KR20240075591A - 충방전 전압 제어를 통해 전기 자동차에 대한 충전과 방전을 선택적으로 수행하는 충방전 시스템 및 이를 이용한 충방전 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 기술적 사상은 충방전 전압 제어를 통해 전기 자동차에 대한 충전과 방전을 선택적으로 수행하는 충방전 시스템 및 이를 이용한 충방전 제어 방법 관한 것이다. 본 개시의 기술적 사상에 따른 전기 자동차의 배터리에 대한 충전 및 방전을 수행하는 충방전 시스템의 충방전 제어 방법은 방전 커맨드를 수신하는 단계, 충방전 전압을 상기 배터리의 전압 레벨인 제1 전압으로 상승시키는 단계, 전류 차단 회로를 이용하여 테스트 전류를 공급하는 단계, 상기 테스트 전류에 대한 확인 신호에 대응하여 상기 전기 자동차와의 릴레이 스위치를 단락시키는 단계 및 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 충방전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충방전 전압 제어를 통해 전기 자동차에 대한 충전과 방전을 선택적으로 수행하는 충방전 시스템 및 이를 이용한 충방전 제어 방법에 관한 것이다.
최근 내연기관 자동차에 대한 탄소배출이 급증함에 따라 대기오염이 심각해지고 있으며, 이를 저감하기 위한 전기자동차 보급에 대한 기술성 접근에 관심이 커지고 있는 추세이다. 접속형 전기자동차(PEV: Plug-in Electric Vehicle)는 적용되는 배터리의 용량과 제어방식이 개발 공급처에 따라 모두 상이하게 적용되므로 최근에는 통합 관리가 가능한 제어기능에 의해 충전 또는 방전이 가능한 시스템이 절실히 요구되고 있다.
또한, 기존 기술은 그리드로부터 전기 자동차로의 일방적인 충전 만을 제공하였고, 그리드가 전기 자동차로부터 전력을 회수하는 방전을 제공하지 않은 결과, 전기 자동차를 오랫동안 운행하지 않음에도 잔여 전력이 남아 있는 경우에도 전기 자동차의 배터리 내 잔여 전력을 처리할 방안이 제공되지 않았고, 이러한 잔여 전력으로 인해 배터리의 수명이 저하되고 불필요한 전력 생산비가 소모되는 문제점이 발생하였다.
본 발명의 목적은, 충방전 전압에 대한 제어를 통해 전기 자동차에 대한 충전 또는 방전을 선택적으로 수행하는 충방전 시스템 및 이를 이용한 충방전 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 전기 자동차의 배터리에 대한 충전 및 방전을 수행하는 충방전 시스템의 충방전 제어 방법은 방전 커맨드를 수신하는 단계, 충방전 전압을 상기 배터리의 전압 레벨인 제1 전압으로 상승시키는 단계, 전류 차단 회로를 이용하여 테스트 전류를 공급하는 단계, 상기 테스트 전류에 대한 확인 신호에 대응하여 상기 전기 자동차와의 릴레이 스위치를 단락시키는 단계 및 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 충방전 전압을 상기 배터리의 전압 레벨인 제1 전압으로 상승시키는 단계는, 상기 방전 커맨드에 대응하여, 상기 릴레이 스위치가 개방되어 있는지 확인하는 단계 및 상기 릴레이 스위치가 개방되어 있는 경우, 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압으로 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 단계는, 상기 전류 차단 회로에 대해 방전을 위한 방전 전류 한계 값을 결정하는 단계, 상기 충방전 전압을 상기 제2 전압으로 하락시키는 단계 및 방전 전류 값을 상기 방전 전류 한계 값까지 연속적으로 상승시킴으로써 상기 방전 전류를 수급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 충전 커맨드를 수신하는 단계, 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압으로 상승시키는 단계, 상기 전류 차단 회로를 이용하여 테스트 전류를 공급하는 단계, 상기 테스트 전류에 대한 확인 신호에 대응하여 상기 배터리와의 릴레이 스위치를 단락시키는 단계 및 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 높은 제3 전압으로 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제3 전압으로 상승시키는 단계는, 상기 전류 차단 회로에 대해 충전을 위한 충전 전류 한계 값을 결정하는 단계, 상기 충방전 전압을 상기 제3 전압으로 상승시키는 단계 및 충방전 전류 값을 상기 충전 전류 한계 값까지 연속적으로 상승시킴으로써 상기 충방전 전류를 수급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 상기 전류 차단 회로에 대해 충전을 위한 충전 전류 한계 값을 결정하는 단계는, 상기 충전 전류 한계 값을 제1 전류 값으로 결정하는 단계 및 상기 충방전 전류 값이 상기 제1 전류 값에 도달되면, 상기 충전 전류 한계 값을 상기 제1 전류 값보다 높은 제2 전류 값으로 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 충방전 시스템은 병렬로 연결된 제1 전력량에 대응되는 제1 충방전 회로 및 제2 전력량에 대응되는 제2 충방전 회로를 포함하고, 상기 제1 전력량과 상기 제2 전력량을 더한 제3 전력량에 대응되는 제1 충전 커맨드에 대응하여 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 단락시키는 단계 및 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로를 활용하여 상기 제3 전력량을 상기 배터리에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 전력량에 대응하는 제2 충전 커맨드에 대응하여 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 개방시키는 단계 및 상기 제1 충방전 회로를 활용하여 상기 제1 전력량을 상기 배터리에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 충방전 시스템은 병렬로 연결된 제1 전력량에 대응되는 제1 충방전 회로 및 제2 전력량에 대응되는 제2 충방전 회로를 포함하고, 상기 충방전 제어 방법은 상기 제1 전력량과 상기 제2 전력량을 더한 제3 전력량에 대응되는 제1 방전 커맨드에 대응하여 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 단락시키는 단계 및 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로를 활용하여 상기 제3 전력량을 상기 배터리로부터 수급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 충방전 시스템은 상기 제1 전력량에 대응하는 제2 방전 커맨드에 대응하여 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 개방시키는 단계 및 상기 제1 충방전 회로를 활용하여 상기 제1 전력량을 상기 배터리로부터 수급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 단락시키는 단계는, 충방전 회로 별 생산량 