KR20120005848U

KR20120005848U - 전기자동차용 충전포스트 및 이를 포함하는 조명등주

Info

Publication number: KR20120005848U
Application number: KR2020110001136U
Authority: KR
Inventors: 박천돈; 김용하
Original assignee: 천일전기공업 주식회사
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-08-20

Abstract

본 고안은 전기자동차용 충전포스트 및 이를 포함하는 조명등주에 관한 것으로서, 전기에너지의 공급이 풍부한 보안등 또는 공원등으로 설치된 기존의 조명등주를 개량하여 전기자동차용 충전포스트를 결합하여 구성됨으로써, 전기자동차용 충전 인프라를 용이하게 확장하는데 기여할 수 있는 전기자동차용 충전포스트와 이를 포함하는 조명등주를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 이를 위해, 본 고안은, 보안등, 공원등의 조명등주의 결선단자에 연결되어 전원을 인가받는 전원공급기; 상기 전원공급기에 연결되어 전원을 공급받고 전기자동차에 전력을 인가할 수 있는 충전인터페이스; 충전포스트의 각 구성부로부터 정보를 수신하며 상기 전원공급기의 전원공급동작을 제어하는 주제어부; 상기 조명등주의 결선단자와 상기 주제어부 사이에 연결되어 주제어부에 정격 전압을 공급하는 정전압 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전포스트 및 이를 포함하는 보안등 또는 공원등주를 제공한다.

Description

전기자동차용 충전포스트 및 이를 포함하는 조명등주{Charging post for Electric Vehicles and Lighting Pole Comprising the Same}

본 고안은 전기자동차용 충전포스트 및 이를 포함하는 조명등주에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보안등 또는 공원등으로 설치된 조명등주에 연결되어 전기자동차의 배터리를 간편하게 충전할 수 있는 전기자동차용 충전포스트 및 이를 포함하는 보안등 또는 공원등의 조명등주에 관한 것이다.

최근 다양한 환경규제와 기후변화협약 발효 등 환경문제가 이슈화되면서 에너지 절약과 환경오염의 최소화를 도모할 수 있는 친환경 자동차가 크게 부각되고 있다. 원유가격의 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.

전기자동차는 전기를 동력으로 사용하여 움직이는 자동차로, 전기에너지를 배터리에 저장하여 사용하게 되며, 차량의 동력원으로서 전기에너지를 저장하기 위한 배터리와, 차량의 구동원으로서 배터리에 저장된 전기에너지를 사용하여 차량을 구동시키는 전기모터(구동모터)를 탑재한 자동차를 말한다.

전기자동차는 전기에너지의 이용 방법과 이용률에 따라 EV(Electric Vehicle), PHEV(Plug-in HEV), HEV(Hybrid Electric Vehicle)로 나눌 수 있다.

먼저, HEV란 서로 다른 두 종류 이상의 구동원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 통상 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 내연기관과 배터리의 전력으로 회전력을 얻는 전기모터에 의해 구동하는 자동차를 말하며, 기존의 내연기관 자동차(일반 엔진 차량)보다 고연비, 고효율을 실현한 것이 특징이다.

PHEV는 HEV의 배터리를 외부에서 충전해서 쓸 수 있도록 설계한 자동차를 말하며, EV(Electric Vehicle)는 내연기관을 탑재하지 않고 배터리와 전기모터로만 구동되는 순수 전기자동차를 말한다.

상기 HEV, PHEV 및 EV 자동차는 공통적으로 배터리에 저장된 전기에너지를 차량의 구동에 활용하게 되는데, HEV는 차량 내에서 발전을 통해 얻은 전기에너지를 배터리에 저장하였다가 사용하며, PHEV와 EV는 외부로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전한 뒤 배터리에 충전된 전력으로 전기모터를 구동시키게 되어 있다.

이들 전기자동차에서 에너지 저장장치로 쓰이는 배터리는 HEV의 경우 1 ~ 7kWh, PHEV의 경우 5 ~ 15 kWh, EV의 경우 15 ~ 40 kWh의 에너지 용량을 필요로 한다. 전기자동차의 대중화를 위해서는 주행거리를 충족시킬 수 있는 고성능 배터리의 개발과 더불어 배터리의 충전을 위해 누구나 쉽고 편리하게 이용할 수 있는 전기 충전 인프라를 어떻게 구축하는가가 매우 중요하다.

도 1은 전기자동차의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 전기자동차에는 전기를 사용하여 구동되는 차량 구동용 전기모터(구동모터)(Motor)가 탑재되어 있고, 이에 배터리가 연결되어 있다. 상기 배터리는 전기모터에 구동에 필요한 전력을 공급하면서 회생제동시에는 전기모터에 의해 생성된 전력을 공급받아 충전된다. 또한 배터리가 공급하는 전원을 인버터가 상 변환시켜 전기모터를 구동시키는데, 인버터는 전기모터를 구동하기 위해 직류전원을 3상의 교류전원으로 변환하여 전기모터에 공급해주게 된다.

상기 배터리는 외부에서 충전하여 사용할 수 있는데, 이를 위해 전기자동차의 좌우에는 각각 상기 배터리를 충전하기 위한 급속충전부(Quick charger plug)와 완속충전부(Household charger plug)를 구비하고 있다.

상기 전기자동차의 배터리는 급속충전기 또는 완속충전기로 충전할 수 있다. 급속충전기란 삼상 교류의 380V 전원을 직류로 변환하여 이용하는 충전기로서 30분 이내에 배터리의 충전을 마칠 수 있다. 상기 급속충전기는 전기자동차의 급속충전부에 연결하여 사용하며, 전기자동차의 배터리에 곧바로 연결되어 전기에너지를 인가한다.

한편, 완속충전기란 단상 교류의 220V 전원을 이용하는 충전기로서 배터리의 충전을 위해 약 6시간 가량이 소요된다. 상기 완속충전기는 전기자동차의 완속충전부에 연결하여 사용하며, 전기자동차 내부에서 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 컨버터를 거쳐서 배터리에 전기에너지를 인가한다.

이때 상기 배터리를 급속충전기 또는 완속충전기로 충전하는 문제에 대해 살펴보기로 한다.

상기 전기자동차(EV)에 사용하는 40kWh급의 배터리를 급속 충전(30분 내에 충전)하기 위해서는 배터리의 방전율(DOD:Depth of Discharge)을 60 ~ 75 %로 설정하였을 경우 50 ~ 60 kW급의 충전기를 필요로 한다. 게다가 효율, 역률 등을 고려하면 급속충전기당 요구되는 전력용량은 거의 80kVA에 가깝게 된다.

우리나라와 같이 대도시에 전력공급이 집중화되어 있는 환경에서는 향후 전기자동자가 활성화될 때 여러 문제가 발생할 수 있다. 급속충전기는 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 상황으로 인해 전기자동차 충전 사업자의 수익 창출이 쉽지 않다. 급속충전기의 대당 가격 및 설치 비용은 수천만 원에 이르지만, 이를 통해 수익 창출이 쉽지 않다면 충전 인프라의 구축은 매우 어려워질 수 있다. 이는 전기자동차의 운행에 매우 중요한 요소로서, 전기자동차의 초기 보급에 중요한 변수가 될 수 있다.

한편, 완속충전기의 경우 급속충전기에 비하여 비교적 적은 전력 용량을 필요로 하는 대신, 충전시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 전기자동차(EV)에 사용하는 40kWh급의 배터리를 완속충전기로 충전하기 위해서는 3 ~ 7.7 kW급의 충전기를 필요로 한다. 따라서, 급속충전기에 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, 충전시간이 약 6시간 가량 소요되므로 차량을 장시간 운행하지 않을 때에 충전을 해야 하는 불편함이 있다.

대부분의 전기자동차 사용자가 장시간 차량을 운행하지 않는 시간은 주로 가정에 있는 시간이다. 그러나, 아파트와 같은 집단 거주 형태의 국내 주거환경에서는 적절한 충전설비를 구하기가 쉽지 않다. 또한 현재 가정용의 세대별 전기공급 규정에서는 60㎡를 기준으로 최소 전기 공급용량이 3kW이며, 매 10㎡ 증가시마다 0.5kW 이상씩 추가하도록 되어 있다. 가정에서 다양한 전기용품을 사용하고 있다는 점을 감안할 때 현재의 가정용 전력 용량으로는 일반 가정에서 전기자동차의 배터리를 충전하는 것이 쉽지 않다.

가정이 아닌 주차장과 같은 야외에서 전기자동차를 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 여러 대의 자동차가 밀집되어 있기 때문에 적절한 충전포스트 설비를 구비하기가 쉽지 않다.

이에 전기자동차의 충전 인프라를 해결하면서 간편하게 전기자동차를 충전할 수 있는 수단의 개발이 절실한 실정이다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 점을 고려하여 고안한 것으로서, 전기에너지의 공급이 풍부한 보안등 또는 공원등으로 설치된 기존의 조명등주를 개량하여 전기자동차에 내장된 충전기(OBC:On Board Chager)를 결합하여 전기자동차의 배터리를 충전할 수 있도록 구성됨으로써, 전기자동차용 충전 인프라를 용이하게 확장하는데 기여할 수 있는 전기자동차용 충전포스트와 이를 포함하는 조명등주를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은, 보안등 또는 공원등의 조명등주의 결선단자에 연결되어 전원을 인가받는 전원공급기; 상기 전원공급기에 연결되어 전원을 공급받고, 전기자동차에 전력을 인가할 수 있는 충전인터페이스; 충전포스트의 각 구성부로부터 정보를 수신하며 상기 전원공급기의 전원공급동작을 제어하는 주제어부; 조명등주의 결선단자와 상기 주제어부 사이에 연결되어 주제어부에 정격 전압을 공급하는 정전압 회로를 포함하는 전기자동차용 충전포스트를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 충전인터페이스는 커넥터 및 콘센트로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안의 전기자동차 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 정전압부에 연결되며 주제어부와 상기 보안등 또는 공원등을 위한 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 커넥터 및 상기 커넥터에 연결된 케이블을 충전포스트함 밖으로 배출하거나 충전포스트함 내부로 회수하는 것을 특징으로 한다.

또한 사용자 인증에 적용할 ID 카드 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.

그리고, 본 고안은 상기한 전기자동차용 충전포스트를 포함하는 조명등주를 제공한다.

본 고안에 따른 전기자동차용 충전포스트 및 이를 포함하는 조명등주에 의하면, 전기 용량이 충분하게 공급되는 보안등 또는 공원등의 기존 조명등주를 개량하여 전기자동차의 배터리를 충전할 수 있도록 구성함으로써, 전기자동차의 충전에 필요한 전기 용량의 공급 문제를 간단하게 해결할 수 있다.

또한 보안등 또는 공원등은 복수개가 소정 간격을 가지고 배치되므로 아파트와 같은 집단 거주 형태의 국내 주거환경에서 전기자동차의 충전을 위한 설비가 밀집되는 문제점 및 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 전기자동차용 충전포스트를 설치할 수 있게 되어 전기자동차의 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 되어 비용 절감이 극대화된다.

또한 조명등주의 분전함에 이미 설치되어 있는 차단기와 누전 차단기를 활용하여 추가 비용 없이 사용자의 안전을 확보할 수 있다.

또한 전기자동차의 가격 대부분을 차지하는 고가의 배터리(자동차 가격의 1.5배 정도) 수명을 극대화하여 전기자동차의 보급을 촉진할 수 있고, 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 전기자동차의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 고안이 적용되는 보안등 또는 공원등을 위한 분전함의 통상적인 기본 구성의 예를 나타내기 위한 도면이다.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 보안등 또는 공원등 및 이에 결합된 전기자동차용 충전포스트를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 전기자동차용 충전포스트를 나타내는 구성도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 고안의 실시예에 따른 충전포스트 및 조명등주의 예시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안이 적용되는 보안등 또는 공원등을 위한 분전함의 통상적인 기본 구성의 예를 나타내기 위한 도면이다. 분전함(100)의 기본적인 구성은 전원부(110), 배선용 차단기(120), 개폐기(130,132), 점멸기(140) 및 통신모뎀(150)을 포함하여 이루어진다.

먼저, 전원부(110)는 외부로부터 공급되는 전원을 분전함(100) 내부로 인가하며, 전원부(110)에 연결된 배선용 차단기(120)는 과전류 및 단락시에 자동으로 회로를 차단하는 역할을 수행한다.

상기 배선용 차단기(120)에는 복수개의 개폐기(130,132)가 연결될 수 있으며, 상기 개폐기(130,132)를 통해 복수개의 보안등 또는 공원등(200)이 연결된다. 상기 각 개폐기(130,132)는 분전함(100)에 연결된 보안등 또는 공원등(200)의 수에 따라 그 정격용량이 결정될 수 있으며, 개별적으로 해당 보안등 또는 공원등(200)과 연결되어 분전함(100)에 인가된 전원을 보안등 또는 공원등에 공급, 차단하는 역할을 수행한다.

한편, 분전함(100)의 점멸기(140)는 GPS(Global Positioning System) 수신기 및 CDMA(Code Division Multiple Access) 모뎀을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 점멸기(140)는 GPS 수신기를 통해 인공위성에서 송신하는 GPS 신호를 수신하여 점멸기의 현재시간을 국내 표준시간으로 정확하게 동기 시키므로 프로그램되어 있는 점등 및 소등 시간에 맞추어 보안등 또는 공원등(200)이 정확하게 동작될 수 있도록 한다. 또한 CDMA 모뎀을 통해 운영센터(중앙관제센터)와 통신하여 상호 데이터 전송을 수행함은 물론 운영센터에서 분전함의 제어를 가능하게 한다.

또한 분전함(100) 내에서 점멸기(140)에는 통신모뎀(150)이 연결되어 구비되는데, 상기 분전함(100)의 통신모뎀(150)은 충전포스트(도 2 및 도 3에서 도면부호 300임)와의 통신을 위한 구성부이다.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 보안등 또는 공원등 및 이에 결합된 전기자동차용 충전포스트를 나타내는 구성도이다. 분전함(100)에서 각 개폐기(도 2에서 도면부호 130,132임)를 통해 공급된 전원은 보안등 또는 공원등(200)에 인가된다. 이때 분전함(100)에서 인가되는 전원은 보안등 또는 공원등(200) 내부의 결선단자(210)를 통해 점멸기(220) 및 안정기(230)를 거쳐 램프(240)에 인가된다.

또한 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차용 충전포스트(300)는 케이블을 통해 보안등 또는 공원등(200)의 결선단자(210)에 직접 연결되어 보안등 또는 공원등에 인가된 전원을 공급받을 수 있도록 구비된다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 전기자동차용 충전포스트를 나타내는 구성도이다. 본 고안에 따른 전기자동차용 충전포스트(300)는 주제어부(310), 전원공급기(320), 충전인터페이스(커넥터(330),콘센트(330,332)), 정전압 회로(340), 축전지 충전회로(350) 및 이들을 내부에 포함하는 충전포스트함을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 본 고안에 따른 충전포스트(300)에서 주제어부(310)는 충전포스트의 각 구성부에서 보내온 정보를 판단하고 각 구성부의 작동을 제어한다. 또한 주제어부(310)에 연결된 통신모뎀(360)은 분전함(도 2에서 도면부호 100임)의 통신모뎀(도 2에서 도면부호 150임)과 연결되며, 이를 통해 분전함의 점멸기(도 2에서 도면부호 140임)에 정보를 전송하고 상기 점멸기의 명령을 수신할 수 있다. 본 고안의 실시예에 따른 충전포스트와 분전함 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, 통신모뎀(360)에 연결된 무선 송수신 안테나(362)를 더 포함할 수 있다. 상기 무선 송수신 안테나(362)는 충전포스트(300)의 통신모뎀(360)과 분전함(100)의 통신모뎀(150) 사이에 무선통신을 통해 데이터를 주고받을 수 있게 해준다.

주제어부(310)는 상기 통신모뎀(360)이 수신한 분전함(100)의 제어 명령에 따라 충전포스트 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다. 한편, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 충전포스트(300)에서 주제어부(310)는 ONE-CHIP 마이크로 프로세서로 구성될 수 있다.

상기 주제어부(310)와 통신모뎀(360)은 정전압 회로(340)를 통해 조명등주의 결선단자(210)에 연결될 수 있다. 상기 정전압 회로(340)는 조명등주의 결선단자(210)를 통해 220V 교류전압을 인가받아, 상기 주제어부(310)를 비롯한 충전포스트(300)의 각 구성부에 구동전원을 공급하며, 외부 변동에 영향을 받지 않고 항상 정격 전압을 공급한다.

그리고, 본 고안에 따른 전기자동차 충전포스트(300)는 조명등주의 결선단자(210)에 연결되어 커넥터(330), 콘센트(332) 등 충전인터페이스에 전원을 전달하는 전원공급기(320)를 포함한다. 상기 전원공급기(320)는 주제어부(310)의 명령에 의해 제어되는 스위치로서, 사용자가 인증절차를 마치고 충전인터페이스와 전기자동차 간의 연결을 완료하면, 주제어부(310)가 전원공급기(320)에 명령을 내려 조명등주의 결선단자(210)로부터 인가되는 전원이 해당 충전인터페이스에 전달되도록 한다.

따라서, 주제어부(310)가 상기와 같은 방법으로 전원공급기(320)를 통해 전원 인가를 허용한 충전인터페이스에만 전원이 인가되어 전기자동차를 충전할 수 있게 된다. 또한 설정된 충전시간이 종료되거나 사용자가 임의로 정보입력기(382)를 통해 종료를 요청하는 경우에는 주제어부(310)가 전원공급기(320)에게 전원 공급을 차단할 것을 명령하며, 전원공급기(320)는 해당 충전인터페이스에 인가되는 전원을 차단함으로써 충전을 종료한다.

한편, 본 고안에서 충전인터페이스는 충전포스트(300)와 전기자동차 간을 전기적으로 연결하여 전기자동차에 전원을 공급하며, 커넥터(330), 콘센트(332) 또는 커넥터와 콘센트를 모두 포함하여 구성될 수 있다.

전기자동차의 충전시스템에 대한 국제 규격인 IEC 61851을 참조로 하면, 충전포스트와 전기자동차를 전기적으로 연결하는 방법은 전기자동차에 케이블로 고정된 커넥터를 충전포스트 측에 꽂아서 충전하는 방식(A형), 양 끝단이 커넥터로 이루어진 케이블을 전기자동차와 충전포스트 양측에 꽂아서 충전하는 방식(B형), 또는 충전포스트에 케이블로 고정된 커넥터를 전기자동차 측에 꽂아서 충전하는 방식(C형)이 사용될 수 있다.

따라서, 본 고안에 따른 충전포스트(300)의 충전인터페이스는 커넥터(320) 및 콘센트(322)로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 이는 본 고안에 따른 충전포스트(300)가 필요에 따라 상기 A형, B형 및 C형의 연결 방식을 모두 만족시킬 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 본 고안의 충전인터페이스로 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.

또한 본 고안의 충전인터페이스로서 커넥터가 사용될 경우 바람직하게는 케이블을 더 포함할 수 있으며, 상기 케이블은 전원공급기(320)와 커넥터(330) 간을 연결하여 준다.

본 고안에서 충전인터페이스의 개수는 충전포스트(300)가 연결되는 보안등, 공원등에 얼마의 전력이 공급되느냐에 따라 다르게 구성될 수 있다. 일반적으로 보안등 또는 공원등 1개에 공급되는 전력은 30kW 내외로서, 이는 전기자동차 2대 내지 3대의 완속 충전에 바람직한 전력에 해당한다. 따라서, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차 충전포스트는 2개 내지 3개의 충전인터페이스를 포함할 수 있다.

다만, 상기 충전인터페이스의 개수는 본 고안에 따른 충전포스트(300)와 연결되는 조명등주의 공급 전력에 따라 다르게 구성될 수 있으며, 상기 수치에 한정되는 것은 아니다. 또한 도 4는 본 고안의 일 실시예로서 각각 한 개씩의 커넥터(330)와 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 충전포스트(300)에서 다수개의 충전인터페이스가 하나의 주제어부(310)에 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 주제어부마다 충전인터페이스와 하기 설명하는 구동모터, 적산부, CT센서 등을 구비할 수 있다.

상기 충전인터페이스는 전기자동차의 OBC(On Board Charger)와 전기적으로 연결되어 보안등 또는 공원등(도 3에서 도면부호 200임)에서 제공하는 전원을 전기자동차에 인가한다. 본 고안에 따른 충전포스트가 사용하는 전원은 보안등 또는 공원등에서 인가되는 단상 220V 교류 전압이며, 충전인터페이스 한 개당 3 ~ 7.7 kW의 전력을 공급할 수 있으므로 전기자동차의 완속 충전을 위한 충전포스트로서 바람직하다.

본 고안에 따른 전기자동차용 충전포스트(300)는 보안등 또는 공원등(200)에 연결되어 이에 공급되는 전원을 이용하는 것으로서, 보안등 또는 공원등의 전원이 차단될 경우 문제가 발생할 수 있다. 특히, 각 지자체의 보안등 또는 공원등 관리 시스템에 의하면 보안등 또는 공원등의 점등이 필요하지 않은 낮 시간대에는 분전함(100)의 전원이 차단될 수 있으며, 기타 여러 가지 이유들로 인해 보안등 또는 공원등에 정전이 발생할 수 있다. 이와 같은 경우 주제어부(310)에 전원 공급이 차단되어 주제어부에 저장된 정보가 손실될 우려가 있다.

따라서, 본 고안의 바람직한 실시예는 주제어부(310)에 최소 구동전원을 공급하기 위한 축전지(352)를 포함할 수 있다. 상기 축전지(352)로는 납 축전지를 비롯한 공지된 여러 축전지 중에 선택된 것이 사용될 수 있다. 상기 축전지(352)는 정전압 회로(340)에 연결된 축전지 충전회로(350)를 통해 충전 전원을 공급받으며, 보안등 또는 공원등(200), 분전함(100)의 전원이 차단될 경우 주제어부(310)에 최소 구동전원을 공급하여 주제어부에 저장된 정보가 손실되지 않도록 보호한다.

한편, 본 고안에 따른 전기자동차용 충전포스트(300)가 연결된 보안등 또는 공원등(200)에 과전류가 인가될 경우 전기자동차에 손상을 입힐 우려가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차용 충전포스트(300)는 CT센서(322)를 포함할 수 있다. 상기 CT센서(322)는 충전전류를 상시 검출하여 주제어부(310)에 전송한다. 만약, CT센서(322)를 통해 적정치 이상의 과전류가 흐르는 것이 감지될 경우 주제어부(310)는 전원공급기(320)에 흐르는 전류를 차단함으로 전기자동차를 보호할 수 있다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차용 충전포스트(300)는 주제어부(310)의 명령에 따라 커넥터(330) 및 케이블을 충전포스트함 밖으로 배출하거나 충전포스트함 안으로 감아 올리는 구동모터(370)를 포함할 수 있다. 도면상 예시하지는 않았으나, 충전포스트함 내의 구동모터(370)가 회전 구동시 케이블을 감아 올릴 수 있도록 하기 위해 구동모터의 구동축에는 케이블 권취부가 일체로 장착된다. 이 경우, 주제어부(310)의 제어신호에 따라 구동모터(370)의 구동축이 회전될 때 케이블 권취부가 회전되면서 케이블을 감거나 풀어주게 된다. 이러한 충전포스트(300)에서는 커넥터(330)를 이용하여 충전하려는 사용자가 인증절차를 마치고 사용이 허가되면, 잠금 장치가 해제되고 구동모터(370)가 구동하여 커넥터(330)가 달린 케이블을 적정 길이만큼 충전포스트함 외부로 배출하게 된다. 상기 배출되는 길이는 바람직하게는 20 ~ 30 cm로 설정될 수 있으며, 주제어부(310)에 설정된 값에 따라 달라질 수 있다.

상기 케이블이 초기 설정 길이만큼 구동모터(370)에 의해 충전포스트함 밖으로 배출된 이후에는 충전포스트 사용자가 당기는 힘에 의해 케이블이 더 배출될 수 있다. 사용자는 충전포스트(300)와 본인의 전기자동차 사이의 거리를 고려하여 상기 케이블을 잡아당길 수 있으며, 케이블이 알맞은 길이만큼 배출되었을 경우 전기자동차의 완속충전부(OBC)에 커넥터(330)를 삽입하여 충전을 시작할 수 있다. 한편, 충전이 완료되고 사용자가 커넥터(330)를 전기자동차의 완속충전부에서 적출하면 상기 구동모터(370)는 배출 방향의 반대 방향으로 역회전하여 커넥터(330) 및 케이블을 충전포스트함 내부로 회수한다.

본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 충전포스트(300)는 카드리더부(380), 정보입력기(382), 적산부(384)를 포함할 수 있다. 상기 카드리더부(380)는 사용자 인증에 적용할 ID 카드 또는 신용카드의 정보를 스캔하고 인식한 정보를 주제어부(310)에 전송한다. 여기서, ID 카드는 전기자동차용 충전포스트(300)의 사용을 위하여 미리 등록된 형태의 카드가 될 수 있으며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 형태의 결제수단으로서의 카드가 사용될 수 있다.

정보입력기(382)는 충전방법 및 요금결제방법 등을 입력하는 키보드 또는 터치스크린으로 구현된 LCD 창으로 구성될 수 있다. 사용자는 상기 정보입력기(382)를 통해 충전 방법을 설정할 수 있으며, 요금결제방법은 신용카드, ID 카드 또는 미리 설정된 코인 등으로 결정할 수 있다. 여기서, 충전 방법이란 사용자가 원하는 충전시간 또는 충전량 등의 정보를 말한다. 상기 정보입력기(382)에서 입력받은 정보는 주제어부(310)로 전송되어 입력된다.

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 충전포스트(300)의 충전 사업자가 결정할 수 있는데, 상기 정보를 충전 사업자가 운영센터(중앙 관제 센터)에서 CDMA 통신을 통해 분전함(100)에 전달하면, 분전함(100)에서 통신모뎀(150,360)을 통해 개별 보안등 또는 공원등의 충전포스트(300)의 주제어부(310)에 전달하여 요금률을 설정할 수 있다.

한편, 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 충전포스트(300)는 주제어부(310)에 연결되어 충전포스트의 현재 상태, 충전 진행률 등을 표시할 수 있는 상태정보표시 LCD(312)를 포함할 수 있다. 또한 충전포스트(300)에 누전이나 감전 상황이 발생할 경우 사용자 및 전기자동차를 보호하기 위해 전원을 차단하는 누전차단기(392)를 포함할 수 있다.

첨부된 도 5a 및 도 5b는 본 고안의 실시예에 따른 충전포스트가 설치된 모습을 나타내고 있다. 상기 도면을 참조로 하면, 본 고안에 따른 전기자동차용 충전포스트(300)는 보안등 또는 공원등의 조명등주(201)와 별도 케이블로 연결되는 포스트 독립형 스탠드 구조 형태로 조명등주의 외부에 개별 설치(예를 들면, 지상 설치)되는 것일 수도 있고(도 5a), 보안등 또는 공원등의 조명등주(201)에 일체 결합된 일체형 구조로 설치되는 것일 수도 있다(도 5b). 다만, 상기 어느 방식을 취하든, 본 고안에 따른 전기자동차용 충전포스트(300)는 기존 보안등 또는 공원등(200)의 결선단자(도 2 및 도 3에서 도면부호 210임) 및 상기 결선단자에 연결된 케이블을 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 따라서 기존에 구축된 전력 공급 인프라를 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

이상으로 본 고안의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 고안의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 실용신안등록청구범위에서 정의하고 있는 본 고안의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 고안의 권리범위에 포함된다.

100 : 보안등(또는 공원등)의 분전함
200 : 보안등(또는 공원등)
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

보안등, 공원등의 조명등주의 결선단자에 연결되어 전원을 인가받는 전원공급기;
상기 전원공급기에 연결되어 전원을 공급받고 전기자동차에 전력을 인가할 수 있는 충전인터페이스;
충전포스트의 각 구성부로부터 정보를 수신하며 상기 전원공급기의 전원공급동작을 제어하는 주제어부;
상기 조명등주의 결선단자와 상기 주제어부 사이에 연결되어 주제어부에 정격 전압을 공급하는 정전압 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전포스트.
청구항 1에 있어서,
상기 충전인터페이스는 커넥터 및 콘센트로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전포스트.
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 전기자동차용 충전포스트.
청구항 1에 있어서,
상기 주제어부 및 정전압부에 연결되며 주제어부와 상기 보안등 또는 공원등을 위한 분전함 간의 상호 통신을 위한 통신모뎀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전포스트.
청구항 1에 있어서,
상기 주제어부에 연결되는 구동모터를 더 포함하고,
상기 충전인터페이스는 커넥터인 것을 특징으로 하며,
상기 구동모터는 상기 주제어부의 명령에 따라 커넥터 및 상기 커넥터에 연결된 케이블을 충전포스트함 밖으로 배출하거나 충전포스트함 내부로 회수하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전포스트.
청구항 4에 있어서,
사용자 인증에 적용할 ID 카드 또는 신용카드 정보를 스캔하고 상기 정보를 주제어부에 전송하는 카드리더부;
충전방법 및 요금결제방법을 입력받는 정보입력기; 및
충전량을 적산하고 요금을 계산하는 적산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전포스트.
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 전기자동차 충전포스트.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 전기자동차용 충전포스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전식 조명등주.
청구항 8에 있어서,
보안등 또는 공원등의 조명등주로서, 상기 충전포스트가 일체로 결합됨으로써 충전포스트와 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전식 조명등주.
청구항 8에 있어서,
보안등 또는 공원등의 조명등주로서, 상기 충전포스트가 케이블을 통해 연결된 포스트 독립형 스탠드 구조 형태로 외부에 개별 설치되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전식 조명등주.