KR-20260061736-A - CONNECTION DEVICE FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLES

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 접속 장치는 충전커넥터, 인렛플러그, 체결소켓 및 완충유닛을 포함한다. 충전커넥터는 충전기(전력원)와 연결되어 전기에너지를 공급 받고 전기 자동차에 구비되는 충전구에 결합된다. 체결소켓은 충전커넥터에 구비되고 내부에 설치된 도체 컨덕터에 충전구에 설치된 인렛플러그가 끼워져 인렛플러그에 설치된 도체 터미널이 직접 접촉하게 된다. 완충유닛은 체결소켓에 인렛플러그가 끼워지면 탄성 변형되어 컨덕터를 '단락 상태'로 전환시키며, 체결소켓으로부터 인렛플러그가 분리될 경우 컨덕터를 '대기 상태'로 복귀시킨다.

Inventors

김대현
이상진

Assignees

현대자동차주식회사
기아 주식회사

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241028

Claims (9)

도체 터미널과 상기 터미널 끝 단에 결합된 플러그팁으로 이루어진 인렛플러그가 포함되는 전기 자동차 충전구에 체결되는 충전 접속 장치로서, 충전기와 연결되어 전기에너지를 공급 받고 상기 충전구를 상대로 결합되는 충전커넥터; 상기 충전커넥터에 구비되고, 내부에 설치된 도체 컨덕터에 상기 터미널이 직접 접촉하도록 상기 인렛플러그가 끼워지는 체결소켓; 및 상기 체결소켓에 상기 인렛플러그가 끼워지면 탄성 변형되어 상기 컨덕터를 단락 상태로 전환시키며, 상기 체결소켓으로부터 상기 인렛플러그가 분리되면 상기 컨덕터를 대기 상태로 복귀시키는 완충유닛;을 포함하는, 전기 자동차의 충전 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 체결소켓은, 상기 충전구와 마주보며 결합되는 상기 충전커넥터의 외측면 중 일부를 형성하는 베이스; 상기 컨덕터를 상기 베이스 전방에 고정시키는 고정플레이트; 및 상기 베이스와 마주보는 일면은 개방되고 상기 베이스에 대하여 반대편은 소켓헤드가 형성되는 속이 빈 원통 모양의 소켓바디;를 포함하고, 상기 완충유닛은 상기 베이스와 상기 소켓바디 사이에 구비되는 압축스프링이며, 상기 완충유닛은 상기 소켓바디에 외력이 작용하면 탄성 압축되어 상기 베이스와 상기 소켓바디 사이의 간격을 감소시키고, 상기 소켓바디에 작용되었던 외력이 제거되면 상기 소켓바디를 원래의 위치로 복귀시키는, 전기 자동차의 충전 접속 장치.
제2항에 있어서, 상기 소켓바디는, 상기 베이스를 마주보며 개방된 일면의 외측둘레를 따라 형성되는 환형의 테두리인 무빙플레이트; 및 상기 무빙플레이트로부터 상기 베이스를 향하여 연장되며, 상기 베이스를 향해 상기 소켓바디가 접근할 수 있는 거리를 제한하는 스페이서;를 포함하는, 전기 자동차의 충전 접속 장치.
제3항에 있어서, 상기 소켓바디, 상기 소켓헤드, 상기 무빙플레이트, 상기 스페이서 및 상기 고정플레이트는 절연체인, 전기 자동차의 충전 접속 장치.
제2항에 있어서, 상기 단락 상태는, 상기 소켓바디가 상기 베이스를 향해 슬라이딩 이동함에 따라 상기 소켓바디 내부에 수용된 상기 컨덕터가 상대적으로 상기 소켓헤드에 인접하게 되어 상기 소켓헤드를 통과해 상기 소켓바디 내부로 진입한 상기 터미널과 상기 컨덕터가 직접 접촉하는 면적을 증가시킨 상태인, 전기 자동차의 충전 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 체결소켓은, 상기 충전구와 마주보며 결합되는 상기 충전커넥터의 외측면 중 일부를 형성하는 베이스; 상기 컨덕터를 상기 베이스 전방에 고정시키는 고정플레이트; 및 상기 베이스와 마주보는 일면은 개방되고 상기 베이스에 대하여 반대편은 소켓헤드가 형성되는 속이 빈 원통 모양의 소켓바디;를 포함하고, 상기 완충유닛은 상기 베이스와 상기 소켓바디 사이에 구비되는 제1댐핑유닛을 포함하며, 상기 제1댐핑유닛은 상기 베이스에 대하여 상기 소켓바디에 가해진 충격 및 진동을 감쇄시키는, 전기 자동차의 충전 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 체결소켓은, 상기 충전구와 마주보며 결합되는 상기 충전커넥터의 외측면 중 일부를 형성하는 베이스; 상기 베이스 전방에 고정되며, 상기 베이스와 마주보는 일면은 개방되고 상기 베이스에 대하여 반대편은 소켓헤드가 형성되는 속이 빈 원통 모양의 소켓바디; 및 상기 컨덕터의 일단이 결합되고, 상기 컨덕터가 상기 소켓바디의 개방된 일면을 통해 상기 소켓바디 내부로 진입해 직선 왕복 이동되도록 구비되는 완충단;을 포함하고, 상기 완충유닛은 상기 베이스와 상기 완충단 사이에 구비되는 제2댐핑유닛을 포함하며, 상기 제2댐핑유닛은 외력이 상기 컨덕터에 가해지면 상기 완충단이 상기 베이스 방향으로 이동되도록 하고, 상기 컨덕터에 가해졌던 외력이 제거되면 상기 완충단을 원래 위치로 복귀시키는, 전기 자동차의 충전 접속 장치.
배터리 충전을 위해 충전기의 충전커넥터가 체결될 수 있도록 전기 자동차에 구비되는 충전 접속 장치로서, 상기 충전커넥터가 체결될 수 있도록 전기 자동차에 구비되는 충전구; 상기 충전구의 전방을 향하여 선형으로 곧게 돌출되는 도체 터미널; 상기 터미널의 하단부 외측둘레를 따라 바깥 쪽으로 돌출되어 단턱을 형성하는 가압단; 및 상기 터미널의 전방 끝 단에 구비되는 플러그팁;을 포함하는, 전기 자동차의 충전 접속 장치.
제8항에 있어서, 상기 플러그팁은, 탄성 변형될 수 있는 절연체로 이루어지는, 전기 자동차의 충전 접속 장치.

Description

전기 자동차의 충전 접속 장치{CONNECTION DEVICE FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLES} 본 발명은 전기 자동차의 충전 접속 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자동차의 충전 단자와 외부 충전커넥터 사이의 전기적, 물리적 접속을 안정적이고 효율적으로 수행하도록 한 충전 접속 장치에 관한 것이다. 전기 자동차 보급이 확대될수록 배터리 충전 인프라의 필요성도 증가하고 있다. 전기 자동차는 전기에너지를 외부 충전기로부터 내장된 배터리로 공급받고, 배터리에 저장된 전기에너지를 사용해 구동된다. 전기 자동차의 배터리는 그 충전 과정에서 특별히 안정성과 효율성이 더 요구된다. 대개의 충전 시스템은 충전단자에 외부 충전커넥터가 장착되어 전기 자동차 배터리에 전력을 공급한다. 이는 충전기 측과 배터리 측이 서로 물리적인 결합을 통해 전기적으로 접속됨으로써 전력을 공급하는 방식이다. 이러한 종래의 충전 시스템은 충전 단자와 충전커넥터가 안정적으로 결합되지 않는다면 전력 손실이 초래될 수 있고, 나아가 화재나 감전 등 사고의 위험도 있었다. 전기 자동차 충전 시스템에서 충전 단자와 충전커넥터가 직접 체결되는 물리적 접속 방식은, 주변 환경에 따라 충전 효율도 크게 변한다는 문제점이 있었다. 충전 단자와 충전커넥터가 서로 물리적으로 결합되는 방식에선 외부로부터 가해질 수 있는 외력 취약할 수 밖에 없었다. 그리고, 충전 단자와 충전커넥터의 결합을 통해 서로 전기적으로 접촉하게 되는 접촉 면적의 넓이가 충분히 확보되지 않으면 고속 충전이나, 대용량 전력 공급 시 전기 접촉 부위의 발열, 전력손실 등이 초래될 수 있었다. 이러한 현상들은 배터리 충전 시스템의 내구성을 낮출 뿐만 아니라, 충전 효율을 급감 시키는 원인으로 작용되었다. 따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 기술의 제안이 필요하였다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 접속 장치를 설명하기 위해 도시한 충전 시스템의 개략도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 접속 장치의 단면도로서, 체결소켓과 인렛플러그가 분리된 '대기 상태'를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 접속 장치의 단면도로서, 체결소켓에 인렛플러그가 결합된 '단락 상태'를 설명하기 위한 도면이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 접속 장치를 설명하기 위해 도시한 단면도이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 접속 장치를 설명하기 위해 도시한 단면도이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 동일하거나 유사한 구성 요소에는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하며, 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결되어 있다'거나 '접속되어 있다'고 언급될 때, 해당 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접 연결되거나 접속되어 있을 수도 있고, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수 도 있음을 의미한다. 반면, 구성 요소가 '직접 연결되어 있다'거나 '직접 접속되어 있다'고 언급될 때는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않음을 의미한다. 본 명세서에서 '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들의 조합이 존재함을 나타내며, 이 중 어느 하나를 배제하는 것은 아니다. 본 명세서에 기재된 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)은 입체 형상을 표현하기 위해 사용되는 3차원 좌표 상의 각 차원 및 방향성을 나타낸다. 따라서, 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)은 각각 서로 직교하는 차원에서 정해진 방향을 의미한다. 본 발명은 전기 자동차(1)의 충전 접속 장치를 개시한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차(1)의 충전 접속 장치는 전력원으로부터 배터리로 전력을 공급하는 장치이다. 구체적으로는, 전력원인 충전기(2)(혹은, 충전스테이션)와 자동차(1)에 내장된 배터리를 전기적으로 연결시키는 접속 장치에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차(1)의 충전 접속 장치를 설명하기 위해 도시한 충전 시스템의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 접속 장치는 배터리 충전을 위해 자동차(1)에 구비되는 충전구(10), 전력원으로서 특정 장소에 설치되는 충전기(2)중 하나에 설치될 수 있다. 전기 자동차(1)에는 배터리에 전력을 공급하기 위한 충전구(10)가 마련된다. 그리고, 전력원인 충전기(2)에는 공급케이블(30)과 연결된 충전커넥터(20)가 구비된다. 충전커넥터(20)는 공급케이블(30)의 길이만큼 충전기(2)로부터 분리 돼 움직일 수 있다. 충전커넥터(20)는 충전기(2) 근처에 주차된 전기 자동차(1)의 충전구(10)에 결합된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 접속 장치는 충전커넥터(20)에 구비되는 체결소켓(200), 충전구(10)에 구비되는 인렛플러그(100)로 구성될 수 있으며, 체결소켓(200)과 인렛플러그(100)가 각각 구비되는 충전커넥터(20) 및 충전구(10)를 모두 포함하는 장치로 구현될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 접속 장치는 체결소켓(200)이 구비된 충전커넥터(20) 또는 충전기(2)로 구현 및 실시 될 수 있다. 그리고, 인렛플러그(100)가 구비된 전지 자동차(1)의 충전구(10)로 구현 및 실시 될 수도 있다. 또는, 이들을 포함하는 전기 자동차 충전 장치, 접속 장치 또는 전기 자동차 충전 시스템과 같은 형태로 구현되어 실시될 수도 있을 것이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차(1)의 충전 접속 장치의 단면도로서, 체결소켓(200)과 인렛플러그(100)가 분리된 '대기 상태'를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차(1)의 충전 접속 장치의 단면도로서, 체결소켓(200)에 인렛플러그(100)가 결합된 '단락 상태'를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 접속 장치는 충전구(10), 충전커넥터(20), 인렛플러그(100), 체결소켓(200) 및 완충유닛(320)을 포함한다. 충전구(10)는 전기 자동차(1)에 내장된 배터리를 충전하기 위한 단자로서, 자동차(1)의 외부에 설치될 수 있다. 충전구(10)는 별도의 전력원인 충전기(2)와 물리적으로 결합되어 전기를 공급받는다. 충전구(10)의 전면에는 인렛플러그(100)가 구비된다. 인렛플러그(100)는 충전구(10)의 전방을 향해 곧게 돌출된 형태로 본 발명이 적용되는 실시 예에 따라 복수로 구비될 수 있다. 각각의 인렛플러그(100)는 충전커넥터(20)에 구비되는 체결소켓(200)과 결합되어 전기적으로 접속된다. 충전커넥터(20)는 전력공급원인 충전기(2)와 공급케이블(30)로 연결된다. 충전커넥터(20)는 충전구(10)에 결합되어 전력을 충전구(10)의 인렛플러그(100)를 통해 전기 자동차(1)의 배터리로 전달한다. 충전커넥터(20)의 외측표면 중 일부로서 충전커넥터(20)가 충전구(10)에 결합 시 충전구(10)를 바라보는 표면은 베이스(300)로 이루어진다. 베이스(300)의 충전구(10)를 바라보는 전면은 작동면(310)이 된다. 인렛플러그(100)는 충전구(10)로부터 전방으로 곧게 돌출된다. 인렛플러그(100)의 밑단 부분에는 가압단(130)이 구비될 수 있다. 가압단(130)은 도체로 이루어진 터미널(110)보다 단면적이 넓게 형성되고, 터미널(110)의 밑단 부분에서 바깥 방향으로 외형이 돌출된 단턱 형상을 지닐 수 있다. 즉, 가압단(130)의 전방으로는 도체로 이루어진 선형의 터미널(110)이 길게 연장되고, 터미널(110)의 끝단에는 절연체로 이루어지는 플러그팁(120)이 결합된다. 플러그팁(120)은 탄성이 높은 재질로 구성되어 인렛플러그(100)가 체결소켓(200)에 결합 시 상대적으로 경도가 높은 터미널(110)을 보호하고 충격을 완화시킨다. 컨덕터(710)는 도체이며, 베이스(300)를 상대로 고정될 수 있다. 컨덕터(710)는 베이스(300)의 작동면(310)으로부터 소정의 간격을 두고 이격 및 고정되는 고정플레이트(700)에 결합될 수 있다. 컨덕터(710)의 일단은 고정플레이트(700)와 결합되어 고정될 수 있다. 컨덕터(710)의 내부에는 길이 방향으로 형성되는 결합홈이 구비될 수 있다. 컨덕터(710)의 결합홈에는 인렛플러그(100)의 플러그팁(120) 및 터미널(110)이 수용될 수 있다. 체결소켓(200)은 소켓바디(400), 소켓헤드(500), 전술한 베이스(300) 및 컨덕터(710)를 포함한다. 소켓바디(400)는 속이 빈 원통 모양의 함체이다. 컨덕터(710)는 소켓바디(400)의 비어 있는 내부로 수용된다. 소켓바디(400)에서 베이스(300) 방향의 일면은 개방되어 있으며, 그 반대편 면에는 소켓헤드(500)가 형성된다. 소켓헤드(500)는 중심부에 형성되는 체결구(510)를 포함한다. 체결구(510)는 충전구(10)에 구비된 인렛플러그(100)가 그 끝단부터 진입하여 삽입될 수 있는 입구에 해당된다. 즉, 인렛플러그(100)는 선단에 위치한 플러그팁(120)을 선두로 하여 대응되는 체결소켓(200)의 체결구(510)를 통과해 소켓바디(400) 내부로 진입하게 된다. 체결구(510)를 통과해 소켓바디(400) 내부로 진입한 플러그팁(120) 및 터미널(110)은 전술한 컨덕터(710)의 결합홈에 끼워지게 된다. 소켓바디(400)의 개방된 일면에는 그 외측둘레를 따라 바깥 쪽으로 연장되는 무빙플레이트(600)가 구비될 수 있다. 무빙플레이트(600)는 소켓바디(400)의 외측둘레를 따라 형성되는 환형의 고리 형태를 지닐 수 있다. 무빙플레이트(600)로부터 베이스(300)가 위치한 방향을 향하여 미리 정해진 길이만큼 연장되는 스페이서(610)가 더 구비될 수 있다. 스페이서(610)는 복수가 형성될 수 있으며, 스페이서(610)는 소켓바디(400)가 베이스(300) 방향으로 슬라