KR20230115384A - 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치 - Google Patents

전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230115384A
KR20230115384A KR1020220011595A KR20220011595A KR20230115384A KR 20230115384 A KR20230115384 A KR 20230115384A KR 1020220011595 A KR1020220011595 A KR 1020220011595A KR 20220011595 A KR20220011595 A KR 20220011595A KR 20230115384 A KR20230115384 A KR 20230115384A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
magnetic contactor
semiconductor switch
alternating current
slow charging
Prior art date
Application number
KR1020220011595A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102657967B1 (ko
Inventor
홍준희
박상영
Original Assignee
가천대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가천대학교 산학협력단 filed Critical 가천대학교 산학협력단
Priority to KR1020220011595A priority Critical patent/KR102657967B1/ko
Publication of KR20230115384A publication Critical patent/KR20230115384A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102657967B1 publication Critical patent/KR102657967B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/18—Buses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/16—Driver interactions by display
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/13—Bicycles; Tricycles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/14—Trucks; Load vehicles, Busses
    • B60Y2200/143—Busses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명의 목적은 가정용 또는 사무용의 교류 전력 콘센트를 통해 전기 자동차의 내부 배터리를 완속 충전시, 표준으로 사용하는 J1772 콘센트/플러그 방식의 휴대용 전력 연결 장치에서, 내부 부품의 소형화 및 신뢰성 향상을 위해 교류 전력을 개폐하는 전자 접촉기 회로의 고장을 감시함과 아울러 저전력 및 저발열으로 설계되고, 전자 접촉기의 전기 아크로 인한 수명 감소를 방지하는 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 교류의 일단에 연결되는 반도체 스위치; 상기 반도체 스위치에 병렬로 연결되는 제 1 전자 접촉기; 상기 반도체 스위치에 직렬로 연결되는 제 2 전자 접촉기; 및 상기 교류의 타단에 연결되는 제 3 전자 접촉기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치{AC POWER CONNECTING APPARATUS FOR SIOW CHARGER OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류 전력 콘센트를 통해 전기 자동차의 내부 배터리를 완속 충전하는 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에 관한 것이다.
최근, 전기차 뿐만 아니라 전기 자전거, 전기 버스 등 소위 전기를 이용한 교통 수단이 증가하면서, 전기 충전 인프라는 가장 중요한 친환경 사업으로 부상하고 있다.
충전용 전기 방식에는 건전지와 같이 일정한 전압과 전류를 갖는 직류(DC)와, 집이나 사무실에 있는 콘센트에서 나오는 교류(AC)가 있다.
전기차는 직류 전원 배터리로 움직이는데, 전기차 충전 방식은 충전 속도에 따라 크게 완속 충전과 급속 충전 방식으로 구분된다.
완속 충전은 가정용 교류 전원을 이용하여 전기차 배터리를 충전하는 방식이다.
이와 같은 완속 충전은 전기차가 충전기의 교류를 배터리의 직류로 변환해야 하기 때문에, 완속 충전 시간이 약 4 ~ 5시간 정도 소요된다.
급속 충전은 별도 변환을 거치지 않고 직류로 바로 충전하는 방식이기 때문에, 완속 충전보다 충전 속도가 훨씬 빠르다.
완속 충전 방식은 미국, 일본, 한국이 공통으로 채택하여, 전기차 제조사나 사용자의 불편이 적은 편이지만, 급속 충전은 국가와, 전기차 제조사마다 그 방식이 서로 달라 매우 불편한 문제점이 있다.
이러한 완속 충전 방식에 사용되는 완속 충전 연결 장치는 교류 콘센트에서 플러그까지의 케이블 길이는 약 5 ~ 10 m 정도의 길이를 사용한다.
또한, 완속 충전 연결 장치는 옥외용으로 사용하므로 방수 및 방진에 대한 등급이 높아야 하고, 내충격 및 자동차 바퀴에 깔릴 수도 있으므로 기계적인 등급과 사용 온도가 넓고, 누전 차단이나 낙뢰, 전자파 노이즈에 대한 규격이 매우 까다롭게 적용되고 있다.
완속 충전 연결 장치의 일반적인 구조를 살펴보면, 완속 충전 연결 장치는 2개의 선을 포함하는 교류 전선을 전기적으로 회로와 연결시킴과 아울러 기계적으로 분리할 수 있는 전자 접촉기와, 누전을 측정하는 변압기와, 교류 전류를 측정하는 전류계와, 커넥터와, 제어기 등을 포함하고 있다.
