KR101679964B1 - 친환경 차량의 전원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 친환경 차량의 전원장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 친환경 차량의 전원장치는 차량의 구동을 위한 전력을 공급하는 배터리와, 상기 차량의 모터를 구동시키는 인버터와, 외부로부터 인가되는 교류전원의 역률을 보정하거나, 상기 배터리의 전력을 상기 인버터로 공급하는 전력변환기와, 상기 전력변환기로부터 출력되는 전력을 상기 배터리의 충전을 위한 충전전력으로 변환하는 직류변환기와, 상기 배터리와 상기 전력변환기 사이의 전력전달을 온/오프하는 제1릴레이와, 상기 배터리와 상기 직류변환기 사이의 전력전달을 온/오프하는 제2릴레이를 포함한다.

Description

친환경 차량의 전원장치{POWER APPARATUS FOR ECO-FRIENDLY VEHICLE}
본 발명은 배터리 충전용 전력변환기와 모터구동용 전력변환기를 통합하여 원가절감 및 차량의 중량 및 부피를 저감시킬 수 있는 친환경 차량의 전원장치에 관한 것이다.
친환경 차량에는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 연료전지 자동차 등이 있다. 이 중 플러그인 하이브리드 자동차와 전기 자동차는 가정용 전원을 사용하여 배터리를 충전하기 위한 완속충전기(On-board Battery Charger, OBC)가 차량 내 탑재되어 있다.
또한, 친환경 차량은 모터 구동 및 회생 제동 시 전력전달효율 향상을 위해 고전압 배터리와 인버터 사이에 위치하는 HDC(High Voltage Converter)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 차량탑재형 완속충전기(10)는 상용전원(AC)을 입력받아 정류하는 정류기(11), 정류된 전력을 교류-직류(AC/DC) 컨버터인 역률 보정기(Power Factor Correction, PFC)(13), 절연형 직류/직류(DC/DC) 컨버터를 포함한다. 여기서, PFC로는 부스트(Boost) 컨버터가 사용된다. 완속충전기(10)는 상용전원(AC)를 이용하여 고전압 배터리(20)를 충전한다.
친환경 차량 내 전력변환장치(30)는 HDC(31)과 인버터(33)를 포함한다. HDC(31)는 고전압 배터리(20)로부터 출력되는 전력을 승압하여 인버터(33)로 전달하고, 인버터(33)에 의해 변환된 3상 교류전력이 모터(M)를 구동한다.
또한, HDC(31)는 차량의 회생제동 시 모터(M)와 인버터(33)를 통해 받은 전력을 강압하여 고전압 배터리(20)로 전달한다. 이와 같이, HDC(31)는 양방향 컨버터로 구현된다.
모터(M)를 구동하거나 회생 제동하는 경우에는 HDC(31)과 인버터(33)를 통해 고전압 배터리(20)의 방전 또는 충전이 이루어진다.
한편, 상용전원으로 고전압 배터리를 충전하는 경우에는 완속충전기(10)의 정류기(11), PFC(13), DC/DC 컨버터(15)를 통해 이루어진다.
이상과 같이, 종래에는 배터리 충전용 전력변환기인 PFC와 모터구동용 전력변환기인 HDC의 토폴로지가 유사한 형태를 가지고 있음에도 불구하고, 그 역할 및 제어방식에 있어서 차이가 있어 각각 별도로 구성되었다.
따라서, 종래에는 용도별로 전력변환기를 구성함에 따라 차량 내 장착되는 전력변환기의 개수가 증가하게 되어 원가 상승을 초래한다. 더불어, 종래에는 전력변환기의 무게 및 부피를 가장 많이 차지하는 인덕터 및 커패시터 등과 같은 전력소자의 증가로 차량 무게 및 부피가 증가하여 연비를 저감시킨다.
KR 101387717 B1 KR 1020140084369 A KR 1020120114852 A
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 배터리 충전용 전력변환기와 모터구동용 전력변환기를 통합하여 원가절감 및 차량의 중량 및 부피를 저감시킬 수 있는 친환경 차량의 전원장치를 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 차량의 전원장치는 차량의 구동을 위한 전력을 공급하는 배터리와, 상기 차량의 모터를 구동시키는 인버터와, 외부로부터 인가되는 교류전원의 역률을 보정하거나, 상기 배터리의 전력을 상기 인버터로 공급하는 전력변환기와, 상기 전력변환기로부터 출력되는 전력을 상기 배터리의 충전을 위한 충전전력으로 변환하는 직류변환기와, 상기 배터리와 상기 전력변환기 사이의 전력전달을 온/오프하는 제1릴레이와, 상기 배터리와 상기 직류변환기 사이의 전력전달을 온/오프하는 제2릴레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원장치는 상기 차량이 운행모드이면 상기 제1릴레이를 온 시키고, 상기 제2릴레이를 오프 시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직류변환기는 절연형 