KR20230104982A - 전기 구동 차량의 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 방법 및 충전 시스템 - Google Patents

전기 구동 차량의 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 방법 및 충전 시스템 Download PDF

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KR20230104982A
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알렉산더 아스파처
유르겐 베네케
우르스 뵈메
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메르세데스-벤츠 그룹 아게
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Publication date
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Abstract

본 발명은 차량(3)의 에너지 저장 장치(4)를 충전하는 방법으로서,
- 차량(3)의 충전 장치(6)로 에너지 저장 장치(3)의 충전 절차가 수행되고,
- 전기 에너지 저장 장치(4)의 충전 절차의 제1 단계에서 충전원(2)의 충전 전류(IL)에 따라 충전원(2)의 제1 직류 전압(U1)으로 충전되고,
- 충전 절차(6) 중에 에너지 저장 장치(3)의 배터리 전압(UBatt)이 결정되고,
- 에너지 저장 장치(4)의 배터리 전압(UBatt)은 충전원(2)의 충전 전압들 중 하나와 비교되고,
- 배터리 전압(UBatt)과 충전 전압의 비교 결과에 따라 전압 변환기(7)가 작동되고,
- 에너지 저장 장치(4)의 충전 절차의 제1 단계에 이어지는 제2 단계에서 전압 변환기(7)의 인덕터 전류(ID)에 따라 전압 변환기(7)의 제2 직류 전압(U2)으로 충전되는, 에너지 저장 장치를 충전하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 충전 시스템(1)에 관한 것이다.

Description

전기 구동 차량의 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 방법 및 충전 시스템
본 발명의 일 양태는 청구항 1의 전제부에 따른 전기 구동 차량의 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 청구항 6의 전제부에 따른 전기 구동 차량의 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 충전 시스템에 관한 것이다.
전기 구동 차량, 예를 들어 전기차는 최대 800 V의 전압 레벨을 갖는다. 그에 비해, 오늘날 사용되는 DC 충전 컬럼(DC charging station)은 최대 750 V의 출력 전압만을 공급한다.
다수의 DC 충전 컬럼은 최대 500 V의 출력 전압을 갖는다. 따라서, 전기차를 충전할 수 있기 위해 최대 전압 레벨이 500 V인 DC 충전 컬럼에 대한 하향 호환성이 사용될 수 있다. 낮은 전압은 부스트 컨버터를 사용하여 더 높은 전압 레벨로 변환될 수 있다.
700 V 충전 컬럼에서 800 V 차량을 충전하는 경우, 차량은 전압 레벨이 750 V 이하이거나 부스트 컨버터를 사용하여 충전 절차가 수행될 수 있도록 적합한 부스트 컨버터를 갖추도록 설계되어야 한다. 그러나, 이 경우 부스트 컨버터의 성능에 따라 전기차의 수명이 결정될 수 있다. 비용 및/또는 치수(전력 밀도)로 인해 매우 높은 출력(예를 들어, 150 kW 이상)의 부스트 컨버터를 차량에 설치하는 것은 바람직하지 않다. 일반적인 전력 값은 예를 들어 50 kW 또는 최대 150 kW이다. 그럼에도 불구하고 충전 시간을 짧게 유지하고 동시에 부스트 컨버터의 컨버터 전력을 낮게 유지하기 위해, 우선 충전 컬럼과 차량 배터리 간의 직접 연결을 통해 충전 절차를 시작하는 것이 바람직하다. 충전 컬럼의 최대 충전 전압에 도달하는 즉시 직접 연결이 분리되고 부스트 컨버터를 통해 충전 절차가 수행된다. 그러나, 해결해야 할 두 가지 문제가 있다. 충전 컬럼을 이용하는 직접적인 충전 절차와 부스트 컨버터를 이용하는 충전 절차 사이에서 전환될 때 충전이 중단될 수 있다. 마찬가지로, 직접 연결에서 부스트 컨버터를 통한 충전으로 충전이 전환될 때 바이패스 접촉기가 개방되고 부스트 컨버터는 충전 절차를 이어갈 수 있어서, DC 충전 컬럼의 출력 인덕터에 저장된 에너지 함량(W=0.5 × L × i2)에 따라 부스트 컨버터에서 전원이 공급되지 않는 인덕턴스로 연결될 때 높은 과전압이 발생할 위험이 있고, 이에 따라 충전이 중단될 위험도 있다.
예를 들어, 용량성 에너지 저장 장치(예를 들어, 충전 펌프 또는 배전압 회로)가 장착된 부스트 컨버터의 경우 직접 연결을 통한 충전에서 부스트 컨버터를 통한 충전으로의 원활한 전환이 이뤄질 수 없다.
독일 공개특허공보 DE 10 2015 101 187 A1호, DE 10 2017 009 355 A1호, DE 10 2017 009 352 A1호 및 DE 10 2017 010 390 A1호는 유도성 에너지 저장 장치를 기반으로 하는 컨버터 유형을 다룬다. 이러한 유형의 컨버터는 직접 연결에서 부스트 컨버터를 통한 충전으로 전환되는 방식에 따라 충전 컬럼을 통한 충전 절차가 예기치 않게 중단될 수 있기 때문에 다음의 단점을 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 충전 중단과 관련하여 전기 구동 차량의 DC 충전 절차를 더욱 안전하게 만드는 데 있다.
이러한 목적은 독립 청구항들에 따른 방법 및 충전 시스템에 의해 달성된다. 종속 청구항들로부터는 유용한 추가적인 실시예들이 제공된다.
본 발명의 일 양태는 전기 구동 차량의 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 방법에 관한 것으로서,
- 전기 구동 차량이 차량 외부 충전원(charging source)과 연결되고,
- 연결된 차량 외부 충전원과 전기 구동 차량의 충전 장치로 전기 에너지 저장 장치의 충전 절차가 수행되고,
- 전기 에너지 저장 장치의 충전 절차의 제1 단계에서 차량 외부 충전원의 충전 전류에 따라 전기 에너지 저장 장치가 차량 외부 충전원의 충전 전압인 제1 직류 전압으로 충전되고,
- 충전 절차 중에 전기 에너지 저장 장치의 배터리 전압이 결정되고,
- 전기 에너지 저장 장치의 배터리 전압이 충전 장치에 의해 차량 외부 충전원의 충전 전압과 비교되고,
- 배터리 전압과 충전 전압의 비교 결과에 따라 전기 구동 차량의 충전 장치의 전압 변환기가 작동되고,
- 충전 절차의 제1 단계에 이어지는 제2 단계에서, 전기 에너지 저장 장치가 충전 전류보다 더 낮은 전압 변환기의 인덕터 전류에 따라 충전 전압보다 더 높은 전압 변환기의 제2 직류 전압으로 충전된다.
