KR20220029935A

KR20220029935A - 통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법

Info

Publication number: KR20220029935A
Application number: KR1020200111506A
Authority: KR
Inventors: 강찬호; 최경진; 인효철; 지호준
Original assignee: 주식회사 이지트로닉스
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2022-03-10

Abstract

통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법이 개시되어 있다.
개시된 본 발명은, 하나의 제어부에 의해 인버터 부와 충전부에서의 동작신호 중 어느 하나의 신호만을 선별하고, 선별된 모드만 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법{Classification control method of charging mode and inverter mode of integrated smart inverter}

본 발명은 배터리 충전기능이 내장된 통합형 스마트 인버터에 관련한 것으로, 더 상세하게는 스마트 인버터의 충전모드와 인버터 모드를 하나의 제어기에 의해 구분 제어하는, 통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법에 관한 것이다.

최근 저출산, 고령화의 진전, 1인 가구 증가, 도심 집중화 등의 사회적 이슈와 온실가스 저감, 미세먼지 등의 환경적 이슈로 초소형 모빌리티가 대두되고 있다.

초소형 모빌리티는 자전거 이상 경자동차 미만의 전동력을 이용한 이동수단으로 전동킥보드, 전동휠에서부터 전기자전거, 초소형 자동차 등의 1~2인승 개념의 소형 개인이동수단으로 이해될 수 있다.

이러한, 초소형 모빌리티 중 초소형 전기차는 일반적으로 구동 모터, 배터리, 배터리 충전기, 인버터를 포함하고 있다. 여기서, 배터리 충전기는 EMI 필터부(11), 다이오드 정류부(12), PFC(Power Factor Correction) 변환부(13), DC-AC 변환부(14), 트랜스포머(15), 다이오드 정류부(16), LC 필터부(17)로 구성되거나(도 1a 참조), 또는 동기정류기법을 이용한 EMI 필터부(11'), 다이오드 정류부(12'), PFC 변환부(13'), DC-AC 변환부(14'), 트랜스포머(15'), MOSFET 정류부(16'), LC 필터부(17')로 구성되거나(도 1b 참조), 또는 LLC기법을 적용한 EMI 필터부(11''), 다이오드 정류부(12''), PFC 변환부(13''), DC-AC 변환부(14''), 인덕터(L), 트랜스포머(15''), MOSFET 정류부(19'')로 구성(도 1c 참조)되었다.

또한, 초소형 전기차는 이러한 배터리 충전기와 별도로 구동 모터로 전력을 변환하기 위한 MOSFET을 내장한 인버터를 포함하고 있다. 충전기는 배터리로 에너지를 저장하는 역할을 하고, 인버터는 배터리로부터 에너지를 소비하는 역할을 하므로, 이 두 구성은 동시에 동작하지 않는다. 즉, 충전기가 동작할 때 인버터는 동작하지 않고, 인버터가 동작할 때 충전기는 동작하지 않는다.

한편, 충전기의 2차측과 인버터의 전브리지 스위칭부가 직접적으로 배터리에 연결되어 있고, 유사한 구조를 가지고 있는바, 이를 공용화하여 사용할 경우 부품의 수를 줄이고 공간을 축소시킬 뿐 아니라 원가를 절감할 수 있는 이점을 가지게 되며 나아가 중량을 저감하여 연비개선 혹은 주행거리 연장에도 기여할 수 있는바, 본 발명은 충전기의 2차측과 인버터의 전브리지 스위칭부를 공용화하기 위한 원리로부터 발전되어 기술될 수 있다.

문헌 1 : 공개특허공보 제10-2013-0129568호

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스마트 인버터의 충전모드와 인버터 모드를 하나의 제어기에 의해 구분 제어하는 충전모드와 인버터모드가 구분 제어하는, 통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하나의 제어부에 의해 인버터 부와 충전부에서의 동작신호 중 어느 하나의 신호만을 선별하고, 선별된 모드만 동작되도록 제어하는 것을 특징을 하는 통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 스마트 인버터의 충전모드와 인버터 모드를 하나의 제어기에 의해 구분 제어함으로써 효율적 제어가 가능하며, 제어 오류의 발생을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1a, 1b, 1c는 종래 초소형 모빌리티에 배치되는 충전기의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 통합형 스마트 인버터의 개략적 구성도
도 3은 본 발명에 따른 통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4는 인버터 모드의 온 시퀀스 흐름도
도 5는 충전 모드의 온 시퀀스 흐름도

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 통합형 스마트 인버터의 개략적 구성도이다.

먼저, 도 2를 통해 통합형 스마트 인버터의 구성을 보면 절환스위치부(300'')는 제1 도선(31)에 배치되어 3상 전동기(30)와 제1 스위치 모듈(S1, S4)을 연결하거나 개방하는 제4 절환스위치(340); 제2 도선(32)에 배치되어 3상 전동기(30)와 제2 스위치 모듈(S2,S5)을 연결하거나 개방하는 제5 절환스위치(350); 제1 도선(31)과 접점을 이루는 제4 도선(34)에 배치되어 트랜스포머(119)의 제1 출력단(121)의 개방단과 제1 스위치 모듈(S1, S4)을 연결하거나 개방하는 제6 절환스위치(360); 제2 도선(32)과 접점을 이루는 제5 도선(35)에 배치되어 트랜스포머(119)의 제2 출력단(122)의 개방단과 제2 스위치 모듈을 연결하거나 개방하는 제7 절환스위치(370)를 포함할 수 있다.

이때, 제어부(400)는 운전 모드 시 3상 전동기(30)와 제1 스위치 모듈(S1, S4), 3상 전동기(30)와 제2 스위치 모듈(S2, S5)이 각각 연결되도록 제4 절환스위치(340)와 제5 절환스위치(350)를 스위칭시킨다. 또한, 제어부(400)는 운전 모드 시 트랜스포머(119)와 제1 스위치 모듈(S1, S4), 트랜스포머(119)와 제2 스위치 모듈(S2,S5)이 개방되도록 제6 절환스위치(360)와 제7 절환스위치(370)를 스위칭시킨다.

또한, 제어부(400)는 충전 모드 시 3상 전동기(30)와 제1 스위치 모듈(S1, S4), 3상 전동기(30)와 제2 스위치 모듈(S2, S5)이 각각 개방되도록 제4 절환스위치(340)와 제5 절환스위치(350)를 스위칭 시킨다. 또한, 제어부(400)는 운전 모드 시 트랜스포머(119)와 제1 스위치 모듈(S1, S4), 트랜스포머(119)와 제2 스위치 모듈(S2,S5)이 연결되도록 제6 절환스위치(360)와 제7 절환스위치(370)를 스위칭 시킨다.

도 3은 본 발명에 따른 통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3에 의하면, 본 발명에 따른 통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법은 스마트 인터버 제어보드가 온(on) 되고, 인버터 준비상태가 되었을 때 AC 220V 입력 유무에 따라 하나의 제어부에 의해 인버터 모드 또는 충전모드 중 어느 하나의 모드가 선택될 수 있고, 다른 하나는 제외될 수 있다.

선택된 모드가 인버터 모드일 때는 도 4에서와 같이, IG키가 온 되면, 이어서 고전압 차단기가 close되고, 이어서 스마트 인버터로 전원이 공급되며, 이어서 LDC 스타트 신호 및 전원이 인가되어 LDC가 활성화 되고, 이어서 모터구동 절환 차단기가 차단된 상태를 유지하며, 이어서 인버터 릴레이가 활성화 되어 PWM 및 모터 구동이 가능한 상태가 되는 과정이 순차적으로 이루어진다.

한편, 선택된 모드가 충전모드일 때는 도 5에서와 같이, 상기한 단계를 그대로 유지하되, 상기 인버터 릴레이가 활성화 된 상태에서 AC220V가 투입되면 제어기가 이를 인지하여 충전모드로 변환한다.

충전모드로 변환되면, 인버터가 오프되고, 충전기가 준비상태가 되고, 모터 구동 절활 차단기가 충전모드로 전환되며, 충전을 위한 준비상태가 되면 IG키를 제거하고, IG키가 제거되면 스마트 인버터의 충전이 시작되며, 스마트 인버터의 충전이 완료되면(완충되면) 스마트 인버터로 공급되는 전원을 차단하는 과정을 거친다.

여기서, 스마트 인버터로 충전이 되고 있는 도중, 사용자가 개입된 경우, 즉 AC220V 인렛을 제거한 경우, 터치 스크린에서 충전 스톱을 한 경우, IG키가 다시 연결될 경우에는 스마트 인버터의 전원이 차단될 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다

30 : 3상 전동기 31 : 제1 도선
32 : 제2 도선 34 : 제4 도선
350 : 제5 절환 스위치 360 : 제6 절환 스위치
370 : 제7 절환 스위치 400 : 제어부

Claims

하나의 제어부에 의해 인버터 부와 충전부에서의 동작신호 중 어느 하나의 신호만을 선별하고, 선별된 모드만 동작되도록 제어하는 것을 특징을 하는 통합형 스마트 인버터의 충전모드와 인버터모드의 구분 제어방법.