KR20220097777A - 전기차의 충전 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 입력 전압에 의한 충전이 실행되기 전에 구동모터에 구비된 회전자의 각도를 토대로 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 산출한 후, 산출된 회전자 토크가 파킹 스프라그의 열화나 손상을 초래할 수 있는 기준 토크보다 클 경우, 차량을 일정 거리 이동시켜 회전자 각도를 수정함으로써 회전자 토크가 기준 토크 미만이 되도록 유도한 후 충전이 실행될 수 있게 하여, 충전 중 발생되는 회전자 토크에 의해 파킹 스프라그가 손상되는 것과 그로 인해 유발될 수 있는 안전 사고의 발생을 방지할 수 있게 한 전기차의 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

전기차의 충전 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING CHARGING OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기차 배터리의 급속 충전시 안전성을 향상시킬 수 있는 전기차의 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 구동모터에 구비되어 있는 코일과 인버터로 이루어진 전력 변환 스위치를 이용하여 승압이 가능하게 함으로써, 전기차에 구비된 800V 이상의 고전압 배터리에도 500V와 1000V급 충전 인프라 모두에서 급속 충전이 가능하게 한 다중 입력 전압에 의한 충전 방식이 이용되고 있다.

이와 같이 다중 입력 전압에 의한 충전을 위해 구동모터의 삼상 코일과 인버터를 이용하여 승압 후 고전압 배터리에 충전할 경우, 승압을 위해 구동모터의 삼상 코일에 공급되는 전류로 인하여 초래되는 자계가 구동모터에 구비되어 있는 회전자 내부의 영구자석에서 발생된 자계를 정렬시키는 힘을 생성하게 되고, 이러한 힘에 의해 회전자 토크가 발생된다.

일반적으로 다중 입력 전압에 의한 충전시에는 충전 중 발생될 수 있는 구동모터의 회전에 의한 구동계 보호를 위하여 기어가 P단에 있음이 확인된 상황에서만 충전이 가능하게 제한하고 있다. 그리고 이처럼 기어를 P단에 고정시키기 위하여 파킹 스프라그(Parking sprag)를 체결하게 된다.

그러나, 이러한 파킹 스프라그는 구동모터의 삼상 코일에 공급되는 전류에 의해 발생된 회전자 토크에 의한 영향을 충전이 진행되는 동안 지속적으로 받게 되므로, 열화 되기 쉬울 뿐만 아니라 내구성도 저하되어 파손 가능성이 높아지는 문제점이 있었다.

또한, 이처럼 파킹 스프라그가 파손되거나 손상된 경우에는, 주정차 상태에서 기어단이 P단에 고정되어 있음에도 정지마찰력보다 큰 힘이 가해질 경우 구동모터의 회전에 의해 차량이 움직이게 되고 그로 인하여 사고를 초래하게 될 우려도 있었다.

