KR102696103B1 - 릴레이 모듈이 구비되는 전기차 충전기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전기차 충전기는 충전 케이블, 부품이 배치되는 내부 공간이 구비되고, 상기 충전 케이블에 전력을 공급하는 본체 유니트, 본체 유니트로부터 개폐가능한 정면 도어 유니트를 포함할 수 있고, 본체 유니트는 공급받은 전력을 전기차 충전을 위한 충전 전력으로 변환하는 파워 모듈, 및 상기 파워 모듈의 전력으로부터 전송받은 전력을 분배하거나 조절하는 분배 회로가 형성되는 릴레이 모듈을 포함할 수 있으며, 릴레이 모듈은, 상기 파워 모듈의 전력으로부터 전송받은 전력을 분배하거나 조절하는 부품들이 집결되고, 별도 케이스에 의해 상기 본체 유니트 내부의 다른 부품과 격리되어 모듈화된 것일 수 있다.

Description

릴레이 모듈이 구비되는 전기차 충전기{Electric vehicle charger with relay module}

본 발명은 파워 모듈에 의해 변환된 충전 전력의 분배 회로가 형성되는 릴레이 모듈을 구비한 전기차 충전기에 대한 것이다.

일반적으로 전기차 충전기의 내부는 다수의 부품들과 전선으로 복잡하게 배치된 경우가 많아, 관리자가 간단하게 고장 원인을 파악하기가 어렵고, 설령 고장 원인을 파악했다고 하더라도 내부가 복잡하게 연결되어 충전기 본체 또는 메인 프레임을 분해해야되는 경우가 많다.

이런 경우 충전기가 설치된 현장에서 문제 해결에 오랜 시간이 소비될 수 있고, 현장에서 문제있는 부품만 분리하는 것이 어려워 충전기 전체를 다른 곳으로 이동시키는 경우가 빈번하며, 이로 인해 충전기가 상당 시간동안 가동이 중지하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제 해결을 위해, 현장 관리 작업이 용이한 전기차 충전기의 전체적인 외부 구조뿐 아니라 충전기 내부의 부품 배치 구조가 중요하다.

본 발명의 전기차 충전기는 충전 전력을 충전 케이블을 통해 전기차에 공급하기 위해, 파워 모듈에 의해 변환된 충전 전력을 분배하는 분배 회로가 형성되는 릴레이 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 전기차 충전기는 충전 케이블, 부품이 배치되는 내부 공간이 구비되고, 상기 충전 케이블에 전력을 공급하는 본체 유니트, 본체 유니트로부터 개폐가능한 정면 도어 유니트를 포함할 수 있고, 본체 유니트는 공급받은 전력을 전기차 충전을 위한 충전 전력으로 변환하는 파워 모듈, 및 상기 파워 모듈의 전력으로부터 전송받은 전력을 분배하거나 조절하는 분배 회로가 형성되는 릴레이 모듈을 포함할 수 있으며, 릴레이 모듈은, 상기 파워 모듈의 전력으로부터 전송받은 전력을 분배하거나 조절하는 부품들이 집결되고, 별도 케이스에 의해 상기 본체 유니트 내부의 다른 부품과 격리되어 모듈화된 것일 수 있다.

제1 유니트가 전기차 충전기 내부로 분배하는 전력은 충전 전력 및 제어 전력을 포함할 수 있다. 충전 전력은 외부, 제1 유니트, 제3 유니트의 파워 모듈, 릴레이 모듈, 케이블 아울렛, 및 전기차를 거치는 경로를 따라 흐를 수 있고, 제어 전력은 외부, 제1 유니트, 및 제2 유니트의 제어 모듈 또는 정면 도어 유니트의 도어 연산부로 흐를 수 있다.

제3 유니트에 배치될 수 있는 후보군로는 충전 전력으로 전력 변환하는 파워 모듈과, 전기차 충전기 전체의 제어를 담당하는 제어 모듈이 가능할 수 있다. 즉, 파워 모듈은 제2 유니트 또는 제3 유니트에 배치될 수 있고, 이는 제어 모듈도 마찬가지이다.

파워 모듈과 제어 모듈의 배치는 전기차 충전기의 용량에 따라 선택적일 수 있다. 충전기의 용량이 상대적으로 고용량이면 파워 모듈이 다수 필요할 것이고, 상대적 저용량이면 파워 모듈의 수가 적게 필요할 것이다. 따라서, 제2 유니트 또는 제3 유니트 중에 파워 모듈의 위치를 정함에 있어, 파워 모듈의 필요 개수가 많다면 하나의 유니트에 모두 파워 모듈이 설치되는 것이 공간상 효율적일 수 있다.

제3 유니트는 본체 유니트 측면에 케이블 텐셔너가 설치되어 측면 작업이 어렵다는 점과, 파워 모듈은 대부분 본체 유니트로부터 인출되어 분리된 상태로 점검 또는 수리가 이루어진다는 점을 모두 고려하면, 저용량급 충전기에서는 파워 모듈은 제2 유니트에 마련되고, 고용량급 충전기에서는 파워 모듈이 제3 유니트에 구비되는 것이 더 효율적일 수 있다. 이는 제2 유니트는 측면 도어부를 통해 측면 작업이 가능할 수 있기 때문이다.

본 발명의 릴레이 모듈은 전력을 분배하는 제1 유니트의 상부에 위치하는 제2 유니트에 마련될 수 있다. 제3 유니트에 구비되는 부품 또는 모듈은 케이블 텐셔너에 의해 측면 작업이 힘들 수 있고, 정면 작업으로 충분한 것이 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 점들을 고려하면, 50kW 급과 같이 저용량급의 전기차 충전기에는, 제2 유니트의 전방에는 릴레이 모듈이 마련될 수 있고, 제2 유니트의 후방에는 파워 모듈이 구비될 수 있으며, 제3 유니트에는 제어 모듈이 마련될 수 있다. 제3 유니트에 구비되는 부품 또는 모듈은 케이블 텐셔너에 의해 측면 작업이 힘들 수 있고, 정면 작업으로 충분한 것이 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 릴레이 모듈에 의해 분배된 전력은 케이블 아울렛을 통해 충전 케이블 또는 전기차로 공급되므로, 릴레이 모듈과 케이블 아울렛의 경로가 단축되는 것이 본체 유니트 내부의 배선 복잡도를 낮출 수 있다. 케이블 아울렛은 최대한 긴 충전 케이블의 길이 확보하고 케이블 텐셔너의 위치 관계를 고려해, 제1 유니트에 대응하는 본체 유니트의 하단부에 마련될 수 있다.

따라서, 이러한 점들을 고려하면, 저용량급의 전기차 충전기의 경우, 릴레이 모듈은 제1 유니트와 제3 유니트 사이의 제2 유니트에 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

일 실시 예로, 본 발명의 릴레이 모듈은 전력 흐름의 방향성을 가지는 분배 릴레이를 포함할 수 있다. 분배 릴레이는 급속 충전과 완속 충전이 모두 제공되는 경우에 이용될 수 있다. 정방향 및 역방향 전력 흐름을 모두 온/오프할 수 있는 양방향성을 가진 릴레이에 비해, 단방향성을 가지는 릴레이가 더 수명이 길 수 있다. 릴레이 모듈의 각 릴레이의 수명이 연장되면, 릴레이 모듈 자체의 교체나 수리 빈도가 줄어들 것이고, 이는 결과적으로 부품들이 모듈화되어 있는 충전기 전체의 가동시간을 늘려주는 효과를 준다.

분배 릴레이로 인한 차이는, 급속 충전할지 완속 충전할지의 충전 방식의 선택의 자유도를 줄 뿐 아니라, 고전압의 전력 차단 또는 도통의 전환시 발생할 수 있는 분배 회로의 안정성을 개선할 수 있다. 채널에 전력 공급시 분배 릴레이 및 출력 릴레이의 이중 연계 동작에 의해 분배 회로의 도통 또는 차단이 결정될 수 있어, 어느 한 종류의 릴레이가 오작동을 하거나 고장이 나는 경우에도, 전체 분배 회로가 과전류 또는 과전압에 의해 고장나는 빈도를 낮출 수 있다.

본 발명의 출력 릴레이는 음극 회로 또는 음극 전력선에도 마련될 수 있다. 각 파워 모듈의 음극 회로는 서로 단락될 수 있다. 일반적으로 음극 전력선은 기준되는 그라운드로 연결되나, 전기차 충전기의 경우 전기차와 연결되어 회로를 형성하는데 전기차의 차종에 따라 기준되는 기준 전위가 달라질 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 릴레이는 잦은 기계식 접촉이 발생함에 따라, 도통되거나 접지되어 화재 위험성이 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전기차 또는 전기차 충전기의 화재 발생시, 양극 회로에 연결된 플러스 출력 릴레이를 오프시키는 것만으로 문제가 해결되지 않는 것을 대비하여, 음극 회로에 음극 출력 릴레이도 마련할 수 있다. 이로써, 전기차 또는 충전기의 과열이나 소손 등에 의한 화재 위험성을 경감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전기차 충전기의 정면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 전기차 충전기의 후면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 전기차 충전기의 정면 도어 유니트가 개방된 정면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 전력 분배에 대한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 전기차 충전기의 제1 유니트 내지 제3 유니트, 정면 도어 유니트, 및 케이블 텐셔너 간의 대응 관계도이다.
도 6은 본 발명의 본체 유니트의 제1 유니트 내지 제3 유니트를 포함하는 내부 다단 구조의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 본체 유니트의 제1 유니트 내지 제3 유니트를 포함하는 내부 다단 구조의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 릴레이 모듈의 케이스 일부가 제거 또는 투명처리된 사시도이다.
도 9는 본 발명의 릴레이 모듈의 분배 회로이다.
도 10은 도 9의 전력 흐름에 대한 설명도이다.
도 11은 도 9의 분배 릴레이가 마련된 일 실시 예이다.
도 12는 도 11의 전력 흐름에 대한 설명도이다.

<릴레이 모듈>

도 8 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 릴레이 모듈(600)에 대해 먼저 설명한다.

릴레이 모듈(600)은, 계측기(610), 출력 릴레이(620), 전류 센서(630), 전압 센서(631), 및 절연애자(632) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 9에는 2개의 채널이 마련된 것을 일 실시 예로 도시되었으나, 도 9의 점선으로 표시된 채널이 제외된 하나의 채널에 2개의 파워 모듈(640a,640b)가 연결될 수도 있다. 하나의 채널만 마련된 경우, 분배 회로의 말단에 위치한 출력 릴레이(620a)의 on 또는 off 만으로 충전 케이블(50)로의 전력 공급이 결정될 수 있다. 이때 전기차(20)는 항상 급속 충전될 수 있다.

분배 릴레이(622)로 인한 차이는, 급속 충전할지 완속 충전할지의 충전 방식의 선택의 자유도를 줄 뿐 아니라, 고전압의 전력 차단 또는 도통의 전환시 발생할 수 있는 분배 회로의 안정성을 개선할 수 있다. 채널에 전력 공급시 분배 릴레이(622) 및 출력 릴레이(620)의 이중 연계 동작에 의해 분배 회로의 도통 또는 차단이 결정될 수 있어, 어느 한 종류의 릴레이가 오작동을 하거나 고장이 나는 경우에도, 전체 분배 회로가 과전류 또는 과전압에 의해 고장나는 빈도를 낮출 수 있다.

도 10을 참조하면, 2개의 채널이 구비된 경우, 전기차(20)가 각 채널에 연결된 경우가 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 각각 도시되었다.

전기차(20)가 제1 채널에 연결되어 충전되는 경우, 제1 출력 릴레이(620a)는 on 될 수 있고, 제3 출력 릴레이(620c)는 off 될 수 있다.

전기차(20)가 제2 채널에 연결되어 충전되는 경우, 제1 출력 릴레이(620a)는 off 될 수 있고, 제3 출력 릴레이(620c)는 on 될 수 있다. 각각은 급속 충전의 예들일 수 있다.

만일 양 채널에 모두 전기차(20)가 연결되어 충전되면, 각 채널은 복수의 파워 모듈이 병렬로 연결될 수 있고, 완속 충전 방식으로도 충전될 수 있다. 출력 릴레이(620)의 조절에 의해 양 채널에 전기차(20)가 모두 연결된 경우에도 충전 순서를 두어 하나의 전기차(20)만 급속 충전시킬수도 있다.

상기 예시들은 파워 모듈(640) 하나에 하나의 입력단이 연결된 경우로 편의상 설명하지만, 파워 모듈(640)의 용량 및 충전기 용량에 따라 입력단에 연결되는 파워 모듈(640)의 개수는 확장될 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 릴레이 모듈(600)은 분배 릴레이(622)를 추가로 포함할 수 있다. 도 9 및 도 10은 분배 릴레이(622)가 결여되고 출력 릴레이(620)만 마련된 경우일 수 있다.

분배 릴레이(622)는 복수의 파워 모듈(640)의 전력을 합치거나 나눌 수 있다. 분배 릴레이(622)에 의해, 전기차(20)에 연결된 커플러(52) 개수 등의 충전 상황에 따라 복수의 출력 릴레이(620) 중 어느 출력 릴레이(620)에 전력이 공급될 것인지가 달라질 수 있다.

출력 릴레이(620)는 릴레이 모듈(600)의 분배 회로의 말단에 마련될 수 있고, 분배 릴레이(622)는 분배 회로의 입력단과 출력 릴레이(620)에 구비될 수 있다. 분배 릴레이(622)는 릴레이 모듈(600)의 전력 흐름의 1차 관문 기능을 할 수 있고, 출력 릴레이(620)는 릴레이 모듈(600)의 전력 흐름의 2차 관문 기능을 할 수 있다.

일 실시 예로, 릴레이 모듈(600)의 분배 회로의 입력단은 제1 입력단과 제2 입력단을 포함할 수 있다. 분배 릴레이(622)는 제1 입력단의 제1 전력 또는 제2 입력단의 제2 전력이 어느 채널로 입력될지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 100 kW 급 전기차 충전기에 대해 30 kW 급 파워 모듈(640)이 이용되는 경우, 2개의 파워 모듈(640)이 본체 유니트(100)에 구비될 수 있다. 이 경우, 릴레이 모듈(600)의 각 입력단에는 1개의 파워 모듈(640)이 연결될 수 있다.

도 11을 참조하면, 제1 파워 모듈(640a)이 연결된 제1 입력단의 전력을 제1 전력, 제2 파워 모듈(640b)이 연결된 제2 입력단의 전력을 제2 전력이라 할 수 있다.

제1 전력 및 제2 전력은 분배 릴레이(622)의 on/off 에 의해 어느 채널로 공급될지가 결정될 수 있다.

본 발명의 분배 릴레이(622)는 방향성을 가질 수 있다. 즉, 분배 릴레이(622)는 일 방향으로의 전력 흐름을 온할지 오프할지를 결정할 뿐, 그 반대 방향으로는 전력을 흐르게 할 수 없다. 정방향 및 역방향 전력 흐름을 모두 온/오프할 수 있는 양방향성을 가진 릴레이에 비해, 단방향성을 가지는 릴레이가 더 수명이 긴 장점이 있다. 릴레이 모듈(600)의 각 릴레이의 수명이 연장되면, 릴레이 모듈(600) 자체의 교체나 수리 빈도가 줄어들 것이고, 이는 결과적으로 부품들이 모듈화되어 있는 충전기 전체의 가동시간을 늘려주는 효과를 줄 수 있다.

따라서, 본 발명의 분배 릴레이(622)는 최소한 2개가 필요할 수 있다. 분배 회로는 반대 방향성을 가지는 적어도 2개의 분배 릴레이(622a,622b)를 포함할 수 있다.

제1 분배 릴레이(622a)가 off 되는 경우 제1 입력단의 제1 전력은 제1 채널로 공급될 수 있고, 제1 분배 릴레이(622a)가 on 되는 경우 제1 전력은 제2 채널로 공급될 수 있다.

마찬가지로, 제2 분배 릴레이(622b)가 off 되는 경우 제2 입력단의 제2 전력은 제2 채널로 공급될 수 있고, 제2 분배 릴레이가 on 되는 경우 제2 전력은 제1 채널로 공급될 수 있다.

따라서, 본 발명은, 각 채널을 통해 충전하는 전기차(20)의 수에 따라 분배 릴레이(622)의 on/off, 및 출력 릴레이(620)의 on/off 가 상호 연동해 동작되는 것을 특징으로 한다.

채널의 개수만큼, 충전 케이블(50), 및 플러스 출력 릴레이(620a,620c)가 구비될 수 있으며, 플러스 출력 릴레이(620a,620c)에 대응하는 마이너스 출력 릴레이(620b,620d)가 마련될 수 있다. 즉, 채널의 개수, 충전 케이블(50)의 개수, 플러스 출력 릴레이(620a,620c)의 개수, 및 마이너스 출력 릴레이(620b,620d)의 개수 중 적어도 하나는 서로 동일할 수 있다.

본 발명의 출력 릴레이(620)는 릴레이 모듈(600)의 음극 회로 또는 음극 전력선에도 마련될 수 있다. 즉, 출력 릴레이(620)는 플러스 회로 및 마이너스 회로 모두에 구비될 수 있다.

파워 모듈(640)로부터 연결되는 릴레이 모듈(600)의 각 입력단의 음극 회로는 서로 단락될 수 있다.

일반적으로 음극 전력선은 기준되는 외부 그라운드로 연결되나, 전기차 충전기의 경우 전기차(20)와 연결되어 회로를 형성하기에, 전기차의 차종에 따라 기준되는 기준 전위가 달라질 수 있기 때문이다.

또한, 내연차량과 달리 전기차의 경우 전력을 공급원으로하고, 파워 모듈(640) 등에 의한 전력 변환 구조를 충전기 내부에 내포하므로, 잦은 릴레이의 기계식 접촉이 발생할 수 있다.

따라서, 릴레이의 기계식 접촉 빈도가 증가하면 도통되거나 접지되어 화재 위험성이 높아지는 문제가 있다. 따라서, 전기차 또는 전기차 충전기의 화재 발생시, 양극 회로에 연결된 플러스 출력 릴레이(620a,620c)를 오프시키는 것만으로 문제가 해결되지 않는 것을 대비하여, 음극 회로에 음극 출력 릴레이(620b,620d)도 마련될 수 있다. 이로써, 전기차 또는 충전기의 과열이나 소손 등에 의한 화재 위험성에 대비할 수 있다.

도 12의 (a)는 제1 채널에만 전기차(20)가 연결되어 충전되는 경우일 수 있고, 도 12의 (b)는 제2 채널에만 전기차(20)가 연결되어 충전되는 경우일 수 있으며, 도 12의 (c)는 제1 채널 및 제2 채널 모두에 전기차(20)가 연결되어 충전되는 경우일 수 있다.

제1 채널은 제1 전기차에 연결될 수 있고, 제2 채널은 제2 전기차에 연결될 수 있다. 제1 채널은 제1 출력 릴레이(620a), 제2 출력 릴레이(620b), 제1 케이블 아울렛(130a), 제1 충전 케이블(50a) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 출력 릴레이(620a)는 양극이 연결되는 플러스 출력단에 연결될 수 있고, 제2 출력 릴레이(620b)는 음극이 연결되는 마이너스 출력단에 연결될 수 있다.

제2 채널은 제3 출력 릴레이(620c), 제4 출력 릴레이(620d), 제2 케이블 아울렛(130b), 제2 충전 케이블(50b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제3 출력 릴레이(620c)는 양극이 연결되는 플러스 출력단에 연결될 수 있고, 제4 출력 릴레이(620d)는 음극이 연결되는 마이너스 출력단에 연결될 수 있다.

제1 채널에만 전기차(20)가 충전되는 경우, 제1 분배 릴레이(622a)는 off 되고, 제2 분배 릴레이(622b)는 on 되며, 제1 출력 릴레이(620a)는 on 되고, 제3 출력 릴레이(620c)는 off 될 수 있다.

제2 채널에만 전기차(20)가 충전되는 경우, 제1 분배 릴레이(622a)는 on 되고, 제2 분배 릴레이(622b)는 off 되며, 제1 출력 릴레이(620a)는 off 되고, 제3 출력 릴레이(620c)는 on 될 수 있다.

제1 채널 및 제2 채널 모두에 전기차(20)가 충전되는 경우, 제1 분배 릴레이(622a) 및 제2 분배 릴레이(622b)는 off 되고, 제1 출력 릴레이(620a) 및 제3 출력 릴레이(620c)는 on 될 수 있다.

계측기(610)는 DC 미터기일 수 있고, 충전기 내부를 흐르는 전력의 전류, 전압, 또는 온도 등의 충전기 내부 상태를 측정할 수 있다.

계측기(610)는 채널의 수만큼 마련될 수 있다. 전기차 충전기가 2대의 전기차(20)와 각각 연결되는 경우 제1 채널 및 제2 채널의 2개의 채널을 포함할 수 있고, 1대의 전기차(20)만 연결가능한 경우, 1개의 채널이 구비되고 파워 모듈(640)은 모두 1개의 채널에로 집중 공급될 수 있다.

제1 계측기(610a)는 제1 채널 또는 제1 출력 릴레이(620a)와 연결되어 전력을 계측할 수 있고, 제2 계측기(610b)는 제2 채널 또는 제3 출력 릴레이(620c)와 연결되어 전력을 계측할 수 있다. 이때, 제1 채널은 플러스 회로를 형성하는 제1 출력 릴레이(620a), 및 마이너스 회로를 형성하는 제2 출력 릴레이(620b)를 포함할 수 있고, 제2 채널은 플러스 회로를 형성하는 제3 출력 릴레이(620c), 및 마이너스 회로를 형성하는 제4 출력 릴레이(620d)를 포함할 수 있다.

즉, 계측기(610)는 플러스 출력 릴레이(620a, 620c)에 연결되는 플러스 회로에만 마련될 수 있다. 플러스 회로는 양극 회로와, 마이너스 회로는 음극 회로와 혼용될 수 있다.

전류 센서(630)는, 전선을 감싸는 형상일 수 있고, 전선을 흐르는 전기의 저항 또는 자계를 검출하거나, 전류를 변성하는 변류기(CT)의 기능도 할 수 있다.

전압 센서(631)는, 출력 릴레이(620)에 공급되는 전력의 전압을 측정하거나, 전압을 변성하는 변압기(PT)의 기능도 할 수 있다.

전류 센서(630) 또는 전압 센서(631)는 분배 회로상 출력 릴레이(620)의 상류에 위치하여, 출력 릴레이(620)의 이상 동작을 감지 또는 저지하여 고장 빈도를 저감할 수 있다.

출력 릴레이(620)는 케이블 아울렛(130)을 통해 전기차(20)에 연결된 충전 케이블(50)에 충전 전력을 전송할 수 있다.

출력 릴레이(620)는, 밀폐형으로 내부에 산소 및 유기 가스를 완전히 제거하여 접점의 산화 및 탄화를 방지하여 접촉 신뢰성을 유지하고, 아크가 분출되지 않아 점화 가능성 및 유해 환경에서 안전하며, 동작을 확인하여 통신에 활용하는 보조 점접을 내장할 수 있다.

절연애자(632)는, 도 8과 같이, 릴레이 모듈(600)의 구성 요소들 간의 전기적 연결이 필요한 경우 사용될 수 있다. 예를 들어, 절연애자(632)는, 각 파워 모듈(640)이 연결된 단자(634) 간을 연결하여 입력단을 형성하거나, 분배 릴레이(622)를 이용한 입력단 간의 연결, 마이너스 출력 릴레이(620b,620d) 간의 쇼트 등에 이용될 수 있다.

본 발명은 전기차 충전기 내부에 배치되는 부품들을 기능 등에 따라 집결시켜 개별로 블록화된 모듈 방식으로 배치될 수 있다.

예를 들어, 본체 유니트(100)의 최하단에 배치되는 제1 유니트(501)는 충전기 외부에서 공급된 전력을 충전기 내부의 부품들로 분배할 수 있다. 제1 유니트(501)는 충전기의 전원 on/off, 과전류 등의 누전 차단, 낙뢰 등으로부터의 서지 프로텍터와 관련된 부품들이 집결된 것일 수 있다.

제1 유니트(501) 상부에 배치되는 제2 유니트(502)는, 충전 전력을 각 채널에 분배하는 릴레이 모듈(600), 또는 전기차 충전을 위한 전력 변환을 하는 파워 모듈(640)을 포함할 수 있다. 전기차 충전기 전체의 동작을 제어하는 제어 모듈(740)은 제3 유니트(503)에 배치될 수 있다.

이때, 제2 유니트(502)의 파워 모듈(640)과 릴레이 모듈(600), 및 제3 유니트(503)의 제어 모듈(740)은 다른 모듈과 상호 격리되도록 개별 케이스에 내장되어 모듈화될 수 있다. 특히, 릴레이 모듈(600) 및 제어 모듈(740)의 모듈화는 전기차 충전기 내부의 복잡한 회로 배선 구조를 단순화하는데 크게 기여할 수 있다.

채널이란 릴레이 모듈(600)과 전기차(20) 사이의 전력 공급 구조를 의미할 수 있다. 예를 들어, 릴레이 모듈(600)에 의해 분배된 충전 전력은, 출력 릴레이(620), 케이블 아울렛(130), 충전 케이블(50), 및 커플러(52)를 경유해 전기차(20)에 공급될 수 있다. 채널은 케이블 아울렛(130), 충전 케이블(50), 및 커플러(52)를 포함할 수 있고, 각 채널은 한대의 전기차(20)에 연결될 수 있다.

충전 전력 흐름을 더 구체적으로 살펴보면, 파워 모듈(640)의 전력은 릴레이 모듈(600)의 외형을 형성하는 케이스에 설치된 복수 단자를 포함하는 단자대를 통해 릴레이 모듈(600)로 공급될 수 있다. 하나의 파워 모듈(640)의 양극 및 음극은 하나의 단자에 연결되어 릴레이 모듈(600)의 분배 회로로 연결될 수 있다. 단자의 개수는 파워 모듈(640)의 개수 이상으로 준비될 수 있다.

단자대는 릴레이 모듈(600)의 외형 케이스를 관통하는 방식의 관통형 터미널 블록일 수 있다.

단자대의 릴레이 모듈(600)의 케이스 상의 위치는, 릴레이 모듈(600)의 본체 유니트(100) 내부 배치 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 릴레이 모듈(600)이 제2 유니트(502) 또는 제3 유니트(503) 중 어디에 설치되냐에 따라 단자대(634)의 위치는 달라질 수 있고, 유니트 상의 전방이냐 후방이냐에 따라서도 달라질 수 있다.

릴레이 모듈(600)에는, 릴레이 모듈(600)의 내부와, 릴레이 모듈(600)의 외부에 위치한 모듈 또는 부품을 전기적으로 연결하는 연결선이 통과될 수 있는 개방부(602)가 마련될 수 있다. 개방부(602)는 상부 개방부(602a), 측면 개방부(602b), 및 하부 개방부(602c) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시 예로, 제2 유니트(502)에 릴레이 모듈(600) 및 파워 모듈(640)이 마련되고, 제3 유니트(503)에 제어 모듈(750)이 구비되며, 제1 유니트(501)에 대응하는 높이에 케이블 아울렛(130)이 마련될 수 있다. 제어 모듈(750)은 상부 개방부(602a)를 통해 릴레이 모듈(600)과 연결될 수 있고, 파워 모듈(640)은 상부 개방부(602a) 또는 측면 개방부(602b)를 통해 릴레이 모듈(600)과 연결될 수 있으며, 케이블 아울렛(130)과 연결된 충전 케이블(50)은 하부 개방부(602c)를 통해 릴레이 모듈(600)과 연결되면, 본체 유니트(100)의 내부의 회로 배선이 간단해질 수 있다.

이와 같이, 릴레이 모듈(600)의 본체 유니트(100) 내부에 배치되는 위치 또는 다른 모듈의 배치에 따라, 릴레이 모듈(600) 외부에서 연결되는 전력선과 연결되는 단자대(634)의 위치도 결정될 수 있다.

제1 유니트(501)의 충전기 외부 전력을 충전기 내부 요소들로 분배하는 것을 입력 분배라 할 수 있고, 릴레이 모듈(600)의 충전 전력을 각 채널로 분배하는 것을 출력 분배라 할 수 있다. 이와 같이 본체 유니트(100)는 2단의 전력 분배 구조를 가질 수 있다.

릴레이 모듈(600)의 분배 회로의 입력단에는 파워 모듈(640)의 전력이 입력될 수 있다. 입력단은 복수개로 분별될 수 있고, 분별된 입력단의 전력은 분배 릴레이(622)에 의해 어느 채널로 공급될지가 결정될 수 있다.

본 명세서에는 각 입력단에 하나의 파워 모듈(640)이 연결된 경우로 설명하나, 전기차 충전기의 용량 및 파워 모듈(640)의 용량에 따라 연결되는 파워 모듈(640)의 수는 변경될 수 있다.

전기차가 충전 가능한 채널의 수에 따라서도 릴레이 모듈(600)의 분배 회로는 변동될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 기술하는 예시는 충전기의 용량과, 파워 모듈(640)의 용량, 채널의 수 등에 따라 확장적용될 수 있다.

<본체 유니트의 내부 구조>

도 1 내지 도 7을 참조하여, 본체 유니트(100) 내부 다단 구조에 대해 설명한다.

본체 유니트(100)의 내부 공간은 복수의 공간으로 구획될 수 있다. 구획된 각 공간에는 유니트(501,502,503)들이 수직 방향을 따라 배열될 수 있고, 각 유니트도 기능별로 모듈화된 부분으로 수직 또는 수평 방향을 따라 배열될 수 있다.

일 실시 예로, 본 발명은 단의 개수를 전기차 충전기의 용량 또는 전기차 충전기의 설치 영역 등에 따라 3단인 경우로 설명하나, 3개 이상의 단으로 확장적용될 수 있다.

전기차 충전기의 특성상 높이에 비해 수평 폭이 작은 경우가 많아, 본체 유니트(100)의 측면 제2 방향을 따라 일부 공간에 다단 구조가 형성될 수 있으나, 원칙적인 공간 배열은 수직 방향을 따라 다단 구조를 형성할 수 있다.

각 유니트 또는 각 공간의 후방에 배치되는 부품은, 정면 도어 유니트(200)의 개방시 외부에 노출되는 전방에 배치되는 부품에 의해 일부 가릴 수 있으나, 정면 도어 유니트(200)의 개방만으로 최대한 많은 부품에 엑세스 가능하도록 배치될 수 있다.

제1 단과 제1 공간과 같이 단과 공간은 혼용될 수 있다. 각 단 또는 각 공간은 구획화하는 복수의 수평 프레임이 구비될 수 있고, 수평 프레임에 각 유니트를 얹혀, 각 유니트는 수평 프레임에 의해 지지될 수 있다.

제1 공간은 제1 수평 프레임의 상부 및 제2 수평 프레임의 하부에 형성될 수 있고, 제2 공간은 제2 수평 프레임의 상부 및 제3 수평 프레임의 하부에 형성될 수 있다. 본체 유니트(100)는 하부에서부터 순차로 제1 단에는 제1 유니트(501), 제2 단에는 제2 유니트(502), 및 제3 단에는 제3 유니트(503)가 배치될 수 있고, 이러한 방식으로 제4 단 이상으로 확장될 수 있다.

각 유니트 또는 각 공간의 후방에 배치되는 부품은, 정면 도어 유니트(200)의 개방시 외부에 노출되는 정면에 배치되는 부품에 의해 일부 가져질 수 있으나, 작업자는 별다른 해체작업없이 후방에 배치된 부품의 상태를 진단 또는 확인할 수 있다. 각 공간의 후방에 배치되는 부품은, 정면에 배치되는 부품에 가리어 충전기 정면에서 작업이 어렵다면, 필요에 따라 측면 도어부(300)를 달고 측면에서 작업이 수행될 수 있다.

전기차 충전기의 용량에 따라 요구되는 파워 모듈(640)을 포함하는 부품의 개수 또는 크기가 달라질 수 있고, 이는 전기차 충전기의 내부 부품 배치에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 전기차 충전기는 50kW 용량급으로, 30kW 급 파워 모듈(640)이 2개가 설치된 경우를 일 실시 예로 설명한다. 만일 100kW 용량급 충전기라면, 30kW 급 파워 모듈(640)이 4개 이상 필요하고, 그에 따라 다른 부품 또는 모듈과 함께 배치되기에는 공간적인 여유가 없을 수 있어, 유니트 전체를 파워 모듈(640)로 단독 배치되는 것이 공간 배치상 효율적일 수 있다. 따라서, 본 발명과 같이 저용량급의 충전기의 경우 적은 수의 파워 모듈(640)은 다른 모듈과 함께 배치되는 것이 더 공간 배치상 효율적일 수 있다.

전기차 충전기의 전체 형상은, 병렬로 여러대 설치되는 것이 공간 활용도가 높기에, 네모난 박스 타입으로, 수직으로 세워진 길쭉한 직육면체 형상일 수 있다. 본 발명은 이러한 형상의 충전기 내부를 다단 구조로 수직(각 단의 수평 병렬 배치 구조를 포함하여) 배열하는 최적의 컴팩트 배치 구조를 제공하고자 한다. 결과적으로, 본 발명은 본체 유니트(100)의 부피를 최소화하면서도 내부 부품들을 효율적으로 배치하는 충전기의 내부 부품 배치 구조를 제공할 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1 유니트(501)에서 충전기의 나머지 부분으로 분배되는 전력은 전기차(20) 충전을 위한 충전 전력, 또는 정면 도어 유니트(200) 및 본체 유니트(100)의 제어를 위한 제어 전력을 포함할 수 있다.

충전 전력과 제어 전력은 서로 다를 수 있다. 일 예로, 전기차 충전을 위한 충전 전력은 380V 일 수 있고, 메인 기판 또는 도어 연산부(230)의 구동을 위한 제어 전력은 220V 상용전력일 수 있다. 따라서, 외부로부터 제1 유니트(501)로 공급된 전력은 상호 다른 전력 변환 구조에 가질 필요가 있다.

충전 전력은 파워 모듈(640)에 의해 전기차의 급속 충전 또는 완속 충전에 적합한 전압으로 변환된 것일 수 있다. 제어 전력은 본체 유니트(100)의 제어 모듈(740), 또는 정면 도어 유니트(200)의 정면 도어 유니트(200)에 공급될 수 있다.

제어 모듈(740)은 다른 모듈 또는 부품들과 물리적으로 분리되도록 별도의 케이스에 내장될 수 있다.

제어 모듈(740)이 슬라이딩되어 본체 유니트(100)의 내부로부터 외부로 인출될 수 있는 슬라이더가 마련될 수 있다. 슬라이더는 제어 모듈(740)의 측면에 설치되어 서랍 방식으로 제어 모듈(740)이 왕복운동될 수 있다. 즉, 제3 유니트(503)에 배치되는 제어 모듈(740)은 정면으로 슬라이딩해 작업되거나 박스채로 분리되어 교체될 수 있다.

이와 같이, 제3 유니트(503)에 배치되는 모듈 또는 부품들은, 작업자가 정면 도어 유니트(200)를 개방한 상태로 정면 작업하기 편리하도록 가상의 수직 평면을 따라 펼쳐지도록 배치되거나, 정면 제1 방향(x축 방향)을 따라 인출 또는 분리되는 구조로 배치될 수 있다.

한편, 제3 유니트(503)는 모니터링부(710) 또는 통신 컨트롤러(712)를 포함할 수 있다. 정면 도어 유니트(200)를 개방하면, 제3 유니트(503)에 배치된 제어 모듈(740), 모니터링부(710), 및 통신 컨트롤러(712)는 작업자가 정면에서 모두 엑세스하여 유지/보수하도록 가상의 수직 평면상에 펼쳐지도록 배치될 수 있다.

모니터링부(710)는, 충전기 시스템 성능 유지를 위한 정보를 제공할 수 있고, 충전기의 결함을 감지하고 적절한 조치를 취할 수 있도록 하며, 손상된 부분이나 결함 있는 접점, 전력 손실이 발생한 부분을 감지하여 즉각 대응할 수 있도록 한다.

전기차(20)의 충전은 일반적인 기기의 충전과 달리 전기차 충전기와 전기차 간에 서로 정보를 주고 받는 과정이 필요하다. 통신 컨트롤러(712)는, SECC(Supply Equipment Communication Controller)일 수 있고, 전기차(20)의 통신 컨트롤러(EVCC, Electric Vehicle Communication Controller)와 상호 통신을 할 수 있다.

아파트 단지 등의 야외 주차장에 충전기가 설치되는 경우, 전력계통의 외부 전력은 매설된 전력선 등을 통해 충전기의 하단부에 공급될 수 있다. 이하 충전기의 하단부로 외부 전력이 공급되는 경우로 설명하나, 설치 환경에 따라 제2 단 이상의 위치로 공급되는 경우까지 확장적용될 수 있다.

외부 전력이 본체 유니트(100)의 하부를 통해 공급되는 경우, 충전기의 다른 부분으로 전력을 분배하는 기능을 가진 제1 유니트(501)는, 충전기의 용량에 무관하게 공통적으로 본체 유니트(100)의 최하단에 배치될 수 있다.

충분한 충전 케이블(50)을 확보하기 위해, 본체 유니트(100)의 측면 상단에 배치될 수 있는 케이블 텐셔너(400)에 대응해, 본체 유니트(100)의 후면에 배치되는 케이블 아울렛(130)은 본체 유니트(100) 후면의 하단부에 마련될 수 있다. 즉, 케이블 아울렛(130)의 설치 높이는 제1 유니트(501)의 높이에 대응할 수 있다.

또한, 충전 전력은 릴레이 모듈(600)의 출력 릴레이(620)에서 케이블 아울렛(130)으로 전송되며, 릴레이 모듈(600)은 제1 유니트(510)의 상부에 위치한 제2 유니트(502)에 설치될 수 있다. 따라서, 케이블 아울렛(130)은 본체 유니트(100)의 후면 하단부에 본체 유니트(100) 내부의 제1 유니트(501)에 대응하는 높이에 설치될 수 있다.

충전 전력은, 제1 유니트(501)에 마련된 변압기(550)에 의해 1차 전력 변환된 후 제2 유니트(502)에 설치된 파워 모듈(640)에 의해 2차 전력 변환되거나, 제2 유니트(502)에 설치된 파워 모듈(640)에 의해 곧바로 교류에서 직류로 전력 변환될 수 있다.

따라서, 충전 전력은, 외부(10), 제1 유니트(501), 제2 유니트(502)의 파워 모듈(640), 제2 유니트(502)의 릴레이 모듈(600), 본체 유니트(100) 하단부의 케이블 아울렛(130), 및 충전 케이블(50)을 거쳐 전기차(20)에 공급될 수 있다.

제어 전력은 제3 유니트(503)에 설치된 제어 모듈(740)로 전송되거나, 정면 도어 유니트(200)에 설치된 도어 연산부(230)로 전송될 수 있다.

따라서, 충전 전력은 충전기 외부, 제1 유니트(501), 제3 유니트(503)의 파워 모듈(640), 릴레이 모듈(600), 케이블 아울렛(130), 및 전기차(20)로 흐를 수 있다.

제어 전력은, 충전기 외부, 제1 유니트(501) 및 제2 유니트(502)의 제어 모듈, 또는 충전기 외부, 제1 유니트(501) 및 정면 도어 유니트(200)의 도어 연산부(230)로 흐를 수 있다.

제어 모듈(740)을 위한 제어 전력은, 제1 유니트(501)에 마련된 변압기(550)에 의해 1차로 전력 변환된 후 제2 유니트(503)의 제어 모듈(740)에 구비되는 파워 서플라이에 의해 제어 전력으로 변환되거나, 파워 서플라이에 의해 곧바로 전력 변환되어 제어 모듈(740)의 메인 기판에 공급될 수 있다.

제어 전력은, 충전기 외부, 제1 유니트(501) 및 제2 유니트(502)의 제어 모듈, 또는 충전기 외부, 제1 유니트(501) 및 정면 도어 유니트(200)의 도어 연산부(230)로 흐를 수 있다.

충전 전력과 제어 전력은 상호 다른 경우가 대다수이다. 일 예로, 전기차 충전을 위한 충전 전력은 380V 일 수 있고, 제어 모듈(740)의 메인 기판 또는 도어 연산부(230)의 구동을 위한 제어 전력은 220V 상용전력일 수 있다. 따라서, 충전 전력과 제어 전력은 상호 다른 전력 변환 구조를 가질 필요가 있다.

또한, 도어 연산부(230)를 위한 제어 전력은, 제1 유니트(501)에 구비된 변압기(550)에 의해 전력 변환된 후 정면 도어 유니트(200)의 도어 연산부(230)에 공급되거나, 제3 유니트(503)의 제어 모듈(740)에 구비된 파워 서플라이에 의해 제어 전력으로 변환된 후 제어 모듈(740)을 거쳐 도어 연산부(230)에 공급될 수 있다.

따라서, 제어 전력은, 외부(20), 제1 유니트(501), 및 제2 유니트(502)의 제어 모듈(640)로 공급되거나, 외부(20), 제1 유니트(501), 및 정면 도어 유니트(200)의 도어 연산부(230)로 공급될 수 있다.

이와 같이, 제1 유니트(501)는 외부에서 공급된 전력을 충전기의 각 부분으로 분배 공급하는 기능을 한다.

또한, 제1 유니트(501)는 충전기의 전원 차단, 또는 충전 전력과 제어 전력을 위한 전력 변환 기능을 할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 유니트(501)는, 정상 동작하는 충전기(본체 유니트(100) 또는 정면 도어 유니트(200))의 전원을 on/off 차단할 수 있는 메인 차단기(520), 과전압/과전류의 비정상 동작시에 전원을 on/off 차단할 수 있는 누전 차단기(530), 제어 모듈(740) 또는 도어 연산부(230)로 공급되는 제어 전력을 on/off 차단할 수 있는 제어 차단기, 충전 전력 또는 제어 전력을 변환하는 변압기(550), 전류 센서(510) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전류 센서(510)는, 전기선을 감싸는 형상일 수 있고, 전기선을 흐르는 전기의 저항 또는 자계를 검출할 수 있다. 전류 센서(510)는 충전기 내부의 전력 측정과 관련된 릴레이 모듈(600)에도 포함될 수 있다.

파워 모듈(640)은 외부의 전력계통(10)으로부터 충전기로 공급된 전력을 전기차(20)의 충전에 적절한 충전 전력으로 변환하는 역할을 할 수 있다. 제어 모듈(740)은 전기차 충전기의 전체 동작을 제어하는 기능을 할 수 있다.

파워 모듈(640)과 제어 모듈(740)은 컴팩트한 내부 부품 배치를 위해 상호 다른 유니트에 각각 포함될 수 있다. 파워 모듈(640)은 제2 유니트(502)의 후방에 마련될 수 있고, 제어 모듈(740)은 제3 유니트(503)에 구비될 수 있다.

전체적으로, 본체 유니트(100) 최하단의 제1 유니트(501)에는 메인 차단기(520), 누전 차단기(540), 제어 차단기, 변압기(550), 및 전류 센서(510) 중 적어도 하나가 마련될 수 있다. 제1 유니트(501)의 상부에 위치하는 제2 유니트(502)의 전방에는 릴레이 모듈(600), 후방에는 파워 모듈(640)이 구비될 수 있다. 제2 유니트(502)의 상부에 위치하는 제3 유니트(503)에는 제어 모듈(740)이 마련될 수 있다.

파워 모듈(640)에 의해 변환된 전력은 릴레이 모듈(600)의 분배 릴레이(622) 및 출력 릴레이(620)를 거친 후, 케이블 아울렛(130)으로 연결되어 전기차에 공급될 수 있다.

본체 유니트(100) 내부의 부품들이 모듈화되어 각자 쉽게 수리 또는 분리될 수 있도록, 각 모듈을 연결하는 본 발명의 전력선도 최대한 단순하게 배치될 수 있다.

일 예로, 제2 유니트(502) 후방에 배치된 파워 모듈(640)의 제1 면(641) 또는 제2 면(642)으로부터 인출되는 전력선은, 제2 유니트(502)의 전방에 배치된 릴레이 모듈(640)의 상부 또는 측면에 마련되는 단자대로 연결될 수 있다.

릴레이 모듈(600)은 박스 타입 형상으로, 다른 모듈과 물리적으로 분리되도록 별도의 케이스에 릴레이 모듈(600)의 부품들이 배치될 수 있다.

출력 릴레이(620)는 릴레이 모듈(600)의 하단부에 배치될 수 있다. 분배 릴레이(622)를 포함하는 릴레이 모듈(600)의 분배 회로를 거친 전력은, 출력 릴레이(620)를 통해 릴레이 모듈(600)의 외부로 연결될 수 있다. 출력 릴레이(620)을 케이블 아울렛(130)에 연결하는 전력선을 위한 연결구(602)가 릴레이 모듈(600) 또는 릴레이 모듈(600)의 케이스 하단에 마련될 수 있다.

따라서, 제3 유니트(503)의 파워 모듈(640)에서 변환된 충전 전력은 제2 유니트(502)의 릴레이 모듈(600)을 거쳐, 출력 릴레이(620)와 케이블 아울렛(130)을 연결하는 전력선을 통해 충전 케이블(50)와 전기차(20)로 전송될 수 있다.

이와 같이, 파워 모듈(640)과 릴레이 모듈(600)은 같은 제2 유니트(502)에 배치되어 서로 인접해 있기에, 파워 모듈(640)과 릴레이 모듈(600)를 연결하는 전력선 구조는 단순해질 수 있다.

케이블 텐셔너(400)는 본체 유니트(100)의 측면 상단에 설치될 수 있고, 측면 도어부(300)는 케이블 텐셔너(400)를 제외한 본체 유니트(100)의 나머지 측면에 구비될 수 있다.

케이블 텐셔너(400)에 대응하는 높이에 마련되는 본체 유니트(100) 내부의 부품(740,710,720)은, 케이블 텐셔너(400)에 의해 측면 작업이 어렵기에 가상의 수직 평면을 따라 펼쳐지도록 배치되어 정면 작업만 가능할 수 있다. 이는 제3 유니트(503)에 대응할 수 있다.

측면 도어부(300)에 대응하는 높이에 구비되는 본체 유니트(100) 내부의 부품은, 수직 방향 또는 수평 방향을 따라 펼쳐져 정면 작업 또는 측면 작업이 가능할 수 있고, 제1 유니트(501) 또는 제2 유니트(502)에 대응할 수 있다.

관리자가 제1 유니트(501)와 제2 유니트(502)의 부품들을 정면 도어 유니트(200)를 열고 작업하는 정면 작업만으로 충분하다면 측면 도어부(300)가 필요없으나, 측면 작업이 병행될 내부 배치라면 측면 도어부(300)를 마련하여 측면 작업이 가능할 수 있다.

메인 프레임(120)의 내부에 부착되는 보조 프레임(508)에는, 작업자 시야 깊이 방향인 제1 방향을 따라 공간적으로 상호 이격되어 배치될 필요가 있는 부품 중 일부가 배치될 수 있다. 보조 프레임(508)에 의해, 제1 유니트(501)의 부품들은 관리자가 바라보는 수직 평면 상에 펼쳐지도록 할 수 있다.

보조 프레임(508)은 공간상 다양하게 연장될 수 있으나, 수평하게 제2 방향을 따라 연장되는 부분이 많을수록 작업자는 정면에서 작업을 용이하게 할 수 있다.

제3 유니트(503)는 제어 모듈(740)을 포함할 수 있고, 제2 유니트(502)는 릴레이 모듈(600) 및 파워 모듈(640)을 포함할 수 있다.

파워 모듈(640)은 제1 유니트(501)로부터 공급된 교류 중 적어도 일부를 전기차 충전을 위한 직류로 변환할 수 있다.

파워 모듈(640)은, 복수개로 마련될 수 있고, 모듈화되어 단독 분리 교체될 수 있다. 복수의 파워 모듈(640)의 충전 용량은 모두 동일할 수 있고, 파워 모듈(640)의 수는 전기차 충전기의 용량에 따라 결정될 수 있다.

복수의 파워 모듈(640)의 충전 용량 중 적어도 일부가 다른 경우, 충전 동안의 경부하 내지 고부하 필요 구간이 다른 전기차 충전의 특성상, 충전 과정 중에 동작되는 파워 모듈(640)의 온/오프 조절로 낭비되는 전력 효율을 개선할 수 있다.

즉, 복수의 모듈형 전력 변환기의 충전기를 이용하는 경우에도, 복수의 병렬 연결된 모듈들이 전기차로부터 요구되는 충전 부하량을 고르게 나누어 분담한다면, 여전히 적어도 일부의 모듈은 자신이 가진 전력 용량 전체를 이용하지 못할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전기차에서 요구하는 충전 요구량이 적은 구간에서는 그에 대응하여 일부 모듈을 온 또는 오프 시킴으로써, 충전기를 고효율로 운영할 수 있다.

릴레이 모듈(600)은 복수의 파워 모듈(640)의 전력을 분배 또는 제어할 수 있는 분배 회로를 포함할 수 있다. 또한, 릴레이 모듈(600)은 충전기 내부를 흐르는 전력을 측정하는 기능을 할 수 있다.

<공기 순환>

공급받은 전력을 충전 전력으로 변환하는 파워 모듈(640)은 충전기 내부 부품 중 가장 발열이 많이 되는 부품 중 하나일 수 있다. 따라서, 파워 모듈(640)의 내부 배치 위치는 충전기 내부 공기 순환을 위한 흡기부(311) 및 배기부(312)의 위치에도 영향을 줄 수 있다.

파워 모듈(640)은 제2 유니트(502)의 후방에 제1 방향을 따라 수직하게 세워져 배치될 수 있다. 쉽게 가열되는 파워 모듈(640)을 식히기 위해, 흡기부(311) 또는 배기부(312)는 본체 유니트(100)의 측면에 구비될 수 있다.

따라서, 흡기부(311) 또는 배기부(312)는, 측면 도어부(300)가 설치되는 경우 측면 도어부(300)에 마련될 수 있고, 측면 도어부(300)가 설치되지 않는 경우 메인 프레임(120)의 측면에 구비될 수 있다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 흡기부(311)는 본체 유니트(100)의 메인 프레임(120)의 일측면에 마련되며, 배기부(312)는 본체 유니트(100)의 메인 프레임(120)의 타측면에 구비될 수 있다. 이때, 흡기부(311)는 제2 유니트(502)와 대응하는 높이에 설치될 수 있다.

또한, 케이블 아울렛(130)은 충전 케이블(50)의 길이 확보를 위해 본체 유니트(100)의 후면 하단부에 구비될 수 있다. 케이블 아울렛(130)은 제1 유니트(501)의 하부와 대응하는 높이에 설치될 수 있다.

이런 구조에 의해, 파워 모듈(640)의 제1 면(641) 또는 제2 면(642)은 흡기부(311) 또는 배기부(312)와 대면되며, 특히 가열되기 쉽상인 파워 모듈(640)을 효과적으로 식혀질 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 파워 모듈(640)은 납작하게 길쭉한 직육면체 형상일 수 있다. 파워 모듈(640)의 넓은 면적의 4개면을 측면(644)이라 할 수 있고, 측면(644)을 제외한 나머지 면을 제1 면(641) 및 제2 면(642)이라 할 수 있다.

파워 모듈(640)은 높은 발열로 인해 배기펜(646)을 구비한 경우가 많다. 배기펜(646)은 제1 면(641) 또는 제2 면(642) 중 하나에 구비될 수 있고, 반대편에 위치한 나머지 면에는 복수의 관통홀이 형성될 수 있다.

가열된 파워 모듈(640)을 효율적으로 냉각시키기 위해, 공기 순환 방향은 제1 면(641)에서 제2 면(642)으로 흐르거나, 제2 면(642)에서 제1 면(641)으로 흐르는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 제1 면(641) 또는 제2 면(642)은 흡기부(311) 또는 배기부(312)와 대면되도록 배치하는 것이 가열될 가능성이 높은 파워 모듈(640)에 냉각에 효율적이다.

파워 모듈(640)은 그 형상의 특징상 나란히 적층 배열되는 경우가 많다. 본체 유니트(100) 내부의 부품 배치에 따라 파워 모듈(640)이 적층되는 양상이 달라질 수 있다.

본 발명의 충전기는 50kW 급과 같이 저용량급으로, 30kW 급 파워 모듈(640) 2개로 충분할 수 있어, 파워 모듈(640)은 다른 모듈과 함께 제2 유니트(502)에 배치될 수 있다.

또한, 파워 모듈(640)은, 수직하게 세워져 적층되어 정면 도어 유니트(200) 또는 측면 도어부(300)를 통해 관리자가 엑세스하여 분리가능할 수 있다. 관리자가 제2 유니트(502)에 배치되는 다른 기능을 하는 모듈에 넓은 시야각으로 펼쳐지도록 하기 위해, 파워 모듈(640)은 바람직하게 수직하게 세워져 적층될 수 있고, 측면 도어부(300)를 통해 측면 방향으로 충전기로부터 분리 또는 수리될 수 있다. 이 경우 파워 모듈(640)의 전방에 존재하는 릴레이 모듈(600)은 정면 도어 유니트(200)의 개방시 제1 방향을 따라 전방에 제시될 수 있고, 파워 모듈(640)은 측면 도어부(300)의 개방시 제2 방향을 따라 측면에 제시될 수 있다.

이와 같이, 파워 모듈(640)이 수직하게 세워져 제1 방향을 따라 적층되면, 파워 모듈(640)의 배기펜(646)이 형성된 제1 면(641) 또는 제2 면(642)은 충전기 측면 방향으로 놓일 수 있다. 흡기부(311) 또는 배기부(312)는 본체 유니트(100)의 측면 또는 측면 도어부(300)에 설치될 수 있다.

한편, 덕트(150)에 의해 흡기된 외부 공기는 정면펜(240)을 통해 정면 도어 유니트(200)의 정면 공간부(242)에 배치된 가열된 부품들을 식힐 수 있다. 정면 공간부(242)의 부품을 식힌 공기는 흡기부(311)에 의해 흡입된 외부 공기와 만나 본체 유니트(100)의 내부 공간에 골고루 퍼져 순환한 후, 배기부(312)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

덕트(150)와 정면펜(240)을 통해 충전기의 상단에서 공급된 공기는 정면 공간부(242)의 하방으로 이동하고, 본체 유니트(100) 일측면의 흡기부(311)로부터 흡입된 공기와 만나 본체 유니트(100)의 내부를 순환한 후, 파워 모듈(640)에 의해 가열된 공기와 함께 본체 유니트(100) 타측면의 배기부(312)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

<전체 레이아웃>

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 전기차 충전기의 전체 레이아웃에 대해 설명한다.

본 발명의 전기차 충전기는 본체 유니트(100), 정면 도어 유니트(200), 측면 도어부(300), 및 케이블 텐셔너(400) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

정면 도어 유니트(200)는 본체 유니트(100)로부터 제1 방향을 따라 충전기 정면으로 개폐될 수 있고, 측면 도어부(300)는 본체 유니트(100)로부터 제2 방향을 따라 충전기 측면으로 개폐될 수 있다. 정면 도어 유니트(200)는 다양한 실시 예에도 불구하고 공통적일 수 있으나, 측면 도어부(300)는 선택적으로 구비될 수 있다.

전기차 충전기의 관리자는 정면 도어 유니트(200)를 열고 본체 유니트(100) 내부의 전기차 충전기의 부품에 접근하여 작업을 수행할 수 있다.

정면 도어 유니트(200)는 제1 방향을 따라 본체 유니트(100)로부터 개폐될 수 있고, 측면 도어부(300)는 제2 방향을 따라 본체 유니트(100)로부터 개폐가 가능하다. 제1 방향 및 제2 방향을 서로 수직하고 수평면을 이루며 높이 방향의 제3 방향에 수직할 수 있다. 제1 방향의 역방향은 관리자가 정면 도어 유니트(200)를 열고 작업을 수행하기 위해 전기차 충전기를 바라보는 방향일 수 있다. 전기차 충전기의 정면 방향은 제1 방향과 평행할 수 있고, 측면 방향은 제2 방향과 평행할 수 있다. 정방향 및 역방향의 구분이 필요없는 경우 각 방향에 혼용될 수 있다.

기존의 전기차 충전기 내부에는 부품들이 복잡하게 배치되어 있고, 그 부품들을 상호 연결하는 전력선과 통신선이 복잡하게 얽혀 있는 경우가 많다. 또한, 전력선과 통신선이 설사 정리된 경우에도 고장 확인, 부품 분리 등을 수행하는 과정에서 분해할 필요 없는 구조까지 분해해야하는 어려움이 있다. 따라서, 본 발명의 전기차 충전기는 기능별로 구성 요소를 모듈화하고, 모듈화된 구성 요소를 구획된 영역에 배치할 수 있다. 이로 인해, 관리자는 각 분별되는 모듈을 점검하고 고장난 부분을 특정하는 시간을 단축할 수 있다.

또한, 충전기 관리자는, 고장난 부분이 특정되면 고장으로 의심되거나 고장난 것으로 판단되는 부분을 포함하는 모듈을 정상 부품으로 선교체하여 충전기를 일단 정상 동작시킨 후, 수거된 부분을 후에 정밀하게 진단하거나 수리할 수 있다. 이런 방법으로, 본 발명은 현장의 충전기 수리로 인한 지체 시간을 단축할 수 있고, 더 정확한 고장 원인 파악이 가능하다.

관리자는 정면 도어 유니트(200)를 열고, 본체 유니트(100)의 내부의 제1 유니트(501) 내지 제3 유니트(503)에 접근하여 작업을 수행할 수 있다. 이때, 측면 도어부(300)도 정면 도어 유니트(200)와 함께 열려 작업을 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 충전기 수리를 위해 도어를 분리하거나 메인 프레임(120) 전체를 분해하지 않고 용이하게 작업가능한 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 본체 유니트(100) 내부의 부품들은, 관리자가 정면 도어 유니트(100)를 연 상태에서 대면되는 내부의 가상 수직 평면(제1 방향 축 및 제3 방향 축으로 형성되는)을 따라 펼쳐지도록 배치되거나, 제1 방향을 따라 모듈로 구획되어 배치될 수 있다.

펼쳐진다는 의미는 충전기의 깊이 방향인 제1 방향을 따른 충전기 내부 부품의 배열을 최소화하고, 충전기의 높이 방향인 제3 방향을 따른 부품 배열을 최대화함을 의미한다.

또한, 모든 본체 유니트(100) 내부 부품을 제3 방향을 따라 배열하기에는 공간적 어려움이 있는 경우, 분별되는 모듈화된 부품을 제1 방향을 따라 배치하여, 후방에 존재하는 모듈은 측면 도어부(300)를 열고 본체 유니트(100)의 측면 방향을 따라 외부로 분리 또는 점검될 수 있다. 모든 본체 유니트(100) 내부 부품을 제3 방향을 따라 배열하기에는 공간적 어려움이 있는 경우란, 관리자가 제1 방향으로 접근하여 시야에 모두 들어가도록 배치할 수 없는 구조인 경우를 포함할 수 있다.

관리자가 제1 방향으로 접근하여 시야에 들어가도록 배치할 수 없는 구조라면, 분별되는 모듈 또는 유니트를 제1 방향을 따라 배치하여, 후방에 존재하는 모듈은 측면 도어부(300)를 열고 본체 유니트(100)의 측면 방향을 따라 외부로 분리될 수 있다.

또한, 각 유니트에 속하는 부품들은 모듈화되어 제1 방향을 따라 병렬 배치될 수 있다. 예를 들어, 릴레이 모듈(600)은 제1 유니트(501)의 상부에 위치하는 제2 유니트(502)의 전방에 마련될 수 있고, 파워 모듈(640)은 제2 유니트(502)의 후방에 구비될 수 있다.

제1 유니트(501)는 충전기 내부로의 전력 분배 기능뿐 아니라, 충전기의 전원 on/off, 과전류 등의 누전 차단, 낙뢰 등의 서지 프로텍터 등의 기능을 할 수 있다.

본체 유니트(100) 내부의 부품들이 정면 도어 유니트(100)를 열고 내부 작업을 하려는 관리자 시야의 가상 수직 평면상에 펼쳐질수 있도록, 전기차 충전기는 전체적으로 수평 길이보다 높이가 더 긴 길쭉한 직육면체 형상일 수 있다.

일반적으로 고장 진단 또는 부품 교체 등의 전기차 충전기 내부 작업을 위해, 외부 프레임을 제거하는 경우 그 외부 프레임은 본체로부터 완전히 분리되는 구조가 대부분이다. 이러한 작업은 외형을 이루는 외부 프레임 등을 둘 수 있는 공간을 필요로 하고, 본 발명은, 충전기 전체를 공장에 가져와 작업하는 경우의 시간 낭비를 방지하여 신속하게 고장을 진단하거나 부품을 교체하기 위해, 충전기가 설치된 현장에서 충전기 전체가 이동되지 않는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명은 정면 도어 유니트(200) 또는 측면 도어부(300)를 열고 작업자가 간단하게 부품에 접속할 수 있도록 내부 부품을 배치하고, 정면 도어 유니트(200) 또는 측면 도어부(300)가 개방되더라도, 정면 도어 유니트(200) 또는 측면 도어부(300)는 본체 유니트(100)로부터 분리되지 않기에, 작업 중 정면 도어 유니트(200) 또는 측면 도어부(300)를 둘 별도의 장소를 필요로 하지 않는다.

이를 위해, 정면 도어 유니트(200)가 본체 유니트(100)로부터 회동되게하는 정면 힌지(122)가 마련될 수 있다. 측면 도어부(300)가 구비되는 경우, 측면 도어부(300)가 본체 유니트(100)로부터 회동되게하는 측면 힌지(124)가 구비될 수 있다. 정면 도어 유니트(200) 또는 측면 도어부(300)를 개방하고 작업을 수행하는 관리 모드에서, 정면 도어 유니트(200)는 정면 힌지(122)에 의해 본체 유니트(100)에 연결된채로 개방될 수 있다.

작업자는 정면 도어 유니트(200)를 개방한 상태로 본체 유니트(100) 내부의 부품에 엑세스하거나, 정면 도어 유니트(200)의 후방에서 정면 도어 유니트(200)의 전장품에 엑세스할 수 있다.

메인 프레임(120)은 본체 유니트(100)의 골격을 형성할 수 있다. 정면 도어 유니트(200) 또는 측면 도어부(300)는 메인 프레임(120)에 부착되어 힌지 등의 결합 수단에 의해 개폐될 수 있다.

전자 부품을 많이 포함하는 전기차 충전기는, 관리자 보수 또는 관리 시 외에는 외부로부터 밀폐될 필요가 있고, 실링부(140)에 의해 외부로부터 밀폐될 수 있다. 실링부(140)는 정면 도어 유니트(200) 또는 측면 도어부(300)가 닫힐때 접촉되는 메인 프레임(120)의 부분에 설치될 수 있다.

메인 프레임(120)은 정면 도어 유니트(100) 개방시, 본체 유니트(100) 내부의 부품이 외부에 노출되는 개방부를 포함할 수 있다. 개방부는 정면 도어 유니트(100)의 개방시 내부 부품이 정면으로 노출되는 정면 개방부 및 측면 도어부(300)의 개방시 내부 부품이 흑면으로 노출되는 측면 개방부를 포함할 수 있다.

메인 프레임(120)에는 개방부의 외곽을 따라 외부로 돌출되는 돌출부(126)가 형성될 수 있다. 정면 도어 유니트(200)에는 정면 도어 유니트(200)가 닫히면 돌출부(126)와 상호 접촉되어 맞물리는 함몰부(206)가 형성될 수 있다.

돌출부(126)의 외주면에는 본체 유니트(100)를 외부의 오염 원인과 차단하는 실링부(140)가 구비될 수 있다. 따라서 정면 도어 유니트(200) 또는 측면 도어부(300)가 닫히면, 정면 개방부 또는 측면 개방부는 실링부(140)에 의해 외부 오염으로부터 차단될 수 있다.

<충전 케이블 및 케이블 텐셔너>

측면 도어부(300) 또는 케이블 텐셔너(400)는 본체 유니트(100)의 적어도 한 측면에 배치될 수 있다. 본체 유니트(100)의 측면 방향은 제2 방향과 평행할 수 있다.

사용자는 충전 케이블(50)의 커플러(52)를 전기차(20)에 연결함으로써 충전을 할 수 있다.

커플러(52)는 충전 케이블(50)의 일단에 마련되고, 정면 도어 유니트(200)의 케이블 인렛(210)에 연결될 수 있다. 충전 케이블(50)의 타단은 본체 유니트(100)의 케이블 아울렛(130)에 연결될 수 있다.

사용자 충전 전에 충전하지 않고 있는 충전 휴지동안, 커플러(52)는 정면 도어 유니트(200)에 거치될 수 있다. 정면 도어 유니트(200)를 개방하고 작업을 수행하는 관리 모드시, 커플러(52)는 정면 도어 유니트(200)로부터 분리될 수 있다.

충전 케이블(50)당 케이블 인렛(210) 하나와, 케이블 아울렛(130) 하나가 필요할 수 있다. 일 실시 예로, 도면에는 2개의 충전 케이블(50)이 구비된 경우를 나타내고, 2구의 케이블 인렛(210) 및 2구의 케이블 아울렛(130)이 마련될 수 있다.

충전 케이블(50)은 케이블 텐셔너(400)에 의해 장력이 조절되며 풀어지거나 당겨지기에, 각 충전 케이블(50)당 하나의 케이블 텐셔너(400)와 연결될 필요가 있다. 따라서, 충전 케이블(50), 케이블 인렛(210), 케이블 아울렛(130), 및 케이블 텐셔너(400)는 하나의 그룹을 형성하고, 본체 유니트(100)의 적어도 일측에 배치될 수 있다.

충전기의 설치 위치 또는 주차장의 상황에 따라 요구하는 충전 케이블(50)의 길이가 다를 수 있다. 또한, 전기차(20)는 차종에 따라 충전구 또는 충전 포트의 위치는 차체의 전방 또는 후방, 좌측 또는 우측에 구비될 수 있다. 따라서, 충전 케이블(50)은 충분히 연장가능한 길이를 가질 필요가 있다.

충전 케이블(50) 일단의 커플러(52)는 정면 도어 유니트(200)의 케이블 인렛(210)에 거치될 수 있고, 충전 케이블(50) 타단은 본체 유니트(100)의 후면으로 연결될 수 있다.

충전 케이블(50)의 타단이 연결되는 본체 유니트(100)의 후면 위치는 충전기 내부 하부 위치인 제1 공간으로 연결될 수 있다. 제1 공간에는 충전기 외부 전력계통(10)으로부터 전력을 공급받는 충전기 내부 부품으로 분배하는 제1 유니트(501)가 구비될 수 있다.

제1 유니트(501)는 외부로부터 전력을 공급받아 본체 유니트(100) 또는 정면 도어 유니트(200)의 다른 부품으로 전력을 분배할 수 있다.

케이블 아울렛(130)이 본체 유니트(100)의 후면 하단부에 설치되는 높이는, 본체 유니트(100) 내부의 제1 유니트(501)의 높이에 대응할 수 있다.

이는 두 가지 이유 때문일 수 있다.

첫째는, 본 발명의 충전 케이블(50)은 본체 유니트(100) 내부에 권취되거나 인출되는 타입이 아니라 본체 유니트(100)의 외부에 노출되는 타입이기에, 충전 케이블(50)의 충분한 길이 확보를 위한 거치 방식이 필요하다. 따라서, 커플러(52)는 정면 도어 유니트(200)의 케이블 인렛(210)에 충전기의 정면에서 후방으로 바라보도록 거치되고, 충전기 측면의 케이블 텐셔너(400)를 측면 상단에 가까이 설치되며, 케이블 아울렛(130)은 충전기 후면의 최하단에 설치됨으로써, 충전 케이블(50)은 최대한 긴 길이가 확보되는 방식으로 본체 유니트(100) 외부에 구비될 수 있다.

둘째로, 제1 유니트(501)는 충전기의 다른 부품으로 전력을 분배하는 기능을 수행할 수 있고, 제2 유니트(502)는 전기차 충전을 위한 충전 전력을 케이블 아울렛(130)으로 출력할 수 있다.

케이블 아울렛(130)에 충전 전력 출력 기능을 가진 제2 유니트(502)가 제1 유니트(510)의 바로 상단에 인접하게 배치되는 것은 실시 예중에 하나일 수 있으나, 첫째로 설명한 이유과 연계되어 최대한 긴 길이의 충전 케이블(50)이 확보될 수 있다.

따라서, 제2 유니트(502)는 충전 케이블(50)로 충전 전력을 출력하는 릴레이 모듈(600)을 포함할 수 있고, 제2 유니트(502)는 본체 유니트(100)의 최하단에 설치된 제1 유니트(501)의 바로 상단에 배치될 수 있다. 케이블 아울렛(130)으로 충전 전력을 전송하는 출력 릴레이(620)는 릴레이 모듈(600)의 하단에 배치될 수 있다.

전기차 충전기는 급속 충전 등의 충전 속도를 높이기 위해 충전 케이블(50)의 굵기나 무게가 증가하는 추세이다. 충전 케이블(50)에서 발생되는 충전 저항을 최소화하기 위해 충전 케이블(50)의 직경은 증가될 수 있다. 특히 고전류를 통전시키는 급속 충전기의 커플러(52)의 경우 고온의 열이 발생하기 때문에 커플러(52)와 충전 케이블(50)의 크기가 클 수 있다. 증가하는 크기와 무게의 충전 케이블(50) 또는 커플러(52)는, 전기차 충전기 사용자들의 접근성과 편의성이 감소시킬 수 있고, 사용자가 충전을 완료한 후 커플러(52)를 거치대에 제대로 거치하지 않거나 바닥에 너부러지는 횟수를 증가시킬 수 있으며, 커플러(52) 및 충전 케이블(50)의 손상을 발생시킬 수 있고, 충전 케이블(50)을 충전기로부터 분리하여 커플러(52)를 전기차에 연결하는 과정에서 사용자가 무거운 충전 케이블(50)을 끌어 전기차의 충전 구멍에 정확히 삽입하는 것에 어려움이 발생할 수 있다.

본 발명의 케이블 텐셔너(400)는 사용자가 손쉽게 충전 케이블(50)을 충전기로부터 분리해서 충전할 수 있도록 충전 케이블(50)을 잡아주거나 풀어주는 장력 조절 기능을 할 수 있다.

케이블 텐셔너(400)는 케이블 고리(420) 또는 연장부(440)를 포함할 수 있다. 케이블 고리(420)는 충전 케이블(50)의 소정의 중간 부분이 통과되며 붙잡을 수 있다. 연장부(440)는 충전 케이블(50)이 연결된 케이블 고리(420)가 풀어지거나 당겨지는 방식의 릴(reel) 타입일 수 있다.

연장부(440)는 무게추 또는 피봇부를 포함할 수 있다. 연장부(440)의 무게추 또는 피봇부에 의해 케이블 텐셔너(400)에 내장된 와이어는 신장될 수 있다. 연장부(440)는 무게추는 신장되는 와이어(446)의 단부에 연결되고, 무게추는 피봇부, 케이블 고리(420), 및 케이블 고리(420)에 매달린 충전 케이블(50)의 이동시 무게 중심을 잡아 흔들림을 최소화할 수 있다. 피봇부는 무게추와 케이블 고리(420) 사이에 위치할 수 있다. 피봇부는, 무게추, 피봇부 및 케이블 고리(420)를 연결하는 연장 축에 대해 케이블 고리(420)가 회전할 수 있도록 한다. 피봇부는 무게추를 기준으로 360도 회전할 수 있다.

따라서, 케이블 고리(420)를 통과하는 충전 케이블(50)은, 피봇부에 의해, 360도의 어느 방향으로도 매달려 있을 수 있다. 피봇부가 없다면, 케이블 고리(420)를 통과하는 충전 케이블의 방향이 제한될 수 있고, 이는 결국 충전 케이블(50)의 꼬임 문제를 유발할 수 있다. 특히, 본 발명은 사용자가 충전 후 커플러(52)만 케이블 인렛(210)에 거치하면, 자동적으로 와이어를 땡기는 방식이기에, 자동 땡김 과정에서 무게추에 대한 피봇부의 회전 자유도는, 충전 케이블(52) 꼬임 현상을 완화시킬 수 있다.

사용자가 충전을 위해 커플러(52)를 땡기면, 연장부(440)가 케이블 고리(420)를 붙잡는 힘이 줄어들며, 충전 케이블(50)과 케이블 고리(420)도 사용자 또는 전기차(20)를 향해 땡겨질 수 있다.

케이블 텐셔너(400)는, 정면 도어 유니트(200)로부터 충전 케이블(50)의 분리가 감지되면, 충전 케이블(50)을 붙잡는 케이블 고리(420)가 고정된 제1 위치로부터 본체 유니트(100)로부터 이격된 유동적인 제2 위치로 이동할 준비를 할 수 있다. 여기서 준비는 충전 케이블(50)을 붙잡는 힘을 느슨하게하여 쉽게 사용자가 땡길수 있음을 의미한다.

충전 케이블(50)이 정면 도어 유니트(200)로부터 분리되어 전기차 쪽으로 이동하면, 케이블 고리(420)는 제1 위치에서 제2 위치로 이동할 수 있다. 제2 위치는, 제1 위치보다 높이가 더 낮고, 제1 위치보다 전기차(20)에 더 가까울 수 있다.

케이블 텐셔너(400)는 급속 충전 등의 이유로 점점 무거워지는 충전 케이블(50)의 무게를 분산시켜줄 수 있다. 따라서, 케이블 텐셔너(400)는, 충전동안 케이블 고리(420)가 전기차에 당겨질 때, 너무 뻑뻑하거나 너무 느슨하지 않도록 케이블의 장력을 조절하여 사용자의 신체 능력과 무관하게 손쉽게 충전되도록 한다.

케이블 텐셔너(400)에 의해, 충전기 내부에는 길게 연장되는 충전 케이블(50)을 위한 별도의 공간이 필요 없다.

만일 충전 케이블(50)이 충전기 내부로부터 인출되는 구조라면, 연장되는 충전 케이블(50)을 위한 별도의 공간이 충전기 내부에 마련될 필요가 있으나, 정면 도어 유니트(200)를 열면 작업자의 시야에 각 부품이 펼쳐지거나, 각 분할 공간이 작업자의 시야에 펼쳐지는 본 발명의 구조상, 충전기 내부에 충전 케이블(50)을 위한 별도 공간이 구비되기 어려울 수 있다.

따라서, 본 발명의 연장되는 충전 케이블(50)은 본체 유니트(100)의 외부에 위치할 필요가 있고, 케이블 텐셔너(400)에 의해 긴 충전 케이블(50)를 잡아주는 외부 별도 구조가 추가될 필요가 없다.

케이블 텐셔너(400)는 본체 유니트(100)의 측면에 구비될 수 있다. 케이블 텐셔너(400)는 그 기능상 충전기의 측면 상단부에 설치되는 것이 유리할 수 있다.

수 미터 이상의 길이를 가지는 충전 케이블(50)이 최대한 지면에 닿지 않거나 닿는 면적을 최소화하기 위해서는, 케이블 텐셔너(400)는 본체 유니트(100)의 측면 최상단에 마련될 수 있고, 케이블 인렛(210)과 케이블 아울렛(130) 간의 이격 거리를 최대화할 필요가 있다. 따라서, 케이블 인렛(210)은 정면 도어 유니트(200)에 마련될 수 있고, 케이블 아울렛(130)은 본체 유니트(100)의 후면에 구비될 수 있다.

측면 도어부(300)가 설치되는 경우, 충전기의 측면 상부에는 케이블 텐셔너(400)가 마련되고, 그 하부에는 측면 도어부(300)가 구비될 수 있다.

케이블 텐셔너(400)로 인해 측면 도어부(300)의 상하 연장 길이가 제한될 수 있다. 이는 본체 유니트(100)의 다단 구조 또는 부품들의 배치에도 상호 연동될 수 있다. 케이블 텐셔너(400)와 같은 높이의 내부 분할 공간에 설치되는 부품은 측면을 통해서 외부에서 작업이 어렵기 때문에, 충전기의 정면에서 모든 작업이 수행가능하도록 부품들이 배치될 수 있다.

예를 들어, 제1 단에 배치되는 제1 유니트(501) 및 제2 단에 배치되는 제2 유니트(502)는 측면에서 작업이 가능한 구조일 수 있고, 제3 유니트(503)는 측면 작업이 필요없이 정면 작업으로만 관리 모드가 완료되는 구조일 수 있다.

측면 도어부(300)에 대응하는 제1 유니트(501)와 제2 유니트(502)는 제1 방향을 따라 공간적으로 구획되는 구조를 가질 수 있고, 케이블 텐셔너(400)에 대응하는 제3 유니트(503)는 제1 방향을 따라 구획되는 구조가 없이 수직 평면 상으로만 펼쳐지는 구조일 수 있다. 제3 유니트(503)의 가상의 수직 평면은 제2 방향 축 및 제3 방향 축으로 이루어지는 평면에 평행할 수 있다.

<정면 도어 유니트>

전기차 충전기의 정면에 위치하는 정면 도어 유니트(200)는, 케이블 인렛(210)에 거치되는 커플러(52)의 위치를 감지하는 위치 센서(212), 충전 과정을 설명하는 스피커(214), 커플러(52)의 위치를 시각적으로 확인할 수 있는 포인트 램프(215), 충전 과정을 디스플레이하여 사용자가 시각적으로 충전 과정을 확인 가능한 화면 표시부(220), 정면 도어 유니트(200)의 전장품들의 동작 제어를 돕는 도어 연산부(230), 정면 공간부(242) 내부의 공기를 순환시키는 정면펜(240), 리더부(260), 및 정면 도어 유니트(200)를 이루는 프레임 구조 내부에 형성되는 정면 공간부(242) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도어 연산부(230)는 제어 모듈(740)과 상호 보완적일 수 있다. 제어 모듈(740)은, 전기차 충전기 전체의 동작을 제어할 수 있고, 제3 유니트(503)에 포함될 수 있다. 이는 제1 유니트의 기능은 전기차 충전기의 용량과 무관하게 공통적일 수 있고, 저용량급(예들어, 50kW)의 전기차 충전기에서 필요로하는 파워 모듈(640)의 개수는 상대적으로 적을 수 있으므로 각 유니트에 단독 설치보다는 다른 모듈 또는 부품과 함께 배치되는 것이 공간적으로 효율적일 수 있다. 따라서, 제어 모듈(740)은 제3 유니트(503)에 마련되고, 파워 모듈(502)은 제2 유니트에 릴레이 모듈(600)과 함께 설치되는 것이 바람직할 수 있다.

도어 연산부(230)는 화면 표시부(220), 리더부(260) 등의 데이터를 처리하여 제어 모듈(740)로 전송할 수 있다. 도어 연산부(230)와 제어 모듈(740)은 RS-485 통신으로 상호 연결될 수 있다. 도어 연산부(230)는 사용자와 상호 작용하는 HMI인 화면 표시부(220) 또는 리더부(260)의 카드 결제 등의 연산 처리를 위한 운영 체제일 수 있다.

리더부(260)는 카드 또는 모바일 등의 인식 수단에 의해 사용자를 인식할 수 있다. 리더부(260)에 의해, 사용자의 신원정보를 확인하는 인증 단계, 사용자를 등록하거나 등록된 사용자 정보를 로딩하는 등록 단계, 및 요금을 결제하거나 포인트 방식으로 적립하는 결제 단계 등의 충전 단계 중 적어도 하나가 수행될 수 있다.

화면 표시부(220), 리더부(260), 또는 케이블 인렛(210)을 포함하는 정면 도어 유니트(200)의 전장품들은 충전기 외부로 돌출되는 구조일 수 있다.

정면 도어 유니트(200)는 2개 이상의 프레임으로 구성될 수 있고, 복수의 프레임 간의 형성되는 공간이 정면 공간부(242)일 수 있다. 정면 공간부(242)에 의해, 돌출된 정면 도어 유니트(200)의 전장품들은 본체 유니트(100)의 내부 공간을 침범하지 않을 수 있다. 정면 공간부(242)에 의해, 외부로 돌출된 전장품들을 위한 공간이 확보될 수 있어, 관리자가 정면 도어 유니트(200)를 열고 본체 유니트(100)의 내부 작업을 수행함과 동시에 정면 도어 유니트(200)의 후방을 통해 돌출된 전장품들에 엑세스할 수 있다.

한편, 정면펜(240)은 정면 도어 유니트(200)에 설치되는 적어도 일부의 부품을 발열을 낮추거나, 내부 먼지를 충전기 외부로 제거할 수 있다. 정면 공간부(242)의 단부는 정면펜(240)과 연통될 수 있고, 정면펜(240)은 충전기 상부의 덕트(150)에 연통될 수 있다. 정면펜(240)은 정면 도어 유니트(200)의 상단에 마련될 수 있고, 덕트(150)은 본체 유니트(100)의 상단에 구비될 수 있다.

충전기 외부로부터 덕트(150)로 흡입된 공기는 정면펜(240)을 통해 정면 공간부(242)로 불어들어 갈 수 있다. 외부로부터 덕트(150)에 유입된 공기는 정면펜(240)을 통해 정면 도어 유니트(200)를 따라 수직 하방으로 이동하며 정면 도어 유니트(200)의 가열된 전장품을 냉각시킬 수 있다. 이러한 순환 구조에 의해 정면 도어 유니트(200)의 상부에 가열된 정체 공기는 순환되며 냉각될 수 있다.

본 명세서에서는 덕트(150)가 흡기하는 경우를 실시 예로 설명하나, 덕트(150)를 통해 외부로 배기되는 경우로도 확장될 수 있다. 이 경우에는 도면에 도시된 정면 공간부(242), 정면펜(240) 및 덕트(150)를 흐르는 공기 흐름 방향은 반대가 될 것이며, 정면 도어 유니트(200)의 전장품으로부터 가열되어 상단에 정체된 공기는 연통되는 정면펜(240)과 덕트(150)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

10... 전력계통 20... 전기차
30... 서버 50... 충전 케이블
50a... 제1 충전 케이블 50b... 제2 충전 케이블
52... 커플러 100... 본체 유니트
120... 메인 프레임 122... 정면 힌지
124... 측면 힌지 126... 돌출부
130... 케이블 아울렛 130a... 제1 케이블 아울렛
130b... 제2 케이블 아울렛 140... 실링부
150... 덕트 200... 정면 도어 유니트
206... 함몰부 210... 케이블 인렛
212... 위치 센서 214... 스피커
215... 포인트 램프 220... 화면 표시부
230... 도어 연산부 240... 정면펜
242... 정면 공간부 250... 상부 조명부
252... 하부 조명부 260... 리더부
270... 통신부 311... 흡기부
312... 배기부 400... 케이블 텐셔너
420... 케이블 고리 440... 연장부
501... 제1 유니트 502... 제2 유니트
503... 제3 유니트 508... 보조 프레임
510... 전류 센서 520... 메인 차단기
530... 서지 프로텍터 540... 누전 차단기
542... 제어 차단기 550... 변압기
600... 릴레이 모듈 602... 개방부
602a... 상부 개방부 602b... 측면 개방부
602c... 하부 개방부 610... 계측기
610a... 제1 계측기 610b... 제2 계측기
620... 출력 릴레이 620a... 제1 출력 릴레이
620b... 제2 출력 릴레이 620c... 제3 출력 릴레이
620d... 제4 출력 릴레이 622... 분배 릴레이
622a... 제1 분배 릴레이 622b... 제2 분배 릴레이
630... 전류 센서 630a... 제1 전류 센서
630b... 제2 전류 센서 631... 전압 센서
631a... 제1 전압 센서 631b... 제2 전압 센서
632... 절연애자 640... 파워 모듈
640a... 제1 파워 모듈 640b... 제2 파워 모듈
641... 제1 면 642... 제2 면
644... 측면 646... 배기펜
710... 모니터링부 712... 통신 컨트롤러
720... 노이즈 필터 740... 제어 모듈

Claims (11)

1. 충전 케이블;
   상기 충전 케이블에 전력을 공급하는 본체 유니트;
   상기 본체 유니트로부터 개폐가능한 정면 도어 유니트;
   상기 충전 케이블을 잡거나 푸는 장력을 조절하는 케이블 텐셔너; 를 포함하고,
   상기 본체 유니트는 릴레이 모듈, 전송받은 전력을 전기차 충전을 위한 충전 전력으로 변환하는 파워 모듈, 및 상기 본체 유니트 또는 상기 정면 도어 유니트의 동작을 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
   상기 본체 유니트 내부의 부품은 제1 유니트, 제2 유니트, 및 제3 유니트로 분별되고,
   상기 제3 유니트는 상기 케이블 텐셔너의 높이에 대응하는 상기 본체 유니트의 내부 위치에 구비되고,
   상기 제2 유니트는 상기 케이블 텐셔너의 높이에 대응하는 상기 본체 유니트의 내부 위치를 벗어난 장소에 구비되며,
   상기 제3 유니트에는 상기 제어 모듈이 마련되고,
   상기 제2 유니트에는 상기 릴레이 모듈 및 파워 모듈이 구비되며,
   상기 본체 유니트의 측면에서 개폐되는 측면 도어부가 구비되는 경우, 상기 제어 모듈은 상기 정면 도어 유니트의 개방에 의해 외부에서 작업되며,
   상기 릴레이 모듈은 상기 제2 유니트의 전방에 배치되어 상기 정면 도어 유니트의 개방에 의해 전방에서 작업되고,
   상기 파워 모듈은 상기 제2 유니트의 후방에 배치되어 상기 측면 도어부의 개방에 의해 측면에서 작업되며,
   상기 릴레이 모듈은,
   상기 파워 모듈의 전력으로부터 전송받은 전력을 분배하거나 조절하는 분배 회로, 상기 본체 유니트 내부를 흐르는 전력, 전류, 전압이나 온도를 포함하는 내부 상태를 측정하는 계측기, 및 상기 분배 회로를 거쳐 상기 충전 케이블로 전송되는 전력을 조절하는 출력 릴레이를 포함하고,
   별도 케이스에 의해 타부품과 격리되어 모듈화되며,
   상기 분배 회로는 양극과 연결되는 플러스 회로, 및 음극과 연결되는 마이너스 회로를 포함하고,
   상기 계측기는 상기 출력 릴레이 중 플러스 출력 릴레이에 연결되는 플러스 회로에만 마련되며,
   상기 출력 릴레이는 상기 플러스 회로 및 마이너스 회로 모두에 구비되고, 상기 분배 회로의 말단에 구비되는 전기차 충전기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,
   상기 릴레이 모듈은 복수의 파워 모듈의 전력을 합치거나 나누는 분배 릴레이를 포함하고,
   상기 릴레이 모듈과 전기차 사이의 전력 공급 구조인 채널이 마련되며,
   각 채널을 통해 충전하는 전기차의 수에 따라 상기 분배 릴레이의 on/off, 및 상기 출력 릴레이의 on/off 가 상호 연동해 동작되며,
   상기 분배 릴레이는 상기 분배 회로의 1차 개폐 관문 기능을 하고, 상기 출력 릴레이는 상기 분배 회로의 2차 개폐 관문 기능을 하는 전기차 충전기.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 릴레이 모듈은 복수의 파워 모듈의 전력을 합치거나 나누는 분배 릴레이를 포함하고,
   상기 분배 릴레이는 일 방향으로만 전력을 흐르게하는 단방향성을 가지며,
   상기 분배 회로는 반대 방향성을 가지는 적어도 2개의 상기 분배 릴레이를 포함하는 전기차 충전기.
   
8. 제1 항에 있어서,
   상기 릴레이 모듈은 전선을 감싸는 형상으로 전선을 흐르는 전기의 저항 또는 자계를 검출하거나 전류를 변성하는 전류 센서, 및 상기 출력 릴레이에 공급되는 전력의 전압을 측정하거나 전압을 변성하는 전압 센서를 포함하고,
   상기 전류 센서 또는 전압 센서는 상기 분배 회로상 상기 출력 릴레이의 상류에 배치되는 전기차 충전기.
   
9. 삭제
10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유니트는 상기 본체 유니트 또는 정면 도어 유니트로 전력을 분배하는 전기차 충전기.
    
11. 제1 항에 있어서,
    상기 릴레이 모듈은 상기 분배 회로를 거쳐 상기 충전 케이블로 전송되는 전력을 조절하고, 제1 출력 릴레이 및 제2 출력 릴레이를 포함하는 출력 릴레이를 포함하고,
    상기 파워 모듈은 복수개로 제1 파워 모듈 및 제2 파워 모듈을 포함하며,
    상기 제1 출력 릴레이와 제1 충전 케이블을 연결하는 제1 채널, 및 상기 제2 출력 릴레이와 제2 충전 케이블을 연결하는 제2 채널이 마련되고,
    상기 제1 출력 릴레이가 on 되고 상기 제2 출력 릴레이가 off 되는 경우, 상기 제1 파워 모듈 및 제2 파워 모듈의 전력은 상기 제1 채널에 집중되어 상기 제2 충전 케이블에 연결된 제1 전기차가 급속 충전되는 전기차 충전기.
    

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