KR20160023021A - 전기 이동 수단용 충전 장치 및 전기 이동 수단 충전 방법 - Google Patents

전기 이동 수단용 충전 장치 및 전기 이동 수단 충전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 이동 수단의 충전 중 과전류로 인하여 충전이 중단된 이후 소정의 시간이 지난 후에 재충전을 할 수 있는 전기 이동 수단용 충전 장치 및 전기 이동 수단 충전 방법에 관한 것이다.

Description

전기 이동 수단용 충전 장치 및 전기 이동 수단 충전 방법{Charging apparatus and charging method for electric vehicle}
본 발명의 일 실시예는 전기 이동 수단용 충전 장치 및 전기 이동 수단 충전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충전 안전성과 충전 신뢰성이 향상된 전기 이동 수단용 충전 장치 및 전기 이동 수단 충전 방법에 관한 것이다.
지속적인 유가 상승 및 화석 연료의 고갈에 대비하기 위하여, 종래의 화석 연료에 의존하는 자동차나 오토 바이크 대신 전기 에너지를 이용한 전기 배터리와 전기 모터에 의해 구동되는 전기 자동차나 전기 이륜차 등의 전기 이동 수단에 대한 연구 및 상용화가 활발하게 진행되고 있다.
전기 이동 수단을 이용하는 경우 화석 연료에 비해 상대적으로 저렴한 유지비와 이산화탄소 저감 효과에 따른 환경 문제의 개선 등의 많은 이점이 있다. 이에 따라, 각국에서는 전기 자동차 시장이 점차 활성화되고 있는 추세이며, 이러한 추세는 점차 확대되고 있다.
전기 이동 수단은 휴대용 충전기 또는 충전 스탠드와 같은 충전 장치에 연결되어 충전될 수 있다. 이와 같은 충전 장치는 전기 제품의 특성상 전기 이동 수단에 전류를 공급하여 충전하는 동안에 과전류가 발생할 수 있다. 과전류의 발생은 전기 이동 수단 또는 충전 장치의 오작동이나 고장으로 발생할 수 있다. 전기 이동 수단의 충전 중에 과전류가 발생한 경우 일반적으로 충전 장치는 전기 이동 수단으로의 전류 공급을 차단하여 전기 이동 수단의 충전 상태를 중단시킨다. 과전류 발생에 의한 충전 상태의 중단은 전기 이동 수단 및 충전 장치의 파손 및 인명 피해를 방지하기 위한 조치이지만, 전기 이동 수단이나 충전 장치의 일시적인 오작동에 의한 과전류가 발생한 경우까지 충전 상태를 중지하는 경우에는 전기 이동 수단용 충전 장치의 충전 신뢰성을 저하하는 원인이 될 수 있다. 따라서, 이에 대한 해결책이 요구된다.
본 발명의 일 실시예의 주된 목적은 과전류가 발생한 경우에도 충전 안전성과 충전 신뢰성이 향상된 전기 이동 수단용 충전 장치 및 전기 이동 수단 충전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 충전 장치는, 적어도 하나의 전기 이동 수단과 연결되어 상기 전기 이동 수단을 충전하는 적어도 하나의 충전 연결부; 적어도 하나의 상기 충전 연결부와 연결되며, 상기 충전 연결부에 전력을 공급하는 충전 본체부; 및 상기 전기 이동 수단에 제1 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 송신하고, 상기 전기 이동 수단에 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류를 공급하도록 상기 충전 본체부를 제어하는 제어부; 를 구비하며, 상기 제어부는, 상기 전기 이동 수단에 과전류가 소정의 시간 동안 공급되는 경우 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제2 PWM 신호를 송신하고, 상기 제2 PWM 신호를 송신한 후에도 상기 과전류가 소정 시간 동안 검출되는 경우 상기 전기 이동 수단에 전류가 공급되는 것을 차단하도록 상기 충전 본체부를 제어하고, 소정의 시간 동안 상기 전기 이동 수단에 전류 공급을 차단한 후 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제3 PWM 신호를 송신하여 상기 전기 이동 수단에 전류를 공급하도록 상기 충전 본체부를 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 전기 이동 수단이 상기 충전 연결부에 연결되었는지 여부를 체크하고, 상기 전기 이동 수단이 상기 충전 연결부에 연결된 경우, 상기 전기 이동 수단에 상기 제1 PWM 신호를 송신할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 PWM 신호는 그 펄스 폭이 53.4% 또는 26.7%일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 PWM 신호 또는 상기 제3 PWM 신호는 그 펄스 폭이 20%일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 과전류는 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류에 10%를 초과하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 과전류가 1초 동안 계속하여 상기 전기 이동 수단에 공급되는 것으로 검출되는 경우에 상기 제2 PWM 신호를 상기 전기 이동 수단에 송신할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 PWM 신호가 송신된 후 4초 동안 계속하여 상기 과전류가 상기 전기 이동 수단에 공급되는 것으로 검출되는 경우에 상기 전기 이동 