KR102612664B1 - Potable charging device, battery charging circuit module, and battery system including the same for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기차용 휴대용 배터리 충전 장치, 배터리 충전 회로 모듈 및 이를 포함하는 배터리 충전 시스템에 관한 것으로, 온보드충전기(On Board Charge; OBC) 및 상기 온보드충전기를 통해 충전되는 배터리를 포함하는 전기자동차와 상용 교류 전압을 공급하며 제 1 충전 커넥터를 포함하는 전원공급원을 전기적으로 연결하여 상기 배터리를 충전하는 휴대용 배터리 충전 장치는 상기 전원공급원과 상기 제 1 충전 커넥터를 통해 연결되는 제 1 충전구; 상기 제1 충전구로부터 공급되며 상기 전원공급원의 상기 상용 교류 전압을 바이패스시키는 AC 전원경로부; 상기 제 1 충전구 또는 상기 AC 전원경로부와 연결되어 상기 상용 교류 전압 을 DC 충전 전원으로 변환시키는 DC 충전부; 및 상기 상용 교류 전압 및 상기 DC 충전 전원을 상기 전기자동차에 공급하는 제 2 충전 커넥터를 포함할 수 있다. The present invention relates to a portable battery charging device for electric vehicles, a battery charging circuit module, and a battery charging system including the same, and is commercially available for use with electric vehicles including an on-board charger (OBC) and a battery charged through the on-board charger. A portable battery charging device that charges the battery by electrically connecting a power source that supplies alternating voltage and includes a first charging connector includes: a first charging port connected to the power source and the first charging connector; an AC power path unit supplied from the first charging port and bypassing the commercial alternating current voltage of the power supply source; A DC charging unit connected to the first charging port or the AC power path unit to convert the commercial AC voltage into DC charging power; And it may include a second charging connector that supplies the commercial AC voltage and the DC charging power to the electric vehicle.

Description

전기차용 휴대용 배터리 충전 장치, 배터리 충전 회로 모듈 및 이를 포함하는 배터리 충전 시스템{Potable charging device, battery charging circuit module, and battery system including the same for electric vehicle}Portable battery charging device for electric vehicle, battery charging circuit module, and battery charging system including the same {Potable charging device, battery charging circuit module, and battery system including the same for electric vehicle}

본 발명은 전기차 충전 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기차용 휴대용 배터리 충전 장치, 배터리 충전 회로 모듈 및 이를 포함하는 배터리 충전 시스템 에 관한 것이다.The present invention relates to electric vehicle charging technology, and more specifically, to a portable battery charging device for electric vehicles, a battery charging circuit module, and a battery charging system including the same.

최근 온실가스 및 미세먼지 감축을 위한 전세계적 환경규제로 전기자동차의 보급이 가속되고 있다. 현재 세계 각 국가들은 전기자동차 보급 확대를 위해 구매 보조금 및 세제 감면 같은 지원제도를 시행하고 있다. Recently, the spread of electric vehicles is accelerating due to global environmental regulations to reduce greenhouse gases and fine dust. Currently, countries around the world are implementing support systems such as purchase subsidies and tax breaks to expand the distribution of electric vehicles.

상기 전기자동차는 배터리의 전원으로 구동되는 모터를 동력원으로 하여 주행한다. 이러한 전기자동차는 운전자가 엑셀 페달을 조작하면 컨트롤러가 엑셀 페달을 밟는 양에 따라 인버터의 게이트 주파수를 제어하여 배터리의 직류 전원을 PWM(pulse width modulation) 방식으로 제어하여 소정의 전류량을 모터에 공급하고, 이때 상기 모터는 상기 인버터에서 공급되는 전류량에 따라 일정 토크가 발생되어 구동될 수 있다. 상기 전기자동차의 배터리는 충전 용량이 한정된 2차 전지를 이용하기 때문에 상기 전기자동차가 일정 시간 주행하면 상기 배터리에 충전된 전력이 소모되어 방전되므로 방전 전에 상기 배터리를 충전해 주어야한다. 상기 전기자동차의 배터리 충전 시스템은 크게 충전 방식, 연결 방식, 통신 및 제어 방식에 따라 구분할 수 있다.The electric vehicle runs using a motor powered by a battery as a power source. In these electric vehicles, when the driver operates the accelerator pedal, the controller controls the gate frequency of the inverter according to the amount of pressure on the accelerator pedal, controls the battery's DC power using PWM (pulse width modulation), and supplies a predetermined amount of current to the motor. , At this time, the motor can be driven by generating a certain torque according to the amount of current supplied from the inverter. Since the battery of the electric vehicle uses a secondary battery with limited charging capacity, when the electric vehicle is driven for a certain period of time, the power charged in the battery is consumed and discharged, so the battery must be charged before discharging. The battery charging system of the electric vehicle can be largely divided according to charging method, connection method, communication and control method.

상술한 전기자동차의 배터리 충전 시스템에서 충전 방식은 접촉식(Conductive) 충전 방식과, 유도식(Inductive) 충전 방식 그리고 배터리 교환 방식(Battery Swapping)으로 구분할 수 있다. 또한, 상기 전기자동차의 배터리 충전 시스템에서 전기적 연결 장치는 주유기에 해당하는 커넥터(Connector) 및 주유구에 해당하는 상기 전기자동차에 장착되는 인렛(Inlet)이 있으며 단상 및 삼상 교류형, 직류 전용 그리고 교류와 직류가 함께 있는 콤보형으로 구분할 수 있다. 상기 전기자동차 충전시스템에서 통신 방식은 CAN(Controller Area Network) 통신방식과 PLC(Power Line Communication) 통신방식으로 구분할 수 있다. 상기 전기자동차 충전시스템의 분류는 절대적인 것이 아니며, 실제적으로는 2개 이상의 방식이 결합되는데, 근래 들어 많이 각광받고 있는 방식은 접촉식 충전방식에 따른 교류 충전 스탠드이다. In the above-described electric vehicle battery charging system, charging methods can be divided into contact charging, inductive charging, and battery swapping. In addition, in the battery charging system of the electric vehicle, the electrical connection device includes a connector corresponding to a gas pump and an inlet mounted on the electric vehicle corresponding to a gas filler, and there are single-phase and three-phase AC type, direct current only, and alternating current and It can be classified into a combo type with direct current. The communication method in the electric vehicle charging system can be divided into CAN (Controller Area Network) communication method and PLC (Power Line Communication) communication method. The classification of the electric vehicle charging system is not absolute, and in reality, two or more methods are combined. The method that has been receiving a lot of attention recently is the AC charging stand based on the contact charging method.

상기 접촉식 충전 방식에 따른 교류 충전 스탠드는 충전 장치가 아니고 충전을 위하여 교류 전원을 공급해주는 전원공급장치에 해당되며 실제 충전은 상기 전기자동차 내부의 3.3kW의 충전용량을 갖는 온보드충전기(On Board Charge; OBC)가 담당하며, 교류 전원을 사용하기 때문에 완속충전방식에 해당하여 충전 시간은 7시간 내지 8시간 소요되며 주로 심야시간대의 저렴한 전력을 이용하여 충전하므로 스마트그리드 측면에서 매우 바람직하다. The AC charging stand according to the contact charging method is not a charging device, but a power supply device that supplies AC power for charging, and actual charging is performed using an on-board charger with a charging capacity of 3.3 kW inside the electric vehicle. ; OBC) is in charge, and since it uses AC power, it is a slow charging method, so charging time is 7 to 8 hours. It is very desirable in terms of smart grid because it is mainly charged using cheap power during late night hours.

최근 전기자동차의 일회 충전에 따른 이동 가능거리에 대한 요구가 늘어나면서 배터리의 용량이 증가하고 있기 때문에, 최소 30kwh 이상의 대용량 배터리를 사용하는데, 그에 따라 충전 장치 역시 상기 배터리에 대응하는 대용량이여야 한다.Recently, as the demand for the distance that can be traveled on a single charge of electric vehicles increases, the capacity of batteries is increasing, so large-capacity batteries of at least 30 kwh or more are used, and accordingly, charging devices must also have a large capacity corresponding to the batteries.

예컨대, 30kwh 이상의 대용량 배터리를 충전하기 위해서는 6.6kW의 충전용량을 갖는 온보드충전기(OBC)가 필요하며, 이를 위해서는 상기 온보드충전기가 필요로 하는 전력량이 공급되어야 한다. 그러나, 6.6kW의 충전용량을 갖는 온보드충전기(OBC)는 3.3kW의 충전용량을 갖는 온보드충전기(OBC)보다 무겁고 많은 부피를 차지하며, 이는 전기자동차의 비용을 상승시킬 수 있다. 따라서, 상기 전기자동차의 제조업자는 비용을 고려하여, 3.3kW의 충전용량을 갖는 온보드충전기(OBC)를 채택하는 경우가 존재한다. For example, in order to charge a large capacity battery of 30 kwh or more, an on-board charger (OBC) with a charging capacity of 6.6 kW is required, and for this, the amount of power required by the on-board charger must be supplied. However, an on-board charger (OBC) with a charging capacity of 6.6 kW is heavier and takes up more volume than an OBC with a charging capacity of 3.3 kW, which may increase the cost of electric vehicles. Therefore, in consideration of cost, the manufacturer of the electric vehicle sometimes adopts an on-board charger (OBC) with a charging capacity of 3.3 kW.

그러나, 3.3kW의 충전용량을 갖는 온보드충전기(OBC)를 통해 상기 전기자동차에 탑재된 대용량 배터리를 충전시키기 위해서는 3.3kW의 충전용량을 갖는 온보드충전기(OBC)보다 더 많은 충전 시간을 필요로 하기 때문에, 상기 전기자동차의 저변 확대를 저하시킬 수 있다.However, charging the large capacity battery mounted on the electric vehicle through an on-board charger (OBC) with a charging capacity of 3.3 kW requires more charging time than an on-board charger (OBC) with a charging capacity of 3.3 kW. , may reduce the expansion of the base of electric vehicles.

따라서, 상기 전기자동차의 저변 확대를 위해서 상기 전기자동차에 탑재된 대용량 배터리의 충전 시간을 개선시키는 기술이 필요하다.Therefore, in order to expand the base of electric vehicles, technology is needed to improve the charging time of large-capacity batteries mounted on electric vehicles.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전기자동차의 비용 상승을 억제하며 전기자동차에 탑재된 대용량 배터리의 충전 시간을 개선시키는 전기차용 휴대용 충전 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a portable charging device for electric vehicles that suppresses the increase in cost of electric vehicles and improves the charging time of large capacity batteries mounted on electric vehicles.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 이점을 갖는 전기차용 배터리 충전 회로 모듈을 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide a battery charging circuit module for an electric vehicle having the above advantages.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 이점을 갖는 전기차용 배터리 충전 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide a battery charging system for electric vehicles having the above advantages.