제안되는 본원의 방법을 이용하면 충전원을 전기 에너지 저장 장치에 직접 연결하는 DC 충전에서 전압 변환기를 통한 충전으로 전환할 수 있으며, 이때 과전압으로 인한 충전 중단 또는 0 A(암페어)로의 충전 전류의 감소가 예상되지 않는다. 이는 700 V 충전 컬럼에서 800 V 차량의 DC 충전 절차 시에 특히 바람직하다. 이러한 혼합 충전 모드(직접 연결을 통한 충전 및 전압 변환기를 통한 충전)에 의해 충전 절차 시작 시점부터 순전히 전압 변환기만을 통한 충전 절차에 비해 차량이 더욱 빠르게 충전될 수 있다(전압 변환기의 충전 전력이 직접 연결을 통해 충전할 때의 전력보다 낮다고 가정).
특히, 제안된 본원의 방법을 이용하여 DC 충전 스테이션에서 차량의 충전 중단을 방지할 수 있다. 한편으로, 두 충전 변형(또는 제1 단계와 제2 단계) 간 전환은 전압 변환기의 인덕터에 전류가 공급되는 경우에만 수행되므로, 충전 전류가 0 A로 감소하는 것이 달성될 수 있다. 충전원의 전류 값과 전압 변환기의 전류 값이 가까워질수록 제1 단계에서 제2 단계로의 전환 시 전압 피크가 더 낮아진다. 따라서, 충전 절차의 두 단계 간의 전환 전에 전압 변환기의 인덕터에서 충전원의 전류에 상응하는 전류를 전압 변환기에 인가할 필요가 있다.
특히, 제안된 방법은 DC 충전 절차의 안정화가 가능하다. 특히, 충전 절차의 제1 단계에서 충전 절차의 제2 단계로의 전환은 충전 전류가 인덕터 전류와 동일하도록 이루어진다. 따라서, 안전 상의 이유로 충전 절차의 충전 중단을 초래할 수 있는 유도성 전압 피크가 방지될 수 있다.
전기 에너지 저장 장치는 예를 들어 트랙션 배터리(traction battery) 또는 배터리 장치 또는 고전압 배터리일 수 있다. 특히, 전기 에너지 저장 장치는 500 V, 특히 최대 850 V의 충전 전압을 갖는다. 전기 구동 차량은 특히 전기차, 또는 하이브리드 차량 또는 플러그인 차량 또는 순수 전기 구동 차량일 수 있다. 특히, 전기 구동 차량은 전기 에너지 저장 장치로부터 에너지를 공급받아 전기 구동 차량을 이동시킬 수 있는 전기 구동 모터 또는 구동 유닛 또는 구동 어셈블리를 갖는다.
차량 외부 충전원은 예를 들어 DC 충전 스테이션 또는 DC 충전 컬럼 또는 충전 인프라 또는 충전 시스템 또는 직류 충전원일 수 있다. 특히, 차량 외부의 차량원을 이용하여 직류 전압이 공급될 수 있다. 특히, 차량 외부 충전원의 전압 레벨은 최대 750 V이다.
특히, 전기 에너지 저장 장치의 충전 절차는 충전 장치를 이용하여 수행 및 모니터링된다. 충전 장치는 특히 전기 구동 차량의 충전 유닛, 예를 들어 차량 내부의 온보드 충전기이다. 특히, 충전 장치는 전기 구동 차량의 온보드 전기 시스템의 일부일 수 있다.
본 발명에 따르면, 충전 절차의 제1 단계에서 전기 에너지 저장 장치는 충전 장치의 바이패스 회로에 의해 차량 외부 충전원과 직접 연결되어 차량 외부 충전원의 충전 전류가 전기 에너지 저장 장치로 직접 흐르고, 특히 충전 절차의 제1 단계에서 전압 변환기가 바이패스 회로에 의해 바이패스된다. 특히, 전압 변환기는 바이패스 회로를 이용하여 브리지 또는 바이패스되어 차량 외부 충전원과 전기 에너지 저장 장치 사이에 직접적인 전류 흐름이 형성된다. 따라서, 특히 전기 에너지 저장 장치가 차량 외부 충전원에 의해 직접 전기적으로 충전될 수 있다. 전기 에너지 저장 장치의 이러한 충전 절차 또는 직접적인 충전 절차는 전기 에너지 저장 장치의 전압 레벨이 충전원의 전압 레벨과 본질적으로 동일해질 때까지 수행된다. 예를 들어 차량 외부 충전원이 최대 750 V의 전압을 제공할 수 있는 경우 전기 에너지 저장 장치는 바이패스 회로를 통해 최대 750 V의 전압까지 충전될 수 있다. 특히, 바이패스 회로는 두 개의 경로 또는 두 개의 전압 경로를 포함할 수 있다. 한편으로, 바이패스 회로는 양 전압 경로와 음 전압 경로에 각각 연결될 수 있다. 따라서, 전압 변환기와 관련된 전기 에너지 저장 장치의 충전 절차를 위해 두 개의 전압 전위(voltage potential)를 브리지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 충전 절차의 제2 단계에서 바이패스 회로는 차량 외부 충전원으로부터 전기 에너지 저장 장치로의 충전 전류의 전류 흐름을 차단하는 적어도 하나의 분리 요소로 인해 무전압으로 전환된다. 특히, 바이패스 회로는 적어도 하나의 분리 요소 또는 분리 스위치 또는 접촉기를 이용하여 분리되어 차량 외부 충전원과 전기 에너지 저장 장치 사이의 직접적인 전류 흐름이 차단된다. 특히, 제2 단계는 전기 에너지 저장 장치의 전압 레벨이 차량 외부 충전원의 전압 레벨과 본질적으로 동일한 경우에 발생한다. 따라서, 충전원과 에너지 저장 장치 사이에 직접적인 전류 흐름이 형성되는 제1 충전 절차에서 전기 에너지 저장 장치가 전압 변환기를 통해 간접적으로 충전되는 제2 단계로의 전환이 이루어진다. 그 결과 충전원의 충전 전류가 바이패스 회로를 통해 전기 에너지 저장 장치가 아니라 이제 전압 변환기로 흘러 전압 변환기가 이에 상응하여 작동될 수 있다.