그런데, 이와 같은 전자 접촉기는 동작시 수명 단축에 큰 영향을 미치는 전기 접점의 떨림 현상이 발생할 수 있다.
도 1은 일반적인 전자 접촉기의 동작시 전기 접점 떨림 현상을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 교류 20 A 급의 전자 접촉기와, 이 전자 접촉기가 동작시 수명 단축에 가장 큰 영향을 미치는 전기 접점의 떨림 현상을 보여 주고 있다.
이러한 떨림 현상은 필연적으로 교류 전압의 아크 현상으로 이어져서, 접점의 기계적인 마모를 유발하여 전자 접촉기의 수명 고장을 일으키는 문제점이 있다.
하지만, 고압의 배터리와 연결되는 충전기나 전기 계통에서는 전기 내선 규정상 전기를 차단하는 경우, 기계적으로 회로에서 분리되어야 하므로, 전자 접촉기가 반드시 사용된다.
도 2는 20만회 동작시 전자 접촉기의 떨림 시간을 나타내는 시간 그래프이다.
도 2를 참조하면, 20 만회 동작이 일반적인 전자 접촉기의 기계적인 설계 수명이며, 초기에 비해 10만회 동작 후에는 내부 부품의 기계적인 마모로 인해 오히려 떨림 시간이 감소하다가, 이후에는 수명 마로로 인해 떨림 시간이 증가함을 알 수 있다.
이러한 시간의 변화가 크다는 것을 통해, 전자 접촉기의 시간에 따른 전기/기계적인 마모 효과가 상당히 크다는 것을 알 수 있다.
따라서, 이러한 전자 접촉기의 고장율을 낮추고 신뢰성을 향상하기 위해서는 전자 접촉기의 접점에서 교류 아크 현상을 제거해야 할 필요성이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0115785호
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가정용 또는 사무용의 교류 전력 콘센트를 통해 전기 자동차의 내부 배터리를 완속 충전시, 표준으로 사용하는 J1772 콘센트/플러그 방식의 휴대용 전력 연결 장치에서, 내부 부품의 소형화 및 신뢰성 향상을 위해 교류 전력을 개폐하는 전자 접촉기 회로의 고장을 감시함과 아울러 저전력 및 저발열으로 설계되고, 전자 접촉기의 전기 아크로 인한 수명 감소를 방지하는 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 교류의 일단에 연결되는 반도체 스위치; 상기 반도체 스위치에 병렬로 연결되는 제 1 전자 접촉기; 상기 반도체 스위치에 직렬로 연결되는 제 2 전자 접촉기; 및 상기 교류의 타단에 연결되는 제 3 전자 접촉기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에서, 상기 교류는 전기 자동차의 교류 전력 콘센트와 플러그 연결되어 상기 전기 자동차의 내부 배터리를 완속 충전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 상기 전기 자동차의 고압 배터리의 누전을 검출하는 GFCI 센서를 포함하며, 상기 고압 배터리가 누전되는 경우 상기 교류에서 상기 전기 자동차의 연결을 분리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 상기 교류에 흐르는 전류를 감지하는 CT; 상기 교류로 흐르는 입력 전압을 측정하는 입력 PT; 및 상기 교류에 흐르는 출력 전압을 측정하는 출력 PT;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 상기 교류의 입력 교류를 통해 제어부로 직류 전원을 공급하는 AC/DC 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에서, 상기 제어부는, 상기 제 1 전자 접촉기 내지 상기 제 3 전자 접촉기의 전류를 개별 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 상기 제 1 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 1 이동자를 감싸는 제 1 코일; 상기 제 2 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 2 이동자를 감싸는 제 2 코일; 상기 제 3 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 3 이동자를 감싸는 제 3 코일; 및 상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일을 제어하는 코일 전류 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에서, 상기 제어부는, 상기 입력 PT와, 상기 출력 PT와 연결되어 입력 교류값과 출력 교류값을 측정하고, 측정된 값에 의해 상기 제 1 전자 접촉기 내지 제 3 전자 접촉기의 동작을 감시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 상기 제어부에 대한 동작과, 고장과, 전력값을 표시하는 표시부; 및 상기 전기 자동차와 신호를 통신하는 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에서, 상기 제 2 전자 접촉기와, 상기 제 3 전자 접촉기의 떨림 시간 동안 전기 접점의 아크가 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에서, 상기 제 1 전자 접촉기는 상기 반도체 스위치의 온(On) 손실을 억제함과 아울러 상기 반도체 스위치의 온오프 고장시 상기 제 2 전자 접촉기 또는 상기 제 3 전자 접촉기와 연계 동작하여 상기 교류로부터 분리되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 교류의 일단에 연결되는 반도체 스위치; 상기 반도체 스위치에 병렬로 연결되는 제 1 전자 접촉기; 상기 반도체 스위치에 직렬로 연결되는 제 2 전자 접촉기; 상기 교류의 타단에 연결되는 제 3 전자 접촉기; 상기 제 1 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 1 이동자를 감싸는 제 1 코일; 상기 제 2 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 2 이동자를 감싸는 제 2 코일; 상기 제 3 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 3 이동자를 감싸는 제 3 코일; 및 상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일을 제어하는 코일 전류 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 교류의 일단에 연결되는 반도체 스위치; 상기 반도체 스위치에 병렬로 연결되는 제 1 전자 접촉기; 상기 반도체 스위치에 직렬로 연결되는 제 2 전자 접촉기; 상기 교류의 타단에 연결되는 제 3 전자 접촉기; 상기 제 1 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 1 이동자를 감싸는 제 1 코일; 상기 제 2 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 2 이동자를 감싸는 제 2 코일; 상기 제 3 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 3 이동자를 감싸는 제 3 코일; 및 상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일을 제어하는 코일 전류 제어부;를 포함하며, 상기 반도체 스위치는 상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일의 코일 구동 전압을 1 ㎑ 이상 ~ 1 ㎒ 이하의 주파수로 구동하고, 상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일의 전압을 제어하여, 상기 제 1 내지 상기 제 3 이동자를 이동시키며, 상기 제 1 내지 상기 제 3 이동자의 위치에 따라 전류의 크기를 조정하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 가정용 또는 사무용의 교류 전력 콘센트를 통해 전기 자동차의 내부 배터리를 완속 충전시, 표준으로 사용하는 J1772 콘센트/플러그 방식의 휴대용 전력 연결 장치에서, 내부 부품의 소형화 및 신뢰성 향상을 위해 교류 전력을 개폐하는 전자 접촉기 회로의 고장을 감시함과 아울러 저전력 및 저발열으로 설계되고, 전자 접촉기의 전기 아크로 인한 수명 감소를 방지하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 전자 접촉기의 동작시 전기 접점 떨림 현상을 나타내는 도면.
도 2는 20만회 동작시 전자 접촉기의 떨림 시간을 나타내는 시간 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치의 전체 구성을 나타내는 볼록도.
도 4는 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에서, 병렬 전자 접촉기의 코일 구동 전압과 전류 및 온(On) 시간(T4)과, 홀드(Hold) 시간(T5)을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에서, 직병렬 연결된 전자 접촉기의 개별 코일 전류 제어기의 개념을 나타내는 도면.
도 6은 전자접촉기의 솔레노이드 코일 및 이동자 구조와 시간에 따른 코일의 전류를 나타내는 도면.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치의 전체 구성을 나타내는 볼록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)는 제 1 코일(1)과, 제 2 코일(2)과, 제 3 코일(3)과, 반도체 스위치(10)와, 제 1 전자 접촉기(20)와, 제 2 전자 접촉기(30)와, 제 3 전자 접촉기(40)와, GFCI 센서(50)와, CT(60)와, 입력 PT(70)와, 출력 PT(80)와, 전기 자동차(100)와, 플러그(200)와, 제어부(300)와, AC/DC 컨버터(400)와, 코일 전류 제어부(500)와, 표시부(600)와, 통신부(700)를 포함한다.
이에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)에서, 반도체 스위치(10)는 교류의 일단에 연결된다.
제 1 전자 접촉기(20)는 반도체 스위치(10)와 병렬로 연결된다.
또한, 제 2 전자 접촉기(30)는 반도체 스위치(10)와 직렬로 연결된다.
즉, 제 1 전자 접촉기(20)와, 제 2 전자 접촉기(30)는 직렬로 연결되고, 반도체 스위치(10)와, 제 1 전자 접촉기(20)는 병렬로 연결된다.
한편, 제 3 전자 접촉기(40)는 교류의 타단에 연결된다.
이와 같은 반도체 스위치(10)와, 제 1 전자 접촉기(20)와, 제 2 전자 접촉기(30)와, 제 3 전자 접촉기(40)의 상술한 구조는 추후 좀 더 상세히 설명하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)에서, 상술한 교류는 전기 자동차(100)의 교류 전력 콘센트와 플러그(200) 연결되어 전기 자동차(100)의 내부 배터리를 완속 충전한다.
이때, GFCI 센서(50)는 전기 자동차(100)의 고압 배터리의 누전을 검출하는 역할을 수행한다.
따라서, 전기 자동차(100)의 고압 배터리가 누전되는 경우, GFCI 센서(50)에 의해 교류에서 전기 자동차(100)의 연결이 분리된다.
또한, CT(60)는 교류에 흐르는 전류를 감지한다.
입력 PT(70)는 교류로 흐르는 입력 전압을 측정하고, 출력 PT(80)는 교류에 흐르는 출력 전압을 측정한다.
또한, AC/DC 컨버터는 상술한 교류의 입력 교류를 통해 제어부(300)로 직류 전원을 공급한다.
여기서, 제어부(300)는 상술한 플러그(200)와, 제어부(300)와, AC/DC 컨버터(400)와, 코일 전류 제어부(500)와, 표시부(600)와, 통신부(700)를 제어한다.
특히, 제어부(300)는 제 1 전자 접촉기(10) 내지 제 3 전자 접촉기(30)의 전류를 개별 제어한다.
이러한 제어부(300)는 입력 PT(70)와, 출력 PT(80)와 연결되어 입력 교류값과 출력 교류값을 측정하고, 측정된 값에 의해 제 1 전자 접촉기(20) 내지 제 3 전자 접촉기(40)의 동작을 감시한다.
한편, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)에서, 제 1 코일(1)은 제 1 전자 접촉기(10)의 전기 접점을 동작시키는 제 1 이동자를 감싸고 있다.
또한, 제 2 코일(2)은 제 2 전자 접촉기(20)의 전기 접점을 동작시키는 제 2 이동자를 감싸고 있다.
마찬가지로, 제 3 코일(3)은 제 3 전자 접촉기(30)의 전기 접점을 동작시키는 제 3 이동자를 감싸고 있다.
도 3에는 도시되어 있지 않지만, 도 6을 참조하면, 이동자를 감싸고 있는 코일을 확인할 수 있으며, 이와 같은 코일에 전류가 흐르면 이동자가 이동하게 된다.
즉, 전류가 흐르기 시작함에 따라 이동자가 움직이기 시작하고, 이동자의 움직임이 완료되면 순간적으로 전류가 감소함을 멈추고, 이후 전류 최대치까지 증가(도 6 참조)된다.
이동자가 멈추고 떨림 시간 후에는 이동자가 움직이지 않으며, 이때 이동자의 위치를 유지시키는 전류값이 있어서 어느 정도 낮추어도 이동자는 움직이지 않는다.
코일 전류 제어부(500)는 제 1 코일(1) 내지 제 3 코일(3)을 제어한다.
표시부(600)는 제어부(300)에 대한 동작과, 고장과, 전력값을 표시하고, 통신부(700)는 전기 자동차(100)와 신호를 통신한다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)에서, 제 2 전자 접촉기(30)와, 제 3 전자 접촉기(40)의 떨림 시간 동안 전기 접점의 아크가 발생하지 않게 된다.
또한, 제 1 전자 접촉기(20)는 반도체 스위치(10)의 온(On) 손실을 억제함과 아울러 반도체 스위치(10)의 온오프 고장시 제 2 전자 접촉기(30) 또는 제 3 전자 접촉기(40)와 연계 동작하여 교류로부터 분리된다.
다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)는, 교류의 일단에 연결되는 반도체 스위치(10)와, 반도체 스위치(10)에 병렬로 연결되는 제 1 전자 접촉기(20)와, 반도체 스위치(10)에 직렬로 연결되는 제 2 전자 접촉기(30)와, 교류의 타단에 연결되는 제 3 전자 접촉기(40)와, 제 1 전자 접촉기(20)의 전기 접점을 동작시키는 제 1 이동자를 감싸는 제 1 코일(1)과, 제 2 전자 접촉기(30)의 전기 접점을 동작시키는 제 2 이동자를 감싸는 제 2 코일(2)과, 제 3 전자 접촉기(40)의 전기 접점을 동작시키는 제 3 이동자를 감싸는 제 3 코일(3)과, 제 1 코일(1) 내지 제 3 코일(3)을 제어하는 코일 전류 제어부(500)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)는 상술한 바와 같은 구성을 포함하고 있으며, 반도체 스위치(10)는 제 1 코일(1) 내지 제 3 코일(3)의 코일 구동 전압을 1 ㎑ 이상 ~ 1 ㎒ 이하의 주파수로 구동한다.
또한, 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)는 반도체 스위치(10)에 흐르는 전류를 검출할 수 있는 전류 검출기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 전류 검출기는 검출된 전류를 토대로 제 1 코일(1) 내지 제 3 코일(3)의 전압을 제어할 수 있다.
이러한 전류 검출기는 제 1 코일(1) 내지 제 3 코일(3)의 전압을 제어하여, 제 1 이동자 내지 제 3 이동자를 이동시키며, 제 1 이동자 내지 제 3 이동자의 위치에 따라 전류의 크기를 조정할 수 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 도 3에서, 전기 아크를 억제하여 전자 접촉기의 수명을 억제하기 위한 회로가 반도체 스위치(10)와 2개의 직렬 전자 접촉기(30, 40)와, 1개의 병렬 전자 접촉기(20)로 구성되어 있다.
전기 자동차(100)의 고압의 배터리의 누전이 되는 것을 검출하기 위한 GFCI 센서(50)를 포함하고 있으며, 이러한 GFCI 센서(50)는 교류 회선 2개를 합쳐서 일반적으로 6 ~ 50 ㎃ 를 임계점으로 조정하여 배터리의 누전을 감지한다.
특히, 전기 자동차(100)의 고압의 배터리가 누전되는 경우, 기계적으로 교류 회로에서 전기 자동차(100)의 회로를 분리한다.
또한, 교류에 흐르는 전류를 감지하는 CT(60)와, 입력 교류 전압을 측정하여 충전되는 전력과 전력량을 입력 PT(70)를 통해 표시할 수 있으며, 입력 교류 회로에서 AC/DC 컨버터(400)는 제어부(300)에 직류 전원을 공급한다.
코일 전류 제어부(500)는 3개의 전자 접촉기(20, 30, 40)에 대한 개별 전류 제어를 수행하는 회로이다.
또한, 전자 접촉기의 동작을 위해 입력 전압을 감시하는 회로인 입력 PT(70)와, 출력 전압을 감시하는 회로인 출력 PT(80)를 포함하고 있으며, 표시기(600)는 제어기(300)에 대한 동작과, 고장과, 전력값 등을 표시하고, 통신부(700)는 전기 자동차(100)와 J1772 인터페이스를 통해 신호를 주고 받는 회로이다.
이에 의해, 제 2 전자 접촉기(30)와, 제 3 전자 접촉기(40)의 떨림 시간 동안은 접점의 아크가 발생하지 않는다.
제 1 전자 접촉기(20)는 반도체 스위치(10)의 온(On) 손실을 억제하고, 반도체 스위치(10)의 온오프 고장 시에도 제 1 전자 접촉기(20)는 제 2 전자 접촉기(30)와, 제 3 전자 접촉기(40)와 연계 동작하여 회로에서 기계적으로 분리될 수 있다.
따라서, 전자 접촉기의 접점 아크를 제거하여 전자 접촉기의 수명을 늘리고, 전체적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 충전 장치를 교류 계통에서 기계적으로 분리할 수 있으며, 특히 반도체 스위치(10)의 고장 시에도 일시적인 동작이 가능하고, 반도체 스위치(10)의 발열을 억제하여 반도체 스위치용 방열판의 크기를 줄일 수 있다.
특히, 전자 접촉기의 떨림 현상을 억제하기 위해, 반도체 스위치(10)를 제 1 전자 접촉기(20)와 병렬로 연결하고, 제 2 전자 접촉기(30)와, 제 3 전자 접촉기(40)를 직렬로 장착하여, 제 2 전자 접촉기(30)와, 제 3 전자 접촉기(40)의 떨림 시간 동안 접점의 아크가 발생하지 않는다.
제 1 전자 접촉기(20)의 역할은 반도체 스위치(10)의 온 손실을 억제하고, 반도체 스위치(10)의 온오프 고장 시에도 제 2 전자 접촉기(30) 및 제 3 전자 접촉기(40)와 연계 동작하여 회로에서 기계적으로 분리할 수 있다.
본 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)는 제 1 전자 접촉기(20) 내지 제 3 전자 접촉기(40)의 코일 구동 전압을 1 ㎑ 이상 ~ 1 ㎒ 이하의 주파수로 구동할 수 있는 반도체 스위치(10)와, 반도체 스위치(10)에 흐르는 전류를 검출할 수 있는 전류 검출기(미도시)를 포함하고 있다.
전류 검출기에 의해 검출된 전류를 토대로 제 1 코일(1) 내지 제 3 코일(3)의 전압을 제어하고, 전자 접촉기의 이동자의 위치를 전자 접촉기 입력 전압과 출력 전압을 측정하여 이동자의 위치를 판정할 수 있는 별도의 장치를 포함할 수 있다.
이러한 별도의 장치는 이동한 이동자의 위치에 따라 전류의 크기를 2 단계 또는 2 단계 이상의 단계로 조정할 수 있다.
또한, 이동자의 동작 도중 외부 충격이나 전자 접촉기의 특성 변화로 인해, 전자 접촉기의 점접이 개방되어 입력 교류 전압과 출력 교류 전압이 일정 시간 이상 차이가 나는 경우 2 단계 혹은 그 이상의 단계의 전류의 크기가 부족한 경우로 판정하는 별도의 알고리즘이 있고, 그 알고리즘에 의해 비휘발성 메모리에 2 단계 혹은 그 이상의 단계의 전류의 크기를 증가시키는 동작을 수행한다.
전류 크기를 2 단계 혹은 2 단계 이상으로 조정하여, 전자식 접촉기 회로에서 소비되는 전력을 1/4 ~ 1/7 까지 감소시킬 수 있다.
[표 1]
표 1은 전기 아크 억제용 전자접촉기 직/병렬 회로와 반도체 스위치의 on/off 시간을 나타내는 표이다.
표 1에서, 반도체 스위치(10)와, 제 1 전자 접촉기(20) 내지 제 3 전자 접촉기(40)에서, 반도체스 위치는 온(T3, T4, T5, T6)과 오프 상태로 제어되어 전자 접촉기의 접점의 아크를 억제한다.
반도체 스위치에 병렬 연결된 제 1 전자 접촉기(20)는 온(T4)과 홀드(Hold)(T5)의 상태로 제어된다.
직렬 연결된 제 2 전자 접촉기(30)와, 제 3 전자 접촉기(40)는 전자 접촉기의 구성상 2개의 전기 접점이 있는 형식을 사용하는 경우 또는 하나의 전자 접촉기로도 구성할 수 있으며, 온(T2, T3)과 홀드(T4, T5, T6, T7) 시간으로 구성된다.
최종적인 입력 전압과 출력 전압의 회로 연결이 ON 되는 시간은 T4, T5이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에서, 병렬 전자 접촉기의 코일 구동 전압과 전류 및 온(On) 시간(T4)과, 홀드(Hold) 시간(T5)을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치에서, 직병렬 연결된 전자 접촉기의 개별 코일 전류 제어기의 개념을 나타내는 도면이다.
도 4는 제 1 전자 접촉기(20)의 코일 구동 전압과 전류 및 On 시간(T4)과 Hold 시간(T5)에 대한 설명이다.
도 5는 직렬 또는 병렬 연결된 전자 전촉기의 개별 코일 전류 제어기의 개념도이다.
Gate PWM 신호가 켜지기 시작하면 코일 전류가 증가하기(1) 시작하고, 이동자의 움직임이 끝나면 전류가 순시 최소점(3)에 도달한다.
이후에는 접점 떨림 구간이므로 전류를 어느 시간 이상 크게 유지(6)해야 한다.
여기서 1 ~ 6 까지가 T4 구간이며, 본 발명에서는 입력 교류 전압과 출력 교류 전압을 비교하여 T5 홀드 시간으로 넘어간다.
홀드 시간 도중 외부 충격이나 전자 접촉기의 특성 변화로 인해 점접이 개방되어 입력 교류 전압과 출력 교류 전압이 일정시간 이상 차이가 나서 홀딩 전류의 크기가 부족한 경우, 비휘발성 메모리의 프로그램에 의해 홀딩 전류의 크기를 증가시키는 동작도 수행할 수 있다.
도 6은 전자접촉기의 솔레노이드 코일 및 이동자 구조와 시간에 따른 코일의 전류를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 전자 접촉기의 내부 구성품인 솔레노이드 코일과 이동자에 대한 구조와, 코일에 FET(Q1)에 ON 신호가 인가되어 직류 전압이 인가되는 경우 코일에 흐르는 전류에 대한 설명이다.
전류가 흐르기 시작함에 따라 이동자가 움직이기 시작하고, 이동자의 움직임이 완료되면 순간적으로 전류가 감소함을 멈추고 이후 전류 최대치까지 증가된다.
이동자가 멈춘 후에 떨림 시간 정도 후에는 코일이 이동자가 움직이지 않고 위치를 유지되는 전류값이 있어서 어느 정도 낮추어도 이동자는 움직이지 않는다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치(1000)에서, 제 2 전자 접촉기(30)와, 제 3 전자 접촉기(40)의 떨림 시간 동안 전기 접점의 아크가 발생하지 않는다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 가정용 또는 사무용 교류 전력 콘센트를 통해 전기 자동차의 내부 배터리를 완속 충전시, 표준으로 사용하는 J1772 콘센트/플러그 방식의 휴대용 전력 연결 장치에서 2개 선의 교류 전선을 전기적으로 회로와 연결시키고, 기계적으로 분리할 수 있는 전자 접촉기와 구동 회로, 누전을 측정할 수 있는 변압기, 교류 전류를 측정하는 전류 측정기 J1722커넥터와 전체 제어기와 내부 상태를 표시해 주는 장치를 통해, 내부 부품의 소형화 및 신뢰성 향상을 위해 교류 전력을 개폐하는 전자 개폐기 회로의 고장 감시를 포함하여 저전력 및 저발열 설계와 전자 개폐기 접점의 전기 아크로 인한 수명 감소를 방지하는 효과가 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
1 : 제 1 코일
2 : 제 2 코일
3 : 제 3 코일
10 : 반도체 스위치
20 : 제 1 전자 접촉기
30 : 제 2 전자 접촉기
40 : 제 3 전자 접촉기
50 : GFCI 센서
60 : CT
70 : 입력 PT
80 : 출력 PT
100 : 전기 자동차
200 : 플러그
300 : 제어부
400 : AC/DC 컨버터
500 : 코일 전류 제어부
600 : 표시부
700 : 통신부
1000 : 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치

Claims (13)

  1. 교류의 일단에 연결되는 반도체 스위치;
    상기 반도체 스위치에 병렬로 연결되는 제 1 전자 접촉기;
    상기 반도체 스위치에 직렬로 연결되는 제 2 전자 접촉기; 및
    상기 교류의 타단에 연결되는 제 3 전자 접촉기;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류는 전기 자동차의 교류 전력 콘센트와 플러그 연결되어 상기 전기 자동차의 내부 배터리를 완속 충전하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 자동차의 고압 배터리의 누전을 검출하는 GFCI 센서;를 포함하며,
    상기 고압 배터리가 누전되는 경우 상기 교류에서 상기 전기 자동차의 연결을 분리하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류에 흐르는 전류를 감지하는 CT;
    상기 교류로 흐르는 입력 전압을 측정하는 입력 PT; 및
    상기 교류에 흐르는 출력 전압을 측정하는 출력 PT;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 교류의 입력 교류를 통해 제어부로 직류 전원을 공급하는 AC/DC 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 전자 접촉기 내지 상기 제 3 전자 접촉기의 전류를 개별 제어하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 1 이동자를 감싸는 제 1 코일;
    상기 제 2 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 2 이동자를 감싸는 제 2 코일;
    상기 제 3 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 3 이동자를 감싸는 제 3 코일; 및
    상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일을 제어하는 코일 전류 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 입력 PT와, 상기 출력 PT와 연결되어 입력 교류값과 출력 교류값을 측정하고,
    측정된 값에 의해 상기 제 1 전자 접촉기 내지 제 3 전자 접촉기의 동작을 감시하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부에 대한 동작과, 고장과, 전력값을 표시하는 표시부; 및
    상기 전기 자동차와 신호를 통신하는 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 전자 접촉기와, 상기 제 3 전자 접촉기의 떨림 시간 동안 전기 접점의 아크가 발생하지 않는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 접촉기는 상기 반도체 스위치의 온(On) 손실을 억제함과 아울러 상기 반도체 스위치의 온오프 고장시 상기 제 2 전자 접촉기 또는 상기 제 3 전자 접촉기와 연계 동작하여 상기 교류로부터 분리되는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  12. 교류의 일단에 연결되는 반도체 스위치;
    상기 반도체 스위치에 병렬로 연결되는 제 1 전자 접촉기;
    상기 반도체 스위치에 직렬로 연결되는 제 2 전자 접촉기;
    상기 교류의 타단에 연결되는 제 3 전자 접촉기;
    상기 제 1 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 1 이동자를 감싸는 제 1 코일;
    상기 제 2 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 2 이동자를 감싸는 제 2 코일;
    상기 제 3 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 3 이동자를 감싸는 제 3 코일; 및
    상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일을 제어하는 코일 전류 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
  13. 교류의 일단에 연결되는 반도체 스위치;
    상기 반도체 스위치에 병렬로 연결되는 제 1 전자 접촉기;
    상기 반도체 스위치에 직렬로 연결되는 제 2 전자 접촉기;
    상기 교류의 타단에 연결되는 제 3 전자 접촉기;
    상기 제 1 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 1 이동자를 감싸는 제 1 코일;
    상기 제 2 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 2 이동자를 감싸는 제 2 코일;
    상기 제 3 전자 접촉기의 전기 접점을 동작시키는 제 3 이동자를 감싸는 제 3 코일; 및
    상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일을 제어하는 코일 전류 제어부;를 포함하며,
    상기 반도체 스위치는 상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일의 코일 구동 전압을 1 ㎑ 이상 ~ 1 ㎒ 이하의 주파수로 구동하고,
    상기 제 1 코일 내지 상기 제 3 코일의 전압을 제어하여, 상기 제 1 내지 상기 제 3 이동자를 이동시키며,
    상기 제 1 내지 상기 제 3 이동자의 위치에 따라 전류의 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치.
KR1020220011595A 2022-01-26 2022-01-26 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치 KR102657967B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220011595A KR102657967B1 (ko) 2022-01-26 2022-01-26 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220011595A KR102657967B1 (ko) 2022-01-26 2022-01-26 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230115384A true KR20230115384A (ko) 2023-08-03
KR102657967B1 KR102657967B1 (ko) 2024-04-17

Family

ID=87568135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220011595A KR102657967B1 (ko) 2022-01-26 2022-01-26 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102657967B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008054483A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Kyoto Denkiki Kk 瞬時電圧低下補償装置
US20110216451A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-08 Pass & Seymour, Inc. Protective device for an electrical supply facility
US20150028812A1 (en) * 2009-07-28 2015-01-29 Bosch Automotive Service Solutions Llc Plug-In Electric Vehicle Supply Equipment
JP2017060317A (ja) * 2015-09-17 2017-03-23 住友電気工業株式会社 電源装置及びそのスイッチ制御方法
KR20200115785A (ko) 2019-03-26 2020-10-08 현대자동차주식회사 양방향 완속 충전기 및 그 제어 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008054483A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Kyoto Denkiki Kk 瞬時電圧低下補償装置
US20150028812A1 (en) * 2009-07-28 2015-01-29 Bosch Automotive Service Solutions Llc Plug-In Electric Vehicle Supply Equipment
US20110216451A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-08 Pass & Seymour, Inc. Protective device for an electrical supply facility
JP2017060317A (ja) * 2015-09-17 2017-03-23 住友電気工業株式会社 電源装置及びそのスイッチ制御方法
KR20200115785A (ko) 2019-03-26 2020-10-08 현대자동차주식회사 양방향 완속 충전기 및 그 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102657967B1 (ko) 2024-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103858297B (zh) 电动车辆用充放电装置
US8502496B2 (en) Power charging device for an electric vehicle
JP5735782B2 (ja) ハイブリッド自動車の充電装置及び方法
CN110192318B (zh) 向多个储能部件供应能量和/或提供能量的设备和方法
US9160184B2 (en) Adapter and vehicle equipped therewith, and method for controlling the vehicle
CN104953076B (zh) 集成高电压服务断路器
CN112513651A (zh) 用于检测绝缘故障的方法
TWI514716B (zh) 過電流檢測裝置、利用該過電流檢測裝置之充放電系統、配電盤、充電控制裝置、車輛用充放電裝置、車輛用電氣設備
EP3068658B1 (en) Charging and discharging system and vehicle used therein
WO2013129231A1 (ja) 電源装置
CN108377009A (zh) 供电系统
KR20120005746A (ko) 플러그인 하이브리드 자동차의 충전장치
EP3121056A1 (en) Battery disconnect unit
JPWO2014132321A1 (ja) 電源装置
US20160105092A1 (en) Discharge control device
JP5104520B2 (ja) 電動車両の充電装置
CN105811569B (zh) 一种高压直流断路器用混合式供能系统
WO2012049818A1 (ja) Ａｃ－ｄｃコンバータ
JP6668938B2 (ja) インバータ制御基板
KR20230150862A (ko) 차량 제어기 및 이를 갖는 차량
KR20230115384A (ko) 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치
CN102923070B (zh) 电动汽车用高压配电系统
CN112238770A (zh) 电源装置
CN111169300A (zh) 用于为电驱动的机动车的电池充电的装置
US20230138878A1 (en) Electric vehicle charging controller and electric vehicle charger comprising same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant