KR20130012931A - 전기 차량의 충전에 사용되는 충전 디바이스 및 전기 차량에 전기를 제공하는 방법 - Google Patents

전기 차량의 충전에 사용되는 충전 디바이스 및 전기 차량에 전기를 제공하는 방법 Download PDF

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데일 로버트 맥물린
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

전원(14)으로부터 전기 차량(12)에 전력을 전달하는데 사용을 위한 충전 디바이스(18)가 본 명세서에 설명된다. 충전 디바이스는 전원으로부터 전기 차량에 전력을 선택적으로 전달하기 위해 전원에 결합된 전력 전달 조립체(28)를 포함한다. 센서(42)가 연소성 가스를 감지하고 감지된 연소성 가스를 지시하는 제 1 모니터링 신호를 생성하도록 구성된다. 제어기(30)가 센서 및 전력 전달 조립체에 결합된다. 제어기는 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 전기 차량에 전력을 전달하도록 구성된다.

Description

전기 차량의 충전에 사용되는 충전 디바이스 및 전기 차량에 전기를 제공하는 방법{CHARGING DEVICE FOR USE IN CHARGING ELECTRIC VEHICLES AND METHOD OF PROVIDING ELECTRICITY TO AN ELECTRIC VEHICLE}
본 출원은 일반적으로 충전 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 적어도 하나의 부하에 전력을 공급하는 충전 디바이스, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전기 차량 및/또는 하이브리드 전기 차량이 인기를 얻음에 따라, 이러한 차량으로의 전기 에너지의 전달을 관리하기 위한 관련 요구가 증가되고 있다. 게다가, 안전하고 효율적인 충전 디바이스 또는 스테이션을 제공하는 요구가 이러한 차량의 증가된 사용에 의해 생성되고 있다.
적어도 몇몇 공지의 충전 스테이션은 전기 차량에 제거 가능하게 결합될 수 있는 전력 케이블 또는 다른 도전체를 포함한다. 충전 스테이션은 전기 설비 분배 네트워크 또는 다른 전기 소스로부터 전기를 수신하고, 전기를 전력 케이블을 통해 전기 차량에 전달한다. 공지의 충전 스테이션은 충전 스테이션을 둘러싸는 주위 공기 내로 배출될 수 있는 연소성 가스의 소스를 포함하는 통상의 자동차에 인접한 영역에 위치될 수 있다. 전기 충전 스테이션에 대한 연소성 가스의 근접도는 충전 스테이션에 대한 손상을 초래할 수 있는 충전 스테이션의 사용 중의 연소성 가스의 바람직하지 않은 점화의 가능성을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 전원으로부터 전기 차량으로 전력을 전달하는 방법이 제공된다. 방법은 전원으로부터 전기 차량으로 전력을 전달하기 위한 요청을 수신하는 단계를 포함한다. 연소성 가스를 지시하는 제 1 모니터링 신호가 센서로부터 제어기로 전송된다. 제어기는 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 충전 디바이스로부터 전기 차량으로 전력이 전달되는지의 여부를 판정한다.
다른 실시예에서, 전기 차량에 전력을 전달하는데 사용을 위한 충전 디바이스가 제공된다. 충전 디바이스는 전원으로부터 전기 차량으로 전력을 선택적으로 전달하기 위해 전원에 결합된 전력 전달 조립체를 포함한다. 센서가 연소성 가스를 감지하고 감지된 연소성 가스를 지시하는 제 1 모니터링 신호를 생성하도록 구성된다. 제어기가 센서 및 전력 전달 조립체에 결합된다. 제어기는 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 전기 차량에 전력을 전달하도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 전기 차량을 충전하는데 사용을 위한 전력 전달 시스템이 제공된다. 전력 충전 시스템은 전기 차량에 전기적으로 결합되도록 구성된 전력 콘딧(conduit)과, 전원으로부터 전력 콘딧을 통해 전기 차량에 전력을 선택적으로 공급하기 위해 전력 콘딧과 전원 사이에 전기적으로 결합된 충전 디바이스를 포함한다. 충전 디바이스는 전원으로부터 전기 차량에 전력을 선택적으로 전달하기 위해 전원에 결합된 전력 전달 조립체와, 연소성 가스를 감지하고 감지된 연소성 가스를 지시하는 제 1 모니터링 신호를 생성하도록 구성된 센서를 포함한다. 제어기가 센서 및 전력 전달 조립체에 결합된다. 제어기는 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 전기 차량에 전력을 전달하도록 구성된다.
도 1은 전기 차량에 전기를 제공하는데 사용을 위한 예시적인 전력 전달 시스템의 블록 다이어그램.
도 2는 도 1에 도시된 예시적인 제어기의 블록 다이어그램.
도 3은 도 1에 도시된 전력 전달 시스템과 함께 사용될 수 있는 전기 차량에 전력을 전달하는 예시적인 방법의 흐름도.