정보를 기초로 상기 제3 전력량에 대응하는 가동 회로로서 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로를 결정하는 단계 및 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 단락시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 단계는, 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 단계 및 미리 결정된 시간이 도과된 후 상기 충방전 전압을 상기 제2 전압보다 낮은 제3 전압으로 하락시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리에 대한 충전 및 방전을 수행하는 충방전 시스템은 상기 충방전 시스템에 대한 전압을 제어함으로써 상기 배터리에 대한 충방전을 수행하는 제어부, 상기 제어부의 제어 신호에 대응하여 상기 배터리에 인가되는 충방전 전압을 조절함으로써 상기 배터리에 전류를 공급하거나 전류를 수급하는 충방전 회로부, 상기 배터리에 공급되거나 수급되는 전류 레벨을 제어하는 전류 차단 회로 및 상기 충방전 시스템과 상기 배터리 사이의 전기적 연결을 제어하는 릴레이 스위치를 포함하고, 상기 제어부는 방전 커맨드에 대응하여, 상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 배터리의 전압 레벨인 제1 전압으로 상승시키고, 상기 전류 차단 회로를 제어함으로써 테스트 전류를 공급하고, 상기 테스트 전류에 대한 확인 신호에 대응하여 상기 릴레이 스위치를 단락시키고, 상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 방전 커맨드에 대응하여, 상기 릴레이 스위치가 개방되어 있는지 확인하고, 상기 릴레이 스위치가 개방되어 있는 경우, 상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압으로 상승시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 방전을 위한 방전 전류 한계 값을 결정하고, 상기 전류 차단 회로를 제어함으로써 방전 전류 값을 상기 방전 전류 한계 값까지 연속적으로 상승시킴으로써 상기 방전 전류를 수급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 충전 커맨드에 대응하여, 상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압으로 상승시키고, 상기 전류 차단 회로를 제어함으로써 상기 테스트 전류를 공급하고, 상기 테스트 전류에 대한 확인 신호에 대응하여 상기 릴레이 스위치를 단락시키고, 상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 높은 제3 전압으로 상승시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 충방전 회로부는, 제1 전력량에 대응되는 제1 충방전 회로, 상기 제1 충방전 회로와 병렬로 연결되고, 제2 전력량에 대응되는 제2 충방전 회로 및 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이를 스위칭 하는 용량 스위치를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 전력량과 상기 제2 전력량을 더한 제3 전력량에 대응되는 제1 방전 커맨드에 대응하여 상기 용량 스위치를 단락시키고, 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로를 활용하여 상기 제3 전력량을 상기 배터리로부터 수급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제1 전력량에 대응하는 제2 방전 커맨드에 대응하여 상기 용량 스위치를 개방시키고, 상기 제1 충방전 회로를 활용하여 상기 제1 전력량을 상기 배터리로부터 수급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 충방전 시스템 및 이를 이용한 충방전 제어 방법에 따르면, 충방전 전압 제어 시퀀스를 변경함으로써 전기 자동차에 대한 충전 또는 방전을 선택적으로 수행함으로써 전기 자동차에 대한 충전 뿐만 아니라 방전 역시 하나의 충방전기를 이용한 충방전 전압 제어를 통해 수행할 수 있다. 따라서 전기 자동차의 잔여 전력이 회생되어 다른 곳에 활용 될 수 있고, 전기 자동차를 활용하여 전력의 이동이 가능하며, 잔여 전력으로 인한 배터리의 노화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템의 동작을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 회로부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 제어 방법을 나타낸다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템의 동작 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 회로부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 제어 방법을 나타낸다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템의 동작 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명될 수 있다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재된 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위 또는 당해 기술 분야에 속한 통상의 기술자가 자명하게 이해할 수 있는 범위 내에서 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템의 동작을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 충방전 시스템(10)은 하나의 충방전기를 활용하여 전기 자동차(20)에 대한 충전 또는 방전을 수행하는데 활용될 수 있다. 일 실시예에서 충방전 시스템(10)은 그리드(Grid)와 연결되어 전기 자동차(20)에 대한 충전 또는 방전을 수행하는 충방전기, 상기 충방전기를 제어하는 각종 단말 등을 포함할 수 있고, 이에 관해서는 도 2에서 후술한다.
전기 자동차(20)는 전기 에너지를 활용하여 구동되는 각종 이동 객체(예를 들면, 자동차, 오토바이, 전동 휠체어, 드론, 헬리콥터, 로봇)을 포함할 수 있고, 이를 위해 전기 자동차(20)는 배터리를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 충방전 시스템(10)은 커맨드(CMD)에 기초하여 전기 자동차(20)에 대한 충전 또는 방전을 선택적으로 수행할 수 있다. 일 예시에서 사용자로부터 수신한 커맨드(CMD)가 충전 커맨드인 경우, 충방전 시스템(10)은 충전에 대응하는 충방전 전압 시퀀스를 이용하여 전기 자동차(20)에 전력을 공급할 수 있고, 사용자로부터 수신한 커맨드(CMD)가 방전 커맨드인 경우, 충방전 시스템(10)은 방전에 대응하는 충방전 전압 시퀀스를 이용하여 전기 자동차(20)로부터 전력을 수급할 수 있다.
