KR102178378B1 - Integrated power conversion device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 전력변환장치는 외부전원으로부터 전원을 공급받아 전기차의 모터 구동에 필요한 고전압 배터리를 충전하기 위한 충전부; 상기 고전압 배터리로부터 전압을 입력받아 모터 구동에 필요한 3상 전원으로 변환하는 인버터부; 상기 고전압 배터리로부터 전압을 공급받아 상기 전기차의 전장 부하 구동에 필요한 저전압 배터리를 충전하고, 상기 저전압 배터리 전원을 상기 전장 부하에 제공하는 DC/DC 컨버터; 및 상기 저전압 배터리와 상기 DC/DC 컨버터 사이에 형성되어 상기 저전압 배터리의 전원 공급하는 제어하는 스위칭 모드 파워 서플라이를 포함할 수 있다. An integrated power conversion device according to an embodiment of the present invention includes: a charging unit for charging a high voltage battery required for driving a motor of an electric vehicle by receiving power from an external power source; An inverter unit for receiving a voltage from the high voltage battery and converting it into three-phase power required for driving a motor; A DC/DC converter configured to receive a voltage from the high voltage battery to charge a low voltage battery required for driving an electric load of the electric vehicle, and provide the low voltage battery power to the electric load; And a switching mode power supply formed between the low voltage battery and the DC/DC converter to control power supply of the low voltage battery.
Description
본 발명은 전기자동차용 전력변환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온보드 충전회로, LDC 회로, 및 인버터가 일체로 형성된 전력변환장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a power conversion device for an electric vehicle, and more particularly, to a power conversion device in which an on-board charging circuit, an LDC circuit, and an inverter are integrally formed.
전기자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 전기자동차는 1873년도에 최초 제작되었으나, 배터리의 무거운 중량, 충전시간 등의 기술적 한계로 인해 실용화되지 못했다.An electric vehicle refers to a vehicle that does not use petroleum fuel and engine, but uses batteries and electric motors. The electric vehicle was first manufactured in 1873, but it was not put into practical use due to technical limitations such as the heavy weight of the battery and charging time.
한편, 전기자동차는 간단한 구조와 내구성이 크며 운전이 쉬운 점 등의 장점으로 미국에서 1920년대 중반까지 소량 생산되었다. 최근에는 미국과 유럽을 중심으로 환경오염(공해) 문제로 인해 차량의 배기가스 규제가 높아지고 있으며, 유가가 급등하고 있어 전기자동차가 차세대 차량으로 주목되고 있다. 즉, 공해 없는 전기 에너지를 사용하는 전기 자동차는, 대기오염 요인의 70% 내외를 차지한다고 하는 내연식 엔진 자동차의 유해한 배기가스나 소음 등 환경 문제를 근본적으로 해결할 수 있고, 또 석유 등 화석 연료의 자원수명을 배 이상으로 연장할 수 있다.On the other hand, electric vehicles were produced in small quantities in the United States until the mid 1920s due to their advantages such as simple structure, high durability, and easy driving. In recent years, in the US and Europe, regulations on exhaust gas of vehicles are increasing due to environmental pollution (pollution) problems, and electric vehicles are attracting attention as the next generation vehicle as oil prices are soaring. In other words, electric vehicles that use pollution-free electric energy can fundamentally solve environmental problems such as harmful exhaust gas and noise of internal combustion engine vehicles, which are said to account for around 70% of the air pollution factors. Resource life can be extended more than twice.
그에 따라, 1990년부터 전기자동차와 관련된 다양한 기술이 개발되었다. 즉, 자동차 생산 업체에서는 전기자동차의 기술적 문제인 상대적으로 낮은 배터리 용량, 긴 충전시간, 짧은 운행거리, 늦은 운행 속도를 개선하기 위한 다양한 기술을 개발하고 있는 추세에 있다.Accordingly, various technologies related to electric vehicles have been developed since 1990. That is, automobile manufacturers are developing various technologies to improve the relatively low battery capacity, long charging time, short driving distance, and slow driving speed, which are technical problems of electric vehicles.
전기자동차는 시스템의 전원공급을 위한 DC/DC 컨버터, 외부전원으로부터 차량내 배터리를 충전하기 위한 충전장치, 및 모터를 구동하는 인버터 회로가 필요하다. The electric vehicle requires a DC/DC converter for supplying power to the system, a charging device for charging a battery in the vehicle from an external power source, and an inverter circuit for driving a motor.
