KR20200126868A - Electric Vehicle Charging Module Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 충전기 모듈 장치에 관한 것으로, 구체적으로 충전기 모듈 장치는 전기자동차용일 수 있다. The present invention relates to a charger module device, and specifically, the charger module device may be for an electric vehicle.
최근에는 전기차의 보급이 확대되고 있는 추세이며, 그에 따라 충전기의 수요도 크게 증가하고 있다. 충전기의 보급이 확대되고, 다양한 응용 분야에 대한 충전기 수요가 크게 증가될 것으로 예상된다. 또한 충전기의 응용 분야가 다양화됨에 따라, 예를 들어 설치 위치에 따라서는, 벽면에 설치되는 충전기 또는 기둥에 설치되는 충전기, 천정에 설치되는 충전기, 다른 기기에 부착되는 충전기등 외관의 형태와 설치 방법에 따라 다양하게 제품화될 필요가 있다. 전기차 충전기의 사용 방법으로 구분하자면. 개인이 주택에 설치하여 사용하는 개인용 비공용 충전기와, 공공 주차장, 또는 대형 건물 주차장 등에 설치되어, 사용자 인증을 통해 사용하는 공용 충전기 등으로 충전기 제품이 보급되고 있다.In recent years, the spread of electric vehicles is expanding, and accordingly, the demand for chargers is also increasing significantly. It is expected that the spread of chargers will expand, and the demand for chargers for various applications will increase significantly. In addition, as the application fields of chargers are diversified, for example, depending on the installation location, the shape and installation of exterior shapes such as chargers installed on the wall or chargers installed on pillars, chargers installed on the ceiling, chargers attached to other devices, etc. It needs to be commercialized in various ways depending on the method. Dividing by the method of using the electric vehicle charger. Charger products are being distributed as a personal non-public charger installed and used by an individual in a home, a public charger installed in a public parking lot, or a large building parking lot, and used through user authentication.
상술한 바와 같이 전기차 충전기의 설치 위치와 사용 방법에 따라 여러가지 형태로 제품화 되어 제작되어야 한다. 이렇게 외관적 형태와 기능적 요구사항은 다양하지만, 본래의 전기차 충전기에서 필요로 하는 주요한 기능은 동일하고. 충전기 내부에 사용되는 주요 부품 또한 유사한 기능의 부품들로 구성되고 있다.As described above, according to the installation location and usage method of the electric vehicle charger, it must be manufactured and manufactured in various forms. Although the external form and functional requirements vary, the main functions required by the original electric vehicle charger are the same. The main parts used inside the charger are also composed of parts with similar functions.
종래에는 충전기능을 제어하는 회로기판과 누전차단기, 전력 계량기, 유선 무선 통신 모듈, 사용자 인증을 위한 카드 인식 장치 등이 충전기 케이스 내부에 배치되고, 사용자가 동작을 확인할 수 있는 LED 표시 장치, LCD 표시 장치와 사용자가 전기차 충전기를 조작하기 위한 스위치 및 터치 입력 부품과 전기차에 충전 전력을 공급하기 위한 충전선과 충전 커넥터등의 부품이 사용되어 전기차 충전기가 제작되고 있다.Conventionally, a circuit board for controlling the charging function, an earth leakage breaker, a power meter, a wired wireless communication module, a card recognition device for user authentication, etc. are placed inside the charger case, and an LED display device that allows the user to check the operation, an LCD display Electric vehicle chargers are manufactured by using components such as switches and touch input components for devices and users to operate electric vehicle chargers, charging lines and charging connectors for supplying charging power to electric vehicles.
또한, 상술한 종래의 전기차 충전기는 상기 각 부품의 상호간에 전기적 연결을 위하여, 단자와 전선이 결합된 배선부품을 사용하여 전기차 충전기를 구성하고 있다. 상술한 다수의 부품들이 충전기 케이스 내부에 배치 고정하기 위해서는 나사와 같은 조립용 부품이 사용된다.In addition, the above-described conventional electric vehicle charger constitutes an electric vehicle charger using wiring components in which terminals and wires are combined for electrical connection between the respective components. In order to arrange and fix the above-described plurality of parts inside the charger case, assembly parts such as screws are used.
상기 배선부품과 조립용 부품은 대부분 수작업으로 조립되어 전기차 충전기가 제작되고 있으며, 다수의 배선부품으로 인해 내부 구조가 복잡해지는 문제점이 있다. 특히, 충전기가 실외에 설치되는 경우가 많으므로 장시간 외부 환경에 노출에 의한 수분, 먼지, 이물질 유입 등으로 배선간에 누전 및 접촉 불량 등의 고장이 발생하는 문제점이 있다.Most of the wiring components and assembly components are manually assembled to manufacture electric vehicle chargers, and there is a problem in that the internal structure is complicated due to a number of wiring components. In particular, since the charger is often installed outdoors, there is a problem in that a breakdown such as short circuit and poor contact occurs between wirings due to inflow of moisture, dust, and foreign substances due to exposure to the external environment for a long time.
종래의 전기차 충전기에 사용되는 누전차단기는 일반적으로 전기설비에 사용하고 있는 누전차단기와 동일한 것으로써 플라스틱 케이스 내부에 누전을 감지하는 회로가 회로기판에 구성되어있고, 전력 차단용 계전기, 전력 입력 단자, 전력 출력 단자를 핵심부품으로 하여 구성된다.The earth leakage circuit breaker used in conventional electric vehicle chargers is the same as the earth leakage circuit breaker used in general electric facilities. The circuit that detects the leakage current inside the plastic case is configured on the circuit board, and the power cutoff relay, power input terminal, It is composed of the power output terminal as a core part.
종래의 전기차 충전기에 사용되는 전력계량기는 일반적으로 전기설비에 사용하고 있는 전력계량기와 동일한 것으로써 플라스틱 케이스 내부에 전력을 감지 및산출하는 회로가 회로기판에 구성되어있다. 또한, 산출된 전력을 전송하기 위한 통신회로를 핵심부품으로 하고, 전력선 연결을 위한 전력 입력 단자, 전력 출력 단자를 구비하고 있다.A power meter used in a conventional electric vehicle charger is generally the same as a power meter used in an electrical facility, and a circuit board for sensing and calculating power is constructed in a plastic case. In addition, a communication circuit for transmitting the calculated power is used as a core component, and a power input terminal and a power output terminal for connecting a power line are provided.
종래의 전기차 충전기에 사용되는 계전기는 일반적으로 전기설비에 사용하고 있는 계전기와 동일한 것으로써 플라스틱 케이스 내부에 전기 접점과 전자석, 전력 입력 단자, 전력 출력 단자를 핵심부품으로 하여 구성된다.Relays used in conventional electric vehicle chargers are generally the same as relays used in electrical facilities, and are composed of electrical contacts, electromagnets, power input terminals, and power output terminals as core parts inside a plastic case.
종래의 전기차 충전기에 사용되는 통신 및 카드 인식기는 마이크로 프로세서를 탑재하고, 근거리 무선 통신(NFC, Near Field Communication) 또는 RFID 카드 인식 회로, 유선 통신 또는 무선 통신을 위한 통신 회로부를 내장하여 구성되고, 커넥터를 통하여 충전제어회로기판과 통신 신호선이 연결되도록 구성된다.Communication and card readers used in conventional electric vehicle chargers include microprocessors, near field communication (NFC) or RFID card recognition circuits, and communication circuits for wired communication or wireless communication. It is configured to connect the charging control circuit board and the communication signal line through.
배선부품과 나사와 같은 조립용 부품을 간소화할 수 있는 충전용 모듈 장치를 제공하고자 한다.It is intended to provide a charging module device that can simplify assembly parts such as wiring parts and screws.
발명의 한 특징에 따른 전기차를충전하기 위한 충전기 모듈 장치는, 전기차 충전 전력을 공급받는 전력 인입 단자, 누전을 감지하는 누전 감지부, 충전 전력량을 계량하기 위한 전력 계량부, 전력 공급 또는 차단을 위한 계전기, 상기 누전 감지부, 상기 전력 계량부, 상기 계전기부와 연결되어, 컨트롤 파일럿 신호를 생성하는 충전 제어부, 상기 컨트롤 파일런 신호를 연결하기 위한 컨트롤 파일럿 신호 연결 단자, 및 상기 전기차와 연결되기 위한 충전선 연결 단자를 포함하고, 상기 전력 인입 단자, 상기 누전 감지부, 상기 전력 계량부, 상기 계전기, 상기 충전 제어부, 상기 컨트롤 파일럿 신호 연결 단자, 및 상기 신호 연결 단자는 회로기판 상에 내장된다.A charger module device for charging an electric vehicle according to one aspect of the invention includes a power inlet terminal for receiving electric vehicle charging power, a leakage detection unit for detecting a leakage current, a power metering unit for measuring the amount of charging power, and a power supply or blocking unit. A charging control unit connected to the relay, the earth leakage detection unit, the power metering unit, and the relay unit to generate a control pilot signal, a control pilot signal connection terminal for connecting the control pylon signal, and a charging for connection to the electric vehicle And a line connection terminal, wherein the power inlet terminal, the earth leakage detection unit, the power metering unit, the relay, the charging control unit, the control pilot signal connection terminal, and the signal connection terminal are embedded on a circuit board.
상기 충전기 모듈 장치는, 상기 회로기판 상에 내장된, 표시장치 구동부, 스위치 및 터치 입력부, 카드 인식부, 상기 표시장치 구동부, 상기 스위치 및터치 입력부, 및상기 카드 인식부에 접속되는 단자를 구비한 통합 연결 커넥터, 및 표준 방식의 이더넷 방식의 통신을 위한 통신부를 더포함할 수 있다.The charger module device includes a display device driving unit, a switch and a touch input unit, a card recognition unit, the display device driving unit, the switch and touch input unit, and a terminal connected to the card recognition unit, which is built on the circuit board. It may further include an integrated connection connector, and a communication unit for communication of a standard Ethernet method.
상기 충전기 모듈 장치는, 상기 회로 기판을 덮는 상하부 케이스를 더 포함할 수 있다.The charger module device may further include upper and lower cases covering the circuit board.
발명의 다른 특징에 따른 충전기 모듈 장치는, 충전선 연결단자와 입력 전원이 공급되는 인입선 연결단자 사이에 연결되어 있는 계전기, 입력 전원의 제1상전류와 제2 상전류간의 차동 전류에 기초한 누설량과 소정의 차동 전류 임계값을 비교한 결과에 따라 누전을 감지하는 누전 감지부, 상기 입력 전원의 전압을 감지하고, 상기 제1상 전류에 따르는 검출 전류와 상기 감지된 전압에 기초하여 전력을 산출하는 전력 계량부, 및 누전 및 과전류 중적어도 하나가 감지될 때 상기 계전기를 차단하는 충전 제어부를 포함하고, 상기 계전기, 상기 누전 감지부, 상기 전력 계량부, 및 상기 충전 제어부는 회로 기판 상에 내장된다.A charger module device according to another aspect of the invention includes a relay connected between a charging line connection terminal and a lead-in connection terminal to which input power is supplied, a leakage amount based on a differential current between a first phase current and a second phase current of the input power, and a predetermined amount. An electric leakage detection unit that detects an electric leakage based on a result of comparing the differential current threshold, a power meter that detects the voltage of the input power and calculates power based on the detected current and the sensed voltage according to the first phase current And a charging control unit that cuts off the relay when at least one of a short circuit and an overcurrent is detected, and the relay, the leakage detection unit, the power metering unit, and the charging control unit are embedded on a circuit board.
상기 누전 감지부는, 상기 제1 상 전류만을 접지로 흐르게 할 때차동 전류를 감지하고, 상기 제2 상전류만을 접지로 흐르게 할 때 차동 전류를 감지하며, 상기 제1 상 전류가 흐르는 제1 배선과 상기 제2 상 전류가 흐르는 제2 배선을 연결할 때차동 전류를 감지하여, 상기 제1 배선, 상기 제2 배선, 및 상기 누전 감지부의 상태를 점검하는 누전 테스트 회로를 포함할 수 있다.The earth leakage detection unit senses a differential current when only the first phase current flows to the ground, detects a differential current when only the second phase current flows to the ground, the first wiring through which the first phase current flows, and the When connecting a second wiring through which a second phase current flows, a differential current is sensed, and a leakage test circuit may be included to check the state of the first wiring, the second wiring, and the ground leakage detection unit.
상기 누전 테스트 회로는, 상기 제1 배선에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 접지 사이에 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 제1 배선과 제2 배선 사이에 직렬 연결되어 있는 제2 저항 및 제2 스위치, 및 상기 제2 저항과 상기 제2 스위치가 연결되는 접점과 상기 접지 사이에 연결되어 있는 제3 스위치를 포함할 수 있다.The leakage test circuit includes a first resistor including one end connected to the first wire, a first switch connected between the other end of the first resistor and a ground, and a series between the first wire and the second wire It may include a connected second resistor and a second switch, and a third switch connected between the ground and a contact point to which the second resistor and the second switch are connected.
상기 누전 감지부는, 상기 차동 전류에 기초하여 상기 누설량을 산출하고, 상기 감지된 전압 값에 따라 상기 누설량을 분석하고, 상기 누설량과 상기 차동 전류 임계값을 비교하며, 상기 비교 결과에 따라 누전 여부를 판단하는 누전 판단부를 포함할 수 있다.The earth leakage detection unit calculates the leakage amount based on the differential current, analyzes the leakage amount according to the sensed voltage value, compares the leakage amount and the differential current threshold value, and determines whether there is a leakage current according to the comparison result. It may include a ground fault determining unit to determine.
상기 전력 계량부는, 상기 제1상 전류에 따르는 검출 전류를 소정 시간 평균하여 평균 전류를 산출하고, 상기 감지된 전압과 상기 평균 전류를 곱하여 순시 전력을 산출할 수 있다.The power metering unit may calculate an average current by averaging the detected current according to the first phase current for a predetermined time, and multiplying the sensed voltage by the average current to calculate instantaneous power.
상술한 종래의 전기차 충전기에서 사용되는 주요 부품 사이를 연결하는 배선부품을 회로기판이 대신하게 함으로써, 배선부품과 나사와 같은 조립용 부품을 간소화할 수 있는 충전용 모듈 장치를 제공한다.A charging module device capable of simplifying assembly components such as wiring components and screws is provided by replacing wiring components connecting main components used in the conventional electric vehicle charger described above with a circuit board.
도 1은종래 전기차 충전기의 내부 구조를 나타낸 도식화한 도면이다.
도 2는 종래의 실제 제작된 기존의 전기차 충전기의일 예에 대한 사진이다.
도 3은 본 발명의 모듈을 이용하여 충전기를 구성한 실시예를 도식화한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치의 내부 구조를 도식적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치의 외관을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치가 전기차 충전기 외부 케이스에 설치된 사례도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 누전 테스트 회로를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 누전 감지부의 변형 예이다.
도 11은 일 실시예에 따른 충전 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a schematic diagram showing the internal structure of a conventional electric vehicle charger.
2 is a photograph of an example of a conventional electric vehicle charger actually manufactured in the related art.
3 is a diagram schematically illustrating an embodiment of configuring a charger using the module of the present invention.
4 is an exploded perspective view showing the structure of a charger module device according to an embodiment.
5 is a block diagram schematically showing the internal structure of a charger module device according to an embodiment.
6 is a view showing the appearance of a charger module device according to an embodiment.
7 is a diagram illustrating a case where a charger module device according to an embodiment is installed in an external case of an electric vehicle charger.
8 is a diagram showing a partial configuration of a charger module device according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an earth leakage test circuit according to an exemplary embodiment.
10 is a modified example of an earth leakage detection unit according to an embodiment of the present invention.
11 is a flow chart showing a charging method according to an embodiment.
본 발명의 일 실시예는, 전기차 충전기를 구성하는 주요 부품을 하나의 통합된 모듈 형태로 구성하여, 종래의 전기차 충전기에 사용되던 다수의 부품을 하나로 통합하여 모듈형태로 구현함으로써, 배선부품을 최소화 하고, 전기차 충전기 복잡한 배선 구조를 단순화시킬 수 있는 전기차 충전기용 충전기 모듈 장치에 관한 것이다.In one embodiment of the present invention, the main components constituting the electric vehicle charger are configured in a single integrated module form, and a plurality of components used in the conventional electric vehicle charger are integrated into one and implemented in a module form, thereby minimizing wiring components. And, it relates to a charger module device for an electric vehicle charger capable of simplifying the complex wiring structure of the electric vehicle charger.
일 실시예는, 전기차 충전기 내부에 배치된 다수의 부품 기능을 회로기판에 통합함으로써, 각 부품간 연결을 위한 배선부품과 조립용 부품의 사용 숫자를 획기적으로 줄일 수 있는 충전기 모듈 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서는, 주요 부품의 회로와 동일한 기능회로가 회로기판에 회로적으로 배치 실장되고, 기능회로가 회로기판상의 배선 패턴 연결에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. An embodiment relates to a charger module device capable of significantly reducing the number of wiring components and assembly components for connection between components by integrating a plurality of component functions arranged inside an electric vehicle charger into a circuit board. In one embodiment, the same functional circuit as the circuit of the main component is circuitly arranged and mounted on a circuit board, and the functional circuit may be electrically connected by wiring pattern connection on the circuit board.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are given the same and similar reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and/or "unit" for constituent elements used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of writing the specification, and do not themselves have a distinct meaning or role from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.
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.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
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 할것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.
본 출원에서, "포함한다" 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.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
본 발명의 목적과 특징을 올바르게 설명하기 위해, 우선 종래의 전기차 충전기에 대해서 먼저 설명한다. In order to correctly describe the objects and features of the present invention, first, a conventional electric vehicle charger will be described.
도 1은 종래 전기차 충전기의 내부 구조를 나타낸 도식화한 도면이다.1 is a schematic diagram showing the internal structure of a conventional electric vehicle charger.
도 1에 도시된 내용은 본 발명과의 차이를 설명하기 위한 주요 사항을 간략히 표현한 것이며, 도 1에 구체적으로 표현되지는 않았으나, 표시장치 및기타 부수적인 부품이 추가적으로 있을 수있다.The contents shown in FIG. 1 are brief representations of main matters for explaining differences from the present invention, and although not specifically expressed in FIG. 1, a display device and other auxiliary parts may additionally be provided.
도 2는 종래의 실제 제작된 전기차 충전기의일 예에 대한 사진이다.2 is a photograph of an example of a conventional actually manufactured electric vehicle charger.
도 2에서, 도 1에 표시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호로 표시되어 있다. 도 2에서는통신 및 카드 인식기가 제외된 충전기의 사진이다. In Fig. 2, the same components as those shown in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals. 2 is a picture of a charger excluding communication and card reader.
도 3은 본 발명의 모듈을 이용하여 충전기를 구성한 실시예를 도식화한 도면이다. 3 is a diagram schematically illustrating an embodiment of configuring a charger using the module of the present invention.
도면 부호 51은전기차 충전기 케이스로, 도3에서는 전기차 충전기 케이스가 단순화게 도시되어 있다. 도 3에 도시된 충전기 모듈 장치(1)에는 충전 전력 인입선(40), 충전선(33), 카드 접촉기(12), 및 통신접속선(40)이 연결되고, 도 3에 도시된 바와 같이 전기차 충전기가 구성된다. 충전선(33)은 전력선을 의미하며, 통상적으로는 충전선(33)과 충전제어를 위한 컨트롤파일럿(Control Pilot) 신호선(43)이단일 케이블의 형태로 제작되어 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전기차 충전기(1)는 누전차단기(20), 전력계량기(21), 계전기(22), 충전제어회로기판(10), 및 통신 및 카드인식기(11)를포함한다. 통상적으로 누전차단기(20), 전력계량기(21), 및 계전기(22) 각각에는 입력선과 출력선을 연결하기 위한 단자가 구비되어있다. 통상적으로 220V 단상 교류의 경우는 L선(Live)과 N선(Neutral)이 연결되기 위해 입력 측에 2개 단자, 출력 측에 2개 단자가 구비되어 있다. 도 1에서는, 누전차단기(20), 전력계량기(21), 계전기(22), 충전제어회로기판(10), 및 통신 및 카드인식기(11) 사이의 전기적 연결 관계가 단순화되어 도시되어 있다. As shown in FIG. 1, a conventional
도 1을 참조하여 전기차에 충전 전력이 공급되는 연결 구성을 설명한다.A connection configuration in which charging power is supplied to an electric vehicle will be described with reference to FIG. 1.
도 1에서 도면 부호 50은 전기차 충전기 케이스로, 도 1에서는 전기차 충전기 케이스가 단순화게 도시되어 있다.In FIG. 1,
충전 전력을 공급하는 충전 전력 인입선(30)은 누전차단기(20)의 입력측 단자에 연결되고, 누전차단기(20)의 출력측 단자는 배선부품(31)을 통해 전력 계량기(21)의 입력측 단자에 연결되며, 전력 계량기(21)의 출력측 단자는 배선부품(32)을 통해 계전기(22) 입력측 단자에 연결되고, 계전기(22)의 출력측 단자는 전기차 충전선(33)과 연결되며, 충전 커넥터(60)를 통하여 전기차의 차체에 구비된 충전단자(도시하지 않음)를 통해 전기차에 연결되고, 충전 전력이 전기차에 공급된다. 도 1에 도시된, 충전선(33)은 통상적으로 220V 단상 교류의 경우 L선, N선을 단순화하여 도시한 것이다. 충전선(33)과 접지선(35), 그리고, 컨트롤 파일럿 신호선(43)은 고무 절연 재질의 피복내에서 일체화된 케이블의 형태로 충전 커넥터(60)에 삽입되도록 제작될 수 있다. 충전커넥터(60)는 손잡이 부분과 전기차에 설치된 충전 단자와 결합되는 걸쇠 형상이고, 단자 접촉부분은 L선, N선, 접지선, 컨트롤 파일럿 신호선(43)이 각각 접촉되도록 접촉 연결부(도시하지 않음)가 구비되어 있으며, 전기차 차체에 구비된 충전 단자와 충전 커넥터(60)의 연결을 감지하기 위한 신호선이 추가되어, 통상적으로 5개의 접촉부를 포함하고 있다.The charging power lead-in
도 1에 도시된 종래의 전기차 충전기에서, 충전기능을 수행하는 충전제어회로기판(10)과 전력계량기(21)가 신호선(41)으로 연결되어 있어, 전력계량의 충전 전력량 정보를 충전제어회로기판(10)으로 전달하도록 되어있다. 충전 전력을 공급 및 차단하는 기능인 계전기(22)는 충전제어회로기판(10)과 계전기 제어 출력선(42)으로 연결된다. 통상적으로 계전기 제어 출력선(42)은 계전기를 ON(접촉), OFF(차단) 하기 위해 사용된다. In the conventional electric vehicle charger shown in FIG. 1, the charging
또한, 상술한 종래의 전기차 충전기는 사용자 인증 기능과 원격지에 설치된 충전 서비스 서버(도시하지 않음)와 연결이 필요한 경우에 도 1에 도시된 바와 같이 통신 및 카드 인식기(11)를 구비하여, 사용자 인증과 충전기 동작 상태 정보, 충전 전력량 정보 등이 충전 서비스 서버에 전송하도록 되어있다. 통상은 이더넷 통신 방식을 이용한다.In addition, the above-described conventional electric vehicle charger includes a communication and
또한, 통신 및 카드 인식기(11)와 연결되는 카드 접촉기(12)는 근거리 무선통신(NFC) 방식 또는 RFID 방식을 사용하는 카드 인식용 안테나 모듈, 또는, IC 카드 정보를 인식하는 IC 카드 인식 모듈이 될수 있다. 통신 및 카드 인식기(11)의 외부의 충전 서비스 서버와의 연결은 통신접속선(40)으로 연결되는 경우가 일반적이나, 무선 인터넷 또는 LTE, LORA, 블루투스등의 무선 통신 모듈 부품으로 대체되는 경우도 있다.In addition, the
도 1에 표현된 도면 부호 '31', '32', '34', '41', '42', 및 '44'는 배선부품을 의미하는 것으로써 단자와 전선이 결합된 형태이고, 일반적으로 전기기기에 사용되는 배선류를 의미한다. 도 1과 도 2의 도면 부호 '35'는 접지선을 의미한다.Reference numerals '31', '32', '34', '41', '42', and '44' shown in FIG. 1 denote wiring components, and are in a form in which terminals and wires are combined. Means wiring used in electric equipment.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전기차 충전기를 구성하기 위해서는, 도면 부호 '31', '32', '34', '41', '42', '44' 등의 배선부품을 이용하여 각 부품간의 연결이 필수적임을 알 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배선부품이 다수 사용됨을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1, in order to configure a conventional electric vehicle charger, wiring components such as '31', '32', '34', '41', '42', and '44' are used. It can be seen that the connection between parts is essential. As shown in FIG. 2, it can be seen that a number of wiring components are used.
