KR102641084B1 - 전기자동차 충전 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전기자동차 충전 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차 충전 제어 장치에 있어서, EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 전기자동차의 연결 여부에 대한 연결 신호가 입력되는 연결 신호 입력단, 전기자동차 충전 방식에 따른 충전 제어 신호가 입력되는 충전 제어 신호 입력단, 슬립 상태에서 연결 신호 및 충전 제어 신호를 감지하고, 연결 신호에 따라 슬립 상태에서 웨이크업(wake-up) 상태로 변환하고, 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성하는 서브 마이크로컨트롤러, 웨이크업 신호에 의해 구동하여, 전기자동차 충전을 제어하는 메인 마이크로컨트롤러를 포함하고, 충전 제어 신호 입력단은, 서로 다른 전기자동차 충전 방식을 가지는 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 제n 충전 제어 신호 입력단을 포함하고, 서브 마이크로컨트롤러는, 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 제n 충전 제어 신호 입력단과 각각 대응하는 제1 충전 제어 신호 감지부 내지 제n 충전 제어 신호 감지부를 포함하는 전기자동차 충전 제어 장치에 관한 것이다.

Description

전기자동차 충전 제어 장치 및 방법 {Electronic vehicle charging control apparatus and method}
본 발명은 전기자동차 충전 제어 장치에 있어서, EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 전기자동차의 연결 여부에 대한 연결 신호가 입력되는 연결 신호 입력단, 전기자동차 충전 방식에 따른 충전 제어 신호가 입력되는 충전 제어 신호 입력단, 슬립 상태에서 연결 신호 및 충전 제어 신호를 감지하고, 연결 신호에 따라 슬립 상태에서 웨이크업(wake-up) 상태로 변환하고, 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성하는 서브 마이크로컨트롤러, 웨이크업 신호에 의해 구동하여, 전기자동차 충전을제어하는 메인 마이크로컨트롤러를 포함하고, 충전 제어 신호 입력단은, 서로 다른 전기자동차 충전 방식을 가지는 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 제n 충전 제어 신호 입력단을 포함하고, 서브 마이크로컨트롤러는, 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 제n 충전 제어 신호 입력단과 각각 대응하는 제1 충전 제어 신호 감지부 내지 제n 충전 제어 신호 감지부를 포함하는 전기자동차 충전 제어 장치에 관한 것이다.
전기 자동차는 자동차의 구동 에너지를 화석 연료의 연소가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차이다. 내연기관의 엔진을 대신하여 외부로부터 충전된 배터리의 에너지를 사용하는 전기모터만으로 구동하므로, 이러한 전기 자동차는 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 매우 적어, 무공해 친환경적인 장점이 뛰어나다. 다만, 전기 자동차는 에너지의 공급원인 배터리가 필수적으로 필요하며, 배터리의 경량/소형화 및 짧은 충전시간으로 인하여 전기자동차의 실용화가 지연된다.
한편, 전기자동차의 인프라 구축을 위해서는 전국적으로 충전 스테이션의 설치가 필수적이다. 충전 스테이션은 종래의 자동차가 사용하는 주유소와 같이, 전기자동차의 에너지원인 배터리에 동력원을 공급해 줄 수 있으며, 최근 전기자동차의 빠른 보급과 함께 많은 충전 스테이션이 함께 설치되고 있다.
이 때, 전기자동차와 충전 스테이션의 충전에 있어서, 세계 각국마다 서로 다른 규격과 표준을 가지고 개발을 진행하고 있다. 그런데, 전세계적으로 전기자동차를 생산하는 글로벌 기업들의 경우, 유럽/북미만 판매하거나, 중국만 판매하거나, 일본만 판매하는 것이 아닌 모든 나라에 전기자동차를 판매하기 때문에, 어떠한 전기 충전 방식을 사용하는 나라에서도 전기자동차 충전을 모두 가능하도록 하는 전기자동차 충전 제어 장치의 필요성이 대두되고 있다.
한편, 전기자동차 충전의 경우, 충전에 필요한 전기요금이 가장 민감한 이슈가 될 수 있다. 특히 북미/유럽의 경우 전기요금이 시간대에 따라 탄력적으로 변하게 되는데, 상대적으로 전기요금이 싼 심야에 충전을 진행하기 위해서는 전기자동차를 EVSE에 연결 후, 일정 조건에 따라 충전을 시작하는 웨이크업 기능을 사용하도록 하였다.
그러나, 상술한 바와 같이 많은 수의 충전 방식을 모두 적용할 수 있는 통합 전기자동차 충전 제어 장치를 구현하는 경우, 회로도가 지나치게 대형화 및 복잡화되는 문제가 발생하게 되었다.
