KR20220108334A - 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치 및 방법 - Google Patents

전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전기차(전기 자동차)에 탑재된 탑재형 충전기(OBC, On Board Charger)가 전력망의 충전 인프라인 삼상/단상 관계없이 풀-파워(Full-Power)로 충전할 수 있도록 한 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치 및 방법에 관한 것으로서, 탑재형 충전기의 제어기에서 충전 전력을 공급해주는 충전기(EVSE)로부터 송신되는 제어 파일럿 신호(Control Pilot Signal)에 따라 전력망의 충전 인프라가 단상인지 삼상인지를 판단하고, 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 전력 호환 제어신호로 스위치 오픈 신호를 출력하고, 충전 인프라가 단상 전력일 경우 상기 전력 호환 제어신호로 스위치 클로즈 신호를 출력하며, 전력 스위칭부에서 전력 호환 제어신호에 따라 커넥터를 통해 공급되는 전력을 그대로 출력하거나 분배하여 삼상으로 충전 전력을 공급해줌으로써, 충전 인프라의 단상/삼상과는 무관하게 항상 단일형 탑재형 충전기는 풀-파워로 배터리를 충전할 수 있게 된다.

Description

전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치 및 방법{Single-phase/three-phase compatible device and method of electric vehicle-mounted charger}
본 발명은 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호화장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전기차(전기 자동차)에 탑재된 탑재형 충전기(OBC, On Board Charger)가 전력망의 충전 인프라인 삼상/단상 관계없이 풀-파워(Full-Power)로 충전할 수 있도록 한 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치 및 방법에 관한 것이다.
탄소배출 규제 정책에 따라 자동차 업계에 석유를 기반으로 한 자동차는 연료 효율을 높이고 탄소 배출 감소를 요구하게 되었으며, 이에 전기에 의해 자동차를 거동시키고, 배기가스를 발생시키지 않는 전기 자동차(이하, "전기차"라 약칭함)가 다양한 형태로 개발되고 있으며, 수요 또한 급속히 증가하고 있다.
이러한 전기차의 운행을 위한 전기 모터는 주행 중 전기 에너지를 과도하게 소모하므로, 배터리 충전 시 주행할 수 있는 거리는 일반 자동차에 비해 짧으며, 이로 인해 전기 자동차는 배터리 충전을 자주 해야 한다.
또한, 전기차의 배터리를 충전하는데 소요되는 시간은 일반 자동차에 연료를 급유하는 시간에 비해 상당히 오래 소요되므로, 전기차의 충전은 주행하지 않는 주차된 시간에 진행되도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 대용량 배터리의 충전 소요시간은 6kW 수준의 완속 충전기를 사용할 경우 약 10시간, 50kW 수준의 급속 충전기를 사용할 경우 약 1시간 정도가 소요된다.
근래에는 건물이나 공공 시설물에 전기차 충전 설비(EVSE; Electric Vehicle supply Equipment)가 설치되어, 상용 전원이나 그리드 전원으로 전기차를 충전할 수 있는 시스템이 도입되고 있다.
충전 인프라는 국가별 정책에 따라 단상과 삼상을 사용하고 있으며, 전기차 충전기 역시 충전 인프라의 특성에 맞게, 단상 전용, 삼상/단상 겸용으로 이원화되어 개발되고 있다.
삼상/단상 겸용 탑재형 충전기는 공급 전력이 삼상일 경우 풀-파워(Full-Power)로 충전하지만, 공급 전력이 단상일 경우 하프-파워(Half-Power)로 충전하는 단점이 있으며, 단상 탑재형 충전기는 충전 인프라의 구분 없이 풀-파워로 충전을 할 수 있으나, 충전 시간이 길다는 단점이 있다.
따라서 단일의 전기차 탑재형 충전기로 충전 인프라와는 무관하게 풀-파워로 신속하게 충전할 수 있는 전기차 탑재형 충전기의 개발이 요구되고 있다.