본 발명의 추가의 실시예에서, 전기 에너지 저장 장치의 배터리 전압에 따라 전압 변환기가 작동되되, 충전 전류에 따라 인덕터 전류가 전압 변환기의 인덕터에 인가되도록 작동된다. 특히, 제2 단계에서 바이패스 회로가 분리된 후 전압 변환기로, 특히 전압 변환기의 인덕터로의 충전 전류의 전류 흐름이 이루어진다. 따라서, 충전원의 충전 전류의 전류 흐름을 이용하여 인덕터 전류가 인덕터(유도자)로 인가될 수 있다. 특히, 인덕터 전류는 인덕터에 축적된다. 특히, 인덕터 전류가 105 A 또는 110 A 또는 115 A의 전류 값을 갖거나 105 A 내지 115 A의 전류 값을 갖도록 인덕터에 인가된다. 이를 위해 충전 전류의 전류 값은 320 A 내지 380 A일 수 있다. 따라서, 전기 에너지 저장 장치를 충전하도록 전압 변환기를 이용하여 더 낮은 인덕터 전류가 제공된다. 충전 전류에 비해 더 낮은 인덕터 전류로 인해 전압 변환기가 제1 직류 전압에 비해 더 높은 전압으로 승압될 수 있다.
본 발명의 추가의 실시예에서, 충전 절차의 제2 단계에서 차량 외부 충전원의 충전 전류는 인덕터 전류에 따라 조정되고, 특히 충전 전류의 전류 값은 인덕터 전류의 전류 값에 맞추어 조정된다. 전압 변환기 및 특히 전압 변환기의 인덕터는 예를 들어 110 A 수준의 전류만 필요로 하므로 원래 그보다 3배 높은 값을 갖는 충전 전류가 감소된다. 이때 특히 충전원의 벅 컨버터(buck converter)를 이용하여 충전 전류의 전류 값이 인덕터 전류의 전류 값으로 낮아지거나 통제된다. 따라서 충전원의 전류 값과 전압 변환기의 전류 값 사이에 조정이 이루어진다. 그 결과 전압 피크 및/또는 전압에 의한 섬락(voltage overflash) 및/또는 충전 절차의 두 단계 간 유도 장애 스위칭 효과(inductive interfering switching effect)가 방지될 수 있다.
특히, 충전원의 전류 값과 전압 변환기의 전류 값이 본질적으로 가까운 경우 바이패스 회로의 분리 요소 개방 시 전압 피크의 감소 및/또는 축소가 방지될 수 있다.
전술한 전압 값과 전류 값은 절대 값으로 이해하면 안 된다. 지정된 전압 값 및 전류 값에 편차가 있을 수 있다. 이러한 편차는 공차, 특히 측정 공차로 인해 발생할 수 있다. 예를 들어, 각 값은 5%의 편차, 특히 10%의 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 추가의 양태는 전기 구동 차량의 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 충전 시스템으로서,
- 충전 전압을 공급하는 차량 외부 충전원,
- 전기 구동 차량과 차량 외부 충전원을 연결하는 전기 구동 차량의 충전 연결부,
- 전기 에너지 저장 장치의 충전 절차, 즉 전기 에너지 저장 장치의 충전 절차의 제1 단계에서 차량 외부 충전원의 충전 전류에 따라 차량 외부 충전원의 충전 전압인 제1 직류 전압으로 충전 가능한 충전 절차를 수행하는 전기 구동 차량의 충전 장치를 포함하는, 충전 시스템에 있어서,
- 충전 절차 중에 전기 에너지 저장 장치의 배터리 전압을 결정하는 결정 장치,
- 전기 에너지 저장 장치의 배터리 전압과 차량 외부 충전원의 충전 전압을 비교하도록 형성된 평가 유닛,
- 배터리 전압과 충전 전압 간의 비교 결과에 따라 충전 전류 보다 낮은 인덕터 전류를 공급하는 충전 장치의 전압 변환기를 특징으로 하고,
- 충전 장치는 충전 절차의 제1 단계에 이어지는 제2 단계에서 전압 변환기의 인덕터 전류에 따라 충전 전압보다 더 높은 전압 변환기의 제2 직류 전압으로 전기 에너지 저장 장치를 충전하도록 형성된, 충전 시스템에 관한 것이다.
특히, 전술한 양태들 중 하나 또는 그 실시예에 따른 방법은 전술한 충전 시스템을 이용하여 수행될 수 있다.
특히, 본원의 충전 시스템을 이용하여 전기 구동 차량의 보다 효율적이고 중단이 적은 DC 충전 절차가 수행될 수 있다. 특히, 제안된 충전 시스템은 제1 단계에서 먼저 전기 에너지 저장 장치의 충전원을 통해 직접 충전되고 이어지는 제2 단계에서 전압 변환기를 통해 전기 에너지 저장 장치가 충전되어 두 단계의 충전 절차를 가능하게 한다. 따라서, 특히 전기 에너지 저장 장치(전압 레벨 850 V)가 DC 충전 컬럼(최대 750 V)으로 효율적으로 충전될 수 있다. 특히, 제안된 충전 시스템을 통해 급속 충전 절차가 효율적으로 가능해진다.
본 발명에 따르면, 충전 장치는 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 바이패스 회로를 갖고, 바이패스 회로는 차량 외부 충전원의 양 전위와 전기 에너지 저장 장치의 양 전위 사이에서 연결된다. 바이패스 회로를 이용하여 전기 에너지 저장 장치를 충전원으로 직접 충전할 수 있다. 특히, 바이패스 회로는 전기 에너지 저장 장치와 충전원 간의 직접적인 전류 흐름을 가능하게 한다. 특히, 바이패스 회로는 바이패스 분기 또는 경로일 수 있다. 특히, 바이패스 회로는 차량 외부 충전원 및 전기 에너지 저장 장치의 양 전위(HV-plus-potential)와 양 전위(HV-plus-potential) 사이에 연결될 수 있다. 특히, 바이패스 회로는 충전 시스템의 HV 양 전위에 연결된다. 즉, 바이패스 회로는 충전원과 전기 에너지 저장 장치 사이의 양 전압 경로에 연결된다. 특히, 바이패스 회로는 전압 변환기의 바이패스를 가능하게 한다.
특히, 바이패스 회로는 양 전압 경로뿐만 아니라 음 전압 경로에도 연결될 수 있다. 따라서, 예를 들어 바이패스 회로의 일부는 충전원과 에너지 저장 장치의 양 전위 사이에 그리고 바이패스 회로의 제2 부분은 충전원과 에너지 저장 장치의 음 전위 사이에 연결될 수 있다.
본 발명의 추가의 실시예에서, 바이패스 회로의 제1 연결 측은 전압 변환기의 일차 측과 연결되고, 바이패스 회로의 제2 연결 측은 전압 변환기의 이차 측과 연결된다. 즉, 전압 변환기가 전기적으로 바이패스될 수 있어서 충전원의 충전 전류가 전압 변환기가 아니라 바이패스 회로를 통해 전기 에너지 저장 장치로 흐른다. 그 결과, 충전 절차의 제1 단계에서 전압 변환기에 불필요하게 부하를 가하지 않고 전기 에너지 저장 장치의 보다 효율적인 충전 절차가 수행될 수 있다.
