용한 모터 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, 제어부(110)는 모터 구동 모드로 동작할 수 있다. 제어부(110)는 모터 구동 모드에서 온/오프 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어부(110)는 온/오프 제어 신호에 따라 제5 구동 스위치(IGBT5)와 제5 구동 FET(FET5)를 턴 온 제어할 수 있다. 제어부(110)는 온/오프 제어 신호에 따라 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제5 스위치(SW5), 및 제7 스위치(SW7)를 턴 온 제어할 수 있다. 또한 제어부(110)는 온/오프 제어 신호에 따라 스위치부(130)의 나머지 스위치에 대해 턴 오프 제어할 수 있다.
이를 통해 배터리 모듈(140)의 전압은 제1 모터(210)와 제2 모터(220) 각각에 공급되어 회전 동작이 이루어지도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 급속 충전 모드에 따른 배터리 충전 방법의 순서도이다.
도 2 및 도 9를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 급속 충전 모드에 따른 배터리 충전 방법은, 급속 충전 모드 동작 단계(S701), 배터리 상태 판단 단계(S703), 충전 중지 단계(S705), 충전 대기 단계(S707), 연결 상태 판단 단계(S709), 충전 정지 단계(S711), 전압 비교 단계(S713), 배터리 직렬 연결 단계(S715), 배터리 충전 단계(S717), 가변 연결 단계(S719), 및 변압 단계(S721)를 포함할 수 있다.
급속 충전 모드 동작 단계(S701)에서, 제어부(110)는 외부 급속 충전기(300)가 충전구(Inlet)에 접속되면, 급속 충전 모드로 동작한다.
배터리 상태 판단 단계(S703)에서, 제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 전압 센싱을 통해 배터리 상태 오류 여부를 판단한다. 여기서, 배터리 모듈(140)의 전압 센싱은 별도의 센싱장치(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 배터리 상태 오류 여부는 종래 다양한 오류 검출 방식에 의해 판단될 수 있다.
충전 중지 단계(S705)에서, 제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 상태가 정상이 아닌 것으로 판단되면, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 턴 오프(Turn Off) 제어한다. 이를 통해 배터리 모듈(140)의 사용이 중단될 수 있다.
충전 대기 단계(S707)에서, 제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 상태가 정상인 것으로 판단되면, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 턴 온(Turn On) 제어한다.
연결 상태 판단 단계(S709)에서, 제어부(110)는 외부 급속 충전기(300)와 충전구(Inlet)의 연결 상태의 오류 여부를 판단한다. 제어부(110)는 충전구(Inlet)에 흐르는 전류를 기초로 연결 상태의 오류 여부를 판단할 수 있다.
충전 정지 단계(S711)에서, 제어부(110)는, 외부 급속 충전기(300)와 충전구(Inlet) 연결 오류가 있는 것으로 판단되면, 제3 스위치(SW3), 제4 스위치(SW4), 및 제6 스위치(SW6)를 턴 오프(Turn Off) 제어한다. 이를 통해 외부 급속 충전기(300)의 배터리 전압이 배터리 모듈(140)에 전달되는 것이 차단될 수 있다.
전압 비교 단계(S713)에서, 제어부(110)는, 외부 급속 충전기(300)와 충전구(Inlet)의 연결이 정상인 것으로 판단되면, 외부 급속 충전기(300)의 배터리 전압과 배터리 모듈(140)의 배터리 전압을 비교한다. 외부 급속 충전기(300)의 배터리 전압은 별도의 센싱장치(미도시)에 의해 센싱될 수 있다.
직렬 연결 단계(S715)에서, 제어부(110)는 외부 급속 충전기(300)의 전압이 배터리 모듈(140)의 전압보다 임계 전압 이하로 큰 경우, 배터리 모듈(140)와 외부 급속 충전기(300)의 직렬 연결을 위해 제3 스위치(SW3), 제4 스위치(SW4)를 턴 온(Turn On) 제어하고, 제5 스위치(SW5)와 제6 스위치(SW6)를 턴 오프(Turn Off) 제어할 수 있다.
