KR20220053705A - 전기 자동차의 보조 배터리 방전에 대응하는 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 자동차의 보조 배터리 방전에 대응하는 모드 2 모바일 충전기에 관합니다.
본 발명은 전기 자동차의 트랙션 배터리를 충전하는 충전기 중에서 특히 가정용 또는 산업용 전원을 이용하여 전기 자동차의 트랙션 베터리를 충전하는 모드 2 충전기의 새로운 응용에 관합니다. 본 발명의 모드 2 충전 케이블의 어댑터에는 점프 케이블을 연결할 수 있는 점프 스타터 커넥터가 설치되어 있습니다. 전기 자동차의 보조 배터리 방전 시, 점프 스타터 커넥터에 점프 케이블을 연결하고 이 점프 케이블의 다른 쪽 끝을 전기자동차의 보조 배터리 단자에 연결한 후, 충전 소켓에 모드 2 모바일 충전기를 연결하면, 어댑터의 전원공급장치가 방전된 보조 배터리를 충전하는 전력을 공급합니다.

Description

전기 자동차의 보조 배터리 방전에 대응하는 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블{MODE 2 MOBILE ADAPTER CHARGER CABLE HAVING JUMP STARTER FUNCTION FOR SECONDARY BATTERY DISCHARGE IN ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차에 관한다. 특히 전기자동차에서 보조 배터리 방전에 대응하는 기술에 관한다.

전기 자동차(Electric Vehicle: EV)는 내연기관 차량과는 달리 시동 시 크랭킹의 과정이 없고 전자제어장치의 전원 공급으로 시동이 걸린다. 전기 자동차의 시동의 의미는 전원을 키는 것(Power on)과 그 개념이 같다. 시동 모터를 회전시켜서 시동을 하는 내연기관과 비교하면 작은 용량의 보조 배터리를 차량에 장착해도 차량의 시동과 주행을 할 준비가 된다. 그러나 전기 자동차에는 내연기관 차량보다 전자제어장치가 많이 설치되어 있기 때문에 시동이 꺼지고 비운전상태의 대기 상태에서 누설 전류가 발생할 수 있다. 이로 말미암아 보조 배터리가 방전이 될 우려가 있다. 보조 배터리가 방전된다면 별도의 점프 스타터를 사용해서 충전해 줘야 한다. 12V의 보조 배터리가 방전되면 고압의 트랙션 배터리의 전원이 켜지지 않는다. 즉, 시동이 걸리지 않는다.

대한민국 공개특허공보 제2013-0130217은 전기 자동차의 보조 배터리를 충전하는 방법을 개시한다. 이 기술은 트랙션 배터리의 전압을 조정하고 잘 제어해서 보조 배터리를 충전하는 방법을 개시한다. 하지만 현재 차량에서는 BMS(Battery Management System)이 구동되어야만 고압의 메인 배터리를 작동시킬 수 있는데, BMS 구동을 보조 배터리가 담당한다. 따라서 보조 배터리가 방전되면 BMS를 구동할 수 없고, BMS를 구동하지 못하면 고압의 메인 배터리를 작동시킬 수 있다. 따라서 방전되지 않은 고압 배터리를 이용해서 방전된 저전압 배터리를 충전하면 되지 않겠느냐는 발상에 기초한 선행 특허문헌의 구성이 이상적으로 보일 수 있어도 실제로는 사용하기 어렵다. 그것을 실시하려면 새로운 배터리 시스템을 개발하고 운용해야 하는데 그 자체가 쉽지 않다.

본 발명의 발명자는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 노력한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 모드 2(MODE 2) 모바일 충전기에 보조 배터리의 방전에 대응하는 기능을 추가하는 것에 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론 할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

위와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1국면은 전기자동차에 사용되는 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블에 있어서, 이 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블은 전원공급장치 및 PWM 컨트롤러가 포함되어 있는 어댑터에 12V의 전력을 공급하는 점프 스타터 커넥터를 설치하고, 전기 자동차의 보조 배터리 방전 시, 상기 점프 스타터 커넥터에 점프 케이블을 연결하고 이 점프 케이블의 다른 쪽 끝을 전기자동차의 보조 배터리 단자에 연결한 후, 충전 소켓에 상기 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블을 연결하면, 상기 전원공급장치가 상기 보조 배터리를 충전하는 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블에 있어서, 상기 어댑터는 보조 배터리 방전 알림부를 포함하며, 상기 점프 케이블의 연결은, PWM 프로토콜로 차량과 통신하면서 충전 과정을 개시한 후, 정해진 시간 내에 EV Ready 반응이 없는 경우 상기 보조 배터리 방전 알림부를 통해 보조 배터리 방전을 표시한 후 실시되는 것이 좋다.

또한 본 발명의 제2국면은 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블을 이용한 보조 배터리 충전 방법에 있어서, 상기 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블에는 전원공급장치 및 PWM 컨트롤러가 포함되어 있는 어댑터에 12V의 전력을 공급하는 점프 스타터 커넥터를 설치하고,

충전 소켓에 상기 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블의 전원 플러그가 연결되고, 차량 인렛에 상기 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블의 인렛 커넥터가 연결된 다음, PWM 프로토콜로 차량과 통신하면서 충전 과정을 개시한 후,

정해진 시간 내에 EV Ready 반응이 없는 경우 상기 보조 배터리 방전 알림부를 통해 보조 배터리 방전을 표시하고,

상기 점프 스타터 커넥터에 점프 케이블을 연결하고 이 점프 케이블의 다른 쪽 끝을 전기자동차의 보조 배터리의 단자에 연결하면, 상기 어댑터가 상기 점프 케이블을 감지하여 다시 100%의 펄스를 출력하고, 차량 배터리를 충전함과 동시에 상기 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 전기자동차의 보조 배터리가 방전되어 시동이 걸리지 못하는 상황에서 모드 2 모바일 충전기를 이용하여 가정용 또는 산업용 220V 전원으로 긴급 상황에 쉽고 능동적으로 대처할 수 있다. 즉, 모드 2 어댑터 EV 케이블이 점프 스타터 기능을 발휘하는 것이다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블(1)의 구성을 개략적으로 나타내었다.
도 2는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 충전 어댑터의 전기적 구성을 개략적으로 나타내었다.
도 3은 본 발명에서 사용하는 전기자동차의 PWM 충전 프로세스를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 SMPS(120)의 개략적인 전자적 구성을 예시한다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블(1)을 나타낸다.

모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블(1)은 모바일 충전기 혹은 휴대용 충전기라고도 부른다. '충전기'라는 용어를 넓은 의미로 사용하면 도시되어 있는 케이블을 가리킨다. '충전기'라는 용어를 좁은 의미로 사용한다면 어댑터(100)를 가리킨다. 가정용 또는 산업용 220V 전원을 이용하여 전기자동차의 구동 배터리를 충전한다. 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블(1)은 차량의 인렛에 삽입하는 인렛 커넥터(10)와 가정용 또는 산업용 충전 소켓에 연결하는 전원플러그(20)와 이들 두 커넥터(10, 20)를 연결하는 케이블(30), 그리고 컨트롤러가 포함되어 있는 어댑터(100)로 구성된다. 이 어댑터(100)에는 표시부(110)가 포함된다. 바람직하게는, 본 발명의 어댑터(100)의 표시부(110)는 전원 표시부 충전 표시부, 이상 상태 표시부 외에 보조 배터리 방전 알림부(111)를 포함할 수 있다. 또한 도시되지는 않았으나, 본 발명의 어댑터(100)에는, 후술하는 바와 같이, 보조 배터리에 연결되는 점프 케이블을 연결할 수 있는 보조 커넥터인 점프 스타터 커넥터가 설치되어 있다.

대부분의 전기 자동차 사용자들은 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블을 소지하고 있다. 그러나 종래의 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블에는 점프 케이블과 연결되는 점프 스타터 커넥터가 없다.

도 2는 본 발명의 어댑터(100)의 전자적 구성을 개략적으로 나타낸다. 이 어댑터(100)가 곧 충전기이다. 어댑터(100)는 충전 소켓으로부터 220V 교류 전원을 받아서 직류 전원으로 특성을 변화시키는 전원공급장치(Switching Mode Power Supply: SMPS)(120)와 PWM 컨트롤러(130)를 포함하며, 바람직하게는 충전 관련 회로 및 누설 감지 안전장치를 더 포함한다. 그리고 전원공급장치(120)와 전기적으로 연결되는 점프 스타터 커넥터(150)가 구성되어 있다.

모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블(1)은 220V/14A 수준의 일반 전원 콘센트(이것이 본 발명의 충전 소켓이 된다)에 연결되어 가정용 혹은 산업용 전원을 공급받는다. 전기 자동차를 최대 3kW까지 충전할 수 있다. 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블(1)의 어댑터는 12V의 전원을 통한 PWM 방식으로 차량과 Control Pilot 통신을 해서 충전 프로세스를 실행한다.

전기 자동차의 보조 배터리 방전되었다고 가정하자. 그러면 점프 스타터 커넥터(150)에 점프 케이블(50)을 연결한다. 이 점프 케이블(50)의 다른 쪽 끝을 전기자동차의 보조 배터리(미도시) 단자에 연결한다. 그러면 어댑터로부터 공급되는 12V 전원의 공급을 받고 차량의 전장 시스템을 파워 온 시킨 후 차량을 충전시키는데, 이때 점프 스타터 커텍터(150)로부터 공급되는 12V 전원으로 방전된 보조 배터리를 충전하게 된다. 상기 점프 케이블(50)은 방전된 보조 배터리 단자에 연결하는 공지의 수단이다.

전기 자동차는 파워 온을 위한 큰 전력이 필요하지 않다. 그러므로 SMPS(120)가 12V/5A 이상의 전력을 공급할 수 있으면 차량의 충전을 위한 제어 장치를 활성화 시킬 수 있다.

도 3은 전기자동차의 PWM 충전 프로세스를 나타낸다.

충전기를 차량에 연결하기 전에는 12 V 전압을 유지된다. 충전기(모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블(1) 또는 그 케이블의 어댑터(100)를 의미한다)가 전기 자동차에 연결되면 내부 저항에 의해 9V 전압으로 변경되고, 충전기는 차량으로 1 kHz의 PWM 신호를 보낸다.

이때 차량이 표준에 정해진 시간, 최대 5 초 이내에 6 V 전압의 변동으로 EV-Ready 반응을 보여야 한다. 만약 이러한 EV-Ready 반응이 없다면, 해당 차량의 보조 배터리가 방전되어 시동 불능으로 간주할 수 있다. 그러면 본 발명의 충전기는 보조 배터리 방전 알림부(111)를 통해 보조 배터리가 방전이 되었음을 알린다.

그러면 운전자는 전술한 충전기의 점프 스타터 커넥터에 점프 케이블을 연결하고 이 점프 케이블의 다른 쪽 끝을 전기 자동차의 보조 배터리의 단자에 연결한다. 점프 연결선은 일시적으로 사용하기 때문에 최소 1.5 SQ 의 배선을 사용하는 것이 좋다. 충전기는 점프 케이블의 연결이 감지되면 다시 100 % 의 Pulse를 내보낸 후 충전 용량에 맞는 PWM 신호를 차량으로 전달한다. 차량은 이때 12 V 전원의 공급을 받고, 충전기의 PWM 신호의 전달로 즉시 차량의 구동 배터리를 충전함과 동시에 12 V의 보조 배터리를 충전 할 수 있다.

한편, 본 발명의 MODE 2 충전기를 차량의 인렛에 연결하지 않더라도 방전된 보조 배터리를 충전할 수도 있다. 위와 같이 휴대용 충전기와 차량의 연결이 없더라도, 충전기의 점프 스타터 커넥터 및 보조 배터리 단자에 점프 케이블을 연결한 다음, 방전된 전기 자동차의 12 V 시스템의 파워 온시킬 수 있도록 구성할 수 있다. 12 V 전원 공급 및 연결 배선의 쇼트(short) 또는 로드 덤프(load dump)가 발생해도 충전기를 보호할 수 있는 충전기 및 차량 보호 퓨즈를 포함하는 것이 좋다. 바람직하게는 패스트 액팅 퓨즈(Fast Acting Fuse: Limitron or Bussmann)를 사용한다. 도 4를 보자. 전원공급장치(120)는 노이즈필터 및 정류 회로(121), 스위칭 회로(122), 변압기(123) 및 직류직류 전압조정회로/필터(124)를 포함한다. 그리하여 가정용 또는 산업용 220V 교류 전압을 직류로 변경하여 모바일 충전기 제어부(140)로 전달한다. 이러한 구성에서 점프 스타터 커넥터(150)로 연결되는 회선을 도면과 같이 구성한다. 그리고 바람직하게는 이 회선은 충전기 및 차량 보호 퓨즈(125)를 통해 점프 스타터 커넥터(150)에 연결된다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (3)

1. 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블에 있어서, 전원공급장치 및 PWM 컨트롤러가 포함되어 있는 어댑터에 12V의 전력을 공급하는 점프 스타터 커넥터를 설치하고, 전기 자동차의 보조 배터리 방전 시, 상기 점프 스타터 커넥터에 점프 케이블을 연결하고 이 점프 케이블의 다른 쪽 끝을 전기자동차의 보조 배터리 단자에 연결한 후, 충전 소켓에 상기 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블을 연결하면, 상기 전원공급장치가 상기 보조 배터리를 충전하는 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는, 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 어댑터는 보조 배터리 방전 알림부를 포함하며, 상기 점프 케이블의 연결은, PWM 프로토콜로 차량과 통신하면서 충전 과정을 개시한 후, 정해진 시간 내에 EV Ready 반응이 없는 경우 상기 보조 배터리 방전 알림부를 통해 보조 배터리 방전을 표시한 후 실시되는 것인, 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블.
   
3. 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블을 이용한 보조 배터리 충전 방법에 있어서, 상기 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블에는 전원공급장치 및 PWM 컨트롤러가 포함되어 있는 어댑터에 12V의 전력을 공급하는 점프 스타터 커넥터를 설치하고,
   충전 소켓에 상기 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블의 전원 플러그가 연결되고, 차량 인렛에 상기 모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블의 인렛 커넥터가 연결된 다음, PWM 프로토콜로 차량과 통신하면서 충전 과정을 개시한 후,
   정해진 시간 내에 EV Ready 반응이 없는 경우 상기 보조 배터리 방전 알림부를 통해 보조 배터리 방전을 표시하고,
   상기 점프 스타터 커넥터에 점프 케이블을 연결하고 이 점프 케이블의 다른 쪽 끝을 전기자동차의 보조 배터리의 단자에 연결하면, 상기 어댑터가 상기 점프 케이블을 감지하여 다시 100%의 펄스를 출력하고, 차량 배터리를 충전함과 동시에 상기 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함하는,
   모드 2 모바일 어댑터 충전 케이블을 이용한 보조 배터리 충전 방법.
   

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