KR200466921Y1 - 전기 자동차 충전포스트 겸용 가로등주 - Google Patents

전기 자동차 충전포스트 겸용 가로등주 Download PDF

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Abstract

본 고안은 전기 에너지 공급이 풍부한 기존의 가로등주를 개량하여 전기 자동차용 충전포스트를 결합함으로 전기 자동차 충전 인프라를 확장할 수 있는 전기 자동차 충전포스트 및 이를 포함하는 가로등주를 제공하는 고안에 관한 것이다.
이를 위해 본 고안은, 가로등주의 결선 단자에 연결되어 전원을 인가받는 전원공급기; 상기 전원공급기에 연결되어 전원을 공급받고, 전기 자동차에 전력을 인가할 수 있는 충전인터페이스; 충전포스트의 각 구성부로부터 정보를 수신하며 상기 전원공급기의 전원 공급 동작을 제어하는 주제어부; 가로등주의 결선 단자와 상기 주제어부 사이에 연결되어 상기 주제어부에 정격 전압을 공급하는 정전압 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전포스트 및 이를 포함하는 가로등주를 제공한다.

Description

전기 자동차 충전포스트 겸용 가로등주{Street Lighting Pole Comprising the Charging Post for Electric Vehicles}
본 고안은 전기 자동차용 충전포스트 및 이를 포함하는 가로등주에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가로등주와 연결되어 전기 자동차의 배터리를 간편하게 충전할 수 있는 전기 자동차 충전포스트 및 이를 포함하는 가로등주에 관한 것이다.
최근 다양한 환경규제와 기후변화협약 발효 등 환경문제가 이슈화되면서 에너지절약과 환경오염 최소화의 대상으로 친환경 자동차가 크게 부각되고 있다. 원유 가격의 불안정 및 점차 중요해지는 환경문제로 인하여 현재의 자동차 시장은 기존의 내연기관으로 구성된 자동차를 대체하기 위하여 여러 가지 대안을 내놓고 있으며, 그 중 대표적인 것이 전기자동차이다.
전기 자동차는 전기를 이용하여 움직이는 자동차로, 전기에너지를 배터리에 저장해 원료로 사용하는 자동차를 말한다. 전기 자동차는 전기에너지의 이용 방법과 이용률에 따라 EV(Electric Vehicle), PHEV(Plug-in Hybrid EV), HEV(Hybrid EV)로 나눌 수 있다.
먼저, HEV(Hybrid EV)란 내연기관과 전기모터 두 종류의 동력을 조합한 자동차로서, 기존의 내연기관 자동차보다 고연비, 고효율을 실현한 것이 특징이다. PHEV(Plug-in Hybrid EV)는 상기 HEV의 배터리를 외부에서 충전해서 쓸 수 있도록 설계한 자동차를 말하며, EV(Electric Vehicle)는 배터리와 전기모터로만 구동되는 차를 말한다.
상기 HEV, PHEV 및 EV 자동차는 공통적으로 전기에너지를 차량구동에 활용하게 되는데, HEV는 전기에너지를 차량 내에서 발전하여 사용하며, PHEV와 EV는 외부로부터 전력을 공급받게 되어 있다. 이들 전기자동차의 에너지 저장 장치로 쓰이는 배터리는 HEV의 경우 1~7kWh, PHEV의 경우 5~15kWh, EV의 경우 15kWh~40kWh의 에너지 용량을 필요로 한다. 따라서 전기자동차의 대중화를 위해서는 누구나 편리하게 이용할 수 있는 전기 충전 인프라를 어떻게 구축하는가가 매우 중요하다.
본 고안에 첨부된 도 4는 전기 자동차의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 전기 자동차 내부에는 전기를 동력으로 이용하는 전기 모터(Motor)가 탑재되어 있고, 이에 전력을 공급하기 위한 배터리가 연결되어 있다. 상기 배터리는 외부에서 충전하여 사용할 수 있는데, 전기 자동차의 좌·우에는 각각 상기 배터리를 충전하기 위한 급속 충전부(Quick charger plug)와 완속 충전부(Household charger plug)를 구비하고 있다.