본 명세서에서는 전기 자동차(20)에 대한 충방전을 설명하지만, 본 개시의 기술적 사상은 이에 제한되지 않고 배터리를 포함하는 모든 장치의 충방전에도 본 개시의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 당연하다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 충방전 시스템(10)은 충방전 회로부(100), 전류 차단 회로(200), 제어부(300) 및 릴레이 스위치(RS)를 포함할 수 있다.
충방전 시스템(10)의 구성 중 충방전 회로부(100), 전류 차단 회로(200) 및 릴레이 스위치(RS)는 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 제어부(300)는 충방전 회로부(100), 전류 차단 회로(200) 및 릴레이 스위치(RS) 각각과 서로 통신 가능하도록 연결될 수 있고, 유선으로 연결되는 경우에, 제어부(300)와 충방전 회로부(100), 전류 차단 회로(200) 및 릴레이 스위치(RS) 각각은 시리얼 방식을 이용하여 통신할 수 있고, 무선으로 연결되는 경우에, 제어부(300)와 충방전 회로부(100), 전류 차단 회로(200) 및 릴레이 스위치(RS) 각각은 무선 통신망을 이용하여 서로 통신할 수 있고, 무선 통신망에는 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷(WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망, 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 5GPP(5th Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, NFC(Near-Field Communication) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
또한, 충방전 시스템(10)의 각 구성은 하나 또는 둘 이상의 하드웨어 장치로서 구현될 수 있다. 일 예시에서, 제어부(300)는 충방전 회로부(100), 전류 차단 회로(200) 및 릴레이 스위치(RS)와 같이 충방전기로서 하나의 하드웨어 장치로서 구성될 수 있다.
또 다른 예시에서, 충방전 회로부(100), 전류 차단 회로(200) 및 릴레이 스위치(RS)는 충방전기로서 하나의 하드웨어 장치로 구성될 수 있고, 제어부(300)는 충방전 회로부(100), 전류 차단 회로(200) 및 릴레이 스위치(RS)와 독립된 장치로서 구성될 수 있다. 위 예시에서, 제어부(300)는 사용자에 의해 운용되는 단말로 구현될 수 있고, 셀룰러 폰(Cellular Phone), 스마트 폰(Smart phone), 랩탑(Laptop), PC(Personal Computer), 네비게이션, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트 패드(Smartpad), 타블렛 PC(Tablet PC) 등 통신 가능한 각종 단말 장치를 포함할 수 있다.
충방전 회로부(100)는 그리드(GR)와 연결되고, AC-DC 변환, DC-DC 변환 등을 수행하여 전기 자동차(20)에 전력을 공급하거나 수급하기 위한 충방전 전압(VC)을 생성할 수 있다. 본 명세서에서 그리드(GR)는 전력 생산자와 연결된 전력망을 의미할 수 있다.
일 예시에서, 충방전 회로부(100)는 제어부(300)로부터의 제어 신호(SigCC/SigCS)에 기초하여 충방전 전압(VC)을 제어함으로써 그리드(GR)로부터 전기 자동차(20)에 전력을 공급할 수 있고, 또 다른 예시에서, 충방전 회로부(100)는 제어부(300)로부터의 제어 신호(SigCC/SigCS)에 기초하여 충방전 전압(VC)을 제어함으로써 전기 자동차(20)로부터 그리드(GR) 또는 충방전 시스템(10) 내부 배터리에 전력을 수급할 수 있다.
전류 차단 회로(200)는 충방전 전압(VC)에 기초하여 전기 자동차(20)에 흐르는 한계 충방전 전류(IC)를 전류 한계 값 이상 흐르지 않도록 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 전류 차단 회로(200)는 제어부(300)의 전류 차단 신호(SigCB)에 기초하여 전류 한계 값을 결정할 수 있다.
릴레이 스위치(RS)는 충방전 시스템(10)과 전기 자동차(20) 사이의 전기적 연결을 스위칭함으로써 출력 전류(Iout)을 전기 자동차(20)에 공급하거나 전기 자동차(20)로부터 출력 전류(Iout)를 수급할 수 있다. 일 예시에서, 릴레이 스위치(RS)는 스위칭 제어 신호(SigRS)에 기초하여 전류 차단 회로(200)와 전기 자동차(20) 사이를 단락시키거나 개방시킴으로써 출력 전류(Iout)의 공급 또는 수급 여부를 결정할 수 있다.
제어부(300)는 충방전 시스템(10)을 제어하기 위한 각종 제어 신호를 생성할 수 있다. 본 명세서에서 제어부(300)의 동작은 충방전 시스템(10)에 포함된 저장 장치에 저장된 적어도 하나의 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램에 기초하여, 제어부(300)에 포함된 프로세서가 수행하는 동작을 의미할 수 있고, 상기 저장 장치는 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로세서는 CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit), NPU(Neural Processing Unit), 램(RAM), 롬(ROM), 시스템 버스 및 애플리케이션 프로세서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(300)는 커맨드(CMD)에 기초하여 충방전 회로부(100)에 제어 신호(SigCC/SigCS)를 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(300)는 충방전 회로부(100)에 전압 제어 신호(SigCC)를 출력하고, 충방전 회로부(100)는 전압 제어 신호(SigCC)에 기초하여 충방전 전압(VC)의 레벨을 변화시킬 수 있고, 충방전 전압(VC)이 변화함에 따라서 충전 또는 방전이 선택될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 충방전 시스템(10)은 충방전 회로부(100)에 대한 충방전 전압(VC)의 제어 만으로 하나의 충방전 회로를 이용하여 충전 또는 방전을 선택할 수 있고, 이에 따라서 충전과 방전의 별도 회로를 이용하거나 하드웨어 구성을 변화하지 않고도 간편하게 전기 자동차(20)에 대한 충전 또는 방전을 수행할 수 있다.