본 발명의 추가의 실시예에서, 바이패스 회로의 제1 연결 측과 바이패스 회로의 제2 연결 측 사이에 분리 요소가 연결되고, 분리 요소를 이용하여 전압 변환기가 브리지될 수 있다. 특히, 분리 요소는 분리 스위치 또는 보호 요소 또는 접촉기일 수 있다. 특히, 분리 요소를 이용하여 바이패스 회로는 통전 상태로 전환되거나 분리될 수 있다. 따라서, 분리 요소는 전압 변환기에 충전 전류가 공급되거나 바이패스 회로에 충전 전류가 공급되게 할 수 있다.
본 발명의 추가의 실시예에서, 전압 변환기는 전류 제어 승압 컨버터의 형태로 제공된다. 따라서, 전압 변환기는 특히 충전원의 충전 전류에 의해 제어될 수 있다. 특히, 전기 에너지 저장 장치가 최대한 충전될 수 있도록 전압 변환기가 제어된다. 특히, 전압 변환기를 이용하여 충전원의 전압이 전기 에너지 저장 장치를 충전하기 위한 더 높은 전압으로 변환된다.
본원의 방법의 바람직한 실시예들은 충전 시스템의 바람직한 실시예들로 간주해야 한다. 또한, 본원의 방법의 바람직한 실시예들은 충전 시스템의 바람직한 실시예들로 간주될 수 있다. 이를 위해 충전 시스템은 본원의 방법의 수행 또는 그의 바람직한 실시예를 가능하게 하는 물리적인 특징을 갖는다.
본 발명의 추가적인 이점, 특징 및 세부 사항은 이하의 바람직한 실시예의 설명과 도면(들)으로부터 명백해질 것이다. 위의 설명에서 언급한 특징 및 특징 조합 그리고 아래 도면의 상세한 설명에서 언급되고/언급되거나 도면(들)에서 단독으로 도시되는 특징 및 특징 조합은 각각 제시되는 조합뿐만 아니라 다른 조합 또는 단독으로도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 충전 시스템(1)의 일 실시예를 도시하는 개략적인 측면도이다.
도 2는 도 1의 충전 시스템(1)의 개략적인 시뮬레이션 구조 또는 시뮬레이션된 스위칭 배열을 도시한다.
도 3 및 도 4는 도 2의 시뮬레이션 구조의 예시적인 시뮬레이션 곡선 또는 시뮬레이션 절차를 도시한다.
도 5는 또 다른 개략적인 블록선도, 특히 도 1 및 도 2의 충전 시스템(1)의 부분 상세도를 도시한다.
도 6 및 도 7은 재차 도 2의 시뮬레이션 구조의 시뮬레이션 절차를 도시한다.
도 8 및 도 9는 재차 도 2의 시뮬레이션 구조의 시뮬레이션 절차를 도시한다.
도면들에서 기능이 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 표시한다.
도 1은 본 발명에 따른 충전 시스템(1)의 일 실시예를 도시하는 개략적인 측면도이다. 특히, 충전 시스템(1)은 차량 외부 충전원(2) 및 전기 구동 차량(3)을 갖는다. 특히, 전기 구동 차량(3)은 차량 외부 충전원(2)을 이용하여 충전될 수 있다. 즉, 충전 시스템(1)은 충전원(2)에서 전기 구동 차량(3)의 전기 충전 절차 시 사용되는 모든 구성 요소 및/또는 유닛을 포함한다.
전기 구동 차량(3)은 특히 전기차 또는 하이브리드 차량 또는 플러그인 차량 또는 순수 전기 구동 차량이다. 특히, 전기 구동 차량(3)은 전압 레벨이 최대 850 V인 차량이다. 특히, 전기 구동 차량(3)은 전기 에너지 저장 장치(4)를 갖는다. 전기 에너지 저장 장치(4)는 차량 배터리 또는 HV 배터리 또는 고전압 배터리 또는 차량(3)의 배터리 장치일 수 있다. 특히, 전기 에너지 저장 장치(4)는 500 V, 특히 최대 850 V의 전압 레벨을 갖는다. 에너지 저장 장치(4)를 이용하여 전기 구동 차량(3)의 특히 전기 구동 유닛 또는 전기 구동 어셈블리 또는 전기 구동 모터에 에너지가 공급될 수 있어서 에너지 저장 장치(4)를 이용하여 전기 구동 차량(3)의 이동 주행이 수행될 수 있다.
전기 에너지 저장 장치(4)의 직류 전압 충전 절차가 수행될 수 있도록 차량(3) 또는 DC 충전 연결부의 충전 연결부(5)를 통해 전기 구동 차량(3)이 충전원(2)과 이어지거나 또는 연결될 수 있다. 충전원(2)은 예를 들어 DC 충전 스테이션 또는 DC 충전 컬럼 또는 충전 인프라 또는 충전 시스템일 수 있다. 특히, DC 충전 컬럼(충전원(2))의 전압 레벨은 최대 750 V이다.
특히, 전기 구동 차량(3)은 충전 장치(6)를 갖는다. 충전 장치(6)는 예를 들어 차량 내부 온보드 충전기 또는 차량 내부 충전 유닛일 수 있다. 충전 장치(6)를 이용하여 특히 충전원(3)에서의 전기 충전 절차가 수행, 제어 및 특히 모니터링될 수 있다.
예를 들어, 전기 에너지 저장 장치(4)는 방전된 상태에서 자신의 연결 단자에 예를 들어 500 V, 특히 600 V를 가질 수 있다.
예를 들어, 충전 장치(6)는 전압 변환기(7)를 포함한다. 전압 변환기(7)는 예를 들어 승압 컨버터 또는 부스트 컨버터 또는 직류 전압 변환기 또는 DC-DC 컨버터일 수 있다. 특히, 전압 변환기(7)는 충전원(2)의 보다 낮은 전압을 전기 에너지 저장 장치(4)의 충전에 적합한 전압으로 변환 또는 승압할 수 있도록 형성된다. 충전원(2)이 차량 배터리(전기 에너지 저장 장치(4))에 적합한 전압을 공급할 수 있는 한, 전압 변환기(5)는 예를 들어 바이패스 회로(8)를 통해 브리지되거나 무전압으로 전환될 수 있다. 예를 들어, 이는 바이패스 회로(8)의 분리 요소(9)(바이패스 접촉기)를 통해 수행될 수 있다. 바이패스 회로(8)는 특히 바이패스 분기 또는 분리 분기이다. 분리 요소(9)는 예를 들어 접촉기 또는 분리 스위치일 수 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 바이패스 회로(8)를 이용하여 양 전압 분기 및 음 전압 분기가 전기 에너지 저장 장치(4)와 충전원(2) 사이에서 적합하게 브리지될 수 있거나 될 수 없다. 특히, 이는 전압 변환기(7)의 전력이 전기 구동 차량(3) 또는 충전 장치(6)의 최대 충전 전력에 비해 낮을 때 전압 변환기(7)가 바이패스되는 경우에 바람직하다.
