KR101902292B1 - 전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법 - Google Patents

전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법에 관한 것으로, 구체적으로는 전기 차량에 구비된 고압 배터리를 충전하는 기능과, 고압 배터리의 배터리 전원을 방전시켜 전기 차량의 AC 콘센트에 접속한 부하로 공급하는 기능을 갖는 전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 충전 모드 또는 방전 모드로 동작하는 충방전 회로부와, 방전 모드의 활성화를 위한 사용자 입력에 따라, 제어부로 웨이크 업 신호를 출력하는 스위치부 및 충방전 회로부를 충전 모드 또는 방전 모드로 동작하도록 제어하되, 스위치부로부터 웨이크 업 신호를 입력받은 경우에는 충방전 회로부를 방전 모드로 제어하는 제어부를 구비하므로, 전기 차량에 구비된 AC 콘센트를 통해 고압 배터리의 배터리 전원을 부하의 전원으로 공급할 수 있고, 사용자가 스위치부를 누르는 단순한 동작을 통해 보다 편리하게 부하의 전원을 공급받을 수 있게 한다.

Description

전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법{Apparatus for charging battery in electric vehicle and power supplying method using the same}
본 발명은 전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법에 관한 것으로, 구체적으로는 전기 차량에 구비된 고압 배터리를 충전하는 기능과, 고압 배터리의 배터리 전원을 방전시켜 전기 차량의 AC 콘센트에 접속한 부하로 공급하는 기능을 갖는 전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 차량에는 전기 모터를 구동하기 위한 용도의 고압 배터리와, 상용 전원을 공급받아 고압 배터리를 충전하기 위한 용도의 전기 차량용 충전 장치(On Board Charger ,OBC)가 구비되어 있다.
또한, 종래의 전기 차량용 충전 장치는, 외부에서 입력된 상용 전원을 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 고압 배터리의 충전에 적합한 전압으로 승압하여 고압 배터리를 충전하게 된다.
최근의 전기 차량용 충전 장치에는, 고압 배터리를 충전할 수 있음은 물론이고, 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 방전시켜 전기 차량에 설치된 AC 콘센트로 공급할 수 있는 양방향 충방전 기능이 탑재되기도 한다. 즉, 전기 차량에 구비된 AC 콘센트에 TV와 같은 가전기기를 포함하는 부하를 연결하면, 전기 차량용 충전 장치에 의해 부하의 구동에 적합한 전압으로 강압된 전원이 제공되게 된다.
한편, 종래의 전기 차량용 충전 장치는, 전기 차량의 시동이 켜진 상태이거나 전기 차량용 충전 장치 자체가 동작하고 있는 상태인 경우에만 제한적으로 부하로 전원을 공급할 수 있으며, 전기 차량의 시동이 꺼진 상태 또는 슬립 상태인 경우에는 부하로 전원을 공급할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 부하의 전원을 제공받기 위해 사용자가 매번 전기 차량의 시동을 켜서 전기 차량용 충전 장치를 구동시켜야 하므로, 그 과정이 매우 번거롭고 불필요하게 소모되는 전력이 발생하게 된다. 이에 따라, 전기 차량의 고압 배터리가 충분하게 충전되어 있어도 부하 사용이 제한되는 문제점도 발생되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 전기 차량의 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 부하의 전원으로 사용할 수 있게 하여, 전기 차량에서의 TV와 같은 가전기기의 사용을 보편화할 수 있는 전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 전기 차량의 시동이 꺼져 있거나 전기 차량용 충전 장치 자체가 비활성화된 경우에도, 사용자가 