KR20100044154A

KR20100044154A - 전기자동차 충전소 및 과금 시스템

Info

Publication number: KR20100044154A
Application number: KR1020100032884A
Authority: KR
Inventors: 최병환
Original assignee: 최병환
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2010-04-29

Abstract

본 발명은 전기자동차의 충전소를 위한 전기자동차 충전시스템으로 전기자동차의 배터리충전을 공공주차장 등에서 편리하게 충전 할 수 있는 무인 충전시스템을 제공하기 위한 것으로 핸드폰을 이용하여 충전요청과 충전 시간설정을 할 수 있어 저렴한 심야전력을 이용한 충전이 가능하며, 핸드폰으로 충전완료 정보와 과금 정보를 문자로 수신하는 기능과 충전요금을 지불하는 수단을 제공하여 다양한 아파트단지 및 공공주차장소 등에 소규모로 충전시스템을 설치하여 무인으로 운영할 수 있는 시스템이다.

Description

전기자동차 충전소 및 과금 시스템 {Electric Vehicle Charging Station and Payment System}

본 발명은 핸드폰을 이용한 전기자동차 배터리 충전소용 충전시스템의 충전제어 및 과금에 관한 방식으로 충전전원 공급장치(충전제어기)와 과금(요금지불) 시스템을 연동하여 핸드폰으로 충전을 요청하고 충전요금을 지불을 할 수 있으며, 충전시간을 자유로이 선택하여 급속충전과 심야 시간대의 전력을 이용한 충전과 피크전력 제어등 다양한 제어 기능을 제공하여 에너지 절감효과와 무인으로 충전 시스템을 운영할 수 있는 방법에 관한 것이다.

세계적인 환경 규제 강화와 에너지 절감 추세에 따라 세계각국에서는 친환경적인 전기자동차의 개발과 보급이 급속도로 확산될 전망이다. 이와 같이 전기자동차의 보급에 따라 충전을 위한 충전소의 보급이 필요하나 전기자동차의 배터리특성상 순간충전방식은 많은 열을 발생하고 고가의 배터리의 수명을 단축하는 문제가 있으며, 기존의 유류연료 주입방식보다 충전시간(20분 이상)이 많이 소요되어 기존의 유류 충전소와 같이 좁은 장소에서의 충전은 불편하고 매일 차량 운행거리를 예측할 수 없고 장시간 충전시간이 필요하기 때문에 상시 매일 충전을 해야 하는 문제가 있어 자택의 상용전원을 이용한 충전이 편리하나 단독세대가 아닌 다가구 또는 집단 주택 단지에서는 자택의 전원을 사용할 수 없는 문제점들이 있다. 집단 주택단지의 주차장이나 공공주차장 시설에 편리하게 본 발명의 충전시스템을 소규모로 설치하여 핸드폰을 이용한 충전요청과 충전시간 설정으로 저렴한 심야전력을 선택 사용할 수 있고 저속 충전방식(2~10시간)을 선택하여 배터리 수명을 연장할 수 있으며, 충전전류 공급시 피크전력을 고려하여 충전단자에 연결된 자동차의 충전 전류량과 충전시간을 배분하여 충전하므로 피크전력을 줄일 수 있어 에너지 절감 효과가 있으며, 충전 요금을 핸드폰으로 지불하여 전기자동차용 충전소를 소규모로 설치 할 수 있고 편리하게 무인으로 운영 할 수 있는 시스템이다.