수단으로의 전류 공급을 차단하도록 상기 충전 본체부를 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 전기 이동 수단으로의 전류 공급을 60초 동안 차단한 후 상기 제3 PWM 신호를 상기 전기 이동 수단에 송신하여 상기 제3 PWM 신호에 대응되는 전류를 상기 전기 이동 수단에 공급하도록 상기 충전 본체부를 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 충전 본체부는, 외부로부터 연결되는 선로 또는 상기 충전 본체부의 내부 선로에서의 누전을 감지하여 전원을 차단하는 누전 차단기; 상기 선로에서 발생하는 과전압으로부터 상기 충전 본체부를 보호하는 서지 보호기; 상기 선로 상에 배치되어 상기 선로에 흐르는 전류를 측정하는 CT 센서; 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 선로의 접점을 개폐하는 전자 접촉기; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부, 상기 전기 이동 수단에 PWM 신호를 송신하는 PWM 신호 송신부; 상기 CT 센서 측정된 전류가 과전류인지 여부를 판별하는 과전류 검출부; 및 상기 PWM 신호에 대응되는 전류를 상기 전기 이동 수단에 공급하도록 하거나, 상기 전기 이동 수단에 전류가 공급되는 것을 차단하도록 상기 충전 본체부를 제어하는 조절부; 를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 충전 연결부는 적어도 하나 이상의 충전 아웃렛으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단 충전 방법은, 전기 이동 수단용 충전 장치와 연결된 전기 이동 수단에 전류를 공급하여 상기 전기 이동 수단을 충전시키는 전기 이동 수단 충전 방법에 있어서, 상기 전기 이동 수단용 충전 장치에 상기 전기 이동 수단이 연결된 경우, 상기 전기 이동 수단에 제1 PWM 신호를 송신하는 단계; 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류를 상기 전기 이동 수단에 공급하는 단계; 상기 전기 이동 수단에 과전류가 공급되는 경우 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제2 PWM 신호를 송신하는 단계; 상기 제2 PWM 신호를 송신한 후에도 상기 과전류가 소정 시간 동안 검출되는 경우 상기 전기 이동 수단에 전류가 공급되는 것을 차단하는 단계; 및 소정의 시간 동안 상기 전기 이동 수단에 전류 공급을 차단한 후 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제3 PWM 신호를 송신하여 상기 전기 이동 수단에 전류를 공급하는 단계; 를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 PWM 신호는 그 펄스 폭이 53.4% 또는 26.7%일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 PWM 신호 또는 상기 제3 PWM 신호는 그 펄스 폭이 20%일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 과전류는 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류에 10%를 초과할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 PWM 신호는 상기 과전류가 1초 동안 계속하여 상기 전기 이동 수단에 공급되는 것으로 검출되는 경우 상기 전기 이동 수단에 송신될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전류 차단 단계는, 상기 제2 PWM 신호가 송신된 후 4초 동안 계속하여 상기 과전류가 상기 전기 이동 수단에 공급되는 것으로 검출되는 경우에 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제3 PWM 신호를 송신하여 전류를 공급하는 단계는, 상기 전기 이동 수단으로의 전류 공급을 60초 동안 차단한 후에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 이동 수단의 충전 중 과전류로 인하여 전류 공급이 차단된 경우, 전류 공급 차단을 일정 시간 동안 지속한 후 재충전을 실시함으로써 과전류 발생으로 인한 충전이 완료되지 않는 문제점을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 충전 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전기 이동 수단용 충전 장치의 제어부의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전기 이동 수단용 충전 장치의 과전류가 발생한 경우의 작동을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단 충전 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 충전 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 전기 이동 수단용 충전 장치의 제어부의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 충전 장치(100)는 충전 본체부(110), 제어부(120), 및 충전 연결부(130)를 구비할 수 있다.
