Search

KR-20260060583-A - Wireless charging device and method for electric vehicles

KR20260060583AKR 20260060583 AKR20260060583 AKR 20260060583AKR-20260060583-A

Abstract

전기차의 유선 충전장치를 무선 충전이 가능하도록 변경하여, 유선 및 무선 충전이 가능하도록 한 전기차의 무선 충전장치 및 방법에 관한 것으로서, 충전 전력을 공급해주는 충전 인렛, 전기차의 충전 스팟(Charging spot) 진입과 정해진 충전 위치에 전기차가 정렬했는지를 확인하는 GA(Ground Assembly), 전기차가 충전 스팟에 진입한 것으로 감지되면 무선 충전 안내를 수행하고, 전기차 정해진 충전 위치에 정렬되면 무선 충전을 제어하는 VA(Vehicle Assembly), 운전자의 충전 연결 및 취소를 상기 VA에 전달하며, 상기 VA의 무선 충전 안내에 따라 주차 정렬 정보를 표출해주는 AV, 충전 제어에 따라 배터리 관리 시스템과 연동하여 배터리 상태를 확인하고, 충전 가능한 상태이면 상기 VA에 충전을 요청하는 차량 제어 장치, 상기 VA의 충전 제어에 따라 충전 인렛을 통해 공급되는 충전 전력으로 고전압 배터리를 충전하는 충전 유닛(PDU)을 포함하여, 전기차의 무선 충전장치를 구현한다.

Inventors

  • 이재원

Assignees

  • 케이지모빌리티 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (4)

  1. 충전 전력을 공급해주는 충전 인렛; 전기차의 충전 스팟(Charging spot) 진입과 정해진 충전 위치에 전기차가 정렬했는지를 확인하는 GA(Ground Assembly); 상기 GA로부터 전기차가 충전 스팟에 진입한 것으로 감지되면 무선 충전 안내를 수행하고, 전기차 정해진 충전 위치에 정렬되면 무선 충전을 제어하는 VA(Vehicle Assembly); 운전자의 충전 연결 및 취소를 상기 VA에 전달하며, 상기 VA의 무선 충전 안내에 따라 주차 정렬 정보를 표출해주는 AV; 상기 VA의 충전 제어에 따라 배터리 관리 시스템과 연동하여 배터리 상태를 확인하고, 충전 가능한 상태이면 상기 VA에 충전을 요청하는 차량 제어 장치; 상기 VA의 충전 제어에 따라 상기 충전 인렛을 통해 공급되는 충전 전력으로 고전압 배터리를 충전하는 충전 유닛(PDU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 무선 충전장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 VA는 무선 충전의 연결을 제어하고, 무선 충전의 수행 여부를 판단하여 무선 충전 가능 시 전기차 통신 컨트롤러를 통해 연관 제어기에 무선 충전을 요청하는 것을 특징으로 하는 전기차의 무선 충전장치.
  3. 청구항 1에서, 상기 AV는 상기 VA의 무선충전 수행 불가 신호에 따라 무선충전 수행 불가 경고를 표시하며, 무선 충전 안내를 수행하고 주차 정렬 상태를 디스플레이해주는 것을 특징으로 하는 전기차의 무선 충전장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 하나의 청구항에 기재된 전기차의 무선 충전장치를 이용하여 전기차의 무선 충전을 제어하는 방법으로서, (a) 전기차가 무선 충전 스팟에 진입을 하면 무선 충전 안내를 수행하는 단계; (b) 상기 전기차가 무선 충전 위치로 이동이 완료되면, 차량 제어 장치에 배터리 상태를 요청하는 단계; (c) 상기 배터리 상태를 확인하고, 충전 가능한 상태이면 무선 충전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 무선 충전방법.

Description

전기차의 무선 충전장치 및 방법{Wireless charging device and method for electric vehicles} 본 발명은 전기차의 무선 충전에 관한 것으로, 특히 전기차의 유선 충전장치를 무선 충전이 가능하도록 변경하여, 유선 및 무선 충전이 가능하도록 한 전기차의 무선 충전장치 및 방법에 관한 것이다. 최근 공해방지 및 석유에너지에 대한 의존도를 낮추기 위한 대안으로서, 전기만으로 구동하는 전기 차량 및 산업용 장비의 보급이 활발히 진행되고 있다. 그러나 현재까지 개발된 전기차는 배터리를 충전하기 위한 플러그 등을 이용하여 외부에 마련된 전원 공급 장치와 장시간 동안 유선 접속을 하여 전기차를 충전한다. 도 1은 종래 전기차의 유선 충전 장치의 구성으로서, 충전 전력을 공급해주는 충전 인렛(Charging Inlet)(10), 충전을 위한 통신을 수행하는 전기차 통신 컨트롤러(EVCC; Electric Vehicle Communication Controller)(20), 차량 제어 장치(VCU)(30), 배터리 관리 시스템(BMS)(40), 충전 유닛(OBC/PDU)(50), 고전압 배터리(60)를 포함한다. 이러한 구성으로 이루어진 전기차의 유선 충전장치는, 충전 건을 차량에 장착하면(①), 전기차 통신 컨트롤러(20)에서 충전 상태를 인지하고 차량 제어 장치(30)에 이를 알린다(②). 충전 요청에 따라 차량 제어 장치(30)는 배터리 관리 시스템(40)과 연동하여 충전 가능 상태와 충전 가능량 등을 확인한다(③). 이 확인 결과 충전 가능한 상태이면 차량 제어 장치(30)는 배터리 관리 시스템(40)에 충전을 지시하고, 아울러 충전 유닛(50)에도 충전을 지시한다(④). 상기 충전 유닛(50)은 충전 인렛(10)으로부터 공급되는 충전 전력으로 고전압 배터리(60)를 충전한다. 이러한 유선 충전 방식은 배터리를 충전하기 위한 플러그(충전 건) 등을 전기차에 장시간 유선 연결해 놓은 상태이므로, 악천후 및 충전 중에 일어날 수 있는 사고로부터 운전자 및 차량을 보호할 수 없는 단점이 있다. 따라서 이러한 단점을 개선하기 위해서 근래에는 전기차에도 무선 충전장치가 도입되었다. 도 2는 종래 전기차의 무선 충전장치의 구성도로서, 충전 전력을 공급해주는 충전 인렛(71), 전기차가 충전 스팟(Charging spot)에 진입했는지를 확인하는 GA(Ground Assembly)(72), 상기 GA(72)를 통해 무선 충전을 공유하는 VA(Vehicle Assembly)(73), 충전을 위한 통신을 수행하는 전기차 통신 컨트롤러(EVCC; Electric Vehicle Communication Controller)(74), 차량 제어 장치(VCU)(76), 배터리 관리 시스템(BMS)(75), 충전 유닛(PDU)(77) 및 고전압 배터리(78)를 포함한다. 이러한 구성으로 종래 전기차의 무선 충전장치는, 전기차가 충전 스팟에 진입을 하면 GA(72)에서 이를 확인하고 VA(73)에 이를 알린다(①). VA(73)는 전기차 통신 컨트롤러(74)에 무선 충전 상태를 알린다(②). 전기차 통신 컨트롤러(74)는 차량 제어 장치(76)와 배터리 관리 시스템(75)에 무선 충전 상태임을 알린다(③). 상기 배터리 관리 시스템(75)은 충전 가능 상태와 충전 가능량을 차량 제어 장치(76)에 전달하며, 상기 VA(73)도 공급 전력량을 상기 차량 제어 장치(76)에 전달한다(④). 상기 차량 제어 장치(76)는 충전 가능한 상태이면 상기 VA(73)에 충전을 요청한다(⑤). 이러한 요청에 따라 충전 유닛(77)은 동작을 하여 충전 인렛으로부터 공급받은 충전 전력으로 고전압 배터리(78)를 충전한다(⑥). 그러나 이러한 무선 충전 장치는 전기차의 무선 충전은 가능하나, 유선 충전이 불가능하여, 무선 충전 장치를 구비한 전기차량에서도 별도의 도 1과 같은 유선 충전 장치를 구비하여 유선 충전을 하는 불편함이 있다. 따라서 유선 충전과 무선 충전을 단일의 충전장치로 모두 할 수 있는 전기차 충전장치의 개발이 요구된다. 도 1은 종래 전기차의 유선 충전 장치의 구성도이고, 도 2는 종래 전기차의 무선 충전 장치의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차의 무선 충전장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차의 무선 충전방법을 보인 흐름도이다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차의 무선 충전장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차의 무선 충전장치의 구성도로서, 충전 인렛(110), GA(Ground Assembly(120), AV(130), VA(Vehicle Assembly)(140), 전기차 통신 컨트롤러(EVCC)(150), 배터리 관리 시스템(BMS)(160), 차량 제어 장치(VCU)(170), 충전 유닛(PDU)(180) 및 고전압 배터리(190)를 포함할 수 있다. 충전 인렛(110)은 충전 전력을 공급해주는 역할을 한다. 유선 충전일 경우 충전 건을 통해 공급되는 전력을 충전 전력으로 공급해주고, 무선 충전일 경우에는 무선 충전 장치로부터 송신된 전력을 수신하여 충전 전력으로 공급해준다. GA(120)는 전기차가 충전 스팟(Charging spot)에 진입했는지를 확인하는 역할을 한다. VA(140)는 상기 GA(120)로부터 전기차가 충전 스팟에 진입한 것이 감지되면 상기 AV(130)의 주차 정렬 가이드를 제어하여 무선 충전 안내를 수행할 수 있다. 이러한 VA(140)는 무선 충전의 연결을 제어하고, 무선 충전의 수행 여부를 판단하여 무선 충전 가능 시 전기차 통신 컨트롤러(150)를 통해 연관 제어기에 무선 충전을 요청할 수 있다. AV(130)는 운전자의 충전 연결 및 취소를 상기 VA(140)에 전달하며, 상기 VA(140)의 무선 충전 안내에 따라 차량 제어 장치(170)에 충전을 요청하는 역할을 한다. 바람직하게, 상기 AV(130)는 상기 VA(140)의 무선충전 수행 불가 신호에 따라 무선충전 수행 불가 경고를 표시하며, 주차 정렬 상태를 디스플레이해줄 수 있다. 차량 제어 장치(170)는 상기 AV(130)의 충전 요청에 따라 배터리 관리 시스템(BMS)(160)과 연동하여 배터리 상태를 확인하고, 충전 가능한 상태이면 상기 VA(140)에 충전을 요청하는 역할을 한다. 충전 유닛(PDU)(180)은 상기 VA(140)의 충전 제어에 따라 충전 인렛(110)을 통해 공급되는 충전 전력으로 고전압 배터리(190)를 충전하는 역할을 한다. 도 4는 본 발명에 따른 "전기차의 무선 충전방법"을 보인 흐름도로서, (a) 전기차가 무선 충전 스팟에 진입을 하면 무선 충전 안내를 수행하는 단계(S11 - S12), (b) 상기 전기차가 무선 충전 위치로 이동이 완료되면, 차량 제어 장치에 배터리 상태를 요청하는 단계(S13 - S15), (c) 상기 배터리 상태를 확인하고, 충전 가능한 상태이면 무선 충전을 수행하는 단계(S16), (d) 무선 충전의 완료시 무선 충전을 종료하는 단계(S17)를 포함할 수 있다. 이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차의 무선 충전장치 및 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 배터리 충전을 위한 전기차가 충전 스팟에 진입을 하면, VA(140)에서 센서를 통해 이를 감지하고, 충전 의도가 있을 시 무선통신(스위치 조작에 의한)을 통해 GA(120)에 전달한다. 상기 VA(140)는 상기 GA(120)와 무선 통신을 통해 전기차 감지 신호가 VA(140)와 GA(120)간에 상호 수신 완료되면 AV(130)에 무선 충전 안내를 하도록 제어를 한다.(S12). 여기서 무선 충전 안내는 전기차를 정해진 충전 위치로 정렬하도록 하는 주차 정렬 가이드 정보일 수 있다. 이러한 주차정렬 가이드 정보를 기초로 AV(130)는 주차 정렬 상태 정보를 화면에 표출하여 주차 정렬을 안내할 수 있으며, 이러한 안내를 기초로 전기차 운전자는 전기차를 충전위치로 이동시킬 수 있다(S13). 이어, 전기차가 정해진 충전 위치로 이동을 완료하면, GA(120)에서 이를 감지한 후 무선 통신을 통해 VA(140)로 충전 가능한 상태임을 전달한다(S14). 상기 VA(140)는 무선 충전의 연결을 제어하고, 무선 충전의 수행 여부를 판단하여 무선 충전 가능 시 전기차 통신 컨트롤러(150)를 통해 연관 제어기에 무선 충전을 요청한다. 이러한 무선 충전 신호에 따라 차량 제어 장치(170)는 배터리 관리 시스템(160)과 연동하여 배터리의 상태 정보를 획득하고, 획득한 배터리 상태 정보를 기초로 배터리의 충전이 가능한 상태이면 배터리 충전 가능 전력량을 상기 VA(140)로 전달한다(S15). 상기 VA(140)는 배터리 충전이 가능한 상태이고, 배터리 충전 가능 전력량이 공유되면, 충전 유닛(180)을 통해 고전압 배터리(190)를 충전하도록 제어를 한다. 이러한 제어를 기초로 충전 유닛(180)은 충전 인렛(110)을 통해 공급되는 충전 전력으로 고전압 배터리(190)를 충전하게 되는 것이다(S16). 여기서 본 발명에 따른 전기차 무선충전 장치는 충전 건이 충전 인렛에 삽입되면, 도 1에 개시된 기존 유선 충전 방식과 동일한 방식으로 고전압 배터리를 충전할 수 있다. 이상 상술한 본 발명에 따르면 전기차의 유선 충전장치를 무선 충전이 가능하도록 변경하여, 유선 및 무선 충전을 할 수 있다. 특히, 단일의 충전 장치로 유선 충전 및