한편, 전기차의 배터리를 충전하기 위해 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 3> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 스위치 매트릭스의 구성을 이용하여 단상은 물론 삼상의 전원을 공급하는 충전 인프라에 호환할 수 있고, 이를 통해 충전 인프라가 설치되는 장소 어디에서도 전기 자동차의 충전이 가능하며, 대용량으로 확장성이 뛰어난 구조로 전기 자동차 충전 시간의 단축이 가능하고, 전력변환 모듈들의 병렬 구조의 개념으로 뛰어난 내구성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
그러나 이러한 <특허문헌 1> 은 충전 인프라인 삼상 또는 단상에 대응하기 위해 전력변환모듈을 복수로 구비해야 하므로, 충전기의 구성이 복잡해짐은 물론 충전기의 구현 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 종래의 충전 용량이 고정된 EV 또는 PHEV에 사용되는 차량탑재형 완속 충전기(OBC)의 문제점을 해결하기 위해 분산형 전력 모듈식 완속 충전기를 제공한다.
이러한 <특허문헌 2> 는 충전 인프라에 따라 전용의 탑재형 충전기를 사용해야 하는 단점이 있다.
또한, <특허문헌 3> 은 전기자동차용 충전설비에 연결 시와 같은 충전의 초기에 충전설비로부터 공급되는 전력의 사양에 따라 충전 용량을 미리 판단할 수 있는 로직을 구현함으로써 충전설비로부터 입력되는 전력의 종류가 달라지는 경우에도 예상충전 시간을 실제 충전시간에 일치하도록 산출할 수 있는 전기자동차용 탑재형 배터리 충전장치 및 이의 제어방법을 제공한다.
이러한 <특허문헌 3> 은 충전 전력에 따라 충전 예상시간을 제공하는 것이지, 단일의 탑재형 충전기를 이용하여 충전 인프라가 삼상/단상일 모두 풀-파워로 충전을 제공하는 것은 불가능한 단점이 있다.
대한민국 공개특허 10-2018-0058587(2018.06.01. 공개)(전기 자동차 대용량 탑재형 충전기) 대한민국 공개특허 10-2015-0053452(2015.05.18. 공개)(전기자동차용 모듈식 차량 탑재형 완속 충전 시스템 및 충전 방법) 대한민국 등록특허 10-1480616(2015.01.02. 등록)(전기자동차용 탑재형 배터리 충전장치 및 이의 제어방법)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 전기차에 탑재된 탑재형 충전기 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 전기차(전기 자동차)에 탑재된 탑재형 충전기(OBC, On Board Charger)가 전력망의 충전 인프라인 삼상/단상 관계없이 풀-파워(Full-Power)로 충전할 수 있도록 한 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치"는,
충전 인프라에 의해 공급되는 전력을 공급받는 커넥터;
충전 전력을 공급해주는 충전기(EVSE)로부터 송신되는 제어 파일럿 신호(Control Pilot Signal)에 따라 전력망의 충전 인프라가 단상인지 삼상인지를 판단하고, 판단한 충전 인프라에 따라 전력 호환 제어신호를 발생하는 제어기;
상기 제어기에서 발생하는 전력 호환 제어신호에 따라 상기 커넥터를 통해 공급되는 전력을 그대로 출력하거나 분배하여 삼상으로 출력하는 전력 스위칭부;
상기 전력 스위칭부에서 출력되는 삼상 교류 출력의 잡음을 제거하는 EMC필터;
상기 EMC필터를 통해 출력되는 교류를 직류로 변환하고, 변환한 직류 전압의 역률을 개선하여 안정된 직류로 출력하는 역률 보상부; 및
상기 역률 보상부에서 출력되는 직류를 배터리에 충전 가능한 직류 전압으로 변환하여 배터리에 충전 전력으로 공급하는 DC-DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 제어기는 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 전력 호환 제어신호로 스위치 오픈 신호를 출력하고, 상기 충전 인프라가 단상 전력일 경우 상기 전력 호환 제어신호로 스위치 클로즈 신호를 출력하며,
상기 전력 스위칭부는 단상 전력을 분배하는 전력 분배 스위치를 구비하고, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 오픈 신호일 경우에는 상기 커넥터를 통해 공급되는 삼상 전력을 그대로 출력하며, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면 상기 커넥터를 통해 공급되는 단상 전력을 분배하여 삼상으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환방법"은,
(a) 탑재형 충전기의 제어기에서 충전 전력을 공급해주는 충전기(EVSE)로부터 송신되는 제어 파일럿 신호(Control Pilot Signal)에 따라 전력망의 충전 인프라가 단상인지 삼상인지를 판단하는 단계;
(b) 상기 제어기에서 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 전력 호환 제어신호로 스위치 오픈 신호를 출력하고, 상기 충전 인프라가 단상 전력일 경우 상기 전력 호환 제어신호로 스위치 클로즈 신호를 출력하는 단계; 및
(c) 전력 스위칭부에서 상기 전력 호환 제어신호에 따라 커넥터를 통해 공급되는 전력을 그대로 출력하거나 분배하여 삼상으로 충전 전력을 공급해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (c)단계는 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 오픈 신호일 경우에는 상기 커넥터를 통해 공급되는 삼상 전력을 그대로 출력하며, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면 상기 커넥터를 통해 공급되는 단상 전력을 분배하여 삼상으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 전기차(전기 자동차)에 탑재된 탑재형 충전기(OBC, On Board Charger)가 전력망의 충전 인프라인 삼상/단상 관계없이 항상 풀-파워(Full-Power)로 충전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 단상/삼상 호환 장치를 이용하여 탑재형 충전기가 배터리를 충전함으로써, 탑재형 충전기를 일원화하여 개발할 수 있도록 도모해주는 장점도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환방법을 보인 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치의 구성도로서, 커넥터(10), 전력 스위칭부(20), EMC 필터(30), 역률 보상부(40), DC-DC 컨버터(50) 및 제어기(60)를 포함한다.
커넥터(10)는 충전 인프라에 의해 공급되는 전력을 충전 플러그를 통해 공급받는 역할을 한다.
제어기(60)는 충전 전력을 공급해주는 충전기(EVSE)로부터 송신되는 제어 파일럿 신호(Control Pilot Signal)에 따라 전력망의 충전 인프라가 단상인지 삼상인지를 판단하고, 판단한 충전 인프라에 따라 전력 호환 제어신호를 발생하여, 충전 인프라에 무관하게 탑재형 충전기(OBC)가 항상 풀-파워로 충전을 할 수 있도록 도모해준다.
이러한 제어기(60)는 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 전력 호환 제어신호로 스위치 오픈(open) 신호를 출력하고, 상기 충전 인프라가 단상 전력일 경우 상기 전력 호환 제어신호로 스위치 클로즈(close) 신호를 출력한다.
전력 스위칭부(20)는 상기 제어기(60)에서 발생하는 전력 호환 제어신호에 따라 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 전력을 그대로 출력하거나 분배하여 삼상으로 출력하는 역할을 한다.
바람직하게, 상기 전력 스위칭부(20)는 단상 전력을 분배하는 전력 분배 스위치(21, 22)를 구비하고, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 오픈 신호일 경우에는 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 삼상 전력을 그대로 출력하며, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 단상 전력을 분배하여 삼상으로 출력한다.
EMC필터(30)는 상기 전력 스위칭부(20)에서 출력되는 삼상 교류 출력의 잡음을 제거하는 역할을 하며, 역률 보상부(40)는 상기 EMC필터(30)를 통해 출력되는 교류를 직류로 변환하고, 변환한 직류 전압의 역률을 개선하여 안정된 직류로 출력하는 역할을 하며, DC-DC 컨버터(50)는 상기 역률 보상부(40)에서 출력되는 직류를 배터리에 충전 가능한 직류 전압으로 변환하여 배터리에 충전 전력으로 공급하는 역할을 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전기 자동차를 충전기(EVSE)로 충전하기 위해 충전용 플러그를 전기 자동차에 삽입하면, 탑재형 충전기(OBC)의 제어기(60)는 상기 충전기와 통신을 통해 송신되는 제어 파일럿 신호(Control Pilot Signal)를 수신한다. 이어, 수신한 제어 파일럿 신호를 분석하여 전력망의 충전 인프라가 단상인지 삼상인지를 판단한다. 다음으로, 판단한 충전 인프라에 따라 전력 호환 제어신호를 발생하여, 충전 인프라에 무관하게 탑재형 충전기(OBC)가 항상 풀-파워로 충전을 할 수 있도록 한다.
예컨대, 제어기(60)는 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 전력 호환 제어신호로 스위치 오픈(open) 신호를 전력 스위칭부(20)에 출력하고, 상기 충전 인프라가 단상 전력일 경우 상기 전력 호환 제어신호로 스위치 클로즈(close) 신호를 전력 스위칭부(20)에 출력한다.
여기서 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 커넥터(10)의 전력 라인인 L1, L2, L3 라인으로 전력이 공급되며, 단상일 경우 커넥터(10)의 전력 라인 L1으로만 전력이 공급된다.
상기 전력 스위칭부(20)는 상기 제어기(60)에서 발생하는 전력 호환 제어신호에 따라 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 전력을 그대로 출력하거나 분배하여 삼상으로 출력한다.
예컨대, 상기 전력 스위칭부(20)는 단상 전력을 분배하는 전력 분배 스위치(21, 22)를 구비하고, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 오픈 신호일 경우에는 상기 전력 분배 스위치(21,22)가 오픈상태를 유지하여, 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 삼상 전력을 그대로 출력한다.
EMC필터(30)는 상기 전력 스위칭부(20)에서 출력되는 삼상 교류 출력의 잡음을 제거하며, 역률 보상부(40)는 상기 EMC필터(30)를 통해 출력되는 교류를 직류로 변환하고, 변환한 직류 전압의 역률을 개선하여 안정된 직류로 출력한다. 이어, DC-DC 컨버터(50)는 상기 역률 보상부(40)에서 출력되는 직류를 배터리에 충전 가능한 직류 전압으로 변환하여 배터리에 충전 전력으로 공급한다.
이때, 탑재형 충전기를 이루는 역률 보상부(40) 및 DC-DC 컨버터(50)는 풀-파워로 배터리를 충전한다.
다음으로, 전력 스위칭부(20)는 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 단상 전력을 분배하여 삼상으로 출력한다.
예컨대, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면, 상기 전력 분배 스위치(21,22)가 클로즈 상태로 스위칭되어, 전략 라인 L1으로 공급되는 전력을 L2 및 L3으로 분배하여, 삼상으로 전력이 출력되도록 한다.
EMC필터(30)는 상기 전력 스위칭부(20)에서 출력되는 삼상 교류 출력의 잡음을 제거하며, 역률 보상부(40)는 상기 EMC필터(30)를 통해 출력되는 교류를 직류로 변환하고, 변환한 직류 전압의 역률을 개선하여 안정된 직류로 출력한다. 이어, DC-DC 컨버터(50)는 상기 역률 보상부(40)에서 출력되는 직류를 배터리에 충전 가능한 직류 전압으로 변환하여 배터리에 충전 전력으로 공급한다.
여기서 EMC필터(30), 역률 보상부(40) 및 DC-DC 컨버터(50)는 기존 전기차의 탑재형 충전기(OBC)에 구비된 구성과 동일하고, 동일한 동작을 하므로 그에 대한 자세한 설명은 공지된 탑재형 충전기를 참조하기로 한다.
이때, 탑재형 충전기를 이루는 역률 보상부(40) 및 DC-DC 컨버터(50)는 풀-파워로 배터리를 충전한다.
이와 같이 본 발명은 충전 인프라의 단상/삼상과는 무관하게 항상 탑재형 충전기는 풀-파워로 배터리를 충전하게 되는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 "전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환방법"을 보인 흐름도로서, (a) 탑재형 충전기(OBC)의 제어기(60)에서 충전 전력을 공급해주는 충전기(EVSE)로부터 송신되는 제어 파일럿 신호(Control Pilot Signal)에 따라 전력망의 충전 인프라가 단상인지 삼상인지를 판단하는 단계(S101 - S102), (b) 상기 제어기(60)에서 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 전력 호환 제어신호로 스위치 오픈 신호를 출력하고, 상기 충전 인프라가 단상 전력일 경우 상기 전력 호환 제어신호로 스위치 클로즈 신호를 출력하는 단계(S103, S108), (c) 전력 스위칭부(20)에서 상기 전력 호환 제어신호에 따라 커넥터(10)를 통해 공급되는 전력을 그대로 출력하거나 분배하여 삼상으로 충전 전력을 공급해주는 단계(S104 - S107, S109 - S110)를 포함한다.
