KR102518036B1 - Charging apparatus and charging method for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블을 통하여 전달되는 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 CP(control Pilot) 포트, 상기 충전 케이블의 커넥터의 근접 여부를 감지하는 PD(Proximity Detection) 포트, 상기 EVSE의 접지와 연결되는 보호 접지(Protective Earth, PE) 포트, 상기 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 인에이블 신호 생성부, 그리고 상기 CP 포트, 상기 PD 포트 및 상기 PE 포트와 연결되며, 상기 PD포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 상기 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하고, 상기 인에이블 신호에 의하여 인에이블되어 상기 배터리의 충전을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 인에이블 신호 생성부는 상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 제1 소자, 상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 제2 소자, 그리고 상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하는 제3 소자를 포함하고, 상기 제3 소자에 의하여 병합된 신호는 상기 인에이블 신호이다.An electric vehicle charging device according to an embodiment of the present invention includes a control pilot (CP) port for receiving a control pilot (CP) signal transmitted through a charging cable connected to an electric vehicle supply equipment (EVSE), A PD (Proximity Detection) port for detecting proximity of a connector, a Protective Earth (PE) port connected to the ground of the EVSE, an enable signal generator for generating an enable signal using the CP signal, and It is connected to the CP port, the PD port, and the PE port, and detects whether the connector of the charging cable is injected using a signal transmitted from the PD port, and is enabled by the enable signal to A control unit controlling charging of a battery, wherein the enable signal generator includes a first element operating in a first period of the CP signal, a second element operating in a second period of the CP signal, and the first element. and a third element combining an output signal of and an output signal of the second element, and the signal merged by the third element is the enable signal.
Description
본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자동차의 충전에 관한 것이다.The present invention relates to electric vehicles, and more particularly to charging of electric vehicles.
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.Eco-friendly vehicles such as electric vehicles (EVs) or plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) use electric vehicle supply equipment (EVSE) installed at charging stations to charge batteries. .
이를 위하여, EVSE의 충전 케이블은 전기자동차의 주입구에 연결될 수 있다.To this end, the charging cable of the EVSE may be connected to the inlet of the electric vehicle.
이때, EVSE의 전원이 전력라인에 결합되지 않고, 전기 자동차의 주입구에만 결합되어 있는 경우에도, 전기 자동차의 ECU는 충전 플러그가 주입구에 결합 중인 것을 인지하여 턴온(turn on) 상태를 지속할 수 있다. 이에 따라, 전기 자동차의 전력이 불필요하게 소모되는 경우가 발생할 수 있다.At this time, even when the power of the EVSE is not coupled to the power line and is coupled only to the inlet of the electric vehicle, the ECU of the electric vehicle recognizes that the charging plug is being coupled to the inlet and continues to turn on. . Accordingly, power of the electric vehicle may be unnecessarily consumed.
또한, EVSE의 전원이 전력라인에 다시 결합되는 경우, 전기 자동차는 EVSE와의 연결을 위한 설정 절차를 처음부터 반복하여야 하므로, 신속한 연결이 이루어질 수 없는 문제가 있다. In addition, when the power of the EVSE is coupled to the power line again, since the electric vehicle has to repeat the setting procedure for connection with the EVSE from the beginning, there is a problem in that rapid connection cannot be made.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전기 자동차의 충전 장치 및 충전 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a charging device and method for charging an electric vehicle.
본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 연결되는 충전 케이블을 통하여 전달되는 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 CP(control Pilot) 포트, 상기 충전 케이블의 커넥터의 근접 여부를 감지하는 PD(Proximity Detection) 포트, 상기 EVSE의 접지와 연결되는 보호 접지(Protective Earth, PE) 포트, 상기 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 인에이블 신호 생성부, 그리고 상기 CP 포트, 상기 PD 포트 및 상기 PE 포트와 연결되며, 상기 PD포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 상기 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하고, 상기 인에이블 신호에 의하여 인에이블되어 상기 배터리의 충전을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 인에이블 신호 생성부는 상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 제1 소자, 상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 제2 소자, 그리고 상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하는 제3 소자를 포함하고, 상기 제3 소자에 의하여 병합된 신호는 상기 인에이블 신호이다. An electric vehicle charging device according to an embodiment of the present invention includes a Control Pilot (CP) port for receiving a Control Pilot (CP) signal transmitted through a charging cable connected to an Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE), A PD (Proximity Detection) port for detecting proximity of a connector, a Protective Earth (PE) port connected to the ground of the EVSE, an enable signal generator for generating an enable signal using the CP signal, and It is connected to the CP port, the PD port, and the PE port, and detects whether the connector of the charging cable is injected using a signal transmitted from the PD port, and is enabled by the enable signal to A control unit controlling charging of a battery, wherein the enable signal generator includes a first element operating in a first period of the CP signal, a second element operating in a second period of the CP signal, and the first element. and a third element combining an output signal of and an output signal of the second element, and the signal merged by the third element is the enable signal.
상기 CP 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이며, 상기 제1 구간은 상기 CP 신호의 정구간이고, 상기 제2 구간은 상기 CP 신호의 부구간일 수 있다. The CP signal is a PWM (Pulse Width Modulation) signal, the first period may be a regular period of the CP signal, and the second period may be a sub-period of the CP signal.
상기 제1 소자 및 상기 제2 소자는 각각 게이트 소자를 포함할 수 있다.Each of the first element and the second element may include a gate element.
상기 게이트 소자는 옵토 커플러(opto-coupler)를 포함할 수 있다. The gate device may include an opto-coupler.
상기 제3 소자는 FET(Field Effect Transistor)를 포함할 수 있다.The third element may include a Field Effect Transistor (FET).
상기 제어부는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작하며, 상기 제어부가 슬립 모드인 상태에서 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 상기 제어부는 상기 EVSE로부터 충전 전력을 수신할 수 있다. The controller operates in an operating mode or a sleep mode, and when the controller receives the enable signal while in the sleep mode, the controller can receive charging power from the EVSE.
PLC(Power Line Communication) 부를 더 포함하고, 상기 PLC부는 상기 CP 포트와 상기 PE 포트를 이용하여 상기 EVSE와 통신하며, 상기 제어부가 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 상기 제어부는 상기 PLC부가 상기 EVSE와 통신하도록 제어할 수 있다.It further includes a PLC (Power Line Communication) unit, wherein the PLC unit communicates with the EVSE using the CP port and the PE port, and when the controller receives the enable signal, the controller controls the PLC to communicate with the EVSE. can be controlled to communicate with.
본 발명의 한 실시예에 따른 배터리의 충전을 제어하는 제어부를 포함하는 전기 자동차의 충전 장치의 충전 방법은 PD(Proximity Detection) 포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하는 단계, CP 포트로부터 전달되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 단계, 상기 인에이블 신호를 이용하여 상기 제어부를 인에이블하는 단계, 그리고 상기 EVSE로부터 충전 전력을 수신하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a charging method of a charging device for an electric vehicle including a control unit for controlling charging of a battery is connected to EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) using a signal transmitted from a PD (Proximity Detection) port. Detecting whether the connector of the charging cable is injected, generating an enable signal using a Pulse Width Modulation (PWM) signal transmitted from a CP port, enabling the control unit using the enable signal and receiving charging power from the EVSE.
상기 인에이블 신호를 생성하는 단계는, 제1 소자가 상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 단계, 제2 소자가 상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 단계, 그리고 제3 소자가 상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하여 상기 인에이블 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The generating of the enable signal may include operating a first element in a first period of the CP signal, operating a second element in a second period of the CP signal, and operating a third element in the first period of the CP signal. The method may include generating the enable signal by merging an output signal of a device and an output signal of the second device.
본 발명의 실시예에 따르면, EVSE의 충전 케이블이 전기 자동차의 주입구에만 결합되어 있고 전력선에는 결합되지 않은 경우, 전기 자동차의 충전 장치는 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 충전 케이블이 EVSE에 다시 결합되는 경우, 전기 자동차의 충전 장치는 신속하게 웨이크업할 수 있으며, EVSE와의 연결 설정이 빠르게 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the charging cable of the EVSE is coupled only to the inlet of the electric vehicle and not to the power line, the electric vehicle charging device can reduce unnecessary power consumption. In addition, when the charging cable is coupled to the EVSE again, the charging device of the electric vehicle can quickly wake up and establish a connection with the EVSE quickly.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 4는 EV와 EVSE 간의 연결 방법을 예시하는 도면이다.
도 5는 EV와 EVSE 간의 연결을 위한 충전 케이블을 예시한다.
도 6은 단상(single phase)용 베이직 인터페이스 Type 1의 예이고, 도 7은 삼상(three phase)용 베이직 인터페이스 Type 2의 예이다.
도 8은 충전 케이블과 EV 간의 연결 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이하는 상태도를 나타낸다.
도 10 내지 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 동작 모드에서의 천이하는 상태도를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다.
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 인에이블 신호 생성부에 포함되는 회로도이다.
도 15는 50% 듀티 PWM의 CP 신호가 제1 옵토 커플러 및 제2 옵토 커플러에 의하여 변환되는 예를 나타내고, 도 16은 도 12의 CP 신호로부터 생성되는 인에이블 신호를 나타낸다.
도 17는 3% 듀티 PWM의 CP 신호가 제1 옵토 커플러 및 제2 옵토 커플러에 의하여 변환되는 예를 나타내고, 도 18은 도 17의 CP 신호로부터 생성되는 인에이블 신호를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다.
도 21은 PLC부를 포함하는 충전 장치의 PLC 연결 설정 방법을 나타내는 순서도이며, 도 22는 도 21의 과정 중 밸리데이션(validation) 과정을 구체적으로 나타내는 순서도이다.1 is a block diagram showing a charging system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are diagrams illustrating a connection method between an EV and an EVSE.
5 illustrates a charging cable for connection between EV and EVSE.
FIG. 6 is an example of
8 is a diagram illustrating a connection relationship between a charging cable and an EV.
9 shows a state diagram for transitioning from a sleep mode to an operating mode according to an embodiment of the present invention.
10 to 12 show state diagrams of transitions in operating modes according to another embodiment of the present invention.
13 is a block diagram of an electric vehicle charging device according to an embodiment of the present invention.
14 is a circuit diagram included in an enable signal generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 shows an example in which a CP signal of 50% duty PWM is converted by a first optocoupler and a second optocoupler, and FIG. 16 shows an enable signal generated from the CP signal of FIG. 12 .
FIG. 17 shows an example in which a CP signal of 3% duty PWM is converted by the first optocoupler and the second optocoupler, and FIG. 18 shows an enable signal generated from the CP signal of FIG. 17 .
19 is a block diagram of an electric vehicle charging device according to another embodiment of the present invention.
20 is a block diagram of an electric vehicle charging device according to another embodiment of the present invention.
21 is a flowchart illustrating a PLC connection setting method of a charging device including a PLC unit, and FIG. 22 is a flowchart specifically illustrating a validation process among the processes of FIG. 21 .
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as second and first may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a second element may be termed a first element, and similarly, a first element may be termed a second element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components regardless of reference numerals are given the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템을 나타내는 블록도이다. 1 is a block diagram showing a charging system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 전기 자동차(Electric Vehicle, EV, 10)는 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE, 20)로부터 충전될 수 있다. 이를 위하여, EVSE(20)에 연결된 충전 케이블이 EV(10)의 주입구에 연결될 수 있다. 여기서, EVSE(20)는 AC 또는 DC를 공급하는 설비이며, 충전소에 배치되거나, 가정 내에 배치될 수 있으며, 휴대 가능하도록 구현될 수도 있다. 본 명세서에서, EVSE(20)는 충전소(supply), AC 충전소(AC supply), DC 충전소(DC supply), 소켓-아웃렛(socket-outlet) 등과 혼용될 수 있다. Referring to FIG. 1 , an Electric Vehicle (EV) 10 may be charged from an Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) 20 . To this end, a charging cable connected to the EVSE 20 may be connected to an inlet of the
충전 장치(100)는 EV(10) 내에 포함되며, EV(10) 내의 ECU(Electronic Control Unit, 200)와 연결된다. The
EV(10)를 충전하는 모드(charging mode)는 EVSE(20)와 EV(10) 간의 연결 방법에 따라 여러 가지로 분류될 수 있다. 예를 들어, 표준화된 소켓-아웃렛을 이용하여 EV(10)와 AC 공급 네트워크를 연결하는 모드 1, EV(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 EV(10)와 AC 공급 네트워크를 연결하는 모드 2, CP 기능이 EVSE의 제어 장비로 확장하는 전용 EVSE(dedicated EVSE)를 이용하여 EV(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 EV(10)와 공급 네트워크를 연결하는 모드 4로 분류될 수 있다. A charging mode for charging the
한편, EV(10)와 EVSE(20)는 여러 가지 방법으로 연결될 수 있다. 도 2 내지 4는 EV(10)와 EVSE(20) 간의 연결 방법을 예시하는 도면이다. Meanwhile, the EV 10 and the EVSE 20 may be connected in various ways. 2 to 4 are diagrams illustrating a connection method between the
도 2를 참조하면, EV(10)와 EVSE(20)는 충전 케이블(50)을 이용하여 연결되며, 충전 케이블(50)의 플러그는 EV(10)에 영구적으로 장착될 수 있다. 이때, 충전 케이블(50)은 가정용 또는 산업용 소켓-아웃렛에 연결되거나, 충전소에 연결될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the EV 10 and the EVSE 20 are connected using a
도 3을 참조하면, EV(10)와 EVSE(20)는 탈착 가능한(detachable) 충전 케이블(50)를 이용하여 연결되며, 충전 케이블(50)는 차량측 커넥터(52)와 EVSE측 플러그(54), 즉 벽에 고정된 소켓-아웃렛측 또는 충전소측 커넥터(54)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
도 4를 참조하면, EV(10)와 EVSE(20)는 충전 케이블(50)을 이용하여 연결되며, 충전 케이블(50)은 충전소에 영구적으로 장착될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
이와 같이 분류된 EV(10)를 충전하는 모드(charging mode)에 따라, 그 사용 환경이 달라질 수 있다. 예를 들어, 모드 1은 공급 측에서 16A를 초과하지 못하며, 250V AC 싱글 1186 페이스 또는 480V AC 삼상을 초과하지 못하고, 파워 및 보호 접지 컨덕터를 이용한다. 모드 2는 32A 및 250V AC 단상 또는 480V AC 삼상을 초과하지 못하며, 표준화된 단상 또는 삼상 소켓 아웃렛을 사용한다. 모드 3은 AC 공급 네트워크에 영구적으로 연결되는 EVSE를 통하여 EV를 연결하는데 사용된다. 모드 4는 충전 케이블이 충전소에 영구적으로 장착된 경우에 사용된다. Depending on the charging mode of the
여기서, 모드 2, 모드 3 및 모드 4에는 EVSE(20) 또는 EVSE(20) 및 EV(10) 간에 요구되는 조건이 있다. Here, in
먼저, 보호 컨덕터(protective conductor, PE 컨덕터)의 전기적인 연속성(electrical continuity)을 검출하는 것이다(detection of the electrical continuity of the protective conductor). 모드 2, 모드 3 및 모드 4로 충전하는 동안, PE 컨덕터의 전기적인 연속성은 EVSE에 의하여 지속적으로 모니터링되어야 한다. PE 컨덕터의 전기적인 연속성이 없는 경우, EVSE(20)는 차단되어야 한다(switched off).First, the electrical continuity of the protective conductor (PE conductor) is detected (detection of the electrical continuity of the protective conductor). During
다음으로, 차량이 적절하게 연결되어 있는지를 입증하는 것이다(verification that the vehicle is properly connected). EVSE(20)는 커넥터가 챠랑 주입구에 적절하게 삽입되어 있는지와 EVSE(20)에 적절하게 연결되어 있는지를 결정할 수 있다. Next, it is to verify that the vehicle is properly connected. The
다음으로, 지속적으로 보호 접지 연속성을 체크하는 것이다(continuous protective earth continuity checking). EVSE(20)와 차량 간의 설비 접지 연속성은 지속적으로 입증되어야 한다. Next, continuous protective earth continuity checking. Equipment ground continuity between the EVSE 20 and the vehicle must be continuously demonstrated.
다음으로, 차량에 전력 공급을 위한 전원을 제공하는 것이다(energization of power supply to the vehicle). EVSE(20)와 EV(10) 간의 파일럿 기능이 전원 공급을 허락하는 단일 상태로 정확하게 설정되지 않으면, 시스템의 전원 공급은 수행되지 않을 것이다. Next, to provide power for power supply to the vehicle (energization of power supply to the vehicle). If the pilot function between
다음으로, 차량에 전력 공급을 위한 전원을 단절하는 것이다(de-energization of the power supply to the vehicle). 파일럿 기능이 차단되거나, 파일럿 와이어 단일 상태가 더 이상 전원 공급을 허락하지 않는 경우, 차량 케이블 로의 전력 공급은 차단될 것이나, 제어 회로에는 여전히 전력이 남아 있을 것이다. Next, the power supply for power supply to the vehicle is cut off (de-energization of the power supply to the vehicle). If the pilot function is cut off, or the pilot wire single condition no longer permits power supply, the power supply to the vehicle cable will be cut off, but the control circuit will still have power.
한편, 모드 1, 모드 2 및 모드 3에서는 디지털 통신이 선택적으로 가능하다. 모드 4에서는 전용 오프 보드 충전기를 제외한, 오프 보드 충전기를 차량이 제어하기 위하여 디지털 정보 교환이 이루어질 수 있다. Meanwhile, in
또한, 모드 1, 모드 2 및 모드 3에서는 PE 컨덕터가 EVSE(20)의 접지 단자와 차량의 노출된 컨덕터 간의 등위의 연결을 수립하기 위하여 사용될 수 있다. Also, in
다음으로, EV와 EVSE 간의 연결을 위한 인터페이스를 설명한다. 도 5는 EV와 EVSE 간의 연결을 위한 충전 케이블을 예시한다. 충전 케이블(50)의 커넥터(52)는 차량의 주입구에 연결되고, 충전 케이블(50)의 플러그(54)는 충전기측, 예를 들어 소켓-아웃렛에 연결될 수 있다. Next, an interface for connection between EV and EVSE will be described. 5 illustrates a charging cable for connection between EV and EVSE. The
EV(10)를 충전하는 모드(charging mode)에 따라 적용 가능한 인터페이스 유형은 표 1과 같다.Table 1 shows interface types applicable according to the charging mode of the
EV(10)와 EVSE(20)를 연결하기 위하여, 먼저 접지 연결이 선행되어야 하며, 근접(proximity) 및 파워 연결이 이루어진 후, 파일럿 연결(pilot connection)이 수행되어야 한다. EV(10)와 EVSE(20)의 연결을 해제하기 위하여, 파일럿 연결이 가장 먼저 해제되어야 하며, 접지 연결이 최종적으로 해제되어야 한다. In order to connect the
베이직 (AC) 인터페이스(IEC62196-2)는 Type 1, Type 2, Type 3로 구분되며, 표 1에 따라 모드 별로 충전 케이블(50)의 커넥터(52) 및 플러그(54)에 적용 가능하다. The basic (AC) interface (IEC62196-2) is classified into
베이직 인터페이스는, 예를 들어 최대 7개의 컨택트를 포함할 수 있다. 도 6은 단상(single phase)용 베이직 인터페이스 Type 1의 예이고, 도 7은 삼상(three phase)용 베이직 인터페이스 Type 2의 예이다. 여기서, 삼상용 인터페이스는 단상을 공급하도록 사용될 수도 있다. 다만, 이는 예시에 지나지 않으며, 인터페이스의 형상, 컨택스의 개수, 위치 및 크기는 다양하게 변형될 수 있다. The basic interface may include, for example, up to 7 contacts. FIG. 6 is an example of
단상용 인터페이스에 대하여 바람직한 전류율은 250V 32A이고, 삼상용 인터페이스에 대하여 바람직한 전류율은 480V 32A이다. 일반적인 차량의 주입구는 단상용 인터페이스 및 삼상용 인터페이스에 상호 교환 가능하도록 디자인될 수 있다. 단상과 삼상에 대한 컨택트 위치의 표준 물리 구성은 표 2와 같다. For a single-phase interface, the preferred current rate is 250V 32A, and for a three-phase interface, the preferred current rate is 480V 32A. The inlet of a typical vehicle can be designed to be interchangeable with a single-phase interface and a three-phase interface. Table 2 shows the standard physical configuration of contact positions for single-phase and three-phase.
표 2에서, 각주에 대한 설명은 다음과 같다.In Table 2, the description of the footnotes is as follows.
a. 컨택트 넘버(contact number)가 특정 위치를 나타내는 것은 아니다. a. Contact numbers do not indicate a specific location.
b. 일반적인 최대 전류율(maximum current rating)을 나타낸다. 모드 1에서의 최대 전류율은 16A이다. 전류율은 컨택트에 관한 함수이다. 바람직한 값은 지역적인 요구 조건에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단상용에 대하여 몇몇 나라에서는 10A이나, 일반적으로는 16A이다. b. Indicates typical maximum current rating. The maximum current rate in
c. 일반적인 전류율: 몇몇 나라에서는 30A가 표준 전류율이고; 10A 및 16A가 일반적인 전류율이다. c. Typical current rate: 30A is the standard current rate in some countries; 10A and 16A are typical current rates.
d. 몇몇 나라에서, 이 컨택트는 요구되는 전압을 획득하기 위하여 위상으로 연결될 수 있다. d. In some countries, these contacts can be connected in phase to obtain the required voltage.
e. 근접 기능(proximity function)을 위하여 사용되는 컨택트는 다른 기능을 수행할 수도 있다. e. Contacts used for proximity functions may also perform other functions.
f. 중성 와이어(neutral wire)는 부하 밸런스를 위하여 생략될 수 있다. f. The neutral wire can be omitted for load balancing.
g. 더 높은 전류율이 특정 디자인에서 허용될 수 있다. g. Higher current rates may be acceptable in certain designs.
h. 컨택트 6, 7을 위하여, 더 넓은 컨덕터 단면을 요구할 수 있다. h. For
한편, 인터페이스는 CP(Control Pilot) 및 PD(Proximity Detection)을 위한 컨택트를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the interface may further include contacts for Control Pilot (CP) and Proximity Detection (PD).
도 8a는 EVSE와 EV 간의 연결 관계를 나타내는 도면이다. 단상의 베이직 인터페이스가 Mode 2에 적용되는 예를 나타낸다. 8A is a diagram showing a connection relationship between EVSE and EV. An example in which a single-phase basic interface is applied to
도 8a를 참조하면, 충전 케이블(50)의 플러그(plug, 54)는 EVSE(미도시)에 연결된다. 그리고, 충전 케이블(50)의 커넥터(connector, 52)는 EV(10)의 인렛(inlet)에 연결된다. 이때, EV(10)의 인렛은 1번 포트, 2번 포트, 3번 포트, 4번 포트 및 5번 포트를 포함하며, 각각은 커넥터(52)의 1번 컨택트, 2번 컨택트, 3번 컨택트, 4번 컨택트 및 5번 컨택트에 연결된다. Referring to FIG. 8A , a
EVSE로부터 공급되는 AC 전원은 1번 포트 및 2번 포트를 통하여 입력될 수 있다. 3번 포트는 보호 접지(Protective Earth, PE)와 연결되는 포트일 수 있다. 4번 포트를 통하여 CP(control pilot) 신호가 전달될 수 있다. CP 신호는 전력 전송 개시 또는 중단을 요청하거나, 전력량을 제어하는 신호일 수 있다. CP 신호는 EVSE(20) 또는 충전 케이블(50) 내의 CP 제너레이터에 의하여 생성되며, 충전 케이블(50)의 파일럿 기능 컨트롤러(pilot function controller) 통과하여 전달될 수 있다. 4번 포트를 통하여 전달된 CP 신호는 EV(10)의 충전 장치(100) 내의 파일럿 기능 로직(pilot function logic)으로 입력될 수 있다. 이를 위하여, CP 신호가 입력되면, EV(10)의 충전 장치(100) 내의 스위치(S2)는 닫힐 수 있다. 본 명세서에서, CP 신호는 파일럿 기능(pilot function) 신호와 혼용될 수 있다. 그리고, 5번 포트는 PD(Proximity Detection) 포트이다. PD 포트가 충전 케이블(50)의 PD 컨택트와 접촉하면, 근접 검출 로직(Proximity Detection Logic)은 동작할 수 있다. AC power supplied from EVSE can be input through
도 8b는 EV와 EVSE 간 연결 관계를 나타내는 회로도의 일 예이다. 8B is an example of a circuit diagram showing a connection relationship between EV and EVSE.
도 8b를 참조하면, EVSE의 접지(earth)는 EV의 접지(ground)와 연결된다. 그리고, EVSE는 소정의 듀티 사이클(duty cycle)을 가지는 PWM 신호를 생성하여 출력한다. EVSE가 생성한 PWM 신호는 CP 라인(Control Pilot Line)을 통하여 EV(10) 내의 충전 장치(100)로 입력될 수 있다. 이를 위하여, PWM 신호, 즉 CP 신호가 입력되면, EV(10)의 충전 장치(100) 내의 스위치(S2)는 닫힐 수 있다. 여기서, Cs는 EVSE측의 커패시티이고, Cv는 EV측의 커패시티를 의미한다. Referring to FIG. 8B , the earth of the EVSE is connected to the ground of the EV. Then, the EVSE generates and outputs a PWM signal having a predetermined duty cycle. The PWM signal generated by the EVSE may be input to the
한편, EV와 EVSE 각각은 PLC 칩을 포함할 수 있으며, PLC 칩을 통하여 PLC(Power Line Communication)를 수행할 수도 있다. 이를 위하여, EV와 EVSE 각각에 포함되는 PLC 칩은 입력 포트(In)와 출력 포트(Out)를 포함하며, 입력 포트(In) 및 출력 포트(Out) 각각은 CP 신호가 전달되는 라인으로부터 분기된 라인 및 접지가 연결되는 라인으로부터 분기된 라인과 연결될 수 있다. Meanwhile, each of the EV and the EVSE may include a PLC chip, and may perform Power Line Communication (PLC) through the PLC chip. To this end, the PLC chip included in each of the EV and EVSE includes an input port (In) and an output port (Out), and each of the input port (In) and the output port (Out) is branched from the line through which the CP signal is transmitted. It may be connected to a branched line from the line to which the line and ground are connected.
표 3은 CP 포트를 통하여 전달되는 파일럿 기능 신호의 매핑을 나타낸다. Table 3 shows the mapping of pilot function signals transmitted through CP ports.
표 3에서, 호환 모드(Typical pilot function and compatibility mode)는 CP 신호가 PWM 신호인 일반적인 충전 시스템에 적용되며, 확장 모드(Extended mode)는 EV와 EVSE 간에 PLC 통신이 가능한 충전 시스템에 적용될 수 있다. In Table 3, a typical pilot function and compatibility mode is applied to a general charging system in which a CP signal is a PWM signal, and an extended mode can be applied to a charging system capable of PLC communication between an EV and an EVSE.
표 3과 같이, CP 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로, 진폭 변화 및 듀티 사이클(duty cycle) 등에 따라 전력 전송 개시 또는 중단, 전력량 등이 제어될 수 있다. 예를 들어, 충전 케이블이 플러그인(plug in)되면, EVSE측의 Vpilot은 +12V에서 +9V로 변하며, EV측의 Vpilot은 0V에서 +9V로 변할 수 있다. 그리고, 충전 케이블이 언플러그(unplug)되면, EVSE 측의 Vpilot은 +12V로 변하며, EV 측의 Vpilot은 0V로 변할 수 있다. 즉, EV와 EVSE의 플러그인(plug in), 언플러그(unplug), 준비(ready), 충전 등의 상태에 따라 CP 신호의 진폭 또는 듀티 사이클이 달라질 수 있으며, EV(10)는 CP 신호를 이용하여 배터리의 충전을 제어할 수 있다. 또한, 확장 모드에서는 파일럿 기능을 위하여 BSC 메시지가 더 이용될 수 있다. As shown in Table 3, the CP signal is a PWM (Pulse Width Modulation) signal, and power transfer start or stop, power amount, and the like can be controlled according to an amplitude change and a duty cycle. For example, when a charging cable is plugged in, Vpilot on the EVSE side may change from +12V to +9V, and Vpilot on the EV side may change from 0V to +9V. Also, when the charging cable is unplugged, Vpilot of the EVSE side may change to +12V, and Vpilot of the EV side may change to 0V. That is, the amplitude or duty cycle of the CP signal may vary depending on the plug-in, unplug, ready, and charging states of the EV and EVSE, and the
한편, CP에는 절전 기능이 요구된다. 이를 위하여, EVSE(20) 및 EV(10) 내의 충전 장치(100)는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작할 수 있다. EV(10)가 충전 중에 있지 않은 경우, 충전 장치(100)는 불필요한 배터리 소모를 방지하기 위하여 슬립 모드로 동작하여야 한다. EVSE(20)와 EV(10) 내 충전 장치(100) 간 PLC(Power Line Communication)가 가능한 충전 시스템에서도 EV(10) 내의 충전 장치(100)는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작할 수 있다. 이때, 충전 장치(100)의 제어부가 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작하거나, 충전 장치(100)의 PLC부가 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작할 수 있다. On the other hand, a power saving function is required for the CP. To this end, the
본 발명의 실시예에 따르면, CP 포트 및 PD 포트를 통해 입력되는 신호를 이용하여 충전 장치를 빠르게 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이시키고자 한다. According to an embodiment of the present invention, it is intended to quickly transition a charging device from a sleep mode to an operating mode using a signal input through a CP port and a PD port.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이하는 상태도를 나타낸다. 9 shows a state diagram for transitioning from a sleep mode to an operating mode according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, EVSE(20)에 충전 케이블이 언플러그드된(unplugged) 상태(A2)에서 EVSE(20)가 PWM 신호 생성을 중단하면, A1으로 천이한다. 이후, 충전 케이블이 EV(10)와 EVSE(20)에 연결되면(B1), 즉, PD 포트를 통하여 신호가 전달되면, EVSE(20)는 진폭이 9V인 PWM 신호를 출력하고, 준비(ready) 상태가 된다(B2). 그리고, EV(10)는 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신한다(C2). EV(10)가 완충되면, EV(10)는 B2로 천이하며, EV(10)의 충전 장치(100)는 슬립 모드로 천이할 수 있다. 이후, EV(10)의 충전 장치(100)가 충전을 재시작하고자 하는 경우, EV(10) 및 EVSE(20)는 다시 B2 상태를 거쳐 C2를 진행할 수 있다. Referring to FIG. 9 , when the
한편, EV(10)가 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신하는 도중에 EVSE(20)가 전력 공급을 중단하는 경우, 예를 들어 EVSE(20) 측의 충전 케이블의 연결이 해제된 경우(C1), EV(10)는 충전 전력의 수신을 중단하며(B1), EV(10)의 충전 장치(100) 및 EVSE(20)는 슬립 모드로 천이할 수 있다. 이후, EVSE(20)는 주기적으로 CP 신호의 전송을 시도할 수 있다. 이때, EVSE(20)와 EV(10)가 다시 연결되는 경우, EV(10)는 EVSE(20)로부터 주기적으로 전송되는 CP 신호를 수신할 수 있으며, 수신한 CP 신호에 의하여 인에이블되어 전력을 충전하기 위한 준비 상태(B2)가 될 수 있다. On the other hand, when the
도 10 내지 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이하는 상태도를 나타낸다. EV(10) 내의 충전 장치(100)와 EVSE(20) 간에 PLC가 수행되는 경우를 예시하며, 도 11은 EVSE의 상태도이고, 도 12는 EV의 상태도를 나타낸다. 10 to 12 show state diagrams for transitioning from a sleep mode to an operating mode according to another embodiment of the present invention. A case in which PLC is performed between the charging
도 10 내지 12를 참조하면, EVSE(20)와 EV(10) 간에 충전 케이블이 플러그인된 경우(B), EVSE(20)는 진폭이 9V인 CP 신호를 출력한다. 이때, EVSE(20) 및 EV(10)의 충전 장치(100)는 여전히 슬립 모드로 동작할 수 있다. 한편, EVSE(20)가 BSC 메시지를 송신하고(EVSE sends BSC message), EV(10)가 응답한 경우(EV sends BSC answer), EVSE(20)와 EV(10)가 연결 설정된다(B+BSC). 이때, EVSE(20) 및 EV(10)의 충전 장치(100)는 슬립 모드에서 벗어나 동작 모드로 동작하고 있으나, 충전 장치(100) 내의 PLC부는 여전히 슬립 모드일 수 있다. 이후, EVSE(20)가 ready 메시지를 송신한 경우, EV(10)도 CP 신호를 수신할 수 있도록 스위치 S2를 닫아 준비 상태(C+BSC)가 될 수 있다. 이에 따라, PLC부도 슬립 모드에서 벗어나 동작 모드로 동작하며, EV(10)는 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신할 수 있다. 10 to 12, when a charging cable is plugged in between the EVSE 20 and the EV 10 (B), the
이를 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, EVSE에 의하여 생성되어 CP 포트를 통해 전송되는 신호를 인에이블 신호로 변환하며, 변환한 인에이블 신호를 이용하여 EV(10)의 충전 장치(100)의 제어부 또는 PLC부를 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이시키고자 한다. To this end, according to an embodiment of the present invention, the signal generated by the EVSE and transmitted through the CP port is converted into an enable signal, and the
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다. 13 is a block diagram of an electric vehicle charging device according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 전기 자동차(10)의 충전 장치(100)는 CP(control Pilot) 포트(110), PD(Proximity Detection) 포트(120), PE(Protective Earth) 포트(130), 제어부(140), 인에이블 신호 생성부(150), 그리고 전원 입력 포트(160, 170)를 포함한다.Referring to FIG. 13 , the charging
여기서, CP 포트(110)는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블을 통하여 전달되는 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 포트이다.Here, the
PD 포트(120)는 충전 케이블의 커넥터의 근접 여부를 감지하는 포트이다. The
PE 포트(130)는 EVSE(20)의 접지와 연결되는 포트이다. The
인에이블 신호 생성부(150)는 CP 신호를 이용하여 제어부(140)를 인에이블하기 위한 인에이블 신호를 생성한다.The enable
제어부(140)는 인에이블 신호에 의하여 인에이블되어 배터리(300)의 충전을 제어한다. 이를 위하여, 제어부(140)는 CP 포트(110)를 통하여 수신되는 파일럿 기능을 처리하는 PF 로직(142) 및 PD 포트(120)를 통하여 수신되는 신호를 이용하여 EVSE(20)의 커넥터의 주입 여부를 검출하는 PD 로직(144)을 포함할 수 있다.The
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 인에이블 신호 생성부에 포함되는 회로도이다.14 is a circuit diagram included in an enable signal generator according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 인에이블 신호 생성부(150)는 EVSE(20)의 충전 케이블(50)을 통해 전달되는 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 제1 소자(152), CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 제2 소자(154), 그리고 제1 소자(152)의 출력 신호와 제2 소자(154)의 출력 신호를 병합하는 제3 소자(156)를 포함할 수 있다. 제3 소자(156)에 의하여 병합된 출력 신호는 제어부(140)를 인에이블하는 인에이블 신호(Enable)일 수 있다.Referring to FIG. 14 , the enable
여기서, CP 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호일 수 있으며, 제1 구간은 PWM 신호의 정 구간이고, 제2 구간은 PWM 신호의 부 구간일 수 있다. Here, the CP signal may be a PWM (Pulse Width Modulation) signal, the first period may be a positive period of the PWM signal, and the second period may be a negative period of the PWM signal.
이때, 제1 소자(152) 및 제2 소자(154)는 각각 게이트 소자일 수 있다. 제1 소자(152) 및 제2 소자(154)는 각각, 예를 들어 옵토 커플러(opto-coupler)를 포함할 수 있다. 옵토 커플러는 포토 커플러(photo coupler)와 혼용될 수 있다. 옵토 커플러는 발광 다이오드(D)와 포토 트랜지스터(T)를 포함하며, 발광 다이오드(D)에 전류가 인가되면 발광 다이오드(D)는 광을 방출한다. 포토 트랜지스터(T)는 발광 다이오드(D)가 방출하는 광을 수광하여 전도 상태가 될 수 있다. 이러한 원리를 이용하여, 제1 소자(152) 및 제2 소자(154)에 CP 신호가 인가될 경우, 제1 소자(152)는 PWM 신호의 정 구간에서 동작하고, 제2 소자(154)는 PWM 신호의 부 구간에서 동작하며, 부 구간의 신호를 반전시킬 수 있다. 그리고, 제3 소자(156)는 제1 소자(152)의 출력 신호와 제2 소자(154)의 출력 신호를 병합할 수 있다. 이와 같이, 제3 소자(156)에 의하여 병합된 신호는 일정한 전압을 가지는 DC 신호일 수 있으며, 이는 제어부(140)를 슬립 모드에서 동작 모드로 천이하기 위한 인에이블 신호로 작용할 수 있다. In this case, each of the
도 15는 50% 듀티 PWM의 CP 신호가 제1 옵토 커플러 및 제2 옵토 커플러에 의하여 변환되는 예를 나타내고, 도 16은 도 12의 CP 신호로부터 생성되는 인에이블 신호를 나타낸다. 그리고, 도 17는 3% 듀티 PWM의 CP 신호가 제1 옵토 커플러 및 제2 옵토 커플러에 의하여 변환되는 예를 나타내고, 도 18은 도 17의 CP 신호로부터 생성되는 인에이블 신호를 나타낸다. 도 15 내지 18를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 인에이블 신호 생성부에 의하여 일정한 전압을 가지는 DC 신호가 생성됨을 알 수 있다. 특히, CP 신호는 파일럿 기능에 따라서 진폭 및 듀티 사이클이 달라지지만, 본 발명의 한 실시예에 따른 인에이블 신호 생성부를 이용하여 CP 신호를 일정한 전압을 가지는 DC 신호로 변환하면, 제어부(140)를 인에이블시키기 용이하다. FIG. 15 shows an example in which a CP signal of 50% duty PWM is converted by a first optocoupler and a second optocoupler, and FIG. 16 shows an enable signal generated from the CP signal of FIG. 12 . 17 shows an example in which the CP signal of 3% duty PWM is converted by the first optocoupler and the second optocoupler, and FIG. 18 shows an enable signal generated from the CP signal of FIG. 17 . Referring to FIGS. 15 to 18 , it can be seen that a DC signal having a constant voltage is generated by the enable signal generator according to an embodiment of the present invention. In particular, the CP signal varies in amplitude and duty cycle depending on the pilot function, but when the CP signal is converted into a DC signal having a constant voltage using the enable signal generator according to an embodiment of the present invention, the
다시 도 13을 참조하면, 인에이블 신호 생성부(160)에 의하여 생성된 인에이블 신호는 제어부(140)로 입력되며, 인에이블 신호를 입력 받은 제어부(140)는 슬립 모드로부터 벗어나 배터리의 충전을 제어한다. 즉, 제어부(140)의 PF 로직(142)은 CP 포트(110)를 통해 입력되는 CP 신호를 이용하여 파일럿 기능을 처리하며, 제어부(140)의 PD 로직(144)은 PD 포트(130)로부터 전달되는 신호를 이용하여 충전 케이블의 커넥터가 주입되었는지를 검출할 수 있다. 그리고, 제어부(140)는 전원 입력 포트(160, 170)와 연결되는 스위치(SW)를 제어하여 배터리(300)가 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신할 수 있도록 한다. Referring back to FIG. 13 , the enable signal generated by the
여기서, 배터리(300)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)을 포함하는 것을 의미할 수 있다. 이때, 배터리 관리 시스템은 ECU(200)과 연결되어 충전 장치(100)로부터 전달되는 전원을 배터리(300)에 연결하고, 충전을 컨트롤할 수 있다. 또는, 배터리 관리 시스템은 배터리(300)의 충전 개시 여부를 판단하거나, ECU(200)에게 배터리(300)의 소모량을 전송할 수도 있다. Here, the
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다. 도 13 내지 18과 동일한 내용은 중복되는 설명을 생략한다. 19 is a block diagram of an electric vehicle charging device according to another embodiment of the present invention. 13 to 18, redundant descriptions are omitted.
도 19를 참조하면, 전기 자동차(10)의 충전 장치(100)는 CP(control Pilot) 포트(110), PD(Proximity Detection) 포트(120), 그라운드(ground) 연결 포트(130), 제어부(140), 인에이블 신호 생성부(150), 그리고 전원 입력 포트(160, 170)를 포함한다.Referring to FIG. 19 , the charging
여기서, 인에이블 신호 생성부(150)는 제어부(140)의 PD 로직(144)을 웨이크업하기 위한 인에이블 신호를 생성한다. 여기서, 인에이블 신호 생성부(150)의 회로도 및 인에이블 신호 생성부(150)가 생성한 인에이블 신호에 관한 설명을 위하여 도 14 내지 18이 동일하게 적용될 수 있다. 제어부(140)의 PD 로직(144)은 인에이블 신호 생성부(150)에 의하여 생성된 인에이블 신호를 수신하면 웨이크업하며, PD 포트(120)를 통하여 전달되는 신호를 이용하여 충전 케이블의 커넥터가 주입되었는지를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(140)는 대기 전력을 수신할 수 있다. 대기 전력은 제어부(140)의 PD 로직(144)이 동작하기 위한 최소 전원 또는 제어부가 구동하기 위한 전원일 수 있다. Here, the enable
PD 로직(144)이 커넥터의 주입을 검출하면, 제어부(140)는 슬립 모드로부터 벗어나 배터리의 충전을 제어한다. 즉, 제어부(140)의 PF 로직(142)은 CP 포트(110)를 통해 입력되는 CP 신호를 이용하여 파일럿 기능을 처리하며, 전원 입력 포트(160, 170)와 연결되는 스위치(SW)를 제어하여 배터리(300)가 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신할 수 있도록 한다.When the
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다. 도 13 내지 19와 동일한 내용은 중복되는 설명을 생략한다. 20 is a block diagram of an electric vehicle charging device according to another embodiment of the present invention. Redundant descriptions of the same contents as those of FIGS. 13 to 19 are omitted.
도 20을 참조하면, 전기 자동차(10)의 충전 장치(100)는 CP(control Pilot) 포트(110), PD(Proximity Detection) 포트(120), 그라운드(ground) 연결 포트(130), 제어부(140), 인에이블 신호 생성부(150), 그리고 전원 입력 포트(160, 170)를 포함한다.Referring to FIG. 20 , the charging
여기서, 인에이블 신호 생성부(150)가 출력한 인에이블 신호는 ECU(200)로 입력되며, ECU(200)는 제어부(140)에 인에이블 전원을 전달할 수 있다. 이때, ECU(200)는 배터리(300) 또는 배터리 관리 시스템(미도시)으로부터 배터리 충전 필요 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 제어부(140)에 인에이블 전원을 전달할 수 있다. 여기서, 인에이블 신호 생성부(150)의 회로도 및 인에이블 신호 생성부(150)가 생성한 인에이블 신호에 관한 설명을 위하여 도 14 내지 18이 동일하게 적용될 수 있다. 이에 따라, 제어부(140)는 슬립 모드로부터 벗어나 배터리(300)의 충전을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(140)의 PF 로직(142)은 CP 포트(110)를 통해 입력되는 CP 신호를 이용하여 파일럿 기능을 처리하며, 제어부(140)의 PD 로직(144)은 PD 포트(130)로부터 전달되는 신호를 이용하여 충전 케이블의 커넥터가 주입되었는지를 검출할 수 있다. 그리고, 제어부(140)는 전원 입력 포트(160, 170)와 연결되는 스위치(SW)를 제어하여 배터리(300)가 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신할 수 있도록 한다.Here, the enable signal output from the
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, CP 신호를 이용하여 생성한 인에이블 신호를 이용하여 PLC부를 포함하는 충전 장치의 프로세스를 간략화할 수 있다. 여기서, PLC부는 도 8B에서 예시하는 바와 같이, PLC 칩을 포함할 수 있다. PLC 부는 도 13, 도 19 및 도 20 중 적어도 하나의 충전 장치(100) 내에 포함될 수 있으며, 제어부(140) 내에 포함되거나, 제어부(140)와 연결되도록 설정될 수 있다. 이때, 인에이블 신호 생성부(150)는 CP 포트(110)로부터 분기된 라인에 연결되어 CP 신호를 수신하며, 인에이블 신호 생성부(150)에 의하여 생성된 인에이블 신호는 ECU(200)를 통하여 PLC부의 PLC 연결 설정을 제어할 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, a process of a charging device including a PLC unit may be simplified using an enable signal generated using a CP signal. Here, the PLC unit may include a PLC chip as illustrated in FIG. 8B. The PLC unit may be included in the
도 21은 PLC부를 포함하는 충전 장치의 PLC 연결 설정 방법을 나타내는 순서도이며, 도 22는 도 21의 과정 중 밸리데이션(validation) 과정을 구체적으로 나타내는 순서도이다. 21 is a flowchart illustrating a PLC connection setting method of a charging device including a PLC unit, and FIG. 22 is a flowchart specifically illustrating a validation process among the processes of FIG. 21 .
도 21을 참조하면, EV(10)의 충전 장치(100)와 EVSE(20)가 충전 케이블에 의하여 연결되면, EV(10)의 충전 장치(100)가 EVSE(20)로부터 CP 신호를 수신한다. 이에 따라, EV(10)의 충전 장치(100)는 PLC부를 설정(configuration of the PLC module)하고(S210), EVSE(20) 내의 PLC부를 발견(discovery of the PLC module)한다(S212). EVSE(20)가 PLC부를 포함하지 않는 경우(Non PLC EVSE, S214), PLC 연계는 실패(association fail)한다(S216). Referring to FIG. 21 , when the
EVSE(20)가 PLC부를 포함하는 경우(EVSE with PLC, S218), EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션(validation of the Association) 과정을 수행한다(S220). 밸리데이션 과정은 충전 케이블의 커넥터의 각 컨택트가 차량의 주입구의 각 포트에 맞게 연결되었는지를 확인하는 과정이다. When the
도 22를 참조하면, 밸리데이션 과정을 수행하기 위하여, EV(10)의 충전 장치(100)는 SLAC 과정을 수행하여야 한다(S310). SLAC는 홈플러그 그린파이 스테이션(HomePlug GreenPHY stations) 간의 신호 강도를 측정하기 위한 프로트콜이다. Referring to FIG. 22, in order to perform the validation process, the charging
EV(10)의 충전 장치(100)가 소정 강도의 신호를 수신한 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션이 수행된 것으로 판단하고(EVSE_FOUND, S312), 논리 네트워크 설정(set-up logical network)을 수행하여(S314), 링크가 연결된다(S316). 이에 반해, EV(10)의 충전 장치(100)가 신호를 수신하지 못한 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션이 수행되지 못한 것으로 판단하며(EVSE_NOT FOUND, S318), 링크가 연결되지 않는다(No link, S320). When the
한편, EV(10)의 충전 장치(100)가 신호를 수신하였는지에 대한 판단이 애매한 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 EVSE(20)가 잠재적으로 발견된 것으로 판단하고(EVSE_ POTENTIALLY_FOUND, S322), CP 신호를 이용하여 밸리데이션을 수행할 수 있다(Validation by Control Pilot, S324). CP 신호가 성공적으로 수신되는 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션이 수행된 것으로 판단하고(S326), 논리 네트워크 설정을 수행하여(S314), 링크가 연결된다(S316). 이에 반해, CP 신호를 수신하지 못한 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션이 수행되지 못한 것으로 판단하며(S328), 링크가 연결되지 않는다(S320). Meanwhile, if it is ambiguous to determine whether the charging
다시 도 21을 참조하면, 링크가 연결된 후, 상위 계층에서의 연계 과정(association process)를 시작하며(S222), 연계가 성공한다(Association success, S224). Referring back to FIG. 21 , after the link is connected, an association process in an upper layer starts (S222), and the association succeeds (S224).
다만, 연계 성공 후 EVSE(20) 측의 전력 플러그가 빠지는 경우, EV(10)의 충전 장치(100) 측의 커넥터가 연결되어 있더라도 EV(10)의 충전 장치(100)는 슬립 모드로 들어갈 수 있다. 이후, EVSE(20) 측의 전력플러그가 다시 연결되는 경우, EV(10)의 충전 장치(100)와 EVSE(20)는 도 21 내지 22의 과정을 전체적으로 다시 수행하여야 한다. However, if the power plug of the
그러나, 본 발명의 실시예와 같이 EV(10)의 충전 장치(100)가 CP 신호로부터 인에이블 신호를 생성하면, 밸리데이션 과정을 생략할 수 있다. 즉, 연계 성공 후 EVSE(20) 측의 전력 플러그가 빠지는 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 PD 포트를 통하여 신호를 수신하면서도 슬립 모드로 들어가게 된다(S2100). 이때, EVSE(20) 측의 플러그가 다시 연결되는 경우, EV(10)는 EVSE(20)로부터 전송되는 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성할 수 있으며, ECU(200)가 인에이블 신호를 수신하면(S2110), ECU(200)는 충전 장치(100)를 깨울 수 있다. However, if the
이에 따라, EV(10)의 충전 장치(100)와 충전 케이블 간의 연결은 계속하여 유지되고 있고, 충전 케이블의 커넥터의 각 컨택트가 차량의 주입구의 각 포트에 맞게 여전히 연결되어 있으므로, 본 발명의 실시예에 따른 충전 장치(100)는 도 21 내지 22의 과정을 전체적으로 다시 시작할 필요가 없으며, 도 22의 S324, 즉 CP 신호를 이용한 밸리데이션 또는 도 22의 S314, 즉 논리 네트워크 설정을 수행하는 과정부터 재개할 수 있다. Accordingly, since the connection between the charging
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하면, EVSE 측의 충전 케이블이 해제되었다 다시 연결되는 경우에도, PD 로직의 상태만 변하지 않았다면, 밸리데이션 절차를 다시 거칠 필요가 없다. 이에 따라, EV(10)와 EVSE(20) 간의 신속한 연결이 가능하다. As such, if an enable signal is generated using a CP signal according to an embodiment of the present invention, even if the charging cable on the EVSE side is disconnected and reconnected, if only the state of the PD logic has not changed, it is necessary to go through the validation procedure again. there is no Accordingly, rapid connection between the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be done.
10: 전기 자동차
20: 전기 자동차 충전 설비
50: 충전 케이블
100: 충전 장치10: electric car
20: electric vehicle charging facility
50: charging cable
100: charging device
Claims (12)
EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블을 통하여 전달되는 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 CP(control Pilot) 포트,
상기 충전 케이블의 커넥터의 근접 여부를 감지하는 PD(Proximity Detection) 포트,
상기 EVSE의 접지와 연결되는 보호 접지(Protective Earth, PE) 포트,
상기 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 인에이블 신호 생성부, 그리고
상기 CP 포트, 상기 PD 포트 및 상기 PE 포트와 연결되며, 상기 PD포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 상기 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하고, 상기 인에이블 신호에 의하여 인에이블되어 배터리의 충전을 제어하는 제어부
를 포함하며,
상기 인에이블 신호 생성부는
상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 제1 소자,
상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 제2 소자, 그리고
상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하는 제3 소자를 포함하고,
상기 제3 소자에 의하여 병합된 신호는 상기 인에이블 신호인 충전 장치. In the electric vehicle charging device,
A control pilot (CP) port that receives a control pilot (CP) signal transmitted through a charging cable connected to EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment);
A PD (Proximity Detection) port for detecting proximity of the connector of the charging cable;
A protective earth (PE) port connected to the ground of the EVSE;
An enable signal generator for generating an enable signal using the CP signal, and
It is connected to the CP port, the PD port, and the PE port, and detects whether or not injection of the connector of the charging cable is performed using a signal transmitted from the PD port, and is enabled by the enable signal to enable the battery. A controller that controls the charging of
Including,
The enable signal generating unit
A first element operating in a first section of the CP signal;
A second element operating in a second period of the CP signal, and
And a third element for merging the output signal of the first element and the output signal of the second element,
The signal merged by the third element is the enable signal.
상기 CP 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이며,
상기 제1 구간은 상기 CP 신호의 정구간이고, 상기 제2 구간은 상기 CP 신호의 부구간인 충전 장치. According to claim 1,
The CP signal is a PWM (Pulse Width Modulation) signal,
The first period is a positive period of the CP signal, and the second period is a sub-period of the CP signal.
상기 제1 소자 및 상기 제2 소자는 각각 게이트 소자를 포함하는 충전 장치.According to claim 2,
Wherein the first element and the second element each include a gate element.
상기 게이트 소자는 옵토 커플러(opto-coupler)를 포함하는 충전 장치. According to claim 3,
The charging device of claim 1, wherein the gate device includes an opto-coupler.
상기 제어부는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작하며, 상기 제어부가 슬립 모드인 상태에서 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 상기 제어부는 상기 EVSE로부터 충전 전력을 수신하는 충전 장치. According to claim 1,
The controller operates in an operating mode or a sleep mode, and when the controller receives the enable signal in a sleep mode, the controller receives charging power from the EVSE.
PLC(Power Line Communication) 부를 더 포함하고, 상기 PLC부는 상기 CP 포트와 상기 PE 포트를 이용하여 상기 EVSE와 통신하며,
상기 제어부가 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 상기 제어부는 상기 PLC부가 상기 EVSE와 통신하도록 제어하는 충전 장치.According to claim 1,
Further comprising a PLC (Power Line Communication) unit, the PLC unit communicates with the EVSE using the CP port and the PE port,
When the controller receives the enable signal, the controller controls the PLC to communicate with the EVSE.
PD(Proximity Detection) 포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하는 단계,
CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 CP 포트로부터 전달되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 단계,
상기 인에이블 신호를 이용하여 상기 제어부를 인에이블하는 단계, 그리고
상기 EVSE로부터 충전 전력을 수신하는 단계
를 포함하고,
상기 인에이블 신호를 생성하는 단계는,
제1 소자가 상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 단계,
제2 소자가 상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 단계, 그리고
제3 소자가 상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하여 상기 인에이블 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 충전 방법. A charging method of a charging device for an electric vehicle including a controller for controlling charging of a battery,
Detecting whether a connector of a charging cable connected to EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) is injected using a signal transmitted from a PD (Proximity Detection) port;
Generating an enable signal using a PWM (Pulse Width Modulation) signal transmitted from a CP port receiving a CP (Control Pilot) signal;
enabling the control unit using the enable signal; and
Receiving charging power from the EVSE
including,
Generating the enable signal,
Operating a first element in a first section of the CP signal;
operating a second element in a second section of the CP signal; and
Generating, by a third device, the enable signal by merging the output signal of the first device and the output signal of the second device.
A charging method comprising a.
상기 제1 구간은 상기 CP 신호의 정구간이고, 상기 제2 구간은 상기 CP 신호의 부구간이며,
상기 제3 소자에 의하여 병합된 신호는 소정의 값을 가지는 DC 신호인 충전 방법. According to claim 7,
The first period is a regular period of the CP signal, the second period is a sub-period of the CP signal,
The signal merged by the third element is a DC signal having a predetermined value.
상기 제어부는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작하며,
상기 제어부가 슬립 모드로 동작 시 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 인에이블되는 충전 방법. According to claim 7,
The control unit operates in an operating mode or a sleep mode,
The charging method is enabled when the control unit receives the enable signal when operating in a sleep mode.
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