KR102171985B1

KR102171985B1 - 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치

Info

Publication number: KR102171985B1
Application number: KR1020200031714A
Authority: KR
Inventors: 허일만
Original assignee: 주식회사 에이치케이테크널러지
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2020-10-30
Also published as: KR20210116177A; KR102358797B1; KR20210116178A; KR102350631B1; KR102356756B1; KR20210116176A

Abstract

본 발명은 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예들에 따르면, 친환경 차량의 배터리 방전시 자가 시동을 위한 배터리 전압 상승을 위해 상기 배터리에 접속되어 사용되는 비상 전력 공급 장치에 있어서, 본체 케이싱, 상기 본체 케이싱의 내부에 구비되고, 외부 전원으로부터 전력을 전송하는 안전 구동 모듈, 상기 안전 구동 모듈과 통전 가능하게 연결되고, 상기 본체 케이싱으로부터 외부로 연장되는 급전 라인, 및 상기 급전 라인의 단부에 구비되고, 상기 배터리에 접속 가능한 급전 단자를 포함하고, 상기 안전 구동 모듈은, 상기 급전 라인으로부터 연장되는 양극 라인과 음극 라인 상에 각각 구비되고, 상기 급전 라인을 통한 전력 공급을 온/오프 제어하도록 제공되는 한 쌍의 릴레이, 상기 릴레이에 연결되고, 상기 릴레이를 구동시키기 위한 전력을 공급하는 시스템 구동 전원, 및 상기 양극 라인과 상기 음극 라인 상에 각각 구비되고, 상기 릴레이와 연결되는 퓨즈를 포함하는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

Description

친환경 차량의 비상 전력 공급 장치{EMERGENCY POWER SUPPLY DEVICE FOR ECO-FRIENDLY VEHICLE}

본 발명은 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치에 대한 것이다.

세계적인 고유가 및 배기 가스 규제로 친환경 정책과 연비 향상이 자동차 개발에서 핵심 과제가 되고 있다. 이에 따라 자동차 메이커들은 친환경 정책에 부응하고, 연비 향상을 위해 연료 절감 및 배기 가스 저감을 위한 기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

이러한 배경 하에서 자동차 메이커들은 고 연비 달성을 위하여 엔진과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용하는 하이브리드 전기 차량(HEV; Hybrid Electric Vehicle), 전기를 이용한 모터의 동력만으로 구동되는 전기 차량(EV; Electric Vehicle) 또는 주 엔진과 모터동력을 같이 사용하는 플러그인 하이브리드 차량(PHEV: Plug-in Hybrid Vehicle) 등의 기술 개발에 많은 관심과 노력을 기울이고 있다.

하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그인 하이브리드 차량 등의 경우 주행을 위한 전기를 공급하는 배터리가 구비된다. PHEV, EV 등의 경우, 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리를 충전하며, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 전기 모터를 구동하도록 구성된다.

한편, PHEV, HEV, EV의 경우 주요 구동 전원으로서 고전압 배터리가 사용되는데, 이러한 고전압 배터리가 단순 방전되어 전압이 손실되면 자가 시동을 할 수 없는 상황에 놓이게 된다. 일반적인 화석 연료를 이용하는 차량의 경우, 배터리 방전시 일명 점프 스타터(jump starter)라 불리는 비상 전력 공급 장치를 이용하여 배터리의 전압을 일시적으로 상승시켜서 자가 구동이 가능한 상태에 놓이도록 하여 시동용 배터리의 방전에 대응할 수 있다.

그러나 PHEV, HEV, EV의 경우 사용되는 배터리의 전압이 200 내지 400 V 정도로 고전압이므로, 종래의 비상 전력 공급 장치(12V 또는 24V)로는 필요한 만큼 전압을 일시적으로라도 상승시키는 것이 불가능하다는 문제가 있다.