제어부(300)는 커맨드(CMD)에 기초하여 충방전 회로부(100)에 용량 제어 신호(SigCS)를 출력할 수 있고, 충방전 회로부(100)는 용량 제어 신호(SigCS)에 기초하여 복수의 충방전 회로들 사이를 스위칭함으로써 여러 회로로부터 전력이 공급되도록 할 수 있다. 이에 관해서는 도 7 및 도 8에서 상세하게 후술한다.
제어부(300)는 커맨드(CMD)에 기초하여 전류 차단 회로(200)에 전류 차단 신호(SigCB)를 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 전류 차단 신호(SigCB)는 출력 전류(Iout)의 한계 값인 전류 한계 값에 대한 정보를 포함할 수 있고, 전류 차단 회로(200)는 충방전 전류(IC)를 전류 한계 값 이상 높이지 않을 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 전류 차단 회로(200)가 충방전 전류(IC)의 전류 레벨을 전류 한계 값 이상으로 높이지 않음으로써 배터리가 급격한 전류에 의해 망가지거나 높은 전류로 인한 사고를 방지할 수 있다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 회로부를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참고하면, 충방전 회로부(100)는 변압기(110), 제1 충방전 회로(120), 제2 충방전 회로(130), 제3 충방전 회로(140) 및 용량 스위치(CS1, CS2)를 포함할 수 있다.
변압기(110)는 그리드(GR)로부터 고전압으로 수급되는 전력의 전압 레벨을 충방전 회로부(100)가 활용할 수 있도록 변압할 수 있다. 일 예시에서, 변압기(110)는 절연 트랜스(isolation transformer)로 구현될 수 있다.
제1 충방전 회로(120), 제2 충방전 회로(130), 제3 충방전 회로(140) 각각은 변압기(110)로부터 수급된 전력을 전기 자동차(20)에 공급할 수 있도록 변조하거나, 전기 자동차(20)로부터 수급된 전력을 그리드(GR)에 공급할 수 있도록 변조하는 회로를 나타낼 수 있고, 제2 충방전 회로(130), 제3 충방전 회로(140)는 제1 충방전 회로(120)와 동일하거나 유사한 동작을 수행하는 바, 제1 충방전 회로(120)에 대한 설명으로 대신한다.
제1 충방전 회로(120)는 프리차지부(121), AC/DC 컨버터(122), DC/DC 컨버터(123)를 포함할 수 있다. 프리차지부(121)는 변압기(110)로부터 수급한 전력을 일정한 전위로 프리차지할 수 있다. AC/DC 컨버터(122)는 프리차지된 전력을 교류에서 직류로 전환할 수 있다. DC/DC 컨버터(123)는 직류로 전환된 전압 레벨을 제1 전압 제어 신호(SigCC1)를 기초로 변압함으로써 충방전 전압(VC)을 생성할 수 있다.
용량 스위치(CS1, CS2)는 용량 제어 신호(SigCS1, SigCS2)에 기초하여 충방전 회로(120, 130, 140) 간의 출력을 단락시키거나 개방시킬 수 있다. 일 예시에서, 제1 용량 스위치(CS1)는 제1 용량 제어 신호(SigCS1)에 기초하여 제1 충방전 회로(120)와 제2 충방전 회로(130) 사이의 출력을 단락시키거나 개방시킬 수 있고, 이에 따라서 사용자가 원하는 전력량을 하나의 출력 노드를 통해 전기 자동차(20)에 제공할 수 있다. 이에 관해서는 도 7 및 도 8에서 상세하게 후술한다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 제어 방법을 나타낸다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제어부(300)는 충전 커맨드 또는 방전 커맨드를 수신하고(S110), 릴레이 스위치(RS)가 개방되어 있는지 확인할 수 있다(S120). 릴레이 스위치(RS)가 단락되어 있는 경우, 제어부(300)는 스위칭 제어 신호(SigRS)에 기초하여 릴레이 스위치(RS)를 개방시킬 수 있다(S125).
본 개시의 일 실시예에 따르면, 충방전 동작 전에 릴레이 스위치(RS) 개방 여부를 먼저 확인함으로써 충방전 전압의 레벨 변화로 인한 오동작 또는 사고를 방지하고 효율적인 충전 또는 방전을 수행할 수 있다.
제어부(300)는 릴레이 스위치(RS)가 개방되어 있는 경우, 충방전 전압을 제1 전압으로 상승시킬 수 있다(S130). 일 실시예에서, 제1 전압은 충방전 대상이 되는 전기 자동차(20)의 내부 전압 레벨과 동일할 수 있고, 제1 전압의 전압 레벨은 일 예시에서 충방전 대상에 따라서 미리 결정될 수 있고, 또 다른 예시에서 사용자에 의해 입력받을 수 있다.
제어부(300)는 전류 차단 회로(200)의 전류 한계 값을 제어함으로써 테스트 전류를 전기 자동차(20)에 공급할 수 있다(S140). 일 예시에서, 충방전 시스템(10)은 릴레이 스위치(RS)와 별도로 마련된 연결을 통해 테스트 전류를 전기 자동차(20)에 공급할 수 있다. 일 예시에서, 충방전 시스템(10)은 테스트 전류를 전기 자동차(20)와 별도로 마련된 장치에 전송하고, 상기 장치에 의해 확인 신호를 수신할 수 있다.
