WO2012141343A1 - 회생제동 제어 시스템 - Google Patents

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조동호
서인수
유병역
강대준
정윤
설동균
김중귀
이흥열
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한국과학기술원
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Definitions

  • the present invention relates to a regenerative braking control system, and more particularly, to a regenerative braking control system for controlling regenerative braking in one or two directions through a regulator and a battery in a moving body having a non-contact magnetic induction charging method.
  • An electric vehicle refers to a vehicle that operates by using electricity as a power source, and includes a battery that can be charged as a power source in the vehicle itself, and refers to a vehicle that operates by using power supplied from the mounted battery.
  • the configuration of the electric vehicle is composed of a driving motor for driving the vehicle driven largely by electricity, and a battery for supplying electricity to the driving motor, together with the basic functional parts of a vehicle having the same components as a general vehicle. .
  • the battery of the electric vehicle takes a long time to charge, and also the driving distance on a single charge is very limited. Therefore, since the electric vehicle must be frequently charged to secure the desired moving distance, the installation of the charging station and the charging system to solve these problems in the operation of the electric vehicle is a very important technical field.
  • the charging system of an electric vehicle uses a plug-in charging method in which a wire connected to a commercial power source is directly connected to an electric vehicle for charging.
  • the charging method can be charged only at a designated place, a long time is required for charging, and charging is impossible while driving.
  • the charging of the electric vehicle using the plug-in charging method takes about 1 to 8 hours, and this long charging time limits the driving of the vehicle, and to protect the vehicle from the external environment for a long charging time. Since it has to be managed, there are many restrictions and inconveniences associated with charging.
  • a charging system suitable for this problem must be constructed. That is, the charging time, the external environmental influence and hassle in charging using the cable, the space problem occupied by the vehicle during the charging time, the charging efficiency should be solved.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the regenerative braking energy from the drive motor of the moving body having a non-contact magnetic induction charging method first stores the regenerative braking energy in the energy storage unit through the appropriate control signal
  • the purpose of the present invention is to provide a bidirectional regenerative braking control system that can ensure the energy efficiency and safety of the system by charging the battery.
  • Another object of the present invention is to control the energy input to the battery in both the regulator and regenerative braking side of the electric vehicle having a non-contact magnetic induction charging method to solve the overcharge current flowing into the battery (energy efficiency and safety) It is to provide a bidirectional regenerative braking control system that can secure the.
  • a two-way regenerative braking control system that can increase the life of the battery, and further increase the energy efficiency by using the energy that is insufficient to drive the drive motor afterwards.
  • the regenerative braking control system charges energy input from the outside, discharges charged energy as necessary, and supplies a battery to supply power to drive the driving motor, and through the supplied energy.
  • a driving energy driving unit for driving a driving motor and outputting surplus energy remaining after driving the driving motor, regenerative braking energy from the driving motor and surplus energy output from the supplying energy processing unit, and storing the surplus energy output from the driving motor, MCU (Motor Controller) to output the drive signal of the drive motor through the regenerative braking processor for supplying the regenerative braking energy stored in the battery to charge the battery and the control signal of the drive motor input from the supply energy processor or the battery processor Unit) and a driving signal output from the MCU And a driving motor which is driven by power supplied from the battery processor and outputs regenerative braking energy.
  • the regenerative braking processor includes an DC-DC converter for boosting and reducing the energy regenerated from the driving motor, and an energy storage for storing at least one of the boosted and reduced regenerative braking energy and the surplus energy supplied from the supply energy processor. And a regeneration controller for controlling the energy stored in the energy storage unit to be supplied to the battery processor according to the state of charge of the battery.
  • the supply energy processor is a pick-up module that receives and collects an AC current supplied in the form of a magnetic field from a feed line, and converts the collected AC current into a DC current to drive motor and regenerative braking.
  • a regulator controller for supplying at least one of the processing units and the supply of the current converted by the regulator based on the driving state of the driving motor and the energy storage state of the regenerative braking processor.
  • the battery processor charges the energy input from the regenerative braking processor, discharges the charged energy to supply power for driving the driving motor, and communicates with the regenerative braking processor to be supplied from the regenerative braking processor. It is characterized in that it comprises a battery management system (BMS) to control the battery charge / discharge operation by charging the battery to ensure that the energy is properly supplied to the battery, and check the state of charge (SOC) of the battery.
  • BMS battery management system
  • Regenerative braking control system is a battery processor for supplying power to drive the drive motor by charging the energy input from the outside, and discharges the charged energy as needed, and the regenerative power from the drive motor
  • a regenerative braking processor which stores the braking energy and supplies the regenerative braking energy based on the state of charge of the battery to the battery processor to charge the battery, and drives the driving motor by using the supplied energy.
  • MCU Motor Controller
  • MCU Motor Controller
  • the power supply is powered by energy supplied from the battery processing and processing at least one of a driving motor for outputting a regenerative braking energy.
  • the regenerative braking processor includes a DC-DC converter for boosting and depressurizing energy regenerated from a driving motor, an energy storage unit for storing the boosted and reduced regenerative braking energy, and storing the energy according to a state of charge of the battery. And a regeneration controller for controlling the energy stored in the unit to be supplied to the battery processor.
  • the supply energy processor includes a pick-up module that receives and collects an AC current supplied from a feed line in the form of a magnetic field, and converts the collected AC current into a DC current to drive a motor and a battery processor. And a regulator controller for controlling the supply of the current converted by the regulator based on the driving state of the driving motor.
  • the battery processing unit charges energy input from the outside, discharges the charged energy to supply power for driving the driving motor, and communicates with the supply energy processing unit to supply energy supplied from the supply energy processing unit. It is characterized in that it comprises a battery management system (BMS) for charging the battery to be properly supplied to the battery, and checks the state of charge (SOC) of the battery to control the battery charge / discharge operation.
  • BMS battery management system
  • SOC state of charge
  • the regenerative braking control system of the moving body having the non-contact magnetic induction charging method has the following effects.
  • the regenerative braking energy is not directly introduced into the battery. Instead, the regenerative braking energy is first stored in a separate energy storage unit and then charged with the battery through an appropriate control signal, thereby reducing the number of charges of the battery and excessive current generated through the motor. Can prevent the battery from flowing into the battery, which can increase the battery life and ensure the safety of the system.
  • the generated regenerative braking energy is stored in a separate energy storage unit instead of being directly introduced into the battery, thereby reducing energy discarded even when the battery is already sufficiently charged, thereby increasing energy efficiency.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a unidirectional regenerative braking control system for an electric vehicle having a non-contact magnetic induction charging method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an electrical having a non-contact magnetic induction charging method according to an embodiment of the present invention
  • Block diagram showing the structure of the two-way regenerative braking control system of the vehicle
  • 1 is an electrical apparatus having a non-contact magnetic induction charging method according to an embodiment of the present invention
  • the unidirectional regenerative braking control system includes a drive motor 100 and a regenerative braking unit.
  • Re-200 battery processor 300
  • magnetic induction processor 400 MCU (Motor
  • the battery processor 300 includes a battery 310 for storing energy, charges energy input from the outside, and discharges charged energy as needed to supply power to drive the driving motor 100. .
  • the non-contact magnetic induction processing unit 400 drives the drive motor 100 by using the energy supplied by collecting the non-contact method through a magnetic field from the feed line 600, the surplus remaining after driving the drive motor 100 The energy is output to the regenerative braking processor 200.
  • the regenerative braking processor 200 stores the regenerative braking energy from the driving motor 100 and the surplus energy output from the non-contact magnetic induction processor 400, and stores the regenerative braking energy based on the state of charge of the battery.
  • the battery 310 is charged by supplying the battery 310 in the battery processor 300.
  • the MCU 500 outputs a driving signal of the driving motor 100 through a control signal of the driving motor 100 input from the non-contact magnetic induction processor 400 or the battery processor 300.
  • the driving motor 100 is driven by a power supplied from at least one of the non-contact magnetic induction processing unit 400 and the battery processing unit 300 by using the driving signal output from the MCU 500.
  • the non-contact magnetic induction processor 400 includes a current collector module 410, a regulator 420, and a regulator controller 430.
  • the current collector module 410 receives the AC current supplied in the form of a magnetic field from the power supply line 600 to collect current to receive the energy required to drive the drive motor 100.
  • the regulator 420 converts the AC current collected by the current collector module 410 into a DC current and supplies it to the driving motor 100 and the regenerative braking processor 200.
  • the regulator controller 430 controls the supply of the current converted by the regulator 420 under the control of the MCU 500 according to the driving state of the driving motor 100 or the energy storage state of the regenerative braking processor 100. To control.
  • the regenerative braking processor 200 includes a DC-DC converter 210, an energy storage unit 220, and a regeneration controller 230.
  • the DC-DC converter 210 boosts and decompresses the energy regenerated from the driving motor 100, and outputs the energy storage 220 to the regenerative boosted and reduced pressure in the DC-DC converter 210.
  • At least one of the braking energy and the surplus energy supplied from the non-contact magnetic induction processor 400 is stored.
  • the regeneration controller 230 controls the energy stored in the energy storage 220 to be supplied to the battery processor 300 under the control of the MCU 500 according to the charging state of the battery 310.
  • the battery processor 300 includes a battery 310 and a battery management system (BMS) 320.
  • the battery 310 charges the energy input from the regenerative braking processor 200, discharges the charged energy and supplies it to the driving motor 100 as a power source for driving.
  • the BMS 320 communicates with the regeneration controller 230 under the control of the MCU 500 so that the energy supplied from the energy storage unit 220 is supplied to the battery 310 so as to be appropriately supplied to the battery 310.
  • SOC state of charge
  • a system in which regenerative braking energy is directly introduced into a battery has been used, and a system in which the regenerative braking system is charged with the battery 310 by using a power source other than regenerative braking is a system that has not been conventionally used.
