KR102371613B1 - 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 충전소나 가정에 구비된 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)의 커넥터와 체결된 상태에서 CP 신호에 따른 IG3 웨이크 업의 수행 횟수를 제한함으로써, 상기 EVSE가 오작동하는 경우에도 전기 자동차 내 보조배터리의 방전을 방지할 수 있는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치에 있어서, 충전 커넥터로부터 CP(Control Pilot) 신호를 수신하는 CP 신호 수신부; 상기 충전 커넥터로부터 인가되는 AC 전압을 감지하는 AC 전압 감지부; 상기 CP 신호 수신부에 의해 CP 신호가 수신되면 슬립모드에서 동작모드로 진입한 후, 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 슬립모드에서 동작모드로 진입한 횟수를 카운팅하고, 상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하면 동작모드에서 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하지 않는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING ON BOARD CHARGER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충전소나 가정에 구비된 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)의 오작동으로 인해 전기 자동차에 탑재된 충전기(OBC : On-Board Charger)가 불필요하게 IG3 웨이크 업을 수행함으로써 발생하는 보조배터리의 방전을 방지하는 기술에 관한 것이다.
여기서, IG3 웨이크 업이란 OBC가 충전 시퀀스를 수행하기 위해 전기 자동차에 탑재된 고전압 배터리의 충전에 관여하는 각종 시스템의 제어기를 활성화(슬립모드에서 동작모드로 전환)하는 태스크를 의미한다. 이때, 각종 시스템의 제어기는 BMS(Battery Management System) 제어기, MCU(Motor Control Unit), VCU(Vehicle Control Unit) 등을 포함한다.
지구의 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있는 요즈음 무공해 에너지의 사용은 날로 중요성을 더해가고 있다.
특히, 대도시의 대기오염 문제는 날로 심각해지고 있는데, 자동차의 배기가스는 그 주요원인 중의 하나이다.
이렇게 배기가스에 대한 문제도 해결하고, 연비 향상을 제공하기 위하여 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등을 포함하는 친환경 자동차가 개발되어 운행되고 있다.
전기 자동차는 외부로부터 상용전원을 공급받아 이를 배터리에 충전한 후, 배터리에 충전된 전압으로 구동 휠과 결합된 모터를 통해 기계적 에너지인 동력을 얻는다. 즉, 전기 자동차는 배터리에 충전된 전압으로 모터를 구동시켜야 하므로 충전식 배터리를 사용한다.
일반적으로 전기 자동차를 충전하기 위한 충전 인프라는 단상교류 전원을 활용한 완속 충전기와, 고압의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하는 급속 충전기가 있다.
이러한 충전기는 외부의 충전소나 가정에 구비된 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)로서, 전기 자동차의 배터리를 충전할 수 있는 ICCB(In Cable Control Box) 또는 CCID(Charging Circuit Interrupt Device) 등을 포함한다.
이러한 EVSE는 커넥터를 통해 전기 자동차의 인렛에 체결되면 SAE J1722 표준에 따라 전기 자동차 탑재된 OBC와 CP(Control Pilot) 통신을 수행하며, 이후 EVSE의 충전준비가 완료되면 충전 시퀀스에 따라 충전을 수행한다.
종래의 전기 자동차 탑재형 충전기(OBC)의 제어 장치는 EVSE로부터의 CP 신호(전압)에 의해 활성화되면 충전 시퀀스를 수행하기 위해 곧바로 IG3 웨이크 업을 수행한다. 즉, 전기 자동차 내 고전압 배터리의 충전에 관여하는 각종 시스템의 제어기를 활성화한다.
따라서, EVSE의 오작동으로 인해 고전압 배터리의 정상적인 충전이 불가능한 경우(AC 전압이 인가되지 않는 경우)에도 IG3 웨이크 업을 수행하기 때문에 보조배터리의 불필요한 소모를 유발하는 문제점이 있다. 특히, 오작동하는 EVSE로부터의 CP 신호(전압)에 기초하여 반복적으로 IG3 웨이크 업을 수행하는 경우, 보조배터리의 과방전을 유발하는 문제점이 있다.