상기 전기 자동차의 배터리는 급속 충전기 또는 완속 충전기로 충전할 수 있다. 급속 충전기란 삼상 교류의 380V 전원을 직류로 변환하여 이용하는 충전기로서 30분 이내에 배터리의 충전을 마칠 수 있다. 상기 급속 충전기는 전기 자동차의 급속 충전부에 연결하여 사용하며, 전기 자동차의 배터리에 곧바로 연결되어 전기 에너지를 충전한다.
한편, 완속 충전기란 단상 교류의 220V 전원을 이용하는 충전기로서 배터리의 충전을 위해 약 6시간 가량이 소요된다. 상기 완속 충전기는 전기 자동차의 완속 충전부에 연결하여 사용하며, 전기 자동차 내부에서 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 컨버터를 거쳐서 배터리에 전기 에너지를 충전한다.
이때 상기 배터리를 급속 충전기 또는 완속 충전기로 충전하는 문제에 대해 살펴보기로 한다.
상기 전기 자동차(EV)에 사용하는 15~40kWh급의 배터리를 급속 충전(30분 내에 충전)하기 위해서는 배터리의 방전율(DoD: Depth of Discharge)을 60~75%로 설정하였을 경우 50~60kW급의 충전기를 필요로 한다. 게다가 효율, 역률 등을 고려하면 급속충전기당 요구되는 전력용량은 거의 80kVA에 가깝게 된다.
전기자동차의 배터리는 차량의 무게를 최소화하기 위해 리튬 이온, 리튬 폴리머, 리튬인산철 등을 사용한다. 지금까지 널리 사용되고 있는 납산 축전지의 경우 메모리 특성이 있어 가급적 방전율(DoD)을 깊이 사용하지만, 상기에 언급한 리튬계 전지의 경우 방전율을 가급적 낮게 사용할수록 배터리의 수명을 오래 유지할 수 있다. 즉, 전기자동차에서 차지하는 가격 비중이 매우 높은 배터리의 수명을 늘려 자동차의 유지보수비를 줄임으로 전기자동차의 도입을 촉진시킬 수 있다. 따라서 도로 주차가 가능한 지역의 가로등주에 전기자동차를 충전할 수 있는 220V 급의 충전포스트를 구비하여 충전 시 편리하게 충전토록 함으로 배터리의 수명을 극대화하고, 차량 내의 전기에너지를 적절하게 유지하여 전기자동차 운전자들의 불안감을 최소화할 수 있다.
우리나라와 같이 대도시의 전력 공급이 집중화되어 있는 환경에서는 향후 전기자동자가 활성화될 때 다양한 문제가 발생할 수 있다. 상기 급속 충전기는 주유소와 같은 개념으로 전기 충전소에서 주로 사용하게 되는데, PHEV가 상용화되어 있는 북미의 경우 충전빈도를 살펴보면 주로 퇴근시간 후에 집중되어 있음을 알 수 있다. 국내에서도 이러한 충전 패턴을 보인다면 하절기에 열대야 등과 겹치는 때에는 전력 수요가 급증하여 전력 공급에 차질이 생길 우려가 있다.
또한, 현재의 전기요금은 누진율이 적용되더라도 휘발유나 경유 가격에 비해 아주 낮은 수준이다. 이러한 상황은 전기 자동차 충전 사업자의 수익 창출이 쉽지 않게 한다. 급속 충전기의 대당 가격 및 설치 비용은 수 천만원에 이르지만, 이를 통해 수익 창출이 쉽지 않다면 충전 인프라 구축이 매우 어렵게 될 수 있다. 이는 전기 자동차 운행에 매우 중요한 요소로서, 전기 자동차의 초기 보급에 중요한 변수가 될 수 있다.
한편, 완속 충전기의 경우 급속 충전기에 비하여 비교적 적은 전력 용량을 필요로 하는 대신, 충전 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 상기 전기 자동차(EV)에 사용하는 40kWh급의 배터리를 완속 충전기로 충전하기 위해서는 3kW~7.7kW급의 충전기를 필요로 한다. 따라서 급속 충전기에 비하여 전력 수요가 특정 시간대에 몰리는 것을 방지할 수 있으며, 전력 수요가 상대적으로 적은 밤 시간대에 주로 이용하게 될 경우에는 균형적인 전력 수요를 창출해 내는 장점도 있다. 하지만, 충전 시간이 약 6시간 가량 소요되므로 차량을 장시간 운행하지 않을 때에 충전을 해야 하는 불편함이 있다.