본 발명은 상술한 바와 같이 종래의 전기자동차 충전 제어 장치가 가지고 있는 단점을 해소하기 위하여, 마이크로컨트롤러를 서브와 메인으로 분리하고, 다수의 전기자동차 충전 방식을 모두 사용하여 충전이 가능하도록 하는 전기자동차 충전 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 전기자동차 충전 제어 장치에 있어서, EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 상기 전기자동차의 연결 여부에 대한 연결 신호가 입력되는 연결 신호 입력단, 전기자동차 충전 방식에 따른 충전 제어 신호가 입력되는 충전 제어 신호 입력단, 슬립 상태에서 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호를 감지하고, 상기 연결 신호에 따라 슬립 상태에서 웨이크업(wake-up) 상태로 변환하고, 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성하는 서브 마이크로컨트롤러, 상기 웨이크업 신호에 의해 구동하여, 전기자동차 충전을 제어하는 메인 마이크로컨트롤러를 포함하고, 상기 충전 제어 신호 입력단은, 서로 다른 전기자동차 충전 방식을 가지는 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 제n 충전 제어 신호 입력단을 포함하고, 상기 서브 마이크로컨트롤러는, 상기 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 상기 제n 충전 제어 신호 입력단과 각각 대응하는 제1 충전 제어 신호 감지부 내지 제n 충전 제어 신호 감지부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 연결 신호 입력단이 상기 EVSE와 상기 전기자동차의 물리적 접촉 연결에 따른 프록시미티(proximity) 연결 신호가 입력될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 연결 신호 입력단이 상기 EVSE와 상기 전기자동차 사이의 저항에 인가되는 전압 레벨을 기준으로 하는 연결 신호가 입력될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 충전 제어 신호 입력단이 CCS(Combined Charging System), 차데모(CHAdeMO), GB/T 중 적어도 어느 하나의 전기자동차 충전 방식에 따른 충전 제어 신호가 입력될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 서브 마이크로컨트롤러는 상기 메인 마이크로컨트롤러와 별개의 장치로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 서브 마이크로컨트롤러가 상기 연결 신호 입력단에 입력되는 연결 신호를 감지하는 연결 신호 감지부, 상기 충전 제어 신호 입력단에 입력되는 충전 제어 신호를 감지하는 충전 제어 신호 감지부, 웨이크업 상태로 변환하면, 상기 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성하는 웨이크업 신호 생성부를 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 서브 마이크로컨트롤러가 상기 메인 마이크로컨트롤러 또는 상기 서브 마이크로컨트롤러의 동작에 오류가 발생하는 경우, 동작을 중단시키는 인터럽트부, 상기 메인 마이크로컨트롤러 또는 상기 서브 마이크로컨트롤러의 동작에 발생한 오류가 해결되면, 동작을 재설정하는 리셋부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 메인 마이크로컨트롤러의 공급 전원, 상기 웨이크업 신호를 수신하여 상기 메인 마이크로컨트롤러의 공급 전원을 제어하는 공급 전원 제어부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 서브 마이크로컨트롤러에는 상시 공급 전압이 인가되고, 상기 공급 전원 제어부는, 상기 웨이크업 신호가 생성될 때에만 상기 메인 마이크로컨트롤러에 공급 전압을 인가할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 메인 마이크로컨트롤러가 구동을 시작하면, 상기 서브 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 차단하고, 상기 메인 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 연결할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 메인 마이크로컨트롤러가 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호를 감지하여, 전기자동차 충전을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 메인 마이크로컨트롤러가 상기 전기자동차의 충전이 완료되는 경우, 구동을 중지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 메인 마이크로컨트롤러가 구동을 중지하면, 상기 메인 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 차단하고, 상기 서브 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 재연결할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 서브 마이크로컨트롤러가 상기 연결 신호 입력단의 접속을 재연결하면, 웨이크업 상태에서 슬립 모드 상태로 변환할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 메인 마이크로컨트롤러가 상기 웨이크업 신호에 의한 구동이 일정 시간 이상 유지되는 경우, 전기자동차의 충전 미사용으로 판단하여 구동을 중지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 서브 마이크로컨트롤러가 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호를 주기적으로 감지하고, 상기 서브 마이크로컨트롤러의 구동 상태, 슬립 상태, 딥 슬립 상태에 따라서, 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호의 감지 주기를 달리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 충전 제어 신호 입력단 중 제1 충전 제어 신호 입력단이 제1 충전 방식에 따른 PWM 신호의 충전 제어 신호가 입력될 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 서브 마이크로컨트롤러가 상기 PWM 신호가 기 설정된 주기의 범위일 때, 메인 마이크로컨트롤러를 구동할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 충전 제어 신호 입력단 중 제2 충전 제어 신호 입력단이 제2 충전 방식에 따른 전기자동차 충전 시작 또는 충전 정지의 충전 제어 신호가 입력될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치는, 상기 충전 제어 신호 입력단 중 제3 충전 제어 신호 입력단이 제3 충전 방식에 따른 전기자동차 충전 시작 또는 충전 정지의 충전 제어 신호가 입력될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 방법은, EVSE와 상기 전기자동차의 연결 여부에 대한 연결 신호가 상기 연결 신호 입력단으로 입력되는 단계, 상기 서브 마이크로컨트롤러가 슬립 상태에서 상기 연결 신호 및 충전 제어 신호를 감지하는 단계, 상기 서브 마이크로컨트롤러가 상기 연결 신호에 따라 슬립 상태에서 웨이크업 신호로 변환하는 단계, 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성하는 단계, 상기 메인 마이크로컨트롤러가 상기 웨이크업 신호에 의해 구동하는 단계를 포함하고, 상기 충전 제어 신호 입력단은, 서로 다른 전기자동차 충전 방식을 가지는 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 제n 충전 제어 신호 입력단을 포함하고, 상기 서브 마이크로컨트롤러는, 상기 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 상기 제n 충전 제어 신호 입력단과 각각 대응하는 제1 충전 제어 신호 감지부 내지 제n 충전 제어 신호 감지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치 및 방법은, 많은 종류의 전기자동차 충전 방식에 전기자동차 충전을 이용하더라도 하나의 전기자동차 충전 제어 장치를 통하여 구현할 수 있으므로, 전기자동차 내부의 충전 장치를 소형화 및 집적화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치 및 방법은, 마이크로컨트롤러를 서브 마이크로컨트롤러와 메인 마이크로컨트롤러로 구분하고, 서브 마이크로컨트롤러는 메인 마이크로컨트롤러를 웨이크업 시키는 기능만 수행하도록 한다. 따라서, 메인 마이크로컨트롤러가 소모하는 전력을 최소한으로 줄일 수 있어, 효율적인 전기자동차 충전이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치 및 방법은, 전기요금이 상대적으로 저렴한 심야시간에 예약충전을 진행할 수 있으며, 특정 시간에 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 변환함으로써 사용자 맞춤형 충전이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치 및 방법은, 충전 커플러가 연결되어 있는 상태에서 사용자가 장기간 자리를 비우는 경우, 전기자동차 자체가 에너지 절약 차원에서 슬립 모드로 변환하도록 하고, 사용자가 충전 버튼을 누르는 등의 동작으로 충전을 진행하는 경우 다시 웨이크업 하도록 하여 충전을 진행할 수 있다.