  • the regenerative braking processor 200 by controlling the energy coming directly from the drive motor 100 to the battery processing unit 300 through the regenerative braking processor 200, the overcharge current coming into the battery 310 to solve the safety of the system
  • the surplus energy discarded by the regenerative braking processor 200 and the magnetic induction processor 400 may be integrated into and stored in one energy storage unit 220 to be efficiently secured.
  • Figure 2 is an electrical having a non-contact magnetic induction charging method according to an embodiment of the present invention
  • the bidirectional regenerative braking control system includes a driving motor 1100, a regenerative braking processor 1200, a battery processor 1300, a magnetic induction processor 1400, and a MCU (Motor Controller Unit) 1500. It consists of.
  • the battery processor 1300 includes a battery 1310 for storing energy, charges energy input from the outside, and discharges the charged energy as needed to supply power to drive the driving motor 1100. .
  • the regenerative braking processor 1200 stores the regenerative braking energy from the driving motor 1100 and supplies the stored regenerative braking energy to the battery 1310 in the battery processor 1300 based on the state of charge of the battery. Charge 1310.
  • the non-contact magnetic induction processing unit 1400 drives the driving motor 1100 by using the energy supplied from the feed line 1600 in a non-contact manner through a magnetic field, and the surplus remaining after driving the driving motor 1100.
  • the battery 1310 is charged by supplying energy to the battery 1310 in the battery processor 1300.
  • the MCU 1500 outputs a driving signal of the driving motor 1100 through a control signal of the driving motor 1100 input from the non-contact magnetic induction processor 1400 or the battery processor 1300.
  • the driving motor 1100 is driven by a power supplied from at least one of the non-contact magnetic induction processor 1400 and the battery processor 1300 by using the driving signal output from the MCU 1500.
  • the regenerative braking processor 1200 includes a DC-DC converter 1210, an energy storage unit 1220, and a regeneration controller 1230.
  • the DC-DC converter 1210 boosts and depressurizes the energy regenerated from the driving motor 1100, and outputs the energy storage unit 1220 by boosting and depressurizing the DC-DC converter 1210. Save braking energy.
  • the regeneration controller 1230 controls to supply the energy stored in the energy storage unit 1220 to the battery processor 1300 under the control of the MCU 1500 according to the state of charge of the battery 1310.
  • the non-contact magnetic induction processor 1400 includes a current collector module 1410, a regulator 1420, and a regulator controller 1430.
  • the current collector module 1410 receives the AC current supplied from the feed line 1600 in the form of a magnetic field and collects the current to receive energy required for driving the driving motor 1100.
  • the regulator 1420 converts the AC current collected by the current collector module 1410 into a DC current and supplies it to the driving motor 1100 and the battery processor 1300.
  • the regulator controller 1430 controls the supply of the current converted by the regulator 1420 under the control of the MCU 1500 according to the driving state of the driving motor 1100.
  • the battery processor 1300 includes a battery 1310 and a battery management system (BMS) 1320.
  • the battery 1310 charges energy input from the outside, discharges the charged energy and supplies the driving motor 1100 as a power for driving.
  • the BMS 1320 is in communication with the regulator controller 1430 under the control of the MCU 1500 so that the energy supplied from the regulator 1420 is properly supplied to the battery 1310 to charge the battery 1310.
  • the battery charge / discharge operation is controlled by checking a state of charge (SOC) of the battery 1310.
  • SOC state of charge

Abstract

본 발명은 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 이동체의 구동모터에서 나오는 회생제동 에너지를 에너지 저장부에 먼저 회생 제동 에너지를 저장한 후 적절한 제어신호를 통해 배터리로 충전시킴으로서 시스템의 에너지 효율성과 안전성을 확보하기 위한 것으로서, 외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 필요에 따라 충전된 에너지를 방전하여 구동모터를 구동시키는 전원을 공급하는 배터리 처리부와, 급전 선로로부터 자기장을 통한 비접촉 방식으로 집전하여 공급받은 에너지를 상기 구동모터를 구동하고, 상기 구동모터를 구동하고 남은 잉여 에너지를 출력하는 비접촉 자기유도 처리부와, 구동모터에서 나오는 회생제동 에너지 및 상기 비접촉 자기유도 처리부에서 출력되는 잉여 에너지를 저장하고, 배터리의 충전상태를 기반으로 저장된 회생제동 에너지를 상기 배터리 처리부로 공급하여 배터리를 충전시키는 회생제동 처리부와, 상기 비접촉 자기유도 처리부 또는 배터리 처리부에서 입력되는 구동모터의 제어신호를 통해 구동모터의 구동신호를 출력하는 MCU와, 상기 MCU에서 출력되는 구동신호를 입력으로 상기 배터리 처리부로부터 공급되는 전원으로 구동되어 회생제동 에너지를 출력하는 구동모터를 포함하는데 있다.

Description

회생제동 제어 시스템
본 발명은 회생제동 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 이동체에서 레귤레이터와 배터리를 통해 단방향 또는 양방향에서 회생제동을 제어하는 회생제동 제어 시스템에 관한 것이다.
경제 발전에 따라 자동차에 대한 수요가 폭발적인 증가세를 보이고 있다. 이
와 같이 자동차 수요가 늘어남에 따라 자동차에서 배출되는 배기가스가 환경오염의 주요 원인이 되고 있다.
따라서 자동차의 배출가스를 줄이기 위한 다양한 연구들이 지속적으로 진행되고 있으며, 업계에서는 배출가스를 줄일 수 있는 자동차의 개발이 진행되고 있다. 이러한 연구들과 개발의 결과로서 배출가스를 발생하지 않는 전기자동차의 상용화가 부분적으로 시도되고 있다.
전기자동차는 전기를 전력공급원으로 하여 운행하는 차량을 의미하며, 차량 자체에 전력공급원으로 충전이 가능한 배터리를 탑재하고, 탑재된 배터리에서 공급되는 전력을 이용하여 운행하는 자동차를 말한다.
이러한 전기자동차의 구성은 크게 일반 자동차와 동일한 구성요소를 갖는 자동차의 기본적인 기능부와 함께, 크게 전기에 의해 구동되어 자동차를 운행시키기 위한 구동모터와, 그 구동모터에 전기를 공급하는 배터리로 구성된다.
그러나 전기자동차에 구성되는 배터리는 충전시간이 오래 걸리며, 또한 한번 충전으로 주행하는 거리가 매우 제한적이다. 따라서 전기자동차는 목적한 이동거리를 확보하기 위해서 자주 충전을 해주어야만 하므로, 전기자동차의 운행에 있어서 이러한 문제점들을 해소하기 위한 충전소의 설치 및 충전시스템은 아주 중요한 기술 분야이다.
현재 제시되고 있는 전기자동차의 충전 시스템은 상용 전원에 연결된 전선을 전기자동차에 직접 연결하여 충전하는 플러그 인 충전 방식을 사용하고 있다. 이러한 플러그 인 충전 방식은 충전 방식은 지정된 장소에서만 충전이 가능하고 충전에 소요되는 시간이 길고, 주행 중에는 충전이 불가하다.
또한, 이러한 플러그 인 충전 방식을 이용한 전기자동차의 충전은 1 ~ 8시간정도 소요되는데, 이와 같은 긴 충전 시간으로 인해 자동차 운행에 제한을 받게 되며, 긴 충전 시간 동안 차량을 외부환경으로부터 안전하게 보호하기 위해 관리되어야 하기 때문에 충전에 따른 많은 제약과 불편함을 가지게 된다.
따라서 전기 자동차의 상용화를 위해서는 이러한 문제점들을 해소할 수 있는 그에 적합한 충전 시스템이 구축되어야 한다. 즉, 충전 시간, 케이블을 이용한 충전에서의 외부 환경 영향 및 번거로움, 충전 시간 동안의 차량이 점유하는 공간 문제, 충전 효율 등의 문제가 해결되어야 한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 이동체의 구동모터에서 나오는 회생제동 에너지를 에너지 저장부에 먼저 회생 제동 에너지를 저장한 후 적절한 제어신호를 통해 배터리로 충전시킴으로서 시스템의 에너지 효율성과 안전성을 확보할 수 있는 양방향 회생제동 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 전기자동차에서 레귤레이터와 회생제동 측의 양방향에서 배터리로 들어오는 에너지를 제어하여 배터리로 인입되는 과충전 전류(overcharge current)를 해소하여 시스템의 에너지 효율성과 안전성을 확보할 수 있는 양방향 회생제동 제어 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 이동체의 경우 레귤레이터와 회생제동 측의 양방향에서 구동모터를 구동시키는 에너지를 제공하는 특성을 이용하여 레귤레이터에서 발생되는 에너지를 먼저 이용하여 구동모터를 구동하고, 이후 구동모터 구동에 부족한 에너지를 배터리에서 추가로 이용하여 배터리의 수명을 증가시키고, 아울러 에너지 효율성을 높일 수 있는 양방향 회생제동 제어 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회생제동 제어 시스템은 외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 필요에 따라 충전된 에너지를 방전하여 구동모터를 구동시키는 전원을 공급하는 배터리 처리부와, 공급받은 에너지를 통해 상기 구동모터를 구동하고, 상기 구동모터를 구동하고 남은 잉여 에너지를 출력하는 공급 에너지 처리부와, 구동모터에서 나오는 회생제동 에너지 및 상기 공급 에너지 처리부에서 출력되는 잉여 에너지를 저장하고, 배터리의 충전상태를 기반으로 저장된 회생제동 에너지를 상기 배터리 처리부로 공급하여 배터리를 충전시키는 회생제동 처리부와, 상기 공급 에너지 처리부 또는 배터리 처리부에서 입력되는 구동모터의 제어신호를 통해 구동모터의 구동신호를 출력하는 MCU(Motor Controller Unit)와, 상기 MCU에서 출력되는 구동신호를 입력으로 상기 배터리 처리부로부터 공급되는 전원으로 구동되어 회생제동 에너지를 출력하는 구동모터를 포함한다.
