KR20130047905A - 전력선통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스 및 충전 제어 방법 - Google Patents

전력선통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스 및 충전 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전원 플러그를 통하여 전원 소켓과 결합되어 커넥터를 통해 전기자동차로 전력을 전달하는 케이블 어셈블리에 있어서, 전기자동차 또는 외부 통신 장치와 전력선 통신을 수행하기 위한 통신 모듈; 상기 통신 모듈을 통해 상기 전기자동차로부터 수신한 전기자동차 상태 정보를 토대로 충전 관련 정보를 도출하고, 상기 전기자동차로 전력 공급시 충전 안전 여부에 따라 전력 공급 차단 여부를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 전기자동차로 공급되는 전력의 차단 또는 재개를 수행하는 전원 차단 장치를 포함하는 전력선 통신 기반의 케이블 일체형 제어박스에 관한 것이다.

Description

전력선통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스 및 충전 제어 방법{A in-cable control box for electric vehicle AC cable based on power line communication and charging control method of electric vehicle}
본 발명은 전력선통신 기반의 전기자동차 교류 충전 케이블 일체형 제어박스에 관한 것으로, 구체적으로는 전기자동차 충전 인프라가 설치되지 않은 지역 또는 일반 가정에서 전기자동차 충전시 안정성을 높이며, 전기자동차의 안전상태, 배터리 정보 및 기타 다양한 서비스를 제공하기 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
일반적으로 전기자동차를 충전하기 위한 충전 인프라는 단상교류 전원을 활용한 완속 충전 스탠드와 지중에서 고압의 전원을 받아 직류로 변환하여 전원을 공급하는 급속 충전기가 있다.
이러한 충전 인프라와 전기자동차를 연결하기 위해 사용되는 케이블과 플러그는 전기자동차 연결 형식에 따라 3가지 방법으로 분류되며, 3가지 방법 중 한 가지 이상의 방법으로 수행해야 한다. 'A형' 연결은 전기자동차에 영구적으로 부착된 전원 케이블과 플러그를 사용하여 교류 전원 장치에 전기자동차를 연결하는 방식이다. 'B형' 연결은 전기자동차 커넥터 및 교류 전원 장치와 함께 분리할 수 있는 케이블 어셈블리를 사용하여 교류 전원 장치에 전기자동차를 연결하는 방식이다. 'C형' 연결은 전원 장치에 영구적으로 부착된 전원 케이블 및 자동차 커넥터를 사용하여 교류 전원 장치에 전기자동차를 연결하는 방식이다.
이러한 충전 인프라 시설이 없는 곳에서는 전기자동차 충전에 관한 제어 기능과 충전시 안전 기능을 수행하는 케이블 일체형 제어 박스를 포함한 케이블 어셈블리를 사용한다.
현재, 케이블 어셈블리에 포함된 케이블 일체형 제어 박스는 전기자동차 충전을 제어하기 위하여 펄스 폭 변조(PWM) 기능과 제어 파일럿 회로에 의한 감시 기능을 제공한다. PWM 변조 제어 파일럿 감시 기능은 전형적인 실행 회로 파라미터에 기반하여 제어 파일럿 회로의 기능과 시퀀스를 기술한다. 또한, 케이블 일체형 제어 박스는 전기자동차 충전과정에서 발생할 수 있는 위험상황을 방지하고자 안전을 위하여 전원 차단기를 포함한다.
따라서, 전기자동차 충전 외 부수적인 기능을 제공할 수 있는 케이블 일체형 제어박스에 대한 연구 및 개발이 계속되고 있다.