본 발명의 실시예는, 다중 입력 전압에 의한 충전이 실행되기 전에 구동모터에 구비된 회전자의 각도를 토대로 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 산출한 후, 산출된 회전자 토크가 파킹 스프라그의 열화나 손상을 초래할 수 있는 기준 토크보다 클 경우, 차량을 일정 거리 이동시켜 회전자 각도를 수정함으로써 회전자 토크가 기준 토크 미만이 되도록 유도한 후 충전이 실행될 수 있게 하여, 충전 중 발생되는 회전자 토크에 의해 파킹 스프라그가 손상되는 것과 그로 인해 유발될 수 있는 안전 사고의 발생을 방지할 수 있게 한 전기차의 충전 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 전기차의 충전 제어 장치는, 급속 충전설비(EVSE)에서 공급되는 충전 전원의 전압 크기와 전기차에 구비된 고전압 배터리에서 수신하는 전압 규격의 크기를 비교하여 충전 전원의 직접 공급과 승압 공급 여부를 판단하는 급속충전 판단모듈; 급속 충전을 위해 공급받는 상기 충전 전원의 전압 크기가 전압 규격의 크기보다 작을 경우, 상기 급속 충전설비에서 공급되는 충전 전원의 전압을 일정 수준 이상으로 승압시켜 상기 고전압 배터리로 전달하는 인버터; 상기 급속 충전설비로부터 충전 전원을 공급받는 고정자 삼상 코일이 구비된 구동모터; 및 급속 충전이 실행되기 전에 상기 구동모터에 구비된 회전자의 각도를 토대로 충전 중 발생될 수 있는 회전자 토크를 산출하고, 상기 회전자 토크가 미리 설정되어 있는 기준 토크 미만이 되도록 유도하는 보호모드 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호모드 제어모듈은, 충전의 실행 전에 차량의 정차정보와, 구동모터에 구비된 회전자의 각도와, 배터리의 충전 전류의 크기를 충전의 실행 여부를 판단하기 위한 예비정보로 수신하는 충전 예비정보 수신부; 및 상기 회전자의 각도와 배터리의 충전 전류의 크기를 토대로 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 산출한 후, 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여 보호모드의 실행여부를 판단하는 보호모드 실행 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 충전 예비정보 수신부는, 상기 구동모터에 구비된 회전자의 위치를 측정하는 레졸버(Resolver)로부터 정차 상태에서의 회전자의 각도를 수신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호모드 실행 판단부는, 상기 회전자 토크가 기준 토크보다 작을 경우에는 충전을 실행하고, 상기 회전자 토크가 기준 토크보다 클 경우에는 회전자 토크를 감소시키는 조치를 취한 후 충전을 실행하도록 유도하는 보호모드를 실행하도록 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호모드 제어모듈은, 보호모드를 실행하기로 결정된 경우, 충전 중 발생이 예상되는 상기 회전자 토크를 기준 토크 미만으로 감소시킬 수 있도록 현재 회전자의 각도를 수정하기 위해 요구되는 차량의 필요 이동거리를 상기 보호모드 실행을 위한 보호거리로 산출하는 보호거리 연산부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호거리 연산부는, 상기 레졸버를 통해 수신한 현재의 회전자 각도(전기각)와 회전자 토크가 0 토크일 경우의 회전자 각도(전기각)의 차이를 전기각 차이로 산출하고, 상기 전기각 차이와 타이어 동반경을 이용하여 회전자 각도를 수정하기 위해 이동해야 하는 필요 이동거리를 보호거리로 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 보호거리 연산부로부터 보호모드의 실행 여부와, 운전자가 차량을 이동시켜야 하는 보호거리를 수신하여 표출하는 AVN 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차의 충전 제어 방법은, 급속 충전설비(EVSE)에서 공급되는 충전 전원의 전압 크기가 전기차에 구비된 고전압 배터리에서 수신하는 전압 규격의 크기보다 작을 경우 상기 충전 전원의 전압을 일정 수준 이상으로 승압하여 공급하고, 그렇지 않을 경우 고전압 배터리로 직접 공급하도록 결정하는 급속충전 판단단계; 충전의 실행 전에 차량의 정차정보와, 구동모터에 구비된 회전자의 각도와, 배터리로 공급될 수 있는 충전 전류의 크기를 충전의 실행 여부를 판단하기 위한 예비정보로 수신하는 충전 예비정보 수신단계; 및 상기 회전자의 각도와 충전 전류의 크기를 토대로 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 산출한 후, 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여 보호모드의 실행여부를 판단하는 보호모드 실행 판단단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 보호모드를 실행하기로 결정된 경우, 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크가 상기 기준 토크 미만이 되도록 회전자의 각도를 수정하기 위해 요구되는 차량의 필요 이동거리를 보호거리로 산출하는 보호거리 연산단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 충전 예비정보 수신단계는, 상기 구동모터에 구비된 회전자의 위치를 측정하는 레졸버(Resolver)로부터 차량이 정차하여 파킹기어가 P단에 걸려 있는 상태에서 정지하고 있는 회전자의 각도를 수신하는 회전자 각도 수신과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호모드 실행 판단단계는, 상기 정차정보에 의하여 차량이 충전을 위한 정차상태에 있는지 여부를 판단하는 정차 확인과정; 및 상기 회전자의 각도와 고전압 배터리의 충전 전류 최대 크기를 이용하여 충전이 진행되는 동안 발생될 회전자 토크의 크기를 산출하는 회전자 토크 산출과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호모드 실행 판단단계는, 상기 회전자 토크를 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여, 상기 회전자 토크가 기준 토크보다 클 경우 상기 회전자 토크를 감소시키는 보호모드 실행 후 충전을 시작하도록 유도하는 회전자 토크 비교과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호거리 연산단계는, 레졸버로부터 수신한 현재의 회전자 각도(전기각)와 회전자 토크가 0 토크일 경우의 회전자 각도(전기각)의 차이를 연산하는 전기각 차이 산출과정; 및 상기 전기각 차이와 차량에 구비된 타이어 동반경을 이용하여, 상기 전기각 차이가 상쇄되도록 현재의 회전자 각도를 수정하기 위해 이동해야 하는 필요 이동거리를 회전자 토크를 감소시키는 보호거리로 산출하는 보호거리 산출과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 보호모드 실행 판단단계에서의 보호모드를 실행하기로 결정된 판단 결과와, 상기 보호거리 연산단계에서 산출된 보호거리를 운전자가 인식할 수 있도록 AVN 모듈을 통하여 표출시키는 차량이동 유도단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 다중 입력 전압에 의한 급속 충전 중 구동모터로 입력되는 충전 전류에 의해 발생될 수 있는 회전자 토크를 파킹 스프라그의 열화나 손상을 초래할 수 있는 기준 토크보다 작게 함으로써, 충전 충 발생되는 회전자 토크에 의한 부품 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 파킹 스프라그 손상으로 인하여 차량의 정차 상태를 유지하지 못할 경우 발생될 수 있는 차량의 움직임으로 인한 안전 사고의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 회전자 토크를 산출하고 이를 기준 토크와 비교하는 로직을 실행하는 보호모드 실행 판단부와, 회전자 토크를 최소화할 수 있는 보호거리를 산출한 후 AVN 모듈로 전송하여 운전자에게 인식시키는 로직을 실행하는 보호거리 연산부를 차량에 이미 구비되어 있는 모터 제어기(MCU)에 구현할 수 있으므로, 부품이나 시스템의 추가 없이 다중 입력 전압에 의한 급속 충전시의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기차의 충전 제어 장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따라 다중 입력 전압에 의한 충전을 위한 급속 충전설비(EVSE)와의 연결 구조를 나타내는 블록도.
도 3은 전기각 및 전류의 크기와 토크의 크기 관계를 나타내는 예시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차의 충전 제어 방법의 구성도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 다중 입력 전압에 의한 충전시 보호모드가 실행되는 플로우를 나타내는 순서도.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기차의 충전 제어 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따라 다중 입력 전압에 의한 충전을 위한 급속 충전설비(EVSE)와의 연결 구조를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기차의 충전 제어 장치는, 급속 충전설비(EVSE)에서 공급되는 충전 전원의 전압 크기와 전기차에 구비된 고전압 배터리에서 수신하는 전압 규격의 크기를 비교하여 충전 전원의 직접 공급과 승압 공급 여부를 판단하는 급속충전 판단모듈과, 급속 충전을 위해 공급받는 상기 충전 전원의 전압 크기가 전압 규격의 크기보다 작을 경우 상기 급속 충전설비에서 공급되는 충전 전원의 전압을 일정 수준 이상으로 승압시켜 상기 고전압 배터리로 전달하는 인버터와, 상기 급속 충전설비로부터 충전 전원을 공급받는 고정자 삼상 코일이 구비된 구동모터와, 급속 충전이 실행되기 전에 상기 구동모터에 구비된 회전자의 각도를 토대로 충전 중 발생될 수 있는 회전자 토크를 산출하고 상기 회전자 토크가 미리 설정되어 있는 기준 토크 미만이 되도록 유도하는 보호모드 제어모듈을 포함할 수 있다.

일반적으로 전기차에 구비된 고전압 배터리를 충전하는 방식에는 완속 충전과 급속 충전이 있다. 이 중 급속충전 방식에서는 직류로 변환된 전원을 외부의 충전 인프라에서 급속 충전설비(EVSE : Electric Vehicle Supply Equipment)를 통하여 공급받아 충전하게 된다. 이처럼 급속 충전을 위한 충전 인프라로는 현재 50KW-500V/100A, 100KW-500V/200A, 200KW-500V/400A, 400KW-1000V/400A급 인프라가 국내외에서 이용되고 있다.

또한, 최근 전기차의 경우 전력 소비 효율과 주행 가능 거리 향상 등을 위하여 800V 또는 그 이상의 전압을 갖는 배터리의 적용이 증가하고 있다. 그에 따라, 1000V 급 충전 인프라의 경우 기존의 급속충전 방식을 그대로 사용해도 무방하지만, 500V 급 충전 인프라를 이용할 경우에는 충전 인프라 자체의 출력 전압이 최대 500V에 불과하므로 급속 충전을 위하여 고전압 배터리에의 공급 전에 배터리 전압 수준으로의 승압이 필요하였다.

그에 따라, 상기 급속충전 판단모듈(100)은, 급속 충전을 하고자 하는 급속 충전설비(EVSE : Electric Vehicle Supply Equipment)에서 공급되는 충전 전원의 출력을 상기 고전압 배터리의 전압 규격과 비교하여 충전 전원의 전압을 직접 공급할지, 아니면 승압 후 공급할지 여부를 판단할 수 있다.

