KR20140113366A - 전기 자동차들을 위한 급속 충전 시스템 - Google Patents

전기 자동차들을 위한 급속 충전 시스템 Download PDF

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Abstract

두 개의 레벨 3 충전들 중 하나를 선택가능하게 전달하기 위해 구성 및 배열되는 충전 회로를 포함하는 전기 자동차를 위한 충전 유닛이 개시되며, 선택은 사용자에 의해 선택 스위치를 통해 이루어진다. 선택 스위치는 전기 자동차를 충전하기 위한 SAE 프로토콜 또는 전기 자동차를 충전하기 위한 CHAdeMO 프로토콜 중 어느 하나를 선택하기 위한 대응하는 회로와 함께 통합된다.

Description

전기 자동차들을 위한 급속 충전 시스템{QUICK CHARGE SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLES}
관련 출원들에 대한 참조
본 출원은 여기에 참조로서 통합되는, 2013년 3월 15일에 출원된 특허 가출원 번호 제61/788,140호의 이득을 주장한다.
전기 자동차들(electric vehicles; EV)의 수가 보다 상당한 퍼센티지의 자동차 풍경이 되어감에 따라, 그것은 이용가능할 수 있는 충전소들 및 충전 자동차들의 수뿐만 아니라 EV 충전의 기술적 양상들을 다루는 것이 점차 중요해질 것이다. 전기 자동차들의 수가 증가함에 따라, 급속 충전(quick charge; DC) 능력을 가진 자동차들을 충전하는 것과 같이, 고정된 충전소들 또는 자동차 기반으로서, 보다 많은 수의 EV 충전 위치들을 갖는 것이 보다 중요해질 것이다. 정상 트래픽 흐름이 충전의 손실로 인해 정지된 EV에 의해 악영향을 받는 상황들을 회피하는 것을 시도하기 위해, 급속 충전 능력들이 중요할 것이다. 급속 충전 능력들은 또한 보다 긴 여행과 함께 운전자 편리함을 위해 중요할 것이다.
EV들과 연관된 기술적 요인들 중 하나는 어떤 충전 표준이 실시될지 또는 충전을 요구하는 EV에 적용 가능할 지이다. EV들은 선택된 충전 표준 또는 프로토콜에 기초하여 선택될 것이며 EV의 충전 커넥터는 호환가능하게 구성될 것이다. 미국에서, 자동차 기술자 협회(Society of Automotive Engineers)는 북미 표준, SAE J1772(즉, SAE 표준)를 수립하였다. SAE J1772는 자동차 기술자 협회에 의해 유지된 전기 자동차들을 위한 전기 커넥터들에 대한 북미 표준이며 "SAE 육상 차량 실무 권장 지침 J1772, SAE 전기 자동차 전도성 충전 커플러"의 정식 명칭을 가진다. 그것은 전기 자동차 전도성 충전 시스템 및 커플러에 대한 일반적인 물리적, 전기적, 통신 프로토콜, 및 성능 요건들을 커버한다. 의도는 자동차 흡기 및 상대 커넥터(mating connector)에 대한 동작 요건들과 기능 및 치수 요건들을 포함한 공통의 전기 자동차 전도성 충전 시스템 아키텍처를 정의하는 것이다. 이러한 표준은 EV 미래에 중요하며 그것들의 높은 에너지 배터리들을 충전하기 위해 플러그 인될 필요가 있는 마지막 세대의 자동차들을 수용하기 위해 쓰여진다. SAE J1772는 플러그 구성, 전도성 충전 인터페이스의 세부 사항들, 물리적 인터페이스 요건들 및 제어 전략을 상세히 설명한다. 이러한 SAE 표준은 또한 SAE J1772/3으로 식별되거나 또는 불리울 수 있다.
커넥터는 북미 및 일본에서 사용된 것들과 같이 120V 또는 240V를 가진 단상 전기 시스템들을 위해 설계된다. 둥근 43mm 직경 커넥터는 3개의 상이한 핀 크기들을 갖는 5개의 핀들을 가진다.
ㆍ AC 라인 1 및 AC 라인 2/중성-전력 핀들
ㆍ 접지 핀-접지
ㆍ 근접 탐지-충전기에 연결된 동안 차의 움직임을 방지
ㆍ 제어 파일럿-다른 정보뿐만 아니라 차 및 충전기 사이의 충전 레벨을 조정하기 위해 사용된 통신 라인
커넥터는 자동차를 식별하고 충전을 제어하기 위해 전력 라인들을 통한 통신을 지원한다. 커넥터는 최대 10,000개의 연결/연결 해제 사이클들 및 모든 종류들의 소자들로의 노출을 견디도록 설계된다.
"경쟁자" CHAdeMO 표준은 Nissan® 및 Mitsubishi®와 같은 일본 자동차 회사들에 의해 지원된다. 물리적 커넥터들은 상이한 형태들이며 충전기들을 제어하는 프로토콜들은 SAE 표준과 상이하다. 이와 같이, 각각의 EV는 제조국에 의해 주도되기 쉬운, EV 제조사에 의해 이루어진 결정에 기초하여, 이들 두 개의 표준들 중 하나에 기초하며 그것에 대응하는 구조적 구성을 "채택"하여 왔다.
그것의 급속 충전기 설계를 위한 CHAdeMO 프로토콜은 CAN 버스를 통해 EV 명령어들을 수신하는 제어기를 가지며, 급속 충전기는 EV의 명령어 값을 충족시키기 위해 전류를 설정한다. 이러한 메커니즘을 통해, 최적의 및 고속 충전은 배터리 성능 및 사용 환경에 응답하여 가능해진다.
CHAdeMO 충전 시퀀스는 다음과 같다:
1) 충전을 위한 준비
자동차는 CAN 버스를 통해 송신된 정보에 기초하여 충전기와의 호환성을 검사한다.
커넥터가 잠겨진 후, 충전기는 그것의 출구 회로에 단기 전압 로드를 인가하며 단락 회로 또는 접지 고장과 같은 이상들이 없음을 확인하기 위해 커넥터 인터페이스를 포함하는 회로에 대한 테스트를 행한다.
2) 전력 공급의 시작
준비 절차들 후, 자동차는 배터리 성능 및 환경들에 기초하여 전류 레벨을 산출하며, 이것은 충전되고 매 0.1초마다 CAN 버스를 통해 충전기에 값을 전송할 수 있다.
충전기는 정전류 제어를 통해 자동차로부터의 값을 충족시키는 전기 전류를 공급한다.
3) 충전의 종료
자동차는 CAN 버스를 통해 영 전류(zero current) 신호들을 전송하며, 그 후 충전기는 그것의 출력을 정지한다. 자동차의 흡기 라인들에 대한 영 전류의 확인 후, EV는 접촉기를 개방하며 충전기에 금지 신호를 전송하고, 충전기는 그것의 출력 전류가 영(zero)임을 확인한다.
국제 전기 코드(National Electric Code; NEC)에 따르면, EV들을 위한 충전소들(또는 충전 자동차들)은 3개의 별개의 레벨들(또는 유형들)로 나뉜다. 이들 레벨들은 본질적으로 당신이 충전하는 자동차에 당신이 얼마나 많은 전력을 공급할 수 있는지를 설명하며, 보다 많은 전력을 전달할수록, 충전은 보다 빠르며 그 역 또한 마찬가지이다. NEC에 의해 특정된 바와 같이 3개의 충전 레벨들은 다음과 같다:
Figure pat00001
레벨 1(120V- AC )
레벨 1은 미국을 위한 3-갈래 접지 플러그에 대한 "통상의" 120-볼트, 단상 아울렛을 사용한다. 그것은 당신이 충전하는 자동차에 크게 의존하지만, 그것은 통상적으로 자동차를 완전히 충전하는데 8 내지 14시간들 사이가 걸린다. 레벨 1에 대한 최고 이점은 미국의 거의 어디에서나 서비스를 찾을 수 있으며 충전 전류가 표준 헤어 드라이어와 거의 동일하기 때문에, 그것은 기존의 전기 서비스에 대해 너무 많은 부담을 주지 않을 것이라는 점이다. 단점은 자동차를 재충전하기 위해 걸리는 시간의 길이이다.
레벨 2(208-230V - AC )
레벨 2는 5배만큼 충전 전력을 증가시키고 통상적으로 완전한 충전 시간을 4 내지 8시간들 아래로 감소시키며, 따라서 레벨 2 충전에 대한 주요 이점은 속도이다. 어떤 것을 보다 빠르게 충전하는 단점은 충전 프로세스를 통해 배터리에서 생성되는 열을 관리하는 것이다. 오늘날의 EV들은 (액체 냉각/팬들을 사용하여) 이러한 열을 관리하기 위해 개발되었지만, 열은 통상적으로 배터리 수명을 단축시킨다.
레벨 1 및 2 충전 시스템은 AC 라인으로부터 DC 전압을 발생시키기 위해 AC/DC 변환기로 구성된다. 이러한 인입 전력은 지역 규제적 표준들을 충족시키도록 역률(power factor)을 신장시키기 위해 역률 교정(power factor correction; PFC)을 행할 필요가 있다. 인버터의 핵심에는 실시간 마이크로제어기가 있다. 이러한 제어기는 배터리에 대한 필요한 충전 프로파일을 생성하기 위해 PFC를 가진 AC/DC 및 DC/DC를 포함하여, 모든 필요한 전력 관리 기능들을 위한 제어 루프들을 수행하도록 프로그램된다.
레벨 3(입력: 3상 480 VAC ... 출력: 300-400 VDC )
레벨 3은 매우 높은 레벨들의 전압 및 전류를 요구하지만, 큰 이점은 속도이다. 몇몇 자동차들은 15분이라는 빠른 시간 내에 충전할 수 있지만, 이러한 빠른 충전이 빠르게 없어져야 하는 많은 양의 열을 만들기 때문에, 그것은 모두 배터리 유형 및 화학적 성질에 의존한다. 레벨 3 충전은: 하루 동안 빈번한 재충전들을 요구하는 함대들; 대륙-횡단 여행들을 여행하는 누군가: 및 대피 또는 교통 위급 상황들의 경우의 비상 충전에 대해 완벽하다.
자동차에 AC를 출력하는 레벨 1 및 레벨 2 충전기들과 달리, 레벨 3 충전기들은 통상적으로 J1772와 상이한 플러그를 사용하여 DC를 출력한다. CHAdeMO 플러그 규격은 닛산 리프(Nissan Leaf)를 포함하는 여러 개의 일본 차들에 사용된다.
SAE는 하나의 플러그에서 전류(J1772) 및 고전력(90kW) DC 충전을 조합하는 J1772 콤보 커넥터로 결정한다. 이것은 레벨 3에 대한 미국 표준을 생성하며 자동차 회사들이 차에 두 개의 커넥터들/주입 도어들을 설치하는 것을 덜어준다.
본 발명은 전기 자동차들을 위한 급속 충전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
EV 충전 표준들/프로토콜들(SAE 및 CHAdeMO) 양쪽 모두가 남아있다고 가정하며 EV들이 이들 표준들/프로토콜들 중 하나 또는 다른 하나를 위해 구성된다고 가정하면, 부가적인 요구들이 EV 충전소들 및 EV 충전 자동차들에 부과된다. 충전 자동차들뿐만 아니라 충전소들/설비들은 자동차가 SAE 표준/프로토콜에 기초하는지 또는 자동차가 CHAdeMO 표준/프로토콜에 기초하는지 여부에 상관없이, 임의의 자동차를 충전할 수 있도록 구성되며 설비를 갖춰야 한다.
두 개의 상이한 EV 충전 표준들을 다루려고 하는 것은 EV 충전 자동차들 및 어느 정도로는 EV 충전소들 또는 설비들의 레이아웃 및 비용을 복잡하게 한다. 예를 들어, EV 충전 자동차가 고속도로 또는 도로 비상 사태에 응답하는 상황을 고려하자. EV 충전을 위한 통상적인 "비상 사태"는 EV가 정지되고 EV가 구동되기 위해 배터리에 충분한 충전이 없을 때이다. 현재, EV 충전 자동차가 전체-서비스 자동차가 되도록 하기 위해, 그것은 SAE 표준에 기초한 충전 장치 및 CHAdeMO 표준에 기초한 충전 장치 양쪽 모두를 가져야 한다. 양쪽 충전 표준들을 위한 충전 능력을 갖기 위한 자동차에 대한 충전 장치의 복제는 EV 충전 장치의 단일 유닛 또는 단일 항목으로 양쪽 유형들의 충전 능력들을 통합하는 여기에 개시된 본 발명의 개념과 비교해서 부가된 비용, 부가된 무게 및 부가된 공간 요건들을 표현한다.
본 발명은 충전 장치의 단일 유닛으로의 두 개의 충전 표준들/프로토콜들의 이러한 통합에 관한 것이다. 이러한 통합에 의해, 두 개의 별개의 그리고 독립적인 EV 충전 (장치) 유닛들을 갖는 것과 비교해서 크기 및 무게 절감들 모두가 있다. 공간 절감들이 있으며 요구되는 전기 부품들의 측면에서 또한 절감들이 있을 수 있다. 후자는 특정 회로에 어느 정도 의존한다.
본 발명에 의해 다뤄지는 또 다른 양상은 요구된 보안의 레벨이다. 수행될 충전이 SAE 표준에 기초한다면, 충전 장치의 설계는 CHAdeMO-기반 충전이 상기 EV에 전달될 수 없으며 그 역 또한 마찬가지이도록 되어야 한다. 본 개시 내용에 따른 하나의 유형의 보안 "인터록(interlock)"은 EV 충전 케이블들 및 대응하는 플러그들의 사용에 기초한다. 본 발명에 따른 보안 프로토콜은 충전 표준의 선택으로 충전 케이블(및 플러그)의 기계적 배치를 함께 연결한다. SAE 표준이 선택된다면, 단지 SAE 케이블/플러그만이 배치되며 그에 따라 EV에 플러그(plug)될 수 있다. CHAdeMO 표준이 선택된다면, 단지 CHAdeMO 케이블/플러그만이 배치되며 EV에 플러그될 수 있다. 이것은 그것의 수용 소켓 또는 리셉터클(receptacle)에서 플러그를 잠금으로써 또는 케이블을 리코일(recoil)하고 잠금으로써 달성될 수 있다.
특정한 케이블/플러그가 충전 표준의 선택 전에 충전하기 위해 기배치되었다면, 케이블/플러그는 단지 선택된 충전 표준이 기-배치된 케이블/플러그에 일치하는 경우 충전을 전달하도록 동작가능하며 충전을 전달할 수 있다. 이들 두 개가 일치하지 않는다면, 에러 메시지 및 그것의 대응하는 보안 인터록이 제거되기 전에, 에러 메시지가 발생되며, 이 에러 메시지는 배치된 케이블/플러그가 리코일되거나 또는 그렇지 않다면 충전 장치 내에서 격납 또는 "비배치" 상태로 복귀되어야 함을 확인하는 오디오 신호 또는 시각적 표시, 또는 양쪽 모두로서 제공된다. 이러한 경고 신호는 맞지 않는 충전이 전달될 수 없도록 충전 장치를 불능시키는 것과 동시에 일어난다. 기배치된 케이블(즉, 잠금 해제된 플러그)은 이전 충전으로부터 케이블을 완전히 리코일링하지 않은 결과일 수 있거나 또는 격납될 때 케이블들이 잠겨 있지 않다면 가능할 수 있다. 배치된 케이블을 갖기 위한 또 다른 옵션은 플러그가 그것의 리셉터클에서 잠겨 있는 경우이며, 그것은 이전 충전 태스크 후 복귀되지 않으며 그것의 리셉터클에서 완전히 맞물려지지 않는다. 여기에 개시된 바와 같으며 본 발명에 대응하는 통합된 충전 장치의 다른 특징들은 개시된 실시예에 의해 예시된다.
본 발명에 따르면, 전기 자동차들을 위한 급속 충전 시스템이 구현될 수 있다.
도 1은 본 개시 내용에 따른 이중(SAE 및 CHAdeMO) 충전 능력들을 가진 EV 충전 유닛의 도식적 예시이다.
도 1a는 본 개시 내용에 따른 이중 충전 능력들을 가진 대안적인 EV 충전 유닛의 도식적인 예시이다.
도 2는 도 1의 EV 충전 유닛을 위한 회로의 개략적인 예시 및 흐름도이다.
본 발명의 원리들의 이해를 촉진시키기 위해, 이제 도면들에 예시된 실시예들에 대한 참조가 이루어질 것이며 특정 언어가 동일한 것을 설명하기 위해 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 범위에 대한 어떤 제한도 그것에 의해 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 설명된 실시예들에서의 임의의 변경들 및 추가 수정들, 및 여기에 설명된 바와 같은 본 발명의 원리들의 임의의 추가 응용들이 본 발명이 관련되는 이 기술분야의 숙련자에게 보통 발생하는 바와 같이 고려된다. 본 발명에 관련되지 않은 몇몇 특징들이 명료함을 위해 도시되지 않을 수 있다는 것이 관련 기술에서의 숙련자들에게 명백할 것이지만, 본 발명의 일 실시예는 보다 상세히 설명된다.
도 1을 참조하면, EV 충전 유닛(20)이 예시된다. 유닛(20)은 정확한 기계적 세부 사항들에 초점을 맞추지 않고 기능을 보다 양호하게 설명하기 위해 하나의 방식으로서 도식적 형태로 도시된다. 중요한 것은 유닛(20)이 SAE 충전 표준에 기초하여 및 대안적으로(양자택일) CHAdeMO 충전 표준에 기초하여 급속 충전(레벨 3)을 전달할 수 있도록 구성 및 배열된다는 것이다. 이러한 "양자택일" 옵션은 급속 충전을 수용하는 특정 EV 및 상기 EV의 제조를 위해 선택된 충전 표준에 의존하여 (선택 스위치(24)를 통해) EV 충전 유닛(20)에 대해 선택가능하다. 유닛(20)의 도 1 버전은 유닛(20) 내에서, 인터록 메커니즘(34)의 일부인, 리코일 메커니즘으로 격납된 충전 케이블들을 가진다. 도 1a의 대안적인 실시예는, 격납될 때 충전 케이블들이 노출되며(코일링되지 않음) 플러그들이 잠겨있긴 하지만, 본질적으로 EV 충전 유닛(20)과 동일하다.
유닛(20)의 사용자는 먼저 충전 프로토콜 또는 표준이 EV의 제조사 및 모델과 그것의 충전 커넥터에 관해서 그것의 세부사항들에 기초하여 요구되는지를 결정한다. 결정은 어떤 충전 표준이 EV의 제조사에 의해 선택되는지에 대해 이루어져야 하며 상기 표준은 어떤 표준이 유닛(20)에 대해 선택되는지를 기술한다. EV가 SAE 표준에 기초한다면, 사용자는 EV 충전 태스크를 위해 유닛(20)에 대해 상기 표준을 선택한다. EV가 CHAdeMO 표준에 기초한다면, 사용자는 EV 충전 태스크를 위해 유닛(20)에 대해 상기 표준을 선택한다. 중요하게, 유닛(20)은 양쪽 충전 표준들을 위한 부품들 및 회로 모두가 단일 유닛으로 통합되도록 전기적으로 구성된다(도 2 참조). 양쪽 충전 표준들 모두를 단일 유닛으로 통합함으로써, 유닛(20)의 구성 및 배열에 의해 실현된 감소된 크기 및 무게 효율성들이 존재한다. 전기 부품들의 특정 개략도 및 특정 선택에 의존하여, 요구되는 전기 부품들의 수에 관해서 추가 효율성들이 또한 있을 수 있다.
