KR102193153B1 - 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 시스템 및 충전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 시스템은, 메인 충전기와;
메인 충전기로부터 전기를 공급받아 차량에 공급할 수 있는 복수 개의 서브 충전기로 이루어진 충전 시스템에 있어서, 상기 메인 충전기는, 각 서브 충전기의 충전순서를 결정하고, 충전 상태 정보를 계산하고, 충전요금을 처리하는 제어부를 포함하고; 상기 서브 충전기는, 충전 타입에 따라 구비되는 하나 이상의 충전 플러그를 구비하며; 상기 메인 충전기 또는 서브 충전기에는, 상기 복수 개의 서브 충전기 중 하나로 전기를 공급하기 위한 스위칭부와, 충전 정보를 디스플레이하는 디스플레이부와, 충전 정보를 입력하는 입력부와, 회원카드를 인식하는 회원카드 인식부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 시스템 및 충전 방법 {Charging System And Method For Multiple Cars}

본 발명은 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 시스템 및 충전 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1 개의 충전기를 통하여 다수 대의 전기차를 충전할 수 있도록 하는 충전 시스템 및 충전방법에 관한 것이다.

최근 석유자원의 고갈 및 환경 등의 문제로 인해 전기차에 대한 수요가 높아지고 있지만, 내연기관 자동차의 연료주입시간에 비할 수 없을 정도로 충전시간이 길고, 일회 충전시 운행거리가 짧은 문제점이 있다.

이에 따라 전기차를 충전할 수 있는 충전기가 아파트, 상업용 건물과 같은 주차장 뿐만 아니라 노상에도 설치되는 등 그 설치 위치 및 대수가 증가하고 있지만, 충전시간 및 송전 용량 등으로 인해 앞으로 더욱 늘어나게 될 전기차의 수요를 감안하면 여전히 해결해야 할 문제점이 많은 실정이다.

현재, 약 65 kWh용량의 전기차를 충전하기 위해서 100 kW급 급속충전기를 사용하면 약 40분 후 50%정도 충전이 가능하고 완충하기 위해서는 1시간 ~1시간 반 정도가 소요되며, 약 6~7 kW급 완속충전기를 사용하면 완충까지 10-12 시간이 소요되게 된다.

대한민국 등록특허 10-1713067호에는 한 대의 전기차를 충전할 때 단시간에 효율적으로 충전하는 방법이 개시되어 있지만, 여전히 그 시간적 단축효과는 크지 않다.

또한 배전 선로 용량의 문제로 인해 1개 지점에 여러 대의 충전기를 설치하는 것은 곤란하다. 즉, 송전 용량은 이미 정해져 있기 때문에 충전기 대수만을 늘인다는 것은 효과가 없다.

이와 관련하여 대한민국 공개특허 10-2019-0100594호에서는 하나의 충전기에 의해 여러 대의 전기차를 동시에 충전하기 위한 충전장치 및 충전방법이 개시되어 있다. 하지만, 이와 같은 종래의 기술은 한정된 전기공급량을 여러 전기차에 나누어 공급하는 것이므로, 각 전기차에 대한 충전시간은 오히려 증가하는 문제점이 있다.

제도적으로 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 전기차가 충전하지도 않으면서 충전구역에 주차하거나, 충전이 완료되었는데도 충전구역에 계속 머물면 과태료를 부과하는 등의 제도적 장치가 마련되어 시행되고 있다.

이러한 제도 때문에 여러가지 불편함이 야기되는데, 예를 들어 아파트와 같은 경우 귀가 후 야간 시간에 충전을 하려는 전기차가 많게 될 것인데, 충전이 완료되면 완료시점에서 전기차를 충전구역이 아닌 다른 주차구역으로 이동시켜야 하고, 충전중이던 전기차가 이동되고 충전이 가능하더라도 이를 알 수 있는 방법이 없고, 알 수 있다하더라도 심야에 주차장으로 내려와 충전시키고 완충후 다시 전기차를 다른 구역으로 이동시켜야 하는 등의 불편이 매우 큰 문제점이 있다.

KR 10-1713067 B1, 2017.03.07., 청구항 1 KR 10-2019-0100594 A, 2019.08.29, 도면 1

본 발명은, 하나의 충전기에서 여러 대의 전기차를 등록 순서대로 충전시킬 수 있도록 하는 한편, 충전이 완료되는 시간을 예측할 수 있으며, 또한 충전을 위해 충전구역으로 전기차를 이동시켜야 하거나 충전 완료후 다시 충전구역을 벗어나지 않아도 여러 대의 전기차를 충전할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 시스템은,

메인 충전기와;

메인 충전기로부터 전기를 공급받아 차량에 공급할 수 있는 복수 개의 서브 충전기로 이루어진 충전 시스템에 있어서,

상기 메인 충전기는,

각 서브 충전기의 충전순서를 결정하고, 충전 상태 정보를 계산하고, 충전요금을 처리하는 제어부를 포함하고;

상기 서브 충전기는,

충전 타입에 따라 구비되는 하나 이상의 충전 플러그를 구비하며;

상기 메인 충전기 또는 서브 충전기에는,

상기 복수 개의 서브 충전기 중 하나로 전기를 공급하기 위한 스위칭부와,

충전 정보를 디스플레이하는 디스플레이부와,

충전 정보를 입력하는 입력부와,

회원카드를 인식하는 회원카드 인식부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 서브 충전기에는 전기차의 차량번호를 촬영하여 상기 제어부로 차량번호 영상을 전송하는 카메라를 더 구비하고, 제어부는 차량번호 영상에서 차량번호를 인식하는 것도 바람직하다.

본 발명의 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전방법은

메인 충전기 및 상기 메인 충전기로부터 전원을 공급받는 복수 개의 서브 충전기가 대기모드로 설정되는 단계 1과;

메인 충전기 또는 서브 충전기의 회원카드 인식부에 사용자의 회원카드를 인식시켜 회원카드로부터 전기차의 차량번호 및 충전방식을 입력받는 단계 2와;

제어부가 통신망을 통해 등록서버와 연결하여 회원카드의 등록사항을 확인하는 단계 3과;

메인 충전기의 입력부를 통해 충전 요청량을 입력받은 단계 4와

제어부에서 충전 대기차가 있는지 확인하고, 충전 대기차가 없으면 단계 6으로 진행하고, 충전 대기차가 있으면 단계 A로 진행하는 단계 5와;

서브 충전기의 충전 케이블을 전기차에 연결하는 단계 6과;

제어부는 전기차의 충전상태를 파악하고, 충전에 소요되는 시간을 계산하는 단계 7과;

전력을 전송하여 충전요청량 만큼 충전하는 단계 8과;

충전이 완료된 후, 충전 대기차가 있는지 확인하여 충전대기차가 없으면 단계 1로 진행하고, 충전 대기차가 있는 경우 최우선 순위의 충전 대기차가 연결된 서브 충전기로 송전하여 단계 8로 진행하는 단계 9와;

대기중인 충전 대기차의 충전시간을 합산하여 충전이 시작될 시간을 안내하는 단계 A와;

사용자가 충전 시작 시간을 수락하면 단계 C로 진행하고, 충전 시작 시간을 수락하지 않으면 단계 1로 진행하는 단계 B와;

메인 충전 스테이션의 입력부를 통해 충전요청량을 입력받고, 충전 케이블을 전기차에 연결하는 단계 C와;

전기차의 충전상태를 파악하고, 충전에 소요되는 시간을 제어부에 등록하며, 제어부는 등록되는 순서에 따라 충전대기순서를 정하는 단계 D를 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 하나의 충전 스테이션에서 여러 대의 전기차를 예약순서대로 충전시킬 수 있으며, 충전이 완료되는 시간을 예측할 수 있고, 또한 충전 완료후 충전구역을 벗어나지 않아도 다른 전기차의 충전이 가능하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명 충전 시스템의 구성을 나타낸 도.
도 2,3은 본 발명 충전 시스템의 전력공급계통을 나타낸 도.
도 4는 본 발명 일 실시예 충전방법을 설명한 순서도.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 그 실시예에 따라 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명 일 실시예 충전시스템의 형태를 나타낸 도이다.

본 실시예의 충전 시스템은 메인 충전기(10)과, 메인 충전기(10)으로부터 전기를 공급받아 차량에 공급할 수 있도록 각 주차칸마다 설치되는 서브 충전기(20)로 이루어진다.

메인 충전기(10)는 충전 상황이나 충전량 등의 충전 정보를 디스플레이하는 디스플레이부(11)와, 충전 요청량과 같은 충전 정보를 입력하는 입력부(12)로 이루어지는 점에서는 종래의 전기차 충전스테이션과 동일하다. 입력부는 디스플레이부를 터치하여 입력하는 터치스크린 방식으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 키보드와 같은 형태로 이루어지는 것도 가능하다.

종래의 충전기는 별도의 서브 충전기 없이 AC3상, DC차데모, DC콤보와 같은 세가지 충전방식에 따른 충전 플러그를 구비하고 있다.

본 실시예에서는 각 주차칸마다 설치되는 서브 충전기(20)가 이러한 충전 플러그(21)들을 구비하고 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 메인 충전기 역시 당연히 이러한 충전 플러그(21)을 구비할 수 있으며, 메인 충전기의 역할 이외에도 하나의 서브 충전기로 작동될 수 있음은 물론이다.

메인 충전기와 복수 개의 서브 충전기는 도 2와 같이 각각 직접적으로 케이블로 연결될 수 있는데, 이때는 메인 충전기에서 송전할 서브 충전기를 선택하여 송전할 수 있는 스위칭부(14)가 구비되어 있으며, 스위칭부는 제어부에 의해 제어된다.

메인 충전기와 복수 개의 서브 충전기는 도 3과 같이 하나의 케이블로부터 전기를 공급받을 수 있는데, 이때는 메인 충전기가 보내는 신호에 따라 해당 서브 충전기에 구비된 스위칭부(14)에 의해 전기 공급 여부를 선택할 수 있게 된다.

충전기를 이용하기 위해서는 환경부나 한국충전서비스에서 발급한 회원카드를 회원카드 인식부(13)에 인식시키거나, 회원번호를 입력하여야 한다.

종래에는 1~2대의 충전기만을 운용하였기 때문에, 차량과 충전기와의 거리가 멀지 않아 별다른 문제가 없었지만, 본 실시예와 같이 메인 충전기와 멀리 떨어진 서브 충전기를 사용하는 경우, 사용자는 메인 충전기까지 가서 회원카드를 인식시키고, 다시 서브 충전기까지 돌아와야 되는 번거로움이 있을 수 있다.

이러한 경우에는 서브 충전기에 디스플레이부, 입력부 및 회원카드 인식부를 구비하도록 하는 것도 가능할 것이다. 또한 메인 충전기와 서브 충전기는 전기 뿐만 아니라 신호를 교환할 수 있도록 연결되어야 함은 물론이다.

메인 충전기(10)에 디스플레이부(11), 입력부(12) 및 회원카드 인식부(13) 등이 구비되는 경우에는 서브 충전기(20)에 카메라(22)를 설치하고, 촬영된 차량번호 영상을 제어부에 송신하는 차량번호 인식부를 더 구비하는 것도 바람직하다. 이러한 영상의 전송은 유/무선 중 어떤 방식으로도 이루어질 수 있다.

사용자는 메인 충전기로 이동하여 자신의 전기차가 주차된 주차칸이나 서브 충전기의 식별번호 등을 기억할 필요없이 메인 충전기의 디스플레이부에 표시된 자신의 전기차를 선택함에 따라 해당되는 서브 충전기가 설정되게 된다.

이하, 상기 구성을 구비한 본 발명 충전시스템에 의해 다수의 전기차를 충전하는 충전방법에 대해 설명한다.

본 실시예에 사용되는 충전시스템은 메인 충전기(10)에 스위칭부(14), 디스플레이부(11), 입력부(12), 회원카드 인식부(13)가 구비되며, 서브 충전기(20)에는 카메라(22)가 설치되어 차량번호 영상을 메인 충기(10)의 제어부로 전송하는 것을 예로 들어 설명한다.

본 발명의 충전시스템을 이루는 메인 충전기(10)와 복수 개의 서브 충전기(20)들은 대기 모드로 충전요청을 기다리게 된다. (단계 1) 대기 모드에서는 디스플레이부 등과 같이 불필요한 부분의 전원을 오프시키는 등의 절전모드가 운용되는 것도 바람직하다. 이러한 대기모드는 전기차가 충전중일 때에도 새로운 전기차의 충전요청을 대기하는 단계이다.

충전을 위해 전기차가 충전을 위한 주차칸에 진입한 뒤, 사용자는 메인 충전기(10)의 회원카드 인식부(13)에 회원카드를 인식시키고 제어부는 회원카드로부터 전기차의 차량번호 및 충전방식을 입력받게 된다.(단계 2)

이 경우 메인 충전기(10)가 절전모드에 있었다면 절전모드가 해제되게 된다.

메인 충전기의 제어부는 통신망을 통해 등록서버와 연결하여 회원카드의 등록사항을 확인하게 된다. (단계 3)

또한, 메인 충전기(10)의 입력부(12)를 통해 충전 요청량을 입력받게 된다. 예를 들어 100 % 충전할 것인지 또는 80%만 충전할 것인지 등 충전요청량을 선택하게 된다.(단계 3-1) 단계 3-1을 생략하는 경우, 충전기는 100% 또는 80% 까지 정해진 량만큼만 충전하게 된다. 물론 사용자에 의해 충전이 임의적으로 중단될 수 있을 것이다.

제어부에서는 충전 대기차가 있는지 확인하고, 충전대기차가 없으면 충전을 시작하기 위해 단계 5로 진행하고, 충전대기차가 있는 경우에는 다음 단계 A로 진행된다(단계 4)

단계 A에서는 현재 대기중인 충전 대기차의 충전시간을 합산하여, 총 얼마의 시간이 지나야 충전이 시작될 수 있는지를 사용자에게 안내하게 된다.

사용자가 대기하였다가 그 시간에라도 충전하겠다고 충전시작 시간을 수락하면 다음 단계 C로 진행하고, 수락하지 않으면 해당 사용자의 정보를 삭제하고 단계 1로 진행한다.(단계 B)

단계 C 에서는 충전 케이블을 전기차에 연결하게 되며, 제어부는 전기차의 BMS(Battery Management System)으로부터 전기차 배터리의 잔존량 등 충전상태를 파악하여 충전에 소요되는 시간을 제어부에 등록하고, 제어부는 등록되는 순서에 따라 충전 대기순서 및 충전이 완료 시간을 결정하게 된다.(단계 D)

단계 4에서 충전 대기차가 없는 경우 서브 충전기의 충전 플러그를 전기차에 연결하게 된다.(단계 5) 제어부는 전기차의 충전상태를 파악하고, 충전에 소요되는 시간을 계산하게 한 후(단계 6) 전력을 전송하여 정해진 충전량 만큼 충전하게 된다. (단계 7)

충전이 완료되면(단계 8), 제어부는 충전 대기차가 있는 경우 최우선 충전 대기차에 연결된 서브 충전기로 송전하여 최우선 충전 대기차에 충전을 시작하는 단계 7을 진행하게 된다. 충전대기차가 없는 경우에는 메인충전기와 서브 충전기는 대기모드로 진입하게 된다.(단계 9)

또한 앞선 전기차가 충전이 되고 있는 중에서도 다른 전기차가 진입하여 단계 2부터 시작하여 충전 대기차로 등록할 수 있음은 물론이다.

상기 방법에 의하면, 각 전기차의 사용자들은 본인의 전기차가 언제부터 충전이 시작되는지 알 수 있고, 충전이 끝나더라도 충전시스템에서 자동으로 그 다음 충전 대기차에 충전을 시작하므로, 충전위치(주차칸)에서 다른 곳으로 이동할 필요가 없게 된다.

충전요금에 대한 과금 및 결제에 대한 부분은 종래의 방식대로 이루어질 수 있는 것이므로 설명은 생략한다. 이와 같은 과금 및 결제를 위한 구성이 포함된다 하더라도 본 발명의 권리범위에서 벗어나는 것이 아님은 분명하다 할 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 메인 충전기 11 : 디스플레이부 12 : 입력부 13 : 회원카드 인식부
14 : 스위칭부 20 : 서브 충전기 21 : 충전 플러그 22 : 카메라

Claims (5)

1. 메인 충전기와;
   메인 충전기로부터 전기를 공급받아 차량에 공급할 수 있는 복수 개의 서브 충전기로 이루어진 충전 시스템에 있어서,
   
   상기 메인 충전기는,
   각 서브 충전기의 충전순서를 결정하고, 충전 상태 정보를 계산하고, 충전요금을 처리하는 제어부를 포함하고;
   
   상기 각 서브 충전기는,
   AC3상, DC차데모, DC콤보 충전방식에 따른 충전 플러그를 모두 구비하며;
   
   상기 메인 충전기와 복수 개의 서브 충전기는 직렬로 연결되며;
   상기 복수 개의 서브 충전기 중 하나로만 전기를 공급하도록 각 서브 충전기에 설치된 스위칭부와,
   충전 정보를 디스플레이하는 디스플레이부와,
   충전 정보를 입력하는 입력부와,
   회원카드를 인식하는 회원카드 인식부를 구비한 것을 특징으로 하는 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 서브 충전기에는 전기차의 차량번호를 촬영하여 상기 제어부로 차량번호 영상을 전송하는 카메라를 더 구비하고, 제어부는 차량번호 영상에서 차량번호를 인식하는 것을 특징으로 하는 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 디스플레이부와 입력부는 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 시스템.
   
4. 메인 충전기 및,
   상기 메인 충전기에 직렬을 이루며 연결되고 각각에 구비된 스위칭부에 의해 선택적으로 메인 충전기로부터 전원을 공급받으며 AC3상, DC차데모, DC콤보 충전방식에 따른 충전 플러그를 모두 구비한 복수 개의 서브 충전기가 대기모드로 설정되는 단계 1과;
   
   메인 충전기 또는 서브 충전기의 회원카드 인식부에 사용자의 회원카드를 인식시켜 회원카드로부터 전기차의 차량번호 및 충전방식을 입력받는 단계 2와;
   
   제어부가 통신망을 통해 등록서버와 연결하여 회원카드의 등록사항을 확인하는 단계 3과;
   
   메인 충전기의 입력부를 통해 충전 요청량을 입력받은 단계 4와
   
   제어부에서 충전 대기차가 있는지 확인하고, 충전 대기차가 없으면 단계 6으로 진행하고, 충전 대기차가 있으면 단계 A로 진행하는 단계 5와;
   
   서브 충전기의 충전 케이블을 전기차에 연결하는 단계 6과;
   
   제어부는 전기차의 충전상태를 파악하고, 충전에 소요되는 시간을 계산하는 단계 7과;
   
   전력을 전송하여 충전요청량 만큼 충전하는 단계 8과;
   
   충전이 완료된 후, 충전 대기차가 있는지 확인하여 충전대기차가 없으면 단계 1로 진행하고, 충전 대기차가 있는 경우 최우선 순위의 충전 대기차가 연결된 서브 충전기로 송전하여 단계 8로 진행하는 단계 9와;
   
   대기중인 충전 대기차의 충전시간을 합산하여 충전이 시작될 시간을 안내하는 단계 A와;
   사용자가 충전 시작 시간을 수락하면 단계 C로 진행하고, 충전 시작 시간을 수락하지 않으면 단계 1로 진행하는 단계 B와;
   메인 충전 스테이션의 입력부를 통해 충전요청량을 입력받고, 충전 케이블을 전기차에 연결하는 단계 C와;
   전기차의 충전상태를 파악하고, 충전에 소요되는 시간을 제어부에 등록하며, 제어부는 등록되는 순서에 따라 충전대기순서를 정하는 단계 D를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 단계 3과 단계 4 사이에는 입력부를 통해 충전 요청량을 입력받은 단계 3-1이 더 포함되고
   단기 B와 단계 C 사이에는 입력부를 통해 충전 요청량을 입력받은 단계 B-1이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 다수의 전기차를 충전하기 위한 충전 방법.

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