KR20230068380A - 휴대용 전기차 배터리 충전장치 - Google Patents
휴대용 전기차 배터리 충전장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230068380A KR20230068380A KR1020237005368A KR20237005368A KR20230068380A KR 20230068380 A KR20230068380 A KR 20230068380A KR 1020237005368 A KR1020237005368 A KR 1020237005368A KR 20237005368 A KR20237005368 A KR 20237005368A KR 20230068380 A KR20230068380 A KR 20230068380A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- charging
- battery
- output voltage
- electric vehicle
- connector
- Prior art date
Links
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 5
- 241000156302 Porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus Species 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Images
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
- 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
- B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
-
- 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
- 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
- B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
- H01R13/639—Additional means for holding or locking coupling parts together, after engagement, e.g. separate keylock, retainer strap
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
- H01R24/86—Parallel contacts arranged about a common axis
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
- H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
본 발명은 휴대 및 이동이 가능하여 원하는 장소에서 서로 다른 충전조건을 갖는 다양한 e-모빌리티 배터리를 충전할 수 있으며, 각 충전조건에 따른 배터리 출력전압의 승압 또는 강압시 발생하는 손실을 최소화할 수 있는 휴대용 전기차 배터리 충전장치에 관한 것으로, 서로 다른 충전조건을 갖는 전기차들의 인렛에 대응하여 각각 결합되며, 결합되는 전기차의 특성 및 충전규격과 관련된 충전타입 정보를 저장하는 RFID 태그가 각각 부착된 복수의 충전어댑터; 상기 복수의 어댑터 모두와 결합하며, 하나의 어댑터가 선택되어 결합될 때 상기 RFID 태그를 읽어 출력된 타입정보를 획득하기 위한 RFID 리더를 포함하는 하나의 충전커넥터; 및 상기 커넥터와 케이블로 연결되며, 상기 타입정보에 기초하여 해당 전기차의 충전조건에 상응하는 충전전력을 전기차로 제공하는 배터리팩을 포함하며, 상기 배터리팩은, 배터리 셀들로 구성되는 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리부; 상기 타입정보에 따른 충전조건으로부터 충전레벨을 선택하고, 선택된 충전레벨에 기초하여 상기 복수의 배터리 모듈 사이의 전기적 연결을 변환하여 배터리 출력전압을 조절하는 출력전압 출력부; 및 상기 출력된 출력전압을 강압 또는 승압하여 상기 충전조건에 상응하는 충전전압을 출력하는 충전전압 생성부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 휴대용 전기차 배터리 충전장치에 관한 것으로, 구체적으로 외부의 AC 전원으로부터 내부 배터리를 충전하고, 충전된 전기에너지를 이용하여 전기자동차를 포함한 다양한 e-모빌리티의 배터리를 충전할 수 있는 휴대용 전기차 배터리 충전장치에 관한 것이다.
최근 전기자동차와 함께 초소형 전기차, 전기이륜차, 농업/특수용 전동차량, 교통약자용 전동차량 및 퍼스널 모빌리티 등 생활교통과 물류배송을 목적으로 사용하는 1~2인용 개인형 이동수단을 가리키는 e-모빌리티의 보급과 관심이 확대되고 있다. 이러한 전기자동차와 e-모빌리티들은 전기에너지를 통해 구동력을 얻기 때문에 필연적으로 배터리를 탑재하고 있으며, 배터리가 방전되면 충전소나 충전장치를 이용하여 이를 다시 충전을 하여 사용하여야 한다.
전기자동차 충전장치와 관련한 종래 기술로, 등록특허공보 제10-19822983호는 복수의 커넥터 어댑터, 복수의 커넥터 어댑터 중 하나의 커넥터 어댑터에 결합 가능한 베이스 커넥터 및 베이스 커넥터에 결합된 커넥터 어댑터의 타입을 인식하고 인식된 어댑터 타입에 대응하는 충전 전원의 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 전기자동차 충전 장치를 개시하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 휴대 및 이동이 가능하여 원하는 장소에서 서로 다른 충전조건을 갖는 다양한 e-모빌리티 배터리를 충전할 수 있으며, 각 충전조건에 따른 배터리 출력전압의 승압 또는 강압시 발생하는 손실을 최소화할 수 있는 휴대용 전기차 배터리 충전장치를 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 전기차 배터리 충전장치는, 각기 다른 전기차 인렛에 대응하여 각각 결합되며, 결합되는 전기차의 충전타입 및 충전규격과 관련한 충전정보를 저장하는 RFID 태그가 각각 부착된 복수의 충전어댑터; 상기 복수의 어댑터 모두와 결합될 수 있으며, 어느 하나의 어댑터가 선택되어 결합될 때 상기 RFID 태그를 읽어 상기 충전정보를 획득하기 위한 RFID 리더를 포함하는 하나의 충전커넥터; 및 상기 커넥터와 케이블로 연결되며, 상기 충전정보에 기초하여 해당 전기차로 충전전력을 제공하는 배터리팩을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 배터리팩은, 배터리 셀들로 구성되는 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리부; 상기 충전정보에 따른 충전타입으로부터 충전레벨을 선택하고, 선택된 충전레벨에 기초하여 상기 복수의 배터리 모듈 사이의 전기적 연결을 변환하여 배터리 출력전압을 조절하는 출력전압 조절부; 및 상기 출력전압을 강압 또는 승압하여 상기 충전규격에 상응하는 충전전압을 생성하는 충전전압 생성부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 출력전압 조절부는, 상기 복수의 배터리 모듈 사이의 전기적 연결을 통해 얻을 수 있는 최소 출력전압과 최대 출력전압 범위 내에서 일정 구간 단위로 나눈 N개의 충전레벨들 중에서 상기 충전타입에 따라 어느 하나를 선택하는 충전레벨 선택부; 상기 선택된 충전레벨의 전압 범위내에서 상기 출력전압을 결정하는 출력전압 결정부; 및 상기 출력전압의 출력을 위한 적어도 하나의 배터리 모듈을 선택하고, 복수의 배터리 모듈들 사이의 전기적 연결을 변환하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하는 스위칭신호 생성부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 충전커넥터는 상기 충전어댑터와의 접촉면에서 수분을 검출하고 수분검출신호를 생성하는 수분센서 및 상기 충전어댑터와의 전기적 연결을 차단하는 차단회로를 더 포함하며, 상기 수분검출신호에 따라 상기 차단회로를 제어하는 커넥터 안전감시부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 충전 커넥터는 상기 충전어댑터와의 결합시 물리적 결합력을 강화하기 위한 전동식 락킹장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 전기차 배터리 충전장치에 의하면, 충전커넥터와 연결되는 충전어댑터를 교체함으로써 하나의 충전장치로 서로 다른 충전 조건과 인렛을 갖는 다양한 전기차를 충전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 충전 대상이 되는 전기차의 충전 조건에 맞추어 충전장치 내부에 탑재된 배터리 모듈의 출력전압을 조절함으로써, 충전전압으로의 승압 또는 강압 과정에서 발생하는 손실을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기차 배터리 충전장치의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 충전커넥터 및 충전 어뎁터의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리부와 직병렬 변환스위치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 1의 제어부의 세부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 충전커넥터 및 충전 어뎁터의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리부와 직병렬 변환스위치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 1의 제어부의 세부 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기차 배터리 충전장치의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 충전커넥터 및 충전 어뎁터의 일 실시예를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 배터리부와 직병렬 변환스위치의 일 실시예를 나타내는 회로도이고, 도 4는 도 1의 제어부의 세부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 충전장치(10)는 외부의 AC 전원으로부터 전력을 공급받아 내부 배터리를 충전하며, 충전된 내부 배터리의 DC 전원으로부터 공급되는 전력을 전기차(20)에 제공함으로써, 전기차(20)의 배터리를 충전할 수 있다.
여기서, 전기차(20)는 탑재된 배터리의 전기에너지를 전기모터로 공급하여 구동력을 발생시키는 차량을 총칭한다. 예컨대, 본 명세서에서 전기차(20)는 순수 전기자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 플러그인하이브리드 자동차(PHEV) 등의 일반적인 전기자동차 뿐만 아니라, 초소형 전기차, 전기이륜차, 특수 전동차량, 전기 자전거, 퍼스널 모빌리티 등의 e-모빌리티를 포함할 수 있다.
배터리 충전장치(100)는 복수의 충전어댑터(100), 충전커넥터(200) 및 배터리팩(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
충전어댑터(100)는 충전커넥터(200)와 전기차(20)의 인렛(21) 사이에서 서로를 연결하는 연결도구의 역할을 한다. 이를 위해, 충전어댑터(100)는 전기차 인렛(21)과의 결합을 위한 제1연결부(130) 및 충전커넥터(200)와의 연결을 위한 제2연결부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
전기차의 충전조건에 따라, 충전어댑터(100)는 제1연결부(130) 및 제2연결부(120)의 규격 및 형상을 달리하여 복수개로 구성될 수 있으며, 각각의 충전어댑터(100)에는 연결 가능한 전기차의 특성 및 충전 규격(예컨대, 충전전압, 충전전류, 충전용량 등)과 관련된 충전타입 정보가 저장된 RFID 태그(110)가 부착될 수 있다.
충전커넥터(200)는 케이블(260)을 통해 배터리팩(300)과 연결되며, 배터리팩(300)에서 공급되는 충전전력을 충전어댑터(100)를 통해 전기차(20)로 제공할 수 있다.
충전커넥터(200)에는 충전어댑터(100)의 제2연결부(120)와의 결합을 위한 접속구(250)가 마련될 수 있으며, 접속구(250)는 서로 다른 핀 구조와 형상을 갖는 복수의 충전어댑터(100)의 제1연결부(120) 모두와 각각 전기적 접속이 가능하도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 다른 배터리 충전장치는 하나의 충전커넥터에 충전어댑터만을 바꾸어 연결함으로써, 서로 다른 구조 및 형상의 인렛을 갖는 다양한 전기차와 연결될 수 있는 장점이 있다.
또한, 충전커넥터(200)는 RFID 리더(210)를 포함할 수 있다. RFID 리더(210)는 충전어댑터(100)가 결합을 위해 충전커넥터(200)로 접근될 때, 충전어댑터(100)에 부착된 RFID 태그(110)를 읽어 충전타입 정보를 획득하고, 획득된 충전타입 정보를 배터리팩(300)으로 제공할 수 있다.
또한, 충전커넥터(200)는 수분센서(220)를 포함할 수 있다. 수분센서(220)는 충전커넥터(200)와 충전어댑터(100)의 접촉 부위에서의 수분량을 검출할 수 있으며, 검출 결과를 배터리팩(300)으로 제공할 수 있다.
또한, 충전 커넥터(200)는 충전커넥터(200)와 충전어댑터(100) 사이의 전기적 연결을 온/오프하는 차단회로(230) 및 충전커넥터(200)와 충전어댑터(100)가 결합될 때 물리적 결합력을 강화시키기 위한 전동식 락킹장치(240)를 포함할 수 있다.
배터리팩(300)은 DC/DC 컨버터(310), 직병렬 변환스위치(320), 배터리부(330), AC/DC 컨버터(340) 및 제어부(350)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리부(330)는 복수의 배터리 셀들로 구성되는 복수의 배터리 모듈들로 구성될 수 있다. 에컨대, 도 2에서는 배터리부(330)가 4개의 배터리 모듈, 즉 제1배터리 모듈(311), 제2배터리 모듈(312), 제3배터리 모듈(313) 및 제4배터리 모듈(314)로 구성됨을 도시하고 있으나, 배터리부(330)에 포함되는 배터리 모듈의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
각각의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀은 전기에너지를 충전 및 방전해 사용할 수 있는 2차 전지로 납 축전지(Lead_Acid), 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지, 리튬 이온(Li-ion) 전지, 리튬 폴리머(Li-Polymer) 전지 등으로 구현될 수 있다.
직병렬 변환스위치(320)는 제어부(350)의 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 복수의 스위치(S1 내지 S11)를 구비할 수 있다. 즉, 직병렬 변환스위치(320)는 복수의 배터리 모듈들(311 내지 314) 사이를 연결하는 스위치를 온/오프시킴으로써, 배터리부(330)의 출력전압(Vb)을 변동시키기 위한 것이다.
예컨대, 배터리 모듈이 3.7V의 정격 전압을 갖는 10개의 배터리 셀로 구성된다고 가정할 때, 도 2에 도시된 배터리 모듈들(311 내지 314)은 각각 30V의 정격 전압을 나타내며, 직병렬 변환스위치(320)의 스위칭에 따라 배터리부(330)의 출력전압(Vb)은 0V ~ 120V의 범위에서 변동될 수 있다.
DC/DC 컨버터(310)는 제어부(350)의 제어에 따라 배터리부(330)의 출력전압(Vb)을 강압 또는 승압하여 전기차(20) 충전을 위한 충전전압(Vc)을 생성할 수 있다. 예컨대, DC/DC 컨버터(310)는 강압 컨버터(Buck Converter)와 승압 컨버터(Boost Converter), 또는 승강압 컨버터(Buck-Boost Converter)로 구현될 수 있다.
AC/DC 컨버터(340)는 외부에서 인가된 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 베터리부(330)를 충전하기 위한 것으로, 회로 구성은 공지된 통상의 기술을 채용하여 구현될 수 있다.
제어부(350)는 배터리모듈 관리부(360), 출력전압 조절부(370), 충전전압 생성부(380), 커넥터 안전감시부(390)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리모듈 관리부(360)는 보호회로장치(Protection Circuit Module; PCM), 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS) 등을 포함할 수 있다.
보호회로장치는 배터리 셀의 과충전 및 과방전을 보호하며, 과전류로 인한 보호회로 및 배터리 손상을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 배터리 관리시스템은 배터리의 충방전 상태, 전압, 온도, 내부압력, 입출력 상태등을 감시하며, 배터리 잔량, 시간, 총에너지량, 충방전 이력 등을 계산하여 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 또한, 배터리 관리시스템은 직렬로 연결된 배터리 셀 전압을 동일하게 맞추는 셀 밸런싱 기능을 수행할 수 있다.
출력전압 조절부(370)는 배터리부(330)의 출력전압(Vb)을 조절하기 위한 구성으로, 충전레벨 선택부(371), 출력전압 결정부(372) 및 스위칭신호 생성부(373)를 포함할 수 있다.
충전레벨 선택부(371)는 충전커넥터(200)의 RFID 리더(210)로부터 제공된 충전타입에 기초하여, 배터리부(330)의 출력전압(Vb)과 관련된 충전레벨을 선택할 수 있다.
구체적으로, 충전레벨은 배터리 모듈들 사이의 전기적 연결을 통해 출력될 수 있는 배터리부(330)의 최소 출력전압과 최대 출력전압 범위 내에서 구분된 일정 구간을 의미할 수 있다. 예컨대, 도 2의 실시 예에 따라, 배터리부(300)의 최소 출력전압이 0V이고 최대 출력전압이 120V라 가정할 때, 출력전압레벨은 4개의 레벨로 구분될 수 있으며, 제1레벨은 0V ~ 30V 전압구간을, 제2레벨은 30V~60V 전압구간을, 제3레벨은 60V~90V 전압구간을, 제4레벨은 90V~120V 전압구간을 의미할 수 있다.
이와 같은 충전레벨의 개수와 전압구간은 배터리부의 출력전압 범위와 충전 대상인 전가차의 충전 조건을 고려하여 미리 설정될 수 있으며, 각각의 충전타입과 매칭하여 배터리팩(300)에 내장된 메모리에 저장될 수 있다. 예컨대, 전기자동차와 같이 높은 충전전압이 요구되는 충전타입은 높은 충전레벨과 매칭될 수 있으며, 상대적으로 낮은 충전전압이 요구되는 e-모빌리티의 충전타입은 보다 낮은 충전레벨과 매칭될 수 있다.
출력전압 결정부(372)는 배터리 관리부(360)로부터 제공된 배터리 상태정보를 고려하여, 선택된 충전레벨에 따른 전압 범위내에서 출력전압을 결정할 수 있으며, 스위칭신호 생성부(373)는 결정된 출력전압 또는 선택된 충전레벨에 따라 적어도 하나의 배터리 모듈을 선택하고, 직병렬 변환스위치(320)의 스위치(S1 내지 S11)를 제어하여 배터리 모듈들 사이의 전기적 연결을 변환할 수 있다.
커넥터 안전감시부(390)는 충전 커넥터(200)의 차단회로(230) 및 락킹장치(240)를 제어할 수 있다.
이상에서, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (4)
- 각기 다른 전기차 인렛에 대응하여 각각 결합되며, 결합되는 전기차의 충전타입 및 충전규격과 관련한 충전정보를 저장하는 RFID 태그가 각각 부착된 복수의 충전어댑터;
상기 복수의 어댑터 모두와 결합될 수 있으며, 어느 하나의 어댑터가 선택되어 결합될 때 상기 RFID 태그를 읽어 상기 충전정보를 획득하기 위한 RFID 리더를 포함하는 하나의 충전커넥터; 및
상기 커넥터와 케이블로 연결되며, 상기 충전정보에 기초하여 해당 전기차로 충전전력을 제공하는 배터리팩을 포함하며,
상기 배터리팩은,
배터리 셀들로 구성되는 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리부;
상기 충전정보에 따른 충전타입으로부터 충전레벨을 선택하고, 선택된 충전레벨에 기초하여 상기 복수의 배터리 모듈 사이의 전기적 연결을 변환하여 배터리 출력전압을 조절하는 출력전압 조절부; 및
상기 출력전압을 강압 또는 승압하여 상기 충전규격에 상응하는 충전전압을 생성하는 충전전압 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기차 배터리 충전 장치. - 제1항에 있어서,
상기 출력전압 조절부는,
상기 복수의 배터리 모듈 사이의 전기적 연결을 통해 얻을 수 있는 최소 출력전압과 최대 출력전압 범위 내에서 일정 구간 단위로 나눈 N개의 충전레벨들 중에서 상기 충전타입에 따라 어느 하나를 선택하는 충전레벨 선택부;
상기 선택된 충전레벨의 전압 범위내에서 상기 출력전압을 결정하는 출력전압 결정부; 및
상기 출력전압의 출력을 위한 적어도 하나의 배터리 모듈을 선택하고, 복수의 배터리 모듈들 사이의 전기적 연결을 변환하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하는 스위칭신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기차 배터리 충전 장치. - 제2항에 있어서,
상기 충전커넥터는 상기 충전어댑터와의 접촉면에서 수분을 검출하고 수분검출신호를 생성하는 수분센서 및 상기 충전어댑터와의 전기적 연결을 차단하는 차단회로를 더 포함하며,
상기 수분검출신호에 따라, 상기 차단회로를 제어하는 커넥터 안전감시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기차 배터리 충전 장치. - 제1항에 있어서,
상기 충전 커넥터는 상기 충전어댑터와의 결합시 물리적 결합력을 강화하기 위한 전동식 락킹장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기차 배터리 충전장치.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200087171 | 2020-07-15 | ||
KR20200087171 | 2020-07-15 | ||
PCT/KR2020/016744 WO2022014796A1 (ko) | 2020-07-15 | 2020-11-24 | 휴대용 전기차 배터리 충전장치 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230068380A true KR20230068380A (ko) | 2023-05-17 |
Family
ID=79554382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020237005368A KR20230068380A (ko) | 2020-07-15 | 2020-11-24 | 휴대용 전기차 배터리 충전장치 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230068380A (ko) |
WO (1) | WO2022014796A1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102600316B1 (ko) * | 2023-06-19 | 2023-11-09 | 주식회사 영화키스톤건축사사무소 | 인공지능(ai)을 이용한 공동주택 건축물의 감전 사고 예방 시스템 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115817229B (zh) * | 2022-12-19 | 2023-09-01 | 东莞市巴特新能源科技有限公司 | 一种多合一交流充电枪 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100101994A (ko) * | 2009-03-10 | 2010-09-20 | 엘에스산전 주식회사 | 전기자동차용 충전시스템 |
KR20130077168A (ko) * | 2011-12-29 | 2013-07-09 | 경남과학기술대학교 산학협력단 | 충전어댑터, 장치 및 방법 |
KR101466442B1 (ko) * | 2012-07-23 | 2014-11-28 | 엘에스산전 주식회사 | 배터리 충전 장치 및 이의 배터리 충전 방법 |
KR20180006629A (ko) * | 2016-06-03 | 2018-01-19 | (주)시그넷이브이 | 전기자동차 충전장치 |
KR102205584B1 (ko) * | 2018-11-27 | 2021-01-22 | 한국자동차연구원 | 전기차 충전 인렛 장치 및 그 제어 방법 |
-
2020
- 2020-11-24 WO PCT/KR2020/016744 patent/WO2022014796A1/ko active Application Filing
- 2020-11-24 KR KR1020237005368A patent/KR20230068380A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102600316B1 (ko) * | 2023-06-19 | 2023-11-09 | 주식회사 영화키스톤건축사사무소 | 인공지능(ai)을 이용한 공동주택 건축물의 감전 사고 예방 시스템 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022014796A1 (ko) | 2022-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108377009B (zh) | 供电*** | |
CN107785949B (zh) | 快速充电装置 | |
US9231425B2 (en) | Battery pack system of improving operating performance using internal resistance of cell | |
US10063070B2 (en) | Battery active balancing system | |
US6511764B1 (en) | Voltaic pile with charge equalizing system | |
US6353304B1 (en) | Optimal management of batteries in electric systems | |
US8907616B2 (en) | Hybrid power supply system | |
US7745025B2 (en) | Fuel cell based rechargable power pack system and associated methods for controlling same | |
CN101362442B (zh) | 电动车辆 | |
US9550422B2 (en) | Vehicle high voltage interlock startup | |
CN102055221B (zh) | 电池组 | |
US20100121511A1 (en) | Li-ion battery array for vehicle and other large capacity applications | |
EP2372865A2 (en) | Power supply device capable of equalizing electrical properties of batteries | |
US10608291B2 (en) | Battery pack having a supplemental power supply | |
CN1179640A (zh) | 电池充电装置 | |
EP3339086A1 (en) | Motor vehicle and charge and discharge control circuit thereof | |
KR20100020477A (ko) | 배터리팩 및 배터리 시스템 | |
KR20100067664A (ko) | 전원 시스템 | |
CN103165946A (zh) | 电池组 | |
JP2003092805A (ja) | ハイブリッドカー用の電源装置 | |
KR101863454B1 (ko) | 직렬 일괄 충전과 선택적 보충 충전을 병행한 배터리 셀 간 균형 충전 기술 | |
KR20230068380A (ko) | 휴대용 전기차 배터리 충전장치 | |
KR20100061714A (ko) | 전지 팩 및 전지 시스템 | |
EP1161788A1 (en) | Energy monitoring and charging system | |
US20180233929A1 (en) | Battery to battery charger using asymmetric batteries |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal |