KR20180019448A - 전기 자동차의 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 충전장치는 인렛과 배터리 사이에 배치되어 인렛의 출력전압이 배터리로 제공될 수 있도록 하는 릴레이부; 상기 인렛의 출력 전압을 감지하는 제1 전압감지부; 상기 릴레부의 출력전압을 감지하는 제2 전압 감지부; 및 상기 제1 전압감지부 및 제2 전압감지부의 출력 신호를 수신하고, 감지된 전압이 정상 범위 내의 전압인지를 판단하여 상기 릴레이부의 온/오프를 제어하는 릴레이 제어부를 포함할 수 있다.

Description

전기 자동차의 충전 장치{CHARGING APPRATUS OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차의 충전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 릴레이 융착을 감지할 수 있는 전기 자동차의 충전 장치에 관한 것이다.
전기 자동차(Electric Vehicle, EV) 또는 플러그-인 하이브리드 자동차(Plug-In Hybrid Electric Vehicle, PHEV)와 같은 친환경 자동차는 배터리 충전을 ㅇ nl하여 충전소에 설치된 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)를 이용한다.
이를 위하여 전기 자동차 충전 설비의 충전 케이블은 전기 자동차의 주입구(인렛)에 연결될 수 있다.
이때 전기 자동차 충전 설비에서 전기 자동차의 충전 시스템에 과도한 전압이 인가되는 경우에는 전기 자동차 보호를 위하여 전원 공급을 차단하여야 한다.
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.
하지만 종래의 전기 자동차에서는 인렛 단에서 입력되는 전압이 역상이 발생하더라도 이를 감지할 수 없어 충전 시스템에 손상을 입힐 수 있으며, 충전 후 릴레이 오프시 릴레이가 융착 상태인지 확인할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 릴레이 융착을 검출할 수 있는 전기 자동차의 충전장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인렛의 출력 전압을 감지하여 이상이 있는 경우 릴레이를 차단함으로써 전기 자동차의 전장 시스템을 보호할 수 있는 충전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치는 인렛과 배터리 사이에 배치되어 인렛의 출력전압이 배터리로 제공될 수 있도록 하는 릴레이부; 상기 인렛의 출력 전압을 감지하는 제1 전압감지부; 상기 릴레부의 출력전압을 감지하는 제2 전압 감지부; 및 상기 제1 전압감지부 및 제2 전압감지부의 출력 신호를 수신하고, 감지된 전압이 정상 범위 내의 전압인지를 판단하여 상기 릴레이부의 온/오프를 제어하는 릴레이 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치에서, 상기 릴레이 제어부는 상기 인렛의 출력 전압이 역상인 경우 상기 릴레이부가 오프되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치에서, 상기 릴레이 제어부는 충전 종료 후, 상기 인렛의 출력 전압과 상기 릴레이부의 출력전압을 비교하여, 전압차가 기 설정된 전압차 미만인 경우에는 릴레이가 융착된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치에서, 상기 릴레이부는, 상기 인렛의 플러스 단에 연결된 제1 릴레이; 및 상기 인렛의 마이너스 단에 연결된 제2 릴레이를 포함하고, 상기 릴레이 제어부는 상기 제1 릴레이 양단의 전압차 또는 상기 제2 릴레이 양단의 전압차 중 어느 하나가 기 설정된 전압차 미만인 경우 해당 릴레이가 융착된것으로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치에서, 상기 릴레이 제어부는 제1 릴레이 또는 제2 릴레이 중 어느 하나가 융착된 것으로 판단되는 경우, 제1 릴레이와 제2 릴레이를 온 시킨 후 오프시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전기 자동차로 입력되는 전압에 이상이 있는 경우 이를 감지하여 릴레이를 차단함으로써 전기 자동차의 충전 장치를 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 릴레이 양단을 전압을 비교하여 릴레이의 융착 상태를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 릴레이 융착을 검출하여 릴레이를 오프하함으로써 릴레이의 수명 단축을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 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 일 실시에에 따른 충전 장치를 나타내는 블럭도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 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 제1구성요소로 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 자에의해 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, 가정내에 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, 충전케이블(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 사용환경이 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 것이 다(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(deenergization of the power supply to the vehicle). 파일럿 기능이 차단되거나, 파일럿 와이어 단일 상태가 더 이상 전원 공급을 허락하지 않는 경우, 차량 케이블로의 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(threephase)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.
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 전송개시 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 파일럿기능 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, Cs는EVSE측의 커패시티이고, Cv는 EV측의 커패시티를 의미한다.
한편, EV와 EVSE 각각은 PLC 칩을 포함할 수 있으며, PLC 칩을 통하여PLC(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.
한편, 전기 자동차의 충전장치(100)는 인렛을 통해 입력되는 전력은 배터리로 제공한다.
도 9는 전기 자동차 충전 장치(100)의 블럭도를 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 충전장치(100)는 인렛(60)에 연결되어 버스바(B1, B2)를 통해 공급되는 전력을 배터리(70)로 제공한다.
상기 충전장치(100)는 제1전압감지부(110), 릴레이부(120), 릴레이 제어부(130), 및 제2 전압감지부(140)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전압감지부(110)는 인렛(60)과 릴레이부(120) 사이에 배치되어 인렛(60)에서 출력되는 전압을 감지하다. 제1 버스바(B1)로는 플러스(+) 전압이 공급되고, 제2 버스바(B2)로는 마이너스(-)전압이 공급될 수 있다. 상기 제1 전압감지부(110)는 상기 제1 버스바(B1)의 플러스 전압과 제1 버스바(B2)의 마이너스 전압을 각각 감지할 수 있다. 즉, 제1 전압감지부(110)는 인렛(60)에서 출력되는 플러스 전압과 마이너스 전압의 크기를 각각 감지할 수 있다. 제1 전압감지부(110)는 감지 결과를 제1 감지신호(OUT1)로 출력한다.
상기 제2 전압감지부(140)는 릴레이부(120)와 배터리(70) 사이에 배치되어 배터리(70)에서 출력되는 전압을 감지하다. 상기 제2 전압감지부(410)는 상기 제1 버스바(B1)의 플러스 전압과 제1 버스바(B2)의 마이너스 전압을 각각 감지할 수 있다. 즉, 제2 전압감지부(140)는 릴레이부(120)에서 출력되는 플러스 전압과 마이너스 전압의 크기를 각각 감지할 수 있다. 제2 전압감지부(110)는 감지 결과를 제2 감지신호(OUT2)로 출력한다.
상기 릴레이부(120)는 릴레이 제어부(130)의 제어신호에 따라 온/오프 되어 배터리(70)의 충전을 제어할 수 있다. 릴레이부(120)는 스위칭 소자로 구성되며, 동일한 기능을 수행하는 반도체 회로나 바이메탈 스위치로 구성될 수 있다. 상기 릴레이는 제1 버스바(B1)에 연결되어 있는 제1 릴레이(122)와 상기 제2 버스바(B2)에 연결되어 잇는 제2 릴레이(124)를 포함할 수 있다.
릴레이부(120)는 인렛(60)과 배터리(70)를 연결하여 외부전원으로부터 플러그를 통해 공급된 에너지를 배터리로 보내어 배터리를 충전할 수 있다.
상기 릴레이 제어부(130)는 상기 릴레이부(120)의 온/오프를 제어하고, 제1 전압감지부(110) 및 제2 전압감지부(140)의 감지신호를 수신하고, 이들 감지 신호에 따라 릴레이부(120)를 제어하기 위한 릴레이 제어신호(CTRL)를 출력한다.
구체적으로 살펴보면, 상기 릴레이 제어부(130)는 제1 감지신호(OUT1)를 수신하여, 인렛 전압이 역상인 경우에는 릴레이부(120)가 오프되도록 제어할 수 있다. 즉, 인렛 출력전압의 플러스 전압와 마이너스 전압이 바뀐 경우에는 릴레이를 오프하여 시스템을 보호할 수 있도록 한다.
또한, 상기 릴레이 제어부(130)는 제1 감지신호(OUT1)와 제2 감지신호(OUT2)를 입력받아 두 감지신호를 비교하여 릴레이가 융착(welding) 상태인지를 판단하고, 그에 따라 릴레이부(120)의 온/오프를 제어한다.
그리고 상기 릴레이 제어부(130)는 충전완료 후 릴레이 오프시 릴레이부(120) 전후단의 전압을 비교하여 릴레이를 오프시킴으로써 릴레이의 수명을 개선할 수 있다.
충전 완료시, 릴레이 제어부(130)는 제1 감지신호(OUT1)과 제2 감지신호(OUT2)를 비교하여 릴레이부(120)의 전후단의 전압차이가 설정된 기준값을 초과하는 경우에는 릴레이가 정상적으로 오픈(open)된 것으로 판단하여 릴레이 오프(off) 후 충전을 종료할 수 있다. 반대로, 릴레이 제어부(130)는 제1 감지신호(OUT1)과 제2 감지신호(OUT2)를 비교하여 릴레이부(120)의 전후단의 전압차이가 설정된 기준값 미만인 경우에는 릴레이가 정상적으로 오프되지 않고 릴레이가 융착(welding)된 것으로 판단하고, 릴레이부(120)를 온 시킨 후 릴레이부(120)를 오프시킬 수 있다.
예를 들어, 충전 종료 후 릴레이부(120)를 오프시키고, 인렛(60)의 출력전압과 릴레이부(120)의 출력전압의 차가 20V 이상일 경우 릴레이가 정상적으로 오프되었다고 판단하고, 만약 인렛(60)의 출력전압과 릴레이부(120)의 출력전압의 차가 20V 미만일 경우에는 릴레이부(120)가 융착(welding)된 것으로 판단할 수 있다.
이때 제1 버스바(B1)의 플러스 단에 연결되어 있는 제1 릴레이(122)의 상태와 제2 버스바(B2)의 마이너스 단에 연결되어 있는 제2 릴레이(124)의 상태를 각각 구분하여 판단할 수 있다.
충전 종료 후 플러스 단의 제1 릴레이(122)를 오프시킨 후, 제1 릴레이(122) 양단의 전압을 비교하여 전압차가 20V 이상이면 정상적으로 오프되었다고 판단하고, 마찬가지로 마이너스 단의 제2 릴레이(124)를 오프시킨 후, 제2 릴레이(124) 양단의 전압을 비교하여 전압차가 20V 미만이면, 제2 릴레이(124)가 융착된 것으로 판단할 수 있다. 이때 릴레이 제어부(130)는 제어신호(CTRL)를 출력하여 릴레이부(120)를 온 시킨 후, 오프시킨다. 즉, 제1 릴레이(122)와 제2 릴레이(124) 중 어느 하나가 융착 상태인 경우에는 릴레이를 온 시킨 후 다시 오프시켜 릴레이가 정상적으로 동작될 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10 : 전기 자동차
20 : 전기 자동차 충전 설비
50 : 충전 케이블
60 : 인렛
70 : 배터리
100 : 충전 장치
110 : 제1 전압감지부
120 : 릴레이부
130 : 릴레이 제어부
140 : 제2 전압감지부

Claims (5)

  1. 인렛과 배터리 사이에 배치되어 인렛의 출력전압이 배터리로 제공될 수 있도록 하는 릴레이부;
    상기 인렛의 출력 전압을 감지하는 제1 전압감지부;
    상기 릴레부의 출력전압을 감지하는 제2 전압 감지부; 및
    상기 제1 전압감지부 및 제2 전압감지부의 출력 신호를 수신하고, 감지된 전압이 정상 범위 내의 전압인지를 판단하여 상기 릴레이부의 온/오프를 제어하는 릴레이 제어부를 포함하는 전기 자동차의 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 제어부는 상기 인렛의 출력 전압이 역상인 경우 상기 릴레이부가 오프되도록 제어하는 전기 자동차의 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 제어부는 충전 종료 후, 상기 인렛의 출력 전압과 상기 릴레이부의 출력전압을 비교하여, 전압차가 기 설정된 전압차 미만인 경우에는 릴레이가 융착된 것으로 판단하는 전기 자동차의 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 릴레이부는,
    상기 인렛의 플러스 단에 연결된 제1 릴레이; 및
    상기 인렛의 마이너스 단에 연결된 제2 릴레이를 포함하고,
    상기 릴레이 제어부는 상기 제1 릴레이 양단의 전압차 또는 상기 제2 릴레이 양단의 전압차 중 어느 하나가 기 설정된 전압차 미만인 경우 해당 릴레이가 융착된것으로 판단하는 전기 자동차의 충전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 릴레이 제어부는 제1 릴레이 또는 제2 릴레이 중 어느 하나가 융착된 것으로 판단되는 경우, 제1 릴레이와 제2 릴레이를 온 시킨 후 오프시키는 전기 자동차의 충전 장치.



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