KR101198434B1 - 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치 - Google Patents

전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전기차 충전기에서 전기차 내 배터리에 충전 전류를 공급하여 배터리 충전이 이루어지는 경우에 누설 전류의 발생 여부를 감지하여 발생된 경우 전기차의 배터리 충전을 차단시킴으로써 누설 전류에 의한 전기차 내 전자 기기들의 오작동 및 고장을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 누설 전류 발생으로 인한 배터리 충전 차단시 그 충전 차단 상태를 표시해 줌으로써 그에 대한 즉각적인 대처가 이루어질 수 있도록 해 준다.

Description

전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치{LEAKAGE CURRENT BREAK CIRCUIT DURING CHARGING BATTERY OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차 충전기에서 전기차 내 배터리에 충전 전류를 공급하여 배터리 충전이 수행되는 동안에 누설 전류의 발생 여부를 감지하고, 누설 전류가 발생된 경우 전기차의 배터리 충전을 차단시키는 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 대한 관심이 높아지면서 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 전기 자동차나 하이브리드 자동차에는 자동차의 구동에 사용되는 모터를 구동시키기 위해 전기 에너지가 필요하고 이를 배터리를 통해 공급하게 된다.
전기 자동차나 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리로는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 방전과, 전기에너지를 화학 에너지로 변환하는 충전 과정을 반복할 수 있는 이차 전지가 주류를 이룬다. 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 리튬 계열 전지와 니켈 수소 계열의 전지로 분류된다. 리튬 계열 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품에 주로 적용되며, 니켈 수소 계열 전지는 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품에 적용되어 사용되고 있다.
한편, 배터리를 전원으로 사용하는 장치의 경우, 배터리와 배터리 관리 장치를 제외한 외부 장치와의 절연이 잘 유지되어야 한다. 만약 배터리의 절연상태가 유지되지 못할 경우, 누설 전류가 발생하게 된다. 누설전류가 발생되면, 일차적으로는 배터리의 방전과 배터리가 장착된 전자 기기들의 오작동 및 고장의 원인이 될 수 있다. 특히나, 전기 자동차나 하이브리드 자동차는 고전압 배터리가 사용하므로, 배터리에 전원 충전하는 동안에 발생되는 누설 전류는 사용자에게 치명적인 감전피해를 줄 수 있다. 이에 따라, 본 발명이 속한 기술분야에서는 전기차 배터리 전원 충전함에 있어 발생될 수 있는 누설전류를 철저하게 감지할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 전기차 충전기에서 전기차 내 배터리에 충전 전류를 공급하여 배터리 충전이 이루어지는 경우에 누설 전류의 발생 여부를 감지하고, 누설 전류가 발생된 경우 전기차의 배터리 충전이 차단되도록 제어하고 충전 차단 상태를 표시하는 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그러므로 본 발명에 따른 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치는 전기차 충전기 내 구비된 전력부가 전기차의 배터리로 공급하는 충전 전류의 값을 측정하는 제 1 전류 센서; 상기 전력부로 피드백(Feedback)하는 피드백 전류의 값을 측정하는 제 2 전류 센서; 상기 제 1 전류 센서가 측정한 값과 상기 제 2 전류 센서가 측정한 값의 차이를 계산하는 연산부; 상기 연상부가 계산한 차이 값이 기 설정해 놓은 기준 값보다 큰 경우에 알림 신호를 출력하는 감시부; 상기 전기차와 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 감시부가 알림 신호를 출력한 경우, 상기 통신부를 통해 상기 전기차로 배터리 충전 차단신호를 송신하여 상기 전기차 내에 구비된 배터리 차단부가 배터리 충전을 차단시키도록 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치는 상기 전기차 배터리 충전시 배터리 충전 상태에 대한 정보를 표시하는 표시부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 배터리 충전 차단신호를 상기 통신부를 통해 상기 전기차로 송신하고,상기 전기차 배터리의 충전이 차단되었음을 알리는 정보가 표시되도록 상기 표시부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치는 사용자의 명령을 입력받는 사용자 인터페이스부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 배터리 충전 차단신호를 송신한 후, 상기 사용자 인터페이스부를 통해 전기차 배터리 충전 명령을 입력받으면, 상기 통신부를 통해 상기 전기차로 배터리 충전신호를 송신하여 상기 전기차 내에 구비된 배터리 차단부의 차단 동작이 중단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전기차 충전기에서 전기차 내 배터리에 충전 전류를 공급하여 배터리 충전이 이루어지는 경우에 누설 전류의 발생 여부를 감지하여 발생된 경우 전기차의 배터리 충전을 차단시킴으로써 누설 전류에 의한 전기차 내 전자 기기들의 오작동 및 고장을 미연에 방지할 수 있다. 그리고 누설 전류에 의해 발생할 수 있는 사용자의 감전피해가 발생되지 않도록 해 준다. 또한, 본 발명은 누설 전류 발생으로 인한 배터리 충전 차단시 그 충전 차단 상태를 표시해 줌으로써 그에 대한 즉각적인 대처가 이루어질 수 있도록 해 준다.
도 1은 본 발명에 따른 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 누설 전류 차단 장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한, 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 전기차 배터리 충전시 누설 전류 차단 장치(100)의 일 실시 예를 도시한 도면으로, 도시된 바와 같이 제 1 전류 센서(120-1), 제 2 전류 센서(120-2), 연산부(130), 감시부(140), 통신부(150), 표시부(160), 사용자 인터페이스부(170), 및 제어부(180)로 구성될 수 있다.
일반적으로 누전이 발생하면 한 극에서 출발한 전류가 다른 극으로 100 퍼센트 돌아오지 않게 되는, 다시 말해서 전류가 정상적인 전류의 통로 이외로 흐르게 된다. 따라서, 누설 전류가 없는 경우 회로에 흐르는 전류(I1)와 피드백(Feedback) 전류(I2)의 전류량은 동일하다.
그러므로, 상기의 특성을 이용하여 본 발명의 제 1 전류 센서(120-1)는, 전기차 배터리(191) 충전을 위해 전기차 충전기 내 구비된 전력부(110)가 공급하는 충전 전류(I1)의 값을 측정하고, 제 2 전류 센서(120-2)는 전력부(110)로 피드백(Feedback)하는 피드백 전류(I2)의 값을 측정한다. 제 1 전류 센서(120-1) 및 제 2 전류 센서(120-2)는 CT(Current Trasformer)형 전류 센서로 구성될 수 있다.
연산부(130)는 제 1 전류 센서(120-1)가 측정한 값과 제 2 전류 센서(120-2)가 측정한 값의 차이를 계산한다.
감시부(140)는 연상부(130)가 계산한 차이 값이 기 설정해 놓은 기준 값보다 큰 경우에 알림 신호를 출력한다. 상기 기준 값은 경우에 따라 0mA, 15mA 또는 30mA 정도의 값으로 설정해 놓을 수 있으며, 감시부(140)는 계속적으로 연산부(130)가 계산한 값과 상기 기준 값을 비교하며 누설 전류의 크기가 상기 기준 값보다 큰지를 감시하고, 상기 감시 결과 큰 경우에 누설 전류의 발생을 알림 신호의 출력으로 제어부(180)에 알린다.
통신부(150)는 전기차 배터리(191) 충전시 전기차(190)와 통신을 수행한다.
표시부(160)는 전기차 배터리(191) 충전시 배터리 충전 상태에 대한 정보, 예를 들어 현재 배터리 충전 중인지 아니면 충전이 차단된 상태인지에 대한 정보, 배터리의 충전에 걸리는 시간, 충전 진행 상황에 대한 정보 등을 화면에 표시한다.
제어부(180)는 감시부(140)가 알림 신호를 출력한 경우, 통신부(150)를 통해 전기차(190)로 배터리 충전 차단신호를 송신하여 전기차(190) 내에 구비된 배터리 차단부(192)가 배터리(191) 충전을 차단시키도록 제어한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기차(190) 내부에는 배터리 충전에 관여하는 제어 장치(193)와 차단부(192)가 구비되어 있다. 차단부(192)는 제어 장치(193)의 제어에 따라 전기차 배터리 충전 차단 동작을 온(On) 또는 오프(Off)하며, 배터리(191) 충전을 중지 또는 진행시킨다. 차단부(192)는 전기차(190) 충전시 전기차(190) 내부에서 발생될 수 있는 이상 전류로 인한 장치 오동작을 방지하기 위해 전기차(190)에 구비되어 있다.
따라서, 제어부(180)가 통신부(150)를 통해 전기차(190)측으로 충전 차단신호를 송신하면 제어 장치(193)가 이를 수신하고, 차단부(192)의 충전 차단 동작을 온(On)시켜, 전기차(190)의 배터리(191)가 충전 전류를 공급받는 것을 차단시킨다.
제어부(180)는 감시부(140)가 알림 신호를 출력한 경우 배터리 충전 차단신호를 통신부(150)를 통해 전기차(190)로 송신하며, 사용자에게 전기차 배터리의 충전이 차단되었음을 알리는 정보가 표시되도록 표시부(160)를 제어한다.
이때, 제어부(180)는 계속적으로 감시부(140)의 출력을 확인하며, 기 설정해 놓은 시간 이상 감시부(140)가 알림 신호를 출력하는 경우에 상기와 같이 배터리 충전 차단신호를 송신 및 표시부(160)를 제어하는 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 이는 누설 전류의 발생이 한 번 발생된 것으로 전기차 배터리(191) 충전을 차단시키는 것이 아닌 일정 시간 동안 계속적으로 누설 전류가 발생된 경우 충전을 차단시키기 위함이다.
본 발명에 따른 누설 전류 차단 장치(100)는 표시부(160)를 통해 전기차 배터리(191) 충전의 진행 또는 차단 상태를 표시해 주므로, 관리자가 바로 누설 전류 발생으로 전기차 배터리 충전이 차단되었는지 여부를 확인하고 누설 전류를 발생시키는 요인을 살펴볼 수가 있다. 그러므로, 본 발명은 전기차 충전시 발생될 수 있는 누설 전류에 대한 신속한 대처가 이루어질 수 있게 한다.
그리고 사용자 인터페이스부(170)를 통해 사용자의 전기차 배터리 충전 명령이 입력되는 경우, 제어부(180)는 통신부(150)를 통해 전기차(190)로 배터리 충전신호를 송신하여 전기차(190) 내에 구비된 배터리 차단부(192)의 차단 동작이 중단되도록 제어한다. 그리하여 전력부(110)에서 공급하는 충전 전류가 전기차 배터리(191)에 인가되며 배터리(191) 충전이 진행된다.
도 2는 본 발명에 따른 누설 전류 차단 장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
살펴보면, 누설 전류 차단 장치(100)는 전기차 배터리(191) 충전을 위해 전기차 충전기 내 구비된 전력부(110)가 공급하는 충전 전류(I1)의 값을 제 1 전류 센서(120-1)를 통해 측정하고 전력부(110)로 피드백(Feedback)하는 피드백 전류(I2)의 값을 제 2 전류 센서(120-2)를 통해 측정한다(S200). 상기 차단 장치(100)는 제 1 전류 센서(120-1)가 측정한 값과 제 2 전류 센서(120-2)가 측정한 값의 차이를 계산하고 그 계산한 차이 값이 일정 시간 동안 기 설정해 놓은 기준 값보다 큰지의 여부를 감시한다(S210).
그리고 상기 차단 장치(100)는 상기 감시 결과, 상기 차이 값(|I1 - I2|)이 기준 값보다 큰 경우 전기차(190)로 배터리 충전 차단신호를 송신하고(S220), 사용자에게 전기차 배터리(191)의 충전 차단 상태를 알리는 정보를 표시부(160)에 표시시킨다(S230). 그럼에 따라, 배터리 충전 차단신호를 수신한 전기차(190)는 내부 배터리(191)에 충전 전류가 인가되는 것을 차단하는 차단부(192)를 동작시켜 배터리(191) 충전을 차단시키게 된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 누설 전류 차단 장치 110 : 전력부
120-1 : 제 1 전류 센서 120-2 : 제 2 전류 센서
130 : 연산부 140 : 감시부
150 : 통신부 160 : 표시부
170 : 사용자 인터페이스부 180 : 제어부
190 : 전기차 191 : 배터리
192 : 차단부 193 : 제어 장치

Claims (3)

  1. 전기차 충전기에서 전기차의 배터리를 충전하는 경우, 상기 전기차의 배터리의 누설전류의 발생을 감지하여 차단하는, 누설전류 차단장치에 있어서,
    전기차 충전기 내 구비된 전력부가 전기차의 배터리로 공급하는 충전전류를 측정하는 제1전류센서;
    상기 배터리로부터 상기 전력부로 피드백하는 피드백전류를 측정하는 제2전류센서;
    상기 충전전류와 상기 피드백전류의 차이를 연산하는 연산부;
    상기 연산부가 연산한 차이가 기설정한 기준보다 큰 경우, 알림신호를 출력하는 감시부;
    상기 전기차와 통신을 수행하는 통신부;
    상기 감시부가 기 설정된 시간 이상 알림신호를 출력한 경우, 상기 통신부를 통해 상기 전기차로 배터리충전 차단신호를 송신하여, 배터리의 충전을 차단하도록 제어하는 제어부; 및
    사용자의 입력을 수신하는 인터페이스부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 배터리충전 차단신호를 송신한 후, 상기 인터페이스부를 통해 전기차 배터리 충전명령을 수신하면, 상기 통신부를 통해 상기 전기차로 배터리 충전신호를 송신하여, 배터리 충전의 차단동작이 중단되도록 제어하는 누설 전류 차단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기차 배터리의 충전시, 배터리 충전상태에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하고, 상기 제어부는,
    상기 배터리충전 차단신호를 상기 통신부를 통해 상기 전기차로 송신하고, 상기 전기차 배터리의 충전이 차단되었음을 알리는 정보가 표시되도록 상기 표시부를 제어하는 것을 특징으로 하는 누설 전류 차단 장치.
  3. 삭제
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