KR20220096838A - 전기 차량용 배터리 충전 장치 및 충전 방법 - Google Patents

전기 차량용 배터리 충전 장치 및 충전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220096838A
KR20220096838A KR1020200189650A KR20200189650A KR20220096838A KR 20220096838 A KR20220096838 A KR 20220096838A KR 1020200189650 A KR1020200189650 A KR 1020200189650A KR 20200189650 A KR20200189650 A KR 20200189650A KR 20220096838 A KR20220096838 A KR 20220096838A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
charging
value
converter
voltage
Prior art date
Application number
KR1020200189650A
Other languages
English (en)
Inventor
송형석
윤혜성
이명철
Original Assignee
영화테크(주)
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 영화테크(주) filed Critical 영화테크(주)
Priority to KR1020200189650A priority Critical patent/KR20220096838A/ko
Publication of KR20220096838A publication Critical patent/KR20220096838A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods 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
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Abstract

본 발명은 전기 자동차에서 배터리를 충전하는 전기 차량용 배터리 충전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 컨버터의 기동 전에 기동 모드를 판단하는 알고리즘 없이 기동 상황에 따라 기동 모드가 전환되도록 하고, 컨버터의 기동 모드 결정에 오류가 발생하여 오동작이 발생하는 것을 방지하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 배터리; 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 전원부로부터 제공되는 전원에 대응하여 상기 배터리를 충전하는 컨버터를 포함하는 전기 차량용 배터리 충전장치에 있어서, 상기 컨버터는 전압에 의한 완충 방식을 이용하여 배터리를 충전시키는 정전압 충전 모드와, 전류에 의한 충전 방식을 이용하여 배터리를 충전시키는 정전류 충전 모드를 포함하며, 컨버터의 초기 기동 구간 동안 정전류 값 및 정전압 값을 포함하는 출력 전원을 증가시키되, 출력 전원의 증가 값이 기 설정된 목표 값에 도달하는지의 여부에 따라 정전압 충전 모드와 정전류 충전 모드로 전환한다.

Description

전기 차량용 배터리 충전 장치 및 충전 방법{BATTERY CHARGING DEVICE AND METHOD FOR ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은 전기 차량용 배터리 충전 장치 및 충전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전기 차량에 구비되는 배터리의 충전 컨버터에서, 초기 기동시 동작조건에 따른 기동 모드르 스스로 결정하여 안정적인 동작에 이르도록 함으로써, 부하의조건과 관계 없이 초기 기동이 가능하도록 하고, 잘못된 정보에 의한 오류를 제거하여 안정적으로 동작될 수 있도록 하며, 배터리 부하가 없는 정전압 컨버터에서도 정전류 동작 제한 등의 알고리즘의 변동 없이 바로 사용할 수 있도록 한 전기 차량용 배터리 충전 장치 및 충전 방법에 관한 것이다..
일반적으로 전기 차량이라 함은, 배터리의 전기동력에 의해 구동되는 차량을 의미한다.
상기한 전기 차량은, 내연기관인 엔진을 사용하지 않고 전기모터에 의해서만 구동되는 전기 자동차(EV; Electric Vehicle), 엔진과 전기모터 모두를 사용하는 하이브리드 전기 자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle), 전기 콘센트에 플러그를 꼽아 충전할 수 있는 플러그 인 하이브리드 자동차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 등으로 구분할 수 있다.
넓은 의미의 하이브리드 자동차는, 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합한 차량을 의미한다.
이중에서 하이브리드 전기 자동차는, 연료를 연소시켜 구동력을 얻는 엔진과, 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터를 사용하여 차량을 구동시킨다.
하이브리드 전기 자동차는 엔진과 전기모터의 구동방식을 다양하게 구성할 수 있는데, 크게 나누어 병렬형과 직렬형으로 구분할 수 있다.
상기한 병렬형은, 엔진이 배터리를 충전시키면서 전기모터와 함께 차량을 직접 구동시키는 구조로서, 구조가 직렬형보다 상대적으로 복잡하고 제어 로직이 복잡하다는 단점이 있다.
그러나 병렬형은, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기에너지를 동시에 사용할 수 있다는 장점이 있어 승용차 등에 널리 채택되고 있다.
또한 병렬형은, 엔진과 전기모터의 최적 작동영역을 이용하므로 구동 시스템 전체의 연비를 향상시킬 수 있고, 제동시에는 전기모터로 에너지를 회수하므로 효율적인 에너지의 이용이 가능하다는 장점도 있다(본 명세서에서는 상기한 차량 들을 통칭하여 '전기 차량' 이라 통칭하기로 한다).
또한 전기 차량에는, 엔진 작동의 전반을 제어하는 엔진 제어기(ECU; Engine Control Unit), 전기모터 작동의 전반을 제어하는 모터 제어기(MCU; Motor Control Unit), 변속기를 제어하는 변속기 제어기(TCU; Transmission Control Unit), 배터리 상태를 감시하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System), 실내 온도 제어를 담당하는 자동온도 제어기(FATC; Full Auto Temperature Controller), 상기 각 제어기들의 구동 제어 및 하이브리드 운전모드 설정 등을 제어하는 최상위 제어기를 구비하고 있다.
상기한 각 제어기들은 최상위 제어기를 중심으로 고속 캔(CAN) 통신라인으로 연결되어, 제어기들 상호 간에 정보를 주고 받으면서 상위 제어기가 하위 제어기에 명령을 전달하도록 구성되어 있다.
또한 전기 차량에는 전기모터의 구동전력을 제공하는 고전압 배터리(메인 배터리)가 필수적으로 장착되며, 고전압 배터리는 차량의 운행 중에 충전 또는 방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급한다.
상기 고전압 배터리는, 모터 보조(Motor Assist) 모드시 전기에너지를 공급(방전)하고, 회생 제동시나 엔진 구동시에는 전기에너지를 저장(충전)한다.
이때, 배터리 관리 시스템은, 배터리 충전 상태(SOC; State Of Charge), 가용 충전파워, 가용 방전파워 등을 상기 MCU에 전송하여 배터리의 안전상태 유지 및 수명 관리 등을 수행한다.
한편, 전기 차량에는 전기모터(구동모터)의 구동전력을 제공하는 메인배터리(고전압 배터리)와 함께, 차량 전장품의 구동전력을 제공하는 보조배터리(저전압 배터리)가 탑재된다.
상기 보조배터리에는, 고전압과 저전압 사이의 출력변환을 위한 저전압 DC/DC 컨버터(Low Voltage DC/DC Converter, 이하 '컨버터'라 약칭한다)가 연결된다.
그런데 배터리의 충전을 위한 종래의 컨버터는, 배터리의 충전, 완충 동작에 따라 제어 레퍼런스가 달라 초기 동작 시에 충전 동작인지 완충 동작인지를 결정해 주어야 안정적인 기동이 가능하다.
즉, 전류 기동과 전압 기동의 알고리즘을 따로 적용하여, 기동 전에 배터리의 충전 정도 등에 따라 컨버터의 기동 모드를 사전 결정하여 동작시켜야만 한다.
이에 따라 기동 전에 기동 모드를 결정해야 하는 판단 알고리즘이 추가되어야 하는 단점이 있다.
또한 종래의 컨버터는, 정보의 전달이 정확하게 이루어지지 않은 경우 컨버터의 기동 모드 결정에 오류가 발생하여 오동작이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
또한 종래의 컨버터는, 배터리 부하가 없이는 충전, 완충의 기동 판단이 불가능하므로 충전용 컨버터로서 용도 이외의 확장 적용이 불가능하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 컨버터의 기동 전에 기동 모드를 판단하는 알고리즘 없이 기동 상황에 따라 기동 모드가 전환되도록 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 컨버터의 기동 모드 결정에 오류가 발생하여 오동작이 발생하는 것을 방지하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 일반 저항부하를 사용하는 정전압 컨버터로서도 정전류 동작 제한 등의 알고리즘 변동없이 바로 사용할 수 있도록 하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기 차량용 배터리 충전 장치는, 배터리; 전원을 공급하는 전원부; 및 전원부로부터 제공되는 전원에 대응하여 배터리를 충전하는 컨버터를 포함하고, 상기 컨버터는, 전압에 의한 완충 방식을 이용하여 배터리를 충전시키는 정전압 충전 모드와, 전류에 의한 충전 방식을 이용하여 배터리를 충전시키는 정전류 충전 모드를 구비하며, 컨버터의 초기 기동 구간 동안 정전류 값 및 정전압 값을 포함하는 출력 전원을 증가시키되, 출력 전원의 증가 값이 기 설정된 목표 값에 도달하는지의 여부에 따라 정전압 충전 모드와 정전류 충전 모드로 전환하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 전기 차량용 배터리 충전 방법은, 전원부로부터 제공되는 전원에 대응하여 배터리를 충전하는 컨버터를 포함하는 전기 차량용 배터리 충전 장치의 충전 방법에 있어서, 컨버터의 초기 기동 구간 동안 정전류 값 및 정전압 값을 포함하는 출력 전원을 증가시키는 단계; 정전압 값 및 정전류 값이 기 설정된 목표 전압 값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계; 정전압 값이 기 설정된 목표 전압 값에 도달하는 경우, 정전압 충전 모드로 전환하여 배터리를 충전시키기 위한 전압 레퍼런스 증가를 중지시키는 단계; 정전류 값이 기 설정된 목표 전류 값에 도달하는 경우, 정전류 충전 모드로 전환하여 배터리를 충전시키기 위한 전류 레퍼런스 증가를 중지시키는 단계; 및 정전류 값 및 정전압 값이 타겟으로 하는 출력 값에 도달하는 경우 배터리의 충전 동작을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 컨버터의 초기 기동시 상황에 따라 알맞은 기동 모드를 결정하여 오류 없이 안정적인 동작이 가능하도록 하는 효과가 있다.
