KR102211726B1 - 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법 - Google Patents

차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전에 관한 것으로, 그 구성은 제어부, 차량탑재충전기(OBC), 배터리 및 릴레이로 구성되는 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전장치에 있어서, 3개의 차량탑재충전기 및 3개의 배터리와 각각 직렬연결되어 각 차량탑재충전기 및 배터리의 상태를 모니터링하고, 특정 차량탑재충전기 또는 특정 배터리 팩의 이상 발생시 병렬 연결된 릴레이의 스위칭 동작을 통해 배터리로 충전 전류를 인가하여 충전이 되도록 하는 제어부, 상기 제어부와 각각 직렬 연결되어 제어부의 제어신호에 따라 충전기가 내장되어 대형전기차량 구동을 위한 탑재된 배터리가 충전되도록 하는 차량탑재충전기, 대형전기차량의 구동에 필요한 전원을 제공하기 위해 각각 병렬 연결되고, 상기 제어부와 직렬로 연결되어 차량탑재충전기와 통신을 통해 충전되어 차량 운행에 따른 전원을 제공하는 배터리, 상기 제어부의 제어신호에 따라 차량탑재충전기 및 배터리의 장애 또는 고장 신호에 대해 ON, OFF 동작으로 스위칭되어 각 배터리의 충전을 위한 전환 동작을 수행하는 3개의 릴레이로 구성된다.

Description

차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법{An apparatus of charging for heavy duty electric vehicle using OBC and that of charging method}
본 발명은 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형전기차량의 배터리를 차량에 탑재된 충전기를 사용하여 고속으로 충전할 수 있는 충전방식과 충전기와 배터리 고장에 대응하며 배터리 팩단위의 충전 밸런싱을 수행하고 차량탑재충전기 또는 배터리 고장 조건에서도 충전이 가능한 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기존 하나의 OBC를 배터리팩과 동일한 수량의 OBC를 사용하여 충전시간을 단축시키고 차량탑재충전기(OBC: Onboard Charger)와 배터리팩을 릴레이를 사용하여 직, 병렬로 연결하여 OBC 및 배터리팩 고장시에도 충전 가능하며 배터리 팩별 충전량 차이가 발생하였을 때에도 밸런싱 충전이 가능한 알고리즘이 적용된 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법에 관한 것이다.
일반적으로 대형전기차량은 하나의 차량탑재충전기(Onboard Charger : OBC 라 칭함)를 이용한 대용량 배터리가 충전이 되도록 동작되는데, 이를 통해 대형전기차량의 저속충전은 대용량 배터리를 충전하는데 12시간 이상의 충전시간이 소요되기 때문에 물류운송을 위한 차량의 용도에 큰 핸디캡으로 작용함으로써 대형 전기차량의 시장진입 입지를 약화시키고 있는 것이 현실이다.
또한, 차고지 이외에서의 OBC의 고장이나 배터리 팩의 고장은 전기차량 핵심장치의 고장은 충전을 불가능하게 하고 현장 또는 출장지에서 충전하여 복귀하는 것을 기본으로 하는 장거리 전기차량의 왕복 운행에 심각한 지장을 줄 수 있다.
종래의 저속 충전 방식은 하나의 OBC로 다수의 대용량 배터리팩을 충전하는 방식을 사용하므로 충전시간이 매우 길고 OBC나 배터리팩의 고장에 대응할 수 없는 구조적인 한계가 있는 현실이다.
통상적으로 기존의 대형전기구동차량은 40KWh 대용량 배터리팩 3개와 10KW OBC 한 개로 구성된다. 이러한 배터리팩 구성은 12시간의 충전시간이 필요하며 OBC의 고장 또는 배터리팩의 고장 시 충전을 불가능하게 한다.
또한, 배터리 팩과 배터리 팩 사이의 온도나 방전량의 차이로 배터리 팩별 충전량 불균형이 발생할 경우 동일한 충전량으로 충전되도록 하는 팩 밸런싱이 불가능하다.
이에 본 발명은 대형전기차량의 배터리를 차량에 탑재된 충전기를 사용하여 고속으로 충전할 수 있는 충전방식과 충전기와 배터리 고장에 대응하며 배터리 팩단위의 충전 밸런싱을 수행 할 수 있는 장치를 제공하기 위해 본 발명을 제안한다.
1. 전기차량용 충전시스템(A Charging System for an Electric Vehicle)(특허등록 제10-1952159호) 2. 전기차량의 충전 시스템 및 그 제어방법(CHARGING SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR ELECTRIC VEHICLE)(특허등록 제10-1846682호) 3. 전기차량 충전제어 방법(CHARGING CONTROL METHOD FOR ELECTRIC VEHICLE)(특허등록번호 제10-1878026호)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 기존 하나의 OBC를 배터리팩과 동일한 수량의 OBC를 사용하여 충전시간을 단축시키고 차량탑재충전기(OBC: Onboard Charger)와 배터리팩을 릴레이를 사용하여 직, 병렬로 연결하여 OBC 및 배터리팩 고장시에도 충전 가능하며 배터리 팩별 충전량 차이가 발생하였을 때에도 밸런싱 충전이 가능한 알고리즘이 적용된 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 다수개의 대용량 배터리팩을 가진 대형전기차량에 배터리 팩과 대응되게 차량탑재충전기(OBC: Onboard Charger)를 병렬로 사용하여 기존 방식의 경우 보다 충전시간을 1/3로 단축시킬 수 있고, OBC와 대응되는 배터리팩을 릴레이를 사용하여 각각 직, 병렬로 연결하여 고장 또는 비상시에도 충전과 운행이 가능하도록 제어할 수 있으며 각각의 팩별 충전 밸런싱이 가능한 조합을 만들어 낼 수 있는 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법은 제어부가 3개가 병렬연결 구조를 갖는 차량탑재충전기와 각각 직렬연결되고, 3개의 병렬연결 구조를 갖는 배터리가 제어부와 각각 직렬연결 구조를 가지며, 각 차량탑재충전기와 각 릴레이 1과 직렬연결되고, 각 릴레이 1과 직렬연결된 릴레이 2가 각 배터리와 직렬연결를 가지며, 릴레이 3을 통해 릴레이 1 및 릴레이 2가 병렬로 연결되어 상기 제어부의 제어신호에 따라 차량탑재충전기 또는 배터리의 이상 발생시 릴레이의 스위칭 동작을 통해 배터리로 충전 전류를 인가하여 충전이 되도록 하는 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법에 있어서, 차량탑재충전기 1의 고장시 상기 제어부는 릴레이 1의 R-01을 OFF 하고, 타 연결된 차량탑재충전기 1 및 차량탑재충전기 2를 통해 배터리 1의 충전 동작이 구동되도록 릴레이 1의 R-03 및 R-05를 스위칭 ON하고, 타 릴레이 2 및 릴레이 3을 모두 스위칭 ON 되도록 하여 차량탑재충전기 2 및 차량탑재충전기 3의 충전기를 통해 배터리 1, 배터리 2 및 배터리 3이 충전이 진행되도록 하거나, 차량탑재충전기 1 및 2의 고장 발생시 상기 제어부는 릴레이 1의 R-01 및 R-03을 OFF 하고, 타 연결된 차량탑재충전기 3을 통해 배터리 1 및 배터리 2의 충전 동작이 구동되도록 타 릴레이 2 및 릴레이 3을 모두 스위칭 ON 되도록 하여 차량탑재충전기 3의 충전기를 통해 배터리 1, 배터리 2 및 배터리 3이 충전절차를 진행하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법은 기존 하나의 OBC를 배터리팩과 동일한 수량의 OBC를 사용함으로써 충전시간을 단축시키고 OBC와 배터리팩을 릴레이를 직, 병렬로 연결하여 OBC 및 배터리팩 고장시에도 충전 가능하며 배터리 팩별 충전량 차이가 발생하였을 때에도 밸런싱 충전이 가능한 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법은 차량탑재충전기와 배터리 팩을 릴레이와 병렬연결하여 배터리 팩 충전시간을 1/3로 단축하여 기존보다 빠른시간 내에 물류운송에 복귀할 수 있으며 OBC와 배터리팩의 고장과 같은 상황에서도 충전이 가능하여 비상시에도 차량의 운행이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법은 배터리 팩별 충전량 차이가 발생한 때에도 밸런싱 충전을 하여 주행거리를 일정하게 유지하여 신뢰도 높은 운용 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법은 배터리 팩과 OBC를 통신으로 연결하여 상태를 모니터링하고 배터리 팩과 배터리 팩 사이의 온도차와 방전량 차이에 의해 발생한 배터리 팩별 충전량 불균형을 직, 병렬로 연결한 릴레이의 ON, OFF의 조합하여 충전량이 가장 적은 배터리팩을 OBC 충전전류를 집중하고 이외의 배터리팩 충전량까지 빠르게 충전되도록 하여 배터리 팩별로 충전 밸런싱이 가능하여 안전적인 운영을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전장치의 구성도
도 2는 도 1에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전장치의 세부 구성을 도시한 모식도
도 3은 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량의 정상 충전상태를 도시한 모식도
도 4는 차량탑재 충전기인 OBC 1의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도
도 5는 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 OBC 2의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도
도 6은 배터리 팩인 Battery 1의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도
도 7은 배터리 팩인 Battery 1 및 Battery 2의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도