상기 (c)단계는 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 오픈 신호일 경우에는 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 삼상 전력을 그대로 출력하며, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 단상 전력을 분배하여 삼상으로 출력한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단계 S101에서 전기 자동차를 충전기(EVSE)로 충전하기 위해 충전용 플러그를 전기 자동차에 삽입하면, 탑재형 충전기(OBC)의 제어기(60)는 상기 충전기와 통신을 통해 송신되는 제어 파일럿 신호(Control Pilot Signal)를 수신한다.
이어, 단계 S102에서 제어기(60)는 수신한 제어 파일럿 신호를 분석하여 전력망의 충전 인프라가 단상인지 삼상인지를 판단한다.
다음으로, 판단한 충전 인프라에 따라 전력 호환 제어신호를 발생하여, 충전 인프라에 무관하게 탑재형 충전기(OBC)가 항상 풀-파워로 충전을 할 수 있도록 한다.
예컨대, 제어기(60)는 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 단계 S103에서 전력 호환 제어신호로 스위치 오픈(open) 신호를 전력 스위칭부(20)에 출력하고, 상기 충전 인프라가 단상 전력일 경우 단계 S108에서 상기 전력 호환 제어신호로 스위치 클로즈(close) 신호를 전력 스위칭부(20)에 출력한다.
여기서 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 커넥터(10)의 전력 라인인 L1, L2, L3 라인으로 전력이 공급되며, 단상일 경우 커넥터(10)의 전력 라인 L1으로만 전력이 공급된다.
상기 전력 스위칭부(20)는 상기 제어기(60)에서 발생하는 전력 호환 제어신호에 따라 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 전력을 그대로 출력하거나 분배하여 삼상으로 출력한다.
예컨대, 상기 전력 스위칭부(20)는 단상 전력을 분배하는 전력 분배 스위치(21, 22)를 구비하고, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 오픈 신호일 경우에는 상기 전력 분배 스위치(21,22)가 오픈상태를 유지하여, 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 삼상 전력을 그대로 출력한다.
이어, 제어기(60)는 전력 감지센서를 이용하여 단계 S104와 같이 AC 파워 라인인 L1, L2, L3의 전력을 감지하고, 단계 S105에서 상기 AC 파워 라인으로 모두 전력이 입력되면, 단계 S106으로 이동하여 교류 충전을 시작한다.
즉, EMC필터(30)는 상기 전력 스위칭부(20)에서 출력되는 삼상 교류 출력의 잡음을 제거하며, 역률 보상부(40)는 상기 EMC필터(30)를 통해 출력되는 교류를 직류로 변환하고, 변환한 직류 전압의 역률을 개선하여 안정된 직류로 출력한다. 이어, DC-DC 컨버터(50)는 상기 역률 보상부(40)에서 출력되는 직류를 배터리에 충전 가능한 직류 전압으로 변환하여 배터리에 충전 전력으로 공급한다.
이때, 탑재형 충전기를 이루는 역률 보상부(40) 및 DC-DC 컨버터(50)는 풀-파워로 배터리를 충전한다.
이어, 단계 S107과 같이 AC 충전이 완료되면, 충전 동작을 종료한다.
다음으로, 전력 스위칭부(20)는 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면 상기 커넥터(10)를 통해 공급되는 단상 전력을 분배하여 삼상으로 출력한다.
예컨대, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면, 상기 전력 분배 스위치(21,22)가 클로즈 상태로 스위칭되어, 전략 라인 L1으로 공급되는 전력을 L2 및 L3으로 분배하여, 삼상으로 전력이 출력되도록 한다.
이어, 제어기(60)는 전력 감지센서를 이용하여 단계 S109와 같이 AC 파워 라인인 L1의 전력을 감지하고, 단계 S110에서 상기 AC 파워 라인인 L1 라인으로 전력이 입력되면, 정상적으로 전력 분배가 이루어진 것으로 판단을 하고, 단계 S106으로 이동하여 교류 충전을 시작한다.