도 1은 종래기술에 따른 전력변환장치의 회로도를 도시한 것이다. 1 shows a circuit diagram of a power conversion device according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 전력변환장치는 충전부(100), 인버터(200), 및 DC/DC 컨버터(300)를 포함하며, 상기 충전부(100), 인버터(200), 및 DC/DC 컨버터(300)에 전원을 공급하기 위한 스위칭 모드 파워 서플라이(switching mode power supply, SMPS)(120, 220, 320)가 구비되어 있다. Referring to FIG. 1, a power conversion device according to the prior art includes a
그리고 시스템을 제어하기 위한 제어부(500)를 포함한다. 상기 제어부(500)는 마이컴 형태로 구현될 수 있다. And it includes a control unit 500 for controlling the system. The control unit 500 may be implemented in the form of a microcomputer.
상기 충전부(100)은 입력 전압을 승압하는 승압부(110), 제1브릿지 회로(FB1), 제1 변압기(Tr1), 및 제2 브릿지 회로(FB2)를 포함한다. The
상기 승압부(110)는 정류부(112)와 부스터 컨버터(114)를 포함한다. The
상기 정류부(112)는 다수의 다이오드(D1~D4)를 포함하고, 입력 교류 전압(V_AC)을 정류한다.The rectifying unit 112 includes a plurality of diodes D1 to D4, and rectifies the input AC voltage V_AC.
상기 부스트 컨버터(114)는 인덕터(L1), 스위치(SW1), 다이오드(D5) 및 캐패시터(C1)를 포함한다. 스위치(SW1)가 턴온 상태인 동안에는 인덕터(L1)는 정류부(112)의 출력 전압에 비례하는 에너지를 저장하고, 스위치(SW1)가 턴오프 상태인 동안에는 정류부(11)의 출력 전압과 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 동시에 다이오드(D5)를 거쳐 캐패시터(C1)에 전달된다. 따라서, 캐패시터(C1)에 인가되는 전압은 항상 정류부(112)의 출력전압보다 높고, 스위치(SW1)의 온/오프 기간에 따라 달라진다. The boost converter 114 includes an inductor (L1), a switch (SW1), a diode (D5), and a capacitor (C1). While the switch SW1 is in the turn-on state, the inductor L1 stores energy proportional to the output voltage of the rectifier 112, and while the switch SW1 is turned off, the output voltage of the
상기 제1 브릿지회로(FB1)는 다수의 스위치(SW2~SW5)가 풀 브릿지(full bridge) 형태로 구성되어 제1 변압기(TR1)에 연결된다. 상기 제1 변압기(TR1)는 다수의 스위치(SW6~SW9)가 풀 브릿지 형태로 구성된 제2 브릿지 회로(FB2)에 연결된다. In the first bridge circuit FB1, a plurality of switches SW2 to SW5 are configured in the form of a full bridge and are connected to the first transformer TR1. The first transformer TR1 is connected to a second bridge circuit FB2 in which a plurality of switches SW6 to SW9 are configured in a full bridge shape.
상기 인버터(200)는 모터(M)를 구동하기 위한 부분으로 고전압(V1)의 전원을 인가받아 모터(M)구동에 필요한 전류 및 전압으로 변환한다. 인버터(200)는 직류 링크 커패시터(C2)와 다수의 스위칭 소자(SW10~SW15)로 구성된 인버팅부(210)로 구성된다. 그리고 상기 제2 브릿지 회로(FB2)는 고전압 배터리(V1)와 스위치(SW16)에 의해 연결되어 스위치(SW16)이 온되면 고전압 배터리(V1)가 충전된다. The
상기 DC/DC 컨버터(300)는 저전압 배터리(V2)의 충전 및 전장 부하에 전원을 공급하기 위한 구성이다. 상기 DC/DC 컨버터(300)는 상기 고전압 배터리(V1)의 저장된 배터리 전압을 이용해 저전압 배터리(V2)를 충전하기 위한 제2 충전 전압을 생성한다. DC/DC 컨버터는 다수의 스위치(SW17~SW20)로 구성된 제3 브릿지 회로(FB3)의 위상을 조절해 저전압 배터리(V2)의 레벨을 조절할 수 있다. DC/DC 컨버터(300)는 제제3 브릿지 회로(FB3), 제2 변압기(TR2), 정류다이오드(D6, D7), 인덕터(L2, L3), 및 커패시터(C3)를 포함하여 구성된다. 한편, DC/DC 컨버터(300)는 저전압 DC/DC 컨버터(LDC: Low voltage DC/DC Converter)이다. The DC/
상기와 같은 종래 기술에 의하면 각각의 회로부(100, 200, 300)에 필요한 전원을 공급하기 위한 제1 SMPS(120), 제2 SMPS(220), 및 제3 SMPS(320)가 각각 필요하고, 그로 인해 회로가 복잡해지는 문제점이 있다. According to the prior art as described above, the first SMPS 120, the second SMPS 220, and the third SMPS 320 for supplying the necessary power to each of the
또한 제1 변압기와 제2 변압기가 별도로 형성되어 있기 때문에 부피도 커지는 문제점이 있다. In addition, since the first transformer and the second transformer are formed separately, there is a problem that the volume is increased.