*또한, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치 및 방법은, 인렛 커플러(inlet coupler)가 연결되는 경우, 자동으로 감지하도록 하여 웨이크업 기능을 이용해 충전을 진행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 및 EVSE의 사용 실시예에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치의 구성에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치의 통합 구성에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치의 서브 마이크로컨트롤러가 상태에 따라 감지하는 주기를 달리하는 실시예에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치가 제1 충전 제어 신호에 따른 충전을 제어하는 실시예에 관한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치가 제2 충전 제어 신호에 따른 충전을 제어하는 실시예에 관한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치가 제3 충전 제어 신호에 따른 충전을 제어하는 실시예에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '전기자동차 충전 제어 장치 및 방법'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 및 EVSE의 사용 실시예에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 전기자동차(Electric Vehicle, EV, 100)는 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE, 300)로부터 충전될 수 있다. 이를 위하여, EVSE(300)에 연결된 충전 케이블이 EV(100)의 주입구에 연결될 수 있다. 여기서, EVSE(300)는 AC 또는 DC를 공급하는 설비이며, 충전소에 배치되거나, 가정 내에 배치될 수 있으며, 휴대 가능하도록 구현될 수도 있다. 본 명세서에서, EVSE(300)는 충전소(supply), AC 충전소(AC supply), DC 충전소(DC supply), 소켓-아웃렛(socket-outlet) 등과 혼용될 수 있다.
전기자동차가 충전을 위하여 EVSE(300)와 연결되는 경우, 전기자동차가 포함하는 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치(200)를 통하여 배터리(400)에 전기에너지를 충전하게 된다. 전기자동차 충전 제어 장치(200)가 전기에너지를 저장하는 자세한 내용은 도 2 내지 도 6을 참조하기로 한다.
한편, EV(100)와 EVSE(300)는 여러 가지 방법으로 연결될 수 있다.
먼저, EV(100)와 EVSE(300)는 충전 케이블을 이용하여 연결되며, 충전 케이블의 플러그는 EV(100)에 영구적으로 장착될 수 있다. 이때, 충전 케이블은 가정용 또는 산업용 소켓-아웃렛에 연결되거나, 충전소에 연결될 수 있다.
또한, EV(100)와 EVSE(300)는 탈착 가능한(detachable) 충전 케이블을 이용하여 연결되며, 충전 케이블는 차량측 커넥터와 EVSE측 플러그, 즉 벽에 고정된 소켓-아웃렛측 또는 충전소측 커넥터를 포함할 수 있다.
아울러, EV(100)와 EVSE(300)는 충전 케이블을 이용하여 연결되며, 충전 케이블은 충전소에 영구적으로 장착될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치의 구성에 관한 것이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치의 통합 구성에 관한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치(200)는, 연결 신호 입력단(210), 충전 제어 신호 입력단(220), 서브 마이크로컨트롤러(230), 메인 마이크로컨트롤러(240), 공급 전원(250), 공급 전원 제어부(260)를 포함할 수 있다. 이 때, 서브 마이크로컨트롤러(230)는 연결 신호 감지부(231), 충전 제어 신호 감지부(232), 웨이크업 신호 생성부(233), 인터럽트부(234), 리셋부(235)를 포함할 수 있다.
연결 신호 입력단(210)은 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 상기 전기자동차의 연결 여부에 대한 연결 신호가 입력될 수 있다. 본 발명의 연결 신호 입력단은 전기자동차가 EVSE에 연결되어 충전을 진행하는지 여부를 확인하기 위하여 사용되며, EVSE와 전기자동차 사이의 충전 케이블의 연결을 감지하는 연결 신호를 입력받을 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 연결 신호 입력단은, 상기 EVSE와 상기 전기자동차의 물리적 접촉 연결에 따른 프록시미티(proximity) 연결 신호가 입력될 수 있다. 이러한 프록시미티 연결 신호는, 본 발명의 서브 마이크로컨트롤러에 구성된 연결 신호 감지부, 특히 프록시미티 연결 신호 감지부에 의하여 충전 케이블의 주입 여부를 검출하도록 한다. 충전 케이블이 충전 제어 장치의 연결 신호 입력단과 접촉하는 경우, 프록시미티 연결 신호에 의하여 근접 검출 로직(Proximity Detection Logic)이 동작할 수 있다.
또한, 본 발명의 연결 신호 입력단은, 상기 EVSE와 상기 전기자동차 사이의 저항에 인가되는 전압 레벨을 기준으로 하는 연결 신호가 입력될 수 있다. EVSE와 전기자동차 사이에 충전으로 인하여 연결되는 전기 폐루프에는 저항을 더 포함할 수 있는데, 본 발명의 연결 신호 입력단은 해당 저항에 인가되는 전압의 레벨을 측정하여 연결 신호를 수신할 수 있다.
더 구체적으로, 저항에 인가되는 전압의 레벨이 기 설정된 전압 레벨 이상인 경우, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는 EVSE와 전기자동차가 연결되는 것으로 판단하여, 연결 신호를 입력하도록 한다. 충전을 위하여 EVSE와 전기자동차가 연결되는 경우, 폐루프에 포함되는 저항에는 충전 전압이 인가된다. 충전이 진행되었다는 의미는 일정 전압 레벨 이상의 충전 전압이 저항에 인가된다는 말과 동일한 의미이므로, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는 일정 이상의 전압 레벨 감지를 통하여 연결 신호를 입력할 수 있다.
충전 제어 신호 입력단(220)은 전기자동차 충전 방식에 따른 충전 제어 신호가 입력될 수 있다. 이 때, 충전 제어 신호 입력단은 서로 다른 전기자동차 충전 방식을 가지는 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 제n 충전 제어 신호 입력단을 포함할 수 있다.
충전 제어 신호는 전기자동차 충전 방식에 따라 달라지며, 전기자동차에 충전을 진행하는 정도를 제어할 수 있다. 이 때, 충전 제어 신호는 충전 방식에 따라 다양한 형태의 신호가 입력될 수 있다. 예를 들어, PWM 신호, DC 신호, AC 신호 등 다양한 형태의 충전 제어 신호를 서브 마이크로컨트롤러에 입력하여, 웨이크업 신호를 생성하도록 할 수 있다.
더 구체적으로, PWM 신호의 경우 PWM 주기(duty) 정도를 제어함으로써 충전하는 전력값이 달라질 수 있다. 또한, DC 신호 또는 AC신호의 경우, DC신호의 전압값 또는 AC 신호의 피크값을 조절함으로써 충전하는 전력값이 달라질 수 있다. 따라서, 충전 제어 신호를 원하는 구간에서 주기값 또는 피크값을 시간에 따라 다르게 조절함으로써, 원하는 시간대(ex; 심야)에서 전기자동차가 충전할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 충전 제어 신호 입력단은, CCS(Combined Charging System), 차데모(CHAdeMO), GB/T 중 적어도 어느 하나의 전기자동차 충전 방식에 따른 충전 제어 신호가 입력될 수 있다.
