KR101936960B1 - 차량의 전기충전방법 및 전기충전시스템 - Google Patents

Abstract

요구충전량을 입력받는 입력단계; 요구충전량이 기준충전량을 넘는 경우 기준충전량까지의 충전시간과 요구충전량까지의 충전시간을 디스플레이하고, 기준충전량 또는 요구충전량의 선택을 입력받는 안내단계; 기준충전량이 선택된 경우 급속충전을 수행하는 급속충전단계; 및 요구충전량이 선택된 경우 기준충전량까지는 급속충전을 수행하고 기준충전량부터 요구충전량까지는 완속충전을 수행하는 완속충전단계;를 포함하는 차량의 전기충전방법 및 전기충전시스템이 소개된다.

Description

차량의 전기충전방법 및 전기충전시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR CHARGING ELECRICITY FOR VEHICLE}

본 발명은 급속충전기를 이용하여 고 SOC충전기능을 추가하고 충전 잔여시간을 안내함으로써 소비자에게 선택권과 편의를 제공할 수 있는 차량의 전기충전방법 및 전기충전시스템에 관한 것이다.

환경과 에너지 효율에 대한 관심의 일환으로 전기자동차가 발명되었다. 소비자 입장에서 전기자동차의 핵심은 충전하는데 얼마나 소요되는지, 또 충전 후에 얼마나 주행가능한지 이다.

충전시간은 현재 차량의 잔존SOC와 충전방식에 따라 결정된다. 급속충전의 경우 고전류 단시간 충전으로 만충 시까지 25분이 소요되며 SOC 80%로 충전한다. 이에 비해 완속 충전은 저전류 장시간 충전으로 만충 시까지 5시간이 걸리나 SOC 90%로 충전완료하게 된다.또한 고SOC로 충전할수록 주행가능거리가 길어진다.

종래의 급속충전은 고전류 충전시 배터리 특성상 고SOC 충전이 불가하다. 하지만 급속충전기로도 완속충전과 같이 저전류 충전모드를 추가적용 한다면 고SOC로 충전할 수 있고, 시간여유가 있는 소비자에게 선택권을 주어 고SOC로 충전할 수 있다. 뿐만 아니라 고SOC로 충전 시 완속충전기를 이용하는것 보다 충전시간을 단축할 수 있다.

따라서 본 발명을 적용할 경우 소비자가 급속충전기로 충전할 때 SOC 80%종료시점과 고SOC 충전종료시점에 대한 선택권을 주어 고SOC 충전에 대한 시간 효율성 및 주행가능 증대를 제공할 수 있을 것이다.

현재 급속충전은 약25분 동안 100A충전 통해 SOC 80%까지만 충전할 수 있다. 완속 충전기는 약 5시간 동안 10A충전 통해 SOC 90%까지 충전가능하다. 다시 말해 현재 급속충전기 충전로직으로는 저전류 충전 및 고SOC 충전이 절대 불가한 상태이다. 따라서 고객은 급속충전 스테이션에 갈 경우 시간적 여유가 있다 하더라도 무조건 80%로만 충전을 해야한다.

종래의 KR10-2004-0031196 A "전기 차량의 배터리 급속 충전 제어방법"은 "본 발명은 배터리 냉각 조건이 동일한 환경에서 배터리 온도를 제어함으로써 급속 충전시 배터리 온도를 급속 충전 중단 온도 이하로 유지하면서 최단시간에 급속 충전 목표까지 충전을 가능하게 하는 전기 차량의 배터리 급속 충전 제어방법에 관한 것으로, 상기 전기 차량의 급속 충전 모드 상태를 검출하는 단계와; 급속 충전 모드 상태이면 배터리 제어부(BMS)를 통해 배터리 온도에 따라 설정된 함수로 급속 충전 전류 제어를 수행하는 단계와; 검출된 배터리 온도와 설정 온도를 비교하는 단계와; 상기 검출된 배터리 온도가 설정 온도 미만이면 배터리 충전상태(SOC)를 검출하는 단계와; 상기 검출된 배터리 충전상태(SOC)가 설정상태 이상이면 배터리 냉각 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다."를 제시한다.

