KR20170094869A - 전기 자동차의 충전 장치 및 충전 방법 - Google Patents

전기 자동차의 충전 장치 및 충전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블을 통하여 전달되는 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 CP(control Pilot) 포트, 상기 충전 케이블의 커넥터의 근접 여부를 감지하는 PD(Proximity Detection) 포트, 상기 EVSE의 접지와 연결되는 보호 접지(Protective Earth, PE) 포트, 상기 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 인에이블 신호 생성부, 그리고 상기 CP 포트, 상기 PD 포트 및 상기 PE 포트와 연결되며, 상기 PD포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 상기 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하고, 상기 인에이블 신호에 의하여 인에이블되어 상기 배터리의 충전을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 인에이블 신호 생성부는 상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 제1 소자, 상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 제2 소자, 그리고 상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하는 제3 소자를 포함하고, 상기 제3 소자에 의하여 병합된 신호는 상기 인에이블 신호이다.

Description

전기 자동차의 충전 장치 및 충전 방법{CHARGING APPARATUS AND CHARGING METHOD FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자동차의 충전에 관한 것이다.
전기 자동차(Electric Vehicle, EV) 또는 플러그-인 하이브리드 자동차(Plug-In Hybrid Electric Vehicle, PHEV)와 같은 친환경 자동차는 배터리 충전을 위하여 충전소에 설치된 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)를 이용한다.
이를 위하여, EVSE의 충전 케이블은 전기자동차의 주입구에 연결될 수 있다.
이때, EVSE의 전원이 전력라인에 결합되지 않고, 전기 자동차의 주입구에만 결합되어 있는 경우에도, 전기 자동차의 ECU는 충전 플러그가 주입구에 결합 중인 것을 인지하여 턴온(turn on) 상태를 지속할 수 있다. 이에 따라, 전기 자동차의 전력이 불필요하게 소모되는 경우가 발생할 수 있다.
또한, EVSE의 전원이 전력라인에 다시 결합되는 경우, 전기 자동차는 EVSE와의 연결을 위한 설정 절차를 처음부터 반복하여야 하므로, 신속한 연결이 이루어질 수 없는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전기 자동차의 충전 장치 및 충전 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 연결되는 충전 케이블을 통하여 전달되는 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 CP(control Pilot) 포트, 상기 충전 케이블의 커넥터의 근접 여부를 감지하는 PD(Proximity Detection) 포트, 상기 EVSE의 접지와 연결되는 보호 접지(Protective Earth, PE) 포트, 상기 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 인에이블 신호 생성부, 그리고 상기 CP 포트, 상기 PD 포트 및 상기 PE 포트와 연결되며, 상기 PD포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 상기 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하고, 상기 인에이블 신호에 의하여 인에이블되어 상기 배터리의 충전을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 인에이블 신호 생성부는 상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 제1 소자, 상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 제2 소자, 그리고 상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하는 제3 소자를 포함하고, 상기 제3 소자에 의하여 병합된 신호는 상기 인에이블 신호이다.
상기 CP 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이며, 상기 제1 구간은 상기 CP 신호의 정구간이고, 상기 제2 구간은 상기 CP 신호의 부구간일 수 있다.
상기 제1 소자 및 상기 제2 소자는 각각 게이트 소자를 포함할 수 있다.
상기 게이트 소자는 옵토 커플러(opto-coupler)를 포함할 수 있다.
상기 제3 소자는 FET(Field Effect Transistor)를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작하며, 상기 제어부가 슬립 모드인 상태에서 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 상기 제어부는 상기 EVSE로부터 충전 전력을 수신할 수 있다.
PLC(Power Line Communication) 부를 더 포함하고, 상기 PLC부는 상기 CP 포트와 상기 PE 포트를 이용하여 상기 EVSE와 통신하며, 상기 제어부가 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 상기 제어부는 상기 PLC부가 상기 EVSE와 통신하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 배터리의 충전을 제어하는 제어부를 포함하는 전기 자동차의 충전 장치의 충전 방법은 PD(Proximity Detection) 포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하는 단계, CP 포트로부터 전달되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 단계, 상기 인에이블 신호를 이용하여 상기 제어부를 인에이블하는 단계, 그리고 상기 EVSE로부터 충전 전력을 수신하는 단계를 포함한다.
상기 인에이블 신호를 생성하는 단계는, 제1 소자가 상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 단계, 제2 소자가 상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 단계, 그리고 제3 소자가 상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하여 상기 인에이블 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, EVSE의 충전 케이블이 전기 자동차의 주입구에만 결합되어 있고 전력선에는 결합되지 않은 경우, 전기 자동차의 충전 장치는 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 충전 케이블이 EVSE에 다시 결합되는 경우, 전기 자동차의 충전 장치는 신속하게 웨이크업할 수 있으며, EVSE와의 연결 설정이 빠르게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 4는 EV와 EVSE 간의 연결 방법을 예시하는 도면이다.
도 5는 EV와 EVSE 간의 연결을 위한 충전 케이블을 예시한다.
도 6은 단상(single phase)용 베이직 인터페이스 Type 1의 예이고, 도 7은 삼상(three phase)용 베이직 인터페이스 Type 2의 예이다.
도 8은 충전 케이블과 EV 간의 연결 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이하는 상태도를 나타낸다.
도 10 내지 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 동작 모드에서의 천이하는 상태도를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다.
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 인에이블 신호 생성부에 포함되는 회로도이다.
도 15는 50% 듀티 PWM의 CP 신호가 제1 옵토 커플러 및 제2 옵토 커플러에 의하여 변환되는 예를 나타내고, 도 16은 도 12의 CP 신호로부터 생성되는 인에이블 신호를 나타낸다.
도 17는 3% 듀티 PWM의 CP 신호가 제1 옵토 커플러 및 제2 옵토 커플러에 의하여 변환되는 예를 나타내고, 도 18은 도 17의 CP 신호로부터 생성되는 인에이블 신호를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다.