본 발명의 전기자동차 및 전기자동차 충전 제어 장치는, 다양한 충전 방식을 모두 적용할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전세계적으로 다양한 충전 방식이 존재하고 있으며, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는 다수의 충전 방식이 모두 호환가능하므로, 어떠한 충전 방식을 사용하더라도 전기자동차 충전이 가능한 장점이 있다.
예를 들어, 북미/유럽에서는 CCS(Combined Charging System), 일본에서는 CHAdeMO, 중국에서는 GB/T라고 칭하는 전기자동차 충전 방식을 사용하고 있다. 차데모(CHAdeMO) 방식은 교류 충전구(완속 충전)와 직류 충전구(급속 충전)가 따로 분리되어 있어, 전파간섭의 우려가 적은 장점이 존재하며, CCS 방식(또는 콤보 방식)은 AC커넥터와 DC커넥터가 하나의 파워 인렛 소켓 안에 통합되어 있어, 하나의 소켓으로 충전할 수 있는 효율성이 좋다.
따라서, 본 발명의 충전 제어 신호 입력단은, CCS 방식을 사용하는 제1 충전 제어 신호 입력단, 차데모 방식을 사용하는 제2 충전 제어 신호 입력단, GB/T 방식을 사용하는 제3 충전 제어 신호 입력단을 포함할 수 있다.
본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는, 후술하는 바와 같이 CCS, 차데모, GB/T 등 서로 다른 충전 방식을 사용하게 되더라도 마이크로컨트롤러가 해당 충전 방식에 따른 입력단과 감지부를 포함하고 있어, 전세계 각국에 사용되는 모든 전기자동차에 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치를 사용할 수 있다.
마이크로컨트롤러(Microcontroller)는 MCU(Micro Controller Unit)라고도 말하며, 마이크로프로세서와 입출력 모듈을 하나의 칩으로 만들어 정해진 기능을 수행하는 컴퓨터를 의미한다. 이러한 마이크로컨트롤러는 자동차에 사용되는 경우 ECU(Electronic control unit)라는 장치로 구현될 수 있으며, 자동차의 엔진, 자동변속기, ABS 의 다양한 부품을 컴퓨터로 제어하도록 한다. 본 발명의 마이크로컨트롤러는 서브 마이크로컨트롤러(Sub MCU)와 메인 마이크로컨트롤러(Main MCU)로 구분되어, 전기자동차 충전을 제어하도록 한다.
이 때, 본 발명의 상기 서브 마이크로컨트롤러는 상기 메인 마이크로컨트롤러와 별개의 장치로 구성될 수 있다. 마이크로컨트롤러는 자동차 또는 기구를 통합적으로 제어하므로, 전력 소모가 많아질 수 있다. 자동차의 경우 외부 상용 전원을 사용하는 것이 아니며, 이미 충전되어 있는 배터리 전압을 이용하여야 하므로, 전자 부품의 전력 소모가 굉장히 중요한 이슈가 된다. 따라서, 본 발명의 마이크로컨트롤러는 서브 마이크로컨트롤러와 메인 마이크로컨트롤러로 구분하고, 서브 마이크로컨트롤러는 웨이크업 신호를 생성하여 메인 마이크로컨트롤러를 깨워주는 역할만을 수행함으로써, 필요한 시간대에만 동작할 수 있도록 제어하는 역할을 수행한다.
본 발명의 서브 마이크로컨트롤러(230)는 슬립 상태에서 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호를 감지하고, 상기 연결 신호에 따라 슬립 상태에서 웨이크업(wake-up) 상태로 변환하고, 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 후술하는 바와 같이 메인 마이크로컨트롤러는 전력 소모가 상당하므로, 전기자동차 충전을 사용하지 않을 때 구동 전압을 인가하지 않는 등의 방법을 통하여 메인 마이크로컨트롤러의 구동을 중지할 수 있다. 다만, 서브 마이크로컨트롤러는 언제 전기자동차 충전이 시작될 지 알 수 없으므로, 실시간으로 연결 신호 또는 충전 제어 신호를 감지하도록 한다.
이 경우, 서브 마이크로컨트롤러는 슬립(sleep) 상태에서 연결 신호 및 충전 제어 신호를 감지하도록 한다. 슬립 상태는 EVSE와의 연결을 실시간 감지하도록 하는 상태이지만, 전력 소모를 최소화함으로써 필요한 구성에만 전력을 제공할 수 있다.
연결 신호 또는 충전 제어 신호를 감지하는 경우, 즉 자동차가 EVSE와 직접적으로 연결되거나 설정된 전기자동차 충전 시간에 도달하는 경우, 서브 마이크로컨트롤러는 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 변환한다. 웨이크업 상태로 변환하면 서브 마이크로컨트롤러는 구동을 시작하며, 메인 마이크로컨트롤러를 깨워 전기자동차 충전을 시작하게 된다.
예를 들어, 전기자동차가 심야 시간에 충전을 진행하고 싶은 경우, 사용자는 전기자동차를 EVSE에 연결한 후 심야 시간에 충전을 시작하도록 설정한다. 심야 시간이 오기 전까지, 전기자동차 충전 제어 장치는 메인 마이크로컨트롤러의 동작을 멈추고, 서브 마이크로컨트롤러는 슬립 상태로 변환한다.
이어, 심야 시간(ex; AM02:00-05:00)에 연결 신호 및 충전 제어 신호가 발생되는 경우, 본 발명의 서브 마이크로컨트롤러는 해당 연결 신호 및 충전 제어 신호를 감지하여 웨이크업 상태로 변환하고, 웨이크업 신호를 발생하여 메인 마이크로컨트롤러를 구동하도록 한다. 따라서, 심야 시간에 별도의 사용자 조작이 없이도 EVSE에 연결된 전기자동차는 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치를 통하여 충전을 진행하도록 한다.
상술한 기능을 수행하기 위하여, 도 3을 참조하면, 본 발명의 서브 마이크로컨트롤러(230)는 연결 신호 감지부(231), 충전 제어 신호 감지부(232), 웨이크업 신호 생성부(233), 인터럽트부(234), 리셋부(235)를 포함할 수 있다.