바람직하게 상기 회생제동 처리부는 구동모터로부터 회생되는 에너지를 승압 및 감압시키는 DC-DC 컨버터와, 상기 승압 및 감압된 회생제동 에너지 및 공급 에너지 처리부에서 공급되는 잉여 에너지 중 적어도 하나 이상을 저장하는 에너지 저장부와, 상기 배터리의 충전상태에 따라 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 배터리 처리부로 공급되도록 제어하는 재생 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 공급 에너지 처리부는 급전 선로로부터 자기장의 형태로 공급되는 AC 전류를 입력받아 집전하는 집전장치 모듈(pick-up module)과, 상기 집전한 AC 전류를 DC 전류로 변환하여 구동모터 및 회생제동 처리부 중 적어도 하나 이상으로 공급하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터에서 변환된 전류의 공급을 구동모터의 구동상태 및 회생제동 처리부의 에너지 저장 상태에 기반하여 제어하는 레귤레이터 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 배터리 처리부는 회생제동 처리부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 충전된 에너지를 방전하여 구동모터의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리와, 상기 회생제동 처리부와 통신을 하여 회생제동 처리부로부터 공급되는 에너지를 배터리에 적합하게 공급되도록 하여 배터리를 충전시키고, 배터리의 SOC(State Of Charge)를 체크하여 배터리 충/방전 동작을 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 회생제동 제어 시스템은 외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 필요에 따라 충전된 에너지를 방전하여 구동모터를 구동시키는 전원을 공급하는 배터리 처리부와, 구동모터에서 나오는 회생제동 에너지를 저장하고, 배터리의 충전상태를 기반으로 저장된 회생제동 에너지를 상기 배터리 처리부로 공급하여 배터리를 충전시키는 회생제동 처리부와, 공급받은 에너지를 이용하여 상기 구동모터를 구동하고, 상기 구동모터를 구동하고 남은 잉여 에너지를 상기 배터리 처리부로 공급하여 배터리를 충전하는 공급 에너지 처리부와, 상기 공급 에너지 처리부 또는 배터리 처리부에서 입력되는 구동모터의 제어신호를 통해 구동모터의 구동신호를 출력하는 MCU(Motor Controller Unit)와, 상기 MCU에서 출력되는 구동신호를 입력으로 상기 공급 에너지 처리부 및 배터리 처리부 중 적어도 하나 이상으로부터 공급되는 전원으로 구동되어 회생제동 에너지를 출력하는 구동모터를 포함한다.
바람직하게 상기 회생제동 처리부는 구동모터로부터 회생되는 에너지를 승압 및 감압시키는 DC-DC 컨버터와, 상기 승압 및 감압된 회생제동 에너지를 저장하는 에너지 저장부와, 상기 배터리의 충전상태에 따라 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 배터리 처리부로 공급되도록 제어하는 재생 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 공급 에너지 처리부는 급전 선로로부터 자기장의 형태로 공급되는 AC 전류를 입력받아 집전하는 집전장치 모듈(pick-up module)과, 상기 집전한 AC 전류를 DC 전류로 변환하여 구동모터 및 배터리 처리부로 공급하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터에서 변환된 전류의 공급을 구동모터의 구동상태에 기반하여 제어하는 레귤레이터 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 배터리 처리부는 외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 충전된 에너지를 방전하여 구동모터의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리와, 상기 공급 에너지 처리부와 통신을 하여 공급 에너지 처리부로부터 공급되는 에너지를 배터리에 적합하게 공급되도록 하여 배터리를 충전시키고, 배터리의 SOC(State Of Charge)를 체크하여 배터리 충/방전 동작을 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 이동체의 회생제동 제어 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 회생제동 에너지가 배터리로 바로 인입되지 않고 별도의 에너지 저장부에 먼저 회생 제동 에너지를 저장한 후 적절한 제어신호를 통해 배터리로 충전시킴으로서, 배터리의 충전횟수를 줄이고, 모터를 통해 발생되는 과도한 전류를 배터리로 흐르는 것을 방지할 수 있어 배터리의 수명을 증가시킬 수 있으며, 아울러 시스템의 안전성을 확보할 수 있다.
둘째, 발생되는 회생제동 에너지를 배터리로 바로 인입하지 않고 별도의 에너지 저장부에 저장하고 있어 배터리가 이미 충분히 충전되어 있는 경우에도 버려지는 에너지를 줄일 수 있어 에너지의 효율성을 높일 수 있다.
셋째, 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 전기자동차의 경우 레귤레이터와 회생제동 측의 양방향에서 모터 및 배터리로 들어오는 에너지를 적절히 제어함으로써 배터리의 수명을 증가시키고, 에너지의 효율성을 증가시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 전기자동차의 단방향 회생제동 제어 시스템의 구조를 나타낸 블록도
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 전기
자동차의 양방향 회생제동 제어 시스템의 구조를 나타낸 블록도
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의
상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 전기자동차의 양방향 회생제동 제어 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 전기
자동차의 단방향 회생제동 제어 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 1과 같이, 단방향 회생제동 제어 시스템은 구동모터(100)와, 회생제동 처
리부(200)와, 배터리 처리부(300)와, 자기유도 처리부(400)와, MCU(Motor
Controller Unit)(500)로 구성된다.