도 8은 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 배터리 팩인 Battery 1의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도
도 9는 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 배터리 팩인 Battery 2의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도
도 10은 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 배터리 팩인 Battery 3의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도
도 11은 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 OBC 2와 배터리 팩인 Battery 3의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도
도 12는 차량탑재 충전기인 OBC 1, 배터리 팩인 Battery 2 및 Battery 3의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도
도 13은 배터리 팩인 Battery 3의 전압이 낮을 경우 밸런싱 절차를 도시한 모식도
도 14는 도 3의 충전대기 또는 충전완료 상태를 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도
도 15는 본 발명에 따른 차량탑재 충전기인 OBC의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도
도 16은 본 발명에 따른 배터리 팩인 Battery1 및 Battery 2의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도
도 17은 본 발명에 따른 OBC 1 및 Battery 1의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도
도 18은 본 발명에 따른 OBC 1 및 Battery 2의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도
도 19는 본 발명에 따른 OBC 1 및 Battery 3의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도
도 20은 본 발명에 따른 OBC 1, OBC 2 및 Battery 3의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도
도 21은 본 발명에 따른 OBC 1 및 Battery 2, 3의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
이하, 본 발명의 상세한 설명은 3개의 차량탑재충전기(OBC) 및 3개의 배터리 팩으로 구성된 것을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전장치의 동작을 살펴보면, 먼저, 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 따른 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전장치의 세부 구성을 도시한 모식도를 나타내는데, 본 발명에 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전장치는 크게 제어부(100), 차량탑재충전기(OBC)(200), 배터리 팩(300) 및 릴레이(400)로 구성되는데, 상기 제어부(Control unit)(100)는 다수의 차량탑재충전기(200) 및 배터리 팩(300)과 각각 직렬연결하여 각 차량탑재충전기(200) 및 배터리 팩(300)의 상태를 모니터링하고, 특정 차량탑재충전기(200) 또는 특정 배터리 팩(300)의 이상 발생시 병렬 연결된 릴레이(400)의 스위칭 동작을 통해 배터리 팩(300)에 충전될 수 있도록 한다. 또한, 상기 제어부(100)는 연결된 특정 배터리 팩(300)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, SOC 등을 측정 및 제어하는 알고리즘으로 구성되어 OBC를 통하여 배터리 팩(300)이 충전이 될 수 있도록 하여 충전 시간을 단축하도록 대형전기차량 충전장치의 제반적인 동작을 제어한다.
상기 제어부(100)는 OBC(200)와 배터리 팩(300)과 통신으로 연결하여 상태를 모니터링하고, 각각의 OBC(200)와 배터리 팩(300)을 릴레이(400)를 통하여 직, 병렬로 연결하여 OBC(200) 또는 배터리 팩(300)의 고장시에도 충전과 운행이 가능하도록 각 릴레이(400)의 ON, OFF 조합을 제어한다.
보다 세부적으로, 상기 제어부(100)는 배터리 팩(300)과 배터리 팩(300) 사이의 온도차와 방전량 차이에 의해 발생한 팩별 충전량 불균형을 직,병렬로 연결한 릴레이(400)의 ON, OFF를 제어하여 충전량이 가장 적은 배터리팩(300)을 3대의 OBC(200)로 충전전류를 집중하여 이외의 배터리팩 충전량까지 빠르게 충전한 후 충전하여 충전 밸런싱을 가능하도록 한다.
상기 차량탑재충전기(OBC: Onboard Charger)(200)는 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 충전기가 내장되어 대형전기차량에 사용되는 배터리 팩에 충전이 되도록 탑재된 배터리 팩에 고속 충전을 제공하는 것으로 본 발명은 다수개의 차량탑재충전기(200)가 상기 제어부(100)와 각각 직렬로 연결되고, 각 차량탑재충전기(200)은 병렬로 연결되어 배터리 팩(300)과 통신을 통해 배터리 팩 고장 또는 차량탑재충전기(200)의 여부에 따라 릴레이(400)의 ON, OFF 구동을 통해 배터리 팩(300)의 충전과 운행이 가능하도록 동작된다.
