KR20120126225A

KR20120126225A - 전기 차량용 충전장치

Info

Publication number: KR20120126225A
Application number: KR1020110043861A
Authority: KR
Inventors: 최광현
Original assignee: 영후정보시스템 주식회사
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-11-21

Abstract

본 발명은 디지털 전력량계와 전기차량의 사이에 설치되며, 디지털 전력량계에서 출력되는 광펄스 신호를 수신하여 유효전력량을 산출하기 때문에 전기차량의 충전에 공급되는 실제 전력량과 측정되는 유효전력량의 오차가 줄어들게 되며, 사용자는 자신의 전기차량의 충전을 위해 부과되는 충전요금 및 전력량을 LCD 패널을 통해 확인함으로써 전기차량 충전요금에 대한 사용자의 신뢰도가 증가되며, 충전요금은 선불 및 후불 카드에 의하여 편리하게 결제되는 전기차량용 충전장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

전기 차량용 충전장치{The charging device for electric rolling stock}

본 발명은 디지털 전력량계로부터 광펄스 신호를 수신하여 충전에 사용되는 전력량 및 충전비용이 산출되며, 산출된 충전비용은 신용카드 및 선불카드에 의해 결제되는 전기 차량용 충전장치에 관한 것이다.

대부분의 자동차는 화석 연료인 휘발유, 경유, 액화석유 등의 에너지를 포함하는 연료가 실린더 안에서 연소될 때 발생되는 열에너지를 동력으로 이용하는 방식으로 운행되고 있으나 석유 자원은 보유량이 한정되며, 급속한 가격 상승과 배기가스로 인한 공해로 인한 지구 온난화 등 환경파괴를 가져오는 문제점이 발생되었으며, 이에 따라 친환경의 대체 에너지 차량의 개발이 다양하게 진행되어 왔으며 그 중 전기에 의해 운행되는 전기 차량이 차세대 차량으로 주목받고 있고, 점차 전기 차량의 보급이 확대되고 있는 단계이다.

전기 차량은 기본적으로 모터와 배터리(Battery), 인버터로 이루어지며, 전기 차량의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리(Battery)는 외부 전력공급원으로부터 교류 전원을 인가받아 충전되며, 스위칭 소자로 이루어지는 인버터는 배터리 방전 및 충전에 따라 직류 전원은 교류 전원으로 교류 전원은 직류 전원으로 변환한다. 이때 외부에 설치된 배터리 충전 장치는 입력 AC 220Vrms, 10% 변동, 출력 DC range 205V~400V 등에서 최대 효율 운전이 가능하여야 한다.

또한 모터는 전기 차량의 주행이 이루어지도록 동력을 공급한다.

이와 같이 구성된 종래의 전기 차량은 정해진 장소의 외부 전력공급원으로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전시켜야 하며, 충전비용에 대한 정확한 요금산출이 이루어져야 한다. 이때 전력공급원은 실제로 공급된 전력량과 측정된 전력공급량의 오차가 줄어들도록 함으로써 전기 차량의 사용자들은 충전비용을 신뢰할 수 있도록 해야 한다.

또한 종래의 전기 차량용 충전장치는 전력을 측정하는 계량부가 내부에 설치되기 때문에 회로가 복잡하며, 제작비용이 증가하는 등의 문제점이 발생된다.