이러한 보조배터리의 과방전은 전기 자동차의 시동(주행 준비)을 불가능하게 만들어 운전자에게 불편함을 줄 수 있다.
대한민국공개특허공보 제1997-0077885호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 충전소나 가정에 구비된 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)의 커넥터와 체결된 상태에서 CP 신호에 따른 IG3 웨이크 업의 수행 횟수를 제한함으로써, 상기 EVSE가 오작동하는 경우에도 전기 자동차 내 보조배터리의 방전을 방지할 수 있는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치에 있어서, 충전 커넥터로부터 CP(Control Pilot) 신호를 수신하는 CP 신호 수신부; 상기 충전 커넥터로부터 인가되는 AC 전압을 감지하는 AC 전압 감지부; 상기 CP 신호 수신부에 의해 CP 신호가 수신되면 슬립모드에서 동작모드로 진입한 후, 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 슬립모드에서 동작모드로 진입한 횟수를 카운팅하고, 상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하면 동작모드에서 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하지 않는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어부는 동작모드에서 기준시간 내에 AC 전압이 인가되면 고전압 배터리의 충전을 시작하고, 인가되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입한다. 이때, 충전중에 CP 신호가 수신되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입할 수 있다. 또한, 충전중에 AC 전압이 인가되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입할 수 있다.
본 발명의 장치는 충전 커넥터와 인렛 간의 체결 여부를 감지하는 체결 감지부를 더 포함할 수도 있다. 이때, 상기 제어부는 충전 커넥터와 인렛이 체결될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋할 수 있다.
본 발명의 장치는 차량 네트워크를 통해 위치정보와 주행거리정보를 수집하는 정보 수집부; 및 상기 정보 수집부에 의해 수집된 위치정보 및 주행거리정보를 저장하는 저장부를 더 포함할 수도 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 위치정보가 변경될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋할 수도 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 주행거리가 변경될 때마다 카운팅 횟수를 리셋할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하는 경우, 상기 충전 커넥터의 정보를 외부의 고장 안내 서버에 등록할 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 충전 커넥터가 인렛에 체결된 상태에서 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법에 있어서,
충전 커넥터로부터 CP(Control Pilot) 신호를 수신함에 따라 슬립모드에서 동작모드로 진입하는 단계; 동작모드에서 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하는 단계; 동작모드에서 기준시간 내에 AC 전압이 인가되면 고전압 배터리의 충전을 시작하고, 인가되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입하는 단계; 슬립모드에서 동작모드로 진입한 횟수를 카운팅하는 단계; 및 상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하면 동작모드에서 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하지 않는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법은 충전중에 CP 신호가 수신되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 충전중에 AC 전압이 인가되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 카운팅 단계는 충전 커넥터와 인렛이 체결될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 차량 네트워크를 통해 위치정보와 주행거리정보를 수집하는 단계; 및 상기 수집된 위치정보 및 주행거리정보를 저장하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이때, 상기 카운팅 단계는 상기 위치정보가 변경될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 카운팅 단계는 상기 주행거리가 변경될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하는 경우, 상기 충전 커넥터의 정보를 외부의 고장 안내 서버에 등록하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명은, 충전소나 가정에 구비된 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)의 커넥터와 체결된 상태에서 CP 신호에 따른 IG3 웨이크 업의 수행 횟수를 제한함으로써, 상기 EVSE가 오작동하는 경우에도 전기 자동차 내 보조배터리의 방전을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 전기 자동차 탑재형 충전기의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명이 적용되는 전기 자동차 탑재형 충전기 내 PFC의 일실시예 상세 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어장치에 대한 일실시예 구성도,
도 4 는 본 발명에 이용되는 전기 자동차 충전용 인렛과 충전 커넥터의 구조를 도시한 사시도,
도 5 는 도 1의 'Ⅱ-Ⅱ'선에 의해 절단된 인렛의 구조를 도시한 단면도,
도 6 은 본 발명에 이용되는 CP 신호의 상태를 나타내는 일예시도,
도 7 은 본 발명에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에서 전기 자동차는 외부의 충전소나 가정에 구비된 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)로부터 전원을 공급받아 고전압 배터리를 충전하고, 상기 고전압 배터리를 이용하여 전기 모터를 구동시켜 주행하는 차량으로서, EV(Electric Vehicle), PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 등을 포함한다.
