KR102642838B1 - 차량용 usb 타입 충전단자 통합제어 모듈 - Google Patents

차량용 usb 타입 충전단자 통합제어 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR102642838B1
KR102642838B1 KR1020220104502A KR20220104502A KR102642838B1 KR 102642838 B1 KR102642838 B1 KR 102642838B1 KR 1020220104502 A KR1020220104502 A KR 1020220104502A KR 20220104502 A KR20220104502 A KR 20220104502A KR 102642838 B1 KR102642838 B1 KR 102642838B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
power
charging
charging terminal
vehicle
Prior art date
Application number
KR1020220104502A
Other languages
English (en)
Inventor
이규영
Original Assignee
이규영
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이규영 filed Critical 이규영
Priority to KR1020220104502A priority Critical patent/KR102642838B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102642838B1 publication Critical patent/KR102642838B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q3/00—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors
    • B60Q3/20—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors for lighting specific fittings of passenger or driving compartments; mounted on specific fittings of passenger or driving compartments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q3/00—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors
    • B60Q3/80—Circuits; Control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/382—Information transfer, e.g. on bus using universal interface adapter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0036—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using connection detecting circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2213/00—Indexing scheme relating to interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F2213/0042—Universal serial bus [USB]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 USB 타입의 여러 충전단자를 하나의 통신으로 통합함으로써, 전체 충전단자의 사용량이나 허용할 수 있는 전력 범위에서 각 충전단자에 대해 개별적으로 제어하여 충전 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 ACC 전력과 시동배터리 전력을 절환하여 충전단자에 공급할 수 있게 구성함으로, 시동을 걸지 않거나 ACC 전력을 사용할 수 없을 때도 시동배터리를 사용하여 자동차 출력에 영향을 주지 않으면서도 효율적으로 전력을 사용할 수 있다. 그리고 본 발명은 시동배터리 측에 연결되는 마스터 유닛에 이종 기기를 연결할 수 있게 구성함으로, 기존 충전단자에서 발생할 수 있는 오류나 본 발명에 따른 통합제어 모듈의 오류 등 업데이트를 쉽고 편리하게 할 수 있어 관리가 쉬울 뿐만 아니라 안정적으로 사용할 수 있다.

Description

차량용 USB 타입 충전단자 통합제어 모듈{INTEGRATED CONTROLLING MODULE FOR USB-TYPE CHARGING CONNECTOR OF VEHICLES}
본 발명은 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 개의 충전단자에 대해 개별적으로 통신하면서 각 충전단자의 충전 용량을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 사용 전력을 조절할 수 있게 한 것이다. 또한, 충전을 위해 충전단자에 공급되는 전력은 ACC(Accessory) 전력과 시동배터리 전력 중 선택된 것을 사용하게 하여 시동이 걸리지 않은 상태에서도 충전할 수 있게 하고, 시동배터리 전력이 약할 때는 LDC(Low voltage DC-DC Converter)를 제어하여 전력 충전이 이루어질 수 있게 한 것이다.
일반적으로 운전자나 탑승자가 휴대하고 다니는 여러 종류의 휴대단말을 자동차 안에서 사용하다 보면 휴대단말의 배터리 방전으로 휴대단말을 충전해야 하는 상황이 발생한다. 자동차 실내에는 이처럼 휴대단말의 충전이 필요할 때 USB 커넥터를 사용하여 쉽게 충전할 수 있도록, 아래의 (특허문헌 1) 내지 (특허문헌 3)과 같이, 다양한 형태의 충전기술이 개시되어 있다.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2019-0044960호
차량용 USB 충전기에 관한 것으로, 상기 차량용 USB 충전기는, 차량의 전원을 이용하여 USB 커넥터를 가지는 충전 대상 장치를 충전하는 충전기로서, 차량의 전원과 연결되는 전원 연결부; 상기 전원 연결부를 통해 입력되는 입력 전류를 필터링하는 입력 필터링부; 상기 필터링된 입력 전류의 전압을 휴대 장치 충전용 출력 전압으로 변환하는 전압 변환부; 상기 출력 전압이 인가되는 복수의 USB 포트를 포함하며 각각의 USB 포트를 통해 충전 대상 장치의 USB 커넥터와 연결되는 장치 연결부; 및 상기 복수의 USB 포트 중 충전 대상 장치가 연결된 USB 포트를 감지하여 해당 USB 포트에 상기 출력 전압을 인가하거나 제한하는 출력 제한부를 포함하여, 고속 충전 기능을 지원하고, 다양한 USB 타입을 가지는 이종의 장치들을 동시에 충전할 수 있다.
(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-2360664호
모바일 디바이스들이 USB 호스트들의 역할을 하도록 구성되는지 또는 USB 디바이스들의 역할을 하게 하는 구성과 무관하게, 차량의 내장형 USB 호스트가 USB 허브를 통해 다수의 모바일 디바이스에 접속할 수 있게 하도록 구성되는 USB 허브 모듈이 개시된다. 바람직하게, 모듈은 헤드 유닛에 대해 추가적인 케이블링 또는 하드웨어 변경들이 요구되지 않도록 구성된다. 모듈은 내장형 USB 호스트, USB 허브 및 적어도 하나의 소비자 액세스가능한 USB 포트 사이에서 이용될 수 있다. 소비자 디바이스가 USB 호스트의 역할을 하고 있는 경우, 소비자 디바이스와 차량의 내장형 USB 호스트 사이의 신호들은 USB 브리지를 통해 프로세싱되며, 이에 의해 소비자 디바이스가 내장형 USB 호스트와 호환 가능하게 한다. 모듈은 또한 모듈로부터 제1 소비자 디바이스로 전기 전력을 제공하는 전력 공급 회로를 포함한다. 바람직하게, 전력 공급 회로는 조절 가능한 전압 전력 공급부를 포함한다.
(특허문헌 3) 한국등록특허 제10-2416128호
충전 장치 및 이를 포함하는 차량, 충전 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 고속 충전 가능한 QC 2.0을 적용한 USB 충전기를 사용하여 스마트폰을 충전하는 경우, 차량용 배터리의 전압 상태를 고려하여 고속 충전 또는 일반 충전을 진행하거나 충전을 진행하지 않음으로써 차량 내의 예상하지 못한 상황(예를 들어, 공조 장치나 여러 편의 장치들을 사용하여 전압이 낮아지는 상태)에 효과적으로 대처할 수 있도록 한다. 따라서 차량 내 배터리의 전압이 일정한 값이 되었을 때 스마트폰을 충전함으로써 차량 내 배터리 전압을 보호하여 향후 시동 시 문제가 없도록 한다. 이는, 고속 충전 또는 일반 충전 중에 전압 강하의 상황에 따라 전압/전류를 조정하여 스마트폰의 효율적인 충전을 가능하게 함으로써 배터리에 무리를 주지 않고 충전을 할 수 있게 된다.
한국공개특허 제10-2019-0044960호 (공개일: 2019.05.02) 한국등록특허 제10-2360664호 (등록일: 2022.02.04) 한국등록특허 제10-2416128호 (등록일: 2022.06.29)
하지만, 이러한 기존의 차량용 충전기술은 다음과 같은 문제가 발생한다.
(1) 차량 실내에서 여러 개의 충전단자를 통해 스마트 기기나 멀티미디어를 충전하거나 차량의 다른 디스플레이 장치와 연결하여 사용하는 것이 가능하다. 하지만, 각 충전단자에 대해 개별적으로 제어하거나 충전 상태를 확인하는 등 개별적으로 제어는 가능하나, 여러 개의 충전단자에 대해 전체적으로 동작 상태를 감시하거나 제어할 수 없다.
(2) 즉, 각각의 충전단자에 대해 충전 상태를 확인할 수는 있으나, 여러 개의 충전단자를 통해 동시에 충전이 이루어질 때는 다른 충전단자의 작동과 감시 상태를 연계해서 모든 충전단자에 대해 감시와 제어를 할 수 없다.
(3) 엔진 시동이 걸리거나 ACC 모드에서 스마트 기기나 멀티미디어의 충전이 가능하나, 엔진 정지 등으로 ACC 모드가 아닐 때는 스마트 기기나 멀티미디어를 충전할 수 없다.
(4) 충전단자에 연결된 스마트 기기나 멀티미디어에 표시된 충전 표시기 등을 통해 충전 사태를 확인할 수 있을 뿐, 충전단자 자체를 통해 충전 상태 등을 확인할 수 없다.
(5) 특히, 시동배터리의 사용 효율과 사용 시간을 통해 시동배터리 상태를 정확하게 확인할 수 있는데, 각 충전단자 연결로 발생하는 암전류(Leakage Current or Dark Current) 관리 상태를 정확하게 알 수 없어 결과적으로 시동배터리 상태를 정확하게 알 수 없다.
본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, USB 타입의 여러 충전단자를 하나의 통신으로 통합함으로써, 전체 충전단자의 사용량이나 허용할 수 있는 전력 범위에서 각 충전단자에 대해 개별적으로 제어하여 충전 효율을 높일 수 있게 한 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 ACC 전력과 시동배터리 전력을 절환하여 충전단자에 공급할 수 있게 구성함으로써, 시동을 걸지 않거나 ACC 전력을 사용할 수 없을 때도 시동배터리를 사용하여 자동차 출력에 영향을 주지 않으면서도 효율적으로 전력을 사용할 수 있게 한 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.
그리고 본 발명은 시동배터리 측에 연결되는 마스터 유닛에 이종 기기를 연결할 수 있게 구성함으로써, 기존 충전단자에서 발생할 수 있는 오류나 본 발명에 따른 통합제어 모듈의 오류 그리고 업데이트를 쉽고 편리하게 할 수 있어 관리가 쉬울 뿐만 아니라 안정적으로 사용할 수 있게 한 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 [실시예 1]에 따른 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈은, 차량의 시동배터리(B)에 연결되어 시동배터리(B)의 전력을 공급받아 동작하고 충전용 전력 공급을 제어하는 마스터 유닛(100), 및 상기 마스터 유닛(100)에 연결되어 시동배터리(B)에서 충전되는 용량이 각각 설정되게 하고 사용 전력이 조절되는 여러 개의 충전단자(200)를 포함하되; 상기 마스터 유닛(100)에는, 시동배터리(B)에서 B+ 전력을 공급받아 시동배터리(B)의 전압을 감지하는 B+ 전압 감지부(110); 상기 시동 배터리(B)에서 분기된 전력을 공급받아 회로 구동에 필요한 전력을 공급하는 회로구동 전원부(120); 상기 회로구동 전원부(120)를 통해 공급받은 전력으로 동작하고, 상기 B+ 전압 감지부(110)의 감지 신호를 바탕으로 상기 충전단자(200)에 전력의 공급과 차단이 이루어지게 하며, 상기 각 충전단자(200)에 이상이 발생했을 때 통지받게 하는 경고용 단자(131)와 충전단자(200)에 외부 기기가 연결되면 이를 통지하게 감시하는 감시 단자(132) 그리고 외부에서 별도의 제어기를 연결하게 해서 상기 충전단자(200)를 제어하게 하는 ILL 단자(133)를 포함하는 메인 제어기(130); 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 차량에 이미 구축된 통신망과 통신할 수 있게 하는 차량내 통신모듈(140a); 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 휴대단말(T)과 무선 통신 가능하게 하는 무선 통신모듈(140b); 및 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 상기 충전단자(200)와 통신하기 위한 제1통신모듈(140c) 및 이종 기기와 통신하기 위한 제2통신모듈(140d);이 포함되고; 상기 충전단자(200)에는, 충전과 전원 공급에 사용되는 USB 커넥터(210); 상기 B+ 전압 감지부(110)에 인가되는 시동배터리(B)에서 분기된 B+ 전력을 공급받아 이를 승압하여 상기 USB 커넥터(210)에 공급하는 DC-DC 컨버터(220); 상기 DC-DC 컨버터(220)에서 분기된 전력을 공급받아 회로 구동에 필요한 전력을 공급하는 회로구동 전원부(230); 및 상기 제1통신모듈(140c)과 연결되는 통신 단자(241), 상기 경고용 단자(131)와 상기 감시 단자(132)에 각각 연결되는 경고용 단자(242)와 감시 단자(243)가 구비되고, 상기 회로구동 전원부(230)에서 전력을 공급받아 상기 USB 커넥터(210)와 쌍방향 통신하여 상기 DC-DC 컨버터(220)를 통해 설정된 용량에 맞춰 ACC 전력을 공급하거나 차단하게 하는 보조 제어기(240); 및 상기 보조 제어기(240)에 연결되어 외부에서 기기를 연결하여 충전단자(200)를 제어하게 하는 외부 단자(250);가 포함된다.
