WO2019107598A1 - 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치 - Google Patents

친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치 Download PDF

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김명준
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(주)엠텍정보기술
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Definitions

  • the present invention relates to a hybrid power pack power conversion apparatus applicable to an environmentally friendly vehicle, and more particularly, to a hybrid power pack power conversion apparatus applicable to an environmentally friendly vehicle capable of easily charging a vehicle battery of an electric vehicle using a hybrid fuel cell, Power pack power conversion apparatus.
  • Electric vehicles such as plug-in-hybrid electric vehicles (PHEVs) have recently become an issue because they have advantages such as low energy consumption and low air pollution .
  • Electric vehicles play an important role in addressing environmental pollution and energy conservation, especially in the paradigm of smart grid.
  • the owner of the electric car can use the charging system such as Korean Patent Registration No. 10-1193603 to charge his car at the taxi stand, parking lot, public telephone booth, can do.
  • electric vehicle owners can charge their cars at air stations such as gas stations.
  • the present invention provides a hybrid power pack power conversion apparatus that can be applied to an environmentally friendly vehicle in which an operator can carry and easily charge an electric vehicle because the hybrid fuel cell is used because the volume is relatively small It has its purpose.
  • a hybrid power pack power conversion apparatus applicable to an environmentally friendly vehicle, including: a housing carried by a worker; and a fuel cell stack mounted on the housing, A fuel cell unit provided with a fuel supply unit for supplying hydrogen fuel and oxygen to the fuel cell unit, and a fuel cell unit provided in the housing, the supplementary battery being supplied with electricity from the fuel cell unit, And a control unit that is connected to the fuel cell unit or the auxiliary battery to supply electricity from the fuel cell unit or the auxiliary battery to the vehicle battery so as to be connected to the electric vehicle for charging the vehicle battery of the electric vehicle,
  • said fuel cell unit or said auxiliary battery A rapid charging section for converting the voltage of the electricity supplied to the vehicle battery into a setting voltage suitable for charging the vehicle battery
  • a hybrid power pack power conversion apparatus applicable to an environmentally friendly vehicle can select one of the first to fifth operation modes in order to control the operation of the fuel cell unit, the auxiliary battery or the quick charger
  • the first mode is selected by the mode selection unit and the supply of electricity from the auxiliary battery to the rapid charging unit is interrupted while the electricity is supplied from the fuel cell unit to the rapid charging unit
  • the second operation mode is selected through the selection unit
  • the supply of electricity from the auxiliary battery to the rapid charging unit is interrupted, and electricity is supplied from the fuel cell unit to the rapid charging unit and the auxiliary battery
  • 3 operation mode is selected, the supply of electricity from the auxiliary battery to the rapid charging section is interrupted
  • the operation of the fuel cell unit is stopped when the fourth operation mode is selected through the mode selection unit and electricity is supplied from the auxiliary battery to the rapid charging unit
  • the fuel cell unit and the auxiliary battery are connected to the fuel cell unit, the fuel cell unit, and the fuel cell unit, And a main control unit for controlling the auxiliary battery.
  • the hybrid power pack power conversion apparatus applicable to an environmentally friendly vehicle is characterized in that when the rapid charging section is connected to the electric vehicle, the battery management unit of the electric vehicle is connected to the battery management unit of the electric vehicle, And a display unit installed in the housing for displaying information on the vehicle battery received through the communication module.
  • the hybrid power pack power conversion apparatus applicable to the environmentally friendly vehicle according to the present invention further includes a temperature sensor installed in the housing for measuring a temperature outside the housing, And controls the rapid charging unit so that electricity of a voltage higher than the set voltage is supplied to the vehicle battery of the charge transfer vehicle.
  • the hybrid power pack power conversion apparatus applicable to the eco-friendly vehicle further includes a discharge measuring unit installed in the rapid charging unit and measuring the discharge amount of the rapid charging unit, Wherein the control unit calculates the amount of charge of the vehicle battery after connection of the quick charge unit to the electric vehicle through the information of the vehicle battery and receives the discharge amount information of the quick charge unit after connection of the quick charge unit to the electric vehicle from the discharge measurement unit, If the difference between the charge amount of the vehicle battery and the discharge amount of the quick charge part is equal to or greater than a predetermined difference value, it is determined that an abnormality has occurred in the charge operation of the vehicle battery and a warning message may be displayed through the display part.
  • the hybrid power pack power conversion apparatus applicable to the eco-friendly vehicle according to the present invention generates electricity using a hybrid fuel cell, and thus has a relatively small volume, which is advantageous in that an operator can carry and easily charge an electric vehicle.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state of use of a hybrid power pack power conversion apparatus applicable to an environmentally friendly vehicle according to the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a hybrid power pack power conversion apparatus applicable to the environmentally friendly vehicle of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a block diagram of a hybrid power pack power conversion apparatus applicable to an environmentally friendly vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • FIG. 1 and 2 show a hybrid power pack power conversion apparatus 100 applicable to an environmentally friendly vehicle according to the present invention.
  • a hybrid power pack power conversion apparatus 100 applicable to the environmentally friendly vehicle includes a housing 105 carried by an operator, and a fuel cell stack 110 installed in the housing 105, A fuel cell unit 110 having a fuel cell unit 115 for generating electric power by an electrochemical reaction of oxygen and a fuel supply unit 120 for supplying hydrogen fuel and oxygen to the fuel cell unit 115, An auxiliary battery 13 installed in the electric vehicle 105 and charged with electric power from the fuel cell unit 110 and an auxiliary battery 13 connected to the electric vehicle 15 for charging the vehicle battery of the electric vehicle 15.
  • a rapid charging unit 210 for converting the voltage of the electricity supplied from the battery unit 110 or the auxiliary battery 13 to the vehicle battery to a setting voltage suitable for charging the vehicle battery, And a main control unit 230 for controlling the fuel cell unit 110, the auxiliary battery 130 and the quick charging unit 210 according to the operation mode selected by the mode selection unit 220.
  • the housing 105 has an internal space for the fuel cell unit 110 and the auxiliary battery 130 to be installed therein and a plurality of inflow holes for introducing external air into the side surface.
  • a handle 106 is provided on the upper surface of the housing 105 so that the user can grasp and transport the same easily.