직류/직류 컨버터로 구현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력변환기는 상기 모터 제동 시 상기 모터에 의해 생성되는 회생전력을 상기 충전전력으로 변환하여 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원장치는 상기 교류전원을 이용한 충전 시, 상기 제1릴레이를 오프 시키고, 상기 제2릴레이를 온 시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원장치는 상기 교류전원을 정류하는 정류기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력변환기는 상기 정류기를 통해 입력되는 전력을 승압 또는 강압하여 상기 직류변환기로 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력변환기는 상기 정류기의 출력단에 일단이 연결되는 인덕터와, 상기 인덕터의 타단에 일단이 연결되는 제1스위치와, 상기 인덕터의 타단에 일단이 연결되는 제2스위치와, 상기 제1스위치의 타단에 일단이 연결되고 상기 제2스위치의 타단에 타단이 연결되는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1스위치 및 제2스위치는 상보적으로 동작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1스위치 및 제2스위치는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)로 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 배터리 충전용 전력변환기와 모터구동용 전력변환기를 통합하여 원가절감 및 차량의 중량 및 부피를 저감할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전원장치는 차량의 연비상승에 기여할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 친환경 차량의 충전기 및 전력변환기의 토폴로지를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 차량의 전원장치를 도시한 블록구성도.
도 3은 도 2에 도시된 통합전력변환기의 회로도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 운행모드에서 전원장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충전모드에서 전원장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
본 명세서에 기재된 "포함하다", "구성하다", "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일", "하나" 및 "그" 등의 관사는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 차량의 전원장치를 도시한 블록구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 전력변환기의 회로도를 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 친환경 차량의 전원장치는 정류기(110), 전력변환기(120), 직류변환기(130), 배터리(140), 인버터(150), 제1릴레이(R1), 제2릴레이(R2)를 포함한다.
정류기(110)는 외부로부터 인가되는 교류전원(AC)를 정류한다. 다시 말해서, 정류기(110)는 교류전류를 직류전류로 변환하는 역할을 한다.
전력변환기(120)는 정류기(110)로부터 출력되는 교류전원(교류전력)을 승압 또는 강압한다. 전력변환기(120)는 정류기(110)에 의해 정류된 출력전압의 역률을 보정하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서는 별도로 구비된 정류기(110)가 외부로부터 인가되는 교류전원을 정류하는 것을 개시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 전력변환기(120)가 외부로부터 인가되는 교류전원을 정류하도록 구현하는 것도 가능하다.
또한, 전력변환기(120)는 차량을 제동할 때 모터(M)에 의해 생성되는 회생전력을 배터리(140)의 충전을 위해 요구되는 충전전압으로 변환하여 배터리(140)에 전달한다. 다시 말해서, 회생전력이 인버터(150)를 거쳐 전력변환기(120)에 전달되면, 전력변환기(120)는 충전전압으로 변환한다.
전력변환기(120)는 차량 주행 시 배터리(140)에서 공급되는 전력을 승압하여 인버터(150)에 공급한다.
이러한 전력변환기(120)는 전력변환기(120)는 양방향 컨버터로 구현된다.
전력변환기(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 인덕터(L), 커패시터(C), 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)를 포함한다. 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)로 구현될 수 있다.
제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)는 차량제어기(미도시)의 제어에 따라 상보적으로 동작한다. 차량제어기(미도시)는 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)의 동작을 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM) 방식으로 제어한다.
직류변환기(130)는 전력변환기(120)에서 출력되는 전력을 배터리(140)의 충전을 위한 충전전압(충전을 위해 요구되는 전압)으로 변환한다. 직류변환기(130)는 절연형 직류/직류 컨버터(DC/DC Converter)로 구현된다.
배터리(140)는 고전압 배터리로, 차량의 구동에 필요한 전력을 공급한다. 배터리(140)는 전력변환기(120)를 통해 공급되는 전력에 의해 충전된다.
배터리(140)는 배터리의 잔량 및 상태 등을 실시간으로 모니터링하여 과충전 또는 과방전 등을 방지하는 배터리관리시스템(Battery Management System, BMS)을 포함한다.
인버터(150)는 전력변환기(120)로부터 출력되는 직류전력을 모터(M)의 구동에 필요한 3상의 교류전력으로 변환한다.
모터(M)은 인버터(150)를 통해 공급되는 전기에너지를 구동에너지로 변환하여 차량을 구동시킨다. 또한, 모터(M)는 차량 제동 시 회생전력을 생성한다.
제1릴레이(R1) 및 제2릴레이(R2)는 차량제어기(미도시)의 제어에 따라 차량의 동작 모드에 따라 전력전달경로를 형성한다. 여기서, 차량의 동작모드는 운행모드 및 충전모드로 구분된다.
차량의 동작모드가 운행모드인 경우, 제1릴레이(R1)는 온(ON) 되고, 제2릴레이(R2)는 오프(OFF) 된다. 한편, 차량의 동작모드가 충전모드인 경우 제1릴레이(R1)는 오프되고, 제2릴레이(R2)는 온 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 운행모드에서 전원장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 전원장치는 차량의 동작모드가 운행모드이면, 제1릴레이(R1)를 온 시키고, 제2릴레이(R2)를 오프 시킨다. 제1릴레이(R1)가 온 되고, 제2릴레이(R2)가 오프 되면, 전원장치는 모터(M)의 동작모드에 따라 전력변환기(120) 및 인버터(150)를 통해 배터리(140)를 방전시키거나 충전시킨다.
전원장치는 모터(M) 구동 시 전력변환기(120)의 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)를 PWM 제어하여 배터리(140)에서 출력되는 전력이 전력변환기(120) 및 인버터(150)를 통해 모터(M)에 공급되게 한다. 이때, 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)는 상보적으로 동작한다. 전력변환기(120)는 배터리(140)로부터 공급되는 전력을 모터(M)의 구동을 위한 구동전력으로 변환한다. 그리고, 인버터(150)는 변환된 구동전력을 3상의 교류전력으로 변환하여 모터(M)에 전달한다.
한편, 전원장치는 모터(M) 제동 시 전력변환기(120)의 제1스위치(SW1) 및 제2스위치를 상보적으로 제어하여 모터(M) 제동 시 생성되는 회생전력이 인버터(150) 및 전력변환기(120)를 거쳐 배터리(140)로 전달된다. 이때, 배터리(140)는 회생전력에 의해 충전된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충전모드에서 전원장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
전원장치는 차량의 동작모드가 충전모드이면, 제1릴레이(R1)를 오프 시키고, 제2릴레이(R2)를 온 시켜 충전을 위한 전력전달경로를 형성한다. 그리고, 전원장치는 전력변환기(120)의 제1스위치(SW1)과 제2스위치(SW2)를 상보적으로 제어한다.
제1릴레이(R1)가 오프 되고, 제2릴레이(R2)가 온 되면, 정류기(110)는 입력되는 교류전원(AC)을 정류하고, 전력변환기(120)는 정류된 전력을 승압 또는 강압하여 역률을 보정한다. 직류변환기(130)는 역률 보정된 전력을 충전전력으로 변환하여 배터리(140)를 충전한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 응용 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예 및 응용 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
110: 정류기
120: 전력변환기
130: 직류변환기
140: 배터리
150: 인버터
R1: 제1릴레이
R2: 제2릴레이