즉 정전압과 정전류에 동작에 대한 판단을 미리 정하는 것이 아니라 동작 결과를 바탕으로 결정함으로써, 동작 이전의 잘못된 정보에 의한 오류를 제거할 수가 있다.
이로써 기동 모드 결정에 오류가 발생하여 오동작이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 정전압, 정전류 동작을 초기 기동 과정의 결과로 판단함으로써, 일반 저항부하를 사용하는 정전압 컨버터로서도 정전류 동작 제한 등의 알고리즘 변동없이 바로 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 차량용 배터리 충전 장치에 관한 구성도.
도 2는 도 1의 컨버터의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 전기 차량용 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 차량용 배터리 충전 장치에 관한 구성도로서, 전원부(100), 컨버터(200), 마이크로 컨트롤 유닛(MCU; Micro Control Unit)(300) 및 배터리(400)를 포함하여 구성된다.
상기 전원부(100)는, 컨버터(200)에 필요한 전원을 공급하며, 사용전원으로서 AC(교류) 전원을 공급한다.
상기 컨버터(200)는, 마이크로 컨트롤 유닛(300)의 제어에 따라 전원부(100)로부터 제공되는 전원을 배터리 허용 전압에 맞게 승압하여 배터리(400)를 충전한다.
또한 상기 컨버터(200)는 AC-DC 컨버터를 포함하고, 상기 AC-DC 컨버터는 전원부(100)로부터 인가되는 AC(교류) 전원을 DC(직류) 고전압으로 변환하여 배터리(400)에 공급한다.
상기 컨버터(200)는 차량 탑재형 OBC(On-Board Charger)에 탑재될 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤 유닛(300)은, 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System) 기능을 수행하며, 컨버터(200)의 동작을 제어한다.
마이크로 컨트롤 유닛(300)은, 컨버터(200)의 입출력 단자로부터 인가되는 전압(또는, 전류)를 측정하여 배터리 충전 상태(SOC; State Of Charge)를 제어하고, 배터리 노후화(SOH; State Of Health) 상태를 백업(Backup)하고 감지한다.
또한 상기 마이크로 컨트롤 유닛(300)은, 컨버터(200)의 입출력 단자로부터 인가되는 전압 또는 전류를 미리 설정된 기준 전압 또는 기준 전류와 비교하여, 배터리(400)의 전기적인 상태가 충전 가능한 상태인지 여부를 판단한다.
한편, 상기 마이크로 컨트롤 유닛(300)은, 입출력 단자로부터 인가되는 전압 또는 전류가 정상이 아닌 것으로 검지할 경우, 컨버터(200)를 제어하여 배터리(400)의 충전 동작을 중지시킬 수 있다.
도 1에는 상기 컨버터(200)가 마이크로 컨트롤 유닛(300)과 별도로 도시되어있으나, 상기 컨버터(200)는 마이크로 컨트롤 유닛(300)과 일체형으로 구성될 수도 있다.
상기 배터리(400)는 컨버터(200)의 출력 전압에 따라 충전된다.
상기 배터리(400)로는 리튬 이온(Li-ion) 전지가 사용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 아니한다. 예컨대, 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지로 구성될 수도 있다.