상기 배터리 처리부(300)는 에너지를 저장하기 위한 배터리(310)를 포함하고, 외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 필요에 따라 충전된 에너지를 방전하여 구동모터(100)를 구동시키는 전원을 공급한다.
상기 비접촉 자기유도 처리부(400)는 급전 선로(600)로부터 자기장을 통한 비접촉 방식으로 집전하여 공급받은 에너지를 이용하여 상기 구동모터(100)를 구동하고, 상기 구동모터(100)를 구동하고 남은 잉여 에너지를 상기 회생제동 처리부(200)로 출력한다.
상기 회생제동 처리부(200)는 상기 구동모터(100)에서 나오는 회생제동 에너지 및 상기 비접촉 자기유도 처리부(400)에서 출력되는 잉여 에너지를 저장하고, 배터리의 충전상태를 기반으로 저장된 회생제동 에너지를 상기 배터리 처리부(300) 내의 배터리(310)로 공급하여 배터리(310)를 충전시킨다. 상기 MCU(500)는 상기 비접촉 자기유도 처리부(400) 또는 배터리 처리부(300)에서 입력되는 구동모터(100)의 제어신호를 통해 구동모터(100)의 구동신호를 출력한다.
상기 구동모터(100)는 상기 MCU(500)에서 출력되는 구동신호를 입력으로 상기 비접촉 자기유도 처리부(400) 및 배터리 처리부(300) 중 적어도 하나 이상으로부터 공급되는 전원으로 구동된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 전기자동차의 단방향 회생제동 제어 시스템의 각 구성요소를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 비접촉 자기 유도 처리부(400)는 집전장치 모듈(pick-up module)(410)과, 레귤레이터(420)와, 레귤레이터 제어기(430)를 포함한다. 이때, 집전장치 모듈(410)은 급전 선로(600)로부터 자기장의 형태로 공급되는 AC 전류를 입력받아 집전하여 구동모터(100)의 구동에 필요한 에너지를 공급받는다. 그리고 상기 레귤레이터(420)는 상기 집전장치 모듈(410)이 집전한 AC 전류를 DC 전류로 변환하여 구동모터(100) 및 회생제동 처리부(200)로 공급한다. 이때, 상기 레귤레이터 제어기(430)는 구동모터(100)의 구동상태 또는 상기 회생제동 처리부(100)의 에너지 저장 상태에 따라 MCU(500)의 제어로 상기 레귤레이터(420)에서 변환된 전류의 공급을 제어한다.
다음으로 상기 회생제동 처리부(200)는 DC-DC 컨버터(210)와, 에너지 저장부(220)와, 재생 제어기(230)를 포함한다. 이때, 상기 DC-DC 컨버터(210)는 구동모터(100)로부터 회생되는 에너지를 승압 및 감압시켜 출력하며, 상기 에너지 저장부(220)는 상기 DC-DC 컨버터(210)에서 승압 및 감압된 회생제동 에너지 및 비접촉 자기 유도 처리부(400)에서 공급되는 잉여 에너지 중 적어도 하나 이상을 저장한다. 그리고 상기 재생 제어기(230)는 배터리(310)의 충전상태에 따라 MCU(500)의 제어로 상기 에너지 저장부(220)에 저장된 에너지를 배터리 처리부(300)로 공급되도록 제어한다.
이어 상기 배터리 처리부(300)는 배터리(310)와, BMS(Battery Management System)(320)를 포함한다. 이때, 상기 배터리(310)는 상기 회생제동 처리부(200)에서 입력되는 에너지를 충전하고, 충전된 에너지를 방전하여 구동모터(100)에 구동을 위한 전원으로 공급한다. 그리고 상기 BMS(320)는 MCU(500)의 제어로 상기 재생 제어기(230)와 통신을 하여 에너지 저장부(220)로부터 공급되는 에너지를 상기 배터리(310)에 적합하게 공급되도록 하여 배터리(310)를 충전시키고, 배터리(310)의 SOC(State Of Charge)를 체크하여 배터리 충/방전 동작을 제어한다.
참고로 종래에 회생제동에 관한 기술은 회생제동 에너지가 바로 배터리로 인입되는 시스템이 사용되고 있었고, 또한 회생 제동 외에 다른 전력원을 사용하여 배터리(310)로 충전되는 시스템은 종래에 없었던 시스템이다.
따라서 본 발명과 같이 회생제동 처리부(200)를 통해 구동모터(100)에서 배터리 처리부(300)로 직접 들어오는 에너지를 제어하여 배터리(310)로 들어오는 과충전 전류(overcharge current)를 해소하여 시스템의 안전성을 제공함과 함께, 회생제동 처리부(200) 및 자기유도 처리부(400)의 구성으로 버려지는 잉여 에너지를 하나의 에너지 저장부(220)로 통합하여 저장함으로써, 효율적으로 확보할 수 있게된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 전기
자동차의 양방향 회생제동 제어 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2와 같이, 양방향 회생제동 제어 시스템은 구동모터(1100)와, 회생제동 처리부(1200)와, 배터리 처리부(1300)와, 자기유도 처리부(1400)와, MCU(Motor Controller Unit)(1500)로 구성된다.