도 4는 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view showing the structure of a charger module device according to an embodiment.
도 5는 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치의 내부 구조를 도식적으로 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram schematically showing the internal structure of a charger module device according to an embodiment.
도 6은 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치의 외관을 나타낸 도면이다. 6 is a view showing the appearance of a charger module device according to an embodiment.
도 4에 도시된 바와 같이, 충전기 모듈 장치(1)은 회로기판(100)과 상하부케이스(110a, 110b)가 결합되는 구조를 가진다. 회로기판(100) 상에는 충전전력 배선연결을 위한 연결단자(103a, 103b)가 각각 배치되고, 통신 연결 커넥터(101b)와 컨트롤 파일럿 신호단자(102), 통합 연결 커넥터(101a)가 구비 되어있다. 통신 연결 커넥터(101b)는 일반적으로 사용되는 이더넷 커넥터와 동일한 기능의 커넥터이다.As shown in FIG. 4, the
통합 연결 커넥터(101a)는 카드접촉기(도3, 12)가 연결되는 커넥터이고, 다수의 접촉단자가 집합된 형태의 일반적인 커넥터와 유사하며, 도 5의 카드인식부(202), 표시장치 구동부(203), 스위치 및 터치 입력부(204)에서 요구되는 신호선의 개수에 해당하는 복수의 접촉 단자를 포함할 수있다.The
도 4에 도시된 바와 같이, 충전기 모듈 장치(1)은 회로기판(100)과 상하부 케이스(110a, 110b)로 구성된다. 상부 케이스 커버(110a)에는 다수의 결합용 돌기부(110a-1)가 형성될 수 있다. 도 4에서는, 상부 케이스 커버(110a)와 하부 케이스 커버(110b)가 직사각형 형태로 도시되어 있으나, 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상하부 케이스 외곽에 형성된 결합 수단(예를 들어, 결합용 돌기부 110a-1, 110b-1)를 통해 끼워져 상하부 케이스가 결합되는 구조로 구현될 수 있는 다양한 모양이 가능하다. 또한, 결합 수단의 일 예로 결합용 돌기부(110a-1, 110b-1)가 도시되어 있으나, 다른 형태의 결합 수단으로 치환될 수 있다.As shown in FIG. 4, the
도 4에 도시된 회로기판(100)에 대해서, 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.The
도 4에 도시된 도면부호 '103a' 및 '103b'는 도 5에 표시한 인입선 연결단자(103a) 및 충전선 연결단자(103b)를 각각 의미하며, 도 4의 회로기판(100)상에서 외곽부에 배치되어 있다.Reference numerals '103a' and '103b' shown in FIG. 4 denote the lead-in
도 5에 도시된 바와 같이, 인입선 연결단자(103a)는 회로기판(100)상에서 필터회로(209)를 통하여 누전 감지부(207)에 전기적으로 연결되고, 누전 감지부(207)는 다시 전력 계량부(206)에 전기적으로 연결된 후에 계전기(205)를 통하여 충전선 연결단자(103b)로 전기적으로 연결된다. 계전기(205)는 회로기판(100)에 실장 가능한 형태이다. As shown in FIG. 5, the lead-in
또한, 통신부(201)는 통신 연결 커넥터(101b)와 전기적으로 연결되어 통신 연결 커넥터(101b)를 통해 입력되는 신호를 수신하거나, 통신 연결 커넥터(101b)를 통해 신호를 출력한다. 카드 인식부(202)는 통합 연결 커넥터(101a)에 전기적으로 연결되어, 필요한 정보를 송수신할 수 있고, 통합 연결 커넥터(101a)에는 표시장치 구동부(203)의 표시장치 신호와 스위치 및 터치 입력부(204)의 신호가 연결되어 있다. In addition, the
상술한 내용에서 전기적으로 연결하는 것은 회로기판(100)의 배선 패턴에 의해 구현된 전기적 연결을 포함한다.Electrical connection in the above description includes electrical connection implemented by a wiring pattern of the
전기차에 필요한 충전 전력을 공급하기 위해서는, 전기차에 구비된 충전 단자(도시하지 않음)에 충전 커넥터(60)를 통한 컨트롤 파일럿(Control pilot) 신호(43)가 전송되어야 하고, 컨트롤 파일럿 신호(43)는 SAE International에 의해 규정된 전기차를 위한 전기 커넥터용 북아메리카 기준(이하, SAE J1772)에 따라 사용되는 방식의 신호일 수있다. 상술한 컨트롤 파일럿 신호(43)는 충전 제어부(200)에 의해 발생될 수 있고, 회로기판(100)상에서 컨트롤 파일럿 신호 연결단자(102)를 통해 송신될 수 있다. 컨트롤 파일럿 신호(43)는 통상 1KHz의 PWM(펄스폭변조방식)의 신호로 구현될 수 있고, 국제 표준 규격으로 사용되는 SAE J1772에 상세하게 정의되어 있으며, 충전기 모듈 장치(1)은 해당 기준의 규격을 만족하도록 회로기판(100)상에 구현된 충전 제어부(200)를 포함한다. In order to supply the charging power required for the electric vehicle, a
도 5의 충전 제어부(200)에 대하여 보다 상세히 설명하면, 충전 제어부(200)는 누전 감지부(207)의 누전감지신호의 발생을 감지하여, 정해진 시간내에 계전기(205)를 차단하고, 충전 제어부(200)는 표준 규격에 따른 전기차 충전 프로세스를 수행하기 위해 컨트롤 파일럿 신호 연결단자(102)를 통하여 전기차와 연결되는 컨트롤 파일럿 신호의 전압 상태에 따라서 계전기를 연결하거나 차단하는 기능을 수행하며, 충전 제어부(200)는 전력 계량부(206)의 전력계량 정보와 카드인식부(202)의 카드 인식 정보를 이용하여 통신부(201)을 통하여, 외부의 충전 서비스 서버(도시하지 않음)로 해당 정보를 전송하는 기능을 수행한다. 경우에 따라서는 외부의 충전 서비스 서버로부터 필요한 정보를 수신하여 정해진 기능을 수행할 수도 있다.When the charging
도 5에 도시된 바와 같이, 인입선 연결단자(103a)에 이어서 필터 회로(209)가 위치하고, 입력된 충전 전력의 노이즈를 제거할 수 있다. As shown in FIG. 5, a
도 5의 누전 감지부(207)는 도 1의 누전 차단기(20)와 동일한 기능인, 단상 교류 L선과 N선 사이의 비대칭적 전류를 감지하여, 계전기(205)가 차단되도록 충전 제어부(200)에 누전 감지 신호를 전달한다. 전력 계량부(206)는 충전 인입선 연결 단자(103a)로 입력된 충전전력이 충전선 연결단자(103b)를 통해 전기차에 전달되는 전력의 전압과 전류를 감지하고, 순간전력량 및 누적전력량을 산출하여, 해당 정보를 충전 제어부(200)에 데이터 통신 방식으로 전달한다. 계전기(205)는 충전 제어부(200)에 의해 충전 전력을 연결 또는 차단하는 역할을 하고, 회로기판 실장이 가능한 형태의 통상적인 계전기로 구현될 수있다.The earth
도 5의 전원 회로부(208)는 충전기 모듈 장치(1)의 동작 전원을 공급하는 회로로 구성되고, 통상의 직류 전원을 발생하는 전원회로로 구현될 수있다.The power circuit unit 208 of FIG. 5 is composed of a circuit that supplies operating power of the
도 5의 인입선 연결단자(103a), 누전 감지부(207), 전력 계량부(206), 계전기(205), 충전선 연결단자(103b)의 회로 기판(100)내에 배치는 전기안전규격의 기준에 준하여 구현될 수 있다.The lead
도 5의 충전 제어부(200)는 마이크로프로세서(도시하지 않음)를 포함하고, 계전기(205) 동작을 제어하기 위한 구동 회로, 전력 계량부(206)와 연결되는 데이터 송수신 회로, 누전 감지부(207)의 신호가 입력되는 회로, 컨트롤 파일럿 신호를송신하는 회로, 카드 인식부(202)와의 카드 인식정보를 송수신하기 위한 회로, 통신부(201)와의 신호 연결 회로를 포함하고, 표시장치 구동부(203) 및 스위치 입력 및 터치 입력부(204)와의 신호를 송수신하기 위한 신호 연결 회로를 포함한다.The charging
도 4의 하부 케이스 커버(110b)는 상부 케이스 커버(110a)와 밀착 결합되어 회로기판(100)을 보호하고, 이물질 유입을 방지할 수 있도록 한다. 상하부 케이스(110a, 110b) 사이에 회로기판(100)이 삽입된 상태로 결합된다.
The
도 7은 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치가 전기차 충전기 외부 케이스에 설치된 사례도이다.7 is a diagram illustrating a case where a charger module device according to an embodiment is installed in an external case of an electric vehicle charger.
도 7에서, 충전기 모듈 장치(1)이 전기차 충전기 외부 케이스(52)에 설치되어 있다. 충전기 모듈 장치(1)은 전기차 충전기 케이스(52)에 나사(300)를 이용하여 고정되고, 충전 전력 인입선(301)은 인입선 연결단자(103a)에 연결되고, 충전선(302)은 충전선 연결단자(103b)에 연결된다.In FIG. 7, the
도 7에 도시된 바와 같이, 통신연결커넥터(101b)와 통합연결커넥터(101a)에 배선부품이 사용되어 충전기 외부로 연결된 상태를 예시로써 표현하였다. 아울러, 컨트롤 파일럿 신호선이 충전선(302)에서 인출되어 컨트롤 파일럿 신호 연결단자(102)에 연결된 상태가 도시되어 있다.As shown in FIG. 7, wiring components are used in the
도 2에 도시된 종래의 전기차 충전기 사진과 비교해, 충전기 모듈 장치(1)을포함하는 전기차 충전기의 경우, 누전 차단기, 전력 계량기, 계전기, 충전 제어 회로기판 등의 주요 부품과 다수의 배선부품이 간소화됨을 확인할 수있다.Compared with the picture of the conventional electric vehicle charger shown in FIG. 2, in the case of an electric vehicle charger including the
일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치(1)에는 도 1에 도시된 누전차단기(20), 전력계량기(21), 계전기(22), 충전제어회로기판(10), 통신 및 카드 인식기(11), 전원공급장치(23)가 통합되어 있다. 따라서 도 1 및 도 2에 도시된 도면 부호 31, 32, 34, 41, 42, 44 등에 해당하는 배선부품이 필요하지 않음을 알수 있다.The
충전기 모듈 장치(1)에서는, 회로기판(100)과 상부 케이스(110a), 하부 케이스(110b)가 결합됨으로써 회로기판(100)의 노출을 방지하여 회로기판(100) 보호가 가능하고, 이물질 등의 유입을 방지할 수있다. In the
본 발명인 충전기 모듈 장치(1)를 적용함으로써 배선부품 사용이 최소화되고, 전기차 충전기 내부 구성이 단순화되는 효과가 있고, 도 4에 도시한 상하부 케이스(110a, 110b)를 사용해서 회로기판(100)을 보호할 수 있음을 알 수 있다.By applying the
도 8은본 발명의 일 실시예에 따른 충전기 모듈 장치의 일부 구성을 나타낸 도면이다.8 is a diagram showing a partial configuration of a charger module device according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 종래 누전 차단기의 계전기 및 충전 전력의 연결을 차단하는 계전기가 하나의 계전기(205)로 구현되어 있다. As shown in FIG. 8, a relay of a conventional earth leakage circuit breaker and a relay blocking the connection of charging power are implemented as one
도 8에 도시된 바와 같이, 누전 차단기(207)는 접지 보호를 위한 영상변류기(Zero Current Transformer, ZCT)를 포함하지 않는다. As shown in FIG. 8, the earth
누전차단기(207)는 배선(301)을 따라 인입되는 L상 전류 및 배선(302)을 따라 인입되는 N상의 전류를 비교하여 차동 전류를 검출하고, 차동 전류가 소정의 차동 전류 임계값 이상으로 소정의 임계 기간 이상 지속되는 경우, 누전/누설이 발생한 것으로 판단하여, 계전기(205)가 차단되도록 제어 신호를 충전 제어부(200)에 전달할 수 있다.The earth
누전 차단기(207)는 차동 전류 감지부(71), 누전 테스트 회로(72), 차동 증폭기(73), 차동 전류 검출부(74), 누전 판단부(75), 및 타이머(76)를 포함한다.The
차동 전류 감지부(71)는 L 상 전류와 N 상 전류 간의 차동 전류를 감지한다. 차동 전류 감지부(71)에 의해 감지된 차동 전류는 차동 증폭기(73)에 의해 증폭되어, 차동 전류 검출부(74)로 입력된다. 차동 전류 검출부(74)는 차동 증폭기(73)의 출력에 따라 차동 전류를 생성한다. The differential
누전 판단부(75)는 차동 전류 및 전압 값을 수신하고, 차동 전류에 기초하여 누설량을 산출하고, 전압 값에 따라 누설량을 분석하여 분석된 누설량과 차동 전류 임계값을 비교하며, 비교 결과에 따라 누전 여부를 판단한다. 예를 들어, 누전 판단부(75)는 전압 값에 따라 위상을 감지하여 누설량이 저항성 누설량인지 분석한 후, 전압에 비례하여 전류량이 증가하는 저항성 누설량인 경우 차동 전류 임계값과 비교한다. 누전 판단부(75)는 비교 결과 누설량이 차동 전류 임계값 이상인 기간이 임계 기간 이상이면 누전 차단 신호를 생성할 수있다. The earth
타이머(76)는 시간의 경과를 측정하고, 누전 판단부(75)는 임계 기간을 카운트하기 위해 타이머(76)를 이용할 수 있다. 누전 판단부(75)는 누전여부를 지시하는 누전 감지 정보를 생성하여 충전 제어부(200)의 정보 전송부에 전달할 수있다. The
차동 전류 감지부(71)를 구현하기 위해서, 션트(shunt) 소자 또는 비접촉방식의 홀센서(Hall Sensor)가 사용될 수 있다. 상술한 션트 소자 또는 홀센서는 회로기판에 실장 가능한 형태로 구현될 수 있다. 션트 소자 또는 홀센서는 전류감지 기능 면에서 동일하고, 션트 소자 또는 홀센서를 사용하여 영상 변류기 및 전류 변압기를 사용하지 않고도 두 상간의 차동 전류를 검출할 수 있다. 회로 기판에 실장할 수 없는 전류 변압기 및 영상 변류기를 사용하지 않음으로써, 조립의 난이도 및복잡도를 낮출 수 있고, 영상 변류기를 통과시키기 위한 전선을 연결하기 위한 단자 연결 또는 납땜의 수작업이 필요 없으며, 전선, 납땜, 이를 위한 연결부 등을 구비할 필요가 없다.In order to implement the differential
일 실시예에 따른 누전 감지부(207)는, L상 전류와 N상 전류 간의 차동 성분을 검출함으로써, 종래 지락을 방지하기 위한 영상변류기(ZCT)의 역할을 수행할 수 있다. 즉, L상 전류와 N상 전류의 차이가 차동 전류 성분에 해당되며, 통상의 누전은 L 상 또는 N 상 어느 한쪽이 인체 또는 누설 등에 의해서 접지(Ground)로 전류가 흐르는 현상인데, 누전 감지부(207)는 L 상 및 N 상전류의 차동 성분을 검출함으로써, 동일한 기능을 수행할 수 있다. The earth
누전 테스트 회로(72)는 계전기(205)가 도통되기 전에, 누전 감지부(207) 및 배선(301, 302)의 상태를 점검한다. The earth
도 9는 일 실시예에 따른 누전 테스트 회로를 나타낸 도면이다.9 is a diagram illustrating an earth leakage test circuit according to an exemplary embodiment.
도 9에 도시된 바와 같이, 누전 테스트 회로(72)는 세 개의 스위치(721-723) 및 두 개의 저항 소자(724, 725)를 포함한다. 상기 스위치(721-723)는 소형의 릴레이 또는 전계 효과 트랜지스터(FET)등의 반도체 스위칭 소자로 구현될 수있다.As shown in FIG. 9, the earth
노드(N1)는 배선(302)에 연결되어 있고, 저항 소자(724)는 노드(N1)와 스위치(722)의 일단 사이에 연결되어 있으며, 스위치(722)의 타단은 접지에 연결되어 있다. 저항 소자(725)는 배선(301)과 노드(N2) 사이에 연결되어 있고, 스위치(721)는 노드(N1)과노드(N2) 사이에 연결되어 있으며, 스위치(723)는 노드(N2)와 접지 사이에 연결되어 있다.The node N1 is connected to the
먼저, 스위치(722, 723)의 오프 상태에서 스위치(721)이 턴 온되면, 배선(310)과 배선(302)이 연결되어 단일 전류 경로를 형성한다. 이 때, 차동 전류 감지부(71)에 의해 검출되는 차동 전류가 없거나, 차동 전류가 감지 되더라도 소정 범위 내의 값이면 누전 감지부(207)는 정상 상태이다. 아울러, 이때 검출되는 차동 전류에 기초하여 전류 감지에 있어 발생하는 오차를 보정하기 위한 보정 값이 산출될 수 있다.First, when the
다음으로, 스위치(721, 723)의 오프 및 스위치(722)가 턴 온된 상태에서, 배선(302)에 누설이 발생하지 않았다면, 배선(302)의 전류가 접지로 흐르므로, 차동 전류 감지부(71)에 의해 차동 전류가 감지된다.Next, when the
마찬가지로, 스위치(721, 722)의 오프 및 스위치(723)가 턴 온된 상태에서, 배선(301)에 누설이 발생하지 않았다면, 배선(301)의 전류만이 접지로 흐르므로, 차동 전류 감지부(71)에 의해 차동 전류가 감지된다.Similarly, when the
저항 소자(724, 725)의 값을 설계에 따라 설정된 값으로 이미 알고 있고, 전압 감지부(61)에 의해 전압을 알 수 있으므로, 누전 테스트 회로(72)의 동작 시 흐르는 차동 전류에 대한 정상 범위를 알수 있다. 따라서, 차동 전류가 정상 범위에 속하는지 판단하기 위한 임계값은 미리 설정되며, 오차를 보정하기 위한 보정 값도 아울러 용이하게 산출될 수있다.Since the values of the
전력 계량부(206)는 L상 및 N상 간의 전압차를 검출하고, L상의 검출된 전류값에 기초하여 순시 전력 및 누적 전력을 계산한다.The
도 8에 도시된 바와 같이, 전력 계량부(206)는 전압 감지부(61), 증폭기(62), 전력 산출부(63), 및 전력 누적부(64)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, the
전압 감지부(61)는 L상과 N상 간의 전압차를 감지하여 전압 값을 생성한다.The
증폭기(62)는 차동 전류 감지부(71)로부터 수신한 L상 검출 전류를 증폭하여 전류 값을 생성한다.The
전력 산출부(63)는 전압 값 및 전류 값에 기초하여 순시 전력을 산출한다. 전력 산출부(63)는 검출 전류의 전류값을 소정 단위 시간 평균하여 평균 전류를 생성하고, 전압 값과 평균 전류를 곱하여 유효 전력과 무효 전력을 산출하고, 최종적으로 순시 전력을 산출한다. 상술한 유효 전력과 무효 전력의 산출 방식은 일반적인 사항이므로 그에 대한 설명은 생략한다. The power calculator 63 calculates instantaneous power based on a voltage value and a current value. The power calculator 63 averages the current value of the detected current for a predetermined unit time to generate an average current, multiplies the voltage value and the average current to calculate active power and reactive power, and finally calculates instantaneous power. Since the above-described method of calculating active power and reactive power is a general matter, a description thereof will be omitted.
전력 누적부(64)는 순시 전력을 누적하여 누적 전력을 산출한다. 누적 전력도 유효 전력과 무효 전력으로 구분되어 산출될 수 있다.The power accumulator 64 accumulates instantaneous power and calculates the accumulated power. Accumulated power can also be calculated by dividing into active power and reactive power.
충전 제어부(200)는 충전을 제어하는 충전 시작/정지 신호, 누전 차단 신호 및 과전류 차단 신호 중 적어도 하나에 기초하여 계전기의 동작을 제어할 수있다.The charging
도 8에 도시된 바와 같이, 충전 제어부(200)는 계전기 동작부(81), OR 게이트(82), 제어 로직(83), 과전류 차단 판단부(84), 전력 저장부(85), 및 정보 전송부(86)를 포함한다.As shown in FIG. 8, the charging
제어 로직(83)은 충전 시작 및 충전 정지를 제어하는 충전 시작/정지 신호를 생성하여 OR 게이트로 출력한다. 예를 들어, 충전 시작을 지시하는 경우, 충전 시작/정지 신호는 논리 로우 레벨이고, 충전 정지를 지시하는 경우, 충전 시작/정지 신호는 논리 하이 레벨일 수 있다 The
과전류 차단 판단부(84)는 전류값을 수신하여 평균 전류를 산출하고, 평균 전류와 과전류 임계값을 비교하여 과전류 여부를 판단한다. 평균 전류가 과전류 임계값 보다 크면, 과전류 차단 신호를 생성하여 OR 게이트(82)로 출력한다. The overcurrent blocking
OR 게이트(82)는 과전류 차단 신호, 충전 시작/정지 신호, 및 누전 차단 신호를 논리 합 연산하여 계전기 동작부로 출력한다.The
계전기 동작부(81)는 OR 게이트(82)의 출력에 따라 계전기(205)를 접촉 또는 차단시킨다. 예를 들어, OR 게이트(82)의 출력이 논리 레벨 하이일 때, 계전기(205)를 차단시키고, 출력이 논리 레벨 로우일 때, 계전기(205)를 접촉시킨다. The relay operation unit 81 contacts or cuts off the
전력 저장부(85)는 순시 전력 및 누적 전력에 대한 전력 정보를 저장하고, 정보 전송부(86)에 전달할 수 있다.The power storage unit 85 may store power information on instantaneous power and accumulated power, and may transmit the power information to the information transmission unit 86.
정보 전송부(86)는 과전류 감지 정보, 누전 감지 정보, 및 전력 정보를 수신하고, 통신부(201)에 전달할 수 있다. The information transmission unit 86 may receive overcurrent detection information, electric leakage detection information, and power information, and may transmit the information to the
도 8에서는 과전류 감지 수단만 도시되어 있으나, 추가적으로 저전압, 과전압, 이상 전류 등을 감지할 수있다. 또한, 순시 전력뿐만 아니라 피크 전력 역시 함께 산출될 수 있다.In FIG. 8, only the overcurrent detection means is shown, but it can additionally detect a low voltage, an overvoltage, an abnormal current, and the like. In addition, not only the instantaneous power but also the peak power may be calculated together.
도 10은 본발명의 일 실시예에 따른 누전 감지부의 변형 예이다.10 is a modified example of an earth leakage detection unit according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 누전 감지부와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였고, 중복되는 설명은 생략한다.The same reference numerals are used for the same components as those of the earth leakage detection unit illustrated in FIG. 8, and redundant descriptions are omitted.
도 10에 도시된 바와 같이, 누전 감지부(207')는 2 개의 전류 감지기(711, 712) 두 개의 증폭기(731, 732), 누전 판단부(75), 타이머(76), 및 차동 전류 검출부(78)를 포함한다.As shown in FIG. 10, the earth
전류 감지기(711)는 L상 배선(301)에 직렬 연결되어 있어, 전류 감지기(711)에 L상 전류가 흐를 때의 양단 전압이 증폭기(731)에 전달된다. 전류 감지지(712)는 N상 배선(302)에 직렬 연결되어 있어, 전류 감지기(712)에 N상 전류가 흐를 때의 양단 전압이 증폭기(732)에 전달된다. The
증폭기(731) 및 증폭기(732) 각각은 입력된 두 전압 차를 증폭하여 출력한다. 증폭기(731)의 출력은 도 8에 도시된 일 실시예에서 검출 전류에 해당할 수 있다. Each of the
차동 전류 검출부(78)는 증폭기(732)의 출력과 증폭기(731)의 출력 간의 차에 따라 차동 전류를 생성하고, 누전 판단부(75)로 전달한다. The differential
도 11은 일 실시예에 따른 충전 방법을 나타낸 순서도이다.11 is a flow chart showing a charging method according to an embodiment.
충전 프로세스가 시작되면, 먼저 누전 테스트 회로(72)가 동작한다(S1). When the charging process starts, first, the earth
누전 감지부(207)는 누전 테스트 회로(72)가 동작하는 동안 전류 감지 및 보정값을 산출한다(S2). The earth
테스트 결과 이상이 없으면 충전 시작/종료 신호에 따라 계전기(205)가 접촉 된다(S3). If there is no abnormality in the test result, the
누전 감지부(207)는L상 전류 및N상 전류를 검출하고(S4), 차동 전류를 검출한다(S5).The earth
누전 감지부(207)는 차동 전류 및전압 값에 기초하여 저항성 누설량을 산출하고, 누설량이 차동 전류 임계치 이상인지 판단한다(S6).The earth
S6 단계의 판단 결과, 차동 전류가 임계치 이상이 아니면 평균 전류를 산출하고(S7), 평균 전류가 임계치 이상인지 판단한다(S8).As a result of the determination in step S6, if the differential current is not greater than or equal to the threshold value, the average current is calculated (S7), and it is determined whether the average current is greater than or equal to the threshold value (S8).
평균 전류가 임계치 이상이 아닌 경우, 유효 전력 및 무효 전력을 산출하고(S9), 순시 전력량을 산출하며(S10), 누적 전력량을 산출한다(S11).If the average current is not equal to or greater than the threshold value, the active power and the reactive power are calculated (S9), the instantaneous power amount is calculated (S10), and the accumulated power amount is calculated (S11).
정보 전송부(86)를 통해 입력된 전력 정보에 기초하여, 통신부(201)를 통해 전력량 정보가 전송된다(S18).Based on the power information input through the information transmission unit 86, the power amount information is transmitted through the communication unit 201 (S18).
충전 제어부(200)는 충전 중지 지시가 있는지를 판단하고(S19), 충전 중지 지시가 있을 경우, 계전기(205)를 차단한다(S21). 충전 제어부(200)는 충전 중지 지시가 없을 경우, 충전 완료 여부를 판단한다(S20). 충전이 완료되면, 계전기(205)를 차단하고, 충전이 완료되지 않은 경우, 전력량 전송 단계 S18부터 반복된다.The charging
충전 중지 또는 충전이 완료되면, 통신부(201)를 통해 충전량 및 종료 정보를 전송할 수 있다(S22).When charging is stopped or charging is completed, the charging amount and termination information may be transmitted through the communication unit 201 (S22).
S6 단계의 판단 결과, 누설량이 차동 전류 임계치 이상이면, 누전 감지부(207)는 경과 시간을 산출한다(S12).As a result of the determination in step S6, if the amount of leakage is equal to or greater than the differential current threshold, the earth
누전 감지부(207)는 산출된 경과 시간이 소정의 임계 기간 이상인지 판단한다(S13).The earth
S13 단계의 판단 결과, 임계 기간 이상 누설량이 차동 전류 임계치 이상이면, 계전기를 차단하고(S14), 통신부(201)를 통해 차단 정보를 전송하며(S15), 복구 정보 수신을 대기한다(S16).As a result of the determination in step S13, if the leakage amount exceeding the threshold period exceeds the differential current threshold, the relay is cut off (S14), the blocking information is transmitted through the communication unit 201 (S15), and the reception of the recovery information is waited (S16).
복구 요구가 있는지 판단하고(S17), 복구 요구가 있을 경우, 다시 S1 단계부터 반복할 수있다. 복구 요구가 없으면 충전 프로세스를 종료할 수 있다.It is determined whether there is a recovery request (S17), and if there is a recovery request, it may be repeated from step S1 again. If there is no request for recovery, the charging process can be terminated.
지금까지 실시예들은 입력 전원이 교류인 것으로 설명하였으나, 발명이 이에 한정되지 않고, 입력 전원이 직류인 경우에도 적용될 수 있다.Until now, the embodiments described that the input power is alternating current, but the invention is not limited thereto, and may be applied even when the input power is direct current.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본발명의 권리범위에 속한다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and a form modified and improved in various ways by a person of ordinary skill in the field to which the present invention belongs is also the right of the present invention. Belongs to the range.
본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 종래의 전기차 충전기를 구성하는 다수의 부품을 회로기판에 통합함으로써, 부품간 연결에 필연적으로 사용되는 배선부품 사용이 최소화 되어 부품비용이 절감되는 효과가 있다.According to the present invention, by integrating a plurality of components constituting a conventional electric vehicle charger into a circuit board as described above, the use of wiring components inevitably used for connection between components is minimized, thereby reducing component cost.
아울러 다수의 배선부품 연결 시 발생할 수 있는 접촉 불량등의 문제점을 해소하는 효과도 발생한다.In addition, there is an effect of solving problems such as poor contact that may occur when connecting multiple wiring parts.
또한, 회로기판을 보호하는 상하부 케이스가 적용됨으로써, 손 또는 공구 접촉에 의해 우발적으로 발생할 수있는 손상을 방지하고, 이물질을 방지하여, 보다 안정적으로 동작하는 전기차 충전기의 제작을 기대할 수 있다.In addition, by applying the upper and lower cases to protect the circuit board, it is possible to prevent accidental damage caused by contact with a hand or a tool, prevent foreign substances, and manufacture an electric vehicle charger that operates more stably.
또한, 상술한 배선부품은 수작업에 의존하여 조립되는 경우가 통상적이어서, 조립에 소요되는 작업이 간소화됨으로써 전기차 충전기 제품을 조립하기 위한 작업비용이 절감되고, 유지보수에 따른 부담이 경감되는 산업적 효과를 거둘 수 있다.In addition, since the above-described wiring parts are usually assembled depending on manual labor, the work required for assembly is simplified, thereby reducing the cost of assembling the electric vehicle charger product and reducing the burden of maintenance. I can reap.
1: 충전기 모듈 장치
100: 회로기판
110a, 110b: 상부 하부 케이스
102: 컨트롤 파일럿 신호 연결 단자
103a: 입입선 연결 단자
103b: 충전선 연결 단자
110b-1: 하부 케이스 결합 돌기부
110a-1: 상부 케이스 결합부1: charger module device
100: circuit board
110a, 110b: upper and lower case
102: control pilot signal connection terminal
103a: input line connection terminal
103b: charging line connection terminal
110b-1: lower case coupling protrusion
110a-1: upper case coupling part
Claims (8)
전기차 충전 전력을 공급받는 전력 인입 단자,
누전을 감지하는 누전 감지부,
충전 전력량을 계량하기 위한 전력 계량부,
전력 공급 또는 차단을 위한 계전기,
상기 누전 감지부, 상기 전력 계량부, 상기 계전기부와 연결되어, 컨트롤 파일럿 신호를 생성하는 충전 제어부,
상기 컨트롤 파일런 신호를 연결하기 위한 컨트롤 파일럿 신호 연결 단자, 및
상기 전기차와 연결되기 위한 충전선 연결 단자를 포함하고,
상기 전력 인입 단자, 상기 누전 감지부, 상기 전력 계량부, 상기 계전기, 상기 충전 제어부, 상기 컨트롤 파일럿 신호 연결 단자, 및 상기 신호 연결 단자는 회로기판 상에 내장되는 것을 특징으로 하는 충전기 모듈 장치.In the charger module device for charging an electric vehicle,
Power inlet terminal to receive electric vehicle charging power,
An earth leakage detector that detects an earth leakage,
Power metering unit for metering the amount of charging power,
Relays for power supply or shutdown,
A charging control unit connected to the earth leakage detection unit, the power metering unit, and the relay unit to generate a control pilot signal,
A control pilot signal connection terminal for connecting the control pylon signal, and
It includes a charging line connection terminal to be connected to the electric vehicle,
The power input terminal, the earth leakage detection unit, the power metering unit, the relay, the charging control unit, the control pilot signal connection terminal, and the signal connection terminal are built-in on a circuit board.
상기 회로기판 상에 내장된,
표시장치 구동부, 스위치 및 터치 입력부, 카드 인식부,
상기 표시장치 구동부, 상기 스위치 및터치 입력부, 및상기 카드 인식부에 접속되는 단자를 구비한 통합 연결 커넥터, 및
표준 방식의 이더넷 방식의 통신을 위한 통신부를 더 포함하는, 충전기 모듈 장치.The method of claim 1,
Embedded on the circuit board,
Display device driving unit, switch and touch input unit, card recognition unit,
An integrated connection connector having a terminal connected to the display device driving unit, the switch and touch input unit, and the card recognition unit, and
A charger module device further comprising a communication unit for communication of a standard Ethernet method.
상기 회로 기판을 덮는 상하부 케이스를 더 포함하는, 충전기 모듈 장치.The method according to claim 1 or 2,
The charger module device further comprising an upper and lower case covering the circuit board.
입력 전원의 제1상 전류와 제2 상 전류간의 차동 전류에 기초한 누설량과 소정의 차동 전류 임계값을 비교한 결과에 따라 누전을 감지하는 누전 감지부,
상기 입력 전원의 전압을 감지하고, 상기 제1상 전류에 따르는 검출 전류와 상기 감지된 전압에 기초하여 전력을 산출하는 전력 계량부, 및
누전 및 과전류 중 적어도 하나가 감지될 때 상기 계전기를 차단하는 충전 제어부를 포함하고,
상기 계전기, 상기 누전 감지부, 상기 전력 계량부, 및 상기 충전 제어부는 회로 기판 상에 내장되어 있는 상기 충전기 모듈 장치.A relay connected between the charging line connection terminal and the incoming line connection terminal to which input power is supplied,
An earth leakage detection unit that detects an earth leakage based on a result of comparing the leakage amount based on the differential current between the first phase current and the second phase current of the input power and a predetermined differential current threshold value,
A power metering unit that senses the voltage of the input power and calculates power based on the detected voltage and a detection current according to the first phase current, and
And a charging control unit that blocks the relay when at least one of a short circuit and an overcurrent is detected,
The charger module device wherein the relay, the earth leakage detection unit, the power metering unit, and the charging control unit are embedded on a circuit board.
상기 누전 감지부는,
상기 제1 상 전류만을 접지로 흐르게 할 때 차동 전류를 감지하고, 상기 제2 상 전류만을 접지로 흐르게 할 때 차동 전류를 감지하며, 상기 제1 상 전류가 흐르는 제1 배선과 상기 제2 상 전류가 흐르는 제2 배선을 연결할 때 차동 전류를 감지하여, 상기 제1 배선, 상기 제2 배선, 및 상기 누전 감지부의 상태를 점검하는 누전 테스트 회로를 포함하는,
충전기 모듈 장치.The method of claim 4,
The earth leakage detection unit,
A differential current is sensed when only the first phase current flows to the ground, a differential current is sensed when only the second phase current flows to the ground, and the first wiring and the second phase current through which the first phase current flows Including a leakage test circuit for detecting a differential current when connecting the second wiring flowing through, and checking the state of the first wiring, the second wiring, and the electric leakage detection unit,
Charger module device.
상기 누전 테스트 회로는,
상기 제1 배선에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 저항,
상기 제1 저항의 타단과 접지 사이에 연결되어 있는 제1 스위치,
상기 제1 배선과 제2 배선 사이에 직렬 연결되어 있는 제2 저항 및제2 스위치, 및
상기 제2 저항과 상기 제2 스위치가 연결되는 접점과 상기 접지 사이에 연결되어 있는 제3 스위치를 포함하는,
충전기 모듈 장치.The method of claim 5,
The earth leakage test circuit,
A first resistor including one end connected to the first wiring,
A first switch connected between the other end of the first resistor and a ground,
A second resistor and a second switch connected in series between the first wire and the second wire, and
Including a third switch connected between the ground and a contact to which the second resistor and the second switch are connected,
Charger module device.
상기 누전 감지부는,
상기 차동 전류에 기초하여 상기 누설량을 산출하고, 상기 감지된 전압 값에 따라 상기 누설량을 분석하고, 상기 누설량과 상기 차동 전류 임계값을 비교하며, 상기 비교 결과에 따라 누전 여부를 판단하는 누전 판단부를 포함하는,
충전기 모듈 장치.The method of claim 4,
The earth leakage detection unit,
An earth leakage determination unit that calculates the leakage amount based on the differential current, analyzes the leakage amount according to the sensed voltage value, compares the leakage amount with the differential current threshold value, and determines whether there is a leakage current according to the comparison result Included,
Charger module device.
상기 전력 계량부는,
상기 제1상 전류에 따르는 검출 전류를 소정 시간 평균하여 평균 전류를 산출하고, 상기 감지된 전압과 상기 평균 전류를 곱하여 순시 전력을 산출하는,
충전기 모듈 장치.The method of claim 4,
The power metering unit,
Calculating an average current by averaging the detected current according to the first phase current for a predetermined time, and calculating an instantaneous power by multiplying the sensed voltage and the average current,
Charger module device.
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Legal Events
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E701 | Decision to grant or registration of patent right |