보다 편리하게 배터리 전원을 공급받아 사용할 수 있는 전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 저렴한 비용 및 최적화된 부품 사용을 통해, 비활성화된 전기 차량용 충전 장치를 구동시켜 방전 모드로 동작할 수 있도록 하는 전기 차량용 충전 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상용 전원을 입력받아 전기 차량에 구비된 고압 배터리를 충전하는 충전 모드 또는 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 방전시켜 부하로 공급하는 방전 모드로 동작하는 충방전 회로부; 방전 모드의 활성화를 위한 사용자 입력에 따라, 제어부로 웨이크 업 신호를 출력하는 스위치부; 및 상기 충방전 회로부를 충전 모드 또는 방전 모드로 동작하도록 제어하되, 상기 스위치부로부터 웨이크 업 신호를 입력받은 경우에는 상기 충방전 회로부를 방전 모드로 제어하는 제어부;를 포함하는 전기 차량용 충전 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부가 웨이크 업 신호를 입력받기 전까지, 최소한의 동작 상태를 유지할 수 있도록 최소 동작전원을 공급하는 최소 동작전원 공급부;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 최소 동작전원 공급부는, 상기 충방전 회로부가 충전 모드로 동작할 때 전원을 공급받아 최소 동작전원을 충전한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 최소 동작전원 공급부는 리튬이온 배터리 및 슈퍼 캐패시터를 포함하는 소용량 배터리 전원으로 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 최소 동작전원 공급부는 교체 가능하게 구비되고, 교체 시기를 알리는 알림 기능을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 충방전 회로부는 충전 모드로 동작 시, 상기 제어부의 제어하에 상용 전원을 직류 전원으로 변환한 후 상기 변환된 직류 전원을 승압하여 상기 고압 배터리의 충전 전원으로 출력한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 충방전 회로부는 방전 모드로 동작 시, 상기 제어부의 제어하에 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 부하의 동작에 적합하도록 저전압으로 강압하여 부하로 공급한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상용 전원 또는 배터리 전원을 저전압의 구동전원으로 변환한 후 상기 제어부로 공급하는 구동전원 공급부;를 더 포함하고, 상기 제어부가 웨이크 업 신호를 입력받아 턴-온된 이후에는, 상기 구동전원 공급부로부터 구동전원을 공급받아 지속적으로 동작한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 충방전 회로부는 충전 모드일 때 상용 전원에서 변환된 직류 전원이 일시적으로 충전되고, 방전 모드일 때에는 상기 고압 배터리에서 방전된 배터리 전원이 충전되는 링크 캐패시터를 포함하고, 상기 구동전원 공급부는 상기 링크 캐패시터에 충전된 배터리 전원을 강압한 후 상기 제어부의 구동전원으로 공급한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 최소 동작전원을 공급받아 턴-온된 이후에는, 전기 차량의 저압 배터리로부터 구동전원을 공급받아 지속적으로 동작한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 충방전 회로부는 충전 모드일 때 상용 전원에서 변환된 직류 전원을 고전압으로 승압하고, 방전 모드인 경우 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 저전압으로 강압하여 출력하는 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 제어부는 최소 동작전원을 공급받아 턴-온된 이후에는, 상기 DC/DC 컨버터에서 구동전원을 공급받아 지속적으로 동작한다.
또한, 본 발명은 (1) 충방전 회로부의 방전 모드를 활성화하기 위한 사용자 입력이 스위치부로 입력되고, 상기 스위치부로부터 제어부로 웨이크 업 신호가 출력되는 단계; (2) 상기 제어부가 웨이크 업 신호를 입력받아 동작하여, 상기 충방전 회로부를 방전 모드로 동작하도록 제어하는 단계; 및 (3) 상기 제어부의 제어하에, 상기 충방전 회로부가 전기 차량의 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 방전시켜 부하로 공급하는 단계;를 포함하는 전기 차량용 충전 장치를 이용한 부하의 전원 공급방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (1)단계 이전에, (A) 상기 고압 배터리의 충전을 위해 상기 충방전 회로부가 충전 모드로 동작할 때, 최소 동작전원 공급부가 최소 동작전원을 충전하는 단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (2)단계에서 웨이크 업 신호를 입력받기 전까지, 상기 제어부는 상기 최소 동작전원 공급부로부터 최소 동작전원을 공급받아 최소한의 동작 상태를 유지한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계에서 상기 충방전 회로부는, 상기 제어부의 제어하에 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 부하의 동작에 적합하도록 저전압으로 강압하여 AC 콘센트로 출력하는 방전 모드로 동작한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계의 제어부는, 구동전원 공급부로부터 구동전원을 공급받아 지속적으로 동작한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계에서 상기 구동전원 공급부는, 상기 충방전 회로부의 링크 캐패시터에 충전된 배터리 전원을 저전압의 구동전원으로 변환한 후 상기 제어부의 구동전원으로 공급한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계의 제어부는, 전기 차량의 저압 배터리로부터 구동전원을 공급받아 지속적으로 동작한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계의 제어부는, 상기 충방전 회로부의 DC/DC 컨버터로부터 구동전원을 공급받아 지속적으로 동작한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 충전 모드 또는 방전 모드로 동작하는 충방전 회로부와, 방전 모드의 활성화를 위한 사용자 입력에 따라, 제어부로 웨이크 업 신호를 출력하는 스위치부 및 충방전 회로부를 충전 모드 또는 방전 모드로 동작하도록 제어하되, 스위치부로부터 웨이크 업 신호를 입력받은 경우에는 충방전 회로부를 방전 모드로 제어하는 제어부를 구비하므로, 전기 차량에 구비된 AC 콘센트를 통해 고압 배터리의 배터리 전원을 부하의 전원으로 공급할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은, 사용자가 스위치부를 누르는 단순한 동작을 통해 보다 편리하게 부하의 전원을 공급받을 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 충방전 회로부가 충전 모드로 동작할 때 최소 동작전원의 충전이 이루어지고, 기충전된 최소 동작전원을 제어부로 공급하는 최소 동작전원 공급부를 구비하므로, 전기 차량의 시동이 꺼져 있거나 전기 차량용 충전 장치 자체가 비활성화된 경우에도 제어부의 구동이 가능하고, 제어부의 제어하에 충방전 회로부가 동작하여 부하의 전원을 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은 플라이백 회로, 소용량 배터리 및 스위치를 이용하여 구현할 수 있으므로, 부가적인 부품 추가를 최소화하여 생산 과정에서의 제조 비용 및 제조 기간의 절감 및 생산성 향상을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부하의 전원 공급방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충전 모드를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방전 모드를 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치는 충방전 회로부(110), 스위치부(120), 제어부(130), 최소 동작전원 공급부(140) 및 구동전원 공급부(150)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치는, 전기 차량의 시동이 켜진 상태 또는 전기 차량용 충전 장치 자체가 동작하거나 동작이 끝난 직후에 전기 차량의 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 부하의 전원으로 공급할 수 있으나, 특히, 전기 차량의 시동이 꺼져 있거나 전기 차량용 충전 장치 자체가 턴-오프된 상태에서 사용자 입력에 의해 턴-온되어 부하의 전원을 공급할 수 있도록 구비된다.
상기 충방전 회로부(110)는 상기 고압 배터리를 충전하거나 방전시키기 위해 구비되는 것으로, 후술할 제어부(130)의 제어하에, 상용 전원을 입력받아 전기 차량에 구비된 고압 배터리를 충전하는 충전 모드로 동작하거나 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 방전시켜 부하로 공급하는 방전 모드로 동작하도록 구비된다.
바람직하게, 상기 충방전 회로부(110)가 충전 모드로 동작할 경우 상용 전원을 직류 전원으로 변환한 후 상기 변환된 직류 전원을 승압하여 상기 고압 배터리의 충전 전원으로 출력하는 과정이 수행된다.