도 21은 PLC부를 포함하는 충전 장치의 PLC 연결 설정 방법을 나타내는 순서도이며, 도 22는 도 21의 과정 중 밸리데이션(validation) 과정을 구체적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전기 자동차(Electric Vehicle, EV, 10)는 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE, 20)로부터 충전될 수 있다. 이를 위하여, EVSE(20)에 연결된 충전 케이블이 EV(10)의 주입구에 연결될 수 있다. 여기서, EVSE(20)는 AC 또는 DC를 공급하는 설비이며, 충전소에 배치되거나, 가정 내에 배치될 수 있으며, 휴대 가능하도록 구현될 수도 있다. 본 명세서에서, EVSE(20)는 충전소(supply), AC 충전소(AC supply), DC 충전소(DC supply), 소켓-아웃렛(socket-outlet) 등과 혼용될 수 있다.
충전 장치(100)는 EV(10) 내에 포함되며, EV(10) 내의 ECU(Electronic Control Unit, 200)와 연결된다.
EV(10)를 충전하는 모드(charging mode)는 EVSE(20)와 EV(10) 간의 연결 방법에 따라 여러 가지로 분류될 수 있다. 예를 들어, 표준화된 소켓-아웃렛을 이용하여 EV(10)와 AC 공급 네트워크를 연결하는 모드 1, EV(10)와 플러그 또는 인케이블 컨트롤 박스(in-cable control box)의 일부 간의 전기적 충격에 대한 보호 시스템 및 CP(Control Pilot) 기능을 이용하여 EV(10)와 AC 공급 네트워크를 연결하는 모드 2, CP 기능이 EVSE의 제어 장비로 확장하는 전용 EVSE(dedicated EVSE)를 이용하여 EV(10)와 AC 공급 네트워크를 영구적으로 연결하는 모드 3, 그리고 CP 기능이 DC EV 충전 스테이션으로 확장하는 DC EV 충전 스테이션(예, 오프-보드 충전기)을 이용하여 EV(10)와 공급 네트워크를 연결하는 모드 4로 분류될 수 있다.
한편, EV(10)와 EVSE(20)는 여러 가지 방법으로 연결될 수 있다. 도 2 내지 4는 EV(10)와 EVSE(20) 간의 연결 방법을 예시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, EV(10)와 EVSE(20)는 충전 케이블(50)을 이용하여 연결되며, 충전 케이블(50)의 플러그는 EV(10)에 영구적으로 장착될 수 있다. 이때, 충전 케이블(50)은 가정용 또는 산업용 소켓-아웃렛에 연결되거나, 충전소에 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, EV(10)와 EVSE(20)는 탈착 가능한(detachable) 충전 케이블(50)를 이용하여 연결되며, 충전 케이블(50)는 차량측 커넥터(52)와 EVSE측 플러그(54), 즉 벽에 고정된 소켓-아웃렛측 또는 충전소측 커넥터(54)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, EV(10)와 EVSE(20)는 충전 케이블(50)을 이용하여 연결되며, 충전 케이블(50)은 충전소에 영구적으로 장착될 수 있다.
이와 같이 분류된 EV(10)를 충전하는 모드(charging mode)에 따라, 그 사용 환경이 달라질 수 있다. 예를 들어, 모드 1은 공급 측에서 16A를 초과하지 못하며, 250V AC 싱글 1186 페이스 또는 480V AC 삼상을 초과하지 못하고, 파워 및 보호 접지 컨덕터를 이용한다. 모드 2는 32A 및 250V AC 단상 또는 480V AC 삼상을 초과하지 못하며, 표준화된 단상 또는 삼상 소켓 아웃렛을 사용한다. 모드 3은 AC 공급 네트워크에 영구적으로 연결되는 EVSE를 통하여 EV를 연결하는데 사용된다. 모드 4는 충전 케이블이 충전소에 영구적으로 장착된 경우에 사용된다.
여기서, 모드 2, 모드 3 및 모드 4에는 EVSE(20) 또는 EVSE(20) 및 EV(10) 간에 요구되는 조건이 있다.
먼저, 보호 컨덕터(protective conductor, PE 컨덕터)의 전기적인 연속성(electrical continuity)을 검출하는 것이다(detection of the electrical continuity of the protective conductor). 모드 2, 모드 3 및 모드 4로 충전하는 동안, PE 컨덕터의 전기적인 연속성은 EVSE에 의하여 지속적으로 모니터링되어야 한다. PE 컨덕터의 전기적인 연속성이 없는 경우, EVSE(20)는 차단되어야 한다(switched off).
다음으로, 차량이 적절하게 연결되어 있는지를 입증하는 것이다(verification that the vehicle is properly connected). EVSE(20)는 커넥터가 챠랑 주입구에 적절하게 삽입되어 있는지와 EVSE(20)에 적절하게 연결되어 있는지를 결정할 수 있다.
다음으로, 지속적으로 보호 접지 연속성을 체크하는 것이다(continuous protective earth continuity checking). EVSE(20)와 차량 간의 설비 접지 연속성은 지속적으로 입증되어야 한다.
다음으로, 차량에 전력 공급을 위한 전원을 제공하는 것이다(energization of power supply to the vehicle). EVSE(20)와 EV(10) 간의 파일럿 기능이 전원 공급을 허락하는 단일 상태로 정확하게 설정되지 않으면, 시스템의 전원 공급은 수행되지 않을 것이다.
다음으로, 차량에 전력 공급을 위한 전원을 단절하는 것이다(de-energization of the power supply to the vehicle). 파일럿 기능이 차단되거나, 파일럿 와이어 단일 상태가 더 이상 전원 공급을 허락하지 않는 경우, 차량 케이블 로의 전력 공급은 차단될 것이나, 제어 회로에는 여전히 전력이 남아 있을 것이다.
한편, 모드 1, 모드 2 및 모드 3에서는 디지털 통신이 선택적으로 가능하다. 모드 4에서는 전용 오프 보드 충전기를 제외한, 오프 보드 충전기를 차량이 제어하기 위하여 디지털 정보 교환이 이루어질 수 있다.
또한, 모드 1, 모드 2 및 모드 3에서는 PE 컨덕터가 EVSE(20)의 접지 단자와 차량의 노출된 컨덕터 간의 등위의 연결을 수립하기 위하여 사용될 수 있다.
다음으로, EV와 EVSE 간의 연결을 위한 인터페이스를 설명한다. 도 5는 EV와 EVSE 간의 연결을 위한 충전 케이블을 예시한다. 충전 케이블(50)의 커넥터(52)는 차량의 주입구에 연결되고, 충전 케이블(50)의 플러그(54)는 충전기측, 예를 들어 소켓-아웃렛에 연결될 수 있다.
EV(10)를 충전하는 모드(charging mode)에 따라 적용 가능한 인터페이스 유형은 표 1과 같다.
Figure pat00001
EV(10)와 EVSE(20)를 연결하기 위하여, 먼저 접지 연결이 선행되어야 하며, 근접(proximity) 및 파워 연결이 이루어진 후, 파일럿 연결(pilot connection)이 수행되어야 한다. EV(10)와 EVSE(20)의 연결을 해제하기 위하여, 파일럿 연결이 가장 먼저 해제되어야 하며, 접지 연결이 최종적으로 해제되어야 한다.
베이직 (AC) 인터페이스(IEC62196-2)는 Type 1, Type 2, Type 3로 구분되며, 표 1에 따라 모드 별로 충전 케이블(50)의 커넥터(52) 및 플러그(54)에 적용 가능하다.
베이직 인터페이스는, 예를 들어 최대 7개의 컨택트를 포함할 수 있다. 도 6은 단상(single phase)용 베이직 인터페이스 Type 1의 예이고, 도 7은 삼상(three phase)용 베이직 인터페이스 Type 2의 예이다. 여기서, 삼상용 인터페이스는 단상을 공급하도록 사용될 수도 있다. 다만, 이는 예시에 지나지 않으며, 인터페이스의 형상, 컨택스의 개수, 위치 및 크기는 다양하게 변형될 수 있다.
단상용 인터페이스에 대하여 바람직한 전류율은 250V 32A이고, 삼상용 인터페이스에 대하여 바람직한 전류율은 480V 32A이다. 일반적인 차량의 주입구는 단상용 인터페이스 및 삼상용 인터페이스에 상호 교환 가능하도록 디자인될 수 있다. 단상과 삼상에 대한 컨택트 위치의 표준 물리 구성은 표 2와 같다.
Figure pat00002
표 2에서, 각주에 대한 설명은 다음과 같다.
a. 컨택트 넘버(contact number)가 특정 위치를 나타내는 것은 아니다.
b. 일반적인 최대 전류율(maximum current rating)을 나타낸다. 모드 1에서의 최대 전류율은 16A이다. 전류율은 컨택트에 관한 함수이다. 바람직한 값은 지역적인 요구 조건에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단상용에 대하여 몇몇 나라에서는 10A이나, 일반적으로는 16A이다.
c. 일반적인 전류율: 몇몇 나라에서는 30A가 표준 전류율이고; 10A 및 16A가 일반적인 전류율이다.
d. 몇몇 나라에서, 이 컨택트는 요구되는 전압을 획득하기 위하여 위상으로 연결될 수 있다.
e. 근접 기능(proximity function)을 위하여 사용되는 컨택트는 다른 기능을 수행할 수도 있다.
f. 중성 와이어(neutral wire)는 부하 밸런스를 위하여 생략될 수 있다.
g. 더 높은 전류율이 특정 디자인에서 허용될 수 있다.
h. 컨택트 6, 7을 위하여, 더 넓은 컨덕터 단면을 요구할 수 있다.
한편, 인터페이스는 CP(Control Pilot) 및 PD(Proximity Detection)을 위한 컨택트를 더 포함할 수 있다.
도 8a는 EVSE와 EV 간의 연결 관계를 나타내는 도면이다. 단상의 베이직 인터페이스가 Mode 2에 적용되는 예를 나타낸다.
도 8a를 참조하면, 충전 케이블(50)의 플러그(plug, 54)는 EVSE(미도시)에 연결된다. 그리고, 충전 케이블(50)의 커넥터(connector, 52)는 EV(10)의 인렛(inlet)에 연결된다. 이때, EV(10)의 인렛은 1번 포트, 2번 포트, 3번 포트, 4번 포트 및 5번 포트를 포함하며, 각각은 커넥터(52)의 1번 컨택트, 2번 컨택트, 3번 컨택트, 4번 컨택트 및 5번 컨택트에 연결된다.
EVSE로부터 공급되는 AC 전원은 1번 포트 및 2번 포트를 통하여 입력될 수 있다. 3번 포트는 보호 접지(Protective Earth, PE)와 연결되는 포트일 수 있다. 4번 포트를 통하여 CP(control pilot) 신호가 전달될 수 있다. CP 신호는 전력 전송 개시 또는 중단을 요청하거나, 전력량을 제어하는 신호일 수 있다. CP 신호는 EVSE(20) 또는 충전 케이블(50) 내의 CP 제너레이터에 의하여 생성되며, 충전 케이블(50)의 파일럿 기능 컨트롤러(pilot function controller) 통과하여 전달될 수 있다. 4번 포트를 통하여 전달된 CP 신호는 EV(10)의 충전 장치(100) 내의 파일럿 기능 로직(pilot function logic)으로 입력될 수 있다. 이를 위하여, CP 신호가 입력되면, EV(10)의 충전 장치(100) 내의 스위치(S2)는 닫힐 수 있다. 본 명세서에서, CP 신호는 파일럿 기능(pilot function) 신호와 혼용될 수 있다. 그리고, 5번 포트는 PD(Proximity Detection) 포트이다. PD 포트가 충전 케이블(50)의 PD 컨택트와 접촉하면, 근접 검출 로직(Proximity Detection Logic)은 동작할 수 있다.
도 8b는 EV와 EVSE 간 연결 관계를 나타내는 회로도의 일 예이다.
도 8b를 참조하면, EVSE의 접지(earth)는 EV의 접지(ground)와 연결된다. 그리고, EVSE는 소정의 듀티 사이클(duty cycle)을 가지는 PWM 신호를 생성하여 출력한다. EVSE가 생성한 PWM 신호는 CP 라인(Control Pilot Line)을 통하여 EV(10) 내의 충전 장치(100)로 입력될 수 있다. 이를 위하여, PWM 신호, 즉 CP 신호가 입력되면, EV(10)의 충전 장치(100) 내의 스위치(S2)는 닫힐 수 있다. 여기서, Cs는 EVSE측의 커패시티이고, Cv는 EV측의 커패시티를 의미한다.
한편, EV와 EVSE 각각은 PLC 칩을 포함할 수 있으며, PLC 칩을 통하여 PLC(Power Line Communication)를 수행할 수도 있다. 이를 위하여, EV와 EVSE 각각에 포함되는 PLC 칩은 입력 포트(In)와 출력 포트(Out)를 포함하며, 입력 포트(In) 및 출력 포트(Out) 각각은 CP 신호가 전달되는 라인으로부터 분기된 라인 및 접지가 연결되는 라인으로부터 분기된 라인과 연결될 수 있다.
표 3은 CP 포트를 통하여 전달되는 파일럿 기능 신호의 매핑을 나타낸다.
Figure pat00003
표 3에서, 호환 모드(Typical pilot function and compatibility mode)는 CP 신호가 PWM 신호인 일반적인 충전 시스템에 적용되며, 확장 모드(Extended mode)는 EV와 EVSE 간에 PLC 통신이 가능한 충전 시스템에 적용될 수 있다.
표 3과 같이, CP 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로, 진폭 변화 및 듀티 사이클(duty cycle) 등에 따라 전력 전송 개시 또는 중단, 전력량 등이 제어될 수 있다. 예를 들어, 충전 케이블이 플러그인(plug in)되면, EVSE측의 Vpilot은 +12V에서 +9V로 변하며, EV측의 Vpilot은 0V에서 +9V로 변할 수 있다. 그리고, 충전 케이블이 언글러그(unplug)되면, EVSE 측의 Vpilot은 +12V로 변하며, EV 측의 Vpilot은 0V로 변할 수 있다. 즉, EV와 EVSE의 플러그인(plug in), 언플러그(unplug), 준비(ready), 충전 등의 상태에 따라 CP 신호의 진폭 또는 듀티 사이클이 달라질 수 있으며, EV(10)는 CP 신호를 이용하여 배터리의 충전을 제어할 수 있다. 또한, 확장 모드에서는 파일럿 기능을 위하여 BSC 메시지가 더 이용될 수 있다.
한편, CP에는 절전 기능이 요구된다. 이를 위하여, EVSE(20) 및 EV(10) 내의 충전 장치(100)는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작할 수 있다. EV(10)가 충전 중에 있지 않은 경우, 충전 장치(100)는 불필요한 배터리 소모를 방지하기 위하여 슬립 모드로 동작하여야 한다. EVSE(20)와 EV(10) 내 충전 장치(100) 간 PLC(Power Line Communication)가 가능한 충전 시스템에서도 EV(10) 내의 충전 장치(100)는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작할 수 있다. 이때, 충전 장치(100)의 제어부가 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작하거나, 충전 장치(100)의 PLC부가 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, CP 포트 및 PD 포트를 통해 입력되는 신호를 이용하여 충전 장치를 빠르게 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이시키고자 한다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이하는 상태도를 나타낸다.
도 9를 참조하면, EVSE(20)에 충전 케이블이 언플러그드된(unplugged) 상태(A2)에서 EVSE(20)가 PWM 신호 생성을 중단하면, A1으로 천이한다. 이후, 충전 케이블이 EV(10)와 EVSE(20)에 연결되면(B1), 즉, PD 포트를 통하여 신호가 전달되면, EVSE(20)는 진폭이 9V인 PWM 신호를 출력하고, 준비(ready) 상태가 된다(B2). 그리고, EV(10)는 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신한다(C2). EV(10)가 완충되면, EV(10)는 B2로 천이하며, EV(10)의 충전 장치(100)는 슬립 모드로 천이할 수 있다. 이후, EV(10)의 충전 장치(100)가 충전을 재시작하고자 하는 경우, EV(10) 및 EVSE(20)는 다시 B2 상태를 거쳐 C2를 진행할 수 있다.
한편, EV(10)가 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신하는 도중에 EVSE(20)가 전력 공급을 중단하는 경우, 예를 들어 EVSE(20) 측의 충전 케이블의 연결이 해제된 경우(C1), EV(10)는 충전 전력의 수신을 중단하며(B1), EV(10)의 충전 장치(100) 및 EVSE(20)는 슬립 모드로 천이할 수 있다. 이후, EVSE(20)는 주기적으로 CP 신호의 전송을 시도할 수 있다. 이때, EVSE(20)와 EV(10)가 다시 연결되는 경우, EV(10)는 EVSE(20)로부터 주기적으로 전송되는 CP 신호를 수신할 수 있으며, 수신한 CP 신호에 의하여 인에이블되어 전력을 충전하기 위한 준비 상태(B2)가 될 수 있다.
도 10 내지 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이하는 상태도를 나타낸다. EV(10) 내의 충전 장치(100)와 EVSE(20) 간에 PLC가 수행되는 경우를 예시하며, 도 11은 EVSE의 상태도이고, 도 12는 EV의 상태도를 나타낸다.
도 10 내지 12를 참조하면, EVSE(20)와 EV(10) 간에 충전 케이블이 플러그인된 경우(B), EVSE(20)는 진폭이 9V인 CP 신호를 출력한다. 이때, EVSE(20) 및 EV(10)의 충전 장치(100)는 여전히 슬립 모드로 동작할 수 있다. 한편, EVSE(20)가 BSC 메시지를 송신하고(EVSE sends BSC message), EV(10)가 응답한 경우(EV sends BSC answer), EVSE(20)와 EV(10)가 연결 설정된다(B+BSC). 이때, EVSE(20) 및 EV(10)의 충전 장치(100)는 슬립 모드에서 벗어나 동작 모드로 동작하고 있으나, 충전 장치(100) 내의 PLC부는 여전히 슬립 모드일 수 있다. 이후, EVSE(20)가 ready 메시지를 송신한 경우, EV(10)도 CP 신호를 수신할 수 있도록 스위치 S2를 닫아 준비 상태(C+BSC)가 될 수 있다. 이에 따라, PLC부도 슬립 모드에서 벗어나 동작 모드로 동작하며, EV(10)는 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, EVSE에 의하여 생성되어 CP 포트를 통해 전송되는 신호를 인에이블 신호로 변환하며, 변환한 인에이블 신호를 이용하여 EV(10)의 충전 장치(100)의 제어부 또는 PLC부를 슬립 모드로부터 동작 모드로 천이시키고자 한다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다.
도 13을 참조하면, 전기 자동차(10)의 충전 장치(100)는 CP(control Pilot) 포트(110), PD(Proximity Detection) 포트(120), PE(Protective Earth) 포트(130), 제어부(140), 인에이블 신호 생성부(150), 그리고 전원 입력 포트(160, 170)를 포함한다.
여기서, CP 포트(110)는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블을 통하여 전달되는 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 포트이다.
PD 포트(120)는 충전 케이블의 커넥터의 근접 여부를 감지하는 포트이다.
PE 포트(130)는 EVSE(20)의 접지와 연결되는 포트이다.
인에이블 신호 생성부(150)는 CP 신호를 이용하여 제어부(140)를 인에이블하기 위한 인에이블 신호를 생성한다.
제어부(140)는 인에이블 신호에 의하여 인에이블되어 배터리(300)의 충전을 제어한다. 이를 위하여, 제어부(140)는 CP 포트(110)를 통하여 수신되는 파일럿 기능을 처리하는 PF 로직(142) 및 PD 포트(120)를 통하여 수신되는 신호를 이용하여 EVSE(20)의 커넥터의 주입 여부를 검출하는 PD 로직(144)을 포함할 수 있다.
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 인에이블 신호 생성부에 포함되는 회로도이다.
도 14를 참조하면, 인에이블 신호 생성부(150)는 EVSE(20)의 충전 케이블(50)을 통해 전달되는 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 제1 소자(152), CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 제2 소자(154), 그리고 제1 소자(152)의 출력 신호와 제2 소자(154)의 출력 신호를 병합하는 제3 소자(156)를 포함할 수 있다. 제3 소자(156)에 의하여 병합된 출력 신호는 제어부(140)를 인에이블하는 인에이블 신호(Enable)일 수 있다.
여기서, CP 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호일 수 있으며, 제1 구간은 PWM 신호의 정 구간이고, 제2 구간은 PWM 신호의 부 구간일 수 있다.
이때, 제1 소자(152) 및 제2 소자(154)는 각각 게이트 소자일 수 있다. 제1 소자(152) 및 제2 소자(154)는 각각, 예를 들어 옵토 커플러(opto-coupler)를 포함할 수 있다. 옵토 커플러는 포토 커플러(photo coupler)와 혼용될 수 있다. 옵토 커플러는 발광 다이오드(D)와 포토 트랜지스터(T)를 포함하며, 발광 다이오드(D)에 전류가 인가되면 발광 다이오드(D)는 광을 방출한다. 포토 트랜지스터(T)는 발광 다이오드(D)가 방출하는 광을 수광하여 전도 상태가 될 수 있다. 이러한 원리를 이용하여, 제1 소자(152) 및 제2 소자(154)에 CP 신호가 인가될 경우, 제1 소자(152)는 PWM 신호의 정 구간에서 동작하고, 제2 소자(154)는 PWM 신호의 부 구간에서 동작하며, 부 구간의 신호를 반전시킬 수 있다. 그리고, 제3 소자(156)는 제1 소자(152)의 출력 신호와 제2 소자(154)의 출력 신호를 병합할 수 있다. 이와 같이, 제3 소자(156)에 의하여 병합된 신호는 일정한 전압을 가지는 DC 신호일 수 있으며, 이는 제어부(140)를 슬립 모드에서 동작 모드로 천이하기 위한 인에이블 신호로 작용할 수 있다.
도 15는 50% 듀티 PWM의 CP 신호가 제1 옵토 커플러 및 제2 옵토 커플러에 의하여 변환되는 예를 나타내고, 도 16은 도 12의 CP 신호로부터 생성되는 인에이블 신호를 나타낸다. 그리고, 도 17는 3% 듀티 PWM의 CP 신호가 제1 옵토 커플러 및 제2 옵토 커플러에 의하여 변환되는 예를 나타내고, 도 18은 도 17의 CP 신호로부터 생성되는 인에이블 신호를 나타낸다. 도 15 내지 18를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 인에이블 신호 생성부에 의하여 일정한 전압을 가지는 DC 신호가 생성됨을 알 수 있다. 특히, CP 신호는 파일럿 기능에 따라서 진폭 및 듀티 사이클이 달라지지만, 본 발명의 한 실시예에 따른 인에이블 신호 생성부를 이용하여 CP 신호를 일정한 전압을 가지는 DC 신호로 변환하면, 제어부(140)를 인에이블시키기 용이하다.
다시 도 13을 참조하면, 인에이블 신호 생성부(160)에 의하여 생성된 인에이블 신호는 제어부(140)로 입력되며, 인에이블 신호를 입력 받은 제어부(140)는 슬립 모드로부터 벗어나 배터리의 충전을 제어한다. 즉, 제어부(140)의 PF 로직(142)은 CP 포트(110)를 통해 입력되는 CP 신호를 이용하여 파일럿 기능을 처리하며, 제어부(140)의 PD 로직(144)은 PD 포트(130)로부터 전달되는 신호를 이용하여 충전 케이블의 커넥터가 주입되었는지를 검출할 수 있다. 그리고, 제어부(140)는 전원 입력 포트(160, 170)와 연결되는 스위치(SW)를 제어하여 배터리(300)가 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신할 수 있도록 한다.
여기서, 배터리(300)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)을 포함하는 것을 의미할 수 있다. 이때, 배터리 관리 시스템은 ECU(200)과 연결되어 충전 장치(100)로부터 전달되는 전원을 배터리(300)에 연결하고, 충전을 컨트롤할 수 있다. 또는, 배터리 관리 시스템은 배터리(300)의 충전 개시 여부를 판단하거나, ECU(200)에게 배터리(300)의 소모량을 전송할 수도 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다. 도 13 내지 18과 동일한 내용은 중복되는 설명을 생략한다.
도 19를 참조하면, 전기 자동차(10)의 충전 장치(100)는 CP(control Pilot) 포트(110), PD(Proximity Detection) 포트(120), 그라운드(ground) 연결 포트(130), 제어부(140), 인에이블 신호 생성부(150), 그리고 전원 입력 포트(160, 170)를 포함한다.
여기서, 인에이블 신호 생성부(150)는 제어부(140)의 PD 로직(144)을 웨이크업하기 위한 인에이블 신호를 생성한다. 여기서, 인에이블 신호 생성부(150)의 회로도 및 인에이블 신호 생성부(150)가 생성한 인에이블 신호에 관한 설명을 위하여 도 14 내지 18이 동일하게 적용될 수 있다. 제어부(140)의 PD 로직(144)은 인에이블 신호 생성부(150)에 의하여 생성된 인에이블 신호를 수신하면 웨이크업하며, PD 포트(120)를 통하여 전달되는 신호를 이용하여 충전 케이블의 커넥터가 주입되었는지를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(140)는 대기 전력을 수신할 수 있다. 대기 전력은 제어부(140)의 PD 로직(144)이 동작하기 위한 최소 전원 또는 제어부가 구동하기 위한 전원일 수 있다.
PD 로직(144)이 커넥터의 주입을 검출하면, 제어부(140)는 슬립 모드로부터 벗어나 배터리의 충전을 제어한다. 즉, 제어부(140)의 PF 로직(142)은 CP 포트(110)를 통해 입력되는 CP 신호를 이용하여 파일럿 기능을 처리하며, 전원 입력 포트(160, 170)와 연결되는 스위치(SW)를 제어하여 배터리(300)가 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신할 수 있도록 한다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다. 도 13 내지 19와 동일한 내용은 중복되는 설명을 생략한다.
도 20을 참조하면, 전기 자동차(10)의 충전 장치(100)는 CP(control Pilot) 포트(110), PD(Proximity Detection) 포트(120), 그라운드(ground) 연결 포트(130), 제어부(140), 인에이블 신호 생성부(150), 그리고 전원 입력 포트(160, 170)를 포함한다.
여기서, 인에이블 신호 생성부(150)가 출력한 인에이블 신호는 ECU(200)로 입력되며, ECU(200)는 제어부(140)에 인에이블 전원을 전달할 수 있다. 이때, ECU(200)는 배터리(300) 또는 배터리 관리 시스템(미도시)으로부터 배터리 충전 필요 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 제어부(140)에 인에이블 전원을 전달할 수 있다. 여기서, 인에이블 신호 생성부(150)의 회로도 및 인에이블 신호 생성부(150)가 생성한 인에이블 신호에 관한 설명을 위하여 도 14 내지 18이 동일하게 적용될 수 있다. 이에 따라, 제어부(140)는 슬립 모드로부터 벗어나 배터리(300)의 충전을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(140)의 PF 로직(142)은 CP 포트(110)를 통해 입력되는 CP 신호를 이용하여 파일럿 기능을 처리하며, 제어부(140)의 PD 로직(144)은 PD 포트(130)로부터 전달되는 신호를 이용하여 충전 케이블의 커넥터가 주입되었는지를 검출할 수 있다. 그리고, 제어부(140)는 전원 입력 포트(160, 170)와 연결되는 스위치(SW)를 제어하여 배터리(300)가 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, CP 신호를 이용하여 생성한 인에이블 신호를 이용하여 PLC부를 포함하는 충전 장치의 프로세스를 간략화할 수 있다. 여기서, PLC부는 도 8B에서 예시하는 바와 같이, PLC 칩을 포함할 수 있다. PLC 부는 도 13, 도 19 및 도 20 중 적어도 하나의 충전 장치(100) 내에 포함될 수 있으며, 제어부(140) 내에 포함되거나, 제어부(140)와 연결되도록 설정될 수 있다. 이때, 인에이블 신호 생성부(150)는 CP 포트(110)로부터 분기된 라인에 연결되어 CP 신호를 수신하며, 인에이블 신호 생성부(150)에 의하여 생성된 인에이블 신호는 ECU(200)를 통하여 PLC부의 PLC 연결 설정을 제어할 수 있다.
도 21은 PLC부를 포함하는 충전 장치의 PLC 연결 설정 방법을 나타내는 순서도이며, 도 22는 도 21의 과정 중 밸리데이션(validation) 과정을 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 21을 참조하면, EV(10)의 충전 장치(100)와 EVSE(20)가 충전 케이블에 의하여 연결되면, EV(10)의 충전 장치(100)가 EVSE(20)로부터 CP 신호를 수신한다. 이에 따라, EV(10)의 충전 장치(100)는 PLC부를 설정(configuration of the PLC module)하고(S210), EVSE(20) 내의 PLC부를 발견(discovery of the PLC module)한다(S212). EVSE(20)가 PLC부를 포함하지 않는 경우(Non PLC EVSE, S214), PLC 연계는 실패(association fail)한다(S216).
EVSE(20)가 PLC부를 포함하는 경우(EVSE with PLC, S218), EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션(validation of the Association) 과정을 수행한다(S220). 밸리데이션 과정은 충전 케이블의 커넥터의 각 컨택트가 차량의 주입구의 각 포트에 맞게 연결되었는지를 확인하는 과정이다.
도 22를 참조하면, 밸리데이션 과정을 수행하기 위하여, EV(10)의 충전 장치(100)는 SLAC 과정을 수행하여야 한다(S310). SLAC는 홈플러그 그린파이 스테이션(HomePlug GreenPHY stations) 간의 신호 강도를 측정하기 위한 프로트콜이다.
EV(10)의 충전 장치(100)가 소정 강도의 신호를 수신한 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션이 수행된 것으로 판단하고(EVSE_FOUND, S312), 논리 네트워크 설정(set-up logical network)을 수행하여(S314), 링크가 연결된다(S316). 이에 반해, EV(10)의 충전 장치(100)가 신호를 수신하지 못한 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션이 수행되지 못한 것으로 판단하며(EVSE_NOT FOUND, S318), 링크가 연결되지 않는다(No link, S320).
한편, EV(10)의 충전 장치(100)가 신호를 수신하였는지에 대한 판단이 애매한 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 EVSE(20)가 잠재적으로 발견된 것으로 판단하고(EVSE_ POTENTIALLY_FOUND, S322), CP 신호를 이용하여 밸리데이션을 수행할 수 있다(Validation by Control Pilot, S324). CP 신호가 성공적으로 수신되는 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션이 수행된 것으로 판단하고(S326), 논리 네트워크 설정을 수행하여(S314), 링크가 연결된다(S316). 이에 반해, CP 신호를 수신하지 못한 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 밸리데이션이 수행되지 못한 것으로 판단하며(S328), 링크가 연결되지 않는다(S320).
다시 도 21을 참조하면, 링크가 연결된 후, 상위 계층에서의 연계 과정(association process)를 시작하며(S222), 연계가 성공한다(Association success, S224).
다만, 연계 성공 후 EVSE(20) 측의 전력 플러그가 빠지는 경우, EV(10)의 충전 장치(100) 측의 커넥터가 연결되어 있더라도 EV(10)의 충전 장치(100)는 슬립 모드로 들어갈 수 있다. 이후, EVSE(20) 측의 전력플러그가 다시 연결되는 경우, EV(10)의 충전 장치(100)와 EVSE(20)는 도 21 내지 22의 과정을 전체적으로 다시 수행하여야 한다.
그러나, 본 발명의 실시예와 같이 EV(10)의 충전 장치(100)가 CP 신호로부터 인에이블 신호를 생성하면, 밸리데이션 과정을 생략할 수 있다. 즉, 연계 성공 후 EVSE(20) 측의 전력 플러그가 빠지는 경우, EV(10)의 충전 장치(100)는 PD 포트를 통하여 신호를 수신하면서도 슬립 모드로 들어가게 된다(S2100). 이때, EVSE(20) 측의 플러그가 다시 연결되는 경우, EV(10)는 EVSE(20)로부터 전송되는 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성할 수 있으며, ECU(200)가 인에이블 신호를 수신하면(S2110), ECU(200)는 충전 장치(100)를 깨울 수 있다.
이에 따라, EV(10)의 충전 장치(100)와 충전 케이블 간의 연결은 계속하여 유지되고 있고, 충전 케이블의 커넥터의 각 컨택트가 차량의 주입구의 각 포트에 맞게 여전히 연결되어 있으므로, 본 발명의 실시예에 따른 충전 장치(100)는 도 21 내지 22의 과정을 전체적으로 다시 시작할 필요가 없으며, 도 22의 S324, 즉 CP 신호를 이용한 밸리데이션 또는 도 22의 S314, 즉 논리 네트워크 설정을 수행하는 과정부터 재개할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하면, EVSE 측의 충전 케이블이 해제되었다 다시 연결되는 경우에도, PD 로직의 상태만 변하지 않았다면, 밸리데이션 절차를 다시 거칠 필요가 없다. 이에 따라, EV(10)와 EVSE(20) 간의 신속한 연결이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 전기 자동차
20: 전기 자동차 충전 설비
50: 충전 케이블
100: 충전 장치

Claims (12)

  1. 전기 자동차의 충전 장치에 있어서,
    EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블을 통하여 전달되는 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 CP(control Pilot) 포트,
    상기 충전 케이블의 커넥터의 근접 여부를 감지하는 PD(Proximity Detection) 포트,
    상기 EVSE의 접지와 연결되는 보호 접지(Protective Earth, PE) 포트,
    상기 CP 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 인에이블 신호 생성부, 그리고
    상기 CP 포트, 상기 PD 포트 및 상기 PE 포트와 연결되며, 상기 PD포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 상기 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하고, 상기 인에이블 신호에 의하여 인에이블되어 상기 배터리의 충전을 제어하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 인에이블 신호 생성부는
    상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 제1 소자,
    상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 제2 소자, 그리고
    상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하는 제3 소자를 포함하고,
    상기 제3 소자에 의하여 병합된 신호는 상기 인에이블 신호인 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CP 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이며,
    상기 제1 구간은 상기 CP 신호의 정구간이고, 상기 제2 구간은 상기 CP 신호의 부구간인 충전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 소자 및 상기 제2 소자는 각각 게이트 소자를 포함하는 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 게이트 소자는 옵토 커플러(opto-coupler)를 포함하는 충전 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3 소자는 FET(Field Effect Transistor)를 포함하는 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작하며, 상기 제어부가 슬립 모드인 상태에서 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 상기 제어부는 상기 EVSE로부터 충전 전력을 수신하는 충전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    PLC(Power Line Communication) 부를 더 포함하고, 상기 PLC부는 상기 CP 포트와 상기 PE 포트를 이용하여 상기 EVSE와 통신하며,
    상기 제어부가 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 상기 제어부는 상기 PLC부가 상기 EVSE와 통신하도록 제어하는 충전 장치.
  8. 배터리의 충전을 제어하는 제어부를 포함하는 전기 자동차의 충전 장치의 충전 방법에 있어서,
    PD(Proximity Detection) 포트로부터 전달되는 신호를 이용하여 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블의 커넥터의 주입(injection) 여부를 검출하는 단계,
    CP 포트로부터 전달되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 이용하여 인에이블 신호를 생성하는 단계,
    상기 인에이블 신호를 이용하여 상기 제어부를 인에이블하는 단계, 그리고
    상기 EVSE로부터 충전 전력을 수신하는 단계
    를 포함하는 충전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인에이블 신호를 생성하는 단계는,
    제1 소자가 상기 CP 신호의 제1 구간에서 동작하는 단계,
    제2 소자가 상기 CP 신호의 제2 구간에서 동작하는 단계, 그리고
    제3 소자가 상기 제1 소자의 출력 신호와 상기 제2 소자의 출력 신호를 병합하여 상기 인에이블 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 충전 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구간은 상기 CP 신호의 정구간이고, 상기 제2 구간은 상기 CP 신호의 부구간이며,
    상기 제3 소자에 의하여 병합된 신호는 소정의 값을 가지는 DC 신호인 충전 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 동작 모드 또는 슬립 모드로 동작하며,
    상기 제어부가 슬립 모드로 동작 시 상기 인에이블 신호를 입력 받는 경우, 인에이블되는 충전 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 인에이블 신호를 이용하여 상기 EVSE와 PLC(Power Line Communication)을 수행하는 단계를 더 포함하는 충전 방법.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190042315A (ko) * 2017-10-16 2019-04-24 현대자동차주식회사 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치 및 그 방법
KR101996603B1 (ko) * 2018-12-19 2019-07-04 중앙제어 주식회사 전기차 충전 시 전기차 충전기의 온도를 센싱하는 장치
WO2019156481A1 (ko) * 2018-02-09 2019-08-15 엘지이노텍 주식회사 전기 자동차의 충전 제어 장치 및 충전 제어 방법
WO2019160330A1 (ko) * 2018-02-13 2019-08-22 엘지이노텍 주식회사 전기 자동차의 충전 제어 장치
KR20200049846A (ko) * 2017-09-12 2020-05-08 디트마르 니델 에너지 공급 장치에서 저장식 에너지 소스를 충전하기 위한 충전 케이블 및 어댑터
KR20200092624A (ko) * 2019-01-25 2020-08-04 엘지이노텍 주식회사 접지 오류 검출 장치 및 그 방법
KR20210007718A (ko) * 2019-07-12 2021-01-20 현대자동차주식회사 차대차 충전 케이블 및 그 제어방법
CN113085642A (zh) * 2020-01-08 2021-07-09 北京新能源汽车股份有限公司 一种信息传输的控制方法及装置
WO2021182815A3 (ko) * 2020-03-13 2021-11-11 엘지이노텍 주식회사 전기 자동차 충전 컨트롤러 및 이를 포함하는 전기 자동차 충전 장치
EP4173880A1 (en) * 2021-10-28 2023-05-03 Volvo Truck Corporation A monitoring circuit for monitoring of a protective earth connection in a vehicle charging interface of a vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130020229A (ko) * 2011-08-19 2013-02-27 엘에스산전 주식회사 전기자동차용 충전 케이블 장치 및 이를 이용한 충전 방법
KR20130081973A (ko) * 2012-01-10 2013-07-18 주식회사 만도 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 그 방법
KR20150047767A (ko) * 2013-10-25 2015-05-06 현대자동차주식회사 친환경 차량용 내부 장착 충전기
KR20150106670A (ko) * 2014-03-12 2015-09-22 주식회사 글로쿼드 전기차 충전 방식 변환 방법 및 그 장치와, 전기차 충전 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130020229A (ko) * 2011-08-19 2013-02-27 엘에스산전 주식회사 전기자동차용 충전 케이블 장치 및 이를 이용한 충전 방법
KR20130081973A (ko) * 2012-01-10 2013-07-18 주식회사 만도 전기 자동차용 충전기의 제어 시스템 및 그 방법
KR20150047767A (ko) * 2013-10-25 2015-05-06 현대자동차주식회사 친환경 차량용 내부 장착 충전기
KR20150106670A (ko) * 2014-03-12 2015-09-22 주식회사 글로쿼드 전기차 충전 방식 변환 방법 및 그 장치와, 전기차 충전 시스템

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11648841B2 (en) 2017-09-12 2023-05-16 Dietmar Niederl Charging cable and adapter for electrically charging an energy storage device at an energy supply device
KR20200049846A (ko) * 2017-09-12 2020-05-08 디트마르 니델 에너지 공급 장치에서 저장식 에너지 소스를 충전하기 위한 충전 케이블 및 어댑터
KR20190042315A (ko) * 2017-10-16 2019-04-24 현대자동차주식회사 전기 자동차 탑재형 충전기의 제어 장치 및 그 방법
US11654773B2 (en) 2018-02-09 2023-05-23 Lg Innotek Co., Ltd. Charging control apparatus and charging control method for electric vehicle
WO2019156481A1 (ko) * 2018-02-09 2019-08-15 엘지이노텍 주식회사 전기 자동차의 충전 제어 장치 및 충전 제어 방법
CN111836740A (zh) * 2018-02-13 2020-10-27 Lg 伊诺特有限公司 电动车辆的充电控制装置
WO2019160330A1 (ko) * 2018-02-13 2019-08-22 엘지이노텍 주식회사 전기 자동차의 충전 제어 장치
CN111836740B (zh) * 2018-02-13 2024-04-26 Lg伊诺特有限公司 电动车辆的充电控制装置
US11440422B2 (en) 2018-02-13 2022-09-13 Lg Innotek Co., Ltd. Charging control device for electric vehicle
US11787301B2 (en) 2018-02-13 2023-10-17 Lg Innotek Co., Ltd. Charging control device for electric vehicle
US11541766B2 (en) 2018-12-19 2023-01-03 Joong Ang Control Co., Ltd. Apparatus for sensing temperature of electric vehicle charger
KR101996603B1 (ko) * 2018-12-19 2019-07-04 중앙제어 주식회사 전기차 충전 시 전기차 충전기의 온도를 센싱하는 장치
KR20200092624A (ko) * 2019-01-25 2020-08-04 엘지이노텍 주식회사 접지 오류 검출 장치 및 그 방법
KR20210007718A (ko) * 2019-07-12 2021-01-20 현대자동차주식회사 차대차 충전 케이블 및 그 제어방법
CN113085642A (zh) * 2020-01-08 2021-07-09 北京新能源汽车股份有限公司 一种信息传输的控制方法及装置
WO2021182815A3 (ko) * 2020-03-13 2021-11-11 엘지이노텍 주식회사 전기 자동차 충전 컨트롤러 및 이를 포함하는 전기 자동차 충전 장치
EP4173880A1 (en) * 2021-10-28 2023-05-03 Volvo Truck Corporation A monitoring circuit for monitoring of a protective earth connection in a vehicle charging interface of a vehicle

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