본 명세서에 설명된 예시적인 방법 및 시스템은 연소성 가스의 존재에 기초하여 전기 차량에 전력을 선택적으로 전달함으로써 공지의 전기 충전 디바이스의 적어도 몇몇 단점을 극복한다. 더욱이, 본 명세서에 설명된 충전 디바이스는 충전 디바이스를 둘러싸는 주위 공기 내의 연소성 가스의 존재를 감지하는 센서를 포함한다. 충전 디바이스는 주위 공기 내의 연소성 가스의 농도가 사전 규정된 연소성 가스 농도보다 낮으면 전기 차량에 전력을 전달한다. 연소성 가스의 존재를 감지하고 연소성 가스의 존재에 기초하여 전기 차량에 전력을 전달하는 충전 디바이스를 제공함으로써, 연소성 가스의 바람직하지 않은 점화의 잠재성이 감소된다. 충전 디바이스를 둘러싸는 연소성 가스의 바람직하지 않은 점화를 감소시킴으로써, 충전 디바이스를 유지 보수하고 그리고/또는 교체하는 비용이 감소된다.
몇몇 실시예에서, 용어 "전기 차량"은 일반적으로 추진을 위해 사용되는 하나 이상의 전기 모터를 포함하는 차량을 칭한다. 전기 차량을 추진하는데 사용된 에너지는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 온-보드 재충전 가능 배터리 및/또는 온-보드 연료 전지와 같은 다양한 소스로부터 올 수 있다. 일 실시예에서, 전기 차량은 예를 들어 제동에 의해 발생된 에너지를 캡처하여 저장하는 하이브리드 전기 차량이다. 하이브리드 전기 차량은 배터리와 같은 전기 소스 내에 저장된 에너지를 사용하여, 연료를 보존하기 위해 아이들 운전할 때 운전을 계속한다. 몇몇 하이브리드 전기 차량은 파워 아웃렛(power outlet)과 같은 전력 콘센트 내로 플러깅함으로써 배터리를 재충전하는 것이 가능하다. 따라서, 용어 "전기 차량"은 본 명세서에 사용될 때 전기 에너지가 예를 들어 전력 그리드를 경유하여 전달될 수 있는 하이브리드 전기 차량 또는 임의의 다른 차량을 칭할 수 있다.
도 1은 전기 차량(12)과 같은 적어도 하나의 재충전 가능 전기 부하를 충전하거나 전기를 제공하는데 사용을 위한 예시적인 전력 전달 시스템(10)의 블록 다이어그램이다. 예시적인 실시예에서, 전력 전달 시스템(10)은 전원(14), 전기 차량(12)에 결합된 전력 전달 콘딧(16) 및 전력 전달 콘딧(16)과 전원(14) 사이에 결합되어 전원(14)으로부터 전력 전달 콘딧(16)을 통해 전기 차량(12)에 전력을 선택적으로 전달하는 충전 디바이스(18)를 포함한다. 전기 차량(12)은 모터(22)에 결합된 배터리 및/또는 임의의 다른 전기 저장 디바이스와 같은 적어도 하나의 전력 저장 디바이스(20)를 포함한다. 전기 차량(12)은 전력 저장 디바이스(20)에 작동적으로 결합된 차량 제어기(24)를 또한 포함한다.
충전 디바이스(18)는 전력 저장 디바이스(20) 및 차량 제어기(24)에 전력 전달 콘딧(16)으로 제거 가능하게 결합된다. 대안적으로, 충전 디바이스(18)는 무선 데이터 링크(도시 생략)에 의해 차량 제어기(24)에 결합될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전력 전달 콘딧(16)은 전력 저장 디바이스(20)에 전기를 공급하기 위한 적어도 하나의 도전체(도시 생략)와, 차량 제어기(24)에 데이터를 전송하고 그로부터 데이터를 수신하기 위한 적어도 하나의 도전체(도시 생략)를 포함한다. 대안적으로, 전력 전달 콘딧(16)은 전력 및/또는 데이터를 전송하고 그리고/또는 수신하는 단일의 도전체, 또는 전력 전달 시스템(10)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 수의 도전체를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 전원(14)은 예를 들어 발전기, 배터리 및/또는 충전 디바이스(18)에 전기를 제공하는 임의의 다른 디바이스 또는 시스템이다. 충전 디바이스(18)는 전기 분배 버스(26)로 전원(14)에 전기적으로 결합된다. 전기 분배 버스(26)는 충전 디바이스(18)에 교류(AC) 전력(즉, AC 전류 및 전압)을 제공하는 설비 회사의 전력 그리드의 부분과 같은 3상 버스이다. 대안적으로, 전기 분배 버스(26)는 충전 디바이스(18)로의 AC 전력의 임의의 수의 상태를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(18)는 전력 전달 조립체(28) 및 전력 전달 조립체(28)와 작동적으로 통신하여 결합된 제어기(30)를 포함한다. 전력 전달 조립체(28)는 보호 디바이스(32) 및 전력 조절 디바이스(34)를 포함한다. 보호 디바이스(32)는 전원(14)과 전력 조절 디바이스(34) 사이에 결합되어 전기 분배 버스(26)로부터 전력 조절 디바이스(34)를 전기적으로 절연하고 그리고/또는 분리한다. 보호 디바이스(32)는 회로 차단기(도시 생략)를 포함한다. 대안적으로, 보호 디바이스(32)는 퓨즈, 릴레이 및/또는 보호 디바이스(32)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 디바이스일 수 있다. 일 실시예에서, 보호 디바이스(32)는 전원(14)으로부터 접지로 전력을 방전하기 위해 접지에 전기적으로 결합되어 차량 전력 저장 디바이스(20)로부터 충전 디바이스(18)를 전기적으로 절연하고 그리고/또는 분리하는 것을 용이하게 한다.
예시적인 실시예에서, 전력 조절 디바이스(34)는 전력 보호 디바이스(32)와 차량 전력 저장 디바이스(20) 사이에 결합되어 전원(14)으로부터 차량 전력 저장 디바이스(20)로 전력을 선택적으로 전달한다. 전력 조절 디바이스(34)는 전원(14)으로부터 수신된 볼트-암페어의 적어도 하나의 특성을 조정하고, 전원(14)으로부터 수신된 AC 볼트-암페어를 차량 전력 저장 디바이스(20)를 충전하는데 사용을 위한 DC 전력으로 변환한다. 제어기(30)가 전력 전달 조립체(28)를 작동하여 전원(14)으로부터 전기 차량(12)으로 전력을 선택적으로 전달한다. 예시적인 실시예에서, 제어기(30)는 전력 저장 디바이스(20)를 충전하는데 사용을 위한 요구된 충전 전류(이하, "DC 요구"라 칭함)를 대표하는 차량 제어기(24)로부터 직류(DC) 충전 요청을 수신한다. 제어기(30)는 DC 요구에 기초하여 명령된 DC 전류(이하, "DC 명령"이라 칭함)를 결정하고 전력 전달 조립체(28)로 DC 명령을 표현하는 데이터를 전송한다.
제어기(30)는 전력 조절 디바이스(34)를 작동하여 전원(14)으로부터 수신된 AC 볼트-암페어를 DC 명령에 적어도 부분적으로 기초하여 DC 전력으로 변환하고, 차량 전력 저장 디바이스(20)를 전기적으로 충전하기 위해 전력 전달 콘딧(16)을 통해 차량 전력 저장 디바이스(20)에 변환된 DC 전력을 전달한다. 일 실시예에서, 전력 조절 디바이스(34)는 전력 저장 디바이스(20)가 완전 충전에 도달할 때, 가변 DC 명령 레벨을 충전 중에 제어기(30)로부터 수신할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(18)는 제어기(30)에 각각 결합된 디스플레이(36) 및 사용자 인터페이스(38)를 포함한다. 디스플레이(36) 및/또는 사용자 인터페이스(38)는 충전 디바이스(18)의 외부면(40)에 결합될 수 있고 또는 디스플레이(36) 및 사용자 인터페이스(38)가 사용자에 액세스 가능하도록 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있다. 디스플레이(36)는 진공 형광 디스플레이(VFD) 및/또는 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 디스플레이(36)는 액정 디스플레이(LCD), 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 및/또는 사용자에게 그래픽 데이터 및/또는 텍스트를 표시하는 것이 가능한 임의의 적합한 시각적 출력 디바이스를 비한정적으로 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 충전 요청, 충전 레벨, 전력의 단위 재정적 비용, 충전 중에 발생하는 누적 전력 재정적 비용 및/또는 임의의 다른 정보가 디스플레이(36) 상에서 사용자에게 표시될 수 있다. 사용자 인터페이스(38)는 키보드, 키패드, 터치 감응식 스크린, 스크롤 휠, 포인팅 디바이스, 바코드 판독기, 자기 카드 판독기, 무선 주파수 식별(RFID) 카드 판독기, 음성 인식 소프트웨어를 이용하는 오디오 입력 디바이스 및/또는 사용자가 데이터를 제어기(30)에 입력하고 그리고/또는 제어기(30)로부터 데이터를 검색하는 것을 가능하게 하는 임의의 적합한 디바이스를 비한정적으로 포함한다. 예시적인 실시예에서, 사용자는 사용자 인터페이스(38)를 사용하여 전력 저장 디바이스(20)를 충전하는데 사용을 위한 사전 규정된 양의 전력 요구 및/또는 재정적 양을 입력할 수 있다. 더욱이, 사용자는 충전 디바이스(18)의 작동을 개시하고 그리고/또는 종료하도록 사용자 인터페이스(38)를 작동할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(18)는 연소성 가스 및/또는 독성 가스의 존재를 결정하기 위해 주위 공기(44)를 모니터링하기 위해 충전 디바이스(18) 및/또는 전기 차량(12)을 둘러싸는 주위 공기와 유체 연통하여 위치된 하나 이상의 센서(42)를 또한 포함한다. 제어기(30)는 제어기(30)에 의해 발생된 명령이 센서(42)가 연소성 구역, 독성 구역 및/또는 산소 결핍 구역의 존재에 대해 주위 공기(44)를 모니터링할 수 있게 하고, 주위 공기(44) 내의 연소성 가스 및/또는 독성 가스의 감지된 존재에 기초하여 충전 디바이스(18) 상에 다른 제어 세팅을 활성화할 수 있게 하도록 센서(42)와 작동적으로 통신하여 결합된다. 예시적인 실시예에서, 센서(42)는 예를 들어, 가솔린 증기, 천연 가스, 메탄, 부탄, 프로판 및/또는 수소와 같은 연소성 가스를 감지한다. 센서(42)는 주위 공기(44) 내의 연소성 가스를 감지하고, 연소성 가스를 지시하는 신호를 제어기(30)에 전송한다. 제어기(30)는 주위 공기(44) 내의 연소성 가스의 감지된 존재에 적어도 부분적으로 기초하여 전원(14)으로부터 전기 차량(12)에 전력을 전달하기 위해 충전 디바이스(18)를 작동해야 하는지 여부를 판정한다.