그리고 종래 전기자동차 시스템에서는 회로가 복잡하고 그에 따라 제어시스템이 복잡하기 때문에 진단모듈을 일체로 장착하기에 어려운 문제점이 있다.
In addition, in the conventional electric vehicle system, since the circuit is complicated and the control system is complicated accordingly, it is difficult to integrally mount the diagnostic module.
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 자동차의 충전회로, 인버터 회로 및 DC/DC 컨버터 회로를 간단히 구현할 수 있는 전력변환장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve this problem, and to provide a power conversion device that can simply implement a charging circuit, an inverter circuit, and a DC/DC converter circuit of an electric vehicle.
또한, 본 발명의 다른 목적은 진단모듈을 일체로 장착할 수 있는 전력변환장치를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a power conversion device capable of integrally mounting a diagnostic module.
또한, 본 발명의 다른 목적은 차량의 상태 및 이상 여부를 진단하는 진단모듈을 탈부착이 가능한 소켓 형태로 제공하는 데 있다.
In addition, another object of the present invention is to provide a diagnostic module for diagnosing the condition and abnormality of a vehicle in the form of a detachable socket.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 전력변환장치는 외부전원으로부터 전원을 공급받아 전기차의 모터 구동에 필요한 고전압 배터리를 충전하기 위한 충전부; 상기 고전압 배터리로부터 전압을 입력받아 모터 구동에 필요한 3상 전원으로 변환하는 인버터부; 상기 고전압 배터리로부터 전압을 공급받아 상기 전기차의 전장 부하 구동에 필요한 저전압 배터리를 충전하고, 상기 저전압 배터리 전원을 상기 전장 부하에 제공하는 DC/DC 컨버터; 및 상기 저전압 배터리와 상기 DC/DC 컨버터 사이에 형성되어 상기 저전압 배터리의 전원 공급하는 제어하는 스위칭 모드 파워 서플라이를 포함할 수 있다. In order to solve the above technical problem, the integrated power conversion device according to an embodiment of the present invention includes a charging unit for charging a high voltage battery required for driving a motor of an electric vehicle by receiving power from an external power source; An inverter unit for receiving a voltage from the high voltage battery and converting it into three-phase power required for driving a motor; A DC/DC converter configured to receive a voltage from the high voltage battery to charge a low voltage battery required for driving an electric load of the electric vehicle, and provide the low voltage battery power to the electric load; And a switching mode power supply formed between the low voltage battery and the DC/DC converter to control power supply of the low voltage battery.
실시 예에 있어서, 상기 충전부는 상기 외부전압을 승압하는 승압부; 상기 승압된 전원을 제공하는 제1 브릿지 회로; 상기 브릿지 회로의 출력신호 및 상기 DC/DC 컨버터의 출력신호를 입력으로 하는 변압기;및 상기 변압기의 출력신호를 입력받아 상기 인터버 회로에 제공하는 제2 브릿지 회로를 포함할 수 있다. In an embodiment, the charging unit may include a booster configured to boost the external voltage; A first bridge circuit providing the boosted power; A transformer that receives the output signal of the bridge circuit and the output signal of the DC/DC converter as inputs; and a second bridge circuit that receives the output signal of the transformer and provides it to the inverter circuit.
실시 예에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는 다수의 다이오드로 구성된 정류부를 포함하고, 상기 정류부는 상기 변압기와 연결되어 상기 고전압 배터리 전압을 전달받을 수 있다. In an embodiment, the DC/DC converter may include a rectifier including a plurality of diodes, and the rectifier may be connected to the transformer to receive the high voltage battery voltage.
실시 예에 있어서, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이는 상기 제어부에 제어에 따라 상기 DC/DC 컨버터의 입력전원의 공급을 제어할 수 있다. In an embodiment, the switching mode power supply may control the supply of input power to the DC/DC converter according to control by the controller.
실시 예에 있어서, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부와 일체로 부착되거나 소켓 형태로 탈부착이 가능하게 부착되어 상기 전기차의 충전상태 및 차량 상태를 진단하는 진단모듈을 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the control unit for controlling the switching mode power supply; And a diagnostic module integrally attached to the control unit or detachably attached in a socket shape to diagnose a charging state and a vehicle state of the electric vehicle.
실시 예에 있어서, 상기 진단모듈은 상기 전기차의 상태 정보 및 충전 상태 정보에 기반하여, 충전시 이상 여부를 진단하는 진단부; 외부의 이동 통신 단말기 또는 서버와 네트워크로 연결되는 통신부; 및 상기 진단부와 통신부의 동작을 제어하고, 상기 전기차와 충전시스템의 접속 여부를 판단하고, 상기 진단부에서 진단된 이상 여부에 관한 데이터를 상기 외부의 이동 통신 단말기 또는 상기 서버에 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
In an embodiment, the diagnostic module includes: a diagnostic unit for diagnosing an abnormality during charging based on status information and charging status information of the electric vehicle; A communication unit connected to an external mobile communication terminal or server through a network; And a control unit that controls the operation of the diagnosis unit and the communication unit, determines whether the electric vehicle is connected to the charging system, and transmits data on whether an abnormality diagnosed by the diagnosis unit is transmitted to the external mobile communication terminal or the server. Can include.
본 발명에 따른 전기자동차용 일체형 전력변환장치에 적용되는 진단 모듈의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effect of the diagnostic module applied to the integrated power conversion device for an electric vehicle according to the present invention will be described as follows.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 전기자동차의 전력변환회로를 간단히 구성할 수 있다. According to at least one of the embodiments of the present invention, a power conversion circuit of an electric vehicle can be simply configured.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 차량 상태 및 이상 여부를 진단하는 진단모듈을 전력변환회로와 일체로 구성하거나 탈부착이 가능한 소켓 형태로 부탁할 수 있다. In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, a diagnostic module for diagnosing a vehicle condition and abnormality may be integrally configured with the power conversion circuit or may be requested in the form of a detachable socket.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 블루투스와 와이파이와 같은 무선 통신 수단을 통해 이동 단말기와 연계된 웹 프로그램으로 차량 및 긴급 출동 현장 A/S 진단자를 구비하여 진단 검정의 서비스 제공이 가능하다.
In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to provide a diagnostic test service by providing a vehicle and emergency dispatch site A/S diagnoser as a web program linked to a mobile terminal through wireless communication means such as Bluetooth and Wi-Fi. Do.
도 1은 종래기술에 따른 전기차의 충전회로, 인버터 및 LDC 회로를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 전력변환장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 전력변환장치에 부착되는 진단모듈을 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 전력변환장치에 진단모듈이 일체로 장착된 예시를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 전력변환장치에 탈부착될 수 있는 형태의 진단모듈의 예시를 도시한 것이다. 1 is a circuit diagram showing a charging circuit, an inverter, and an LDC circuit of an electric vehicle according to the prior art.
2 is a view showing an integrated power conversion device according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a diagnostic module attached to an integrated power conversion device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example in which a diagnostic module is integrally mounted in an integrated power conversion device according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates an example of a diagnostic module in a form that can be attached and detached to the integrated power conversion device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but identical or similar elements are denoted by the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all modifications included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is obvious to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 전력변환장치의 회로 구성을 나타낸 도면이다. 2 is a diagram showing a circuit configuration of an integrated power conversion device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 일체형 전력변환장치는 충전부(10), 인버터부(20), DC/DC 컨버터(30), 스위칭 모드 파워 서플라이(40), 제어부(50), 및 진단모듈(60)을 포함한다. 회로 구성에서, 앞서 도 1에서 설명한 부분과 중복되는 부분의 설명은 생략하기로 한다. Referring to FIG. 2, the integrated power conversion device includes a charging
상기 충전부(10)는 입력전압을 승압하는 승압부(11), 4개의 트랜지스터 스위치로 구성된 제1 브릿지 회로(12), 및 제2 브릿지 회로(13)를 포함하고, 상기 제1 브릿지회로(12)와 제2 브릿지 회로(13) 사이에는 변압기(Tr)가 배치되어 있다. 전기자동차의 충전 장치는 차량에 장착된 탑재형 충전장치(on board)와 전기자동차에 전기를 공급하기 위한 충전스탠드로 구분되는데, 상기 충전부(10)는 탑재형 충전장치이다. The charging
상기 인버터부(20)는 전기자동차의 모터(M) 구동에 필요한 전압 및 전류를 생성하는 장치로, 고전압 배터리(V1)로부터 전력을 공급받아 모터 구동에 필요한 삼상 전력으로 변환한다. 상기 인버터부(20)는 DC 링크 커패시터(C2)와 다수의 트랜지스터 스위치(SW10~SW15)로 구성된 인버터 회로(21)로 구성되어 있다. 이러한 인버터부(20)의 구성은 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있는 사항이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. The
상기 DC/DC 컨버터(30)는 저전압 배터리(V2) 충전 및 전기 자동차의 전장 부품 구동에 필요한 전원을 공급하기 위한 장치이다. 상기 DC/DC 컨버터(30)는 상기 변압기(Tr)와 연결된다. 종래의 DC/DC 컨버터는 별도의 변압기와 브릿지 회로가 필요했지만 본 실시예에 의하면 하나의 변압기(Tr)를 공유하여 사용하고 그에 따라 종래 있었던 브릿지 회로도 사용하지 않음으로써 종래에 비해 회로를 간단히 구현할 수 있다. The DC/
상기 SMPS(switching mode power supply, 40)는 상기 DC/DC 컨버터(30)와 연결되어 전원 공급을 제어한다. 일반적으로 SMPS는 외부로부터 공급되는 전압을 각종 전기기기에 맞게 변환시켜 주는 모듈형의 전원공급장치로서, 스위칭 모드 파워 서플라이는 반도체 스위칭 특성을 이용하여 상용 주파수 이상의 고주파에 단속 제어를 하고, 충격을 완화시켜 주는 역할을 한다. 이러한 스위칭 모드 파워 서플라이는 회로 방식 및 입출력 전원의 종류에 따라 AC/DC 변환기, DC/DC 변환기로 구분될 수 있는데, AC/DC 변환기는 110V 또는 220V로 공급되는 교류 전압을 5 내지 48V의 직류 전압으로 변환시켜 주는 역할을 하고, DC/DC 변환기는 AC/DC 변환기에서 출력되는 직류 전압을 다시 3.3 내지 48V로 변환시켜 주는 역할을 한다. 최근에는 자동차용 전원공급장치로 DC/DC 변환기를 많이 사용하고 있다.The SMPS (switching mode power supply) 40 is connected to the DC/
종래에는 충전부, 인버터부, DC/DC 컨버터부 각각에 SMPS가 필요해 모두 3개의 사용되었지만, 본 실시에에 의하면 하나의 SMPS만을 사용하는 것이 가능하다. 즉, SMPS(40)를 저전압 배터리(V2)와 DC/DC 컨버터(30) 사이에 연결하고, 상기 SMPS(40)를 제어함으로써, 충전부(10), 인버터부(20), 및 DC/DC 컨버터(30)로의 전원 공급을 동시에 제어할 수 있다. 상기 충전부(10), 인버터부(20), 및 DC/DC 컨버터(30)가 모두 하나의 변압기(TR)를 공유하고 있기 때문이다. Conventionally, three SMPSs are required for each of the charging section, the inverter section, and the DC/DC converter section, and thus, three SMPSs are used. According to the present embodiment, only one SMPS can be used. That is, by connecting the
상기 제어부(50)는 마이컴으로 구성되어 전력변환장치를 제어한다. The
상기 진단모듈(60)은 전기자동차의 ECU로부터 차량 데이터를 수신하여 차량의 상태를 진단한다. The
한편, 전기자동차는 전기 차량의 제어를 위해 EV-ECU를 포함하며, 최근에 저속 전기차, 농업용 등의 특수 차량의 경우 각 전장제품의 구성의 간소화 및 통합화 구현의 니즈가 많으므로 EV-ECU, 인버터, 충전부, 및 DC/DC 컨버터가 통합되어 구성될 수 있으며, 그 외에도 필요에 따라 EV-ECU, 인버터, 및 DC/DC 컨버터, 또는 EV-ECU, 모터, 변속기, 인버터, 충전부, DC/DC컨버터 등 다양한 조합이 이루어질 수 있다. 이러한 경우에 차량 정보, 속도, 전류, 전압, 전력정보를 알 수 있는 진단모듈을 통합화하고 모듈을 탈부착이 용이하도록 구성할 필요가 있다. On the other hand, electric vehicles include EV-ECUs for the control of electric vehicles, and in the case of special vehicles such as low-speed electric vehicles and agriculture, there is a lot of need for simplification and integration of each electronic product, so EV-ECU and inverter , Charging unit, and DC/DC converter can be integrated and configured, and in addition, EV-ECU, inverter, and DC/DC converter, or EV-ECU, motor, transmission, inverter, charging unit, DC/DC converter as needed. Etc. Various combinations can be made. In this case, it is necessary to integrate a diagnostic module that can know vehicle information, speed, current, voltage, and power information, and configure the module so that it is easy to attach and detach.
상기 진단모듈(60)은 전기자동차의 상태 정보를 수신하고, 충전스탠드으로부터 충전스탠드의 상태 정보를 수신하고, 수신된 상태 정보들에 기반하여, 전기자동차의 이상 여부를 실시간으로 진단할 수 있다. 그리고, 진단 모듈은 진단된 이상 여부에 관한 정보를 사용자가 소지한 이동 통신 단말기 또는 외부의 서버 등에 전송할 수 있다. 구체적으로, 전기자동차의 상태 정보는 운행 로그 정보, 충전 상태 정보(전압, 전류, 전력 온도 등), 소모품의 수명 정보, 전기자동차의 이슈 등을 포함할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 전력변환장치에 적용되는 진단 모듈을 구체적으로 나타내는 블럭 구성도이다.3 is a block diagram showing in detail a diagnostic module applied to the integrated power conversion device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 일체형 전력변환장치에 적용되는 진단모듈(60)은 연결부(61), 진단부(62), 모듈제어부(64), 통신부(64) 및 저장부(65)를 포함할 수 있다.3, the
진단모듈(60)은 전력변환장치에 일체로 연결되거나 소켓 형태로 탈부착될 수 있는데, 이를 위해 연결부(61)가 구비되어 있다. 즉, 상기 연결부(61)는 전력변환장치와 진단모듈을 전기적으로 연결하기 위한 구성이다. 그리고 전기자동차 충전스탠드(미도시)와 연결될 수 있다. The
상기 진단부(62)는 연결부(61)와 연결되고, 연결부(61)에서 획득되는 전기자동차의 상태 정보나 충전스탠드의 상태정보를 수신할 수 있다. 그리고, 수신된 전기자동차의 상태 정보 및 충전스탠드의 상태정보에 기반하여, 전기자동차의 배터리 충전에 대한 이상 여부를 진단할 수 있다. 여기서, 전기자동차의 상태 정보 및 충전스탠드의 상태 정보는 전기자동차 및 충전스탠드의 다양한 정보를 포함할 수 있고, 구체적으로, 전압, 전류, 전력 및 온도에 관한 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The
구체적으로, 진단부(62)는 수신된 전기자동차의 상태 정보, 충전스탠드의 상태정보 및 충전 제어 파일럿을 통하여, 충전시 전기자동차 및 충전스탠드의 이상여부를 진단할 수 있다. 그러나, 이는 하나의 예일 뿐이며, 본 발명에 포함되는 진단부(62)는 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the
통신부(64)는 본 발명에 따른 진단 모듈(300)과 외부의 이동 통신 단말기 또는 서버를 네트워크로 연결할 수 있다. 구체적으로, 통신부(64)는 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct 및 Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus)와 같은 근거리 통신 기술 중 어느 하나를 통하여, 외부의 이동 통신 단말기 또는 서버와 네트워크로 연결될 수 있다. 그리고, 통신부(64)는 WLAN(Wireless LAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)와 같은 무선 인터넷 기술 중 어느 하나를 통하여 외부의 이동 통신 단말기 또는 서버와 네트워크로 연결될 수도 있다.The
저장부(65)는 모듈제어부(63)의 제어에 따라, 전기자동차의 상태 정보, 충전스탠드의 상태 정보 및 진단부(62)에서 진단된 이상 여부에 관한 데이터를 저장할 수 있다. 구체적으로, 저장되는 데이터들은 실시간으로 저장되고, 제어부(63)의 제어에 따라 저장된 데이터들은 통신부(64)를 통하여 외부의 이동 통신 단말기 또는 서버에 주기적으로 전송되거나 또는 외부의 요청에 대응하여 외부의 이동 통신 단말기 또는 서버에 전송될 수 있다.The
여기서, 저장부(65)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.Here, the
모듈제어부(63)는 앞서 설명한 연결부(61), 진단부(62), 통신부(64) 및 저장부(65)의 동작을 제어하는 구성으로, 전기자동차와 충전스탠드의 전기적 접속 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 모듈제어부(63)는 진단부(62)에서 진단된 충전시 이상 여부에 관한 데이터를 통신부(64)를 통하여 외부의 이동 통신 단말기 또는 서버에 전송할 수 있다. The
이와 더불어, 외부의 이동 통신 단말기 또는 서버로부터 전송되는 제어신호에 따라 연결부(61)의 동작을 온(on) 또는 (off)할 수 있다. 구체적으로, 외부로 전송된 충전시 이상 여부에 관한 데이터에 대응하여, 사용자 또는 관리자가 전기자동차의 충전을 중지하고자 하는 경우, 사용자는 이동 통신 단말기 또는 서버에 충전을 중지한다는 제어신호를 입력하면, 모듈제어부(63)는 통신부(64)를 통하여 해당 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호에 따라 전기자동차와 충전스탠드을 전기적으로 연결하는 연결부(61)의 동작을 중지시킬 수 있다.In addition, the operation of the
그 결과, 본 발명에 따른 전기자동차에 적용되는 진단 모듈은 전기자동차의 충전시, 사용자 등이 해당 전기자동차와 이격된 위치에 존재하더라도, 사용자가 소지한 이동 통신 단말기 또는 서버와 연계된 웹 프로그램을 통하여, 전기자동차의 충전 이상 여부를 실시간으로 확인할 수 있도록 하고, 확인된 이상 여부에 따라 실시간으로 충전을 중지시킬 수 있도록 한다. As a result, the diagnostic module applied to the electric vehicle according to the present invention provides a web program linked to a mobile communication terminal or server possessed by the user even if the user, etc., exists in a location separated from the electric vehicle when charging the electric vehicle. Through this, it is possible to check in real time whether there is an abnormality in charging of the electric vehicle, and to stop charging in real time according to the confirmed abnormality.
도 4는 본 발명에 따른 일체형 전력변환장치에 적용되는 진단모듈의 예를 도시한 것이고, 도 5는 전력변환장치에 탈부착 가능하도록 커넥터 모듈로 구성된 예를 도시한 것이다. 4 shows an example of a diagnostic module applied to the integrated power conversion device according to the present invention, and FIG. 5 shows an example of a connector module configured to be detachable to the power conversion device.
또한 메모리 카드에서 정보의 획득이 가능하고 진단모듈을 통해 이동 단말기 또는 다른 PC 솔류션의 적용이 가능한 구성을 가지도록 할 수도 잇다. 또한 진단모듈 내부에 별도의 전원회로 및 배터리를 포함하여 전원차단시에도 최소한의 정보 수십이 가능하도록 구현할 수 있다. In addition, it is possible to obtain information from a memory card and to have a configuration in which a mobile terminal or other PC solution can be applied through a diagnostic module. In addition, a separate power circuit and a battery may be included in the diagnosis module, so that dozens of minimum information are possible even when power is cut off.
따라서, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Therefore, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 고전압 배터리로부터 전압을 입력받아 모터 구동에 필요한 3상 전원으로 변환하는 인버터부;
상기 고전압 배터리로부터 전압을 공급받아 상기 전기차의 전장 부하 구동에 필요한 저전압 배터리를 충전하고, 상기 저전압 배터리 전원을 상기 전장 부하에 제공하는 DC/DC 컨버터;
상기 저전압 배터리와 상기 DC/DC 컨버터 사이에 형성되어 상기 저전압 배터리의 전원 공급을 제어하는 스위칭 모드 파워 서플라이; 및
상기 충전부, 상기 인버터부 및 상기 DC/DC 컨버터가 공통 연결된 변압기를 포함하고,
상기 스위칭 모드 파워 서플라이는 상기 DC/DC 컨버터로의 상기 저전압 배터리의 전원 공급을 제어함으로써 상기 충전부, 상기 인버터부 및 상기 DC/DC 컨버터에 전원 공급을 동시에 제어하는 일체형 전력변환장치.
A charging unit for receiving power from an external power source and charging a high voltage battery for driving a motor of the electric vehicle;
An inverter unit for receiving a voltage from the high voltage battery and converting it into three-phase power required for driving a motor;
A DC/DC converter configured to receive a voltage from the high voltage battery to charge a low voltage battery required for driving an electric load of the electric vehicle, and provide the low voltage battery power to the electric load;
A switching mode power supply formed between the low voltage battery and the DC/DC converter to control power supply of the low voltage battery; And
The charging unit, the inverter unit and the DC/DC converter includes a transformer connected in common,
The switching mode power supply is an integrated power conversion device for simultaneously controlling power supply to the charging unit, the inverter unit and the DC/DC converter by controlling power supply of the low voltage battery to the DC/DC converter.
상기 충전부는 상기 외부전원을 승압하는 승압부; 및
상기 승압된 전원을 제공하는 제1 브릿지 회로를 포함하고,
상기 변압기는 상기 제1 브릿지 회로의 출력신호 및 상기 DC/DC 컨버터의 출력신호를 입력으로 하고,
상기 변압기의 출력신호를 입력받아 상기 인버터부에 제공하는 제2 브릿지 회로를 포함하는 일체형 전력변환장치.
The method of claim 1,
The charging unit boosting unit for boosting the external power source; And
Including a first bridge circuit for providing the boosted power,
The transformer receives an output signal of the first bridge circuit and an output signal of the DC/DC converter as inputs,
Integrated power conversion device comprising a second bridge circuit receiving the output signal of the transformer and providing it to the inverter.
상기 DC/DC 컨버터는 다수의 다이오드로 구성된 정류부를 포함하고, 상기 정류부는 상기 변압기와 연결되어 상기 고전압 배터리 전압을 전달받는 일체형 전력변환장치.
The method of claim 1,
The DC/DC converter includes a rectifier composed of a plurality of diodes, and the rectifier is connected to the transformer to receive the high voltage battery voltage.
상기 스위칭 모드 파워 서플라이를 제어하는 제어부; 및
상기 제어부와 일체로 부착되거나 소켓 형태로 탈부착이 가능하게 부착되어 상기 전기차의 충전상태 및 차량 상태를 진단하는 진단모듈을 포함하는 일체형 전력변환장치.
The method of claim 1,
A control unit controlling the switching mode power supply; And
An integrated power conversion device including a diagnostic module that is integrally attached with the control unit or detachably attached in the form of a socket to diagnose a charging state and a vehicle state of the electric vehicle.
상기 전기차의 상태 정보 및 충전 상태 정보에 기반하여, 충전시 이상 여부를 진단하는 진단부;
외부의 이동 통신 단말기 또는 서버와 네트워크로 연결되는 통신부; 및
상기 진단부와 통신부의 동작을 제어하고, 상기 전기차와 충전시스템의 접속 여부를 판단하고, 상기 진단부에서 진단된 이상 여부에 관한 데이터를 상기 외부의 이동 통신 단말기 또는 상기 서버에 전송하는 제어부를 포함하는 일체형 전력변환장치.
The method of claim 4, wherein the diagnosis module
A diagnosis unit for diagnosing an abnormality during charging based on the state information and the charging state information of the electric vehicle;
A communication unit connected to an external mobile communication terminal or server through a network; And
And a control unit for controlling the operation of the diagnosis unit and the communication unit, determining whether the electric vehicle is connected to the charging system, and transmitting data on whether or not an abnormality diagnosed by the diagnosis unit to the external mobile communication terminal or the server Integrated power converter.
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