상기 배터리 처리부(1300)는 에너지를 저장하기 위한 배터리(1310)를 포함하고, 외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 필요에 따라 충전된 에너지를 방전하여 구동모터(1100)를 구동시키는 전원을 공급한다.
상기 회생제동 처리부(1200)는 상기 구동모터(1100)에서 나오는 회생제동 에너지를 저장하고, 배터리의 충전상태를 기반으로 저장된 회생제동 에너지를 상기 배터리 처리부(1300) 내의 배터리(1310)로 공급하여 배터리(1310)를 충전시킨다.
상기 비접촉 자기유도 처리부(1400)는 급전 선로(1600)로부터 자기장을 통한 비접촉 방식으로 집전하여 공급받은 에너지를 이용하여 상기 구동모터(1100)를 구동하고, 상기 구동모터(1100)를 구동하고 남은 잉여 에너지를 상기 배터리 처리부(1300) 내의 배터리(1310)로 공급하여 배터리(1310)를 충전한다.
상기 MCU(1500)는 상기 비접촉 자기유도 처리부(1400) 또는 배터리 처리부(1300)에서 입력되는 구동모터(1100)의 제어신호를 통해 구동모터(1100)의 구동신호를 출력한다.
상기 구동모터(1100)는 상기 MCU(1500)에서 출력되는 구동신호를 입력으로 상기 비접촉 자기유도 처리부(1400) 및 배터리 처리부(1300) 중 적어도 하나 이상으로부터 공급되는 전원으로 구동된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 비접촉 자기 유도 충전 방식을 갖는 전기자동차의 양방향 회생제동 제어 시스템의 각 구성요소를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 회생제동 처리부(1200)는 DC-DC 컨버터(1210)와, 에너지 저장부(1220)와, 재생 제어기(1230)를 포함한다. 이때, 상기 DC-DC 컨버터(1210)는 구동모터(1100)로부터 회생되는 에너지를 승압 및 감압시켜 출력하며, 상기 에너지 저장부(1220)는 상기 DC-DC 컨버터(1210)에서 승압 및 감압된 회생제동 에너지를 저장한다. 그리고 상기 재생 제어기(1230)는 배터리(1310)의 충전상태에 따라 MCU(1500)의 제어로 상기 에너지 저장부(1220)에 저장된 에너지를 배터리 처리부(1300)로 공급되도록 제어한다.
다음으로 상기 비접촉 자기 유도 처리부(1400)는 집전장치 모듈(pick-up module)(1410)과, 레귤레이터(1420)와, 레귤레이터 제어기(1430)를 포함한다. 이때, 상기 집전장치 모듈(1410)은 급전 선로(1600)로부터 자기장의 형태로 공급되는 AC 전류를 입력받아 집전하여 구동모터(1100)의 구동에 필요한 에너지를 공급받는다. 그리고 상기 레귤레이터(1420)는 상기 집전장치 모듈(1410)이 집전한 AC 전류를 DC 전류로 변환하여 구동모터(1100) 및 배터리 처리부(1300)로 공급한다. 이때, 상기 레귤레이터 제어기(1430)는 구동모터(1100)의 구동상태에 따라 MCU(1500)의 제어로 상기 레귤레이터(1420)에서 변환된 전류의 공급을 제어한다.
이어 상기 배터리 처리부(1300)는 배터리(1310)와, BMS(Battery Management System)(1320)를 포함한다. 이때, 상기 배터리(1310)는 외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 충전된 에너지를 방전하여 구동모터(1100)에 구동을 위한 전원으로 공급한다. 그리고 상기 BMS(1320)는 MCU(1500)의 제어로 상기 레귤레이터 제어기(1430)와 통신을 하여 레귤레이터(1420)로부터 공급되는 에너지를 상기 배터리(1310)에 적합하게 공급되도록 하여 배터리(1310)를 충전시키고, 배터리(1310)의 SOC(State Of Charge)를 체크하여 배터리 충/방전 동작을 제어한다.
참고로 종래에 회생제동에 관한 기술은 회생제동 에너지가 바로 배터리로 인입되는 시스템이 사용되고 있었고, 또한 에너지가 회생제동 처리부(1200)와 자기유도 처리부(1400) 양쪽에서 배터리(1310)로 충전되는 시스템은 종래에 없었던 시스템이다.
따라서 본 발명과 같이 회생제동 처리부(1200)를 통해 구동모터(1100)에서 배터리 처리부(1300)로 직접 들어오는 에너지를 제어하여 배터리(1310)로 들어오는 과충전 전류(overcharge current)를 해소하여 시스템의 안전성을 제공함과 함께, 회생제동 처리부(1200) 및 자기유도 처리부(1400)의 구성으로 버려지는 잉여 에너지를 효율적으로 확보할 수 있게 된다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 필요에 따라 충전된 에너지를 방전하여 구동모터를 구동시키는 전원을 공급하는 배터리 처리부와,
    공급받은 에너지를 통해 상기 구동모터를 구동하고, 상기 구동모터를 구동하고 남은 잉여 에너지를 출력하는 공급 에너지 처리부와,
    구동모터에서 나오는 회생제동 에너지 및 상기 공급 에너지 처리부에서 출력되는 잉여 에너지를 저장하고, 배터리의 충전상태를 기반으로 저장된 회생제동 에너지를 상기 배터리 처리부로 공급하여 배터리를 충전시키는 회생제동 처리부와,
    상기 공급 에너지 처리부 또는 배터리 처리부에서 입력되는 구동모터의 제어신호를 통해 구동모터의 구동신호를 출력하는 MCU(Motor Controller Unit)와,
    상기 MCU에서 출력되는 구동신호를 입력으로 상기 배터리 처리부로부터 공급되는 전원으로 구동되어 회생제동 에너지를 출력하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회생제동 처리부는
    구동모터로부터 회생되는 에너지를 승압 및 감압시키는 DC-DC 컨버터와,
    상기 승압 및 감압된 회생제동 에너지 및 공급 에너지 처리부에서 공급되는 잉여 에너지 중 적어도 하나 이상을 저장하는 에너지 저장부와,
    상기 배터리의 충전상태에 따라 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 배터리 처리부로 공급되도록 제어하는 재생 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 공급 에너지 처리부는
    급전 선로로부터 자기장을 통한 비접촉 방식으로 집전하여 에너지를 공급받는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 공급 에너지 처리부는
    급전 선로로부터 자기장의 형태로 공급되는 AC 전류를 입력받아 집전하는 집전장치 모듈(pick-up module)과,
    상기 집전한 AC 전류를 DC 전류로 변환하여 구동모터 및 회생제동 처리부 중 적어도 하나 이상으로 공급하는 레귤레이터와,
    상기 레귤레이터에서 변환된 전류의 공급을 구동모터의 구동상태 및 회생제동 처리부의 에너지 저장 상태에 기반하여 제어하는 레귤레이터 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 처리부는
    회생제동 처리부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 충전된 에너지를 방전하여 구동모터의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리와,
    상기 회생제동 처리부와 통신을 하여 회생제동 처리부로부터 공급되는 에너지를 배터리에 적합하게 공급되도록 하여 배터리를 충전시키고, 배터리의 SOC(State Of Charge)를 체크하여 배터리 충/방전 동작을 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어 시스템.
  6. 외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 필요에 따라 충전된 에너지를 방전하여 구동모터를 구동시키는 전원을 공급하는 배터리 처리부와,
    구동모터에서 나오는 회생제동 에너지를 저장하고, 배터리의 충전상태를 기반으로 저장된 회생제동 에너지를 상기 배터리 처리부로 공급하여 배터리를 충전시키는 회생제동 처리부와,
    공급받은 에너지를 이용하여 상기 구동모터를 구동하고, 상기 구동모터를 구동하고 남은 잉여 에너지를 상기 배터리 처리부로 공급하여 배터리를 충전하는 공급 에너지 처리부와,
    상기 공급 에너지 처리부 또는 배터리 처리부에서 입력되는 구동모터의 제어신호를 통해 구동모터의 구동신호를 출력하는 MCU(Motor Controller Unit)와,
    상기 MCU에서 출력되는 구동신호를 입력으로 상기 공급 에너지 처리부 및 배터리 처리부 중 적어도 하나 이상으로부터 공급되는 전원으로 구동되어 회생제동 에너지를 출력하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 회생제동 처리부는
    구동모터로부터 회생되는 에너지를 승압 및 감압시키는 DC-DC 컨버터와,
    상기 승압 및 감압된 회생제동 에너지를 저장하는 에너지 저장부와,
    상기 배터리의 충전상태에 따라 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 배터리 처리부로 공급되도록 제어하는 재생 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 비접촉 자기 유도 처리부는
    급전 선로로부터 자기장의 형태로 공급되는 AC 전류를 입력받아 집전하는 집전장치 모듈(pick-up module)과,
    상기 집전한 AC 전류를 DC 전류로 변환하여 구동모터 및 배터리 처리부로 공급하는 레귤레이터와,
    상기 레귤레이터에서 변환된 전류의 공급을 구동모터의 구동상태에 기반하여 제어하는 레귤레이터 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 배터리 처리부는
    외부에서 입력되는 에너지를 충전하고, 충전된 에너지를 방전하여 구동모터의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리와,
    상기 공급 에너지 처리부와 통신을 하여 공급 에너지 처리부로부터 공급되는 에너지를 배터리에 적합하게 공급되도록 하여 배터리를 충전시키고, 배터리의 SOC(State Of Charge)를 체크하여 배터리 충/방전 동작을 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어 시스템.
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