배터리 충전 단계(S717)에서, 배터리 모듈(140)은 외부 급속 충전기(300)와 직렬 연결되어 외부 급속 충전기(300)의 배터리 전압을 공급받아 급속 충전될 수 있다.
가변 연결 단계(S719)에서, 제어부(110)는 외부 급속 충전기(300)의 전압이 배터리 모듈(140)의 전압보다 작거나, 임계 전압 이상으로 큰 경우, 외부 급속 충전기(300)의 전압 변압을 위해 제3 스위치(SW3), 제5 스위치(SW5), 제6 스위치(SW6), 및 제8 스위치(SW8)를 턴 온(Turn On)제어하고, 제4 스위치(SW4)와 제7 스위치(SW7)를 턴 오프(Turn Off) 제어할 수 있다.
변압 단계(S721)에서, 제어부(110)는 제1 인버터(121)와 제2 인버터(123)의 제어를 통해 DC-DC 변압 회로(예, SEPIC)를 구현함으로써 외부 급속 충전기(300)의 배터리 전압을 변압하여 배터리 모듈(140)에 공급할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 제1 구동 스위치(IGBT1)와 제2 구동FET(FET2)를 PWM 제어하고, 제4 구동 스위치(IGBT4)와 제3 구동 FET(FET3)를 턴 온 제어함으로써 DC-DC 변압 회로를 구현할 수 있다. 이를 통해 배터리 모듈(140)은 외부 급속 충전기(300)의 전압 레벨과 관계없이 급속 충전이 가능하다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 전력 전달 모드에 따른 배터리 충전 방법의 순서도이다.
도 5 및 도 10을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 모터를 구비하는 차량의 전력 전달 모드에 따른 배터리 충전 방법은, 전력 전달 모드 동작 단계(S801), 배터리 상태 판단 단계(S803), 충전 중지 단계(S805), 충전 대기 단계(S807), 연결 상태 판단 단계(S809), 충전 정지 단계(S811), 전압 비교 단계(S813), 배터리 직렬 연결 단계(S815), 배터리 전력 전달 단계(S817), 가변 연결 단계(S819), 및 변압 단계(S821)를 포함할 수 있다.
전력 전달 모드 동작 단계(S801)에서, 제어부(110)는 외부 차량(400)이 충전구(Inlet)에 접속되면, 배터리 전력 전달 모드로 동작한다.
배터리 상태 판단 단계(S803)에서, 제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 전압 센싱을 통해 배터리 상태 오류 여부를 판단한다. 여기서, 배터리 모듈(140)의 전압 센싱은 별도의 센싱장치(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 배터리 상태 오류 여부는 종래 다양한 오류 검출 방식에 의해 판단될 수 있다.
충전 중지 단계(S805)에서, 제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 상태가 정상이 아닌 것으로 판단되면, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 턴 오프(Turn Off) 제어한다. 이를 통해 배터리 모듈(140)의 사용이 중단될 수 있다.
충전 대기 단계(S807)에서, 제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 상태가 정상인 것으로 판단되면, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 턴 온(Turn On) 제어한다.
연결 상태 판단 단계(S809)에서, 제어부(110)는 외부 차량(400)과 충전구(Inlet)의 연결 상태의 오류 여부를 판단한다. 제어부(110)는 충전구(Inlet)에 흐르는 전류를 기초로 연결 상태의 오류 여부를 판단할 수 있다.
충전 정지 단계(S811)에서, 제어부(110)는, 외부 차량(400)과 충전구(Inlet)의 연결 상태에 오류가 발생한 것으로 판단되면, 제3 스위치(SW3), 제4 스위치(SW4), 및 제6 스위치(SW6)를 턴 오프(Turn Off) 제어한다. 이를 통해 배터리 모듈(140)의 전압이 외부 차량(400)에 전달되는 것이 차단될 수 있다.
전압 비교 단계(S813)에서, 제어부(110)는, 외부 차량(400)과 충전구(Inlet)의 연결이 정상인 것으로 판단되면, 외부 차량(400)의 배터리 전압과 배터리 모듈(140)의 전압을 비교한다. 외부 차량(400)의 배터리 전압은 별도의 센싱장치(미도시)에 의해 센싱될 수 있다.
