KR20210141170A - 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈 - Google Patents

전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈에 관한 것으로, 배터리 충전 완료시 유연성 충전 케이블을 자동으로 권취하되, 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 가변되도록 함으로써 유연성 충전 케이블 권취가 용이하도록 한 것이다.

Description

전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈{Charging gun for rapid charger of electric vehicle}
본 발명은 전기자동차 급속 충전 기술에 관련한 것으로, 특히 충전 케이블을 자동 권취할 수 있는 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈에 관한 것이다.
휘발유, 경유, 등유, 가스 등을 사용하는 기존의 자동차에 의한 공기 오염, 지구 온난화 및 에너지 자원 고갈 문제를 해결하기 위한 목적으로 개발된 전기자동차가 최근 IT 기술과 접목된 형태로 비약적인 발전을 이루고 있다. 이러한 전기자동차의 주행에 필요한 핵심 장치 중의 하나가 전기자동차의 배터리를 급속으로 충전시키는 전기자동차 급속 충전기이다.
전기자동차 급속 충전 방식은 직류를 사용하는 차데모(Chademo) 방식과 콤보(Combo) 방식, 교류를 사용하는 3상(AC3P) 방식으로 구분된다. 기존에는 국제 표준 규격이 존재하지 않아 제조사별로 다른 충전 방식을 사용하는 전기자동차 급속 충전기들이 개발되었으나, 최근에는 위의 3가지 방식을 통합한 전기자동차 급속 충전기들이 등장하였다.
대한민국 등록특허 제10-1506015호(2015.03.19)에서 여러 자동차회사에서 생산되고 있는 다양한 전기차에 공용으로 사용할 수 있는 전기차용 충전장치가 제안되었다. 이 장치는 DC 급속충전과 AC 급속충전을 위한 DC전원과 AC 전원이 선택되는 절환장치 및 공급자에게 과금 및 전력 사용량을 유무선으로 고지하는 통신모듈을 포함하는 제어회로가 충전기 본체 내부에 설치된다.
직류를 사용하는 차데모(Chademo) 방식과 콤보(Combo) 방식, 교류를 사용하는 3상(AC3P) 방식 모두를 지원하는 전기자동차 급속 충전기의 경우, 내부 부품이 매우 많고, 회로 구성도 복잡하기 때문에 내부 부품 및 회로 배치가 매우 중요한 관심사이다. 왜냐하면, 내부 부품 및 회로 배치가 효율적이지 못하면 조립 작업성 및 유지보수가 어렵기 때문이다.
따라서, 본 발명자는 직류를 사용하는 차데모(Chademo) 방식과 콤보(Combo) 방식, 교류를 사용하는 3상(AC3P) 방식 모두를 지원하는 전기자동차 급속 충전기 내부에 부품 및 회로를 효율적으로 배치함으로써 조립 작업성 및 유지보수가 용이하도록 하는 기술에 대한 연구를 하였다.
또한, 본 발명자는 배터리 충전 완료시 유연성 충전 케이블을 자동으로 권취하되, 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 가변되도록 함으로써 유연성 충전 케이블 권취가 용이하도록 한 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈에 대한 연구를 하였다.