그러나 이러한 종래의 기술에 의하더라도 소비자가 급속충전기로 충전할 때 SOC 80%종료시점과 고SOC 충전종료시점에 대한 선택권을 주어 고SOC 충전에 대한 시간 효율성 및 주행가능 증대를 제공하는 방안은 제시되지 않았다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2004-0031196 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 급속충전기를 이용하여 고 SOC충전기능을 추가하고 충전 잔여시간을 안내함으로써 소비자에게 선택권과 편의를 제공할 수 있는 차량의 전기충전방법 및 전기충전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 전기충전방법은, 요구충전량을 입력받는 입력단계; 요구충전량이 기준충전량을 넘는 경우 기준충전량까지의 충전시간과 요구충전량까지의 충전시간을 디스플레이하고, 기준충전량 또는 요구충전량의 선택을 입력받는 안내단계; 기준충전량이 선택된 경우 급속충전을 수행하는 급속충전단계; 및 요구충전량이 선택된 경우 기준충전량까지는 급속충전을 수행하고 기준충전량부터 요구충전량까지는 완속충전을 수행하는 완속충전단계;를 포함한다.

상기 입력단계는, 요구충전량이 기준충전량을 넘지 않는 경우 급속충전을 수행하는 일반단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 안내단계의 기준충전량까지의 충전시간은 급속충전에 따른 예상시간일 수 있다.

상기 안내단계의 요구충전량까지의 충전시간은 기준충전량까지의 급속충전에 따른 예상시간과 기준충전량부터 요구충전량까지의 완속충전에 따른 예상시간을 합할 수 있다.

상기 급속충전은 높은 정전류 또는 정전압에 의한 충전이고 완속충전은 낮은 정전류 또는 정전압에 의한 충전일 수 있다.

상기 기준충전량은 SOC 70~90%의 범위에서 미리 선택될 수 있다.

한편, 본 발명의 차량의 전기충전시스템은, 차량과 연결되는 충전커넥터; 입출력 디스플레이; 상기 디스플레이를 통해 요구충전량을 입력받고 요구충전량이 기준충전량을 넘는 경우에는 기준충전량까지의 충전시간과 요구충전량까지의 충전시간을 디스플레이하고 선택을 입력받는 충전기; 및 기준충전량이 선택된 경우 급속충전을 충전기에 요청하고, 요구충전량이 선택된 경우 기준충전량까지는 급속충전을 충전기에 요청하며 기준충전량부터 요구충전량까지는 완속충전을 충전기에 요청하는 차량제어부;를 포함한다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 전기충전방법 및 전기충전시스템에 따르면, 급속충전기의 저전류 충전기능 추가적용을 통해 고SOC 충전 가능 및 SOC 충전에 대한 선택권을 주도록 할 수 있다.

고SOC 충전은 SOC 80%까지는 고전류로 충전하고, 그 이후에 전류 command를 가변하여 저전류 충전을 허용해 고SOC(예,90%)까지 충전을 수행하며, 차량의 BMS는 기존 80%충전 잔여시간과 고SOC충전 잔여시간을 이원화하여 CAN송신하며, 이를 급속충전기 화면에 표시한 후 고객으로 하여금 선택충전 가능토록 적용할 수 있다.

따라서, 완속충전과 동일한 고SOC충전을 급속충전기를 통해 훨씬 더 빠른 시간 안에 수행가능하며 고객필요시 추가충전을 빠른시간 내에 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전기충전방법의 순서도.
도 2는 도 1에 도시된 차량의 전기충전방법의 효과를 나타낸 그래프.
도 3 내지 4는 도 1에 도시된 차량의 전기충전방법의 디스플레이 내용을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전기충전시스템의 구성도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 전기충전방법 및 전기충전시스템에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전기충전방법의 순서도이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량의 전기충전방법의 효과를 나타낸 그래프이며, 도 3 내지 4는 도 1에 도시된 차량의 전기충전방법의 디스플레이 내용을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전기충전시스템의 구성도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전기충전방법의 순서도로서, 본 발명은 급속충전기를 이용하여 고 SOC충전기능을 추가하고 충전 잔여시간을 안내함으로써 소비자에게 선택권과 편의를 제공할 수 있는 차량의 전기충전방법 및 전기충전시스템에 관한 것이다.

본 발명의 차량의 전기충전방법은, 요구충전량을 입력받는 입력단계(S200); 요구충전량이 기준충전량을 넘는 경우 기준충전량까지의 충전시간과 요구충전량까지의 충전시간을 디스플레이하고, 기준충전량 또는 요구충전량의 선택을 입력받는 안내단계(S420); 기준충전량이 선택된 경우 급속충전을 수행하는 급속충전단계(S422); 및 요구충전량이 선택된 경우 기준충전량까지는 급속충전을 수행하고 기준충전량부터 요구충전량까지는 완속충전을 수행하는 완속충전단계(S424,S426);를 포함한다.

본 발명의 경우 배터리를 충전하고 모터 등을 구동하여 주행을 하는 차량에 적용되는 것으로써, 이는 대표적으로 전기자동차를 들 수 있다.

먼저 차량은 충전소에 주차를 한 후 충전커넥터를 연결한다(S100). 그리고 충전소의 디스플레이에서는 요구충전량을 입력받는 입력단계(S200)를 수행한다.

디스플레이는 차량의 BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)로부터 SOC(STATE OF CHARGE)를 전달받고, 사용자로부터 입력된 요구충전량을 SOC와 비교하여 충전이 필요한 실질 충전량을 도출한다.

한편, 도 3 내지 4는 도 1에 도시된 차량의 전기충전방법의 디스플레이 내용을 나타낸 도면으로서, 먼저 도 3과 같이 사용자로부터 요구충전량을 입력받는다(S200).

그 후 요구충전량을 기준충전량과 비교(S300)하고, 요구충전량이 기준충전량을 넘지 않는다면 일반적인 급속충전을 고전류를 이용하여 수행한다(S320,S340).

여기서 기준충전량이란 SOC를 기준으로 하여 70~90%의 범위에서 미리 선택되어 마련될 수 있다. 예를 들어 기준충전량이 80% 이하인 경우에는 급속충전을 통하여 80%까지 충전하는 것이고, 이를 넘는 경우의 영역에서는 즉, 80~90%까지의 영역에서는 완속충전을 통하여 시간이 다소 소요되더라도 저전류를 이용하여 충전하도록 하는 것이다.

한편, 요구충전량이 기준충전량을 넘는 경우 예를 들어 95%인 경우, 기준충전량까지의 충전시간과 요구충전량까지의 충전시간을 디스플레이하고(S400), 기준충전량 또는 요구충전량의 선택을 입력받는 안내단계(S420)를 수행한다.

즉, 도 4와 같이 기준충전량인 80%까지의 예상 충전시간을 디스플레이하며 동시에 입력된 요구충전량인 95%까지의 예상 충전시간을 디스플레이하고 선택을 입력받는 것이다.

이러한 구성에 의해 사용자는 시간이 많다면 요구충전량까지 선택할 것이고, 그렇지 않다면 기준충전량을 선택함으로써 사용자의 의도에 부합하고 편의성을 제공하는 것이다.

그리고, 기준충전량이 선택된 경우 급속충전을 수행하는 급속충전단계(S422)를 수행한다.

또한, 요구충전량이 선택된 경우 기준충전량까지는 급속충전을 수행하고 기준충전량부터 요구충전량까지는 완속충전을 수행하는 완속충전단계(S424,S426)를 수행한다.

도 2는 도 1에 도시된 차량의 전기충전방법의 효과를 나타낸 그래프로서, T_100A는 100A 전류 요청시 급속충전의 소요시간이고, T_10A은 10A 전류 요청시 완속충전의 소요시간이다. 이러한 그래프를 볼 때, 본 발명의 경우 급속충전기를 이용하여 고SOC까지 충전할 경우 완속충전기로 동일 SOC까지 충전시에 비해 소비되는 시간의 단축이 가능한 것이다. 물론, 본 발명이 적용되는 충전기의 경우 급속과 완속을 교대할 수 있는 것이라야 할 것이다.

또한, 상기 입력단계(S200)는, 요구충전량이 기준충전량을 넘지 않는 경우 급속충전을 수행하는 일반단계(S340);를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 안내단계(S420)의 기준충전량까지의 충전시간은 급속충전에 따른 예상시간이고, 상기 안내단계(S420)의 요구충전량까지의 충전시간은 기준충전량까지의 급속충전에 따른 예상시간과 기준충전량부터 요구충전량까지의 완속충전에 따른 예상시간을 합한 시간으로 함이 바람직하다.

또한, 상기 급속충전은 높은 정전류 또는 정전압에 의한 충전이고 완속충전은 낮은 정전류 또는 정전압에 의한 충전이며, 상기 기준충전량은 SOC 70~90%의 범위에서 미리 선택될 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전기충전시스템의 구성도로서, 본 발명의 차량의 전기충전시스템은, 차량과 연결되는 충전커넥터; 입출력 디스플레이; 상기 디스플레이를 통해 요구충전량을 입력받고 요구충전량이 기준충전량을 넘는 경우에는 기준충전량까지의 충전시간과 요구충전량까지의 충전시간을 디스플레이하고 선택을 입력받는 충전기; 및 기준충전량이 선택된 경우 급속충전을 충전기에 요청하고, 요구충전량이 선택된 경우 기준충전량까지는 급속충전을 충전기에 요청하며 기준충전량부터 요구충전량까지는 완속충전을 충전기에 요청하는 차량제어부;를 포함한다.

즉, 차량제어부는 기본적으로 차량의 현재 SOC정보를 충전기에 제공하도록 할 수도 있고, 또는 도시된 바와 같이 차량제어부에서 필요한 충전량을 계산하고 적시에 충전기로 요청을 함으로써 충전을 적극적으로 제어할 수도 있을 것이다.

즉, 80%를 기준충전량으로 볼 때 95%의 충전이 요구된다면 먼저 차량제어부는 충전기에 100A의 요청을 하고 충전기는 급속충전을 수행한다. 그리고 SOC 80%에서 차량제어부는 다시 10A의 요청을 하고 충전기가 완속충전을 수행하며 95% 도달시 충전중지 지령을 통하여 충전을 종료하도록 할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 전기충전방법 및 전기충전시스템에 따르면, 급속충전기의 저전류 충전기능 추가적용을 통해 고SOC 충전 가능 및 SOC 충전에 대한 선택권을 주도록 할 수 있다.

고SOC 충전은 SOC 80%까지는 고전류로 충전하고, 그 이후에 전류 command를 가변하여 저전류 충전을 허용해 고SOC(예,90%)까지 충전을 수행하며, 차량의 BMS는 기존 80%충전 잔여시간과 고SOC충전 잔여시간을 이원화하여 CAN송신하며, 이를 급속충전기 화면에 표시한 후 고객으로 하여금 선택충전 가능토록 적용할 수 있다.

따라서, 완속충전과 동일한 고SOC충전을 급속충전기를 통해 훨씬 더 빠른 시간 안에 수행가능하며 고객필요시 추가충전을 빠른시간 내에 수행할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S200 : 입력단계 S420 : 안내단계
S422 : 급속충전단계 S424,S426 : 완속충전단계

Claims (7)

1. 요구충전량을 입력받는 입력단계;
   요구충전량이 기준충전량을 넘는 경우 기준충전량까지의 충전시간과 요구충전량까지의 충전시간을 디스플레이하고, 기준충전량 또는 요구충전량의 선택을 입력받는 안내단계;
   기준충전량이 선택된 경우 급속충전을 수행하는 급속충전단계; 및
   요구충전량이 선택된 경우 기준충전량까지는 급속충전을 수행하고 기준충전량부터 요구충전량까지는 완속충전을 수행하는 완속충전단계;를 포함하는 차량의 전기충전방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 입력단계는, 요구충전량이 기준충전량을 넘지 않는 경우 급속충전을 수행하는 일반단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전기충전방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 안내단계의 기준충전량까지의 충전시간은 급속충전에 따른 예상시간인 것을 특징으로 하는 차량의 전기충전방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 안내단계의 요구충전량까지의 충전시간은 기준충전량까지의 급속충전에 따른 예상시간과 기준충전량부터 요구충전량까지의 완속충전에 따른 예상시간을 합한 것을 특징으로 하는 차량의 전기충전방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 급속충전은 높은 정전류 또는 정전압에 의한 충전이고 완속충전은 낮은 정전류 또는 정전압에 의한 충전인 것을 특징으로 하는 차량의 전기충전방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 기준충전량은 SOC 70~90%의 범위에서 미리 선택된 것을 특징으로 하는 차량의 전기충전방법.
7. 차량과 연결되는 충전커넥터;
   입출력 디스플레이;
   상기 디스플레이를 통해 요구충전량을 입력받고 요구충전량이 기준충전량을 넘는 경우에는 기준충전량까지의 충전시간과 요구충전량까지의 충전시간을 디스플레이하고 선택을 입력받는 충전기; 및
   기준충전량이 선택된 경우 급속충전을 충전기에 요청하고, 요구충전량이 선택된 경우 기준충전량까지는 급속충전을 충전기에 요청하며 기준충전량부터 요구충전량까지는 완속충전을 충전기에 요청하는 차량제어부;를 포함하는 차량의 전기충전시스템.

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