상기 배터리 팩(300)은 대형전기차량의 구동에 필요한 전원을 제공하는 것으로 본 발명에 따라 다수개의 배터리 팩(300)이 병렬로 연결되고 상기 제어부(100)와 직렬로 연결되어 차량탑재충전기(200)와 통신을 통해 배터리 팩이 충전되어 차량 운행에 따른 전원을 제공하게 된다.
상기 릴레이(400)는 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 다수의 차량탑재충전기(200) 및 배터리 팩(300)의 장애 또는 고장 신호에 대해 ON, OFF 동작으로 스위칭되어 각 배터리 팩의 충전을 위한 전환 절차를 진행한다.
보다 구체적으로 상기 릴레이(400)는 릴레이 1(410), 릴레이 2(430) 및 릴레이 3(450)로 구성되는데, 상기 릴레이 1(410)은 각 차량탑재충전기(200)와 각 배터리 팩(300)과 직렬로 연결하여 통신을 통해 해당 배터리 팩의 충전대기 또는 충전완료의 진행을 위해 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 내부 스위치를 ON, OFF 동작을 구동한다.
상기 릴레이 2(430)는 각 배터리 팩(300)과 각 릴레이 1(410) 사이에 위치하는데, 보다 구체적으로 상기 각 배터리 팩(300)과 릴레이 1(410)과 직렬 연결되고 릴레이 3(450)과 병렬 연결되어 특정 차량탑재충전기(200) 또는 특정 배터리 팩의 고장 또는 장애에 따라 타 차량탑재충전기(200)의 구동 또는 타 배터리 팩의 충전을 위해 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 내부 스위치를 ON, OFF 동작으로 전환하여 동작된다.
상기 릴레이 3(450)는 상기 릴레이 1(410) 및 릴레이 2(430)와 각각 병렬 연결되어 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 특정 차량탑재충전기(200) 또는 특정 배터리 팩(300) 고장시 연결된 타 차량탑재충전기(200) 및 배터리 팩(300)이 전환되어 구동되어 충전이 이루어지도록 ON, OFF 동작으로 스위칭한다.
한편, 상기 릴레이 2(430)는 3개의 스위치(SW)로 구성되어 해당 배터리 고장시 다른 차량탑재충전기(200)로 연결이 되도록 상기 제어부(100)의 제어신호에 따랄 스위칭이 되도록 한다.
도 3은 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량의 정상 충전상태를 도시한 모식도를 나타내는데, 상기 차량탑재충전기(200)에 탑재된 배터리 팩(300)이 정상 상태일 때, 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 릴레이 1(410), 릴레이 3(430)이 각각 스위칭 ON 되어 차량탑재충전기(200)의 충전기가 구동되어 배터리 팩(300)에 충전이 이루어진다. 이때, 릴레이 1(410) 및 릴레이 3(430)과 각각 병렬 연결된 릴레이 3(450)은 OFF 되도록 동작된다.
따라서, 차량탑재충전기(200), 릴레이 1(410), 릴레이 3(450) 및 배터리 팩(300)이 모두 직렬연결로 구성되어 차량탑재충전기(200)의 충전기에 의해 배터리 팩(300)이 충전된다.
도 4는 차량탑재 충전기인 OBC 1의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도를 나타내는데, 이 경우, 상기 OBC 1과 직렬연결된 배터리 1은 충전이 이루어지지 않게 됨으로 상기 제어부(100)는 릴레이 1(410)의 R-01을 OFF 하고, 타 연결된 OBC 1 및 OBC 2를 통해 배터리 1의 충전 동작이 구동되도록 릴레이 1(410)의 R-03 및 R-05을 스위칭 ON하고, 타 릴레이 2(430) 및 릴레이 3(450)을 모두 스위칭 ON 되도록 하여 OBC 2 및 OBC 3의 충전기를 통해 배터리 1, 배터리 2 및 배터리 3이 충전절차가 진행되도록 한다.