대한민국 등록특허 제10-1506015호(2015.03.19)
본 발명은 배터리 충전 완료시 유연성 충전 케이블을 자동으로 권취하되, 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 가변되도록 함으로써 유연성 충전 케이블 권취가 용이하도록 한 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈이 전기자동차 급속 충전기의 차데모(Chademo) 방식 직류 충전 플러그 또는 콤보(Combo) 방식 직류 충전 플러그 또는 3상(AC3P) 방식 교류 충전 플러그에 일단이 전기적으로 접속되는 유연성 충전 케이블과; 유연성 충전 케이블의 타단에 결합되고, 전기자동차의 배터리 충전 단자에 종단이 착탈되는 충전건과; 전기자동차의 배터리 충전 후, 유연성 충전 케이블을 자동 권취하는 케이블 릴(Cable Reel)을 포함하되 케이블 릴이 배터리 충전 완료시 기동되어, 자동 권취를 위한 회전 구동력을 제공하는 모터와; 모터 회전축에 일단이 축설되어 모터의 회전축 회전에 따라 회전되어 유연성 충전 케이블을 권선하는 권선 로울러와; 권선 로울러 타단이 축설되는 지지부와; 권선 로울러 측에 설치되어 권선 로울러에 권취되는 유연성 충전 케이블을 가이드 하되, 지지부에 일단이 축설되어 권선 로울러의 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 가변되는 가변 가이드부를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 지지부가 가변 가이드부를 수직한 방향으로 가이드 하는 동시에 가변 가이드부가 수평 방향으로 이탈되지 않도록 방해하는 수직 방향 가이드홈을 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 가변 가이드부가 권취되는 유연성 충전 케이블이 쉽게 권취되도록 유연성 충전 케이블 접촉면에 서로 대향되도록 설치되는 적어도 2개의 가이드 로울러를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈이 충전건 모듈 본체 전면에 형성되는 충전건 수납 공간 상부에 고정 설치되어 권선 로울러에 권취되는 유연성 충전 케이블을 가이드 하는 고정 가이드부를 더 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 고정 가이드부가 권취되는 유연성 충전 케이블이 쉽게 권취되도록 유연성 충전 케이블 접촉면에 서로 대향되도록 설치되는 적어도 2개의 가이드 로울러를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈이 가변 가이드부와 고정 가이드부 사이에 배치되어, 유연성 충전 케이블의 경로를 변경시키는 경로 변경부를 더 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 경로 변경부가 유연성 충전 케이블 접촉면에 설치되는 적어도 하나의 경로 변경 로울러를 포함한다.
본 발명은 배터리 충전 완료시 유연성 충전 케이블을 자동으로 권취하되, 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 가변되도록 함으로써 유연성 충전 케이블 권취가 용이하여 자동 권취 성능을 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 내부 부품 장착을 예시한 블럭도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 다층 구조 본체의 최하위층 구조를 예시한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 교류 입력 처리 및 보호회로부 구성을 예시한 도면이다.
도 6 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 트랜스포머가 다층 구조 본체의 최하위층 배면부에 배치된 것을 예시한 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 교류 입력 처리 및 보호회로부가 다층 구조 본체의 최하위층 전면부에 수직 방향으로 배치된 것을 예시한 도면이다.
도 8 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 교류 충전 결선 경로를 예시한 도면이다.
도 9 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 직류 충전 결선 경로를 예시한 도면이다.
도 10 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 방열부 구성을 예시한 도면이다.
도 11 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 12 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 케이블 릴의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도이다.
도 13 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 가변 가이드부 또는 고정 가이드부의 가이드 로울러를 예시한 도면이다.
도 14 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 15 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 16 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
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 이해될 수 있어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도, 도 2 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도, 도 3 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 내부 부품 장착을 예시한 블럭도이다.
도 1 내지 도 3 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 전기자동차 급속 충전기(100)는 다층 구조 본체(110)와, 전면 도어(120)와, 메인 제어 PCB(130)와, 교류 입력 처리 및 보호회로부(140)와, 트랜스포머(Transformer)(150)와, AC/DC 변환부(160)와, 충전 처리부(170)와, 교류 전자 개폐기(180)를 포함한다.
다층 구조 본체(110)는 다수의 층으로 이루어진 금속 또는 플라스틱 재질의 함체로, 내부에 전기자동차 급속 충전기 내부 부품들 및 회로들이 배치된다. 예컨대, 다층 구조 본체(110)가 최하위층, 하부 중간층, 상부 중간층 및 최상위층으로 이루어질 수 있고, 각 층은 수평 격벽에 의해 구획될 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 다층 구조 본체의 최하위층 구조를 예시한 도면이다. 도 4 에 도시한 바와 같이, 다층 구조 본체(110)의 최하위층은 전면부(Front Part)와, 후면부(Rear Part)로 이루어질 수 있으며, 전면부와 후면부 사이는 수직 격벽에 의해 구획될 수 있다.
전면 도어(120)는 다층 구조 본체(110) 전면에 장착되어 다층 구조 본체 전면을 개폐하되, 표시부(121)와 조작부(122) 및 리더부(123)가 전면에 배치된다. 예컨대, 전면 도어(120)가 힌지 방식으로 다층 구조 본체(110)에 결합되어 다층 구조 본체 전면을 개폐하도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전면 도어(120)의 전면에 배치되는 표시부(121)는 전기자동차 급속 충전기(100) 운용을 위한 각종 화면을 표시하는 LCD 또는 LED 등과 같은 디스플레이 장치이다. 조작부(122)는 전기자동차 급속 충전기(100) 운용을 위한 각종 사용자 입력을 위한 하드웨어 또는 소프트웨어 버튼 등과 같은 사용자 입력장치이다. 한편, 리더부(123)는 전기자동차 충전 비용 결제를 위해 신용카드 정보 또는 결제용 바코드 또는 결제용 QR 코드 등을 인식하는 접촉 또는 비접촉 방식의 인식 장치이다.
메인 제어 PCB(130)는 다층 구조 본체(100) 내부에 배치되되, 전기자동차 급속 충전기 전반을 제어하는 제어회로(131) 및 통신회로(132)가 모듈된다. 예컨대, 제어회로(131)는 교류 및 직류의 전압을 센싱하여 교류 전자 개폐기나 릴레이의 단속을 제어할 수 있다.
한편, 통신회로(132)는 LTE 또는 BLE 또는 WiFi 방식 등을 지원하는 무선통신 회로일 수 있으며, 리더부(123)에 의해 인식되는 신용카드 정보 또는 결제용 바코드 또는 결제용 QR 코드를 결제장치(도면 도시 생략)로 무선 전송하는 역할을 한다.
교류 입력 처리 및 보호회로부(140)는 다층 구조 본체(110) 내부에 배치되되, 상용 교류 입력을 처리하는 교류 입력 처리 회로 및 기기 보호를 위한 보호 회로들이 모듈된다.
도 5 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 교류 입력 처리 및 보호회로부 구성을 예시한 도면이다. 도 5 에 도시한 바와 같이, 교류 입력 처리 및 보호회로부(140)는 터미널 블록(141)과, EMC 필터(142)와, 서지 프로텍터(143)와, 전력량계(144)와, 누전 차단기(145)를 포함한다.
터미널 블록(141)은 상용 교류 입력선이 배선되는 단자판이다. EMC(Electro Magnetic Compatibility) 필터(142)는 상용 교류 입력으로부터 노이즈(Noise)를 제거하여 교류 신호를 안정화한다. 서지 프로텍터(143)는 낙뢰 등과 같은 서지(Surge) 전압으로부터 회로를 보호한다.
전력량계(144)는 입력되는 교류의 유효 전력을 계량한다. 누전 차단기(145)는 누설 전류(Leakage Current)에 의한 전원의 불평형 전류가 일정한 값을 초과하면 전원을 차단한다. 여기서, 터미널 블록(141)과 EMC 필터(142) 및 전력량계(144)가 교류 입력 처리 회로이고, 서지 프로텍터(143)와 누전 차단기(145)가 보호 회로이다.
트랜스포머(Transformer)(150)는 다층 구조 본체(110) 내부에 배치되되, 교류 입력 처리 및 보호회로부(140)를 통과하여 입력되는 상용 교류를 교류 충전 정격 용량의 교류로 변압한다.
AC/DC 변환부(160)는 다층 구조 본체(110) 내부에 배치되되, 교류 입력 처리 및 보호회로부(140)를 통해 입력되는 상용 교류를 직류 충전 정격 용량의 직류로 변환한다. 이 때, AC/DC 변환부(160)가 차데모(Chademo) 방식과 콤보(Combo) 방식 각각으로 직류 전류를 인가하기 위해 복수개로 구현될 수 있다.
충전 처리부(170)는 다층 구조 본체(110) 내부에 배치되되, 적어도 하나의 교류 충전 플러그 및 적어도 하나의 직류 충전 플러그를 포함하는 충전 회로들이 모듈된다.
이 때, 교류 충전 플러그는 교류를 사용하는 3상(AC3P) 방식을 지원하는 충전 플러그일 수 있다. 한편, 직류 충전 플러그는 직류를 사용하는 차데모(Chademo) 방식과 콤보(Combo) 방식 각각을 지원하는 충전 플러그일 수 있다.
예컨대, 충전 처리부(170)가 복수의 CT 전류센서(171a)(171b)와, 복수의 보호회로부(172a)(172b)와, 복수의 릴레이(173a)(173b)와, 전압 검출부(174)와, 차데모(Chademo) 방식 직류 충전 플러그(175)와, 콤보(Combo) 방식 직류 충전 플러그(176) 및 3상(AC3P) 방식 교류 충전 플러그(177)를 포함할 수 있다.