이를 위하여, 상기 급속충전 판단모듈(100)은 급속 충전설비에서 공급되는 충전 전원의 전압 크기를 상기 고전압 배터리의 전압 규격 크기와 비교하여, 충전 전원의 전압 크기가 고전압 배터리의 전압 규격 크기보다 크거나 같을 경우에는 고전압 배터리에 직접 공급하고, 그렇지 않을 경우에는 상기 고전압 배터리의 전압 규격 크기에 상응하는 크기로 승압시켜 공급함으로써, 급속 충전이 가능하게 할 수 있다.

그로 인하여 상기 급속축전 판단모듈(100)에 의해 상기 고전압 배터리의 충전 전압보다 큰 최대 출력을 갖는 충전 인프라뿐만 아니라, 고전압 배터리의 충전 전압보다 작은 최대 출력을 갖는 충전 인프라로부터도 급속 충전이 가능하게 된다.

이와 같이, 충전 전원의 출력이 다양한 전압 크기를 갖는 경우, 즉 여러 종류의 충전 인프라에 의해 다중 입력 전압을 충전 전원으로 공급받는 경우에도, 적절한 승압을 통하여 급속 충전이 가능하게 되므로, 고전압 배터리의 충전 편의성을 향상시킬 수 있다.

이를 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 펄스폭 제어(PWM : pulse width modulation)에 의해 상기 급속 충전설비(EVSE) (60)로부터 공급되는 충전 전원을 승압하여 상기 고전압 배터리로 전달하는 인버터(110)와, 상기 급속 충전설비(EVSE)로부터 충전전원을 공급받는 고정자 삼상 코일이 구비된 구동모터(120)와, 다중 입력 전압에 의한 충전을 실행하기 전에 상기 급속 충전설비(EVSE)를 상기 구동모터와 인버터에 전기적으로 연결하는 중성단 릴레이(140)에 의해 승압회로를 구현할 수 있다.

이때, 상기 구동모터(120)는 동력발생수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 인버터(110)에서 3상 교류 전원으로 변환된 고전압 배터리(130)의 직류 전원을 공급받아, 바퀴를 구동하기 위한 동력을 생성하여 감속기 장치(Assy) (10)로 전달할 수 있다. 이와 같이 상기 구동모터에서 발생된 동력은 상기 감속기 장치(10)에서 적절한 기어비를 갖도록 감속기어(12)를 거쳐 차량의 바퀴가 연결되어 있는 차동기어(20)로 전송되어 차량의 주행이 가능하게 된다.

그러나, 동력발생수단으로서 상기 고전압 배터리로부터 전원을 공급받을 경우뿐만 아니라, 상기 고전압 배터리를 충전할 경우에도 급속 충전을 위한 승압회로로 작용하기 위해 상기 구동모터의 고정자 삼상 코일에 충전 전원의 전류가 공급되어야 한다. 이와 같이 고정자 삼상 코일에 공급되는 전류에 의해 구동모터가 구동축을 회전시켜 충전 중 차량이 움직일 우려가 있게 된다.

그에 따라, 급속 충전을 위해서는 차량의 기어가 파킹기어(11)인 P단에 있고, 차량의 속도가 0KPH인 경우에만 다중 입력 전압에 의한 충전이 실행될 수 있게 한다. 이때 상기 파킹기어가 풀리는 것을 방지하기 위해 파킹기어의 톱니(teeth)에 파킹 스프라그(Parking sprag) (13)를 체결하여 모터에서 발생되는 구동력이 감속기어와 차동기어로 전달되는 것을 방지하게 된다.

또한, 상기 고전압 배터리로부터 공급되는 직류 전원을 상기 인버터에서 3상 교류 전원으로 변환하여 구동모터로 공급하는 방전과, 상기 급속 충전설비(EVSE)를 통하여 공급되는 전압을 상기 인버터에서 승압하여 상기 고전압 배터리로 공급하는 충전은 차량에 이미 구비되어 있는 모터제어기(MCU : Motor Control Unit) (30)에 의해 제어될 수 있다.

이때, 상기 모터제어기(MCU) (30)에서는 구동모터를 구동하기 위하여 각종 정보(전류, 온도, 위치 등)를 송신한 후 인버터에서의 PWM 제어를 실행할 뿐만 아니라, 인버터나 모터의 고장 진단 및 협조 제어 등 구동모터 제어를 위한 다양한 제어를 수행할 수 있다.

또한, 도 2에서는 상기 고전압 배터리의 제어 및 모니터링을 위한 배터리 관리 시스템(BMS : Battery Management System) (50)과, 차량에 구비된 모터제어기나 배터리 관리 시스템에의 협조 제어 실행을 위한 상위 제어기인 차량 제어기(VCU : Vehicle Control Unit) (40)를 함께 나타내어 모터 구동제어가 이러한 제어기들의 상호 제어에 의해 구현될 수 있음을 나타내고 있다.

이와 같이 상기 인버터의 스위칭에 의해 고전압 배터리로 공급되는 충전 전원의 전압을 승압 제공하는 것은 다중 입력 전압에 의한 급속충전에 있어 널리 사용되고 있는바, 승압을 위한 인버터의 스위치 구조와 그 작용에 대한 설명은 생략한다.

또한, 상기 보호모드 제어모듈(200)은, 충전의 실행 전에 차량의 정차정보와 구동모터에 구비된 회전자의 각도와 배터리의 충전 전류의 크기를 충전의 실행 여부를 판단하기 위한 예비정보로 수신하는 충전 예비정보 수신부(210)와, 상기 회전자의 각도와 배터리의 충전 전류의 크기를 토대로 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 산출한 후 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여 보호모드의 실행여부를 판단하는 보호모드 실행 판단부(220)와, 보호모드를 실행하기로 결정된 경우 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 기준 토크 미만으로 감소시킬 수 있도록 현재 회전자의 각도를 수정하기 위해 요구되는 차량의 필요 이동거리를 안전한 충전을 실행하기 위한 보호거리로 산출하는 보호거리 연산부(230)를 포함할 수 있다.

상기 충전 예비정보 수신부(210)는, 충전을 실행하기 전에 차량의 기어가 파킹기어인 P단에 걸려 있는지 여부와, 차량의 속도가 0 KPH 인지 여부를 상기 차량 제어기(VCU) (40)로부터 수신할 수 있다. 이때, 차량의 기어가 P단에 걸리면서 파킹 스프라그가 파킹기어의 톱니에 체결됨은 물론이다.

이와 같이, 상기 충전 예비정보 수신부(210)는 상기 차량 제어기(VCU) (40)로부터 전송되는 차량의 기어단 정보와 휠 스피드 센서(70)로부터 전송되는 차속정보를 정차정보로 수신하여 차량이 충전을 위해 정차 상태에 있음을 인지할 수 있다.