  • the display unit 240 may be a display device such as an LCD or a touch screen.
  • the fuel cell unit of the fuel cell unit 115 includes a cathode, an anode, and an electrolyte membrane between the cathode and the anode.
  • the fuel cell unit 115 is connected to the anode of the fuel cell And is configured in the form of a plurality of stacked stacks.
  • each fuel cell stack stacked on the stack hydrogen or oxygen is supplied to each electrode including a surface flow path of the bipolar plate and connected to a flow path for recovery.
  • the fuel cell unit 115 configured as described above is a fuel cell that generates electricity using a conventionally-used fuel cell stack, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the fuel cell unit 115 includes a plurality of power lines 112 for transmitting the generated electricity to the rapid charging unit 210 and the auxiliary battery 130.
  • One of the power lines 112 is installed between the fuel cell unit 115 and the rapid charging unit 210 and the other of the power lines 112 is installed between the fuel cell unit 115 and the auxiliary battery 130 do.
  • the plurality of power lines 112 may be connected to the rapid charging unit 210 and the auxiliary battery 130 through a battery control module 140 to be described later.
  • the power line 112 is provided with a first current sensor 113 for measuring an electric current transmitted to an external load and a relay for supplying or blocking power to an external load.
  • a heat radiating fan 111 is installed at one side of the stack of the fuel cell unit 115 to forcibly circulate the outside air between the stacked fuel cell cells to dissipate heat.
  • the fuel supply unit 120 includes a hydrogen supply unit 121 for supplying hydrogen to the fuel cell unit 115 and an oxygen supply unit 122 for supplying oxygen to the fuel cell unit 115.
  • the hydrogen supply unit 121 includes a hydrogen tank (not shown) filled with a large amount of hydrogen and connected to the fuel cell unit 115 by a hydrogen supply pipe 123, A first solenoid valve 124 that opens and closes the internal flow path of the fuel cell unit 123 and a first pressure sensor 125 installed in the hydrogen supply pipe 123 to measure the pressure of hydrogen supplied from the hydrogen tank to the fuel cell unit 110, And a blower 126 installed in the hydrogen supply pipe 123 and forcibly blowing air to the fuel cell unit 110 supplied from the hydrogen tank.
  • the first solenoid valve 124, the first pressure sensor 125 and the blower 126 are connected to the auxiliary battery 13 or the fuel cell unit 115 so as to supply the power from the auxiliary battery 13 or the fuel cell unit 115 .
  • the hydrogen tank may be connected to a hydrogen supply terminal provided on the outer surface of the housing 105, but not limited thereto.
  • the hydrogen supply terminal is not shown in the drawing, but is connected to the hydrogen supply pipe 123.
  • the oxygen supply unit 122 is connected to the fuel cell unit 110 by an oxygen supply pipe 127 and includes an oxygen tank (not shown) filled with a large amount of oxygen and an oxygen supply pipe 127 And a second solenoid valve 128 that opens and closes the internal flow path of the second solenoid valve 128.
  • the second solenoid valve 128 is connected to the auxiliary battery 13 and the fuel cell unit 115 and operates by receiving power from the auxiliary battery 130 or the fuel cell unit 115.
  • the oxygen supply unit 122 may have a blower installed in the oxygen supply pipe 127 to inject oxygen-containing ambient air into the oxygen supply pipe 127 instead of the oxygen tank.
  • the oxygen tank may be installed inside the housing 105, but it may be connected to an oxygen supply terminal provided on the outer surface of the housing 105. At this time, the oxygen supply terminal is not shown in the drawing, but is connected to the oxygen supply pipe 127.
  • the fuel cell unit 110 further includes a battery control module for controlling operations of the fuel cell unit 115 and the fuel supply unit 120 according to a control signal received from the main control unit 230.
  • the control module 140 is connected to the fuel cell unit 115, the fuel supply unit 120 and the auxiliary battery 130 and includes a sensor module 141, a power supply unit 142, a sub communication unit 144, (145) and a sub-control unit (146).
  • the sensor module 141 includes a second current measurement sensor for measuring the electric current generated from the fuel cell unit 115, a second current measurement sensor for measuring the voltage of the electricity generated in the fuel cell unit 115, And a temperature sensor (301) installed in the fuel cell unit (115) and measuring the temperature of the fuel cell unit (110). Data measured through the sensor module 141 is displayed externally through the display unit 240.
  • the power supply unit 142 transfers the electricity generated from the fuel cell unit 115 to the fuel supply unit 120 and transforms the electricity generated from the fuel cell unit 115 to a voltage suitable for the fuel supply unit 120. It is preferable that the power supply unit 142 transforms electricity to 12V to 13V.
  • the sub communication unit 144 transmits the measured data from the sensor module 141 and the operation information on the heat dissipation fan 111 or various relays to the display unit 240 or the operator's terminal, The start signal, and the stop signal, and transmits the start signal and the stop signal to the sub control unit 146.
  • a mobile communication terminal such as a smart phone may be applied to the operator's terminal.
  • the sub power conversion unit 145 transfers the electricity generated from the fuel cell unit 115 to the rapid charging unit 210 and the auxiliary battery 130 through the power line 112, And transforms the electricity into a voltage suitable for the rapid charging section 210 and the auxiliary battery 130. [ It is preferable that the sub power converter 145 transforms electricity to 48V.
  • the sub control unit 146 controls the fuel cell unit 115, the fuel supply unit 120 and the auxiliary battery 130 according to the operation signal transmitted through the main control unit 230.
  • the auxiliary battery 130 is connected to the fuel cell unit 110 through the control module 140 and is charged by the power generated from the fuel cell unit 115. Meanwhile, the auxiliary battery 130 is provided with a charged amount detecting sensor (not shown) for detecting the charged amount of the auxiliary battery 130. The charging amount data of the auxiliary battery 130 measured through the charging amount detecting sensor is transmitted to the sub control unit 146 or the display unit 240. The display unit 240 displays the charging amount data of the received auxiliary battery 130 do. On the other hand, the auxiliary battery 130 always supplies power to the fuel supply unit 120 or supplies power to the rapid charging unit 210 when the fuel cell unit 115 is initially activated. The detailed description will be omitted.