특히, 차량이 전기차일 때는, 상기 메인 제어기(130)에는 시동배터리(B)를 제어하는 LDC를 제어하는 제어 단자(134)가 포함되고, 상기 차량내 통신모듈(140a)에는 상기 LDC와 통신할 수 있는 통신 포트(141)가 포함되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 [실시예 2]에 따른 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈은, 차량의 시동배터리(B)에 연결되어 시동배터리(B)의 전력을 공급받아 동작하고, ACC 전력과 시동배터리(B)의 전력 중 선택적으로 충전 전력으로 공급하는 마스터 유닛(100), 및 상기 마스터 유닛(100)에 연결되어 상기 충전 전력의 용량이 각각 설정되게 하고 사용 전력이 조절되는 여러 개의 충전단자(200)를 포함하되; 상기 마스터 유닛(100)에는, 스위치 제어부의 제어로 ACC+ 전압과 B+ 전압을 절환하여 각 충전단자(200)에 공급하는 여러 개의 절환 스위치(150); 시동배터리(B)에서 ACC를 통해 공급되는 ACC+ 전력을 감지하여 상기 각 절환 스위치(150)에 공급하고 ACC+의 전압과 전류를 감지하는 ACC+ 전압 감지부(160); ACC로 인가되는 시동배터리(B)의 B+ 전력을 분기하여 공급받아 상기 각 절환 스위치(150)에 공급하면서 전압과 전류를 감지하는 B+ 전압 감지부(110); 상기 B+ 전압 감지부(110)에서 분기된 B+ 전력을 공급받아 회로 구동에 필요한 전력을 공급하는 회로구동 전원부(120); 상기 회로구동 전원부(120)를 통해 공급받은 전력으로 동작하고, 상기 ACC+ 전압 감지부(160)와 상기 B+ 전압 감지부(110)의 감지 신호를 바탕으로 상기 스위치 제어부를 제어하여 절환 스위치(150)를 통해 상기 충전단자(200)에 공급되는 전력을 선택하고, 상기 각 충전단자(200)에 이상이 발생했을 때 통지받게 하는 경고용 단자(131)와 충전단자(200)에 외부 기기가 연결되면 이를 통지하게 감시하는 감시 단자(132)를 포함하는 메인 제어기(130); 및 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 차량에 이미 구축된 통신망과 통신할 수 있게 하는 차량내 통신모듈(140a); 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 휴대단말(T)과 무선 통신 가능하게 하는 무선 통신모듈(140b); 및 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 상기 충전단자(200)와 통신하기 위한 제1통신모듈(140c) 및 이종 기기와 통신하기 위한 제2통신모듈(140d);이 포함되고; 상기 충전단자(200)에는, 충전과 전원 공급에 사용되는 USB 커넥터(210); 상기 절환 스위치(150)를 통해 전력을 공급받아 이를 승압하여 상기 USB 커넥터(210)에 공급하는 DC-DC 컨버터(220); 시동배터리(B)의 전력을 공급받아 회로 구동에 필요한 전력을 공급하는 회로구동 전원부(230); 상기 제1통신모듈(140c)과 연결되는 통신 단자(241), 상기 경고용 단자(131)와 상기 감시 단자(132)에 각각 연결되는 경고용 단자(242)와 감시 단자(243)가 구비되고, 상기 회로구동 전원부(230)에서 전력을 공급받아 상기 USB 커넥터(210)와 쌍방향 통신하여 상기 DC-DC 컨버터(220)를 통해 설정된 용량에 맞춰 ACC 전력을 공급하거나 차단하게 하는 보조 제어기(240); 및 상기 보조 제어기(240)에 연결되어 외부에서 기기를 연결하여 충전단자(200)를 제어하게 하는 외부 단자(250);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 경고용 단자(242)와 상기 감시 단자(243)에는, 각각 다이오드(242a, 243a)가 구비되어 다른 충전단자(200)의 제어신호나 데이터가 다른 충전단자로의 유입을 차단하게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 여러 개의 USB 타입의 충전단자를 하나의 통신모듈로 통합하여 제어하므로, 각 충전단자에 관한 통합 관리와 개별 제어어가 쉽다.
(2) 각 충전단자에서 사용된 충전 용량을 계산하여 시동배터리에서 공급받을 수 있는 전력 범위 내에서 충전단자 전체 또는 충전단자별로 개별 제어를 할 수 있다.
(3) 이에, 한정된 시동배터리 전원의 공급 용량 내에서 충전 용량을 효율적으로 분배하여 사용할 수 있고, 사용자가 어디에 있든 손쉽게 충전하여 편리하게 사용할 수 있다.
(4) 각 충전단자에 대해 작동 상태나 충전상태 그리고 작동 상태 등을 수집 분석하고 진단하여 작동 제어를 함에 따라 충전단자 사용에 대한 편의성과 효율성을 높일 수 있다.
(5) 충전단자에 외부 기기를 연결할 수 있으므로, 이미 사용 중인 충전단자에 대한 소프트웨어 오류의 개선이나 동작 기선, 그리고 새로운 기능에 대해 쉽게 추가하여 편리하게 사용할 수 있다.
(6) 또한, 스마트 기기나 멀티미디어플레이어와 같은 이종 기기를 마스터 유닛에 연결하여 차량과 통신할 수 있게 구성함으로써, 이종 기기나 차량 내 정보저장 장치 등으로 필요한 정보를 쉽게 전달할 수 있다.
(7) 각 충전단자에 대해 충전 효율과 충전 전압 등의 사용 전력 등을 검출하고, 충전단자에 외부 기기가 연결되었을 때만 이를 마스터 유닛에 통지하여 충전이 이루어지게 하므로, 각 충전단자에 대해 암전류(Leakage Current or Dark Current)를 관리할 수 있을 뿐만 아니라 이를 최소화할 수 있다.
[도 1]은 본 발명의 [실시예 1]에 따른 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈을 구성하는 마스터 유닛의 구성을 보여주는 구성도이다.
[도 2]는 본 발명의 [실시예 1]에 따른 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈을 구성하는 충전단자의 구성을 보여주는 구성도이다.
[도 3]은 본 발명의 [실시예 2]에 따른 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈을 구성하는 마스터 유닛의 구성을 보여주는 구성도이다.
[도 4]는 본 발명의 [실시예 2]에 따른 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈을 구성하는 충전단자의 구성을 보여주는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 [실시예 1]에 따른 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈에는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 마스터 유닛(100), 그리고 상기 마스터 유닛(100)에 연결되는 여러 개의 충전단자(200)가 포함된다.
특히, 상기 마스터 유닛(100)은 여러 개의 충전단자(200)와 개별적으로 통신이 이루어지게 구성함으로써, 여러 개의 충전단자(200)를 통합관리할 수 있을 뿐만 아니라, 각 충전단자(200)에 외부 기기가 연결되지 않은 상태에서는 전력을 차단하여 암전류를 최소화할 수 있게 하면서도, 각 충전단자(200)에서 사용되는 용량을 계산하고 충전단자(200)별로 필요한 용량 설정 등 개별적으로 제어할 수 있게 한 것이다.
이하, 이러한 구성에 관해 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도면부호 "B"는 자동차에서 전력 공급에 필요한 시동배터리를, ACC는 자동차에서 전력 공급과 차단하는 "Accessary"를 각각 나타낸다.
가. 마스터 유닛
마스터 유닛(100)은, [도 1]과 같이, 시동배터리(B)에서 발생한 전력을 후술할 여러 충전단자(200)에 분기하여 동시에 여러 대의 스마트 기기와 멀티미디어에 전력 공급과 충전이 이루어지게 하고, 또한, 통한 이들 충전단자(200)와 통신하며 충전단자(200)의 상태나 충전 용량 설정 그리고 사용 전력 등을 조절할 수 있게 한 것이다.