또한 종래의 전기 차량용 충전장치의 계량기는 부하에 전력을 공급하는 전력선으로부터 실시간으로 변화하는 전압, 전류신호를 검출하여 이를 디지털 신호로 변환한 다음, 마이크로컴퓨터에서 전력량 데이터를 연산하면서 전력을 측정함으로써 전압, 전류를 검출하는 작업과 디지털 신호로 변환하는 작업, 변환된 디지털 신호로부터 전력량을 측정하는 작업들이 필요하기 때문에 회로가 더욱 복잡해지는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 배터리 충전에 실제 공급되는 전력량과 측정되는 전력량의 오차가 줄어들 뿐만 아니라 사용자는 자신에게 부과되는 충전요금 및 전력량을 LCD 패널을 통해 확인함으로써 전기 차량 충전요금에 대한 사용자의 신뢰도가 증가되도록 하며, 신용카드를 이용하여 충전된 전력량에 따라 편리하게 충전요금이 결제되도록 하기 위한 전기 차량용 충전 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단은 전력 공급량에 비례하는 광펄스 신호를 출력하는 광펄스 신호 출력장치와 전기가 충전되는 전기차량을 연결하는 전력선을 개폐하도록 설치되는 전기차량용 충전장치에 있어서: 상기 광펄스 신호를 수광하는 수광 센서부; 상기 전기차량에 전력의 공급을 개폐시키는 개폐수단; 사용자의 충전희망요금 또는 상기 충전희망요금에 따라 환산되는 충전희망전력량이 입력되는 입력수단; 상기 수광 센서부에 수광된 광펄스 신호에 의하여 유효전력량을 검출하며, 상기 유효전력량을 실시간으로 합산하는 검출수단; 상기 검출수단에 의하여 산출되는 합산된 전력량과 상기 입력수단에 의하여 입력된 입력값을 비교하여 상기 합산된 전력량 또는 상기 합산된 전력량에 따라 환산되는 전력공급요금이 상기 입력수단에 입력되는 입력값 보다 초과하게 되면 상기 개폐수단을 개방시키는 제어수단을 포함하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 전기차량용 충전장치의 제어부는 상기 검출모듈과 상기 제어수단을 포함하며, 상기 제어부는 신용카드의 정보 데이터를 읽는 카드리더부가 연결되며, 상기 신용카드에 해당되는 신용카드사로 본인인증 요청 및 결제승인 요청을 하여 결제를 승인받는 결제수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 광펄스 신호 출력장치는 디지털 전력량계인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 전력선의 일단에는 상기 전기차량에 탈착과 부착이 가능하도록 구성되는 플러그가 설치되며, 상기 제어부는 상기 플러그가 상기 전기차량에 정상적으로 연결되어 있는지를 판단하는 플러그 접촉 판단부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 제어부에는 화면표시부가 더 연결되며, 상기 화면표시부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 입력값 및 현재 공급되고 있는 전력량, 메모리에 기 저장된 안내문구와 경고문구들을 포함하는 데이터가 화면에 표시되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 제어부에는 데이터 송수신부가 더 연결되며, 상기 데이터 송수신부는 장애 발생 시에 외부 업체로 장애발생 데이터를 전송하며, 전력단위 비용이 변경 시 상기 외부업체로부터 갱신된 상기 전력단위 비용 데이터를 전송받는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 전기차량용 충전장치의 제어부는 상기 검출수단과 제어수단을 포함하며, 상기 제어부는 선불카드의 여유량인 잔량을 검출하며, 결제가 이루어지면 결제금액이 차감된 잔량이 상기 선불카드로 입력되는 카드리더부; 상기 잔량과 상기 입력값을 비교하여 상기 입력값이 상기 잔량보다 초과하는 지를 판단하는 판단모듈; 상기 검출수단에 의하여 산출되는 상기 합산된 전력량에 따라 환산되는 상기 전력공급요금을 상기 잔량에서 차감하여 결제된 잔량을 검출하는 과금수단을 더 포함하며, 상기 과금수단에서 검출된 상기 결제된 잔량이 상기 카드 입력부를 통해 상기 선불카드에 입력되는 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 디지털 전력량계의 유효전력 계량펄스부로부터 전력량에 따라 진폭이 가변되는 광펄스 신호를 수신하여 유효전력량을 검출하며, 검출된 유효전력량을 실시간으로 합산하여 산출함으로써 배터리 충전을 위해 실제 공급되는 전력량과 측정된 전력량의 오차가 줄어듦으로써 부과되는 충전요금에 대한 사용자의 신뢰도가 증가하게 된다.

또한 사용자는 배터리 충전에 공급되는 전력량 및 충전요금을 LCD 패널을 통해 확인할 수 있기 때문에 사용요금을 고려하여 전력 사용량을 조절할 수 있어 전기 사용 관리가 용이해진다.

또한 본 발명은 신용카드에 의해 충전요금을 정산할 수 있도록 함으로써 신용사회에 적합하게 결제가 이루어지도록 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 디지털 전력량계의 정면도이다.
도 2는 도 3의 디지털 전력량계의 내부 회로 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예를 나타내는 전기차량용 충전장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 3의 전기차량용 충전장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 플로차트이다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 디지털 전력량계의 정면도이고, 도 2는 도 1의 디지털 전력량계의 내부 회로 블록도이다.

도 1에 도시된 디지털 전력량계(20)의 하부에는 각 상(A, B, C)의 전압, 전류라인이 인입되는 인입부(21)가 설치되어 있으며, 좌, 우 측에는 유효전력량에 따라 표시되는 유효전력 계량펄스부(25)와 무효전력량에 따라서 표시되는 무효전력 계량펄스부(23)가 설치된다. 계량펄스부(23), (25)들은 무효 또는 유효 전력량에 따라서 발광되는 LED를 구비하며, 사용전력량에 따라서 LED 점등회수가 비례하도록 즉 발생 펄스가 가변되도록 구성된다. 예를 들어 저압 전자식 전력량계 단상 40A 용 계량기는 2,000pulse/kwh, 즉 역률 1인 1kwh의 전력량에 대하여 유효전력 계량펄스부(25)의 LED가 2,000번 점등되고, 역률이 0.5, 1kwh인 경우에 유효전력 계량펄스부(25)의 LED가 732번, 무효전력 계량펄스부(23)의 LED는 1268번 점등되도록 한다. 또한, 동일역률에서 계량펄스부(23), (25)에서 점등되는 LED의 점등횟수는 동일하지만 전류의 크기에 따라서 점등지속시간이 달라지기 때문에 LED 점등정보에 의하여 역률과 전력 정보가 획득된다.

또한 디지털 전력량계(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, A, B, C 상의 전원공급라인과 연결되는 전류측정회로(31)와, 전압측정회로(33)와, C상 전원공급라인과 연결되는 SMPS(35)와, 전류측정회로(31)와 전압측정회로(33)에서 측정되는 전압, 전류에 의하여 전력량을 산출하는 계량칩(37)과 계량칩(37)과 다른 제어대상을 제어하기 위하여 연산 처리하는 중앙처리장치(CPU)(39)와, 배터리(38)로부터 전원을 공급받아 동작하는 RTC(Real Time Clock Module)과, CPU의 제어를 받아 유효전력에 따라서 LED가 발광되는 유효전력계량 펄스부(25), 무효전력에 따라서 LED가 발광되는 무효전력 계량 펄스부(23)와, CPU 구동프로그램이 저장되는 메모리(41)로 이루어진다. 유효전력계량 펄스부(25)와 무효전력 계량 펄스부(23)는 사용되는 일정한 주파수로 LED들을 발광시키고, 사용되는 유효전력과 무효전력 전력량에 비례해서 펄스의 지속시간을 증가시켜 발광시킨다.

또한 본 발명에서는 디지털 전력량(20)이 SMPS(Switch Mode Power Supply)(35)를 포함하여 외부의 AC전원을 자체적으로 DC전원으로 변환한 후 변환한 DC전원을 후술되는 도 3의 전기차량용 충전장치(1)로 공급하는 것으로 예를 들어 설명하였으나 상기의 SMPS(35)는 외부에 설치되어 디지털 전력량계(20)는 외부로부터 DC전원을 곧바로 공급받는 것으로 구성될 수 있으며, 이때 디지털 전력량계(20)의 유효전력계량 펄스부(25)와 무효전력 계량 펄스부(23)는 AC전원을 공급받을 때와 마찬가지로 동일한 펄스를 발생시킨다.

도 3은 본 발명의 일실시예를 나타내는 전기차량용 충전장치를 나타내는 사시도이다.

도 3의 전기차량용 충전장치(1)는 도 1의 디지털 전력량계(20)로부터 인출되는 전력선(12)을 개폐시키는 스위치(3)와, 사용자가 입력한 충전비용에 따른 전력을 전기차량으로 공급하며, 충전비용은 신용카드에 의해 결제되도록 하는 장치들이 함체(10) 내부에 수용되며, 함체(10)의 외면에는 디지털 전력량계(20)의 유효 전력계량 펄스부(25)에 대향되도록 설치되어 유효전력계량 펄스부(25)로부터 출사되는 광펄스 신호를 수광하는 수광 센서부(11)와, 신용카드에 저장된 암호화 코드를 읽어 들이는 카드 리더부(13)와, 충전 결제 금액 및 안내문구, 경고문구, 충전을 위해 현재까지 공급된 전력량 등이 표시되는 LCD 패널(15)과, 사용자의 명령이 입력되는 입력장치부(17)와, 신용카드 영수증이 제공되는 영수증 발급부(18)와, 함체(10)로부터 인출되어 전기 차량에 전력을 공급하는 플러그(19)로 이루어진다.

또한 도 3에서는 본 발명의 일실시예인 전기차량용 충전장치(1)에 플러그(19)가 하나로 구성되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 플러그(19)는 하나의 장치(1)에 복수개로 구성되어도 무방하다.

또한 도 3에서는 본 발명의 결제방식을 신용카드로 결제되는 것으로 예를 들어 설명하였으나 결제 방식은 선불카드, 체크카드 및 모바일 결제로 이루어지는 것으로 구성될 수 있음은 당연하며, 이러한 카드 및 모바일 결제 기술은 결제시스템에 있어서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 함체(10)의 내부에는 디지털 전력장치(1)에서 인출되어 전기차량에 연결되는 전력선(12)을 개폐하는 스위치(3)가 설치됨으로써 스위치(3)가 폐쇄되면 플러그(19)에 전력이 공급되도록 하며, 스위치(3)가 개방되면 플러그(19)에 전력이 공급되지 않도록 한다.

카드 리더부(13)는 신용카드에 신용카드사 정보 및 비밀번호, 신용카드번호 등이 암호화 되어 저장된 코드를 해독하여 충전에 의한 결제가 이루어지도록 한다.

또한 본 발명에서는 카드 리더부(13)가 접촉식으로 형성되는 것으로 예를 들어 설명하였으나 카드 리더부(13)는 비접촉식으로 형성되어도 무방하며, 비접촉식일 경우 전자유도 방식을 이용하여 신용카드와 통신하게 된다.

또한 여기서 언급되는 신용카드는 통상적으로 사용되는 IC 카드로 형성되며, 신용카드사 정보 및 카드 비밀번호, 신용카드번호 등이 암호화 되어 저장되며, 내부에는 미도시되었지만 카드 운영체제, 보안 모듈, 메모리 등이 구성되며, 기억용량이 크고, 안전성이 높도록 구성되도록 한다.

LCD 패널(15)은 신용카드 인증에 관련한 수행정보 및 충전 상태 정보, 충전되고 있는 전력량, 충전되고 있는 전력량에 따른 충전비용 등이 디스플레이 된다.

입력장치부(17)는 키매트릭스로 이루어져 사용자의 각종 동작 명령이 입력되는 입력수단이며, 사용자의 충전 명령 및 식별 정보를 포함하는 각 종 명령 또는 정보가 입력된다.

도 4는 도 3의 전기차량용 충전장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예인 전기차량용 충전장치(1)이며, 제어부(50)는 제어모듈(51)과, 저장모듈(53), 검출모듈(55), 환산모듈(57), 전력량 적산모듈(59), 스위치 구동 판단모듈(61), 플러그 접촉 판단모듈(63)들을 포함하고, 신용카드가 입력되거나 사용자의 명령 데이터가 입력되면 각 구성모듈(51), (53), (55), (57), (59), (61), (63)들로 제어신호를 보내 전기 차량에 전력이 공급되도록 한다.

또한 제어부(50)는 신용카드가 삽입되며, 신용카드의 암호화코드를 해독하는 카드 리더부(13)와, 디지털 전력량계(20)에서 출력되는 광펄스 신호를 수신하는 수광 센서부(11), 사용자의 충전 명령 및 식별 정보를 포함하는 각 종 명령 또는 정보가 입력되는 입력 장치부(17), 스위치(3-1), (3-2), ...,(3-(N-1)), (3-N)들을 구동시키는 스위치 구동부(65-1), (65-2), ...,(65-(N-1)), (65-N)들과, LCD 패널(15)에 충전된 전력량 및 경고문구, 안내문구, 충전금액 등이 표시되도록 하는 화면 표시부(67), 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)들과 데이터를 송수신하며, 외부의 전력공급업체(73)와 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부(69)가 연결되며, 이들 제어 대상(11), (13), (17), (65), (67), (69)들은 제어모듈(50)에 의하여 제어된다.

또한 제어부(50)는 카드 리더부(13)에 신용카드가 해독되고, 입력 장치부(17)로부터 사용자의 명령 데이터가 입력되면 제어모듈(51)을 제어하여 신용 카드사(65-1), (65-2), ...,(65-(N-1)), (65-N)로 결제승인요청 데이터를 전송하도록 하며, 신용카드사(65-1), (65-2), ...,(65-(N-1)), (65-N)에서 데이터 송수신부(69)로 결제승인 데이터가 전송되면 제어모듈(51)을 제어하여 수광 센서부(11)에 입력되는 광펄스 신호로부터 유효 전력량을 검출하여 플러그(19-1), (19-2), ...,(19-(N-1)), (19-N)로 전력이 공급되도록 한다.

제어모듈(51)은 제어부(50)의 OS(Operating system)이며, 각각의 구성 요소들을 제어한다.

또한 제어모듈(51)은 후술되는 플러그 접촉 판단모듈(63)로부터 플러그(69) 비접촉 데이터가 수신되면, 화면 표시부(67)로 제어신호를 보내 저장모듈(53)에 저장된 경고문구가 디스플레이 되도록 하여 사용자가 플러그(69) 접촉 상태를 확인하도록 한다.

또한 제어모듈(51)은 후술되는 스위치 구동 판단모듈(61)로부터 스위치(3) 구동 가능신호가 입력되면 스위치 구동부(65)로 제어신호를 보내 스위치(3)를 폐쇄시켜 전기차량에 전력이 공급되도록 한다.

또한 제어모듈(51)은 카드 리더부(13)로부터 신용카드가 해독되고, 입력 장치부(17)로부터 충전희망금액이 입력되면 해당 신용카스사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)의 IP 식별주소를 저장모듈(53)로부터 전송받아 데이터 송수신부(69)에서 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)로 결제승인요청 데이터를 전송시킨다.

또한 제어모듈(51)은 카드 리더부(13)에 신용카드가 삽입되면 화면 표시부(67)에 지어신호를 보내 사용자가 충전하고자 하는 충전희망금액을 입력할 수 있도록 "충전금액을 입력해주십시오" 등의 안내문구가 표시되도록 하며, 플러그 접촉 판단모듈(63)로부터 플러그 비접촉 데이터를 전송받으면 화면 표시부(67)에 제어신호를 보내 LCD 패널(15)에 "플러그 접촉 상태를 확인해주십시오" 등의 경고문구가 표시되도록 하며, 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)로부터 결제 미승인 데이터가 수신되면 화면 표시부(67)에 제어신호를 보내 결제 미승인 정보가 LCD 패널(15)에 표시되도록 한다.

저장모듈(53)은 전력 단위 비용(전력 당 비용)에 대한 정보가 저장되며, 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)들의 식별 IP 주소들과, "충전금액을 입력하십시오." 등의 안내문구와, "결제가 ~한 이유로 승인되지 않았습니다." 등의 결제 미승인 문구와, "플러그 접촉 상태를 확인해주십시오" 등의 경고문구 들이 저장된다.

플러그 접촉 판단모듈(63)은 전기 차량의 일측에 형성된 플러그 연결부(미도시)에 부착되는 플러그(19-1), (19-2), ..., (19(N-1)), (19-N)의 부착상태를 판단하며, 플러그(19-1), (19-2), ..., (19(N-1)), (19-N)들이 플러그 연결부에 정상적으로 부착되지 않는 경우 제어모듈(51)로 플러그 비접촉 데이터를 전송하며, 데이터를 전송받은 제어모듈(51)은 화면 표시부(67)에 경고문구가 표시되도록 하고, 플러그(19-1), (19-2), ..., (19(N-1)), (19-N)가 플러그 연결부에 정상적으로 부착되는 경우 제어모듈(51)로 정상접촉 데이터를 전송하여 전기 차량의 충전이 진행되도록 한다.

또한 플러그 접촉 판단모듈(63)은 플러그 미접촉 상태로 판단하게 되면 제어모듈(51)로 플러그 미접촉 정보 데이터를 전송하며, 데이터를 전송받은 제어모듈(51)은 화면 표시부(67)에 제어신호를 보내 저장모듈(53)에 저장된 경고문구("플러그 접촉 상태를 확인해주십시오")가 LCD 패널(15)에 표시되도록 한다.

또한 플러그 접촉 판단모듈(63)은 플러그(19-1), (19-2), ..., (19(N-1)), (19-N)들과 전기차량의 연결 상태가 정상이라고 판단하게 되면 제어모듈(51)로 접촉확인 데이터를 전송한다.

검출모듈(55)은 플러그 접촉 판단모듈(63)이 접촉확인 데이터를 검출하면 제어모듈(51)의 제어에 따라 디지털 전력량계(20)로부터 수광 센서부(11)로 전송된 광펄스 신호를 분석하여 유효전력량을 검출하되 유효 전력량은 전술하였듯이 디지털 전력량계(20)에서 공급되는 전력량에 따라 가변되는 펄스 진폭을 이용하여 검출한다.

환산모듈(57)은 입력 장치부(17)에 사용자가 입력한 충전희망금액을 저장모듈(53)에 저장된 전력당비용 데이터를 이용하여 충전희망전력량으로 환산한다. 이때 충전희망전력량은 충전희망금액에서 전력당비용을 나누어 검출된다.

전력량 적산모듈(59)은 일정기간 동안 충전을 위해 공급된 총 전력량을 검출하며, 검출모듈(55)에서 검출한 전력량들을 실시간으로 합산하며, 합산된 적산된 전력량 값 데이터는 저장모듈(53)에 저장된다.

또한 전력량 적산모듈(59)은 후술되는 스위치 구동 판단모듈(61)에서 스위치(3) 개방을 판단할 때까지 전력량을 적산함으로써 사용자가 선택한 충전희망금액에 따른 전력이 전기차량에 공급될 때까지의 총 전력량을 검출한다.

스위치 구동 판단모듈(61)은 스위치(3)의 개폐 구동이 결정되며, 저장모듈(53)로부터 현재까지의 적산된 전력량(전력량 적산모듈(59)에서 검출된)을 전송받으며, 환산모듈(57)로부터 충전희망전력량을 전송받아 적산된 전력량과 충전희망전력량을 비교하여 스위치(3)의 개폐를 판단한다.

이때 스위치 구동 판단모듈(61)은 적산된 전력량이 충전희망전력량보다 이하이면 제어모듈(51)로 공급명령 데이터를 전송하여 스위치(3)가 폐쇄되도록 하고, 적산된 전력량이 충전희망 전력량을 초과하는 경우 제어모듈(51)로 정지명령 데이터를 전송하여 제어모듈(51)의 제어에 따라 스위치(3)가 개방되도록 한다.

스위치 구동부(65-1), (65-2), ...,(65-(N-1)), (65-N)들은 제어부(50)에 연결되어 전력이 이동되는 전력선(12)에 설치된 스위치(3-1), (3-2), ...,(3-(N-1)), (3-N)의 구동이 이루어지도록 하며, 제어모듈(51)의 제어에 따라 스위치(3-1), (3-2), ...,(3-(N-1)), (3-N)들이 개방되거나 폐쇄되도록 한다.

또한 스위치 구동부(65-1), (65-2), ...,(65-(N-1)), (65-N)들은 전기차량용 충전장치(1)에 적어도 하나 이상이 설치될 수 있다.

화면 표시부(67)는 저장모듈(53)에 저장된 경고문구 및 안내문구, 사용자가 선택한 충전희망금액, 충전희망금액에 따른 충전희망 전력량, 현재까지의 충전량 등이 표시되도록 하며, 신용카드 인증이 이루어지도록 하는 "카드의 비밀번호를 입력해주십시오" 등의 안내문구, 사용자의 충전희망금액이 입력되도록 하는 "충전하고자 하는 금액을 입력해주십시오" 등의 안내문구, "카드의 비밀번호가 틀렸습니다. 재입력해주십시오" 등의 경고문구, "플러그가 제대로 연결되지 않았습니다. 연결 상태를 다시 한 번 확인해 주십시오." 등의 경고문구 등을 저장모듈()로부터 전송받아 LCD 패널(15)에 표시되도록 한다.

데이터 송수신부(69)는 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)들과 데이터를 송수신하며, 카드 리더부(13)로 신용카드가 삽입되면 저장모듈(53)에 저장된 신용카드사 별 IP 주소를 전송받아 해당하는 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)로 신용카드 정보 및 비밀번호 인증, 충전희망금액 등을 포함하는 데이터를 전송하여 결제승인요청을 한다.

또한 데이터 송수신부(69)는 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)로부터 결제승인 메시지를 전송받으면 제어모듈(51)로 공급명령 데이터를 전송하여 스위치(3)가 폐쇄되어 전기 차량으로 전력이 공급되도록 하며, 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)로부터 결제승인 메시지가 전송되지 않으면 제어모듈(51)로 정지명령 데이터를 전송하여 스위치(3)가 개방되어 전력 공급이 이루어지지 않게 된다.

또한 데이터 송수신부(69)는 전력공급업체(73)에 데이터를 전송하거나 수신하며, 전력 당 비용이 변경되는 경우 전력공급업체(73)로부터 갱신된 전력 당 비용의 데이터를 전송받아 저장모듈(53)에 저장하도록 하여 갱신된 전력 당 비용이 적용되도록 함으로써 사용자는 보다 정확한 양의 전력을 공급받게 된다.

또한 본 발명에서는 전기차량용 충전장치(1)로 광펄스 신호를 출력하는 장치를 도 1과 2의 디지털 전력량계(20)로 예를 들어 설명하였으나, 이는 디지털 전력량계(20)에 국한되지 않으며, 공급되는 전력량에 따라 광펄스 신호를 출력하는 다양한 형태의 장치로 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 플로차트이다.

도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예인 전기차량용 충전장치(1)의 동작 과정을 살펴보면, 정해진 장소의 충전장소에 차량이 주차되면 사용자는 LCD 패널(15)에 표시된 안내 문구에 따라 신용카드를 삽입하고, 충전희망금액을 입력 장치부(17)를 통해 입력하는 입력단계(S10).

LCD 패널(15)에 표시된 안내 문구에 따라 사용자가 전기차량에 형성된 플러그 연결부(미도시)에 플러그(19-1), (19-2), ..., (19(N-1)), (19-N)들을 연결시키는 플러그 접촉 단계(S20). 플러그 접촉 판단모듈(63)에서 플러그(19-1), (19-2), ..., (19(N-1)), (19-N)들이 플러그 연결부(미도시)에 정상적으로 연결되었는지를 판단하는 플러그 접촉 판단단계(S30). 만약 플러그 접촉 판단모듈(63)에서 플러그(19-1), (19-2), ..., (19(N-1)), (19-N)가 정상적으로 연결되지 않았다고 판단하는 경우 사용자는 LCD 패널(15)에 표시된 경고 문구에 따라 플러그(19-1), (19-2), ..., (19(N-1)), (19-N)의 연결 상태를 재확인하는 단계(S40). 플러그 접촉 판단모듈(63)에서 플러그(19-1), (19-2), ..., (19(N-1)), (19-N)가 정상적으로 연결되었다고 판단되면 제어모듈(51)의 제어에 따라 화면 표시부(67)에서는 LCD 패널(15)에 신용카드 인증이 이루어지도록 하는 안내문구가 표시되도록 하는 신용카드 인증 요청 단계(S50).

사용자가 입력 장치부(17)를 통해 신용카드 인증을 위한 비밀번호를 입력하면 데이터 송수신부(69)는 저장모듈(53)에 기 저장된 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)에 따라 각각 다르게 부여된 식별 IP 주소 중 해당하는 신용카드사의 IP 주소를 전송받아 해당하는 신용카드사로 신용카드 정보 및 비밀번호 데이터를 포함한 결제승인요청 메시지를 전송하는 결제승인요청 단계(S60).

신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)로부터 데이터 송수신부(69)로 결제승인 메시지가 수신되지 않는 경우 화면 표시부(67)는 저장모듈(53)에 저장된 "결제가 승인되지 않았습니다." 등의 경고문구가 LCD 패널(15)에 표시되도록 하여 신용카드 인증 과정이 재입력되도록 하는 단계(S80). 신용카드사(71-1), (71-2), ..., (71-(N-1)), (71-N)로부터 데이터 송수신부(69)로 결제승인 메시지가 전송되는 경우 사용자가 입력한 충전희망금액을 저장모듈(53)에 기저장된 전력 당 비용을 이용하여 충전희망전력량으로 환산하는 환산단계(S90).

디지털 전력량계(20)에서 수광 센서부(11)로 출력된 광펄스 신호의 진폭을 이용하여 공급되는 유효 전력량을 검출하며, 검출된 유효 전력량은 저장모듈(53)로 저장하는 검출단계(S100). 저장모듈(53)에 저장된 유효 전력량을 실시간으로 합산하여 적산된 전력량을 검출하는 전력량 적산단계(S110).

스위치 구동 판단모듈(61)이 환산단계(S90)에서 검출된 충전희망전력량 데이터와 전력량 적산단계(S110)에서 검출된 적산된 전력량 데이터를 전송받아, 충전희망전력량이 적산된 전력량보다 이상인지를 판단하는 단계(S120). 만약 충전희망전력량이 적산된 전력량보다 미만인 경우 제어모듈(51)로 정지명령 데이터를 전송하여 스위치 구동부(65-1), (65-2), ...,(65-(N-1)), (65-N)가 스위치(3-1), (3-2), ...,(3-(N-1)), (3-N)들을 개방시켜 전력 공급이 정지되도록 하는 스위치 개방단계(S130). 만약 충전희망전력량이 적산된 전력량보다 이상인 경우 제어모듈(51)로 공급명령 데이터를 전송하여 스위치 구동부(65-1), (65-2), ...,(65-(N-1)), (65-N)들이 스위치(3-1), (3-2), ...,(3-(N-1)), (3-N)들을 폐쇄시켜 전력 공급이 이루어지도록 하는 스위치 폐쇄단계(S140). 이때 스위치 폐쇄단계(140)는 스위치(3-1), (3-2), ...,(3-(N-1)), (3-N)들이 폐쇄되면 단계 120(S120)으로 돌아가 충전희망금액이 적산된 전력량보다 이상인지를 판단하는 과정이 재실행되도록 한다.

이와 같이 본 발명의 일실시예인 전기차량용 충전장치(1)는 디지털 전력량계(20)의 유효전력 계량 펄스부(25)로부터 전력량에 따라 진폭이 가변되는 광펄스 신호를 수신하여 충전에 공급되는 전력량을 검출하며, 검출된 전력량들은 실시간으로 합산됨으로써 보다 정확한 충전금액이 검출되기 때문에 사용자의 신뢰도가 증가하게 된다.

또한 본 발명은 수시로 변하는 전력 당 비용을 외부 전력공급업체(73)로부터 전송받아 저장모듈에 저장하기 때문에 충전금액에 대한 사용자의 신뢰도가 더욱 증가하게 된다.

또한 사용자는 자신의 차량의 충전에 공급되는 전력량 및 충전금액을 LCD 패널(15)을 통해 확인할 수 있기 때문에 충전비용을 고려하여 전력 사용량을 조절할 수 있어 충전을 위한 전력 사용관리가 용이해진다.

또한 본 발명은 선불식 카드를 사용하여 이루어질 수 있다.

선불식 카드를 사용하는 경우의 본 발명의 전기차량용 충전장치에는 전력량계의 광펄스 신호를 수신 받아 전력량을 산출하고, 사용전력량을 요금으로 환산하는 검출모듈과, 선불식 카드 정보의 사용 잔액을 검출하여 사용자가 입력한 충전희망금액과 비교하여 충전이 가능한지를 판단하는 판단모듈과, 판단모듈로부터 결제불가 데이터를 전송받는 경우에는 스위치를 구동시켜 전력량계와 플러그의 전력선을 차단시키도록 하는 스위치 구동수단들이 구비되어야 한다.

이와 같이 본 발명은 후불식 결제 방식 이외에도 당업자가 다양하게 변형 설치할 수 있으며, 본 발명의 보호범위는 다음의 청구범위에 의하여 정하여져야 한다.

1:전기차량 충전장치 3:스위치 11:수광센서부
13:카드리더부 15:LCD 패널 17:입력장치부
19:플러그 20:디지털 전력량계 50:제어부
51:제어모듈 53:저장모듈 55:검출모듈
57:환산모듈 59:전력량적산모듈
61:스위치구동판단모듈 63:플러그 접촉판단모듈

Claims

전력 공급량에 비례하는 광펄스 신호를 출력하는 광펄스 신호 출력장치와 전기가 충전되는 전기차량을 연결하는 전력선을 개폐하도록 설치되는 전기차량용 충전장치에 있어서:
상기 광펄스 신호를 수광하는 수광 센서부;
상기 전기차량에 전력의 공급을 개폐시키는 개폐수단;
사용자의 충전희망요금 또는 상기 충전희망요금에 따라 환산되는 충전희망전력량이 입력되는 입력수단;
상기 수광 센서부에 수광된 광펄스 신호에 의하여 유효전력량을 검출하며, 상기 유효전력량을 실시간으로 합산하는 검출수단;
상기 검출수단에 의하여 산출되는 합산된 전력량과 상기 입력수단에 의하여 입력된 입력값을 비교하여 상기 합산된 전력량 또는 상기 합산된 전력량에 따라 환산되는 전력공급요금이 상기 입력수단에 입력되는 입력값 보다 초과하게 되면 상기 개폐수단을 개방시키는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 충전장치.
청구항 1에서, 상기 전기차량용 충전장치의 제어부는 상기 검출모듈과 상기 제어수단을 포함하며, 상기 제어부는 신용카드의 정보 데이터를 읽는 카드리더부가 연결되며, 상기 신용카드에 해당되는 신용카드사로 본인인증 요청 및 결제승인 요청을 하여 결제를 승인받는 결제수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 충전장치.
청구항 1에서, 상기 광펄스 신호 출력장치는 디지털 전력량계인 것을 특징으로 하는 전기차량용 충전장치.
청구항 1 또는 2에서, 상기 전력선의 일단에는 상기 전기차량에 탈착과 부착이 가능하도록 구성되는 플러그가 설치되며, 상기 제어부는 상기 플러그가 상기 전기차량에 정상적으로 연결되어 있는지를 판단하는 플러그 접촉 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 충전장치.
청구항 4에서, 상기 제어부에는 화면표시부가 더 연결되며, 상기 화면표시부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 입력값 및 현재 공급되고 있는 전력량, 메모리에 기 저장된 안내문구와 경고문구들을 포함하는 데이터가 화면에 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 충전장치.
청구항 1 내지 5항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 제어부에는 데이터 송수신부가 더 연결되며, 상기 데이터 송수신부는 장애 발생 시에 외부 업체로 장애발생 데이터를 전송하며, 전력단위 비용이 변경 시 상기 외부업체로부터 갱신된 상기 전력단위 비용 데이터를 전송받는 것을 특징으로 하는 전기차량용 충전장치.
청구항 1에서, 상기 전기차량용 충전장치의 제어부는 상기 검출수단과 제어수단을 포함하며, 상기 제어부는
선불카드의 여유량인 잔량을 검출하며, 결제가 이루어지면 결제금액이 차감된 잔량이 상기 선불카드로 입력되는 카드리더부;
상기 잔량과 상기 입력값을 비교하여 상기 입력값이 상기 잔량보다 초과하는 지를 판단하는 판단모듈;
상기 검출수단에 의하여 산출되는 상기 합산된 전력량에 따라 환산되는 상기 전력공급요금을 상기 잔량에서 차감하여 결제된 잔량을 검출하는 과금수단을 더 포함하며, 상기 과금수단에서 검출된 상기 결제된 잔량이 상기 카드 입력부를 통해 상기 선불카드에 입력되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 충전장치.