  • the rapid charging unit 210 is electrically connected to the fuel cell unit 115 and the auxiliary battery 130 so that electricity can be supplied from the fuel cell unit 115 or the auxiliary battery 130.
  • the rapid charging unit 210 has a charging cable 211 so as to be connected to the charging terminal of the electric vehicle 15.
  • the end of the charging cable 211 is formed as a car demo type or a DC combo type so as to be connected to the charging terminal of the electric car 15.
  • the rapid charging unit 210 converts the battery supplied from the fuel cell unit 115 or the auxiliary battery 130 into a set voltage suitable for rapid charging of the vehicle battery of the electric vehicle 15 and supplies the set voltage to the electric vehicle 15). At this time, it is preferable that the set voltage is DC 400V.
  • the mode selection unit 220 is provided with a plurality of mode selection buttons so that the operator can select one of the first to fifth operation modes according to the states of the fuel cell unit 115 and the auxiliary battery 130. [ The mode selection unit 220 transmits an operation signal for the operation mode inputted by the operator by operating the mode selection button to the main control unit 230. [
  • the mode selection unit 220 may be a mobile terminal such as a smart phone as shown in the figure. At this time, the mode selection unit 220 may receive data provided from the sensor module 141 of the control module 140, and may receive operation information on the heat dissipation fan 111 or various relays.
  • the operator can select the first operation mode by the mode selection unit 220.
  • the second operation mode can be selected by the mode selection unit 220 and the mode selection unit 220 can select the third operation mode when the charging operation of the electric vehicle 15 is not proceeded.
  • the operator can select the fourth operation mode in the mode selection unit 220 when an abnormality occurs in the fuel supply unit 120 of the fuel cell unit 115 or when the auxiliary battery 130 is in a buffered state, ,
  • the mode selection unit 220 can select the fifth operation mode.
  • the main control unit 230 transmits an operation signal to the control module so that the fuel cell unit 115 and the auxiliary battery 130 operate according to the operation mode selected by the mode selection unit 220.
  • the main control unit 230 stops the supply of electricity from the auxiliary battery 13 to the rapid charging unit 210, The controller 210 transmits an operation signal to the control module so that electricity is supplied only to the quick charger 210.
  • the main control unit 230 stops supplying electricity to the rapid charging unit 210 from the auxiliary battery 13, 110 and the auxiliary battery 130.
  • the third operation mode is selected through the mode selection unit 220, the auxiliary battery 130 and the auxiliary battery 130 are turned on, The power supply from the fuel cell unit 130 to the rapid charging unit 210 is interrupted while an operation signal is transmitted from the fuel cell unit 110 to the auxiliary battery 130 to supply electricity to the control module.
  • the main controller 230 stops operation of the fuel cell unit 110 when the fourth operation mode is selected through the mode selection unit 220 and stops the operation of the rapid charging unit 210 And the power supply from the fuel cell unit 110 to the auxiliary battery 13 is selected when the fifth operation mode is selected through the mode selection unit 220 , And transmits an operation signal to the control module so that electricity is supplied from the fuel cell unit (110) and the auxiliary battery (13) to the rapid charging unit (210).
  • the main control unit 230 transmits an operation signal to the control module so that the fuel cell unit 110 and the auxiliary battery 130 are operated according to the operation mode selected by the mode selection unit 220, It is possible to select an operation mode suitable for charging the electric vehicle 15 through the states of the battery 130 and the fuel cell unit 110 so that the charging operation of the electric vehicle 15 can be performed more efficiently.
  • the hybrid power pack power conversion apparatus 100 applicable to the eco-friendly vehicle further includes a communication module 250.
  • the communication module 250 is connected to the battery management unit of the electric vehicle 15 that manages the vehicle battery when the rapid charging unit 210 is connected to the electric vehicle 15, And receives the information of the vehicle battery.
  • the communication module 250 is connected to the charging cable 211 so that the charging cable 211 can be connected to the battery management unit of the electric vehicle 15 when the charging cable 211 is coupled to the charging terminal of the electric vehicle 15, And displays the status information of the battery for the vehicle received from the battery management unit of the electric vehicle 15 to the operator through the display unit 240.
  • a battery management system (BMS) for managing a vehicle battery is applied to the battery management unit installed in the electric vehicle.
  • BMS battery management system
  • the hybrid power pack power conversion apparatus 100 applicable to an environmentally friendly vehicle constructed as described above generates electricity using a hybrid fuel cell, and thus has a relatively small volume, which allows an operator to easily carry the electric vehicle .
  • a hybrid power pack power conversion apparatus 300 applicable to an environmentally friendly vehicle according to another embodiment of the present invention is shown.
  • a hybrid power pack power conversion apparatus 300 applicable to the environmentally friendly vehicle includes a temperature sensor 301 installed in the housing 105 for measuring a temperature outside the housing 105, 210) for measuring the discharge amount of the rapid charging part (210).
  • the discharge measuring unit 302 measures the amount of electric power supplied from the rapid charging unit 210 to the vehicle battery of the electric vehicle through the charging cable 211.
  • the discharge measuring unit 302 may be a conventional power measuring unit so that the battery or the power supply unit can measure the discharge amount, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the main controller 230 controls the rapid charging unit 210 (or 210) so that electricity of a voltage higher than the set voltage is supplied to the vehicle battery of the charge- ).
  • the reference temperature is preferably 0 ° C to 2 ° C.
  • the main controller 230 discharges easily in a low temperature environment such as in winter. Based on the data measured through the temperature sensor 301, the main controller 230 generates a voltage It is possible to improve the charging efficiency of the vehicle battery by controlling the rapid charging unit 210 so that the electricity of the vehicle is supplied to the vehicle battery.
  • the main control unit 230 can determine whether there is an abnormality in the charging operation of the vehicle battery based on the data supplied from the discharge measuring unit 302. [ The main control unit 230 calculates a charged amount of the vehicle battery after connection of the rapid charging unit 210 to the electric vehicle through the information of the vehicle battery received through the communication module 250, To the electric vehicle, the discharge amount information of the rapid charging unit 210 after the connection of the rapid charging unit 210. At this time, if the difference between the charging amount of the vehicle battery and the discharging amount of the quick charging part 210 is equal to or greater than a predetermined difference value, the main control part 230 determines that an abnormality has occurred in the charging operation of the vehicle battery, 240 to display a warning message.