이때, 상기 충전 예비정보 수신부(210)는, 차량에 구비되어 있는 AVN(Audio Video Navigation) 모듈(300)을 조작하여 입력되는 사용자의 보호모드 실행 요청을 상기 차량 제어기(VCU) (40)를 통하여 수신할 수도 있다.

또한, 상기 충전 예비정보 수신부(210)는, 상기 구동모터에 구비된 회전자의 위치를 측정하는 레졸버(Resolver) (121)로부터 회전자의 각도를 수신하고, 상기 배터리 관리 시스템(BMS) (50)으로부터 상기 고전압 배터리에 충전 전원으로 공급될 수 있는 충전 전류의 최대 크기를 수신할 수 있다.

이때, 상기 회전자의 각도는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 회전자와 고정자로 구성되는 구동모터의 구조에서 중앙에 위치하는 회전자의 영구자석이 멈춘 위치에서의 전기각으로 측정될 수 있다. 즉, 상기 회전자는 A→(-B)→C→(-A)→B→(-C)→A를 순차적으로 회전하여 전기각 1주기를 회전하게 되는데, 이러한 순차적인 회전 중 차량의 구동이 정지하게 된 위치에서의 회전자의 전기각을 회전자의 각도로 측정할 수 있다.

또한, 상기 보호모드 실행 판단부(220)는, 상기 기어단 정보와 차속정보에 의해 차량이 정차 상태에 있는 것으로 판단한 후, 상기 회전자의 각도와 배터리의 충전 전류 최대 크기를 이용하여 충전이 진행되는 동안 상기 구동모터에 발생될 회전자 토크를 산출할 수 있다.

즉, 충전이 진행되는 동안 상기 구동모터의 고정자에 구비된 삼상 코일에 공급되는 전류는 일정한 자계(Magnetic field)를 발생시키게 되고, 이와 같이 발생된 자계는 회전자 내부에 있는 영구자석에 의해 발생되는 자계를 정렬시키는 힘을 초래하게 된다. 그리고 이러한 힘에 의해 회전자를 회전시키려는 회전자 토크가 발생된다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 일반적으로 구동모터에 구비되어 있는 삼상 코일은 공간적으로 상(phase) 간 전기각이 1/3 주기로 배치되어 있으므로, 삼상코일에 동일한 전류가 흐를 때 발생하게 되는 토크는 전기각의 3고조파 성분이 된다.

즉, 충전 초기에 측정되었던 회전자의 각도에 따라, 충전 전원의 전압 크기 승압을 위해 고정자 삼상 코일에 전류가 공급되는 동안 3고조파 토크에 상응하는 힘이 회전자를 회전시키는 회전자 토크를 발생하게 된다. 또한, 상기 회전자 토크는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 고정자 삼상 코일에 흐르는 충전 전류의 크기에 비례하여 증가하게 된다.

이와 같이 상기 회전자의 각도 및 충전 전류의 크기에 비례하여 발생되는 회전자 토크는 상기 파킹기어가 연결되어 있는 구동축을 회전시키려는 힘을 발생시키게 된다. 이로 인하여 상기 파킹기어가 체결되어 있는 파킹 스프라그에 지속적인 힘이 가해지게 되므로, 상기 파킹 스프라그의 열화 내지는 내구성 손상을 초래할 수 있다.

그에 따라, 상기 보호모드 실행 판단부(220)는, 상기 회전자의 각도와 삼상 코일에 흐르는 전류의 크기를 이용하여 산출된 회전자 토크의 크기를 미리 설정되어 있는 기준 토크의 크기와 비교하여, 상기 회전자 토크가 기준 토크보다 클 경우에는 상기 회전자 토크를 감소시키는 조치를 취한 후 급속충전을 시작하도록 유도하는 보호모드를 실행할 것으로 판단할 수 있다.

이를 위하여, 상기 보호모드 제어모듈(200)은, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 회전자의 전기각에 따라 충전시 발생할 것으로 예상되는 회전자 토크를 미리 산출한 후, 회전자의 전기각 별로 회전자 토크를 매칭시켜 저장한 회전자 전기각 토크 맵(MAP) (240)을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 보호모드 제어모듈(200)은, 상기 파킹 스프라그를 열화시키거나 손상시키게 되는 크기의 기준 토크를 실험적으로 미리 산출하여 저장하고 있는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.

그에 따라, 상기 보호모드 실행 판단부(220)에서는 차량의 정차 후 상기 레졸버로부터 수신한 회전자의 각도에 상응하는 회전자의 전기각을 상기 회전자 전기각 토크 맵에서 도출하고 그 회전자의 전기각에 매칭되어 있는 회전자 토크를 산출한 후, 메모리에 미리 저장되어 있는 기준 토크와 비교하여 보호모드의 실행 여부를 판단할 수 있다.

즉, 상기 보호모드 실행 판단부(220)는, 상기 회전자 토크가 기준 토크보다 작을 경우에는 충전을 실행하지만, 상기 회전자 토크가 기준 토크보다 클 경우에는 회전자 토크를 감소시키는 조치를 취한 후 충전을 실행하도록 유도하는 보호모드를 실행할 것으로 판단할 수 있다.

이때, 상기 보호모드 실행 판단부(220)에서 기준 토크와 비교하는 회전자 토크의 크기를 결정함에 있어, 상기 회전자의 각도에 따라 산출된 회전자 토크에 삼상 코일에 흐르는 전류의 크기에 따라 발생될 수 있는 최대 토크의 크기 증가분을 반영하여 결정할 수 있다.

또한, 상기 보호거리 연산부(230)는, 보호모드를 실행하기로 결정된 경우 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 상기 기준 토크보다 작게 감소시킬 수 있도록, 회전자의 각도를 수정하기 위해 요구되는 차량의 필요 이동거리를 차량의 충전을 실행하기 위한 보호거리로 산출할 수 있다.

충전 인프라에서 공급되는 충전 전류의 크기와 이를 수신하여 충전이 이루어지는 고전압 배터리의 최대 전류 최대 크기는 이미 고정되어 있다. 그에 따라, 상기 보호거리 연산부(230)에서는 구동모터에 의한 구동축의 회전으로 변경될 수 있는 회전자의 각도를 수정하여 회전자 토크가 기준 토크 보다 작게 발생될 수 있게 함으로써, 파킹 스프라그에 과도한 힘이 가해지는 것을 방지할 수 있다.

이를 위하여, 상기 보호거리 연산부(230)는, 상기 레졸버를 통해 수신한 현재의 회전자 각도(전기각)와 회전자 토크가 0 토크일 경우의 회전자 각도(전기각)의 차이를 전기각 차이로 산출하고, 하기의 수학식 1과 같이 산출된 전기각 차이와 타이어 동반경을 이용하여 회전자 각도를 수정하기 위해 이동해야 하는 필요 이동거리를 보호거리로 산출할 수 있다.

이와 같이 상기 보호거리 연산부(230)에서 산출되는 필요 이동거리는 충전시 발생이 예상되는 회전자 토크로 인하여 손상될 수 있는 파킹 스프라그를 보호하고, 상기 파킹 스프라그의 손상으로 초래될 수 있는 운전자를 보호하기 위한 것인바 이를 보호거리로 지칭한다.

[수학식 1]

즉, 전기각은 하기의 수학식 2와 같이 구동모터의 극수(P)를 이용하여 기계각으로 표현될 수 있으므로, 구동모터의 기계적인 회전정도에 따른 차량의 이동 거리는 구동모터의 기계적인 회전정도를 나타내는 기계각과 타이어 동반경의 관계식에 의하여 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

따라서, 상기 수학식 2와 수학식 3의 관계에 의하여, 상기 수학식 1과 같이 상기 전기각의 차이를 이용하여 회전자 토크를 최소화하기 위해 차량이 이동해야 하는 필요 이동거리를 산출할 수 있다.

[수학식 2]

[수학식 3]

또한, 상기 보호거리 연산부(230)에서 산출된 보호거리를 운전자가 인식할 수 있도록 표출하기 위해, 상기 보호거리 연산부(230)로부터 보호모드의 실행 여부와 그에 따라 운전자가 차량을 이동시켜야 하는 보호거리를 수신하여 표출하는 AVN 모듈(300)을 더 포함할 수 있다.

이와 같이 상기 AVN 모듈(300)에 표출되는 보호거리를 인식하고 차량을 이동시킨 이후에 기어단을 파킹기어에 위치시킨 상태에서의 수정된 회전자 각도를 상기 레졸버(121)로부터 다시 수신할 수 있다.

그리고, 상기 보호모드 실행 판단부(220)는 수정된 회전자 각도를 기준으로 재산출된 회전자 토크를 기준 토크와 다시 비교하여 보호모드를 종료하고 충전을 실행할지, 아니면 보호모드를 추가 실행할지 여부를 판단할 수 있다.

이와 같이 상기 회전자 각도에 의해 산출되는 회전자 토크가 파킹 스프라그의 손상이 발생되지 않는 범위내에서 충전이 이루어지게 함으로써 예기치 않은 부품의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 차량의 움직임을 방지하기 위해 파킹기어의 톱니에 체결되어 충전 중 P단을 유지하게 하는 파킹 스프라그의 손상을 방지함으로써, 정지마찰력보다 큰 회전자 토크가 발생되는 회전자 각도에서 충전이 이루어질 경우에도 차량의 움직임이 견고한 파킹 스프라그에 의해 저지될 수 있어 안전 사고의 발생을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 차량에 이미 구비되어 있는 레졸버로부터 수신하는 회전자 각도를 이용하여 메모리 등에 저장되어 있는 회전자 전기각 토크 맵으로부터 회전자 토크를 산출한 후 기준 토크와 비교하는 로직을 실행하는 보호모드 실행 판단부와, 상기 회전자 토크를 최소화할 수 있는 보호거리를 산출한 후 상기 AVN 모듈로 전송하는 로직을 실행하는 보호거리 연산부를 차량에 이미 구비되어 있는 모터 제어기(MCU)에 구현할 수 있으므로, 부품이나 시스템의 추가 없이 충전의 안전성을 향상시킬 수 있다.

다음에는 도 4 및 도 5을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차의 충전 제어 방법을 설명한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차의 충전 제어 방법의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 급속충전시 보호모드가 실행되는 플로우를 나타내는 순서도이다.

도 4 및 도 5을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차의 충전 제어 방법은, 급속 충전설비(EVSE)에서 공급되는 충전 전원의 전압 크기가 전기차에 구비된 고전압 배터리에서 수신하는 전압 규격의 크기보다 작을 경우 상기 충전 전원의 전압을 일정 수준 이상으로 승압하여 공급하고 그렇지 않을 경우 고전압 배터리로 직접 공급하도록 결정하는 급속충전 판단단계(S100)와, 충전의 실행 전에 차량의 정차정보와 구동모터에 구비된 회전자의 각도와 배터리로 공급될 수 있는 충전 전류의 크기를 충전의 실행 여부를 판단하기 위한 예비정보로 수신하는 충전 예비정보 수신단계(S200)와, 상기 회전자의 각도와 충전 전류의 크기를 토대로 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 산출한 후 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여 보호모드의 실행여부를 판단하는 보호모드 실행 판단단계(S300)와, 보호모드를 실행하기로 결정된 경우 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크가 상기 기준 토크 미만이 되도록 회전자의 각도를 수정하기 위해 요구되는 차량의 필요 이동거리를 안전한 충전을 실행하기 위한 보호거리로 산출하는 보호거리 연산단계(S400)를 포함할 수 있다.

상기 급속충전 판단단계(S100)에서는, 급속 충전설비(EVSE)에서 공급되는 충전 전원의 출력을 상기 고전압 배터리의 전압 규격과 비교하여 충전 전원의 전압을 직접 공급할지, 아니면 승압 후 공급할지 여부를 판단할 수 있다.

즉, 상기 급속충전 판단단계(S100)에서의 비교 결과, 충전 전원의 전압 크기가 고전압 배터리의 전압 규격 크기보다 크거나 같을 경우에는 고전압 배터리에 직접 공급하고, 그렇지 않을 경우에는 상기 고전압 배터리의 전압 규격 크기에 상응하는 크기로 승압시켜 공급함으로써, 급속 충전설비의 고정된 출력에 대한 제한을 극복하여 급속 충전을 수행할 수 있다.

상기 충전 예비정보 수신단계(S200)는, 충전을 실행하기 전에 차량의 정차정보로서 차량의 기어가 파킹기어인 P단에 걸려 있는지 여부와 차량의 속도가 0 KPH 인지 여부를 차량 제어기(VCU)로부터 수신하는 정차정보 수신과정(S110)을 포함할 수 있다.

이를 위하여, 상기 정차정보 수신과정 (S210)에서는, 차량에 구비된 휠 스피드 센서로부터 차속정보를 수신하고, 차량에 구비된 차량 제어기(VCU)로부터 차량의 기어단 정보를 수신할 수 있다.

또한, 상기 정차정보 수신과정(S210)에서는, 차량의 정차정보를 수신함과 아울러, 운전자가 AVN 모듈을 조작하여 입력하는 보호모드 실행 요청을 상기 차량 제어기(VCU)로부터 함께 수신할 수도 있다.

또한, 상기 충전 예비정보 수신단계(S200)는, 상기 구동모터에 구비된 회전자의 위치를 측정하는 레졸버(Resolver)로부터 차량이 정차하여 파킹기어가 P단에 걸려 있는 상태에서 정지하고 있는 회전자의 각도를 수신하는 회전자 각도 수신과정(S220)을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 회전자의 각도는 회전자와 고정자로 구성되는 구동모터에서, 회전자의 영구자석이 전기각 1주기를 회전하는 도중 멈춘 위치에서 측정되는 전기각이다. 그에 따라, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 회전자의 영구자석이 고정자의 A와 -A의 위치에 있을 경우에는 회전자의 각도가 0으로 측정되고, -B와 B의 위치에 있을 경우에는 회전자의 각도가 120˚로 측정되며, C와 -C의 위치에 있을 경우에는 회전자의 각도가 240˚로 측정될 수 있다. 또한 그 사이의 공간에 위치하고 있을 경우에도 상기 레졸버에 의해 측정된 회전자 각도를 수신할 수 있다.

또한, 상기 충전 예비정보 수신단계(S200)는, 상기 배터리 관리 시스템(BMS)으로부터 상기 고전압 배터리가 충전을 위해 공급받을 수 있는 충전 전류의 최대 크기를 수신하는 충전 전류 제한 수신과정(S230)을 더 포함할 수 있다.

즉, 충전이 진행되는 동안 상기 파킹 스프라그에 지속적인 자극을 가하게 되는 회전자 토크는 회전자의 각도뿐만 아니라 상기 구동모터의 삼상 코일로 공급되는 전류의 크기에도 비례하여 증가하게 된다.

그에 따라, 상기 충전 예비정보 수신단계(S230)에서는, 충전 중 발생될 수 있는 회전자 토크의 최대치를 산출하기 위한 예비정보로서, 상기 회전자의 각도와 상기 고전압 배터리가 공급받을 수 있는 충전 전류 최대 크기를 함께 수신할 수 있다.

또한, 상기 보호모드 실행 판단단계(S300)는, 상기 정차정보에 의하여 차량이 충전을 위한 정차상태에 있는지 여부를 판단하는 정차 확인과정(S310)과, 상기 회전자의 각도와 고전압 배터리의 충전 전류 최대 크기를 이용하여 충전이 진행되는 동안 발생될 회전자 토크의 크기를 산출하는 회전자 토크 산출과정(S320)과, 상기 회전자 토크를 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여 상기 회전자 토크가 기준 토크보다 클 경우 상기 회전자 토크를 감소시키는 보호모드 실행 후 충전을 시작하도록 유도하는 회전자 토크 비교과정(S330)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 정차 확인과정(S310)에서는, 상기 정차정보 수신과정(S210)에서 획득한 차량의 기어단 정보와 차속정보를 이용하여 차량이 충전이 가능한 정차상태에 있는지 여부를 확인할 수 있다.

상기 충전의 경우 구동모터에 구비되어 있는 삼상 코일에 전류가 공급되면서 인버터에서의 스위칭 작용에 의해 승압 및 고전압 배터리에의 충전을 위한 전력 전송이 이루어진다.

이처럼 구동모터에 전류가 공급되기 때문에, 차량이 비록 정차 상태에 있더라도 충전을 위해 구동모터로 공급되는 전류에 의해 구동축이 회전하면서 감속기어와 차동기어로 동력을 전달할 여지가 있다.

그에 따라, 상기 정차 확인과정(S310)에서는, 상기 차속정보에 의해 차량이 멈추어 있는지 여부를 확인하는 것을 넘어, 차량의 기어단 정보에 의해 파킹기어인 P단에 걸려 있어 파킹 스프라그가 파킹기어의 톱니에 체결된 상태에 있는지 여부를 확인할 수 있다.

이와 같이 차량의 기어가 P단에 있는 상태에서는 예기치 않게 발생될 수 있는 구동축의 회전을 파킹기어의 톱니에 체결되어 있는 파킹 스프라그의 기계적 구조에 의해 방지할 수 있다.

또한, 상기 회전자 토크 산출과정(S320)은, 상기 회전자의 각도에 상응하는 전기각을 미리 저장되어 있는 회전자 전기각 토크 맵(MAP)에서 도출하여 그에 매칭되어 있는 회전자 토크를 산출할 수 있다.

이를 위하여 상기 전기각 토크 맵(MAP)은, 구동모터에 전류가 공급될 경우 발생될 수 있는 회전자 토크를 회전자의 전기각별로 미리 산출하여 저장하고 있어야 함은 물론이다.

이때, 상기 회전자 토크 산출과정(S320)은, 상기 회전자 각도에 기반하여 산출된 회전자 토크에 상기 고전압 배터리의 충전 전류 최대 크기에 의해 증가되는 토크의 크기 변화를 반영하여, 충전 중 발생될 수 있는 회전자 토크의 최대치를 산출할 수 있다.

즉, 회전자 토크는 구동모터의 삼상 코일로 공급되는 전류에 의해 발생되는 자계에 따라 회전자의 영구자석에 의해 발생되는 자계를 정렬시키려는 힘에 의해 발생되지만, 그 크기는 구동모터의 삼상 코일로 공급되는 전류의 크기에도 비례하여 증가하게 된다.

그에 따라, 상기 회전자 토크 산출과정(S320)에서는 충전을 위해 구동모터의 삼상 코일로 공급되는 전류의 크기에 따라 증가 또는 감소하게 되는 토크의 크기 변화를 반영하여 회전자 토크를 산출함으로써, 충전 중 발생될 수 있는 회전자 토크의 최대치를 산출할 수 있다.

또한, 상기 회전자 토크 비교과정(S330)에서는, 상기 회전자 토크의 크기를 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여, 상기 회전자 토크의 크기를 기준 토크 미만으로 감소시킬 수 있는 보호모드의 실행 여부를 결정할 수 있다.

이를 위하여, 상기 파킹 스프라그를 열화시키거나 손상시키게 되는 크기의 기준 토크를 실험적으로 미리 산출하여 메모리 등에 저장하고 있어야 함은 물론이다.

상기 회전자 토크 비교과정(S330)에서의 비교 결과 상기 회전자 토크의 크기가 기준 토크보다 작을 경우에는, 충전이 실행되는 동안 발생될 수 있는 회전자 토크가 상기 파킹 스프라그를 열화시키거나 내구성의 손상을 초래하지 않을 작은 값으로 판단하여, 현 상태에서 충전의 실행이 가능함을 AVN 모듈 등을 통하여 운전자에게 알릴 수 있다.

그러나, 상기 회전자 토크 비교과정(S330)에서의 비교 결과 상기 회전자 토크의 크기가 기준 토크보다 클 경우(상기 기준 토크의 산출 정의에 따라 같은 경우도 포함할 수 있음)에는, 충전이 실행되는 동안 발생될 수 있는 회전자 토크에 의해 상기 파킹 스프라그의 열화나 내구성 손상을 초래할 가능성이 있는 것으로 판단하여, 상기 회전자 토크를 감소시키는 조치를 유도하는 보호모드를 실행하도록 결정할 수 있다.

또한, 상기 보호거리 연산단계(S400)는, 상기 레졸버로부터 수신한 현재의 회전자 각도(전기각)와 회전자 토크가 0 토크일 경우의 회전자 각도(전기각)의 차이를 연산하는 전기각 차이 산출과정(S410)과, 상기 전기각 차이와 차량에 구비된 타이어 동반경을 이용하여 상기 전기각 차이가 상쇄되도록 현재의 회전자 각도를 수정하기 위해 이동해야 하는 필요 이동거리를 회전자 토크를 감소시키는 보호거리로 산출하는 보호거리 산출과정(S420)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 회전자 토크가 0 토크가 되는 회전자 각도(전기각)는 상기 인버터에서의 스위칭에 의해 결정된 삼상 코일로의 전류 공급 상황에 따라 미리 결정될 수 있다.

그에 따라, 상기 전기각 차이 산출과정(S410)에서는, 현재의 회전자 각도(전기각)와 미리 결정되어 있는 0 토크시의 회전자 각도(전기각)를 비교하여 그 차이를 산출함으로써, 상기 회전자 토크를 감소시키기 위해 수정하고자 하는 목표치인 전기각 차이를 연산할 수 있다.

또한, 상기 보호거리 산출과정(S420)은, 상기 회전자 토크 감소를 위해 상쇄시켜야 하는 것으로 산출된 전기각 차이와, 차량의 제원정보로부터 미리 획득하고 있는 차량의 타이어 동반경을 이용하여, 상기 회전자 토크가 0이 되는 위치에 회전자가 놓이게 하기 위해 필요한 차량의 이동거리를 보호거리로 산출할 수 있다.

즉, 상기 전기각 차이를 상쇄시키기 위해서는 구동모터에 의해 회전자를 회전시켜야 하며, 이처럼 회전자를 회전시키면서 발생되는 구동모터의 동력은 감속기와 차동기어를 거쳐 타이어의 회전을 야기하게 된다. 그에 따라, 회전자의 각도 수정을 위해서는 타이어를 회전시킬 수 있도록 차량이 이동하여야 한다.

그에 따라, 상기 보호거리 산출과정(S420)에서는, 상기 전기각 차이에 상응하는 만큼 회전자를 회전시키기 위해 필요한 타이어의 회전 정도를 토대로 차량이 이동해야 하는 필요 이동거리를 연산할 수 있다. 이를 위하여, 상술한 수학식 1에서와 같은 연산에 의해 보호거리를 산출할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기차의 충전 제어 방법은, 상기 보호모드 실행 판단단계(S300)에서의 보호모드를 실행하기로 결정된 판단 결과와, 상기 보호거리 연산단계(S400)에서 산출된 보호거리를 운전자가 인식할 수 있도록 AVN 모듈을 통하여 표출시키는 차량이동 유도단계(S500)를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 상기 차량이동 유도단계(S500)에서 차량에 구비되어 있는 AVN 모듈을 통하여 안전한 충전을 위해서는 회전자 토크 감소를 위한 차량의 이동이 필요함을 운전자에게 인식시키고, 운전자가 차량을 이동시켜야 하는 보호거리도 함께 인식할 수 있도록 표출 시킴으로써, 차량의 이동을 유도할 수 있다.

이때, 운전자에 의해 이동하는 차량의 실제 이동거리를 도 10에 도시된 바와 같이 실시간으로 계산하여 표출 시킴으로써 보다 정확한 거리만큼의 이동이 이루어지게 할 수도 있다.

또한, 상기 차량이동 유도단계(S500)에서 차량의 이동이 완료된 이후에는 도 5에 도시된 바와 같이, 차량의 정차정보와 회전자 각도를 다시 수신한 후, 새로이 측정된 회전자 각도를 기준으로 회전자 토크를 산출하고 기준 토크와 비교하여 보호모드의 재실행 여부를 판단할 수 있다.

이와 같이 수정된 위치에서의 충전이 파킹 스프라그의 열화나 손상을 초래할지 여부를 다시 판단하고, 보호모드의 재실행이 필요할 경우 차량의 추가적인 이동을 요구함으로써, 급속충전의 안정적인 실행이 가능하게 할 수 있다.

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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 급속충전 판단모듈
110 : 인버터 120 : 구동모터
120 : 레졸버 130 : 고전압 배터리
200 : 보호모드 제어모듈
210 : 충전 예비정보 수신부 220 : 보호모드 실행 판단부
230 : 보호거리 연산부 240 : 회전자 전기각 토크 맵
300 : AVN 모듈

Claims (20)

1. 급속 충전설비(EVSE)에서 공급되는 충전 전원의 전압 크기와 전기차에 구비된 고전압 배터리에서 수신하는 전압 규격의 크기를 비교하여 충전 전원의 직접 공급과 승압 공급 여부를 판단하는 급속충전 판단모듈;
   급속 충전을 위해 공급받는 상기 충전 전원의 전압 크기가 전압 규격의 크기보다 작을 경우, 상기 급속 충전설비에서 공급되는 충전 전원의 전압을 일정 수준 이상으로 승압시켜 상기 고전압 배터리로 전달하는 인버터;
   상기 급속 충전설비로부터 충전 전원을 공급받는 고정자 삼상 코일이 구비된 구동모터; 및
   급속 충전이 실행되기 전에 상기 구동모터에 구비된 회전자의 각도를 토대로 충전 중 발생될 수 있는 회전자 토크를 산출하고, 상기 회전자 토크가 미리 설정되어 있는 기준 토크 미만이 되도록 유도하는 보호모드 제어모듈;
   을 포함하는 전기차의 충전 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 보호모드 제어모듈은,
   충전의 실행 전에 차량의 정차정보와, 구동모터에 구비된 회전자의 각도와, 배터리의 충전 전류의 크기를 충전의 실행 여부를 판단하기 위한 예비정보로 수신하는 충전 예비정보 수신부; 및
   상기 회전자의 각도와 배터리의 충전 전류의 크기를 토대로 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 산출한 후, 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여 보호모드의 실행여부를 판단하는 보호모드 실행 판단부;
   를 포함하는 전기차의 충전 제어 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 충전 예비정보 수신부는,
   상기 구동모터에 구비된 회전자의 위치를 측정하는 레졸버(Resolver)로부터 정차 상태에서의 회전자의 각도를 수신하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전 제어 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 보호모드 실행 판단부는,
   상기 회전자 토크가 기준 토크보다 작을 경우에는 충전을 실행하고, 상기 회전자 토크가 기준 토크보다 클 경우에는 회전자 토크를 감소시키는 조치를 취한 후 충전을 실행하도록 유도하는 보호모드를 실행하도록 판단하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전 제어 장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 보호모드 제어모듈은,
   상기 회전자의 전기각에 따라 충전시 발생할 것으로 예상되는 회전자 토크를 미리 산출한 후, 회전자의 전기각 별로 회전자 토크를 매칭시켜 저장한 회전자 전기각 토크 맵(MAP);
   을 더 포함하는 전기차의 충전 제어 장치.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 보호모드 제어모듈은,
   파킹 스프라그를 열화시키거나 손상시키는 크기의 기준 토크를 미리 산출하여 저장하는 메모리;
   를 더 포함하는 전기차의 충전 제어 장치.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 보호모드 제어모듈은,
   보호모드를 실행하기로 결정된 경우, 충전 중 발생이 예상되는 상기 회전자 토크를 기준 토크 미만으로 감소시킬 수 있도록 현재 회전자의 각도를 수정하기 위해 요구되는 차량의 필요 이동거리를 상기 보호모드 실행을 위한 보호거리로 산출하는 보호거리 연산부;
   를 더 포함하는 전기차의 충전 제어 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 보호거리 연산부는,
   레졸버를 통해 수신한 현재의 회전자 각도(전기각)와 회전자 토크가 0 토크일 경우의 회전자 각도(전기각)의 차이를 전기각 차이로 산출하고, 상기 전기각 차이와 타이어 동반경을 이용하여 회전자 각도를 수정하기 위해 이동해야 하는 필요 이동거리를 보호거리로 산출하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전 제어 장치.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 보호거리 연산부로부터 보호모드의 실행 여부와, 운전자가 차량을 이동시켜야 하는 보호거리를 수신하여 표출하는 AVN 모듈;
   을 더 포함하는 전기차의 충전 제어 장치.
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 보호모드 실행 판단부는,
    차량의 이동에 의해 수정된 회전자 각도를 기준으로 재산출된 회전자 토크를 기준 토크와 다시 비교하여, 보호모드의 추가 실행 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전 제어 장치.
11. 급속 충전설비(EVSE)에서 공급되는 충전 전원의 전압 크기가 전기차에 구비된 고전압 배터리에서 수신하는 전압 규격의 크기보다 작을 경우 상기 충전 전원의 전압을 일정 수준 이상으로 승압하여 공급하고, 그렇지 않을 경우 고전압 배터리로 직접 공급하도록 결정하는 급속충전 판단단계;
    충전의 실행 전에 차량의 정차정보와, 구동모터에 구비된 회전자의 각도와, 배터리로 공급될 수 있는 충전 전류의 크기를 충전의 실행 여부를 판단하기 위한 예비정보로 수신하는 충전 예비정보 수신단계; 및
    상기 회전자의 각도와 충전 전류의 크기를 토대로 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크를 산출한 후, 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여 보호모드의 실행여부를 판단하는 보호모드 실행 판단단계;
    를 포함하는 전기차의 충전 제어 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    보호모드를 실행하기로 결정된 경우, 충전 중 발생이 예상되는 회전자 토크가 상기 기준 토크 미만이 되도록 회전자의 각도를 수정하기 위해 요구되는 차량의 필요 이동거리를 보호거리로 산출하는 보호거리 연산단계;
    를 더 포함하는 전기차의 충전 제어 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 충전 예비정보 수신단계는,
    상기 구동모터에 구비된 회전자의 위치를 측정하는 레졸버(Resolver)로부터 차량이 정차하여 파킹기어가 P단에 걸려 있는 상태에서 정지하고 있는 회전자의 각도를 수신하는 회전자 각도 수신과정;
    을 더 포함하는 전기차의 충전 제어 방법.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 보호모드 실행 판단단계는,
    상기 정차정보에 의하여 차량이 충전을 위한 정차상태에 있는지 여부를 판단하는 정차 확인과정; 및
    상기 회전자의 각도와 고전압 배터리의 충전 전류 최대 크기를 이용하여 충전이 진행되는 동안 발생될 회전자 토크의 크기를 산출하는 회전자 토크 산출과정;
    을 포함하는 전기차의 충전 제어 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 보호모드 실행 판단단계는,
    상기 회전자 토크를 미리 설정되어 있는 기준 토크와 비교하여, 상기 회전자 토크가 기준 토크보다 클 경우 상기 회전자 토크를 감소시키는 보호모드 실행 후 충전을 시작하도록 유도하는 회전자 토크 비교과정;
    을 더 포함하는 전기차의 충전 제어 방법.
16. 청구항 14에 있어서,
    상기 회전자 토크 산출과정은,
    상기 회전자의 각도에 상응하는 전기각을 미리 저장되어 있는 회전자 전기각 토크 맵(MAP)에서 도출한 후, 그에 매칭되어 있는 회전자 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전 제어 방법.
17. 청구항 14에 있어서,
    상기 회전자 토크 산출과정은,
    상기 회전자 각도에 기반하여 산출된 회전자 토크에 상기 고전압 배터리의 충전 전류 최대 크기에 의해 증가되는 토크의 크기 변화를 반영하여, 충전 중 발생될 수 있는 회전자 토크의 최대치를 산출하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전 제어 방법.
18. 청구항 14에 있어서,
    상기 보호거리 연산단계는,
    레졸버로부터 수신한 현재의 회전자 각도(전기각)와 회전자 토크가 0 토크일 경우의 회전자 각도(전기각)의 차이를 연산하는 전기각 차이 산출과정; 및
    상기 전기각 차이와 차량에 구비된 타이어 동반경을 이용하여, 상기 전기각 차이가 상쇄되도록 현재의 회전자 각도를 수정하기 위해 이동해야 하는 필요 이동거리를 회전자 토크를 감소시키는 보호거리로 산출하는 보호거리 산출과정;
    을 포함하는 전기차의 충전 제어 방법.
19. 청구항 12에 있어서,
    상기 보호모드 실행 판단단계에서의 보호모드를 실행하기로 결정된 판단 결과와, 상기 보호거리 연산단계에서 산출된 보호거리를 운전자가 인식할 수 있도록 AVN 모듈을 통하여 표출시키는 차량이동 유도단계;
    를 더 포함하는 전기차의 충전 제어 방법.
20. 청구항 19에 있어서,
    상기 차량이동 유도단계에서 차량의 이동이 완료된 이후, 차량의 정차정보와 회전자 각도를 다시 수신하고, 수정된 회전자 각도를 기준으로 회전자 토크를 산출한 후 기준 토크와 비교하여 보호모드의 재실행 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전 제어 방법.

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