본 발명에서 OBC(On-Board Charger)는 전기 자동차에 탑재되어 EVSE로부터의 전원에 기초하여 고전압 배터리를 충전하는 충전기를 의미한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 전기 자동차 탑재형 충전기의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 전기 자동차 탑재형 충전기(OBC, 400)는, 정류부(100), PFC(200, Power Factor Corrector), DC-DC Convertor(300) 및 감지모듈(310)을 포함할 수 있다.
먼저, 정류부(100)는 AC 입력 전원에 대해 전류를 한 방향으로 흐르게 하는 기능을 수행한다. 이러한 정류부(100)는 다이오드(diode)를 포함하여 구성될 수 있다.
PFC(200, Power Factor Corrector)는 교류(AC) 전원을 직류(DC) 전원으로 바꾸는 과정에서 생기는 전력 손실을 줄이는 역할을 수행한다. 이러한 PFC(200)는 입력된 전압의 크기를 전체적으로 균등하게 제어할 수도 있다.
DC-DC Convertor(300)는 PFC(200)로부터의 직류 전원의 전압을 승압하거나 강하하는 기능을 수행한다.
감지모듈(310)은 AC 입력 전원에서 순간적인 단전상황이 발생하는지를 감지하고, 감지 여부에 따라 제어신호(CS)를 PFC(200)으로 전달할 수 있다. 또한, 제1레벨과 제2레벨을 번갈아 갖는 기준신호(RS)를 제어신호(CS)와 함께 전달할 수 있다.
이러한 OBC(400)의 제어장치는 고전압 배터리 충전시, 전기 자동차 내 고전압 배터리의 충전에 관여하는 각종 시스템의 제어기를 활성화한다. 즉, OBC(400)의 제어장치는 EVSE로부터 CP 신호(CP PWM 신호)가 입력되면 슬립모드에서 동작모드로 진입하고, 전기 자동차 내 고전압 배터리의 충전에 관여하는 각종 시스템의 제어기를 활성화한다. 이렇게 활성화된 각종 제어시스템의 제어기는 비활성화 상태보다 보조 배터리의 전원을 더 소모하게 된다.
도 2 는 본 발명이 적용되는 전기 자동차 탑재형 충전기 내 PFC의 일실시예 상세 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 전기 자동차 탑재형 충전기 내 PFC(200)는 정합 회로(210), 스위칭 모듈(220) 및 충전 모듈(230)을 포함할 수 있다.
이러한 PFC(200, Power Factor Corrector)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 과정에서 발생하는 전력 손실을 줄이는 역할을 수행한다.
또한, PFC(200)는 내부의 정합 회로를 이용하여 교류 전원의 전압과 전류의 위상차이를 제거하여 송전 효율을 높인다.
먼저, 정합 회로(210)는 상이한 성질의 전자회로가 접속하는 장소에서 에너지를 가장 효율적으로 전달하기 위해 접속점에서 본 양측의 임피던스를 같게 하는 기능을 수행한다.
이러한 정합 회로(210)는 인덕터(L1, L2) 및 커패시터(C1)를 포함하고, 정류부(100)로부터 정류된 에너지를 효율적으로 고전압 배터리로 전달하기 위해 임피던스 매칭(Impedeance Matching)을 수행한다. 참고로, 임피던스 정합이 이뤄지지 않으면 반사파가 생겨 고전압 배터리로 최대 에너지를 전송하지 못한다.
