KR20160109529A - 차량 충전 장치 - Google Patents

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KR20160109529A
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최지현
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 외부 전원으로부터 출력된 전력을 이용하여 전기 자동차를 충전시키는 차량 충전 장치는 상기 전기 자동차와 연결되며, 상기 외부 전원으로부터 출력되는 전력의 전류가 상기 전기 자동차로 전송되는 제1 케이블단을 포함한다. 상기 전기 자동차와 연결되며, 상기 전기 자동차로부터 상기 전송된 전류가 돌아오는 제2 케이블단을 포함한다. 상기 제1 케이블단에 구비되고, 상기 전기 자동차 내부에서의 단락의 발생 또는 상기 전기 자동차와 상기 제1 케이블단의 연결 지점에서의 지락의 발생을 감지하며, 상기 전기 자동차, 상기 제1 케이블단 또는 상기 제2 케이블단에서의 지락의 발생 또는 단락의 발생이 감지되면, 상기 전송되는 전류가 상기 전기 자동차로 전송되는 것을 차단하는 차단기를 포함한다.

Description

차량 충전 장치{Recharging device for vehicle}
본 발명은 차량 충전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 충전 장치 내의 릴레이 회로를 보호하는 차량 충전 장치에 대한 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.
가정 등에 구비된 소켓이 제공하는 60Hz의 상용 전력을 이용하여 전기 자동차를 충전할 때, 차량 충전 장치가 사용된다.
이 차량 충전 장치는 전기 자동차에 연결되는 커넥터와 소켓에 연결되는 플러그, 이 커넥터와 플러그 사이를 연결하는 전력 선을 포함한다.
또한, 차량 충전 장치 내에는 전기 자동차의 충전을 제어하기 위한 릴레이 회로가 구비될 수 있다.
한편, 전기 자동차는 16A 에서 32A 사이 정도의 큰 전류로 충전되지만 이를 충전하는데 사용되는 차량 충전 장치(일명: 코드셋)에는 단순 과부하전류를 인지하고 차단하는 기능만 있을 뿐, 전기 자동차 내부에서 발생하는 단락 또는 지락과 같은 사고 발생 시 생성되는 과대전류(100A ~ 1500A)에 대해서는 방비하지 못하여 값비싼 전기 자동차 뿐만 아니라 차량 충전 장치까지 같이 소손되는 경우가 발생한다.
또한, 전기 자동차 내에서 회로 내부의 지락 또는 단락이 발생한 경우, 과도전류가 차량 충전 장치로 흘러 들어가게 되면, 과도전류에 의해 차량 충전 장치 내의 릴레이 회로 또는 전기 자동차의 소손을 불러 일으키게 된다.
이때, 발생한 과도전류가 차량 충전 장치로 흘러 들어가는 것을 방지하는 별도의 장치가 없는 것이 실정이다.
또한, 차량 충전 장치 내에 양극성 차단기(2-pole CB, Circuit Breaker)를 구비한다 하여도, 비용 면에서 과다한 문제가 있다.
본 발명은 차단기를 구비한 차량 충전 장치를 제안함으로써, 단락 또는 지락 등의 사고 발생 시 생성되는 과도전류로부터 차량 충전 장치 및 전기 자동차를 보호하는 차량 충전 장치를 제안한다.
본 발명의 실시 예에 따른 외부 전원으로부터 출력된 전력을 이용하여 전기 자동차를 충전시키는 차량 충전 장치에 있어서, 상기 전기 자동차와 연결되며, 상기 외부 전원으로부터 출력되는 전력의 전류가 상기 전기 자동차로 전송되는 제1 케이블단; 상기 전기 자동차와 연결되며, 상기 전기 자동차로부터 상기 전송된 전류가 돌아오는 제2 케이블단; 및 상기 제1 케이블단에 구비되고, 상기 전기 자동차 내부에서의 단락의 발생 또는 상기 전기 자동차와 상기 제1 케이블단의 연결 지점에서의 지락의 발생을 감지하며, 상기 전기 자동차, 상기 제1 케이블단 또는 상기 제2 케이블단에서의 지락의 발생 또는 단락의 발생이 감지되면, 상기 전송되는 전류가 상기 전기 자동차로 전송되는 것을 차단하는 차단기; 를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전기 자동차 내부에서 발생하는 지락 또는 단락 상황 발생 시 생성되는 과도전류가 차량 충전 장치 내로 흘러 들어가는 상황을 차단할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전기 자동차, 차량 충전 장치 또는 상용 전원에서 발생한 지락 또는 단락 상황에 의해 발생하는 과도전류에 의해 차량 충전 장치의 릴레이 회로가 소손되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 충전 장치(30)가 사용되는 환경을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어모듈(120)의 블록 구성도 이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 차량 충전 장치의 동작 방법을 나타낸 흐름도 이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 제어모듈(120)의 블록 구성도 이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 차량 충전 장치의 동작 방법을 나타낸 흐름도 이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.
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 있다고 이해되어야 할 것이다.
즉, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면들(도 1 내지 도 7)을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 충전 장치, 차량 및 외부 전원이 사용되는 환경에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 충전 장치(30)가 사용되는 환경을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량 충전 장치(30)를 이용한 일반적인 환경이 도시되어 있다.
차량 충전 장치(30)는 차량(10)과 주택의 전원(또는 상용 전원, 도 1의 20) 콘센트 사이에 충전 케이블을 접속시킴으로써, 차량(10)에 탑재된 축전 장치를 차량 외부의 사용 전원(예를 들면, 계통 전원, 도 1의 20)에 의해 충전할 수 있도록 한다.
이하에서, 차량 외부의 전원을 '전력 공급원', '외부 전원' 또는 '상용 전원'이라 할 수 있으며, 전력 공급원, 외부 전원 또는 상용 전원에 의한 차량(10)의 충전을 '외부 충전'이라 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 충전 장치(30)는, 제어모듈(120), 외부 전원에 연결되는 그리드 플러그(140), 상기 그리드 플러그(140) 및 제어모듈(120)을 연결하는 그리드 케이블(130)과, 차량(10)에 접속되는 커플러(110) 및 상기 커플러(110)와 제어모듈(120)을 연결하는 커플러 케이블(111)을 포함할 수 있다.
특히, 상기 커플러 케이블(111) 및 그리드 케이블(130)은 상기 제어모듈(120)로부터 착탈 가능하게 장착될 수 있다.
한편, 차량(10)은 상기 커플러(110)가 접속되는 충전구(미도시)를 포함하고, 상기 커플러 케이블(111) 및 커플러(110)를 통하여 공급되는 전력을 충전하기 위한 충전 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 차량(10)은 차량 충전 장치(30)의 제어모듈(120)과 통신을 하기 위한 통신 장치(미도시)를 포함할 수 있으며, 제어모듈(120) 내의 통신부(도 2의 123)와 통신이 가능하다.
하나의 예로서, 차량(10)은 차량(10)의 상태를 제어모듈(120)로 전달하거나, 제어모듈(120)의 충전과 관련되는 제어 명령을 수신할 수 있으며, 이에 대해서는 한정할 필요는 없다.
또한, 제어모듈(120)은 외부 전원(20)을 이용한 차량(10)의 충전을 제어하기 위한 역할을 수행할 수 있다.
이하에서, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 차량의 N상 측 지락, L상 측 지락 또는 L-N 사이에 단락이 발생한 경우에 릴레이를 보호하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 차량(10) 내 지락 및 단락 상황의 예를 두 가지로 나누어 설명한다.
첫 번째로, 커플러 케이블(도 2의 111) 및 차량(10)의 L상(도 2의 111A)에 지락이 발생하는 경우 및 L상(도 2의 111A)과 N상(도 2의 111B) 사이의 L-N 선로 측(예를 들면, 차량 내)에 단락이 발생한 경우가 있으며, 두 번째로, 차량(10)의 N상(도 2의 111B)에 지락이 발생한 경우가 있다.
첫 번째, 차량(10)의 L상(111A)에 지락이 발생하는 경우 및 L상(111A)과 N상(111B) 사이의 L-N 선로 측에 단락이 발생한 경우는 차단기(125), 감지부(122), 통신부(123) 및 Metering IC(127)에 의해 감지될 수 있으며, 이에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술하도록 한다.
두 번째, 차량(10)의 N상(111B)에 지락이 발생한 경우는 차단기(125)가 아닌 감지부(122), 통신부(123) 및 Metering IC(127)에 의해 감지될 수 있으며, 이에 대해서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 상술하도록 한다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 차량의 L상 측 지락 또는 L-N 측 단락이 발생한 경우에 있어서 릴레이를 보호하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하여, 차량 충전 장치(30)의 제어모듈(120)에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어모듈(120)의 블록 구성도 이다.
도 2를 참조하면, 제어모듈(120)은 릴레이(121), 감지부(122), 통신부(123), 제어부(124), 차단기(125), 출력부(126) 및 Metering IC(127)를 포함한다.
릴레이(121)는 제어부(124)의 제어 명령에 따라 커플러 케이블(111) 및 그리드 케이블(130)을 통한 전력의 이송의 차단을 제어한다.
더욱 상세하게는, 릴레이(121)가 턴 오프(turn off) 또는 개방(opened) 되면, 릴레이(121)는 각 케이블(111, 130)을 통한 전력의 이송을 차단한다. 반면, 릴레이(121)가 턴 온(turn on) 또는 단락(closed) 되면, 릴레이(121)는 각 케이블(111, 130)을 통한 전력의 이송을 제공할 수 있다. 릴레이(121)의 하나의 예로, 스위치가 포함될 수 있으나, 이에 대해서는 한정할 필요는 없다.
감지부(122)는 차량(10)에 대한 정보와, 차량 충전 장치(30)에 대한 정보 모두를 감지할 수도 있다. 감지부(122)의 감지 동작에 대한 예로서, 감지부(122)는 릴레이(121)의 턴 오프 또는 턴 온 여부를 감지할 수 있다. 또한, 감지부(122)는 전력 선(23)을 통해 흐르는 전류의 크기를 감지할 수 있다. 또한, 감지부(122)는 차량 충전 장치(30)의 내부 온도를 감지할 수 있다. 또한, 감지부(122)는 차량 충전 장치(30)의 내부 습도를 감지할 수 있다. 또한, 감지부(122)는 차량 충전 장치(30)의 주변의 온도를 감지할 수 있다. 또한, 감지부(122)는 차량 충전 장치(30)의 주변의 습도를 감지한다. 또한, 감지부(122)는 차량 충전 장치(30)의 누전 여부를 감지할 수 있다. 또한, 감지부(122)는 차량 충전 장치(30)의 단선 여부를 감지할 수 있다.
또한, 통신부(123)는 차량(10)과 통신을 수행할 수 있다. 더욱 상세하게, 통신부(123)는 차량(10)과 전력선 통신 방식을 이용하여 커플러 케이블(111)을 통해 통신할 수 있다. 또한, 통신부(122)는 차량(10)과 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.
더욱 상세하게는, 통신부(123)는 차량(10)과 통신 동작을 통해 차량(10)에 대한 상태 정보를 수신할 수 있다. 더욱 상세하게, 차량(10) 내에 단락 또는 지락 상황이 발생 되면, 통신부(123)는 차량(10)으로부터 차량(10) 내 단락 또는 지락 상황이 발생했다는 정보를 수신할 수 있으며, 수신된 단락 상황 발생 정보 또는 지락 상황 발생 정보를 제어 모듈(120) 내의 제어부(124)로 전송할 수 있다.
또한, 통신부(123)는 차량(10)과 통신 동작을 통해 파일럿 신호(pilot signal)를 송신 및 수신할 수 있다. 통신부(123)는 기 설정된 주기 마다 파일럿 신호를 차량(10)과 송신 및 수신함을 통해 차량(10)으로부터 차량(10)이 충전 대기 상태에 있는지의 여부를 확인할 수 있다.
특히, 통신부(123)는 파일럿 신호에 오류가 발생한 것으로 감지한 경우, 차량(10) 내에 지락 또는 단락이 발생하였다고 판단하여, 파일럿 신호 오류 발생 정보를 제어부(124)로 전송하여 제어부(124)로 하여금 각 케이블(111, 130)을 통한 전류의 이송을 차단하도록 할 수 있다.
제어모듈(120) 내의 제어부(124)는 제어모듈(120) 내의 구성요소의 각 동작을 제어할 수 있다. 특히, 본 발명과 관련하여서는, 차량(10) 내 지락 상황 또는 단락 상황이 발생한 것으로 감지한 경우, 제어부(124)는 릴레이(121)를 개방(또는 턴 오프(turn-off))시키도록 하는 제어 명령을 릴레이(121)로 전송할 수 있다.
또한, 제어부(124)는 사용자로부터 입력 명령을 수신할 수 있으며, 수신된 입력 명령에 따라 릴레이(121)를 다시 단락(턴 온(turn-on)) 시키도록 하는 제어 명령을 릴레이(121)로 전송할 수 있다.
차단기(125)는 커플러 케이블(111) 상의 양단에 동시에 구비될 수 있으나, 본 발명에서는 차단기(125)가 커플러 케이블(111) 상의 제1단(또는 상단)에 구비되는 경우에 한하여 설명한다. 다만, 차단기(125)는 커플러 케이블(111)의 제1단(또는 상단) 또는 제2단(또는 하단) 중 어느 하나의 단에 구비될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
차단기(125)는 사용자로부터 차단 명령 또는 차단 해제 명령을 수신할 수 있는 입력부(미도시)를 구비할 수 있으며, 사용자는 입력부를 통해 차단기(125)가 연결된 각 케이블(111, 130)로의 전류의 이송을 차단 또는 차단 해제하도록 할 수 있다.
차단기(125)는 사용자로부터의 명령, 제어부(124)의 제어 명령 또는 차단기 내 제어기(미도시)에 따라 각 케이블(111, 130)을 통한 전류의 흐름을 차단할 수 있다. 더욱 상세하게는, 차단기(125)는 차량(10) 내 지락 또는 단락 여부를 감지할 수 있으며, 차량(10) 내 지락 또는 단락이 발생한 것으로 감지한 경우, 차단기(125)는 제어부(124)의 명령을 따르지 않고 바로 각 케이블(111, 130)을 통한 전류의 이송을 차단시킬 수 있다.
또한, 차단기(125)로 차단기(125)의 차단 상태를 해제하라는 차단 해제 명령이 수신되는 경우, 차단기(125)는 수신된 차단 해제 명령에 따라 차단 상태를 해제시킬 수 있으며, 각 케이블(111, 130)을 통해 전류를 이송시킬 수 있다.
출력부(126)는 제어부(124)의 명령에 따라 차량(10), 차량 충전 장치(30) 또는 외부 전원(20)의 상태 정보를 출력할 수 있다. 하나의 예로, 차량(10) 내 단락 또는 지락 상황이 발생한 것으로 감지된 경우, 출력부(126)는 제어부(124)의 제어 명령에 따라 차량(10) 내 단락 또는 지락 상황이 발생하였다는 정보(예를 들면, LED 등의 점멸)를 출력할 수 있으나, 이에 대해서는 한정할 필요는 없다.
Metering IC(127)는 차단기(125)의 동작을 보조할 수 있다. 하나의 예로서, 차단기(125)가 차량(10) 내의 지락 또는 단락 상황을 감지하지 못하는 경우(예를 들면, 차단기(125)의 고장 또는 차단기(125) 내의 오류 발생), Metering IC(127)는 차량(10) 내 지락 또는 단락이 발생한 것을 감지할 수 있다.
Metering IC(127)에 대한 상세한 동작은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 차량의 L상 지락 및 L-N 단락 발생 시 릴레이 보호 방법에 대해 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 차량 충전 장치의 동작 방법을 나타낸 흐름도 이다.
도 3을 참조하면, 차량(10) 내에 지락 상황 또는 단락 상황이 발생한 경우에 있어서, N상 측 지락이 발생한 것으로 감지된 경우에, 감지부(122)가 외부 전원(20) 측의 전류가 누전 된 것을 감지한 경우가 될 수 있으며(S301), 이 때 제어부(124)는 릴레이(121)를 개방시키도록 할 수 있다(S303).
N상 측 지락이 발생한 경우 릴레이를 보호하는 방법은 추후 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
다시 도 3을 참조한다.
도 3에 도시한 바와 같이, L상(도 2의 111A) 지락 또는 L-N(도 2의 111A와 111B 사이) 단락이 발생한 경우에, 차단기(125)에 의해 상기 지락 또는 단락이 감지된 경우, 제어 모듈(120)은 차단기(125)를 개방시키고(S302), 릴레이(121)를 개방시킬 수 있다(S304).
더욱 상세하게는, 제어 모듈(120) 내의 차단기(125)는 차량(10) 내의 L상에 지락 또는 L-N 측 단락 상황이 발생한 것을 감지할 수 있고, L상 지락 상황 또는 L-N 단락 상황이 감지되면, 차단기(125)는 단락 또는 지락에 따라 발생하여 차량(10)으로부터 유입되는 과도 전류(미도시)가 차량 충전 장치(30)로 이송되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 더욱 상세하게, 제어 모듈(120) 내의 감지부(122)는 차량(10) 내의 L상에 지락 또는 L-N 측 단락 상황이 발생한 것을 감지할 수 있고, 차량(10) 내의 L상에 지락 또는 L-N 측 단락 상황을 감지하면 제어부(124)는 감지부(122)로부터 전송된 해당 상황 발생 정보에 기초하여 릴레이(121)를 개방시키도록 하는 릴레이 개방 명령을 릴레이(121)로 전송할 수 있다. 릴레이(121)는 제어부(124)의 개방 명령에 따라 개방될 수 있으며, 릴레이(121)가 개방되면, 차량(10)으로부터 발생되어 차량 충전 장치(30)로 이송되는 과도 전류가 릴레이(121)에 의해 차단될 수 있다.
한편, 차량(10) 내의 L상에 지락 또는 L-N 측 단락 상황이 차단기(125)가 아닌 Metering IC(127)에 의해 감지된 경우(S305), Metering IC(127)는 차량(10) 내의 L상에 지락 또는 L-N 측 단락이 발생하였다는 해당 정보를 제어부(124)로 전송할 수 있다.
해당 정보가 수신 되면, 제어부(124)는 차량(10) 내의 L상에 지락 또는 L-N 측 단락 발생에 대응하여 릴레이(121)를 개방(또는 턴 오프)시키도록 하는 제어명령을 릴레이(121)로 전송할 수 있으며, 릴레이(121)는 개방(또는 턴 오프)되어 과도 전류의 이송을 차단할 수 있다.
이에 대한 더욱 상세한 동작은 이하 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
차량(10) 측의 N상(111B) 측에 지락이 발생한 경우는 차단기(125)에 의해 감지될 수 없으며, 이에 대한 감지 방법은 추후 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 4를 참조하면, 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생을 감지하는 하나의 방법으로, 차량(10) 내의 L상에 지락 또는 L-N 측 단락이 발생하는 경우, 커플러 케이블(111)과 연결된 차단기(125)는 차량(10) 내의 단락 또는 지락이 발생한 것을 감지할 수 있다.
차단기(125)의 하나의 예로서, 코드셋이 포함될 수 있음은 상기에서 설명한 바와 같다.
외부 전원(20)으로부터 그리드 플러그(140), 그리드 케이블(130)을 통해 이송된 전류가 차단기(125)를 통해 차량(10)으로 유입되며, 차량(10)으로 전류가 유입된 후 L상(111A)에서 지락 또는 L-N 측에서 단락이 발생하면, 차단기(125)는 L상(111A)에서 지락 또는 L-N 측에서 단락이 발생하였는지 여부를 감지할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생을 감지하는 다른 하나의 방법으로, 제어 모듈(120) 내의 감지부(122)가 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생을 감지하는 방법이 있다.
감지부(122)는 그리드 케이블(130)을 통해 외부 전원(20)으로부터 출력된 전류의 양과 출력되어 차량(10)을 거쳐 다시 외부 전원(20)으로 되돌아온 전류의 양을 감지할 수 있다.
차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생한 경우, 그리드 케이블(130)을 통해 외부 전원(20)으로부터 출력된 전류의 양과 외부 전원(20)으로 되돌아온 전류의 양에는 기 설정된 값만큼의 전류의 양의 차이가 발생할 수 있다.
더욱 상세하게는, 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생한 경우, 그리드 케이블(130)을 통해 외부 전원(20)으로부터 출력된 전류의 양과 외부 전원(20)으로 되돌아온 전류의 양에는 기 설정된 값만큼의 전류의 양의 차이가 발생한 것은 그리드 케이블(130) 측에 누전이 발생한 것으로 감지할 수 있다.
감지부(122)는 그리드 케이블(130)을 통해 외부 전원(20)으로부터 출력된 전류의 양과 외부 전원(20)으로 되돌아온 전류의 양을 비교할 수 있다.
그리드 케이블(130) 측에 누전이 발생한 것으로 감지하거나, 각 전류의 양에 기 설정된 값만큼의 전류의 양의 차이가 발생한 것으로 감지한 경우, 감지부(122)는 그리드 케이블(130) 측에 누전이 발생하였다는 정보(그리드 케이블측 누전 정보)를 제어부(124)로 전송할 수 있다.
그리드 케이블 측 누전 정보가 수신되면, 제어부(124)는 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생한 것으로 판단할 수 있다.
차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생여부를 감지하는 또 다른 하나의 방법으로, 통신부(123)를 통해 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생을 감지하는 방법이 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 통신부(123)는 차량(10)과 파일럿 신호를 송수신 할 수 있다. 파일럿 신호를 송신 및 수신함으로써, 통신부(123)는 차량(10)의 충전 대기 상태 정보, 충전량 상태 정보 및 오류 발생 정보를 감지할 수 있다.
특히, 본 발명과 관련하여, 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락이 발생한 경우, 통신부(123)는 차량(10)과 통신 수행 중 차량(10) 내에 오류가 발생하였다는 내용의 오류 발생 정보가 포함된 파일럿 신호를 수신할 수 있다.
통신부(123)에 의해 오류 발생 정보가 포함된 파일럿 신호가 수신 되면, 통신부(123)는 오류 발생 정보가 포함된 파일럿 신호 또는 파일럿 신호 오류 감지 정보를 제어부(124)로 전송할 수 있다.
파일럿 신호 오류 감지 정보가 수신되면, 제어부(124)는 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생한 것으로 판단할 수 있다.
차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생여부를 감지하는 또 다른 하나의 방법으로, Metering IC(127)는 감지부(122)가 그리드 케이블(130) 내의 누전 발생을 감지하지 못하거나, 차단기(125)가 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생여부를 감지하지 못하더라도, 감지부(122) 및 차단기(125)를 대신하여 그리드 케이블(13) 내의 누설 전류 발생 여부를 감지할 수 있다.
차단기(125)가 아닌 Metering IC(127)에 의해 차량(10)의 단락 또는 지락 상황이 감지되면, Metering IC(127)는 제어부(124)로 해당 정보를 전송할 수 있다.
Metering IC(127)에 의해 차량(10)의 단락 또는 지락 상황을 감지한 정보가 전송되면, 제어부(124)는 릴레이(121)를 개방시킬 수 있다.
다시 도 4를 참조한다.
차단기(125)에 의해 커플러 케이블(111) 측에 오류가 감지(S401)됨으로써 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락이 발생한 것으로 판단된 경우, 차단기(125)는 개방된다(S403).
차단기(125)가 개방됨으로써, 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락이 발생하여 생성된 과도전류가 차량 충전 장치(30)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 감지부(122)에 의해 그리드 케이블(130) 측에 누전이 감지되어(S402) 감지부(122)로부터 그리드 케이블측 누전 정보가 수신되거나(S404), 통신부(123)에 의해 파일럿 신호 오류가 감지되어(S405) 통신부(123)로부터 파일럿 신호의 오류 감지 정보가 전송되면(S406), 제어부(124)는 릴레이(121)를 개방시키도록 하는 릴레이 개방 명령을 릴레이(121)로 전송할 수 있다(S407).
릴레이 개방 명령이 전송되면, 릴레이(121)는 개방된다(S408). 릴레이(121)가 개방되면, 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락이 발생함에 따라 생성된 과도전류는 개방된 릴레이(121)에 의해 차량 충전 장치(30) 내로 유입되는 것이 차단될 수 있다.
상기와 같이, 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생이 차단기(125) 자체의 물리적 오류에 의해 차단기(125)를 통해 감지되지 못하더라도, 제어부(124)는 통신부(123) 또는 감지부(122)의 상기 동작에 따라 차량(10) 내의 단락 또는 지락 상황을 감지되고, 과도전류가 차량 충전 장치(30)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 차량의 N상 측 지락이 발생한 경우에 있어서 릴레이를 보호하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 5를 참조하여, 차량 충전 장치(30)의 제어모듈(120)에 대해 도 2와의 차이점에 중점을 두어 다시 한번 간략히 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 제어모듈(120)의 블록 구성도 이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 도 2와 마찬가지로, 제어모듈(120)은 릴레이(121), 감지부(122), 통신부(123), 제어부(124), 차단기(125), 출력부(126) 및 Metering IC(127)를 포함한다.
도 2를 참조하여 설명한 제어모듈(120) 내의 구성요소 및 구성요소의 동작은 도 5에도 적용될 수 있다.
다만, 도 2와 달리, 도 5에 도시한 바와 같이, 차량 측의 N상 측 지락이 발생한 경우, 차단기(125)는 차량 측의 N상 측에 지락이 발생한 것으로 감지 또는 이에 따른 릴레이를 보호하는 동작을 수행할 수 없다.
따라서, 도 2와 달리, 도 5에 도시한 바와 같이 차량 측의 N상 측에 지락이 발생한 경우, 차단기(125)가 아닌 통신부(123), 감지부(122) 및 Metering IC(127)에 의해 차량 측의 N상 측 지락을 감지할 수 있으며, 제어부(124)의 제어 명령에 따라 동작하는 릴레이(121)에 의해 차량 충전 장치(30)가 보호될 수 있다.
이에 대한 상세한 동작은 도 6 및 도 7을 참조하여 하기에서 상술하도록 한다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 차량 측의 N상 측에 지락 발생 시 릴레이 보호 방법에 대해 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 차량 충전 장치의 동작 방법을 나타낸 흐름도 이다.
도 6을 참조하면, 차량(10) 측의 N상(도 5의 111B) 측에 지락 상황이 발생한 경우에 있어서, N상 측 지락이 발생한 것으로 감지된 경우에, 감지부(122)가 외부 전원(20) 측의 전류가 누전 된 것을 감지한 경우가 될 수 있으며(S301), 이 때 제어부(124)는 릴레이(121)를 개방시키도록 할 수 있다(S303).
도 7을 참조하면, 차량(10) 측의 N상(도 5의 111B) 측에 지락 상황의 발생을 감지하는 방법으로, 감지부(122)에 의한 감지 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 도면을 통해 감지부(122)에 의한 감지방법에 한하였으나, 감지부(122) 뿐만 아니라 상기 도 4를 참조하여 설명한 통신부(123)를 통한 감지방법 및 Metering IC(127)를 통한 감지방법 또한 이에 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 7을 참조하면, 차량(10) 측의 N상(도 5의 111B) 측에 지락 상황의 발생을 감지하는 하나의 방법으로, 제어 모듈(120) 내의 감지부(122)가 차량(10) 측의 N상(도 5의 111B) 측에 지락 상황의 발생을 감지하는 방법이 있다.
도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 감지부(122)는 그리드 케이블(130)의 상단(130A)을 통해 외부 전원(20)으로부터 출력된 전류의 양과 출력되어 차량(10)을 거쳐 다시 그리드 케이블(130)의 하단(130B)를 통해 외부 전원(20)으로 되돌아온 전류의 양을 감지할 수 있다.
차량(10) 측의 N상(도 5의 111B) 측에 지락 상황이 발생한 경우, 그리드 케이블(130)의 상단(130A)을 통해 외부 전원(20)으로부터 출력된 전류의 양과 그리드 케이블(130)의 하단(130B)를 통해 외부 전원(20)으로 되돌아온 전류의 양에는 기 설정된 값만큼의 전류의 양의 차이가 발생할 수 있다.
더욱 상세하게는, 차량(10) 측의 N상(도 5의 111B) 측에 지락 상황이 발생한 경우, 그리드 케이블(130)의 상단(130A)을 통해 외부 전원(20)으로부터 출력된 전류의 양과 그리드 케이블(130)의 하단(130B)를 통해 외부 전원(20)으로 되돌아온 전류의 양에 기 설정된 값만큼의 전류의 양의 차이가 발생한 것을 감지하면, 감지부(122)는 그리드 케이블(130) 측에 누전이 발생한 것으로 감지할 수 있다.
감지부(122)는 그리드 케이블(130)의 상단(130A)을 통해 외부 전원(20)으로부터 출력된 전류의 양과 그리드 케이블(130)의 하단(130B)를 통해 외부 전원(20)으로 되돌아온 전류의 양을 비교할 수 있다.
그리드 케이블(130) 측에 누전이 발생한 것으로 감지하거나, 각 전류의 양에 기 설정된 값만큼의 전류의 양의 차이가 발생한 것으로 감지한 경우, 감지부(122)는 그리드 케이블(130) 측에 누전이 발생하였다는 정보(그리드 케이블측 누전 정보)를 제어부(124)로 전송할 수 있다(S402).
그리드 케이블 측 누전 정보가 수신되면, 제어부(124)는 차량(10) 내의 L상(111A)에 지락 또는 L-N 측 단락의 발생한 것으로 판단할 수 있다(S403).
감지부(122)에 의해 그리드 케이블(130) 측에 누전이 발생하였다는 정보(그리드 케이블측 누전 정보)가 전송되면, 제어부(124)는 릴레이(121)를 개방시킬 수 있다(S405).
10: 차량(전기 자동차) 20: 외부 전원
30: 차량 충전 장치 110: 커플러
120: 제어모듈 140: 그리드 플러그
111: 커플러 케이블 130: 그리드 케이블
121: 릴레이 122: 감지부
123: 통신부 124: 제어부
125: 차단기 126: 출력부
127: Metering IC

Claims (6)

  1. 외부 전원으로부터 출력된 전류를 이용하여 전기 자동차를 충전시키는 차량 충전 장치에 있어서,
    상기 전기 자동차와 연결되며, 상기 외부 전원으로부터 출력되는 전류를 상기 전기 자동차로 전송하는 제1 케이블단;
    상기 전기 자동차와 연결되며, 상기 전기 자동차로부터 수신되는 전류를 상기 외부 전원으로 전송하는 제2 케이블단; 및
    상기 제1 케이블단에 구비되고,
    상기 전기 자동차 내부에서의 단락의 발생 또는 상기 전기 자동차와 상기 제1 케이블단의 연결 지점에서의 지락의 발생을 감지하며,
    상기 전기 자동차, 상기 제1 케이블단 또는 상기 제2 케이블단 중 어느 하나 이상에서의 지락의 발생 또는 단락의 발생이 감지되면, 상기 전류가 상기 전기 자동차로 전송되는 것을 차단하는 차단기; 를 포함하는 차량 충전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기 자동차, 상기 제1 케이블단 또는 상기 제2 케이블단 중 어느 하나 이상에서의 지락의 발생 또는 단락의 발생 여부를 판단하고,
    상기 판단 결과에 따라 상기 차량 충전 장치를 제어하여,
    상기 외부 전원으로부터 출력되는 전류를 상기 전기 자동차로 전송하거나, 상기 전류를 차단하는 제어부를 더 포함하는 차량 충전 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    턴 온 또는 턴 오프 되는 릴레이를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 판단 결과에 따라 상기 릴레이를 턴 오프 또는 턴 온 되도록 제어하여,
    상기 전류를 상기 전기 자동차로 전송하거나 상기 전송되는 전류를 차단하는 차량 충전 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전기 자동차에 대한 차량 상태정보를 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 수신된 차량 상태정보에 기초하여,
    상기 전기 자동차와 제2 케이블단의 접속 지점에서의 지락의 발생 여부를 판단하는 차량 충전 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 외부 전원으로부터 출력되는 전류와 상기 전기 자동차를 통하여 상기 외부 전원으로 돌아오는 전류의 양을 감지하는 감지부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 감지부에 의해 감지된 상기 전류의 양을 비교하여,
    상기 전기 자동차와 제2 케이블단의 접속 지점에서의 지락의 발생 여부를 판단하는 차량 충전 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 외부 전원으로부터 출력되는 전류와 상기 전기 자동차를 통하여 상기 외부 전원으로 돌아오는 전류의 양을 감지하는 Metering IC를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 Metering IC에 의해 감지된 상기 전류의 양을 비교하여,
    상기 전기 자동차와 제2 케이블단의 접속 지점에서의 지락의 발생 여부를 판단하는 차량 충전 장치.
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WO2022146130A1 (ko) * 2021-01-04 2022-07-07 엘지이노텍 주식회사 전기 자동차 충전 컨트롤러

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