이러한 마스터 유닛(100)에는, [도 1]과 같이, B+ 전압 감지부(110), 회로구동 전원부(120), 메인 제어기(130), 차량내 통신모듈(140a), 무선 통신모듈(140b), 제1통신모듈(140c), 그리고 제2통신모듈(140d)이 포함된다.
1. B+ 전압 감지부
B+ 전압 감지부(110)는, [도 1]과 같이, 시동배터리(B)에서 발생한 B+ 전력의 전압을 검출하고 검출된 전압 신호를 후술할 메인 제어기(130)로 출력하여 메인 제어기(130)에서 여러 충전단자(200)에 충분한 전력 공급이 가능한지 아니면 선택적으로 공급할 수 있는지 등을 판단하게 한다.
2. 회로구동 전원부
회로구동 전원부(120)는, [도 1]과 같이, 상술한 B+ 전압 감지부(110)에 인가된 B+ 전력 일부를 분기하여 공급받고, 공급받은 B+ 전력을 후술할 상기 메인 제어기(130)에 공급하여 상기 마스터 유닛(100)을 구동하게 하는 전력으로 사용하게 한다.
3. 메인 제어기
메인 제어기(130)는, [도 1]과 같이, 상술한 회로구동 전원부(120)에서 공급된 B+ 전력으로 동작하고, 상기 B+ 전압 감지부(110)를 통해 입력된 전력 신호를 바탕으로 여러 개의 충전단자(200)에 전력을 공급/차단하여 제어하게 된다.
이때, 상기 메인 제어기(130)는, [도 1]과 같이, 후술하는 차량내 통신모듈(140a), 무선 통신모듈(140b), 제1통신모듈(140c), 및 제2통신모듈(140d)을 통해 각 충전단자(200)와 직접 통신하여 충전과 같이 전력 사용에 대해 다양한 방식으로 제어하게 되는데, 이에 관해서는 각 통신모듈을 설명하면서 함께 후술하기로 한다.
한편, 상기 메인 제어기(130)에는, [도 1]과 같이, 경고용 단자(131), 감시 단자(132), 그리고 ILL 단자(133)가 추가로 더 구성된다. 그리고 상기 메인 제어기(130)에는 본 발명에 따른 마스터 유닛(100)이 전기차에 장착될 때는 제어단자(134)가 더 구성된다.
경고용 단자
경고용 단자(131)는, [도 1]과 같이, 상술한 메인 제어기(130)와 후술할 각 충전단자(200)를 연결하기 위한 단자이다. 이때, 상기 경고용 단자(131)는 각 충전단자(200)에서 이상 발생, 예를 들어서 충전이 되지 않거나 과열, 과충전이 발생하거나, 전력이 공급되지 않는 것과 같은 이상 현상이 발생했을 때, 이상 현상이 발생한 충전단자(200)에서 상기 메인 제어기(130)로 이상 현상이 발생을 알려주게 하기 위한 단자이다.
감시 단자
감시 단자(132)는, [도 1]과 같이, 상술한 메인 제어기(130)와 후술할 각 충전단자(200)를 연결하여 Sleep 상태에 있는 충전단자(200)에 외부 기기가 연결되어 충전이 필요할 때 해당 충전단자(200)에 전력 공급이 이루어질 수 있도록 상기 메인 제어기(130)에 통지하기 위한 단자이다. 상기 메인 제어기(130)는 이러한 감시 단자(132)를 통해 각 충전단자(200)의 작동 여부를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 충전이 이루어지지 않을 때는 메인 제어기(130)와 충전단자(200)에서 소비되는 암전류를 최소화할 수 있게 한다.
ILL 단자(Illumination제어 단자)
ILL 단자(133)는, [도 1]과 같이, 상술한 메인 제어기(130)에 연결되는연결되어 충전단자의 백라이트 조명의 밝기 정도를 제어하기위한 단자이다. 이러한 ILL 단자(133)를 별도로 제어기에 연결하여 마스터 유닛(100)이 단자로 들어오는 데이터를 통신 포맷에 맞는 제어용 데이터 형태로 변환하여 각 충전단자(200)의 백라이트 조명의 밝기 정도를 제어할 수 있도록 하는 기능이나, 경우에 따라서 조명제어외 다른 용도의 기능을 수행하거나 제어할 수 있도록 한 단자이다.. 이때, 별도로 연결되는 제어기로는 자동차에 이미 구축된 제어장치나, 상기 메인 제어기(130)와 별도로 제작되어 마스터 유닛(100)을 제어할 수 있는 제어장치 또는 랩탑과 같이 인터페이스를 사용하여 업데이시킬 수 있는 휴대단말 등을 예로 들 수 있다.
제어 단자
제어 단자(134)는, [도 1]과 같이, 본 발명에 따른 마스터 유닛(100)을 전기차에 장착하여 사용할 때 사용하기 위한 단자이다. 이때, 상기 제어 단자(134)는 전기차에 구성된 고전압 배터리에 축적된 전기에너지를 저전압으로 변환하여 시동배터리(B) 등에 공급하는 LDC(Low voltage DC-DC Converter)를 제어하기 위한 단자이다. 이에, 상기 메인 제어기(130)는 B+ 전압 감지부(110)의 감지신호를 통해 시동배터리(B)에서 방전이 많이 이루어질 때는 LDC 제어를 통해 신속하게 시동배터리(B)를 충전할 수 있게 된다.
한편, 이러한 상기 메인 제어기(130)는, [도 1]과 같이, 후술하는 여러 통신모듈을 통해 다른 구성, 특히 각 충전단자(200)와 통신하여 개별 제어를 할 수 있게 된다.
이러한 상기 메인 제어기(130)는, [도 1]과 같이, 여러 개의 충전단자(200)에 충전을 위한 외부 기기가 연결될 때 다양한 방식으로 우선순위와 전력을 결정하여 충전되게 제어할 수 있다. 예를 들어서, 아래에서는, B+나 ACC+를 통해 사용할 수 있는 최대 전력이 400watt이고 각 충전단자의 충전 용량이 100watt이며, 사용할 수 있는 충전단자(200)의 개수가 5개라고 가정하면, 여러 충전단자(200)에 연결되는 순서를 통해 연결이 빠른 충전단자(200)에 우선번호를 부여하고, 우선순위가 빠른 3개의 충전단자에 대해 완충이 이루어지게 하고, 만일 최대 전력이 남으면 4번째 충전단자부터 차례로 충전하게 제어할 수 있다. 또한, 5개의 충전단자(200)에 먼저 연결되는 우선순위가 빠른 충전단자(200)부터 최대 충전 용량으로 충전하게 제어할 수도 있다. 그리고 우선순위가 빠른 충전단자(200) 순으로 차례로 100watt, 60watt, 30watt처럼 충전 전력을 달리하여 충전하게 설정하거나, 일부 충전단자(200)에 대해 먼저 완전 충전이 되게 한 다음 나머지 충전단자(200)에 대해서 남은 전력을 배분하여 충전하게 구성할 수도 있다.
