KR102624284B1 - 서로 다른 규격의 복수의 소켓을 포함하는 전기차 충전단자 - Google Patents

서로 다른 규격의 복수의 소켓을 포함하는 전기차 충전단자 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전기차 충전 단자는 제1소켓, 제1소켓의 상하 또는 좌우에 배치되고, 제1소켓과 상이한 규격의 제2소켓, 제1소켓 및 제2소켓을 외부로부터 차단하며 개폐가 가능한 외부 커버, 및 외부 커버와 제1소켓 또는 제2소켓 사이에 배치되며, 상하 또는 좌우로 움직임이 가능하여 제1소켓 또는 제2소켓 중 어느 하나의 소켓만이 노출되고 다른 하나의 소켓은 차단되도록 형성된 슬라이딩 도어를 포함하고, 슬라이딩 도어는 상하 또는 좌우 움직임을 통해 제1소켓 또는 제2소켓 중 노출될 소켓을 선택 가능하도록 형성하여, 서로 다른 규격의 충전기를 모두 사용할 수 있도록 하며 충전 시에 사용되지 않는 소켓은 차단함으로써 안전성을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

서로 다른 규격의 복수의 소켓을 포함하는 전기차 충전 단자{ELECTRIC VEHICLE CHARGING TERMINAL INCLUDING MULTIPLE SOCKETS OF DIFFERENT STANDARDS}
본 발명은 전기차 배터리를 충전함에 있어서 서로 다른 규격의 충전기를 모두 사용할 수 있도록 복수의 충전 소켓을 포함하고 그중 하나의 소켓을 선택하여 충전하는 전기차 충전 단자에 관한 것이다.
전기차는 자동차의 구동 에너지를 기존의 내연기관 자동차와 같이 화석 연료의 연소에 의한 것이 아닌 전기 에너지로부터 얻는 자동차로, 배기가스가 전혀 없으며 소음이 매우 적고, 기존의 내연기관 자동차에 비해 저렴한 유지비와 이산화탄소 저감 효과에 따른 환경 문제의 개선 등 많은 장점이 있다.
이러한 전기차의 운행을 위해서는 모터 구동을 위한 배터리의 충전이 필수이며, 하나 이상의 충전기를 구비한 충전소가 공동주택, 대형마트, 공공기관의 주차장은 물론 고속도로 휴게소 등 다양한 장소에 마련되고 있다. 전기차 배터리는 외부로 노출된 충전 단자에 충전기의 플러그가 연결되면, 충전기로부터 교류전원 또는 직류전원을 공급받아 충전이 이루어진다. 전기차의 충전 단자 및 충전기 플러그는 동일한 규격이어야 전기적인 접속이 가능하며 배터리의 충전이 이루어질 수 있다. 충전기 플러그 및 충전 단자는 규격의 종류에 따라 직류전원을 공급받을 수 있는 포트나 핀 또는 커넥터, 교류전원을 공급받을 수 있는 포트나 핀 또는 커넥터, 또는 직류전원과 교류전원을 모두 공급받을 수 있는 포트나 핀 또는 커넥터를 구비한다.
예를 들어, 도 1a를 참조하면 국내 및 북미 지역에서 많이 사용되는 CCS(Combined Charging System) type 1 규격이 적용된 소켓(11)의 경우, 상부의 완속 충전용 5핀 (또는 커넥터)과 하부의 급속 충전용 2핀(또는 커넥터)을 포함한 combo type으로 구성된다. 상부의 5핀 중 위 2개는 교류전원 공급용 핀 또는 커넥터이고, 아래 2개는 접지선을 포함한 통신용 핀 또는 커넥터이다. 하부의 2핀은 직류전원 공급을 위한 핀 또는 커넥터이다.
또한, 도 1b를 참조하면 북미 지역을 포함한 여러 국가에서 사용되는 NACS(North American Charging Standard) type 규격이 적용된 소켓(13)의 경우, 총 5개의 핀 또는 커넥터로 구성되고, 상부의 2핀은 직류전원 또는 교류전원을 선택적으로 공급하기 위한 핀 또는 커넥터이고, 하부의 3핀은 통신용 핀 또는 커넥터이다.
상기 언급한 CCS type 1 및 NACS 규격 이외에도 유럽을 중심으로 사용되는 CCS type 2나, 일본을 중심으로 사용되는 차데모 등 다양한 규격이 존재한다. 전기차 생산 브랜드에 따라 충전 규격이 나뉘기도 하며, 이러한 여러 규격의 존재로 인해 한 국가 내에서도 서로 다른 규격의 충전기가 설치되고 있는 실정이다. 일부 브랜드에서 타 규격의 충전기를 사용할 수 있도록 충전기 어댑터를 별도로 제공하는 경우도 있으나, 크기가 커서 휴대하기가 불편하고, 충전 플러그로의 연결이 부드럽지 않아 여성 사용자들이 불편함을 호소할 뿐만 아니라, 허용 전압 및 출력을 초과하여 사용하는 경우 차량의 고장, 화재나 폭발의 위험성도 존재한다.
한편, 어느 한 방식으로의 세계적인 표준을 정하는 것에 대해 많은 논의가 있지만 각 브랜드의 시장 점유 상황, 각 국가 내에 이미 설치된 충전기 인프라 등의 차이로 인해 합치가 이루어지기 어려운 실정이다. 이러한 상황에서, 어댑터와 같은 불안전하고 불편한 별도의 구성 없이 전기차 자체에서 다양한 규격의 충전기에 대응하여 충전이 가능하도록 하는 방안 마련이 시급하다.
본 발명의 실시예는 서로 다른 규격의 충전 소켓을 포함하는 전기차의 충전 단자에 있어서, 미닫이가 가능한 슬라이딩 도어를 통해 서로 다른 충전 소켓 중 충전기의 규격에 맞는 어느 하나의 소켓만을 노출시켜 충전기의 플러그를 연결할 수 있게 하는 충전 단자를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차의 충전 단자에 있어서, 제1소켓; 상기 제1소켓의 상하 또는 좌우에 배치되고, 상기 제1소켓과 상이한 규격의 제2소켓; 상기 제1소켓 및 상기 제2소켓을 외부로부터 차단하며 개폐가 가능한 외부 커버; 및 상기 외부 커버와 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 사이에 배치되며, 상하 또는 좌우로 움직임이 가능하여 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 중 어느 하나의 소켓만이 노출되고 다른 하나의 소켓은 차단되도록 형성된 슬라이딩 도어;를 포함하고, 상기 슬라이딩 도어는 상하 또는 좌우 움직임을 통해 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 중 노출될 소켓을 선택 가능하도록 형성할 수 있다.
상기 실시예에서 상기 슬라이딩 도어의 움직임을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부를 통한 사용자의 설정에 따라 상기 슬라이딩 도어가 작동되어 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 중 어느 하나의 소켓을 노출시킬 수 있다.
상기 실시예에서 상기 슬라이딩 도어의 움직임에 의해 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 중 어느 소켓이 노출되었는지에 대한 노출소켓 정보를 생성하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 실시예에서 상기 충전 단자는 상기 노출소켓 정보로부터 미리 설정된 값으로 최대 충전전압을 설정할 수 있다.
상기 실시예에서 상기 노출소켓 정보가 CCS(Combined Charging System)인 경우 상기 미리 설정된 값은 800V이고, 상기 노출소켓 정보가 NACS(North American Charging Standard)인 경우 상기 미리 설정된 값은 500V일 수 있다.
상기 실시예에서 상기 슬라이딩 도어는 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓에 포함된 복수의 핀 또는 커넥터의 일부를 차단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차의 충전 단자는 서로 다른 규격의 복수의 소켓을 포함하고, 충전을 하려는 충전기의 규격에 맞는 어느 하나의 소켓을 노출시키도록 슬라이딩 도어를 작동시켜 충전을 가능하게 하여 서로 다른 규격의 충전기를 사용할 수 있도록 사용의 편의성을 제공하고, 동시에 다른 종류의 소켓은 차단함으로써 안전성을 높일 수 있도록 한다.
도 1은 서로 다른 규격의 전기차 충전 단자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도6은 본 발명의 실시예들에 따른 충전 단자에 포함된 슬라이딩 도어를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2 내지 도6은 본 발명의 실시예들에 따른 충전 단자에 포함된 슬라이딩 도어(15)를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 충전 단자는 제1소켓(11), 제2소켓(13) 및 슬라이딩 도어(15)와 이들 모두를 덮어서 외부와 차단하는 외부 커버(미도시)를 포함한다. 외부 커버를 열면 슬라이딩 도어(15)와 슬라이딩 도어에 의해 가려지지 않은 제1소켓(11) 또는 제2소켓(13) 중 어느 하나의 소켓이 드러난다. 슬라이딩 도어(15)는 외부 커버와 소켓들 사이에 배치된다. 슬라이딩 도어(15)는 미닫이 문과 같은 형상으로 형성되며, 상하 또는 좌우 방향으로 움직일 수 있도록 형성된다. 사용자는 슬라이딩 도어(15)를 상하 또는 좌우 방향으로 움직여서 제1소켓(11) 또는 제2소켓(13) 중 어느 하나만의 소켓이 노출되도록 선택할 수 있다. 제1소켓(11) 또는 제2소켓(13) 중 어느 하나의 소켓이 노출되면, 다른 하나의 소켓은 슬라이딩 도어(15)에 의해 자동으로 차단된다. 따라서, 사용자는 충전기의 규격에 맞는 소켓이 열리도록 즉 노출되도록 슬라이딩 도어(15)를 움직여서 충전을 진행할 수 있고, 동시에 충전기의 규격에 맞지 않는 소켓은 안전을 위해 차단할 수 있다. 슬라이딩 도어(15)에 물리적인 스위치 또는 스위칭 회로를 적용하여, 노출되는 소켓의 단자는 배터리와 연결시키고 차단되는 소켓의 단자는 배터리와의 연결을 해제할 수 있도록 구성할 수도 있다.
제1소켓(11) 또는 제2소켓(13) 중 어느 하나의 소켓은 제1소켓(11) 및 제2소켓(13)은 서로 다른 규격이 적용된다. 도 2 내지 도 6에서 제1소켓(11)은 CCS type 1으로 제2소켓(13)은 NACS type으로 예시하였으나 이에 한정되지 않고 CCS type 2, 차데모(CHAdeMO) 또는 GB/T 등 다양한 규격이 적용될 수도 있다. 제1소켓(11) 및 제2소켓(13)의 배치 형상은 차량에서 충전 단자의 노출 부위, 디자인 또는 충전의 편의성이나 안전성을 고려하여 다양하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1소켓(11) 및 제2소켓(13)은 수평으로 나란히 배치되거나 수직 방향으로 정렬될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 충전 단자는 슬라이딩 도어의 움직임을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 외부 커버를 열고 슬라이딩 도어를 수동으로 움직일 수도 있지만, 차량의 인포테인먼트 시스템이나 물리적인 선택 스위치 등의 인터페이스를 포함하는 제어부를 통해 슬라이딩 도어를 자동으로 움직일 수 있도록 형성할 수도 있다. 즉, 제어부를 통해 노출시킬 즉 충전 플러그를 연결할 소켓을 선택하면, 모터 구동 등에 의해 슬라이딩 도어가 자동으로 움직여서 해당 소켓을 노출시키도록 작동될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 충전 단자는 슬라이딩 도어의 움직임에 의해 제1소켓 또는 제2소켓 중 어느 소켓이 노출되었는지에 대한 노출소켓 정보를 생성하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 사용자가 수동으로 슬라이딩 도어를 움직여서 어느 하나의 소켓을 노출시키는 경우, 노출되는 해당 소켓 정보 즉 노출소켓 정보를 제어부가 생성하게 된다.
충전 단자는 노출소켓 정보를 통해 허용 가능한 최대 충전전압을 설정할 수 있다. 최대 충전전압을 초과하는 전압이 충전기로부터 인가되는 경우 충전 단자는 전류 흐름을 차단함으로써 배터리나 충전 회로를 보호할 수 있게 된다. 이는 규격별로 제조사 등에서 권장하거나 강제하는 최대 전압이 상이하며, 실제 최대 전압을 초과하는 전압이 인가되는 경우 차량이 작동 불능 상태가 되는 등의 문제가 많이 발생하고 있기 때문이다. 예를 들어, NACS 규격의 경우, 300V 이하의 전원 하에서 충전을 권하는 제조사도 있고, 이를 초과하는 충전기에 연결하는 경우 차량이 고장나는 일이 많이 발생되고 있다.
어댑터를 이용하여 상이한 규격의 충전기를 사용하는 경우, 화재와 같은 더 큰 문제를 방지하기 위해서도 최대 충전전압 설정이 필요하다. 실제 최대 500V까지 허용되는 NACS 규격의 충전단자에 CCS type1의 충전기로 충전을 하기 위해 어댑터(CCS1 to NACS)를 사용하는 경우가 많으며, 급속 CCS type1 충전기의 경우 800V 이상의 고압 전원이 인가되기도 하기 때문에, 제조사의 지침을 고려하지 않은 경우 차량 고장이나 어댑터 과열로 인한 화재가 발생할 수도 있다. 따라서, 충전 단자의 노출소켓 정보를 이용하여 최대 충전전압을 설정하고 전원 차단 여부를 결정하는 것으로부터 상기한 많은 문제들을 해결할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 충전 단자는 노출소켓 정보로부터 미리 설정된 값으로 최대 충전전압을 설정할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 값은 노출소켓 정보가 CCS type1인 경우 800V일 수 있고, NACS인 경우 500V일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 제1소켓 및 제2소켓은 다양하게 배치될 수 있으며, 이에 따라 슬라이딩 도어의 형상 또한 다양하게 형성될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 슬라이딩 도어(15)를 우측으로 움직여서 제1소켓(11)이 노출되고 동시에 제2소켓(13)은 가려져서 차단되도록 설정될 수 있다. 또한, 도 2b에서와 같이, 제2소켓의 규격에 맞는 충전기를 사용하려는 경우, 슬라이딩 도어(15)를 좌측으로 밀어서 제2소켓(13)을 노출시켜 충전을 진행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1소켓(11) 및 제2소켓(13)이 상하로 배치된 형태로서, 슬라이딩 도어(15)를 상하 방향으로 밀거나 끌어서 움직임으로써 충전기에 맞는 규격의 소켓을 선택할 수 있다. 제1소켓(11)이 하부에 배치되도록 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 제1소켓이 제2소켓의 상부에 배치되도록 충전 단자가 형성될 수도 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 슬라이딩 도어(15)가 제1소켓(11) 또는 제2소켓(13)에 포함된 복수의 핀 또는 커넥터의 일부를 차단하도록 설정된 형태의 예들을 도시한 도면이다. 다양한 규격의 소켓들의 크기나 핀 또는 커넥터의 배열, 디자인 요소 등을 고려하여, 슬라이딩 도어의 면적이나 움직이는 범위 등을 형성할 수 있다. 차단하려는 소켓의 일부 핀이나 커넥터만을 슬라이딩 도어가 가려도 해당 소켓으로의 충전기 플러그 연결이 불가하게 되고, 노출된 소켓으로는 충전기 플러그 연결을 통한 충전이 가능하기 때문에 본 발명의 목적 달성이 가능하게 된다.
도 4a를 참조하면, 제2소켓(13)이 제1소켓(11)의 좌측에 배치되며, 제1소켓(11)이 노출되도록 슬라이딩 도어(15)를 좌측으로 움직여 제2소켓(13) 전체를 가리도록 설정되었다. 도 4b를 참조하면, 제2소켓(13)이 노출되도록 슬라이딩 도어(15)를 우측으로 움직이는 경우, 슬라이딩 도어(15)는 제1소켓(11)의 상부 5개 핀 또는 커넥터만 가려지도록 형성될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 제2소켓(13)이 제1소켓(11)의 상부에 배치되며, 제1소켓(11)이 노출되도록 슬라이딩 도어(15)를 상부로 움직여 제2소켓(13) 전체를 가리도록 설정되었다. 도 5b를 참조하면, 제2소켓(13)이 노출되도록 슬라이딩 도어(15)를 하부로 움직이는 경우, 슬라이딩 도어(15)는 제1소켓(11)의 상부 5개 핀 또는 커넥터만 가려지도록 형성될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 제2소켓(13)이 제1소켓(11)의 하부에 배치되며, 제1소켓(11)이 노출되도록 슬라이딩 도어(15)를 하부로 움직여 제2소켓(13) 전체를 가리도록 설정되었다. 도 6b를 참조하면, 제2소켓(13)이 노출되도록 슬라이딩 도어(15)를 상부로 움직이는 경우, 슬라이딩 도어(15)는 제1소켓(11)의 하부 2개 핀 또는 커넥터만 가려지도록 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 통해 제2소켓의 일부 핀 또는 커넥터가 가려지도록 슬라이딩 도어가 배치된 형태를 예시하였으나 이에 한정되지 않고, 제1소켓의 일부 또는 커넥터가 가려지도록 설정될 수도 있다. 또한, 제1소켓 및 제2소켓 중 어느 하나만을 노출시키고 다른 하나는 충전기의 연결을 차단할 수 있도록 슬라이딩 도어의 형상, 크기 및 배치 형태를 다양화할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
11: 제1소켓
13: 제2소켓
15: 슬라이딩 도어

Claims (6)

  1. 전기차의 충전 단자에 있어서,
    제1소켓;
    상기 제1소켓의 상하 또는 좌우에 배치되고, 상기 제1소켓과 상이한 규격의 제2소켓;
    상기 제1소켓 및 상기 제2소켓을 외부로부터 차단하며 개폐가 가능한 외부 커버;
    상기 외부 커버와 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 사이에 배치되며, 상하 또는 좌우로 움직임이 가능하여 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 중 어느 하나의 소켓만이 노출되고 다른 하나의 소켓은 차단되도록 형성된 슬라이딩 도어; 및
    상기 슬라이딩 도어의 움직임에 의해 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 중 어느 소켓이 노출되었는지에 대한 노출소켓 정보를 생성하는 제어부;를 포함하고,
    상기 슬라이딩 도어는 상하 또는 좌우 움직임을 통해 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 중 노출될 소켓을 선택 가능하도록 형성되고,
    상기 슬라이딩 도어는 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓에 포함된 복수의 핀 또는 커넥터 중 일부만을 차단하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 단자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 슬라이딩 도어의 움직임을 제어하고,
    상기 제어부를 통한 사용자의 설정에 따라 상기 슬라이딩 도어가 작동되어 상기 제1소켓 또는 상기 제2소켓 중 어느 하나의 소켓을 노출시키는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 단자.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전 단자는 상기 노출소켓 정보로부터 미리 설정된 값으로 최대 충전전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 단자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노출소켓 정보가 CCS(Combined Charging System)인 경우 상기 미리 설정된 값은 800V이고, 상기 노출소켓 정보가 NACS(North American Charging Standard)인 경우 상기 미리 설정된 값은 500V인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 단자.
  6. 삭제
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