또한, 충전 장치(6)는 예를 들어 스위칭 요소(11)를 가질 수 있다. 스위칭 요소(11)를 이용하여 특히 차량(3)의 이동 주행 중에 또는 전기 에너지 저장 장치(4)의 비충전 절차 시에 차량 측 충전 연결부(5)가 무전압으로 전환될 수 있다. 특히, 스위칭 요소(11)는 접촉기 또는 스위칭 유닛이다.
예를 들어 충전원(2)을 이용하여 제1 전압(U1)이 전기 에너지 저장 장치(4)를 충전하기 위한 충전 전압으로서 공급될 수 있다. 그에 비해 재차 전압 변환기(7)를 이용하여 충전 전압보다 높은 제2 직류 전압(U2)이 전기 에너지 저장 장치(4)를 충전하도록 공급될 수 있다. 이때 특히 충전 절차의 제1 단계에서는 에너지 저장 장치(4)가 제1 전압(U1)으로 충전되고, 충전 절차의 제1 단계에 이어지는 제2 단계에서는 전기 에너지 저장 장치(4)가 제2 전압(U2)으로 충전된다. 충전 절차의 두 단계는 전기 에너지 저장 장치(4)의 현재 충전 상태에 따라 전환되거나 또는 수행된다.
예를 들어, 바이패스 회로(8)는 두 HV 전위(HV 양 전위 및 HV 음 전위)를 적합하게 관리할 수 있다. 이는 특히 전압 변환기(7)가 두 HV 전위를 제어할 수 있고 그 구성 요소가 충전원(2)과 전기 에너지 저장 장치(4) 사이의 직접적인 연결의 전류에 대해 설계되지 않은 경우에 특히 그러하다. 그러나, 전압 변환기(7)가 두 전위 중 하나에만 영향을 미치는 경우, 연결된 전위는 보다 높은 전류 강도에 맞추어 설계될 수 있으므로 여전히 바이패스 접촉기(분리 요소(9))가 필요하다.
도 2는 도 1의 충전 시스템(1)의 개략적인 시뮬레이션 구조 또는 시뮬레이션된 스위칭 배열을 도시한다. 본 도면에서 특히 전압원(750 V) 및 벅 컨버터(강압 컨버터)로 구성된 충전원(2)이 도시된다. 본 도면에서 전압 변환기(7)는 전류 제어 부스트 컨버터(승압 컨버터)로 도시된다.
전기 에너지 저장 장치(4)의 구분된 충전 절차에서 다음의 문제가 발생 또는 형성될 수 있다. 충전 절차의 목적은 특히 충전 중단이 초래되는 일 없이 지속적인 충전 절차가 수행되는 것이다. 바이패스 회로(8)의 분리 요소(9)가 개방될 때 충전 전류가 0 A가 될 수 있고, 이는 충전 중단을 초래하게 된다. 또한 직접 연결에서 전압 변환기(7)를 통한 충전으로의 충전 간 전환 시 충전원(2)의 출력 인덕터에 있는 에너지 함량에 의해 과전압의 위험을 내포하는 방식으로 분리 요소(9)가 개방된다는 또 다른 단점이 있다. 이는 전압 변환기(7)의 전류가 공급되지 않는 인덕터에 의해 초래될 수 있다. 따라서, 이 경우에도 충전 중단 위험이 존재한다.
이러한 부정적인 효과는 특히 시뮬레이션 구조를 이용하여 설명된다. 특히, 충전 절차의 제1 단계 동안(720 V까지의 전기 에너지 저장 장치(4)의 배터리 전압에 이르기까지) 충전 전류(IL)(350 A, 특히 320 A 내지 380 A)가 전기 에너지 저장 장치(4)에 공급되도록 시뮬레이션이 이루어진다. 전기 에너지 저장 장치(4)의 전압 레벨이 720 V 내지 750 V인 경우 충전 전류(IL)는 110 A로 조절된다. 특히, 이때 충전 전류(IL)는 110 A 내지 120 A일 수 있다. 전기 에너지 저장 장치(4)의 전압 레벨이 750 V인 때부터 충전원(2)의 벅 컨버터가 지속적으로 연결된다. 분리 요소(9)(DC 바이패스 접촉기)는 730 V일 때 개방되고 전압 변환기(7)는 735 V일 때 자신의 기능 또는 작동을 시작한다.
이하 도면들(도 3 및 도 4)은 도 2의 시뮬레이션 구조의 예시적인 시뮬레이션 곡선 또는 시뮬레이션 절차를 도시한다. 도 3 및 도 4는 특히 시간 곡선을 도시한다. 도 4는 분리 요소(9)가 개방된 동안 또는 개방 절차 동안 도 3의 시간 곡선의 시간 간격을 재차 도시한다. 특히, 도 4는 분리 요소(9)(바이패스 접촉기)의 개방 시점을 도시한다.
예를 들어, 전압 곡선 a는 충전원(2)의 전압의 시간 곡선을 나타낸다. 도 3 및 도 4의 각각의 곡선 a에서 전압 피크(12)를 식별할 수 있다. 수행된 예시적인 이 시뮬레이션에서 전압 피크(12)의 값은 864 V이다. 충전원(2)의 원래의 단자 전압은 740 V였다.
따라서, 약 124 V의 과전압이 발생하였고, 이는 충전 절차 중단을 초래했다. 과전압의 원인은 DC 충전 컬럼(충전원(2))의 출력 인덕터에 아직 전류가 인가되기 때문이다. 접촉기 개방과 함께 전압 변환기(7)의 인덕터(L)에서 전류 흐름이 시작되기 전에, 충전원(2)의 출력 커패시턴스 및 전압 변환기(7)(부스트 컨버터)의 입력 커패시턴스가 충전된다. 커패시턴스의 이러한 충전은 과전압으로 측정될 수 있다. 두 도면(도 3 및 도 4)의 곡선 b로 충전원(2)의 전류 흐름이 도시된다. 곡선 c로 스위칭 요소(SG)의 게이트에서의 상태가 각각 도시된다.
곡선 d로 특히 바이패스 회로(8)에서의 전류 곡선이 도시된다. 이때 시점(13)은 분리 요소(9)(바이패스 접촉기)가 개방된 시점이다.