도 5는 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 OBC 2의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도이고, 도 16은 OBC 1 및 OBC 2의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도를 나타내는데, 이 경우 상기 OBC 1 및 OBC 2와 각각 직렬연결된 배터리 1 및 배터리 2가 충전이 이루어지지 않게 됨으로 상기 제어부(100)는 릴레이 1(410)의 R-01 및 R -03을 OFF 하고, 타 연결된 OBC 3을 통해 배터리 1 및 배터리 2의 충전 동작이 구동되도록 타 릴레이 2(430) 및 릴레이 3(450)을 모두 스위칭 ON 되도록 하여 OBC 3의 충전기를 통해 배터리 1, 배터리 2 및 배터리 3이 충전절차가 진행되도록 한다.
도 6은 배터리 팩인 Battery 1의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도를 나타내는데, 이 경우, 고장난 배터리 1을 통해 직렬 및 병렬 연결된 타 배터리 2 및 배터리 3의 구동에 문제가 발생할 수 있어 배터리 1에 인가되는 전원을 차단하고, 타 배터리 2 및 배터리 3을 통해 대형전기차량의 구동을 위한 충전이 필요하게 된다. 따라서, 상기 제어부(100)는 릴레이 2(430)의 R-02의 내부 모든 스위치를 OFF 되도록 제어하고, OBC 1, OBC 2 및 OBC 3의 릴레이 1(410)와 병렬연결된 릴레이 3(450)의 모두 스위칭을 ON 되도록 하여 배터리 2 및 배터리 3이 충전절차가 진행되도록 한다.
도 7은 배터리 팩인 Battery 1 및 Battery 2의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도이고, 도 16은 Battery1 및 Battery 2의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도를 나타내는데, 이 경우, 고장난 배터리 1 및 배터리 2와 직렬 및 병렬 연결된 타 배터리 3의 구동에 문제가 발생할 수 있어 배터리 1 및 배터리 2에 인가되는 전원을 차단하고, 타 배터리 3을 통해 대형전기차량의 구동을 위한 충전이 필요하게 된다. 따라서, 상기 제어부(100)는 릴레이 2(430)의 R-02 및 R-04의 내부 모든 스위치를 OFF 되도록 제어하고, OBC 1, OBC 2 및 OBC 3의 릴레이 1(410)와 병렬연결된 릴레이 3(450)의 모두 스위칭을 ON 되도록 하여 배터리 3이 충전절차가 진행되도록 한다.
도 8은 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 배터리 팩인 Battery 1의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도이고, 도 17은 OBC 1 및 Battery 1의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도를 나타내는데, 이 경우, 상기 OBC 1과 직렬연결된 배터리 1은 충전이 이루어지지 않게 되고, OBC 1을 통해 타 배터리 2, 3의 충전 밸런싱에 영향이 발생할 수 있어 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 릴레이 1(410)의 R-01, 릴레이 2(430)의 R-02 및 릴레이 3(450)의 R-07, R-09를 각각 스위치 OFF하고, 타 연결된 OBC 2 및 OBC 3와 각각 연결된 배터리 2, 배터리 3의 충전을 위해 릴레이 1(410)의 R-03, R-05와 릴레이 2(430)의 R-04, R-06 및 릴레이 3(450)의 R-08을 스위칭 ON 되도록 하여 OBC 2 및 OBC 3의 충전기를 통해 배터리 2, 배터리 3이 충전절차가 진행되도록 한다.
도 9는 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 배터리 팩인 Battery 2의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도이고, 도 18은 OBC 1 및 Battery 2의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도를 나타내는데, 이 경우, 상기 OBC 2와 OBC 3을 통해 배터리 1 및 배터리 3의 충전이 이루어지도록 하기 위해, 상기 제어부(100)는 OBC 1과 연결된 릴레이 1(410)의 R-01 및 릴레이 2(430)의 R-02를 각각 스위치 OFF하여 OBC 1이 구동되지 않도록 한다.
또한, OBC 2와 연결되는 배터리 2의 구동을 제한하기 위해 배터리 2와 연결되는 릴레이 2(430)의 R-04를 스위칭 OFF 되도록 하고, OBC 2와 연결되는 릴레이 1(410)의 R-03과 OBC 3과 연결되는 릴레이 1(410)의 R-05를 스위칭 ON으로 구동하고, 릴레이 1(410)과 병렬 연결된 릴레이 3(430)을 모두 스위칭 ON 되도록 하고, OBC 3 및 배터리 3과 직렬연결된 릴레이 2(410)의 R-06을 스위칭 ON 되도록 구동한다.
이를 통해 OBC 2 및 OBC 3을 통해 배터리 1 및 배터리 3이 충전절차가 진행된다.