한편 리튬 이차전지는, 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고 자가 방전율이 높으며 에너지 밀도가 높기 때문에, 전기 차량의 구동원으로 널리 사용되고 있다.
충전된 배터리(400)는 전기 차량의 동력원으로 사용되며, 차량에 설치된 각종 전자제어유닛, 예를 들면 제동 장치의 전자제어유닛, 현가 장치의 전자제어유닛, 조향 장치의 전자 제어 유닛 등의 구동을 위해 사용된다.
이하 도 2를 참조하여 본 발명의 컨버터(200)의 동작에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 컨버터(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, T1 ~ T4 구간에서 충전 동작을 수행한다.
상기 T1 구간은, 전압이 프리차지되는 프리 차지(Pre-Charge) 구간을 나타낸 것으로, 정전류(Charge Current, CC)는 전류가 특정 값으로 고정되는 프리 컨디셔닝(Pre-conditioning) 상태(A)를 유지한다.
그리고 T1 구간에서, 정전압(Charge Voltage, CV)은 전압 값이 서서히 상승한다.
상기 T2 구간은, 전류가 레귤레이션(Regulation)되어 타겟(Target)으로 하는 기 설정된 레귤레이션 전류(C) 값에 도달하는 구간으로, 정전류(CC)는 레귤레이션 전류(C) 값을 유지하며, 정전압(CV)은 일정 슬로프(Slope)를 가지며 전압 값이 계속 상승한다.
T2 구간에서 정전류(CC)의 전류 값이 상승하여 정전압(CV) 값과 만나게 되는 시점의 전압이, 배터리(400)를 충전할 수 있는 최소 차지(Minimum charge) 전압(B)이 된다.
상기 T3 구간은, 전압이 레귤레이션되어 타겟으로 하는 기 설정된 레귤레이션 전압(D) 값에 도달하는 구간이다.
상기 T3 구간에서, 정전압(CV)은 레귤레이션 전압(D) 값을 유지하며, 정전류(CC)는 전류 값이 서서히 낮아지게 된다.
상기 T4 구간은, 차지 터미네이션 구간으로, 정전류(CC)는 프리-컨디셔닝 상태(A)가 될 때까지 전류 값이 낮아지고, 정전압(CV)의 전압 값도 낮아지게 된다.
이와 같이, 본 발명은 정전류(CC) 방식과 정전압(CV) 방식 모두를 지원할 수 있다.
즉, 컨버터(200)가 정전류(CC) 방식과 정전압(CV) 방식으로 배터리(400)를 충전시킬 수 있다.
정전압(CV) 충전 모드는 전압에 의한 완충 방식을 이용하여 배터리(400)를 충전시키고, 정전류(CC) 충전 모드는 전류에 의해 충전 방식을 이용하여 배터리(400)를 충전시킨다.
여기서 정전류(CC) 충전 모드는, 컨버터(200)의 출력에 배터리(400)와 동일한 전압이 인가되는 조건에서 컨버터(200)의 기동이 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 차량용 배터리 충전 방법을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 컨버터(200)는 특정 시간 동안(예를 들면, T2, T3 구간 동안) 출력 전원, 즉, 정전류(CC) 값 또는 정전압(CV) 값을 증가시킨다(단계 S1).
정전류(CC) 값 또는 정전압(CV) 값은, 단계적으로 상승하여 타겟으로 하는 전압 값 및 타겟으로 하는 전류 값에 도달한다.
예를 들어, T2 구간에서 정전류(CC) 값이 증가하여 타겟으로 하는 레귤레이션 전류(C) 값에 도달한다.
그리고, T3 구간에서 정전압(CV) 값이 증가하여 타겟으로 하는 레귤레이션 전압(D) 값에 도달한다.
만일 컨버터(200)가 상기 단계 S1 이전에 정전압(CV) 충전 모드, 정전류(CC) 충전 모드를 사전에 결정하여 배터리(400)의 충전 동작을 제어하는 경우에는, 모드 판단 알고리즘이 추가되어야 한다.
즉, 종래의 컨버터는, 상기 단계 S1 이전에, 정전압(CV) 충전 모드 및 정전류(CC) 충전 모드가 미리 구분되어 컨버터의 초기 동작이 수행된다.
이에 따라 컨버터의 동작 이전에 정전압(CV) 충전 모드 및 정전류(CC) 충전 모드에 따라 알고리즘이 분리되어야 한다.
그러나 본 발명은, 컨버터(200)의 초기 동작 이전에 충전 모드를 사전에 결정하지 않고, 충전 모드의 구분 없이 초기 기동을 시작할 수 있다.
그리고 컨버터(200)의 동작 중 상황에 따라 알맞은 기동 모드로 전환되도록 한다.
이에 따라, 본 발명은, 부하의 조건과 관계 없이 초기 기동이 가능하여 컨버터의 오동작을 방지할 수 있다.
이어서 컨버터(200)는, 정전압(CV) 값이 레귤레이션 전압(D) 값에 도달했는지의 여부를 판단한다(단계 S2).
만약 정전압(CV) 값이 레귤레이션 전압(D) 값에 도달한 경우, 전압 레퍼런스가 더 이상 증가되는 것을 중지시키고 컨버터(200)의 초기 기동을 완료시킨다(단계 S3).
여기서, 단계 S2와 단계 S3이 정전압(CV) 모드로 동작하는 경우를 나타낸다.
또한 컨버터(200)는, 정전류(CC) 값이 레귤레이션 전류(C) 값에 도달했는지의 여부를 판단한다(단계 S4).
만약 정전류(CC) 값이 레귤레이션 전류(C) 값에 도달한 경우, 전류 레퍼런스가 더 이상 증가되는 것을 중지시키고 컨버터(200)의 초기 기동을 완료시킨다(단계 S5).
여기서, 단계 S4와 단계 S5가 정전류(CC) 모드로 동작하는 경우를 나타낸다.
이후에, 컨버터(200)는 정전류(CC) 값과 정전압(CV) 값이 타겟으로 하는 출력 값에 도달하면 충전 동작을 중지시킨다(단계 S6).
본 발명에 의하면, 컨버터(200)의 초기 기동 전에 기동 모드를 판단하는 알고리즘 없이 기동 상황(동작 결과)에 따라 기동 모드가 전환되도록 한다.
이에 따라 컨버터(200)의 동작 이전의 잘못된 정보로 인한 오류를 제거하고 안정적인 동작이 수행되도록 할 수 있다.
또한 본 발명은, 정전압(CV) 충전 모드, 정전류(CC) 충전 모드를 초기의 기동 과정의 결과로 판단할 수 있다.
또한 본 발명은, 배터리 부하가 없는 일반 저항 부하를 사용하는 정전압 컨버터에서도 정전류 동작 제한 등의 알고리즘의 변동 없이 바로 사용할 수가 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명의 범위는 상기한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 배터리; 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 전원부로부터 제공되는 전원에 대응하여 상기 배터리를 충전하는 컨버터를 포함하는 전기 차량용 배터리 충전장치에 있어서,
    상기 컨버터는,
    전압에 의한 완충 방식을 이용하여 상기 배터리를 충전시키는 정전압 충전 모드와, 전류에 의한 충전 방식을 이용하여 상기 배터리를 충전시키는 정전류 충전 모드를 구비하며,
    상기 컨버터의 초기 기동 구간 동안 정전류 값 및 정전압 값을 포함하는 출력 전원을 증가시키되, 상기 출력 전원의 증가 값이 기 설정된 목표 값에 도달하는지의 여부에 따라 상기 정전압 충전 모드와 상기 정전류 충전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 배터리 충전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컨버터의 동작을 제어하고 상기 컨버터의 입출력 단자로부터 인가되는 전압, 전류 중 적어도 어느 하나를 측정하여, 상기 배터리의 충전 상태를 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 배터리 충전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리는, 리튬 이차 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 배터리 충전 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 정전류 충전 모드시, 제 1구간에서 전류 값이 상승하여 기 설정된 레귤레이션 전류 값에 도달하고, 제 2구간에서 상기 전류 값이 서서히 하강하며,
    상기 정전압 충전 모드시, 상기 제 1구간에서 전압 값이 서서히 상승하다가 상기 제 2구간에서 기 설정된 레귤레이션 전압 값에 도달하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 배터리 충전 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 컨버터는,
    상기 출력 전원 중 상기 정전압의 증가 값이 상기 목표 값에 도달하는 경우, 전압 레퍼런스의 증가를 중지시키고,
    상기 출력 전원 중 상기 정전류의 증가 값이 상기 목표 값에 도달하는 경우, 전류 레퍼런스의 증가를 중지시키는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 배터리 충전 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 컨버터는,
    상기 출력 전원이 타겟으로 하는 출력 값에 도달하는 경우, 충전 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 배터리 충전 장치.
  7. 전원부로부터 제공되는 전원에 대응하여 배터리를 충전하는 컨버터를 포함하는 전기 차량용 배터리 충전 장치의 충전방법에 있어서,
    상기 컨버터의 초기 기동 구간 동안 정전류 값 및 정전압 값을 포함하는 출력 전원을 증가시키는 단계;
    상기 정전압 값 및 상기 정전류 값의 기 설정된 목표 전압 값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 정전압 값이 상기 기 설정된 목표 전압 값에 도달하는 경우, 정전압 충전 모드로 전환하여 상기 배터리를 충전시키기 위한 전압 레퍼런스 증가를 중지시키는 단계;
    상기 정전류 값이 상기 기 설정된 목표 전류 값에 도달하는 경우, 정전류 충전 모드로 전환하여 상기 배터리를 충전시키기 위한 전류 레퍼런스 증가를 중지시키는 단계; 및
    상기 정전류 값 및 상기 정전압 값이 타겟으로 하는 출력 값에 도달하는 경우, 상기 배터리의 충전 동작을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 배터리 충전 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 배터리는, 리튬 이차 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 배터리 충전 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 정전류 충전 모드시, 제 1구간에서 전류 값이 상승하여 기 설정된 레귤레이션 전류 값에 도달하고, 제 2구간에서 상기 전류 값이 서서히 하강하며,
    상기 정전압 충전 모드시, 상기 제 1구간에서 전압 값이 서서히 상승하다가 상기 제 2 구간에서 기 설정된 레귤레이션 전압 값에 도달하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 배터리 충전 방법.
KR1020200189650A 2020-12-31 2020-12-31 전기 차량용 배터리 충전 장치 및 충전 방법 KR20220096838A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200189650A KR20220096838A (ko) 2020-12-31 2020-12-31 전기 차량용 배터리 충전 장치 및 충전 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200189650A KR20220096838A (ko) 2020-12-31 2020-12-31 전기 차량용 배터리 충전 장치 및 충전 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220096838A true KR20220096838A (ko) 2022-07-07

Family

ID=82397781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200189650A KR20220096838A (ko) 2020-12-31 2020-12-31 전기 차량용 배터리 충전 장치 및 충전 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220096838A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102595844B1 (ko) * 2022-09-13 2023-10-30 주식회사 큐아이티 복수의 충전모듈을 통해 차량을 충전하는 방법 및 그 차량 충전 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102595844B1 (ko) * 2022-09-13 2023-10-30 주식회사 큐아이티 복수의 충전모듈을 통해 차량을 충전하는 방법 및 그 차량 충전 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101863737B1 (ko) 축전 시스템
US9987932B2 (en) Battery system
CN103192729B (zh) 电动车辆
CN102574470B (zh) 车辆的充电系统及包含该车辆的充电系统的电动车辆
US5905360A (en) Battery system and electric motor vehicle using the battery system with charge equalizing features
CN103339005B (zh) 混合动力车辆
JP5854242B2 (ja) 電動車両を用いた電力供給装置
WO2014115209A1 (en) Power supply system for vehicle
CN103813928A (zh) 电池的处理装置、车辆、电池的处理方法及电池的处理程序
CN110014935B (zh) 用于对电动车辆的电池充电的方法
US20130057213A1 (en) Battery monitoring and charging system and motor-driven vehicle
CN102753379A (zh) 电动车辆的电源系统及其控制方法
KR20120012660A (ko) 전기자동차 및 그 보조배터리의 충전제어방법.
KR20180070889A (ko) 자동차 및 그 제어 방법
JP2009112194A (ja) 電気自動車および電気自動車の二次電池充電方法
CN107953780B (zh) 车辆电力供应控制
WO2015033199A2 (en) Vehicle and control method for vehicle
KR101927124B1 (ko) 배터리 고장 방지 장치
JP7291513B2 (ja) 車両
KR20130069001A (ko) 전기자동차 및 그 제어방법
JP2009201170A (ja) 充電制御システム
JP5949436B2 (ja) 車両、電源システムおよび電源システムの制御方法
EP3409528B1 (en) Charge control apparatus of electric vehicle
JP2012050281A (ja) 電動車両のバッテリ充電システム
US9923397B2 (en) Battery pack, apparatus having the same and method of controlling battery

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application