즉, EMC필터(30)는 상기 전력 스위칭부(20)에서 출력되는 삼상 교류 출력의 잡음을 제거하며, 역률 보상부(40)는 상기 EMC필터(30)를 통해 출력되는 교류를 직류로 변환하고, 변환한 직류 전압의 역률을 개선하여 안정된 직류로 출력한다. 이어, DC-DC 컨버터(50)는 상기 역률 보상부(40)에서 출력되는 직류를 배터리에 충전 가능한 직류 전압으로 변환하여 배터리에 충전 전력으로 공급한다.
이때, 탑재형 충전기를 이루는 역률 보상부(40) 및 DC-DC 컨버터(50)는 풀-파워로 배터리를 충전한다.
이어, 단계 S107과 같이 AC 충전이 완료되면, 충전 동작을 종료한다.
이와 같이 본 발명은 충전 인프라의 단상/삼상과는 무관하게 항상 단일형 탑재형 충전기는 풀-파워로 배터리를 충전하게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
10: 커넥터 20: 전력 스위칭부
21, 22: 전력 스위치 30: EMC 필터
40: 역률 보상부 50: DC-DC 컨버터
60: 제어기

Claims (4)

  1. 전기 자동차 탑재형 충전기(OBC)에서 충전 인프라와 무관하게 풀-파워로 배터리를 충전하기 위한 장치로서,
    충전 인프라에 의해 공급되는 전력을 공급받는 커넥터;
    충전 전력을 공급해주는 충전기(EVSE)로부터 송신되는 제어 파일럿 신호(Control Pilot Signal)에 따라 전력망의 충전 인프라가 단상인지 삼상인지를 판단하고, 판단한 충전 인프라에 따라 전력 호환 제어신호를 발생하는 제어기;
    상기 제어기에서 발생하는 전력 호환 제어신호에 따라 상기 커넥터를 통해 공급되는 전력을 그대로 출력하거나 분배하여 삼상으로 출력하는 전력 스위칭부;
    상기 전력 스위칭부에서 출력되는 삼상 교류 출력의 잡음을 제거하는 EMC필터;
    상기 EMC필터를 통해 출력되는 교류를 직류로 변환하고, 변환한 직류 전압의 역률을 개선하여 안정된 직류로 출력하는 역률 보상부; 및
    상기 역률 보상부에서 출력되는 직류를 배터리에 충전 가능한 직류 전압으로 변환하여 배터리에 충전 전력으로 공급하는 DC-DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 제어기는 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 전력 호환 제어신호로 스위치 오픈 신호를 출력하고, 상기 충전 인프라가 단상 전력일 경우 상기 전력 호환 제어신호로 스위치 클로즈 신호를 출력하며,
    상기 전력 스위칭부는 단상 전력을 분배하는 전력 분배 스위치를 구비하고, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 오픈 신호일 경우에는 상기 커넥터를 통해 공급되는 삼상 전력을 그대로 출력하며, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면 상기 커넥터를 통해 공급되는 단상 전력을 분배하여 삼상으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치.
  3. 청구항 1 및 청구항 2중 어느 하나의 청구항에 기재된 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환장치를 이용하여 탑재형 충전기(OBC)에서 충전 인프라와 무관하게 풀-파워로 배터리를 충전하기 위한 방법으로서,
    (a) 탑재형 충전기의 제어기에서 충전 전력을 공급해주는 충전기(EVSE)로부터 송신되는 제어 파일럿 신호(Control Pilot Signal)에 따라 전력망의 충전 인프라가 단상인지 삼상인지를 판단하는 단계;
    (b) 상기 제어기에서 충전 인프라가 삼상 전력일 경우, 전력 호환 제어신호로 스위치 오픈 신호를 출력하고, 상기 충전 인프라가 단상 전력일 경우 상기 전력 호환 제어신호로 스위치 클로즈 신호를 출력하는 단계; 및
    (c) 전력 스위칭부에서 상기 전력 호환 제어신호에 따라 커넥터를 통해 공급되는 전력을 그대로 출력하거나 분배하여 삼상으로 충전 전력을 공급해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환방법.
  4. 청구항 3에서, 상기 (c)단계는 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 오픈 신호일 경우에는 상기 커넥터를 통해 공급되는 삼상 전력을 그대로 출력하며, 상기 전력 호환 제어신호가 스위치 클로즈 신호이면 상기 커넥터를 통해 공급되는 단상 전력을 분배하여 삼상으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 단상/삼상 호환방법.

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