도 10은 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 배터리 팩인 Battery 3의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도이고, 도 19는 OBC 1 및 Battery 3의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도를 나타내는데, 이 경우, 상기 OBC 2와 OBC 3을 통해 배터리 1 및 배터리 2의 충전이 이루어지도록 하기 위해, 상기 제어부(100)는 OBC 1과 연결된 릴레이 1(410)의 R-01 및 배터리 3과 연결된 릴레이 2(430)의 R-06을 각각 스위치 OFF 하여 OBC 1 및 배터리 3이 구동되지 않도록 한다.
또한, OBC 2와 연결되는 릴레이 1(410)의 R-03과 OBC 3과 연결되는 릴레이 1(410)의 R-05를 스위칭 ON으로 구동하고, 릴레이 1(410)과 병렬 연결된 릴레이 3(450)을 모두 스위칭 ON 되도록 하고, 배터리 1 및 배터리 2와 각각 직렬연결된 릴레이 2(430)의 R-02 및 R-04를 스위칭 ON 되도록 구동한다.
이를 통해 OBC 2 및 OBC 3을 통해 배터리 1 및 배터리 2가 충전절차가 진행된다.
도 11은 차량탑재 충전기인 OBC 1 및 OBC 2와 배터리 팩인 Battery 3의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도이고, 도 20은 OBC 1, OBC 2 및 Battery 3의 고장에 따른 배터리 팩 충전을 위한 대형전기차량 충전장치의 구동 동작을 도시한 순서도를 나타내는데, 이 경우, 상기 OBC 3을 통해 배터리 1 및 배터리 2의 충전이 이루어지는데, 상기 제어부(100)는 고장난 OBC 1 및 OBC 2를 통해 배터리에 전원이 인가되지 않도록 릴레이 1(410)의 R-01 및 R-03을 스위칭 OFF 되도록 하고, 고장난 배터리 3으로 전원이 인가되지 않도록 배터리 3과 직렬연결된 배터리 2(430)의 R-06을 스위칭 OFF 한다.
또한, OBC 3과 연결된 릴레이 1(410)의 R-05를 스위칭 ON하고, 릴레이 1(410)과 병렬 연결된 릴레이 3(430)을 모두 스위칭 ON 되도록 하고, 배터리 2 및 배터리 3과 직렬연결된 릴레이 2(430)의 R-02, R-04를 각각 스위칭 ON 되도록 구동한다.
이를 통해 OBC 3을 통해 배터리 1 및 배터리 2가 충전절차가 진행된다.
도 12는 차량탑재 충전기인 OBC 1, 배터리 팩인 Battery 2 및 Battery 3의 고장시 대형전기차량의 충전장치의 내부 동작상태를 도시한 모식도를 나타내는데, 이 경우, OBC 2 및 OBC 3을 통해 배터리 1의 충전이 이루어지는데, 상기 제어부(100)는 고장난 배터리 2 및 배터리 3에 전원이 인가되지 않도록 릴레이 2(430)의 R-04, R-06을 각각 스위칭 OFF 되도록 하고, 고장난 OBC 1을 통해 배터리에 전원이 인가되지 않도록 릴레이 1(410)의 R-01을 스위칭 OFF 되도록 한다.
고장난 배터리 2 및 배터리 3과 각각 직렬연결된 릴레이 2(430)의 R-04, R-06의 스위칭 OFF 되도록하고, OBC 2 및 OBC 3과 연결된 릴레이 3(450)을 스위칭 ON 되도록 하고, 배터리 1과 연결된 릴레이 2(430)의 R-02를 스위칭 ON 되도록 구동한다.
이를 통해 OBC 2 및 OBC 3을 통해 배터리 1이 충전절차가 진행된다.
도 13은 배터리 팩인 Battery 3의 전압이 낮을 경우 밸런싱 절차를 도시한 모식도를 나타내는데, 상기 제어부(100)의 구동에 따라 상기 배터리 3의 전압이 낮게 측정될 경우 OBC 1, 2, 3의 충전전류를 배터리 3에만 공급하여 배터리 2 및 배터리 3의 전압에 도달할 때까지 충전이 필요한데, 이 경우 전압이 낮은 배터리 3을 제외한 배터리 1, 2와 직접 연결된 릴레이 2(430)의 R-02, R-04를 각각 스위칭 OFF 되도록 하여 OBC 1, OBC 2, OBC 3의 충전전류가 배터리 3으로 집중되도록 타 릴레이 1(410), 릴레이 3(450) 및 릴레이 2(430)의 R-06의 스위치를 ON 되도록 한다.
이후, 배터리 3의 전압이 배터리 1 및 배터리 2와 동일 또는 비슷하게 유지될 경우 릴레이 3(450)을 모두 OFF 되도록 하여 각 OBC와 배터리가 릴레이 1(410) 및 릴레이 2(430)와 직렬 연결이 되도록 유지한다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 제어부
200 : 차량탑재충전기(OBC)
300 : 배터리
400 : 릴레이 410 : 릴레이 1
430 : 릴레이 2 450 : 릴레이 3

Claims (6)

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  4. 제어부(100)가 3개가 병렬연결 구조를 갖는 차량탑재충전기(200)와 각각 직렬연결되고, 3개의 병렬연결 구조를 갖는 배터리(300)가 제어부(100)와 각각 직렬연결 구조를 가지며, 각 차량탑재충전기(200)와 각 릴레이 1(410)과 직렬연결되고, 각 릴레이 1과 직렬연결된 릴레이 2(430)가 각 배터리와 직렬연결를 가지며, 릴레이 3(450)을 통해 릴레이 1 및 릴레이 2가 병렬로 연결되어 상기 제어부의 제어신호에 따라 차량탑재충전기(200) 또는 배터리(300)의 이상 발생시 릴레이(410, 430, 450)의 스위칭 동작을 통해 배터리(300)로 충전 전류를 인가하여 충전이 되도록 하는 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량 충전방법에 있어서,
    차량탑재충전기 1의 고장 발생시 상기 제어부(100)는 릴레이 1(410)의 R-01을 OFF 하고, 타 연결된 차량탑재충전기 1 및 차량탑재충전기 2를 통해 배터리 1의 충전 동작이 구동되도록 릴레이 1(410)의 R-03 및 R-05를 스위칭 ON하고, 타 릴레이 2(430) 및 릴레이 3(450)을 모두 스위칭 ON 되도록 하여 차량탑재충전기 2 및 차량탑재충전기 3의 충전기를 통해 배터리 1, 배터리 2 및 배터리 3이 충전이 진행되도록 하고,
    차량탑재충전기 1 및 2의 고장 발생시 상기 제어부(100)는 릴레이 1(410)의 R-01 및 R-03을 OFF 하고, 타 연결된 차량탑재충전기 3을 통해 배터리 1 및 배터리 2의 충전 동작이 구동되도록 타 릴레이 2(430) 및 릴레이 3(450)을 모두 스위칭 ON 되도록 하여 차량탑재충전기 3의 충전기를 통해 배터리 1, 배터리 2 및 배터리 3이 충전절차를 진행하고,
    배터리 1의 고장 발생시 상기 제어부(100)는 릴레이 2(430)의 R-02의 내부 모든 스위치를 OFF 되도록 제어하고, 차량탑재충전기 1, 차량탑재충전기 2 및 차량탑재충전기 3의 릴레이 1(410)와 병렬연결된 릴레이 3(450)의 모두 스위칭을 ON 되도록 하여 배터리 2 및 배터리 3이 충전절차가 진행되도록 하고,
    배터리 1 및 배터리 2의 고장 발생시 상기 제어부(100)는 배터리 1 및 배터리 2에 인가되는 전원을 차단하고, 타 배터리 3을 통해 대형전기차량의 구동을 위한 충전을 위해 릴레이 2(430)의 R-02 및 R-04의 내부 모든 스위치를 OFF 되도록 제어하고, 차량탑재충전기 1, 차량탑재충전기 2 및 차량탑재충전기 3의 릴레이 1(410)와 병렬연결된 릴레이 3(450)의 모두 스위칭을 ON 되도록 하여 배터리 3이 충전절차가 진행하고,
    차량탑재충전기 1 및 배터리 팩인 Battery 1의 고장 발생시 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 릴레이 1(410)의 R-01, 릴레이 2(430)의 R-02 및 릴레이 3(450)의 R-07, R-09를 각각 스위치 OFF하고, 타 연결된 차량탑재충전기 2 및 차량탑재충전기 3과 각각 연결된 배터리 2, 배터리 3의 충전을 위해 릴레이 1(410)의 R-03, R-05와 릴레이 2(430)의 R-04, R-06 및 릴레이 3(450)의 R-08을 스위칭 ON 되도록 하여 차량탑재충전기 2 및 차량탑재충전기 3의 충전기를 통해 배터리 2, 배터리 3이 충전절차가 진행하고,
    차량탑재충전기 1 및 배터리 팩인 Battery 2의 고장 발생시 차량탑재충전기 2와 차량탑재충전기 3을 통해 배터리 1 및 배터리 3의 충전이 이루어지도록, 상기 제어부(100)는 차량탑재충전기 1과 연결된 릴레이 1(410)의 R-01 및 릴레이 2(430)의 R-02를 각각 스위치 OFF 하여 차량탑재충전기 1이 구동되지 않도록 하고, 차량탑재충전기 2와 연결되는 배터리 2의 구동을 제한하기 위해 배터리 2와 연결되는 릴레이 2(430)의 R-04를 스위칭 OFF 되도록 하고, 차량탑재충전기 2와 연결되는 릴레이 1(410)의 R-03과 차량탑재충전기 3과 연결되는 릴레이 1(410)의 R-05를 스위칭 ON으로 구동하고, 릴레이 1(410)과 병렬 연결된 릴레이 3(430)을 모두 스위칭 ON 되도록 하고, 차량탑재충전기 3 및 배터리 3과 직렬연결된 릴레이 2(410)의 R-06을 스위칭 ON 되도록 구동하고,
    차량탑재충전기 1 및 Battery 3의 고장 발생시 차량탑재충전기 2와 차량탑재충전기 3을 통해 배터리 1 및 배터리 2의 충전이 이루어지도록, 상기 제어부(100)는 차량탑재충전기 1과 연결된 릴레이 1(410)의 R-01 및 배터리 3과 연결된 릴레이 2(430)의 R-06을 각각 스위치 OFF 하여 차량탑재충전기 1 및 배터리 3이 구동되지 않도록 하고, 차량탑재충전기 2와 연결되는 릴레이 1(410)의 R-03과 차량탑재충전기 3과 연결되는 릴레이 1(410)의 R-05를 스위칭 ON으로 구동하고, 릴레이 1(410)과 병렬 연결된 릴레이 3(450)을 모두 스위칭 ON 되도록 하고, 배터리 1 및 배터리 2와 각각 직렬연결된 릴레이 2(430)의 R-02 및 R-04를 스위칭 ON 되도록 구동하고,
    차량탑재충전기 1 및 차량탑재충전기 2와 Battery 3의 고장 발생시 차량탑재충전기 3을 통해 배터리 1 및 배터리 2의 충전이 이루어지도록, 상기 제어부(100)는 고장난 차량탑재충전기 1 및 차량탑재충전기 2를 통해 배터리에 전원이 인가되지 않도록 릴레이 1(410)의 R-01 및 R-03을 스위칭 OFF 되도록 하고, 고장난 배터리 3으로 전원이 인가되지 않도록 배터리 3과 직렬연결된 배터리 2(430)의 R-06을 스위칭 OFF 하고, 차량탑재충전기 3과 연결된 릴레이 1(410)의 R-05를 스위칭 ON하고, 릴레이 1(410)과 병렬 연결된 릴레이 3(430)을 모두 스위칭 ON 되도록 하고, 배터리 2 및 배터리 3과 직렬연결된 릴레이 2(430)의 R-02, R-04를 각각 스위칭 ON 되도록 구동하고,
    차량탑재충전기 1, Battery 2 및 Battery 3의 고장 발생시 차량탑재충전기 2 및 차량탑재충전기 3을 통해 배터리 1의 충전이 이루어지도록, 상기 제어부(100)는 고장난 배터리 2 및 배터리 3에 전원이 인가되지 않도록 릴레이 2(430)의 R-04, R-06을 각각 스위칭 OFF 되도록 하고, 고장난 차량탑재충전기 1을 통해 배터리에 전원이 인가되지 않도록 릴레이 1(410)의 R-01을 스위칭 OFF 되도록 하고, 고장난 배터리 2 및 배터리 3과 각각 직렬연결된 릴레이 2(430)의 R-04, R-06의 스위칭 OFF 하고, 차량탑재충전기 2 및 차량탑재충전기 3과 연결된 릴레이 3(450)을 스위칭 ON 되도록 하고, 배터리 1과 연결된 릴레이 2(430)의 R-02를 스위칭하여 구동되는 것을 특징으로 하는 차량탑재충전기를 이용한 대형전기차량의 충전방법.
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