Claims (10)

  1. 차량의 구동을 위한 전력을 공급하는 배터리와,
    상기 차량의 모터를 구동시키는 인버터와,
    외부로부터 인가되는 교류전원의 역률을 보정하거나, 상기 배터리의 전력을 상기 인버터로 공급하는 전력변환기와,
    상기 전력변환기에 의해 역률 보정된 전력을 상기 배터리의 충전을 위한 충전전력으로 변환하는 직류변환기와,
    상기 배터리와 상기 전력변환기 사이의 전력전달을 온/오프하는 제1릴레이와,
    상기 배터리와 상기 직류변환기 사이의 전력전달을 온/오프하는 제2릴레이를 포함하되,
    상기 직류변환기는 절연형 직류/직류 컨버터로 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 전원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량이 운행모드이면 상기 제1릴레이를 온 시키고, 상기 제2릴레이를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 전원장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환기는,
    상기 모터 제동 시 상기 모터에 의해 생성되는 회생전력을 상기 충전전력으로 변환하여 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 전원장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 교류전원을 이용한 충전 시, 상기 제1릴레이를 오프 시키고, 상기 제2릴레이를 온 시키는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 전원장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 교류전원을 정류하는 정류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 전원장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전력변환기는,
    상기 정류기를 통해 입력되는 전력을 승압 또는 강압하여 상기 직류변환기로 전달하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 전원장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전력변환기는,
    상기 정류기의 출력단에 일단이 연결되는 인덕터와,
    상기 인덕터의 타단에 일단이 연결되는 제1스위치와,
    상기 인덕터의 타단에 일단이 연결되는 제2스위치와,
    상기 제1스위치의 타단에 일단이 연결되고 상기 제2스위치의 타단에 타단이 연결되는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 전원장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1스위치 및 제2스위치는,
    상보적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 전원장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1스위치 및 제2스위치는,
    IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)로 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 전원장치.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104682720A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 东林科技股份有限公司 交交流电源转换装置及其转换方法
US10951126B2 (en) * 2016-09-22 2021-03-16 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg System and method for operating a system
KR101956165B1 (ko) * 2016-12-30 2019-03-08 자동차부품연구원 차량용 완속 충전기 제어 장치
KR102320041B1 (ko) * 2017-02-28 2021-11-01 현대자동차주식회사 스마트그리드용 전기자동차의 양방향 충방전 방법 및 장치
JP2018157725A (ja) * 2017-03-21 2018-10-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置
KR102428658B1 (ko) * 2017-06-09 2022-08-03 현대자동차주식회사 전력 변환 장치, 상기 전력 변환 장치의 제어 방법 및 상기 전력 변환 장치가 설치된 차량
KR102454222B1 (ko) * 2017-07-21 2022-10-17 현대자동차주식회사 전기 자동차
KR102524192B1 (ko) * 2018-03-21 2023-04-21 현대자동차주식회사 전기 자동차의 충전 장치
SG11201911834XA (en) * 2018-12-05 2020-07-29 Crrc Changchun Railway Vehicles Co Ltd Emergency Self-Propelled Traction System For Multiple-Unit Train
CN111347890B (zh) * 2018-12-21 2022-03-15 比亚迪股份有限公司 一种车辆、充电装置及其电机控制电路
KR102569382B1 (ko) * 2021-12-10 2023-08-23 모트랩(주) 서로 다른 종류의 배터리를 장착할 수 있는 전기차용 배터리제어시스템
DE102022202154B3 (de) 2022-03-03 2023-02-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Traktionsnetz für ein Kraftfahrzeug

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008079436A (ja) 2006-09-21 2008-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源制御装置
KR100964016B1 (ko) 2010-02-11 2010-06-15 주식회사 윌링스 배터리 충전기능이 구비된 전기 자동차의 구동시스템

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030050139A (ko) 2001-12-18 2003-06-25 현대자동차주식회사 연료전지 하이브리드 전기 자동차의 전기 동력 시스템
JP2008125257A (ja) * 2006-11-13 2008-05-29 Toyota Motor Corp 電力供給システム
JP5807180B2 (ja) * 2010-03-29 2015-11-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 車両用電源装置
JP4957827B2 (ja) * 2010-04-14 2012-06-20 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを搭載する車両
US9337664B2 (en) * 2010-12-16 2016-05-10 Qualcomm Incorporated Wireless power receiver circuitry
KR101203734B1 (ko) 2011-04-08 2012-11-22 재단법인 포항산업과학연구원 인버터 및 충전 회로 통합 모듈
KR101629997B1 (ko) * 2012-01-30 2016-06-13 엘에스산전 주식회사 전기자동차 충전기를 위한 ｄｃ-링크 캐패시터 방전 장치
KR101387717B1 (ko) 2012-02-06 2014-04-24 엘지전자 주식회사 전기 자동차의 배터리 충전 장치 및 이를 포함한 전기 자동차
KR101489226B1 (ko) 2012-12-21 2015-02-06 주식회사 만도 전기 자동차용 통합형 완속 충전기, 충전기능을 갖는 전기 자동차, 완속 충전기를 포함하는 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 제어 방법
JP6024684B2 (ja) * 2014-02-21 2016-11-16 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008079436A (ja) 2006-09-21 2008-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源制御装置
KR100964016B1 (ko) 2010-02-11 2010-06-15 주식회사 윌링스 배터리 충전기능이 구비된 전기 자동차의 구동시스템

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