WO2018105809A1 - 전기자동차용 휴대용 충전기 - Google Patents

전기자동차용 휴대용 충전기 Download PDF

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WO2018105809A1
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plug pin
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최승우
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LSIS Co Ltd
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    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
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    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
    • G01K1/12—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a portable charger for an electric vehicle, and more particularly, an electric vehicle for recognizing an overheating condition inside a plug and a charger and adjusting a charging current amount by calculating a difference between temperature values converted in real time by a pair of temperature sensors. Relates to a portable charger.
  • Chargers include a fixed charger, such as a fixed installation in a car charging station, and a portable charger (sometimes called a cordset or coupler) for home use or on the go.
  • a fixed charger such as a fixed installation in a car charging station
  • a portable charger sometimes called a cordset or coupler
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of charging an electric vehicle using a portable charger. Plug the plug 4 of the portable charger 3 into a wall socket 2 of the vehicle charging station 1 and the connector 6 of the portable charger 3 into the charging inlet 9 of the electric vehicle 8. ).
  • the portable charger 3 is provided with a control box 5 between the plug 4 and the connector 6 and is responsible for various kinds of monitoring and control, such as controlling current, monitoring leakage current, and overcurrent protection. Further, a cable 7 is connected between the plug 4 and the control box 5 and between the control box 5 and the connector 6, respectively.
  • Thermal Wall Plug Sensing and Control'. 2 is a block diagram of the prior art.
  • the prior art comprises an energy source 1, a wall outlet 2, a plug assembly 4.
  • the wall outlet 2 has positive and neutral sockets 2a and 2b and the plug assembly 4 has positive and neutral connectors 4a and 4b and plug pins.
  • the plug assembly 4 is provided with a temperature sensor 4c to measure the temperature between the pair of connectors 4a and 4b.
  • a positive wire 4d and a neutral wire 4e are connected to each positive connector 30 and the neutral electrode connector 4b.
  • a pair of sensor wires 4f and 4g may be connected to the charging system 10 of the electric vehicle 9 to constitute a circuit.
  • the temperature of the connectors (plug pins) 4a and 4b rises due to a large amount of current.
  • the temperature sensor 4c installed inside the plug transmits the plug temperature information to the charger control unit 5, and the charger control unit 5, when the temperature value exceeds a predetermined value (predefined value, threshold value)
  • a predetermined value predefined value, threshold value
  • the charging current is reduced by a stair stepped technique or other means to lower the temperature to prevent electrical safety accidents that may occur.
  • the temperature sensor present in the plug may be damaged by heat and pressure during the injection molding process during plug manufacture or may be affected by performance.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a portable charger for an electric vehicle that can maintain a consistent performance by detecting performance distortion due to a short circuit or open state of the sensor as well as drift. .
  • a portable charger for an electric vehicle includes a plug connected to a power source and a control box connected to the plug, wherein the plug comprises: a positive plug pin; Neutral pole plug pins; A first temperature sensor installed adjacent to the positive plug pin; And a second temperature sensor installed adjacent to the neutral plug pin, wherein the control unit performs calculation based on temperature values transmitted from the first temperature sensor and the second temperature sensor as basic data,
  • the controller may determine whether the first temperature sensor and the second temperature sensor are abnormal based on a calculation result, and may control a charging current amount.
  • control unit calculates a difference value between the temperature values transmitted from the first temperature sensor and the second temperature sensor, and reduces or stops the amount of current charged when the difference value exceeds the reference value. .
  • the plug may further include a sensor housing that surrounds and supports the first temperature sensor and the second temperature sensor.
  • the sensor housing is characterized in that formed of an insulating material.
  • the control box may further include first and second analog to digital converters respectively connected to the first temperature sensor and the second temperature sensor.
  • the control box may further include first and second switches connected to the positive plug pin and the neutral plug pin, respectively.
  • the control box may further include a charging current controller configured to adjust the amount of current to be charged when the difference value exceeds the first reference value.
  • the charging current controller is characterized in that the charging stops.
  • the display apparatus may further include a display unit which displays the current amount charged by the controller when it is reduced or stopped.
  • the apparatus may further include third and fourth temperature sensors installed adjacent to the first and second switches.
  • the control unit may calculate a difference value between the temperature values transmitted from the third temperature sensor and the fourth temperature sensor, and reduce or stop the charging current when the difference value exceeds a set value. .
  • the electrical safety may be improved by reducing or stopping the charging current using the temperature difference information between two plug pins instead of the plug temperature.
  • the safety of the charger main body can be guaranteed.
  • the sensor housing is provided to prevent damage caused by temperature and pressure during the plug injection molding operation, and to maintain a constant insulation distance between the plug pin and the temperature sensor.
  • FIG. 1 is a block diagram of a charging system using a portable charger for an electric vehicle according to the prior art.
  • FIG. 2 is a block diagram of a charging system according to the prior art.
  • FIG. 3 is a block diagram of a portable charger for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a plug applied to a portable charger for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a sensor housing applied to a portable charger for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the temperature change according to the charging time in the portable charger for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of a portable charger for an electric vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a portable charger for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • 4 and 5 are perspective views of a plug and a sensor housing applied to a portable charger for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. With reference to the drawings will be described in detail for the portable charger for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the portable charger for an electric vehicle including a plug 20 connected to a power source and a control box 50 connected to the plug 20, the plug ( 20, the positive plug pin 21; Neutral pole plug pin 22; A first temperature sensor 31 installed adjacent to the positive plug pin 21; And a second temperature sensor 32 disposed adjacent to the neutral plug pin 22, wherein the control box 50 includes the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32.
  • the calculation is performed based on the temperature values T1 and T2 transmitted from the data, and the abnormality of the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32 is determined based on the calculation result, and the amount of charge current It includes a control unit 51 for controlling.
  • the controller 51 calculates a difference value ⁇ T between the temperature values T1 and T2 transmitted from the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32, and calculates the difference value of the temperature value.
  • (T) exceeds the set value V, the charging current may be reduced or stopped.
  • the plug 20 may be formed of an insulating material, formed of an injection molding, and have a fixed housing 28 having sufficient strength.
  • the fixed housing 28 may be configured as a double of an external fixed housing and an internal fixed housing. This may be provided for assembly of internal components.
  • a part or inside of the fixed housing 28 may be provided with a plug pin housing 29.
  • the plug pin housing 29 is provided to fix and support the positive plug pin 21 and the neutral plug pin 22.
  • the plug pin housing 29 has a pair of through-holes into which the positive plug pin 21 and the neutral plug pin 22 can be inserted.
  • the positive plug pin 21 and the neutral (or negative) plug pin 22 are provided in the plug 20.
  • the positive plug pin 21 and the neutral plug pin 22 are provided to transmit a positive current and a neutral (or negative) current, respectively.
  • the positive plug pin 21 and the neutral plug pin 22 may be provided in pairs that are identical and symmetrical to each other.
  • the positive plug pin 21 and the neutral plug pin 22 may be formed of a metal having excellent current conductivity such as copper (Cu) or copper alloy.
  • the plug pins 21 and 22 are fitted to the power supply portion to conduct current. At this time, the current may be mainly used AC power.
  • the conductive wires 23 and 24 are connected to the plug pins 21 and 22, respectively.
  • the conductive wires 23 and 24 may be formed of a metallic cable made of a single cable or a stranded cable and a sheath formed of a material having insulation and flexibility.
  • the sensor housing 40 is provided.
  • the sensor housing 40 supports the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32 stably, and serves to prevent damage or deformation from high temperature and high pressure during manufacturing.
  • the sensor housing 40 is preferably formed of an insulating material.
  • the sensor housing 40 may be made of synthetic resin or porcelain material.
  • the sensor housing 40 may be made of an aluminum oxide-based material and may exhibit high strength and excellent heat dissipation.
  • the sensor housing 40 is provided with pin holes 41 and 42 into which both the positive plug pin 21 and the neutral plug pin 22 can be inserted. Both sides of the sensor housing 40 may be partially cut off.
  • the sensor housing 40 is provided with a pair of sensor grooves 43 and 44 into which the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32 can be inserted.
  • the sensor grooves 43 and 44 may be formed at the rear of the sensor housing 40. Since the sensor housing 40 is provided so that the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32 are inserted into the sensor grooves 43 and 44, the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32 are It is insulated from the periphery. In addition, it is possible to maintain stable performance without damage or change of performance due to high temperature and high pressure generated when the housings 28 and 29 of the plug 20 are formed.
  • a fixture 49 may be provided at one side of the sensor housing 40, particularly at a portion where the pinholes 41 and 42 are formed.
  • the fastener 49 fixes and supports the positive plug pin 21 and the neutral plug pin 22 inserted into the pinholes 41 and 42.
  • the sensor housing 40 fixes and supports the positive plug pin 21 and the neutral plug pin 22 together with the plug pin housing 29. Accordingly, the positive electrode plug pin 21 and the neutral plug pin 22 have a strong force against external force during use.
  • the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32 are provided.
  • the first temperature sensor 31 is inserted into the first sensor groove 43
  • the second temperature sensor 32 is inserted into the second sensor groove 44.
  • the temperature sensors 31 and 32 may be sensors of a negative thermal coefficient (NTC) method or a positive threshold coefficient (PTC) method.
  • the first temperature sensor 31 is provided adjacent to the positive plug pin 21.
  • the first temperature sensor 31 may be disposed close to the positive plug pin 21 without directly contacting it.
  • the second temperature sensor 32 is arranged in close contact with the neutral plug pin 22 without directly contacting it. Since the temperature sensors 31 and 32 are inserted into the sensor grooves 43 and 44, respectively, the position of the temperature sensors 31 and 32 may be determined by adjusting the positions of the sensor grooves 43 and 44.
  • the first temperature sensor 31 measures the temperature of the vicinity of the positive plug pin 21, and the second temperature sensor 32 measures the temperature of the vicinity of the neutral plug pin 22. In this case, the values measured by the temperature sensors 31 and 32 may be analog values.
  • the sensor leads 33 and 34 are connected to the temperature sensors 31 and 32, respectively.
  • the sensor leads 33 and 34 are connected to the controller 51 to transmit the temperature values T1 and T2 measured by the temperature sensors 31 and 32.
  • the neutral wire 35 is provided between the sensor leads 33 and 34.
  • One end of each of the temperature sensors 31 and 32 is connected to the neutral wire 35 to form a respective circuit.
  • the control box 50 may form a charger body or may be included in the charger body.
  • the control box 50 adjusts the amount of current to be charged, performs preset calculations using the temperature value measured by the temperature sensor as data, and performs association, determination, and control functions such as determining whether the temperature sensor is abnormal. Can be.
  • the control box 50 may be provided with first and second analog-to-digital converters 53 and 54 connected to the first temperature sensor 31 and the second temperature sensor 32, respectively.
  • the sensor leads 33 and 34 connect between the temperature sensors 31 and 32 and the analog to digital converters 53 and 54.
  • the current value generated by the temperature sensors 31 and 32 is converted into a digital value via the analog-to-digital converters 53 and 54. Accordingly, the control unit 51 can perform digital processing such as calculation work.
  • the controller 51 calculates, determines, and controls the temperature values T1 and T2 measured by the temperature sensors 31 and 32 as basic data.
  • the controller 51 may perform calculation and determination based on the digital values input through the analog to digital converters 53 and 54.
  • the control unit 51 calculates the difference value ⁇ T between the first temperature value T1 and the second temperature value T2, and when the difference value ⁇ T exceeds the reference value (set value) V, the charging current. Can be reduced or charging can be stopped.
  • the difference between the first temperature value T1 and the second temperature value T2 (When ⁇ T exceeds the first reference value V1, a command for reducing the charging current is transmitted to the current controller 52, and if the difference between the first temperature value T1 and the second temperature value T2 is ⁇ T When the second reference value V2 is exceeded, charging is stopped.
  • the current controller 52 is provided.
  • the current controller 52 may adjust the charging current input to the electric vehicle by receiving a command from the controller 51. That is, the charging current can be reduced or stopped.
  • the reduction of the charging current may be processed by a pulse width modulation (PWM) scheme. That is, the amount of current can be adjusted according to the duty ratio.
  • PWM pulse width modulation
  • the control box 50 may further include first and second switches 55 and 56 connected to the positive plug pin 21 and the neutral plug pin 22, respectively.
  • the first switch 55 may open and close a current flowing in the positive plug pin 21, and the second switch 56 may open and close a current flowing in the neutral plug pin 22.
  • the controller 51 controls the first switch 55 and the second switch 56. It can be opened to prevent the circuit from charging current.
  • the control box 50 may further include a display unit 57 for stopping charging and displaying the difference when the difference value ⁇ T of the temperature value exceeds the specific range.
  • the display unit 57 may operate in conjunction with the first switch 55 or the second switch 56. That is, the first switch 55 may operate by connecting the display unit 57 when the difference value ⁇ T of the temperature value exceeds the first reference value V1 or the second reference value V2.
  • the first switch 55 may include an operation of opening the conductive line 23 when the difference value ⁇ T of the temperature value exceeds the second reference value V2.
  • the display unit 57 may be exposed to the outside of the control box 50 to be easily installed by the user.
  • the display unit 57 may be configured by sound means or light emitting means so that a user can recognize it.
  • FIG. 6 is a graph showing a temperature change according to a charging time in the portable charger for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the difference value ⁇ T may be calculated as a value obtained by subtracting the second temperature value T2 from the first temperature value T1.
  • the controller 51 commands the current controller 52 to decrease the charging current, and the difference value ⁇ T exceeds the second reference value V2.
  • the controller 51 may stop charging the current to the current controller 52 or open the first and second switches 55 and 56.
  • the difference value ⁇ T corresponding to the first reference value V1 is represented by ⁇ T1 and the difference value ⁇ T corresponding to the second reference value V2 is represented by ⁇ T2.
  • P1 may be represented as a normal charging section
  • P2 is a charging current decreasing section
  • P3 is a charging stop section.
  • P1 is a section where ⁇ T ⁇ V1
  • P2 is a section where V1 ⁇ T ⁇ V2
  • P3 is a section where ⁇ T> V2.
  • the control box 50 may further include third and fourth temperature sensors 37 and 38 installed adjacent to the first and second switches 55 and 56.
  • the third and fourth temperature sensors 37 and 38 measure the temperature around the first switch 55 and the temperature around the second switch 56.
  • the controller 50 may determine whether the battery is overheated by calculating a difference between the temperature around the first switch 55 and the temperature around the second switch 56. Accordingly, it is possible to determine whether the contact portion (switch) is overheated.
  • the controller 50 may also measure the temperature state of the contact unit to measure whether the inside of the control box is overheated and to command a decrease or stop of charging.
  • the contact part is the main part that receives heat together with the plug pin, so that temperature monitoring and abnormality can be detected.
  • the electrical safety may be improved by reducing or stopping the charging current using the temperature difference information between two plug pins instead of the plug temperature.
  • the sensor housing is provided to prevent damage caused by temperature and pressure during the plug injection molding operation, and to maintain a constant insulation distance between the plug pin and the temperature sensor.

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 휴대용 충전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한쌍의 온도센서에서 실시간으로 변환되는 온도값의 차이를 계산함으로써 플러그 및 충전기 내부의 과열상황을 인지하고 충전전류량을 조절하도록 하는 전기자동차용 휴대용 충전기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기는 전원에 연결되는 플러그와 상기 플러그에 연결되는 제어함을 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기에 있어서, 상기 플러그는, 양극 플러그 핀; 중성극 플러그 핀; 상기 양극 플러그 핀에 인접하게 설치되는 제1 온도센서; 및 상기 중성극 플러그 핀에 인접하게 설치되는 제2 온도센서;를 포함하고, 상기 제어함은, 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서에서 전달되는 온도값을 기본 데이터로 하여 계산을 수행하고, 계산 결과를 근거로 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서의 이상 여부를 판단하며, 충전 전류량을 조절할 수 있는 제어부를 포함한다.

Description

전기자동차용 휴대용 충전기
본 발명은 전기자동차용 휴대용 충전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한쌍의 온도센서에서 실시간으로 변환되는 온도값의 차이를 계산함으로써 플러그 및 충전기 내부의 과열상황을 인지하고 충전전류량을 조절하도록 하는 전기자동차용 휴대용 충전기에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차는 충전기를 이용하여 충전을 하게 된다. 충전기는 차량 충전소에 고정 설치된 것과 같은 고정형 충전기(Fixed Charger)와 가정에서 사용하거나 이동 중에 사용할 수 있도록 마련된 휴대용 충전기(Portable Charger; Cordset 또는 Coupler라고 칭하기도 한다)가 있다.
도 1에 휴대용 충전기를 이용하여 전기 자동차를 충전하는 개념도가 나타나 있다. 차량 충전소(1)의 벽전원 콘센트(wall socket)(2)에 휴대용 충전기(3)의 플러그(4)를 꽂고 전기 자동차(8)의 충전 주입구(9)에 휴대용 충전기(3)의 커넥터(6)를 연결한다. 휴대용 충전기(3)는 플러그(4)와 커넥터(6) 사이에 제어함(control box)(5)이 구비되어 전류의 제어나 누설 전류의 감시, 과전류 보호 등 각종 감시 및 제어를 담당한다. 또한, 플러그(4)와 제어함(5)의 사이 및 제어함(5)과 커넥터(6)의 사이에는 각각 케이블(7)이 연결되어 있다.
이와 같이 전기자동차용 휴대용 충전기를 이용하는 경우 전원으로부터 다량의 전류가 흘러 플러그(4) 내의 플러그 핀 온도가 상승할 수 있다. 이로 인한 사고를 방지하기 위하여 플러그 핀의 온도에 따라 플러그 핀에 흐르는 전류량을 제어 하도록 하는 기술이 개발되어 있다.
선행기술로서 US8729856호 'Thermal Wall Plug Sensing and Control'를 참조할 수 있다. 도 2에 상기 선행기술의 블럭도가 도시되어 있다. 상기 선행기술은 전원(energy source)(1), 벽 콘센트(wall outlet)(2), 플러그 어셈블리(4)를 포함하여 구성된다. 벽 콘센트(2)는 양극 및 중성극 소켓(2a,2b)을 갖고 있으며 플러그 어셈블리(4)는 양극 및 중성극 커넥터(4a,4b, 플러그 핀)를 갖고 있다. 또한, 플러그 어셈블리(4)에는 온도 센서(4c)가 구비되어 상기 한 쌍의 커넥터(4a,4b) 사이의 온도를 측정할 수 있다. 양극선(4d)과 중성선(4e)이 각 양극 커넥터(30) 및 중성극 커넥터(4b)에 연결된다. 또한, 한 쌍의 센서선(4f,4g)이 전기자동차(9)의 충전시스템(10)에 연결되어 회로를 구성할 수 있다.
선행기술에 의하면, 플러그(4)를 벽 콘센트(2)에 접속하여 전기차를 충전하면, 다량의 전류로 인해 커넥터(플러그 핀)(4a,4b)의 온도가 상승한다. 이때 플러그 내부에 설치된 온도센서(4c)는 플러그 온도 정보를 충전기 제어부(5)에 온도정보를 전달하고, 충전기 제어부(5)는 온도값이 특정값(predefined value, threshold value)을 초과하는 경우 그 값에 따라 단계적 기법(stair stepped technique) 또는 다른 방식에 의해 충전전류를 감소시켜 온도를 낮추도록 하여 발생할 수 있는 전기 안전사고를 미연에 방지하도록 한다.
그런데, 상기 선행기술에 따른 온도 측정 및 제어에 있어서는, 온도센서가 1개만 구비되므로 온도센서 자체가 고장이 나는 경우 이를 판별하기 어려운 경우가 있다. 즉, 센서의 단락(short circuit)이나 오픈 상태는 구별되지만, 온도센서에 편차(drift)가 발생하는 경우에는 이를 판단하기 어렵다. 이로 인해 제어시 오차나 오류가 발생할 수 있다.
또한, 플러그 내부에 존재하는 온도센서는 플러그 제조 중 사출성형 과정에서 열과 압력에 의해 파손되거나 성능에 영향을 받을 수 있다.
또한, 센서의 정위치 설치가 어려우므로 플러그 핀과 온도센서의 절연거리를 균일하게 확보하는데 어려움을 갖는다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 센서의 단락이나 오픈 상태 뿐만 아니라 드리프트 발생으로 인한 성능 왜곡까지 감지하여 성능의 일관성을 유지할 수 있도록 한 전기자동차용 휴대용 충전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기는 전원에 연결되는 플러그와 상기 플러그에 연결되는 제어함을 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기에 있어서, 상기 플러그는, 양극 플러그 핀; 중성극 플러그 핀; 상기 양극 플러그 핀에 인접하게 설치되는 제1 온도센서; 및 상기 중성극 플러그 핀에 인접하게 설치되는 제2 온도센서;를 포함하고, 상기 제어함은, 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서에서 전달되는 온도값을 기본 데이터로 하여 계산을 수행하고, 계산 결과를 근거로 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서의 이상 여부를 판단하며, 충전 전류량을 조절할 수 있는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부에서는 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서에서 전달되는 온도값의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 기준값을 초과하는 경우 충전되는 전류량을 감소 또는 중지시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플러그는 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서를 감싸 지지하는 센서 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서 하우징은 절연재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어함에는 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서에 각각 연결되는 제1, 제2 아날로그 디지털 변환기를 더 포함한다.
또한, 상기 제어함에는 상기 양극 플러그 핀 및 중성극 플러그 핀에 각각 연결되는 제1,제2 스위치를 더 포함한다.
또한, 상기 제어함에는 상기 차이값이 제1 기준값을 초과하는 경우, 상기 충전되는 전류량을 조절하는 충전전류 제어부를 더 포함한다.
또한, 상기 온도값의 차이가 제2 기준값을 초과하는 경우, 상기 충전전류 제어부는 충전을 중지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부에 의해 충전되는 전류량이 감소 또는 중지되는 경우 이를 표시하는 표시부를 더 포함한다.
또한, 상기 제1,제2 스위치에 인접하게 설치되는 제3,제4 온도센서를 더 포함한다.
그리고, 상기 제어부에서는 상기 제3 온도센서 및 제4 온도센서에서 전달되는 온도값의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 설정값을 초과하는 경우 충전전류를 감소 또는 중지시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기에 의하면 플러그의 온도가 아닌 두 플러그 핀간 온도차이 정보를 이용하여 충전전류를 감소 또는 중지하여 전기적인 안전성을 향상시킬 수 있다.
플러그 내의 플러그 핀의 온도차이뿐만 아니라 충전기 본체(제어함) 내부의 접점부의 온도차이도 측정함에 따라서 충전기 본체의 안전까지 보장할 수 있다.
센서의 단락, 오픈 뿐만 아니라 편차(Drift) 발생으로 인한 성능 왜곡까지 판단하여 보다 안정적이고 일관성 있는 성능을 확보할 수 있다.
센서 하우징이 구비되어 플러그 사출성형 작업중 온도와 압력으로 인해 발생할 수 있는 손상을 방지하고, 플러그 핀과 온도 센서 사이의 절연거리를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기를 이용한 충전시스템의 구성도이다.
도 2는 종래기술에 따른 충전시스템의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기의 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기에 적용되는 플러그의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기에 적용되는 센서 하우징의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기에서 충전 시간에 따른 온도 변화 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기의 블럭도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기의 블럭도이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기에 적용되는 플러그 및 센서 하우징의 사시도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기는 전원에 연결되는 플러그(20)와 상기 플러그(20)에 연결되는 제어함(50)을 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기에 있어서, 상기 플러그(20)는, 양극 플러그 핀(21); 중성극 플러그 핀(22); 상기 양극 플러그 핀(21)에 인접하게 설치되는 제1 온도센서(31); 및 상기 중성극 플러그 핀(22)에 인접하게 설치되는 제2 온도센서(32);를 포함하고, 상기 제어함(50)은, 상기 제1 온도센서(31) 및 제2 온도센서(32)에서 전달되는 온도값(T1,T2)을 자료로 하여 계산을 수행하고, 계산 결과를 근거로 하여 상기 제1 온도센서(31) 및 제2 온도센서(32)의 이상 여부를 판단하며, 충전 전류량을 제어할 수 있는 제어부(51)를 포함한다. 여기서, 상기 제어부(51)에서는 상기 제1 온도센서(31) 및 제2 온도센서(32)에서 전달되는 온도값(T1,T2)의 차이값(ΔT)를 계산하고, 상기 온도값의 차이값(ΔT)가 설정값(V)을 초과하는 경우 충전전류를 감소 또는 중지시키도록 할 수 있다.
플러그(20)는 절연재료로 구성되고 사출성형물로 형성되며 충분한 강도를 갖는 고정하우징(28)을 가질 수 있다. 고정하우징(28)은 외부 고정하우징과 내부 고정하우징의 이중으로 구성될 수 있다. 이는 내부 부품 조립을 위하여 마련될 수 있다.
고정하우징(28)의 일부 또는 내부에는 플러그 핀 하우징(29)이 구비될 수 있다. 플러그 핀 하우징(29)은 양극 플러그 핀(21)과 중성극 플러그 핀(22)을 고정 지지하기 위하여 마련된다. 플러그 핀 하우징(29)에는 양극 플러그 핀(21)과 중성극 플러그 핀(22)이 삽입될 수 있는 관통홀이 한 쌍 형성된다.
플러그(20) 내부에 양극 플러그 핀(21)과 중성극(또는 음극) 플러그 핀(22)이 마련된다. 양극 플러그 핀(21)과 중성극 플러그 핀(22)은 각각 양극 전류와 중성극(또는 음극) 전류를 전달하도록 마련된다. 양극 플러그 핀(21)과 중성극 플러그 핀(22)은 서로 동일하고 대칭되는 한 쌍으로 마련될 수 있다. 양극 플러그 핀(21)과 중성극 플러그 핀(22)은 동(Cu) 또는 동합금 등 전류 전도성이 우수한 금속으로 형성될 수 있다.
플러그 핀(21,22)은 전원부에 끼워져 전류를 통전하게 된다. 이때, 전류는 주로 교류 전원이 사용될 수 있다. 플러그 핀(21,22)에는 각각 도선(23,24)이 연결된다. 이때, 도선(23,24)은 단선(single cable) 또는 연선(stranded cable)으로 이루어진 금속재 케이블(cable, thread)과 절연성과 유연성을 갖는 재질로 형성되는 피복(sheath)으로 구성될 수 있다.
센서 하우징(40)이 마련된다. 센서 하우징(40)은 제1 온도센서(31) 및 제2 온도센서(32)를 안정하게 지지하고, 제조시 고온, 고압으로부터 손상이나 변형되지 않도록 하는 역할을 한다.
센서 하우징(40)은 절연성을 갖는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 센서 하우징(40)은 합성 수지물 또는 자기(porcelain) 재료로 구성될 수 있다. 센서 하우징(40)은 산화 알루미늄 계열의 재료로 구성되어 강도가 높고 방열성이 우수한 성질을 나타낼 수 있다.
센서 하우징(40)에는 양단부에 양극 플러그 핀(21)과 중성극 플러그 핀(22)이 삽입될 수 있는 핀홀(41,42)이 각각 형성된다. 센서 하우징(40)의 양측부는 일부가 절개 형성될 수 있다.
센서 하우징(40)에는 제1 온도센서(31) 및 제2 온도센서(32)가 삽입될 수 있는 센서홈(43,44)이 한 쌍 형성된다. 센서홈(43,44)은 센서 하우징(40)의 배후부에 형성될 수 있다. 센서 하우징(40)이 구비되어 제1 온도센서(31) 및 제2 온도센서(32)가 센서홈(43,44)에 삽입되므로 제1 온도센서(31) 및 제2 온도센서(32)는 주변부와 절연을 이루게 된다. 또한, 플러그(20)의 하우징(28,29) 성형시 발생하는 고온, 고압에 의해 손상되거나 성능의 변화를 일으키지 않고 안정적인 성능을 유지할 수 있게 된다.
센서 하우징(40)의 일측, 특히 핀홀(41,42)이 형성된 부분에는 고정구(49)가 구비될 수 있다. 고정구(49)는 핀홀(41,42)에 삽입된 양극 플러그 핀(21) 및 중성극 플러그 핀(22)을 고정 지지하게 된다.
센서 하우징(40)은 플러그 핀 하우징(29)과 함께 양극 플러그 핀(21)과 중성극 플러그 핀(22)을 고정 지지한다. 이에 따라, 양극 플러그 핀(21)과 중성극 플러그 핀(22)은 사용중에 외력에 견디는 힘이 강하다.
제1 온도센서(31) 및 제2 온도센서(32)가 마련된다. 이때, 제1 온도센서(31)는 제1 센서홈(43)에 삽입되고, 제2 온도센서(32)는 제2 센서홈(44)에 삽입된다. 온도센서(31,32)는 NTC(Negative Thermal Coefficient)방식 또는 PTC(Positive Thremal Coefficient)방식의 센서가 사용될 수 있다.
제1 온도센서(31)는 양극 플러그 핀(21)에 인접하여 설치된다. 제1 온도센서(31)는 양극 플러그 핀(21)에 직접 접촉하지는 않고 가까이 배치되도록 한다. 마찬가지로, 제2 온도센서(32)는 중성극 플러그 핀(22)에 직접 접촉하지는 않고 가까이 배치되도록 한다. 온도센서(31,32)는 각각 센서홈(43,44)에 삽입 설치되므로 센서홈(43,44)의 위치를 조절함으로써 온도센서(31,32)의 위치가 결정될 수 있다. 제1 온도센서(31)는 양극 플러그 핀(21) 인접부의 온도를 측정하고, 제2 온도센서(32)는 중성극 플러그 핀(22) 인접부의 온도를 측정하게 된다. 이때, 온도센서(31,32)에서 측정되는 값은 아날로그 값일 수 있다.
온도센서(31,32)에는 각각 센서 도선(33,34)이 연결된다. 센서 도선(33,34)은 제어부(51)에 연결되어 온도센서(31,32)에서 측정된 온도값(T1,T2)을 전달하게 된다. 센서 도선(33,34)의 사이에는 중성선(35)이 마련된다. 중성선(35)에는 각 온도센서(31,32)의 일단이 연결되어 각각의 회로를 이루도록 된다.
제어함(50)은 충전기 본체를 이루거나 충전기 본체 내부에 포함될 수 있다. 제어함(50)은 충전되는 전류량을 조절하고, 온도 센서에서 측정된 온도값을 데이터로 하여 사전에 설정된 계산을 수행하고, 온도 센서의 이상 여부를 판단하는 등 연상, 판단, 제어 기능을 수행할 수 있다.
제어함(50)에는 상기 제1 온도센서(31) 및 제2 온도센서(32)에 각각 연결되는 제1, 제2 아날로그 디지털 변환기(53,54)가 마련될 수 있다. 이 경우에는 센서 도선(33,34)이 온도센서(31,32)와 아날로그 디지털 변환기(53,54) 사이를 연결하게 된다. 온도센서(31,32)에서 발생한 전류값은 아날로그 디지털 변환기(53,54)를 거쳐 디지탈 값(digital value)으로 전환된다. 이에 따라, 제어부(51)에서는 계산작업 등 디지털 처리(digital processing)가 가능하다.
제어부(51)는 각 온도센서(31,32)에서 측정된 온도값(T1,T2)을 기본 데이터로 하여 계산, 판단 및 제어를 하게 된다. 제어부(51)에서는 아날로그 디지털 변환기(53,54)를 통해 들어온 디지탈 값에 의해 연산 및 판단을 할 수 있다. 제어부(51)에서는 제1온도값(T1)과 제2온도값(T2)의 차이값(ΔT)을 계산하여 차이값(ΔT)이 기준값(설정값)(V)을 초과하는 경우에는 충전전류를 감소시키거나 충전이 중지되도록 할 수 있다. 여기서, 충전전류를 감소시키는 제1 기준값(설정값)을 V1, 충전을 중지시키도록 하는 제2 기준값을 V2라고 하면, 제1온도값(T1)과 제2온도값(T2)의 차이값(ΔT)이 제1 기준값(V1)을 초과하는 경우 전류 제어부(52)에 충전전류 감소 명령을 전달하게 되고, 만일 제1온도값(T1)과 제2온도값(T2)의 차이값(ΔT)이 제2 기준값(V2)을 초과하는 경우 충전을 중지시키도록 한다.
전류 제어부(52)가 마련된다. 전류 제어부(52)는 제어부(51)의 명령을 받아 전기자동차에 입력되는 충전전류를 조절할 수 있다. 즉, 충전전류를 감소시키거나 중지시킬 수 있다. 이때, 충전전류의 감소는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식에 의해 처리될 수 있다. 즉, 듀티비(Duty ratio)에 따라 전류량을 조절할 수 있다. 듀티비 및 PWM 방식에 의한 전류량의 조절에 관한 상세한 내용은 관련문헌을 참조할 수 있다.
제어함(50)에는 상기 양극 플러그 핀(21) 및 중성극 플러그 핀(22)에 각각 연결되는 제1,제2 스위치(55,56)를 더 포함할 수 있다. 제1 스위치(55)는 양극 플러그 핀(21)에 흐르는 전류를 개폐할 수 있고, 제2 스위치(56)는 중성극 플러그 핀(22)에 흐르는 전류를 개폐할 수 있다. 제1온도값(T1)과 제2온도값(T2)의 차이값(ΔT)이 제2 기준값(V2)을 초과하는 경우 제어부(51)는 제1 스위치(55) 및 제2 스위치(56)를 개방하여 회로에 전류가 충전되는 것을 차단할 수 있다.
제어함(50)에는 상기 온도값의 차이값(ΔT)이 상기 특정범위를 초과하는 경우, 충전을 중지시키고, 이를 표시하는 표시부(57)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 표시부(57)는 제1 스위치(55) 또는 제2 스위치(56)에 연동하여 동작할 수 있다. 즉, 제1 스위치(55)는 온도값의 차이값(ΔT)이 제1 기준값(V1) 또는 제2 기준값(V2)을 초과하는 경우 표시부(57)를 접속시키는 방식으로 작동할 수 있다. 여기서, 제1 스위치(55)는 온도값의 차이값(ΔT)이 제2 기준값(V2)을 초과하는 경우 도선(23)을 개방하는 작용을 포함할 수 있다. 표시부(57)는 제어함(50)의 외부에 노출되어 사용자가 인식하기 용이하게 설치될 수 있다. 표시부(57)는 음향수단 또는 발광수단으로 구성되어 사용자가 인식할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기에서 충전 시간에 따른 온도 변화 그래프가 도시되어 있다.
플러그(20)가 벽 콘센트에 끼워져 자동차에 대한 충전이 시작되면 시간이 흐름에 따라 각 플러그 핀(21,22)에서는 온도가 상승하게 된다. 이때, 전류는 주로 양극 플러그 핀(21)을 통하여 흐르므로 양극 플러그 핀(21)의 온도가 중성극 플러그 핀(22)의 온도보다 빠르게 상승하게 된다. 즉, 제1온도값(T1)이 제2온도값(T2)보다 높게 된다. 이때, 차이값(ΔT)은 제1온도값(T1)에서 제2온도값(T2)을 뺀 값으로 계산될 수 있다. 차이값(ΔT)이 제1 기준값(V1)을 초과하는 경우 제어부(51)는 전류 제어부(52)에 충전 전류의 감소를 명령하게 되고, 차이값(ΔT)이 제2 기준값(V2)을 초과하는 경우에는 제어부(51)는 전류 제어부(52)에 전류의 충전을 중지시키거나 제1,제2 스위치(55,56)를 개방시킬 수 있다. 여기서, 제1 기준값(V1)에 해당하는 차이값(ΔT)을 ΔT1, 제2 기준값(V2)에 해당하는 차이값(ΔT)을 ΔT2라고 표시하였다. 이를 시간 영역에서 구분하면, P1은 정상 충전구간, P2는 충전전류 감소구간, P3은 충전 중지구간으로 나타낼 수 있다. P1은 ΔT < V1 인 구간이며, P2는 V1 < ΔT < V2 인 구간이고, P3은 ΔT > V2 인 구간이다.
도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 다른 전기자동차용 휴대용 충전기에 대하여 설명하기로 한다. 제어함(50)에는 상기 제1,제2 스위치(55,56)에 인접하게 설치되는 제3,제4 온도센서(37,38)를 더 포함할 수 있다. 제3,제4 온도센서(37,38)는 제1 스위치(55) 주변의 온도와 제2 스위치(56) 주변의 온도를 측정하게 된다. 제어부(50)는 제1 스위치(55) 주변의 온도와 제2 스위치(56) 주변의 온도 차이를 계산하여 과열 여부를 판단할 수 있다. 이에 따라, 접점부(스위치)의 과열 여부를 파악할 수 있다. 제어부(50)는 접점부의 온도 상태도 파악함으로써 제어함 내부의 과열 여부도 측정하고 충전 감소 또는 충전 중지를 명령할 수 있다. 접점부는 플러그 핀과 함께 열을 받는 주요한 부분이므로 이에 대한 온도 감시 및 이상 여부 파악이 가능하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 휴대용 충전기에 의하면 플러그의 온도가 아닌 두 플러그 핀간 온도차이 정보를 이용하여 충전전류를 감소 또는 중지하여 전기적인 안전성을 향상시킬 수 있다.
플러그 내의 플러그 핀의 온도차이 뿐만 아니라 충전기 본체(제어함) 내부의 접점부의 온도차이도 측정함에 따라서 충전기 본체의 안전까지 보장할 수 있다.
센서의 단락, 오픈 뿐만 아니라 편차(Drift) 발생으로 인한 성능 왜곡까지 판단하여 보다 안정적이고 일관성 있는 성능을 확보할 수 있다.
센서 하우징이 구비되어 플러그 사출성형 작업중 온도와 압력으로 인해 발생할 수 있는 손상을 방지하고, 플러그 핀과 온도 센서 사이의 절연거리를 일정하게 유지할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 전원에 연결되는 플러그와 상기 플러그에 연결되는 제어함을 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기에 있어서,
    상기 플러그는,
    양극 플러그 핀;
    중성극 플러그 핀;
    상기 양극 플러그 핀에 인접하게 설치되는 제1 온도센서; 및
    상기 중성극 플러그 핀에 인접하게 설치되는 제2 온도센서;를 포함하고,
    상기 제어함은,
    상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서에서 전달되는 온도값을 기본 데이터로 하여 계산을 수행하고, 계산 결과를 근거로 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서의 이상 여부를 판단하며, 충전 전류량을 조절할 수 있는 제어부를 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부에서는 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서에서 전달되는 온도값의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 기준값을 초과하는 경우 충전되는 전류량을 감소 또는 중지시키도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플러그는 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서를 감싸 지지하는 센서 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 센서 하우징은 절연재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어함에는 상기 제1 온도센서 및 제2 온도센서에 각각 연결되는 제1, 제2 아날로그 디지털 변환기를 더 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어함에는 상기 양극 플러그 핀 및 중성극 플러그 핀에 각각 연결되는 제1,제2 스위치를 더 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어함에는 상기 차이값이 제1 기준값을 초과하는 경우, 상기 충전되는 전류량을 조절하는 충전전류 제어부를 더 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 온도값의 차이가 제2 기준값을 초과하는 경우, 상기 충전전류 제어부는 충전을 중지시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제어부에 의해 충전되는 전류량이 감소 또는 중지되는 경우 이를 표시하는 표시부를 더 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1,제2 스위치에 인접하게 설치되는 제3,제4 온도센서를 더 포함하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부에서는 상기 제3 온도센서 및 제4 온도센서에서 전달되는 온도값의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 설정값을 초과하는 경우 충전전류를 감소 또는 중지시키도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 휴대용 충전기.
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