KR102517874B1 - 양방향 충전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 자동차와 에너지 공급부 간 양방향으로 충전이 가능한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 전기 자동차 내의 배터리부와 에너지 공급부가 필요에 따라 어느 한쪽으로의 충전이 가능하게 함으로써 전기 자동차 내 축적되어 있는 전기 에너지를 더 효율적으로 활용하게 하는 것을 목적으로 하며, 나아가 양방향 충전시 전기 에너지 공급 상태를 모니터링 할 수 있는 수단들, 그리고 과전류/과전압에 따른 데미지를 예방하기 위한 수단들을 구비하는 것을 목적으로 한다.

Description

양방향 충전 시스템 {Two-way charging system}
본 발명은 전기 자동차와 에너지 공급부 간 양방향으로 충전이 가능한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 전기 자동차 내의 배터리부와 에너지 공급부가 필요에 따라 어느 한쪽으로의 충전이 가능하게 함으로써 전기 자동차 내 축적되어 있는 전기 에너지를 더 효율적으로 활용하게 하는 것을 목적으로 하며, 나아가 양방향 충전시 전기 에너지 공급 상태를 모니터링 할 수 있는 수단들, 그리고 과전류/과전압에 따른 데미지를 예방하기 위한 수단들을 구비하는 것을 목적으로 한다.
최근 들어 전기 자동차에 대한 수요가 크게 증가하고 있으며, 사회적으로도 이에 대응하여 전기 자동차에 충분한 에너지를 공급하기 위한 인프라 구축에 힘을 쏟고 있다.
한편, 전기 에너지는 화력, 수력, 원자력 등의 에너지원으로부터 발전소에 의해 생성되는 것으로 그 자원의 양은 한정적이며 또한 전기 에너지를 생산해 내기 위한 발전용량 역시 한계가 있어 국가적으로, 사회적으로 전기 에너지의 수급을 관리하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다.
향후 전기 자동차의 상용화가 더 활발하게 이루어지고 전기 자동차에 대한 수요가 꾸준히 증가하는 경우 전기 에너지 소모량도 크게 증가할 것으로 예상되는데, 이러한 상황이 도래하는 경우 전기 에너지를 사용하게 되는 데에 필요한 비용의 급상승이 불가피할 것으로 예상되며, 또한 수 많은 수요를 만족시킬 수 없는 수급 불균형 상태도 예상된다.
따라서 이러한 상황에 대처하기 위해 안정적으로 전기 에너지를 공급하기 위해서는 전체적인 전력 수요를 예측하고 전력공급을 조절할 수 있는 수단이 필요하다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로 이상에서 살핀 기술적 요구를 충족시킴은 물론 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 없는 추가적인 기술요소들을 제공하기 위해 발명되었다.
본 발명은 전기 자동차의 에너지 공급과 관련된 것으로, 전기 자동차의 배터리부와 에너지 공급부가 연결되되 양방향으로의 충전이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
양방향 충전이 가능한 시스템을 구현함으로써 평상시에는 전기 자동차를 충전하고 필요시 에너지 공급부에 역방향으로 전기 에너지를 공급함으로써 전기를 되팔거나 필요한 다른 수요처에 전기 에너지가 쓰일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 양방향 충전시 과전류 또는 과전압에 따른 데미지를 사전에 예방하여 시스템의 안정성을 꾀하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 시스템은, 충전모드에 따라 배터리부에 전기에너지를 공급하거나 상기 배터리부로부터 전기에너지를 공급받는 에너지 공급부, 상기 에너지 공급부 및 배터리부를 연결하고, 상기 에너지 공급부 및 배터리부 간 전기 에너지를 전달하는 버스바, 상기 버스바의 전류 또는 전압의 크기를 감지하는 감지부, 상기 에너지 공급부 및 감지부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 시스템은, 상기 버스바는 양극 버스바 및 음극 버스바를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 시스템은, 상기 양극 버스바 또는 음극 버스바의 선로가 양측 단부에 연결된 것으로서 상기 제어부의 제어명령에 따라 열림 또는 닫힘 상태로 구동되는 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 시스템은, 상기 스위치가 과전류 또는 과전압 감지시 상기 스위치와 버스바 간 연결을 끊는 아크방지장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 시스템은, 상기 감지부는 전류 감지부를 포함하고, 상기 전류 감지부는 상기 양극 버스바 또는 음극 버스바의 전류 크기를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 시스템은, 상기 감지부는 전압 감지부를 포함하고, 상기 전압 감지부는 상기 양극 버스바 및 음극 버스바의 전압 차이를 감지할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 시스템은, 상기 스위치는 상기 양극 버스바의 선로상에 연결되는 제1스위치 및 상기 음극 버스바의 선로상에 연결되는 제2스위치를 포함하고, 상기 전압 감지부는 상기 제1스위치 및 제2스위치의 일단으로부터 각각 연장되는 버스바의 전압차를 감지하는 제1전압 감지부, 상기 제1스위치 및 제2스위치의 타단으로부터 각각 연장되는 버스바의 전압차를 감지하는 제2전압 감지부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 시스템은, 상기 에너지 공급부의 일단과 연결되고, 상기 에너지 공급부에서 상기 배터리부로 공급되는 전기 에너지의 교류성분을 제거하는 DC필터를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 충전 방법은, (a) 충전모드에 따라 에너지 공급부가 배터리부로 전기 에너지를 공급하거나 또는 상기 에너지 공급부가 상기 배터리부로부터 전기 에너지를 공급받는 단계, (b) 상기 전기 에너지가 전달되는 버스바 상에서의 전류 또는 전압의 크기를 감지하는 단계, (c) 상기 (b)단계에서 감지된 전류 또는 전압의 크기가 기설정치 이상이면 상기 버스바 상에 구비된 스위치를 열림상태로 구동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 필요에 따라 전기 자동차 배터리부에 저장된 에너지를 공급단 쪽으로 전달할 수 있으므로 전체적인 에너지 수급의 균형을 맞출 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 정해진 시간대, 예를 들어 심야에는 비교적 저렴한 가격으로 공급되는 전기 에너지를 이용하여 전기 자동차를 충전하고 주간에는 비교적 비싼 가격으로 책정된 전기 에너지를 공급단 쪽으로 되팔 수 있어 사용자 입장에서 전기 에너지를 경제적으로 소비할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 전기 에너지 공급시 과전류 또는 과전압에 따른 데미지를 미리 예방할 수 있어 전체 시스템의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 양방향 충전 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 A영역, 즉 제어부와 감지부를 확대하여 상세히 도시한 것이다.
도 3은 양방향 충전 시스템 내에 스위치가 더 포함된 모습을 도시한 것이다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 용어들은 가능한 표현의 예들일 뿐이다. 다른 실시예들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 용어들이 사용될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접촉되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접촉되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 아니되며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 양방향 충전 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 1에 따르면 양방향 충전 시스템은 기본 구성으로서 에너지 공급부(100), 버스바(310, 330), 감지부(400) 및 제어부(500)를 포함한다.
양방향 충전 시스템은 바람직하게는 상기 구성들이 하나의 하우징 내 포함된 상태의 양방향 충전 장치로 구현될 수 있으며, 예를 들어 전기 충전소와 같은 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 양방향 충전 시스템은 바람직하게는 전기 자동차가 연결된 상태에서 상기 전기 자동차 내 배터리부(200)와 연결되어 구동되는 것을 전제로 하나, 이는 비단 전기 자동차에 대한 활용예에 그치지 않고 전기 에너지로 구동이 가능한 다양한 종류의 디바이스, 장치에도 적용될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
이하에서는 도 1을 참조하여 각 구성들에 대해 살펴보기로 한다.
먼저 에너지 공급부(100)는 충전모드에 따라 전기 자동차 내 장착된 배터리부(200)에 전기 에너지를 공급하거나 또는 상기 배터리부(200)로부터 전기 에너지를 역으로 공급받는다.
충전모드란 정방향 충전모드 및 역방향 충전모드로 나뉠 수 있으며, 정방향 충전모드는 에너지 공급부(100)에서 배터리부(200)로 전기 에너지가 공급되는 상태, 역방향 충전모드는 반대로 배터리부(200)로부터 에너지 공급부(100)로 전기 에너지가 공급되는 상태이다. 이러한 충전모드의 스위칭은 후술하게 될 제어부(500)에 의해 제어될 수 있거나 또는 전기 자동차에서의 제어에 의해서도 이루어질 수 있다. 예를 들어, 양방향 충전 시스템을 사용하고자 하는 자는 전기 자동차가 본 양방향 충전 시스템에 연결된 상태에서 본 시스템에 구비된 사용자 인터페이스(미도시)를 통해 충전모드를 설정할 수 있으며, 또는 전기 자동차와 양방향 충전 시스템이 연결된 상태에서 사용자가 전기 자동차의 인터페이스를 조작하여 충전모드를 설정할 수도 있다.
본 에너지 공급부(100)는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment), ESS(Energy Storage System) 등과 같이 전기 자동차의 배터리부(200)에 전기 에너지를 공급할 수 있는 모든 종류의 에너지 저장수단으로 이해될 수 있다.
또한 후술하겠지만 본 에너지 공급부(100)는 제어부(500)와 데이터 통신이 가능한 네트워크로 연결될 수 있으며, 제어부(500)로부터 수신된 제어명령에 따라 구동될 수 있다.
또한, 본 에너지 공급부(100)의 일단 또는 본 에너지 공급부(100)와 연결되는 버스바(310, 330) 상에는 도 1에서 볼 수 있듯 DC필터가 연결될 수 있다. DC필터는 에너지 공급부(100)에서 상기 배터리부(200)로 공급되는 전기 에너지의 교류성분을 제거하는 기능을 한다. DC 필터는 급속 충전용 인터페이스에서 포함될 수 있으나, 완속 충전용 인터페이스에서는 생략될 수도 있다. 따라서, 완속 충전에서는 교류 전력이 배터리부(200)에 인가 될 수 있다.
한편, 본 상세한 설명에서 언급되는 배터리부(200)는 전기 자동차 내에 구비된 전기 에너지 저장소를 의미하며, 이 때 배터리부(200)는 급속 충전부와 완속 충전부를 구비할 수 있다. 또한 이 때 급속 충전부는 삼상 교류의 임의 크기의 전압(380V) 전원을 인가받아 충전을 하며, 완속 충전부는 단상 교류의 임의 크기의 전압(220V) 전원을 인가 받아 충전을 할 수 있다.
다음으로 버스바(310, 330)는 상기 에너지 공급부(100) 및 배터리부(200)를 연결하고, 상기 에너지 공급부(100) 및 배터리부(200) 간 전기 에너지를 전달한다. 일반적으로 전차, 차량, 항공기 등에서 전기적인 연결을 가능하도록 하는 막대형의 전도체를 포함하는 것으로 이해된다. 도 1에서도 볼 수 있듯 버스바는 양극 버스바(310)와 음극 버스바(330)로 나뉠 수 있다.(교류일 경우는 나뉘지 않을 수 있다.) 양극 버스바(310) 및 음극 버스바(330)는 회로의 완결성을 위해 구별된 개념이며, 후술하겠지만 에너지 공급부(100)와 배터리부(200) 사이의 전압 크기를 측정하고자 할 때에 상기 양극 버스바(310) 및 음극 버스바(330)의 전압 차이를 측정하게 된다.
다음으로 감지부(400)는 상기 버스바의 전류 또는 전압의 크기를 감지하는 구성이다. 더 구체적으로 상기 감지부(400)는 전류 감지부(410) 또는 전압 감지부(420)를 포함할 수 있으며, 전류 감지부(410)는 버스바를 흐르는 전류의 크기를, 전압 감지부(420)는 버스바의 양단에 걸리는 전압의 크기를 감지한다.
이 때, 본 발명의 이해를 위하여 감지부는 두개의 구성으로 도시되어 있으며, 하나의 센싱부에서 전압 및 전류 중 적어도 하나의 크기를 감지할 수도 있다. 또한, 하나의 센싱부란, 전압/전류 감지의 구성이며, 전압 감지부인 420과 430은 별도의 구성일 수 있다.
본 감지부(400)는 제어부(500)와 연결되어 데이터를 송수신 할 수 있으며, 따라서 감지부에 의해 측정된 전류 또는 전압의 크기 값은 전송이 가능한 데이터 형태로 상기 제어부(500)에 전달될 수 있다.
감지부와 관련하여서는 도 2에 대한 설명에서 더 자세히 알아보기로 한다.
도 2는 도 1의 A영역을 확대하여 도시한 것으로, 감지부의 세부구성으로 전류 감지부(410) 및 전압 감지부(420)가 포함되며, 상기 각각의 감지부들은 제어부(500)와 데이터 통신이 가능하도록 연결(110)되어 있음을 확인할 수 있다.
먼저 전류 감지부(410)에 대해 살펴보면, 전류 감지부(410)는 양극 버스바 또는 음극 버스바 중 어느 하나 상에 구비될 수 있으며, 이 때 구비된다는 것의 의미는 도 2에서도 볼 수 있듯 전류 감지기의 양단으로 버스바의 양극 버스바 또는 음극 버스바가 연장되는 것을 의미한다.
추가적인 실시예로써, 전류 감지부(410)는 홀 센싱(Hall sensing)방식의 것일 수 있는데, 홀 센서는 전류가 흐르는 도체에 자기장을 걸면 전류와 자기장에 수직방향으로 전압이 발생하는 홀 효과를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 알아내는 방식으로 구현되며, 이 때 발생된 전압은 전류와 자장의 세기에 비례하므로 도선에 흐르는 전류의 크기를 측정하는 데에도 활용된다.
추가적인 실시예로써, 전압 감지부(420)는 양극 버스바(310)와 음극 버스바(330)의 전위차를 측정할 수 있는 구성으로서, 전압 감지부(420)는 큰 값의 내부저항을 포함하는 것을 특징으로 한다. 일 실시예로, 양방향 충전 시스템 내 연결된 회로 내 모든 저항에 비해서 더 큰 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 전압 감지부(420, 430)는 버스바의 중심점을 기준으로 에너지 공급부(100)에 가까운 일단, 배터리부(200)에 가까운 일단에 각각 존재할 수 있으며, 이는 정방향 충전모드 또는 역방향 충전모드시 어느 일단에서 과전압이 발생하는 것을 쉽게 감지하기 위함이다.
다시 도 1에 대한 설명으로 돌아와 제어부(500)에 대해 살펴본다.
제어부(500)는 앞서 설명한 에너지 공급부(100) 및 감지부를 제어한다. 제어부(500)는 적어도 하나의 연산 수단과 저장 수단을 포함할 수 있는데, 여기서 상기 연산 수단은 범용적인 중앙연산장치(CPU)일 수 있으나, 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA)나 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수 있다. 또한, 상기 저장 수단은 휘발성 메모리 소자이거나 비휘발성 메모리 또는 비휘발성 전자기적 저장 소자이거나 연산 수단 내부의 메모리일 수 있다.
제어부(500)는 상기 에너지 공급부(100) 또는 감지부와 데이터 통신이 가능한 유선 또는 무선의 네트워크(110)로 연결될 수 있는데, 바람직하게는 CAN(Controller Area Network), HPGP(Homeplug Green Phy, 1.8MHz~28MHZ 대역폭) 의 데이터 통신이 가능하도록 구현할 수 있다.
CAN은 자동차의 계측 제어 장비들 간 디지털 직렬 통신을 제공하기 위한 차량용 네트워크이며, 차량 내 전자 부품들의 복잡한 전기 배선과 릴레이를 직렬 통신선으로 대체하여 지능화 함으로써 중량감과 복잡성을 줄이고 실시간 데이터 통신이 가능한 특징이 있다.
HPGP는 IEEE 1901표준을 기반으로 한 것으로 최근 들어 전기 자동차의 보급을 준비하면서 전기 자동차와 가정 내 홈 어플라이언스 간 연동을 위해 활용될 수 있는 네트워크 프로토콜을 의미한다.
이와 같이 본 제어부(500)는 에너지 공급부(100) 또는 감지부를 제어하고자 할 때에 CAN 또는 HPGP 방식을 따르도록 함으로써 가능한 한 종래 인프라를 교체할 필요 없이 광범위하게 호환이 가능하도록 구현할 수 있다.
본 발명에서의 제어부(500)는 기본적으로 상기 에너지 공급부(100)를 제어하여 충전모드를 변경하는 작업, 그리고 전류 감지부(410) 또는 전압 감지부(420, 430)로부터 측정 값을 수신하고 수신된 측정 값이 기설정치를 초과하는 경우, 즉 과전류 또는 과전압 상황이 발생하는 경우 상기 에너지 공급부(100)를 제어하여 충전을 중단시키는 작업을 수행한다.
한편, 상기 제어부(500)는 위와 같은 제어 이외에도 다양한 제어명령을 내림으로써 양방향 충전 시스템을 다양하게 구동시킬 수 있다.
한 실시예로서, 제어부(500)는 기설정된 시간대에 맞추어 충전모드를 자동으로 변경할 수 있다. 일반적으로 심야 시간대에 공급되는 전기 에너지는 그 비용이 비교적 낮고 낮 시간대에 공급되는 전기 에너지는 비용이 비교적 높은데, 제어부(500)는 심야 시간대(오후 11시부터 익일 오전 4시) 전기 자동차가 연결되어 있는 경우에는 정방향 충전모드(에너지 공급부 → 전기 자동차)로, 낮 시간대(오전 6시부터 오후 8시)에 전기 자동차가 연결되어 있는 경우에는 역방향 충전모드(전기 자동차 → 에너지 공급부)로 설정할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 제어부(500)는 전기 자동차의 배터리부(200)에 남아 있는 전기 에너지량을 파악하여 설정값 이상 남아 있는 경우에는 역방향 충전모드(전기 자동차 → 에너지 공급부)로, 또 다른 설정값 이하 남아 있는 경우에는 정방향 충전모드(에너지 공급부 → 전기 자동차)로 설정할 수 있다.
이상 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 양방향 충전 시스템에 대해 살펴보았다.
도 3은 앞서 설명한 양방향 충전 시스템에 스위치(610, 620)가 더 포함된 실시예를 도시한 것이다.
양방향 충전 시스템은 양극 버스바(310), 음극 버스바(330) 또는 양/음극 버스바(330)에 스위치(610, 620)를 더 구비할 수 있는데, 이 때 스위치(610, 620)는 도 3에서와 같이 그 양단이 버스바와 연장되도록 구비된다.
상기 스위치(610, 620)는 바람직하게는 상기 제어부(500)와 연결되어 제어부(500)의 제어명령을 수신할 수 있으며, 따라서 과전류 또는 과전압이 감지되는 경우 제어부(500)는 상기 스위치(610, 620)를 구동시켜 충전을 중단시킬 수 있다.
또한, 스위치(610, 620)가 구비된 양방향 충전 시스템에 있어서, 전압 감지부(420)들은 상기 스위치(610, 620)의 위치를 기준으로 양 단의 전압을 측정하도록 구비될 수 있다. 즉, 도 3 상에서 스위치(610, 620)의 일단과 연결된 버스바 전압은 제1전압 감지부(420)가, 스위치(610, 620)의 타단과 연결된 버스바 전압은 제2전압 감지부(430)가 측정하도록 각 전압 감지부(420, 430)들을 설치할 수 있다.
이와 같이 전압 감지부(420, 430)를 설치하는 경우 스위치(610, 620)를 기준으로 어느 단에 연결된 버스바의 전압이 이상 값을 나타내는지 쉽게 알 수 있으므로 문제 진단이 용이해 지는 효과를 꾀할 수 있으며, 과전압 현상 발생시 해당되는 단의 스위치(610, 620)를 구동시켜 신속하게 회로를 끊을 수 있는 효과도 꾀할 수 있다.
다른 한편, 상기 스위치(610, 620)에는 아크방지장치가 더 포함될 수 있다. 아크(arc)란 전기적 접촉 불량 등에 의해 공기 중에서 두 전극 사이 강한 전압이 발생하는 현상을 가리키며 아크가 발생하는 경우 연결된 회로는 일반적으로 큰 데미지를 입게 된다.
본 발명은 아크방지장치를 더 구비시킴으로써 이러한 아크 발생에 따른 피해를 최소화 하고자 하며, 바람직하게는 아크방지장치를 스위치(610, 620)에 연동되도록 구비시켜 아크 발생시 곧바로 스위칭 오프가 이루어지도록 할 수 있다. 아크 발생시, 아크방지장치와 연동된 스위치(610, 620)는 상기 제어부(500)의 제어명령과 무관하게 스위칭 오프(오픈)가 이루어져야 할 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 양방향 충전 방법을 순서에 따라 도시한 것이다.
도 4에 따를 때, 양방향 충전 방법은 기본적으로 i) 충전모드에 따라 에너지 공급부(100)가 배터리부(200)로 전기 에너지를 공급하거나 또는 에너지 공급부(100)가 배터리부(200)로부터 전기 에너지를 공급받는 1단계(S420); ii) 전기 에너지가 전달되는 버스바 상에서의 전류 또는 전압의 크기를 감지하는 2단계(S430); iii) 상기 감지된 전류 또는 전압의 크기가 기설정값 이상이면 전기 에너지 공급을 중단하는 3단계(S440, S450);를 포함한다.
1단계 내지 3단계의 세부 과정에 대해서는 중복된 설명을 피하기 위하여 앞서 설명한 도 1 내지 도 3의 양방향 충전 시스템에 대한 설명을 참조하기로 한다.
한편, 상기 1단계 내지 3단계를 수행하기 이전, 양방향 충전 시스템 내 제어부(500)는 사전 단계(S410)로서 현재 시간대가 심야 시간대인지 또는 낮 시간대인지를 파악하거나, 연결된 전기 자동차의 배터리부(200)에 일정치 이상의 전기 에너지가 남아 있는지 또는 일정치 이하의 전기 에너지가 남아 있는지를 파악할 수 있다. 이와 같은 사전 단계에서의 조건이 만족된 경우, 제어부(500)는 상기 1단계 내지 3단계를 수행함으로써 전기 자동차 배터리부(200)의 충전 또는 에너지 공급부(100)로의 역충전을 하게 된다.
이상 본 발명에 따른 양방향 충전 시스템에 대해 살펴보았다. 위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 에너지 공급부
110 네트워크
200 배터리부
310 양극 버스바 330 음극 버스바
400 감지부
410 전류 감지부
420, 430 전압 감지부
500 제어부
610, 620 스위치

Claims (9)

  1. 전기자동차의 외부에서 전기자동차와 양방향 충전을 할 수 있는 양방향 충전 시스템으로서,
    충전모드에 따라 배터리부에 전기에너지를 공급하거나 상기 배터리부로부터 전기에너지를 공급받는 에너지 공급부;
    상기 에너지 공급부 및 배터리부를 연결하고, 상기 에너지 공급부 및 배터리부 간 전기 에너지를 전달하는 버스바;
    상기 버스바의 전류 또는 전압의 크기를 감지하는 감지부;
    상기 에너지 공급부 및 감지부를 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 버스바는 양극 버스바 및 음극 버스바를 포함하며,
    상기 양극 버스바 또는 음극 버스바의 선로가 양측 단부에 연결된 것으로서 상기 제어부의 제어명령에 따라 열림 또는 닫힘 상태로 구동되는 스위치;
    를 더 포함하고,
    상기 감지부는 전압 감지부를 포함하고,
    상기 전압 감지부는 상기 양극 버스바 및 음극 버스바의 전압 차이를 감지하며,
    상기 스위치는 상기 양극 버스바의 선로상에 연결되는 제1스위치 및 상기 음극 버스바의 선로상에 연결되는 제2스위치를 포함하고,
    상기 전압 감지부는, 상기 스위치들을 기준으로 각 스위치 양단의 전압을 측정할 수 있도록, 상기 제1스위치 및 제2스위치의 일단으로부터 각각 연장되는 버스바의 전압차를 감지하는 제1전압 감지부와, 상기 제1스위치 및 제2스위치의 타단으로부터 각각 연장되는 버스바의 전압차를 감지하는 제2전압 감지부를 포함하며,
    상기 감지부에서 측정된 전류 또는 전압은 전송이 가능한 데이터 형태이고,
    상기 에너지공급부 및 상기 각 감지부들은 상기 제어부와 데이터 통신 네트워크를 통해 연결되며,
    상기 양방향 충전 시스템은 하나의 하우징 내에 포함되어 구현된 것을 특징으로 하는, 양방향 충전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는, 과전류 또는 과전압 감지시 상기 스위치와 버스바 간 연결을 끊는 아크방지장치를 더 포함하는, 양방향 충전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는 전류 감지부를 포함하고,
    상기 전류 감지부는 상기 양극 버스바 또는 음극 버스바의 전류 크기를 감지하는, 양방향 충전 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 공급부의 일단과 연결되고, 상기 에너지 공급부에서 상기 배터리부로 공급되는 전기 에너지의 교류성분을 제거하는 DC필터를 더 포함하는, 양방향 충전 시스템.
  9. 삭제
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