KR20160031808A - 전기 자동차 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 충전 장치는 전기 자동차측 커넥터와 콘센트측 커넥터 사이의 연결을 형성하는 복수의 릴레이, 상기 복수의 릴레이들에 연결되어 상기 복수의 릴레이들의 융착 여부를 감지하는 릴레이 융착 감지부, 상기 릴레이 융착 감지부측 노드와 메인 릴레이측 노드 사이의 연결을 형성하는 융착 모니터링 릴레이 및 상기 융착 모니터링 릴레이의 개폐를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

전기 자동차 충전 장치{ELECTIC AUTOMOBILE RECHARGE APPARATUS}
본 발명은 전기 자동차의 충전에 관한 것이다.
전기 자동차란, 전기를 사용하여 운행되는 자동차를 의미하는 것으로, 크게 순수 전기 자동차(Batttery Powered Electric Vehicle)와 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)로 구분될 수 있다. 여기서 순수 전기 자동차는, 화석 연료를 이용함 없이 전기만을 사용하여 주행하는 자동차로서, 일반적으로 전기 자동차라 명칭된다. 그리고 하이브리드 전기 자동차는 전기 및 화석 연료를 사용하여 주행하는 것을 의미한다. 그리고 이와 같은 전기 자동차에는, 주행을 위한 전기를 공급하는 배터리가 구비된다. 특히, 순수 전기 자동차 및 플러그인(Plug-in) 타입의 하이브리드 전기 자동차는, 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리를 충전하며, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 전기 모터를 구동한다.
일반적으로, 고전압의 배터리 팩으로부터 모터 등에 전력 공급을 제어하기 위해, 릴레이가 사용되고 있다.
예를 들면, 전기 자동차, 하이브리드(hybrid) 자동차 등에 있어서, 고전압의 배터리 팩으로부터 고전압계 회로부품으로의 전력 공급을 제어하기 위해, 배터리 팩과 고전압계 회로 부품 사이에 릴레이가 설치된다. 그리고, 고전압계 회로부품과 배터리 팩과의 접속 또는 개방은 차량 제어 상태에 따라 릴레이에 의해서 행하여진다.
여기서, 릴레이를 사용하는 목적은 에너지 저장 매체와 그 외의 시스템 간에 전기적인 완전한 절연을 확보하기 위함이며, 차량 운행시에는 릴레이가 단락되어 전원을 공급하지만, 키 오프(key off)나 정비(maintenance), 위기(emergency) 상황에서는 릴레이가 개방되어 전기적인 안정성을 확보하기 위함이다. 또한 1차 사고 발생시 고전압에 의한 전기적인 감전, 화재 등 중대한 2차 사고의 발생을 방지하며, 배터리 팩의 암전류를 차단하기 위함이기도 하다.
그러므로, 릴레이가 과전류 등의 원인에 의해 융착이 발생된다면, 배터리 시스템 내에 비정상적인 전류가 흐르게 되면서 위험한 상황이 발생된다.
일 예로, 하이브리드 자동차의 경우, 모터 제어기의 고장시 엔진 RPM에 따라 모터의 역기전력에 의한 역기전압이 발생하고, 이로 인해 배터리가 과충전되는 상황이 발생한다. 이때에, 배터리 과충전이 발생되면 배터리 보호를 위하여 배터리 제어부가 릴레이를 개방시키나, 제어부의 개방 명령에도 불구하고 기타 이유로 릴레이가 융착되어 있다면 결국 지속적인 과충전으로 발화 및 차량의 폭발 가능성이 있다.
이에 따라, 각종 전기 자동차(HEV, PHEV, EV) 또는 전력 저장 시스템(ESS) 용 배터리 시스템에서 배터리 팩에 연결되는 릴레이들에 융착(welding)이 발생하였는지의 여부를 검출하는 것은 안전을 위해 중요하다.
본 발명은 배터리 팩의 릴레이들 중에 동일 경로상에 병렬로 연결되어 있는 하나의 메인(Main) 릴레이에 대한 융착 여부를 판단하는데 있어서, 융착 여부의 판단이 필요 없는 충전시와, 융착 여부의 판단이 필요한 비 충전시를 구분하여, 불필요하게 사용되는 전력소비를 차단하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 충전 장치는 전기 자동차측 커넥터와 콘센트측 커넥터 사이의 연결을 형성하는 복수의 릴레이; 상기 복수의 릴레이들에 연결되어 상기 복수의 릴레이들의 융착 여부를 감지하는 릴레이 융착 감지부; 상기 릴레이 융착 감지부측 노드와 메인 릴레이측 노드 사이의 연결을 형성하는 융착 모니터링 릴레이; 및 상기 융착 모니터링 릴레이의 개폐를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리에서, 융착 여부를 판단하는 융착 감지부의 작동을 충전시와 비 충전시로 나누어 불필요하게 사용되는 전력소비를 차단하게 해 준다.
또한, 본 발명은 고 전압을 사용하는 충전 케이블에서 융착 감지부만으로는 부족한 내전압을 보완하여 전기안정성을 추가적으로 확보할 수 있게 해준다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 시스템의 동작 방법을 보여주는 래더 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 애드-온 통신 장치의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 시스템의 동작 방법을 보여주는 래더 다이어그램이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 시스템(10)의 동작 방법을 보여주는 래더 다이어그램이다.
도 12 내지 도 13은 종래의 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에서 융착 감지부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)내 융착 감지 장치를 나타내는 블록도 이다.
도 15는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 융착 모니터링 릴레이(280)를 통한 융착 여부 감지 과정을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명에 의한 전기 자동차의 충전 시스템의 제1실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 시스템(10)은 전기 자동차(100), 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20), 소켓(30), 및 단말 장치(300)를 포함한다.
소켓(30)은 그리드가 제공하는 교류(AC) 전원을 제공한다.
전기 자동차(100)는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)를 통해 소켓(30)과 연결되어, 소켓(30)으로부터 교류 전력을 제공받는다.
전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)는, 소켓(30)으로부터의 교류 전력을 전기 자동차(100)에 전달한다.
전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200), 전기 자동차 커넥터(51), 전기 자동차 측 전력 선(EV-side power cable)(53), 플러그(65), 및 그리드 측 전력 선(grid-side power cable)(63)을 포함한다.
전기 자동차 측 전력 선(EV-side power cable)(53) 및 그리드 측 전력 선(grid-side power cable)(63)은 전력을 전달한다.
전기자동차 커넥터(51)는 전기 자동차 인렛(120)에 삽입되어, 전기 자동차 인렛(120)과 결합하며, SAE J1772 규격을 따를 수 있다.
플러그(65)는 소켓(30)에 삽입되어, 소켓(30)과 결합한다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(100)의 충전을 모니터링하고, 모니터링을 통해 획득한 충전 관련 정보를 단말 장치(300)에 제공하며, 전기 자동차(100)의 충전을 제어한다.
실시예에서, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 사용자에 의해서는 전기 자동차 측 전력 선(53)과의 분리가 용이하지 않도록 전력 선(53)과 일체로서 부착되며, 외부 온도, 외부 습도, 진동, 충격 등에 강인한 특성을 갖는다.
실시예에서, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 사용자에 의해서는 전기 자동차 측 전력 선(53)과 결합될 수 있고 분리될 수 있도록 커넥터를 포함할 수 있다. 이때, 커넥터는 외부 온도, 외부 습도, 진동, 충격 등에 강인한 특성을 가질 필요가 있다.
실시예에서, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 사용자에 의해서는 그리드 측 전력 선(63)과의 분리가 용이하지 않도록 전력 선(63)과 일체로서 부착되며, 외부 온도, 외부 습도, 진동, 충격 등에 강인한 특성을 갖는다.
실시예에서, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 사용자에 의해서는 전기 자동차 측 전력 선(63)과 결합될 수 있고 분리될 수 있도록 커넥터를 포함할 수 있다. 이때, 커넥터는 외부 온도, 외부 습도, 진동, 충격 등에 강인한 특성을 가질 필요가 있다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)가 유선 통신을 위한 커넥터를 구비하는 경우, 이 커넥터는 금속 단자를 포함하므로, 외부 환경에 취약할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 무선으로 충전 관련 정보를 단말 장치(300)에 전송할 수 있다.
단말 장치(300)는, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)와 비접촉 방식으로 무선 통신하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에 관한 정보를 표시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 블록도이다.
전기 자동차(100)는 배터리(110), 배터리 충전 장치(115), 전기 자동차 인렛(120), 통신부(130), 및 제어부(140)을 포함한다.
배터리(110)는 전기 자동차(100)의 운행을 위한 전력을 전기 자동차(100)에 제공한다.
전기 자동차 인렛(120)은 외부로부터 배터리(110)의 충전을 위한 전력을 받기 위한 커넥터이다. 전기 자동차 인렛(120)은 SAE J1772 규격을 따를 수 있다.
배터리 충전 장치(115)는 전기 자동차 인렛(120)을 통해 제공된 전력을 이용하여 배터리(110)를 충전한다.
통신부(130)는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20) 또는 단말 장치(300)와 통신할 수 있다.
제어부(140)는 전기 자동차(100)의 전반적인 동작을 제어한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리의 블록도이다.
전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200), 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50), 및 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)를 포함한다.
이하에서는 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)와 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)를 서브 케이블 어셈블리라고 칭하기도 한다.
전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)는 전기 자동차 커넥터(51), 전기 자동차 측 전력 선(53), 전기 자동차 측 데이터 통신 선(55)을 포함한다.
그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)는 커넥터(61), 그리드 측 전력 선(63), 플러그(65)를 포함한다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 커넥터(205), 적어도 하나의 릴레이(220), 감지부(230), 전기 자동차 통신부(240), 단말 장치 통신부(250), 저장부(260) 및 제어부(270)를 포함한다.
커넥터(205)는 커넥터(61)와 결합된다. 커넥터(205)는 커넥터(61)와의 결합 및 분리를 지원한다. 즉, 커넥터(205)는 커넥터(61)와 결합가능하면서 분리가능하다.
적어도 하나의 릴레이(220)는 전기 자동차 측 전력 선(53)과 그리드 측 전력 선(63) 사이의 연결을 제어한다. 구체적으로, 적어도 하나의 릴레이(220)가 턴오프되면, 적어도 하나의 릴레이(220)는 전기 자동차 측 전력 선(53)과 그리드 측 전력 선(63) 사이의 연결을 끊는다. 적어도 하나의 릴레이(220)가 턴온되면, 릴레이(220)는 전기 자동차 측 전력 선(53)과 그리드 측 전력 선(63)를 전기적으로 연결한다.
감지부(230)는 후술하는 전기 자동차 충전 관련 정보를 감지한다. 특히, 감지부(230)는 전기 자동차(100)에 대한 정보와, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에 대한 정보 모두를 감지할 수도 있다. 감지부(230)는 전기 자동차(100)에 대한 정보를 감지하지는 않고, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에 대한 정보를 감지할 수도 있다.
전기 자동차 통신부(240)는 전기 자동차(100)와 통신을 수행한다. 구체적으로, 전기 자동차 통신부(240)는 전기 자동차(100)의 통신부(130)와 통신한다. 전기 자동차 통신부(240)와 통신부(130)는 전력선 통신 방식을 이용하여 전력 선(53)을 통해 통신할 수 있다. 또한, 전기 자동차 통신부(240)와 통신부(130)는 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association) 방식, 라디오 주파수 통신(Radio Frequency Communication) 방식, 블루투스(Bluetooth), 초광대역통신(UWB, Ultra Wideband), 및 지그비(ZigBee), 디지털 리빙 네트워크 얼라이언스(DLNA, Digital Living Network Alliance) 등을 이용하여 통신할 수도 있다.
단말 장치 통신부(250)는 단말 장치(300)와 통신을 수행한다. 구체적으로, 단말 장치 통신부(250)는 단말 장치(300)의 통신부(310)와 통신한다. 특히, 단말 장치 통신부(250)와 통신부(310)는 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association) 방식, 라디오 주파수 통신(Radio Frequency Communication) 방식, 블루투스(Bluetooth), 초광대역통신(UWB, Ultra Wideband), 및 지그비(ZigBee), 디지털 리빙 네트워크 얼라이언스(DLNA, Digital Living Network Alliance) 등을 이용하여 통신할 수도 있다.
저장부(260)는 후술하는 여러 정보를 저장한다. 구체적으로 저장부(260)는 전기 자동차 충전 관련 정보를 저장할 수 있다. 저장부(260)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(210)의 사용 이력에 관한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들면, 저장부(260)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(210)의 최종 사용 시각 및 시간 및 누적 사용 시간 등에 관한 정보를 저장할 수 있다.
제어부(270)는 후술하는 동작을 포함하여 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지부의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 감지부(230)는 릴레이 융착 감지부(231), 전류 감지부(232), 내부 온도 감지부(233), 내부 습도 감지부(234), 외부 온도 감지부(235), 외부 습도 감지부(236), 누전 감지부(237), 단선 감지부(238), 및 허용 전류 감지부(239)를 포함할 수 있다.
릴레이 융착 감지부(231)는 적어도 하나의 릴레이(220)의 융착 여부를 감지할 수 있다.
전류 감지부(232)는 전력 선(53)을 통해 흐르는 전류의 크기를 감지할 수 있다.
내부 온도 감지부(233)는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 내부 온도를 감지할 수 있다.
내부 습도 감지부(234)는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 내부 습도를 감지할 수 있다.
외부 온도 감지부(235)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 주변의 온도를 감지한다.
외부 습도 감지부(236)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 주변의 습도를 감지한다.
누전 감지부(237)는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 누전 여부를 감지할 수 있다.
단선 감지부(238)는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 단선 여부를 감지할 수 있다.
허용 전류 감지부(239)는 제1 허용 전류 감지부와 제2 허용 전류 감지부를 포함할 수 있다.
제1 허용 전류 감지부는 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류를 감지한다. 구체적으로, 제1 허용 전류 감지부는 전기 자동차 측 전원 선(53)의 허용 전류를 감지한다.
제2 허용 전류 감지부는 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류를 감지한다. 구체적으로 제2 허용 전류 감지부는 그리드 측 전원 선의 허용 전류를 감지한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치의 블록도이다.
단말 장치(300)는 통신부(310), 입력 장치(320), 제어부(330), 및 디스플레이부(340)를 포함한다.
통신부(310)는 단말 장치 통신부(250)와 통신한다.
입력 장치(320)는 사용자 입력을 획득한다. 입력 장치(320)는 터치 스크린, 물리 버튼, 음성 형식의 사용자 입력을 획득하기 위한 마이크, 단말 장치(300)의 움직임 제스처를 사용자 입력으로 획득하기 위한 가속도 센서, 키보드, 마우스, 키패드 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제어부(330)는 후술하는 동작을 포함하는 단말 장치(300)의 전반적인 동작을 제어한다.