또한, 이러한 고전압을 단순히 점프 케이블(jump cable) 등을 이용한 차대차(vehicle to vehicle) 연결을 통해 대응할 경우에 고전압에 의한 감전 사고의 위험이 높다는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은 상술한 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, PHEV, HEV, EV 등의 고전압 배터리를 사용하는 친환경 차량에 있어서 구동 전압이 손실되었을 때 감전 사고의 위험 없이 일시적으로 고전압을 공급하여 자가 시동이 가능하게 할 수 있는 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 친환경 차량의 배터리 방전시 자가 시동을 위한 배터리 전압 상승을 위해 상기 배터리에 접속되어 사용되는 비상 전력 공급 장치에 있어서, 본체 케이싱; 상기 본체 케이싱의 내부에 구비되고, 외부 전원으로부터 전력을 전송하는 안전 구동 모듈; 상기 안전 구동 모듈과 통전 가능하게 연결되고, 상기 본체 케이싱으로부터 외부로 연장되는 급전 라인; 및 상기 급전 라인의 단부에 구비되고, 상기 배터리에 첨속 가능한 급전 단자를 포함하고, 상기 안전 구동 모듈은, 상기 급전 라인으로부터 연장되는 양극 라인과 음극 라인 상에 각각 구비되고, 상기 급전 라인을 통한 전력 공급을 온/오프 제어하도록 제공되는 한 쌍의 릴레이; 상기 릴레이에 연결되고, 상기 릴레이를 구동시키기 위한 전력을 공급하는 시스템 구동 전원; 및 상기 양극 라인과 상기 음극 라인 상에 각각 구비되고, 상기 릴레이와 연결되는 퓨즈를 포함하는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 급전 단자는, 상기 급전 라인과 연결되는 접속부; 상기 접속부의 단부로부터 소정 각도로 절곡되어 형성되는 절곡부; 및 상기 배터리에 접속 가능하도록 상기 접속부에 형성되는 적어도 하나 이상의 접속홀을 포함하는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 릴레이는, 상기 양극 라인 상에 구비되는 제1 릴레이; 및 상기 음극 라인 상에 구비되는 제2 릴레이를 포함하고, 상기 퓨즈는, 상기 제1 릴레이의 양 단에 각각 구비되는 제1 퓨즈 및 제2 퓨즈; 및 상기 제2 릴레이의 양 단에 각각 구비되는 제3 퓨즈 및 제4 퓨즈를 포함하는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 시스템 구동 전원은, 전기 에너지가 충전될 수 있도록 구비되고, 상기 릴레이로 전력을 공급하는 커패시터를 포함하는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 급전 라인은 상기 안전 구동 모듈의 양 단으로부터 연장되고, 상기 안전 구동 모듈의 일 단으로부터 연장되는 상기 급전 라인과 상기 안전 구동 모듈의 타 단으로부터 연장되는 상기 급전 라인 각각의 단부에는 상기 급전 단자가 구비되어 차대차(vehicle to vehicle) 연결이 가능한, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 급전 단자와 상기 안전 구동 모듈의 사이에 구비되고 상기 급전 라인과 연결되며, 상기 급전 라인을 통해 인가되는 전압을 변환할 수 있도록 제공되는 전압 변환기를 더 포함하는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 급전 라인은 상기 안전 구동 모듈의 일 단으로부터 연장되고, 상기 안전 구동 모듈의 타 단에 연결되며, 상기 안전 구동 모듈로 전력을 공급하는 전력 공급 모듈을 더 포함하는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 전력 공급 모듈은, 전기 에너지가 저장되는 전력 저장부; 및 상기 전력 저장부와 연결되고, 상기 전력 저장부로부터 인가되는 직류 전압을 승압하는 직류-직류 변압기를 포함하고, 상기 직류-직류 변압기에 의해 승압된 직류 전압이 상기 안전 구동 모듈에 인가되는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 전력 공급 모듈은, 외부의 교류 전원에 접속 가능하게 제공되는 교류 전원 연결부; 및 상기 교류 전원 연결부와 연결되고, 상기 교류 전원 연결부와 접속된 상기 교류 전원으로부터 인가되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환함과 동시에 승압하는 교류-직류 변압기를 포함하고, 상기 교류-직류 변압기에 의해 승압된 직류 전압이 상기 안전 구동 모듈에 인가되는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 전력 공급 모듈은, 전기 에너지가 저장되는 전력 저장부; 상기 전력 저장부와 연결되고, 상기 전력 저장부로부터 인가되는 직류 전압을 승압하는 직류-직류 변압기; 외부의 교류 전원에 접속 가능하게 제공되는 교류 전원 연결부; 상기 교류 전원 연결부와 연결되고, 상기 교류 전원 연결부와 접속된 상기 교류 전원으로부터 인가되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환함과 동시에 승압하는 교류-직류 변압기; 및 상기 안전 구동 모듈에 연결되고, 상기 직류-직류 변압기로부터 전력이 공급되는 직류 전원 모드와, 상기 교류-직류 변압기로부터 전력이 공급되는 교류 전원 모드 사이에서 전환 가능하도록 제공되는 전원 모드 전환부를 포함하는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 안전 구동 모듈과 상기 전력 공급 모듈의 사이에 구비되고, 상기 전력 공급 모듈로부터 인가되는 전압을 변환할 수 있도록 제공되는 전압 변환기를 더 포함하는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 급전 라인은 일 단부가 상기 안전 구동 모듈의 일 단으로부터 연장되고, 타 단부가 상기 안전 구동 모듈과 상기 전력 공급 모듈의 사이에서 분기되어 연장되며, 상기 급전 라인의 타 단부가 분기되는 지점에 구비되고, 상기 안전 구동 모듈을 상기 급전 라인의 타 단부 또는 상기 전력 공급 모듈 중 하나에 선택적으로 연결시키도록 제공되는 구동 모드 전환부를 더 포함하고, 상기 구동 모드 전환부는, 상기 급전 라인과 연결된 전력 공급 차량으로부터 전력이 공급되는 차대차 구동 모드와, 상기 전력 공급 모듈로부터 전력이 공급되는 시스템 전원 구동 모드 사이에서 전환 가능하도록 제공되는, 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 비상 전력 공급 장치는, PHEV, HEV, EV 등의 고전압 배터리를 사용하는 친환경 차량에 있어서 구동 전압이 손실되었을 때 감전 사고의 위험 없이 일시적으로 고전압을 공급하여 자가 시동이 가능하게 할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 전력 공급 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 비상 전력 공급 장치의 안전 구동 모듈의 회로 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 도 2의 안전 구동 모듈의 릴레이 구성을 도시한 회로도이다.
도 4는 도 1의 일 변형예를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비상 전력 공급 장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 비상 전력 공급 장치의 안전 구동 모듈 및 전력 공급 모듈의 회로 구성을 도시한 개념도이다.
도 7은 도 6의 전원 모드가 전환되어 교류 전원에 의한 급전이 이루어지는 상태를 도시한 개념도이다.
도 8은 도 5의 일 변형예를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 비상 전력 공급 장치의 안전 구동 모듈 및 전력 공급 모듈의 회로 구성을 도시한 개념도이다.
도 10은 도 9의 전원 연결 모드에서 차대차 연결 모드로 구동 모드가 전환된 상태를 도시한 개념도이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '결합', '고정', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 결합, 고정, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 일 측, 타 측 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 차량의 비상 전력 공급 장치(1)는 친환경 차량(V)의 배터리 방전시 자가 시동을 위한 배터리 전압 상승을 위해 배터리에 접속되어 사용될 수 있다. 이때, 접속 가능한 차량(V)은 주로 하이브리드 차량(HEV), 플러그인 하이브리드(PHEV) 차량 또는 전기 차량(EV)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 일반 내연 기관 차량을 대상으로도 사용 가능하도록 구성될 수 있다.

이러한 비상 전력 공급 장치(1)는 본체 케이싱(10)과 커버 패널(20)을 포함할 수 있다. 본체 케이싱(10)은 내부에 후술할 각 모듈들이 탑재될 수 있도록 중공을 갖는 박스 형상의 구조로 제공될 수 있다. 또한, 본체 케이싱(10)의 상면은 개구되도록 형성될 수 있으며, 개구된 상면은 커버 패널(20)에 의해 개폐 가능하게 커버될 수 있다. 이때, 커버 패널(20)은 본체 케이싱(10)의 상면에 나사 등의 고정 부품을 통해 고정될 수 있으며, 고정 부품을 제거함으로써 본체 케이싱(10)으로부터 분리될 수 있도록 구성될 수 잇다. 다만, 이는 일 예에 불과하며, 커버 패널(20)과 본체 케이싱(10)이 서로 분리되지 않도록 일체로서 형성되는 것도 가능하다.

본체 케이싱(10)의 내부에는 안전 구동 모듈(100)이 제공될 수 있으며, 안전 구동 모듈(100)과 통전 가능하게 연결되어 본체 케이싱(10)으로부터 외부로 연장되는 급전 라인(12)이 추가로 구비될 수 있다. 급전 라인(12)은 안전 구동 모듈(100)의 양 단으로부터 연장되고, 안전 구동 모듈(100)의 일 단으로부터 연장되는 급전 라인(12)과 안전 구동 모듈(100)의 타 단으로부터 연장되는 급전 라인(12) 각각의 단부에는 급전 단자(14)가 구비되어 차대차(vehicle to vehicle) 연결이 가능한 구성을 가질 수 있다. 다시 말해서, 급전 라인(12)은 본체 케이싱(10)의 양 측면으로부터 각각 연장되도록 구비될 수 있으며, 일 측면으로부터 연장되는 급전 라인(12)은 배터리가 방전된 충전 대상 차량(V)에 연결되고, 타 측면으로부터 연장되는 급전 라인(12)은 충전할 전력을 공급하는 차량(V)에 연결되어 차대차 연결이 구현될 수 있다.

또한, 급전 라인(12)은 양극 라인(12a)과 음극 라인(12b)의 두 개의 라인으로 구성될 수 있다. 이러한 양극 라인(12a)과 음극 라인(12b)은 본체 케이싱(10)의 외부로 노출되도록 연장되는 급전 라인(12)의 부분뿐만 아니라, 본체 케이싱(10) 내부의 각 모듈들을 전기적으로 연결하도록 제공될 수 있다.

급전 라인(12)의 단부에는 차량(V)의 배터리에 접속 가능한 급전 단자(14)가 구비될 수 있다. 이러한 급전 단자(14)는 접속부(15), 절곡부(16), 접속단(17) 및 접속홀(18)을 포함할 수 있다. 접속부(15)는 급전 라인(12)과 연결되며, 전기가 통할 수 있는 금속 재질로 된 평판 형상의 조각으로서 제공될 수 있다. 또한, 접속부(15)의 단부로부터 절곡부(16)가 소정 각도로 절곡되어 형성될 수 있다. 이때, 절곡부(16)는 일 예로 접속부(15)로부터 90도 절곡되어 형성되는 평판 형상으로 이루어질 수 있다.

접속부(15) 상에는 두 개의 홀이 형성될 수 있으며, 이 중 하나의 홀은 급전 라인(12)과 연결되는 접속단(17)으로서 작용할 수 있고, 나머지 하나의 홀은 차량(V)의 배터리에 접속 가능하도록 형성되는 접속홀(18)일 수 있다. 본 실시예에서는 접속홀(18)이 한 개 형성된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이러한 접속홀(18)은 경우에 따라 둘 이상으로 형성되는 것도 가능하다.

상술한 형상을 갖는 급전 단자(14)는 서로 다른 접속 단자를 갖는 다양한 배터리 타입에 대하여 대응 가능하다는 효과가 달성될 수 있다. 구체적으로, 배터리로부터 돌출 부재가 돌출 형성되는 접속 단자를 갖는 타입의 경우, 해당 돌출 부재에 접속홀(18)을 통과시켜서 접속될 수 있으며, 홈 형상의 접속 단자를 갖는 배터리의 경우 절곡부(16)가 해당 홀에 삽입되는 형태로 접속될 수 있다.

한편, 커버 패널(20)은 상면에 전압 게이지(22), 전원 스위치(24), 전압 확인 버튼(26), 양극 확인 램프(28) 및 음극 확인 램프(29)가 구비될 수 있다. 전압 게이지(22)는 비상 전력 공급시 실시간으로 측정되는 공급 전압이 표시될 수 있다. 또한, 전압 확인 버튼(26)이 푸쉬되었을 때 후술할 시스템 구동 전원(120)의 전압이 표시될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 비상 전력 공급 장치(1)의 정상 구동 여부를 수시로 체크할 수 있으며, 시스템 구동 전원(120)의 전압이 낮을 경우 시스템 구동 전원을 충전시키는 조치를 취할 수 있게 된다.

또한, 전원 스위치(24)는 한 쌍의 스위치로서 구성될 수 있으며, 한 쌍의 스위치는 각각 후술할 한 쌍의 릴레이(110)에 연결되어 각각의 릴레이(110)를 온/오프 시키도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 전원 스위치(24)를 구성하는 한 쌍의 스위치 중 어느 하나만 온(on)으로 조작할 경우, 한 쌍의 릴레이(110) 중 조작된 스위치와 연결된 하나의 릴레이(110)만이 구동될 수 있다. 이로써, 장치 구동을 위해서는 한 쌍의 스위치를 모두 조작하여야 하므로, 그만큼 사용자의 실수 등에 의한 오작동이 방지될 수 있다.

안전 구동 모듈(100)은 본체 케이싱(10)의 내부에 구비되고, 외부 전원으로부터 전력을 전송하도록 구비될 수 있다. 이때의 외부 전원은 본체 케이싱(10) 내부에 구비된 별도의 전원 장치 또는 본체 케이싱(10)의 외부에 구비된 전력 계통일 수 있다. 이러한 안전 구동 모듈(100)은 비상 전력 공급 장치(1)에 의한 전력 공급시 과전압이 인가됨으로 인한 감전 사고 등의 발생을 억제하는 한편, 전력 공급이 안정적으로 이루어지도록 하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 안전 구동 모듈(100)은 릴레이(110), 시스템 구동 전원(120) 및 퓨즈(130)를 포함할 수 있다.

릴레이(110)는 급전 라인(12)으로부터 연장되는 양극 라인(12a)과 음극 라인(12b) 상에 각각 구비되고, 급전 라인(12)을 통한 전력 공급을 온/오프 제어하도록 제공된다. 이때, 릴레이(110)는 양극 라인(12a) 상에 구비되는 제1 릴레이(112)와, 음극 라인(12b) 상에 구비되는 제2 릴레이(114)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 릴레이(112)와 제2 릴레이(114)는 시스템 구동 전원(120)에 연결될 수 있으며, 전원 스위치(24)의 조작에 의해 선택적으로 온/오프 구동이 이루어질 수 있다.

이때, 전원 스위치(24)를 구성하는 한 쌍의 스위치가 모두 온(on)으로 조작되는 경우에만 제1 릴레이(112)와 제2 릴레이(114) 모두에 구동 전력이 공급될 수 있으며, 양극 라인(12a)과 음극 라인(12b)이 모두 통전될 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 한 쌍의 릴레이(110)를 통해 시스템이 구동되도록 구성되므로, 양극 라인(12a)과 음극 라인(12b) 중 어느 한 쪽에만 이상이 발생될 경우라도 시스템 구동이 정지되어 안전성을 확보할 수 있게 된다.

시스템 구동 전원(120)은 릴레이(110)에 연결되고, 릴레이(110)를 구동시키기 위한 전력을 공급한다. 이러한 시스템 구동 전원(120)은 커패시터(122)를 포함할 수 있으며, 커패시터(122)는 전기 에너지가 충전될 수 있도록 구비되고, 릴레이(110)로 전력을 공급하도록 제공된다. 또한, 커패시터(122)는 도시하지 않은 충전 단자를 통해 외부 전력 계통과 선택적으로 연결될 수 있으며, 이로써 축전된 전기 에너지가 모두 소모되었을 경우에도 쉽게 재충전하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 커패시터(122)의 정전 전압은 12V로 설정될 수 있으며, 이러한 낮은 전압을 구동 전원으로 사용함으로써 구동 전원의 재충전을 위한 시간이 대폭 절약될 수 있다는 장점이 있다.

퓨즈(130)는 안전 구동 모듈(100)에 인가되는 전압이 기 설정된 한계 전압을 넘는 경우에 자체적으로 단전되어 과전압이 인가되는 것을 차단하기 위한 부재이다. 이러한 퓨즈(130)는 안전 구동 모듈(100) 내에서 양극 라인(12a)과 음극 라인(12b) 상에 각각 구비되고, 릴레이(110)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 퓨즈(130)는 제1 릴레이(112)의 양 단에 각각 구비되는 제1 퓨즈(132) 및 제2 퓨즈(134)를 포함할 수 있다. 또한, 퓨즈(130)는 제2 릴레이(114)의 양 단에 각각 구비되는 제3 퓨즈(136) 및 제4 퓨즈(138)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 한 쌍의 릴레이(110) 각각의 양 단에 퓨즈(130)가 구비됨으로써, 정방향으로 인가되는 과전압은 물론 역방향으로 인가되는 과전압 또한 릴레이(110)에 인가되기 전 차단될 수 있으므로, 장치 고장 및 안전 사고 발생 가능성을 획기적으로 낮출 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 비상 전력 공급 장치(1)는 본체 케이싱(10)의 양 측으로 연장된 급전 라인(12)을 통해 방전 차량의 배터리와 정상 차량의 배터리를 서로 연결시킴으로써 비상 전력을 방전 차량에 공급할 수 있도록 구성된다. 그런데, 이 경우 양 측의 차량이 서로 동일한 타입의 차량이어야만 비상 전력 공급이 가능해진다. 다시 말해서, 방전 차량이 EV인 경우에는 정상 차량 또한 EV이어야 하며, 배터리가 방전된 EV에 HEV의 배터리를 연결하여 사용하기는 어렵다. 그 이유는, 차량의 타입에 따라 필요한 배터리 전압이 서로 상이하기 때문이다. 즉, EV의 경우 일반적으로 배터리 전압이 380 내지 400V 수준으로 설정되는 반면에, HEV의 경우에는 200 내지 300V 수준으로 설정된다.

따라서, 차량의 타입에 관계없이 비상 전력 공급 장치(1)가 사용될 수 있도록 하기 위해, 도 4에서 도시되는 본 실시예의 일 변형예가 제안될 수 있다. 이하, 도 4를 참고하여 본 실시예의 일 변형예에 대하여 설명한다.

도 4를 참고하면, 비상 전력 공급 장치(1)는 전압 변환기(200)를 더 포함할 수 있다. 전압 변환기(200)는 급전 단자(14)와 안전 구동 모듈(100)의 사이에 구비되고, 급전 라인(12)과 연결되며, 급전 라인(12)을 통해 인가되는 전압을 변환할 수 있도록 제공될 수 있다. 이러한 전압 변환기(200)는 입력 전압을 기 설정된 전압으로 높이거나 낮추도록 구성되며, 입력 전압과 출력 전압의 비율을 조절할 수 있는 장치에 해당된다. 또한, 전압 변환기(200)는 입력 전압과 출력 전압이 모두 직류 전압으로 설정될 수 있으며, 사용자가 커버 패널(20) 상에 구비되는 전압 조절용 다이얼 등을 이용하여 출력 전압을 미세하게 조절할 수 있도록 구비될 수 있다. 또는 전압 변환기(200)는 차량의 각 타입별로 기 설정된 전압들로 출력 전압을 설정할 수 있도록, 사용자가 상황에 따라 선택할 수 있는 복수의 전압값이 미리 설정된 상태로 제공될 수도 있다.

이에 따라, 전압 변환기(200)의 출력 전압은 방전 차량의 배터리의 구동 전압에 맞게 설정될 수 있다. 이로써, 전력을 공급하는 정상 차량의 타입과 무관하게 범용적으로 사용될 수 있다는 효과가 달성될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비상 전력 공급 장치에 대하여 설명하도록 한다. 이를 설명함에 앞서, 이하에서 설명되는 실시예는 상술한 실시예와 비교하였을 때 전력 공급 모듈이 추가로 구비된다는 점에서 차이가 있으므로, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명은 상술한 실시예를 원용하도록 한다.

도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 비상 전력 공급 장치는 전력 공급 모듈(300)을 더 포함할 수 있다. 이때, 급전 라인(12)은 안전 구동 모듈(100)의 일 단으로부터 연장되고, 전력 공급 모듈(300)은 안전 구동 모듈(100)의 타 단에 연결되며, 안전 구동 모듈(100)로 전력을 공급할 수 있다. 이러한 전력 공급 모듈(300)은 전력 저장부(310), 직류-직류 변압기(320), 교류 전원 연결부(330), 교류-직류 변압기(340) 및 전원 모드 전환부(350)를 포함할 수 있다.

전력 저장부(310)는 전기 에너지가 저장되는 부재로서, 일 예로 저전압 배터리로서 구비될 수 있다. 또한, 전력 저장부(310)는 방전시 외부 전력 계통과의 연결을 통해 충전이 이루어지도록 구성될 수 있으며, 이를 위한 충전 단자(미도시)를 추가로 구비할 수 있다.

직류-직류 변압기(320)는 전력 저장부(310)와 연결되고, 전력 저장부(310)로부터 인가되는 직류 전압을 승압하도록 구비된다. 이렇게 직류-직류 변압기(320)에 의해 승압된 직류 전압은 안전 구동 모듈(100)에 인가될 수 있다. 전력 저장부(310)로부터 인가되는 전압은 일 예로 0.5 내지 50V 수준으로 설정될 수 있으며, 이러한 낮은 전압을 차량(V)의 구동 전압에 맞게 승압하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 직류-직류 변압기(320)의 입력 전압과 출력 전압의 비율은 일정 비율로 고정되어 설정될 수 있으며, 이는 요구되는 출력 전압과 전력 저장부(310)로서 사용되는 배터리의 규격에 따라 달라질 수 있다.

교류 전원 연결부(330)는 외부의 교류 전원에 접속 가능하게 제공될 수 있으며, 일 예로 일반적인 전력 계통에 접속될 수 있는 콘센트를 포함하는 형태로 구비될 수 있다. 또한, 교류-직류 변압기(340)는 교류 전원 연결부(330)와 연결되고, 교류 전원 연결부(330)와 접속된 교류 전원으로부터 인가되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환함과 동시에 승압하도록 구비된다. 이렇게 교류-직류 변압기(340)에 의해 승압된 직류 전압은 안전 구동 모듈(100)에 인가될 수 있다. 교류 전원 연결부(330)를 통해 인가되는 교류 전압은 일 예로 220V 일 수 있으며, 이러한 다소 낮은 전압을 차량(V)의 구동 전압에 맞게 승압함과 동시에, 차량(V)에서 사용될 수 있는 직류 전류의 형태로 변전하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 교류-직류 변압기(340)의 입력 전압과 출력 전압의 비율은 일정 비율로 고정되어 설정될 수 있으며, 이는 요구되는 출력 전압과 교류 전원 연결부(330)에서 인가되는 전압에 따라 달라질 수 있다.

전원 모드 전환부(350)는 안전 구동 모듈(100)에 연결되고, 직류-직류 변압기(320)로부터 전력이 공급되는 직류 전원 모드(도 6)와, 교류-직류 변압기(340)로부터 전력이 공급되는 교류 전원 모드(도 6) 사이에서 전환 가능하도록 제공된다. 이러한 전원 모드 전환부(350)는 양극 라인(12a) 또는 음극 라인(12b) 상에 구비될 수 있으며, 직류-직류 변압기(320)와 교류-직류 변압기(340)로 분기되는 지점에 구비되어 사용자의 조작에 의해 전력이 공급되는 경로가 전환되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 전원 모드 전환부(350)는 직류-직류 변압기(320)와 교류-직류 변압기(340) 중 어느 하나로부터 전류가 전송되도록 전류 전송 경로를 전환할 수 있는 스위치(switch)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 전원 모드 전환부(350)에 의해 상황에 따라 전원 모드의 전환이 가능하여, 전력 저장부(310)에 저장된 전력을 사용하거나, 교류 전원 연결부(330)를 통해 교류 전력을 외부로부터 공급받아서 사용할 수 있으므로, 다양한 환경에서 범용적으로 편리하게 사용될 수 있다는 효과가 달성된다.

본 실시예에서는 전력 공급 모듈(300)이 전력 저장부(310)와 직류-직류 변압기(320) 및 교류 전원 연결부(330)와 교류-직류 변압기(340)를 모두 포함하여 두 가지의 전원 모드를 갖는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전력 공급 모듈(300)은 전력 저장부(310)와 직류-직류 변압기(320)만을 포함하거나, 교류 전원 연결부(330) 및 교류-직류 변압기(340)만을 포함하고, 전원 모드 전환부(350)가 생략되는 구성도 구현 가능하다.

또한, 안전 구동 모듈(100)과 전력 공급 모듈(300)의 사이에 전압 변환기(200)가 구비되어 전압 변환기(200)는 전력 공급 모듈(300)로부터 인가되는 전압을 변환할 수 있도록 제공될 수 있다. 또한, 전압 변환기(200)는 입력 전압을 기 설정된 전압으로 높이거나 낮추도록 구성되며, 입력 전압과 출력 전압의 비율을 조절할 수 있는 장치에 해당된다. 또한, 전압 변환기(200)는 입력 전압과 출력 전압이 모두 직류 전압으로 설정될 수 있으며, 사용자가 커버 패널(20) 상에 구비되는 전압 조절용 다이얼 등의 전압 조절부(210)를 이용하여 출력 전압을 미세하게 조절할 수 있도록 구비될 수 있다. 또는 전압 변환기(200)는 차량의 각 타입별로 기 설정된 전압들로 출력 전압을 설정할 수 있도록, 사용자가 상황에 따라 선택할 수 있는 복수의 전압 값이 미리 설정된 상태로 제공될 수도 있다.

한편, 상술한 실시예에 더하여, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 다른 정상 차량으로부터 전력이 공급되도록 하는 차대차 구동 모드와, 전력 공급 모듈(300)로부터 전력이 공급되도록 하는 시스템 전원 구동 모드 중 하나가 선택될 수 있는 변형예를 이하에서 설명하도록 한다.

도 8 내지 도 10을 참고하면, 비상 전력 공급 장치(1)의 급전 라인(12)은 일 단부가 안전 구동 모듈(100)의 일 단으로부터 연장되고, 타 단부가 안전 구동 모듈(100)과 전력 공급 모듈(300)의 사이에서 분기되어 연장될 수 있다. 또한, 급전 라인(12)의 타 단부가 분기되는 지점에 구비되는 구동 모드 전환부(140)가 추가로 제공될 수 있다. 또한, 구동 모드 전환부(140)는 안전 구동 모듈(100)을 급전 라인(12)의 타 단부 또는 전력 공급 모듈(300) 중 하나에 선택적으로 연결시키도록 제공될 수 있다. 이러한 구동 모드 전환부(140)는 급전 라인(12)과 연결된 전력 공급 차량(V)으로부터 전력이 공급되는 차대차 구동 모드(도 10)와, 전력 공급 모듈로부터 전력이 공급되는 시스템 전원 구동 모드(도 9) 사이에서 전환 가능하도록 제공될 수 있다.

이러한 구동 모드 전환부(140)는 양극 라인(12a) 또는 음극 라인(12b) 상에 구비될 수 있으며, 안전 구동 모듈(100)과 전력 공급 모듈(300)(또는 전압 변환기(200)) 사이에서 급전 라인(12)이 분기되는 지점에 구비되어 사용자의 조작에 의해 전력이 공급되는 경로가 전환되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 전원 모드 전환부(350)는 전력 공급 모듈(300)과 전력 공급 차량(V) 중 어느 하나로부터 전류가 전송되도록 전류 전송 경로를 전환할 수 있는 스위치(switch)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 구동 모드 전환부(140)에 의해 상황에 따라 구동 모드의 전환이 가능하여, 전력 공급 모듈(300)로부터 공급되는 전력을 사용하거나, 다른 차량(V)으로부터 공급되는 전력을 사용할 수 있으므로, 다양한 환경에서 범용적으로 편리하게 사용될 수 있다는 효과가 달성된다.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

1: 비상 전력 공급 장치 10: 본체 케이싱
12: 급전 라인 12a: 양극 라인
12b: 음극 라인 14: 급전 단자
15: 접속부 16: 절곡부
17: 접속단 18: 접속홀
20: 커버 패널 22: 전압 게이지
24: 전원 스위치 26: 전압 확인 버튼
28: 양극 확인 램프 29: 음극 확인 램프
100: 안전 구동 모듈 110: 릴레이
112: 제1 릴레이 114: 제2 릴레이
120: 시스템 구동 전원 122: 커패시터
130: 퓨즈 132: 제1 퓨즈
134: 제2 퓨즈 136: 제3 퓨즈
138: 제4 퓨즈 140: 구동 모드 전환부
200: 전압 변환기 300: 전력 공급 모듈
310: 전력 저장부 320: 직류-직류 변압기
330: 교류 전원 연결부 340: 교류-직류 변압기
350: 전원 모드 전환부

Claims

친환경 차량의 배터리 방전시 자가 시동을 위한 배터리 전압 상승을 위해 상기 배터리에 접속되어 사용되는 비상 전력 공급 장치에 있어서,
본체 케이싱;
상기 본체 케이싱의 내부에 구비되고, 외부 전원으로부터 전력을 전송하는 안전 구동 모듈;
상기 안전 구동 모듈과 통전 가능하게 연결되고, 상기 본체 케이싱으로부터 외부로 연장되는 급전 라인; 및
상기 급전 라인의 단부에 구비되고, 상기 배터리에 접속 가능한 급전 단자를 포함하고,
상기 안전 구동 모듈은,
상기 급전 라인으로부터 연장되는 양극 라인과 음극 라인 상에 각각 구비되고, 상기 급전 라인을 통한 전력 공급을 온/오프 제어하도록 제공되는 한 쌍의 릴레이;
상기 릴레이에 연결되고, 상기 릴레이를 구동시키기 위한 전력을 공급하는 시스템 구동 전원; 및
상기 양극 라인과 상기 음극 라인 상에 각각 구비되고, 상기 릴레이와 연결되는 퓨즈를 포함하고,
상기 급전 단자는,
상기 급전 라인과 연결되는 접속부;
상기 접속부의 단부로부터 소정 각도로 절곡되어 형성되는 절곡부; 및
상기 배터리에 접속 가능하도록 상기 접속부에 형성되는 적어도 하나 이상의 접속홀을 포함하는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 릴레이는,
상기 양극 라인 상에 구비되는 제1 릴레이; 및
상기 음극 라인 상에 구비되는 제2 릴레이를 포함하고,
상기 퓨즈는,
상기 제1 릴레이의 양 단에 각각 구비되는 제1 퓨즈 및 제2 퓨즈; 및
상기 제2 릴레이의 양 단에 각각 구비되는 제3 퓨즈 및 제4 퓨즈를 포함하는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
제1 항에 있어서,
상기 시스템 구동 전원은,
전기 에너지가 충전될 수 있도록 구비되고, 상기 릴레이로 전력을 공급하는 커패시터를 포함하는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
제1 항에 있어서,
상기 급전 라인은 상기 안전 구동 모듈의 양 단으로부터 연장되고,
상기 안전 구동 모듈의 일 단으로부터 연장되는 상기 급전 라인과 상기 안전 구동 모듈의 타 단으로부터 연장되는 상기 급전 라인 각각의 단부에는 상기 급전 단자가 구비되어 차대차(vehicle to vehicle) 연결이 가능한,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
제1 항에 있어서,
상기 급전 단자와 상기 안전 구동 모듈의 사이에 구비되고 상기 급전 라인과 연결되며, 상기 급전 라인을 통해 인가되는 전압을 변환할 수 있도록 제공되는 전압 변환기를 더 포함하는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
제1 항에 있어서,
상기 급전 라인은 상기 안전 구동 모듈의 일 단으로부터 연장되고,
상기 안전 구동 모듈의 타 단에 연결되며, 상기 안전 구동 모듈로 전력을 공급하는 전력 공급 모듈을 더 포함하는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
제7 항에 있어서,
상기 전력 공급 모듈은,
전기 에너지가 저장되는 전력 저장부; 및
상기 전력 저장부와 연결되고, 상기 전력 저장부로부터 인가되는 직류 전압을 승압하는 직류-직류 변압기를 포함하고,
상기 직류-직류 변압기에 의해 승압된 직류 전압이 상기 안전 구동 모듈에 인가되는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
제7 항에 있어서,
상기 전력 공급 모듈은,
외부의 교류 전원에 접속 가능하게 제공되는 교류 전원 연결부; 및
상기 교류 전원 연결부와 연결되고, 상기 교류 전원 연결부와 접속된 상기 교류 전원으로부터 인가되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환함과 동시에 승압하는 교류-직류 변압기를 포함하고,
상기 교류-직류 변압기에 의해 승압된 직류 전압이 상기 안전 구동 모듈에 인가되는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
제7 항에 있어서,
상기 전력 공급 모듈은,
전기 에너지가 저장되는 전력 저장부;
상기 전력 저장부와 연결되고, 상기 전력 저장부로부터 인가되는 직류 전압을 승압하는 직류-직류 변압기;
외부의 교류 전원에 접속 가능하게 제공되는 교류 전원 연결부;
상기 교류 전원 연결부와 연결되고, 상기 교류 전원 연결부와 접속된 상기 교류 전원으로부터 인가되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환함과 동시에 승압하는 교류-직류 변압기; 및
상기 안전 구동 모듈에 연결되고, 상기 직류-직류 변압기로부터 전력이 공급되는 직류 전원 모드와, 상기 교류-직류 변압기로부터 전력이 공급되는 교류 전원 모드 사이에서 전환 가능하도록 제공되는 전원 모드 전환부를 포함하는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안전 구동 모듈과 상기 전력 공급 모듈의 사이에 구비되고, 상기 전력 공급 모듈로부터 인가되는 전압을 변환할 수 있도록 제공되는 전압 변환기를 더 포함하는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.
제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 급전 라인은 일 단부가 상기 안전 구동 모듈의 일 단으로부터 연장되고, 타 단부가 상기 안전 구동 모듈과 상기 전력 공급 모듈의 사이에서 분기되어 연장되며,
상기 급전 라인의 타 단부가 분기되는 지점에 구비되고, 상기 안전 구동 모듈을 상기 급전 라인의 타 단부 또는 상기 전력 공급 모듈 중 하나에 선택적으로 연결시키도록 제공되는 구동 모드 전환부를 더 포함하고,
상기 구동 모드 전환부는,
상기 급전 라인과 연결된 전력 공급 차량으로부터 전력이 공급되는 차대차 구동 모드와, 상기 전력 공급 모듈로부터 전력이 공급되는 시스템 전원 구동 모드 사이에서 전환 가능하도록 제공되는,
친환경 차량의 비상 전력 공급 장치.