배터리 직렬 연결 단계(S815)에서, 제어부(110)는 배터리 모듈(140)의 전압이 외부 차량(400)의 배터리 전압보다 임계 전압 이하로 큰 경우, 배터리 모듈(140)과 외부 차량(400)의 배터리의 직렬 연결을 위해 제3 스위치(SW3), 제4 스위치(SW4)를 턴 온(Turn On) 제어하고, 제5 스위치(SW5)와 제6 스위치(SW6)를 턴 오프(Turn Off) 제어할 수 있다.
배터리 전력 전달 단계(S817)에서, 배터리 모듈(140)은 외부 차량(400)의 배터리와 직렬 연결되어 외부 차량(400)의 배터리에 전압을 전달하여 충전시킬 수 있다.
가변 연결 단계(S819)에서, 제어부(110)는, 배터리 모듈(140)의 전압이 외부 차량(400)의 배터리 전압보다 작거나, 임계 전압 이상으로 큰 경우, 배터리 모듈(140)의 전압 변압을 위해 제3 스위치(SW3), 제5 스위치(SW5), 제6 스위치(SW6), 및 제8 스위치(SW8)를 턴 온(Turn On)제어하고, 제4 스위치(SW4)와 제7 스위치(SW7)를 턴 오프(Turn Off) 제어할 수 있다.
변압 단계(S821)에서, 제어부(110)는 제1 인버터(121)와 제2 인버터(123)의 제어를 통해 DC-DC 변압 회로(예, SEPIC)를 구현함으로써 배터리 모듈(140)의 전압을 변압하여 외부 차량(400)의 배터리에 공급할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 제2 구동 스위치(IGBT2)와 제1 구동 FET(FET1)를 PWM 제어하고, 제3 구동 스위치(IGBT3)와 제4 구동 FET(FET4)를 턴 온 제어함으로써 DC-DC 변압 회로를 구현할 수 있다. 이를 통해 배터리 모듈(140)은 외부 차량(400)의 배터리 전압 레벨과 관계없이 전력 전달이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
100: 배터리 충전 시스템
110: 제어부
120: 모터 구동부
121, 123: 제1, 제2 인버터
130: 스위치부
140: 배터리 모듈
200: 차량 구동용 모터
210: 제1 모터
220: 제2 모터
300: 외부 급속 충전기
400: 외부 차량

Claims (14)

  1. 복수의 차량 구동용 모터 중에서 제1 모터를 구동하도록 구성되는 제1 인버터와 제2 모터를 구동하도록 구성되는 제2 인버터를 구비하는 모터 구동부;
    상기 제1 모터와 상기 제2 모터에 구동 전압을 공급하는 배터리 모듈; 및
    상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 각각의 스위칭 소자를 제어함으로써, 상기 배터리 모듈의 전압에 적합하도록 외부 충전기의 전압을 변압하거나, 또는 외부 차량의 배터리 전압에 적합하도록 상기 배터리 모듈의 전압을 변압하는 변압 회로를 구현하는 제어부;
    를 포함하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변압 회로는 DC-DC 변압 회로인 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 인버터는,
    상기 제1 모터의 A 상에 연결되는 제1 구동 스위치와 제2 구동 스위치를 포함하고,
    상기 제1 모터의 B 상에 연결되는 제3 구동 스위치와 제4 구동 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 인버터는,
    상기 제2 모터의 U 상에 연결되는 제1 구동 FET와 제2 구동 FET를 포함하고,
    상기 제2 모터의 V 상에 연결되는 제3 구동 FET와 제4 구동 FET를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 충전기의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 제1 인버터의 상기 제1 구동 스위치와 상기 제2 인버터의 상기 제2 구동 FET를 PWM 제어하고,
    상기 제2 인버터의 상기 제4 구동 스위치와 상기 제2 인버터의 상기 제3 구동 FET를 턴 온 제어하는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리 모듈의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 제1 인버터의 상기 제2 구동 스위치와 상기 제2 인버터의 상기 제1 구동 FET를 PWM 제어하고,
    상기 제1 인버터의 상기 제3 구동 스위치와 상기 제2 인버터의 상기 제4 구동 FET를 턴 온 제어하는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 의해 상기 모터 구동부와 상기 배터리 모듈을 연결하거나, 상기 외부 충전기 또는 상기 외부 차량이 접속되는 충전구와 상기 배터리 모듈을 연결하는 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위치부는,
    상기 외부 충전기의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 제1 인버터의 상기 제1 구동 스위치를 연결하는 어느 하나의 스위치와, 상기 외부 충전기와 상기 제2 인버터의 상기 제3 구동 FET를 연결하는 다른 하나의 스위치와, 상기 제1 모터의 A 상과 상기 제2 모터의 U 상을 연결하는 또 다른 하나의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위치부는,
