KR100964016B1 - 배터리 충전기능이 구비된 전기 자동차의 구동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 자동차의 구동시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시스템 자체에 배터리 충전기능이 구비되어 전기 자동차의 내부 또는 외부에 배터리를 충전하기 위한 별도의 충전기를 구비할 필요가 없는 배터리 충전기능이 구비된 전기 자동차의 구동시스템에 관한 것이다.

Description

배터리 충전기능이 구비된 전기 자동차의 구동시스템{Driving system for electric vehicle having a battery charging function}

본 발명은 전기 자동차의 구동시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시스템 자체에 배터리 충전기능이 구비되어 전기 자동차의 내부 또는 외부에 배터리를 충전하기 위한 별도의 충전기를 구비할 필요가 없는 배터리 충전기능이 구비된 전기 자동차의 구동시스템에 관한 것이다.

전기 자동차는 석유 연료를 사용하지 않고 배터리와 모터를 이용하여 전기를 이용하여 움직이는 자동차를 말한다.

또한, 전기 자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나 배터리의 중량, 충전 시간 등의 문제로 실용화되지 못하다가, 최근 기술이 발달함에 따라 배터리의 중량이 감소하고 충전 시간도 단축할 수 있는 배터리들이 개발되어 최근 연구가 활발하다.

또한, 전기 자동차는 매연이 없으며 환경파괴의 주범인 탄소를 배출하지 않기 때문에 최근 녹색산업의 성장에 발맞춰 매우 각광받고 있다.

도 1은 종래의 전기 자동차의 구동시스템을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하여 종래의 전기 자동차의 구동시스템(10)을 간단히 설명하면 종래의 구동시스템(10)은 전기 자동차에 구비되며, 배터리(11), 컨버터(12), 인버터(13) 및 모터(14)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 배터리(11)는 전력을 저장하고, 상기 컨버터(12)는 상기 배터리(11)의 전력을 승압하며 상기 인버터(13)로 공급하며, 상기 인버터(13)는 상기 승압된 전력을 스위칭하여 상기 모터(14)로 공급함으로써 상기 모터(14)가 회전하게 한다.

또한, 상기 모터(14)는 전기 자동차의 구동축과 연결되어 회전함으로써 전기 자동차가 움직이게 한다.

한편, 종래의 구동시스템(10)은 상기 배터리(11)에 전력을 충전할 때, 계통전원을 정류한 후, 전력을 강압하여 상기 배터리(11)에 충전할 수 있는 충전기(30)가 필요하였다.

또한, 상기 충전기(30)는 전기 자동차의 내부 또는 외부에 구비될 수 있으며, 상기 배터리(11)의 출력단에 연결되어, 계통전원(20)을 상기 배터리(11)로 충전하였다.

즉, 종래의 전기 자동차의 구동시스템(10)은 상기 배터리(11)에 전력을 충전하기 위한 별도의 충전기가 구비되어야 하므로 구동시스템(10)의 제작단가가 상승하는 단점이 있고, 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명자들은 전기 자동차의 구동시스템의 제작 단가를 낮추고 구성을 단순화하고자 연구 노력한 결과, 배터리를 충전할 수 있는 별도의 충전기를 구비하지 않고 간단히 정류기만을 구비하여 배터리를 충전할 수 있는 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전기 자동차의 구동시스템에 있어서, 배터리를 충전하기 위한 별도의 충전기를 구비할 필요가 없고, 간단한 구성으로 배터리를 충전할 수 있는 전기 자동차의 구동시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전력공급을 위한 배터리, 입력단이 상기 배터리의 출력단에 연결되며, 상기 배터리의 전력을 승압하여 하기 인버터로 공급하거나, 출력단으로 입력되는 직류전원을 상기 배터리에 충전하는 양방향 컨버터, DC링크를 이용하여 상기 양방향 컨버터의 출력단에 연결되며 하기 모터를 구동하기 위한 교류전력을 출력하는 인버터 및 전기자동차의 구동축과 연결되며 상기 교류전력을 입력받아 회전하는 모터를 포함하는 전기 자동차의 구동시스템을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 DC링크에 구비되며 상기 양방향 컨버터의 출력단으로 상기 직류전원이 입력될 때, 상기 양방향 컨버터와 상기 인버터의 연결을 차단하는 제1릴레이를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 DC링크에 구비되되, 상기 양방향 컨버터와 상기 제1릴레이 사이에 구비되고 상기 직류전원을 입력받기 위한 충전단자를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 출력단이 상기 양방향 컨버터의 출력단에 연결되고, 외부의 계통전원을 입력받아 상기 직류전원을 출력하는 정류기를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 정류기의 입력단에 구비되고 상기 계통전원을 입력받기 위한 계통입력단자를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 정류기의 출력단과 상기 DC링크 사이에 구비되며, 상기 양방향 컨버터가 상기 인버터로 전력을 공급할 때, 상기 DC링크와 상기 정류기의 연결을 차단하는 제2릴레이를 더 포함한다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명에 따른 전기 자동차의 구동시스템에 의하면 별도의 충전기가 필요없이 배터리의 전력을 승압하여 인버터로 공급하기 위한 양방향 컨버터를 이용하여 배터리를 충전할 수 있으므로 시스템의 제작단가를 매우 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 구동시스템에 의하면 배터리를 충전할 때 상기 양방향 컨버터와 상기 인버터의 연결을 차단할 수 있으므로 상기 인버터를 안전하게 보호할 수 있다.

도 1은 종래의 전기 자동차의 구동시스템을 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 구동시스템을 보여주는 도면이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들(첨부한 도면 및 바람직한 실시예들)을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 구동시스템을 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 구동시스템(100)는 배터리(110), 양방향 컨버터(120), 인버터(130), 모터(140), 제1 릴레이(150), 정류기(160) 및 제2 릴레이(170)을 포함하여 이루어진다.