제어부(300)는 테스트 전류에 대응하여 전기 자동차(20)로부터 확인 신호를 수신할 수 있고, 확인 신호에 대응하여 릴레이 스위치(RS)를 단락시킬 수 있다(S150). 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제어부(300)는 전류 차단 회로(200)를 이용해서 테스트 전류를 먼저 전기 자동차(20)에 공급하고, 이에 대응한 확인 신호를 수신한 이후에 릴레이 스위치(RS)를 단락시킴으로써 고전압의 충방전 전압(VC)으로 인한 예기치 않은 사고를 방지하고 원활한 충방전이 수행될 수 있다.
제어부(300)는 커맨드의 종류에 따라서 충방전 전압(VC)의 전압 레벨을 서로 다르게 제어할 수 있다(S160). 수신한 커맨드가 충전 커맨드인 경우, 제어부(300)는 충방전 전압(VC)을 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 상승시키고 전류 차단 회로의 차단 전류 값을 테스트 전류 값이 아닌 충전 한계 전류값으로 상승 시킬 수 있다(S170). 충방전 시스템(10)의 충방전 전압(VC)이 전기 자동차(20)의 배터리 전압인 제1 전압보다 높은 제2 전압을 갖고 있으므로, 높은 전압을 갖는 충방전 시스템(10)으로부터 낮은 전압을 갖는 전기 자동차(20)의 배터리로의 충전이 시작할 수 있다(S175).
수신한 커맨드가 방전 커맨드인 경우, 제어부(300)는 충방전 전압(VC)을 제1 전압보다 낮은 제3 전압으로 하락시키고 전류 차단 회로의 차단 전류 값을 테스트 전류 값이 아닌 방전 한계 전류값으로 상승 시킬 수 있다(S180). 충방전 시스템(10)의 충방전 전압(VC)이 전기 자동차(20)의 배터리 전압인 제1 전압보다 낮은 제3 전압을 갖고 있으므로, 높은 전압을 갖는 전기 자동차(20)의 배터리로부터 낮은 전압을 갖는 충방전 시스템(10)로의 방전이 시작할 수 있다(S185).
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제어부(300)는 커맨드 종류에 따라서 전압 레벨을 전기 자동차(20)의 배터리 전압 레벨보다 낮거나 높게 제어할 수 있고, 이에 따라서 충전 또는 방전이 선택적으로 수행됨으로써 하나의 충방전 회로를 활용한 충전 및 방전이 안정적으로 가능할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 전류 한계 값을 이용하여 일정 전류 값 이상 높아지지 않도록 함으로써 과부하로 인한 사고를 방지하고 효율적인 충방전이 수행될 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 제1 시점(t1)은 충방전 시스템(10)이 커맨드를 수신하고, 릴레이 스위치(RS)가 개방된 것을 확인하는 시점(예를 들면, 도 4의 S110~S125)을 나타낼 수 있다. 제어부(300)는 커맨드에 대응하여 충방전 전압(VC)을 전기 자동차(20)의 배터리 전압(Vb)과 동일한 제1 전압(예를 들면, '450V')로 상승시키기 위한 전압 제어 신호(SigCC)를 충방전 회로부(100)에 출력할 수 있다. 충방전 회로부(100)는 이에 대응하여 충방전 전압(VC)을 제1 전압(450V)로 상승시킬 수 있다.
또한, 제어부(300)는 전류 차단 신호(SigCB)로서 전류 한계 값(Imax)을 '1A'로 설정하여 전류 차단 회로(200)에 출력할 수 있다. 이에 대응하여 전류 차단 회로(200)는 테스트 전류로서 1A를 전기 자동차(20) 또는 대응되는 장치에 전송할 수 있다.
또한, 제어부(300)는 스위칭 제어 신호(SigRS)로서 릴레이 스위치(RS)에 'open'(또는 '0')을 출력할 수 있고, 릴레이 스위치(RS)가 개방됨에 따라서 출력 전류(Iout)는 '0A'를 유지할 수 있다.
제2 시점(t2)은 충방전 시스템(10)이 테스트 전류에 대응한 확인 신호를 수신하는 시점(예를 들면, 도 4의 S150)을 나타낼 수 있다. 제어부(300)는 확인 신호에 대응하여 릴레이 스위치(RS)를 단락시키기 위해 스위칭 제어 신호(SigRS)로서 릴레이 스위치(RS)에 'close'(또는 '1')을 출력할 수 있고, 릴레이 스위치(RS)가 단락됨에 따라서 출력 전류(Iout)는 테스트 전류인'1A'를 유지할 수 있다.
제3 시점(t3)은 충방전 시스템(10)이 커맨드를 확인하고 충방전 전압을 제어하는 시점(예를 들면, 도 4의 S170/S180)을 나타낼 수 있다. 제어부(300)는 충전 커맨드를 수신한 경우 전압 제어 신호(SigCC)로서 충방전 전압(VC)을 배터리 전압(Vb) 보다 높은 제2 전압(예를 들면, 500V)으로 상승시키는 신호를 충방전 회로부(100)에 출력할 수 있고, 이에 따라서, 충방전 회로부(100)는 충방전 전압(VC)을 제2 전압(500V)로 상승시킬 수 있다. 또한, 제어부(300)는 전류 차단 신호(SigCB)로서 충전 전류 한계 값(Imax)를 테스트 전류 이상(예를 들면, 40A)로 높이는 신호를 전류 차단 회로(200)에 출력할 수 있고, 릴레이 스위치(RS)가 단락되어 있음에 따라서 충방전 시스템(10)에서 충방전 전압(VC)보다 낮은 전압을 갖는 전기 자동차(20)의 배터리로 40A의 출력 전류(Iout)가 공급될 수 있다.
제어부(300)는 방전 커맨드를 수신한 경우 전압 제어 신호(SigCC)로서 충방전 전압(VC)을 배터리 전압(Vb) 보다 낮은 제3 전압(예를 들면, 430V)으로 하락키는 신호를 충방전 회로부(100)에 출력할 수 있고, 이에 따라서, 충방전 회로부(100)는 충방전 전압(VC)을 제3 전압(430V)로 하락시킬 수 있다. 또한, 제어부(300)는 전류 차단 신호(SigCB)로서 충전 전류 한계 값(Imax)를 테스트 전류 이상(예를 들면, 40A)로 높이는 신호를 전류 차단 회로(200)에 출력할 수 있고, 릴레이 스위치(RS)가 단락되어 있음에 따라서 충방전 전압(VC)보다 높은 전압을 갖는 전기 자동차(20)의 배터리로부터 충방전 시스템(10)으로 40A의 출력 전류(Iout)가 수급될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따르면, 충방전 전압을 제어함으로써 배터리의 충전 또는 방전을 결정할 수 있고, 동시에 전류 한계 값을 이용하여 전류량을 제어함으로써 과부하로 인한 사고 없이 하나의 장치를 이용한 선택적인 충방전이 가능할 수 있다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템의 동작 방법을 나타내는 타이밍도이다. 상세하게는 도 6은 도 5의 제3 시점(t3) 이후를 나타내고, 일 실시예에 따른 충방전 시스템(10)이 방전 커맨드를 수신한 경우를 나타낸다. 도 5와 중복되는 내용은 생략한다.
도 6을 참조하면, 제어부(300)는 방전 커맨드에 대응하여 두 단계로 나누어서 전압을 하강시킬 수 있다. 또한, 제어부(300)는 방전 커맨드에 대응하여 두 단계로 나누어서 전류 한계 값을 조절할 수 있다.
제어부(300)는 제3 시점(t3)으로부터 소정의 시간이 경과된 제4 시점(t4)에서 전압 제어 신호(SigCC)로서 충방전 전압(VC)을 제3 전압(430V) 보다 낮은 제4 전압(예를 들면, 350V)으로 하락키는 신호를 충방전 회로부(100)에 출력할 수 있고, 이에 따라서, 충방전 회로부(100)는 충방전 전압(VC)을 제4 전압(350V)로 하락시킬 수 있다. 결과적으로 충방전 시스템(10)과 전기 자동차(20)의 배터리 간의 전압 차이는 기존보다 더 벌어질 수 있다.
또한, 제어부(300)는 제3 시점(t3)으로부터 소정의 시간이 경과된 제4 시점(t4)에서 전류 차단 신호(SigCB)로서 전류 한계 값(Imax)를 기존의 전류 값(예를 들면, 40A)보다 더 높이는 신호를 전류 차단 회로(200)에 출력할 수 있고, 이에 다라서 출력 전류(Iout)는 기존보다 높은 전류 값(예를 들면, 100A)으로 상승할 수 있다. 결과적으로 충방전 시스템(10)은 전기 자동차(20)의 배터리로부터 더 높은 레벨의 전류를 수급할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 충방전 전압(VC)과 출력 전류(Iout)를 단계적으로 상승하거나 하락 시킴으로써 급격한 전압/전류 레벨의 변화로 인한 사고를 방지하면서도 충방전 속도를 증가시킬 수 있고, 이에 따라서 빠르면서도 안전한 충방전이 가능할 수 있다.
도 6에서는 방전의 실시예만 도시하고 있으나 이는 일 예시이고 충전하는 경우에도 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있음은 당연하다. 또한, 도 6은 2단계로 전압/전류 레벨을 조절하는 실시예를 도시하고 있으나 이는 일 실시예이고 2단계보다 많은 단계로 조절하는 실시예에도 본 개시의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 당연하다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 제어부(300)는 커맨드를 수신하고(S210), 커맨드로부터 요구 충방전량 정보를 추출할 수 있다(S220). 본 명세서에서 요구 충방전량 정보는 사용자가 전기 자동차(20) 등에 충전하거나 방전하고자 하는 전력량에 대한 정보를 나타낼 수 있다.
제어부(300)는 충방전 회로 별 생산량 정보를 기초로 요구 충방전량에 대응하는 가동 회로를 결정할 수 있다(S230). 본 개시의 일 실시예에 따르면 충방전 회로 별로 서로 다른 전력 생산량을 가질 수 있고, 제어부(300)는 복수의 충방전 회로들 중 요구 충방전량에 적합한 가동 회로를 결정할 수 있다.
제어부(300)는 결정된 가동 회로에 기초하여 용량 스위치(CS)를 스위칭할 수 있다(S230). 제어부(300)는 가동 회로에 해당하는 충방전 회로 중 어느 하나에 전기 자동차(20)의 배터리를 연결함으로써 충전 또는 방전을 수행할 수 있다(S240).