    상기 배터리 모듈의 전압 변압이 필요한 경우,
    상기 배터리 모듈과 상기 제1 인버터의 상기 제3 구동 스위치를 연결하는 어느 하나의 스위치와, 상기 외부 차량과 상기 제2 인버터의 상기 제1 구동 FET를 연결하는 다른 하나의 스위치와, 상기 제1 모터의 A 상과 상기 제2 모터의 U 상을 연결하는 또 다른 하나의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 변압 회로는,
    상기 스위치부, 상기 제1 인버터, 상기 제2 인버터, 상기 제1 모터, 및 상기 제2 모터의 조합을 통해 구현되는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 시스템.
  11. 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법에 있어서,
    상기 차량의 배터리 모듈의 충전이 필요한 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 차량에 접속되는 외부 충전기의 전압을 비교하는 전압 비교 단계; 및
    상기 전압 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 외부 충전기의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 복수의 모터를 구동하는 모터 구동부를 이용하여 상기 배터리 모듈의 전압에 적합하도록 상기 외부 충전기의 전압을 변압하는 변압 단계;
    를 포함하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전압 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 외부 충전기의 전압 변압이 필요없는 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 외부 충전기를 직렬 연결하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 배터리 충전 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법.
  13. 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법에 있어서,
    상기 차량의 배터리 모듈의 전력 전달이 필요한 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 차량에 접속되는 외부 차량의 배터리 전압을 비교하는 전압 비교 단계; 및
    상기 전압 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 배터리 모듈의 전압 변압이 필요한 경우, 상기 복수의 모터를 구동하는 모터 구동부를 이용하여 상기 배터리 모듈의 전압에 적합하도록 상기 배터리 모듈의 전압을 변압하는 변압 단계;
    를 포함하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전압 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 배터리 모듈의 전압 변압이 필요없는 경우, 상기 배터리 모듈과 상기 외부 차량을 직렬 연결하여 상기 배터리 모듈의 전력을 상기 외부 차량에 전달하는 배터리 전력 전달 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 모터를 구비하는 차량의 배터리 충전 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008154399A (ja) * 2006-12-19 2008-07-03 Toyota Motor Corp 電力制御装置およびそれを備えた車両
JP2012249455A (ja) * 2011-05-30 2012-12-13 Toyota Motor Corp 車両の電気システム
KR101631085B1 (ko) 2011-05-04 2016-06-16 엘지전자 주식회사 전기 자동차 및 이의 구동 방법
JP2017225241A (ja) * 2016-06-15 2017-12-21 トヨタ自動車株式会社 電気自動車
KR20190110790A (ko) * 2018-03-21 2019-10-01 현대자동차주식회사 전기 자동차의 충전 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008154399A (ja) * 2006-12-19 2008-07-03 Toyota Motor Corp 電力制御装置およびそれを備えた車両
KR101631085B1 (ko) 2011-05-04 2016-06-16 엘지전자 주식회사 전기 자동차 및 이의 구동 방법
JP2012249455A (ja) * 2011-05-30 2012-12-13 Toyota Motor Corp 車両の電気システム
JP2017225241A (ja) * 2016-06-15 2017-12-21 トヨタ自動車株式会社 電気自動車
KR20190110790A (ko) * 2018-03-21 2019-10-01 현대자동차주식회사 전기 자동차의 충전 장치

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