KR101151573B1 - 충전 상태를 표시할 수 있는 전기 자동차용 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

충전 상태를 표시할 수 있는 전기 자동차용 충전 장치가 제공된다. 전기 자동차용 충전 장치는, 내측에 전원선과 통신선이 구비되고, 외주면을 따라 하나 이상의 개구부가 형성된 커넥터, 커넥터의 각 개구부마다 배치되어 외부로 빛을 발산시키는 발광 다이오드 및 통신선으로부터 검출된 전압 레벨에 기초하여 발광 다이오드로부터 하나 이상의 색상을 가지는 빛이 발산되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

충전 상태를 표시할 수 있는 전기 자동차용 충전 장치{Charging apparatus with charging status display for electric vehicle}
본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자동차의 충전 상태를 표시할 수 있는 충전 장치에 관한 것이다.
최근 들어 환경 유해 가스 저감을 위한 노력의 일환으로 종래의 화석 연료 자동차를 대신할 친환경 자동차에 대한 관심이 높아지고 있다.
친환경 자동차의 하나인 전기 자동차는 차량 내부에 전기를 충전할 수 있는 배터리가 구비되고, 배터리에 충전된 전기의 힘으로 차량 모터를 구동하여 운행하는 자동차이다.
종래의 화석 연료 자동차가 주유소 등과 같은 시설에서 연료를 주입하는 것과 마찬가지로 전기 자동차 역시 전기 충전 시설에서 배터리에 전기를 충전하여 운행한다.
일반적으로 전기 충전 시설의 충전기에는 충전 커넥터가 구비되어 있고, 이러한 충전 커넥터가 전기 자동차의 충전용 접속부에 대응 결합됨으로써 전기 충전을 시작하게 된다.
그러나, 종래에는 자동차 외부에서 충전 커넥터를 통해 전기 자동차에 충전되는 전기의 충전 상태를 확인할 수 있는 방법이 없었기 때문에, 충전 커넥터와 전기 자동차 간의 정상 체결 유무 및 충전 커넥터 이상 상태 등을 확인하기 위하여 전기 자동차 내부의 정보를 확인해야 하는 불편이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 충전기 조작자가 차량 외부에서 쉽게 충전 상태를 확인할 수 있도록 하는 수단이 설치된 전기 자동차용 충전 장치를 제공하고자 하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 장치는, 내측에 전원선과 통신선이 구비되고, 외주면을 따라 하나 이상의 개구부가 형성된 커넥터, 커넥터의 각 개구부마다 배치되어 외부로 빛을 발산시키는 발광 다이오드 및 통신선으로부터 검출된 전압 레벨에 기초하여 발광 다이오드로부터 하나 이상의 색상을 가지는 빛이 발산되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 충전 상태를 표시할 수 있는 전기 자동차용 충전 장치는, 자동차 또는 충전기에 결합되는 충전 커넥터에 충전 상태에 따라 서로 다른 빛을 발산하는 하나 이상의 발광 다이오드를 설치함으로써, 충전기 조작자가 차량 외부에서 충전 상태 및 충전 커넥터 체결 상태를 쉽게 인지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 장치의 커넥터 부분의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 커넥터를 Ⅱ~Ⅱ'의 선으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 장치의 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 제어부의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 장치를 이용한 자동차 충전 방법의 흐름도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시 예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 장치의 커넥터 부분의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 커넥터를 Ⅱ~Ⅱ'의 선으로 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 충전 장치의 커넥터(10)는 다수의 전선들을 포함하는 케이블(20)에 접속되고, 차량(예컨대, 전기 자동차)(미도시) 또는 충전기(미도시)에 접속되어 케이블(20)을 통해 차량의 배터리에 전기를 충전할 수 있다.
커넥터(10)의 차량 또는 충전기 접속부는 요철(凸) 형상으로 돌출될 수 있으며, 그 내부 공간에는 케이블(20)의 다수의 전선 각각과 연결된 접속 핀(18)이 배치될 수 있다.
예컨대, 케이블(20)은 3개의 전원선(16a, 16b, 16c)과 2개의 통신선(17a, 17b)을 포함할 수 있으며, 커넥터(10)의 접속부에 배치된 접속 핀(18) 각각은 3개의 전원선(16a, 16b, 16c)과 2개의 통신선(17a, 17b) 각각과 연결될 수 있다.
즉, 커넥터(10)의 접속부가 차량 또는 충전기에 삽입되고, 3개의 전원선(16a, 16b, 16c) 각각에 연결된 접속 핀(18)이 차량의 배터리 또는 충전기의 전원과 접속됨으로써, 차량의 배터리에 전기를 공급하여 충전할 수 있다. 여기서, 케이블(20)의 3개의 전원선(16a, 16b, 16c) 중에서 하나는 접지(ground)선일 수 있다.
또한, 커넥터(10)에는 다수의 개구부(13)가 형성될 수 있다. 다수의 개구부(13)는 커넥터(10)의 외주면, 즉 커넥터(10)의 접속부를 제외한 나머지 영역의 외주면을 따라 형성될 수 있다.
또한, 커넥터(10)에 형성된 다수의 개구부(13) 각각에는 발광 다이오드(15)가 배치될 수 있으며, 발광 다이오드(15)의 파손을 방지하기 위하여 개구부(13)는 투명한 보호 커버(미도시)로 덮일 수 있다.
다수의 개구부(13) 각각에 배치된 발광 다이오드(15)는 후술될 충전 장치의 제어부에 의해 동작이 제어될 수 있다.
예컨대, 발광 다이오드(15)는 제어부(110)의 제어에 따라 다양한 색상의 빛을 커넥터(10)의 외부로 발산시킬 수 있다.
여기서, 발광 다이오드(15)는 레드(Red), 그린(Green) 및 오렌지(Orange)의 색상을 가지는 빛을 선택적으로 발산시킬 수 있다. 또한, 발광 다이오드(15)는 제어부(110)의 제어에 따라 점멸 동작을 수행하면서 빛을 발산시킬 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 다수의 개구부(13) 각각에는 두 개의 발광 다이오드(15), 예컨대 레드 색상 또는 그린 색상을 발산하는 두 개의 발광 다이오드(15)가 조합되어 배치될 수도 있다. 이때, 오렌지 색상은 레드 발광 다이오드와 그린 발광 다이오드가 동시에 빛을 발산함으로 인하여 생성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 장치의 구성도이고, 도 5는 도 3에 도시된 제어부의 구성도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 충전 장치(100)는 앞서 설명된 커넥터(10)와 발광 다이오드(15) 및 제어부(110)를 포함할 수 있다.
이러한 충전 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 충전기 측에 위치하여 커넥터(10)를 통해 차량과 접속하거나 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 차량 측에 위치하여 커넥터(10)를 통해 충전기와 접속할 수도 있다.
충전 장치(100)의 제어부(110)는 케이블(20)의 다수의 전선 중에서 2개의 통신선(17a, 17b)으로부터 검출된 전압(VD)의 크기(레벨)에 따라 커넥터(10)에 배치된 발광 다이오드(15)의 동작을 제어할 수 있다.
예컨대, 케이블(20)의 2개의 통신선(17a, 17b)은 충전기의 발진기(200)와 차량의 배터리 관리 시스템(300)를 접속시킬 수 있으며, 발진기(200)로부터 제공된 펄스 형태의 전압, 예컨대 ±12V의 크기를 가지는 전압을 배터리 관리 시스템(300)으로 전송할 수 있다.
이때, 2개의 통신선(17a, 17b)을 통해 전송되는 전압은 배터리 관리 시스템(300)의 동작, 즉 배터리 관리 시스템(300)이 차량 배터리의 충전 상태(또는, 충전량)를 체크한 결과에 따라 변화될 수 있으며, 제어부(110)는 변화된 전압(VD)을 검출하여 그 레벨에 따라 발광 다이오드(15)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(110)는 기준 전압 저장부(111)와 비교부(113)를 포함할 수 있다.
기준 전압 저장부(111)에는 다수의 기준 전압들(Vref), 예컨대 미리 설정된 제1 기준 전압(Vref1), 제2 기준 전압(Vref2), 제3 기준 전압(Vref3) 및 제4 기준 전압(Vref4)이 저장될 수 있다.
본 발명에서는 미국 자동차공학회의 규정에 따라 제1 기준 전압(Vref1)이 12V의 크기로 정의되어 저장되고, 제2 기준 전압(Vref2)이 9V의 크기로 정의되어 저장되고, 제3 기준 전압(Vref3)이 3V의 크기로 정의되어 저장되고, 제4 기준 전압(Vref4)이 0V의 크기로 정의되어 저장된 예를 들어 설명한다.
비교부(113)는 2개의 통신선(17a, 17b)으로부터 검출된 전압(VD)의 레벨과 기준 전압 저장부(111)에 저장된 다수의 기준 전압들(Vref) 각각의 레벨을 비교하고, 비교 결과(CS)를 출력할 수 있다.
제어부(110)는 비교부(113)로부터 출력된 비교 결과(CS)에 따라 차량의 충전 상태를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 커넥터(10)의 다수의 발광 다이오드(15) 각각이 발산하는 색상을 제어할 수 있다.
예컨대, 제1 기준 전압(Vref1) 내지 제4 기준 전압(Vref4)에 기초하여 5개의 전압 범위가 형성될 수 있으며, 비교부(113)는 5개의 전압 범위 중에서 검출된 전압(VD)의 레벨에 해당하는 하나의 전압 범위를 검출하여 비교 결과(CS)를 출력할 수 있다.
이때, 제어부(110)는 각각의 전압 범위마다 정의된 차량 충전 상태에 기초하여 비교부(113)로부터 출력된 비교 결과(CS)로부터 차량의 현재 충전 상태를 판단할 수 있다.
이어, 제어부(110)는 커넥터(10)에 배치된 다수의 발광 다이오드(15) 각각이 레드, 오렌지 및 그린 색상 중에서 하나의 색상의 빛을 발산하도록 제어하거나 또는 점멸 동작을 수행하면서 빛을 발산하도록 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 장치를 이용한 자동차 충전 방법의 흐름도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 충전 장치(100)의 제어부(110)는 커넥터(10)에 접속된 케이블(20)의 2개의 통신선(17a, 17b)으로부터 전압(VD)을 검출할 수 있다(S10).
제어부(110)의 비교부(113)는 검출된 전압(VD)과 다수의 기준 전압들, 예컨대 제1 기준 전압(Vref1) 내지 제4 기준 전압(Vref4) 각각을 비교하고, 비교 결과(CS)에 따라 차량의 현재 충전 상태를 판단할 수 있다.
이때, 비교부(113)는 제1 기준 전압(Vref1) 내지 제4 기준 전압(Vref4)에 의해 형성된 5개의 전압 범위 중에서 검출된 전압(VD)의 레벨에 해당되는 하나의 전압 범위를 검출하고, 제어부(110)는 이를 이용하여 차량의 충전 상태를 판단할 수 있다.
예컨대, 비교부(113)의 비교 결과, 검출된 전압(VD)의 레벨이 제1 기준 전압(Vref1)의 레벨 이상이면(S20), 제어부(110)는 충전 장치(100)의 커넥터(10)가 차량 또는 충전기에 정상 체결되지 않은 상태, 즉 체결 불량 상태인 것으로 판단할 수 있다(S21).
제어부(110)는 판단 결과에 따라 커넥터(10)에 배치된 다수의 발광 다이오드(15)가 점멸 동작하면서 빛을 발산하도록 할 수 있다.
예컨대, 제어부(110)는 다수의 발광 다이오드(15)가 레드 색상의 빛을 점멸 동작으로 발산하도록 제어할 수 있다(S22).
또한, 비교부(113)의 비교 결과, 검출된 전압(VD)의 레벨이 제2 기준 전압(Vref2)의 레벨 이상이고 제1 기준 전압(Vref1)의 레벨 미만이면(S30), 제어부(110)는 충전 장치(100)의 커넥터(10)가 차량 또는 충전기에 체결된 상태이기는 하나 충전을 시작하지 않은 충전 대기 상태인 것으로 판단할 수 있다(S31).
제어부(110)는 판단 결과에 따라 커넥터(10)에 배치된 다수의 발광 다이오드(15)가 제1 색, 예컨대 레드 색상의 빛을 발산하도록 제어할 수 있다(S32).
또한, 비교부(113)의 비교 결과, 검출된 전압(VD)의 레벨이 제3 기준 전압(Vref3)의 레벨 이상이고 제2 기준 전압(Vref2)의 레벨 미만이면(S40), 제어부(110)는 차량이 충전 장치(100)의 커넥터(10)를 통해 충전 상태인 것으로 판단할 수 있다(S41).
제어부(110)는 판단 결과에 따라 커넥터(10)에 배치된 다수의 발광 다이오드(15)가 제2 색, 예컨대 오렌지 색상의 빛을 발산하도록 제어할 수 있다(S42).
또한, 비교부(113)의 비교 결과, 검출된 전압(VD)의 레벨이 제4 기준 전압(Vref4)의 레벨 이상이고, 제3 기준 전압(Vref3)의 레벨 미만이면(S50), 제어부(110)는 차량에 충전이 완료된 상태인 것으로 판단할 수 있다(S51).
제어부(110)는 판단 결과에 따라 커넥터(10)에 배치된 다수의 발광 다이오드(15)가 제3 색, 예컨대 그린 색상의 빛을 발산하도록 제어할 수 있다(S52).
한편, 비교부(113)의 비교 결과, 검출된 전압(VD)의 레벨이 제4 기준 전압(Vref4)의 레벨 미만이면, 제어부(110)는 충전기 또는 차량의 상태가 불량한 것으로 판단하고, 이를 충전 장치 조작자 또는 관리자에게 통보할 수 있다(S60).
즉, 본 발명에 따른 충전 장치(100)는 차량의 충전 상태를 판단하여 다수의 발광 다이오드(15)로부터 발산되는 빛의 색상을 제어함으로써, 충전 장치 조작자 또는 관리자가 차량의 외부에서 쉽게 차량의 충전 상태를 파악할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 내용은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 커넥터 13: 개구부
15: 발광 다이오드 16a, 16b, 16c: 전원선
17a, 17b: 통신선 100: 충전 장치
110: 제어부 111: 기준 전압 저장부
113: 비교부 200: 발진기
300: 배터리 관리 시스템

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 내측에 전원선과 통신선이 구비되고, 외주면을 따라 하나 이상의 개구부가 형성된 커넥터;
    상기 커넥터의 각 개구부마다 배치되어 외부로 빛을 발산시키는 발광 다이오드; 및
    상기 통신선으로부터 검출된 전압 레벨에 기초하여 상기 발광 다이오드로부터 하나 이상의 색상을 가지는 빛이 발산되도록 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 검출된 상기 전압 레벨을 제1 기준 전압 레벨 내지 제4 기준 전압 레벨 각각과 비교하고, 비교 결과에 따라 차량의 충전 상태를 판단하며, 판단 결과에 따라 상기 발광 다이오드로부터 상기 하나 이상의 색상을 가지는 빛이 발산되도록 제어하는 전기 자동차용 충전 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    검출된 상기 전압 레벨이 상기 제1 기준 전압 레벨 이상이면, 상기 제어부는 상기 커넥터의 비정상 체결 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 발광 다이오드가 빛을 발산시키되 점멸 동작하도록 제어하는 전기 자동차용 충전 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    검출된 상기 전압 레벨이 상기 제2 기준 전압 레벨 이상이고 상기 제1 기준 전압 레벨 미만이면, 상기 제어부는 상기 커넥터가 정상 체결되어 충전 대기 상태임을 판단하는 전기 자동차용 충전 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    검출된 상기 전압 레벨이 상기 제3 기준 전압 레벨 이상이고 상기 제2 기준 전압 레벨 미만이면, 상기 제어부는 상기 차량이 상기 커넥터를 통해 충전 상태임을 판단하는 전기 자동차용 충전 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    검출된 상기 전압 레벨이 상기 제4 기준 전압 레벨 이상이고 상기 제3 기준 전압 레벨 미만이면, 상기 제어부는 상기 차량이 충전 완료 상태임을 판단하는 전기 자동차용 충전 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 제어부의 제어에 의해 레드(Red), 그린(Green), 오렌지(Orange)의 세가지 색상을 가지는 빛을 발산하는 전기 자동차용 충전 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 통신선은 차량의 배터리 관리 시스템에 접속되고, 상기 차량의 배터리 충전 상태에 따라 서로 다른 레벨의 전압을 전송하는 전기 자동차용 충전 장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 커넥터는 차량에 접속되는 전기 자동차용 충전 장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 커넥터는 충전기에 접속되는 전기 자동차용 충전 장치.

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