KR102506403B1 - 인 케이블 제어 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

인 케이블 제어 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인 케이블 제어 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 플러그와 충전 아울렛이 양단에 각각 연결되고 AC 단상의 전원 공급을 위한 메인 릴레이들을 구비하는 메인 본체부와, 탈부착 가능하도록 구비되어 상기 메인 본체부에 결합되며 3상의 전원 공급을 위한 서브 릴레이들을 구비하는 서브 본체부와, 메인 본체부에 탑재되고 서브 본체부의 결합 여부에 따라 AC 단상 또는 3상으로 메인 릴레이들과 서브 릴레이들을 제어하는 제어부를 구비함으로써, 사용자의 필요에 따라 언제든지 AC 단상 또는 3상으로 변경하여 충전을 할 수 있도록 한다.

Description

인 케이블 제어 장치 및 그 제어방법{In cable control box and control method thereof}
본 발명은 인 케이블 제어 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 자동차의 완속 충전에 사용되는 인 케이블 제어 장치(In Cable Control Box, ICCB)는 AC 단상용 제품과 3상용 제품으로 나뉘어져 있다.
여기서, AC 단상용 제품은 부피가 작고 휴대가 용이한 반면에, 충전 용량이 최대 7KW(32A 기준)로 한정되어 있으며, 3상용 제품의 경우에는 충전 용량이 최대 22KW이므로 전기차량의 충전 시간을 크게 단축할 수는 있지만, 제품의 부피가 크고 중량이 무거워 휴대가 용이하지 않은 문제점이 있다.
아울러, 운전자가 타지에서 전기 차량을 충전해야 할 경우, AC 단상용 제품만 이용 가능한지, 3상용 제품만 이용 가능한지 혹은 AC 단상용 제품과 3상용 제품을 모두 이용할 수 있는지 판단할 수 없기 때문에, 두 가지 제품을 모두 휴대하여야 하는 불편함이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 하나의 제품을 휴대하여 필요에 따라 AC 단상 또는 3상으로 충전을 할 수 있는 인 케이블 제어 장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 플러그와 충전 아울렛이 양단에 각각 연결되고 AC 단상의 전원 공급을 위한 메인 릴레이들을 구비하는 메인 본체부; 탈부착 가능하도록 구비되어, 상기 메인 본체부에 결합되며 3상의 전원 공급을 위한 서브 릴레이들을 구비하는 서브 본체부; 및 상기 메인 본체부에 탑재되고, 상기 서브 본체부의 결합 여부에 따라 AC 단상 또는 3상으로 메인 릴레이들과 서브 릴레이들을 제어하는 제어부;를 포함하는 인 케이블 제어 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 서브 본체부는, 서브 릴레이들에 연결되는 전원 공급 경로를 형성하며 일단이 외부로 연장되는 탭 단자;를 포함하고, 상기 메인 본체부는, 상기 탭 단자가 연결되며, 플러그와 충전 아울렛으로 연결되는 전원 공급 경로를 형성하는 탭 단자 연결부;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 메인 본체부는, 상기 탭 단자 연결부로 연결되는 외면에 방수 캡이 형성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 서브 본체부는, 풀 다운 저항이 연결되며 외부로 연장된 커넥터;를 포함하고, 상기 메인 본체부는, 상기 커넥터가 체결되는 커넥터 연결부;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 커넥터가 상기 커넥터 연결부에 체결될 시 풀 다운 저항에 의한 전압 신호의 변화를 감지하여 상기 서브 본체부의 결합을 인식한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 메인 본체부는, 상기 커넥터 연결부로 연결되는 외면에 방수 캡이 형성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 서브 본체부는, 외면이 몰딩 처리되고, 상기 메인 본체부가 접하는 면에 방수 씰이 형성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 서브 본체부의 결합 여부가 확인되면, 충전 아울렛으로부터 인가되는 CP 전압을 모니터링하고, 누설전류 검출부를 포함하는 센서의 상태를 진단하며, 메인 릴레이들과 서브 릴레이들의 상태를 진단하고, 플러그의 온도와 내부 온도 및 누설 전류를 진단한 후, 충전을 개시한다.
또한, 본 발명은 인 케이블 제어 장치에서 수행되는 인 케이블 제어 장치의 제어방법으로서, (1) 서브 본체부의 결합 여부를 확인하는 단계; (2) 충전 아울렛으로부터 인가되는 CP 전압을 모니터링하는 단계; (3) 누설전류 검출부를 포함하는 센서의 상태를 진단하는 단계; (4) 메인 릴레이들과 서브 릴레이들의 상태를 진단하는 단계; (5) 플러그의 온도와 내부 온도 및 누설 전류를 진단하는 단계; 및 (6) 진단 결과가 모두 정상인 것으로 판정되면 충전을 개시하는 단계;를 포함하는 인 케이블 제어 장치의 제어방법을 제공한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 플러그와 충전 아울렛이 양단에 각각 연결되고 AC 단상의 전원 공급을 위한 메인 릴레이들을 구비하는 메인 본체부와, 탈부착 가능하도록 구비되어 상기 메인 본체부에 결합되며 3상의 전원 공급을 위한 서브 릴레이들을 구비하는 서브 본체부와, 메인 본체부에 탑재되고 서브 본체부의 결합 여부에 따라 AC 단상 또는 3상으로 메인 릴레이들과 서브 릴레이들을 제어하는 제어부를 구비함으로써, 사용자의 필요에 따라 언제든지 AC 단상 또는 3상으로 변경하여 충전을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하나의 제품으로 AC 단상 및 3상으로 충전을 할 수 있게 함으로써, 사용자의 편의성과 휴대성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인 케이블 제어 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 인 케이블 제어 장치에 구비되는 메인 릴레이들과 서브 릴레이들을 개략적으로 설명하는 도면.
도 3은 인 케이블 제어 장치에서 메인 본체부와 서브 본체부의 접촉면을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인 케이블 제어 장치의 제어방법을 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인 케이블 제어 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 인 케이블 제어 장치에 구비되는 메인 릴레이들과 서브 릴레이들을 개략적으로 설명하는 도면이며, 도 3은 인 케이블 제어 장치에서 메인 본체부와 서브 본체부의 접촉면을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인 케이블 제어 장치(100)는 메인 본체부(110), 서브 본체부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 인 케이블 제어 장치(100)는 전기 자동차의 완속 충전을 위한 용도로 활용될 수 있으며, 사용자는 전기 자동차의 트렁크에 보관하였다가 필요할 때마다 꺼내서 사용할 수 있다.
상기 메인 본체부(110)는 3상의 플러그(10)와 충전 아울렛(20)이 양단에 각각 연결되고, AC 단상의 전원 공급을 위한 메인 릴레이들을 구비한다.
이때, 메인 본체부(110)는 외면이 몰딩 처리되고, 일단에는 충전 전원이 인가되는 콘센트에 체결되는 플러그(10)가 연결되며, 타단에는 충전을 하고자 하는 전기 자동차에 체결되는 충전 아울렛(20)이 연결될 수 있다.
또한, 메인 본체부(110)의 메인 릴레이들은 L1 상에 연결되는 제 1메인 릴레이(111)와 N 상에 연결되는 제 2메인 릴레이(112)를 포함할 수 있다.
한편, 메인 본체부(110)는 메인 릴레이들 이외에도, 탭 단자 연결부(113) 및 커넥터 연결부(114)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 탭 단자 연결부(113)는 서브 본체부(120)의 탭 단자(123)가 연결되는 것으로, 플러그(10)와 충전 아울렛(20)으로 연결되는 전원 공급 경로를 형성하며, 메인 본체부(110)에서 탭 단자 연결부(113)로 연결되는 외면에는 방수 캡(115)이 형성될 수 있다.
상기 커넥터 연결부(114)는 서브 본체부(120)의 커넥터(124)가 체결되고, 후술하는 제어부(130)에 연결될 수 있다. 또한, 메인 본체부(110)에서 커넥터 연결부(114)로 연결되는 외면에도 방수 캡(116)이 형성될 수 있다.
이와 같은, 방수캡(115, 116)은 전술한 탭 단자 연결부(113)와 커넥터 연결부(114)에 수분이 유입되지 않도록 차단할 수 있다.
상기 서브 본체부(120)는 탈부착 가능하도록 구비되어, 메인 본체부(110)에 결합되며 3상의 전원 공급을 위한 서브 릴레이들을 구비한다. 또한, 서브 본체부(120)의 서브 릴레이들은 L3 상에 연결되는 제 1서브 릴레이(121)와 L2 상에 연결되는 제 2서브 릴레이(122)를 포함할 수 있다.
또한, 서브 본체부(120)의 경우에도 외면이 몰딩 처리될 수 있으며, 메인 본체부(110)가 접하는 면에도 방수 씰(125)이 형성될 수 있다. 이와 동일하게, 메인 본체부(110)에도 방수 씰(117)을 형성할 수 있다.
이러한, 서브 본체부(120)는 서브 릴레이들 이외에도, 탭 단자(123) 및 커넥터(124)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 탭 단자(123)는 서브 릴레이들에 연결되는 전원 공급 경로를 형성하며 일단이 외부로 연장된다. 또한, 탭 단자(123)는 메인 본체부(110)의 탭 단자 연결부(113)에 체결될 수 있다.
이러한, 탭 단자(123)와 탭 단자 연결부(113)는 락킹 구조를 형성함으로써, 서브 본체부(120)가 메인 본체부(110)에 결합된 상태에서 쉽게 이탈하지 않게 한다.
상기 커넥터(124)는 풀 다운 저항이 연결되며 외부로 연장된다.
이러한, 커넥터(124)는 메인 본체부(110)의 커넥터 연결부(114)에 체결될 수 있으며, 커넥터(124)가 체결되면 풀 다운 저항에 의해 전압 신호가 하이에서 로우로 변경될 수 있다.
상기 제어부(130)는, 메인 본체부(110)에 탑재되고 서브 본체부(120)의 결합 여부에 따라 AC 단상 또는 3상으로 메인 릴레이들과 서브 릴레이들을 제어한다.
이러한, 제어부(130)는 커넥터(124)가 커넥터 연결부(114)에 체결될 시 풀 다운 저항에 의한 전압 신호의 변화를 감지하여 서브 본체부(120)의 결합을 인식할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 서브 본체부(120)가 결합되지 않은 경우에는 메인 본체부(110)의 제 1메인 릴레이(111)와 제 2메인 릴레이(112)를 턴온하여 AC 단상으로 충전 전원을 공급하고, 서브 본체부(120)가 결합되어 있으면, 메인 본체부(110)의 제 1메인 릴레이(111)와 제 2메인 릴레이(112), 그리고, 서브 본체부(120)의 제 1서브 릴레이(121)와 제 2서브 릴레이(122)를 모두 턴온하여 3상으로 충전 전원을 공급할 수 있다.
한편, 제어부(130)는 서브 본체부(120)의 결합 여부를 확인하여 AC 단상 또는 3상으로 충전할지 결정하면, 충전 아울렛(20)으로부터 인가되는 CP 전압을 모니터링하고, 누설전류 검출부, 예컨대, ZCT(Zero phase sequence Current Transformer)를 포함하는 센서의 상태를 진단하며, 메인 릴레이들과 서브 릴레이들의 상태를 진단하고, 플러그(10)의 온도와 내부 온도 및 누설 전류를 진단한 후, 진단 결과가 모두 정상인 것으로 판정되면, 충전 준비등을 점등시켜 충전이 가능함을 알리고, 충전을 개시하도록 제어할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 플러그(10)의 온도와 내부 온도는 온도 센서를 이용하여 진단할 수 있고, 누설 전류는 전술한 누설전류 검출부를 이용하여 진단할 수 있으며, 전술한 온도 센서는 플러그(10)와 메인 본체부(110) 및 서브 본체부(120)에 각각 구비될 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 충전이 개시되면, 플러그(10)의 온도와 내부 온도 및 누설 전류를 계속 진단하면서 충전을 진행하고, 전기 자동차의 충전이 완료되면 충전이 중지되도록 제어할 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 일실시예에 따른 인 케이블 제어 장치(100)는 사용자의 필요에 따라 언제든지 AC 단상 또는 3상으로 변경하여 충전을 할 수 있기 때문에, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인 케이블 제어 장치(100)는 사용자가 전기 자동차를 타고 이동하는 장소에서 3상 충전이 불가한 경우, 메인 본체부(110)만 휴대하면 되므로, 휴대성도 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인 케이블 제어 장치의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 인 케이블 제어 장치(100)에서 수행되는 인 케이블 제어 장치(100)의 제어방법을 설명한다.
다만, 도 4에 도시된 인 케이블 제어 장치(100)의 제어방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 인 케이블 제어 장치(100)에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인 케이블 제어 장치(100)의 제어방법에서 수행되고, 도 4를 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인 케이블 제어 장치(100)에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.
먼저, 제어부(130)는 서브 본체부(120)의 결합 여부를 확인한다(S100).
이때, 제어부(130)는 서브 본체부(120)의 커넥터(124)가 메인 본체부(110)의 커넥터 연결부(114)에 체결될 시 풀 다운 저항에 의한 전압 신호의 변화를 감지하여 서브 본체부(120)의 결합을 인식할 수 있으며, 서브 본체부(120)의 결합 여부를 확인하여 AC 단상 또는 3상으로 충전할지 결정할 수 있다.
그 다음, 제어부(130)는 충전 아울렛(20)으로부터 인가되는 CP 전압을 모니터링한다(S200).
이때, 제어부(130)는 CP 전압이 정상 상태이면 충전 개시를 위한 후속 처리를 수행하지만, CP 전압이 감지되지 않거나 비정상 상태인 것으로 확인되면, 충전을 중지할 수도 있다.
그 다음, 제어부(130)는 센서의 상태를 진단한다(S300).
이때, 제어부(130)는 누설전류 검출부, 예컨대, ZCT(Zero phase sequence Current Transformer)를 포함하는 센서의 상태를 진단하여 정상적으로 동작하는지 확인할 수 있다. 이 경우에도, 센서가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 확인되면 충전을 중지할 수 있다.
그 다음, 제어부(130)는 메인 릴레이들과 서브 릴레이들의 상태를 진단한다(S400).
이때, 제어부(130)는 서브 본체부(120)가 결합되어 있지 않으면 메인 본체부(110)의 제 1메인 릴레이(111)와 제 2메인 릴레이(112)를 진단하고, 서브 본체부(120)가 결합되어 있으면, 메인 본체부(110)의 제 1메인 릴레이(111)와 제 2메인 릴레이(112), 서브 본체부(120)의 제 1서브 릴레이(121)와 제 2서브 릴레이(122)를 모두 진단하여, 정상적으로 턴온 또는 턴오프가 되는지 확인할 수 있다.
그 다음, 제어부(130)는 플러그(10)의 온도와 내부 온도 및 누설 전류를 진단한다(S500).
이때, 플러그(10)의 온도와 내부 온도는 온도 센서를 이용하여 진단할 수 있고, 누설 전류는 전술한 누설전류 검출부를 이용하여 진단할 수 있다. 한편, 플러그(10)의 온도나 내부 온도가 임계치 이상이거나 누설 전류가 검출되면 충전을 중지할 수도 있다.
그 다음, 진단 결과가 모두 정상인 것으로 판정되면, 제어부(130)는 충전을 개시하여 전기 자동차를 충전할 수 있다(S600).
이때, 제어부(130)는 충전 준비등을 점등시켜 충전이 가능함을 알리고, 충전을 개시하여 충전 아웃렛을 통해 전기 자동차에 충전 전원을 공급하면서(S610), 전기 자동차의 충전이 완료되었는지 확인하고(S620), 전기 자동차가 충전을 완료하면 충전을 중지시킬 수 있다(S630).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100 : 인 케이블 제어 장치
110 : 메인 본체부 111, 112 : 메인 릴레이
113 : 탭 단자 연결부 114 : 커넥터 연결부
120 : 서브 본체부 121, 122 : 서브 릴레이
123 : 탭 단자 124 : 커넥터
130 : 제어부

Claims (9)

  1. 플러그와 충전 아울렛이 양단에 각각 연결되고 AC 단상의 전원 공급을 위한 메인 릴레이들을 구비하는 메인 본체부;
    탈부착 가능하도록 구비되어, 상기 메인 본체부에 결합되며 3상의 전원 공급을 위한 서브 릴레이들을 구비하는 서브 본체부; 및
    상기 메인 본체부에 탑재되고, 상기 서브 본체부의 결합 여부에 따라 AC 단상 또는 3상으로 메인 릴레이들과 서브 릴레이들을 제어하는 제어부;를 포함하는 인 케이블 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 본체부는,
    서브 릴레이들에 연결되는 전원 공급 경로를 형성하며 일단이 외부로 연장되는 탭 단자;를 포함하고,
    상기 메인 본체부는,
    상기 탭 단자가 연결되며, 플러그와 충전 아울렛으로 연결되는 전원 공급 경로를 형성하는 탭 단자 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인 케이블 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 메인 본체부는,
    상기 탭 단자 연결부로 연결되는 외면에 방수 캡이 형성되는 것을 특징으로 하는 인 케이블 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 본체부는,
    풀 다운 저항이 연결되며 외부로 연장된 커넥터;를 포함하고,
    상기 메인 본체부는,
    상기 커넥터가 체결되는 커넥터 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인 케이블 제어 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 커넥터가 상기 커넥터 연결부에 체결될 시 풀 다운 저항에 의한 전압 신호의 변화를 감지하여 상기 서브 본체부의 결합을 인식하는 것을 특징으로 하는 인 케이블 제어 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 메인 본체부는,
    상기 커넥터 연결부로 연결되는 외면에 방수 캡이 형성되는 것을 특징으로 하는 인 케이블 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 본체부는,
    외면이 몰딩 처리되고, 상기 메인 본체부가 접하는 면에 방수 씰이 형성되는 것을 특징으로 하는 인 케이블 제어 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 서브 본체부의 결합 여부가 확인되면, 충전 아울렛으로부터 인가되는 CP 전압을 모니터링하고, 누설전류 검출부를 포함하는 센서의 상태를 진단하며, 메인 릴레이들과 서브 릴레이들의 상태를 진단하고, 플러그의 온도와 내부 온도 및 누설 전류를 진단한 후, 충전을 개시하는 것을 특징으로 하는 인 케이블 제어 장치.
  9. 인 케이블 제어 장치에서 수행되는 인 케이블 제어 장치의 제어방법으로서,
    (1) 서브 본체부의 결합 여부를 확인하는 단계;
    (2) 충전 아울렛으로부터 인가되는 CP 전압을 모니터링하는 단계;
    (3) 누설전류 검출부를 포함하는 센서의 상태를 진단하는 단계;
    (4) 메인 릴레이들과 서브 릴레이들의 상태를 진단하는 단계;
    (5) 플러그의 온도와 내부 온도 및 누설 전류를 진단하는 단계; 및
    (6) 진단 결과가 모두 정상인 것으로 판정되면 충전을 개시하는 단계;를 포함하는 인 케이블 제어 장치의 제어방법.
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