일반적으로 전기자동차 충전 인프라가 설치되지 않은 공간에서 사용자들이 전기자동차를 충전하는 경우, 사용자들은 전기자동차의 상태정보, 배터리의 안전, 배터리의 잔량, 배터리의 충전에 사용된 전력량, 충전하고자 하는 전력량 등 기타 전기자동차에 관한 다양한 정보를 제공받을 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 전기자동차 충전 인프라가 설치되지 않은 공간에서 케이블 일체형 제어박스를 활용한 전기자동차 충전시 다양한 안전상의 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전기자동차 충전시 사용자의 편의성과 안전성을 위한 기능을 제공하고, 사용자에게 전기자동차와 관련된 다양한 정보 제공 서비스를 지원할 수 있는 전기자동차 교류충전 케이블 일체형 제어박스를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전기자동차 충전을 위해 연결된 전기자동차와 케이블 일체형 제어박스 간의 전력선통신을 제공함으로써, 전력선통신 기술 기반의 스마트 미터기와 같은 다양한 장치와의 통신 및 서비스 개발 인프라를 제공하는데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제 등은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 플러그를 통하여 전원 소켓과 결합되어 커넥터를 통해 전기자동차로 전력을 전달하는 케이블 어셈블리에 포함된 케이블 일체형 제어박스는, 전기자동차 또는 외부 통신 장치와 전력선 통신을 수행하기 위한 통신 모듈; 상기 통신 모듈을 통해 상기 전기자동차로부터 수신한 전기자동차 상태 정보를 토대로 충전 관련 정보를 도출하고, 상기 전기자동차로 전력 공급시 충전 안전 여부에 따라 전력 공급 차단 여부를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 전기자동차로 공급되는 전력의 차단 또는 재개를 수행하는 전원 차단 장치를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스는, 상기 전기자동차로부터 수신한 신호를 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: 이하 'PWM'이라 칭함) 신호로 변조하는 PWM 신호 변조부; 및 상기 변조된 PWM 신호를 측정하는 PWM 측정부를 포함하는 PWM 신호부를 더 포함하고, 상기 PWM 신호부는 소정의 신호 제어 파일럿 선(control pilot line)에 연결될 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 상기 PWM 신호부로부터 전송된 신호를 토대로 상기 전기자동차의 충전과정을 감시하고 제어할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 통신 모듈을 통해 상기 전기자동차로부터 수신한 전기자동차 상태 정보를 토대로 상기 전기자동차의 상태, 상기 전기자동차 배터리에 남아있는 전력량, 배터리 충전에 사용되는 전력량, 배터리 상태 정보를 도출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스는, 상기 전기자동차로 전력 공급시 상기 케이블 내 포함된 하나 이상의 전력선에 연결되어 상기 전기자동차로 공급되는 전력의 과전압 또는 과전류를 측정하는 과전류/과전압 모니터부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 상기 과전류/과전압 모니터부의 검침 결과에 따라 발생한 과전압 또는 과전류가 기 설정된 안전 기준치를 넘어서는 경우, 전기자동차로 전송되는 전력을 차단하는 제어신호를 생성하여 상기 전원 차단 장치로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스는, 상기 전기자동차 또는 외부 통신장치로부터 상기 통신 모듈을 통해 수신한 정보 및 상기 제어부에서 도출된 충전 관련 정보 중 적어도 하나를 출력하는 디스플레이부; 및 사용자 입력신호를 입력하기 위한 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 통신 모듈은, 전력선 통신 모뎀의 신호선인 상기 케이블 내 전력선과의 연결 및 신호손실 방지를 위한 캐패시티브 커플러를 더 포함할 수 있다. 