곡선 e로 전압 변환기(7)의 인덕터의 전류 곡선이 도시된다. 시점(14)으로는 전압 변환기(7)의 인덕터(L)의 전류 소비가 착수된 또는 시작된 시점이 도시된다.
곡선 f로는 스위칭 요소(SG1)의 게이트의 상태가 도시된다. 특히, 시점(15)에서 전류가 110 A일 때 전압 변환기(7)의 클로킹이 시작되는 것을 알 수 있다.
곡선 g로 전기 에너지 저장 장치(4)의 전압 곡선이 도시되고, 곡선 h로 전기 에너지 저장 장치(4)의 전류 곡선이 도시된다.
도 5는 또 다른 개략적인 블록 선도, 특히 도 1 및 도 2의 충전 시스템(1)의 부분 상세도를 도시한다.
특히, 본 발명에 따른 충전 장치 및 이와 관련된 방법을 이용하여 직접 연결된 DC 충전에서 전압 변환기(7)를 통한 DC 충전으로의 "원활한" 전환이 이루어지는 방법을 이제 다룬다. 이와 관련하여 결정적인 것은 어떤 순간에도 DC 충전 절차의 충전 중단이 발생하지 않도록 하는 것이다. 이를 위해 충전 전류(IL)가 어떤 순간에도 정지하지 않아야 한다. 즉, 0 A로 떨어지면 안 된다. 그리고 한편으로 이 시점에 전압 변환기(7)의 인덕터(L)에 여전히 전류가 없는 경우 분리 요소(9)가 개방되면 안 된다. 따라서, 충전 전류(IL) 및 인덕터 전류(ID)의 전류 값이 본질적으로 일치하거나 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 이렇게 하여 분리 요소(9)가 개방된 때 전압 피크가 방지될 수 있다.
특히, 전기 에너지 저장 장치(4)의 충전 절차의 제1 단계에서 전기 에너지 저장 장치(4)는 충전원(2)의 충전 전류(IL)에 따라 충전 전압인 제1 전압(U1)으로 충전될 수 있다. 따라서, 예를 들어 전기 에너지 저장 장치(4)가 최대 750 V의 전압으로 충전된다. 이때, 결정 장치(16)를 이용하여 전기 에너지 저장 장치(4)의 현재 배터리 전압(Ubatt)이 연속적으로 결정 또는 확인 또는 측정될 수 있다. 특히, 충전 절차(DC 충전 절차) 중에 전기 에너지 저장 장치(4)의 현재 배터리 전압(Ubatt)의 연속적인 결정이 이루어진다.
결정 장치(16)는 예를 들어 전압 측정기 또는 측정 회로 또는 감시 유닛 또는 오실로스코프 또는 전압-전류 측정기 또는 측정 유닛일 수 있다. 특히, 측정 장치(16)가 복수의 개별 유닛을 가질 수 있어서, 충전 시스템(1)의 스위칭 배열의 다양한 위치에서 전류 및/또는 전압이 측정될 수 있다.
특히, 현재 배터리 전압(Ubatt)의 결정 또는 확인은 충전 절차 중에 연속적으로 이루어진다. 예를 들어, 결정 장치(16)는 충전 장치(6)의 일부일 수 있다. 결정된 또는 확인된 배터리 전압(Ubatt)은 충전 장치(6)의 평가 유닛(17)을 이용하여 충전 전압(제1 전압(U1))과 비교될 수 있다. 배터리 전압(Ubatt)의 전압 값이 본질적으로, 특히 +/- 5%의 공차로 충전 전압(제1 전압(U1))의 전압 값에 상응하는 경우, 전기 에너지 저장 장치(4)와 직접 연결된 충전원(2)을 통한 직접 충전 절차가 바이패스 회로(8)를 통해 종료될 수 있다(특히 종료 절차가 시작된다). 이때, 동시에 전압 변환기(7)가 활성화되거나 작동으로 전환될 수 있다.
따라서, 충전 절차의 제1 단계에 이어지는 (특히 시간적으로 이어지는) 제2 단계에서 전기 에너지 저장 장치(4)는 충전 전류(IL)보다 더 낮은 전압 변환기(7)의 인덕터 전류(ID)에 따라 충전 전압보다 더 높은 전압 변환기(7)의 제2 직류 전압(U2)으로 충전될 수 있다. 예를 들어, 충전 전류(IL)는 350 A의 전류 값을 가질 수 있고 인덕터 전류(ID)는 110 A의 전류 값을 가질 수 있다. 제2 직류 전압(U2)은 예를 들어 850 V의 전압 값을 가질 수 있고, 그에 비해 제1 전압은 750 V의 전압 값을 가질 수 있다.
두 충전 단계 또는 충전 절차의 단계들의 전환에 두 가지 변형이 적용될 수 있다. 이는 이하에서 설명된다.
제1 변형에서 처음에는 분리 요소(9)가 닫혀서 충전 전류(IL)가 충전원(2)과 전기 에너지 저장 장치(4) 간의 직접 연결부를 통해 흐를 수 있다. 즉, 이는 바이패스 회로(8)를 이용하는 것과 유사하게 이루어진다. 이때, 예를 들어 충전 절차의 제1 단계에 350 A의 충전 전류(IL)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 전류 값은 320 A 내지 380 A일 수 있다. 이러한 흐름은 전류 흐름 방향(18)으로 도시된다.
이어지는 단계에서 전압 변환기(7)가 자신의 작동을 시작한다. 이는 특히 배터리 전압(Ubatt)이 약 710 V일 때 이루어진다. 이때, 특히 스위칭 요소(SG1)는 닫힌다. 따라서 인덕터(L)의 인덕터 전류(ID)가 축적된다. 이때 인덕터(L)의 전류는 105 A 내지 115 A로 인가된다. 이 단계 동안 충전원(2)의 충전 전류(IL)(예를 들어, 350 A)는 변하지 않는다. 이는 전류 흐름 방향(19)으로 도시된다. 배터리 전압(Ubatt)의 전압 값이 720 V인 때 충전원(2)의 충전 전류(IL)의 통제가 수행된다. 따라서, 충전 컬럼의 전류가 100 A 내지 120 A 사이의 값에서 새로운 전류 값으로 낮아지도록 조정된다. 인덕터 전류(ID)의 구성은 특히 전류 흐름 방향(20)으로 도시된다. 예를 들어, 이어서 배터리 전압(Ubatt)의 전압 값이 740 V인 때 분리 요소(9)(바이패스 접촉기)가 개방될 수 있다. 충전 전류(IL) 및 인덕터 전류(ID)의 본질적으로 동일한 전류 값에 의해 부정적인 특성(충전 중단) 없이 충전 절차의 제2 단계가 이루어진다.
