KR102626757B1 - 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트 - Google Patents

플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차 충전용 콘센트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플러그의 단자가 접속단자에 안정적으로 접속된 이후에 비로소 충전을 위한 전원이 공급되도록 하여서, 플로그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트는 전기자동차 충전케이블의 플러그 몸체가 삽입되는 삽입구가 형성된 바디; 상기 삽입구의 후방에 구비되고, 상기 충전케이블의 플러그 단자가 접속되는 접속단자와, 충전전원을 공급하는 전원케이블의 전선이 접속되는 접속터미널과, 상기 접속단자와 접속터미널을 전기적으로 연결하는 제어보드를 포함하는 접속어셈블리;를 포함하는 전기자동차 충전용 콘센트에 있어서, 상기 접속에셈블리는 상단이 상기 바디의 삽입구 내에 노출되는 가동핀을 더 포함하고, 상기 제어보드는 상기 플러그 몸체가 상기 삽입구에 삽입되어 상기 가동핀이 하강되면 상기 접속단자와 접속터미널을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

Description

플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트{OUTLET FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차 충전용 콘센트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플러그의 단자가 접속단자에 안정적으로 접속된 이후에 비로소 충전을 위한 전원이 공급되도록 하여서, 플로그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트에 관한 것이다.
전기자동차는 자동차의 구동 에너지를 기존의 자동차와 같이 화석 연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차로, 배기가스가 전혀 없으며 소음이 매우 적고, 기존의 자동차에 비해 저렴한 유지비와 이산화탄소 저감 효과에 따른 환경 문제의 개선 등 많은 장점이 있다.
최근 들어, 전기 모터 기술 및 배터리 기술 등 각종 기술이 비약적으로 발전함에 따라 이러한 전기 자동차에 대한 관심이 급증하고 있으며, 이러한 전기 자동차에 대한 연구 및 보급이 활성화되는 추세이다.
이러한, 전기 자동차가 활용되기 위해서는 전력을 공급하여 전기 자동차의 배터리를 충전하는 과정이 필수적이며, 이러한 전력을 공급하는 과정은 전기 자동차 충전소에 마련된 충전기를 활용하거나, 건물의 주차장 등에 구비되는 전기자동차 충전용 콘센트를 이용하는 방법이 있다.
일반적으로 충전케이블의 플러그 단자가 콘센트의 접속단자에 접촉되면 콘센트의 전원은 즉시 충전케이블을 통해 전기자동차에 공급된다.
이때, 플러그 단자와 접속단의 접속 초기, 즉, 플러그 단자가 접속단자에 삽입되어 접촉되는 초기에는 플러그나 콘센트의 미세한 요동에 의해 순간적으로 플러그 단자와 접속단자가 접촉과 비접촉을 반복하거나, 이들의 접촉면적이 극도로 좁아지는 상황이 발생된다.
이러한 상황은 플러그 단자와 접속단자 간의 전기적 연결을 불안정하게 하여 스파크, 과열, 누전 등을 유발하여 전기화재가 발생하거나, 전기자동차에 불안정한 과전압이나 과전류가 인가되어 손상을 줄 수 있다.
그래서 플러그 단자와 접속단자의 접속 초기에 전기적 불안정성을 해소할 필요가 있지만, 현재 전기자동차 충전용 콘센트에서는 이러한 수단을 도입하지 않고 있다.
전기자동차 충전용 콘센트에 관한 종래기술로는 등록특허 10-1948774 "전기 자동차 충전용 스마트 콘센트 및 이를 활용한 충전 방법", 공개특허 10-2021-0081497 "전기자동차 충전이 가능한 공용 충전장치, 그 충전장치의 플러그 및 콘센트" 등이 개시되었다.
본 발명은 이처럼 종래기술이 갖는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 플러그 단자가 접속단자에 깊숙히 안정적으로 접속된 이후에 전원의 공급되도록 하여서 이들의 접속 초기에 전기적 불안정성이 발생되지 않도록 한 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트를 제공함을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트는
전기자동차 충전케이블의 플러그 몸체가 삽입되는 삽입구가 형성된 바디;
상기 삽입구의 후방에 구비되고, 상기 충전케이블의 플러그 단자가 접속되는 접속단자와, 충전전원을 공급하는 전원케이블의 전선이 접속되는 접속터미널과, 상기 접속단자와 접속터미널을 전기적으로 연결하는 제어보드를 포함하는 접속어셈블리;를 포함하는 전기자동차 충전용 콘센트에 있어서,
상기 접속에셈블리는 상단이 상기 바디의 삽입구 내에 노출되는 가동핀을 더 포함하고,
상기 제어보드는 상기 플러그 몸체가 상기 삽입구에 삽입되어 상기 가동핀이 하강되면 상기 접속단자와 접속터미널을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 접속어셈블리는 상기 제어보드에 실장되고, 상기 가동핀의 하단 아래에 접점이 배치되는 리미트스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 접속어셈블리는 상기 제어보드에 실장되고, 상기 접속단자와 접속터미널을 전기적으로 연결 또는 차단하는 릴레이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트는 플러그 단자와 접속단자가 접속되는 초기에 전원이 공급되지 않도록 하고, 이들의 충분하게 안정적으로 접속된 이후에 비로서 전원이 공급되도록 하여 이들의 접촉과 비접촉의 반복에 의한 전기적 불안정성이 발생되는 것을 원천적으로 차단하고, 이를 구현하기 위한 구성이 간단하고 구조가 단순하여 제조원가의 상승에 대한 부담이 적은 제품으로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기자동차 충전용 콘센트의 사시도.
도 2 는 도1의 분해 사시도.
도 3 은 접속어셈블리의 일부 분해 사시도.
도 4 는 방수패드와 지지캡과 접속터미널을 요부로 하는 도면.
도 5 는 접속단자와 보강링을 요부로 하는 도면.
도 6 은 플러그의 삽입여부에 따른 가동핀과 리미트스위치의 작동을 설명하는 도면.
도 7 은 콘센트가 매입형과 노출형으로 구조물에 설치된 일례를 보여주는 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트에 관하여 보다 구체적으로 설명하기에 앞서,
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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.
도면에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 전기자동차 충전용 콘센트 바디(10), 더미박스(20), 접속어셈블리(30)로 대별될 수 있다.
도1과 도2를 참조하면, 상기 바디(10)는 본체(11)와, 상기 본체(11)의 전방을 덮는 커버(16)로 구성된다.
상기 커버(16)에는 전기자동차의 충전케이블(40)에 구비되는 플러그의 몸체(41)가 삽입되는 삽입구(161)가 형성되고, 상기 본체(11)에는 상기 삽입구(161)에 상응하는 위치에 상기 접속어셈블리(30)가 수용되는 수용홈(111)이 형성된다.
상기 커버(16)에는 상기 삽입구(161)를 개폐하는 개폐캡(17)이 회전 가능하게 힌지결합되어서, 미사용 중에 삽입구(161)를 막아 먼지와 같은 이물질의 침입을 차단한다.
상기 커버(16)에는 충전상태에 관한 정보를 제공하는 화면(18)과, LED(12)의 빛이 투과되는 투과홀(163)이 형성된다. 상기 LED(12)는 3개로 구성되고, 상기 본체(11)에 장착되고, 충전상태를 색상과 점멸 여부를 알려준다.
상기 더미박스는 상기 바디(10)의 후방에 결합된다.
상기 바디(10)에서 상기 본체(11)의 하부 가장자리에는 패킹(13)이 구비되어서, 상기 더미박스(20)와의 결합틈새를 밀폐하고, 구조물(1)이 매립형으로 설치시 구조물(1)에 밀착되어서 구조물(1)과의 틈새를 밀폐한다.
도7을 참조하면, [A]처럼 구조물(1)에 매입홈(2)이 형성되어 있고, 매입홈(2)에 전원케이블(50)이 배선되어 이는 경우에는 상기 더미박스(20)를 제거하고, 콘센트를 매립형으로 구조물(1)에 설치하고, [B]처럼 구조물에 매입홈(2)이 없는 경우에는 전원케이블(50)이 상기 더미박스(20)를 관통하여 상기 접속어셈블리(30)에 접속시킨 후에 상기 더미박스(20)와 상기 바디(10)를 결합시키고, 상기 더미박스(20)를 구조물(1)에 노출형으로 설치한다.
상기 더미박스(20)의 하부 가장자리에는 구조물(1)에 밀착되어서 틈새를 밀폐시키는 패킹(23)이 구비된다.
상기 접속어셈블리(30)는 전기자동차에 연결되는 충전케이블(40)과 전원을 공급하는 전원케이블(50)을 전기적으로 연결시켜서, 전원이 전기자동차에 인가되어 충전되도록 한다.
도3을 참조하면, 상기 접속어셈블리(30)는 제어보드(310), 접속단자(321), 접지단자(331), 접속터미널(325), 접지터미널(336), 안내판(340), 안전개폐구(350), 방수패드(360), 지지캡(370) 가이드패널(381, 386)을 포함하여 이루어진다.
상기 제어보드(310)의 상부면에는 상기 접속단자(321)가 장착되고, 하부면에는 상기 접속터미널(325)에 장착되어서, 상기 접속터미널(325)을 통해 입력되는 전원케이블(50)의 전원을 상기 접속단자(321)를 충전케이블(40)로 공급하여 전기자동차가 충전되도록 하고, 이때 충전이 안정적으로 행해지도록 한다.
상기 제어보드(310)에는 상기 접속터미널(325)을 통해 상기 전원케이블(50)에서 입력되는 상용전원을 전기자동차의 충전에 적합한 전원으로 변환하는 각종 전자소자가 실장된다.
상기 제어보드(310)에는 전원케이블(50)에서 입력되는 상용전원에 과전류가 포함된 경우 이를 차단하는 퓨즈(311), 누설전류의 발생을 감지하는 영상변류기(312), 충전케이블(40)의 플러그가 접속 또는 분리된 경우, 전기자동차의 충전이 완료된 경우 누설전류가 발생한 경우 등에 있어서 상기 접속단자(321)로 전원이 공급되거나 차단되도록 하는 릴레이(313), 충전케이블(40) 플러그의 접속을 감지하는 리미트스위치(314) 등의 전자소자가 실장된다.
상기 접속단자(321)는 상기 제어보드(310)의 상부면에 장착되고, 원통형 구조로 이루어져서 플러그의 단자가 삽입되어 접속된다.
상기 접속단자(321)는 내경이 가변될 수 있고, 탄성력으로 상기 플러그 단자에 접촉되도록, 반원모양으로 라운드지며 마주보는 한 쌍의 접속편(322)으로 구성된다.
상기 접속단자(321)에 플러그의 단자가 반복적으로 삽입 및 분리되면서 상기 한 쌍의 접속편(322)이 외측으로 벌어지는 변형이 발생되어, 플러그 단자와 접속단자(321)의 접속이 불안정해질 수 있다. 이에 상기 한 쌍의 접속편(322) 외주연에는 보강링(323)이 삽입되어서 상기 한 쌍의 접속편(322)이 외측으로 벌어지는 변형이 발생되지 않도록 한다. 이때, 상기 한 쌍의 접속편(322)의 내경이 가변될 수 있도록 상기 보강링(323)은 개방부(324)를 갖는다.
성기 접지단자(331)는 상기 제어보드(310)의 상부면에 구비되고, 상기 충전케이블(40) 플러그의 몸체(41)에 구비되는 접지플레이트에 접촉되어 접지시킨다.
상기 접속터미널(325)은 상기 제어보드(310)의 하부면에 구비되고, 전원케이블(50)이 결합되어서 사용전원을 공급받는다.
상기 접속터미널(325)은 사각통(326)과, ‘ㄷ'자 모양으로 이루어지고 상기 사각통 내에서 전후진 가능한 조임구(327)과, 일단이 상기 사각통(326) 내에 배치되고 타단은 상기 릴레이((313)에 연결되는 연결구와, 상기 조임구(327)를 전후진시켜서 상기 사각통(326) 내부에 배치되며 상기 조임구(327)와 연결구(328) 사이에 개재된 전원케이블(50)의 전선(51)을 상기 연결구(328) 가압밀착시키는 조임볼트(329)를 포함하여 이루어진다.
상기 접속터미널(325) 하부에는 방수패드(360)가 구비되어서, 전원케이블(50)을 타고 물이 접속어셈블리(30)로 침투되지 않도록 한다.
상기 방수패드(360)는 베이스(361)와, 상기 베이스(361)의 양측에 형성되며 상기 전원케이블(50)의 전선(51)이 관통되는 관통부(363)와, 상기 관통부(363)의 후방에 돌출형성되고 상기 전원케이블(50)의 피복이 밀착되는 밀착돌기(365)를 포함하여 이루어진다.
상기 방수패드(360)는 상기 전원케이블(50)의 전선(51) 및 피복에 밀착되도록 연질의 고무재질로 제작된다.
상기 방수패드(360)의 관통부(363)는 일정 두께를 갖는 평면구조로 이루어져서 상기 전원케이블(50)의 전선(51)이 뚫고 지나가면서 밀착될 수 있고, 평면구조에 절개홈을 만들어서 전선(51)이 절개홈으로 삽입되어서 밀착될 수 있고, 평면구조에 전선(51)의 직경 보다 작은 관통홀이 형성되어서 전선(51)이 관통홀로 삽입되어서 밀착될 수 있다.
연질의 상기 방수패드(360)는 지지캡(370)에 지지되어서 형상이 유지되면서 전원케이블(50)의 전선(51) 및 피복에 밀착된다.
상기 지지캡(370)은 상기 방수패드(360)의 베이스(361)에 면접촉되고, 상기 밀착돌기(365)가 관통하는 관통공(371)이 형성되어서, 베이스(361)의 변형을 예방한다.
상기 접지터미널(336)은 상기 제어보드(310)의 하부면에 구비되고, 상기 접지단자(331)와 전기적으로 연결되어서 접지시킨다.
상기 안내판(340)은 상기 접속단자(321)의 상부에 배치되고, 플러그의 단자가 통과하는 안내홀(341)이 형성되어서, 플러그의 단자가 접속단자(321)로 삽입되도록 안내한다
상기 안전개폐구(350)는 중앙부가 상기 안내판(340)의 상부에 회전 가능하게 결합되고, 양단부가 상기 안내판(340)에 형성된 두 안내홀(341)을 개폐한다. 상기 안전개폐구(350)의 양단부에는 삽입되는 플러그의 단자에 밀리는 경사면(351)이 형성된다.
상기 안전개폐구(350)는 스프링으로 탄지되어서, 평상시에는 양단부가 상기 안내판(340)의 안내홀(341)을 폐쇄하고, 플러그의 두 단자가 전진되어 양단부의 경사면(351)을 동시에 밀면 회전하여 안내홀(341)을 개방하여 플러그 단자의 삽입을 허용한다. 젓가락 등이 삽입되어 두 경사면(351) 중 한 경사면만을 밀면 상기 안전개폐구(350)는 회전하지 않아 안내홀(341)의 폐쇄 상태가 유지되어서 젓가락 등은 더 이상 삽입되지 않는다.
상기 안내판(340)에는 가동핀(390)이 승하강 가능하게 결합된다.
상기 가동핀(390)의 하단은 상기 안내판(340)을 관통하여 상기 제어보드(310)에 실장된 리미트스위치(314)의 접점(315) 위에 배치되고, 상기 가동핀(390)의 상단은 상기 안내판(340) 위에 배치된다.
상기 플러그의 몸체(41)가 상기 바디(10)의 삽입구(161)에 삽입되면, 상기 안내판(340) 위에 배치된 상기 가동핀(390)의 상부를 눌러 가동핀(390)을 하강시키고, 하강되는 가동핀(390)의 하단은 상기 리미트스위치(314)의 접점(315)을 눌러 리미트스위치(314)를 작동시킨다.
보통은 플러그의 단자가 접속단자(321)에 접촉되면 즉시 전원이 공급되기 시작한다. 그런데 플러그 단자와 접속단자(321) 간의 접촉 초기는 요동에 의해 이들의 접촉과 비접촉이 반복되거나 접촉이 약해지는 전기적 불안정이 발생된다.
본 발명은 가동핀(390)과 리미트스위치(314)를 구비하여서, 플러그 단자가 접속단자(321)에 접촉되는 초기에는 전원이 공급되지 않고, 플러그 몸체가 삽입구(161)에 충분히 삽입되어서 플러그 단자가 접속단자(321)에 안정적으로 접촉된 이후에 가동핀(390)이 리미트스위치(314)의 접점(315)을 눌러 리미트스위치(314)를 작동시키고, 리미트스위치(314)가 작동되면 릴레이(313)가 작동하여 접속터미널(325)과 접속단자(321)를 전기적으로 연결하여서, 전원케이블(50)의 전원이 비로서 접속터미널(325)과 접속단자(321) 거쳐서 충전케이블(40)에 공급되도록 함으로써, 플러그 단자와 접속단자(321) 간의 접촉 초기의 전기적 불안정을 해소시킨다.
상기 가이드패널(381, 386)은 상기 제어보드(310)의 상부면과 하부면에 각각 장착되는 상부가이드패널(381)과 하부가이드패널(386)로 구성되고, 상부가이드패널(381)과 하부가이드패널(386)은 상기 접속단자(321), 접지단자(331), 접속터미널(325), 접지터미널(336), 안내판(340), 방수패드(360) 등이 제 위치에 안정적으로 고정되어 배치되도록 한다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 바디 11 : 본체
16 : 커버 17 : 개폐캡
20 : 더미박스 23 : 패킹
30 : 접속어셈블리 310 : 제어보드
311 : 퓨즈 312 : 영상변류기
313 : 릴레이 314 : 리미트스위치
321 : 접속단자 323 : 보강링
325 : 접속터미널 331 : 접지단자
336 : 접지터미널
340 : 안내판 350 : 안전개폐구
360 : 방수패드 361 : 베이스
363 : 관통부 365 : 밀착돌기
370 : 지지캡
381 : 상부가이드패널 386 : 하부가이드패널
390 : 가동핀
40 : 충전케이블 50 : 전원케이블

Claims (3)

  1. 전기자동차 충전케이블의 플러그 몸체가 삽입되는 삽입구가 형성된 바디;
    상기 삽입구의 후방에 구비되고, 상기 충전케이블의 플러그 단자가 접속되는 접속단자와, 충전전원을 공급하는 전원케이블의 전선이 접속되는 접속터미널과, 상기 접속단자와 접속터미널을 전기적으로 연결하는 제어보드를 포함하는 접속어셈블리;를 포함하는 전기자동차 충전용 콘센트에 있어서,

    상기 접속어셈블리는 상단이 상기 바디의 삽입구 내에 노출되는 가동핀을 더 포함하고,
    상기 제어보드는 상기 플러그 몸체가 상기 삽입구에 삽입되어 상기 가동핀이 하강되면 상기 접속단자와 접속터미널을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하고,

    상기 접속단자는 내경이 가변될 수 있고, 탄성력으로 상기 플러그 단자에 접촉되도록, 반원모양으로 라운드지며 마주보는 한 쌍의 접속편으로 구성되고,
    상기 한 쌍의 접속편 외주연에는 상기 한 쌍의 접속편의 내경이 가변될 수 있도록 개방부를 갖는 보강링이 삽입되는 것을 특징으로 하는 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속어셈블리는 상기 제어보드에 실장되고, 상기 가동핀의 하단 아래에 접점이 배치되는 리미트스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접속어셈블리는 상기 제어보드에 실장되고, 상기 접속단자와 접속터미널을 전기적으로 연결 또는 차단하는 릴레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 접속 초기의 불안정성을 해소한 전기자동차 충전용 콘센트.
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