4. 차량내 통신모듈
차량내 통신모듈(140a)은, [도 1]과 같이, 상술한 메인 제어기(130)와 자동차에서 사용되는 내부 통신망과 연결하기 위한 통신모듈이다. 즉, 최근 자동차에는 자동차 실내에서 사용할 수 있도록 이더넷, CAN, 그리고 LIN 등의 통신망이 구축되어 있는데, 본 발명에서는 이러한 자동차의 내부 통신망을 상술한 메인 제어기(130)에 연결하여 서로 통신할 수 있게 구성함으로써, 상기 메인 제어기(130)에서 처리하는 결과나 이상 그리고 작동 상태 등을 자동차에 설치된 디스플레이나 내비게이션 또는 클러스터 등으로 출력할 수 있게 하기 위한 통신모듈이다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 차량내 통신모듈(140a)에는, [도 1]과 같이, 본 발명에 따른 마스터 유닛(100)이 전기차에 장착될 때, 상술한 LDC와 통신할 수 있는 통신 포트(141)가 추가로 구성되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 메인 제어기(130)가 LDC를 제어하려면 통신이 필요하게 되는데, 이때의 통신은 자동차에 미리 구축된 차량내 통신모듈(140a)을 활용할 수 있게 하기 위함이다.
5. 무선 통신모듈
무선 통신모듈(140b)은, [도 1]과 같이, 상기 메인 제어기(130)와 휴대단말(T)을 연결하기 위한 통신모듈이다. 이때, 휴대단말(T)은 상기 메인 제어기(130)에서 이루어지는 데이터 처리 상태나 그 결과 그리고 충전 상태 등을 휴대단말(T)로 전송받아 확인할 수 있게만 구성할 수도 있고, 이러한 휴대단말(T)을 통해 메인 제어기(130)를 제어하여 충전단자(200)까지도 제어하여 충전단자(200)를 개별적으로 제어하게 구성할 수도 있다. 이때의 데이터 처리나 충전 상태에 관한 정보는 충전단자 입출력 전압/전류, 동작시간 및 전력사용량, 외부기기 연결 여부, 내부온도, 각종 이상 여부 등을 예로 들 수 있다. 또한, 상기 휴대단말(T)에는 자동차에 장착된 디스플레이나 내비게이션과 같은 스마트 기기가 포함된다.
6. 제1 및 제2통신모듈
제1통신모듈(140c)은, [도 1]과 같이, 상기 메인 제어기(130)와 후술할 각 충전단자(200)와 통신하여 여러 충전단자(200)를 개별적으로 제어하거나 통합해서 제어하기 위한 통신모듈이다. 이때 상기 제1통신모듈(140)은 메인 제어기(130)와 충전단자(200) 사이에 통신할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 시리얼 통신을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
제2통신모듈(140d)은, [도 1]과 같이, 상기 메인 제어기(130)에 이종 기기를 연결하여 통신할 수 있게 하는 통신모듈이다. 여기서 이종 기기는 후술할 각 충전단자(200)를 통합하는 제1통신모듈(140c)과 별도로 종류가 다른 기기를 통합할 사용하기 위한 통신 모듈이다.
이처럼 이루어진 상기 마스터 유닛(100)은, [도 1]과 같이, 시동배터리(B)에서 발생한 B+ 전력을 각 충전단자(200)로 분기할 수 있게 되고, 특히 각 충전단자(200)와 제1통신모듈(140c)을 통해 연결됨에 따라 충전 상태나 전력 소비 상태 등 충전단자(200)를 관리하는데 필요한 정보를 메인 제어기(130)에 얻을 수 있어 여러 개의 충전단자(200)를 통합 관리나 개별 관리가 가능하게 된다.
나. 충전단자
충전단자(200)는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 상술한 마스터 유닛(100)에 여러 개가 연결되어 상술한 메인 제어기(130)와 통신하면서 통합 제어 또는 개별제어를 받게 된다.
이러한 상기 각 충전단자(200)에는, [도 2]와 같이, USB 커넥터(210), DC-DC 컨버터(220), 회로구동 전원부(230), 보조 제어기(240), 그리고 외부 단자(250)가 포함된다.
1. USB 커넥터
USB 커넥터(210)는, [도 2]와 같이, 충전하려고 하는 스마트 기기나 멀티미디어 등을 꽂아서 사용할 수 있게 하는 커넥터이다. 이러한 USB 커넥터(210)는 데이터 전송이나 전원 공급에 사용되는 통상의 기술로 이루어진 커넥터를 사용할 수 있다.
2. DC-DC 컨버터
DC-DC 컨버터(220)는, [도 2]와 같이, 시동배터리(B)에서 발생한 B+ 전력을 공급받아 직류 전압으로 승압하거나 강압하는 통상의 기술로 제작된 컨버터이다. 특히, 본 발명에서 상기 DC-DC 컨버터(220)는 B+ 전력을 상기 USB 커넥터(210)에 꽂는 스마트 기기나 멀티미디어를 안정적으로 승압하여 충전할 수 있게 한다. 이때, B+ 전력은 시동배터리(B)에서 B+ 전압 감지부(110)로 분기되는 전력을 말한다.
3. 회로구동 전원부
회로구동 전원부(230)는, [도 2]와 같이, 상술한 DC-DC 컨버터(220)에서 분기된 전력을 후술하는 보조 제어기(240)등에 공급하여 충전단자(200) 전반에 걸쳐 제어에 필요한 전력으로 사용하게 한다.
4. 보조 제어기
보조 제어기(240)는, [도 2]와 같이, 상기 회로구동 전원부(230)에서 공급받은 전력을 사용하여 충전단자(200) 전반을 제어하게 되는데, 상기 USB 커넥터(210)와 쌍방향 통신하면서 필요한 데이터를 주고받는다. 또한, 상기 보조 제어기(240)는 이처럼 USB 커넥터(210)를 통해 얻은 충전 상태나, 작동 상태, 그리고 B+ 전력의 공급 상태 등을 상술한 메인 제어기(130)와 통신하여 데이터를 제공하게 된다.
이러한 상기 보조 제어기(240)에는, [도 2]와 같이, 통신 단자(241), 경고용 단자(242), 그리고 감시 단자(243)가 추가된다.
통신 단자
통신 단자(241)는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 상술한 제1통신 모듈(140c)과 연결되어 상술한 메인 제어기(130)와 보조 제어기(240)가 서로 양방향 통신이 가능하게 하는 단자이다.