이하의 두 도면, 도 6 및 도 7에서는 재차 도 2의 시뮬레이션 구조의 시뮬레이션 절차가 수행된다. 이제 충전 절차의 제1 단계에서 충전 절차의 제2 단계로의 원활한 전환에 대한 제1 변형을 다룬다. 도 6 및 도 7의 개별 곡선 및 보기들은 도 3 및 도 4의 경우와 동일하게 번호가 매겨지고 도 7은 재차 도 6의 시간 간격의 한 구간, 특히 분리 요소(9)의 개방 또는 개방 절차 중의 한 구간을 상세하게 도시한다. 도 7은 특히 분리 요소(9)(바이패스 접촉기)의 개방 시점을 도시한다.
여기서는 도 3 및 도 4의 경우와 마찬가지로 결정적인 사항만 다룬다. 특히, 도 6 및 도 7의 곡선 a에서 전압 피크(12)는 단지 754 V라는 점을 알 수 있다. 따라서, 분리 요소(9) 개방 시 과전압은 14 V에 불과하다. 이런 근소한 과전압으로 인해 접촉기(분리 요소(9))가 개방된 때 이미 충전원(2)의 전류와 동일한 수준이었던 전류(보다 정확하게는 충전원(2)의 출력 인덕터의 전류)가 전압 변환기(7)의 인덕터에 인가된다. 따라서, 충전 절차의 충전 중단이 초래되지 않는다. 또한, 곡선 e 및 f에서 한편으로 인덕터(L)의 전류 소비의 시작 및 다른 한편으로 전압 변환기(7)의 작동 개시의 시작을 볼 수 있다. 특히, 곡선 e의 시점(14)에서 전압 변환기(7)의 인덕터(L)의 전류가 바이패스 접촉기 개방 전후에 비슷한 수준이라는 것을 인식할 수 있다. 따라서, 충전 중단이 발생하지 않는다.
도 8 및 도 9에서 재차 도 2의 시뮬레이션 구조의 시뮬레이션 절차가 도시된다. 도 8 및 도 9에서도 도 3 및 도 4와 동일하게 번호가 매겨지고 도 9는 재차 도 8의 시간 간격의 한 구간, 특히 분리 요소(9)의 개방 또는 개방 절차 중의 한 구간을 상세하게 도시한다. 도 9는 특히 분리 요소(9)(바이패스 접촉기)의 개방 시점을 도시한다.
이와 관련하여 먼저 충전원(2)의 전류가 감소되고, 이어서 무엇보다 전압 변환기(7)가 작동 또는 활성화되는 변형만 설명된다.
이 변형에서 재차 분리 요소(9)가 먼저 닫혀서 충전 전류(IL)를 이용하여 직접 전기 에너지 저장 장치(4)가 충전원(9)을 통해 충전된다. 이때 충전 전류(IL)는 예를 들어 350 V를 가질 수 있다. 이때, 특히 전압 변환기(7)는 비활성화된다. 이어서 충전원(2)의 충전 전류(IL)는 충전 절차의 제2 단계 동안 전압 변환기(7)를 통해 전기 에너지 저장 장치(2)가 충전되는 전류 값으로 통제된다. 예를 들어, 충전 전류(IL)는 110 A의 전류 값으로 통제되거나 감소된다.
충전 전류(IL)가 110 A(예를 들어, 100 A 내지 120 A도 가능)까지 상승된 후, 전압 변환기(7)의 활성화 또는 시작이 이루어진다. 이제 인덕터 전류(IL)가 인덕터(L)에 인가된다. 특히, 정의된 전류 값(예를 들어, 110 A)이 인덕터(L)에 인가된다. 이때 충전원(2)의 충전 전류(IL)는 변하지 않는다. 특히, 충전 전류(IL) 및 인덕터 전류(ID)의 전류 값이 110 A를 가질 수 있다. 특히, 전압 변환기(7)의 작동은 730 V의 배터리 전압(Ubatt)에서 시작된다. 그에 비해 충전 컬럼으로부터의 전류는 720 V의 배터리 전압에서 이미 감소된다.
110 A의 인덕터 전류가 인가되고 배터리 전압(Ubatt)이 740 V에 도달한 후, 분리 요소(9)가 개방되어 이제 전기 에너지 저장 장치(4)의 충전 절차가 전압 변환기(7)를 통해 이루어질 수 있다.
특히, 충전 절차의 제1 단계에서 충전 절차의 제2 단계로의 전환이 매끄럽다.
도 8 및 도 9의 시뮬레이션 결과의 두 도면들은 도 6 및 도 7의 도면들에서 이미 제시 및 설명된 것과 유사한 결과를 보여준다. 이 도면들에서도 재차 곡선 a에서 754 V의 전압 피크(12)를 볼 수 있다. 따라서, 이 변형에서도 과전압은 14 V에 불과하므로 충전 절차의 충전 중단이 일어나지 않는다.
특히, 제안된 충전 시스템(1) 및 상응하는 방법으로 충전 절차의 안정화가 달성될 수 있다. 이때, 전류는 바이패스 회로(8)(바이패스 라인)가 개방되 전에 전압 변환기(7)를 통해 아직 닫혀 있는 바이패스 라인 상의 전류와 동일한 전류 강도로 조정되는 데, 그렇지 않은 경우에는 바이패스 라인에서 접촉기 개방 시 안전 상의 이유로 유도성 전압 피크에 의해 충전 절차가 중단되기 때문이다. 이때, 먼저 바이패스 라인의 전류가 전압 변환기의 최대 전류 강도로 조정된 후 전압 변환기에서 병행하여 전류 흐름이 구성되거나 전압 변환기를 통해 전류가 먼저 구성된 후 바이패스 라인에서 전류가 상응하게 감소된다. 전류 강도가 동일한 경우 본질적인 전압 피크가 형성되지 않고 바이패스 라인이 개방될 수 있다.
특히, 바이패스 접촉기(분리 요소(9))가 개방되는 순간에 전류(IL)가 충전원(2) 또는 전압 변환기(7)의 조절에 의한 전류 델타로 감소될 수 있다(예를 들어 100 A를 초과하는 대신 +/- 10 A). 이로 인해 바이패스 접촉기(분리 요소(9))의 설치가 현저히 감소된다.
특히, 언급된 전류 값 및 전압 값은 측정 공차 또는 측정 오류를 포함할 수 있다. 따라서 언급된 전류 값 및 전압 값은 5%의 편차, 특히 10%의 편차를 가질 수 있다.

Claims (7)

  1. 전기 구동 차량(3)의 전기 에너지 저장 장치(4)를 충전하는 방법으로서,
    - 상기 전기 구동 차량(3)이 차량 외부 충전원(2)과 연결되고,
    - 상기 연결된 차량 외부 충전원(2)과 상기 전기 구동 차량(3)의 충전 장치(6)로 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 충전 절차가 수행되고,
    - 상기 충전 절차 중에 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 배터리 전압(UBatt)이 결정되고,
    - 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 상기 배터리 전압(UBatt)이 상기 충전 장치(6)에 의해 상기 차량 외부 충전원(2)의 충전 전압과 비교되고,
    - 상기 배터리 전압(UBatt)과 충전 전압의 비교 결과에 따라 상기 전기 구동 차량(3)의 상기 충전 장치(6)의 전압 변환기(7)가 작동되는, 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 방법에 있어서,
    - 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 충전 절차의 제1 단계에서 상기 차량 외부 충전원(2)의 충전 전류(IL)에 따라 상기 차량 외부 충전원(2)의 충전 전압인 제1 직류 전압(U1)으로 상기 전기 에너지 저장 장치(4)가 충전되고,
    상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 상기 충전 절차의 제1 단계에서 상기 충전 장치(6)의 바이패스 회로(8)를 이용하여 직접 상기 차량 외부 충전원(2)과 연결되어 상기 차량 외부 충전원(2)의 충전 전류(UL)가 직접 상기 바이패스 회로(8)를 통해 상기 전기 에너지 저장 장치(4)로 흐르고, 특히 상기 충전 절차의 제1 단계에서 상기 전압 변환기(7)가 상기 바이패스 회로(8)에 의해 바이패스되고,
    - 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 충전 절차의 제1 단계에 이어지는 제2 단계에서는 상기 충전 전류(IL) 보다 더 낮은 상기 전압 변환기(7)의 인덕터 전류(ID)에 따라 상기 충전 전압 보다 더 높은 상기 전압 변환기(7)의 제2 직류 전압(U2)으로 충전되고,
    상기 충전 절차의 제2 단계에서 상기 바이패스 회로(8)는 적어도 하나의 분리 요소(9)에 의해 무전압으로 전환되고, 그 결과 상기 바이패스 회로(8)를 통한 상기 전기 에너지 저장 장치(4)로의 상기 차량 외부 충전원(2)의 상기 충전 전류(IL)의 전류 흐름이 중단되고 상기 충전 전류(IL)는 상기 충전원(2)으로부터 상기 전압 변환기(7)를 통해 흘러서 상기 전기 에너지 저장 장치(4)가 간접적으로 상기 전압 변환기(7)를 통해 충전되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 상기 배터리 전압(UBatt)에 따라 상기 전압 변환기(7)가 작동되되, 상기 인덕터 전류(ID)가 상기 충전 전류(IL)에 따라 상기 전압 변환기(7)의 인덕터(L)에 인가되도록 작동되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 충전 절차의 제2 단계에서 상기 차량 외부 충전원의 상기 충전 전류(IL)는 상기 인덕터 전류(ID)에 따라 조정되고, 특히 상기 충전 전류(IL)의 전류 값은 상기 인덕터 전류(ID)의 전류 값에 맞추어 조정되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 방법.
  4. 전기 구동 차량(3)의 전기 에너지 저장 장치(4)를 충전하는 충전 시스템(1)으로서,
    - 충전 전압을 공급하는 차량 외부 충전원(2),
    - 상기 전기 구동 차량(3)과 상기 차량 외부 충전원(2)을 연결하는 상기 전기 구동 차량(3)의 충전 연결부(5),
    - 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 충전 절차를 수행하는 상기 전기 구동 차량(3)의 충전 장치(6),
    - 충전 절차 중에 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 배터리 전압(UBatt)을 결정하는 결정 장치(16),
    - 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 배터리 전압(UBatt)과 상기 차량 외부 충전원(2)의 충전 전압을 비교하도록 형성된 평가 유닛(17), 및
    - 상기 배터리 전압(UBatt)과 충전 전압 간 비교 결과에 따라 상기 충전 전류(IL)보다 낮은 인덕터 전류(ID)를 공급하는 상기 충전 장치(6)의 전압 변환기(7)를 포함하는, 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 충전 시스템에 있어서,
    - 상기 충전 장치(6)는 상기 충전 전류(IL)에 따라 상기 전기 에너지 저장 장치(4)를 충전하는 바이패스 회로(8)를 갖고,
    상기 바이패스 회로(8)는 상기 차량 외부 충전원(2)의 양 전위와 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 양 전위 사이에 연결되고, 상기 차량 외부 충전원(2)의 음 전위와 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 음 전위 사이에 연결되고,
    - 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 충전 절차의 제1 단계에서 상기 차량 외부 충전원(2)의 충전 전류(IL)에 따라 상기 바이패스 회로(8)를 통해 상기 전기 에너지 저장 장치(4)의 상기 차량 외부 충전원(2)의 충전 전압인 제1 직류 전압(U1)으로 상기 에너지 저장 장치(4)가 충전될 수 있도록 상기 충전 장치(6)가 형성되고,
    - 상기 충전 절차의 제1 단계에 이어지는 제2 단계에서 상기 전압 변환기(7)의 상기 인덕터 전류(ID)에 따라 상기 충전 전압보다 더 높은 상기 전압 변환기(7)의 제2 직류 전압(U2)으로 상기 전기 에너지 저장 장치(4)를 충전하도록 상기 충전 장치(6)가 형성되고,
    상기 충전 절차의 제2 단계에서 상기 바이패스 회로(8)가 적어도 하나의 분리 요소(9)에 의해 무전압으로 전환되고, 그 결과 상기 바이패스 회로(8)를 통한 상기 전기 에너지 저장 장치(4)로의 상기 차량 외부 충전원(2)의 상기 충전 전류(IL)의 전류 흐름이 중단되고 상기 충전 전류(IL)가 상기 충전원(2)으로부터 상기 전압 변환기(7)를 통해 흘러서 상기 전기 에너지 저장 장치(4)가 간접적으로 상기 전압 변환기(7)를 통해 충전될 수 있는 것을 특징으로 하는, 충전 시스템(1).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바이패스 회로(8)의 제1 연결 측은 상기 전압 변환기(7)의 일차 측과 연결되고, 상기 바이패스 회로(8)의 제2 연결 측은 상기 전압 변환기(7)의 이차 측과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충전 시스템(1).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바이패스 회로(8)의 상기 제1 연결 측과 상기 바이패스 회로(8)의 상기 제2 연결 측 사이에 상기 분리 요소(9)가 연결되고, 상기 분리 요소(9)를 이용하여 상기 전압 변환기(7)가 브리지될 수 있는 것을 특징으로 하는, 충전 시스템(1).
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 변환기(7)는 전류 제어 승압 변환기로 형성되는 것을 특징으로 하는, 충전 시스템(1).
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