본 개시의 일 실시예에 따르면 전력 생산 능력이 서로 다른 여러 개의 충방전 회로를 이용하여 사용자가 원하는 전력량에 대응하는 충방전 회로들을 연결하여 전력을 공급하거나 수급함으로써 사용자가 오랜 시간을 소비하지 않으면서도 원하는 양의 전력을 정확한 시간에 공급 또는 수급 받을 수 있는 바 효율적인 충방전이 가능하다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 충방전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 8의 예시에서, 제1 충방전 회로(120)는 단위 시간단 30kW의 전력량을 공급/수급할 수 있고, 제2 충방전 회로(130)는 단위 시간단 40kW의 전력량을 공급/수급할 수 있고, 제3 충방전 회로(140)는 단위 시간단 50kW의 전력량을 공급/수급할 수 있다.
사용자가 요구 충방전량으로서 70kW를 요구하는 경우, 제어부(300)는 충방전 회로 별 생산량 정보를 이용하여 가동 회로로서 제1 충방전 회로(120)와 제2 충방전 회로(130)를 결정할 수 있다. 제어부(300)는 스위칭 제어 신호(SigSC1, SigSC2)를 이용하여 제1 용량 스위치(CS1)는 단락시키고, 제2 용량 스위치(CS2)는 개방시킬 수 있다. 이에 따라서, 사용자는 제1 충방전 회로(120)에 연결된 노드를 이용하여 제1 충방전 회로(120)로부터 30kW를 공급받고, 제2 충방전 회로(130)로부터 40kW를 공급받음으로써 결과적으로 단위 시간당 70kW를 공급받을 수 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 슬레이브 장치(100) 및 마스터 장치(200) 중 어느 하나를 구성할 수 있고, 프로세서(1100), 메모리 장치(1200), 스토리지 장치(1300), 파워 서플라이(1400) 및 디스플레이 장치(1500)를 포함할 수 있다. 한편, 도 9는 도시되지 않았지만, 컴퓨팅 시스템(1000)은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트(port)들을 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 컴퓨팅 시스템(1000)에 포함된 프로세서(1100), 메모리 장치(1200), 스토리지 장치(1300), 파워 서플라이(1400) 및 디스플레이 장치(1500)는, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 제어부(300)를 구성하여 충방전 제어 방법을 수행할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(1100)는 메모리 장치(1200), 스토리지 장치(1300), 파워 서플라이(1400) 및 디스플레이 장치(1500)를 제어함으로써 도 1 내지 도 8에서 상술한 충방전 제어 방법을 수행할 수 있다.
프로세서(1100)는 특정 계산들 또는 태스크(task)들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(1100)는 마이크로프로세서(micro-processor), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)일 수 있다. 프로세서(1100)는 어드레스 버스(address bus), 제어 버스(control bus) 및 데이터 버스(data bus) 등과 같은 버스(1600)를 통하여 메모리 장치(1200), 스토리지 장치(1300) 및 디스플레이 장치(1500)와 통신을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(1100)는 주변 구성요소 상호연결(Peripheral Component Interconnect; PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.
메모리 장치(1200)는 컴퓨팅 시스템(1000)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1200)는 디램(DRAM), 모바일 디램, 에스램(SRAM), 피램(PRAM), 에프램(FRAM), 알램(RRAM) 및/또는 엠램(MRAM)으로 구현될 수 있다. 스토리지 장치(1300)는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive), 씨디롬(CD-ROM) 등을 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1300)는 도 1 내지 도 8에서 상술한 충방전 제어 방법에 관한 프로그램, 응용 프로그램 데이터, 시스템 데이터, 운영 체제 데이터 등을 저장할 수 있다.
디스플레이 장치(1500)는 사용자에 대한 알림을 수행하는 출력 수단으로서 충방전 제어 방법에 대한 정보를 사용자 등에게 표시하여 알릴 수 있다. 전원 장치(1400)는 컴퓨팅 시스템(1000)의 동작에 필요한 동작 전압을 공급할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (18)
- 전기 자동차의 배터리에 대한 충전 및 방전을 수행하는 충방전 시스템의 충방전 제어 방법에 있어서,
방전 커맨드를 수신하는 단계;
충방전 전압을 상기 배터리의 전압 레벨인 제1 전압으로 상승시키는 단계;
전류 차단 회로를 이용하여 테스트 전류를 공급하는 단계;
상기 테스트 전류에 대한 확인 신호에 대응하여 상기 전기 자동차와의 릴레이 스위치를 단락시키는 단계;및
상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 충방전 전압을 상기 배터리의 전압 레벨인 제1 전압으로 상승시키는 단계는,
상기 방전 커맨드에 대응하여, 상기 릴레이 스위치가 개방되어 있는지 확인하는 단계;및
상기 릴레이 스위치가 개방되어 있는 경우, 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압으로 상승시키는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 단계는,
상기 전류 차단 회로에 대해 방전을 위한 방전 전류 한계 값을 결정하는 단계;
상기 충방전 전압을 상기 제2 전압으로 하락시키는 단계;및
방전 전류 값이 상기 방전 전류 한계 값까지 연속적으로 상승함으로써 상기 방전 전류를 수급하는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제3 항에 있어서,
상기 전류 차단 회로에 대해 방전을 위한 방전 전류 한계 값을 결정하는 단계는,
상기 방전 전류 한계 값을 제1 전류 값으로 결정하는 단계;및
상기 방전 전류 값이 상기 제1 전류 값에 도달되면, 상기 방전 전류 한계 값을 상기 제1 전류 값보다 높은 제2 전류 값으로 상승시키는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제1 항에 있어서,
충전 커맨드를 수신하는 단계;
상기 충방전 전압을 상기 제1 전압으로 상승시키는 단계;
상기 전류 차단 회로를 이용하여 테스트 전류를 공급하는 단계;
상기 테스트 전류에 대한 확인 신호에 대응하여 상기 배터리와의 릴레이 스위치를 단락시키는 단계;및