  • the operator checks the connection state of the charging cable 211 or the charging system of the electric vehicle to determine whether or not there is a failure.
  • the main control unit 230 can easily determine whether there is a failure by using the difference between the amount of charge of the in-vehicle battery and the amount of discharge of the rapid charging unit 210.

Abstract

본 발명은 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치에 관한 것으로서, 작업자에 의해 운반되는 하우징과, 상기 하우징에 설치되는 것으로서, 연료전지 셀이 적층되어 수소 연료와 산소의 전기화학적 반응으로 전력을 생성하는 연료전지부와, 상기 연료전지부에 수소 연료 및 산소를 공급하는 연료공급부가 마련된 연료전지 유닛과, 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛으로부터 전기를 공급받아 충전되는 보조 배터리와, 전기차의 차량용 배터리를 충전시키기 위해 상기 전기차에 접속될 수 있도록 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛 또는 보조 배터리에 연결되어 상기 연료전지 유닛 또는 보조 배터리로부터 상기 차량용 배터리로 전기를 공급하되, 상기 연료전지 유닛 또는 보조 배터리에서 상기 차량용 배터리로 공급되는 전기의 전압을 상기 차량용 배터리의 충전에 적합한 설정 전압으로 변환시키는 급속충전부를 구비한다. 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치는 하이브리드 연료전지를 이용하여 전기를 발생하므로 부피가 비교적 작아 작업자가 운반하여 용이하게 전기차를 충전할 수 있는 장점이 있다.

Description

친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치
본 발명은 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작업자가 용이하게 운반가능하며, 하이브리드 연료전지를 이용하여 전기차의 차량용 배터리를 충전할 수 있는 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치에 관한 것이다.
플러그-인-하이브리드 전기 자동차(PHEV, plug-in-hybrid electric vehicle)와 같은 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)는 낮은 에너지 소비 및 낮은 공기 오염 등과 같은 장점을 가지고 있기 때문에, 최근에 이슈가 되어왔다. 전기 자동차는 특히 스마트 그리드(smart grid)의 파라다임(paradigm)에서 환경 오염과 에너지 절약을 해결하는 데 중요한 역할을 한다.
전기 자동차의 특성 때문에, 전기 자동차 소유자는한국 등록특허공보 제10-1193603호와 같은 충전시스템을 이용하여 택시 승차장, 주차장, 공중전화 부스(booth), 차도, 또는 집의 차고에서 자신의 자동차를 충전할 수 있다. 또한, 전기 자동차 소유자는 주유소와 같은 공중 충전소에서도 자신의 자동차를 충전할 수 있다.
그러나, 전기 자동차의 경우, 충전장치가 차도나 차고 등 건축물에 고정되어 있으므로 충전소에서부터 멀리 떨어진 곳에서 배터리가 모두 방전되면 전기 자동차의 충전에 어려움이 있다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 하이브리드 연료전지를 이용하므로 부피가 비교적 작아 작업자가 운반하여 용이하게 전기차를 충전할 수 있는 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치는 작업자에 의해 운반되는 하우징과, 상기 하우징에 설치되는 것으로서, 연료전지 셀이 적층되어 수소 연료와 산소의 전기화학적 반응으로 전력을 생성하는 연료전지부와, 상기 연료전지부에 수소 연료 및 산소를 공급하는 연료공급부가 마련된 연료전지 유닛과, 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛으로부터 전기를 공급받아 충전되는 보조 배터리와, 전기차의 차량용 배터리를 충전시키기 위해 상기 전기차에 접속될 수 있도록 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛 또는 보조 배터리에 연결되어 상기 연료전지 유닛 또는 보조 배터리로부터 상기 차량용 배터리로 전기를 공급하되, 상기 연료전지 유닛 또는 보조 배터리에서 상기 차량용 배터리로 공급되는 전기의 전압을 상기 차량용 배터리의 충전에 적합한 설정 전압으로 변환시키는 급속충전부를 구비
한편, 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치는 상기 연료전지 유닛, 보조 배터리 또는 급속충전부의 작동을 제어하기 위해 작업자가 제1 내지 제5작동모드 중 어느 한 작동모드를 선택할 수 있는 모드선택부와, 상기 모드선택부를 통해 상기 제1작동모드가 선택시 상기 보조 배터리에서 상기 급속충전부로의 전기 공급은 차단하되, 상기 연료전지 유닛에서 상기 급속충전부로만 전기를 공급하고, 상기 모드선택부를 통해 상기 제2작동모드가 선택시 상기 보조 배터리에서 상기 급속충전부로의 전기 공급은 차단하되, 상기 연료전지 유닛에서 상기 급속충전부 및 보조배터리로 전기를 공급하고, 상기 모드선택부를 통해 상기 제3작동모드가 선택시 상기 보조 배터리에서 상기 급속충전부로의 전기 공급은 차단하되, 상기 연료전지 유닛에서 상기 보조배터리로만 전기를 공급하고, 상기 모드선택부를 통해 상기 제4작동모드가 선택시 상기 연료전지 유닛의 작동을 정지시키되, 상기 보조배터리에서 상기 급속충전부로 전기를 공급하고, 상기 모드선택부를 통해 상기 제5작동모드가 선택시 상기 연료전지 유닛에서 상기 보조 배터리로의 전기 공급을 차단하되, 상기 연료전지 유닛 및 보조 배터리에서 상기 급속충전부로 전기가 공급되도록 상기 연료전지 유닛, 보조 배터리를 제어하는 메인 제어부를 더 구비할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치는 상기 급속충전부가 상기 전기차에 연결시 상기 차량용 배터리를 관리하는 전기차의 배터리 관리유닛에 접속하여 상기 전기차의 배터리 관리유닛으로부터 상기 차량용 배터리의 정보를 수신하는 통신모듈과, 상기 하우징에 설치되며, 상기 통신모듈을 통해 수신된 상기 차량용 배터리의 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 구비할 수도 있다.
그리고, 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치는 상기 하우징에 설치되어 상기 하우징 외부의 온도를 측정하는 온도센서를 더 구비하고, 상기 메인 제어부는 상기 온도센서를 통해 측정된 온도가 기설정된 기준 온도 이하일 경우, 상기 설정 전압보다 높은 전압의 전기가 상기 전가차의 차량용 배터리에 공급되도록 상기 급속충전부를 제어한다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치는 상기 급속충전부에 설치되어 상기 급속충전부의 방전량을 측정하는 방전 측정부를 더 구비하고, 상기 메인 제어부는 상기 통신모듈을 통해 수신된 상기 차량용 배터리의 정보를 통해 상기 전기차에 상기 급속충전부의 연결 이후 상기 차량용 배터리의 충전량을 산출하고, 상기 방전 측정부로부터 상기 전기차에 상기 급속충전부의 연결 이후 상기 급속충전부의 방전량 정보를 제공받되, 상기 차량용 배터리의 충전량과 상기 급속충전부의 방전량의 차이가 기설정된 차이 값 이상이면 상기 차량용 배터리의 충전 작업에 이상이 발생된 것으로 판단하여 상기 디스플레이부를 통해 경고 메시지를 표시할 수도 있다.
본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치는 하이브리드 연료전지를 이용하여 전기를 발생하므로 부피가 비교적 작아 작업자가 운반하여 용이하게 전기차를 충전할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치에 대한 사용 상태를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치에 대한 블록도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치에 대한 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치(100)는 작업자에 의해 운반되는 하우징(105)과, 상기 하우징(105)에 설치되는 것으로서, 연료전지 셀이 적층되어 수소 연료와 산소의 전기화학적 반응으로 전력을 생성하는 연료전지부(115)와, 상기 연료전지부(115)에 수소 연료 및 산소를 공급하는 연료공급부(120)가 마련된 연료전지 유닛(110)과, 상기 하우징(105)에 설치되며, 상기 연료전지 유닛(110)으로부터 전기를 공급받아 충전되는 보조배터리(13)와, 전기차(15)의 차량용 배터리를 충전시키기 위해 상기 전기차(15)에 접속될 수 있도록 상기 하우징(105)에 설치되며, 상기 연료전지 유닛(110) 또는 보조배터리(13)에 연결되어 상기 연료전지 유닛(110) 또는 보조배터리(13)로부터 상기 차량용 배터리로 전기를 공급하되, 상기 연료전지 유닛(110) 또는 보조배터리(13)에서 상기 차량용 배터리로 공급되는 전기의 전압을 상기 차량용 배터리의 충전에 적합한 설정 전압으로 변환시키는 급속충전부(210)와, 작업자가 작동모드를 선택하기 위한 모드선택부(220)와, 모드선택부(220)에 의해 선택된 작동모드에 따라 연료전지 유닛(110), 보조배터리(130) 및 급속충전부(210)를 제어하는 메인 제어부(230)를 구비한다.
상기 하우징(105)은 내부에 연료전지 유닛(110) 및 보조배터리(130)가 설치될 수 있도록 내부공간이 마련되며, 측면에는 외부공기가 유입될 수 있도록 다수의 유입공이 형성되어 있다. 또한, 하우징(105)은 상면에 사용자가 파지하여 용이하게 운반할 수 있도록 손잡이(106)가 마련되어 있다.
한편, 하우징(105) 외측면에는 정보를 표시하기 위한 디스플레이부(240)가 마련되어 있다. 상기 디스플레이부(240)는 LCD 또는 터치스크린과 같은 디스플레이 장치가 적용된다.
상기 연료전지부(115)의 연료전지 셀은 캐소드(cathode), 애노드(anode) 및 캐소드와 애노드 사이에 전해질막을 구비한다. 연료전지 셀의 캐소드에 산소를 포함한 공기가 공급되고, 애노드에 수소 연료가 공급되면, 전해질 막을 통해 물의 전기분해와 역반응이 진행되면서 전기가 발생하는데, 연료전지부(115)는 상기 연료전지 셀이 다수개 적층된 스택(stack)의 형태로 구성된다.
상기 스택에 적층되어 있는 각 연료전지 셀에는 바이폴라플레이트의 면 유로를 포함하여 수소나 산소가 각 전극에 공급되고 회수되기 위한 유로가 연결되어 있다. 상술된 바와 같이 구성된 연료전지부(115)는 종래에 일반적으로 사용되는 연료전지 스택을 이용하여 전기를 발생시키는 연료전지이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 연료전지부(115)는 발생된 전기를 급속충전부(210) 및 보조배터리(130)로 전달하기 위해 복수의 전력선(112)이 설치되어 있다. 전력선(112)들 중 어느 하나는 연료전지부(115)와 급속충전부(210) 사이에 설치되며, 전력선(112)들 중 다른 하나는 연료전지부(115)와 보조배터리(130) 사이에 설치된다. 이때, 상기 복수의 전력선(112)은 후술되는 전지 제어모듈(140)을 통해 각각 급속충전부(210) 및 보조배터리(130)에 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전력선(112)에는 외부 부하로 전달되는 전기의 전류를 측정하기 위한 제1전류센서(113) 및 외부 부하로 전력을 공급하거나 차단할 수 있도록 릴레이가 설치되어 있다. 한편, 연료전지부(115)의 스택 일측에는 상기 스택을 방열시킬 수 있도록 외기를 스택의 연료전지 셀 사이로 강제순환시키는 방열팬(111)이 설치되어 있다.
연료공급부(120)는 연료전지부(115)에 수소를 공급하는 수소 공급부(121)와, 연료전지부(115)에 산소를 공급하는 산소 공급부(122)를 구비한다.
수소 공급부(121)는 연료전지부(115)에 수소 공급관(123)에 의해 연결되며, 다량의 수소가 충진된 수소탱크(미도시)와, 상기 수소 공급관(123)에 설치되어 상기 수소 공급관(123)의 내부유로를 개폐하는 제1솔레노이드 밸브(124)와, 수소 공급관(123)에 설치되어 수소탱크에서 연료전지 유닛(110)으로 공급되는 수소의 압력을 측정하는 제1압력센서(125)와, 수소 공급관(123)에 설치되어 수소탱크로부터 공급되는 연료전지 유닛(110)으로 강제 송풍하는 블로워(126)를 구비한다. 제1솔레노이드 밸브(124), 제1압력센서(125) 및 블로워(126)는 보조배터리(13) 또는 연료전지부(115)에 연결되어 보조배터리(13) 또는 연료전지부(115)로부터 전력을 공급받아 작동한다.
한편, 상기 수소탱크는 하우징(105) 내부에 설치될 수도 있으나, 이에 한정하는 것이 아니라, 하우징(105)의 외측면에 마련된 수소 공급단자에 연결될 수도 있다. 이때, 상기 수소 공급단자는 도면에 도시되진 않았지만, 수소 공급관(123)에 연결되어 있다.
산소 공급부(122)는 연료전지 유닛(110)에 산소 공급관(127)에 의해 연결되며, 다량의 산소가 충진된 산소탱크(미도시)와, 상기 산소 공급관(127)에 설치되어 산소 공급관(127)의 내부유로를 개폐하는 제2솔레노이드 밸브(128)를 구비한다. 상기 제2솔레노이드 밸브(128)는 보조배터리(13) 및 연료전지부(115)에 연결되어 보조배터리(130) 또는 연료전지부(115)로부터 전력을 공급받아 작동한다.
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 산소 공급부(122)는 산소탱크 대신에 산소가 포함된 외기를 상기 산소 공급관(127)으로 주입하기 위해 산소 공급관(127)에 설치된 블로워를 구비할 수도 있다.
상기 산소탱크는 하우징(105) 내부에 설치될 수도 있으나, 이에 한정하는 것이 아니라, 하우징(105)의 외측면에 마련된 산소 공급단자에 연결될 수도 있다. 이때, 상기 산소 공급단자는 도면에 도시되진 않았지만, 산소 공급관(127)에 연결되어 있다.
한편, 연료전지 유닛(110)은 메인 제어부(230)로부터 수신된 제어신호에 따라 연료전지부(115) 및 연료공급부(120)의 작동을 제어하는 전지 제어모듈을 더 구비한다.
제어모듈(140)은 연료전지부(115), 연료공급부(120) 및 보조배터리(130)에 연결되는 것으로서, 센서모듈(141), 전원부(142), 서브 통신부(144), 서브 전력변환부(145) 및 서브 제어부(146)를 구비한다.
센서모듈(141)은 도면에 도시되진 않았지만, 연료전지부(115)로부터 발생되는 전기의 전류를 측정하기 위한 제2전류측정센서, 연료전지부(115)에서 발생된 전기의 전압을 측정하기 위한 전압센서 및 연료전지부(115)에 설치되어 연료전지 유닛(110)의 온도를 측정하는 온도센서(301)를 구비한다. 센서모듈(141)을 통해 측정된 데이터는 디스플레이부(240)를 통해 외부로 표시된다.
전원부(142)는 연료전지부(115)부터 발생된 전기를 연료공급부(120)에 전달하는 것으로서, 연료전지부(115)로부터 발생된 전기를 연료공급부(120)에 적합한 전압으로 변압시킨다. 전원부(142)는 전기를 12V 내지 13V로 변압시키는 것이 바람직하다.
서브 통신부(144)는 센서모듈(141)로부터 측정된 데이터 및 방열팬(111) 또는 각종 릴레이에 대한 작동 정보를 디스플레이부(240) 또는 작업자의 단말기로 전송하고, 작업자의 단말기로부터 전송된 파워신호, 기동신호 및 정지신호를 수신하여 서브 제어부(146)에 전달한다. 이때, 작업자의 단말기는 스마트폰과 같은 이동 통신단말기가 적용될 수 있다.
서브 전력변환부(145)는 연료전지부(115)로부터 발생된 전기를 전력선(112)을 통해 급속충전부(210) 및 보조배터리(130)에 전달하는 것으로서, 연료전지부(115)로부터 발생된 전기를 급속충전부(210) 및 보조배터리(130)에 적합한 전압으로 변압시킨다. 서브 전력변환부(145)는 전기를 48V로 변압시키는 것이 바람직하다.
서브 제어부(146)는 메인 제어부(230)를 통해 전달된 작동신호에 따라 연료전지부(115), 연료공급부(120) 및 보조배터리(130)를 제어한다.
보조배터리(130)는 제어모듈(140)을 통해 연료전지 유닛(110)과 연결되어 연료전지부(115)로부터 발생된 전력에 의해 충전되는 충전지가 적용된다. 한편, 보조배터리(130)에는 보조배터리(130)의 충전량을 감지할 수 있도록 충전량 감지센서(미도시)가 설치되어 있다. 상기 충전량 감지센서를 통해 측정된 보조배터리(130)의 충전량 데이터는 서브 제어부(146) 또는 디스플레이부(240)로 전송되며, 디스플레이부(240)는 전달받은 보조배터리(130)의 충전량 데이터를 표시한다. 한편, 상시 보조배터리(130)는 연료전지부(115)가 초기 기동시 연료공급부(120)로 전력을 공급하거나 급속충전부(210)로 전력을 공급하는 것으로서, 종래에 일반적으로 사용되는 충전지가 적용되므로 상세한 설명은 생략한다.
급속충전부(210)는 연료전지부(115) 또는 보조배터리(130)로부터 전기를 공급받을 수 있도록 연료전지부(115) 및 보조배터리(130)에 전기적으로 연결되어 있다. 이때, 급속충전부(210)는 전기차(15)의 충전단자에 연결될 수 있도록 충전케이블(211)을 구비한다. 상기 충전케이블(211)의 단부는 전기차(15)의 충전단자에 연결될 수 있도록 차데모 타입 또는 DC콤보 타입으로 형성되어 있다.
상기 급속충전부(210)는 연료전지부(115) 또는 보조배터리(130)로부터 공급받은 전지를 전기차(15)의 차량용 배터리의 급속 충전에 적합한 설정전압으로 변환하여 충전케이블(211)을 통해 전기차(15)에 공급한다. 이때, 상기 설정전압은 DC 400V이 적용되는 것이 바람직하다.
모드선택부(220)는 작업자가 연료전지부(115), 보조배터리(130)의 상태에 따라 제1 내지 제5작동모드 중 어느 한 작동모드를 선택할 수 있도록 다수의 모드 선택버튼이 마련되어 있다. 모드선택부(220)는 작업자가 모드 선택버튼을 조작하여 입력한 작동모드에 대한 작동신호를 메인 제어부(230)에 전송한다.
한편, 모드선택부(220)는 도면에 도시된 바와 같이 스마트폰과 같은 이동 단말기가 적용될 수 있다. 이때, 모드선택부(220)는 제어모듈(140)의 센서모듈(141)로부터 제공되는 데이터를 수신할 수 있고, 방열팬(111) 또는 각종 릴레이에 대한 작동 정보를 제공받을 수도 있다.
작업자는 일반적인 전기차(15)의 충전상황일 경우, 모드선택부(220)에서 제1작동모드를 선택할 수 있고, 보조배터리(13)가 기설정된 충전양보다 적게 충전된 상태일 경우, 모드선택부(220)에서 제2작동모드를 선택할 수 있으며, 전기차(15)의 충전 작업을 진행하지 않은 상태일 경우, 모드선택부(220)에서 제3작동모드를 선택할 수 있다. 또한, 작업자는 연료전지부(115) 연료공급부(120)에 이상이 발생하거나 보조배터리(130)가 완충상태일 경우, 모드선택부(220)에서 제4작동모드를 선택할 수 있고, 전기차(15)의 차량용 배터리에 신속하게 충전이 요구될 경우, 모드선택부(220)에서 제5작동모드를 선택할 수 있다.
메인 제어부(230)는 모드선택부(220)에 의해 선택된 작동모드에 따라 연료전지부(115) 및 보조배터리(130)가 작동하도록 제어모듈에 작동신호를 전송한다.
상기 모드선택부(220)를 통해 상기 제1작동모드가 선택시 메인 제어부(230)는 상기 보조배터리(13)에서 상기 급속충전부(210)로의 전기 공급은 차단되되, 상기 연료전지 유닛(110)에서 상기 급속충전부(210)로만 전기가 공급되도록 제어모듈에 작동신호를 전송한다. 또한, 메인 제어부(230)는 상기 모드선택부(220)를 통해 상기 제2작동모드가 선택시 상기 보조배터리(13)에서 상기 급속충전부(210)로의 전기 공급은 차단되되, 상기 연료전지 유닛(110)에서 상기 급속충전부(210) 및 보조배터리(130)로 전기가 각각 공급되도록 제어모듈에 작동신호를 전송하고, 상기 모드선택부(220)를 통해 상기 제3작동모드가 선택시 상기 보조배터리(13)에서 상기 급속충전부(210)로의 전기 공급은 차단하되, 상기 연료전지 유닛(110)에서 상기 보조배터리(130)로만 전기가 공급되도록 제어모듈에 작동신호를 전송한다.
또한, 메인 제어부(230)는 상기 모드선택부(220)를 통해 상기 제4작동모드가 선택시 상기 연료전지 유닛(110)의 작동을 정지시키되, 상기 보조배터리(130)에서 상기 급속충전부(210)로 전기가 공급되도록 제어모듈에 작동신호를 전송하고, 상기 모드선택부(220)를 통해 상기 제5작동모드가 선택시 상기 연료전지 유닛(110)에서 상기 보조배터리(13)로의 전기 공급을 차단하되, 상기 연료전지 유닛(110) 및 보조배터리(13)에서 상기 급속충전부(210)로 전기가 공급되도록 제어모듈에 작동신호를 전송한다.
상술된 바와 같이 메인 제어부(230)는 상기 모드선택부(220)에 의해 선택된 작동모드에 따라 연료전지 유닛(110) 및 보조배터리(130)가 작동되도록 제어모듈에 작동신호를 전송하므로 작업자가 보조배터리(130) 및 연료전지 유닛(110)의 상태를 통해 전기차(15) 충전에 적합한 작동모드를 선택할 수 있어 보다 효율적으로 전기차(15)의 충전작업을 진행할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치(100)는 통신모듈(250)을 더 구비한다. 상기 통신모듈(250)은 상기 급속충전부(210)가 상기 전기차(15)에 연결시 상기 차량용 배터리를 관리하는 전기차(15)의 배터리 관리유닛에 접속하여 상기 전기차(15)의 배터리 관리유닛으로부터 상기 차량용 배터리의 정보를 수신한다. 통신모듈(250)은 도면에 도시되진 않았지만, 상기 충전케이블(211)이 전기차(15)의 충전단자에 결합시 전기차(15)의 배터리 관리유닛에 접속될 수 있도록 충전케이블(211)에 설치된 통신선을 구비하고, 상기 전기차(15)의 배터리 관리유닛으로부터 수신한 차량용 배터리의 상태 정보를 디스플레이부(240)를 통해 작업자에게 표시한다. 이때, 전기차에 설치된 배터리 관리유닛은 차량용 배터리를 관리하기 위한 BMS(Battery Management Systems)가 적용되는 것이 바람직하다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치(100)는 하이브리드 연료전지를 이용하여 전기를 발생하므로 부피가 비교적 작아 작업자가 운반하여 용이하게 전기차를 충전할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 3에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치(300)가 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 상기 친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치(300)는 상기 하우징(105)에 설치되어 상기 하우징(105) 외부의 온도를 측정하는 온도센서(301)와, 상기 급속충전부(210)에 설치되어 상기 급속충전부(210)의 방전량을 측정하는 방전 측정부(302)를 더 구비한다.
방전 측정부(302)는 충전케이블(211)을 통해 급속충전부(210)에서 전기차의 차량용 배터리로 공급되는 전력량을 측정한다. 상기 방전 측정부(302)는 배터리 또는 전력공급수단에서 방전량을 측정할 수 있도록 종래에 일반적으로 사용되는 전력량 측정 수단이 적용되므로 상세한 설명은 생략한다.
이때, 메인 제어부(230)는 상기 온도센서(301)를 통해 측정된 온도가 기설정된 기준 온도 이하일 경우, 상기 설정 전압보다 높은 전압의 전기가 상기 전가차의 차량용 배터리에 공급되도록 상기 급속충전부(210)를 제어한다. 상기 기준 온도는 0℃ ~ 2℃가 적용되는 것이 바람직하다. 차량용 배터리의 경우, 겨울철과 같이 온도가 낮은 날씨에 보다 용이하게 방전되는데, 상기 메인 제어부(230)는 온도센서(301)를 통해 측정된 데이터를 토대로 외부온도가 저온일 경우, 설정전압보다 높은 전압의 전기가 차량용 배터리에 공급되도록 급속충전부(210)를 제어하므로 차량용 배터리의 충전효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 메인 제어부(230)는 방전 측정부(302)로부터 제공받은 데이터를 토대로 차량용 배터리의 충전작업의 이상유무를 판별할 수 있다. 메인 제어부(230)는 상기 통신모듈(250)을 통해 수신된 상기 차량용 배터리의 정보를 통해 상기 전기차에 상기 급속충전부(210)의 연결 이후 상기 차량용 배터리의 충전량을 산출하고, 상기 방전 측정부(302)로부터 상기 전기차에 상기 급속충전부(210)의 연결 이후 상기 급속충전부(210)의 방전량 정보를 제공받는다. 이때, 메인 제어부(230)는 상기 차량용 배터리의 충전량과 상기 급속충전부(210)의 방전량의 차이가 기설정된 차이 값 이상이면 상기 차량용 배터리의 충전 작업에 이상이 발생된 것으로 판단하여 상기 디스플레이부(240)를 통해 경고 메시지를 표시한다.
상기 디스플레이부(240)를 통해 경고 메시지가 표시되면 작업자는 충전케이블(211)의 접속 상태나 전기차의 충전 계통 장치를 점검하여 고장유무를 판별한다. 상술된 바와 같이 상기 메인 제어부(230)는 차량용 배터리의 충전량 및 급속충전부(210)의 방전량 차이를 이용하여 고장유무를 보다 용이하게 판단할 수 있다는 장점이 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 작업자에 의해 운반되는 하우징;
    상기 하우징에 설치되는 것으로서, 연료전지 셀이 적층되어 수소 연료와 산소의 전기화학적 반응으로 전력을 생성하는 연료전지부와, 상기 연료전지부에 수소 연료 및 산소를 공급하는 연료공급부가 마련된 연료전지 유닛;
    상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛으로부터 전기를 공급받아 충전되는 보조 배터리;
    전기차의 차량용 배터리를 충전시키기 위해 상기 전기차에 접속될 수 있도록 상기 하우징에 설치되며, 상기 연료전지 유닛 또는 보조 배터리에 연결되어 상기 연료전지 유닛 또는 보조 배터리로부터 상기 차량용 배터리로 전기를 공급하되, 상기 연료전지 유닛 또는 보조 배터리에서 상기 차량용 배터리로 공급되는 전기의 전압을 상기 차량용 배터리의 충전에 적합한 설정 전압으로 변환시키는 급속충전부;를 구비하는,
    전기차용 배터리 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지 유닛, 보조 배터리 또는 급속충전부의 작동을 제어하기 위해 작업자가 제1 내지 제5작동모드 중 어느 한 작동모드를 선택할 수 있는 모드선택부; 및
    상기 모드선택부를 통해 상기 제1작동모드가 선택시 상기 보조 배터리에서 상기 급속충전부로의 전기 공급은 차단하되, 상기 연료전지 유닛에서 상기 급속충전부로만 전기를 공급하고, 상기 모드선택부를 통해 상기 제2작동모드가 선택시 상기 보조 배터리에서 상기 급속충전부로의 전기 공급은 차단하되, 상기 연료전지 유닛에서 상기 급속충전부 및 보조배터리로 전기를 공급하고, 상기 모드선택부를 통해 상기 제3작동모드가 선택시 상기 보조 배터리에서 상기 급속충전부로의 전기 공급은 차단하되, 상기 연료전지 유닛에서 상기 보조배터리로만 전기를 공급하고, 상기 모드선택부를 통해 상기 제4작동모드가 선택시 상기 연료전지 유닛의 작동을 정지시키되, 상기 보조배터리에서 상기 급속충전부로 전기를 공급하고, 상기 모드선택부를 통해 상기 제5작동모드가 선택시 상기 연료전지 유닛에서 상기 보조 배터리로의 전기 공급을 차단하되, 상기 연료전지 유닛 및 보조 배터리에서 상기 급속충전부로 전기가 공급되도록 상기 연료전지 유닛, 보조 배터리를 제어하는 메인 제어부;를 더 구비하는,
    친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 급속충전부가 상기 전기차에 연결시 상기 차량용 배터리를 관리하는 전기차의 배터리 관리유닛에 접속하여 상기 전기차의 배터리 관리유닛으로부터 상기 차량용 배터리의 정보를 수신하는 통신모듈; 및
    상기 하우징에 설치되며, 상기 통신모듈을 통해 수신된 상기 차량용 배터리의 정보를 표시하는 디스플레이부;를 더 구비하는,
    친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하우징에 설치되어 상기 하우징 외부의 온도를 측정하는 온도센서;를 더 구비하고,
    상기 메인 제어부는 상기 온도센서를 통해 측정된 온도가 기설정된 기준 온도 이하일 경우, 상기 설정 전압보다 높은 전압의 전기가 상기 전가차의 차량용 배터리에 공급되도록 상기 급속충전부를 제어하는,
    친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 급속충전부에 설치되어 상기 급속충전부의 방전량을 측정하는 방전 측정부;를 더 구비하고,
    상기 메인 제어부는 상기 통신모듈을 통해 수신된 상기 차량용 배터리의 정보를 통해 상기 전기차에 상기 급속충전부의 연결 이후 상기 차량용 배터리의 충전량을 산출하고, 상기 방전 측정부로부터 상기 전기차에 상기 급속충전부의 연결 이후 상기 급속충전부의 방전량 정보를 제공받되, 상기 차량용 배터리의 충전량과 상기 급속충전부의 방전량의 차이가 기설정된 차이 값 이상이면 상기 차량용 배터리의 충전 작업에 이상이 발생된 것으로 판단하여 상기 디스플레이부를 통해 경고 메시지를 표시하는,
    친환경 차량에 적용 가능한 하이브리드 파워팩 전력변환장치.
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