본 발명은 전기자동차의 보급에 따른 충전소 문제를 해결하기 위한 것이다. 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단독주택에서는 자택의 전원을 이용한 전기자동차의 충전이 가능하지만 다세대 및 아파트 같은 주거환경에서는 자택전원 이용이 불가하다. 이와 같이 다세대 주택의 주차장 및 공공 주차장에서의 장시간 주차 특징을 이용하여 소규모의 무인 전기자동차 충전소 시스템을 설치하여 핸드폰을 이용한 충전선택과 요금을 지불하는 방법을 제공하며, 피크전력제어와 심야전력을 이용한 충전전류 제어를 통해 에너지를 절약을 할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, A.C 전원을 공급받아 충전단자로 전류공급을 제어하고 센서를 이용 충전단자의 임피던스를 감지하여 연결상태를 인지하고 충전전류 공급을 결정하며, 충전시 흐르는 전류량을 감지하는 센서감지부; CDMA 통신을 통해 센터시스템과 연동하여 충전 시작과 과금에 대한 정보를 전달하는 통신부; 충전단자에 연결된 차량들의 충전전류 흐름과 충전 요청시간을 분석하여 피크전력이 최소가 되도록 충전전류공급을 제어하는 기능을 수행하는 충전제어기; 상기 충전제어기와 연결되어 전기자동차의 충전전원선과 연결하는 고유번호가 할당된 충전단자부; 충전단자에 연결된 차량의 충전을 핸드폰으로 요청시 센터시스템으로 연결되어 충전을 요청하는 충전단자 ID 정보를 받고 충전을 요청한 핸드폰 전화번호 정보를 이용하여 불량사용자 등을 확인하여 충전을 승인하고 충전완료 및 충전요금을 부과 통보하는 기능을 가진 센터시스템으로 핸드폰을 이용하여 전기자동차의 충전요청과 과금을 하는 기능을 제공한다.

센서 및 센서감지부는 임피던스 감지를 하여 충전단자에 전기자동차 충전선의 연결된 상태를 감지하고, 충전시 흐르는 전류량의 변화를 감지하여 충전완료 상태를 판단하여 충전전류량을 계산하고 충전을 완료시킨다. 또한 충전단자에서 제공하는 전기자동차의 통신선을 이용하여 전기자동차가 제공하는 차량의 배터리, 충전상태 및 다양한 정보를 받을 수 있어 에너지 절감을 위한 피크전력 제어와 심야전력 사용등 다양한 충전전류 제어 기능을 제공한다.

본 발명에 따르면, 기존의 공공 주차장과 같은 장기 주차장 시설에 소규모의 무인 충전시스템을 손쉽게 설치, 운영할 수 있어 전기자동차의 충전소 문제를 해결할 수 있으며, 야간 주차시 저속충전을 하여 고가의 배터리 수명을 연장할 수 있고 심야전력을 사용하여 저렴하게 충전을 할 수 있어 에너지 절감 효과와 핸드폰을 이용한 충전요청과 과금을 통보할 수 있기 때문에 손쉽게 충전을 할 수 있어 전기자동차의 활성화에 많은 기여를 할 수 있다.

도 1는 본 발명에 따른 전기자동차의 충전 및 과금 시스템의 전체적인 불록구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 충전제어기 불록구성도이다.
도 3는 본 발명에 따른 충전단자 불록구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 핸드폰을 이용한 충전시스템의 서비스 방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 충전요청에 따른 충전전류 제어에 관한 도표이다.
도 6은 본 발명에 따른 센서 및 센서감지부의 개략적인 구성도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

[도 1]은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 전체 시스템에 대한 불록구성도이며, [도 2]와 [도 3]은 [도 1]에 따른 충전제어기와 충전단자의 개략적인 구성도이다. [도 4]는 핸드폰으로 충전요청과 충전방식 선택 및 충전완료 및 과금 통보를 받는 서비스 방법에 대한 개략적인 순서도 이다. [도 5]는 충전시 에너지 절감을 위해 피크전력과 심야전력을 활용한 충전전류제어 효과를 표시한 제어도표이다. [도 6]은 센서 및 센서감지부로 충전단자에 연결된 전기자동차의 충전선의 연결상태를 감지하고 충전 전류량을 감시하는 센서감지부의 개략적인 구성동이다.

[도 1] 및 [도 2]를 참조하면, 본 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 충전을 위한 전력은 상용 전원인 A.C 220V를 공급받아 디지털 전력적산계(10)에 연결하여 충전제어기에 소요된 전체 전력을 측정하고 프로세서(35)는 릴레이 구동부(31)를 통해 릴레이(20)를 구동하여 충전단자로 전류를 흐르게 한다. 누전차단기(21)는 충전단자에 전기자동차의 충전선을 연결 사용시 누전이 발생하거나 문제가 발생시 전원을 차단시키는 기능을 한다. 센서(22)부는 충전단자와 연결된 전원선(53)의 전류 흐름과 임피던스 변화를 센서감지부(32)에서 감지하도록 하여 충전 케이블이 연결, 분리된 것을 감지 하고 충전전류의 양을 감지하여 충전 요금을 계산하는데 활용된다.

통신부(30)는 디지털전력적산계(10)의 출력단자에 연결되어 디지털전산적력계(10)의 전력량을 프로세서(35)에서 받아 수시로 CDMA 모듈(11)을 통해 센터시스템의 CDMA 모듈(60)과 통신을 하여 센터시스템의 컴퓨터(61)와 연결하여 사용 전력량에 대한 정보와 다양한 정보를 상호 교환한다. LED구동부(33)는 충전단자의 콘센트(43)에 설치된 LED(42)를 구동하여 충전동작 및 정지임을 표시한다. 전원공급부(36)는 충전제어기의 동작전원을 공급한다.

충전단자의 ID 번호(40)는 고유번호로 핸드폰으로 전화를 걸어 충전을 요청시에는 충전요청통화번호(54)로 센터시스템에 전화를 걸어(S100) 연결된 센터시스템에서는 전화번호를 인식하고 불량사용자 식별(S200)을 한 후, 충전단자 ID를 요청(S201)하며, 핸드폰에서는 충전단자의 ID번호(40)를 전송(S101)하고 센터시스템에서는 문자 또는 음성으로 충전 사양(충전시작 시간, 충전완료시간, 급속충전, 완속충전 등)을 전달(S202)하고 핸드폰에서는 선택사항을 전달(S102)한다. 센터시스템의 컴퓨터(61)는, 충전단자 상태 정보 요청(S203)을 충전제어기에 하여 충전가능 상태를 확인(S301) 한 후 충전가능 상태일 때 이러한 정보를 DB(62)에 저장하고 충전 가능 상태를 휴대폰에 전달(S205) 하고 휴대폰은 충전승인(S103)을 한 후 통화를 완료(S104) 한다. 센터시스템은 충전정보를 충전제어기에 전달(S206)한다. 충전제어부(35)는 이러한 정보를 받아 센서감지부(32)를 통해 충전케이블이 연결된것을 감지하고 충전이 가능한 상태인지를 판단하여 LED(42)를 구동하고 릴레이구동부(31)를 통해 릴레이(20)를 구동하여 충전전류를 흐르게 한다. 또한 프로세서(35)에서는 센서를 통해 충전중에 흐르는 전류를 감지하여 누적한다. 충전전류가 미세하게 흐를 때는 충전이 완료된 것으로 인식하여 충전전류를 차단하고 LED 구동을(42)을 차단하여 충전완료를 표시 하고 충전된 전류량과 충전시간을 센터시스템의 컴퓨터(61)에 전달(S304)하여 충전요금을 계산하도록 하고 센터시스템의 컴퓨터(60)는 심야전력등을 고려하여 충전요금을 계산하여 충전을 요청한 핸드폰으로 충전완료와 충전요금을 문자로 통보(S208) 해준다. 연결된 충전기에는 수시로 제어기상태 정보들을 센터시스템으로 통보(S305)하여 센터시스템에서 제어기의 동작이상 여부를 사전에 감지하여 고장수리를 신속히 할 수 있다.

특히 전력 절감을 위해 [도 5]와 같이 프로세서(35)에서는 충전단자에 연결된 모든 전기자동차에 충전전류를 공급시 전기차량의 충전배터리 특성과 충전시간을 고려 하여 일시에 많은 전류가 흐르지 않도록 충전시간을 배분하여 일정시간에 집중적으로 전류가 많이 흐르지 않도록 하여 피크전력 제어와 심야 전력 사용에 대한 제어를 하여 에너지절감을 최대한 고려하여 충전제어기가 동작 하도록 한다.

[도 3]의 충전단자 불럭도와 같이 충전을 위한 전기자동차의 충전케이블을 연결하는 콘센트(43)에는 각각 고유한 ID 번호(40)가 있어 구별이 되며 동작표시 LED(42)는 충전동작 중 켜지며, 충전이 완료 되면 꺼져서 충전상태를 표시해준다. 콘센트(43)에는 통신단자(41)가 있어 전기자동차 케이블을 연결시 전기자동차와 통신기능을 제공한다. 프로세서(35)는 통신기능을 제공하는 전기자동차와는 통신을 통해 전기자동차가 제공하는 정보(차종, 충전방식, 충전지 사양…)를 받아 충전제어에 활용한다.

[도 5]는 충전단자에 연결된 전기자동차를 충전시 충전 선택정보와 충전시 흐르는 전류량을 감지하여 피크전력이 최소한으로 발생하고 심야전력을 최대한 사용할 수 있도록 충전제어기에서 충전전력을 제어 한 예를 보여 준다.

본 발명 시스템은 전기자동차를 충전하기 위한 시스템으로 아파트 및 다세대 주차장이나 고속도로 주차장 및 공공주차장에 소규모 단위로 설치하여 운영이 가능하며, 핸드폰으로 충전선택과 요금을 지불할 수 있어 무인으로 운영이 가능하여 전기자동차의 확대에 따른 충전소 보급 문제를 쉽게 해결할 수 있고 피크전력 제어와 심야 전력을 적극 활용 할 수 있는 장점이 있다.

Claims

AC 전원을 공급받고 전산전력계와 릴레이, 센서, 누전 차단기, CDMA 통신 모듈과 이를 연동하는 통신부, 릴레이 구동부, 센서 감지부, LED 구동부 등으로 구성되어 프로세서에 의해서 연결된 센서감지부를 통해 충전단자로 흐르는 충전전류량을 감지 하고 전류를 제어하며, CDMA 통신을 통해 센터시스템과 연동하는 충전제어부와;
전기자동차의 전원선과 연결할 수 있는 고유 ID 번호를 갖는 콘센트와 충전중임을 표시하는 LED 표시부를 갖는 충전단자부와;
핸드폰과 CDMA 통신망으로 연결할 수 있는 센터시스템으로 휴대폰으로부터 충전요청과 승인 및 충전선택 정보를 받아 DB에 저장하고 충전제어기와 연동하여 충전승인과 충전요금을 계산하여 휴대폰에 통보하는 기능을 갖는 센터시스템과;
상기 충전제어부, 충전단자부, 센터시스템으로 구성되어 핸드폰을 이용한 전기차량의 충전요청 및 충전방식을 선택하고 충전요금을 과금 처리하는 센터시스템; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드폰을 이용한 전기자동차 충전소 시스템.
제1항에 있어서, 충전제어기의 센서감지 부를 이용하여 충전단자의 임피던스를 측정하여 충전선의 연결과 이상 유무 감지를 하고 충전 전류량을 감지 하며, 충전요청 시간을 분석하여 충전전류의 피크전류와 심야전력 사용을 고려하여 충전전류를 제어하는 충전제어기
제1항에 있어서, 전기자동차의 충전 케이블과 연결하는 단자에 고유 I.D 가 설정 표시되고 충전동작 상태를 알리는 LED 표시부와 전기차량과 통신을 할 수 있는 통신단자가 내장된 콘센트로 구성된 충전단자.
CDMA 통신모듈과 연결되어 충전을 요청하는 핸드폰과 연결되어 충전요청을 받고 불량사용자를 판단하며, 충전 선택정보를 전달하여 충전 승인을 하며, 충전제어기와 연동하여 충전시작과 완료 및 충전전력량 정보를 받아 충전요금을 산출하여 핸드폰으로 충전완료와 요금을 통보 하는 센터 시스템.