경고용 단자와 감시 단자
[도 1] 및 [도 2]와 같이, 경고(Alert)용 단자(242)는 상술한 마스터 유닛(100)의 경고용 단자(131)에 연결되고, 감시(Enable) 단자(243)는 상술한 마스터 유닛(100)의 감시 단자에 연결된다. 이때, 상기 경고용 단자(242)는 충전단자(200)에서 이상 고온의 발생, 과전류나 단락과 같은 비상 상황이 발생했을 때 이러한 비상 상황을 보조 제어기(240)에서 마스터 유닛(100)으로 통지하게 하여 충전단자(200)의 작동이 멈추게 하고, 상기 감시 단자(243)는 충전단자(200)를 사용하지 않을 때는 전력을 차단하여 암전류(누설 전류) 발생을 최소화하다가 충전단자(200)에 기기가 연결되면 이를 마스터 유닛(100)에 통지하게 하는 일종의 슬립 모드로 활용되는 단자이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 경고용 단자(242)와 상기 감시 단자(243)에는, 각각 다이오드(242a, 243a)를 설치하거나 open collector나 open drain방식의 신호연결구조가 구비되어 다른 충전단자(200)의 제어신호나 데이터가 다른 충전단자로의 유입을 차단하게 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 여러 개의 충전단자를 하나의 신호선으로 연결하여 데이터 통신함에 따라 어느 한 충전단자에서 출력한 신호가 다른 충전단자에 입력되어 신호의 혼선이나 피해를 줄 수 있으므로, 이들 다이오드(242a, 243a)를 통해 데이터의 역류를 방지하여 혼선이나 피해가 발생하지 않게 하기 위함이다.
5. 외부 단자
외부 단자(250)는, [도 2]와 같이, USB 데이터를 사용하는 기기를 연결해서 사용하기 위한 단자이다. 이러한 외부 단자(250)에는 카오디오를 제어하는 헤드 유닛(Head Unit)과 같은 차량 내 외부 기기를 연결하여 사용할 수 있게 하기 위한 단자이다.
이상과 같이 본 발명은 마스터 유닛을 통해 여러 개의 충전단자가 서로 통신하면서 개별 제어나 통합제어를 할 수 있게 구성함으로써, 각 충전단자에 대해 현재 작동 상태나 충전상태 등을 마스터 유닛에서 쉽게 확인하고 사용하지 않는 충전단자의 암전류를 최소화하여 효율적으로 전력을 분배하여 사용할 수 있게 된다.
본 발명의 [실시예 2]에 따른 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈에는, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 상술한 [실시예 1]과 같은 구성이나, [실시예 1]에서는 충전 전력으로 시동배터리(B)의 B+ 전력만을 사용할 때로 한정하는 것과 달리, [실시예 2]에서는 B+ 전력과 ACC 스위치를 거쳐서 출력되는 ACC+ 전력을 스위칭하여 사용할 수 있게 한 점에서 차이가 있다. 이에, 아래에서는 [실시예 2]의 구성과 같은 구성에 관해서는 그 상세한 설명을 생략하고, 추가 구성과 [실시예 1]과 같은 구성이나 연결에서 차이가 있는 구성에 관해서만 상세하게 설명한다.
가. 마스터 유닛
마스터 유닛(100)은, [도 3]과 같이, 상술한 [실시예 1]과 같은 구성이나, 충전단자(200)에 충전을 위해 공급하는 전력이 ACC+ 전력과 B+ 전력을 스위칭할 수 있게 구성한 점에서 차이가 있다.
이러한 마스터 유닛(100)에는, 여러 개의 절환 스위치(150), ACC+ 전압 감지부(160), B+ 전압 감지부(110), 회로구동 전원부(120), 메인 제어기(130), 차량내 통신모듈(140a), 무선 통신모듈(140b), 제1통신모듈(140c), 그리고 제2통신모듈(140d)이 포함된다. 여기서, 추가된 것으로 설명이 필요한 구성은 절환 스위치(150)와 ACC+ 전압 감지부(160)가 있고, 연결에서 약간의 차이가 있어 설명이 필요한 구성으로 B전압 감지부(110)가 있다.
1. 절환 스위치
절환 스위치(150)는, [도 3]과 같이, 후술할 각 충전단자(200)에 하나씩 대응하는 개수만큼 구성된다. 이때, 상기 절환 스위치(150)는 시동이 걸리지 않을 때도 충전에 사용할 수 있도록 시동배터리(B)에서 직접 인가된 B+ 전력과 자동차 시동이 걸린 상태에서 충전할 수 있도록 ACC를 통해 인가된 ACC+ 전력 중 절환 작용을 통해 충전단자(200)에 필요한 전력을 공급한다.
2. ACC + 전압 감지부
ACC+ 전압 감지부(160)는, [도 3]과 같이, 시동배터리(B)에서 공급받은 전력이 시동을 걸거나 다른 전자기기 등을 사용할 수 있도록 ACC 뭉치에서 ACC 모드를 선택함에 따라 발생하는 ACC+ 전력이 상기 절환 스위치(150)로 공급한다. 이때, 상기 ACC+ 전압 감지부(160)에는 사용전류 감지부1를 통해 ACC+ 전류를 감지하고, 감지된 전류 신호는 상기 ACC+ 전압 감지부(160)에서 검출된 전압 신호와 함께 상기 메인 제어기(130)로 출력하여 최대 사용 전력 등을 계산할 때 사용하게 한다.
3. B+ 전압 감지부
B+ 전압 감지부(110)는, [도 3]과 같이, ACC로 인가되는 시동배터리(B)의 B+ 일부를 분기하여 상술한 절환 스위치(150)에 공급하면서 전압을 감지한다. 이때, 상기 B+ 전압 감지부(110)에는 사용전류 감지부2를 통해 B+ 전류를 감지하고, 감지된 전류 신호는 상기 B+ 전압 감지부(110)에거 감지된 전압 신호와 함께 상기 메인 제어기(130)로 출력하여 최대 사용 전력 등을 계산할 때 사용하게 한다.
이러한 마스터 유닛(100)에는, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 여러 개의 충전단자(200)가 연결된다.
나. 충전단자
충전단자(200)는, [도 3] 및 [도 4]와 같이, 상술한 [실시예 1]과 같은 구성이나, USB 커넥터(210)에 인가되는 전력에서 차이가 있다. 즉, [실시예 1]에서는 시동배터리(B)의 B+ 전력이 USB 커넥터(210)에 공급되어 충전 작용이 이루어지게 되나, [실시예 2]에서는 상술한 절환 스위치(150)를 통해 ACC+ 전력과 B+ 전력 중 인가되는 전력이 USB 커넥터(210)에 공급되어 충전 작용이 이루어지게 구성된다.