본 발명의 실시예에 따르면, 보드충전기(On Board Charge; OBC) 및 상기 온보드충전기를 통해 충전되는 배터리를 포함하는 전기자동차와 상용 교류 전압을 공급하며 제 1 충전 커넥터를 포함하는 전원공급원을 전기적으로 연결하여 상기 배터리를 충전하는 휴대용 배터리 충전 장치는 상기 전원공급원과 상기 제 1 충전 커넥터를 통해 연결되는 제 1 충전구; 상기 제1 충전구로부터 공급되며 상기 전원공급원의 상기 상용 교류 전압을 바이패스시키는 AC 전원경로부; 상기 제 1 충전구 또는 상기 AC 전원경로부와 연결되어 상기 상용 교류 전압 을 DC 충전 전원으로 변환시키는 DC 충전부; 및 상기 상용 교류 전압 및 상기 DC 충전 전원을 상기 전기자동차에 공급하는 제 2 충전 커넥터를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an electric vehicle including an on-board charger (OBC) and a battery charged through the on-board charger is electrically connected to a power supply source that supplies commercial alternating voltage and includes a first charging connector. A portable battery charging device that connects and charges the battery includes: a first charging port connected to the power supply source and the first charging connector; an AC power path unit supplied from the first charging port and bypassing the commercial alternating current voltage of the power supply source; A DC charging unit connected to the first charging port or the AC power path unit to convert the commercial AC voltage into DC charging power; And it may include a second charging connector that supplies the commercial AC voltage and the DC charging power to the electric vehicle.

일 실시예에서, 상기 DC 충전부는 상기 온보드충전기(On Board Charge; OBC)의 충전용량과 같거나 작은 충전 용량을 갖는 오프보드충전기(Off Board Charge; OBC)를 포함할 수 있다. 상기 오프보드충전기는 상기 상용 교류 전압에 포함된 노이즈를 제거하는 입력 필터; 상기 노이즈가 제거된 상기 상용 교류 전압을 정류시키는 정류기; 상기 정류기로부터 정류된 신호를 승압 또는 강압하여 상기 정류된 신호의 역률을 개선시키는 역률 보상(power factor corrector, PFC) 회로; 및 상기 역률 보상 회로부터의 출력 신호를 상기 전기자동차에 탑재된 배터리의 충전 전원으로 변환시키는 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.In one embodiment, the DC charging unit may include an off board charger (OBC) having a charging capacity equal to or smaller than the charging capacity of the on board charger (OBC). The off-board charger includes an input filter that removes noise included in the commercial alternating current voltage; a rectifier that rectifies the commercial AC voltage from which the noise has been removed; a power factor corrector (PFC) circuit that boosts or steps down the signal rectified from the rectifier to improve the power factor of the rectified signal; And it may include a DC/DC converter that converts the output signal from the power factor correction circuit into charging power for a battery mounted on the electric vehicle.

일 실시예에서, 상기 제 2 충전 커넥터는 상기 단상 AC 교류 전원을 출력하는 AC단상 5핀과 DC 2핀을 포함하는 DC 콤보 규격을 따를 수 있다. 상기 AC단상 5핀과 상기 DC 2핀은 분리될 수 있다. 상기 DC 콤보 규격은 DC 콤보 Type 1 및 DC 콤보 Type 2 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제 1 충전 커넥터는 상기 단상 AC 교류 전원을 출력하는 AC단상 5핀을 포함하는 Type 1 규격을 따를 수 있다.In one embodiment, the second charging connector may follow the DC combo standard including AC single-phase 5 pins and DC 2 pins for outputting the single-phase AC alternating current power. The AC single-phase 5 pins and the DC 2 pins can be separated. The DC combo standard may include either DC combo Type 1 or DC combo Type 2. The first charging connector may comply with the Type 1 standard including an AC single-phase 5 pin that outputs the single-phase AC alternating current power.

일 실시예에서, 상기 온보드충전기는 제 1 충전 용량을 가지며, 상기 전원공급원은 상기 제 1 충전 용량보다 큰 제 2 충전 용량을 갖고, 상기 AC 전원경로부 또는 상기 DC 충전부는 상기 제 1 충전 용량보다 같거나 작은 제 3 충전 용량을 갖고, 상기 제 3 충전 용량과 상기 제 4 충전 용량의 총합은 상기 제 2 충전 용량과 같거나 작을 수 있다. In one embodiment, the on-board charger has a first charging capacity, the power supply source has a second charging capacity greater than the first charging capacity, and the AC power path unit or the DC charging unit has a second charging capacity greater than the first charging capacity. It may have a third charging capacity that is equal to or smaller than, and the total of the third charging capacity and the fourth charging capacity may be equal to or smaller than the second charging capacity.

발명의 다른 실시예에 따르면, 전원공급원으로부터 공급되는 상기 상용 교류 전압을 바이패스시키는 AC 전원경로부 및 상기 상용 교류 전압을 제 1 DC 충전 전원으로 변환하는 DC 충전부를 포함하는 휴대용 충전 장치를 통해서 전기자동차 내부에 탑재된 배터리를 충전시키는 전기차용 배터리 충전 회로 모듈은 상기 상용 교류 전압을 수신하도록 상기 AC 전원경로부와 전기적으로 연결되는 AC 충전구; 상기 제 1 DC 충전 전원을 수신하도록 상기 DC 충전부와 전기적으로 연결되는 DC 충전구; 상기 AC 충전구를 통해 공급되는 상기 상용 교류 전압을 제 2 DC 충전 전원으로 변환하는 온보드충전기(On Board Charge; OBC); 및 상기 DC 충전구를 통해 공급되는 상기 제 1 DC 충전 전원, 상기 온보드충전기(OBC)를 통해 공급되는 상기 제 2 DC 충전 전원, 또는 이들의 총합에 대응하는 전원 중 어느 하나를 상기 배터리에 공급되도록 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다. According to another embodiment of the invention, electricity is charged through a portable charging device including an AC power path unit that bypasses the commercial AC voltage supplied from a power supply and a DC charging unit that converts the commercial AC voltage into first DC charging power. A battery charging circuit module for an electric vehicle that charges a battery mounted inside a vehicle includes an AC charging port electrically connected to the AC power path unit to receive the commercial alternating current voltage; a DC charging port electrically connected to the DC charging unit to receive the first DC charging power; On Board Charge (OBC) that converts the commercial alternating current voltage supplied through the AC charging port into a second DC charging power; And so that any one of the first DC charging power supplied through the DC charging port, the second DC charging power supplied through the on-board charger (OBC), or power corresponding to the sum of these is supplied to the battery. It may include a control module to control.

일 실시예에서, 전기차용 배터리 충전 회로 모듈은 상기 DC 충전구와 상기 배터리 사이에 배치되어 상기 배터리에 공급되는 상기 제 1 DC 충전 전원을 on/off 시키는 제 1 스위치; 및 기 온보드충전기(OBC)와 상기 배터리 사이에 배치되어 상기 배터리로 공급되는 상기 제 2 DC 충전 전원을 on/off 시키는 제 2 스위치를 더 포함할 수 있다. 상기 제어 모듈은 상기 배터리 상태 및 상기 배터리의 충전 상태 중 적어도 하나를 고려하여 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치의 on/of 동작을 제어할 수 있다. 상기 제 1 DC 충전 전원 및 상기 제 2 DC 충전 전원의 총합으로 충전되는 제 1 충전용량과 상기 전원공급원으로부터 공급되는 제 2 충전용량은 같거나 작을 수 있다. 상기 AC 충전구는 AC단상 5핀을 포함하는 Type 1 규격을 따른다. In one embodiment, the battery charging circuit module for an electric vehicle includes a first switch disposed between the DC charging port and the battery to turn on/off the first DC charging power supplied to the battery; And it may further include a second switch disposed between the on-board charger (OBC) and the battery to turn on/off the second DC charging power supplied to the battery. The control module may control on/off operations of the first switch and the second switch by considering at least one of the battery state and the charging state of the battery. The first charging capacity charged with the total of the first DC charging power and the second DC charging power may be equal to or less than the second charging capacity supplied from the power supply. The AC charging port follows the Type 1 standard including AC single phase 5 pins.

일 실시예에서, 상기 배터리는 복수의 배터리 셀들을 포함하며, 상기 복수의 배터리 셀들이 제 1 그룹과 제 2 그룹으로 분리될 때, 상기 제어 모듈은 상기 제 1 그룹의 배터리 셀들을 상기 제 1 DC 충전 전원으로, 상기 제 2 그룹의 배터리 셀들을 상기 제 2 DC 충전 전원으로 충전되도록 제어할 수 있다.In one embodiment, the battery includes a plurality of battery cells, and when the plurality of battery cells are separated into a first group and a second group, the control module controls the battery cells of the first group to the first DC. With the charging power, the battery cells of the second group can be controlled to be charged with the second DC charging power.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상용 교류 전압을 공급하는 전원공급원; 상기 전원공급원으로부터 공급되는 상기 상용 교류 전압을 바이패스시키는 AC 전원경로부 및 상기 상용 교류 전압을 제 1 DC 충전 전원으로 변환하는 DC 충전부를 포함하는 휴대용 충전 장치; 및 상기 AC 전원경로부로부터 바이패스되어 출력되는 상기 상용 교류 전압을 수신하도록 상기 AC 전원경로부와 전기적으로 연결되는 AC 충전구, 상기 변환하는 DC 충전부로부터 상기 제 1 DC 충전 전원을 수신하도록 상기 DC 충전부와 전기적으로 연결되는 DC 충전구, 상기 AC 충전구를 통해 공급되는 상기 상용 교류 전압을 제 2 DC 충전 전원으로 변환하는 온보드충전기(On Board Charge; OBC) 및 상기 DC 충전구를 통해 공급되는 상기 제 1 DC 충전 전원, 상기 온보드충전기(OBC)를 통해 공급되는 상기 제 2 DC 충전 전원, 또는 이들의 총합에 대응하는 전원 중 어느 하나를 상기 배터리에 공급되도록 제어하는 제어 모듈을 포함하는 배터리 충전 장치를 포함하는 전기차용 배터리 충전 시스템가 제공될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a power supply that supplies commercial alternating voltage; a portable charging device including an AC power path unit that bypasses the commercial AC voltage supplied from the power supply source and a DC charging unit that converts the commercial AC voltage into first DC charging power; And an AC charging port electrically connected to the AC power path unit to receive the commercial alternating voltage output by being bypassed from the AC power path unit, and the DC to receive the first DC charging power from the converting DC charging unit. A DC charging port electrically connected to the charging unit, an on-board charger (OBC) that converts the commercial AC voltage supplied through the AC charging port into a second DC charging power, and the DC charging port supplied through the DC charging port. A battery charging device comprising a control module that controls supply of any one of the first DC charging power, the second DC charging power supplied through the on-board charger (OBC), or power corresponding to the sum thereof to the battery. A battery charging system for an electric vehicle including a may be provided.