상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 높은 제3 전압으로 상승시키는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제5 항에 있어서,
상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제3 전압으로 상승시키는 단계는,
상기 전류 차단 회로에 대해 충전을 위한 충전 전류 한계 값을 결정하는 단계;
상기 충방전 전압을 상기 제3 전압으로 상승시키는 단계;및
충전 전류 값이 상기 충전 전류 한계 값까지 연속적으로 상승함으로써 상기 충전 전류를 공급하는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 충방전 시스템은 병렬로 연결된 제1 전력량에 대응되는 제1 충방전 회로 및 제2 전력량에 대응되는 제2 충방전 회로를 포함하고,
상기 제1 전력량과 상기 제2 전력량을 더한 제3 전력량에 대응되는 제1 충전 커맨드에 대응하여 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 단락시키는 단계;및
상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로를 활용하여 상기 제3 전력량을 상기 배터리에 공급하는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제7 항에 있어서,
상기 제1 전력량에 대응하는 제2 충전 커맨드에 대응하여 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 개방시키는 단계;및
상기 제1 충방전 회로를 활용하여 상기 제1 전력량을 상기 배터리에 공급하는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 충방전 시스템은 병렬로 연결된 제1 전력량에 대응되는 제1 충방전 회로 및 제2 전력량에 대응되는 제2 충방전 회로를 포함하고,
상기 제1 전력량과 상기 제2 전력량을 더한 제3 전력량에 대응되는 제1 방전 커맨드에 대응하여 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 단락시키는 단계;및
상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로를 활용하여 상기 제3 전력량을 상기 배터리로부터 수급하는 단계;를 더 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제9 항에 있어서,
상기 제1 전력량에 대응하는 제2 방전 커맨드에 대응하여 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 개방시키는 단계;및
상기 제1 충방전 회로를 활용하여 상기 제1 전력량을 상기 배터리로부터 수급하는 단계;를 더 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제9 항에 있어서,
상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 단락시키는 단계는,
충방전 회로 별 생산량 정보를 기초로 상기 제3 전력량에 대응하는 가동 회로로서 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로를 결정하는 단계;및
상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이의 용량 스위치를 단락시키는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 단계는,
상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 단계;및
미리 결정된 시간이 도과된 후 상기 충방전 전압을 상기 제2 전압보다 낮은 제3 전압으로 하락시키는 단계;를 포함하는 충방전 제어 방법.
- 전기 자동차의 배터리에 대한 충전 및 방전을 수행하는 충방전 시스템에 있어서,
상기 충방전 시스템에 대한 전압을 제어함으로써 상기 배터리에 대한 충방전을 수행하는 제어부;
상기 제어부의 제어 신호에 대응하여 상기 배터리에 인가되는 충방전 전압을 조절함으로써 상기 배터리에 전류를 공급하거나 전류를 수급하는 충방전 회로부;
상기 배터리에 공급되거나 수급되는 전류 레벨을 제어하는 전류 차단 회로;및
상기 충방전 시스템과 상기 배터리 사이의 전기적 연결을 제어하는 릴레이 스위치;를 포함하고,
상기 제어부는 방전 커맨드에 대응하여,
상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 배터리의 전압 레벨인 제1 전압으로 상승시키고,
상기 전류 차단 회로를 제어함으로써 테스트 전류를 공급하고,
상기 테스트 전류에 대한 확인 신호에 대응하여 상기 릴레이 스위치를 단락시키고,
상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 하락시키는 것을 특징으로 하는 충방전 시스템.
- 제13 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 방전 커맨드에 대응하여, 상기 릴레이 스위치가 개방되어 있는지 확인하고, 상기 릴레이 스위치가 개방되어 있는 경우, 상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 충방전 시스템.
- 제13 항에 있어서,
상기 제어부는,
방전 전류 한계 값을 결정하고, 방전 전류 값을 상기 방전 전류 한계 값까지 연속적으로 상승시킴으로써 상기 방전 전류를 수급하는 것을 특징으로 하는 충방전 시스템.
- 제13 항에 있어서,
상기 제어부는 충전 커맨드에 대응하여,
상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압으로 상승시키고,
상기 전류 차단 회로를 제어함으로써 상기 테스트 전류를 공급하고,
상기 테스트 전류에 대한 확인 신호에 대응하여 상기 릴레이 스위치를 단락시키고,
상기 충방전 회로부를 제어함으로써 상기 충방전 전압을 상기 제1 전압보다 높은 제3 전압으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 충방전 시스템.
- 제13 항에 있어서,
상기 충방전 회로부는,
제1 전력량에 대응되는 제1 충방전 회로;
상기 제1 충방전 회로와 병렬로 연결되고, 제2 전력량에 대응되는 제2 충방전 회로;및
상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로 사이를 스위칭 하는 용량 스위치;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 전력량과 상기 제2 전력량을 더한 제3 전력량에 대응되는 제1 방전 커맨드에 대응하여 상기 용량 스위치를 단락시키고, 상기 제1 충방전 회로 및 상기 제2 충방전 회로를 활용하여 상기 제3 전력량을 상기 배터리로부터 수급하는 것을 특징으로 하는 충방전 시스템.
- 제17 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 전력량에 대응하는 제2 방전 커맨드에 대응하여 상기 용량 스위치를 개방시키고, 상기 제1 충방전 회로를 활용하여 상기 제1 전력량을 상기 배터리로부터 수급하는 것을 특징으로 하는 충방전 시스템.
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