대부분의 전기 자동차 사용자가 장시간 차량을 운행하지 않는 시간은 주로 가정에 있는 시간이다. 그러나, 현재 가정용의 세대별 전기공급 규정에서는 60m2를 기준으로 최소 전기 공급용량이 3kW이며 매 10m2 증가마다 0.5kW 이상씩 추가하도록 되어 있다. 가정에서 다양한 전기 용품을 사용한다는 것을 감안할 때, 현재의 가정용 전력 용량으로는 일반 가정에서 전기 자동차 배터리를 충전하는 것이 쉽지 않다.
가정이 아닌 주차장과 같은 야외에서 전기 자동차를 충전하기 위한 220V 커넥터와 전력량 계측기, 통신모뎀 등을 포함하는 것을 충전포스트(Charging Post)라고 한다. 하지만 아파트와 같은 집단 거주 형태의 국내 주거환경에서는 좁은 공간에 여러대의 자동차가 밀집되어 있기 때문에 적절한 충전포스트 설비를 구비하기가 쉽지 않다.
따라서, 본 고안이 속하는 기술분야에서는 상기 언급한 전기 자동차의 충전 인프라를 해결하고 간편하게 전기 자동차를 충전할 수 있는 수단에 대한 개발이 요구되고 있다고 할 수 있다.
본 고안은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는데 그 목적이 있는 고안으로서, 전기 에너지 공급이 풍부한 기존의 가로등주를 개량하여, 전기 자동차 내에 내장된 충전기(OBC: On Board Charger)에 결합함으로 전기 자동차 충전 인프라를 확장할 수 있는 1개 또는 복수개의 전기 자동차 충전 포스트와 이를 포함하는 가로등주를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 전기 자동차 충전포스트는, 가로등주의 결선 단자에 연결되어 전원을 인가받는 전원공급기; 상기 전원공급기에 연결되어 전원을 공급받고, 전기 자동차에 전력을 인가할 수 있는 충전인터페이스; 충전포스트의 각 구성부로부터 정보를 수신하며 상기 전원공급기의 전원 공급 동작을 제어하는 주제어부; 가로등주의 결선 단자와 상기 주제어부 사이에 연결되어 상기 주제어부에 정격 전압을 공급하는 정전압 회로; 상기 주제어부 및 상기 정전압 회로에 연결되며 가로등 충전포스트의 주제어부와 분전함 간의 상호 통신을 위한 통신모뎀; 충전량을 적산하고 요금을 계산하는 적산부; 상기 주제어부에 최소 구동전원을 공급하기 위한 축전지; 상기 정전압 회로와 연결되며, 상기 축전지에 충전 전원을 공급하는 축전지 충전회로;를 포함하며, 상기 통신모뎀은 상기 분전함으로부터 요금률에 관한 정보를 전송받아 상기 주제어부로 전달하고, 상기 적산부는 상기 주제어부에 설정된 요금률 및 적산된 충전량에 따라 요금을 계산하는 한편, 분전함의 전원 차단 정보를 전송받아 분전함의 전원이 차단된 경우, 상기 주제어부에 구동 전원을 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전포스트를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충전인터페이스는 커넥터 및 콘센트로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 고안의 전기 자동차 충전포스트는 상기 주제어부에 연결되며 충전전류를 검출하여 주제어부에 전송하는 CT센서를 더 포함하고, 상기 CT센서에 과전류가 검출될 경우 주제어부에 의해 상기 전원공급기의 전류의 흐름이 차단되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는 상기 주제어부 및 상기 정전압부에 연결되며 가로등의 주제어부와 분전함 간의 상호 통신을 위한 통신모뎀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 다른 실시예에 따라, 상기 주제어부에 연결되는 구동모터를 더 포함하고, 상기 충전인터페이스는 커넥터인 것을 특징으로 하며, 상기 구동모터는 상기 주제어부의 명령에 따라 상기 커넥터 및 이에 연결된 케이블을 충전포스트함 밖으로 배출하거나 충전포스트함 내부로 회수하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기 자동차 충전포스트는 사용자 인증에 적용할 ID카드 또는 신용카드 정보를 스캔하고 상기 정보를 주제어부에 전송하는 카드리더부; 충전방법 및 요금결제방법을 입력받는 정보입력기; 및 충전량을 적산하고 요금을 계산하는 적산부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또 다른 실시예에 따라, 상기 정전압 회로와 연결되는 축전지 충전회로를 더 포함하며, 상기 축전지 충전회로는 상기 주제어부에 최소 구동전원을 공급하기 위한 축전지에 충전 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 고안의 전기 자동차 충전포스트를 포함하는 가로등주는 상기 전기 자동차 충전포스트 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 전기 자동차 충전포스트 및 이를 포함하는 가로등주에 의하면, 전기 용량이 충분하게 공급되는 기존의 가로등주를 개량하여 전기 자동차의 충전에 사용함으로 전기 자동차의 충전에 필요한 전기 용량의 공급 문제를 간단하게 해결할 수 있다.
또한, 가로등은 일정한 간격을 가지고 배치되므로, 아파트와 같은 집단 거주 형태의 국내 주거환경에서 전기 자동차 충전을 위한 설비가 밀집되는 불편함을 덜어주며, 별도의 충전장소를 마련해야 하는 어려움을 해소해 준다.
또한, 충전포스트를 별도로 설치하기 위하여 막대한 비용이 발생하는 것과 달리, 본 고안에 따르면 간단한 구조 변경으로 기존의 설비를 이용 가능하므로 저렴한 비용으로 전기 자동차용 충전포스트를 설치할 수 있게 되어 전기 자동차의 충전 인프라를 비약적으로 확장시킬 수 있다.
그리고 분전함에 설치된 기존의 관제프로그램 및 통신망을 활용하게 되므로, 충전 요금 징수 및 충전포스트 제어에 필요한 통신망을 별도로 설치하지 않아도 되므로 비용 절감이 극대화된다.
또한, 가로등주 분전함에 이미 설치되어있는 차단기와 누전 차단기를 활용하여 추가 비용 없이 사용자의 안전을 확보할 수 있다.
또한, 전기자동차 가격의 대부분을 차지하는 고가의 배터리(자동차 가격의 1.5배 정도) 수명을 극대화하여 전기자동차의 보급을 촉진하고 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 가로등 분전함의 구성을 나타낸 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 가로등의 구성을 나타낸 구성도,
도 3은 본 고안에 따른 자동차용 충전포스트의 구성을 나타낸 구성도,
도 4는 전기 자동차의 구성을 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안에 따른 전기 자동차 충전포스트 및 이를 포함하는 가로등주의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 가로등 분전함의 구성 예를 나타내기 위한 도면이다. 기본적인 분전함의 구성은 전원부(110), 배선용 차단기(120), 개폐기(130, 132), 점멸기(140) 및 통신모뎀(150)으로 이루어진다.
먼저, 전원부(110)는 외부로부터 공급되는 전원을 분전함 내부로 인가하며, 상기 전원부에 연결된 배선용 차단기(120)는 과전류 및 단락시에 자동으로 회로를 차단하는 역할을 수행한다. 상기 배선용 차단기 좌우에는 2개의 개폐기가 연결되어 있으며, 상기 개폐기를 통해 다수개의 가로등과 연결된다. 상기 개폐기는 분전함에 연결된 가로등의 수에 따라 그 정격용량이 결정될 수 있으며, 개별적으로 좌우측 가로등과 연결되어 분전함에 인가된 전원을 가로등주에 공급·차단하는 역할을 수행한다.
한편, 분전함의 점멸기(140)는 GPS(Global Positioning System) 수신기 및 CDMA(Code Division Multiple Access) 모뎀을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 점멸기는 GPS 수신기를 통해 인공위성에서 송신하는 GPS 신호를 수신하여 점멸기의 현재시간을 국내 표준시간으로 정확하게 동기 시키므로, 프로그램되어 있는 점·소등 시간에 가로등이 정확하게 동작할 수 있도록 한다. 또한, CDMA 모뎀을 통해 운영센터(중앙 관제 센터)와 통신하여, 상호 데이터 전송을 수행함은 물론 운영센터에서 분전함의 제어를 가능하게 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 일반적인 가로등(200)과 이에 결합 된 본 고안의 전기 자동차 충전포스트(300)를 나타낸 구성도이다. 분전함(100)에서 좌우측 개폐기를 통해 공급된 전원은 가로등에 인가된다. 상기 전원은 가로등주 내부의 결선 단자(210)를 통해 점멸기(220) 및 안정기(230)를 거쳐서 램프(240)에 인가된다. 한편, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차 충전포스트(300)는 가로등주의 결선 단자(210)에 직접 연결되어 가로등에 인가된 전원을 공급받을 수 있다.
도 3은 본 고안에 따른 전기 자동차 충전포스트의 일 실시예를 나타내기 위한 구성도이다. 본 고안에 따른 전기 자동차 충전포스트는 주제어부(310), 전원공급기(320), 충전인터페이스(커넥터(330), 콘센트(332)), 정전압 회로(340), 축전지 충전회로(350) 및 이들을 내부에 포함하는 충전포스트함으로 구성될 수 있다.
먼저, 본 고안의 주제어부(310)는 충전포스트의 각 구성부에서 보내온 정보를 판단하고 제어한다. 또한, 주제어부에 연결된 통신모뎀(360)은 분전함의 통신모뎀(150)과 연결되며, 이를 통해 분전함의 점멸기에 정보를 전송하고 상기 점멸기의 명령을 수신할 수 있다. 본 고안의 실시예에 따른 분전함과 가로등 간의 통신 방법으로는 지그비(Zigbee) 무선통신, PLC(Power Line Communication) 등이 사용될 수 있다.
본 고안에서 사용되는 통신 방법의 일 실시예로 지그비 무선통신이 사용될 경우, 통신모뎀에 연결된 무선 송수신 안테나(362)를 더 포함할 수 있다. 상기 무선 송수신 안테나는 가로등의 통신모뎀과 분전함의 통신모뎀 사이에 무선통신을 통해 데이터를 주고받을 수 있게 해준다.
주제어부는 상기 통신모뎀(360)이 수신한 분전함(100)의 제어 명령에 따라 충전포스트 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다. 한편, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 상기 주제어부는 ONE-CHIP 마이크로 프로세서로 구성될 수 있다.
상기 주제어부(310)와 통신모뎀(360)은 정전압 회로(340)를 통해 가로등주의 결선 단자(210)에 연결될 수 있다. 상기 정전압 회로는 가로등주의 결선 단자를 통해 220V 교류 전압을 인가받아, 상기 주제어부를 비롯한 충전포스트의 각 구성부에 구동 전원을 공급하며, 외부변동에 영향을 받지 않고 항상 정격 전압을 공급한다.
본 고안에 따른 전기 자동차 충전포스트는 가로등주의 결선 단자에 연결되며 충전인터페이스에 전원을 전달하는 전원공급기(320)를 포함한다. 상기 전원공급기는 주제어부(310)의 명령에 의해 제어되는 스위치로서, 사용자가 인증절차를 마치고 충전인터페이스와 전기 자동차 간의 연결을 완료하면 상기 주제어부가 전원공급기에 명령을 내려 가로등주의 결선 단자(210)로부터의 전원이 해당 충전인터페이스에 전달되도록 한다.
따라서 주제어부가 상기와 같은 방법으로 전원공급기를 통해 전원 인가를 허용한 충전인터페이스에만 전원이 인가되어 전기 자동차를 충전할 수 있게 된다. 또한, 설정된 충전 시간이 종료되거나 사용자가 임의로 정보입력기(382)를 통해 종료를 요청하는 경우에는 주제어부가 전원공급기에게 전원 공급을 차단할 것을 명령하며, 전원공급기는 해당 충전인터페이스에 인가되는 전원을 차단함으로 충전을 종료한다.
한편, 본 고안에서 충전 인터페이스는 충전 포스트와 전기 자동차 간을 전기적으로 연결하여 전기 자동차에 전원을 공급하며, 커넥터(330), 콘센트(332) 또는 상기 커넥터와 콘센트를 모두 포함하여 구성될 수 있다. 전기자동차의 충전시스템에 대한 국제 규격인 IEC 61851을 참조로 하면, 충전 포스트와 전기 자동차를 전기적으로 연결하는 방법은 전기 자동차에 케이블로 고정된 커넥터를 충전 포스트 측에 꽂아서 충전하는 방식(A형), 양 끝단이 커넥터로 이루어진 케이블을 전기 자동차와 충전 포스트 양측에 꽂아서 충전하는 방식(B형) 또는 충전 포스트에 케이블로 고정된 커넥터를 전기 자동차 측에 꽂아서 충전하는 방식(C형)이 사용될 수 있다.
따라서, 본 고안에 따른 충전 포스트의 충전 인터페이스는 커넥터(320) 및 콘센트(322)로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 이는 본 고안에 따른 충전 포스트가 필요에 따라 상기 A형, B형 및 C형의 연결 방식을 모두 만족시킬 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 본 고안의 충전 인터페이스로 콘센트(332)가 사용될 경우에는 상기 A형 및 B형 충전 방식을 만족시킬 수 있으며, 커넥터(330)가 사용될 경우에는 상기 C형 충전 방식을 만족시킬 수 있다. 한편, 본 고안의 상기 충전 인터페이스로써 커넥터가 사용될 경우 바람직하게는 케이블을 더 포함할 수 있으며, 상기 케이블은 전원공급기(320)와 커넥터(330) 간을 연결하여 준다.
본 고안에서 상기 충전인터페이스의 개수는 본 고안에 따른 충전포스트가 연결되는 가로등에 얼마의 전력이 공급되느냐에 따라 다르게 구성될 수 있다. 일반적으로 가로등 1개에 공급되는 전력은 30kW 내외로서 이는 전기 자동차 2대 내지 3대의 완속 충전에 바람직한 전력에 해당한다. 따라서 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차 충전포스트는 2개 내지 3개의 충전인터페이스를 포함할 수 있다.
다만, 상기 충전인터페이스의 개수는 본 고안에 따른 충전포스트와 연결되는 가로등주의 공급 전력에 따라 다르게 구성될 수 있으며, 상기 수치에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 1은 본 고안의 일 실시예로서 한 개의 커넥터(330)와 한 개의 콘센트(332)를 구비하고 있는 충전포스트를 나타내고 있으나, 본 고안은 이에 한정되지 않으며 충전인터페이스를 커넥터(330)들로만 구성할 수도 있고, 콘센트(332)들로만 구성할 수도 있으며, 커넥터와 콘센트를 모두 포함하여 구성하는 것으로 용이하게 변경할 수도 있다.
한편, 본 고안의 실시예에 따른 상기 충전인터페이스는 다수의 충전인터페이스가 하나의 주제어부에 연결되어 제어될 수도 있으며, 각 충전인터페이스별로 개별적인 주제어부에 연결되어 제어될 수도 있다. 만약 각 충전인터페이스별로 개별적인 주제어부를 갖는다면, 각 주제어부는 병렬로 연결되어 개별적으로 구동될 수 있다. 각 주제어부 마다 충전인터페이스와 하기 설명하는 구동모터, 적산부, CT센서 등을 구비할 수 있다.
상기 충전인터페이스는 전기 자동차의 OBC(On Board Charger)와 전기적으로 연결되어 가로등에서 제공하는 전원을 전기 자동차에 인가한다. 본 고안에 따른 충전포스트가 사용하는 전원은 가로등에서 인가되는 단상 220V 교류 전압이며, 충전인터페이스 한 개당 3kW~7.7kW의 전력을 공급할 수 있으므로 전기 자동차의 완속 충전을 위한 충전포스트로서 바람직하다.
본 고안에 따른 전기 자동차 충전포스트는 가로등에 연결되어 이에 공급되는 전원을 이용하는 것으로서, 상기 가로등의 전원이 차단될 경우 문제가 발생할 수 있다. 특히, 각 지자체의 가로등 관리 시스템에 의하면 가로등의 점등이 필요하지 않은 낮 시간대에는 분전함의 전원이 차단될 수 있으며, 기타 여러 가지 이유들로 인하여 가로등에 정전이 발생할 수 있다. 이와 같은 경우 상기 주제어부(310)에 전원 공급이 차단되어 주제어부에 저장된 정보가 손실될 우려가 있다.
따라서 본 고안의 바람직한 실시예에 의하면 상기 주제어부에 최소 구동 전원을 공급하기 위한 축전지(352)를 포함할 수 있다. 상기 축전지로는 납 축전지를 비롯한 기타 여러 가지 축전지를 사용할 수 있다. 상기 축전지는 상기 정전압회로(340)에 연결된 축전지 충전회로(350)를 통해 충전 전원을 공급받으며, 가로등 또는 분전함의 전원이 차단될 경우 상기 주제어부에 최소 구동 전원을 공급하여 주제어부에 저장된 정보가 손실되지 않도록 보호한다.
한편, 본 고안에 따른 전기 자동차 충전포스트가 연결된 가로등에 과전류가 인가될 경우 전기 자동차에 손상을 입힐 우려가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 고안의 바람직한 실시예에 의한 전기 자동차 충전포스트는 CT센서(322)를 포함할 수 있다. 상기 CT센서는 충전전류를 상시 검출하여 주제어부(310)에 전송한다. 만약 CT센서를 통해 적정치 이상의 과전류가 흐르는 것이 감지될 경우 상기 주제어부는 전원공급기(320)에 흐르는 전류를 차단함으로 전기 자동차를 보호할 수 있다.
본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차 충전포스트는 주제어부의 명령에 따라 커넥터(330) 및 케이블을 충전포스트 밖으로 배출하거나 충전포스트 안으로 감아 올리는 구동모터(370)를 포함할 수 있다. 본 고안에 따른 충전포스트의 커넥터(330)를 이용하여 충전을 하려는 사용자가 인증절차를 마치고 사용이 허가되면, 잠금 장치가 해제되고 상기 구동모터(370)가 구동하여 커넥터가 달린 케이블을 적정 길이만큼 충전포스트함 외부로 배출한다. 상기 배출되는 길이는 바람직하게는 20 ~ 30 cm로 설정될 수 있으며, 주제어부에 설정된 값에 따라 달라질 수 있다.
상기 케이블이 초기 설정 길이만큼 상기 구동모터(370)에 의해 충전포스트함 밖으로 배출된 이후에는, 충전포스트 사용자가 당기는 힘에 의해 케이블이 더 배출될 수 있다. 사용자는 충전포스트와 본인의 전기 자동차 사이의 거리를 고려하여 상기 케이블을 잡아당길 수 있으며, 케이블이 알맞은 길이만큼 배출되었을 경우 전기 자동차의 완속 충전부에 커넥터를 삽입하여 충전을 시작할 수 있다. 한편, 충전이 완료되고 사용자가 커넥터를 전기 자동차의 완속 충전부에서 적출하면 상기 구동모터(370)는 배출 방향의 반대 방향으로 역회전하여 커넥터 및 케이블을 충전포스트함 내부로 회수한다.
본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 충전포스트는 카드리더부(380), 정보입력기(382), 적산부(384)를 포함할 수 있다. 상기 카드리더부(380)는 사용자 인증에 적용할 ID카드 또는 신용카드의 정보를 스캔하고 인식한 정보를 주제어부(310)에 전송한다. 여기서 ID카드는 전기 자동차 충전포스트의 사용을 위하여 미리 등록된 형태의 카드가 될 수 있으며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 형태의 결제 수단으로서의 카드가 사용될 수 있다.
정보입력기(382)는 충전방법 및 요금결제방법 등을 입력하는 키보드 또는 LCD 창으로 구성될 수 있다. 사용자는 상기 정보입력기(382)를 통해 충전 방법을 설정할 수 있으며, 요금결제방법은 신용카드, ID카드 또는 미리 설정된 코인 등으로 결정할 수 있다. 여기서 충전 방법이란 사용자가 원하는 충전 시간 또는 충전 양 등의 정보를 말한다. 상기 정보입력기에서 입력받은 정보는 주제어부에 전송한다.
적산부(384)는 충전량을 적산하고 요금을 계산하는데, 요금 계산을 위한 요금률은 주제어부(310)에 설정된 값에 따라 달라질 수 있다. 상기 요금률은 본 고안에 따른 충전포스트의 충전 사업자가 결정할 수 있는데, 상기 정보를 충전 사업자가 운영센터(중앙 관제 센터)에서 CDMA 통신을 통해 분전함에 전달하면, 분전함에서 통신모뎀을 통해 개별 가로등 충전 포스트의 주제어부에 전달하여 요금률을 설정할 수 있다.
한편, 본 고안의 또 다른 실시예에 의한 충전포스트는 상기 주제어부에 연결되어 충전포스트의 현재 상태, 충전 진행률 등을 표시할 수 있는 상태정보표시 LCD(312)를 포함할 수 있다. 또한, 충전포스트에 누전이나 감전 상황이 발생할 경우 사용자 및 전기 자동차를 보호하기 위해 전원을 차단하는 누전차단기(392)를 포함할 수 있다.
첨부된 도 5a 및 도 5b는 본 고안의 실시예에 따른 충전 포스트가 설치된 모습을 나타내고 있다. 상기 도면을 참조로 하면, 본 고안에 따른 전기 자동차 충전 포스트는 포스트 독립형으로 개별적으로 설치될 수도 있고(도 5a), 가로등주와 결합 된 일체형으로 설치될 수도 있다(도 5b). 다만, 상기 어느 방식을 취하든, 본 고안에 따른 전기 자동차 충전 포스트는 기존 가로등의 결선 단자를 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 따라서 기존에 구축된 전력 공급 인프라를 효율적으로 활용할 수 있게 된다.
이상에서는 본 고안을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 고안의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있다. 따라서 본 고안의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 고안이 속하는 기술분야에 속한 사람이 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 고안의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
100 : 가로등 분전함 200 : 가로등
300 : 충전포스트 310 : 주제어부
320 : 전원공급기 322 : CT센서
330 : 커넥터 332 : 콘센트
340 : 정전압 회로 350 : 축전지 충전회로
360 : 통신모뎀 370 : 구동모터
380 : 카드리더부 382 : 정보입력기
384 : 적산부

Claims (8)

  1. 가로등주의 결선 단자에 연결되어 전원을 인가받는 전원공급기;
    상기 전원공급기에 연결되어 전원을 공급받고, 전기 자동차에 전력을 인가할 수 있는 충전인터페이스;
    충전포스트의 각 구성부로부터 정보를 수신하며 상기 전원공급기의 전원 공급 동작을 제어하는 주제어부;
    가로등주의 결선 단자와 상기 주제어부 사이에 연결되어 상기 주제어부에 정격 전압을 공급하는 정전압 회로;
    상기 주제어부 및 상기 정전압 회로에 연결되며 가로등 충전포스트의 주제어부와 분전함 간의 상호 통신을 위한 통신모뎀;
    충전량을 적산하고 요금을 계산하는 적산부;
    상기 주제어부에 최소 구동전원을 공급하기 위한 축전지;
    상기 정전압 회로와 연결되며, 상기 축전지에 충전 전원을 공급하는 축전지 충전회로;를 포함하며,
    상기 통신모뎀은 상기 분전함으로부터 요금률에 관한 정보를 전송받아 상기 주제어부로 전달하고, 상기 적산부는 상기 주제어부에 설정된 요금률 및 적산된 충전량에 따라 요금을 계산하는 한편, 분전함의 전원 차단 정보를 전송받아 분전함의 전원이 차단된 경우, 상기 주제어부에 구동 전원을 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전포스트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전인터페이스는 커넥터 및 콘센트로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전포스트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주제어부에 연결되며 충전전류를 검출하여 주제어부에 전송하는 CT센서를 더 포함하고, 상기 CT센서에 과전류가 검출될 경우 주제어부에 의해 상기 전원공급기의 전류의 흐름이 차단되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전포스트.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 주제어부에 연결되는 구동모터를 더 포함하고,
    상기 충전인터페이스는 커넥터인 것을 특징으로 하며,
    상기 구동모터는 상기 주제어부의 명령에 따라 상기 커넥터 및 이에 연결된 케이블을 충전포스트함 밖으로 배출하거나 충전포스트함 내부로 회수하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전포스트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    사용자 인증에 적용할 ID카드 또는 신용카드 정보를 스캔하고 상기 정보를 주제어부에 전송하는 카드리더부;
    충전방법 및 요금결제방법을 입력받는 정보입력기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전포스트.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 정전압 회로와 연결되는 축전지 충전회로를 더 포함하며,
    상기 축전지 충전회로는 상기 주제어부에 최소 구동전원을 공급하기 위한 축전지에 충전 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전 포스트.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 및 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 전기 자동차 충전포스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전식 가로등주.
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