KR102584310B1 - 충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치 - Google Patents

충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차 충전을 위한 충전 컨트롤러와, 컨트롤러 및 전기자동차에 각각 연결되는 커넥터와, 컨트롤러 및 외부 콘센트에 연결되는 커넥터와, 상기 컨트롤러, 커넥터들을 전기적으로 연결하는 케이블(충전라인)로 구성되고, 충전장치 용량에 관계없이 외부 상용전원에 대한 접속이 가능하도록 상기 커넥터에 충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 충전용 젠더가 구성된 충전장치를 개시한다. 본 발명에서 컨트롤러는 원격 서버와 네트워킹되어 충전 정보를 공유하며, 서버는 복수 개의 접속구가 구성된 콘센트에 복수 개의 이동형 충전장치가 접속되어 충전할 때, 이동형 충전장치 각각의 총 충전 용량을 계산하여 그 합산값이 전력회사 계량기의 계약 전력 용량의 범위내에서 구동되도록 조절한다. 또한, 요금제 가격 및 충전량에 따라 각각 다른 충전 속도로 충전하도록 제어할 수 있다.

Description

충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치{MOBILE CHARGING DEVICE FOR ELECTRIC CAR HAVING GENDER FOR CHARGING}
본 발명은 충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 7kw 이동형 충전기를 일반 콘센트에도 이용할 수 있도록 한 이동형 충전기 젠더에 관한 것이다.
한국특허공개 제20-2012-0005258호는 외부 커넥터 연결 잭을 통해 충전 전원을 공급받는 이동통신단말기를 충전하기 위한 충전기기를 구성함에 있어서, 외부로부터 충전 전원을 공급받을 수 있도록 금속으로 된 두 개의 충전입력단자를 구비하고 있으며, 충전입력단자로 공급된 전원을 회로기판과 연결된 연결핀을 통해 이동통신단말기에 충전 전원을 공급해 주는 젠더와, 충전을 위해 젠더가 위쪽에서 수납될 수 있도록 경사면을 가진 콘구조로 되어 있으며 젠더에 충전 전원을 공급해 줄 수 있도록 충전입력단자와 같은 수와 같은 위치에서 접촉할 수 있도록 금속으로 된 충전출력단자를 구비하고 있는 충전장치를 구비하고 있는 충전기기에 관한 것으로써, 사용자가 이동통신단말기의 외부커넥터 연결잭을 통해 충전을 하기 위해 커넥터를 끼웠다 뺏다 하는 번거로움을 해결하고자 두 개의 충전입력단자를 가진 젠더를 이동통신단말기의 외부커넥터 연결 잭에 끼워 놓은 다음 젠더의 충전입력 전극단자에 전원을 공급해 줄 있는 충전장치에 젠더를 거치시키면 충전이 되도록 하는 핸즈프리(Hands-Free)기능을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 기술은 현재 220V 전원 접속이 불가능하도록 구성된 전기자동차 충전용 충전기를 일반 콘센트에 접속할 수 있도록 구성된 기술이 아니라는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같이 일반 콘센트에는 접속이 불가능한 구조로 되어 있는 일부 이동형 충전기의 문제를 해소하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 이동형 충전기의 용량에 관계없이 일반 콘센트에도 접속 가능하도록 어댑터로서의 기능을 갖는 충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 젠더를 통해 용량이 큰 이동형 충전기를 일반 콘센트에 접속 가능하도록 함으로써, 하나의 콘센트에 여러 대의 전기자동차가 동시에 충전하는 경우 상대적으로 용량이 작은 충전기로 충전하는 경우에 대비하여 효율적인 전력 분배가 가능하도록 한, 충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치는,
전기자동차 충전을 위한 충전 컨트롤러와, 상기 컨트롤러 및 전기자동차에 각각 연결되는 커넥터와, 상기 컨트롤러 및 외부 콘센트에 연결되는 커넥터와, 상기 컨트롤러 및 커넥터들을 전기적으로 연결하는 케이블(충전라인)로 구성되는 충전장치에 있어서,
