KR101769645B1 - 전기 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 충전 대상 장치에 전원을 공급하는 전기 충전 장치에 있어서, 접지 확인 감지신호 생성부 가 전원 공급부에서 인가된 전원에 기초하여 발생한 전류 신호 또는 전압 신호를 측정하고, 전류 신호 또는 전압 신호에 기초하여 전원 공급부의 정상 접지 여부에 대한 접지 확인 감지신호를 생성하고, 전원 제어 신호 생성부가 접지 확인 감지신호를 받아 전원 제어 신호를 생성하고, 전원 차단부가 전원 제어 신호에 기초하여 충전 대상 장치의 전원 공급을 차단한다.

Description

전기 충전 장치{APPARATUS TO CHARGE BATTERY VOLTAGE}
본 발명은 전기 충전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원 공급 장치의 접지 여부를 판별할 수 있는 전기 충전 장치에 관한 것이다.
지구의 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있는 요즈음 무공해 에너지의 사용은 날로 중요성을 더해가고 있다.
특히, 대도시의 대기오염 문제는 날로 심각해지고 있는데, 차량의 배기가스는 그 주요원인 중의 하나이다. 이와 같은 상황에서 무공해 에너지인 전기를 동력원으로 사용하는 이른바 전기 차량을 실용화하기 위한 연구가 근래 들어 활발하게 진행되고 있다.
전기 차량은 외부로부터 전기 에너지를 공급받아 이를 배터리에 충전한 후, 배터리에 충전된 전압으로 차륜과 결합된 모터를 통해 기계적 에너지인 동력을 얻는다. 즉, 전기 차량은 배터리에 충전된 전압으로 모터를 구동시켜야 하기 때문에 대용량의 충전식 배터리를 사용하며, 이러한 대용량의 충전식 배터리를 충전하기 위한 전기 충전 장치를 구비하고 있다.
전기 충전 장치는 충전시간에 따라 급속 충전기와 완속 충전기로 구분된다. 급속 충전기는 주유소와 같이 주행 중 긴급하게 충전하기 위한 장소에 설치되고 충전시간은 약 20분 정도 소요된다. 반면, 완속 충전기는 주차장이나 쇼핑몰 등 장시간 주차가 예상되는 장소에 설치되고 충전시간은 약 5시간 정도 소요된다.
이러한 전기 충전 장치는 전기를 사용한다는 점에서 감전의 위험이 존재한다. 특히 전원 공급부의 접지가 제대로 되어 있지 않은 경우, 전기 충전 장치를 사용하는 사용자에게 감전의 위험 및 전기 충전 장치의 고장이 발생할 수 있었다.
종래의 전기 충전 장치는 전원 공급부의 접지 여부를 판별할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전원 공급부의 접지 여부를 판별할 수 있는 전기 충전 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 충전장치는 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 충전 대상 장치에 전원을 공급하는 전기 충전 장치에 있어서, 전원 공급부에서 인가된 전원에 기초하여 발생한 전류 신호 또는 전압 신호를 측정하고, 상기 전류 신호 또는 상기 전압 신호에 기초하여 상기 전원 공급부의 정상 접지 여부에 대한 접지 확인 감지신호를 생성하는 접지 확인 감지신호 생성부; 상기 접지 확인 감지신호를 받아 전원 제어 신호를 생성하는 전원 제어 신호 생성부; 및 상기 전원 제어 신호에 기초하여 충전 대상 장치의 전원 공급을 차단하는 전원 차단부를 포함한다.
본 발명에 의한 전기 충전 장치는 전원 공급부의 전원에 기초하여 발생한 전류 신호 또는 전압 신호를 측정하고, 전류 신호 또는 전압 신호에 기초하여 전원 공급부의 정상 접지 상태 여부를 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차를 충전중인 전기 충전 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 장치의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급부가 이상적으로 접지된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급부가 실제로 접지된 상태를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차를 충전중인 전기 충전 장치를 나타낸 블록도 이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 장치를 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 장치(100)는 전원 공급부(200)로부터 전원을 공급받아 충전 대상 장치(300)를 충전한다. 이때 공급되는 전원은 일반적으로 가정 또는 공장에서 사용되는 60헤르츠(hz)의 전류 또는 전압을 갖는다. 명세서에서는 충전 대상 장치(300)을 전기자동차로 들고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 전기 충전이 가능한 기기로 대체 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 장치(100)는 전원 차단부(110), 접지 확인 감지신호 생성부(120) 및 전원 제어 신호 생성부(130)를 포함한다. 그러나 도 1에 도시된 구성요소들이 필수인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 전기 충전 장치(100)가 구현될 수도 있다.
본 발명의 실시예 따르면 전원 차단부(110) 복수의 릴레이(115)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 전원 차단부(110)는 2개의 릴레이(115)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 2개의 릴레이(115)중 어느 한 릴레이(115)의 일단은 전원 공급 장치의 L선에 연결되고, 타단은 제어 신호 생성부(150)에 연결된다. 또 다른 하나의 릴레이(115)의 일단은 N선에 연결되고, 타단은 제어 신호 생성부(150)에 연결된다.
본 발명의 실시예에 따른 전원 차단부(110)는 전원 공급부(200)의 접지 상태가 불량한 경우, 충전 대상 장치(300)에 공급되는 전원을 차단한다. 본 발명의 실시예에 따른 전원 차단부(110)는 전원 공급부(200)의 접지 상태가 불량한 경우, 복수의 릴레이(115)를 OFF시켜 충전 대상 장치(300)로 공급되는 전원을 차단한다. 본 발명의 실시예에 따른 전원 차단부(110)는 제어 신호 생성부(150)의 제어 신호를 받아 릴레이(115)를 OFF시키거나, ON시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 차단부(110)는 전원 공급 제어 신호를 송신하면 릴레이(115)를 ON 시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 차단부(110)는 전원 차단 제어 신호를 받으면 릴레이(115)를 OFF시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 접지 확인 감지신호 생성부(120)는 변압기(T) 및 저항(R1)을 포함할 수 있다.
변압기(T)의 일차측 코일의 일단은 전원 공급부(200)의 L선에 연결되고, 타단은 전원 공급 장치의 PE선에 연결된다.
변압기(T)의 이차측 코일의 일단은 접지되고, 타단은 저항(R1)의 일단 및 접지 확인부(140)에 연결된다.
저항(R1)의 타단은 접지 확인부(140)에 연결된다.
접지 확인 감지신호 생성부(120)는 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 판별할 수 있는 접지 확인 감지신호를 생성한다. 본 발명의 실시예에 따른 접지 확인 감지신호 생성부(120)은 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 판별할 수 있는 전류 신호 또는 전압 신호를 발생한다. 본 발명의 실시예에 따르면 접지 확인 감지신호는 전류 신호 또는 전압 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 변압기(T)는 상용라인의 전력과 센싱 라인의 전력을 분리시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 변압기(T)는 전원 공급 장치부의 두 개의 선로(L,N)로부터 인가된 전압을 변환한다.
본 발명의 실시예에 따른 저항(R1)에는 변압기(T)에 의해 변환된 전압에 기초하여 전류 신호가 흐르고, 전압 신호가 인가된다. 본 발명의 실시예에 따른 접지 확인 감지신호는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전원 제어 신호 생성부(130)는 접지 확인부(140) 및 제어 신호 생성부(150)를 포함한다. 그러나 도 1에 도시된 구성요소들이 필수인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 전원 제어 신호 생성부(130)가 구현될 수도 있다.
전원 제어 신호 생성부(130)는 접지 확인 감지신호 생성부(120)에서 생성한 접지 확인 감지신호에 기초하여 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 확인한다. 본 발명의 실시예에 따른 전원 제어 신호 생성부(130)는 접지 확인 감지신호 생성부(120)의 전류 신호 또는 전압 신호에 기초하여 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 확인한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 제어 신호 생성부(130)는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 인가된 전압 신호에 기초하여 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 확인할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 전원 제어 신호 생성부(130)는 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 확인하고, 이에 대한 응답으로 전원 차단부(110)에 전원 제어 신호를 출력한다.
본 발명의 실시예에 따른 접지 확인부(140)는 접지 확인 감지신호 생성부(120)에서 발생한 신호에 기초하여 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 확인한다. 본 발명의 실시예에 따른 접지 확인부(140)는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호를 측정한다. 접지 확인부(140)는 전류 신호 또는 전압 신호에 기초하여 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 확인할 수 있다. 접지 확인부(140)는 전류 신호 또는 전압 신호에 기초하여 실제의 전원 공급부(200)의 PE선과 연결된 저항성분(R2)의 크기를 측정할 수 있다. 이때 측정된 저항성분의 크기가 특정범위 이상이라면, 전원 공급부(200)가 정상 접지 되지 않았음을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 접지 확인부(140)에서 측정한 전원 공급부(200)의 저항성분(R2)의 크기가 100옴 이상인 경우, 전원 공급부(200)가 정상 접지 되지 않았음을 알 수 있다. 접지 확인부(140)는 정상 접지 여부에 대하여 판단한다.
제어 신호 생성부(150)은 접지 확인부(140)의 판단 결과에 기초하여 전원 제어 신호를 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 생성부(150)은 판단 결과에 대한 응답으로, 제어 신호 생성부(150)은 전원 공급부(200)가 정상 접지 상태라면 전원 공급 제어 신호를 생성하고, 제어 신호 생성부(150)은 전원 공급부(200)가 정상 접지 상태가 아니라면 전원 차단 제어 신호를 생성한다.
다음은 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 장치(100)의 동작방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 장치의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
전기 충전 장치(100)에 전원 공급부(200)로부터 전원이 인가된다(S101).
접지 확인 감지신호 생성부(120)는 인가된 전원에 기초하여 접지 확인 감지신호를 생성한다(S103).
변압기(T)는 전원의 L선과 N선에 인가된 전압을 변압한다. 저항(R1)에는 변압기(T)에서 변압된 전압에 기초하여 전류 신호가 흐른다. 이때 저항(R1)에는 전압 신호가 인가 된다. 접지 확인 감지신호는 저항(R)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호를 포함할 수 있다
전원 제어 신호 생성부(130)는 접지 확인 감지신호를 측정한다(S105).
접지 확인부(140)는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호를 측정한다.
전원 제어 신호 생성부(130)는 접지 확인 감지신호에 기초하여 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 판단한다(S107).
접지 확인부(140)는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호에 기초하여 전원 공급부(200)의 정상 접지 여부를 판단한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 확인부(140)는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호에 기초하여 전원 공급부(200)의 접지선의 저항성 분의 크기(R2)를 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급부가 이상적으로 접지된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 접지선(PE선)에 저항성분이 존재하지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급부가 실제로 접지된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 실제의 전원 공급부(200)는 접지선(PE선)에 저항성성분(R2)를 갖는다.
다시 도2를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접지 확인부(140)는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호가 정상 범위 밖이라면 전원 공급부(200)의 접지 상태가 정상이 아니라고 판단한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접지 확인부(140)는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호가 정상 범위 내라면 전원 공급부(200)의 접지 상태가 정상이라고 판단한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접지 확인부(140)는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호에 기초하여 계산한 저항성분(R2)의 크기가 정상 범위 밖이라면 전원 공급부(200)의 접지 상태가 정상이 아니라고 판단한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접지 확인부(140)는 저항(R1)에 흐르는 전류 신호 또는 저항(R1)에 인가된 전압 신호에 기초하여 계산한 저항성분(R2)의 크기가 정상 범위 내라면 전원 공급부(200)의 접지 상태가 정상이라고 판단한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급부(200)의 접지 상태가 정상인 경우의 저항(R1)에 흐르는 전류 신호, 저항(R1)에 인가된 전압 신호 또는 저항성분(R2)의 크기의 범위는 사용자 입력을 받아 설정할 수도 있다. 또는 저장부(미도시)에 미리 저장될 수도 있다.
만일 전원 공급부(200)가 정상 접지 상태가 아니라면 전원 제어 신호 생성부(130)는 전원 차단 제어 신호를 생성한다(S109).
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 생성부(150)는 만일 전원 공급부(200)가 정상 접지 상태가 아니라면 전원 차단 제어 신호를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 차단 제어 신호는 릴레이의 OFF 명령에 대한 제어 신호일 수도 있다.
전원 차단부(110)는 전원 차단 제어 신호를 받아 충전 대상 장치(300)에 인가되는 전원을 차단한다(S111). 본 발명의 실시예에 따르면 전원 차단부(110)는 릴레이(115)를 OFF시켜 충전 대상 장치(300)로 공급되는 전원을 차단한다.
만일 전원 공급부(200)가 정상 접지 상태라면 전원 차단 제어 신호 생성부(130)는 전원 공급 제어 신호를 생성한다(S113).
만일 전원 공급부(200)가 정상 접지 상태라면 전원 공급 제어 신호를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 제어 신호는 릴레이의 ON 명령에 대한 제어 신호일 수도 있다.
전원 차단부(110)는 전원 공급 제어 신호를 받아 충전 대상 장치(300)에 인가되는 전원을 공급한다(S111). 본 발명의 실시예에 따르면 전원 차단부(110)는 릴레이(115)를 ON시켜 충전 대상 장치(300)로 전원을 공급한다.
상기와 같이 설명된 전기 충전 장치(100)는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 충전 대상 장치에 전원을 공급하는 전기 충전 장치에 있어서,
    전원 공급부에서 인가된 전원에 기초하여 발생한 전류 신호 또는 전압 신호를 측정하고, 상기 전류 신호 또는 상기 전압 신호에 기초하여 상기 전원 공급부의 정상 접지 여부에 대한 접지 확인 감지신호를 생성하는 접지 확인 감지신호 생성부;
    상기 접지 확인 감지신호를 받아 전원 제어 신호를 생성하는 전원 제어 신호 생성부; 및
    상기 전원 제어 신호에 기초하여 충전 대상 장치의 전원 공급을 차단하는 전원 차단부를 포함하고,
    상기 접지 확인 감지신호 생성부는
    상기 전원 공급부에서 인가된 전원에 기초하여 발생한 전압을 변압하는 변압기 및 제1 저항을 포함하고,
    상기 제1 저항에 흐르는 전류 신호 또는 상기 제1 저항에 인가되는 전압 신호에 기초하여 상기 접지 확인 감지신호를 생성하고,
    상기 전원 제어 신호 생성부는
    상기 전류 신호 또는 상기 전압 신호를 측정하고, 측정된 전류 신호 또는 측정된 전압 신호에 기초하여 상기 전원 공급부의 정상 접지 상태 여부에 대하여 판단하는 접지 확인부; 및
    상기 접지 확인부의 판단 결과에 기초하여 전원 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 포함하고,
    상기 접지 확인부는
    상기 전류 신호 또는 전압 신호에 기초하여 상기 전원 공급부에 연결되는 제2 저항의 크기를 계산하고, 상기 제2 저항의 크기에 기초하여 상기 전원 공급부의 정상 접지 여부에 대하여 판단하고,
    상기 제1 저항에 흐르는 전류 신호 또는 상기 제1 저항에 인가되는 전압 신호와 상기 제2 저항의 크기가 기 정해진 범위 이내일 경우, 상기 전원 공급부의 접지 상태가 정상인 것으로 판단하는,
    전기 충전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 신호 생성부는
    상기 전원 공급부가 정상 접지 상태라면, 전원 공급 제어 신호를 생성하고,
    상기 전원 공급부가 정상 접지 상태가 아니라면, 전원 차단 제어 신호를 생성하는,
    전기 충전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전원 차단부는
    릴레이를 포함하고,
    전원 차단 제어 신호를 받으면 릴레이를 OFF시켜 충전 대상 장치의 전원 공급을 차단하는,
    전기 충전 장치.
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