충전 디바이스(18)의 작동 중에, 사용자는 전력 전달 콘딧(16)으로 전력 저장 디바이스(20)를 충전 디바이스(18)에 결합한다. 사용자는 예를 들어 전력 전달 요청, 요구된 충전 전류의 양 및/또는 지불 정보와 같은 정보를 입력하여 전원(14)으로부터 전력 저장 디바이스(20)로 전력 전달을 개시하기 위해 사용자 인터페이스(38)에 액세스할 수 있다. 제어기(30)는 전력을 전달하기 위해 사용자 인터페이스(38)로부터 요청을 수신하고, 주위 공기(44) 내의 연소성 가스의 존재에 대해 충전 디바이스(18) 및/또는 전기 차량(12)을 둘러싸는 분위기 공기(44)를 모니터링한다. 센서(42)는 주위 공기(44) 내의 연소성 가스를 지시하는 제 1 모니터링 신호를 제어기(30)에 전송한다. 제어기(30)는 연소성 가스가 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 주위 공기(44) 내에 존재하는지 여부를 판정한다. 제어기(30)는 주위 공기(44) 내에 어떠한 연소성 가스도 존재하지 않는 것을 판정한 후에 전원(14)으로부터 전기 차량(12)에 전력을 전달하기 위해 전력 조절 디바이스(34)를 작동시킨다. 제어기(30)가 주위 공기(44) 내에 연소 가스가 존재하는 것으로 판정하면, 제어기(30)는 전기 차량(12)으로의 전력 전달을 개시하지 않고, 사용자에게 연소성 가스의 존재를 지시하는 통지 신호를 표시하고, 비개시된 전력 전달을 사용자에게 통지한다.
예시적인 실시예에서, 연소 가스가 주위 공기(44) 내에 존재하지 않는 것으로 판정한 후에, 충전 디바이스(18)는 전원(14)으로부터 전력을 수신하고 전력 전달 콘딧(16)을 통해 전력 저장 디바이스(20)에 전력을 제공한다. 제어기(30)는 전력 전달 콘딧(16)을 통해 그리고/또는 임의의 다른 콘딧을 통해 무선으로 차량 제어기(24)와 통신하여 전력 저장 디바이스(20)로의 전력의 전달을 제어하고 그리고/또는 모니터링한다. 예를 들어, 차량 제어기(24)는 전력 저장 디바이스(20)의 충전 레벨 및/또는 충전 디바이스(18)에 의해 제공될 전력의 원하는 양 및/또는 비율을 지시하는 신호를 제어기(30)에 전송할 수 있다. 충전 디바이스 제어기(30)는 전력 저장 디바이스(20)에 전달되는 전기의 양 및/또는 비율을 지시하는 신호를 차량 제어기(24)에 전송할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 충전 디바이스(18) 및/또는 차량 제어기(24)는 전력 전달 시스템(10)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 신호 또는 메시지를 전송하고 그리고/또는 수신할 수 있다. 전력 저장 디바이스(20)가 원하는 레벨로 충전되어 있을 대, 충전 디바이스(18)는 전력 저장 디바이스(20)에 전력을 전달하는 것을 중단하고, 사용자는 전력 저장 디바이스(20)로부터 전력 전달 콘딧(16)을 분리한다.
전기 차량(12)으로의 전력의 전달 중에, 제어기(30)는 주위 공기(44)를 모니터링하고 주위 공기(44) 내의 연소성 가스를 지시하는 제 2 신호를 센서(42)로부터 수신한다. 제어기(30)는 전기 차량(12)으로의 전력의 전달 중에 연소성 가스가 주위 공기(44) 내에 존재하는지 여부를 판정하고, 연소성 가스가 주위 공기(44) 내에 존재하는 것으로 판정한 후에 전기 차량(12)으로의 전력 전달을 중단하기 위해 보호 디바이스(32)를 작동한다. 예시적인 실시예에서, 제어기(30)는 전기 분배 버스(26)로부터 전력 조절 디바이스(34)를 분리하기 위해 보호 디바이스(32)를 작동한다. 대안적으로, 제어기(30)는 전원(14)으로부터 접지로 전기를 방전하여 전력 조절 디바이스(34)를 전원(14)으로부터 전기적으로 절연하기 위해 보호 디바이스(32)를 작동시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제어기(30)는 연소성 가스가 주위 공기(44) 내에서 검출되었고 전력 전달이 중단되었음을 사용자에게 통지하기 위해 디스플레이(36) 상에 통신 신호를 표시한다.
일 실시예에서, 제어기(30)는 센서(42)로부터 수신된 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 주위 공기(44) 내에 존재하는 연소성 가스의 농도를 계산한다. 제어기(30)는 연소성 가스의 계산된 농도가 사전 규정된 연소 가스 농도 이하이면, 전원(14)으로부터 전기 차량(12)으로 전력을 전달하기 위해 전력 조절 디바이스(34)를 작동한다. 게다가, 전력 전달 중에, 제어기(30)는 센서(42)로부터 수신된 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 주위 공기(44) 내의 연소성 가스의 농도를 계산한다. 제어기(30)는 계산된 연소성 가스 농도가 사전 규정된 연소성 가스 농도 이상이면 충전 디바이스(18)로부터 전기 차량(12)으로의 전력 전달을 중단한다.
도 3은 제어기(30)의 블록 다이어그램이다. 예시적인 실시예에서, 제어기(30)는 프로세서(46) 및 메모리 디바이스(48)를 포함한다. 프로세서(46)는 하나 이상의 시스템 및 마이크로 제어기를 포함할 수 있는 임의의 적합한 프로그램 가능 회로, 마이크로프로세서, 축소 명령 세트 회로(RISC), 애플리케이션 특정화 집적 회로(ASIC), 프로그램 가능 논리 회로(PLC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 및 본 명세서에 설명된 기능을 실행하는 것이 가능한 임의의 다른 회로를 포함한다. 상기 예는 단지 예시적일 뿐이고, 따라서 용어 "프로세서"의 정의 및/또는 의미를 임의의 방식으로 한정하도록 의도된 것은 아니다. 메모리 디바이스(48)는 비한정적으로, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브, 고체 상태 드라이브, 디스켓, 플래시 드라이브, 콤팩트 디스크, 디지털 비디오 디스크 및/또는 프로세서(46)가 명령 및/또는 데이터를 저장하고, 검색하고 그리고/또는 실행할 수 있게 하는 임의의 적합한 디바이스와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 제어기(30)는 충전 디바이스(18)의 작동을 제어하는 제어 인터페이스(50)를 포함한다. 제어 인터페이스(50)는 예를 들어 보호 디바이스(32) 및/또는 전력 조절 디바이스(34) 각각과 같은 하나 이상의 제어 디바이스(52)에 결합된다. 제어기(30)는 적어도 하나의 센서(42)에 결합된 센서 인터페이스(54)를 또한 포함한다. 각각의 센서(42)는 예를 들어 주위 공기(44) 내의 연소성 가스의 존재 및/또는 농도와 같은 충전 디바이스(18)의 감지된 작동 파라미터에 대응하는 신호를 전송한다. 각각의 센서(42)는 예를 들어 연속적으로, 주기적으로 또는 단지 1회만 신호를 전송할 수 있지만, 다른 신호 타이밍이 또한 고려된다. 더욱이, 각각의 센서(42)는 아날로그 형태 또는 디지털 형태로 신호를 전송할 수 있다. 게다가, 제어기(30)는 디스플레이(36) 및/또는 사용자 인터페이스(38)로 신호를 전송하고, 이들로부터 신호를 수신하기 위해 디스플레이(36) 및/또는 사용자 인터페이스(38)에 결합된 통신 인터페이스(56)를 포함한다.
다양한 접속이 제어 인터페이스(50)와 제어 디바이스(52) 사이, 센서 인터페이스(54)와 센서(42) 사이 및 프로세서(46)와 디스플레이(36) 및/또는 사용자 인터페이스(38) 사이에서 이용 가능하다. 이러한 접속은 비한정적으로, 전기 도전체, 추천 표준(RS) 232 또는 RS-485와 같은 저레벨 직렬 데이터 접속, 범용 직렬 버스(USB) 또는 미국 전기 전자 학회(IEEE) 1394(즉, FIREWIRE)와 같은 고레벨 직렬 데이터 접속, IEEE 1284 또는 IEEE 488과 같은 병렬 데이터 접속, 블루투스와 같은 단범위 무선 통신 채널 및/또는 유선 또는 무선이건간에 사설[예를 들어, 충전 디바이스(18) 외부에서 액세스 불가능함] 네트워크 접속을 포함할 수 있다.
충전 디바이스(18)의 작동 중에, 제어기(30)는 주위 공기(44) 내의 연소성 가스를 지시하는 제 1 신호를 센서(42)로부터 수신한다. 프로세서(46)는 수신된 제 1 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소 가스가 주위 공기(44) 내에 존재하는지 여부를 판정하고, 어떠한 연소성 가스도 주위 공기(44) 내에 존재하지 않는 것을 판정한 후에 전기 차량(12)에 전력을 전달하기 위해 충전 디바이스(18)를 작동한다. 게다가, 연소성 가스가 주위 공기(44) 내에 존재하는 것으로 판정할 때, 프로세서(46)는 전력 전달을 개시하지 않고, 연소성 가스가 검출되어 있고 전력 전달이 개시되지 않을 것이라는 것을 사용자에게 통지하는 통지 신호를 디스플레이(36) 상에 표시한다. 일 실시예에서, 프로세서(46)는 수신된 제 1 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 주위 공기(44) 내에 존재하는 연소성 가스의 농도를 계산하고 계산된 연소성 가스 농도가 연소성 가스의 사전 규정된 농도 이하이면 전기 차량(12)에 전력을 전달한다. 더욱이, 계산된 연소 가스 농도가 사전 규정된 농도 초과인 것으로 판정할 때, 프로세서(46)는 전력 전달을 개시하지 않고 사전 규정된 농도 초과인 연소성 가스의 농도가 존재하고 전력 전달이 개시되지 않을 것이라는 것을 사용자에게 통지하기 위해 디스플레이(36) 상에 통지 신호를 표시한다.
전력 전달 중에, 제어기(30)는 또한 주위 공기(44) 내의 연소성 가스를 지시하는 제 2 신호를 센서(42)로부터 수신한다. 전력 전달 중에, 프로세서(46)는 연소 가스가 주위 공기(44) 내에 존재하는지 여부를 판정하고, 연소성 가스가 존재하는 것을 판정한 후에 전기 차량(12)으로의 전력 전달을 단절한다. 프로세서(46)는 연소성 가스가 주위 공기(44) 내에서 검출되어 있고 전력 전달이 단절되어 있는 것을 사용자에게 통지하기 위해 사용자에 통지 신호를 표시한다. 일 실시예에서, 프로세서(46)는 주위 공기(44) 내에 존재하는 연소성 가스의 농도를 계산하고, 계산된 연소성 가스 농도가 연소성 가스의 사전 규정된 농도 이상이면 전력 전달을 단절한다. 계산된 연소성 가스 농도가 사전 규정된 농도 이상인 것을 판정할 때, 프로세서(46)는 사전 규정된 농도 이상인 연소성 가스의 농도가 검출되었고 전력 전달이 단절되어 있다는 것을 사용자에게 통지하는 통지 신호를 사용자에게 표시한다.
도 3은 전기 차량(12)에 전력을 전달하는데 사용될 수 있는 예시적인 방법(200)의 흐름도이다. 예시적인 실시예에서, 방법(200)은 전원(14)으로부터 전기 차량(12)으로 전력을 전달하는 요청을 전기 차량(12) 및/또는 사용자로부터 제어기(30)에 의해 수신하는 단계(202)를 포함한다. 센서(42)는 주위 공기(44) 내의 연소성 가스를 지시하는 제 1 모니터링 신호를 제어기(30)에 전송한다(204). 제어기(30)는 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 전력이 충전 디바이스(18)로부터 전기 차량(12)에 전달되는지 여부를 판정한다(206). 게다가, 제어기(30)는 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소성 가스가 주위 공기(44) 내에 존재하는지 여부를 판정하고(208), 어떠한 연소성 가스도 주위 공기(44) 내에 존재하지 않는 것을 판정한(208) 후에 전기 차량(12)에 전력을 전달한다(210). 제어기(30)는 또한 연소성 가스가 존재하고 어떠한 전력도 전기 차량(12)에 전달되지 않는 것을 판정한(208) 후에 사용자에 통지 신호를 표시한다(212). 일 실시예에서, 제어기(30)는 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 주위 공기(44) 내에 존재하는 연소성 가스의 농도를 계산하고, 계산된 연소성 가스 농도가 사전 규정된 연소성 가스 농도 미만이면 전기 차량에 전력을 전달한다(210).
예시적인 실시예에서, 방법(200)은 전원(14)으로부터 전기 차량(12)으로의 전력의 전달 중에, 센서(42)로부터 제어기(30)에 연소성 가스를 지시하는 제 2 모니터링 신호를 전송하는 단계(214)를 또한 포함한다. 제어기(30)는 수신된 제 2 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 전기 차량(12)으로부터 전원(14)을 분리한다. 더욱이, 제어기(30)는 제 2 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소성 가스가 주위 공기(44) 내에 존재하는지 여부를 판정하고(218), 연소성 가스가 존재하는 것으로 판정한(218) 후에 전원(14)을 분리한다(216). 일 실시예에서, 방법(200)은 수신된 제 2 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소성 가스의 농도를 제어기(30)에 의해 계산하는 단계와, 계산된 연소성 가스 농도가 사전 규정된 가스 농도와 상이한 것으로 판정한 후에 전기 차량(12)으로부터 전원(14)을 분리하는 단계를 포함한다. 제어기(30)는 연소성 가스가 존재하는 것으로 판정한 후에 사용자에 통지 신호를 표시하고 전기 차량(12)으로부터 전원(14)을 분리한다.
충전 디바이스(18)는 연소성 가스를 바람직하지 않게 점화시키고 충전 디바이스, 전기 차량 및/또는 사용자에 대한 손상을 유발하는 위험을 감소시키기 위해 충전 디바이스(18)를 둘러싸는 연소성 가스의 존재에 기초하여 전기 차량(12)에 전력을 선택적으로 전달한다. 게다가, 충전 디바이스(18)는 전력 전달 중에 연소성 가스의 존재를 모니터링하고 연소성 가스가 전력 전달 중에 감지되면 전력 전달을 단절하는데, 이는 전력 전달 중에 연소성 가스의 바람직하지 않은 점화의 위험을 감소시키고 충전 디바이스(18)를 유지 보수하고 그리고/또는 교체하는 비용을 감소시킨다.
전술된 시스템 및 방법은 충전 디바이스를 둘러싸는 연소성 가스의 존재에 기초하여 전기 차량에 전력을 선택적으로 전달함으로써 공지의 충전 디바이스의 적어도 몇몇 단점을 극복한다. 더욱이, 본 명세서에 설명된 실시예는 충전 디바이스를 둘러싸는 주위 공기 내의 연소성 가스의 존재를 감지하는 센서를 포함하고 감지된 연소성 가스 농도가 사전 규정된 연소성 가스 농도 미만이면 전력을 전달하는 충전 디바이스를 포함한다. 게다가, 충전 디바이스는 전력 전달 중에 연소성 가스를 감지하고 연소성 가스가 존재하면 전력을 단절한다. 이와 같이, 충전 디바이스를 손상시킬 수 있는 연소성 가스의 바람직하지 않은 점화에 대한 잠재성이 감소되고, 이는 충전 디바이스를 유지 보수하고 그리고/또는 교체하는 비용을 감소시키고 충전 디바이스의 작동 수명을 연장시킨다.
본 명세서에 설명된 방법, 시스템 및 장치의 예시적인 기술적 효과는, (a) 전원으로부터 전기 차량으로 전력을 전달하기 위한 요청을 수신하는 것과, (b) 센서로부터 제어기로 연소성 가스를 지시하는 제 1 모니터링 신호를 전송하는 것과, (c) 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 충전 디바이스로부터 전기 차량으로 전력이 전달되는지 여부를 제어기에 의해 판정하는 것과, (d) 수신된 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소성 가스가 존재하는지 여부를 판정하는 것과, (e) 어떠한 연소성 가스도 존재하지 않는 것을 판정한 후에 전기 차량에 전력을 전달하는 것과, (f) 연소성 가스가 존재하는 것을 판정한 후에 사용자에게 통지 신호를 표시하고, 어떠한 전력도 전기 차량에 전달되지 않는 것으로 결정하는 것 중 적어도 하나를 포함한다.
전기 차량에 전기를 제공하는 충전 디바이스, 시스템 및 방법의 예시적인 실시예가 상세히 전술되어 있다. 충전 디바이스, 시스템 및 방법은 본 명세서에 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니고, 오히려 충전 디바이스 및/또는 시스템의 구성 요소 및/또는 방법의 단계는 본 명세서에 설명된 다른 구성 요소 및/또는 단계로부터 독립적으로 그리고 별도로 이용될 수 있다. 예를 들어, 충전 디바이스는 또한 다른 전력 시스템 및 방법과 조합하여 사용될 수도 있고, 본 명세서에 설명된 바와 같은 전기 차량으로만 실시하는 것에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 예시적인 실시예는 다수의 다른 전력 시스템 용례와 연계하여 구현되고 이용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예의 특정 특징이 몇몇 도면에 도시되어 있고 다른 도면에는 도시되어 있지 않을 수 있지만, 이는 단지 편의적일 뿐이다. 본 발명의 원리에 따르면, 도면의 임의의 특징은 임의의 다른 도면의 임의의 특징과 조합하여 참조되고 그리고/또는 청구될 수 있다.
이 문서화된 설명은 최선의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고, 임의의 디바이스 또는 시스템을 제조하고 사용하는 것과 임의의 합체된 방법을 수행하는 것을 포함하여 임의의 당 기술 분야의 숙련자가 본 발명을 실시할 수 있게 하기 위한 예를 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범주는 청구범위에 의해 규정되고, 당 기술 분야의 숙련자들에게 발생하는 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는 이들이 청구범위의 문자 언어와 상이하지 않은 구조 요소를 가지면 또는 이들이 청구범위의 문자 언어와 비실질적인 차이를 갖는 등가의 구조 요소를 포함할 수 있으면 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
10: 전력 전달 시스템 12: 전기 차량
14: 전원 18: 충전 디바이스
20: 전력 저장 디바이스 22: 모터
24: 차량 제어기 28: 전력 전달 조립체
30: 제어기 32: 보호 디바이스
36: 디스플레이 38: 사용자 인터페이스

Claims (10)

  1. 전원(14)으로부터 전기 차량(12)으로 전력을 전달하는 데 사용되는 충전 디바이스(18)에 있어서,
    상기 전원으로부터 상기 전기 차량으로 전력을 선택적으로 전달하기 위해 상기 전원에 결합된 전력 전달 조립체(28)와,
    연소성 가스를 감지하고 상기 감지된 연소성 가스를 표시하는 제 1 모니터링 신호를 생성하도록 구성된 센서(42)와,
    상기 센서 및 상기 전력 전달 조립체에 결합되고, 수신되는 상기 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전기 차량에 전력을 전달하도록 구성된 제어기(30)를 포함하는
    충전 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기(30)는
    수신되는 상기 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소성 가스가 존재하는지 여부를 판정하고,
    어떠한 연소성 가스도 존재하지 않는 것을 판정한 후에 상기 전기 차량(12)에 전력을 전달하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기(30)는
    수신되는 상기 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소성 가스의 농도를 계산하고,
    상기 계산된 연소성 가스 농도가 사전 정의된 연소성 가스 농도 미만이면 상기 전기 차량(12)에 전력을 전달하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서(42)는 상기 전원(14)으로부터 상기 전기 차량(12)으로의 전력의 전달중에 연소성 가스를 표시하는 제 2 모니터링 신호를 전송하도록 더 구성되고, 상기 제어기(30)는 수신되는 상기 제 2 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전기 차량으로부터 상기 전원을 연결해제(disconnect)하도록 구성되는
    충전 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기(30)는
    상기 제 2 모니터링 신호에 기초하여 연소성 가스가 존재하는지 여부를 판정하고,
    연소성 가스가 존재하는 것을 판정한 후에 상기 전기 차량(12)으로부터 상기 전원(14)을 연결해제하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기(30)는 연소성 가스가 존재하는 것을 판정하고 상기 전기 차량(12)으로부터 상기 전원(14)을 연결해제한 후에 통지 신호를 디스플레이하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기(30)는
    수신되는 상기 제 2 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소성 가스의 농도를 계산하고,
    상기 계산된 연소성 가스 농도가 사전 정의된 가스 농도와 상이한 것으로 판정한 후에 상기 전기 차량(12)으로부터 상기 전원(14)을 연결해제하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  8. 전기 차량(12)을 충전하는 데 사용되는 전력 전달 시스템(10)에 있어서,
    전기 차량에 전기적으로 결합하도록 구성된 전력 콘딧(power conduit)(16)과,
    상기 전력 콘딧과 전원(14) 사이에 전기적으로 결합되며, 상기 전력 콘딧을 통해 상기 전원으로부터 상기 전기 차량으로 전력을 선택적으로 전달하는 충전 디바이스(18)를 포함하고,
    상기 충전 디바이스는
    상기 전원으로부터 상기 전기 차량으로 전력을 선택적으로 전달하기 위해 상기 전원에 결합된 전력 전달 조립체(28)와,
    연소성 가스를 감지하고 상기 감지된 연소성 가스를 표시하는 제 1 모니터링 신호를 생성하도록 구성된 센서(42)와,
    상기 센서 및 상기 전력 전달 조립체에 결합되고, 수신되는 상기 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전기 차량에 전력을 전달하도록 구성된 제어기(30)를 포함하는
    전력 전달 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기(30)는
    수신되는 상기 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소성 가스가 존재하는지 여부를 판정하고,
    어떠한 연소성 가스도 존재하지 않는 것을 판정한 후에 상기 전기 차량(12)에 전력을 전달하도록 더 구성되는
    전력 전달 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기(30)는
    수신되는 상기 제 1 모니터링 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 연소성 가스의 농도를 계산하고,
    상기 계산된 연소성 가스 농도가 사전 정의된 연소성 가스 농도 미만이면 상기 전기 차량(12)에 전력을 전달하도록 더 구성되는
    전력 전달 시스템.
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