KR20120005725A - 전기자동차 - Google Patents

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KR20120005725A
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Abstract

본 발명은 전기자동차에 관한 것으로서, 차량 충전 시 케이블 또는 커넥터를 연결함에 있어서 차량과 충전 측 각 각에서 상호 연결됨을 인식할 수 있도록 하나의 라인으로 연결되는 연결회로를 구성함으로써, 상호 양측에서 연결됨을 인식하는 회로를 간소화하고, 양측에서 각각 연결 여부를 용이하게 인식할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기자동차{Electric vehicle}
본 발명은 전기자동차에 관한 것으로, 차량 충전 시 연결되는 커넥터를 통해 상호 연결됨을 동시에 인식하도록 하는 전기자동차에 관한 것이다.
전기자동차는 장래의 자동차 공해 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 가장 가능성 높은 대안이라는 점에서 연구가 활발하게 진행되고 있다.
전기자동차(Electric vehicle; EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로서, 크게 배터리전용 전기자동차와 하이브리드 전기자동차로 분류되며, 배터리전용 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하고 전원이 다 소모되면 재충전하고, 하이브리드 전기자동차는 엔진을 가동하여 전기발전을 하여 배터리에 충전을 하고 이 전기를 이용하여 전기모터를 구동하여 차를 움직이게 할 수 있다.
또한, 하이브리드 전기자동차는 직렬 방식과 병렬 방식으로 분류될 수 있으며, 직렬 방식은 엔진에서 출력되는 기계적 에너지는 발전기를 통하여 전기적 에너지로 바뀌고 이 전기적 에너지가 배터리나 모터로 공급되어 차량은 항상 모터로 구동되는 자동차로 기존의 전기자동차에 주행거리의 증대를 위하여 엔진과 발전기를 추가시킨 개념이고, 병렬 방식은 배터리 전원으로도 차를 움직이게 할 수 있고 엔진(가솔린 또는 디젤)만으로도 차량을 구동시키는 두가지 동력원을 사용하고 주행조건에 따라 병렬 방식은 엔진과 모터가 동시에 차량을 구동할 수도 있다.
또한, 최근 모터/제어기술도 점점 발달하여 고출력, 소형이면서 효율이 높은 시스템이 개발되고 있다. DC모터를 AC모터로 변환함에 따라 출력과 EV의 동력성능(가속성능,최고속도)이 크게 향상되어 가솔린차에 비하여 손색없는 수준에 도달하였다. 고출력화를 추진하면서 고회전화함에 따라 모터가 경량소형화되어 탑재중량이나 용적도 크게 감소하였다.
이러한 전기자동차가 운행하기 위해서는 충전이 필요한데, 충전소 등지에서 충전을 위해 케이블 또는 커넥터를 연결하는 경우, 전기자동차와 충전소측 양단에서 상호 연결을 인식하고 연결이 확인되면 충전을 수행하게 된다.
그런데, 케이블 또는 커넥터가 정상적으로 연결되었는지 여부를 확인하기 위해서는 데이터 또는 충전전류가 흐르는 라인 이외에 상호 정상 연결됨을 감지하기 위한 라인이 필요하다. 특히 전기자동차와 충전소 측이 모두 연결여부를 감지하기 위해서는 두개 라인을 필요로 한다.
그러나, 일반적으로 상기와 같이 연결을 상호 인식하기 위해 두개의 라인을 사용하는 것은, 연결 인식이라는 동일한 기능을 수행하는 두개의 라인을 설치하는 것이므로 중복 설치가 된다.
이를 해소하기 위해 하나의 라인으로 상호 연결됨을 인식하도록 하는 경우에는 일측에서 인식하면 다른 쪽에서는 그를 인식하지 못하게 되어 동시에 상호 인식이 어려웠다.
하나의 라인을 사용하면서 양측에서 인식하도록 하는 경우, 통신 IC를 사용해야 하므로, 간단히 상호 연결됨을 인식하도록 하기 위한 회로에서는 불필요하게 고가의 부품을 사용해야 하는 문제점이 있다.
따라서 하나의 라인을 사용하여 연결 커넥터의 접속을 상호 인지하면서 회로는 간단하게 구성할 수 있는 방안이 모색되어야 한다.
본 발명의 목적은, 전기 자동차를 충전하는 경우 케이블 또는 커넥터를 연결함에 있어서 커넥터의 연결회로 구성을 간소화하면서 상호 연결됨을 각각 용이하게 인식하도록 하는 전기자동차를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차는 복수의 배터리를 포함하여, 구비되는 모터를 구동하기 위한 전원을 공급하는 전원부; 외부 전원과 연결되어 공급되는 충전전류를 상기 전원부로 인가하고, 상기 외부 전원과 연결 시, 상기 외부전원의 연결회로와 전기적으로 연결되어 감지신호를 출력하는 연결회로를 포함하며, 상기 충전전류를 상기 전원부로 인가하는 연결부; 및 상기 연결부로부터 인가되는 상기 감지신호에 대응하여 상기 외부 전원과의 연결 시 상기 전원부에서 충전이 시작되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 전기자동차는 충전을 위해 충전소의 충전단과 연결되는 경우, 차량과 충전 측 각 각에서 상호 연결됨을 인식할 수 있도록 하나의 라인으로 연결되는 연결회로를 구성함으로써, 상호 양측에서 연결됨을 인식하는 회로를 간소화 할 수 있어 회로의 복잡도를 감소시키고, 그에 따른 비용이 절감되며, 양측에서 각각 연결여부를 용이하게 인식할 수 있어 연결 여부에 대한 별도의 확인절차가 불필요하므로 전지자동차의 충전이 용이해진다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 구성이 도시된 도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 연결부 구성이 도시된 회로도이다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 연결부 구성이 도시된 회로도의 또 다른 실시예이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 구성이 도시된 도이다.
도 1을 참조하면, 배터리가 구비되는 전기자동차(100)는 도시된 바와 같이 소정의 충전소(200) 또는 차량 충전설비 또는 가정에서 외부로부터 전원을 공급받아 구비되는 배터리를 충전한다.
전기자동차(100)는 이러한 충전소 등에서 충전하여 저장된 에너지를 이용하여 모터를 회전시킴으로써 이동하고, 조작에 따라 가속 또는 감속하며 운행한다.
전기자동차(100)의 배터리는 그 용량에 한계가 있고 차량이 운행됨에 따라 소모되므로 일정량 이하가 되면 충전을 해야 한다. 이때 충전소(200)에서 차량을 충전하는 경우, 전기자동차(100)와 충전소(200)는 각각 소정의 케이블 및 커넥터로 연결되고, 각각 상호 연결되었음을 확인한 후 배터리 충전을 수행한다.
여기서 케이블을 통한 차량과 충전소의 연결 여부는 다음과 같은 연결부의 연결회로를 통해 각각 감지할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 전기자동차는 도 2에 도시된 바와 같이, 센서부(130), 인터페이스부(140), 모터제어부(150), 전원부(160), 연결부(170) 및 차량 주행 및 동작에 따른 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.
센서부(130)는 차량 주행, 또는 소정 동작 중에 발생하는 신호를 감지하여 입력하고 이를 제어부(110)로 입력한다. 센서부(130)는 차량 내부 및 외부에 복수의 센서를 포함하여 다양한 감지신호를 입력한다. 이때 설치되는 위치에 따라 센서의 종류 또한 상이할 수 있다.
인터페이스부(140)는 운전자의 조작에 의해 소정의 신호를 입력하는 입력수단과, 전기 자동차의 현 상태 동작 중 정보를 출력하는 출력수단, 그리고 운전자에 의해 조작되어 차량을 제어하는 조작수단을 포함한다.
이때 출력수단은 정보를 표시하는 디스플레이부, 음악, 효과음 및 경고음을 출력하는 스피커 그리고 각종 상태 등을 포함한다. 입력수단은 차량 주행에 따름 방향지시등, 테일램프, 헤드램프, 브러시 등의 동작을 위한 복수의 스위치, 버튼 등을 포함한다. 또한, 인터페이스부(140)는 스티어링 휠, 액셀레이터, 브레이크와 같은 운전을 위한 조작수단을 포함한다.
모터제어부(150)는 연결된 적어도 하나의 모터(180)를 구동하기 위한 제어신호를 생성하는데 모터제어를 위한 소정의 신호를 생성하여 인가한다.
제어부(110)는 인터페이스부(140) 및 센서부(130)의 입력에 대응하여 설정된 동작이 수행되도록 모터제어부(150)로 소정의 명령을 생성하여 인가하여 제어하고, 데이터의 입출력을 제어하여 가전기기의 동작상태가 표시되도록 한다.
전원부(160)는 외부로부터 공급되는 전원을 이용하여 배터리(미도시) 충전하고 모터(180)를 포함하는 차량전반에 동작전원을 공급한다. 전원부(160)는 충전회로 및 전원변환회로를 포함한다.
연결부(170)는 전기자동차의 충전 시, 전원부(160)와 외부의 충전소를 상호 연결시킨다. 이때 연결부(170)는 충전소의 충전단자와 전기적으로 연결되는 커넥터와, 상호 연결됨은 인식하기 위한 연결회로를 포함한다.
연결부(170)는 커넥터를 통해 공급되는 전원을 전원부(160)로 전달하여 배터리가 충전되도록 하는데, 전원부(160)로 전원을 인가하기 전, 커넥터를 통해 전기자동차가 충전소와 정상 연결되었는지 확인한다.
연결부(170)는 커넥터의 복수의 라인 중 하나의 라인을 통해 충전소와의 정상 연결여부를 판단한다. 이때 충전소 또한 상기 하나의 라인을 통해 충전소의 충전단자가 전기자동차의 커넥터와 정상 연결되었는지 여부를 판단한 후, 전기자동차로 전원을 공급한다. 여기서 연결회로는 전기자동차와 충전소가 정상 연결되었는지 상호 연결됨을 확인하기 위한 것이다.
이때, 연결부의 커넥터 및 연결회로의 구성은 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 연결부 구성이 도시된 회로도이다. 도 2를 참조하면, 전기자동차의 연결부(170)의 연결회로는 복수의 저항과 트랜지스터로 구성된다. 이때 연결부의 연결회로는 충전하는 유닛과 충전전류를 제공하는 유닛 각각에 구비되는 것으로, 전기자동차와 충전소에 각각 구비될 수 있다.
유닛1의 연결회로에는 제 1 트랜지스터(201)와 제 1 트랜지스터(201)의 각 단에 연결되는 저항(R1, R2)으로 구성된다.
이때 제 1 트랜지스터(201)는 회로 연결 시, 도통되며 pnp 트랜지스터 이다.
제 1 트랜지스터(201)의 콜렉터는 제 2 저항(R2)와 연결되어, 내부 회로로 연결되고, 에미터는 기준전압(12V)에 연결되고, 베이스는 커넥터(204)와 연결되며 에미터와 베이스는 제 1 저항(R1)으로 연결된다.
유닛2 측은 제 2 트랜지스터(202)와 제 3 트랜지스터(203)를 포함하고 각각 연결되는 저항(R3 내지 R6)으로 구성된다. 제 2 트랜지스터는 npn트랜지스터이고 제 3 트랜지스터는 pnp 트랜지스터이다.
제 2 트랜지스터(202)는 베이스가 커넥터(205)와 연결되고, 베이스와 에미터가 제 3 저항(R3)으로 연결되며, 에미터는 접지되고, 콜렉터는 제 5저항(R5)을 통해 제 3 트랜지스터(203)의 베이스와 연결된다.
제 3 트랜지스터(203)는 베이스와 에미터가 제 4 저항(R4)으로 연결되고 에미터는 기준전압(12V)에 연결되며, 콜렉터는 내부 회로로 이어진다. 이때 콜렉터에 제 6저항(R6)이 병렬 연결된다.
또한, 각각 그라운드 커넥터 라인이 구비된다.
상기와 같이 연결회로가 구성됨에 따라 각 유닛 연결 시, 즉 전기자동차와 충전소의 커넥터가 연결되면, 제 1 내지 제 3 트랜지스터가 동작하여 상호 연결을 감지하게 된다.
이때, 양측의 커넥터(204, 205)를 연결하기 전, pnp 트랜지스터인 제 1 트랜지스터(201)는 제1 저항(R1)으로 인해 기준전압과 베이스가 연결되므로 베이스에 하이(high)신호가 입력되므로 출력은 로우(low, 0V)가 된다.
제 2 트랜지스터(202)는 제 3 저항(R3)으로 인해 로우(low)신호가 입력되므로 동작하지 않고, 제 3 트랜지스터(203)는 제 4 저항(R4)로 인해 베이스단에 하이(high)신호가 입력되어 출력은 로우(low, 0V)가 된다.
여기서, 양단의 커넥터(204, 205)가 연결되면, 제 1 저항(R1)과 제 3 저항(R3)가 직렬연결 되고 그로 인해 전압이 분배되는데 제 1 저항(R1)과 제 3 저항(R3)의 저항값의 크기에 따라 분배되는 전압의 크기가 변경된다. 그에 따라 제 1 저항(R1)과 제 3 저항(R3)의 저항크기를 조절함으로써 각각의 트랜지스터에 인가되는 전압을 조절할 수 있다.
제 1 저항(R1)과 제 3 저항(R3)의 저항값 조절을 통해 제 1 트랜지스터(201)의 베이스에는 로우(low), 제 2 트랜지스터(202)의 베이스에는 하이(high)가 인가되도록 한다.
예를 들어 제 1 저항(R1)과 제 3 저항(R3)의 크기가 동일한 경우 각 트랜지스터에는 6V가 인가되는데 제 1 트랜지스터(201)는 에미터에 기준전압12V가 연결되므로 6V를 로우(low)로 인식하고, 제 2 트랜지스터(202)는 에미터가 접지되어 0V이므로 6V입력시 하이(high)로 인식한다.
상기와 같이 제 1 및 제 2 트랜지스터(201, 202)의 베이스에 신호가 인가되면 각 트랜지스터가 도통된다. 이때, 제 1 트랜지스터(201)의 콜렉터로 12V가 출력되어 내부 회로로 전달되므로 커넥터가 연결된 것으로 인식한다.
또한, 제 2 트랜지스터(202)가 도통되면서 기준전압(12V)로부터 제 4저항(R4), 제5저항(R5), 제 2 트랜지스터(202)를 통해 연결된다. 그에 따라 제 4저항(R4), 제5저항(R5)의 저항값의 비율에 따라 제 3 트랜지스터(203)의 베이스에 인가되는 전압이 변경된다.
제 4저항(R4), 제5저항(R5)의 저항값이 동일한 경우 제 4저항(R4)에 6V가 인가되면서 제 3 트랜지스터(203)의 베이스에 6V가 인가되는데 제 3 트랜지스터(203)의 에미터에는 기준전압 12V가 연결되어 있으므로 베이스에 인가되는 6V는 로우(low)로 인식하여 제 3 트랜지스터(203) 또한 도통된다.
그에 따라 제 3 트랜지스터(203)은 콜렉터로 12V를 출력하게 되고 이는 내부 회로로 인가되어 커넥터가 연결된 것으로 인식하게 된다.
여기서 유닛 1과 유닛 2는, 각각 전기자동차와 충전소가 될 수 있으며, 전기자동차가 유닛1이 되는 경우 충전소는 유닛2, 전기자동차가 유닛2인 경우 충전소는 유닛1의 구성이 된다.
이때, 기준전압이 5V인 회로의 경우 저항값의 크기를 조절하여 2내지 3V의 전압이 pnp 트랜지스터에 인가되도록 하여 로우(low)신호로 인식하도록 할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 연결부 구성이 도시된 회로도의 또 다른 실시예이다. 도 4를 참조하면, 전술한 도 3과 같이 유닛 1이 구성되고, 이와 연결되는 유닛 2는 다음과 같이 구성된다. 도 4의 유닛2의 연결회로는 로우 액티브(Low Active) 회로이다.
유닛2의 연결회로는 제 4 트랜지스터(207)와 저항(R7, R8)으로 구성된다.
제 4 트랜지스터(207)는 베이스가 커넥터(208)에 연결되고, 베이스와 에미터가 제 7저항(R7)으로 연결되며, 에미터는 그라운드된다. 또한, 제 4 트랜지스터(207)의 콜렉터는 제 8 저항(R8)을 통해 제 2 기준전압(5V)에 연결되고 콜렉터 단에서 내부 회로와 연결된다.
유닛1의 구동은 전술한 바와 같고, 유닛1과 유닛2가 커넥터(204, 208)로 연결되면, 제 1 저항(R1)과 제 7저항(R7)의 전압분배로 인해 제 1 트랜지스터(201)와 제 4트랜지스터(207)가 동작한다.
그에 따라 유닛1은 제 1 트랜지스터(201)의 콜렉터로 12V가 출력되어 내부 회로로 전달됨에 따라 커넥터의 연결을 인식한다.
또한, 유닛2는 제 4 트랜지스터(207)가 도통되지 않은 상태에서, 제 4 트랜지스터(207)의 콜렉터와 연결되는 내부회로로 제 2 기준전압(5V)가 인가되어, 내부회로에는 5V 가 인가된다.
이때, 유닛1과 유닛2가 커넥터(204, 208)로 연결되면, 제 7저항(R7)에 인가되는 전압으로 인해 제4 트랜지스터(207)의 베이스에 전압이 인가되고, 제 4 트랜지스터(207)가 동작한다. 이때 제 4 트랜지스터(207)가 도통됨에 따라 내부 회로에는 0V가 인가된다. 유닛2는 로우 액티브 방식이므로, 내부 회로로 인가되는 전압이 5V에서 0V로 감소함에 따라 내부회로에서는 커넥터의 연결을 감지하게 된다.
따라서 커넥터의 1라인으로 유닛1과 유닛2, 즉 전기자동차와 충전소를 연결하고, 각각 연결회로를 내부에 구성함으로써 간호한 연결회로만으로 각각에서 커넥터의 연결을 용이하게 감지할 수 있고, 저항값을 조절하여 인식을 달리할 수 있게 되므로 다양한 회로에서 연결회로로써 사용될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110: 제어부
130: 센서부 140: 인터페이스부
150: 모터제어부 160: 전원부
170: 연결부 200: 충전소

Claims (9)

  1. 복수의 배터리를 포함하여, 구비되는 모터를 구동하기 위한 전원을 공급하는 전원부;
    외부 전원과 연결되어 공급되는 충전전류를 상기 전원부로 인가하고, 상기 외부 전원과 연결 시, 상기 외부전원의 연결회로와 전기적으로 연결되어 감지신호를 출력하는 연결회로를 포함하며, 상기 충전전류를 상기 전원부로 인가하는 연결부; 및
    상기 연결부로부터 인가되는 상기 감지신호에 대응하여 상기 외부 전원과의 연결 시 상기 전원부에서 충전이 시작되도록 제어하는 제어부를 포함하는 전기자동차.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 외부전원의 연결단과 전기적으로 접촉하는 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터가 상기 외부전원의 연결단과 연결되면, 상기 커넥터의 복수의 라인 중 어느 하나의 라인을 통해 상기 연결회로가 상기 외부전원의 연결회로와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 연결회로와 상기 외부전원의 연결회로가 전기적으로 연결되면, 소정 크기의 전압을 출력하여 상기 감지신호로써 상기 제어부로 인가하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결부는 적어도 하나의 트랜지스터와, 복수의 저항으로 구성되는 상기 연결회로에서, 상기 외부 전원 연결 시 상기 트랜지스터가 도통됨에 따라 소정 크기의 상기 감지신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 복수의 저항의 저항값의 크기에 따라 분배된 전압이 상기 트랜지스터에 인가되어 상기 트랜지스터가 도통되는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결부는 제 1 트랜지스터의 베이스가 상기 커넥터에 연결되고, 에미터가 기준전압에 연결되며 제 1 저항을 통해 상기 베이스와 연결되어, 상기 제 1 트랜지스터 도통 시, 상기 기준전압이 콜렉터에 연결되는 제 2 저항을 통해 상기 감지신호로써 출력되는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결부는 상이한 특성의 제 2 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 2 트랜지스터의 베이스가 상기 커넥터에 연결되고, 그라운드되는 에미터가 제 3 저항을 통해 상기 베이스에 연결되며, 콜렉터가 제 5 저항을 통해 상기 제 3 트랜지스터의 베이스에 연결되고,
    상기 제 3 트랜지스터의 베이스가 제 4 저항을 통해, 기준전압에 연결된 에미터와 연결되어,
    상기 제 2 및 제 3 트랜지스터 도통 시 상기 기준전압이 상기 제 3 트랜지스터의 콜렉터를 통해 상기 감지신호로써 출력되는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 외부 전원 연결 시, 상기 커넥터를 통해 인가되는 전압이 상기 제 3 저항에 의해 전압분배되어 상기 제 2 트랜지스터가 도통되고,
    상기 제 2 트랜지스터 도통 시, 상기 기준전압이 상기 제 4 저항과 상기 제 5 저항에 의해 전압분배되고 상기 제 4저항에 인가되는 전압에 의해 상기 제 3 트랜지스터가 도통되는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결부는 제 4 트랜지스터의 베이스가 상기 커넥터와 연결되고, 그라운드 되는 에미터와 상기 베이스가 제 7 저항을 통해 연결되며, 콜렉터가 제 8저항을 통해 제 2 기준전압에 연결되어,
    상기 커넥터가 상기 외부 전원과 연결 시, 상기 제 4 트랜지스터가 도통되어, 내부회로로 인가되던 상기 제 2 기준전압의 5V가 0V로 변경됨에 따라 상기 감지신호로 인식하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
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