연결 신호 감지부(231)는 연결 신호 입력단에 입력되는 연결 신호를 감지할 수 있다. 이 때, 연결 신호 입력단에 입력되는 연결 신호는 전기자동차와 EVSE의 연결시 발생하거나, 기 설정된 충전 기간에 도달하는 경우 발생하는 신호에 해당하므로, 서브 마이크로컨트롤러의 연결 신호 감지부는 실시간으로 연결 신호를 감지하고 있다가 연결 신호를 감지하면 서브 마이크로컨트롤러를 웨이크업 하도록 한다.
충전 제어 신호 감지부(232)는 충전 제어 신호 입력단에 입력되는 충전 제어 신호를 감지할 수 있다. 충전 제어 신호는 충전 방식에 따라 서로 다른 충전 제어 신호가 입력될 수 있으며, 본 발명의 충전 제어 신호 감지부는 하나의 경로로 모든 충전 제어 신호를 감지할 수도 있고, 각각의 방식에 따라 서로 다른 경로로 충전 제어 신호를 감지할 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 서브마이크로컨트롤러는, 상기 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 상기 제n 충전 제어 신호 입력단과 각각 대응하는 제1 충전 제어 신호 감지부 내지 제n 충전 제어 신호 감지부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 충전 제어 신호 감지부는 CCS 충전 제어 신호를 위한 제1 충전 제어 감지부와, 차데모 충전 제어 신호를 위한 제2 충전 제어 감지부와, GB/T 충전 제어 신호를 위한 제3 충전 제어 감지부를 포함하여, 각각의 감지부에서 감지한 충전 제어 신호 입력을 모두 제어할 수 있다. 또한, 하나의 충전 제어 신호 입력단으로 입력되는 CCS, 차데모, GB/T 충전 제어 신호를 통합하여 감지한 후, 전기자동차 충전을 제어할 수도 있다.
웨이크업 신호 생성부(233)는 웨이크업 상태로 변환하면, 상기 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 서브 마이크로컨트롤러는 충전을 시작하는 경우 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 변환하게 되며, 충전을 제어하는 메인 마이크로컨트롤러를 구동시켜야 한다. 따라서, 웨이크업 신호 생성부에서는 웨이크업 신호를 생성하여, 메인 마이크로컨트롤러를 구동하게 된다.
예를 들어, 충전 제어 신호가 PWM 신호인 경우, PWM 신호의 주기(duty)가 8% 에서 97% 사이인 경우, 본 발명의 서브 마이크로컨트롤러는 전기자동차 충전이 시작되는 것으로 판단하고, 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 변환하도록 한다. 이어, 웨이크업 신호 생성부는 메인 마이크로컨트롤러를 구동하기 위한 웨이크업 신호를 생성하여, 전기자동차 충전을 제어하도록 한다.
인터럽트부(234)는 상기 메인 마이크로컨트롤러 또는 상기 서브 마이크로컨트롤러의 동작에 오류가 발생하는 경우, 동작을 중단시킨다. 또한, 리셋부(235)는 상기 메인 마이크로컨트롤러 또는 상기 서브 마이크로컨트롤러의 동작에 발생한 오류가 해결되면, 동작을 재설정할 수 있다.
전기자동차의 경우 EVSE에 연결되어 충전을 진행할 때, 급속 충전 등 고전압/고전류에 연결하게 되므로 전기자동차 자체 또는 전기자동차 부품에 과부하가 걸릴 수 있는 위험이 존재한다. 따라서, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는 안전 장치 기능을 위하여 인터럽트부, 리셋부를 포함하여, 동작 오류가 발생시 동작을 중단하도록 한다.
메인 마이크로컨트롤러(240)는 웨이크업 신호에 의해 구동하며, 전기자동차 충전을 제어하도록 한다. 이 때, 본 발명의 메인 마이크로컨트롤러는 종래의 전기자동차의 마이크로컨트롤러와 동일한 역할을 수행하며, 다만 전력소모를 절감시키기 위하여 웨이크업 기능을 위한 서브 마이크로컨트롤러를 별도의 장치로 구성할 수 있다. 웨이크업 신호에 의하여 구동하게 되므로, 충전이 진행되지 않는 경우에는 메인 마이크로컨트롤러의 동작이 정지하여 오프 상태로 변환한다. 따라서, 소모 전력 및 소비 전력을 최소화하므로, 전기자동차의 전체적인 동작 시간을 연장시킬 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 메인 마이크로컨트롤러에는 공급 전원(250) 및 공급 전원 제어부(260)를 통하여 온/오프를 제어할 수 있다.
공급 전원(250)는 메인 마이크로컨트롤러를 동작할 수 있도록 전원을 공급하는 역할을 수행하며, 배터리 전압(ex; 12V)을 마이크로컨트롤러용 전압(ex; 5V)으로 변환하여 공급할 수 있다.
공급 전원 제어부(260)는 웨이크업 신호를 수신하여 메인 마이크로컨트롤러의 공급 전원을 제어할 수 있다. 서브 마이크로컨트롤러는 후술하는 바와 같이 메인 마이크로컨트롤러를 동작하기 위한 웨이크업 신호를 발생하는데, 이러한 웨이크업 신호를 직접 메인 마이크로컨트롤러에 입력되어 온/오프를 제어할 수도 있지만, 공급 전원 제어부로 입력하여 공급 전원을 통해 메인 마이크로컨트롤러를 구동할 수도 있다.
이 때, 서브 마이크로컨트롤러는 슬립 상태 또는 중지 상태에서도 연결 신호 또는 충전 제어 신호를 실시간 감시하기 위하여 상시 공급 전원이 인가되며, 메인 마이크로컨트롤러는 서브 마이크로컨트롤러에 의한 웨이크업 신호가 생성되는 경우에만, 공급 전원 제어부에 의하여 메인 마이크로컨트롤러에 공급 전원을 인가할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 서브 마이크로컨트롤러는 전기자동차 충전 제어 장치의 연결 신호 입력을 감지하여 전기자동차 충전 시작을 확인할 수 있다. 이어, 충전 제어 신호를 서브 마이크로컨트롤러가 감지하면, 웨이크업 신호를 생성하여 메인 마이크로컨트롤러를 구동하게 된다.