복수의 CT 전류센서(171a)(171b) 각각은 AC/DC 변환부(160)에 의해 변환되는 직류의 전류를 각각 측정한다. 복수의 보호회로부(172a)(172b) 각각은 AC/DC 변환부(160)에 의해 변환되는 직류에 포함된 노이즈(Noise)를 제거하는 EMC 필터와, 역전류를 방지하는 다이오드 및 과전압 보호를 위한 퓨즈 등을 포함하여 회로를 보호한다.
복수의 릴레이(173a)(173b)는 차데모(Chademo) 방식 직류 충전 플러그(175)와, 콤보(Combo) 방식 직류 충전 플러그(176) 각각으로 인가되는 직류를 단속한다. 전압 검출부(174)는 차데모(Chademo) 방식 직류 충전 플러그(175)와, 콤보(Combo) 방식 직류 충전 플러그(176) 각각으로 인가되는 직류 전압을 검출한다.
복수의 CT 전류센서(171a)(171b)에 의해 검출되는 직류 전류 값 및 전압 검출부(174)에 의해 검출되는 직류 전압 값은 메인 제어 PCB(130)에 모듈되는 제어회로(131)로 전송되어 복수의 릴레이(173a)(173b) 단속 제어 등과 같은 기기 제어에 사용된다.
차데모(Chademo) 방식 직류 충전 플러그(175)와, 콤보(Combo) 방식 직류 충전 플러그(176) 및 3상(AC3P) 방식 교류 충전 플러그(177)는 각각 차데모(Chademo) 방식 직류 충전건과, 콤보(Combo) 방식 직류 충전건 및 3상(AC3P) 방식 교류 충전건이 접속된다.
교류 전자 개폐기(180)는 다층 구조 본체(110) 내부에 배치되되, 전자력을 이용해 교류 전력을 단속한다. 예컨대, 교류 전자 개폐기(180)가 트랜스포머(150) 양단 즉, 교류 입력측인 교류 입력 처리 및 보호회로부(140) 후단과, 교류 출력측인 3상(AC3P) 방식 교류 충전 플러그(177) 전단에 각각 복수개로 구현될 수 있다.
이와 같이 구현되는 전기자동차 급속 충전기(100)에서 트랜스포머(Transformer)(150)는 다른 부품들에 비해 무게가 상대적으로 매우 무겁기 때문에 다층 구조 본체(110)의 상위층에 배치할 수록 조립 작업성이 떨어지며, 무게 불평형이 심해진다.
도 6 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 트랜스포머가 다층 구조 본체의 최하위층 배면부에 배치된 것을 예시한 도면이다. 도 6 에 도시한 바와 같이 본 발명은 무게가 상대적으로 무거운 트랜스포머(150)를 다층 구조 본체(110)의 최하위층 후면부(Rear Part)에 배치되도록 구현하여, 무게 중심이 최하위층에 위치되도록 함으로써 조립 작업성이 용이하도록 한다.
한편, 터미널 블록(141)과, EMC 필터(142)와, 서지 프로텍터(143)와, 전력량계(144)와, 누전 차단기(145)를 포함하는 교류 입력 처리 및 보호회로부(140)는 전력량계(144), 서지 프로텍터(143) 및 누전 차단기(145) 등을 자주 확인하며 유지보수해야 한다.
도 7 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 교류 입력 처리 및 보호회로부가 다층 구조 본체의 최하위층 전면부에 수직 방향으로 배치된 것을 예시한 도면이다. 도 7 에 도시한 바와 같이 본 발명은 유지 보수가 빈번한 교류 입력 처리 및 보호회로부(140)를 다층 구조 본체(110)의 최하위층 전면부(Front Part)에 수직 방향으로 배치되도록 구현하여, 전면 도어(120) 오픈시 교류 입력 처리 회로 및 보호 회로들이 외부에 쉽게 노출되도록 함으로써 유지 보수가 용이하도록 한다.
한편, 전기자동차 급속 충전기(100) 내부 부품 중 가장 고장이 자주 발생하는 부품은 제어회로(131)가 모듈되는 메인 제어 PCB(130)이므로, 메인 제어 PCB(130)를 수리하거나 교체하는 유지보수 작업이 쉬워야 한다.
따라서, 본 발명은 고장이 자주 발생하는 제어회로(131)가 모듈되는 메인 제어 PCB(130)를 전면 도어(120)의 배면에 배치되도록 구현하여, 전면 도어(120) 오픈시 메인 제어 PCB(130)가 외부에 쉽게 노출되도록 함으로써 유지 보수가 용이한 동시에 전면 도어(120) 전면에 배치되는 표시부와 조작부 및 리더부와 근접됨으로써 커넥터를 통한 전기 결선이 용이하도록 한다.
한편, 전기자동차 급속 충전기(100) 내부 부품 중 AC/DC 변환부(160)는 상대적으로 가볍고 모듈화하기도 용이하므로, 본 발명은 도 1 에 도시한 바와 같이 AC/DC 변환부(160)를 다층 구조 본체의 최상위층에 배치되도록 구현하되, 슬라이드(Slide) 방식의 착탈 구조로 구현하여, AC/DC 변환부(160)가 미리 결선이 완료된 랙(Rack) 상에 슬라이딩 되어 착탈되도록 함으로써 설치시 조립이 용이하고, 고장시 교체가 용이하도록 한다.
한편, 전기자동차 급속 충전기(100) 내부 부품 중 충전 처리부(170)의 차데모(Chademo) 방식 직류 충전 플러그(175)와, 콤보(Combo) 방식 직류 충전 플러그(176) 및 3상(AC3P) 방식 교류 충전 플러그(177)는 각각 차데모(Chademo) 방식 직류 충전건과, 콤보(Combo) 방식 직류 충전건 및 3상(AC3P) 방식 교류 충전건이 접속되므로, 사용자가 충전건을 손으로 조작하기 쉬운 층에 배치되는 것이 유리하다.
따라서, 본 발명은 도 1 에 도시한 바와 같이 충전 처리부(170)를 다층 구조 본체(110)의 상부 중간층에 배치되도록 구현하여 적어도 하나의 교류 충전 플러그 및 적어도 하나의 직류 충전 플러그에 전기적으로 접속되는 충전건 모듈(200) 접속 및 조작이 용이하도록 한다.
한편, 전기자동차 급속 충전기(100) 내부 부품 중 교류 전자 개폐기(180)는 외부에 노출될 필요가 없는 부품이다. 따라서, 본 발명은 도 3 에 도시한 바와 같이 외부에 노출될 필요가 없는 교류 전자 개폐기(180)를 다층 구조 본체(110)의 하부 중간층에 배치되도록 구현하여, 결선 경로를 단순화시킨다.
도 8 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 교류 충전 결선 경로를 예시한 도면이다. 도 8 에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기(100)는 다층 구조 본체의 최하위층, 하부 중간층, 최하위층, 하부 중간층, 상부 중간층 순으로 교류 충전 결선 경로가 형성된다. 따라서, 이웃하는 층간에만 결션이 이루어지게 되어 교류 충전 결선 경로가 짧고 단순하다.
도 9 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 직류 충전 결선 경로를 예시한 도면이다. 도 9 에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기(100)는 다층 구조 본체의 최하위층, 하부 중간층, 최상위층, 상부 중간층 순으로 직류 충전 결선 경로가 형성된다. 따라서, 하부 중간층과 최상위층을 제외하고는 이웃하는 층간에만 결션이 이루어지게 되고, 하부 중간층과 최상위층은 비교적 결선이 쉬운 랙 방식 결선이므로 교류 충전 결선 경로가 짧고 단순하다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기(100)가 방열부(190)를 더 포함할 수 있다. 방열부(190)는 다층 구조 본체(110)의 최하위층으로부터 흡기되어 하부 중간층 및 상부 중간층을 경유한 공기를 최상위층을 통해 배기한다.
도 10 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 방열부 구성을 예시한 도면이다. 도 10 에 도시한 바와 같이, 방열부(190)는 흡기구(191)와, 통홈(192)들과, 배기팬(193)을 포함한다.
흡기구(191)는 다층 구조 본체(110)의 최하위층 전면 및 양측면에 각각 형성되어 외부로부터 공기를 흡기한다. 통홈(192)들은 다층 구조 본체(110)의 최하위층과 하부 중간층 사이의 수평 격벽, 하부 중간층과 상부 중간층 사이의 수평 격벽 및 상부 중간층과 최상위층 사이의 수평 격벽에 각각 형성되어 하부층으로부터 상부층으로 공기를 유통시킨다.
배기팬(193)은 다층 구조 본체(110)의 최상위층 배면에 장착되어, 흡기구(191)를 통해 다층 구조 본체(110)의 최하위층으로부터 흡기되어, 통홈(192)들을 통해 하부층으로부터 상부층으로 유통되어 최상위층으로 유입된 공기를 외부로 배출시킨다.
이와 같이 구현함에 의해, 방열부를 통해 다층 구조 본체의 최하위층으로부터 흡기되어 하부 중간층 및 상부 중간층을 경유한 공기를 최상위층을 통해 배기함으로써 전기자동차 급속 충전기 내부에서 발생하는 열을 방열시킨다.
도 11 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 11 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈(200)은 유연성 충전 케이블(210)과, 충전건(220)과, 케이블 릴(Cable Reel)(230)을 포함한다.
유연성 충전 케이블(210)은 전기자동차 급속 충전기(100)의 차데모(Chademo) 방식 직류 충전 플러그(175) 또는 콤보(Combo) 방식 직류 충전 플러그(176) 또는 3상(AC3P) 방식 교류 충전 플러그(177)에 일단이 전기적으로 접속되며, 유연성 재질로 되어 있어 잘 구부려진다.
충전건(220)은 유연성 충전 케이블(210)의 타단에 결합되고, 전기자동차의 배터리 충전 단자에 종단이 착탈되어, 전기자동차의 배터리를 충전시킨다. 사용자는 충전건(220)을 손에 잡아 충전건 모듈(200) 본체 전면에 형성되는 충전건 수납 공간(201)으로부터 충전건(220)을 꺼내 전기자동차의 배터리 충전 단자에 충전건(220) 종단을 삽입하여 전기적으로 접속시킨다.
케이블 릴(230)은 전기자동차의 배터리 충전 후, 유연성 충전 케이블(210)을 자동 권취한다. 사용자가 전기자동차 급속 충전기(100)를 조작하여 충전 금액을 결제하면, 충전건 모듈(200) 본체 전면에 형성되는 충전건 수납 공간(201) 전면의 도어(202)가 자동으로 열린다.
사용자가 충전건 수납 공간(201)에 수납된 충전건(220)을 손으로 잡고 잡아 당기면 케이블 릴(230)에 권선된 유연성 충전 케이블(210)이 풀리면서 충전건(220)이 충전건 수납 공간(201)으로부터 꺼내지게 되고, 사용자는 꺼내진 충전건(220) 종단을 전기자동차의 배터리 충전 단자에 삽입하여 전기적으로 접속시켜 전기자동차의 배터리를 급속 충전시킨다.
충전이 완료되면, 사용자가 전기자동차의 배터리 충전 단자로부터 충전건(220) 종단을 꺼내 전기적으로 분리시킨 다음 충전건(220)을 손에서 놓는다. 그러면, 약 2 내지 3초간 잠시 대기 후 케이블 릴(230)이 작동하여 유연성 충전 케이블(210)이 권선되면서 충전건(220)이 충전건 수납 공간(201) 내부로 복귀하여 정위치된다.
도 12 는 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 케이블 릴의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도이다. 본 발명은 자동 권취 성능을 향상시키기 위해 유연성 충전 케이블을 자동으로 권취시 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 가변되도록 한다. 이를 위해 본 발명은 도 12 에 도시한 바와 같이, 케이블 릴(230)이 모터(231)와, 권선 로울러(232)와, 지지부(233)와, 가변 가이드부(234)를 포함한다.
모터(231)는 배터리 충전 완료시 기동되어, 자동 권취를 위한 회전 구동력을 제공한다. 권선 로울러(232)는 모터(231) 회전축에 일단이 축설되어 모터의 회전축 회전에 따라 회전되어 유연성 충전 케이블(210)을 권선한다. 지지부(233)는 권선 로울러(232) 타단이 축설된다.
가변 가이드부(234)는 권선 로울러(232) 측에 설치되어 권선 로울러(232)에 권취되는 유연성 충전 케이블(210)을 가이드 하되, 지지부(233)에 일단이 축설되어 권선 로울러(232)의 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블(210) 가이드 위치가 가변된다.
이 때, 가변 가이드부(234)가 권취되는 유연성 충전 케이블(210)이 쉽게 권취되도록 유연성 충전 케이블 접촉면에 서로 대향되도록 설치되는 적어도 2개의 가이드 로울러(234a)를 포함할 수 있다. 이 가이드 로울러(234a)가 회전하면서 유연성 충전 케이블(210)이 더 쉽게 권선 로울러(232)에 권취되게 된다.
권선 로울러(232)에 권선되는 유연성 충전 케이블(210) 권선 두께에 따라 가변 가이드부(234)가 지지부(233)에 축설되는 축을 중심으로 회전 하면서 가변된다. 권선 두께가 증가할 수록 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 지면에서 더 멀어져 상대적으로 높은 지점에 위치하게 된다.
이와 같이 구현함에 의해, 본 발명은 배터리 충전 완료시 유연성 충전 케이블을 자동으로 권취하되, 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 가변되도록 함으로써 유연성 충전 케이블 권취가 용이하여 자동 권취 성능을 향상할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 지지부(233)가 수직 방향 가이드홈(233a)을 포함할 수 있다. 수직 방향 가이드홈(233a)은 가변 가이드부(234)를 수직한 방향으로 가이드 하는 동시에 가변 가이드부(234)가 수평 방향으로 이탈되지 않도록 방해한다.
권선 로울러(232)에 권선되는 유연성 충전 케이블(210) 권선 두께에 따라 가변 가이드부(234)가 지지부(233)에 축설되는 축을 중심으로 회전 하면서 수직 방향 가이드홈(233a)을 따라 수직 방향으로 가변된다. 이 때, 수직 방향 가이드홈(233a)은 수직 방향으로 길게 형성되므로, 유연성 충전 케이블에 수평 방향의 외력이 작용하더라도 가변 가이드부(234)가 수평 방향으로 이탈되지 않도록 한다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈(200)이 고정 가이드부(235)를 더 포함할 수 있다. 고정 가이드부(235)는 충전건 모듈(200) 본체 전면에 형성되는 충전건 수납 공간(201) 상부에 고정 설치되어 권선 로울러(232)에 권취되는 유연성 충전 케이블(210)을 가이드 한다.
이 때, 고정 가이드부(235)가 권취되는 유연성 충전 케이블(210)이 쉽게 권취되도록 유연성 충전 케이블 접촉면에 서로 대향되도록 설치되는 적어도 2개의 가이드 로울러(235a)를 포함할 수 있다. 이 가이드 로울러(235a)가 회전하면서 유연성 충전 케이블(210)이 더 쉽게 권선 로울러(232)에 권취되게 된다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 가변 가이드부(234)와 고정 가이드부(235)에 의해 이원화된 유연성 충전 케이블 가이드 구조를 형성함으로써 유연성 충전 케이블 자동 권취 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 13 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 가변 가이드부 또는 고정 가이드부의 가이드 로울러를 예시한 도면이다. 도 13 에 도시한 바와 같이 가변 가이드부(234) 또는 고정 가이드부(235)의 유연성 충전 케이블 접촉면에 서로 대향되도록 복수의 가이드 로울러(234a)(235a)가 형성되어 있음을 볼 수 있다.
도 14 내지 도 16 은 본 발명에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 이 실시예들은 무게가 무거운 케이블 릴(230)을 충전건 모듈(200) 본체 하부에 설치되도록 하여 안정성을 향상시킨 실시예들이다.
이 실시예들에 따른 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈(200)은 경로 변경부(236)를 더 포함한다. 경로 변경부(136)는 가변 가이드부(234)와 고정 가이드부(235) 사이에 배치되어, 유연성 충전 케이블(210)의 경로를 변경시킨다.
예컨대, 경로 변경부(236)가 유연성 충전 케이블 접촉면에 설치되는 적어도 하나의 경로 변경 로울러를 포함할 수 있다. 도 14 및 도 16 은 경로 변경 로울러로 하나의 로울러를 사용한 실시예이고, 도 15 는 경로 변경 로울러로 도 13 에 도시한 바와 같은 복수의 대향하는 로울러들을 사용한 실시예이다.
한편, 도 14 및 도 15 는 고정 가이드부(235)에 포함되는 가이드 로울러(235a)를 도 13 에 도시한 바와 같이 4방향에서 대향되도록 한 것을 예시하고 있고, 도 16 은 고정 가이드부(235)에 포함되는 가이드 로울러(235a)를 2방향에서 대향되도록 한 것을 예시하고 있다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 가변 가이드부(234)와 고정 가이드부(235) 사이에 배치되어, 유연성 충전 케이블(210)의 경로를 변경시키는 경로 변경부(236)를 적용하여 무게가 무거운 케이블 릴(230)을 충전건 모듈(200) 본체 하부에 설치할 수 있어 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 충전 후 사용자가 충전건(220)을 손에서 놓더라도 충전건(220)이 바닥에 떨어질 가능성이 낮아진다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 배터리 충전 완료시 유연성 충전 케이블을 자동으로 권취하되, 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 가변되도록 함으로써 유연성 충전 케이블 권취가 용이하여 자동 권취 성능을 향상할 수 있으므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 전기자동차 급속 충전 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
100 : 전기자동차 급속 충전기
110 : 다층 구조 본체
120 : 전면 도어
121 : 표시부
122 : 조작부
123 : 리더부
130 : 메인 제어 PCB
131 : 제어회로
132 : 통신회로
140 : 교류 입력 처리 및 보호회로부
141 : 터미널 블록
142 : EMC 필터
143 : 서지 프로텍터
144 : 전력량계
145 : 누전 차단기
150 : 트랜스포머
160 : AC/DC 변환부
170 : 충전 처리부
171a, 171b : CT 전류센서
172a, 172b : 보호회로부
173a, 173b : 릴레이
174 : 전압 검출부
175 : 차데모 방식 직류 충전 플러그
176 : 콤보 방식 직류 충전 플러그
177 : 3상 방식 교류 충전 플러그
180 : 교류 전자 개폐기
190 : 방열부
191 : 흡기구
192 : 통홈
193 : 배기팬
200 : 충전건 모듈
210 : 유연성 충전 케이블
220 : 충전건
230 : 케이블 릴
231 : 모터
232 : 권선 로울러
233 : 지지부
233a : 수직 방향 가이드홈
234 : 가변 가이드부
234a : 가이드 로울러
235 : 고정 가이드부
235a : 가이드 로울러
236 : 경로 변경부

Claims (7)

  1. 전기자동차 급속 충전기의 차데모(Chademo) 방식 직류 충전 플러그 또는 콤보(Combo) 방식 직류 충전 플러그 또는 3상(AC3P) 방식 교류 충전 플러그에 일단이 전기적으로 접속되는 유연성 충전 케이블과;
    유연성 충전 케이블의 타단에 결합되고, 전기자동차의 배터리 충전 단자에 종단이 착탈되는 충전건과;
    전기자동차의 배터리 충전 후, 유연성 충전 케이블을 자동 권취하는 케이블 릴(Cable Reel)을;
    포함하되,
    케이블 릴이:
    배터리 충전 완료시 기동되어, 자동 권취를 위한 회전 구동력을 제공하는 모터와;
    모터 회전축에 일단이 축설되어 모터의 회전축 회전에 따라 회전되어 유연성 충전 케이블을 권선하는 권선 로울러와;
    권선 로울러 타단이 축설되는 지지부와;
    권선 로울러 측에 설치되어 권선 로울러에 권취되는 유연성 충전 케이블을 가이드 하되, 지지부에 일단이 축설되어 권선 로울러의 권선 두께에 따라 유연성 충전 케이블 가이드 위치가 가변되는 가변 가이드부를;
    포함하는 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    지지부가:
    가변 가이드부를 수직한 방향으로 가이드 하는 동시에 가변 가이드부가 수평 방향으로 이탈되지 않도록 방해하는 수직 방향 가이드홈을;
    포함하는 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    가변 가이드부가:
    권취되는 유연성 충전 케이블이 쉽게 권취되도록 유연성 충전 케이블 접촉면에 서로 대향되도록 설치되는 적어도 2개의 가이드 로울러를;
    포함하는 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈이:
    충전건 모듈 본체 전면에 형성되는 충전건 수납 공간 상부에 고정 설치되어 권선 로울러에 권취되는 유연성 충전 케이블을 가이드 하는 고정 가이드부를;
    더 포함하는 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    고정 가이드부가:
    권취되는 유연성 충전 케이블이 쉽게 권취되도록 유연성 충전 케이블 접촉면에 서로 대향되도록 설치되는 적어도 2개의 가이드 로울러를;
    포함하는 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈이:
    가변 가이드부와 고정 가이드부 사이에 배치되어, 유연성 충전 케이블의 경로를 변경시키는 경로 변경부를;
    더 포함하는 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    경로 변경부가:
    유연성 충전 케이블 접촉면에 설치되는 적어도 하나의 경로 변경 로울러를;
    포함하는 전기자동차 급속 충전기의 충전건 모듈.
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