유닛(20)의 기계적 부품에 대해서 말하자면, 양쪽 표준들 또는 프로토콜들 모두에 대한 충전 회로는 캐비넷(22) 내에 하우징된다. 선택 스위치(24)는 캐비넷(22)의 패널(26)에 장착되며 충전 회로(28)의 나머지에 전기적으로 연결된다(도 2 참조). 유닛(20)은 또한 두 개의 별개의 충전 케이블들(30 및 32)을 포함하며, 그것은 각각의 충전 표준을 위한 것이다. 각각의 충전 케이블은 유닛(20)으로부터 EV로 연장하기에 충분한 케이블 길이로 구성 및 배열된다. 유닛(20)의 도 1 스타일은 각각의 케이블을 위한 리코일 및 저장 메커니즘(구체적으로 예시된 것이 아니라 인터록 메커니즘(34)에 의해 표현됨)을 포함한다. 대응하는 플러그들이 도시되며 이전 충전 태스크의 완료시 대응하는 캐리지 또는 리셉터클로 복귀된다. 각각의 플러그들이 그것들의 대응하는 캐리지 또는 리셉터클에서 잠겨있지 않을지라도, 어떤 케이블도 대응하는 리코일 및 저장 메커니즘이 잠금 해제될 때까지 연장 및 배치될 수 없다. 도 1의 충전 유닛(20)에 대한 대안적인 실시예는 초기에 잠금 해제된 충전 케이블들을 가지며 충전 선택이 이루어질 때, 선택되지 않은 충전 케이블이 잠겨진다. 도 1a에서의 유닛(120)으로서 식별된, 유닛(20)의 도 1a 스타일은 리코일링된 케이블들을 잠그는 것에 대한 대안으로서 그것의 리셉터클에서 잠겨진 각각의 대응하는 플러그를 가진 유닛의 측면 상에서 노출되고 매달려진 대부분의 케이블들을 가진다. 선택 스위치(24)를 통해 선택이 이루어질 때, 대응하는 플러그(SAE 또는 CHAdeMO)는 잠금 해제되며 EV를 충전하기 위해 제거될 수 있다. 대안적인 구성은 그것의 리셉터클에서 잠금 해제된 각각의 플러그로 시작한다. 선택이 이루어질 때, "다른" 플러그는 적당한 위치에서 잠겨진다.
도 1의 실시예를 참조하면, 사용중이지 않을 때, 두 개의 별개의 충전 케이블들(30 및 32)은 유닛(20) 내에서 리코일링되며 저장될 수 있다. 각각의 충전 케이블들(30 및 32)은 각각 대응하는 플러그(30a 및 32a)를 포함하며, 이것은 급속 충전을 수용하기 위한 것인 EV의 충전 커넥터와의 호환성을 위해, 전기적으로 및 기계적으로 모두 구성 및 배열된다. 플러그(30a)는 리셉터클(32a)에 격납된다. 플러그(32a)는 리셉터클(32b)에 격납된다.
개시된 실시예의 특징들 중 하나는 두 개의 충전 케이블들(30 및 32)의 출구 위치를 둘러싸는 박스(34)에 의해 도식적으로 표현된 충전 케이블 기계적 인터록이다. 인터록 메커니즘(34)을 위한 동작의 원리는 어떤 충전 케이블(30, 32)이든 선택 스위치(24)를 통해 선택된 충전 표준과 일치하지 않는 것의 연장을 방지하는 것이다. 각각의 충전 케이블은 진공 청소기와 같이, 특정한 전기 디바이스들 또는 기기들 상에서 사용될 수 있는 것과 유사한 저장 및 리코일 메커니즘(예시되지 않음)을 갖고 구성 및 배열된다. 과도한 케이블 길이가 유닛(20) 내에서 캡처되고 격납되도록 허용하는 이러한 리코일 메커니즘에 대한 스프링 복귀가 있다. 특정 충전 프로토콜 또는 표준이 선택될 때, 대응하는 충전 케이블의 플러그 단부는 급속 충전을 수용하는 EV의 충전 커넥터에 도달하도록 연장된(즉, 코일링되지 않은) 캐비넷(22) 및 그것의 케이블로부터 당겨질 수 있다.
인터록 메커니즘(34)은 선택된 충전 프로토콜과 일치하는 충전 케이블을 잠금 해제하도록 구성 및 배열된다. 이러한 실시예는 캐비넷(22) 내에서 저장 상태로 완전히 리코일링되면 제자리에서 잠겨지는 각각의 충전 케이블(30, 32)에 기초한다. 그것들 각각의 저장 상태들에서 잠겨진 양쪽 충전 케이블들에 있어서, 단지 하나는 EV에 도달하기 위해 연장되거나 또는 언코일링되도록 풀리거나 또는 잠금 해제될 수 있다. 언코일링 및 연장될 수 있는 하나의 충전 케이블은 선택 스위치(24)를 통해 사용자에 의해 선택된 충전 프로토콜 또는 표준과 일치하는 하나의 충전 케이블이다. 다른 충전 케이블은 코일링되고 잠겨진 채로 있다. 이러한 특징은 선택된 SAE 충전 프로토콜로 CHAdeMO 케이블을 CHAdeMO 기반 EV에 플러그하는 것을 방지한다. 케이블이 EV에 대해 "올바른" 경우에도, 전기 충전은 그렇지 않다.
고려되는 설계 대안은 충전 케이블 상태를 반전시키는 것이다. 이것은 정상 또는 디폴트 상태가 잠금 해제될 각각의 충전 케이블을 위한 것임을 의미한다. 그 후, 원하는 충전 프로토콜의 선택이 선택 스위치(24)를 통해 이루어질 때, "다른" 선택되지 않은 충전 케이블은 그것의 코일링 및 격납 상태에서 잠겨지며 연장될 수 없다.
어떤 충전 케이블 및 충전 유닛 실시예가 선택되든지, 추가의 충전 케이블 상태가 다뤄질 필요가 있다. 이러한 상태는 연장되거나 또는 부분적으로 연장된 충전 케이블의 존재이다. 충전 케이블은 그것이 완전히 리코일링하지 않는 경우 부분적으로 연장될 수 있다. 잠금 해제된 충전 케이블은 또한 사용자에 의해 의도적으로 연장되는 경우 부분적으로 또는 완전히 연장될 수 있다. 이슈는 사용자에 의해 이루어진 충전 표준 선택이 부분적으로 또는 완전히 연장되는 충전 케이블과 일치하지 않는 경우 발생해야 하는 것이다. 하나의 우려는 특정한 EV에 대해 적절하지 않은 충전 케이블을 사용하려 하는 것일 것이다. 또 다른 우려는 케이블이 맞을지라도 EV에 대해 맞지 않는 충전 프로토콜을 전달하려는 것이다.
본 발명 및 개시된 대표적인 실시예는 추가의 보안 특징을 포함함으로써 이러한 이슈를 다룬다. 충전 케이블이 선택된 충전 프로토콜과 일치하지 않는 충전 케이블이 연장되는 경우에, 충전 유닛(20)은 선택 및 충전 케이블이 일치하지 않음을 인식하며 연장된 충전 케이블 및 선택된 표준 또는 프로토콜 사이에 일치 또는 관련성이 있을 때까지 EV 충전을 방지한다. 연장된 충전 케이블 및 선택된 표준이 일치하지 않으며 유닛(20)이 선택 및 연장된 케이블 사이에 일치 또는 관련성이 있는 것과 같은 이러한 시간까지 불능됨을 사용자에게 알리는 경고 표시, 오디오, 비디오 또는 둘 모두가 또한 제공된다.
개시된 충전 회로(28)(도 2 참조)는 충전 케이블 인터록 특징을 위해 필요한 그리고 경고 표시 특징을 위해 필요한 전기 소자들 및 부품들을 포함한다.
이제 단지 충전 케이블들 및 대응하는 플러그들에 초점을 맞추는, 도 1 및 도 1a에 의해 표현된 설계 변화들 및 대안적인 실시예들의 문맥에서, 도 1a가 물론 단일 케이블/플러그 부품을 가질 현재-구성된 충전 유닛들에 가장 가까울 가능성이 높다는 것이 주의된다. 제 2 충전 표준.프로토콜을 위한 제 2 케이블/플러그 부품 및 몇몇 유형의 케이블/플러그 인터록을 가지기 위한 바램을 부가하는 문맥에서, 도 1a 배열은 충전 케이블의 전체 길이가 유닛의 외부에 걸리며 노출되기 때문에 그것의 크래들(cradle) 또는 리셉터클에 격납될 때 플러그에 대해 임의의 인터록 특징을 통합해야 한다.
도 1a에 예시된 바와 같은 충전 유닛(120)은 케이블들(130, 132) 및 그것들의 대응하는 플러그들(130a, 132a)의 저장 및 인터록을 제외하고 모든 면에서 충전 유닛(20)과 본질적으로 동일하다. 유닛(120)을 위한 케이블/플러그 인터록 특징은 각각 그것의 대응하는 크래들 또는 리셉터클(140 및 142)에서 각각의 플러그(130a 및 132a)를 잠그는데 초점을 맞춘다. 유닛(120)의 하나의 설계 실시예는 잠금 상태에서 각각의 플러그를 캡처하고 파선 윤곽선들(140a 및 142a)로 표현된, 인터록 특징을 제공하며, 이것은 선택된 충전 표준과 일치하는 하나의 플러그를 잠금 해제한다. 다른 플러그는 잠긴 채로 있다.
유닛(120)과 연관된 또 다른 설계 실시예는 잠금 해제 상태에서 그것의 대응하는 크래들 또는 리셉터클에 격납된 각각의 플러그로 시작한다. 선택 스위치(124)를 통해 충전 표준 선택이 이루어질 때, 충전 표준 선택과 일치하지 않은 케이블/플러그는 그 후 제자리에서 잠겨진다. 어느 하나의 실시예에서, 플러그가 충전 표준 선택이 이루어질 때 그것의 크래들 또는 리셉터클에 있지 않다면, 유닛(20)에 대해 설명된 바와 같은 경고 특징이 포함되며 유닛(120)의 구성 및 배열에 완전히 적용가능하다. 잠금 해제된 플러그 및 충전 선택이 일치하지 않는다면, 유닛은 충전을 전달할 수 없으며 이러한 상태에 대한 경보가 제공된다.
충전 유닛들(20 및 120)은 정지 유닛들로서 사용을 위해 구성 및 배열되며 이동 충전 자동차로서 사용하기 위해 장착된 자동차가 될 수 있다.
본 발명은 도면들 및 앞서 말한 설명에서 상세히 예시되고 설명되었지만, 동일한 것이 특성에서 예시적이며 제한적이지 않은 것으로서 고려되며, 단지 바람직한 실시예가 도시되고 설명되며 이어지는 청구항들에 의해 정의된 본 발명들의 사상 내에 있는 모든 변화들, 등가물들, 및 수정들이 보호되도록 요구된다는 것이 이해된다. 본 명세서에서 인용된 모든 공개물들, 특허들, 및 특허 출원들은 각각의 개개의 공개물, 특허, 또는 특허 출원이 여기에서 전체적으로 참조로서 통합되고 제시되도록 구체적으로 및 개별적으로 표시되는 것처럼 여기에 참조로서 통합된다.

Claims (15)

  1. 전기 자동차를 위한 충전 유닛으로서,
    선택된 충전 프로토콜에 따라 두 개의 레벨 3 충전들 중 하나를 전달하기 위해 구성 및 배열된 충전 회로; 및
    상기 전기 자동차를 충전하기 위한 SAE 프로토콜 또는 상기 전기 자동차를 충전하기 위한 CHAdeMO 프로토콜 중 어느 하나를 선택하기 위한 선택 수단을 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각각의 충전 프로토콜을 위한 별개의 충전 케이블을 더 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    충전 프로토콜 선택이 이루어질 때까지 상기 충전 케이블들을 수축된 상태에서 잠그기 위한 충전 케이블 인터록 수단을 더 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 충전 케이블 인터록 수단은 상기 프로토콜 선택에 대응하는 상기 충전 케이블을 잠금 해제하도록 구성 및 배열되는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    선택되는 상기 충전 프로토콜과 일치하지 않는 충전 케이블이 연장된다면 경보를 제공하기 위한 경고 수단을 더 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  6. 청구항 2에 있어서,
    선택되지 않은 상기 충전 프로토콜을 위한 상기 충전 케이블을 수축된 상태에서 잠그기 위한 충전 케이블 인터록 수단을 더 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  7. 청구항 6에 있어서,
    선택되는 상기 충전 프로토콜과 일치하지 않는 충전 케이블이 연장된다면 경보를 제공하기 위한 경고 수단을 더 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 회로를 하우징하도록 구성 및 배열되는 캐비넷을 더 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 선택 수단은 상기 캐비넷의 일부로서 선택 스위치를 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  10. 청구항 9에 있어서,
    각각의 충전 프로토콜을 위한 별개의 충전 케이블을 더 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  11. 청구항 10에 있어서,
    각각의 충전 케이블은 충전 플러그를 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 충전 플러그들 중 대응하는 것을 수용하기 위한 한 쌍의 리셉터클(receptacle)들을 더 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 충전 플러그들 중 적어도 하나를 그것의 대응하는 리셉터클에서 잠그기 위한 플러그 인터록 수단을 더 포함하는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 유닛은 고정 유닛이 되도록 구성 및 배열되는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 유닛은 이동 충전 자동차의 일부가 되도록 구성 및 배열되는, 전기 자동차를 위한 충전 유닛.
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