충전 본체부(110)는 분전반(50)을 통해 외부 전원(60)과 연결되며, 외부 전원(60)으로부터 전송되는 전력을 전기 이동 수단(10)에 공급할 수 있다. 외부 전원(60)은 3상 전원 또는 단상 전원일 수 있다. 외부 전원(60)이 3상 전원인 경우에 충전 본체부(110)는 3상 전원을 단상 전원으로 분배하여 전기 이동 수단(10)에 공급할 수 있다. 일 예로서, 충전 본체부(110)는 누전 차단기(111)를 구비할 수 있으며, 외부 전원으로부터의 전송 선로는 누전 차단기(111)에 연결되고, 외부 전원이 3상 전원인 경우 누전 차단기(111)에서 단상 전원으로 분배될 수 있다.
일 실시예로서, 충전 본체부(110)는 누전 차단기(111), 서지 보호기(112), CT 센서(113), 및 전자 접촉기(114)를 구비할 수 있다.
누전 차단기(111)는 일반적으로 외부 전원으로부터 연결되는 선로 또는 충전 본체부(110)의 내부 선로에서의 누전을 감지하여 전원을 차단하는 기능을 한다. 또한, 상술한 바와 같이 분전반(50)을 통해 외부 전원(60)과 연결되며, 외부 전원(60)이 3상 전원인 경우에는 3상 전원을 단상 전원으로 분배할 수 있다.
서지 보호기(112)는 누전 차단기(111)에 분배된 단상 전원의 선로와 연결되며, 상기 선로에서 발생하는 과전압으로부터 충전 장치(100)를 보호할 수 있다.
CT 센서(113)는 상기 선로 상에 배치되어 상기 선로 상에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. CT 센서(113)에서 측정된 전류값은 제어부(120)로 전송되며, 제어부(120)는 상기 측정된 전류값을 통해 전기 이동 수단(10)으로 공급되는 전력량을 체크할 수 있다. 상기 측정된 전류값은 제어부(120)에서 과전류인지 여부가 결정될 수 있다. 이에 대하여는 후술한다.
전자 접촉기(114)는 제어부(120)의 제어 신호에 따라 상기 선로의 접점을 개폐할 수 있다. 전자 접촉기(114)는 제어부(120)와 충전 연결부(130) 사이에 배치될 수 있으며, 제어부(120)의 제어 신호에 따라 제어부(120)와 충전 연결부(130) 사이의 선로를 연결하거나 개방하여 전기 이동 수단(10)으로의 전력을 공급하거나 차단할 수 있다.
전자 접촉기(114)는 일 예로서 릴레이 또는 마그네틱 콘텍터일 수 있다.
충전 연결부(130)는 그 일단이 전자 접촉기(114)에서 이어진 선로와 연결되고, 그 타단이 전기 이동 수단(10)과 직접적으로 연결될 수 있다. 충전 연결부(130)는 적어도 하나 이상의 충전 아웃렛으로 이루어질 수 있다. 충전 아웃렛은 충전 본체부(110)의 외측면에 형성될 수 있다. 충전 커넥터(미도시)는 충전 본체부(110)의 충전 아웃렛과 전기 이동 수단(10)의 인렛을 연결할 수 있다.
제어부(120)는 전기 이동 수단(10)이 충전 연결부(130)에 연결되었는지 여부를 체크하고, 전기 이동 수단(10)이 충전 연결부(130)에 연결된 경우, 전기 이동 수단에 제1 PWM 신호를 송신할 수 있으며, 제1 PWM 신호에 대응되는 전류를 공급하도록 상기 충전 본체부를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(120)가 전기 이동 수단(10)에 제1 PWM 신호를 전송하면, 전기 이동 수단(10)은 제1 PWM 신호를 분석하여 충전 장치(100)가 공급할 수 있는 전류량을 판별할 수 있으며, 전기 이동 수단(10)은 충전 장치(100)가 공급할 수 있는 전류량 범위 내에서 전류를 끌어옴으로써 충전할 수 있다. 제어부(120)는 전기 이동 수단(10)이 요구하는 전류가 전기 이동 수단(10)으로 흐르도록 전자 접촉기(114)를 제어할 수 있다.
더욱 상세하게는, 전기 이동 수단(10)은 수신되는 제1 PWM 신호의 펄스 폭에 0.6을 곱하여 전기 이동 수단용 충전 장치(100)의 공급 전류를 결정할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 완속 충전기인 경우에는, 제어부(120)는 펄스 폭이 53.4%인 제1 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 전송하며, 전기 이동 수단(10)은 제1 PWM 신호의 펄스 폭인 53.4%에 0.6을 곱하여 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 공급할 수 있는 공급 전류량을 산출한다. 즉, 53.4에 0.6을 곱한 결과인 대략 32A가 완속 충전기인 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 공급할 수 있는 전류이며, 전기 이동 수단(10)은 32A를 전기 이동 수단용 충전 장치(100)로부터 공급받을 수 있다.
도 1에 도시된 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 휴대용 충전기인 경우, 제어부(120)는 펄스 폭이 26.7%인 제1 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 전송하는바, 전기 이동 수단(10)은 제1 PWM 신호의 펄스 폭인 26.7%에 0.6을 곱한 결과인 대략 16A를 전기 이동 수단용 충전 장치(100)로부터 공급받을 수 있다.
제어부(120)는 제1 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신하고, 상술한 바와 같이 상기 제1 PWM 신호에 대응하는 전류가 전기 이동 수단(10)에 공급되도록 충전 본체부(110)를 제어할 수 있으며, 상기 전류가 공급되는 동안에 과전류가 흐르고 있는지 여부를 결정할 수 있다.
즉, 제어부(120)는 CT 센서(113)로부터 충전 본체부(110) 내의 선로에서 측정된 전류값을 전송받아 상기 선로 상에 흐르고 있는 전류가 과전류인지 여부를 결정할 수 있다. 일 예로서, 제어부(120)는 제1 PWM 신호에 대응되는 전류의 10%를 초과하는 전류가 일정 시간 동안 계속하여 흐르는 경우에 과전류가 흐르는 것을 결정할 수 있다.
도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 완속 충전기인 전기 이동 수단용 충전 장치에 과전류가 발생한 경우의 작동을 설명하기 위한 그래프이며, 구체적으로는 도 3의 (a)는 시간(s)에 따른 PWM 신호의 펄스 폭(%)을 나타내는 그래프이며, 도 3의 (b)는 시간(s)에 따른 PWM 신호에 대응하는 전류(A)를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 완속 충전기인 경우, 제어부(120)는 펄스 폭이 53.4%인 제1 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신하므로 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류는 32A가 되며, 전기 이동 수단(10)에는 32A의 전류가 공급될 수 있다.
그러나 전기 이동 수단용 충전 장치(100) 또는 전기 이동 수단(10)의 고장 또는 오작동으로 인하여 32A를 초과하는 전류가 흐를 수 있으며, 특히 충전 본체부(110) 내의 선로에서 32A의 110%에 해당하는 35.2A를 초과하는 전류가 일정 시간 동안 계속하여 검출된 경우에 제어부(120)는 과전류가 흐르는 것으로 결정할 수 있다.
또한, 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 휴대용 충전기인 경우, 제어부(120)는 펄스 폭이 26.7%인 제1 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신하므로 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류는 16A가 된다. 충전 본체부(110) 내의 선로에서 16A의 110%에 해당하는 17.6A를 초과하는 전류가 일정 시간 동안 계속하여 검출된 경우에 제어부(120)는 과전류가 흐르는 것으로 결정할 수 있다.
제어부(120)는 전기 이동 수단(10)에 과전류가 소정의 시간 동안 공급되는 경우 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제2 PWM 신호를 송신할 수 있다.
도 3을 참조하면, 펄스 폭이 26.7%인 제1 PWM 신호가 전기 이동 수단(10)에 송신되는 중 t1 시간에 제1 PWM 신호에 대응되는 전류인 32A가 아닌 전류(I1)가 흐르는 경우, 제어부(120)는 전류(I1)가 과전류인지 여부를 판별하며, 전류(I1)가 제1 PWM 신호에 대응되는 전류에 10%를 초과하고 상기 초과하는 전류가 t2-t1 시간 동안 지속되는 경우 전류(I1)를 과전류로 결정할 수 있다. 일 예로서, 제어부(120)는 제1 PWM 신호에 대응되는 전류의 10%를 초과하는 전류가 1초 동안 계속되는 경우 상기 초과 전류를 과전류로 결정할 수 있다.
과전류가 일정 시간 동안 계속되는 경우, 제어부(120)는 제2 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 전송할 수 있다. 제2 PWM 신호는 펄스 폭이 제1 PWM 신호보다 작은 PWM 신호이다. 일 예로서, 제2 PWM 신호의 펄스 폭은 20%일 수 있다.
제어부(120)는 펄스 폭이 20%인 제2 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신한 후, 충전 본체부(110)의 선로에 흐르는 전류를 체크하며, 제2 PWM 신호를 송신함에 따라 선로에 흐르는 전류가 과전류 이하가 된 경우에는 충전 상태를 지속할 수 있다. 즉, 제2 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신한 후, 충전 본체부(110)의 선로에 펄스 폭이 20%인 제2 PWM 신호에 대응되는 전류인 12A가 일정 시간 동안 유지된다면 제어부(120)는 제2 PWM 신호에 대응되는 전류가 전기 이동 수단(10)에 공급되는 충전 상태를 유지할 수 있다.
그러나 제2 PWM 신호를 송신한 후에도 상기 과전류가 소정 시간 동안 검출되는 경우 제어부(120)는 전기 이동 수단(10)에 전류가 공급되는 것을 차단하도록 충전 본체부(110)를 제어할 수 있다.
즉, 도 3을 참조하면, 과전류(I1)가 t2-t1 시간 동안 지속되어 t2에서 제어부(120)가 펄스 폭이 20%인 제2 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 t3-t2 시간 동안 송신하였음에도 t3-t2 시간 동안 계속하여 과전류(I1)가 흐르는 경우, 제어부(120)는 전기 이동 수단(10)에 전류가 공급되는 것을 차단하도록 전자 접촉기(114)에 회로 차단 신호를 보낼 수 있으며, 상기 회로 차단 신호에 따라 전자 접촉기(114)는 선로를 개방하여 전류가 전기 이동 수단(10)에 공급되는 것을 막을 수 있다. 일 예로서, 제2 PWM 신호가 송신된 후 4초 동안 계속하여 상기 과전류가 전기 이동 수단(10)에 공급되는 경우에 전기 이동 수단(10)으로의 전류 공급을 차단하도록 충전 본체부(110)를 제어할 수 있다.
제어부(120)는 소정의 시간 동안 전기 이동 수단(10)에 전류 공급을 차단한 후 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제3 PWM 신호를 송신하여 전기 이동 수단(10)에 전류를 공급하도록 충전 본체부(110)를 제어할 수 있다. 일 예로서, 제어부(120)는 전기 이동 수단(10)으로의 전류 공급을 60초 동안 차단한 후 상기 제3 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신하여 상기 제3 PWM 신호에 대응되는 전류를 전기 이동 수단(10)에 공급하도록 충전 본체부(110)를 제어할 수 있으며, 여기서 상기 제3 PWM 신호는 그 펄스 폭이 20%일 수 있다.
도 3을 참조하면, 전기 이동 수단(10)으로의 전류 차단이 t4-t3 시간 동안 계속된 후에 제어부(120)는 펄스 폭이 20%인 제3 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신할 수 있으며, 전기 이동 수단(10)은 제3 PWM 신호에 대응되는 전류를 전기 이동 수단용 충전 장치(100)로부터 공급받아 배터리를 충전할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 이동 수단(10)이 전기 이동 수단용 충전 장치(100)에 연결되어 충전되는 동안 제1 PWM 신호에 대응되는 전류를 초과하는 과전류가 발생하는 경우, 과전류의 발생으로 바로 충전 상태를 중지하는 것이 아니라 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제2 PWM 신호를 송신하여 충전 상태를 유지할 수 있으며, 제2 PWM 신호의 송신에도 불구하고 과전류 상태가 지속되는 경우에 비로소 충전 상태를 중지시키고, 일정 시간 충전 상태를 중지시킨 후 다시 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제3 PWM 신호를 송신하여 충전 상태를 재개할 수 있다. 이로써, 과전류로부터 전기 이동 수단(10) 및 충전 장치(100)를 보호할 뿐만 아니라 일시적인 오작동으로 인한 과전류인 경우에는 과전류 상태가 지속 되는지 여부를 체크하고 과전류 상태가 해소된 경우에 충전 상태를 재개함으로써 전기 이동 수단용 충전 장치(100)의 충전 안전성 및 충전 신뢰성을 높일 수 있다.
제어부(120)는 일 예로서 PWM 신호 송신부(121), 과전류 검출부(122), 및 조절부(123)를 구비할 수 있다.
PWM 신호 송신부(121)는 전기 이동 수단(10)에 PWM 신호를 송신할 수 있다. PWM 신호 송신부(121)는 완속 충전기인 경우에는 펄스 폭이 53.4%인 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신할 수 있으며, 휴대용 충전기인 경우에는 펄스 폭이 26.7%인 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신할 수 있다.
또한, PWM 신호 송신부(121)는 전기 이동 수단(10)에 과전류가 소정의 시간 동안 공급되는 경우 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제2 PWM 신호를 송신할 수 있으며, 소정의 시간 동안 전기 이동 수단(10)에 전류 공급을 차단한 후 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제3 PWM 신호를 송신할 수 있다.
과전류 검출부(122)는 충전 본체부(110)의 선로에 흐르는 전류가 과전류인지 여부를 판별할 수 있다. 즉, 과전류 검출부(122)는 CT 센서(113)에서 측정된 전류를 체크하며, 상기 측정된 전류가 과전류인지 여부를 판별할 수 있다. 과전류 검출부(122)는 제1 PWM 신호에 대응되는 전류보다 10% 초과하는 전류가 일정 시간 이상 상기 선로에 흐르는 경우를 과전류로 판별할 수 있다.
조절부(123)는 PWM 신호에 대응되는 전류를 전기 이동 수단(10)에 공급하도록 하거나, 전기 이동 수단(10)에 전류가 공급되는 것을 차단하도록 충전 본체부(110)를 제어할 수 있다. 즉, 조절부(123)는 PWM 신호 송신부(121)는 전기 이동 수단(10)에 제1 PWM 신호를 송신한 후, 전기 이동 수단(10)이 제1 PWM 신호에 대응되는 전류를 요청하는 경우에 전기 이동 수단(10)에 전류가 공급되도록 전자 접촉기(114)에 제어 신호를 전송할 수 있다. 또한, PWM 신호 송신부(121)가 제2 PWM 신호를 송신하였음에도 과전류가 소정의 시간 동안 계속 검출되는 경우, 조절부(123)는 전기 이동 수단(10)에 전류가 공급되는 것을 차단하도록 전자 접촉기(114)에 제어 신호를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단 충전 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 우선, 전기 이동 수단용 충전 장치(100)에 전기 이동 수단(10)이 연결된 경우, 전기 이동 수단(10)에 제1 PWM 신호를 송신할 수 있다. 일 예로서, 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 완속 충전기인 경우에는 제1 PWM 신호는 그 펄스 폭이 53.4%이며, 휴대용 충전기인 경우에는 그 펄스 폭이 26.7%일 수 있다.
다음으로, 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류를 전기 이동 수단(10)에 공급할 수 있다. 전기 이동 수단(10)은 수신되는 제1 PWM 신호의 펄스 폭에 0.6을 곱하여 전기 이동 수단용 충전 장치(100)의 공급 전류를 결정할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 완속 충전기인 경우에는, 제어부(120)는 펄스 폭이 53.4%인 제1 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 전송하며, 전기 이동 수단(10)은 제1 PWM 신호의 펄스 폭인 53.4%에 0.6을 곱하여 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 공급할 수 있는 공급 전류량을 산출한다. 즉, 53.4에 0.6을 곱한 결과인 대략 32A가 완속 충전기인 전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 공급할 수 있는 전류이며, 전기 이동 수단(10)은 32A를 전기 이동 수단용 충전 장치(100)로부터 공급받을 수 있다.
전기 이동 수단용 충전 장치(100)가 휴대용 충전기인 경우, 제어부(120)는 펄스 폭이 26.7%인 제1 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 전송하는바, 전기 이동 수단(10)은 제1 PWM 신호의 펄스 폭인 26.7%에 0.6을 곱한 결과인 대략 16A를 전기 이동 수단용 충전 장치(100)로부터 공급받을 수 있다.
이어서, 전기 이동 수단(10)에 과전류가 공급되는 경우 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제2 PWM 신호를 송신할 수 있다.
제어부(120)는 CT 센서(113)로부터 충전 본체부(110) 내의 선로에서 측정된 전류값을 전송받아 상기 선로 상에 흐르고 있는 전류가 과전류인지 여부를 결정할 수 있다.
일 예로서, 제어부(120)는 제1 PWM 신호에 대응되는 전류의 10%를 초과하는 전류가 일정 시간 동안 계속하여 흐르는 경우에 과전류가 흐르는 것을 결정할 수 있으며, 과전류가 일정 시간 동안 계속되는 경우, 제어부(120)는 제2 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 전송할 수 있다. 제2 PWM 신호는 펄스 폭이 제1 PWM 신호보다 작은 PWM 신호이다. 일 예로서, 제2 PWM 신호의 펄스 폭은 20%일 수 있다.
제2 PWM 신호를 송신한 후에도 상기 과전류가 소정 시간 동안 검출되는 경우 전기 이동 수단(10)에 전류가 공급되는 것을 차단할 수 있다. 일 예로서, 제2 PWM 신호가 송신된 후 4초 동안 계속하여 상기 과전류가 전기 이동 수단(10)에 공급되는 경우에 전기 이동 수단(10)으로의 전류 공급을 차단하도록 충전 본체부(110)를 제어할 수 있다.
다음으로, 소정의 시간 동안 전기 이동 수단(10)에 전류 공급을 차단한 후 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제3 PWM 신호를 송신하여 전기 이동 수단(10)에 전류를 공급할 수 있다. 일 예로서, 제어부(120)는 전기 이동 수단(10)으로의 전류 공급을 60초 동안 차단한 후 상기 제3 PWM 신호를 전기 이동 수단(10)에 송신하여 상기 제3 PWM 신호에 대응되는 전류를 전기 이동 수단(10)에 공급하도록 충전 본체부(110)를 제어할 수 있으며, 여기서 상기 제3 PWM 신호는 그 펄스 폭이 20%일 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 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 전기 이동 수단
100: 전기 이동 수단용 충전 장치
110: 충전 본체부
111: 누전 차단기
112: 서지 보호기
113: CT 센서
114: 전자 접촉기
120: 제어부
121: PWM 신호 송신부
122: 과전류 검출부
123: 조절부
130: 충전 연결부

Claims (18)

  1. 적어도 하나의 전기 이동 수단과 연결되어 상기 전기 이동 수단을 충전하는 적어도 하나의 충전 연결부;
    적어도 하나의 상기 충전 연결부와 연결되며, 상기 충전 연결부에 전력을 공급하는 충전 본체부; 및
    상기 전기 이동 수단에 제1 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 송신하고, 상기 전기 이동 수단에 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류를 공급하도록 상기 충전 본체부를 제어하는 제어부; 를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 전기 이동 수단에 과전류가 소정의 시간 동안 공급되는 경우 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제2 PWM 신호를 송신하고, 상기 제2 PWM 신호를 송신한 후에도 상기 과전류가 소정 시간 동안 검출되는 경우 상기 전기 이동 수단에 전류가 공급되는 것을 차단하도록 상기 충전 본체부를 제어하고, 소정의 시간 동안 상기 전기 이동 수단에 전류 공급을 차단한 후 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제3 PWM 신호를 송신하여 상기 전기 이동 수단에 전류를 공급하도록 상기 충전 본체부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전기 이동 수단이 상기 충전 연결부에 연결되었는지 여부를 체크하고, 상기 전기 이동 수단이 상기 충전 연결부에 연결된 경우, 상기 전기 이동 수단에 상기 제1 PWM 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 PWM 신호는 그 펄스 폭이 53.4% 또는 26.7%인 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 PWM 신호 또는 상기 제3 PWM 신호는 그 펄스 폭이 20%인 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 과전류는 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류에 10%를 초과하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 과전류가 1초 동안 계속하여 상기 전기 이동 수단에 공급되는 것으로 검출되는 경우에 상기 제2 PWM 신호를 상기 전기 이동 수단에 송신하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 PWM 신호가 송신된 후 4초 동안 계속하여 상기 과전류가 상기 전기 이동 수단에 공급되는 것으로 검출되는 경우에 상기 전기 이동 수단으로의 전류 공급을 차단하도록 상기 충전 본체부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전기 이동 수단으로의 전류 공급을 60초 동안 차단한 후 상기 제3 PWM 신호를 상기 전기 이동 수단에 송신하여 상기 제3 PWM 신호에 대응되는 전류를 상기 전기 이동 수단에 공급하도록 상기 충전 본체부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 충전 본체부는,
    외부로부터 연결되는 선로 또는 상기 충전 본체부의 내부 선로에서의 누전을 감지하여 전원을 차단하는 누전 차단기;
    상기 선로에서 발생하는 과전압으로부터 상기 충전 본체부를 보호하는 서지 보호기;
    상기 선로 상에 배치되어 상기 선로에 흐르는 전류를 측정하는 CT 센서; 및
    상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 선로의 접점을 개폐하는 전자 접촉기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전기 이동 수단에 PWM 신호를 송신하는 PWM 신호 송신부;
    상기 CT 센서에서 측정된 전류가 과전류인지 여부를 판별하는 과전류 검출부; 및
    상기 PWM 신호에 대응되는 전류를 상기 전기 이동 수단에 공급하도록 하거나, 상기 전기 이동 수단에 전류가 공급되는 것을 차단하도록 상기 충전 본체부를 제어하는 조절부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    충전 연결부는 적어도 하나 이상의 충전 아웃렛으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 충전 장치.
  12. 전기 이동 수단용 충전 장치와 연결된 전기 이동 수단에 전류를 공급하여 상기 전기 이동 수단을 충전시키는 전기 이동 수단 충전 방법에 있어서,
    상기 전기 이동 수단용 충전 장치에 상기 전기 이동 수단이 연결된 경우, 상기 전기 이동 수단에 제1 PWM 신호를 송신하는 단계;
    상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류를 상기 전기 이동 수단에 공급하는 단계;
    상기 전기 이동 수단에 과전류가 공급되는 경우 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제2 PWM 신호를 송신하는 단계;
    상기 제2 PWM 신호를 송신한 후에도 상기 과전류가 소정 시간 동안 검출되는 경우 상기 전기 이동 수단에 전류가 공급되는 것을 차단하는 단계; 및
    소정의 시간 동안 상기 전기 이동 수단에 전류 공급을 차단한 후 상기 제1 PWM 신호보다 펄스 폭이 작은 제3 PWM 신호를 송신하여 상기 전기 이동 수단에 전류를 공급하는 단계; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단 충전 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 PWM 신호는 그 펄스 폭이 53.4% 또는 26.7%인 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단 충전 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 PWM 신호 또는 상기 제3 PWM 신호는 그 펄스 폭이 20%인 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단 충전 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 과전류는 상기 제1 PWM 신호에 대응되는 전류에 10%를 초과하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단 충전 방법.
  16. 제12항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제2 PWM 신호는 상기 과전류가 1초 동안 계속하여 상기 전기 이동 수단에 공급되는 것으로 검출되는 경우 상기 전기 이동 수단에 송신되는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수동 충전 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전류 차단 단계는, 상기 제2 PWM 신호가 송신된 후 4초 동안 계속하여 상기 과전류가 상기 전기 이동 수단에 공급되는 것으로 검출되는 경우에 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단 충전 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제3 PWM 신호를 송신하여 전류를 공급하는 단계는, 상기 전기 이동 수단으로의 전류 공급을 60초 동안 차단한 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단 충전 방법.
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