08/12/2025
[계명대 월간 신규 등록특허 소개, 2025.11]
첨단 제어 기술로 더 빠르고 안정적인 배터리 충전
예측모델기반통합온보드충전시스템
🎯기술 개요
본 기술은 하이브리드 전기 자동차(HEV) 등 친환경 차량의 핵심 부품인 통합 온보드 충전기(On-Board Charger, OBC)의 성능을 향상시키는 제어 시스템 및 방법입니다. 가정용 전원(단상 계통 전원)을 이용해 차량의 배터리를 충전할 때 필요한 전기를 효율적이고 안정적으로 만들어주는 전력 변환 장치입니다.
📌기존 기술 대비 차별성
전기 회로를 수학적으로 모델링한 예측 모델을 프로세서에 내장하여, 다음 순간의 전압·전류·전력 변화를 미리 계산하고 제어하는 능동적(선제적) 제어 방식을 적용합니다. 이를 통해 충전 모드나 전압이 급변하는 과도 상태에서도 목표 전압에 도달해 안정화되는 정착 시간이 기존 PI 제어 대비 50% 이상 단축할 수 있습니다. 또한 출력 전력의 피드포워드 성분을 추가해 배터리 충전 중 발생하는 전압 리플을 실시간 보상함으로써, 배터리 측 전압의 안정성과 충전 안전성을 크게 향상시킵니다.
🚨특장점
- 기존 PI 제어 대비 과도 상태에서 목표 전압에 도달하는 정착 시간이 약 50% 감소해, 더 빠르고 효율적인 배터리 충전이 가능
- 전력 피드포워드 구성으로 충전 중 발생하는 전압 리플을 능동적으로 줄여 배터리 수명과 충전 안전성을 높이며, 시동 발전기 코일을 필터 인덕터로 활용하는 통합 설계로 부품·공간 효율을 개선
- 키르히호프 법칙 기반 예측 모델을 통해 부하 임피던스·전류·전압 변화를 정밀 계산함으로써 고도의 제어 정확도를 구현
⛳적용 분야
- 친환경 자동차 충전 시스템:
하이브리드 전기 자동차(HEV) 및 전기 자동차(EV)의 통합 온보드 충전기(OBC)에 직접 적용되어 충전 효율 및 안전성을 높입니다.
- 고성능 전력 변환 장치:
빠른 응답 속도와 정밀한 전압 제어가 필수적인 모든 DC-DC 전력 변환 분야
-대용량 에너지 저장 장치 (ESS):
태양광, 풍력 등의 재생 에너지나 대용량 배터리를 활용하는 에너지 저장 시스템(ESS)의 충전 및 방전 제어 시스템에 적용하여 안정적인 전력 품질을 제공할 수 있습니다.
- 산업용/의료용 전원 장치:
출력 전압의 안정성(리플 감소)과 빠른 제어(동특성)가 중요한 정밀 산업 장비나 의료 장비용 전원 장치에도 응용이 가능합니다.
📋특허전문 보기링크: https://doi.org/10.8080/1020230004695
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