본 발명의 실시예에 따르면, 전기자동차와 전원공급원을 전기적으로 연결하여 상기 배터리를 충전하도록 공급되며 상기 전원공급원의 상기 상용 교류 전압을 바이패스시키는 AC 전원경로부 및 상기 제 1 충전구 또는 상기 AC 전원경로부와 연결되어 상기 상용 교류 전압 을 DC 충전 전원으로 변환시키는 DC 충전부를 포함하는 휴대용 배터리 충전 장치를 제공함으로써, 전기자동차의 비용 상승 없이 전기자동차에 탑재된 대용량 배터리의 충전시간을 개선시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an AC power path unit that is supplied to charge the battery by electrically connecting an electric vehicle and a power supply source and bypasses the commercial alternating current voltage of the power supply source and the first charging port or the AC By providing a portable battery charging device that includes a DC charging unit that is connected to the power path unit and converts the commercial AC voltage into DC charging power, the charging time of the large capacity battery mounted on the electric vehicle can be improved without increasing the cost of the electric vehicle. there is.

또한, 상기 전술할 이점을 갖는 전기차용 배터리 충전 회로 모듈 및 전기차용 배터리 장치 시스템을 제공할 수 있다.Additionally, it is possible to provide a battery charging circuit module for an electric vehicle and a battery device system for an electric vehicle having the above-mentioned advantages.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 배터리 충전 시스템의 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리를 충전하는 휴대용 충전 장치의 구성도이며, 도 2b는 휴대용 충전 장치의 오프보드충전기(OBC)의 구성도이다.
도 3는 전원공급원의 커넥터와 연결되는 휴대용 충전 장치의 충전구이다.
도 4a와 도 4b는 휴대용 충전 장치의 충전 커넥터와 연결되는 전기차용 배터리 충전 장치의 상세한 결합부이다.
도 5a 내지 도 5c는 배터리(c)에 공급되는 복수의 충전 전원과 배터리 사이의 관계를 보여주는 도면이다.1 is a configuration diagram of a battery charging system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a configuration diagram of a portable charging device for charging a battery of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a configuration diagram of an off-board charger (OBC) of the portable charging device.
Figure 3 is a charging port of a portable charging device connected to a connector of a power supply source.
FIGS. 4A and 4B are detailed coupling portions of a battery charging device for an electric vehicle connected to a charging connector of a portable charging device.
FIGS. 5A to 5C are diagrams showing the relationship between a plurality of charging powers supplied to the battery (c) and the battery.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to examples. Rather, these embodiments are provided to make the disclosure more faithful and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In addition, the thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of explanation, and the same symbols refer to the same elements in the drawings. As used herein, the term “and/or” includes any one and all combinations of one or more of the listed items.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terms used herein are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. Additionally, when used herein, “comprise” and/or “comprising” means specifying the presence of stated features, numbers, steps, operations, members, elements and/or groups thereof. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, members, elements and/or groups.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역 또는 부분을 다른 영역 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역 또는 부분을 지칭할 수 있다. 또한, 이하 상술할 ‘충전 전원’은 충전 전압, 충전 전류 또는 충전 전력 중 어느 하나로 해석될 수 있다. Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, and/or portions, these members, parts, regions, and/or portions should not be limited by these terms. is self-explanatory. These terms are used only to distinguish one member, part, area or section from another area or section. Accordingly, a first member, part, region or portion described below may refer to a second member, part, region or portion without departing from the teachings of the present invention. In addition, ‘charging power’, which will be described in detail below, can be interpreted as any of charging voltage, charging current, or charging power.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명된다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 부재 또는 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the present invention are described below with reference to drawings that schematically show ideal embodiments of the present invention. In the drawings, for example, the size and shape of members may be exaggerated for convenience and clarity of explanation, and in actual implementation, variations in the depicted shape may be expected. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to the specific shapes of members or regions shown herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 배터리 충전 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a battery charging system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1를 참조하면, 전기차용 배터리 충전 시스템(10)은 전기차용 배터리 충전 장치(100), 휴대용 충전 장치(200) 및 전원공급원(300)을 포함할 수 있다. 여기서, 은 전기차용 배터리 충전 장치(100)은 전기차용 배터리 충전 장치(100)는 전기자동차 내에 배치되는 장치이며, 전원공급원(300)는 직류(DC) 전원 및 교류(AC) 전원 중 적어도 하나를 전기차용 배터리 충전 장치(100)로 공급하는 전원 장치로서, 전기자동차 충전소나 아파트 단지 같은 공공 장소 내에 배치될 수 있다. 휴대용 충전 장치(200)는 필요 시 전기차용 배터리 충전 장치(100)와 전원공급원(300) 사이에 배치되어 전원공급원(300)으로부터의 공급되는 전원을 전기차용 배터리 충전 장치(100)에 전달할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the battery charging system 10 for an electric vehicle may include a battery charging device 100 for an electric vehicle, a portable charging device 200, and a power supply source 300. Here, the battery charging device 100 for an electric vehicle is a device disposed within an electric vehicle, and the power supply source 300 uses at least one of direct current (DC) power and alternating current (AC) power. It is a power device that supplies power to the battery charging device 100 for electric vehicles, and can be placed in public places such as electric vehicle charging stations or apartment complexes. When necessary, the portable charging device 200 can be placed between the battery charging device 100 for an electric vehicle and the power supply source 300 to transmit power supplied from the power supply source 300 to the battery charging device 100 for an electric vehicle. .

전기자동차의 충전 타입은 충전 용량에 따라 완속 충전과 급속 충전으로 구분할 수 있다. 상기 완속 충전은 3 kw 내지 7 kw 용량으로 충전될 수 있으며, 상기 급속 충전은 7 kw 이상의 용량으로 충전될 수 있다. 예컨대, 상기 급속 충전은 50 kw 용량으로 충전될 수 있으며 350 kw 용량으로 충전되는 경우 초급속 충전으로 세분화할 수 있다. 상기 급속 충전은 AC 전원 또는 DC 전원이 이용되며, 상기 완속 충전은 AC 전원이 이용될 수 있다. 바람직하게, 상기 전기자동차의 크기 및 무게를 줄이기 위해서 상기 급속 충전을 위한 전력변환장치가 상기 전기자동차에 내장되지 않고 외부 충전소에 배치되는 경우, 상기 급속 충전은 고전력의 DC 전원이 상기 전기자동차로 공급되어 수행될 수 있다. The charging type of electric vehicles can be divided into slow charging and fast charging depending on the charging capacity. The slow charging can be charged with a capacity of 3 kw to 7 kw, and the fast charging can be charged with a capacity of 7 kw or more. For example, the fast charging can be charged with a capacity of 50 kw, and when charged with a capacity of 350 kw, it can be subdivided into ultra-fast charging. The fast charging may use AC power or DC power, and the slow charging may use AC power. Preferably, in order to reduce the size and weight of the electric vehicle, when the power conversion device for fast charging is not built into the electric vehicle but is placed at an external charging station, the fast charging is performed by supplying high-power DC power to the electric vehicle. and can be carried out.

그러나, 전술한 전력변환장치를 상기 전기자동차에 내장하지 않는 경우 충전소가 없는 지역에서는 상기 전기자동차를 충전을 할 수 없기 때문에 상용 AC 교류를 공급받아 상기 전기자동차를 충전시키는 차량용 탑재 충전기(on board charger, OBC)가 상기 전기자동차 내부에 장착될 수 있다. 상기 OBC는 상용 AC 전원을 상기 전기자동차에 탑재된 배터리(BP, 10)의 DC 전원으로 변환하는 전력변환장치이다. 바람직하게, 상기 전기자동차의 크기와 무게를 줄여야 하고 전력계통에서 7 kW 이상의 고전력을 제공할 수 있는 곳이 한정적이기 때문에 상기 OBC는 상기 완속 충전을 위해서만 사용될 수 있다.However, if the above-mentioned power conversion device is not built into the electric vehicle, the electric vehicle cannot be charged in an area without a charging station, so an on board charger is used to charge the electric vehicle by receiving commercial AC alternating current. , OBC) can be installed inside the electric vehicle. The OBC is a power conversion device that converts commercial AC power into DC power of the battery (BP, 10) mounted on the electric vehicle. Preferably, the OBC can be used only for the slow charging because the size and weight of the electric vehicle must be reduced and there are limited places in the power system that can provide high power of 7 kW or more.

일 실시예에서, 상기 전기자동차 내부에 장착된 OBC의 충전용량이 상용 교류 전원(예, AC 220V), 3.3 kw이고, 전원공급원(300)가 220V, 6.6 kw 충전용량을 갖는 환경에서 상기 전기자동차가 전원공급원(300)에 직접 전기적으로 연결되어 충전되는 경우, 비록 전원공급원(300)의 충전용량이 내부에 장착된 OBC의 충전용량보다 크더라도 상기 전기자동차는 3.3 kw 충전용량으로 충전되어 6.6 kw 충전용량으로 충전되는 시간보다 더 늦게 충전될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 충전 시간을 개선시키기 위해서 휴대용 충전 장치(200)가 전기차용 배터리 충전 장치(100)와 전원공급원(300) 사이에 배치되어 상기 전기자동차의 배터리(10)를 충전시킬 수 있다. In one embodiment, the electric vehicle is operated in an environment where the charging capacity of the OBC mounted inside the electric vehicle is commercial AC power (e.g., AC 220V), 3.3 kw, and the power supply source 300 has a charging capacity of 220V and 6.6 kw. When charged by being directly electrically connected to the power supply source 300, even if the charging capacity of the power supply source 300 is greater than the charging capacity of the OBC mounted inside, the electric vehicle is charged with a charging capacity of 3.3 kw and reaches 6.6 kw. It may be charged later than the charging time due to the charging capacity. In the present invention, in order to improve the charging time, a portable charging device 200 is placed between the battery charging device 100 for an electric vehicle and the power supply source 300 to charge the battery 10 of the electric vehicle.

본 발명에서 상용 교류 전원은 AC 220V,또는 AC 110V로서 일반 사무실이나 가정에서 사용되는 가정용 교류 전원을 포함할 수 있다. In the present invention, commercial AC power may be AC 220V or AC 110V and may include household AC power used in general offices or homes.

일 실시예에서, 전원공급원(300)은 제 1 커넥터 어셈블리를 통해 교류 전압 220V를 휴대용 충전 장치(200, PCD)에 교류 전압 220V를 공급할 수 있다. 상기 제 1 커넥터 어셈블리는 교류 전원을 공급하는 라인(L1)을 갖는 케이블 및 상기 케이블과 전기적으로 연결되는 제 1 충전 커넥터(CA1)를 포함할 수 있다. 제 1 충전 커넥터(CA1)는 완속 충전을 위한 AC 단상 5핀 type 1(단상)의 커넥터일 수 있다. AC 단상 5핀 type 1의 커넥터는 + AC 단자, - AC 단자, 접지 단자(GND), 통신 단자(control pilot, CP) 및 근접감지(PD) 단자를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 충전 커넥터(CA1)는 완속 또는 급속 충전을 위한 AC 단상 7핀 type 2(3상)의 커넥터일 수 있다. AC 단상 7핀 type 2의 커넥터는 3 개의 AC 단자들, 접지 단자(GND), neutral 단자, 통신 단자(control pilot, CP) 및 근접감지(proximity detection, PD) 단자를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들 커넥터 타입에 제한되지 않으며, 교류 전원 220 V를 공급할 수 있는 다양한 형태의 커넥터가 적용될 수 있다. In one embodiment, the power supply source 300 may supply an alternating current voltage of 220V to the portable charging device 200 (PCD) through the first connector assembly. The first connector assembly may include a cable having a line (L1) for supplying AC power and a first charging connector (CA1) electrically connected to the cable. The first charging connector CA1 may be an AC single-phase 5-pin type 1 (single-phase) connector for slow charging. The AC single-phase 5-pin type 1 connector may include a + AC terminal, - AC terminal, ground terminal (GND), communication terminal (control pilot, CP), and proximity detection (PD) terminal. In another embodiment, the first charging connector CA1 may be an AC single-phase 7-pin type 2 (3-phase) connector for slow or fast charging. The AC single-phase 7-pin type 2 connector may include three AC terminals, a ground terminal (GND), a neutral terminal, a communication terminal (control pilot, CP), and a proximity detection (PD) terminal. However, the present invention is not limited to these connector types, and various types of connectors capable of supplying 220 V of AC power can be applied.

일 실시예에서, 휴대용 충전 장치(200, PCD)는 전원공급원(300)의 제 1 충전 커넥터(CA1)와 결합되는 제 1 충전구(C1)를 포함하여, 제 1 충전구(C1)를 통해 전원공급원(300)과 전기적으로 연결되어 전원공급원(300)로부터 상용 교류 전원 (예: 220V)를 공급받을 수 있다. 제 1 충전구(C1)는 AC 단상 5핀 type 1(단상) 또는 AC 단상 7핀 type 2의 커넥터와 결합될 수 있다. In one embodiment, the portable charging device (200, PCD) includes a first charging port (C1) coupled to the first charging connector (CA1) of the power supply source (300), and charges through the first charging port (C1). It is electrically connected to the power supply source 300 and can receive commercial AC power (e.g., 220V) from the power supply source 300. The first charging port (C1) can be combined with an AC single-phase 5-pin type 1 (single-phase) or AC single-phase 7-pin type 2 connector.

또한, 휴대용 충전 장치(200, PCD)는 상용 교류 전원(예: 220V)를 상기 전기자동차에 탑재된 배터리(BP, 10)을 충전할 수 있는 DC 전원으로 변환한다. 이후 전기차용 배터리 충전 장치(100)는 상기 상용 교류 전원(예: 220V) 및 상기 변환된 DC 전원을 제 2 커넥터 어셈블리를 통해 전기차용 배터리 충전 장치(100)로 공급할 수 있다. 상기 제 2 커넥터 어셈블리는 상기 변환된 DC 전원을 전달하는 라인(L2)을 갖는 제 1 케이블, 상기 상용 교류 전원(예: 220V)을 전달하는 라인(L3)을 갖는 제 2 케이블 및 상기 제 1 및 상기 제 2 케이블들과 전기적으로 연결되는 커넥터(CA2)를 포함할 수 있다. 휴대용 충전 장치(200, PCD)에 대한 상세한 설명은 후술할 도 2 및 도 4a와 도 4b을 참조할 수 있다. Additionally, the portable charging device 200 (PCD) converts commercial AC power (eg, 220V) into DC power that can charge the battery (BP, 10) mounted on the electric vehicle. Thereafter, the battery charging device 100 for an electric vehicle may supply the commercial AC power (eg, 220V) and the converted DC power to the battery charging device 100 for an electric vehicle through a second connector assembly. The second connector assembly includes a first cable having a line (L2) transmitting the converted DC power, a second cable having a line (L3) transmitting the commercial AC power (e.g., 220V), and the first and It may include a connector (CA2) electrically connected to the second cables. For a detailed description of the portable charging device 200 (PCD), refer to FIGS. 2 and 4A and 4B which will be described later.

일 실시예에서, 전기차용 배터리 충전 장치(100)는 휴대용 충전 장치 (200)로부터 전달되는 제 1 충전 전원을 수신하는 결합부(40), 결합부(40)와 전기적으로 AC 연결되며 상기 제 1 충전 전원을 변환하는 온보드충전기(On Board Charge; OBC, 20) 그리고 결합부(40) 및 온보드충전기(On Board Charge; OBC, 20)와 각각 전기적으로 DC 연결되는 결합부(40) 및 온보드충전기(On Board Charge; OBC, 20) 중 적어도 하나 이상으로부터 수신된 제 1 충전 전원을 제 2 충전 전원으로 가공하여 배터리(10)로 공급하는 제어 모듈(CM, 30)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 충전 전원은 DC 전압과 AC 전압을 포함한다. 상기 DC 전압은 급속 충전을 위한 DC 출력 전압(예: DC 450V, DC 500V)보다 낮은 전압(예: DC 72V)이며, 상기 AC 전압은 교류 출력전압 220V일 수 있다. In one embodiment, the battery charging device 100 for an electric vehicle is electrically AC-connected to a coupling portion 40 that receives the first charging power transmitted from the portable charging device 200 and the coupling portion 40, and the first charging power is connected to the coupling portion 40. An on board charger (OBC, 20) that converts the charging power, and a coupling unit 40 and an on board charger (OBC, 20) that are electrically DC connected to the coupling unit 40 and the on board charger (OBC, 20), respectively. It may include a control module (CM, 30) that processes the first charging power received from at least one of On Board Charge (OBC, 20) into second charging power and supplies it to the battery (10). The first charging power source includes DC voltage and AC voltage. The DC voltage may be lower (e.g., DC 72V) than the DC output voltage for fast charging (e.g., DC 450V, DC 500V), and the AC voltage may be an alternating current output voltage of 220V.

일 실시예에서, 결합부(40)는 제 2 충전구(C2) 및 제 3 충전구(C3)를 포함할 수 있다. 제 2 충전구(C2)는 전술한 휴대용 충전 장치(200, PCD)의 커넥터(CA2)와 결합되어, 상기 제 2 커넥터 어셈블리의 라인(L2)을 통해 공급되는 상기 변환된 DC 전원(이하, 제 1 DC 충전 전원이라 칭함)을 수신한다. 제 3 충전구(C3)는 전술한 휴대용 충전 장치(200, PCD)의 커넥터(CA2)와 결합되어, 상기 제 2 커넥터 어셈블리의 라인(L3)을 통해 공급되는 상기 상용 교류 전원(예: 220V)을 수신한다. 이하 제 2 충전구(C2)는 DC 충전구로, 제 3 충전구(C3)는 AC 충전구로 정의될 수 있다. 상기 AC 충전구는 AC단상 5핀을 포함하는 Type 1 규격을 따른다. 그러나, 본 발명은 이들 규격에 한정되지 않으며, 교류 전압 220V를 제공하는 다양한 형태의 커넥터 타입이 적용 가능하다. In one embodiment, the coupling portion 40 may include a second charging port (C2) and a third charging port (C3). The second charging port (C2) is coupled to the connector (CA2) of the portable charging device (200, PCD) described above, and the converted DC power (hereinafter referred to as 1 DC charging power) is received. The third charging port (C3) is coupled to the connector (CA2) of the portable charging device (200, PCD) described above, and connects the commercial AC power (e.g., 220V) supplied through the line (L3) of the second connector assembly. receives. Hereinafter, the second charging port (C2) may be defined as a DC charging port, and the third charging port (C3) may be defined as an AC charging port. The AC charging port follows the Type 1 standard including AC single phase 5 pins. However, the present invention is not limited to these standards, and various connector types that provide 220V AC voltage are applicable.

온보드충전기(OBC, 20)는 AC 라인(L4)를 통해 제 3 충전구(C3) 또는 AC 충전구와 전기적으로 연결되며, AC 라인(L4)를 통해 공급되는 상기 상용 교류 전원(예: 220V)을 제 2 DC 충전 전원으로 변환할 수 있다. 상기 제 2 DC 충전 전원은 상기 제 1 DC 충전 전원과 동일한 충전 용량을 가질 수 있다. 구체적으로, 동일한 조건의 배터리를 상기 제 1 DC 충전 전원 또는 상기 제 2 DC 충전 전원을 통해 충전시킬 때, 충전 시간이 동일하다. 다른 실시 예에서, 후술할 배터리(10)의 논리적 분할을 통해, 상기 제 1 DC 충전 전원과 상기 제 2 DC 충전 전원이 결정될 수 있다. 예컨대, 논리적으로 분할된 배터리(10)의 제 1 배터리 셀들이 상기 제 1 DC 충전 전원으로 충전되고 배터리(10)의 나머지 제 2 배터리 셀들이 상기 제 2 DC 충전 전원으로 충전되며, 상기 제 1 배터리 셀들의 개수보다 상기 제 2 배터리 셀들의 개수가 많은 경우, 상기 제 1 배터리 셀들의 충전 시간과 상기 제 2 배터리 셀들의 충전 시간을 밸런싱하기 위해서, 상기 제 1 DC 충전 전원보다 상기 제 2 DC 충전 전원이 높을 수 있다. 즉, 상기 제 1 DC 충전 전원으로 상기 제 1 배터리 셀들을 충전하는 시간과 상기 제 1 DC 충전 전원보다 높은 상기 제 2 DC 충전 전원으로 상기 제 2 배터리 셀들을 충전하는 시간은 동일하거나 유사할 수 있다. The on-board charger (OBC, 20) is electrically connected to the third charging port (C3) or the AC charging port through the AC line (L4), and uses the commercial AC power (e.g., 220V) supplied through the AC line (L4). It can be converted to a second DC charging power source. The second DC charging power may have the same charging capacity as the first DC charging power. Specifically, when batteries under the same conditions are charged using the first DC charging power source or the second DC charging power source, the charging time is the same. In another embodiment, the first DC charging power and the second DC charging power may be determined through logical division of the battery 10, which will be described later. For example, the first battery cells of the logically divided battery 10 are charged with the first DC charging power, the remaining second battery cells of the battery 10 are charged with the second DC charging power, and the first battery When the number of second battery cells is greater than the number of cells, the second DC charging power is used more than the first DC charging power to balance the charging time of the first battery cells and the charging time of the second battery cells. This can be high. That is, the time to charge the first battery cells with the first DC charging power and the time to charge the second battery cells with the second DC charging power that is higher than the first DC charging power may be the same or similar. .

또한, 온보드충전기(OBC, 20)는 DC 라인(L5)를 통해 제어 모듈(CM, 30)와 전기적으로 DC 연결될 수 있다. 온보드충전기(OBC, 20)는 DC 라인(L5)를 통해 상기 제 2 DC 충전 전원을 제어 모듈(CM, 30)에 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 온보드충전기(OBC, 20)에 대한 상세한 동작 설명은 후술할 휴대용 충전 장치(200, PCD)의 오프보드충전기(Off Board Charge; OBC)에 대한 설명을 참조할 수 있다. Additionally, the onboard charger (OBC, 20) may be electrically connected to the control module (CM, 30) via DC line (L5). The onboard charger (OBC, 20) can supply the second DC charging power to the control module (CM, 30) through the DC line (L5). In one embodiment, a detailed operation description of the on-board charger (OBC, 20) may refer to the description of the off-board charger (OBC) of the portable charging device (200, PCD), which will be described later.

제어 모듈(CM, 30)은 DC 라인(L6)를 통해 제 2 충전구(C2)는 DC 충전구와 전기적으로 연결되며, DC 라인(L6)를 통해 제 2 충전구(C2)로부터 공급되는 상기 제 1 DC 충전 전원을 수신할 수 있다. 또한, 제어 모듈(CM, 30)은 온보드충전기(OBC, 20)로부터 공급 상기 제 2 DC 충전 전원을 수신할 수 있다.The control module (CM, 30) is electrically connected to the second charging port (C2) through the DC line (L6), and the second charging port (C2) is electrically connected to the second charging port (C2) through the DC line (L6). 1 Can receive DC charging power. Additionally, the control module (CM, 30) may receive the second DC charging power supplied from the on-board charger (OBC, 20).

일 실시예에서, 제어 모듈(CM, 30)은 상기 제 1 DC 충전 전원 또는 상기 제 2 DC 충전 전원 사이의 전위차 및 충돌을 방지하도록 스위칭 제어할 수 있다. 예컨대, 제어 모듈(CM, 30)은 상기 제 1 DC 충전 전원과 상기 제 2 DC 충전 전원 중 적어도 하나 이상이 배터리(BP, 10)에 공급되도록 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 스위치(SW2)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어 모듈(CM, 30)은 상기 제 1 DC 충전 전원 또는 상기 제 2 DC 충전 전원 사이의 전위차 및 충돌을 고려하여 상기 제 1 DC 충전 전원, 상기 제 2 DC 충전 전원 또는 상기 제 1 DC 충전 전원과 상기 제 2 DC 충전 전원의 총합 전원을 배터리(BP, 10)로 출력할 수 있다. In one embodiment, the control module (CM, 30) may control switching to prevent potential difference and collision between the first DC charging power source or the second DC charging power source. For example, the control module (CM, 30) uses a first switch (SW1) and a second switch (SW2) to supply at least one of the first DC charging power and the second DC charging power to the battery (BP, 10). can be controlled. Specifically, the control module (CM, 30) considers the potential difference and collision between the first DC charging power or the second DC charging power and controls the first DC charging power, the second DC charging power, or the first DC. The total power of the charging power and the second DC charging power can be output to the battery (BP, 10).

일 실시예에서, In one embodiment,

일 실시예에서, 제 1 스위치(SW1)는 결합부(40)의 제 2 충전구(C2)와 배터리(10) 또는 제어 모듈(CM, 30) 사이에 배치되어 배터리(10)로 공급되는 상기 제 1 DC 충전 전원을 제어 모듈(CM, 30)의 제어 하에 on/off 시킬 수 있다. 제 2 스위치(SW1)는 온보드충전기(OBC, 20)와 배터리(10) 또는 제어 모듈(CM, 30) 사이에 배치되어 배터리(10)로 공급되는 상기 제 2 DC 충전 전원을 제어 모듈(CM, 30)의 제어 하에 on/off 시킬 수 있다.In one embodiment, the first switch (SW1) is disposed between the second charging port (C2) of the coupling portion (40) and the battery (10) or the control module (CM, 30) to supply the battery (10). The first DC charging power can be turned on/off under the control of the control module (CM, 30). The second switch (SW1) is disposed between the on-board charger (OBC, 20) and the battery 10 or the control module (CM, 30) and switches the second DC charging power supplied to the battery 10 to the control module (CM, It can be turned on/off under the control of 30).

일 실시예에서, 제어 모듈(CM, 30), 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 스위치(SW2)는 하나의 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현되거나(40), 제어 모듈(CM, 30)은 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 스위치(SW1)와 각각 개별 소자로 구현될 수 있다. In one embodiment, the control module (CM, 30), the first switch (SW1), and the second switch (SW2) are implemented as one hardware, software, or a combination thereof (40), or the control module (CM, 30) may be implemented as individual elements of the first switch (SW1) and the second switch (SW1).

일 실시예에서, 제어 모듈(CM, 30)은 상기 제 1 DC 충전 전원이 배터리(10)로 공급될 때 적어도 일부 또는 전체가 온보드충전기(OBC, 20)로 전달되지 않도록 제 1 차단 필터(미도시함)을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 차단 필터는 상기 제 1 DC 충전 전원을 배터리(10)로 공급하며 온보드충전기(OBC, 20)로 상기 제 1 DC 충전 전원이 공급되지 못하도록 할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 제어 모듈(CM, 30)은 상기 제 2 DC 충전 전원이 배터리(10)로 공급될 때 적어도 일부 또는 전체가 DC 라인(L6)으로 전달되지 않도록 제 2 차단 필터(미도시함)을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 2 차단 필터는 상기 제 2 DC 충전 전원을 배터리(10)로 공급하며 DC 라인(L6)으로 상기 제 2 DC 충전 전원이 공급되지 못하도록 할 수 있다. In one embodiment, the control module (CM, 30) includes a first blocking filter (not shown) to prevent at least part or all of the first DC charging power from being transmitted to the on-board charger (OBC, 20) when the first DC charging power is supplied to the battery (10). shown) may further be included. That is, the first blocking filter can supply the first DC charging power to the battery 10 and prevent the first DC charging power from being supplied to the on-board charger (OBC, 20). Additionally, in one embodiment, the control module (CM, 30) includes a second blocking filter (not shown) to prevent at least part or all of the second DC charging power from being transmitted to the DC line (L6) when the second DC charging power is supplied to the battery (10). shown) may further be included. That is, the second blocking filter can supply the second DC charging power to the battery 10 and prevent the second DC charging power from being supplied to the DC line (L6).

일 실시예에서, 제어 모듈(CM, 30)은 배터리(10)의 상태 및 배터리(10)의 충전상태 중 적어도 하나를 고려하여 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 스위치(SW2)의 on/of 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어 모듈(CM, 30)은 배터리(10)을 총 충전 전원으로 충전할지 아니면 상기 제 1 DC 충전 전원 또는 상기 제 2 DC 충전 전원 중 어느 하나로 충전할지를 결정하여, 제 1 스위치(SW1) 및 제 2 스위치(SW2)을 동시에 on 또는 off 시키거나 아니면 제 1 스위치(SW1)를 on 상태로 제 2 스위치(SW2)를 off 상태로 또는 제 1 스위치(SW1)를 off 상태로 제 2 스위치(SW2)를 on 상태가 되도록 스위치할수 있다. In one embodiment, the control module (CM, 30) turns on/off the first switch (SW1) and the second switch (SW2) in consideration of at least one of the state of the battery 10 and the charging state of the battery 10. Movement can be controlled. For example, the control module (CM, 30) determines whether to charge the battery 10 with the total charging power or with either the first DC charging power or the second DC charging power, and uses the first switch (SW1) and Turn the second switch (SW2) on or off simultaneously, or turn the first switch (SW1) on and the second switch (SW2) off, or turn the first switch (SW1) off and turn the second switch (SW2) on. ) can be switched to the on state.

일 실시예에서, DC 라인(L6)을 통해 공급되는 상기 제 1 DC 충전 전원과 DC 라인(L5)을 통해 공급되는 상기 제 2 충전 전원의 총합으로 공급되는 제 1 충전용량은 전원공급원(300)이 갖고 있는 제 2 충전용량과 동일하거나 유사할 수 있다. In one embodiment, the first charging capacity supplied as the total of the first DC charging power supplied through the DC line (L6) and the second charging power supplied through the DC line (L5) is the power supply source (300). It may be the same or similar to the second charging capacity it has.

따라서, 전기자동차의 사용자 입장에서는 후술할 휴대용 충전 장치(200, PCD)을 사용함으로써 선택적으로 전원공급원(300)이 갖고 있는 제 2 충전용량으로 배터리(10)를 충전하거나 전기차용 배터리 충전 장치(100)에 직접 전원공급원(300)을 연결하여 온보드충전기(OBC, 20)가 갖고 있는 상기 제 2 충전용량보다 낮은 제 3 충전용량으로 배터리(10)를 충전할 수 있다. Therefore, from the perspective of a user of an electric vehicle, the battery 10 can be selectively charged with the second charging capacity of the power supply source 300 by using the portable charging device 200 (PCD), which will be described later, or the battery charging device 100 for an electric vehicle can be used. ), the battery 10 can be charged with a third charging capacity lower than the second charging capacity of the on-board charger (OBC, 20) by directly connecting the power supply 300 to the battery.

일 실시예에서, 배터리(10)는 복수의 배터리 셀들을 포함하며, 상기 복수의 배터리 셀들이 제 1 그룹과 제 2 그룹으로 분리될 수 있다. 상기 제 1 그룹의 배터리 셀들에 의한 충전 용량과 상기 제 2 그룹의 배터리 셀들에 의한 충전 용량은 동일하거나 서로 다를 수 있다. 만약 제 1 그룹의 배터리 셀들에 의한 충전 용량과 제 2 그룹의 배터리 셀들에 의한 충전 용량이 동일한 경우, 상기 제 1 DC 충전 전원 또는 상기 제 2 DC 충전 전원은 동일할 수 있다. 반면 상기 제 1 그룹의 배터리 셀들에 의한 충전 용량과 상기 제 2 그룹의 배터리 셀들에 의한 충전 용량이 다른 경우, 상기 제 1 DC 충전 전원 또는 상기 제 2 DC 충전 전원은 서로 다른 충전 전원의 크기를 가질 수 있다. In one embodiment, the battery 10 includes a plurality of battery cells, and the plurality of battery cells may be separated into a first group and a second group. The charging capacity of the first group of battery cells and the charging capacity of the second group of battery cells may be the same or different from each other. If the charging capacity of the first group of battery cells and the charging capacity of the second group of battery cells are the same, the first DC charging power or the second DC charging power may be the same. On the other hand, when the charging capacity of the first group of battery cells and the charging capacity of the second group of battery cells are different, the first DC charging power or the second DC charging power may have different charging power sizes. You can.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리를 충전하는 휴대용 충전 장치(200)의 구성도이다. 휴대용 충전 장치(200)는 온보드충전기(OBC, 20)를 통해 충전되는 배터리(10)를 포함하는 전기자동차와 전원공급원(300)을 전기적으로 연결하여 배터리(10)를 충전시킬 수 있다. Figure 2 is a configuration diagram of a portable charging device 200 for charging the battery of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. The portable charging device 200 can charge the battery 10 by electrically connecting an electric vehicle including a battery 10 charged through an on-board charger (OBC, 20) and a power supply source 300.

도 2를 참조하면, 휴대용 충전 장치(200)는 전원공급원(300)과 제 1 충전 제 1 충전 커넥터(CA1)를 통해 연결되는 제 1 충전구(C1)및 제1 충전구(C1)로부터 공급되며 전원공급원(300)의 상용 교류 전압(예: 220[V])를 바이패스시키는 AC 전원경로부(210); 제 1 충전구(C1) 또는 AC 전원경로부(210)와 연결되어 상기 교류 전압 220[V]을 DC 충전 전원으로 변환하는 DC 충전부(220) 및 상기 교류 전압 220[V] 및 상기 DC 충전 전원 중 적어도 하나를 상기 전기자동차로 공급하는 커넥터 어셈블러(220)를 포함할 수 있다. Referring to Figure 2, the portable charging device 200 is supplied from the power supply source 300 and the first charging port (C1) connected through the first charging connector (CA1) and the first charging port (C1). an AC power path unit 210 that bypasses the commercial alternating current voltage (e.g., 220 [V]) of the power supply source 300; A DC charging unit 220 connected to the first charging port (C1) or the AC power path unit 210 to convert the AC voltage 220 [V] into DC charging power, and the AC voltage 220 [V] and the DC charging power It may include a connector assembler 220 that supplies at least one of them to the electric vehicle.

일 실시예에서, DC 충전부(220)는 전술한 온보드충전기(On Board Charge; OBC, 20)와 유사한 충전 용량을 갖는 오프보드충전기(Off Board Charge; OBC)를 포함할 수 있다. 상기 오프보드충전기는 전원공급원(300)의 상기 교류 전압 220[V]에 포함된 노이즈를 제거하는 입력 필터(221), 상기 노이즈가 제거된 상기 교류 전압 220[V]를 정류시키는 정류기(222), 정류기(223)로부터 정류된 신호를 승압 또는 강압하여 상기 정류된 신호의 역률을 개선시키는 역률 보상(power factor corrector, PFC) 회로(223); 및 상기 역률 보정 회로부터의 출력 신호를 상기 전기자동차에 탑재된 배터리(10)의 충전 전력 값으로 변환하는 DC/DC 컨버터(224)를 포함할 수 있다. In one embodiment, the DC charging unit 220 may include an off board charger (OBC) having a similar charging capacity as the above-described on board charger (OBC) 20. The off-board charger includes an input filter 221 that removes noise included in the AC voltage 220 [V] of the power supply 300, and a rectifier 222 that rectifies the AC voltage 220 [V] from which the noise has been removed. , a power factor corrector (PFC) circuit 223 that boosts or steps down the signal rectified from the rectifier 223 to improve the power factor of the rectified signal; And it may include a DC/DC converter 224 that converts the output signal from the power factor correction circuit into a charging power value of the battery 10 mounted on the electric vehicle.

입력 필터(221)는 EMI 필터로서, AC 전원을 배터리의 충전 전압(DC)으로 변환하는 OBC 특성 상 스위칭에 의한 고조파 성분을 제거한다. 역률 보상 회로 (223)는 벅/부스트(buck/boost) 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, PFC 회로는 브릿지리스 PFC 회로 및 전파정류 다이오드를 사용한 승압형 PFC 회로를 포함할 수 있다. DC-DC 컨버터(224)에는 위상천이 풀 브릿지(PSFB : Phase Shift Full-bridge) 컨버터나, LLC 공진형 컨버터가 사용될 수 있다. 한편, 단방향 OBC에는 방향성을 갖는 다이오드가 있어 양방향 OBC에 적용할 수가 없기 때문에, 양방향 OBC는 PFC 회로 대신 풀브릿지 타입의 인버터가 사용되며, DC-DC 컨버터에는 PSFB 방식이나 LLC 공진형 또는 CLLC 공진형 방식의 DAB(Daul Active Bridge) 컨버터가 주로 사용될 수 있다.The input filter 221 is an EMI filter and removes harmonic components caused by switching due to the OBC characteristic of converting AC power to battery charging voltage (DC). The power factor correction circuit 223 may include a buck/boost circuit. In one embodiment, the PFC circuit may include a bridgeless PFC circuit and a boost-type PFC circuit using a full-wave rectifier diode. The DC-DC converter 224 may be a phase shift full-bridge (PSFB) converter or an LLC resonant converter. On the other hand, since unidirectional OBC has a directional diode and cannot be applied to bidirectional OBC, a full-bridge type inverter is used instead of a PFC circuit in bidirectional OBC, and the DC-DC converter uses PSFB type, LLC resonance type, or CLLC resonance type. A DAB (Daul Active Bridge) converter can be mainly used.

일 실시예에서, 커넥터 어셈블러(220)는 DC 라인(L2), AC 라인(L3) 및 제 2 충전 커넥터(CA2)를 포함할 수 있다. 제 2 충전 커넥터(CA2)는 상기 단상 AC 교류 전원(예 220[V])를 출력하는 AC단상 5핀과 DC 2핀을 포함하는 DC 콤보 규격을 갖는다. 여기서, 상기 DC 콤보 규격은 DC 콤보 Type 1 및 DC 콤보 Type 2 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the connector assembler 220 may include a DC line (L2), an AC line (L3), and a second charging connector (CA2). The second charging connector CA2 has a DC combo standard including 5 AC single-phase pins and 2 DC pins that output the single-phase AC AC power (e.g., 220 [V]). Here, the DC combo standard may include either DC combo Type 1 or DC combo Type 2.

일 실시예에서, 전원공급원(300)의 제 1 커넥터 어셈블리에 포함된 제 1 충전 커넥터(CA1)는 상기 단상 AC 교류 전원(예 220[V])를 출력하는 AC단상 5핀을 포함하는 Type 1 규격을 따를 수 있다. 상기 상용 교류 전압은 단상 또는 3상 AC 220[V] 중 어느 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the first charging connector (CA1) included in the first connector assembly of the power supply source 300 is a Type 1 AC single-phase 5-pin that outputs the single-phase AC alternating current power (e.g., 220 [V]). Standards can be followed. The commercial AC voltage may include either single-phase or three-phase AC 220 [V].

일 실시예에서, 전술한 전기자동차의 온보드충전기(On Board Charge; OBC, 20)는 제 1 충전 용량(예컨대, 3.3kW/h)을 가지며, 전원공급원(300)은 상기 제 1 충전 용량(예컨대, AC 220V, 3.3kW/h)과 다른 제 2 충전 용량을 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 제 2 충전 용량(예컨대, AC 220V, 6.6 kW/h)은 상기 제 1 충전 용량보다 클 수 있다. AC 전원경로부(210)를 통해 공급되는 상기 교류 전압 220[V]가 갖는 제 3 충전 용량과 DC 충전부(220)의 오프보드충전기(OBC)가 갖는 제 4 충전 용량은 제 1 충전 용량(예컨대, 3.3kW/h)과 같을 수 있다. In one embodiment, the on board charger (OBC, 20) of the electric vehicle described above has a first charging capacity (e.g., 3.3 kW/h), and the power supply source 300 has the first charging capacity (e.g., , AC 220V, 3.3kW/h) and a second charging capacity. Preferably, the second charging capacity (eg, AC 220V, 6.6 kW/h) may be greater than the first charging capacity. The third charging capacity of the AC voltage 220 [V] supplied through the AC power path unit 210 and the fourth charging capacity of the off-board charger (OBC) of the DC charging unit 220 are the first charging capacity (e.g. , 3.3kW/h).

일 실시예에서, 상기 제 1 충전 용량은 상기 제 2 충전 용량보다 작고, 상기 제 1 충전 용량은 상기 제 3 충전 용량 또는 상기 제 4 충전 용량과 같을 수 있다. 여기서, 상기 제 3 충전 용량과 상기 제 4 충전 용량의 총합은 상기 제 2 충전 용량과 같거나 작을 수 있다.In one embodiment, the first charging capacity is smaller than the second charging capacity, and the first charging capacity may be equal to the third charging capacity or the fourth charging capacity. Here, the total of the third charging capacity and the fourth charging capacity may be equal to or smaller than the second charging capacity.

도 3는 전원공급원의 제 1 충전 커넥터(CA1)와 연결되는 휴대용 충전 장치의 충전구(C1)이다. Figure 3 shows the charging port (C1) of the portable charging device connected to the first charging connector (CA1) of the power supply source.

도 3를 참조하면, 제 1 충전 커넥터(CA1)와이 충전구(C1)는 AC단상 5핀을 포함하는 Type 1 규격을 따른다. 전술한 바와 같이, AC 단상 5핀 type 1의 커넥터는 + AC 단자(S1), - AC 단자(S2), 접지 단자(G), 통신 단자(P1) 및 근접감지(P2) 단자를 포함할 수 있다.Referring to Figure 3, the first charging connector (CA1) and the charging port (C1) follow the Type 1 standard including AC single phase 5 pins. As described above, the AC single-phase 5-pin type 1 connector may include a + AC terminal (S1), - AC terminal (S2), ground terminal (G), communication terminal (P1), and proximity detection (P2) terminal. there is.

도 4a와 도 4b는 휴대용 충전 장치의 제 2 충전 커넥터(CA2)와 연결되는 전기차용 배터리 충전 장치(100)의 결합부(40)이다.4A and 4B show the coupling portion 40 of the battery charging device 100 for an electric vehicle connected to the second charging connector CA2 of the portable charging device.

도 4a와 도 4b를 참조하면, 결합부(40)는 제 2 충전구(C2) 및 제 3 충전구(C3)를 포함할 수 있다. 제 2 충전구(C2)는 전술한 제 1 충전구(C1)와 같이 AC단상 5핀을 포함하는 Type 1 규격을 따른다. 제 2 충전구(C2)에 전술한 제 1 충전구(C1)에 관한 설명을 참조할 수 있다. 제 3 충전구(C3)는 DC(+) 단자(S3)와 DC(-) 단자(S4)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 4A and 4B , the coupling portion 40 may include a second charging port (C2) and a third charging port (C3). The second charging port (C2), like the above-described first charging port (C1), follows the Type 1 standard including AC single-phase 5 pins. The description regarding the first charging port (C1) described above may be referred to for the second charging port (C2). The third charging port (C3) may include a DC (+) terminal (S3) and a DC (-) terminal (S4).

일 실시예에서, 도 4a와 같이 제 2 충전구(C2) 및 제 3 충전구(C3)는 일체형으로 하나의 충전구로 구현될 수 있다. 또는 도 4b와 같이 제 2 충전구(C2) 및 제 3 충전구(C3)는 각각 별도의 충전구로 구현될 수 있다. In one embodiment, as shown in FIG. 4A, the second charging port C2 and the third charging port C3 may be integrated into one charging port. Alternatively, as shown in Figure 4b, the second charging port (C2) and the third charging port (C3) may each be implemented as separate charging ports.

도 4a와 같이 일체형으로 구현될 경우, 사용자가 쉽게 한번에 제 2 충전 커넥터(C2)를 제 2 충전구(C2) 및 제 3 충전구(C3)와 결합시켜 빠르게 충전이 가능하고, 도 4b와 같이 제 2 충전구(C2) 및 제 3 충전구(C3)가 공간적으로 분리된 경우, 사용자가 AC용 제 2 충전 커넥터(C2’)와 DC용 제 2 충전 커넥터(C2’’)를 각각 제 2 충전구(C2) 및 제 3 충전구(C3)와 결합시켜야 하는 불편함이 있지만, 사용자가 선택적으로 AC 전원 또는 DC 전원을 연결할 수 있다. When implemented as an integrated unit as shown in Figure 4a, the user can easily charge quickly by combining the second charging connector (C2) with the second charging port (C2) and the third charging port (C3) at once, as shown in Figure 4b. When the second charging port (C2) and the third charging port (C3) are spatially separated, the user connects the second charging connector (C2') for AC and the second charging connector (C2'') for DC to the second charging port (C2''), respectively. Although there is the inconvenience of having to combine it with the charging port (C2) and the third charging port (C3), the user can selectively connect AC power or DC power.

도 5a 내지 도 5c는 배터리(10)에 공급되는 복수의 충전 전원과 배터리 사이의 관계를 보여주는 도면이다. FIGS. 5A to 5C are diagrams showing the relationship between a plurality of charging powers supplied to the battery 10 and the battery.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 배터리(10)는 복수의 배터리 셀들(C)을 포함하며, 복수의 배터리 셀들(C)을 복수의 배터리 모듈(M)로 그룹핑되며, 복수의 배터리 모듈(M)은 하나의 배터리 팩(P)으로 구성될 수 있다. 예컨대, 3개의 배터리 셀들(C)은 하나의 배터리 모듈(M)을 구성하며, 8개의 배터리 모듈(M)은 하나의 배터리 팩(P)을 구성한다. 도 5a 내지 도 5c을 설명의 이해를 돕기 위해 24개의 배터리 셀들을 예를 들어 설명하지만, 배터리 모듈(M)을 구성하는 배터리 셀의 개수 및 배터리 팩(P)을 구성하는 배터리 모듈(M) 개수는 전기자동차의 충전 용량에 의해 다양하게 구성될 수 있을 것이다. 5A to 5C, the battery 10 includes a plurality of battery cells (C), and the plurality of battery cells (C) are grouped into a plurality of battery modules (M), and the plurality of battery modules (M ) may consist of one battery pack (P). For example, three battery cells (C) constitute one battery module (M), and eight battery modules (M) constitute one battery pack (P). 5A to 5C are described using 24 battery cells as an example to aid understanding, but the number of battery cells constituting the battery module M and the number of battery modules M constituting the battery pack P can be configured in various ways depending on the charging capacity of the electric vehicle.

도 5a 내지 도 5c와 같이, 일 실시예에서, 배터리(10)는 논리적으로 2개 그룹으로 분리될 수 있다. 예컨대, 도 5a와 같이, 4개의 배터리 모듈들이 하나의 그룹을 이루어져서 제 1 그룹(L1)과 제 2 그룹(L2)은 각각 4개의 배터리 모듈들을 포함한다. 배터리 셀들이 이상적으로 모두 동일하다고 가정하면, 제 1 그룹(L1)과 제 2 그룹(L2)이 갖는 충전 용량은 동일할 것이다. 따라서, 전술한 제어 모듈(CM, 30)은 전술한 동일한 크기의 갖는 제 1 DC 충전 전원과 제 2 DC 충전 전원을 각각 제 1 그룹(L1)과 제 2 그룹(L2)으로 공급되도록 제어할 수 있다. 5A to 5C , in one embodiment, the batteries 10 may be logically separated into two groups. For example, as shown in FIG. 5A, four battery modules form one group, so that the first group (L1) and the second group (L2) each include four battery modules. Assuming that the battery cells are ideally the same, the charging capacities of the first group (L1) and the second group (L2) will be the same. Accordingly, the above-described control module (CM, 30) can control the above-described first DC charging power and the second DC charging power having the same size to be supplied to the first group (L1) and the second group (L2), respectively. there is.

다른 실시예에서, 도 5b와 같이, 3개의 배터리 모듈들을 포함하는 제 1 그룹(L1’)과 5개의 배터리 모듈들을 포함하는 제 2 그룹(L2’)으로 구분되며, 배터리 셀들이 이상적으로 모두 동일하다고 가정하면, 제 1 그룹(L1’)의 충전 용량은 제 2 그룹(L2’)의 충전 용량보다 작을 것이다. 따라서, 전술한 제어 모듈(CM, 30)은 배터리 충전의 밸런싱을 위해서, 제 1 DC 충전 전원과 상기 제 1 DC 충전 전원보다 큰 제 2 DC 충전 전원을 각각 제 1 그룹(L1’)과 제 2 그룹(L2’)으로 공급되도록 제어할 수 있다. 이는 상대적으로 적은 배터리 모듈을 포함하는 제 1 그룹(L1’)에는 제 1 DC 충전 전원을 공급하고 상대적으로 많은 배터리 모듈을 포함하는 제 2 그룹(L2’)에는 상기 제 1 DC 충전 전원보다 큰 상기 제 2 DC 충전 전원을 공급하므로, 제 1 그룹(L1’)과 제 2 그룹(L2’)의 충전 시간을 비슷하게 맞출 수 있다. In another embodiment, as shown in Figure 5b, it is divided into a first group (L1') including three battery modules and a second group (L2') including five battery modules, and the battery cells are ideally all the same. Assuming that this is the case, the charging capacity of the first group (L1') will be smaller than that of the second group (L2'). Accordingly, the above-described control module (CM, 30) controls the first DC charging power and the second DC charging power larger than the first DC charging power to the first group (L1') and the second group, respectively, for balancing battery charging. It can be controlled to be supplied to the group (L2'). This supplies the first DC charging power to the first group (L1') containing relatively few battery modules, and supplies the first DC charging power to the second group (L2') containing relatively many battery modules. Since the second DC charging power is supplied, the charging times of the first group (L1') and the second group (L2') can be similar.

또 다른 실시예에서, 도 5c와 같이, 5개의 배터리 모듈들을 포함하는 제 1 그룹(L1’’)과 3개의 배터리 모듈들을 포함하는 제 2 그룹(L2’’)으로 구분되며, 배터리 셀들이 이상적으로 모두 동일하다고 가정하면, 제 1 그룹(L1’’)의 충전 용량은 제 2 그룹(L2’’)의 충전 용량보다 클 것이다. 따라서, 전술한 제어 모듈(CM, 30)은 배터리 충전의 밸런싱을 위해서, 상대적으로 큰 제 1 DC 충전 전원과 상기 제 1 DC 충전 전원보다 작은 제 2 DC 충전 전원을 각각 제 1 그룹(L1’’)과 제 2 그룹(L2’’)으로 공급되도록 제어할 수 있다. 이는 상대적으로 많은 배터리 모듈을 포함하는 제 1 그룹(L1’’)에는 제 1 DC 충전 전원을 공급하고 상대적으로 적은 배터리 모듈을 포함하는 제 2 그룹(L2’’)에는 상기 제 1 DC 충전 전원보다 작은 상기 제 2 DC 충전 전원을 공급하므로, 제 1 그룹(L1’)과 제 2 그룹(L2’)의 충전 시간을 비슷하게 맞출 수 있다. In another embodiment, as shown in FIG. 5C, it is divided into a first group (L1'') including five battery modules and a second group (L2'') including three battery modules, and the battery cells are ideally Assuming that all are the same, the charging capacity of the first group (L1'') will be greater than that of the second group (L2''). Therefore, in order to balance battery charging, the above-described control module (CM, 30) controls the first group (L1'') with a relatively large first DC charging power and a second DC charging power that is smaller than the first DC charging power, respectively. ) and the second group (L2''). This supplies the first DC charging power to the first group (L1'') containing a relatively large number of battery modules, and supplies more than the first DC charging power to the second group (L2'') containing a relatively small number of battery modules. Since the second DC charging power supply is small, the charging times of the first group L1' and the second group L2' can be similar.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have knowledge.

10: 전기차용 배터리 충전 시스템
100: 전기차용 배터리 충전 장치
PCD, 200: 휴대용 충전 장치
300: 전원공급 C1: 제 1 충전구
BP, 10: 배터리 OBC, 20: 온보드충전기
CM, 30: 제어 모듈 40: 결합부
C2: 제 2 충전구 C3: 제 3 충전구
CA1, CA2: 커넥터 SW1: 제 1 스위치
SW2: 제 2 스위치 L1 내지 L7: AC 라인, DC 라인10: Battery charging system for electric vehicles
100: Battery charging device for electric vehicles
PCD, 200: Portable charging device
300: Power supply C1: First charging port
BP, 10: Battery OBC, 20: Onboard charger
CM, 30: control module 40: coupling part
C2: Second charging port C3: Third charging port
CA1, CA2: Connector SW1: 1st switch
SW2: Second switch L1 to L7: AC line, DC line

Claims (15)

제 1 충전 용량을 갖는 온보드충전기(On Board Charge; OBC) 및 상기 온보드충전기를 통해 충전되며 상기 제 1 충전 용량보다 높은 제 2 충전용량을 요구하는 대용량 배터리를 포함하는 전기자동차와 상용 교류 전압을 공급하며 제 1 충전 커넥터를 포함하는 전원공급원을 전기적으로 연결하여 상기 배터리를 충전하는 휴대용 배터리 충전 장치로서,
상기 전원공급원과 상기 제 1 충전 커넥터를 통해 연결되는 제 1 충전구;
상기 제1 충전구로부터 공급되며 상기 전원공급원의 상기 상용 교류 전압을 바이패스시키는 AC 전원경로부;
상기 제 1 충전구 또는 상기 AC 전원경로부와 연결되어 상기 상용 교류 전압을 제 1 DC 충전 전원으로 변환시키는 DC 충전부; 및
상기 전기자동차의 충전구와 체결되어 상기 상용 교류 전압과 상기 제 1 DC 충전 전원을 상기 전기자동차에 동시에 공급하는 제 2 충전 커넥터 어셈블리를 포함하며,
상기 대용량 배터리가 제 1 배터리 셀 그룹과 제 2 배터리 셀 그룹으로 분리될 때, 상기 제 1 DC 충전 전원을 통해 상기 제 1 배터리 셀 그룹이 충전되고, 상기 온보드충전기에 의해 상기 상용 교류 전압이 변환된 제 2 DC 충전 전원을 통해 상기 제 2 배터리 셀 그룹이 충전되는 휴대용 배터리 충전 장치.Supply commercial AC voltage to an electric vehicle including an on-board charger (OBC) with a first charging capacity and a large-capacity battery that is charged through the on-board charger and requires a second charging capacity higher than the first charging capacity. A portable battery charging device that charges the battery by electrically connecting a power source including a first charging connector,
a first charging port connected to the power supply source and the first charging connector;
an AC power path unit supplied from the first charging port and bypassing the commercial alternating current voltage of the power supply source;
a DC charging unit connected to the first charging port or the AC power path unit to convert the commercial alternating current voltage into first DC charging power; and
A second charging connector assembly coupled to the charging port of the electric vehicle to simultaneously supply the commercial AC voltage and the first DC charging power to the electric vehicle,
When the large capacity battery is separated into a first battery cell group and a second battery cell group, the first battery cell group is charged through the first DC charging power, and the commercial AC voltage is converted by the onboard charger. A portable battery charging device in which the second battery cell group is charged through a second DC charging power source. 제 1 항에 있어서,
상기 DC 충전부는 상기 온보드충전기(On Board Charge; OBC)의 충전용량과 같거나 작은 충전 용량을 갖는 오프보드충전기(Off Board Charge; OBC)를 포함하는 휴대용 배터리 충전 장치.According to claim 1,
The DC charging unit is a portable battery charging device including an off board charger (OBC) having a charging capacity equal to or smaller than the charging capacity of the on board charger (OBC). 제 2 항에 있어서,
상기 오프보드충전기는
상기 상용 교류 전압에 포함된 노이즈를 제거하는 입력 필터;
상기 노이즈가 제거된 상기 상용 교류 전압을 정류시키는 정류기;
상기 정류기로부터 정류된 신호를 승압 또는 강압하여 상기 정류된 신호의 역률을 개선시키는 역률 보상(power factor corrector, PFC) 회로; 및
상기 역률 보상 회로부터의 출력 신호를 상기 전기자동차에 탑재된 배터리의 충전 전원으로 변환시키는 DC/DC 컨버터를 포함하는 휴대용 배터리 충전 장치.According to claim 2,
The off-board charger is
an input filter that removes noise included in the commercial alternating current voltage;
a rectifier that rectifies the commercial AC voltage from which the noise has been removed;
a power factor corrector (PFC) circuit that boosts or steps down the signal rectified from the rectifier to improve the power factor of the rectified signal; and
A portable battery charging device including a DC/DC converter that converts the output signal from the power factor correction circuit into charging power for a battery mounted on the electric vehicle. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 충전 커넥터는 상기 상용 교류 전압을 출력하는 AC단상 5핀과 상기 제 1 DC 충전 전원을 출력하는 DC 2핀을 포함하는 DC 콤보 규격을 따르는 휴대용 배터리 충전 장치.According to claim 1,
The second charging connector is a portable battery charging device that complies with the DC combo standard, including an AC single-phase 5-pin for outputting the commercial AC voltage and a DC 2-pin for outputting the first DC charging power. 제 4 항에 있어서,
상기 AC단상 5핀과 상기 DC 2핀은 분리되는 휴대용 배터리 충전 장치.According to claim 4,
A portable battery charging device in which the AC single-phase 5 pins and the DC 2 pins are separated. 제 4 항에 있어서,
상기 DC 콤보 규격은 DC 콤보 Type 1 및 DC 콤보 Type 2 중 어느 하나를 포함하는 휴대용 배터리 충전 장치.According to claim 4,
The DC combo standard is a portable battery charging device including either DC combo Type 1 or DC combo Type 2. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 충전 커넥터는 상기 상용 교류 전압을 출력하는 AC단상 5핀을 포함하는 Type 1 규격을 따르는 휴대용 배터리 충전 장치.According to claim 1,
The first charging connector is a portable battery charging device that complies with the Type 1 standard and includes an AC single-phase 5-pin for outputting the commercial alternating current voltage. 제 1 항에 있어서,
상기 온보드충전기는 제 1 충전 용량을 가지며,
상기 전원공급원은 상기 제 1 충전 용량보다 큰 제 2 충전 용량을 갖고,
상기 AC 전원경로부 또는 상기 DC 충전부는 상기 제 1 충전 용량보다 같거나 작은 제 3 충전 용량을 갖고,
상기 제 3 충전 용량과 상기 제 1 충전 용량의 총합은 상기 제 2 충전 용량과 같거나 작은 휴대용 배터리 충전 장치.According to claim 1,
The onboard charger has a first charging capacity,
The power supply has a second charging capacity greater than the first charging capacity,
The AC power path unit or the DC charging unit has a third charging capacity that is equal to or smaller than the first charging capacity,
A portable battery charging device wherein the total of the third charging capacity and the first charging capacity is equal to or smaller than the second charging capacity. 전원공급원으로부터 공급되는 상용 교류 전압을 바이패스시키는 AC 전원경로부 및 상기 상용 교류 전압을 제 1 DC 충전 전원으로 변환하는 DC 충전부를 포함하는 휴대용 충전 장치를 통해서 전기자동차 내부에 탑재된 대용량 배터리를 충전시키는 전기차용 배터리 충전 회로 모듈로서,
상기 상용 교류 전압을 수신하도록 상기 AC 전원경로부와 전기적으로 연결되는 AC 충전구;
상기 제 1 DC 충전 전원을 수신하도록 상기 DC 충전부와 전기적으로 연결되는 DC 충전구;
상기 AC 충전구를 통해 공급되는 상기 상용 교류 전압을 제 2 DC 충전 전원으로 변환하며 제 1 충전 용량을 갖는 온보드충전기(On Board Charge; OBC); 및
상기 DC 충전구를 통해 공급되는 상기 제 1 DC 충전 전원 및 상기 온보드충전기(OBC)를 통해 공급되는 상기 제 2 DC 충전 전원을 동시에 상기 제 1 충전 용량보다 높은 제 2 충전용량을 요구하는 대용량 배터리에 공급되도록 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
상기 대용량 배터리가 제 1 배터리 셀 그룹과 제 2 배터리 셀 그룹으로 분리될 때, 상기 제 1 DC 충전 전원을 통해 상기 제 1 배터리 셀 그룹이 충전되고, 상기 제 2 DC 충전 전원을 통해 상기 제 2 배터리 셀 그룹이 충전되는 전기차용 배터리 충전 회로 모듈.Charging a large-capacity battery mounted inside an electric vehicle through a portable charging device that includes an AC power path unit that bypasses the commercial AC voltage supplied from a power supply source and a DC charging unit that converts the commercial AC voltage into first DC charging power. As a battery charging circuit module for electric vehicles,
an AC charging port electrically connected to the AC power path unit to receive the commercial alternating current voltage;
a DC charging port electrically connected to the DC charging unit to receive the first DC charging power;
An on board charger (OBC) that converts the commercial alternating current voltage supplied through the AC charging port into a second DC charging power and has a first charging capacity; and
The first DC charging power supplied through the DC charging port and the second DC charging power supplied through the on-board charger (OBC) are simultaneously applied to a large-capacity battery that requires a second charging capacity higher than the first charging capacity. It includes a control module that controls supply,
When the large capacity battery is separated into a first battery cell group and a second battery cell group, the first battery cell group is charged through the first DC charging power, and the second battery is charged through the second DC charging power. A battery charging circuit module for electric vehicles in which a group of cells is charged. 제 9 항에 있어서,
상기 DC 충전구와 상기 배터리 사이에 배치되어 상기 배터리에 공급되는 상기 제 1 DC 충전 전원을 on/off 시키는 제 1 스위치; 및
상기 온보드충전기(OBC)와 상기 배터리 사이에 배치되어 상기 배터리로 공급되는 상기 제 2 DC 충전 전원을 on/off 시키는 제 2 스위치를 더 포함하는 전기차용 배터리 충전 회로 모듈.According to clause 9,
a first switch disposed between the DC charging port and the battery to turn on/off the first DC charging power supplied to the battery; and
A battery charging circuit module for an electric vehicle further comprising a second switch disposed between the on-board charger (OBC) and the battery to turn on/off the second DC charging power supplied to the battery. 제 10 항에 있어서,
상기 제어 모듈은 상기 배터리 상태 및 상기 배터리의 충전 상태 중 적어도 하나를 고려하여 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치의 on/of 동작을 제어하는 전기차용 배터리 충전 회로 모듈.According to claim 10,
The control module is a battery charging circuit module for an electric vehicle that controls on/off operations of the first switch and the second switch in consideration of at least one of the battery state and the charging state of the battery. 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 DC 충전 전원 및 상기 제 2 DC 충전 전원의 총합으로 충전되는 제 1 충전용량과 상기 전원공급원으로부터 공급되는 제 2 충전용량은 같거나 작은 전기차용 배터리 충전 회로 모듈.According to clause 9,
A battery charging circuit module for an electric vehicle wherein the first charging capacity charged by the total of the first DC charging power and the second DC charging power is equal to or smaller than the second charging capacity supplied from the power supply. 제 9 항에 있어서,
상기 AC 충전구는 AC단상 5핀을 포함하는 Type 1 규격을 따르는 전기차용 배터리 충전 회로 모듈.According to clause 9,
The AC charging port is a battery charging circuit module for electric vehicles that complies with the Type 1 standard including AC single-phase 5 pins. 제 9 항에 있어서,
상기 배터리는 복수의 배터리 셀들을 포함하며,
상기 복수의 배터리 셀들이 제 1 그룹과 제 2 그룹으로 분리될 때, 상기 제어 모듈은 상기 제 1 그룹의 배터리 셀들을 상기 제 1 DC 충전 전원으로, 상기 제 2 그룹의 배터리 셀들을 상기 제 2 DC 충전 전원으로 충전되도록 제어하는 전기차용 배터리 충전 회로 모듈.According to clause 9,
The battery includes a plurality of battery cells,
When the plurality of battery cells are separated into a first group and a second group, the control module connects the battery cells of the first group to the first DC charging power and the battery cells of the second group to the second DC charging power. A battery charging circuit module for electric vehicles that controls charging with charging power. 상용 교류 전압을 공급하는 전원공급원;
상기 전원공급원으로부터 공급되는 상용 교류 전압을 바이패스시키는 AC 전원경로부 및 상기 상용 교류 전압을 제 1 DC 충전 전원으로 변환하는 DC 충전부를 포함하는 휴대용 충전 장치; 및
상기 AC 전원경로부로부터 바이패스되어 출력되는 상기 상용 교류 전압을 수신하도록 상기 AC 전원경로부와 전기적으로 연결되는 AC 충전구, 상기 DC 충전부로부터 상기 제 1 DC 충전 전원을 수신하도록 상기 DC 충전부와 전기적으로 연결되는 DC 충전구, 상기 AC 충전구를 통해 공급되는 상기 상용 교류 전압을 제 2 DC 충전 전원으로 변환하며 제 1 충전 용량을 갖는 온보드충전기(On Board Charge; OBC) 및 상기 DC 충전구를 통해 공급되는 상기 제 1 DC 충전 전원 및 상기 온보드충전기(OBC)를 통해 공급되는 상기 제 2 DC 충전 전원을 동시에 상기 제 1 충전 용량보다 높은 제 2 충전용량을 요구하는 대용량 배터리에 공급되도록 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
상기 대용량 배터리가 제 1 배터리 셀 그룹과 제 2 배터리 셀 그룹으로 분리될 때, 상기 제 1 DC 충전 전원을 통해 상기 제 1 배터리 셀 그룹이 충전되고, 상기 제 2 DC 충전 전원을 통해 상기 제 2 배터리 셀 그룹이 충전되는 배터리 충전 장치를 포함하는 전기차용 배터리 충전 시스템.A power supply supplying commercial alternating voltage;
a portable charging device including an AC power path unit that bypasses the commercial AC voltage supplied from the power supply source and a DC charging unit that converts the commercial AC voltage into first DC charging power; and
An AC charging port electrically connected to the AC power path unit to receive the commercial AC voltage bypassed and output from the AC power path unit, and an AC charging port electrically connected to the DC charging unit to receive the first DC charging power from the DC charging unit. A DC charging port connected to a DC charging port, an on-board charger (OBC) that converts the commercial alternating current voltage supplied through the AC charging port into a second DC charging power and has a first charging capacity, and through the DC charging port. A control module that controls the first DC charging power supplied and the second DC charging power supplied through the on-board charger (OBC) to be simultaneously supplied to a large-capacity battery requiring a second charging capacity higher than the first charging capacity. Includes,
When the large capacity battery is separated into a first battery cell group and a second battery cell group, the first battery cell group is charged through the first DC charging power, and the second battery is charged through the second DC charging power. A battery charging system for an electric vehicle comprising a battery charging device in which a group of cells is charged.
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