디스플레이부(340)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 충전 동작 및 상태에 관한 정보를 표시한다. 또한 디스플레이부(340)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 고장 및 이에 대응하는 사용자의 조치 사항에 관한 정보를 표시할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부(340)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 충전 동작 및 상태에 관한 정보를, 문자나 도형 또는 빛 중 적어도 하나를 포함하는 시각적 표시 방법 또는/및 음향을 포함하는 청각적 표시 방법으로 표시할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 시스템(10)의 동작 방법을 보여주는 래더 다이어그램이다.
단말 장치(300)의 제어부(330)는 입력 장치(320)를 통해 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에 명령하기 위한 사용자 입력을 획득한다(S101). 이때, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 제어를 위한 사용자 입력은 전기 자동차(100)의 충전 개시, 전기 자동차(100)의 충전 중단, 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
단말 장치(300)의 제어부(330)는 획득한 사용자 입력에 해당하는 명령을 통신부(310)를 통해 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)에 전송한다(S103). 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 단말 장치 통신부(250)를 통해 명령을 수신한다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 수신한 명령을 수행한다(S105).
구체적으로, 사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 개시인 경우, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴오프된 적어도 하나의 릴레이(220)를 턴온하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)가 소켓(30)의 교류 전력을 전기 자동차(100)에 제공할 수 있도록 한다.
더욱 구체적으로, 사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 개시인 경우, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 전기 자동차 측 데이터 통신 선(55)을 통해 전기 자동차(100)의 배터리 충전 장치(115)에 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류에 대한 정보 및 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류에 대한 정보 중 적어도 하나를 제공한다. 그리고 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴오프된 적어도 하나의 릴레이(220)를 턴온한다. 그러면, 전기 자동차(100)의 배터리 충전 장치(115)는 제공받은 정보에 기초하여 충전 전류를 결정한 후 결정한 충전 전류를 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)를 통해 가져와 배터리(110)를 충전할 수 있다.
제어부(270)가 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류에 대한 정보를 제공한 경우, 전기 자동차(100)의 배터리 충전 장치(115)는 이 허용 전류보다 작거나 같은 전류를 이용하여 배터리(110)를 충전할 수 있다.
제어부(270)가 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류에 대한 정보를 제공한 경우, 전기 자동차(100)의 배터리 충전 장치(115)는 이 허용 전류보다 작거나 같은 전류를 이용하여 배터리(110)를 충전할 수 있다.
제어부(270)가 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류에 대한 정보 및 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류에 대한 정보를 제공한 경우, 전기 자동차(100)의 배터리 충전 장치(115)는 이 2개의 허용 전류 중 작은 값보다 작거나 같은 전류를 이용하여 배터리(110)를 충전할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 중단인 경우, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴온된 적어도 하나의 릴레이(220)를 턴오프하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)가 더 이상 전기 자동차(100)를 충전하지 못하도록 한다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청인 경우, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 전기 자동차 충전 관련 정보를 수집한다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 수신한 명령에 해당하는 응답을 단말 장치 통신부(250)를 통해 단말 장치(300)에 전송한다(S107).
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 개시인 경우, 응답은 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태가 턴온 상태임을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 중단인 경우, 응답은 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태가 턴오프 상태임을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청인 경우, 응답은 수집한 전기 자동차 충전 관련 정보를 포함할 수 있다.
전기 자동차 충전 관련 정보는 전기 자동차(100)에 대한 정보와, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전기 자동차(100)에 대한 정보는, 초기 충전 상태(state), 현재 충전 상태(state), 충전 시작 시간, 예측 충전 종료 시간, 실제 충전 종료 시간, 전기 자동차 충전 상황 정보(status information)와, 전기 자동차 충전 오류 정보, 전기 자동차(100)에 공급된 전력량에 관한 정보와, 전기 자동차(100)에 인가되는 전류의 크기에 관한 정보 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 초기 충전 상태와 현재 충전 상태는 배터리(110)의 총 용량 대비 현재의 충전량의 비율로 나타내어질 수 있다. 전기 자동차 충전 상황 정보는 전기 자동차(100)가 충전중 또는 충전 대기중인지 또는 충전 완료되었는지를 나타낼 수 있다.
전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에 대한 정보는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 충전 동작에 관한 정보와, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 사용 이력에 관한 정보, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 상태 정보, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 고장에 관한 정보, 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류에 대한 정보, 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 충전 동작에 관한 정보는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)가 소켓(30)의 전력을 전기 자동차(100)에 제공하고 있는지를 나타낼 수 있다. 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 상태 정보는 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태에 관한 정보와, 적어도 하나의 릴레이(220)의 융착 여부에 관한 정보와, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 온도에 관한 정보와, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 누전에 관한 정보와, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 단선에 관한 정보, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 주변의 환경 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태에 관한 정보는 적어도 하나의 릴레이(220)가 턴온되었는지 턴오프되었는지를 나타낼 수 있다. 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 주변의 환경 정보는 주변의 온도에 대한 정보와 주변의 습도에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단말 장치(300)의 제어부(330)는 수신한 응답을 디스플레이부(340)에 디스플레이한다(S109).
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 개시인 경우, 단말 장치(300)의 제어부(330)는 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태가 턴온 상태임을 알리는 정보를 디스플레이부(340)에 디스플레이할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 중단인 경우, 단말 장치(300)의 제어부(330)는 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태가 턴오프 상태임을 알리는 정보를 디스플레이부(340)에 디스플레이할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청인 경우, 단말 장치(300)의 제어부(330)는 전기 자동차 충전 관련 정보를 디스플레이부(340)에 디스플레이할 수 있다. 사용자는 디스플레이된 전기 자동차 충전 관련 정보를 참고하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 제어를 위한 추가적인 사용자 입력을 입력 장치(320)를 통해 단말 장치(300)에 입력할 수 있다.
이와 같이, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 충전 동작 및 상태에 관한 정보가 단말 장치(300)를 통하여 표시된다. 따라서 사용자가 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 충전 동작 및 상태에 관한 정보를 보다 간단하고 용이하게 인식할 수 있게 된다. 또한 사용자는, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 상태에 관한 정보를 통하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 고장 여부 및 고장 부위를 보다 용이하게 판단하여 이에 대응하는 조치를 신속하게 취할 수 있게 된다. 예를 들면, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20) 및 상용 전원 사이의 접지선이 단락된 경우에, 종래에는 이를 별도로 감지할 수 없었다. 그러나 본 실시예에서는, 감지부(230)가 단선 여부를 감지하고, 이를 표시함으로써, 사용자는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 충전 동작을 중단시키고, 단선된 부분을 수리하거나 수리를 요청할 수 있다. 특히, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)으로부터 단말 장치(300)로 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 고장 및 이에 대응하는 조치 사항에 관한 정보가 전송되는 경우에는, 사용자는 보다 간단하고 용이하게 고장 여부를 파악하고, 이에 대한 조치를 취할 수 있다. 따라서 사용자는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 고장에 의한 전기 자동차(100)의 충전의 미실행을 미리 인지할 수 있다. 또한, 예를 들면, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 사용 이력이 단말 장치(300)로 전송되는 경우에는, 사용자는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 수명을 미리 예측하여 별도의 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리를 준비할 수 있다.
한편, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)는 열악한 환경에서 사용되는 경우가 많아 잦은 수리 및 교체를 야기할 수 있다. 그러나, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)가 비교적 고가인 단말 장치 통신부(250)를 포함하는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)를 가지는 경우에, 외부 온도, 외부 습도, 진동, 충격 등에 강인한 특성을 가지도록 제작된 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 특성 상 수리를 더욱 어렵게 할 수 있고, 교체 시 비용 부담의 증가를 야기할 수 있다.
이러한 문제를 개선하기 위하여, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 단말 장치 통신부를 별도의 장치로 분리하는 것을 고려할 수 있다. 이러한 실시예를 도 7 내지 도 10을 참고하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템의 개념도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 충전 시스템(10)은 전기 자동차(100), 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20), 소켓(30), 단말 장치(300), 및 애드-온 통신 장치(400)를 포함한다.
특히, 도 7의 시스템은 도 1의 시스템에서 애드-온 통신 장치(400)를 부가한 것이므로, 애드-온 통신 장치(400)와 관련된 부분이외에는 동일하므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(100)의 충전을 모니터링하고, 모니터링을 통해 획득한 충전 관련 정보를 애드-온 통신 장치(400)에 제공하며, 전기 자동차(100)의 충전을 제어한다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)가 유선 통신을 위한 커넥터를 구비하는 경우, 이 커넥터는 금속 단자를 포함하므로, 외부 환경에 취약할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 무선으로 애드-온 통신 장치(400)와 통신할 수 있다.
단말 장치(300)는, 애드-온 통신 장치(400)와 비접촉 방식으로 무선 통신하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에 관한 정보를 표시한다.
애드-온 통신 장치(400)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)에 부착된다. 이때, 애드-온 통신 장치(400)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)와 기구적으로 결합할 수도 있다. 또한, 애드-온 통신 장치(400)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)와 자력에 의해 부착될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리의 블록도이다.
도 3의 실시예와 비교하여, 도 8에 도시된 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 애드온 장치 통신부(210)를 더 포함한다. 또한, 도 8에 도시된 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 가격과 수리 비용을 낮추기 위하여 단말 장치 통신부(250)를 가지지 않을 수 있으나, 다양한 응용에서 단말 장치 통신부(250)를 포함할 수도 있다.
적어도 하나의 릴레이(220), 감지부(230), 전기 자동차 통신부(240), 저장부(260), 제어부(270)의 동작은 도 3의 실시예의 것들과 동일 또는 유사하거나, 후술된다.
애드온 장치 통신부(210)는 애드-온 통신 장치(400)와 통신을 수행한다. 애드온 장치 통신부(210)와 애드-온 통신 장치(400)는 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association) 방식, 라디오 주파수 통신(Radio Frequency Communication) 방식, 블루투스(Bluetooth), 초광대역통신(UWB, Ultra Wideband), 및 지그비(ZigBee), 디지털 리빙 네트워크 얼라이언스(DLNA, Digital Living Network Alliance) 등을 이용하여 통신할 수도 있다.
특히, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)와 애드-온 통신 장치(400)의 가격을 낮추기 위하여, 애드온 장치 통신부(210)는 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association) 방식을 사용할 수 있다. 이때, 애드온 장치 통신부(210)는 적외선 발광 다이오드와 적외선 수광 다이오드를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 애드-온 통신 장치의 블록도이다.
애드-온 통신 장치(400)는 충전 제어 장치 통신부(440), 단말 장치 통신부(450), 저장부(460) 및 제어부(470)를 포함한다.
충전 제어 장치 통신부(440)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)와 통신을 수행한다. 구체적으로, 충전 제어 장치 통신부(440)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 애드온 장치 통신부(210)와 통신한다. 충전 제어 장치 통신부(440)와 애드온 장치 통신부(210)는 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association) 방식, 라디오 주파수 통신(Radio Frequency Communication) 방식, 블루투스(Bluetooth), 초광대역통신(UWB, Ultra Wideband), 및 지그비(ZigBee), 디지털 리빙 네트워크 얼라이언스(DLNA, Digital Living Network Alliance) 등을 이용하여 통신할 수도 있다.
전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)와 애드-온 통신 장치(400)의 가격을 낮추기 위하여, 충전 제어 장치 통신부(440)는 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association) 방식을 사용할 수 있다. 이때, 충전 제어 장치 통신부(440)는 적외선 발광 다이오드(441)와 적외선 수광 다이오드(442)를 포함할 수 있다.
애드-온 통신 장치(400)가 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)에 정상적으로 부착되는 경우, 충전 제어 장치 통신부(440)의 적외선 발광 다이오드(441)와 적외선 수광 다이오드(442)의 위치는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 애드온 장치 통신부(210)의 적외선 수광 다이오드와 적외선 발광 다이오드에 각각 매칭된다.
단말 장치 통신부(450)는 단말 장치(300)와 통신을 수행한다. 구체적으로, 단말 장치 통신부(450)는 단말 장치(300)의 통신부(310)와 통신한다. 특히, 단말 장치 통신부(450)와 통신부(310)는 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association) 방식, 라디오 주파수 통신(Radio Frequency Communication) 방식, 블루투스(Bluetooth), 초광대역통신(UWB, Ultra Wideband), 및 지그비(ZigBee), 디지털 리빙 네트워크 얼라이언스(DLNA, Digital Living Network Alliance) 등을 이용하여 통신할 수도 있다. 특히, 단말 장치 통신부(450)는 IEEE 802.11에서 규정하는 WI-FI와 같은 무선 근거리 네트워크(wireless local area network, WLAN) 및 IEEE 802.16이나 롱텀 에볼루션(long term evolution, LTE) 규격에서 규정하는 무선 원거리 네트워크(Wireless Wide Area Network, WWAN) 중 적어도 하나를 이용하여 단말 장치(300)와 통신을 수행할 수 있다.
저장부(460)는 후술하는 여러 정보를 저장한다. 구체적으로 저장부(460)는 전기 자동차 충전 관련 정보를 저장할 수 있다. 저장부(460)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(210)의 사용 이력에 관한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들면, 저장부(460)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 최종 사용 시각 및 시간 및 누적 사용 시간 등에 관한 정보를 저장할 수 있다.
제어부(470)는 후술하는 동작을 포함하여 애드-온 통신 장치(400)의 전반적인 동작을 제어한다.
애드-온 통신 장치(400)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)와 전기적으로 직접 접촉하지 않으므로, 별도의 전력을 제공받을 필요가 있다. 그러나, 사용자가 애드-온 통신 장치(400)를 사용하지 않을 때, 사용자는 애드-온 통신 장치(400)에 제공되는 전력을 차단하지 않을 수 있다. 이는 불필요한 전력 소모량을 증가시키므로, 애드-온 통신 장치(400)가 사용되지 않을 때 전력 소모량을 최소화할 수 있는 방안이 요구된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차 충전 시스템(10)의 동작 방법을 보여주는 래더 다이어그램이다.
단말 장치(300)의 제어부(330)는 입력 장치(320)를 통해 애드-온 통신 장치(400)의 설정을 위한 사용자 입력을 획득한다(S301). 애드-온 통신 장치(400)의 설정을 위한 사용자 입력은 충전 허용량, 충전 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 충전 허용량은 공공 영역(public area)에서의 충전 허용량, 홈 영역(home area)에서의 충전 허용량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 충전 모드는 공공 영역에서의 충전 모드, 홈 영역에서의 충전 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 충전 허용량은 Wh와 같은 단위로 표현되는 절대값이거나, %와 같은 단위로 표현되는 상대값일 수 있다. 충전 모드가 나타낼 수 있는 값들의 세트는 고속 충전 모드와 저속 충전 모드를 포함할 수 있다.