본 발명의 메인 마이크로컨트롤러는, 구동을 시작하면 상기 서브 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 차단하고, 상기 메인 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 연결할 수 있다. 이 때, 전기자동차 내부 장치간의 접속 연결 및 차단은 회로내의 전자식 스위치 또는 기계식 스위치를 이용할 수 있다.
더 구체적으로, 메인 마이크로컨트롤러는 구동을 시작한 후, 서브 마이크로컨트롤러와 충전 제어 신호 입력단 및 연결 신호 입력단의 접속을 차단할 수 있다. 도 3에서의 스위치 1, 2, 3을 오프로 변환하면, 충전 제어 신호 입력단 및 연결 신호 입력단에 입력되는 신호들은 서브 마이크로컨트롤러로 입력되지 않고 메인 마이크로컨트롤러로 직접 입력된다. 이는, 메인 마이크로컨트롤러와 서브 마이크로컨트롤러가 서로 연결되는 경우 입력저항값이 달라지므로 정확한 감지가 어렵기 때문에, 메인 마이크로컨트롤러의 정밀한 감지를 위하여 서브 마이크로컨트롤러와의 접속을 차단하도록 한다.
결국, 전기자동차의 충전이 진행되는 도중에는, 메인 마이크로컨트롤러는 서브 마이크로컨트롤러의 접속을 차단한 후, 입력되는 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호를 감지하여, 전기자동차 충전을 제어하게 된다.
전기자동차 충전이 완료되는 경우, 메인 마이크로컨트롤러는 구동을 중지할 수 있다. 이 때, 상기 메인 마이크로컨트롤러는, 구동을 중지하면, 상기 메인 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 차단하고, 상기 서브 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 재연결할 수 있다.
도 3을 참조하면, 전기자동차 충전이 완료되는 경우, 스위치 4, 5, 6을 온 상태에서 오프 상태로 변환하고, 스위치 1, 2, 3이 오프 상태에서 온 상태로 변환할 수 있다. 따라서, 메인 마이크로컨트롤러는 더 이상 연결 신호 또는 충전 제어 신호를 입력받지 않고, 서브 마이크로컨트롤러가 연결 신호 또는 충전 제어 신호를 입력받게 된다.
이어, 서브 마이크로컨트롤러와 연결 신호 입력단의 접속을 재연결하면, 서브 마이크로컨트롤러가 웨이크업 상태에서 슬립 상태로 변환하도록 한다. 웨이크업 상태를 슬립 상태에 비하여 전력 소모가 더 크게 되므로, 본 발명의 서브 마이크로컨트롤러는 충전 상태의 전력 소모를 줄이기 위하여 비충전시 웨이크업 상태를 유지하여 전기자동차의 동작 시간을 증가시킬 수 있다.
아울러, 본 발명의 메인 마이크로컨트롤러는, 상기 웨이크업 신호에 의한 구동이 일정 시간 이상 유지되는 경우, 전기자동차의 충전 미사용으로 판단하여 구동을 중지할 수 있다. 사용자가 EVSE에 전기자동차를 연결한 후, 충전 상태임을 망각하여 그대로 방치시킬 수 있는 경우가 존재하므로, 본 발명의 메인 마이크로컨트롤러는 기 설정된 시간 이상 별도의 제어 입력이 없는 경우 전기자동차 및 전기자동차 충전 제어 장치의 보호를 위하여 구동을 중지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 서브 마이크로컨트롤러는, 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호를 주기적으로 감지하고, 상기 서브 마이크로컨트롤러의 구동 상태, 슬립 상태, 딥 슬립 상태에 따라서, 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호의 감지 주기를 달리할 수 있다.
서브 마이크로컨트롤러는 전력 소모를 효율적으로 제어하기 위하여, 구동 상태, 슬립 상태, 딥 슬립 상태로 나뉘어 운용할 수 있다. 서브 마이크로컨트롤러는 연결 신호 및 충전 제어 신호를 실시간으로 감지하고 있다가, 충전이 시작되는지 여부를 확인하여야 하므로, 여러 상태로 나뉘어 제어할 수 있다.
예를 들어, 충전이 진행중인 구동 상태에서는 서브 마이크로컨트롤러가 1:10 주기(duty)로 연결 신호 및 충전 제어 신호를 감지할 수 있다. 또한, 충전이 진행되지 않는 경우 서브 마이크로컨트롤러는 슬립 상태로 변환되며, 1:100 주기(duty)로 연결 신호 및 충전 제어 신호를 감지할 수 있다. 이어, 충전이 기 설정된 시간동안 진행되지 않는 경우, 딥 슬립 상태로 변환되며, 1:500 주기(duty)로 연결 신호 및 충전 제어 신호를 감지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 서브 마이크로컨트롤러는 사이클링 웨이크업(cycling wakeup) 기능으로 전력 소모를 효율적으로 절감시킬 수 있다.
도 5 내지 도 7에서는 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치가 서로 다른 충전 방식에 따라 충전을 하는 경우에도 모두 호환이 가능하도록 하는 충전 제어 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치가 제1 충전 제어 신호에 따른 충전을 제어하는 실시예에 관한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는 제1 충전 제어 입력단을 통하여 제1 충전 제어 신호를 입력할 수 있다. 도 5에서는 제1 충전 제어 입력 신호로 CCS 방식임을 예를 들어 설명하도록 한다.
먼저, 서브 마이크로컨트롤러는 충전 제어 신호(221) 및 연결 신호(210)를 감지하도록 한다. CCS 방식의 충전인 경우, 연결 신호는 프록시미티(proximity) 입력, 충전 제어 신호는 PWM 신호로 구성될 수 있다. 이 때, 스위치 1은 온 상태에서 연결 신호를 감지할 수 있다.
이어, 서브 마이크로컨트롤러는 PWM 신호가 기 설정된 주기의 범위인 경우, 웨이크업 신호를 발생한다. 웨이크업 신호는 구동 전압 제어부에 입력되어, 구동 전압을 메인 마이크로컨트롤러에 인가하여 메인 마이크로컨트롤러를 구동시킬 수 있다.
메인 마이크로컨트롤러는 스위치 1을 오프 상태로 변환하여, 서브 마이크로컨트롤러와 프록시미티 입력 사이의 연결을 차단시키고, 스위치 4를 온 상태로 변환하여 메인 마이크로컨트롤러와 프록시미티 입력 사이의 연결을 접속시킨다. 결국, 메인 마이크로컨트롤러는 충전 제어 신호와 연결 신호를 통하여 전기자동차 충전을 통합 제어하게 된다.