또는, 전력선 통신 모뎀의 신호선인 소정의 신호 제어 파일럿 선과의 연결, 신호손실방지 및 PWM 신호 왜곡방지를 위한 인덕티브 커플러를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스는, 상기 제어부에서 도출하는 데이터 및 상기 통신모듈을 통해 수신한 정보 중 적어도 하나를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스를 이용한 전기자동차를 충전하는 방법은, 상기 케이블 어셈블리의 일 종단에 연결된 전원 플러그와 전원 소켓의 결합 상태 및 상기 케이블 어셈블리의 다른 종단에 연결된 커넥터와 상기 전기자동차의 결합 상태의 정상 여부를 확인하는 단계; 상기 전기자동차로부터 배터리 충전과 관련된 전기자동차 상태 정보를 수신하는 단계; 상기 수신한 전기자동차 상태 정보를 디스플레이부의 일정 영역에 출력하는 단계; 및 상기 디스플레이부에 출력된 정보를 토대로 사용자로부터 입력된 사용자 입력신호에 따라 상기 전기자동차로 전력을 공급하는 단계를 포함한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충정 방법은, 소정의 신호 제어 파일럿 선에 연결되어 상기 전기자동차로부터 수신한 신호를 PWM 신호로 변조하고 측정하는 단계; 및 상기 측정된 PWM 신호를 토대로 상기 전기자동차의 충전과정을 감시하고 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 충정 방법은, 상기 전기자동차로 전력 공급시 상기 케이블 내 포함된 하나 이상의 전력선에서 발생하는 과전압 또는 과전류를 측정하는 단계; 및 상기 과전압 또는 과전류 측정 결과를 토대로 상기 전기자동차로 전송되는 전력의 차단 또는 재개를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 실시형태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전기자동차 충전 인프라가 설치되어 있지 않은 공간에서 전기자동차 충전시 사용자의 편의성과 안전성을 보장하고, 전기자동차 충전 관련 정보를 제공하여 사용자는 간편하고 효율적으로 해당 정보를 모니터링할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 전기자동차 충전 절차 및 충전 방법에 관한 사용자의 요구사항을 입력받아 전기자동차 충전을 직접 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 스마트 미터기와 같은 전력선통신 장치로부터 다양한 정보를 획득하여 전기자동차 충전을 관리할 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 교류충전 케이블 일체형 제어박스를 포함하는 케이블 어셈블리의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스의 구성의 일 예를 나타내는 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스의 구성의 다른 예를 나타내는 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스의 구성의 또 다른 예를 나타내는 블럭 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 기반의 케이블 일체형 제어박스를 포함하는 케이블 어셈블리를 이용하여 전기자동차를 충전하는 과정의 일 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 기반의 케이블 일체형 제어박스를 포함하는 케이블 어셈블리를 이용하여 전기자동차를 충전하는 과정의 다른 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
본 발명은 전기자동차 충전 인프라가 설치되지 않은 지역 또는 일반 가정에서 전기자동차 충전시 안정성을 높이며, 전기자동차의 안전상태, 배터리 정보 및 기타 다양한 서비스를 제공하기 위한 전력선통신 기반의 전기자동차 교류 충전 케이블 일체형 제어박스에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 교류충전 케이블 일체형 제어박스를 포함하는 케이블 어셈블리의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기자동차 충전용 케이블 어셈블리(130)는 전기자동차 충전 인프라가 설치되지 않은 공간에서 전기자동차(110)의 전원 장치와 교류 전원 소켓(120)을 연결하여 전기자동차의 전원을 충전하도록 한다.
케이블 어셈블리(130)는 전기자동차(110)의 전원장치와 연결할 수 있는 커넥터(131), 케이블(132), AC 전원 소켓(120)과 연결할 수 있는 플러그(133) 및 케이블 일체형 제어박스(134)로 구성된다.
AC 전원 소켓(120)은 AC 전원 소켓 아울렛 또는 가정 내 전기자동차 충전을 위한 전원 소켓을 포함하고, 플러그(133)는 AC 전원 플러그 또는 전기자동차 충전을 위한 전용 홈 플러그를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스(134)는 전력선통신 기반의 다양한 장치와의 통신 및 전기자동차 충전시 안전성을 높이기 위한 충전과정 감시 기능 및 사용자의 편의성을 높이기 위한 데이터 모니터링 기능을 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스의 구성의 일 예를 나타내는 블럭 구성도이다.
도 2를 참조하면, 케이블 일체형 제어박스(200)는 통신모듈(210), PWM 신호부(220), 전원장치(230), 과전류/과전압 모니터부(240), 전기자동차 충전에 관한 제어를 수행하는 제어부(250), 전기자동차로 전송되는 전력을 차단하는 전원 차단장치(260), 신호 입출력부(270) 및 메모리(280)를 포함한다.