단말 장치(300)의 제어부(330)는 통신부(310)를 제어하여 통신부(310)가 획득한 사용자 입력에 해당하는 설정 정보를 전기 자동차 측 데이터 통신 선(55)을 통해 애드-온 통신 장치(400)에 전송하도록 한다(S303). 이때, 설정 정보는 충전 허용량에 대한 설정 정보와 충전 모드에 대한 설정 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 충전 허용량에 대한 설정 정보는 공공 영역에서의 충전 허용량에 대한 설정 정보, 홈 영역에서의 충전 허용량에 대한 설정 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 충전 모드에 대한 설정 정보는 공공 영역에서의 충전 모드에 대한 설정 정보, 홈 영역에서의 충전 모드에 대한 설정 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 통해 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 단말 장치 통신부(450)를 통해 단말 장치(300)로부터 설정 정보를 수신한다.
애드-온 통신 장치(400)는 수신한 설정 정보를 저장부(460)에 저장하여, 수신한 설정 정보에 기초하여 애드-온 통신 장치(400)를 설정한다(S305).
한편, 단말 장치(300)의 제어부(330)는 입력 장치(320)를 통해 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에 명령하기 위한 사용자 입력을 획득한다(S315). 이때, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 제어를 위한 사용자 입력은 전기 자동차(100)의 충전 개시, 전기 자동차(100)의 충전 중단, 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 사용자 입력은 고속 충전 개시, 저속 충전 개시 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단말 장치(300)의 제어부(330)는 획득한 사용자 입력에 해당하는 명령을 통신부(310)를 통해 애드-온 통신 장치(400)에 전송한다(S317). 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 단말 장치 통신부(450)를 통해 단말 장치(300)로부터 명령을 수신할 수 있다. 이때, 명령이 나타낼 수 있는 값들의 세트는 전기 자동차(100)의 충전 개시, 전기 자동차(100)의 충전 중단, 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청을 포함할 수 있다. 전기 자동차(100)의 충전 개시가 나타낼 수 있는 값들의 세트는 전기 자동차(100)의 고속 충전 개시와 저속 충전 개시를 포함할 수 있다.
애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어를 위한 제어 명령을 생성한다(S318). 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 단말 장치(300)로부터 수신한 명령, 현재 위치, 설정 정보, 후술하는 모니터링 결과인 전기 자동차(100)의 충전 상태 중 적어도 하나에 기초하여 제어 명령을 생성할 수 있다. 이때, 제어 명령이 나타낼 수 있는 값들의 세트는 충전 개시, 충전 중단, 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청을 포함할 수 있다. 충전 개시가 나타낼 수 있는 값들의 세트는 고속 충전 개시, 저속 충전 개시를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 고속 충전 개시이면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 고속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 저속 충전 개시이면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 저속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이고 설정된 충전 모드가 고속 충전 모드이면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 고속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이고 설정된 충전 모드가 저속 충전 모드이면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 저속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 중단이면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 충전 중단을 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청이면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청을 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이고, 현재 위치가 홈 영역인 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 홈 영역에서의 설정된 충전 모드에 따른 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다. 구체적으로 홈 영역에서의 설정된 충전 모드가 고속 충전 모드인 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 고속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다. 홈 영역에서의 설정된 충전 모드가 저속 충전 모드인 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 저속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이고, 현재 위치가 공공 영역인 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 공공 영역에서의 설정된 충전 모드에 따른 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다. 구체적으로 공공 영역에서의 설정된 충전 모드가 고속 충전 모드인 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 고속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다. 공공 영역에서의 설정된 충전 모드가 저속 충전 모드인 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 저속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이고, 현재 위치가 홈 영역인 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 저속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이고, 현재 위치가 공공 영역인 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 고속 충전 개시를 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이고, 모니터링 결과 전기 자동차(100)에 공급된 전력량이 설정된 충전 허용량에 도달한 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 충전 중단을 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이고, 현재 위치가 홈 영역이고, 모니터링 결과 전기 자동차(100)에 공급된 전력량이 홈 영역에서의 설정된 충전 허용량에 도달한 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 충전 중단을 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단말 장치(300)로부터 수신한 명령이 충전 개시이고, 현재 위치가 공공 영역이고, 모니터링 결과 전기 자동차(100)에 공급된 전력량이 공공 영역에서의 설정된 충전 허용량에 도달한 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 충전 중단을 나타내는 제어 명령을 생성할 수 있다.
이를 위하여, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 전기 자동차(100)의 현재 위치를 획득할 수 있다. 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 글로벌 포지셔닝 시스템(global positioning system, GPS) 정보, 무선 근거리 네트워크의 기지국 정보, 무선 원거리 네트워크의 기지국 정보 중 하나 이상을 이용하여 전기 자동차(100)의 현재 위치를 획득할 수 있다.
현재 위치가 나타낼 수 있는 값들의 세트는 홈 영역과 공공 영역일 수 있다.
애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 생성한 제어 명령을 충전 제어 장치 통신부(440)를 통해 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)에 전송한다(S319). 충전 제어 장치 통신부(440)의 적외선 발광 다이오드(441)는 생성한 제어 명령에 해당하는 디지털 패턴을 가지는 적외선을 조사할 수 있다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 수신한 제어 명령을 수행한다(S321).
구체적으로, 사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 개시인 경우, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴오프된 적어도 하나의 릴레이(220)를 턴온하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)가 소켓(30)의 교류 전력을 전기 자동차(100)에 제공할 수 있도록 한다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 고속 충전 개시인 경우, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴오프된 적어도 하나의 릴레이(220)를 턴온하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)가 소켓(30)의 교류 전력을 전기 자동차(100)에 고속으로 제공할 수 있도록 한다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 저속 충전 개시인 경우, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴오프된 적어도 하나의 릴레이(220)를 턴온하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)가 소켓(30)의 교류 전력을 전기 자동차(100)에 저속으로 제공할 수 있도록 한다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 중단인 경우, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴온된 적어도 하나의 릴레이(220)를 턴오프하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)가 더 이상 전기 자동차(100)를 충전하지 못하도록 한다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청인 경우, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 전기 자동차 충전 관련 정보를 수집한다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 수신한 명령에 해당하는 응답을 애드온 장치 통신부(210)를 통해 애드-온 통신 장치(400)에 전송한다(S323). 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 애드온 장치 통신부(210)의 적외선 발광 다이오드는 수신한 명령에 해당하는 응답에 해당하는 디지털 패턴을 가지는 적외선을 조사할 수 있다. 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 충전 제어 장치 통신부(440)를 통해 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)로부터 응답을 수신할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 개시인 경우, 응답은 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태가 턴온 상태임을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 고속 충전 개시인 경우, 응답은 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태가 고속 충전을 위한 턴온 상태임을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 저속 충전 개시인 경우, 응답은 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태가 저속 충전을 위한 턴온 상태임을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차(100)의 충전 중단인 경우, 응답은 적어도 하나의 릴레이(220)의 상태가 턴오프 상태임을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
사용자 입력에 해당하는 명령이 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청인 경우, 응답은 수집한 전기 자동차 충전 관련 정보를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 전기 자동차 충전 관련 정보는 전기 자동차(100)에 대한 정보와, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 수신한 응답을 단말 장치 통신부(450)를 통해 단말 장치(300)에 전송한다(S325).
단말 장치(300)의 제어부(330)는 수신한 응답을 디스플레이부(340)에 디스플레이한다(S327). 단계(S109)에서 설명한 동작이 단계(S327)의 동작에 적용될 수 있으므로, 단계(S327)의 동작을 위한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 생성한 제어 명령이 완료되었는지를 체크한다(S331).
생성한 제어 명령이 충전 개시이고, 충전 허용량이 설정되었고, 아직 충전이 완료되지 않은 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 생성한 제어 명령이 완료되지 않았다고 판단할 수 있다.
생성한 제어 명령이 충전 중단인 경우이거나, 생성한 제어 명령이 전기 자동차 충전 관련 정보의 요청인 경우이거나, 충전 허용량이 설정되지 않은 상태에서 제어 명령이 충전 개시인 경우이면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 생성한 제어 명령이 완료되었다고 판단할 수 있다.
수신한 제어 명령이 완료된 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 새로운 설정 정보 또는 새로운 명령의 수신을 대기할 수 있다.
생성한 제어 명령이 완료되지 않은 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 전기 자동차(100)의 충전 상태를 모니터링한다(S333). 특히, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 전기 자동차(100)에 공급된 전력량을 모니터링할 수 있다.
애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 전기 자동차(100)의 충전 상태 및 설정 정보 중 적어도 하나에 기초하여 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)에 대한 추가 제어 명령이 필요한지를 체크한다(S335). 구체적으로, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 전기 자동차(100)에 공급된 전력량과 설정된 충전 허용량을 비교하여 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)에 대한 추가 제어 명령이 필요한 지를 체크할 수 있다. 전기 자동차(100)에 공급된 전력량이 설정된 충전 허용량이 설정된 충전 허용량에 도달한 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)에 대한 추가 제어 명령이 필요하다고 판단할 수 있다. 전기 자동차(100)에 공급된 전력량이 설정된 충전 허용량이 설정된 충전 허용량에 도달하지 않은 경우, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)에 대한 추가 제어 명령이 필요하지 않다고 판단할 수 있다.
추가 제어 명령이 필요하지 않으면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 계속하여 전기 자동차(100)의 충전 상태를 모니터링할 수 있다.
추가 제어 명령이 필요하면, 애드-온 통신 장치(400)의 제어부(470)는 추가 제어 명령을 생성한다(S318). 이때의 제어 명령의 생성에 대하여는 앞에서 설명하였으므로, 여기에서는 그 설명을 생략한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차 충전 시스템(10)의 동작 방법을 보여주는 래더 다이어그램이다.
단말 장치(300)는 충전 명령을 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)에 전송한다(S501).
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)가 충전 명령을 수신하면, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 허용 전류 감지부(239)를 통해 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 허용 전류를 측정한다(S503).
이때, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 허용 전류는 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류일 수도 있고, 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류일 수도 있다. 또한, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 허용 전류는 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류와 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류를 모두 만족하는 허용 전류일 수 있다. 더 구체적으로, 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 허용 전류는 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류와 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류 중 작은 값일 수 있다.
실시예에서, 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)는 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)와 일체로서 부착되어 분리되지 않고, 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류가 비교적 높게 제작되었다면, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류를 측정하지는 않은 채 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류를 측정할 수 있다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 측정한 허용 전류에 대한 정보를 전기 자동차(100)에 전송한다(S505).
이때, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류에 대한 정보, 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류에 대한 정보, 이 두 허용 전류를 모두 만족하는 허용 전류에 대한 정보 중 적어도 하나를 전송할 수 있다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 측정한 허용 전류에 대한 정보를 단말 장치(300)에 전송한다(S507).
이때, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차 측 전원 케이블 어셈블리(50)의 허용 전류에 대한 정보, 그리드 측 전원 케이블 어셈블리(60)의 허용 전류에 대한 정보, 이 두 허용 전류를 모두 만족하는 허용 전류에 대한 정보 중 적어도 하나를 전송할 수 있다.
전기 자동차(100)와 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(100)의 배터리(110)의 충전을 개시한다(S509). 이때, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴오프된 릴레이(220)를 턴온하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)가 소켓(30)의 교류 전력을 전기 자동차(100)에 제공할 수 있도록 한다.
전기 자동차(100)의 배터리 충전 장치(115)는 제공받은 정보에 기초하여 충전 전류를 결정한 후 결정한 충전 전류를 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)를 통해 가져와 배터리(110)를 충전할 수 있다. 즉, 전기 자동차(100)의 배터리 충전 장치(115)는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 허용 전류를 만족하는 충전 전류를 이용하여 배터리(110)를 충전할 수 있다.
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 충전 개시를 단말 장치(300)에 알린다(S511).
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 전류 감지부(232)를 통해 충전 전류를 측정한다(S513).
케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 충전 전류가 허용 전류를 초과하는지를 감지한다(S515).
충전 전류가 허용 전류를 초과하지 않는다면, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 충전이 완료되었는지를 확인한다(S517).
충전이 완료되지 않았다면, 전기 자동차(100)와 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(100)의 배터리(110)를 계속하여 충전한다.
충전이 완료되었다면, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 충전 완료를 단말 장치(300)에 알리고(S519), 배터리(110)의 충전을 중단한다(S521). 이때, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴온된 릴레이(220)를 턴오프한다.
한편, 충전 전류가 허용 전류를 초과한다면, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)는 충전 전류가 허용 전류를 초과하였음을 알리는 비정상적 충전 중단 알림 메시지를 단말 장치(300)에 전송하고(S523), 배터리(110)의 충전을 중단한다(S521). 이때, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)의 제어부(270)는 턴온된 릴레이(220)를 턴오프한다.
도 11에서, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 정보의 교환은 애드온 통신 장치(400)를 거치지 않고서 수행될 수도 있고, 애드온 통신 장치(400)를 거쳐서 수행될 수도 있다.
전기 자동차(100)와 케이블 설치형 충전 제어 장치(200) 사이의 통신, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)와 애드온 통신 장치(400) 사이의 통신, 케이블 설치형 충전 제어 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 통신, 애드온 통신 장치(400)와 단말 장치(300) 사이의 통신은 앞서 설명한 방식을 따를 수 있다.
또한, 도 11에서, 단말 장치(300)가 정보를 수신한 경우에, 단말 장치(300)는 해당 정보를 디스플레이할 수 있다. 한 예로, 단말 장치(300)가 충전 전류가 허용 전류를 초과하였음을 알리는 비정상적 충전 중단 알림 메시지를 수신한 경우, 단말 장치(300)는 충전 전류가 허용 전류를 초과하였음을 알리는 내용을 디스플레이할 수 있다.
다음은 도 12 내지 도 13를 참고하여 종래의 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 융착 감지 방법에 대하여 설명한다.
도 12 내지 도 13은 종래의 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)에서 융착 감지부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12을 참조하면, 종래에는 메인 릴레이(Main Relay)와 융착 감지부가 교차되어 직접적으로 연결되어 있었다. 구체적으로 메인 릴레이1(220a)의 후단과 이어지는 메인 패스1(210a)와 메인 릴레이2(220b)의 전단에 이어지는 메인 패스2(210b)가 릴레이 융착 감지부1(231a)이 연결되어 있다. 또한, 메인 릴레이1(220a)의 전단과 이어지는 메인 패스1(210a)와 메인 릴레이2(220b)의 후단에 이어지는 메인 패스2(210b)와 릴레이 융착 감지부2(231b)가 연결되어 있다.
도 13을 참조하여 종래의 융착 감지 방법의 문제점에 대해 구체적으로 살펴본다.
종래에는 릴레이 융착 감시부(230)이 각각의 메인 릴레이(220)에 항상 연결되어 있는 상태를 유지한다. 따라서, 도 13에 도시된 바와 같이 메인 릴레이(220)에 모두 닫혀 있는 상태, 다시 말해서 충전이 진행중인 상태에서 전력을 소비하게 된다. 그러나, 충전중에는 당연히 릴레이가 닫혀 있어야 하는 상태로, 메인 릴레이(220)의 융착 여부를 판단할 필요가 없는 상태이다. 결과적으로 릴레이 융착 감시부(230)에 불필요한 전력이 소비되고 있음을 알 수 있다. 이는 메인 릴레이(220)의 개폐에 따라 릴레이 융착 감지부를 제어할 릴레이가 존재하지 않는 것에서 오는 문제점이다.
또한, 도 13에서 도시하는 바와 같이, 릴레이 융착 감지부(231)가 메인 패스(210)에 직접적으로 연결되는 경우에, 메인 패스(210)을 흐르는 대전류를 직접적으로 받아 장치에 손상이 생길 우려가 있다. 구체적으로, 메인 패스(210)에 릴레이 융착 감지부(231)이 직접적으로 연결되어, 충전간에 릴레이 융착 감지부(231)의 내전압을 초과하는 전압이 장치간에 인가될 위험이 있다.
여기서 내전압이란, 시험할 절연 재료에 규정된 교류 전압을 1분간 인가한 경우, 파괴되지 않고 견딜 수 있는 인가 전압의 한도. 기계나 부품의 절연 부분이 파괴될 염려 없이 사용할 수 있는 인가 전압의 크기의 한도를 말한다. 평가 방법은 품질 규격에 규정되어 있는 전위 경도(㎸/㎜로 표시한다)에 시험편 두께(㎜)를 곱한 규정 인가 전압과 성형 재료, 적층봉, 적층판에 따른 시험 방법이나 조건에서 결정된다.
따라서 종래에는 상기와 같은 문제가 있을 수 있는바, 이하 이를 해결하는 본 발명에 대해 설명한다.
도 14는 본 발명의 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)내 융착 감지 장치를 나타내는 블록도 이다.
전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)는 메인 패스(210), 메인 릴레이(220), 릴레이 융착 감지부(230), 제어부(270), 융착 모니터링 릴레이(280)을 포함할 수 있다.
메인 패스(210)는 충전 전류가 플러그에서 전기 자동차로 이동하는 통로이다. 전기 자동차의 충전 전류는 대 전류인 경우가 대부분으로 큰 전류를 전달할 수 있도록 메인 패스(210)가 설계될 수 있다. 메인 패스(210)는 교류 전류를 사용하는바 2개를 포함한다(210a, 210b).
메인 릴레이(220)는 메인 패스(210)의 중간에 결합되어 있는 일종의 스위치 이다. 메인 릴레이(220)가 열리거나 닫히면서 전기 자동차(100)로의 충전을 제어할 수 있다. 구체적으로 메인 릴레이(220)가 열리면 메인 패스(210)가 단절된 상태로 전기자동차의 충전이 이루어 지지 않는다. 마찬가지로 메인 릴레이(220)가 닫히면 메인 패스(210)가 연결된 상태로 플러그(30)와 전기 자동차(100)가 연결되어 충전이 이루어진다.
메일 릴레이(220)는 메인 패스(210) 각각에 하나씩이 결합될 수 있다. 메인 릴레이(220)는 전기적 스위치 또는 물리적 스위치 중 하나일 수 있다.
릴레이 융착 감지부(230)는 메인 릴레이(220)의 융착 여부를 감지한다. 메인 릴레이의 전단과 후단에 이어지는 메인 패스(210)에 교차로 연결되어 메인 릴레이(220)의 융착 여부를 감지한다.
구체적으로 충전이 종료되면 메인 릴레이(220)가 열린다. 그러나 고온 또는 고전류에 의한 자기장에 의해 메인 릴레이가 열리지 않고 계속해서 닫힌 상태인 융착이 발생할 수 있다. 이렇게 되면 충전이 완료되었음에도 전류가 계속해서 전기 자동차(100)에 공급되어 과 충전에 의한 문제가 발생할 수 있다.
일 실시 예에서 메인 릴레이1(220a)가 융착되었다고 가정한다. 메인 릴레이1(220a)가 융착된 경우, 메인 릴레이1(220a)는 닫혀 있는 상태, 메인 릴레이2(220b)는 열려 있는 상태가 된다. 이 경우 메인 패스 2는 절단되어 전류가 흐르지 않게 되나, 메인 패스 1은 여전히 연결된 상태로 전류가 계속해서 흐르게 된다.
따라서, 정상적인 상태에서는 메인 릴레이1(220a)가 열려, 전류가 메인 패스1(210a)가 아닌 릴레이 융착 감지부1(231a)를 통하여만 흐르게 되나, 메인 릴레이1(220a)가 융착으로 닫히면, 전류가 저항이 낮은 매인 패스1(210a)로 대부분 흐르는 현상이 발생한다. 상기와 같은 정상 동작과 다른 동작에 기초하여 릴레이 융착 감지부(230)은 메인 릴레이(220)의 융착을 감지한다.
릴레이 융착 감지부(230)는 일 실시 예에서 포토 커플러(Photo Coupler)를 포함할 수 있다. 포토 커플러란, 발광부와 수광부를 동시에 가지고 있으며 발광부와 수광부가 전기적으로 절연되고, 광신호에 의하여 신호가 전달되는 전기 소자를 말한다. 동작 원리는, 포토 커플러 내 발광 다이오드에 신호가 입력되면 발광하고, 이 광을 수광하는 포토 트랜지스터에 입사시키면 전도 상태가 된다. 포토 커플러는 1방향성으로 되어 있다.
따라서, 메인 릴레이(220)가 열리면, 포토 커플러로 전류가 흘러 발광부가 발광하고 반대로 베인 릴레이(220)가 닫히면 포토 커플러가 아닌 메인 패스로 대부분의 전류가 흘러 포토 커플러로 전류가 흐르지 않는바, 발광부가 발광하지 않는다. 포토 커플러내 수광부는 발광부의 변화를 신호로 받아 이를 제어부(270)에 전달한다.
융착 모니터링 릴레이(280)은 릴레이 융착 감지부 1,2(231a, 231b)에 연결된다. 구체적으로 각 메인 릴레이(220) 전단에 융착 모니터링 릴레이(280)이 연결되고, 다시, 융착 모니터링 릴레이(280)는 각 메인 릴레이(220)의 후단에 연결된 릴레이 융착 감지부(231)와 연결된다. 융착 모니터링 릴레이(280)는 릴레이 융착 감지부별로 별도의 릴레이를 포함할 수 있다.
융착 모니터링 릴레이(280)는 제어부(270)의 제어에 의해서 릴레이를 제어한다. 또한 융착 모니터링 릴레이(280)는 릴레이 융착 감지부(230)의 부족한 내전압을 보완할 수 있다.
제어부(270)는 융착 감지에 관한 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 충전 여부에 대한 판단에 기초하여 융착 모니터링 릴레이(280)의 개폐를 제어할 수 있다. 또한, 릴레이 융착 감지부(230)으로부터 융착 여부를 보고 받아 추가적인 제어를 할 수도 있다. 그 밖에 제어부(270)은 충전에 관한 신호에 기초하여 메인 릴레이의 개폐를 제어할 수 있다.
이하 도 15를 참고하여 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 융착 감지 과정에 대하여 자세히 설명한다.
도 15는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)의 융착 모니터링 릴레이(280)를 통한 융착 여부 감지 과정을 나타내는 흐름도이다.
제어부(270)는 전기 자동차 충전 케이블 어셈블리(20)를 통해 전기 자동차(100)의 충전 여부를 판단한다(S601). 충전 개시와 충전 종료에 관한 알고리즘은 도 11에서 기 설명한바 자세한 설명은 생략한다.
제어부(270)는 현재 전기 자동차(100)이 충전 중이라고 판단된 경우, 계속해서 충전을 진행한다(S603). 충전 진행 과정은 마찬가지로 도 11에서 기 설명하였다.
제어부(270)는 충전이 진행되는 중에는 융착 모니터링 릴레이(280)을 열도록 명령한다(S605). 일 실시 예에서 충전 개시에 관한 신호를 제어부(270)에서 수신하면, 릴레이를 여는 신호를 융착 모니터링 릴레이(280)에 전달할 수 있다. 한편 충전이 개시된 상태란, 메인 릴레이(220)가 전기 자동차(100)의 충전을 위해 당연히 닫혀 있는 상태로 융착 여부를 감지할 필요가 없는 경우를 말한다. 구체적으로 충전을 위해 메인 릴레이(200)가 닫히면 비 정상적으로 릴레이가 닫혀 있는 상태가 아니므로, 융착 여부를 감지할 필요가 없게 되는 것이다.
제어부(270)의 명령에 의해 융착 모니터링 릴레이(280)가 열린다(S607). 일 실시 예에서 융착 모니터링 릴레이(280)는 각 릴레이 융착 감지부(230)마다 별도의 릴레이를 포함할 수 있다. 제어부(270)는 융착 모니터링 릴레이(280)의 모든 릴레이를 연다.
융착 모리터링 릴레이(280)이 열리면서, 릴레이 융착 감지부(230)의 작동이 중단된다(S609). 구체적으로 릴레이 융착 감지부(230)에 연결된 패스가 절단되면서 전력 공급이 끊어 지는바, 릴레이 융착 감지부(230)의 작동이 중단된다. 결과적으로, 릴레이 융착 감지부(230)에 소비되는 불필요한 전력을 최소화 할 수 있다. 또한, 전기 자동차(100)의 충전을 위한 대전류에 릴레이 융착 감지부(230)가 노출되는 시간을 최소화 하여 관련 장치의 수명을 늘릴 수 있다.
반대로 전기 자동차(100)에 충전 중이 아닌 경우에 대해 이하 설명한다.
제어부(270)은 충전 완료에 대한 신호를 수신한다(S611). 충전 완료에 대한 알고리즘은 역시 도 11에 설명되어 있는바, 여기서는 설명을 생략한다.
제어부(270)는 충전 완료 신호를 수신하여 메인 릴레이(220)을 열고, 융착 모니터링 릴레이(280)을 닫는다. (S613). 메인 릴레이(220)를 열면, 메인 패스(210)이 절단되어 전기 자동차(100)에 전류 공급이 차단된다. 충전이 완료 되었음에도, 메인 릴레이가 계속 닫혀 있다면, 전기 자동차의 배터리 팩이 과충전 되어, 배터리 팩의 효율 감소 및 과열에 의한 고장을 초래할 수 있다.
한편, 제어부(270)는 메인 릴레이(220)를 열면서, 동시에 융착 모니터링 릴레이(280)을 닫는다. 일 실시 예에서 메인 릴레이(220)을 먼저 열고 순차적으로 융착 모니터링 릴레이(280)을 열 수 있다. 충전이 완료되어 메인 릴레이(220)가 열려야 하는 상황에서는 메인 릴레이(220)의 융착 여부를 판단할 필요가 있기 때문이다. 구체적으로 메인 릴레이(220)가 열려야 하는 상황이나, 계속 닫힌 상태를 유지하는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.
제어부(270)가 융착 모니터링 릴레이(280)를 닫으면, 융착 모니터링 릴레이(280)와 연결된 릴레이 융착 감지부(231)에 전력이 공급된다. 따라서 융착 모니터링 감지부(231)가 메인 릴레이(220)의 융착 여부를 감지할 수 있는 상태가 된다.
릴레이 융착 감지부(231)는 메인 릴레이(220)의 융착 여부를 감지한다(S615). 충전이 완료되어, 제어부(270)가 메인 릴레이를 열도록 명령하였으나, 메인 릴레이(220)가 열리지 않고 여전히 닫혀 있을 수 있다. 이는 대전류가 릴레이를 통과하면서 발생한 열에 의해 릴레이가 일부 녹아 릴레이간이 붙으면서 발생할 수 있다. 또한, 대전류의 통과에 의해 자기장이 발생하여, 전자기장의 인력에 의해 융착 현상이 발생할 수 있다.
구체적으로 메인 릴레이(220)이 충전 완료되어 열려야 함에도 닫혀 있는 경우, 전류의 대부분이 릴레이 융착 감지부에 비해 상대적으로 작은 저항값을 갖는 메인 릴레이(220)로 흐를 수 있다. 이 경우 정상적으로 메인 릴레이(220)가 열렸을 때 흘러야 하는 전류 양보다 적은 전류가 흐를 수 있다. 릴레이 융착 감지부(231)는 상기와 같은 전류량의 변화를 감지하여 융착 여부를 감지한다.
일 실시 예에서 릴레이 융착 감지부(231)은 포토 커플러를 통해 융착 여부를 감지할 수 있다. 포토 커플러는 전기적 신호를 받아 발광하는 발광부와, 발광부로부터 광신호를 생성해 전달하는 수광부를 포함할 수 있다. 따라서, 릴레이 융착 감지부(231)를 통과하는 전류량을 광신호로 변환하고, 해당 광신호를 수광부를 통해 제어부(270)로 전달할 수 있다.
제어부(270)는 릴레이 융착 감지부(231)로부터 전달 받은 신호에 기초하여 메인 릴레이(220)의 융착여부를 판단한다(S617). 융착 여부의 판단은 릴레이 융착 감지부(231)로부터 전달되는 신호의 변화에 따라 판단할 수 있다. 예를 들면 정상적으로 메인 릴레이(220)가 열렸을 때 릴레이 융착 감지부(231)로부터 전달되는 신호의 세기가 10이나, 실제 전달되는 신호의 세기가 5인 경우에 메인 릴레이(220)의 융착 발생을 판단할 수 있다.
제어부(270)는 메인 릴레이(220)에 융착이 발생했다고 판단한 경우, 융착에 대응하는 명령을 각 구성에 전달한다(S619). 예를 들면 메인 릴레이(220)를 여는 명령을 다른 과정을 통해 전달할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 충전 장치내 회로를 비상 절단하는 방법이 있을 수 있다. 융착이 발생하는 경우에, 전기 자동차에 계속적으로 전류가 공급되어 전기 자동차의 고장을 초래할 수 있는바, 적절한 대응이 필요하다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기와 같이 설명된 충전기는 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (6)

  1. 충전 장치에 있어서,
    전기 자동차측 커넥터와 콘센트측 커넥터 사이의 연결을 형성하는 복수의 메인 릴레이;
    상기 복수의 릴레이들에 연결되어 상기 복수의 릴레이들의 융착 여부를 감지하는 릴레이 융착 감지부;
    상기 릴레이 융착 감지부측 노드와 메인 릴레이측 노드 간을 개폐하는 융착 모니터링 릴레이; 및
    상기 융착 모니터링 릴레이의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는
    충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 전기 자동차의 충전 완료 여부에 따라 상기 융착 모니터링 릴레이의 개폐를 제어하는
    충전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 융착 모니터링 릴레이 개폐의 제어는
    상기 전기 자동차의 충전 중에는 상기 융착 모니터링 릴레이를 열고, 충전이 종료되면 상기 융착 모니터링 릴레이를 닫는
    충전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 전기 자동차의 충전이 종료되었으나, 상기 메인 릴레이가 여전히 닫혀 있는 것을 감지한 경우 상기 메인 릴레이에 융착이 발생한 것으로 판단하는
    충전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 릴레이 융착 감지부를 통과하는 전류량에 기초하여 상기 메인 릴레이에 융착 발생 여부를 판단하는
    충전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 융착 감지부는 포토 커플러(Photo Coupler)를 포함하는
    충전 장치.
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