또한, 상기 충방전 회로부(110)가 방전 모드로 동작할 경우에는 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 부하의 동작에 적합하도록 저전압으로 강압하여 출력하는 과정이 수행되게 된다. 이때, 상기 충방전 회로부(110)에서 출력되는 배터리 전원은 전기 차량에 구비된 AC 콘센트로 공급되고, AC 콘센트에 TV와 같은 가전기기를 포함하는 부하를 연결하면 전원 공급이 이루어지게 된다.
또한, 상기 충방전 회로부(110)와 상기 AC 콘센트의 사이에는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 기능을 수행하는 AC 출력부(미도시)가 구비될 수 있으며, 전술한 AC 출력부는 AC/DC 컨버터 또는 DC/AC 인버터로 구비할 수 있다.
또한, 상기 충방전 회로부(110)는 상용 전원을 입력받아 직류 전원으로 정류하여 출력하는 정류기, 상기 정류된 직류 전원의 역률을 보상하여 출력하는 역률 제어기, 상기 역률 보상된 직류 전원을 일시적으로 충전하거나 상기 고압 배터리에서 방전된 배터리 전원이 충전되는 링크 캐패시터 및 상기 링크 캐패시터에 충전된 직류 전원을 상기 고압 배터리의 충전 전원에 적합하도록 기설정된 고전압으로 승압한 후 상기 고압 배터리로 출력하거나 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 저전압으로 강압하여 출력하는 DC/DC 컨버터를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 DC/DC 컨버터는 양방향 컨버터로 구비되어 저전압의 직류 전원을 고전압으로 승압하거나 고전압의 직류 전원을 저전압으로 강압하는 기능을 수행하며, 예컨대, 내부의 스위칭 소자들의 동작에 따라 부스트 모드 또는 벅 모드로 동작할 수 있다.
또한, 상기 충방전 회로부(110)가 방전 모드일 때, 상기 DC/DC 컨버터에서 출력된 배터리 전원은 상기 링크 캐패시터에서 충전된 후 전술한 AC 출력부에 의해 교류 전원으로 되어 전기 차량에 구비된 AC 콘센트로 공급되게 된다.
상기 스위치부(120)는 상기 충방전 회로부의 방전 모드를 활성화하기 위한 사용자 입력을 입력받기 위한 것으로, 사용자 입력이 이루어지면 후술할 제어부(130)로 웨이크 업 신호를 출력하도록 구비된다. 한편, 후술할 제어부(130)의 경우에는 상기 스위치부(120)로부터 웨이크 업 신호를 입력받게 되면 상기 충방전 회로부를 방전 모드로 동작시키도록 설정되게 된다.
또한, 상기 스위치부(120)는 사용자 입력이 이루어질 수 있는 누름식 버튼으로 구비될 수 있으나, 이외에도, 키패드, 터치 스크린을 포함하는 다양한 형태의 사용자 입력을 입력받을 수 있는 수단으로 적용될 수도 있다.
또한, 상기 스위치부(120)는 전기 차량의 실내, 대시 보드 등에 구비되거나, 전술한 전기 차량용 충전 장치에서 구비될 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 충방전 회로부(110)를 제어하기 위한 것으로, 특히, 상기 충방전 회로부(110)를 충전 모드 또는 방전 모드로 동작할 수 있도록 제어하되, 상기 스위치부(120)로부터 웨이크 업 신호를 입력받은 경우에는 상기 충방전 회로부(110)를 방전 모드로 제어하도록 구비된다.
또한, 상기 제어부(130)는 상기 스위치부(120)로부터 별도의 웨이크 업 신호가 입력되지 않거나 상기 충방전 회로부(110)로 입력되는 상용 전원이 감지될 경우에는, 상기 충방전 회로부(110)를 충전 모드로 동작시킬 수도 있다.
이를 위해, 상기 제어부(130)는 후술할 최소 동작전원 공급부(140)로부터 최소 동작전원을 공급받아, 웨이크 업 신호를 입력받기 전까지 최소한의 동작 상태를 유지하게 된다. 이때, 상기 최소한의 동작 상태는, 별도의 외부 장치를 제어하지는 않으나 외부 신호의 입력을 인식하여 정상 상태로 턴-온될 수 있는 상태를 뜻한다.
또한, 상기 제어부(130)는 상기 스위치부(120)로부터 웨이크 업 신호를 입력받아 턴-온된 이후에는, 후술할 구동전원 공급부(150), 상기 충방전 회로부(110)의 링크 캐패시터, 상기 충방전 회로부(110)의 DC/DC 컨버터 또는 전기 차량의 저압 배터리로부터 구동전원을 공급받아 지속적으로 동작할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부(130)는 MCU(Micro Controller Unit)로 구비될 수 있으며, 상기 충방전 회로부(110)의 전압 또는 전류를 센싱한 후 스위칭 듀티를 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 출력하여, 상기 충방전 회로부(110)가 충전 모드 또는 방전 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 최소 동작전원 공급부(140)는 상기 제어부(130)의 최소 동작전원을 공급하기 위한 것으로, 특히, 상기 제어부(130)가 완전히 턴-오프되지 않게 하여, 상기 스위치부(120)로부터 입력되는 웨이크 업 신호를 인식할 수 있게 한다.
또한, 상기 최소 동작전원 공급부(140)는, 상기 충방전 회로부(110)가 충전 모드로 동작할 때 전원을 공급받아 최소 동작전원의 충전이 이루어지도록 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 최소 동작전원 공급부(140)는 상기 충방전 회로부(110)가 충전 모드로 동작하게 되면, 후술할 구동전원 공급부(150)로부터 전원을 인가받아 최소 동작전원을 충전할 수 있다.
또한, 상기 최소 동작전원 공급부(140)는, 상기 충방전 회로부(110)가 동작하지 않을 때 기충전된 최소 동작전원을 상기 제어부(130)로 공급하게 된다.
또한, 상기 최소 동작전원 공급부(140)는 리튬이온 배터리 및 슈퍼 캐패시터를 포함하는 소용량 배터리 전원으로 구비될 수 있다. 즉, 상기 최소 동작전원 공급부(140)는 전기 차량에 일반적으로 사용되는 저압 배터리에 비해 상대적으로 공간 소모가 적고 저렴한 비용으로 구현할 수 있다.
한편, 상기 최소 동작전원 공급부(140)는 교체 가능하게 구비될 수 있으며, 잔여 수명을 센싱하여 교체 시기를 알리는 알림 기능을 구비할 수도 있다.
상기 구동전원 공급부(150)는 상기 제어부(130)의 구동전원을 공급하기 위한 것으로, 상기 제어부(130)가 상기 스위치부(120)로부터 웨이크 업 신호를 입력받아 턴-온된 이후에 상기 충방전 회로부(110)의 제어를 수행할 수 있도록 구동전원을 공급하게 된다.
바람직하게, 상기 구동전원 공급부(150)는 상용 전원 또는 배터리 전원을 저전압의 전원으로 강압하여 출력하는 플라이백 회로로 구비될 수 있으며, 상기 충방전 회로부(110)가 충전 모드로 동작할 때 상용 전원을 입력받아 저전압의 직류 전원으로 변환한 후 상기 변환된 직류 전원을 제어부(130)의 구동전원으로 공급하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 구동전원 공급부(150)는 상기 충방전 회로부(110)가 방전 모드로 동작하게 되면, 상기 충방전 회로부(110)의 링크 캐패시터에 충전된 배터리 전원을 제어부(130)의 구동에 적합하도록 강압한 후 제어부(130)의 구동전원으로 공급할 수도 있다.
이를 위해, 상기 구동전원 공급부(150)의 입력단은 상용 전원의 입력이 이루어지는 콘센트, 인렛(inlet) 또는 접속 단자로 구비된 전원 입력부의 출력단 및 상기 충방전 회로부(110)의 링크 캐패시터에 연결될 수 있으며, 또한, 상기 구동전원 공급부(150)의 출력단은 후술할 제어부(130)로 연결될 수 있다.
한편, 상기 구동전원 공급부(150)를 별도로 구비하지 않고, 전기 차량의 저압 배터리에서 상기 제어부(130)의 구동전원이 공급되게 하거나, 상기 충방전 회로부(110)의 DC/DC 컨버터에서 출력되는 배터리 전원을 상기 제어부(130)의 구동전원으로 공급되게 하여, 상기 제어부(130)가 지속적으로 동작하게 할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치는, 상기 충방전 회로부(110)를 충전 모드 또는 방전 모드로 동작시켜 전기 차량에 구비된 고압 배터리를 충전하거나 방전시킬 수 있고, 상기 충방전 회로부(110)가 방전 모드로 동작하면 전기 차량에 구비된 AC 콘센트를 통해 부하로 전원이 공급된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치는 기충전된 최소 동작전원을 상기 제어부(130)로 공급하는 최소 동작전원 공급부(140) 및 상기 제어부의 구동전원을 공급하는 구동전원 공급부(150)를 구비하므로, 전기 차량의 시동이 꺼져 있거나 전기 차량용 충전 장치 자체가 비활성화된 경우에도, 상기 제어부(130)가 최소한의 동작 상태를 유지할 수 있으며, 구동전원을 공급받아 충방전 회로부를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치는, 사용자가 스위치부(120)를 누르는 단순한 동작을 수행하면, 상기 스위치부(120)로부터 출력된 웨이크 업 신호에 의해 상기 제어부(130)가 상기 충방전 회로부(110)를 방전 모드로 동작하도록 제어하므로, 사용자는 보다 편리하게 부하의 전원을 공급받을 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치는 플라이백 회로, 소용량 배터리 및 스위치를 이용하여 구현할 수 있어, 생산 과정에서 제조 비용 및 제조 기간을 절감할 수 있고 부가적인 부품 추가를 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부하의 전원 공급방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충전 모드를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방전 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치에서 수행되는 부하의 전원 공급방법을 설명한다.
다만, 도 2 내지 도 4에 도시된 부하의 전원 공급방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1을 참조하여 설명한 전기 차량용 충전 장치에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1을 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부하의 전원 공급방법에서 수행되고, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.
먼저, 충방전 회로부(110)가 충전 모드로 동작할 때, 최소 동작전원 공급부(140)에서 최소 동작전원이 충전된다(S110).
이때, 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 충방전 회로부(110)가 충전 모드로 동작하는 과정을 살펴보면, 상기 충방전 회로부(110) 및 구동전원 공급부(150)로 상용 전원이 입력된다(1).
또한, 상기 구동전원 공급부(150)에서는 상기 입력된 상용 전원을 저전압의 직류 전원으로 변환한 후 제어부(130)의 구동전원으로 공급하고(2), 상기 제어부(130)는 구동전원을 공급받아 턴-온되고 상기 충방전 회로부(110)를 충전 모드로 동작하도록 제어한다(3).
또한, 상기 충방전 회로부(110)는 상기 제어부(130)의 제어하에, 상기 입력된 상용 전원을 직류 전원으로 변환한 후 상기 변환된 직류 전원을 승압하여 상기 고압 배터리의 충전 전원을 공급하는(4) 과정이 수행된다.
이때, 상기 최소 동작전원 공급부(140)는 상기 구동전원 공급부(150)가 상기 제어부(130)의 구동전원을 공급할 때, 상기 구동전원 공급부(150)로부터 저전압의 직류 전원을 공급받아 최소 동작전원을 충전할 수 있다.
한편, 상기 최소 동작전원 공급부(140)의 최소 동작전원이 이미 충전되어 있는 상태인 경우에는, 전술한 제 110단계를 수행하지 않고 후술할 제 120단계부터 최초 수행될 수도 있다.
다음, 사용자로부터 방전 모드의 활성화를 위한 사용자 입력이 스위치부(120)를 통해 이루어지게 된다(S120).
이때, 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 스위치부(120)로 방전 모드의 활성화를 위한 사용자 입력이 입력되면(1), 상기 스위치부(120)로부터 상기 제어부(130)로 웨이크 업 신호가 출력된다.
다음, 상기 제어부(130)가 웨이크 업 신호를 입력받아, 상기 충방전 회로부(110)를 방전 모드로 동작하도록 제어하게 된다(S130).
이때, 상기 제어부(130)는 상기 스위치부(120)에서 웨이크 업 신호를 입력받기 전까지는, 상기 최소 동작전원 공급부(140)로부터 최소 동작전원을 공급받아 최소한의 동작 상태를 유지할 수 있다.
또한, 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 제어부(130)는 웨이크 업 신호를 입력받은 경우에는 상기 충방전 회로부(110)가 방전 모드로 동작하도록 제어하게 된다(2). 즉, 상기 제어부(130)가 상기 충방전 회로부(110)를 제어하여 방전 모드로 동작시키면 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원이 방전되어 상기 충방전 회로부(110)로 입력되고, 상기 충방전 회로부(110)로부터 구동전원 공급부(150) 및 AC 콘센트에 연결된 부하로 배터리 전원이 공급된다(3).
또한, 상기 구동전원 공급부(150)는 배터리 전원을 입력받아 저전압의 구동전원으로 변환한 후 상기 제어부(130)의 구동전원으로 공급하고(4), 상기 제어부는 구동전원을 공급받아 지속적인 동작이 가능하게 된다.
다음, 상기 제어부(130)의 제어하에, 상기 충방전 회로부(110)가 전기 차량의 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 방전시켜 부하로 공급한다(S150).
이때, 상기 제어부(130)는, 상기 충방전 회로부(110)가 상기 고압 배터리의 배터리 전원을 입력받아 부하의 동작에 적합하도록 저전압으로 강압하여 출력하는 방전 모드로 동작하도록 제어하게 된다.
또한, 상기 충방전 회로부(110)에서 출력되는 배터리 전원은 전기 차량에 구비된 AC 콘센트로 공급된다(3). 즉, 부하를 AC 콘센트에 연결하면 전원을 공급받을 수 있다. 한편, 사용자가 부하의 사용을 완료하였을 경우에는, 상기 스위치부(120)를 조작하여 상기 충방전 회로부(110)의 방전 모드를 종료할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
110 : 충방전 회로부
120 : 스위치부
130 : 제어부
140 : 최소 동작전원 공급부
150 : 구동전원 공급부

Claims (19)

  1. 상용 전원을 입력받아 전기 차량에 구비된 고압 배터리를 충전하는 충전 모드 또는 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 방전시켜 부하로 공급하는 방전 모드로 동작하는 충방전 회로부;
    방전 모드의 활성화를 위한 사용자 입력에 따라, 제어부로 웨이크 업 신호를 출력하는 스위치부;
    상기 충방전 회로부를 충전 모드 또는 방전 모드로 동작하도록 제어하되, 상기 스위치부로부터 웨이크 업 신호를 입력받은 경우에는 상기 충방전 회로부를 방전 모드로 제어하는 제어부;
    상기 제어부가 웨이크 업 신호를 입력받기 전까지, 최소한의 동작 상태를 유지할 수 있도록 최소 동작전원을 공급하는 최소 동작전원 공급부; 및
    상용 전원 또는 배터리 전원을 저전압의 구동전원으로 변환한 후 상기 제어부로 공급하는 구동전원 공급부;를 포함하고,
    상기 최소 동작전원 공급부는, 상기 충방전 회로부가 충전 모드로 동작할 때 전원을 공급받아 최소 동작전원을 충전하며, 리튬이온 배터리 및 슈퍼 캐패시터를 포함하는 소용량 배터리 전원으로 구비되고, 교체 가능하게 구비되며, 교체 시기를 알리는 알림 기능을 포함하며,
    상기 충방전 회로부는, 충전 모드일 때 상용 전원에서 변환된 직류 전원이 일시적으로 충전되고, 방전 모드일 때에는 상기 고압 배터리에서 방전된 배터리 전원이 충전되는 링크 캐패시터를 포함하고,
    상기 구동전원 공급부는, 플라이백 회로로 구비되고, 상기 충방전 회로부가 방전 모드로 동작하게 되면 상기 링크 캐패시터에 충전된 배터리 전원을 강압하여 상기 제어부의 구동전원으로 공급하며,
    상기 제어부는, 상기 스위치부로부터 웨이크 업 신호를 입력받아 턴-온되면, 상기 구동전원 공급부로부터 구동전원을 공급받아 지속적으로 동작하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치.