이상과 같이 본 발명은 엔진 시동이 걸리거나 ACC 모드뿐만 아니라 자동차가 정지한 상태에서도 충전단자를 사용할 수 있다.
100; 마스터 유닛
110: B+ 전압 감지부
120: 회로구동 전원부
130: 메인 제어기
131: 경고용 단자
132: 감시 단자
133: ILL 단자
140a: 차량내 통신모듈
140b: 무선 통신모듈
140c, 140d: 제1, 제2통신 모듈
200; 충전단자
210: USB 커넥터
220: DC-DC 컨버터
230: 회로구동 전원부
240: 보조 제어기
250: 외부 단자

Claims (5)

  1. 차량의 시동배터리(B)에 연결되어 시동배터리(B)의 전력을 공급받아 동작하고 충전용 전력 공급을 제어하는 마스터 유닛(100); 및 상기 마스터 유닛(100)에 연결되어 시동배터리(B)에서 충전되는 용량이 각각 설정되게 하고 사용 전력이 조절되는 여러 개의 충전단자(200);를 포함하되,
    상기 마스터 유닛(100)에는, 시동배터리(B)에서 B+ 전력을 공급받아 시동배터리(B)의 B+ 전압을 감지하는 B+ 전압 감지부(110); 상기 B+ 전압 감지부(110)에서 분기된 B+ 전력을 공급받아 회로 구동에 필요한 전력을 공급하는 회로구동 전원부(120); 상기 회로구동 전원부(120)를 통해 공급받은 전력으로 동작하고, 상기 B+ 전압 감지부(110)의 감지 신호를 바탕으로 상기 충전단자(200)에 전력의 공급과 차단이 이루어지게 하며, 상기 각 충전단자(200)에 이상이 발생했을 때 통지받게 하는 경고용 단자(131)와 충전단자(200)에 외부 기기가 연결되면 이를 통지하게 감시하는 감시 단자(132) 그리고 외부에서 별도의 제어기를 연결하게 해서 해서 상기 충전단자(200)의 백라이트 조명의 밝기를 제어하게 하는 ILL(Illumination) 단자(133)를 포함하는 메인 제어기(130); 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 차량에 이미 구축된 통신망과 통신할 수 있게 하는 차량내 통신모듈(140a); 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 휴대단말(T)과 무선 통신 가능하게 하는 무선 통신모듈(140b); 및 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 상기 충전단자(200)와 통신하기 위한 제1통신모듈(140c) 및 이종 기기와 통신하기 위한 제2통신모듈(140d);이 포함되고,
    상기 충전단자(200)에는, 충전과 전원 공급에 사용되는 USB 커넥터(210); 상기 B+ 전압 감지부(110)에 인가되는 시동배터리(B)에서 분기된 B+ 전력을 공급받아 이를 승압하여 상기 USB 커넥터(210)에 공급하는 DC-DC 컨버터(220); 상기 DC-DC 컨버터(220)에서 분기된 전력을 공급받아 회로 구동에 필요한 전력을 공급하는 회로구동 전원부(230); 상기 제1통신모듈(140c)과 연결되는 통신 단자(241), 상기 경고용 단자(131)와 상기 감시 단자(132)에 각각 연결되는 경고용 단자(242)와 감시 단자(243)가 구비되고, 상기 회로구동 전원부(230)에서 전력을 공급받아 상기 USB 커넥터(210)와 쌍방향 통신하여 상기 DC-DC 컨버터(220)를 통해 설정된 용량에 맞춰 B+ 전력을 공급하거나 차단하게 하는 보조 제어기(240); 및 상기 보조 제어기(240)에 연결되어 외부에서 기기를 연결하여 충전단자(200)를 제어하게 하는 외부 단자(250);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈.
  2. 제1항에서,
    차량이 전기차일 때는,
    상기 메인 제어기(130)에는 시동배터리(B)를 제어하는 LDC를 제어하는 제어 단자(134)가 포함되고,
    상기 차량내 통신모듈(140a)에는 상기 LDC와 통신할 수 있는 통신 포트(141)가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈.
  3. 차량의 시동배터리(B)에 연결되어 시동배터리(B)의 전력을 공급받아 동작하고, ACC 전력과 시동배터리(B)의 전력 중 선택적으로 충전 전력으로 공급하는 마스터 유닛(100), 및 상기 마스터 유닛(100)에 연결되어 상기 충전 전력의 용량이 각각 설정되게 하고 사용 전력이 조절되는 여러 개의 충전단자(200)를 포함하되,
    상기 마스터 유닛(100)에는, 스위치 제어부의 제어로 ACC+ 전압과 B+ 전압을 절환하여 각 충전단자(200)에 공급하는 여러 개의 절환 스위치(150); 시동배터리(B)에서 ACC를 통해 공급되는 ACC+ 전력을 감지하여 상기 각 절환 스위치(150)에 공급하고 ACC+의 전압과 전류를 감지하는 ACC+ 전압 감지부(160); ACC로 인가되는 시동배터리(B)의 B+ 전력을 분기하여 공급받아 상기 각 절환 스위치(150)에 공급하면서 전압과 전류를 감지하는 B+ 전압 감지부(110); 상기 B+ 전압 감지부(110)에서 분기된 B+ 전력을 공급받아 회로 구동에 필요한 전력을 공급하는 회로구동 전원부(120); 상기 회로구동 전원부(120)를 통해 공급받은 전력으로 동작하고, 상기 ACC+ 전압 감지부(160)와 상기 B+ 전압 감지부(110)의 감지 신호를 바탕으로 상기 스위치 제어부를 제어하여 절환 스위치(150)를 통해 상기 충전단자(200)에 공급되는 전력을 선택하고, 상기 각 충전단자(200)에 이상이 발생했을 때 통지받게 하는 경고용 단자(131)와 충전단자(200)에 외부 기기가 연결되면 이를 통지하게 감시하는 감시 단자(132)를 포함하는 메인 제어기(130); 및 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 차량에 이미 구축된 통신망과 통신할 수 있게 하는 차량내 통신모듈(140a); 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 휴대단말(T)과 무선 통신 가능하게 하는 무선 통신모듈(140b); 및 상기 메인 제어기(130)의 제어를 받아 상기 충전단자(200)와 통신하기 위한 제1통신모듈(140c) 및 이종 기기와 통신하기 위한 제2통신모듈(140d);이 포함되고,
    상기 충전단자(200)에는, 충전과 전원 공급에 사용되는 USB 커넥터(210); 상기 절환 스위치(150)를 통해 전력을 공급받아 이를 승압하여 상기 USB 커넥터(210)에 공급하는 DC-DC 컨버터(220); 시동배터리(B)의 전력을 공급받아 회로 구동에 필요한 전력을 공급하는 회로구동 전원부(230); 상기 제1통신모듈(140c)과 연결되는 통신 단자(241), 상기 경고용 단자(131)와 상기 감시 단자(132)에 각각 연결되는 경고용 단자(242)와 감시 단자(243)가 구비되고, 상기 회로구동 전원부(230)에서 전력을 공급받아 상기 USB 커넥터(210)와 쌍방향 통신하여 상기 DC-DC 컨버터(220)를 통해 설정된 용량에 맞춰 ACC 전력을 공급하거나 차단하게 하는 보조 제어기(240); 및 상기 보조 제어기(240)에 연결되어 외부에서 기기를 연결하여 충전단자(200)를 제어하게 하는 외부 단자(250);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 메인 제어기(130)는,
    각 충전단자(200)에 외부 기기가 연결되는 순서로 우선순위를 정하되,
    우선순위가 높은 일부 충전단자(200)에 사용할 수 있는 전력 전체가 충전되게 하거나,
    충전단자(200) 중 먼저 사용되는 순서에 따라 사용 전력 전체에 대해 충전되게 하거나,
    각 충전단자(200)에 따라 충전할 수 있는 전력을 다르게 설정하여 충전되게 하거나,
    충전단자(200) 일부는 최대 충전 전력을 사용하고, 나머지 충전단자(200)는 사용할 수 있는 전력 중 남은 전력을 배분하여 충전되게 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 경고용 단자(242)와 상기 감시 단자(243)에는,
    각각 다이오드(242a, 243a) 또는 open collector나 open drain방식의 신호연결구조가 구비되어 다른 충전단자(200)의 제어신호나 데이터가 다른 충전단자로의 유입을 차단하게 한 것을 특징으로 하는 차량용 USB 타입 충전단자의 통합제어 모듈.
KR1020220104502A 2022-08-22 2022-08-22 차량용 usb 타입 충전단자 통합제어 모듈 KR102642838B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220104502A KR102642838B1 (ko) 2022-08-22 2022-08-22 차량용 usb 타입 충전단자 통합제어 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220104502A KR102642838B1 (ko) 2022-08-22 2022-08-22 차량용 usb 타입 충전단자 통합제어 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102642838B1 true KR102642838B1 (ko) 2024-02-29

Family

ID=90041247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220104502A KR102642838B1 (ko) 2022-08-22 2022-08-22 차량용 usb 타입 충전단자 통합제어 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102642838B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060100787A (ko) * 2005-03-18 2006-09-21 (주)엠씨에스로직 Ｕｓｂ 장치에서의 ｖｂｕｓ 전력 제어 장치
KR20150017416A (ko) * 2013-07-03 2015-02-17 (주)디나로그 자동차용 가스 검출 장치
KR101609719B1 (ko) * 2015-09-16 2016-04-06 이성훈 차량 상시전원과 연결된 모바일단말의 배터리 완전 충전 감지 장치
KR20190044960A (ko) 2017-10-23 2019-05-02 엘에스오토모티브테크놀로지스 주식회사 차량용 ｕｓｂ 충전기
KR102360664B1 (ko) 2016-09-06 2022-02-09 앱티브 테크놀러지스 리미티드 Usb 허브들을 이용한 자동차 시스템들로의 유연한 모바일 디바이스 접속성
KR102416128B1 (ko) 2017-09-13 2022-07-04 현대자동차주식회사 충전 장치 및 이를 포함하는 차량, 충전 장치의 제어 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060100787A (ko) * 2005-03-18 2006-09-21 (주)엠씨에스로직 Ｕｓｂ 장치에서의 ｖｂｕｓ 전력 제어 장치
KR20150017416A (ko) * 2013-07-03 2015-02-17 (주)디나로그 자동차용 가스 검출 장치
KR101609719B1 (ko) * 2015-09-16 2016-04-06 이성훈 차량 상시전원과 연결된 모바일단말의 배터리 완전 충전 감지 장치
KR102360664B1 (ko) 2016-09-06 2022-02-09 앱티브 테크놀러지스 리미티드 Usb 허브들을 이용한 자동차 시스템들로의 유연한 모바일 디바이스 접속성
KR102416128B1 (ko) 2017-09-13 2022-07-04 현대자동차주식회사 충전 장치 및 이를 포함하는 차량, 충전 장치의 제어 방법
KR20190044960A (ko) 2017-10-23 2019-05-02 엘에스오토모티브테크놀로지스 주식회사 차량용 ｕｓｂ 충전기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10710469B2 (en) Automotive dual voltage battery charging system
US7414381B2 (en) Charging circuit for parallel charging in multiple battery systems
US8754654B2 (en) Power supply device for detecting disconnection of voltage detection lines
US20130154360A1 (en) Electric-powered vehicle
US8350535B2 (en) Battery charging and electrical energy delivery system for delivering electrical energy to consumers and charging current to a battery and a battery operated system
KR20180045954A (ko) 배터리 관리 시스템 및 그 제어방법
US10850620B2 (en) Operating method for a dual-voltage battery
US9688158B2 (en) Power driving system
CN107399287B (zh) 用于助推启动的车辆电力系统
CN112947043B (zh) 车辆冗余控制系统及其控制方法、车辆
KR102642838B1 (ko) 차량용 usb 타입 충전단자 통합제어 모듈
KR102457267B1 (ko) 충전관련 정보를 교환하는 충전기와 제어부를 포함하는 전기 자동차
CN111231768B (zh) 一种电池管理系统、管理方法以及电动车
CN115320377A (zh) 用于车辆的电力系统
JP6972140B2 (ja) 電力制御装置、および、電力制御装置の制御方法
CN112821546A (zh) 多电池不间断供电装置、x-射线成像系统、供电控制方法
US20190160969A1 (en) Apparatus and method for providing electrical energy in a vehicle
CN112714711B (zh) 提供冗余电力的系统和方法
CN220273333U (zh) 充电激活电路及电池系统
KR102464487B1 (ko) 차량 배터리의 충전을 위한 통신 인터페이스 시스템 및 이를 이용한 차량 배터리의 충전방법, 차량 배터리의 충전을 위한 통신 인터페이스 시스템을 포함하는 전기자동차
KR102339524B1 (ko) 네비게이션과의 상태 공유 정보를 위한 통신 인터페이스 시스템, 이를 이용한 충전 스테이션 정보 제공 방법, 네비게이션과의 상태 공유 정보를 위한 통신 인터페이스 시스템을 포함하는 전기 자동차
KR102464488B1 (ko) 차량 배터리의 충전을 위한 통신 인터페이스 시스템 및 이를 이용한 차량 배터리의 충전방법, 차량 배터리의 충전을 위한 통신 인터페이스 시스템을 포함하는 전기자동차
CN214626495U (zh) 用于探测器的不间断供电装置及具有其的射线成像系统
JP7019707B2 (ja) 電力制御装置、および、電力制御装置の制御方法
CN117728537A (zh) 一种集成usb-pd充放电功能的锂电池管理系统

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant