KR20240118731A - 전기 자동차의 충전을 위한 충전 제어 장치 - Google Patents

전기 자동차의 충전을 위한 충전 제어 장치 Download PDF

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Abstract

충전 플랩 스위치와 충전 중단 스위치를 가지는 전기 자동차의 충전 제어 장치는 슬립모드 또는 웨이크업 모드로 동작하고, 상기 전기 자동차의 배터리의 충전을 제어하는 주 제어기; 상기 주 제어기에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부를 활성화/비활성화시키는 보조 제어기; 및 상기 충전 중단 스위치의 동작에 기초하여 상기 보조 제어기에 신호를 전달하는 제1 스위치를 포함하고, 상기 충전 중단 스위치는, 상기 충전 플랩 스위치가 눌리면 제1 신호를 획득하고, 상기 충전 중단 스위치는, 상기 충전 플랩 스위치가 눌린 상태에서 상기 충전 중단 스위치가 눌리면 상기 제1 신호와 상이한 제2 신호를 획득한다.

Description

전기 자동차의 충전을 위한 충전 제어 장치{CHARGING CONTROL APPARATUS FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자동차의 충전에 관한 것이다.
전기 자동차(Electric Vehicle, EV) 또는 플러그-인 하이브리드 자동차(Plug-In Hybrid Electric Vehicle, PHEV)와 같은 친환경 자동차는 배터리 충전을 위하여 충전소에 설치된 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)를 이용한다.
이를 위하여, 전기 자동차 충전 장치(Electric Vehicle Charging Controller, EVCC)는 EV 내에 탑재되며, EV 및 EVSE와 통신하며, 전기 자동차의 충전을 제어한다.
예를 들어, EVCC가 전기 자동차로부터 충전 시작을 지시하는 신호를 수신하면, 충전을 시작하도록 제어할 수 있으며, 전기 자동차로부터 충전 종료를 지시하는 신호를 수신하면, 충전을 종료하도록 제어할 수 있다.
이때, 전기 자동차는 완속 충전 방식 또는 고속 충전 방식에 따라 충전될 수 있다. 완속 충전 시 약 7시간의 충전 시간이 소요되며, 고속 충전 시 약 30분의 충전 시간이 소요된다. 이에 따라, 완속 충전 또는 고속 충전이 종료되는 시점에 사용자가 부재 중인 경우, 충전 종료를 위한 절차가 정상적으로 진행될 수 없으므로, 전기 자동차와 충전 제어 장치가 연결 상태를 지속하며 불필요하게 전류를 낭비하는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전기 자동차의 충전을 위한 충전 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 충전 플랩 스위치와 충전 중단 스위치를 가지는 전기 자동차의 충전 제어 장치는 슬립모드 또는 웨이크업 모드로 동작하고, 상기 전기 자동차의 배터리의 충전을 제어하는 주 제어기; 상기 주 제어기에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부를 활성화/비활성화시키는 보조 제어기; 및 상기 충전 중단 스위치의 동작에 기초하여 상기 보조 제어기에 신호를 전달하는 제1 스위치를 포함하고, 상기 충전 중단 스위치는, 상기 충전 플랩 스위치가 눌리면 제1 신호를 획득하고, 상기 충전 중단 스위치는, 상기 충전 플랩 스위치가 눌린 상태에서 상기 충전 중단 스위치가 눌리면 상기 제1 신호와 상이한 제2 신호를 획득한다.
상기 제1 신호는 충전 시작을 지시하는 신호이고, 상기 제2 신호는 충전 종료를 지시하는 신호일 수 있다.
상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호는 상기 제1 스위치를 통하여 상기 보조 제어기에 전달되고, 상기 보조 제어기가 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호를 수신하면 상기 전원 공급부가 활성화되어 상기 주 제어기가 웨이크업될 수 있다.
상기 충전 중단 스위치의 동작에 기초하여 상기 주 제어기에 신호를 전달하는 제2 스위치를 더 포함하고, 상기 주 제어기가 웨이크업되면, 상기 제1 스위치는 디스에이블되고, 상기 제2 스위치는 인에이블될 수 있다.
상기 제1 신호는 하강 에지를 포함하고, 상기 제2 신호는 상승 에지를 포함할 수 있다.
상기 보조 제어기가 상기 충전 중단 스위치가 닫히고 상기 충전 플랩 스위치가 열린 상태에서 상기 충전 플랩 스위치가 닫힘을 감지하거나, 상기 충전 중단 스위치와 상기 충전 플랩 스위치가 닫힌 상태에서 상기 충전 중단 스위치가 열림을 감지하면, 상기 전원 공급부가 활성화되어 상기 주 제어기가 웨이크업될 수 있다.
상기 충전 중단 스위치는, 상기 충전 플랩 스위치가 눌리지 않은 상태에서 제3 신호를 획득하며, 상기 제1 신호의 전압, 상기 제2 신호의 전압 및 상기 제3 신호의 전압은 상이할 수 있다.
상기 제1 신호의 전압은 상기 제3 신호의 전압보다 낮고, 상기 제2 신호의 전압은 상기 제1 신호의 전압보다 높으며, 상기 제2 신호의 전압은 상기 제3 신호의 전압보다 낮을 수 있다.
상기 충전 중단 스위치의 동작에 기초하여 상기 주 제어기에 신호를 전달하는 제2 스위치를 더 포함하고, 상기 제1 스위치의 인에이블 시 상기 제2 스위치는 디스에이블되고, 상기 제2 스위치의 인에이블 시 상기 제1 스위치는 인에이블될 수 있다.
상기 주 제어기가 상기 충전 플랩 스위치의 온 상태를 감지하면, 상기 주 제어기는 충전 플랩을 열기 위한 모터를 구동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 충전 시작을 지시하는 제어신호 및 충전 종료를 지시하는 제어신호가 하나의 라인을 통해서 모니터링될 수 있으므로, 충전 제어 장치뿐만 아니라 전기 자동차의 구조를 단순화할 수 있으며, 이에 따라 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 전기 자동차가 충전되는 동안 또는 충전이 수행되지 않는 동안 충전 제어 장치가 불필요하게 전류를 소모하지 않도록 할 수 있다. 특히, 충전이 종료되는 시점에 사용자가 부재 중이어서 충전 종료를 지시하는 제어신호를 충전 제어 장치로 정상적으로 전송할 수 없는 경우에도, 충전 제어 장치의 MCU의 동작으로 인한 불필요한 전류 낭비를 방지할 수 있다.
도 1 내지 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 제어 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 제어 장치의 동작 시나리오의 한 예이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 제어 장치의 동작 시나리오의 다른 예이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 제어 장치가 동작하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 챠징 스탑 버튼의 구조를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 전기 자동차(Electric Vehicle, EV, 10)는 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE, 20)로부터 충전될 수 있다. 이를 위하여, EVSE(20)에 연결된 충전 케이블(22)이 EV(10)의 주입구에 연결될 수 있다. 여기서, EVSE(20)는 AC 또는 DC를 공급하는 설비이며, 충전소에 배치되거나, 가정 내에 배치될 수 있으며, 휴대 가능하도록 구현될 수도 있다. EVSE(20)는 충전소(supply), AC 충전소(AC supply), DC 충전소(DC supply), 소켓-아웃렛(socket-outlet) 등과 혼용될 수 있다.
충전 장치(Electric Vehicle Charging Controller, EVCC, 100)는 EV(10) 내에 탑재되며, EV(10)와 연결된다. 예를 들어, 충전 장치(100)는 EV(10)의 트렁크 내에 설치될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
여기서, 충전 장치(100)는 전기 자동차(10) 및 전기 자동차 충전 설비(EVSE, 20)와 각각 통신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 충전 장치(100)는 충전 제어 장치(200) 및 전력 공급부(300)를 포함한다.
충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(10) 및 전기 자동차 충전 설비(20)에 각각 연결된다. 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(10) 및 전기 자동차 충전 설비(20)에 각각 복수의 핀을 통하여 연결될 수 있다.
예를 들어, 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차 충전 설비(20)와 연결되는 20 핀(pin)을 포함하며, 이를 통하여 전기 자동차 충전 설비(20)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 20 핀 중 하나는 전기 자동차 충전 설비(20)로부터 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 CP 포트용 핀일 수 있고, 다른 하나는 충전 케이블 커넥터의 근접 여부를 감지하는 PD(Proximity Detection) 포트용 핀일 수 있으며, 또 다른 하나는 전기 자동차 충전 설비(20)의 접지와 연결되는 PE(Protective Earth) 포트용 핀일 수 있다. 20 핀 중 또 다른 하나는 주유구 플랩(flap)을 열기 위한 모터를 구동시키기 위한 핀일 수 있고, 또 다른 하나는 모터를 센싱하기 위한 핀일 수 있으며, 또 다른 하나는 온도 센싱을 위한 핀일 수 있고, 또 다른 하나는 엘이디 센싱을 위한 핀일 수 있고, 또 다른 하나는 캔(CAN) 통신을 위한 핀일 수 있다. 그러나, 핀의 개수 및 기능은 이로 제한되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
그리고, 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(10)와 연결되는 12 핀(pin)을 포함하며, 이를 통하여 전기 자동차(10)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 12 핀 중 하나는 전기 자동차(10) 내 충돌 감지 센서로부터 인가되는 전압 라인용 핀일 수 있고, 다른 하나는 전기 자동차(10) 내 배터리 핀일 수 있으며, 또 다른 하나는 캔 통신을 위한 핀일 수 있고, 또 다른 하나는 접지와 연결되는 핀일 수 있으며, 또 다른 하나는 고전압 보호용 핀일 수 있다. 그러나, 핀의 개수 및 기능은 이로 제한되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
전기 자동차 충전 설비(20)의 두 개의 고전압 라인은 충전 장치(100)의 전력 공급부(300)를 통하여 전기 자동차(10)의 배터리(14) 내에 전력을 공급하며, 이때, 고전압 라인의 온오프는 충전 제어 장치(200)에 의하여 제어될 수 있다.
즉, 충전 제어 장치(200)는 전기 자동차(10)의 ECU(Elctric Control Unit, 12)와 통신하며, 전기 자동차(10) 및 전기 자동차 충전 설비(20)로부터 각각 수신한 신호에 따라 전기 자동차 충전 설비(20)로부터 공급되는 전력을 전기 자동차(10)의 배터리(12)로 전달하는 전력 공급부(300)를 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 제어 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 충전 제어 장치(200)는 제1 제어부(210) 및 제2 제어부(220)를 포함한다. 본 명세서에서, 제1 제어부(210)는 서브 마이크로컨트롤러(microcontroller, MCU), 보조 제어부, 보조 제어기 등과 혼용될 수 있고, 제2 제어부(220)는 메인 마이크로컨트롤러(microcontroller, MCU), 주 제어부, 주 제어기와 혼용될 수 있다. 여기서, MCU는 마이크로프로세서와 입출력 모듈을 하나의 칩으로 만들어 정해진 기능을 수행하는 컴퓨터를 의미한다. MCU가 차량 내에 적용되는 경우, 이는 ECU(Electronic Control Unit)라는 장치로 구현될 수 있으며, 자동차의 엔진, 자동 변속기, ABS의 다양한 부품을 컴퓨터로 제어하도록 한다. 본 발명의 실시예에 따른 MCU는 전기 자동차의 충전을 위한 충전 제어 장치(200) 내에 적용되며, 서브 MCU와 메인 MCU로 구분될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 제어부(210)인 서브 MCU는 제2 제어부(220)인 메인 MCU와 분리되는 유닛일 수 있다. 일반적으로, 충전 제어 장치(200) 내에 적용되는 MCU는 전기 자동차의 충전을 전반적으로 제어하므로, 전력 소모가 많아질 수 있다. 이러한 MCU는 전기 자동차의 배터리 전압을 이용하므로, MCU의 전력 소모가 매우 큰 이슈가 될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, MCU를 제1 제어부(210)인 서브 MCU와 제2 제어부(220)인 메인 MCU로 구분하고, 제2 제어부(220)가 슬립모드 또는 웨이크업 모드로 동작하며, 전기자동차의 충전을 제어하기 위한 동작을 전반적으로 수행하되, 충전이 수행되지 않는 동안에는 슬립 상태에 있어 불필요한 전류 소모를 막을 수 있다. 그리고, 상대적으로 적은 전류를 소모하는 제1 제어부(210)는 항상 웨이크업 상태에 있으며, 이슈 발생시, 예를 들어 충전 시작을 지시하는 제어신호를 수신하거나, 충전 종료를 지시하는 제어신호를 수신한 경우 제2 제어부(220)를 웨이크업시키는 역할을 할 수 있다.
이를 위하여, 충전 제어 장치(200)는 외부로부터 제1 제어신호를 수신하며, 제1 제어부(210)와 연결되는 제1 스위치부(230) 및 외부로부터 제2 제어신호를 수신하며, 제2 제어부(220)와 연결되는 제2 스위치부(240)를 더 포함할 수 있다. 제1 스위치부(230)는 제2 스위치부(240)의 활성화시 비활성화 동작을 하고, 제2 스위치부(240)는 제1 스위치부(230)의 활성화시 비활성화 동작을 할 수 있다.
여기서, 제1 스위치부(230)로 입력되는 제1 제어신호 및 제2 스위치부(240)로 입력되는 제2 제어신호는 동일한 라인으로부터 출력되는 제어신호일 수 있다. 제1 제어신호 및 제2 제어신호는 챠징 플랩 버튼(16) 및 챠징 스탑 버튼(18)의 온오프 상태를 나타내는 신호일 수 있다. 본 명세서에서, 챠징 플랩 버튼(16)은 충전 플랩 버튼 등과 혼용될 수 있고, 챠징 스탑 버튼(18)은 충전 스탑 버튼, 충전 중단 버튼 등과 혼용될 수 있다. 그리고, 제1 스위치부(230) 및 제2 스위치부(240)는 로드 스위치와 혼용될 수 있다.
제2 제어부(220)가 슬립 상태에 있는 경우, 제1 제어부(210)는 제1 스위치부(230)를 모니터링하며, 제1 스위치부(230)를 통하여 제1 제어신호를 수신하면, 제2 제어부(220)에 전원을 공급하는 전원 공급부(260)를 활성화시켜 제2 제어부(220)를 웨이크업시킬 수 있다. 이를 위하여, 전원 공급부(260)는 제1 제어부(210) 및 제2 제어부(220) 사이에 배치되며, 제1 제어부(210)에 의하여 활성화되거나, 비활성화될 수 있다.
슬립 상태에 있던 제2 제어부(220)가 제1 제어부(210)에 의하여 웨이크업하면, 제2 제어부(220)는 제1 스위치부(230)를 디스에이블(disable) 시키며, 제2 스위치부(240)를 인에이블(enable) 시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 제어부(220)는 제2 스위치부(240)를 모니터링하며, 제2 스위치부(240)를 통하여 제2 제어신호를 수신할 수 있다.
이때, 제1 제어신호는 충전 시작을 지시하는 제어신호 또는 충전 종료를 지시하는 제어신호일 수 있으며, 제1 제어신호는 충전 제어 장치(200)의 외부, 즉 전기 자동차(10)로부터 출력된 신호일 수 있다.
예를 들어, 전기 자동차(10)는 챠징 플랩 버튼(16) 및 챠징 스탑 버튼(18)을 포함하며, 챠징 플랩 버튼(16) 및 챠징 스탑 버튼(18)은 서로 연결될 수 있고, 차징 스탑 버튼(18)은 제1 스위치부(230) 및 제2 스위치부(240)에 연결될 수 있다.
사용자가 전기 자동차(10)의 충전을 시작하기 위하여 주유구를 열고자 하는 경우, 사용자는 챠징 플랩 버튼(16)을 누를 수 있다. 챠징 플랩 버튼(16)이 눌리면, 챠징 스탑 버튼(18)을 통하여 제1 제어신호가 제1 스위치부(230)로 입력될 수 있다.
제1 제어신호가 충전 시작을 지시하는 제어신호인 경우, 제1 제어부(210)에 의하여 웨이크업된 제2 제어부(220)는 제1 스위치부(230)를 디스에이블시키고, 제2 스위치부(240)를 인에이블시키며, 제2 스위치부(240)를 통하여 입력되는 제2 제어신호를 모니터링함과 동시에, 모터 제어부(250)를 제어한다. 모터 제어부(250)는 충전 플랩, 즉 주유구를 열기 위한 모터의 구동을 제어할 수 있다. 이에 따라, 주유구가 열릴 수 있고, 전기 자동차(10)의 충전 절차가 진행될 수 있다.
한편, 충전 종료 시 사용자가 부재 중인 경우, 사용자는 챠징 스탑 버튼(18)을 바로 누를 수 없다. 충전 종료 후 사용자가 어떠한 액션을 취하지 않은 상태에서 일정 시간이 지나면 제2 제어부(220)는 다시 슬립 상태로 들어간다. 이때, 충전 제어 장치(200)뿐만 아니라 전기 자동차(10)의 ECU(12)도 함께 슬립 상태로 들어갈 수 있다. 제2 제어부(220)가 슬립 상태로 들어가는 경우, 제1 제어부(210)는 웨이크업 상태에서 제1 스위치부(230)를 통하여 입력되는 제1 제어신호를 모니터링한다.
이후, 사용자가 챠징 스탑 버튼(18)을 누르면, 충전 종료를 지시하는 제어신호가 제1 스위치부(230)를 통하여 제1 제어부(210)로 입력되며, 이에 따라, 제1 제어부(210)는 제2 제어부(220)를 웨이크업시킨다. 제1 제어부(210)에 의하여 웨이크업된 제2 제어부(220)는 제1 스위치부(230)를 디스에이블시키고, 제2 스위치부(240)를 인에이블시키며, 제2 스위치부(240)를 통하여 입력되는 제2 제어신호를 모니터링함과 동시에, 전기 자동차(12)의 ECU(12)를 깨운다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 제어 장치의 동작 시나리오의 한 예이며, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 제어 장치의 동작 시나리오의 다른 예이다.
도 5를 참조하면, 전기 자동차(10)의 충전을 시작하지 않은 상태에서, 서브 MCU인 제1 제어부(210)는 웨이크업 상태에 있고(S500), 메인 MCU인 제2 제어부(220)는 슬립 상태에 있다(S510). 이에 따라, 메인 MCU는 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있다.
사용자가 충전을 시작하기 위하여, 전기 자동차(10)의 챠징 플랩 버튼(16)을 누르면, 제1 제어부(210)는 충전 시작을 지시하는 제어신호를 검출한다(S520). 여기서, 충전 시작을 지시하는 제어신호는 하강 에지를 포함하는 제어신호일 수 있다.
제1 제어부(210)가 충전 시작을 지시하는 제어신호를 검출하면, 제1 제어부(210)는 제2 제어부(220)를 웨이크업 시킨다(S530).
이에 따라, 웨이크업된 제2 제어부(220)는 챠징 플랩 버튼(16)이 눌려 있음을 검출하고(S540), 주유구를 열기 위한 모터의 구동을 제어한다(S550).
한편, 도 6을 참조하면, 전기 자동차(10)의 충전이 종료된 상태에서 소정 시간 동안 사용자가 충전 종료를 위한 동작을 수행하지 않은 경우, 서브 MCU인 제1 제어부(210)는 웨이크업 상태에 있고(S600), 메인 MCU인 제2 제어부(220)는 슬립 상태로 들어가게 된다(S610). 이에 따라, 메인 MCU의 전력 소모를 방지할 수 있다.
사용자가 충전을 종료하기 위하여, 전기 자동차(10)의 챠징 스탑 버튼(18)을 누르면, 제1 제어부(210)는 충전 종료를 지시하는 제어신호를 검출한다(S620). 여기서, 충전 종료를 지시하는 제어신호는 상승 에지를 포함하는 제어신호일 수 있다.
제1 제어부(210)가 충전 종료를 지시하는 제어신호를 검출하면, 제1 제어부(210)는 제2 제어부(220)를 웨이크업 시킨다(S630).
이에 따라, 웨이크업된 제2 제어부(220)는 챠징 스탑 버튼(18)이 눌려 있음을 검출하고(S640), 전기 자동차(10)의 ECU(12)를 깨운다(S640).
이하, 본 발명의 실시예에 따른 충전 제어 장치가 충전 시작을 위한 제어 신호 및 충전 종료를 위한 제어 신호에 따라 동작을 수행하는 과정을 더욱 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 제어 장치가 동작하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 전기 자동차(10)는 챠징 플랩 버튼(16) 및 챠징 스탑 버튼(18)을 포함하며, 충전 제어 장치(200)는 제1 제어부(210), 제2 제어부(220), 제1 스위치부(230), 제2 스위치부(240) 및 모터 제어부(250)를 포함한다.
챠징 플랩 버튼(16)은 주유구 및 주유구를 열기 위한 모터(M)와 연결되며, 모터(M)는 충전 제어 장치(200)와 두 개의 핀(CC_FlapM-, CC_FlapM+)을 통하여 연결되고, 충전 제어 장치(200)는 두 개의 핀(CC_FlapM-, CC_FlapM+)을 통하여 주유구를 열기 위한 모터(M)의 구동을 제어하는 신호를 출력한다. 본 명세서에서, 주유구는 충전 플랩 또는 플랩과 혼용될 수 있다.
챠징 스탑 버튼(18)은 충전 제어 장치(200)와 한 개의 핀(Inlet_flap_st)을 통하여 연결되며, 챠징 스탑 버튼(18)은 한 개의 핀(Inlet_flap_st)을 통하여 충전 제어 장치(200)에게 충전 시작을 지시하는 제어신호 또는 충전 종료를 지시하는 제어신호를 출력한다.
본 명세서에서, 챠징 플랩 버튼(16)의 스위치(S1)는 챠징 플랩 스위치, 충전 플랩 스위치 등과 혼용될 수 있고, 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S2)는 챠징 스탑 스위치, 충전 스탑 스위치, 충전 중단 스위치 등과 혼용될 수 있다.
평상 시, 즉 충전이 행해지지 않는 상태에서 챠징 플랩 버튼(16)의 스위치(S1)는 열려 있으며, 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S2)는 닫혀 있다. 이때, 챠징 플랩 버튼(16)과 챠징 스탑 버튼(18) 간의 연결은 해제된 상태이며, 이에 따라 제1 스위치부(230)로 소정의 전압 값, 예를 들어 5V가 입력되도록 설정될 수 있다. 여기서, 제2 제어부(220)는 슬립 상태에 있으며, 제1 제어부(210)는 웨이크업 상태에서 제1 스위치부(230)를 지속적으로 모니터링한다.
사용자가 충전을 시작하기 위하여 주유구를 열고자 하는 경우, 사용자는 챠징 플랩 버튼(16)을 누르게 된다. 이에 따라, 챠징 플랩 버튼(16)의 스위치(S1)는 닫히게 되며, 챠징 플랩 버튼(16)과 챠징 스탑 버튼(18)은 연결되게 된다. 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S2)는 여전히 닫힌 상태이며, 챠징 스탑 버튼(18)은 챠징 플랩 버튼(16)을 통하여 그라운드와 연결되므로, 챠징 스탑 버튼(18)으로부터 제1 스위치부(230)로 0V의 전압 값이 입력될 수 있다.
제1 스위치부(230)는 로우 액티브(low active) 로드 스위치(load switch)일 수 있으며, 이에 따라 제1 스위치부(230)로 입력되는 전압 값이 5V에서 0V로 떨어지는 경우, 즉 제1 스위치부(230)로 입력되는 제1 제어신호가 하강 에지를 가지는 경우 제1 제어부(210)는 제2 제어부(220)를 웨이크업시킬 수 있다. 즉, 챠징 플랩 버튼(16)의 스위치(S1) 및 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S2)가 모두 온 상태임을 감지한 경우, 제1 제어부(210)는 전원 공급부(260)를 활성화시켜 제2 제어부(220)를 웨이크업 모드로 동작시킬 수 있다.
이를 위하여, 제1 제어부(210)는 인터럽트 포트(Interrupt port, I_P) 및 ADC 포트(ADC_P)를 포함할 수 있으며, 인터럽트 포트(Interrupt port, I_P) 및 ADC 포트(ADC_P)를 통하여 인가되는 제어신호를 모니터링할 수 있다. 인터럽트 포트(I_P)는 소정 주기로 깨어나는 포트로, 제1 제어부(210)로 인가되는 신호의 전압 값 변화 유무, 상승 에지 유무, 하강 에지 유무를 검출할 수 있다. ADC 포트(ADC_P)는 지속적으로 깨어있는 포트로, 제1 제어부(210)로 인가되는 신호의 전압 값을 지속적으로 모니터링할 수 있다.
제1 제어부(210)가 인터럽트 포트(I_P) 또는 ADC 포트(ADC_P)를 통하여 하강 에지를 검출하면, 제1 제어부(210)는 제2 제어부(220)에 전원을 공급하는 전원 공급기(5V LDO)를 인에이블시켜 제2 제어부(210)가 깨어나도록 한다.
제2 제어부(220)가 깨어나면, 제2 제어부(220)는 제1 스위치부(230)를 디스에이블시키고, 제2 스위치부(240)를 인에이블시킬 수 있다. 이를 위하여, 제2 제어부(220)는 GPIO3 포트를 이용하여 제1 스위치부(230)를 디스에이블시키고, GPIO2 포트를 이용하여 제2 스위치부(240)를 인에이블시킬 수 있다.
이에 따라, 챠징 스탑 버튼(18)으로부터 제2 스위치부(240)를 통하여 제2 제어신호가 인가되며, 제2 제어부(220)는 ADC 포트를 통하여 제2 제어신호를 모니터링한다. 제2 제어신호가 충전 시작을 지시하는 제어신호, 즉 챠징 플랩 버튼(16)이 눌렸음을 의미하는 제어신호인 경우, 제2 제어부(220)는 모터 제어부(250)인 모터 IC 블록(Motor IC block)을 제어하며, 이에 따라 모터 제어부(250)는 주유구를 열기 위한 모터를 구동시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.
이때, 제2 제어부(220)가 웨이크업 모드인 경우, 제1 제어부(210)는 전원 공급부(260)의 활성화 상태를 유지시킬 수 있다.
이후, 충전 종료 후 소정 시간 동안 사용자가 소정의 액션을 취하지 않는 경우, 즉 충전 종료 후 소정 시간 동안 사용자가 챠징 스탑 버튼(18)을 누르지 않는 경우, 제2 제어부(220)는 제1 스위치부(230)를 인에이블시키고, 제2 스위치부(240)를 디스에이블시키며, 자신이 슬립 상태로 진입할 것임을 제1 제어부(210)에게 알린 후, 슬립 상태로 들어간다. 이와 함께, 전기 자동차(10)의 ECU(12)도 슬립 상태로 들어갈 수 있다.
그리고, 제1 제어부(210)는 제1 스위치부(230)를 통하여 인가되는 제1 제어신호를 모니터링한다. 이때, 챠징 플랩 버튼(16)의 스위치(S1) 및 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S2)는 모두 여전히 닫힌 상태이므로, 제1 제어신호는 계속하여 0V의 값을 가지게 된다.
사용자가 돌아와 즉시 챠징 스탑 버튼(18)을 누르는 경우, 챠징 플랩 버튼(16)의 스위치(S1)가 닫혀 있는 상태에서 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S2)는 열리게 된다. 챠징 스탑 버튼(18)의 저항(R)으로 인하여 제1 제어신호는 0V보다 높으나, 5V보다 낮은 전압 값, 예를 들어 3.5V을 가질 수 있다.
제1 스위치부(230)로 입력되는 전압 값이 0V에서 3.5V로 높아지는 경우, 즉 제1 스위치부(230)로 입력되는 제1 제어신호가 상승 에지를 가지는 경우 제1 제어부(210)는 제2 제어부(220)를 다시 웨이크업시킬 수 있다. 즉, 챠징 플랩 버튼(16)의 스위치(S1)가 온 상태이고, 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S2)가 오프 상태임을 감지한 경우, 제1 제어부(210)는 전원 공급부(260)를 활성화시켜 제2 제어부(220)를 웨이크업 모드로 동작시킬 수 있다.
이를 위하여, 제1 제어부(210)는 제2 제어부(220)를 위한 5V LDO를 인에이블시켜 제2 제어부(210)가 깨어나도록 할 수 있다.
제2 제어부(220)가 깨어나면, 제2 제어부(220)는 제1 스위치부(230)를 디스에이블시키고, 제2 스위치부(240)를 인에이블시킬 수 있다. 이를 위하여, 제2 제어부(220)는 GPIO3 포트를 이용하여 제1 스위치부(230)를 디스에이블시키고, GPIO2 포트를 이용하여 제2 스위치부(240)를 인에이블시킬 수 있다.
이에 따라, 챠징 스탑 버튼(18)으로부터 제2 스위치부(240)를 통하여 제2 제어신호가 인가되며, 제2 제어부(220)는 ADC 포트를 통하여 제2 제어신호를 모니터링한다. 제2 제어신호가 충전 종료를 지시하는 제어신호, 즉 챠징 스탑 버튼(18)이 눌렸음을 의미하는 제어신호인 경우, 제2 제어부(220)는 전기 자동차(10)의 메인 전원을 온 시키는 신호를 외부로 전송하며, ECU(12)를 웨이크업시켜 충전을 종료시키기 위한 나머지 절차를 진행할 수 있다.
한편, 충전이 정상적으로 종료된 경우, 즉 사용자가 충전 종료 후 챠징 플랩 버튼(16)을 다시 눌러 챠징 플랩 버튼(16)의 스위치(S1)를 연 경우, 챠징 플랩 버튼(16)과 챠징 스탑 버튼(18) 간의 연결은 해제된 상태이다. 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S2)는 여전히 닫힌 상태이므로, 제1 스위치부(230)로 소정의 전압 값, 예를 들어 5V가 입력될 수 있다. 제1 제어부(210)가 0V에서 5V로의 상승 에지를 인식하더라도, 이는 충전이 정상적으로 종료된 것이므로, 제1 제어부(210)가 제2 제어부(220)를 웨이크업시키는 과정을 별도로 진행하지는 않는다.
한편, 도 7에서 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S2)가 챠징 플랩 버튼(16)의 스위치(S1) 및 DC-Box와 직렬 연결되고, 기설정된 값의 저항 소자(R)와 병렬 연결되는 것으로 예시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치 및 저항은 다양한 구조로 변형될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 챠징 스탑 버튼의 구조를 나타낸다.
도 8를 참조하면, 챠징 스탑 버튼(18)은 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 포함하며, 스위치(S3)는 제1 저항(R1) 또는 제2 저항(R2)에 연결되도록 설정될 수 있다.
이때, 제1 저항(R1)은 챠징 플랩 버튼(16)이 눌렸는지를 검출하기 위한 저항이고, 제2 저항(R2)은 챠징 스탑 버튼(18)이 눌렸는지를 검출하기 위한 저항일 수 있다. 이를 위하여, 제1 저항(R1)은 제2 저항(R2)보다 낮은 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)은 약 수Ω내지 수백 Ω의 저항 값을 가지며, 제2 저항(R2)은 약 수 kΩ내지 수백 kΩ의 저항 값을 가질 수 있다.
이에 따라, 챠징 스탑 버튼(18)의 스위치(S3)는 챠징 스탑 버튼(18)이 눌리지 않은 상태에서는 제1 저항(R1) 측에 연결되고, 챠징 스탑 버튼(18)이 눌린 상태에서는 제2 저항(R2) 측에 연결될 수 있다.
챠징 스탑 버튼(18)에 포함되는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항 값을 조절하면, 제1 스위치부(230) 및 제2 스위치부(240)에 인가되는 전압 값을 다양하게 조절하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 전기 자동차
20: 전기 자동차 충전 설비
22: 충전 케이블
100: 충전 장치
200: 충전 제어 장치

Claims (10)

  1. 충전 플랩 스위치와 충전 중단 스위치를 가지는 전기 자동차의 충전 제어 장치에 있어서,
    슬립모드 또는 웨이크업 모드로 동작하고, 상기 전기 자동차의 배터리의 충전을 제어하는 주 제어기;
    상기 주 제어기에 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 전원 공급부를 활성화/비활성화시키는 보조 제어기; 및
    상기 충전 중단 스위치의 동작에 기초하여 상기 보조 제어기에 신호를 전달하는 제1 스위치를 포함하고,
    상기 충전 중단 스위치는, 상기 충전 플랩 스위치가 눌리면 제1 신호를 획득하고,
    상기 충전 중단 스위치는, 상기 충전 플랩 스위치가 눌린 상태에서 상기 충전 중단 스위치가 눌리면 상기 제1 신호와 상이한 제2 신호를 획득하는,
    충전 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호는 충전 시작을 지시하는 신호이고, 상기 제2 신호는 충전 종료를 지시하는 신호인 충전 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호는 상기 제1 스위치를 통하여 상기 보조 제어기에 전달되고, 상기 보조 제어기가 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호를 수신하면 상기 전원 공급부가 활성화되어 상기 주 제어기가 웨이크업되는 충전 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 충전 중단 스위치의 동작에 기초하여 상기 주 제어기에 신호를 전달하는 제2 스위치를 더 포함하고,
    상기 주 제어기가 웨이크업되면, 상기 제1 스위치는 디스에이블되고, 상기 제2 스위치는 인에이블되는 충전 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호는 하강 에지를 포함하고, 상기 제2 신호는 상승 에지를 포함하는 충전 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보조 제어기가 상기 충전 중단 스위치가 닫히고 상기 충전 플랩 스위치가 열린 상태에서 상기 충전 플랩 스위치가 닫힘을 감지하거나, 상기 충전 중단 스위치와 상기 충전 플랩 스위치가 닫힌 상태에서 상기 충전 중단 스위치가 열림을 감지하면, 상기 전원 공급부가 활성화되어 상기 주 제어기가 웨이크업되는 충전 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 충전 중단 스위치는, 상기 충전 플랩 스위치가 눌리지 않은 상태에서 제3 신호를 획득하며,
    상기 제1 신호의 전압, 상기 제2 신호의 전압 및 상기 제3 신호의 전압은 상이한 충전 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 신호의 전압은 상기 제3 신호의 전압보다 낮고, 상기 제2 신호의 전압은 상기 제1 신호의 전압보다 높으며, 상기 제2 신호의 전압은 상기 제3 신호의 전압보다 낮은 충전 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 충전 중단 스위치의 동작에 기초하여 상기 주 제어기에 신호를 전달하는 제2 스위치를 더 포함하고,
    상기 제1 스위치의 인에이블 시 상기 제2 스위치는 디스에이블되고,
    상기 제2 스위치의 인에이블 시 상기 제1 스위치는 인에이블되는 충전 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 주 제어기가 상기 충전 플랩 스위치의 온 상태를 감지하면, 상기 주 제어기는 충전 플랩을 열기 위한 모터를 구동시키는 충전 제어 장치.
KR1020240100243A 2017-02-08 2024-07-29 전기 자동차의 충전을 위한 충전 제어 장치 KR20240118731A (ko)

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