도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 케이블 일체형 제어박스가 구현될 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
통신 모듈(210)은 외부 장치와 통신을 수행하기 위한 것이다. 예를 들어, 통신 모듈(210)은 PLC 통신 모뎀일 수 있으며, 이 경우 전력선 통신을 기반으로 전기자동차와 케이블 일체형 제어박스 간 또는 가정에 설치된 통신장치와 케이블 일체형 제어박스 간 신호 송수신을 수행할 수 있다.
PWM 신호부(220)는 전기자동차로부터 전송되는 신호(예, 전기자동차 배터리의 충전 여부를 나타내는 신호)를 수신하여 전기자동차의 충전을 제어하기 위한 것으로 신호 제어 파일럿 선(201)에 연결된다. PWM 신호부(220)는 PWM 신호 발생부(221) 및 PWM 신호 측정부(222)를 포함한다.
PWM 신호 발생부(221)는 제어 파일럿 선(201)에 연결되어 신호를 변조(예를 들어, 12V 1kHz로 변조)하고, PWM 신호 측정부(222)는 제어 파일럿 선(201)에서 PWM신호를 측정한다. 변조된 신호 또는 측정한 신호는 제어부(250)로 전송되어 전기자동차 충전 여부에 대한 제어방안에 적용되거나 또는 직접 신호 입출력부(270)로 전송되어 출력될 수 있다.
이를 통해, PWM 신호부(220)는 PWM 변조와 제어 파일럿 선을 사용하는 제어 파일럿 회로에 의한 전기자동차 충전 케이블에 대한 감시 기능을 제공할 수 있다. PWM 변조 제어 파일럿 감시 기능은 전형적인 실행 회로 파라미터에 기반하여 일반적인 회로 기능 및 시퀀스를 이용할 수 있다.
과전류/과전압 모니터부(240)는 전기자동차 충전 중에 발생할 수 있는 과전류 또는 과전압의 측정 결과를 모니터링하기 위한 장치로, 과전류 모니터링 장치(241) 및 과전압 모니터링 장치(242)를 포함한다. 과전류 모니터링 장치(241) 및 과전압 모니터링 장치(242)는 케이블 내 전력선(power line 1, power line 2)에 연결되어 전기자동차로 전송되는 전력이 흐르는 케이블에서의 과전류 또는 과전압을 측정하고, 그 측정결과를 제어부(250)로 전송한다.
제어부(250)는 케이블 일체형 제어박스(200)에서 수행하는 기능과 관련하여 모든 구성요소에 대한 전반적인 제어동작을 수행한다.
구체적으로, 제어부(250)는 통신 모듈(210)을 이용하여 전기자동차 또는 외부 통신장치로부터 수신한 정보를 토대로 현재 케이블에 연결된 전기자동차의 상태정보, 충전 이전에 배터리에 남아있는 전력량, 배터리 충전에 사용되는 전력량, 충전하고자 하는 전력량, 배터리 안전성 및 기타 다양한 정보를 도출할 수 있다. 도출된 정보는 PLC 통신 기반의 통신 모듈(210)을 통해 전기자동차 또는 외부 통신장치로 전송되거나 신호 입출력부(270)로 전달되어 출력될 수 있다.
또는, 제어부(250)는 PWM 신호부(220)에서 제어 파일럿 선(201)을 통해 전기자동차로부터 수신한 PWM신호를 토대로 전기자동차 배터리의 충전 여부를 결정하고, 전기자동차 상태를 감시할 수 있다.
또한, 제어부(250)는 과전류/과전압 모니터부(240)로부터 충전과정에서 발생할 수 있는 과전류 또는 과전압 검침 정보 등을 토대로 케이블을 이용하여 전기자동차를 충전하는 과정에서의 안정성 여부를 판단할 수 있다.
이와 같이 제어부(250)에서 수행되는 전기자동차 감시기능, 충전케이블 감시기능 및 안전성 판별기능 등에 따른 결과는 통신 모듈(210)을 통해 전기자동차 또는 외부장치로 전송되거나 신호 입출력부(270)를 통해 출력될 수 있다.
나아가, 제어부(250)는 전기자동차로 전송되는 전력량을 검침하여 과전압 또는 과전류 발생 정도에 따라 전기자동차로 전송되는 전력 차단 여부를 결정할 수 있다. 검침 결과, 기 설정된 안전 기준치를 넘어서는 경우, 전기자동차로 전송되는 전력을 차단하는 제어신호를 생성하여 전원 차단장치(260)로 전송할 수 있다.
전원 차단장치(260)는 제어부(250) 또는 통신 모듈(210)을 통해 외부 통신장치로부터 수신한 제어신호를 토대로 전기자동차로 전송되는 전력의 차단 또는 재개를 제어한다.
신호 입출력부(270)는 사용자 입력신호를 입력하기 위한 사용자 입력부(271) 및 케이블 일체형 제어박스(200)에서 처리되는 데이터 또는 기타 서비스 관련 정보 또는 데이터를 출력하기 위한 디스플레이부(272)를 포함한다.
사용자 입력부(271)는 전기자동차 충전과정에서 사용자의 요구사항을 입력하기 위한 것으로, 사용자 입력부(271)를 통해 입력되는 신호는 제어부(250)로 전달되고 제어부(250)는 사용자 입력부에 통해 입력된 신호를 기반으로 케이블 일체형 제어박스(200)의 동작을 제어할 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 디스플레이부(272)와 구분하여 설명하고 있으나 하나의 구성으로 구현할 수 있다.
디스플레이부(272)는 케이블 일체형 제어박스(200)에서 수행되는 동작과 관련하여 현재 케이블에 연결된 전기자동차의 상태정보, 충전 이전에 배터리에 남아있는 전력량, 배터리 충전에 사용되는 전력량, 충전하고자 하는 전력량, 배터리 안전성 및 기타 다양한 정보를 출력할 수 있다. 또한, 케이블 감시기능 및 안전성 판별기능에 따른 결과를 출력하여 사용자가 용이하게 전기자동차 충전에 관한 정보를 확인하도록 한다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 다른 케이블 일체형 제어박스(200)는 전기자동차의 전력을 충전하는 과정에서 발생하는 데이터를 저장하기 위한 메모리(280)를 더 포함할 수 있다.
도 2에 예시된 케이블 일체형 제어박스의 실시예는 이하 도 3 및 도 4와 같이 변형된 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시티브 커플로 회로가 포함된 케이블 일체형 제어박스의 구성의 다른 예를 나타내는 블럭 구성도이다.
도 3을 참조하면, 케이블 일체형 제어박스(300)는 통신모듈(310), PWM 신호부(320), 전원장치(330), 과전류/과전압 모니터부(340), 전기자동차 충전에 관한 제어를 수행하는 제어부(350), 전기자동차로 전송되는 전력을 차단하는 전원 차단장치(360), 신호 입출력부(370) 및 메모리(380)를 포함한다. 도 3에 도시된 구성요소들은 상기 도 2에서 상술한 구성요소(210 내지 290)에 각각 대응되는 것으로 각각에 대한 동일한 설명은 생략하도록 한다.
도 3을 참조하면, 통신 모듈(310)는 PLC 통신 모뎀의 신호선 역할을 담당하는 교류 전원 선과의 연결 및 신호의 손실을 줄이기 위한 커패시티브 커플러 회로(302)를 더 포함할 수 있다. 커패시티브 커플러 회로(302)는 전기자동차로부터 전력선을 통해 전송되는 신호를 수신하는 과정에서 발생하는 신호 손실 효과를 방지하기 위한 것이다. 커패시티브 커플러 회로(302)가 전력선에 연결되는 방식 또는 위치는 도 3에 도시된 형태로 한정되는 것은 아니며, 사용자에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕티브 커플로 회로가 포함된 케이블 일체형 제어박스의 구성의 또 다른 예를 나타내는 블럭 구성도이다.
도 4를 참조하면, 케이블 일체형 제어박스(400)는 통신모듈(410), PWM 신호부(420), 전원장치(430), 과전류/과전압 모니터부(440), 전기자동차 충전에 관한 제어를 수행하는 제어부(450), 전기자동차로 전송되는 전력을 차단하는 전원 차단장치(460), 신호 입출력부(470) 및 메모리(480)를 포함한다.
도 4에 도시된 구성요소들은 상기 도 2에서 상술한 구성요소(210 내지 290)에 각각 대응되는 것으로 동일한 설명은 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 통신 모듈(410)은 PLC 통신 모뎀의 신호선 역할을 담당하는 제어 파일럿 선(401)의 연결 및 신호 손실 방지와 PWM 신호의 왜곡을 줄이기 위한 인덕티브 커플러 회로(411)를 더 포함할 수 있다.
상기 도 4에서 본 발명의 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스의 통신 모듈(410)의 신호선이 인덕티브 커플러 회로(411)를 이용하여 제어 파일럿 선(401)에 연결되는 위치 및 방식은 본 발명에 대한 설명을 돕기 위한 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 구현할 수 있다.
또한, 상기 도 2 내지 도 4에서 본 발명의 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스의 통신 모듈(210, 310, 410)의 신호선이 케이블에 내장된 전력선(power line1, power line2)과 연결되는 위치 및 방식은 본 발명에 대한 설명을 돕기 위한 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 구현할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 일체형 제어박스를 이용하여 전기자동차를 충전하는 과정을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 기반의 케이블 일체형 제어박스를 포함하는 케이블 어셈블리를 이용하여 전기자동차를 충전하는 과정의 일 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 케이블 일체형 제어박스를 포함하는 케이블의 플러그를 전원 소켓에 연결한다(S501).
케이블 일체형 제어박스는 케이블의 플러그와 전원 소켓의 연결 정상 여부를 확인한다(S502). 연결 상태 정보는 케이블 일체형 제어박스의 디스플레부를 통해 제공됨으로써 종래 플러그와 소켓의 연결 여부를 육안으로 확인하던 방식보다 안정성을 높일 수 있다.
이에 따라, 케이블의 플러그가 전원 소켓에 정상적으로 연결되었으면 케이블의 커넥터를 전기 자동차에 연결한다(S503).
전기자동차는 케이블 커넥터와 전기자동차 간의 연결 정상 여부를 확인한다(S504).
확인 결과, 전기자동차와 커넥터와의 연결이 정상적으로 이루어지면, 케이블 일체형 제어박스는 내장된 통신 모뎀을 이용하여 전기자동차로부터 전기자동차와 케이블 어셈블리간 연결이 정상적으로 이루어졌음을 알리는 신호를 수신한다. 이때, 수신하는 신호의 일 예로 제어 파일럿 선을 통하여 전기자동차로부터 전원공급을 요청하는 PWM 신호를 들 수 있다 (S505).
또한, 케이블 일체형 제어박스는 전기자동차로부터 PLC 통신을 이용하여 배터리 충전 정보 및 기타 서비스 관련 정보를 수신할 수 있다(S506). 기타 서비스 관련 정보는, 전기자동차의 상태 정보, 전기자동차의 배터리 상태 정보, 충전과 관련된 안전상태 정보 등을 포함하며, 사용자 설정에 따라 다양한 정보를 더 포함할 수 있다.
이후, 케이블 일체형 제어박스는 전기자동차의 배터리 정보 및 기타 충전장치의 안정성을 확인하여 내장된 디스플레이부의 일면에 확인정보를 출력한다(S507).
상술한 바와 같이, 전기자동차 충전을 위한 안전성 확인 사전 작업이 완료되면, 사용자는 디스플레이부에 출력된 충전을 위한 안전 확인 상태 정보를 확인하고 충전 개시를 요청하는 신호를 입력한다(S508). 사용자는 사용자 입력부를 통해 충전절차 및 충전정보(예, 충전 시작시간, 충전 종료시간, 충전하고 하는 전력량 등)를 조정할 수 있다.
이에 따라, 케이블 일체형 박스는 AC 전원 소켓으로부터 전기자동차로 전원을 공급하는 충전 모드로 전환하고(S509), 케이블 내 하나 이상의 전력선을 이용하여 전기자동차의 배터리로 전원을 공급한다(S510).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 기반의 케이블 일체형 제어박스를 포함하는 케이블 어셈블리를 이용하여 전기자동차를 충전하는 과정의 다른 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
도 6에서는 케이블 일체형 제어박스가 AC 전원 소켓으로부터 전기자동차로 전원이 공급되는 충전모드도 동작하는 과정이 상기 도 5에서 상술한 과정과 동일한 것으로 가정한다.
도 6을 참조하면, 케이블 일체형 박스는 상기 도 5에서 상술한 과정을 거쳐 AC 전원 소켓으로부터 전기자동차로 전원을 공급하는 충전 모드로 전환하고(S601), 케이블 내 하나 이상의 전력선을 이용하여 전기자동차의 배터리로 전원을 공급한다(S602).
이때, 케이블 일체형 제어박스는 전기자동차로 전원이 공급되는 과정에서 일정 주기 또는 사용자 요청에 따라 전기자동차 배터리의 충전 상태를 확인 또는 검사하는 과정을 수행한다(S603).
예를 들어, 충전 상태 확인 과정은 케이블 내 전력이 전송되는 전력선에 연결된 과전류/과전압 모니터부를 이용하여 검침한 전력 전송시 발생할 수 있는 과전류 또는 과전압 데이터를 이용할 수 있다. 다른 예로는, 도 6에는 도시되지 않았으나 사용자 요청에 따라 스마트 미터기와 같은 전력선 통신장치로부터 데이터를 수신하고, 수신한 데이터를 이용하여 전기자동차 충전 상태를 확인할 수 있다.
검사 결과, 전기자동차로 전송되는 전력에 과전류 또는 과전압이 소정 기준치 이상으로 확인되면, 케이블 일체형 제어박스는 일정 기간 동안 전기자동차로 공급되는 전원을 차단할 수 있다(S604, S605).
또한, 도 6에는 도시되지 않았으나 전기자동차로 공급되는 전력의 과부하가 해결되어 과전류 또는 과전압이 일정 기준치 이하로 떨어지면 다시 전력공급 재개 동작을 수행할 수 있다.
또한, 도 6에는 도시되지 않았으나 전기자동차 배터리의 문제가 발생하면 케이블 일체형 제어박스는 PLC 통신을 이용하여 충전정지요청을 수신하고 전기자동차로 공급되는 전원을 차단할 수 있다.
이러한 과정을 거쳐 기 설정된 전력 충전량을 충족하면 케이블 일체형 제어박스는 PLC 통신을 이용하여 전기자동차로 충전 종료 알림 정보 제공 또는 기타 요구 서비스 실시를 위한 데이터를 전송한다(S606, S607).
이후, 사용자는 전기자동차로부터 케이블의 커넥터를 분리하고 전원 소켓으로부터 케이블 전원 플러그를 분리함으로써, 전기자동차 충전 인프라가 설치되지 않은 장소에서도 안정적으로 전기자동차 배터리를 충전할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 전원 플러그를 통하여 전원 소켓과 결합되어 커넥터를 통해 전기자동차로 전력을 전달하는 케이블 어셈블리에 있어서,
    전기자동차 또는 외부 통신 장치와 전력선 통신을 수행하기 위한 통신 모듈;
    상기 통신 모듈을 통해 상기 전기자동차로부터 수신한 전기자동차 상태 정보를 토대로 충전 관련 정보를 도출하고, 상기 전기자동차로 전력 공급시 충전 안전 여부에 따라 전력 공급 차단 여부를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 전기자동차로 공급되는 전력의 차단 또는 재개를 수행하는 전원 차단 장치를 포함하는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기자동차로부터 수신한 신호를 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: 이하 'PWM'이라 칭함) 신호로 변조하는 PWM 신호 변조부; 및 상기 변조된 PWM 신호를 측정하는 PWM 측정부를 포함하는 PWM 신호부를 더 포함하고,
    상기 PWM 신호부는 소정의 신호 제어 파일럿 선(control pilot line)에 연결되는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 PWM 신호부로부터 전송된 신호를 토대로 상기 전기자동차의 충전과정을 감시하고 제어하는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  4. 제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통신 모듈을 통해 상기 전기자동차로부터 수신한 전기자동차 상태 정보를 토대로 상기 전기자동차의 상태, 상기 전기자동차 배터리에 남아있는 전력량, 배터리 충전에 사용되는 전력량, 배터리 상태 정보를 도출하는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기자동차로 전력 공급시 상기 케이블 내 포함된 하나 이상의 전력선에 연결되어 상기 전기자동차로 공급되는 전력의 과전압 또는 과전류를 측정하는 과전류/과전압 모니터부를 더 포함하는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 과전류/과전압 모니터부의 검침 결과에 따라 발생한 과전압 또는 과전류가 기 설정된 안전 기준치를 넘어서는 경우, 전기자동차로 전송되는 전력을 차단하는 제어신호를 생성하여 상기 전원 차단 장치로 전송하는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전기자동차 또는 외부 통신장치로부터 상기 통신 모듈을 통해 수신한 정보 및 상기 제어부에서 도출된 충전 관련 정보 중 적어도 하나를 출력하는 디스플레이부; 및
    사용자 입력신호를 입력하기 위한 사용자 입력부를 더 포함하는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통신 모듈은,
    전력선 통신 모뎀의 신호선인 상기 케이블 내 전력선과의 연결 및 신호손실 방지를 위한 캐패시티브 커플러를 더 포함하는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 통신 모듈은,
    전력선 통신 모뎀의 신호선인 소정의 신호 제어 파일럿 선과의 연결, 신호손실방지 및 PWM 신호 왜곡방지를 위한 인덕티브 커플러를 더 포함하는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에서 도출하는 데이터 및 상기 통신모듈을 통해 수신한 정보 중 적어도 하나를 저장하는 메모리를 더 포함하는, 전력선 통신 기반의 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스.
  11. 전기자동차 충전용 케이블 어셈블리에 포함되고, 전력선 통신을 수행하기 위한 통신 모듈; 상기 전기자동차로 전력 공급 차단 여부를 제어하는 제어부; 및 전원 차단 장치를 포함하는 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스를 이용하여 전기자동차를 충전하는 방법에 있어서,
    상기 케이블 어셈블리의 일 종단에 연결된 전원 플러그와 전원 소켓의 결합 상태 및 상기 케이블 어셈블리의 다른 종단에 연결된 커넥터와 상기 전기자동차의 결합 상태의 정상 여부를 확인하는 단계;
    상기 전기자동차로부터 배터리 충전과 관련된 전기자동차 상태 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신한 전기자동차 상태 정보를 디스플레이부의 일정 영역에 출력하는 단계; 및
    상기 디스플레이부에 출력된 정보를 토대로 사용자로부터 입력된 사용자 입력신호에 따라 상기 전기자동차로 전력을 공급하는 단계를 포함하는, 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스를 이용한 충전 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    소정의 신호 제어 파일럿 선에 연결되어 상기 전기자동차로부터 수신한 신호를 PWM 신호로 변조하고 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 PWM 신호를 토대로 상기 전기자동차의 충전과정을 감시하고 제어하는 단계를 더 포함하는, 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스를 이용한 충전 방법.
  13. 제11항 또는 제12항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기자동차로 전력 공급시 상기 케이블 내 포함된 하나 이상의 전력선에서 발생하는 과전압 또는 과전류를 측정하는 단계; 및
    상기 과전압 또는 과전류 측정 결과를 토대로 상기 전기자동차로 전송되는 전력의 차단 또는 재개를 제어하는 단계를 더 포함하는, 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스를 이용한 충전 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    전력선 통신을 이용하여 상기 전기자동차로부터 배터리 충전 요청 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 배터리 충전 완료시 전력선 통신을 이용하여 상기 전기자동차로 충전 완료 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는, 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스를 이용한 충전 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전기자동차 상태 정보는,
    상기 전기자동차의 상태, 상기 전기자동차 배터리에 남아있는 전력량, 배터리 충전에 사용되는 전력량, 배터리 상태 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 전기자동차 충전 케이블 일체형 제어박스를 이용한 충전 방법.
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