스위칭 모듈(220)은 정합 회로(210)의 인덕터(L1, L2)에 저장된 에너지를 충전 모듈(230)에 전달한다. 이러한 스위칭 모듈(220)은 다이오드(D1, D2) 및 FET(FET1, FET2, FET3, FET4)를 포함할 수 있다.
다이오드(diode)는 전류를 한 방향으로 흐르게 하고 역방향으로 흐리지 못하게 하는 성질을 가진 반도체소자이며, 교류를 직류로 변환하는 정류 기능을 수행한다.
FET(Field Effect transistor)는 전계효과 트랜지스터로서, 일반적으로 전압을 증폭하는 기능을 수행한다. 게이트(Gate)에 전압이 가해지면, 드래인(Drain)에서 Source(소스)로 또는 Source(소스)에서 드래인(Drain)으로 전류가 흐른다. 게이트에 인가되는 전압에 따라 흐르는 전류가 달라질 수 있고, 이러한 성질을 이용하여 FET는 스위칭 기능을 수행할 수 있다.
충전 모듈(230)은 정류부(200)로부터 전달받은 에너지를 저장하는 기능을 수행하며, 저장한 에너지를 DC-DC Convertor(300)에 전달한다. 이러한 충전 모듈(230)은 커패시터(C2)를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 에너지 저장 기능을 수행할 수 있는 소자로 대체될 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어장치(3)는, 체결 감지부(31), CP 신호 수신부(32), AC(Alternating current) 전압 감지부(33), TMU(TeleMatics Unit) 연동부(34), 정보 수집부(35), 저장부(36), 및 제어부(37)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 체결 감지부(31)는 충전소나 가정에 구비된 EVSE의 커넥터와 전기 자동차 내 인렛(Inlet) 간의 체결 여부를 감지한다. 이때, EVSE의 커넥터에는 충전용 AC 전압이 인가되는 단자와 CP 신호가 전달되는 단자가 구비하고 있으며, 인렛과의 체결이 완료되면 OBC와 연결되어 OBC로 CP 신호가 전달되고 AC 전압이 인가된다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 인렛과 EVSE의 커넥터(이하, 충전 커넥터)의 구조에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 4 는 본 발명에 이용되는 전기 자동차 충전용 인렛과 충전 커넥터의 구조를 도시한 사시도이고, 도 5 는 도 1의 'Ⅱ-Ⅱ'선에 의해 절단된 인렛의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 이용되는 전기 자동차 충전용 인렛(인렛장치)(2)은, 그 내면이 외부로 노출되도록 전기 자동차의 일측에 매립된 형태로 설치되는 외부하우징(10)과, 외부하우징(10)의 내면에 일정 높이로 돌출되게 설치되어 전원을 공급받는 인렛터미널(20)과, 인렛터미널(20)을 외부의 충격으로부터 보호하기 위하여 인렛터미널(20)을 감싸는 형태로 외부하우징(10)의 내부에 구비되는 내부하우징(30)과, 인렛터미널(20)과 전기 자동차의 내부 일측에 구비된 고전압 배터리(미도시)를 전기적으로 연결하는 케이블(40)과, 외부하우징(10)의 내면에 일정 높이로 돌출되게 설치되어 CP 신호를 수신하는 통신용 단자(50)로 구성되어 있다.
여기서, 외부하우징(10)은 일 측면이 개구 형성되고 내부에 일정 공간을 구비한 원통 형상의 부재로서, 그 외면 일측에는 개구 형성된 외부하우징(10)의 상면을 선택적으로 개폐할 수 있도록 하는 별도의 커버부재(11)가 회동 가능하게 결합되어 있다.
그리고 커버부재(11)가 회동 가능하게 결합된 대향 측의 외부하우징(10) 외면에는, 커버부재(11)가 외부하우징(10)의 상면을 차폐시킨 상태를 유지시킬 수 있는 걸림부재(12)가 회동 가능하게 결합되어 있다.
인렛터미널(20)은 외부하우징(10)의 저부면에서 일정 높이 돌출된 형태로 구비되어, 충전 커넥터(1)에 구비된 충전터미널(미도시)과 연결되어 전원을 공급받는 부재로서, 그 외면에는 내부하우징(30)이 구비되어 있다.
내부하우징(30)은 인렛터미널(20)의 외관을 보호함과 동시에 인렛터미널(20)이 충전터미널과 연결될 수 있도록 그 상면은 개구 형성되며, 내부에는 인렛터미널(20)이 수용될 수 있는 수용공간이 구비된 원통 형상의 부재이다.
케이블(40)은 인렛터미널(20)과 전기 자동차의 내부 일측에 구비된 고전압 배터리를 전기적으로 상호 접속시키는 부재이다.
이러한 구조를 갖는 인렛에 충전 커넥터를 삽입하여 전기 자동차의 고전압 배터리를 충전하는 과정은 다음과 같다.
우선, 외부하우징(10)의 일측에 구비된 커버부재(11)를 회동시켜 외부하우징(10)의 내부가 외부로 노출되도록 한 후에 충전 커넥터(1)를 외부하우징(10)에 삽입하면, 충전 커넥터(1)에 마련된 충전터미널과 외부하우징(10)의 저부면에 돌출된 형태로 구비된 인렛터미널(20)이 상호 결합된다.
충전터미널과 인렛터미널(20)이 상호 체결된 상태에서 전원이 공급되면 전원이 충전터미널을 경유하여 인렛터미널(20)로 전달되며, 인렛터미널(20)과 연결된 케이블(40)을 통하여 상기 전원이 전기 자동차의 고전압 배터리에 공급된다.
한편, 충전 커넥터(1)는 전원과 연결되는 충전터미널이 설치된 몸체부(15)와, 몸체부(15)의 일측에 구비되어 전원을 선택적으로 공급하도록 하는 회동레버(16)와, 몸체부(15)의 단부에 돌출되게 구비되며 전기 자동차의 인렛(2)에 삽입되어 인렛(2)의 내부에 구비된 인렛터미널(20)과 충전터미널이 연결되도록 하는 아웃렛부(17)로 구성되어 있다.
몸체부(15)는 사용자가 전기 자동차를 충전시에 손으로 잡고 전기 자동차의 인렛(2)에 충전 커넥터(1)를 삽입할 수 있도록 굴곡진 형상으로 형성된 부재로서, 내부에는 전원과 연결되는 충전터미널이 설치되어 있다.
회동레버(16)는 몸체부(15)의 일측에 회동 가능하게 구비되는 부재로서 회동운동에 의하여 선택적으로 충전터미널 측으로 전원이 공급되도록 한다. 즉, 회동레버(16)가 몸체부(15) 측으로 밀착되게 배치된 상태에서는 충전터미널 측으로 전원을 공급할 수 있는 상태가 되고, 회동레버(16)가 몸체부(15)와 멀어지는 방향으로 회동하여 배치된 상태에서는 충전터미널 측으로 공급되는 전원이 끊어지게 된다.
아웃렛부(17)는 몸체부(15)의 단부에 몸체부(15)의 직경보다 상대적으로 작은 직경을 가지며, 일정 길이 돌출되게 설치되는 부재로서 전기 자동차를 충전시에 그 외주면은 전기 자동차에 마련된 인렛(2)의 내주면과 접촉되도록 인렛(2)에 삽입된다.
다음으로, CP 신호 수신부(32)는 충전 커넥터(1)와 인렛(2)이 체결된 상태에서 EVSE로부터 CP 신호(전압)를 수신한다. 이러한 CP 신호는 충전 커넥터(1)의 체결 여부, EVSE의 충전준비완료, 충전기(400)의 충전 여부 등을 확인하는데 이용될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 이에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 6 은 본 발명에 이용되는 CP 신호의 상태를 나타내는 일예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 CP 신호의 상태는 A, B1, B2, C, E의 5개의 상태로 구분할 수 있다.
A 상태는 충전 커넥터가 인렛에 체결되지 않은 상태를 나타내며, 이때 CP 신호는 DC 12V의 전압을 갖는다.
B1 상태는 충전 커넥터가 인렛에 체결된 상태를 나타내며, 이때 CP 신호는 DC 9V의 전압을 갖는다. 여기서, 충전 커넥터가 인렛에 체결되면 전압강하가 발생하므로 CP 신호의 전압이 12V에서 9V로 강하한 것이다.
B2 상태는 충전 커넥터가 인렛에 체결된 상태에서, 충전준비가 완료되었음을 OBC(400)에 알리는 정보로서 +9V와 -12V를 가지는 CP PWM(Pulse Width Modulation) 신호가 전송되는 상태를 나타낸다. 따라서, OBC(400)는 +9V와 -12V를 가지는 CP PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 기초하여 EVSE가 충전준비가 완료되었음을 알 수 있다.
C 상태는 OBC(400)가 S2 스위치를 온 하여 고전압 배터리의 충전을 시작한 상태를 나타내며, CP PWM 신호는 +6V와 -12V의 전압을 갖는다.
E 상태는 PSEV가 CP 신호를 생성하지 않은 상태이거나 CP 신호를 생성은 했으나 OBC(400)로 송신하지 않은 상태를 나타낸다.
상술한 각 상태에 기초하여 OBC(400)는 DC 9V의 CP 신호(전압)가 입력되면 충전 커넥터가 인렛에 체결된 것으로 인식할 수 있다.
이후, +9V와 -12V를 가지는 CP PWM 신호가 입력되면 EVSE가 충전준비가 완료된 것으로 인식할 수 있다.
이후, OBC(400)는 S2 스위치를 온 하여 고전압 배터리의 충전을 시작한다. 이는 C 상태에 해당한다. 이때, S2 스위치를 온 한 후 릴레이가 온 될 때까지의 지연으로 인해 약간의 충전 지연이 발생한다.
이후, OBC(400)가 충전이 완료되어 S2 스위치를 오프 하면 B2 상태로 진입한다.
이후, 충전 커넥터가 인렛으로부터 탈거되면 A 상태에 진입한다. 즉, CP 신호의 전압이 +12V를 갖는다.
다음으로, AC 전압 감지부(33)는 충전 커넥터와 인렛이 체결된 상태에서 충전 커넥터로부터 인가되는 AC 전압(고전압 배터리 충전용 전압)을 감지한다.
다음으로, TMU 연동부(34)는 무선통신을 통해 외부의 서버(일례로, EVSE 고장 안내 서버 등)에 접속할 수 있는 텔레매틱스 단말기와의 인터페이스를 제공하는 모듈로서, 제어부(37)에 의해 EVSE에 고장이 발생한 것으로 최종 판단되면 해당 EVSE에 대한 정보(고유번호, 설치위치, 충전 커넥터 정보 등)를 텔레매틱스 단말기로 전달하여 EVSE 고장 안내 서버에 등록시킬 수 있다.
여기서, 무선통신은 이동통신, 무선 인터넷, 근거리 통신을 포함할 수 있다. 이때, 이동통신은 이동 통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM([0051] Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTEA(Long Term Evolution-Advanced) 등) 등을 포함할 수 있다.
무선 인터넷은 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등을 포함할 수 있다.
근거리 통신(Short range communication)은 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 정보 수집부(35)는 차량 네트워크를 통해 각종 정보를 수집할 수 있다. 특히, 정보 수집부(35)는 내비게이션 정보로부터 차량의 현재 위치, 속도, 주행거리, 누적 주행거리, EVSE 정보(고유번호, 위치 등) 등을 수집할 수 있다.
여기서, 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented Systems Transport) 등을 포함한다.
다음으로, 저장부(36)는 정보 수집부(35)에 의해 수집된 정보를 저장한다.
또한, 저장부(36)는 제어부(37)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수도 있다.
이러한 저장부(36)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
다음으로, 제어부(37)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다.
특히, 제어부(37)는 충전 커넥터와 인렛이 체결된 상태에서 CP 신호 수신부(32)를 통해 CP 신호가 수신되면 슬립모드에서 동작모드로 진입한다. 이때, 동작모드로 진입한 제어부(37)는 IG3 웨이크 업을 수행한다. 즉, 고전압 배터리의 충전에 관여하는 각종 시스템의 제어기를 활성화한다.
이후, 제어부(37)는 기준시간(일례로 1분) 내에 AC 전압 감지부(33)에 의해 전압이 감지되는지 확인한다. 즉, 기준시간 내에 충전 커넥터로부터 AC 전압(고전압 배터리 충전용 전압)이 인가되는지 확인한다.
기준시간 내에 AC 전압이 감지되면 고전압 배터리의 충전을 시작하고, 기준 시간 내에 AC 전압이 감지되지 않으면 슬립모드로 진입한다. 이때, 슬립모드로 진입시 상기 각종 시스템의 제어기를 비활성화한다.
또한, 제어부(37)는 고전압 배터리를 충전하고 있는 도중에 CP 신호가 수신되지 않으면 슬립모드로 진입한다. 이때도 각종 시스템의 제어기를 비활성화(슬립모드로 전환)한다.
또한, 제어부(37)는 고전압 배터리를 충전하고 있는 도중에 AC 전압이 인가되지 않으면 슬립모드로 진입한다. 이때도 각종 시스템의 제어기를 비활성화(슬립모드로 전환)한다.
또한, 제어부(37)는 슬립모드 상태에서 CP 신호가 수신되면 동작모드로 진입한 후 상기 과정을 반복 수행한다.
또한, 제어부(37)는 슬립모드에서 동작모드로 진입한 횟수를 카운팅하여 카운팅된 횟수가 임계치(일례로, 5회)를 초과하면 IG3 웨이크 업을 수행하지 않는다. 즉, 고전압 배터리의 충전에 관여하는 각종 시스템의 제어기를 활성화하지 않는다. 이로 인해 불필요한 보조 배터리의 소모를 방지할 수 있다.
또한, 제어부(37)는 체결 감지부(31)를 통해 충전 커넥터와 인렛 간의 체결이 해제되었다가 다시 체결된 경우 카운팅 횟수를 리셋한다. 이는 마트에 충전 커넥터가 복수 개 구비되어 있는 경우, 1번 충전 커넥터에 고장이 발생하여 2번 충전 커넥터를 인렛에 체결한 경우에 정상적으로 충전을 수행하기 위함이다.
또한, 제어부(37)는 저장부(36)에 저장되어 있는 위치정보에 기초하여 카운팅 횟수를 리셋할 수도 있다. 이는 제1 마트에서 제2 마트로 이동하여 충전하는 경우에 정상적인 충전이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 제어부(37)는 정보 수집부(35)를 통해 수집한 정보(속도, 주행거리 등)에 기초하여 카운팅 횟수를 리셋할 수도 있다. 이 역시 제1 마트에서 제2 마트로 이동하여 충전하는 경우에 정상적인 충전이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명의 일실시 예에서는 제어 장치의 각 구성을 별개의 모듈로 구현한 예를 설명하였으나, 제어부(37)가 상기 각 구성요소들의 기능을 모두 수행하도록 구현할 수도 있다. 또한, 제어부(37)는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있으며 소프트웨어로 구현되는 경우 프로그래밍 된 로직에 따라 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 충전 커넥터가 인렛에 체결된 상태에서 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 과정을 나타낸다.
먼저, 제어부(37)는 충전 커넥터로부터 CP(Control Pilot) 신호를 수신함에 따라 슬립모드에서 동작모드로 진입한다(701).
이후, 동작모드에서 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화한다(702).
이후, 동작모드에서 기준시간 내에 AC 전압이 인가되면 고전압 배터리의 충전을 시작하고, 인가되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입한다(703).
이후, 슬립모드에서 동작모드로 진입한 횟수를 카운팅한다(704).
이후, 상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하면 동작모드에서 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하지 않는다(705).
이러한 과정을 통해 상기 EVSE가 오작동하는 경우에도 전기 자동차 내 보조배터리의 방전을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
31 : 체결 감지부
32 : CP 신호 수신부
33 : AC 전압 감지부
34 : TMU 연동부
35 : 정보 수집부
36 : 저장부
37 : 전원 인가부
38 : 제어부

Claims (18)

  1. 충전 커넥터로부터 CP(Control Pilot) 신호를 수신하는 CP 신호 수신부;
    상기 충전 커넥터로부터 인가되는 AC 전압을 감지하는 AC 전압 감지부;
    상기 CP 신호 수신부에 의해 CP 신호가 수신되면 슬립모드에서 동작모드로 진입한 후, 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    슬립모드에서 동작모드로 진입한 횟수를 카운팅하고, 상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하면 동작모드에서 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하지 않는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    동작모드에서 기준시간 내에 AC 전압이 인가되면 고전압 배터리의 충전을 시작하고, 인가되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    충전중에 CP 신호가 수신되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    충전중에 AC 전압이 인가되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    충전 커넥터와 인렛 간의 체결 여부를 감지하는 체결 감지부
    를 더 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    충전 커넥터와 인렛이 체결될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    차량 네트워크를 통해 위치정보와 주행거리정보를 수집하는 정보 수집부; 및
    상기 위치정보와 주행거리정보를 저장하는 저장부
    를 더 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 위치정보가 변경될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주행거리가 변경될 때마다 카운팅 횟수를 리셋하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하는 경우, 상기 충전 커넥터의 정보를 외부의 고장 안내 서버에 등록하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치.
  11. 충전 커넥터가 인렛에 체결된 상태에서 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법에 있어서,
    충전 커넥터로부터 CP(Control Pilot) 신호를 수신함에 따라 슬립모드에서 동작모드로 진입하는 단계;
    동작모드에서 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하는 단계;
    동작모드에서 기준시간 내에 AC 전압이 인가되면 고전압 배터리의 충전을 시작하고, 인가되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입하는 단계;
    슬립모드에서 동작모드로 진입한 횟수를 카운팅하는 단계; 및
    상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하면 동작모드에서 전기 자동차 내 충전 관련 부하를 활성화하지 않는 단계
    를 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    충전중에 CP 신호가 수신되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입하는 단계
    를 더 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    충전중에 AC 전압이 인가되지 않으면 상기 충전 관련 부하와 함께 슬립모드로 진입하는 단계
    를 더 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 카운팅 단계는,
    충전 커넥터와 인렛이 체결될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋하는 단계
    를 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    차량 네트워크를 통해 위치정보와 주행거리정보를 수집하는 단계; 및
    상기 수집된 위치정보 및 주행거리정보를 저장하는 단계
    를 더 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 카운팅 단계는,
    상기 위치정보가 변경될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋하는 단계
    를 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 카운팅 단계는,
    상기 주행거리가 변경될 때마다 상기 카운팅 횟수를 리셋하는 단계
    를 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 카운팅 횟수가 임계치를 초과하는 경우, 상기 충전 커넥터의 정보를 외부의 고장 안내 서버에 등록하는 단계
    를 더 포함하는 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 방법.
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