상기 충전장치 용량에 관계없이 외부 상용전원에 대한 접속이 가능하도록 상기 커넥터에 전기자동차 충전용 젠더가 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 충전장치의 용량은 7kw이고, 충전기 또는 젠더에 구성된 RFID에 의해 용량에 따른 충전장치 종류가 인식되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 컨트롤러는 원격 서버와 네트워킹되어 충전 정보를 공유하며, 서버는 복수 개의 접속구가 구성된 콘센트에 복수 개의 이동형 충전장치가 접속되어 충전할 때, 이동형 충전장치 각각의 총 충전 용량을 계산하여 그 합산값이 전력회사 계량기의 계약 전력 용량의 범위내에서 구동되도록 조절하고, 요금제 가격 및 충전량에 따라 각각 다른 충전 속도로 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치에 따르면, 이동형 충전장치의 용량에 관계없이 일반 콘센트에도 접속 가능한 어댑터로서의 기능을 갖는 전기자동차 충전용 젠더를 제공함으로써 편리한 사용이 보장된다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치에 따르면, 젠더를 통해 용량이 큰 이동형 충전장치를 일반 콘센트에 접속 가능하도록 함으로써, 하나의 콘센트에 여러 대의 전기자동차가 동시에 충전하는 경우 상대적으로 용량이 작은 충전장치로 충전하는 경우에 대비하여 효율적인 전력 분배가 가능하다는 이점이 있다.
도 1은 7kw 이동형 충전장치의 구성도.
도 2는 7kw 이동형 충전기의 커넥터 구조도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 젠더의 구조도.
도 5는 일반 콘센트 구조도.
도 6은 본 발명의 충전장치를 이용한 전기자동차 충전시스템 구성도.
이하, 본 발명의 일부 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
[발명의 바람직한 형태]
본 발명은 충전용 젠더가 구성되는 전기자동차 이동형 충전장치를 개시한다.
본 발명은, 이동형 충전장치의 용량에 관계없이 일반 콘센트에도 접속 가능한 젠더로서의 기능을 갖는 전기자동차 충전용 젠더를 개시하고, 젠더를 통해 용량이 큰 이동형 충전장치를 일반 콘센트에 접속 가능하도록 함으로써, 하나의 콘센트에 여러 대의 전기자동차가 동시에 충전하는 경우 상대적으로 용량이 작은 충전장치로 충전하는 경우에 대비하여 효율적인 전력 분배가 이루어지도록 구성한다.
본 발명은, 구체적으로 3kw 충전기에 구성되는 플러그와 동일한 구조의 플러그를 7kw 충전기에 접속가능하도록 구성함으로써, 보다 효율적인 전력 분배가 가능하도록 한다.
본 발명은, 서로 용량이 다른 충전기 종류는 그에 내장된 RFID를 통해 구분이 가능하도록 구성된다. 즉 3kw 충전기에 내장되는 RFID와, 7kw 충전기에 내장되는 RFID를 달리 구성함으로써 컨트롤러가 이를 바탕으로 전력 분배가 가능하도록 하는 것이다.
다른 실시예로써, 젠더에 상기와 같은 RFID를 내장하여 컨트롤러로 하여금 이를 인식하여 그에 따른 전력 분배가 가능하도록 구성할 수도 있다.
[발명의 바람직한 실시예]
도 1은 7kw 이동형 충전장치의 구성도이다. 도 2는 7kw 이동형 충전장치의 커넥터 구조도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 젠더의 구조도이다. 도 5는 일반 콘센트 구조도이다. 도 6은 본 발명의 충전장치를 이용한 전기자동차 충전시스템 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 7kw 이동형 충전장치는 전기자동차 충전을 위한 충전 컨트롤러(10)와, 상기 컨트롤러(10) 및 전기자동차에 연결되는 커넥터(20)와, 상기 컨트롤러(10) 및 외부 콘센트에 연결되는 커넥터(30)와, 상기 컨트롤러(10), 커넥터(20) 및 커넥터(30)를 전기적으로 연결하는 케이블(40)(충전라인)로 구성된다.
상기에서 7kw 이동형 충전장치라 명시하였으나, 이는 예시적인 것으로써 반드시 이러한 용량에만 국한하는 것은 아니다.
그런데, 7kw 이동형 충전장치는 도 2에 도시한 바와 같이 외부 콘센트에 연결되도록 커넥터(30)에 연결된 플러그(50)가 일반용 콘센트 연결용 구조가 아니고 산업용 구조로 되어 있다.
따라서 이러한 플러그(50)로는 일반용 콘센트에 대한 연결이 불가능하므로 상대적으로 용량이 큰 7kw 이동형 충전장치를 일반용 콘센트에 연결 가능하게 하기 위해서는 플러그(50)의 구조를 변경할 필요가 있다.
본 발명은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 커넥터(30)에 연결되는 플러그를 젠더로서의 역할을 하도록 플러그(60) 또는 플러그(70)로 변형 구성하여 일반 콘센트에 대한 연결이 가능하도록 한다.
즉 플러그(60) 또는 플러그(70)가 전기자동차에 대한 전원 공급 젠더로서의 역할을 수행하는 것으로써, 도 5에 도시한 외부 상용전원 커넥터(콘센트)(100)와 매칭되는 포트 형태를 갖도록 구성한다.
예를 들어, 상용전원용 입력 젠더로서 상용전원 커넥터와 매칭되는 커넥터 단자핀 구조를 가지며, 이에 따라 상용전원 공급유닛으로부터 외부 전력을 제공받는 것이 가능하다.
이와 같은 형태로 플러그(60) 또는 플러그(70)를 구성하면, 여러 가지로 다양하게 응용이 가능하다.
예를 들어, 완속용 입력 젠더라면 급속용 외부전원 공급유닛의 커넥터와 매칭되는 커넥터 단자핀 구조를 가지도록 구성할 수 있으며, 설정된 기준 속도보다 느리게 전기자동차를 충전시키는 완속용 외부전원 공급유닛으로부터 외부 전력을 제공받도록 할 수 있다.
또한, 급속용 입력 젠더라면 완속용 외부전원 공급유닛의 커넥터와 매칭되는 커넥터 단자핀 구조를 가지도록 구성할 수 있으며, 설정된 기준 속도보다 빠르게 전기자동차를 충전시키는 급속용 외부전원 공급유닛으로부터 외부 전력을 제공받도록 할 수 있다.
한편, 도 5에 도시한 콘센트(100)에 플러그(60) 또는 플러그(70)가 연결되어 전기자동차에 대한 충전이 수행되는 동안, 커넥터(20) 또는 커넥터(30)의 당김으로 인하여 플러그(60) 또는 플러그(70)가 콘센트(100)로부터 이탈되어 정상적인 충전이 불가능해질 수 있다.
따라서 본 발명에서는 플러그(60) 또는 플러그(70)와 외부 콘센트(100)의 정확한 결합(접속)상태를 유지하는지를 점검할 수 있도록 센서를 콘센트(100) 또는 플러그(60)(70) 중 어느 하나 또는 모두에 설치할 수 있다. 즉 콘센트(100)에 플러그(60) 또는 플러그(70)가 접속되는 경우 서로 마주보게 되는 면에 예를 들어, 초음파센서를 설치하여 콘센트(100)와 플러그(60) 또는 플러그(70)간 거리를 감지함으로써 그 감지된 거리에 따라 정상적인 접속 상태인지의 여부를 판단할 수 있는 것이다.
상기 콘센트(100)와 플러그(60) 또는 플러그(70)간 거리 판단은 컨트롤러(10)에 내장된 프로그램에 의해 가능하도록 구성한다.
상기 컨트롤러(10)의 판단결과, 콘센트(100)와 플러그(60) 또는 플러그(70)간 접속이 정상적이지 못할 경우에는 경보부 등을 통해 경보음을 외부로 방출함으로써 사용자로 하여금 즉시 조치가 가능하도록 할 수 있다.
한편, 도 1에 도시한 이동형 충전장치는 7kw용이므로 이를 일반 콘센트를 통해 전기자동차를 충전하는데 적합하도록 컨트롤러(10)가 제어하게 되며, 예를 들어, 일반 콘센트로부터 출력되는 전력이 컨트롤러(10)에 의해 조절되어 플러그(60) 또는 플러그(70)를 통해 전기자동차에 공급되게 된다.
또한, 7kw 충전기에는 7kw 충전기용 RFID가 내장되고, 이를 바탕으로 컨트롤러(10)에서는 충전 콘센트에 접속된 전기자동차 대수에 따른 전력분배 동작을 수행한다.
즉 3kw 충전기에 내장된 RFID와는 다른 RFID가 7kw 충전기에 내장되고, 컨트롤러(10)에는 이에 부합하는 전력 분배 프로그램이 내장됨으로써, 7kw 충전기가 젠더를 통해 콘센트에 접속될 경우 7kw 충전용량에 맞는 전력 분배 동작을 수행하는 것이다.
또한, 젠더에 상기와 같은 용량 구분용 RFID를 내장하여 컨트롤러로 하여금 이를 인식하여 그에 따른 전력 분배가 가능하도록 구성할 수도 있다.
컨트롤러(10)는 젠더로부터 AC 전력이 제공되는 경우, AC 전력을 AC/DC 컨버터로 스위칭한 후 DC/DC 컨버터를 거쳐서 변환되는 DC 전력을 충전 전력으로서 전기자동차에 제공한다.
즉 젠더가 일반 콘센트에 연결된 경우, 유입되는 AC 전력을 AC/DC 컨버터로 스위칭한 후 DC/DC 컨버터를 거쳐서 변환되는 DC 전력을 충전 전력으로서 전기자동차로 제공하는 것이다.
또한 컨트롤러(10)는 직접 DC 전력이 제공되는 경우, DC 전력을 DC/DC 컨버터로 스위칭하여 변환되는 DC 전력을 충전 전력으로서 전기자동차로 제공하는 스위칭을 수행할 수 있다.
한편, 상기 컨트롤러(10)는 내부에 RFID 리더가 구성되며, RFID는 도 5에 도시한 바와 같은 콘센트 내부에 구성되므로 컨트롤러(10)에 의해 RFID 가 인식됨으로써 전기자동차(400)에 대한 충전이 개시 및 종료됨을 도 6에 도시한 바와 같이 네트워크망을 통해 관제센터 서버(200) 및/또는 사용자 단말기(300)에도 전송하여 전기자동차 충전정보의 공유가 가능하게 된다.
상기 컨트롤러(10)는 도시하지는 않았으나, 상기 서버(200)와의 통신을 위한 통신부와, 전체적인 충전동작을 제어하는 제어부와, 충전개시로부터 완료까지의 동작수행을 위해 조작되는 조작부와, 콘센트에 대한 연결을 감지하는 감지부와, 충전 전기량 및 콘센트의 공급전력을 측정하는 측정부와, 충전이 정상적으로 이루어지지 않는 경우 경보음을 방출하는 경보부 등으로 구성되어 전기자동차 충전이 정상적으로 이루어지도록 하고, 충전 정보에 따른 과금 등이 합리적인 기준으로 산정되도록 서버(200) 및/또는 단말기(300)와 충전 정보를 공유한다.
상기와 같은 컨트롤러와 전기자동차 충전에 따른 과금시스템 등의 구성은 본원 출원인의 특허등록 제10-1754139호(전기자동차 충전 및 과금시스템), 특허등록 제10-1769467호(전기자동차 충전 및 과금시스템), 특허등록 제10-1769466호(온도에 따라 충전을 제어하는 전기자동차 충전 및 과금시스템) 등에 일부 나타나 있다.
한편, 상기 서버(200)에서는 복수 개의 접속구가 구성된 콘센트에 복수 개의 이동형 충전장치가 접속되어 전기자동차(400)를 충전할 때, 이동형 충전장치 각각의 총 충전 용량을 계산하여 그 합산값이 전력회사 계량기의 계약 전력 용량의 범위내에서 구동되도록 조절하게 된다.
예를 들어, A아파트 101동 지하 2층 A구역 주차장에 설치된 전력회사 계약 용량이 9kw인 계량기 라인에 커넥터가 4개가 설치되어 있다고 가정한다.
만일 3명이 동시에 사용할 경우, 용량이 7kw인 충전장치가 접속되더라도 한 대의 자동차당 3kw씩 줄일 수도 있고, 처음 한 대의 자동차가 7kw로 충전하다가 두번 째 자동차가 사용 개시하면 4.5kw씩 나누었다가, 세번 째 자동차가 사용하면 각각 3kw 씩 나누어 충전할 있도록 구현할 수 있다.
이때, 요금제 가격 및 고객 충전량 등에 따라 각각 다른 충전 속도로 충전하도록 제어할 수도 있다.
이상으로 본 발명의 전기자동차 충전용 젠더가 구성된 충전장치의 실시예가 기술되었다. 위에 기술된 실시예는 본원발명에 기술되는 원리를 나타내는 많은 구체적 실시예중에서 일부분의 실시예를 예시하는 것이다. 따라서 본원발명의 실시예를 이용함에 따라 당업자들이 본원발명의 청구항에 의해 정의된 범위내에서 많은 다른 배열들을 쉽게 구현해낼 수 있을 것이다.
10 : 충전장치 20, 30 : 커넥터
40 : 충전라인 50, 60, 70 : 플러그

Claims (3)

  1. 전기자동차 충전을 위한 컨트롤러;
    상기 컨트롤러 및 전기자동차에 연결되는 제1 커넥터;
    7kw 인식용 RFID가 내장된 젠더를 통해 상기 컨트롤러 및 외부 콘센트에 연결되는 제2 커넥터; 및
    상기 컨트롤러, 제1 커넥터 및 제2 커넥터를 전기적으로 연결하는 케이블;로 구성된 이동형 충전장치에 있어서,
    상기 젠더는 하나의 외부콘센트를 통해 여러 대의 전기자동차가 동시에 충전하는 경우, 용량이 작은 충전기로 충전하는 경우에 대비하여 전력분배가 가능하도록 용량이 큰 이동형 충전기를 외부콘센트에 접속 가능하도록 어댑터로서의 기능을 가진 것으로써, 상기 제2 커넥터의 플러그에 접속되어 외부 콘센트에 직접 연결되도록 외부 콘센트와 매칭되는 구조를 갖고,
    상기 컨트롤러는
    서버와의 통신을 위한 통신부와, 충전동작을 제어하는 제어부와, 충전개시로부터 완료까지의 동작수행을 위해 조작되는 조작부와, 외부 콘센트에 대한 연결을 감지하는 감지부와, 충전 전력량 및 외부 콘센트의 공급전력을 측정하는 측정부와, 충전이 정상적으로 이루어지지 않는 경우 경보음을 방출하는 경보부로 구성되어 전기자동차 충전이 정상적으로 이루어지도록 하고, 상기 서버와 충전 정보를 공유하는 것으로써, 복수 개의 접속구가 구성된 외부 콘센트에 복수 개의 이동형 충전장치가 접속되어 전기자동차가 충전하는 정보를 서버로부터 실시간 전송받은 정보를 토대로 충전전력 분배가 이루어지도록 하고,
    전력분배 프로그램을 통해 상기 외부 콘센트에 연결된 전기자동차 대수에 따른 전력분배 동작을 수행하되, 상기 젠더를 통해 외부 콘센트로부터 이동형 충전기로 출력되는 전력이 조절되어 충전전력 분배가 이루어지도록 이동형 충전장치를 제어하고,
    소정장소에 설치된 용량이 9kw인 계량기 라인에 연결된 외부 콘센트를 통해 3 대의 자동차가 동시에 충전할 경우, 용량이 7kw인 이동형 충전장치가 접속됨에 상관없이 한 대의 자동차당 3kw씩 분배하여 충전하고, 3 대의 자동차가 시차를 두고 충전할 경우, 처음 한 대의 자동차가 7kw로 충전 중에 두번 째 자동차가 충전이 개시되면 4.5kw씩 분배하여 충전하고, 상기 처음 및 두번 째 자동차가 충전 중에 세번 째 자동차가 충전이 개시되면 각각 3kw 씩 나누어 충전하도록 전력을 분배하고,
    상기 젠더와 외부 콘센트에는 거리 감지용 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 충전용 젠더가 구성된 전기자동차 이동형 충전장치.
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