전기자동차 충전이 종료되는 경우, 메인 마이크로컨트롤러는 구동을 중단하게 되며, 서브 마이크로컨트롤러는 다시 프록시미티 입력과 PWM 제어 신호를 감지하여 추후 충전을 감지하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치가 제2 충전 제어 신호에 따른 충전을 제어하는 실시예에 관한 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는 제2 충전 제어 입력단을 통하여 제2 충전 제어 신호를 입력할 수 있다. 도 5에서는 제1 충전 제어 입력 신호로 차데모 방식임을 예를 들어 설명하도록 한다.
먼저, 서브 마이크로컨트롤러는 충전 제어 신호(222) 및 연결 신호(210)를 감지하도록 한다. CCS 방식의 충전인 경우, 연결 신호는 프록시미티(proximity) 입력, 충전 제어 신호는 Charging start/stop 신호로 구성될 수 있다. 이 때, 스위치 1은 온 상태에서 연결 신호를 감지할 수 있다.
이어, 서브 마이크로컨트롤러는 Charging start/stop 신호에 의하여 충전 시작 신호(ex; 사용자가 전기자동차 충전 on 을 누르는 경우 등)가 감지되면, 웨이크업 신호를 발생한다. 웨이크업 신호는 구동 전압 제어부에 입력되어, 구동 전압을 메인 마이크로컨트롤러에 인가하여 메인 마이크로컨트롤러를 구동시킬 수 있다.
메인 마이크로컨트롤러는 스위치 1을 오프 상태로 변환하여, 서브 마이크로컨트롤러와 프록시미티 입력 사이의 연결을 차단시키고, 스위치 2를 온 상태로 변환하여 메인 마이크로컨트롤러와 프록시미티 입력 사이의 연결을 접속시킨다. 결국, 메인 마이크로컨트롤러는 충전 제어 신호와 연결 신호를 통하여 전기자동차 충전을 통합 제어하게 된다.
전기자동차 충전이 종료되는 경우, 메인 마이크로컨트롤러는 구동을 중단하게 되며, 서브 마이크로컨트롤러는 다시 프록시미티 입력과 Charging start/stop 신호를 감지하여 추후 충전을 감지하도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 장치가 제3 충전 제어 신호에 따른 충전을 제어하는 실시예에 관한 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는 제3 충전 제어 입력단을 통하여 제3 충전 제어 신호를 입력할 수 있다. 도 5에서는 제3 충전 제어 입력 신호로 GB/T 방식임을 예를 들어 설명하도록 한다.
먼저, 서브 마이크로컨트롤러는 충전 제어 신호(223) 및 연결 신호(210)를 감지하도록 한다. GB/T 방식의 충전인 경우, 연결 신호는 프록시미티(proximity) 입력, 충전 제어 신호는 12V DC 신호로 구성될 수 있다. 이 때, 스위치 1은 온 상태에서 연결 신호를 감지할 수 있다.
이어, 서브 마이크로컨트롤러는 충전 제어 신호가 12V 이상의 입력 신호인 경우, 웨이크업 신호를 발생한다. 웨이크업 신호는 구동 전압 제어부에 입력되어, 구동 전압을 메인 마이크로컨트롤러에 인가하여 메인 마이크로컨트롤러를 구동시킬 수 있다.
메인 마이크로컨트롤러는 스위치 1을 오프 상태로 변환하여, 서브 마이크로컨트롤러와 프록시미티 입력 사이의 연결을 차단시키고, 스위치 5를 온 상태로 변환하여 메인 마이크로컨트롤러와 프록시미티 입력 사이의 연결을 접속시킨다. 결국, 메인 마이크로컨트롤러는 충전 제어 신호와 연결 신호를 통하여 전기자동차 충전을 통합 제어하게 된다.
전기자동차 충전이 종료되는 경우, 메인 마이크로컨트롤러는 구동을 중단하게 되며, 서브 마이크로컨트롤러는 다시 프록시미티 입력과 12V DC 신호를 감지하여 추후 충전을 감지하도록 한다.
한편, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는, EVSE와 전기자동차가 연결되는 경우, 충전 방식이 어떠한 방식인지 여부를 자체적으로 판단하여 충전 제어 신호 입력단에 선택적으로 충전 제어 신호를 입력하도록 한다. 예를 들어, CCS 방식의 전기자동차 충전을 진행하는 경우, 본 발명의 전기자동차 충전 제어 장치는 CCS 방식임을 감지하여, CCS 방식에 적용되는 제1 충전 제어 신호 입력단을 통하여 PWM 신호를 입력받고, 메인 마이크로컨트롤러를 통해 전기자동차 충전을 제어한다. 이어, 전기자동차가 다른 EVSE와 연결될 때, 차데모 방식의 충전을 진행하면, 전기자동차 충전 제어 장치는 차데모 방식임을 다시 감지하고, 차데모 방식에 적용되는 제2 충전 제어 신호 입력단을 통하여 충전 시작/정지 신호를 입력받아 전기자동차 충전을 제어한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 제어 방법은, EVSE와 상기 전기자동차의 연결 여부에 대한 연결 신호가 상기 연결 신호 입력단으로 입력되는 단계, 상기 서브 마이크로컨트롤러가 슬립 상태에서 상기 연결 신호 및 충전 제어 신호를 감지하는 단계, 상기 서브 마이크로컨트롤러가 상기 연결 신호에 따라 슬립 상태에서 웨이크업 신호로 변환하는 단계, 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성하는 단계, 상기 메인 마이크로컨트롤러가 상기 웨이크업 신호에 의해 구동하는 단계를 포함하고, 상기 충전 제어 신호 입력단은, 서로 다른 전기자동차 충전 방식을 가지는 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 제n 충전 제어 신호 입력단을 포함하고, 상기 서브 마이크로컨트롤러는, 상기 제1 충전 제어 신호 입력단 내지 상기 제n 충전 제어 신호 입력단과 각각 대응하는 제1 충전 제어 신호 감지부 내지 제n 충전 제어 신호 감지부를 포함할 수 있다.
이 때, 전기자동차 충전 방법은, 상술한 전기자동차 충전 장치가 가지고 있는 구성요소 및 기능을 모두 포함하여 구현될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 전기자동차
200 : 전기자동차 충전 제어 장치
210 : 연결 신호 입력단
220 : 충전 제어 신호 입력단
221 : 제1 충전 제어 신호 입력단
222 : 제2 충전 제어 신호 입력단
223 : 제3 충전 제어 신호 입력단
230 : 서브 마이크로컨트롤러
231 : 연결 신호 감지부
232 : 충전 제어 신호 감지부
233 : 웨이크업 신호 생성부
234 : 인터럽트부
235 : 리셋부
240 : 메인 마이크로컨트롤러
250 : 공급 전원
260 : 공급 전원 제어부
300 : EVSE
400 : 배터리

Claims (12)

  1. 전기자동차 충전 제어 장치에 있어서,
    EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 상기 전기자동차의 연결 여부에 대한 연결 신호가 입력되는 연결 신호 입력단;
    전기자동차 충전 방식에 따른 충전 제어 신호가 입력되는 충전 제어 신호 입력단;
    슬립 상태에서 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호를 감지하고, 상기 연결 신호에 따라 슬립 상태에서 웨이크업(wake-up) 상태로 변환하고, 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성하는 서브 마이크로컨트롤러;
    상기 웨이크업 신호에 의해 구동하여, 전기자동차 충전을 제어하는 메인 마이크로컨트롤러;
    를 포함하고,
    상기 서브 마이크로컨트롤러는,
    상기 연결 신호 입력단에 입력되는 연결 신호를 감지하는 연결 신호 감지부와,
    상기 충전 제어 신호 입력단에 입력되는 충전 제어 신호를 감지하는 충전 제어 신호 감지부와,
    웨이크업 상태로 변환하면, 상기 메인 마이크로컨트롤러를 구동하는 웨이크업 신호를 생성하는 웨이크업 신호 생성부를 포함하는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연결 신호 입력단은,
    상기 EVSE와 상기 전기자동차의 물리적 접촉 연결에 따른 프록시미티(proximity) 연결 신호가 입력되는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연결 신호 입력단은,
    상기 EVSE와 상기 전기자동차 사이의 저항에 인가되는 전압 레벨을 기준으로 하는 연결 신호가 입력되는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 충전 제어 신호 입력단은,
    CCS(Combined Charging System), 차데모(CHAdeMO), GB/T 중 적어도 어느 하나의 전기자동차 충전 방식에 따른 충전 제어 신호가 입력되는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 마이크로컨트롤러는,
    상기 메인 마이크로컨트롤러 또는 상기 서브 마이크로컨트롤러의 동작에 오류가 발생하는 경우, 동작을 중단시키는 인터럽트부와,
    상기 메인 마이크로컨트롤러 또는 상기 서브 마이크로컨트롤러의 동작에 발생한 오류가 해결되면, 동작을 재설정하는 리셋부를 더 포함하는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 마이크로컨트롤러의 공급 전원;
    상기 웨이크업 신호를 수신하여 상기 메인 마이크로컨트롤러의 공급 전원을 제어하는 공급 전원 제어부;
    를 더 포함하는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 마이크로컨트롤러는,
    구동을 시작하면, 상기 서브 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 차단하고, 상기 메인 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 연결하는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 메인 마이크로컨트롤러는,
    상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호를 감지하여, 전기자동차 충전을 제어하는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 마이크로컨트롤러는,
    상기 전기자동차의 충전이 완료되면, 상기 메인 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 차단하고, 상기 서브 마이크로컨트롤러와 상기 연결 신호 입력단의 접속을 재연결하는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 서브 마이크로컨트롤러는,
    상기 연결 신호 입력단의 접속을 재연결하면, 웨이크업 상태에서 슬립 모드 상태로 변환하는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 마이크로컨트롤러는,
    상기 웨이크업 신호에 의한 구동이 일정 시간 이상 유지되는 경우, 전기자동차의 충전 미사용으로 판단하여 구동을 중지하는, 전기자동차 충전 제어 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 마이크로컨트롤러는,
    상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호를 주기적으로 감지하고,
    상기 서브 마이크로컨트롤러의 구동 상태, 슬립 상태, 딥 슬립 상태에 따라서, 상기 연결 신호 및 상기 충전 제어 신호의 감지 주기를 달리하는, 전기자동차 충전 제어 장치.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102688047B1 (ko) * 2018-09-06 2024-07-24 주식회사 엘지에너지솔루션 Bms를 안정적으로 웨이크 업 시키기 위한 방법 및 그 방법이 적용된 배터리 팩
KR102224076B1 (ko) * 2019-02-27 2021-03-09 비테스코 테크놀로지스 코리아 주식회사 배터리의 예약 충전 기능 진단 장치 및 방법
KR102196760B1 (ko) * 2020-02-25 2020-12-30 한국알박(주) 능동형 충전제어 방식의 전기자동차 충전기 및 능동형 충전제어 방식의 전기자동차 충전방법
KR102481210B1 (ko) 2020-11-26 2022-12-26 쌍용자동차 주식회사 전기 자동차의 슬립 모드에서 고전압 배터리 상태확인방법
KR20240129636A (ko) 2023-02-20 2024-08-28 명지대학교 산학협력단 펄스 전류를 이용하는 전기 자동차 충전 제어 시스템 및 방법
KR20240134509A (ko) 2023-03-02 2024-09-10 명지대학교 산학협력단 배터리 정보를 이용하여 전기 자동차의 무선 충전을 제어하는 시스템 및 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011125185A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
US20130214738A1 (en) 2012-02-20 2013-08-22 Eaton Corporation Multi-standard, alternating current or direct current compatible electric vehicle supply equipment

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103259826B (zh) * 2012-02-20 2016-06-01 伊顿公司 用于充电机和电动车之间的数据传输装置及方法
JP5958445B2 (ja) * 2013-10-23 2016-08-02 株式会社デンソー 車載ネットワークシステム、管理装置
KR101560655B1 (ko) * 2014-03-28 2015-10-15 주식회사 글로쿼드 전기차 충전 방법 및 전기차 충전 방식 변환 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011125185A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
US20130214738A1 (en) 2012-02-20 2013-08-22 Eaton Corporation Multi-standard, alternating current or direct current compatible electric vehicle supply equipment

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