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  6. 제 1항에 있어서,
    상기 충방전 회로부는 충전 모드로 동작 시, 상기 제어부의 제어하에 상용 전원을 직류 전원으로 변환한 후 상기 변환된 직류 전원을 승압하여 상기 고압 배터리의 충전 전원으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 충방전 회로부는 방전 모드로 동작 시, 상기 제어부의 제어하에 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 부하의 동작에 적합하도록 저전압으로 강압하여 부하로 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치.
  8. 삭제
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  12. (A) 전기 차량에 구비된 고압 배터리의 충전을 위해 충방전 회로부가 충전 모드로 동작할 때, 최소 동작전원 공급부가 최소 동작전원을 충전하는 단계;
    (1) 상기 충방전 회로부의 방전 모드를 활성화하기 위한 사용자 입력이 스위치부로 입력되고, 상기 스위치부로부터 제어부로 웨이크 업 신호가 출력되는 단계;
    (2) 상기 제어부가 웨이크 업 신호를 입력받아 동작하여, 상기 충방전 회로부를 방전 모드로 동작하도록 제어하는 단계; 및
    (3) 상기 제어부의 제어하에, 상기 충방전 회로부가 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 방전시켜 부하로 공급하는 단계;를 포함하고,
    상기 최소 동작전원 공급부는, 리튬이온 배터리 및 슈퍼 캐패시터를 포함하는 소용량 배터리 전원으로 구비되며, 교체 가능하게 구비되고, 그 교체 시기를 알리는 알림 기능을 포함하며,
    상기 충방전 회로부는, 충전 모드일 때 상용 전원에서 변환된 직류 전원이 일시적으로 충전되고, 방전 모드일 때에는 상기 고압 배터리에서 방전된 배터리 전원이 충전되는 링크 캐패시터를 포함하고,
    상기 제 (2)단계에서 웨이크 업 신호를 입력받기 전까지 상기 제어부는, 상기 최소 동작전원 공급부로부터 최소 동작전원을 공급받아 최소한의 동작 상태를 유지하며,
    상기 제 (3)단계에서 구동전원 공급부는, 플라이백 회로로 구비되고, 상기 충방전 회로부가 방전 모드로 동작하게 되면 상기 링크 캐패시터에 충전된 배터리 전원을 강압하여 상기 제어부의 구동전원으로 공급하며,
    상기 제 (3)단계에서 웨이크 업 신호를 입력받아 턴-온된 상기 제어부는, 상기 구동전원 공급부로부터 구동전원을 공급받아 지속적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치를 이용한 부하의 전원 공급방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 제 (3)단계에서 상기 충방전 회로부는, 상기 제어부의 제어하에 상기 고압 배터리에 충전된 배터리 전원을 부하의 동작에 적합하도록 저전압으로 강압하여 AC 콘센트로 출력하는 방전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 충전 장치를 이용한 부하의 전원 공급방법.
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