상기 배터리(110)는 상기 모터(140)를 회전시킬 수 있는 전력을 저장한다.

상기 양방향 컨버터(120)는 입력단이 상기 배터리(110)의 출력단에 연결되고, 상기 배터리에 저장된 전력을 승압하여 출력한다.

또한, 상기 양방향 컨버터(120)는 DC-DC컨버터로써 공지된 다양한 절연 또는 비 절연 컨버터일 수 있다.

예를 들면, 상기 양방향 컨버터(120)는 양방향 벅-부스트(buck-boost) 컨버터일 수 있고, 플라이 백(flyback), 하프-브릿지(harf-bridge), 풀-브릿지(full-bridge) 또는 푸쉬-풀(push-full) 형태로 구성되는 절연형 양방향 컨버터로 구비될 수도 있다.

또한, 상기 양방향 컨버터(120)는 출력단으로 직류전원을 입력받아 상기 배터리에 전력을 충전한다.

또한, 상기 양방향 컨버터(120)의 출력단에는 상기 직류전원을 입력받기 위한 충전 단자(122)가 구비된다.

또한, 상기 충전 단자(122)는 아래에서 설명할 정류기(160)가 전기 자동차에 구비되지 않고 외부에 구비될 경우 상기 정류기(160)에서 출력되는 직류전원을 입력받기 위한 단자이다.

상기 인버터(130)는 DC링크(121)를 이용하여 상기 양방향 컨버터(120)와 연결되며, 상기 양방향 컨버터(120)에서 승압된 전력을 스위칭하여 상기 모터(140)로 제공한다.

예를 들면, 상기 인버터(130)는 여섯 개의 스위칭 소자가 브릿지 형태로 연결되는 3상 브릿지 인버터로 구비될 수 있다.

상기 모터(140)는 상기 인버터(130)의 제어에 의해 회전하고, 회전축이 전기 자동차의 구동축에 연결되어 전기 자동차가 움직이게 한다.

상기 제1 릴레이(150)는 상기 DC링크(121)에 구비되고 상기 양방향 컨버터(120)가 상기 배터리(110)를 충전할 때, 상기 양방향 컨버터(120)와 상기 인버터(130)의 연결을 차단하여 상기 인버터(130)를 보호한다.

즉, 상기 제1 릴레이(150)는 상기 배터리(110)를 충전할 때 시스템의 안정성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 정류기(160)는 입력단이 계통전원(20)과 연결되고 출력단은 상기 양방향 컨버터(120)의 출력단에 연결되며, 상기 배터리(110)를 충전할 때, 계통전원(20)을 정류하여 상기 양방향 컨버터(120)로 직류전원을 공급한다.

또한, 상술한 바와 같이 상기 정류기(160)는 본 발명의 구동시스템(100)의 외부에 구비될 수도 있다.

또한, 상기 정류기(160)의 입력단에는 상기 계통전원(20)과 연결될 계통전원단자(161)가 구비된다.

또한, 상기 정류기(160)는 네 개의 다이오드가 풀 브릿지 형태로 연결되는 브릿지 다이오드로 구비된다.

즉, 종래의 정류기 및 컨버터 등을 구비하는 충전기(30)에 비해 간단한 브릿지 다이오드와 상기 양방향 컨버터(120)를 이용하여 상기 배터리(110)를 충전할 수 있으므로 소자의 수를 줄여 제작단가를 매우 낮출 수 있는 것이다.

상기 제2 릴레이(170)는 상기 정류기(160)와 상기 양방향 컨버터(120) 사이에 구비되며, 상기 양방향 컨버터(120)가 상기 모터(140)의 회전을 위한 전력을 출력할 때, 상기 정류기와 상기 양방향 컨버터(120)의 연결을 차단하여 상기 정류기(160)를 보호한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100:전기 자동차의 구동시스템 110:배터리
120:양방향 컨버터 121:DC링크
122:충전단자 130:인버터
140:모터 150:제1 릴레이
160:정류기 161:계통입력단자
170:제2 릴레이

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 전력공급을 위한 배터리;
   입력단이 상기 배터리의 출력단에 연결되며, 상기 배터리의 전력을 승압하여 하기 인버터로 공급하거나, 출력단으로 입력되는 직류전원을 상기 배터리에 충전하는 양방향 컨버터;
   DC링크를 이용하여 상기 양방향 컨버터의 출력단에 연결되며 하기 모터를 구동하기 위한 교류전력을 출력하는 인버터;
   전기자동차의 구동축과 연결되며 상기 교류전력을 입력받아 회전하는 모터;
   출력단이 상기 양방향 컨버터의 출력단에 연결되고, 외부의 계통전원을 입력받아 정류하며, 상기 양방향 컨버터로 상기 직류전원을 출력하는 정류기; 및
   상기 DC링크에 구비되되, 상기 정류기의 출력단과 상기 인버터 사이에 구비되며, 상기 양방향 컨버터의 출력단으로 상기 직류전원이 입력될 때, 상기 정류기의 출력단과 상기 인버터의 연결을 차단하는 제1릴레이;를 포함하는 전기 자동차의 구동시스템.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 정류기의 입력단에 구비되고 상기 계통전원을 입력받기 위한 계통입력단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 구동시스템.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 정류기의 출력단과 상기 DC링크 사이에 구비되며, 상기 양방향 컨버터가 상기 인버터로 전력을 공급할 때, 상기 DC링크와 상기 정류기의 연결을 차단하는 제2릴레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 구동시스템.

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