KR102516435B1 - 전기 자동차 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치는, 전기 자동차 충전 설비에 연결된 고전압 라인에서 제 1 전압을 갖는 제 1 배터리와 릴레이 사이의 제 2 전압을 측정하는 제 1 센서, 상기 고전압 라인에서 상기 전기 자동차 충전 설비와 상기 릴레이 사이의 제 3 전압을 측정하는 제 2 센서 및 상기 릴레이가 오프 상태일 때, 상기 고전압 라인에서 상기 릴레이와 전기 자동차 충전 설비 사이에 제 2 배터리의 전압 인가를 조절하는 릴레이 제어부, 상기 릴레이가 오프 상태일 때, 상기 제 2 전압 값과 상기 제 3 전압 값의 차가 기 설정된 제 4 전압 값 미만이면 상기 릴레이가 융착된 것으로 진단하는 진단부를 포함하는 전기 자동차 충전 장치를 개시한다.

Description

전기 자동차 충전 장치{Electric Vehicle Charging Controller }
실시예는 전기 자동차 충전 장치에 관한 것이다.
전기 자동차(Electric Vehicle, EV) 또는 플러그-인 하이브리드 자동차(Plug-In Hybrid Electric Vehicle, PHEV)와 같은 친환경 자동차는 배터리 충전을 위하여 충전소에 설치된 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)를 이용한다.
이를 위하여, 전기 자동차 충전 장치(Electric Vehicle Charging Controller, EVCC)는 EV 내에 탑재되며, EV 및 EVSE와 통신하며, 전기 자동차의 충전을 제어한다.
예를 들어, EVCC가 전기 자동차로부터 충전 시작을 지시하는 신호를 수신하면, 충전을 시작하도록 제어할 수 있으며, 전기 자동차로부터 충전 종료를 지시하는 신호를 수신하면, 충전을 종료하도록 제어할 수 있다.
이때, 전기 자동차는 완속 충전 방식 또는 고속 충전 방식에 따라 충전될 수 있다. 완속 충전 시 약 7시간의 충전 시간이 소요되며, 고속 충전 시 약 30분의 충전 시간이 소요된다.
다만, 전기 자동차의 배터리는 릴레이에 의해 전류가 단속되는데, 배터리 충전 시 차량의 부하에 따라 릴레이에 과전류가 흐르게 되면 릴레이가 융착되는 현상이 발생할 수 있다. 이와 같이, 릴레이가 융착되는 경우 배터리가 과 방전될 수 있으며, 이 경우 배터리가 과 방전된 상태로 방치되어 더는 사용하지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
실시예는 용이하게 릴레이의 융착을 진단하는 것이 가능한 한 전기 자동차 충전 장치를 제공한다.
또한, 배터리의 과방전을 방지하는 전기 자동차 충전 장치를 제공한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치는 전기 자동차 충전 설비에 연결된 고전압 라인에서 제 1 전압을 갖는 제 1 배터리와 릴레이 사이의 제 2 전압을 측정하는 제 1 센서, 상기 고전압 라인에서 상기 전기 자동차 충전 설비와 상기 릴레이 사이의 제 3 전압을 측정하는 제 2 센서 및 상기 릴레이가 오프 상태일 때, 상기 고전압 라인에서 상기 릴레이와 전기 자동차 충전 설비 사이에 제 2 배터리의 전압 인가를 조절하는 릴레이 제어부, 상기 릴레이가 오프 상태일 때, 상기 제 2 전압 값과 상기 제 3 전압 값의 차가 기 설정된 제 4 전압 값 미만이면 상기 릴레이가 융착된 것으로 진단하는 진단부를 포함한다.
상기 진단부에서 상기 릴레이가 융착된 것으로 진단하면, 상기 릴레이 제어부는 상기 릴레이에 오프 신호를 전달할 수 있다.
상기 고전압 라인과 상기 제 2 배터리 사이에 배치된 컨버터 및 상기 컨버터와 상기 고전압 라인 사이에 배치된 스위치를 더 포함하고, 상기 컨버터를 통해 고정된 제 5 전압을 상기 고전압 라인에 인가할 수 있다.
전기 자동차의 ECU(Electronic Control Unit)와 통신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 통신부는 상기 ECU로부터, 자동차의 충전 상태, 대기 상태 및 운전 상태에 관한 상태 정보를 전달 받을 수 있다.
전기 자동차가 상기 충전 상태인 경우, 상기 릴레이 제어부는 상기 스위치에 오프 신호를 전달하고, 전기 자동차가 상기 대기 상태 또는 운전 상태인 경우, 상기 릴레이 제어부는 상기 스위치에 온 신호를 전달할 수 있다.
상기 ECU는 상기 전기 자동차 충전 설비와 통신하여, 상기 자동차의 충전 상태, 대기 상태 및 운전 상태에 관한 상태 정보를 상기 통신부에 전달할 수 있다.
상기 제 5 전압 값은 상기 제 1 전압 값의 1/3 내지 1/2 범위로 설정될 수 있다.
상기 제 4 전압 값은 상기 제 1 전압 값의 1/3로 설정될 수 있다.
상기 제 5 전압 값은 상기 제 1 전압 값의 1/2로 설정될 수 있다.
상기 제 4 전압 값은 상기 제 5 전압 값과 동일하게 설정될 수 있다.
상기 고전압 라인에서 상기 전기 자동차 충전 설비와 상기 제 5 전압이 인가되는 접점 사이에 설치된 퓨즈를 더 포함할 수 있다.
상기 고전압 라인에서 상기 전기 자동차 충전 설비와 상기 퓨즈 사이의 제 6 전압을 측정하는 제 3 센서를 더 포함하고, 상기 진단부는 상기 제 3 전압 값과 상기 제 6 전압 값의 차가 기 설정된 제 7 전압 값 이상인 것을 측정하면 상기 퓨즈가 끊어진 것으로 진단할 수 있다.
실시예에 따르면, 충전되는 고전압 라인에 차량용 LV 전압을 인가하여, 용이하게 릴레이의 융착을 진단하는 것이 가능하다.
또한, 릴레이의 융착 여부에 따라 릴레이를 단속하여 배터리의 과방전을 방지할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 전기 자동차 릴레이의 정상적인 오프 동작 및 융착 상태를 나타낸 예시도이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 시스템을 나타내는 예시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치를 나타내는 블록도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치가 적용된 전기 자동차 충전 시스템을 나타내는 블록도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치가 적용된 전기 자동차 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.
본 실시예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
특정 실시예에서 설명된 사항이 다른 실시예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 특정 실시예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 전기 자동차 릴레이의 정상적인 오프 동작 및 융착 상태를 나타낸 예시도이다.
우선, 릴레이의 융착(Welding)에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 먼저 릴레이의 접점은 고정접점(Fixed Contact)과 구동접점(Moving Contact)으로 구성되는데, 고정접점과 구동접점 사이에 발생하는 아크에 의해 두 접점이 서로 붙어 릴레이의 온/오프 제어가 안 되는 상태를 융착(Welding)이라 한다.
만약, 2개의 릴레이(2, 3)가 적용된 차량에서, 두 릴레이 중 어느 하나라도 접점 간의 융착이 발생한 경우, 예컨대 도 1에 나타낸 바와 같이 하나의 릴레이(3)가 융착된 경우, 두 릴레이가 모두 오프 상태이어야 하는 IG 오프 상태에서도, 융착이 발생한 릴레이(3)의 접점이 떨어지지 않으므로 오프 상태가 되지 않는다.
이와 같이 릴레이 제어가 불가해지면 고전압 고유의 기능/목적을 달성할 수 없고, 충돌 등의 사고 시 절연 확보 불가로 인해 1차 사고뿐만 아니라 뒤이은 감전, 화재 등의 2차 사고 발생이 불가피하다.
예컨대, IG 오프 상태에서 접점 융착으로 인해 릴레이(2, 3)들의 오프 제어가 불가하면, 고전압 DC 성분이 외부로 노출되므로 감전 등의 위험 상황이 발생할 수 있는데, 이렇게 고전압 배터리(1)의 전원이 외부에 노출되면 고전압 배터리와 인체를 경유하는 전기 폐 루프가 형성되어 전류 통전이 이루어지는바, 인체가 여러 가지 유형의 감전 위험에 노출된다.
즉, 인체가 고전압 (+), (-) 단자에 동시에 접촉하는 직접 접촉 상태의 감전 위험, 또는 인체가 차체-배선 간의 절연 파괴 조건에서 어느 한 단자에 접촉하거나 절연 파괴된 고전압 부품과 단자에 동시 접촉하는 직접/간접 접촉 상태의 감전 위험, 또는 인체가 차체-배선 간 절연 파괴 조건에서 절연 파괴된 고전압 부품을 접촉하거나 2개의 절연 파괴된 고전압 부품을 동시에 접촉하는 간접 접촉 상태의 감전 위험에 빠질 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차 충전 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 2 및 3을 참조하면, 전기 자동차(Electric Vehicle, EV, 10)는 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE, 20)로부터 충전될 수 있다. 이를 위하여, 전기 자동차 충전 설비(20)에 연결된 충전 케이블(22)이 전기 자동차(10)의 주입구에 연결될 수 있다. 여기서, 전기 자동차 충전 설비(20)는 AC 또는 DC를 공급하는 설비이며, 충전소에 배치되거나, 가정 내에 배치될 수 있으며, 휴대 가능하도록 구현될 수도 있다. 전기 자동차 충전 설비(20)는 충전소(supply), AC 충전소(AC supply), DC 충전소(DC supply), 소켓-아웃렛(socket-outlet) 등과 혼용될 수 있다.
충전 장치(Electric Vehicle Charging Controller, EVCC, 100)는 전기 자동차(10) 내에 탑재되며, 전기 자동차(10)와 연결된다. 예를 들어, 충전 장치(100)는 전기 자동차(10)의 트렁크 내에 설치될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
전기 자동차(10)는 전기 자동차 충전 설비(20)가 배치된 충전소에서 충전될 수 있다. 이를 위하여, 전기 자동차 충전 설비(20)에 연결된 충전 케이블(22)이 전기 자동차(10)의 주입구(150)에 연결될 수 있다.
전기 자동차(10)를 충전하는 모드(charging mode)는 전기 자동차 충전 설비(20)와 전기 자동차(10) 간의 연결 방법에 따라 여러 가지로 분류될 수 있다. 예를 들어, 표준화된 소켓-아웃렛을 이용하여 전기 자동차(10)와 AC 공급 네트워크를 연결하는 모드 1, 전기 자동차(10)와 플러그 또는 인케이블 컨트롤 박스(in-cable control box)의 일부 간의 전기적 충격에 대한 보호 시스템 및 CP(Control Pilot) 기능을 이용하여 전기 자동차(10)와 AC 공급 네트워크를 연결하는 모드 2, CP 기능이 EVSE의 제어 장비로 확장하는 전용 EVSE(dedicated EVSE)를 이용하여 전기 자동차(10)와 AC 공급 네트워크를 영구적으로 연결하는 모드 3, 그리고 CP 기능이 DC EV 충전 스테이션으로 확장하는 DC EV 충전 스테이션(예, 오프-보드 충전기)을 이용하여 전기 자동차(10)와 공급 네트워크를 연결하는 모드 4로 분류될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 충전 외 상태에서 전기 자동차의 충전 장치 내 릴레이의 융착을 진단하고, 융착 진단 시 신속하게 릴레이를 오프하고자 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치(100)는 통신부(120), 충전 제어 장치(200), 릴레이(300) 및 스위치(400)를 포함한다.
통신부(120)는 전기 자동차 충전 설비(20), 충전 제어 장치(200) 및 전기 자동차(10)의 ECU(Electric Control Unit) 간의 신호를 송수신하며, 제 1 배터리(14)의 충전을 제어하는 신호를 ECU로부터 전달받을 수 있고, 또한, 충전 제어 장치(200)의 제어 신호를 전달할 수도 있다.
이러한, 통신부(120)는 복수의 통신 채널로 구성될 수 있으며, 복수의 통신 채널은 서로 다른 프로토콜에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 하나의 통신 채널은 PLC(Power Line Communication), PWM(Pulse Width Modulation) 또는 두 가지 모두를 지원하는 프로토콜에 의하여 수행되고, 다른 통신 채널은 CAN(Controller Area Network)을 지원하는 프로토콜에 의하여 수행될 수 있다.
충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(10) 및 전기 자동차 충전 설비(20)에 각각 연결된다. 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(10) 및 전기 자동차 충전 설비(20)에 각각 복수의 핀을 통하여 연결될 수 있다.
예를 들어, 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차 충전 설비(20)와 연결되는 20 핀(pin)을 포함하며, 이를 통하여 전기 자동차 충전 설비(20)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 20 핀 중 하나는 전기 자동차 충전 설비(20)로부터 CP(Control Pilot) 신호를 입력받는 CP 포트용 핀일 수 있고, 다른 하나는 충전 케이블 커넥터의 근접 여부를 감지하는 PD(Proximity Detection) 포트용 핀일 수 있으며, 또 다른 하나는 전기 자동차 충전 설비(20)의 접지와 연결되는 PE(Protective Earth) 포트용 핀일 수 있다. 20 핀 중 또 다른 하나는 주유구 플랩(flap)을 열기 위한 모터를 구동시키기 위한 핀일 수 있고, 또 다른 하나는 모터를 센싱하기 위한 핀일 수 있으며, 또 다른 하나는 온도 센싱을 위한 핀일 수 있고, 또 다른 하나는 엘이디 센싱을 위한 핀일 수 있고, 또 다른 하나는 캔(CAN) 통신을 위한 핀일 수 있다. 그러나 핀의 개수 및 기능은 이로 제한되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
그리고 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(10)와 연결되는 12 핀(pin)을 포함하며, 이를 통하여 전기 자동차(10)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 12 핀 중 하나는 전기 자동차(10) 내 충돌 감지 센서로부터 인가되는 전압 라인용 핀일 수 있고, 다른 하나는 전기 자동차(10) 내 배터리 핀일 수 있으며, 또 다른 하나는 캔 통신을 위한 핀일 수 있고, 또 다른 하나는 접지와 연결되는 핀일 수 있으며, 또 다른 하나는 고전압 보호용 핀일 수 있다. 그러나 핀의 개수 및 기능은 이로 제한되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
전기 자동차 충전 설비(20)의 두 개의 고전압 라인은 충전 장치(100)의 릴레이(300)를 통하여 전기 자동차(10)의 제 1 배터리 내에 전력을 공급하며, 이때, 고전압 라인의 온 오프는 충전 제어 장치(200)에 의하여 제어될 수 있다.
즉, 충전 제어 장치(200)는 통신부(120)를 통해 전기 자동차(10)의 ECU와 통신하며, 전기 자동차(10) 및 전기 자동차 충전 설비(20)로부터 각각 수신한 신호에 따라 전기 자동차 충전 설비(20)로부터 공급되는 전력을 전기 자동차(10)의 제 1 배터리로 전달하는 릴레이(300)를 제어할 수 있다.
여기서, 충전 제어 장치(200)는 제 1 센서(210), 제 2 센서(220), 진단부(240) 및 릴레이 제어부(250)를 포함한다.
제 1 센서(210)는 전기 자동차 충전 설비(20) 측에 연결되는 주입구와 제 1 배터리를 연결하는 고전압 라인에서, 릴레이(300) 전단의 제1 지점의 전압을 측정한다. 즉, 제 1 센서(210)는 릴레이(300) 전단에 인가되는 제 2 전압 값(레벨)을 측정할 수 있다.
여기서, 릴레이(300) 전단은 전기 자동차(10)의 제 1 배터리와 릴레이(300) 사이의 지점으로 정의될 수 있다.
제 2 센서(220)는 고전압 라인에서 릴레이(300)의 후단의 제 2 지점의 전압을 측정한다. 즉, 제 2 센서(220)는 릴레이(300) 후단에 인가되는 제 3 전압 값(레벨)을 측정할 수 있다.
여기서, 릴레이(300) 후단은 릴레이(300)와 전기 자동차(10)의 충전구 사이의 지점으로 정의될 수 있다.
진단부(240)는 제 1 센서(210) 및 제 2 센서(220)를 통해 고전압 라인의 각 지점에서 측정된 전압 값을 비교/분석하여, 릴레이(300)의 융착(Welding) 여부를 진단하며, 이에 따라 릴레이(300)의 온/오프를 결정하며 릴레이 제어부(250)를 통해 릴레이(300)에 온/오프 동작 신호를 전달한다.
진단부(240)는 통신부(120)를 통해 전달받은 전기 자동차(10)의 충전 상태, 대기 상태 또는, 운전 상태 중 충전 상태를 제외한 전기 자동차(10)의 상태에서 릴레이(300)의 융착 여부를 진단하며, 전기 자동차(10)가 충전 상태인 경우는 슬립 모드로 전환된다.
우선, 진단부(240)는 릴레이 제어부(250)를 통해 릴레이(300)에 오프 동작 신호를 전달하며, 이후, 제 1 센서(210) 와 제 2 센서(220)를 통해 획득한 릴레이(300)의 전단 및 후단의 전압 값의 차이를 기설정된 제 4 전압과 비교하여, 릴레이(300)의 융착 여부를 진단한다.
예컨대, 진단부(240)는 제 2 전압 값과 제 3 전압 값의 차이가 제 4 전압 이상이면 릴레이(300)가 정상인 것으로 판단하며, 반대로 제 2 전압 값과 제 3 전압 값의 차이가 제 4 전압 미만이라면 릴레이(300)가 융착된 것으로 진단한다.
스위치(400)는 전기 자동차(10)의 제 2 배터리의 전압을 고정하여 출력하는 컨버터와 고전압 라인의 연결을 단속하는 것으로, 컨버터와 일체로 형성될 수도 있으며, 충전 제어 장치(200)의 내부 구성으로 구현될 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치가 적용된 전기 자동차 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치가 적용된 전기 자동차 충전 시스템을 통해, 전기 자동차 충전 장치(100)의 충전 제어 장치(200)의 구동을 설명한다.
도 5를 참조하면, 전기 자동차(10)는 ECU(Electric Control Unit, 12), 제 1 배터리(14), 제 2 배터리(16), 컨버터(17) 및 상술한 전기 자동차 충전 장치(100)를 포함한다.
ECU(12)는 자동차의 엔진, 자동 변속기, ABS 등의 다양한 부품을 컴퓨터로 제어하도록 하며, 충전 장치(100) 및/또는 전기 자동차 충전 설비(20)에 연결되어 통신할 수 있다.
특히, ECU(12)는 전기 자동차의 상태 즉, 충전 상태, 대기 상태 또는, 운전 상태를 전기 자동차 충전 설비(20)와 통신하여 송수신할 수 있다.
제 1 배터리(14)는 인버터(미도시)를 통해 모터(미도시)와 같은 차량의 구동 유닛으로 구동 전압을 공급하는 고전압 배터리이다. 이러한 제 1 배터리(14)는 전기 자동차 충전 설비(20)와 충전 장치(100)를 통해 충전될 수 있으며, 차량의 회생 에너지 및/또는 엔진 동작에 의해 충전될 수도 있다. 예컨대, 제 1 배터리(14)는 제 1 전압 용량을 가질 수 있다. 다만, 제 1 배터리(14)는 내부의 BMS(Battery Management System)에서 제 1 배터리(14)를 이루는 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나의 이상을 감지하면 회로를 차단하여, 제 1 배터리(14)에서 출력되는 전압은 0V일 수 있다.
제 2 배터리(16)는 차량의 센서, 마이크로 컨트롤러(microcontroller, MCU), 릴레이 등의 전장 부하로 구동 전압을 공급하는 것으로 일반적으로 대략 DC12V 내지 24V의 저전압 배터리로 구성될 수 있다.
이러한 제 2 배터리(16)는 컨버터(17)를 통해 충전 장치(100) 측으로 변환된 전압을 일정하게 인가할 수 있다. 예컨대, 제 2 배터리(16)는 컨버터(17)를 통해 제 5 전압을 충전 장치(100) 측에 인가할 수 있다.
컨버터(17)는 전력반도체 스위치 소자인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), FET(Field Effect Transistor) 중 어느 하나로 구성되고, 충전 장치(100)에서 인가되는 제어신호에 따라 스위칭되어 전압을 승압 혹은 강압시키는 DC/DC컨버팅을 실행한다.
이러한 컨버터(17)는 스위치(400)를 통해 고전압 라인에 연결될 수 있으며, 스위치(400)는 충전 장치(100)의 제어 신호를 통해 스위칭될 수 있다.
여기서, 전기 자동차 충전 설비(20)에서 전원을 공급받지 않으며, 릴레이(300)가 정상적으로 오프되어 있다면, 제 1 센서(210)를 통해 측정하는 제 2 전압 값은 대략 제 1 배터리(14) 측에서 고전압 라인으로 인가되는 전압과 유사 또는 동일하며, 제 2 센서(220)를 통해 측정하는 제 3 전압 값은 대략 제 2 배터리(16) 측에서 컨버터(17)를 통해 고전압 라인으로 인가되는 전압과 유사 또는 동일하다.
예컨대, 제 1 배터리(14) 측에서 고전압 라인으로 인가되는 전압은 0V 또는 60V로 설정될 수 있으며, 제 2 배터리(16) 측에서 컨버터(17)를 통해 고전압 라인에 인가되는 전압은 24V로 설정될 수 있다. 또한, 제 4 전압 값은 제 1 배터리(14)의 전압인 제 1 전압(60V)의 1/3(20V) 내지 1/2 범위의 값(30V)으로 설정되는 것이 바람직하다. 예컨대, 일예로 제 4 전압 값을 20V로 설정될 수 있다. 하지만, 이러한 전압 값의 설정은 설명의 편의를 위해 예를 들어 설명한 것이며, 다양한 실시예에 따라 적절히 변경 가능한 것으로 본 발명에서 이를 구체적으로 한정하는 것은 아니다.
즉, 오프 신호에 따라 릴레이(300)가 정상적으로 오프되어 있다면, 제 2 전압 값과 제 3 전압 값의 차이는 24V 내지 36V로 측정될 수 있어 이는 설정된 제 4 전압 값인 20V보다 크므로, 제 1 배터리(14)의 정상 상태(60V) 혹은 불량 상태(0V) 여부와 상관 없이, 릴레이(300)가 정상적으로 오프된 것이라 진단 할 수 있다.
하지만, 릴레이(300) 융착에 의해, 오프 신호에 따라 릴레이(300)가 정상적으로 오프되지 못한다면, 제 1 센서(210)에서 전압을 측정하는 지점과 제 2 센서(220)에서 전압을 측정하는 지점이 전기적으로 연결되어 있으므로, 제 2 전압 값과 제 3 전압 값의 차이는 5V 이내로 측정될 수 있어 이는 설정된 제 4 전압 값인 20V보다 작으므로, 제 1 배터리(14)의 정상 상태(60V) 혹은 불량 상태(0V) 여부와 상관없이, 릴레이(300)가 융착된 것이라 진단 할 수 있다.
여기서, 저항 또는 전압의 흔들림 현상을 무시한다면, 제 5 전압 값과 제 4 전압 값은 제 1 배터리(14)의 전압인 제 1 전압(60V)의 1/2 값(30V)으로 설정되는 것이 연산 및 진단에 용이하다.
즉, 오프 신호에 따라 릴레이(300)가 정상적으로 오프되어 있다면, 제 2 전압 값과 제 3 전압 값의 차이는 30V로 측정될 수 있어 이는 설정된 제 4 전압 값인 30V 이상이므로, 제 1 배터리(14)의 정상 상태(60V) 혹은 불량 상태(0V) 여부와 상관없이, 릴레이(300)가 정상적으로 오프된 것이라 진단 할 수 있다.
하지만, 릴레이(300) 융착에 의해, 오프 신호에 따라 릴레이(300)가 정상적으로 오프되지 못한다면, 제 1 센서(210)에서 전압을 측정하는 지점과 제 2 센서(220)에서 전압을 측정하는 지점이 전기적으로 연결되어 있으므로, 제 2 전압 값과 제 3 전압 값의 차이는 5V 이내로 측정될 수 있어 이는 설정된 제 4 전압 값인 30V보다 작으므로, 제 1 배터리(14)의 정상 상태(60V) 혹은 불량 상태(0V) 여부와 상관없이, 릴레이(300)가 융착된 것이라 진단 할 수 있다.
한편, 진단부(240)는 릴레이(300)가 융착된 것이라 진단하면, 릴레이 제어부(250)를 통해 릴레이(300)에 릴레이 오프 신호를 전달 및 유지하여, 남은 하나의 릴레이가 오프되도록 하고, 릴레이(300)의 융착 여부에 관한 메시지를 통신부(120)를 통하여 사용자에게 전달할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 진단부(240)는 전기 자동차(10)가 충전 상태인 경우는 슬립 모드로 전환되며 릴레이(300)의 융착 여부를 진단하지 않으므로, 릴레이 제어부(250)를 통해 스위치(400)는 오프되어, 고전압 라인에 제 2 배터리(16) 측에서 공급하는 전압을 인가하지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치가 적용된 전기 자동차 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차 충전 장치가 적용된 전기 자동차 충전 시스템을 통해, 전기 자동차 충전 장치(100)의 충전 제어 장치(200)의 구동을 설명한다.
여기서, 도 6의 전기 자동차 충전 시스템에서는 도 5의 전기 자동차 충전 시스템과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 이하에서는 중복된 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차 충전 시스템은 전기 자동차 충전 장치(100)에서 제 3 센서(230) 및 퓨즈(500)를 더 포함한다.
퓨즈(500)는 고전압 라인에서 스위치(400)를 통해 제 3 전압이 인가되는 접점 후단에 배치된다.
또한, 제 3 센서(230)는 고전압 라인에서 퓨즈(500)와 주입구(150) 사이 지점의 전압을 측정한다. 즉, 제 3 센서(230)는 릴레이(300) 후단에서 퓨즈(500)를 통과하여 인가되는 제 6 전압 값(레벨)을 측정할 수 있다. 한편, 진단부(240)는 제 2 센서(220) 와 제 3 센서(230)를 통해 획득한 퓨즈(500)의 전단 및 후단의 전압 값의 차이를 기설정된 제 7 전압과 비교하여, 퓨즈(500)의 끊어짐 여부를 진단한다.
예컨대, 진단부(240)는 제 3 전압 값과 제 6 전압 값의 차이가 제 7 전압 이하이면 퓨즈(500)가 정상인 것으로 판단하며, 반대로 제 3 전압 값과 제 6 전압 값의 차이가 제 7 전압 초과라면 퓨즈(500)가 끊어진 것으로 진단한다.
여기서, 전기 자동차 충전 설비(20)에서 전원을 공급받지 않으며, 릴레이(300)가 정상적으로 오프되어 있고, 퓨즈(500)가 정상이라면, 제 2 센서(220)를 통해 측정하는 제 3 전압 값은 대략 제 2 배터리(16) 측에서 컨버터(17)를 통해 고전압 라인으로 인가되는 전압과 유사 또는 동일하며, 제 3 센서(230)를 통해 측정하는 제 6 전압 값은 제 3 전압 값과 대략 5V 이하의 소정의 차이를 가질 수 있다.
예컨대, 상술한 실시예와 같이 제 2 배터리(16) 측에서 컨버터(17)를 통해 고전압 라인에 인가되는 전압은 24V로 설정될 수 있다. 또한, 제 7 전압은 퓨즈(500)에 의한 소정 전압 차이인 5V로 설정될 수 있다. 하지만, 이러한 전압 값의 설정은 설명의 편의를 위해 예를 들어 설명한 것이며, 퓨즈(500)의 성능에 따라 적절히 변경 가능한 것으로 본 발명에서 이를 구체적으로 한정하는 것은 아니다.
즉, 퓨즈(500)가 정상이라면, 제 3 전압 값과 제 6 전압 값의 차이는 5V 이내로 측정될 수 있어 이는 설정된 제 7 전압 값 범위이므로, 퓨즈(500)가 정상이라 진단할 수 있다.
하지만, 퓨즈(500)가 끊어졌다면, 제 2 센서(220)에서 전압을 측정하는 지점과 제 3 센서(230)에서 전압을 측정하는 지점이 전기적으로 차단되므로, 제 3 전압 값과 제 6 전압 값의 차이는 5V 초과 값으로 급격히 차이가 발생하므로, 이는 설정된 제 7 전압 값인 5V 보다 작으므로, 퓨즈(500)가 끊어진 것으로 진단할 수 있다.
한편, 진단부(240)는 퓨즈(500)가 끊어진 것이라 진단하면, 릴레이 제어부(250)를 통해 릴레이(300)에 릴레이 오프 신호를 유지하여, 퓨즈(500)의 끊어짐 여부에 관한 메시지를 통신부(120)를 통하여 사용자에게 전달한다.
릴레이 제어부(250)는 릴레이(300) 및 컨버터(17)에 연결된 스위치(400)의 동작을 제어하며, 진단부(240)의 진단 여부에 따라 릴레이(300) 및 스위치(400)의 온/오프를 제어한다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 전기 자동차 20: 전기 자동차 충전 설비
100: 충전 장치 200: 충전 제어 장치
300: 릴레이 400: 스위치

Claims (12)

  1. 전기 자동차 충전 설비에 연결된 고전압 라인에서 제 1 전압을 갖는 제 1 배터리와 릴레이 사이의 제 2 전압을 측정하는 제 1 센서;
    상기 고전압 라인에서 상기 전기 자동차 충전 설비와 상기 릴레이 사이의 제 3 전압을 측정하는 제 2 센서; 및
    상기 릴레이가 오프 상태일 때, 상기 고전압 라인에서 상기 릴레이와 전기 자동차 충전 설비 사이에 제 2 배터리의 전압 인가를 조절하는 릴레이 제어부;
    상기 릴레이가 오프 상태일 때, 상기 제 2 전압 값과 상기 제 3 전압 값의 차가 기 설정된 제 4 전압 값 미만이면 상기 릴레이가 융착된 것으로 진단하는 진단부를 포함하고,
    상기 진단부는 상기 제2 배터리 측에서 공급하는 전압이 인가될 때, 상기 릴레이의 융착을 진단하는 전기 자동차 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진단부에서 상기 릴레이가 융착된 것으로 진단하면,
    상기 릴레이 제어부는 상기 릴레이에 오프 신호를 전달하는 전기 자동차 충전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압 라인과 상기 제 2 배터리 사이에 배치된 컨버터; 및
    상기 컨버터와 상기 고전압 라인 사이에 배치된 스위치를 더 포함하고,
    상기 컨버터를 통해 고정된 제 5 전압을 상기 고전압 라인에 인가하는 전기 자동차 충전 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    전기 자동차의 ECU(Electronic Control Unit)와 통신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 통신부는 상기 ECU로부터, 자동차의 충전 상태, 대기 상태 및 운전 상태에 관한 상태 정보를 전달 받는 전기 자동차 충전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    전기 자동차가 상기 충전 상태인 경우, 상기 릴레이 제어부는 상기 스위치에 오프 신호를 전달하고,
    전기 자동차가 상기 대기 상태 또는 운전 상태인 경우, 상기 릴레이 제어부는 상기 스위치에 온 신호를 전달하는 전기 자동차 충전 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 ECU는 상기 전기 자동차 충전 설비와 통신하여, 상기 자동차의 충전 상태, 대기 상태 및 운전 상태에 관한 상태 정보를 상기 통신부에 전달하는 전기 자동차 충전 장치.
  7. 제3 항에 있어서, 상기 제 5 전압 값은 상기 제 1 전압 값의 1/3 내지 1/2 범위로 설정된 전기 자동차 충전 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 4 전압 값은 상기 제 1 전압 값의 1/3로 설정된 전기 자동차 충전 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 5 전압 값은 상기 제 1 전압 값의 1/2로 설정된 전기 자동차 충전 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 4 전압 값은 상기 제 5 전압 값과 동일하게 설정된 전기 자동차 충전 장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 고전압 라인에서 상기 전기 자동차 충전 설비와 상기 제 5 전압이 인가되는 접점 사이에 설치된 퓨즈를 더 포함하는 전기 자동차 충전 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고전압 라인에서 상기 전기 자동차 충전 설비와 상기 퓨즈 사이의 제 6 전압을 측정하는 제 3 센서를 더 포함하고,
    상기 진단부는 상기 제 3 전압 값과 상기 제 6 전압 값의 차가 기 설정된 제 7 전압 값 이상인 것을 측정하면 상기 퓨즈가 끊어진 것으로 진단하는 전기 자동차 충전 장치.
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