KR20130032839A - 충전 디바이스, 시스템, 및 충전 디바이스의 제어 방법 - Google Patents

충전 디바이스, 시스템, 및 충전 디바이스의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

전력 저장 디바이스(106)를 갖는 전기 차량(102)과 함께 사용을 위한 충전 디바이스(104)는 선택적으로 전류가 전기 분배 디바이스(310)로부터 수신되고 전력 저장 디바이스에 공급될 수 있게 하도록 구성된 전류 제어 디바이스(214)를 포함한다. 충전 디바이스는 전류 제어 디바이스에 결합된 프로세서(202)를 또한 포함한다. 프로세서는 전기 분배 디바이스로부터 수신되는 것과 충전 디바이스에 의해 공급되는 것 중 적어도 하나가 되도록 이용 가능한 제 1 전류의 양을 결정하고, 제 2 전류의 양이 이용 가능하도록 결정된 제 1 전류의 양을 초과하지 않으면 제 2 전류의 양이 전기 분배 디바이스로부터 수신되는 것과 전력 저장 디바이스에 공급되는 것 중 적어도 하나가 될 수 있게 하도록 전류 제어 디바이스를 제어하도록 구성된다.

Description

충전 디바이스, 시스템, 및 충전 디바이스의 제어 방법{CHARGING DEVICE, SYSTEM, AND METHOD FOR CONTROLLING A CHARGING DEVICE}
본 발명은 일반적으로 충전 디바이스에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 충전 디바이스, 시스템 및 충전 디바이스를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
전기 차량 및/또는 하이브리드 전기 차량이 인기를 얻음에 따라, 이러한 차량으로의 전기 에너지의 전달을 관리하기 위한 연관 요구가 증가하고 있다. 게다가, 안전하고 효율적인 충전 디바이스 또는 스테이션을 제공하는 요구가 이러한 차량의 증가된 사용에 의해 생성되고 있다.
적어도 몇몇 공지의 충전 스테이션은 전기 차량에 제거 가능하게 결합될 수 있는 전력 케이블 또는 다른 전도체를 포함한다. 충전 스테이션은 전기 설비 분배 네트워크 또는 다른 전기 소스로부터 전기를 수신하고, 전력 케이블을 통해 전기 차량에 전기를 전달한다.
적어도 몇몇 전기 설비 분배 네트워크에서, 복수의 충전 디바이스는 변압기와 같은 공통 전기 분배 부품으로부터 전기를 수신한다. 그러나, 각각의 충전 디바이스가 전기 차량에 충전 전류를 공급하기 위해 동시에 동작하면, 전기 분배 부품에 공급된 전류는 부품의 정격 전류 한계를 초과할 수도 있다. 이러한 상황에서, 전기 분배 부품은 손상될 수 있고 그리고/또는 회로 차단기 또는 다른 보호 디바이스가 활성화되어 전기 분배 부품에 결합된 모든 충전 디바이스에 전력 공급을 불능화할 수 있다.
일 실시예에서, 선택적으로 전류가 전기 분배 디바이스로부터 수신되고 전력 저장 디바이스에 공급될 수 있게 하도록 구성된 전류 제어 디바이스를 포함하는 전력 저장 디바이스를 갖는 전기 차량과 함께 사용을 위한 충전 디바이스가 제공된다. 충전 디바이스는 전류 제어 디바이스에 결합된 프로세서를 또한 포함한다. 프로세서는 전기 분배 디바이스로부터 수신되는 것과 충전 디바이스에 의해 공급되는 것 중 적어도 하나가 되도록 이용 가능한 제 1 전류의 양을 결정하고, 제 2 전류의 양이 이용 가능하도록 결정된 제 1 전류의 양을 초과하지 않으면 제 2 전류의 양이 전기 분배 디바이스로부터 수신되는 것과 전력 저장 디바이스에 공급되는 것 중 적어도 하나가 될 수 있게 하도록 전류 제어 디바이스를 제어하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 전기 분배 디바이스로부터 전류를 수신하고 수신된 전류의 적어도 일부를 제 1 전력 저장 디바이스에 공급하도록 구성된 제 1 충전 디바이스와, 전기 분배 디바이스로부터 전류를 수신하고 수신된 전류의 적어도 일부를 제 2 전력 저장 디바이스에 공급하도록 구성된 제 2 충전 디바이스를 포함하는 복수의 전기 차량에 전류를 제공하는데 사용을 위한 시스템이 제공된다. 제 1 충전 디바이스는 선택적으로 전류가 전기 분배 디바이스로부터 수신되고 제 1 전력 저장 디바이스에 공급될 수 있게 하도록 구성된 전류 제어 디바이스를 포함한다. 제 1 충전 디바이스는 전류 제어 디바이스에 결합된 프로세서를 또한 포함한다. 프로세서는 전기 분배 디바이스로부터 수신되는 것과 제 1 전력 저장 디바이스에 공급되는 것 중 적어도 하나가 되도록 이용 가능한 제 1 전류의 양을 결정하고, 제 2 전류의 양이 이용 가능하도록 결정된 제 1 전류의 양을 초과하지 않으면 제 2 전류의 양이 전기 분배 디바이스로부터 수신되는 것과 제 1 전력 저장 디바이스로 공급되는 것 중 적어도 하나가 될 수 있게 하도록 전류 제어 디바이스를 제어하도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 충전 디바이스에 의해 수신되는 것과 전기 차량의 전력 저장 디바이스에 공급되는 것 중 적어도 하나가 되도록 원하는 전류의 양을 결정하는 단계를 포함하는 전기 차량과 함께 사용을 위한 충전 디바이스를 제어하기 위한 방법이 제공된다. 전기 분배 디바이스로부터 충전 디바이스에 의해 수신되는 것과 전력 저장 디바이스에 공급되는 것 중 적어도 하나가 되도록 이용 가능한 전류의 양이 결정되고, 충전 디바이스의 전류 제어 디바이스는 원하는 전류의 양이 이용 가능하도록 결정된 전류의 양을 초과하지 않으면 원하는 전류의 양이 수신되는 것과 공급되는 것 중 적어도 하나가 될 수 있게 하도록 제어된다.
도 1은 전기 차량을 충전하기 위한 예시적인 시스템의 블록 다이어그램.
도 2는 도 1에 도시된 시스템과 함께 사용될 수 있는 예시적인 충전 디바이스의 블록 다이어그램.
도 3은 도 1에 도시된 시스템과 함께 사용될 수 있는 복수의 전기 차량을 충전하기 위한 예시적인 충전 시스템의 블록 다이어그램.
도 4는 도 2에 도시된 충전 디바이스와 함께 사용될 수 있는 충전 디바이스를 제어하기 위한 예시적인 방법의 흐름도.
몇몇 실시예에서, 용어 "전기 차량"은 일반적으로 하나 이상의 전기 모터를 포함하는 차량을 칭한다. 전기 차량에 의해 사용된 에너지는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 온-보드 재충전 가능 배터리 및/또는 온-보드 연료 전지와 같은 다양한 소스로부터 도래할 수 있다. 일 실시예에서, 전기 차량은 예를 들어 제동에 의해 발생된 에너지를 캡처하여 저장하는 하이브리드 전기 차량이다. 게다가, 하이브리드 전기 차량은 연료를 보존하기 위해 아이들링할 때 운전을 계속하기 위해 배터리와 같은 전기 소스 내에 저장된 에너지를 사용한다. 몇몇 하이브리드 전기 차량은 파워 아웃렛(power outlet)과 같은 파워 콘센트 내에 플러그인함으로써 배터리를 재충전하는 것이 가능하다. 따라서, 용어 "전기 차량"은 본 명세서에 사용될 때 전기 에너지가 예를 들어 전력 그리드(power grid)를 경유하여 전달될 수 있는 하이브리드 전기 차량 또는 임의의 다른 차량을 칭할 수 있다.
도 1은 전기 차량(102)을 충전하거나 전기를 제공하는데 사용을 위한 예시적인 시스템(100)을 도시한다. 예시적인 실시예에서, 시스템(100)은 전기 차량(102)에 결합된 충전 디바이스(104)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 전기 차량(102)은 모터(108)에 결합된 배터리 및/또는 임의의 다른 저장 디바이스와 같은 적어도 하나의 전력 저장 디바이스(106)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 전기 차량(102)은 전력 저장 디바이스(106)에 결합된 차량 제어기(110)를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)는 적어도 하나의 전력 콘딧(conduit)(112)에 의해 전력 저장 디바이스(106) 및 차량 제어기(110)에 제거 가능하게 결합된다. 대안적으로, 충전 디바이스(104)는 임의의 다른 콘딧 또는 콘딧들에 의해 전력 저장 디바이스(106) 및/또는 차량 제어기(110)에 결합될 수 있고, 그리고/또는 충전 디바이스(104)는 무선 데이터 링크(도시 생략)에 의해 및/또는 유도 결합에 의해 차량 제어기(110)에 결합될 수도 있어 콘딧(112)이 사용되지 않게 된다. 예시적인 실시예에서, 전력 콘딧(112)은 전력 저장 디바이스(106) 및/또는 전기 차량(102) 내의 임의의 다른 부품에 전기를 공급하기 위한 적어도 하나의 전도체(도시 생략)와, 차량 제어기(110) 및/또는 전기 차량(102) 내의 임의의 다른 부품에 데이터를 전송하고 그로부터 데이터를 수신하기 위한 적어도 하나의 전도체(도시 생략)를 포함한다. 대안적으로, 전력 콘딧(112)은 전력 및/또는 데이터를 전송하고 그리고/또는 수신하는 단일 전도체, 또는 시스템(100)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 수의 전도체를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)는 전기 설비 회사, 발전기, 배터리 및/또는 충전 디바이스(104)에 전기를 제공하는 임의의 다른 디바이스 또는 시스템의 전력 그리드와 같은 전력 소스(114)에 결합된다.
예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)는 인터넷, 근거리 통신망(LAN), 원거리 통신망(WAN) 및/또는 충전 디바이스(104)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 네트워크 또는 다른 접속과 같은 네트워크를 통해 적어도 하나의 서버(116)에 결합된다. 서버(116)는 예시적인 실시예에서, 예를 들어 지불 및/또는 전력 저장 디바이스(106)로의 전기의 전달을 승인하기 위해 충전 디바이스(104)에 신호를 전송함으로써 충전 디바이스(104)와 통신하여, 고객 정보에 액세스하고 그리고/또는 시스템(100)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 기능을 수행한다.
예시적인 실시예에서, 서버(116) 및 차량 제어기(110)는 각각 적어도 하나의 프로세서 및 적어도 하나의 메모리 디바이스를 포함한다. 프로세서는 각각 하나 이상의 시스템 및 마이크로제어기를 포함할 수 있는 임의의 적합한 프로그램 가능 회로, 마이크로프로세서, 축소 명령 세트 회로(RISC), 응용 주문형 집적 회로(ASIC), 프로그램 가능 논리 회로(PLC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 및 본 명세서에 설명된 기능을 실행하는 것이 가능한 임의의 다른 회로를 포함한다. 상기 예들은 단지 예시적인 것이고, 따라서 용어 "프로세서"의 정의 및/또는 의미를 임의의 방식으로 한정하도록 의도된 것은 아니다. 메모리 디바이스는 각각 한정적인 것은 아니지만, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브, 고체 상태 드라이브, 디스켓, 플래시 드라이브, 콤팩트 디스크, 디지털 비디오 디스크 및/또는 프로세서가 명령 및/또는 데이터를 저장하고, 검색하고 그리고/또는 실행하는 것을 가능하게 하는 임의의 적합한 메모리 디바이스와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.
동작 중에, 예시적인 실시예에서, 사용자는 전력 콘딧(112)으로 충전 디바이스(104)에 전력 저장 디바이스(106)를 결합한다. 사용자는 충전 디바이스(104)의 사용자 인터페이스(도 1에는 도시되지 않음)에 액세스하여 지불 정보와 같은 정보를 입력하고 그리고/또는 전력 저장 디바이스(106)로의 전력 전달을 개시할 수 있다. 충전 디바이스(104)는 서버(116)와 통신하여, 예를 들어 사용자를 인증하고, 지불 정보를 프로세싱하고 그리고/또는 전력 전달을 허가하거나 승인하도록 구성된다. 충전 디바이스(104)가 전력 저장 디바이스(106)에 전력을 전달하기 위해 허가 또는 승인을 지시하는 신호를 서버(116)로부터 수신하면, 충전 디바이스(104)는 전력 소스(114)로부터 전력을 수신하고 전력 콘딧(112)을 통해 전력 저장 디바이스(106)에 전력을 제공한다. 충전 디바이스(104)는 전력 콘딧(112)을 통해 그리고/또는 임의의 다른 콘딧을 통해 무선으로 차량 제어기(110)와 통신하여, 전력 저장 디바이스(106)로의 전력의 전달을 제어하고 그리고/또는 모니터링한다. 예를 들어, 차량 제어기(110)는 전력 저장 디바이스(106)의 충전 레벨 및/또는 충전 디바이스(104)에 의해 제공될 전력의 원하는 양 및/또는 레이트를 지시하는 신호를 충전 디바이스(104)에 전송할 수 있다. 충전 디바이스(104)는 전력 저장 디바이스(106)에 전달되는 전기의 양 및/또는 레이트를 지시하는 신호를 차량 제어기(110)에 전송할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 충전 디바이스(104) 및/또는 차량 제어기(110)는 시스템(100)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 신호 또는 메시지를 전송하고 그리고/또는 수신할 수 있다. 전력 저장 디바이스(106)가 원하는 레벨로 충전되어 있을 때, 충전 디바이스(104)는 전력 저장 디바이스(106)로의 전력 전달을 중단하고, 사용자는 전력 저장 디바이스(106)로부터 전력 콘딧(112)을 분리한다.
도 2는 시스템(100)(도 1에 도시됨)과 함께 사용될 수 있는 예시적인 충전 디바이스(104)의 블록 다이어그램이다. 예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)는 프로세서(202) 및 메모리 디바이스(204)를 포함하는 제어기(200)를 포함한다. 본 명세서 더 완전히 설명되는 바와 같이, 제어기(200)는 네트워크 인터페이스(206)에, 디스플레이(208)에, 사용자 인터페이스(210)에, 계량기(212)에, 그리고 전류 제어 디바이스(214)에 결합된다.
프로세서(202)는 하나 이상의 시스템 및 마이크로제어기를 포함할 수 있는 임의의 적합한 프로그램 가능 회로, 마이크로프로세서, 축소 명령 세트 회로(RISC), 응용 주문형 집적 회로(ASIC), 프로그램 가능 논리 회로(PLC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 및 본 명세서에 설명된 기능을 실행하는 것이 가능한 임의의 다른 회로를 포함한다. 상기 예들은 단지 예시적인 것이고, 따라서 용어 "프로세서"의 정의 및/또는 의미를 임의의 방식으로 한정하도록 의도된 것은 아니다. 메모리 디바이스(204)는 한정적인 것은 아니지만, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브, 고체 상태 드라이브, 디스켓, 플래시 드라이브, 콤팩트 디스크, 디지털 비디오 디스크 및/또는 프로세서(202)가 명령 및/또는 데이터를 저장하고, 검색하고 그리고/또는 실행하는 것을 가능하게 하는 임의의 적합한 메모리 디바이스와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.
네트워크 인터페이스(206)는 예시적인 실시예에서, 제어기(200)와 원격 디바이스 또는 시스템 사이에 데이터를 전송하고 수신한다. 예시적인 실시예에서, 네트워크 인터페이스(206)는 적어도 하나의 다른 충전 디바이스(104)에 통신적으로 결합되어 충전 디바이스(104)가 서로에 대해 데이터를 전송하고 수신하게 한다. 예시적인 실시예에서, 네트워크 인터페이스(206)는 이더넷 케이블, 권고 표준(RS) 485 준수 케이블 및/또는 충전 디바이스(104)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 데이터 콘딧과 같은 임의의 적합한 데이터 콘딧을 사용하여 적어도 하나의 다른 충전 디바이스(104)의 네트워크 인터페이스(206)에 결합된다. 대안적으로, 네트워크 인터페이스(206)는 임의의 적합한 무선 프로토콜을 사용하여 적어도 하나의 다른 충전 디바이스(104)의 네트워크 인터페이스(206)와 무선으로 통신한다.
예시적인 실시예에서, 디스플레이(208)는 진공 형광 디스플레이(VFD) 및/또는 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 디스플레이(208)는 비한정적으로, 액정 디스플레이(LCD), 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 및/또는 사용자에 그래픽 데이터 및/또는 텍스트를 표시하는 것이 가능한 임의의 적합한 시각적 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전력 저장 디바이스(106)(도 1에 도시됨)의 충전 상태, 지불 정보, 사용자 인증 정보 및/또는 임의의 다른 정보가 디스플레이(208) 상에서 사용자에 표시될 수 있다.
사용자 인터페이스(210)는 비한정적으로, 키보드, 키패드, 터치 감응식 스크린, 스크롤 휠, 포인팅 디바이스, 바코드 판독기, 자기 카드 판독기, 무선 주파수 식별(RFID) 카드 판독기, 무접촉식 신용 카드 판독기, 근거리 무선 통신(NFC) 디바이스 판독기, 음성 인식 소프트웨어를 이용하는 오디오 입력 디바이스 및/또는 사용자가 충전 디바이스(104) 내에 데이터를 입력할 수 있게 하고 그리고/또는 충전 디바이스(104)로부터 데이터를 검색할 수 있게 하는 임의의 적합한 디바이스를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 사용자는 전력 저장 디바이스(106)로의 전력의 전달을 개시하고 그리고/또는 종료하기 위해 사용자 인터페이스(210)를 동작할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는 사용자 인터페이스(210)를 사용하여 인증 정보 및/또는 지불 정보를 입력할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 전류 제어 디바이스(214)는 전력 콘딧(112) 및 계량기(212)에 결합된다. 예시적인 실시예에서, 전류 제어 디바이스(214)는 제어기(200)에 결합되어 그에 의해 제어되는 접촉기(214)이다. 예시적인 실시예에서, 제어기(200)는 접촉기(214)를 동작하거나 개방하여 전력 콘딧(112)을 통해 흐르는 전류를 중단시켜 전력 저장 디바이스(106)가 전력 소스(114)(도 1에 도시됨)로부터 전기적으로 분리되게 된다. 제어기(200)는 접촉기(214)를 폐쇄하여 전류가 전력 콘딧(112)을 통해 흐를 수 있게 하여 전력 저장 디바이스(106)가 전력 소스(114)에 전기적으로 접속되게 된다.
예시적인 실시예에서, 계량기(212)는 전력 소스(114)로부터 전력 저장 디바이스(106)로 제공된 전류, 전압, 전력 및/또는 에너지를 측정하고 그리고/또는 계산하기 위해 전력 콘딧(112) 및 제어기(200)에 결합된다. 계량기(212)는 측정된 전류, 전압, 전력 및/또는 에너지를 표현하는 데이터를 제어기(200)에 전송한다. 대안적인 실시예에서, 제어기(200)는 계량기(212) 및/또는 계량기(212)의 기능을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 전류 보호 디바이스(216)가 계량기(212) 및 전력 소스(114)에 결합된다. 전류 보호 디바이스(216)는 전력 소스(114)로부터 수신된 전류가 사전 결정된 임계치 또는 전류 한계를 초과하면 전력 소스(114)로부터 충전 디바이스(104)를 전기적으로 격리하거나 분리한다. 예시적인 실시예에서, 전류 보호 디바이스(216)는 회로 차단기이다. 대안적으로, 전류 보호 디바이스(216)는 퓨즈, 릴레이 및/또는 전류 보호 디바이스(216)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 디바이스일 수 있다.
동작 중에, 전기 차량(102)의 전력 저장 디바이스(106)는 전력 콘딧(112)을 사용하여 충전 디바이스(104)에 결합된다. 일 실시예에서, 사용자는 서버(116) 및/또는 다른 시스템 또는 디바이스로부터 인증을 얻어 충전 디바이스(104)가 전력 저장 디바이스(106)를 충전할 수 있게 한다(즉, 전류를 제공하게 함). 본 명세서에 더 완전히 설명되는 바와 같이, 충전 디바이스(104)는 전력 저장 디바이스(106)에 제공하기 위한 전류의 양을 결정하고 그리고/또는 전송 또는 분배 용량과 같은 충분한 용량이 전력 저장 디바이스(106)에 전류를 제공하기 위해 존재하는지 여부를 판정한다.
도 3은 예를 들어 각각의 전기 차량(102)의 전력 저장 디바이스(106)(도 2에 도시됨)를 충전함으로써 복수의 전기 차량(102)을 충전하는데 사용될 수 있는 예시적인 충전 시스템(300)의 블록 다이어그램이다. 예시적인 실시예에서, 충전 시스템(300)은 제 1 충전 디바이스(302), 제 2 충전 디바이스(304), 제 3 충전 디바이스(306) 및 제 4 충전 디바이스(308)와 같은 복수의 충전 디바이스(104)를 포함한다. 도 3은 4개의 충전 디바이스(104)를 도시하고 있지만, 충전 시스템(300)은 요구되는 바와 같은 임의의 수의 충전 디바이스(104)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)는 각각의 전력 콘딧(312)을 통해 공통 전기 분배 디바이스(310)에 결합된다. 예시적인 실시예에서, 전기 분배 디바이스(310)는 전력 소스(114)로부터 수신된 분배 전압을 충전 디바이스(104)와 함께 사용을 위해 적합한 전압으로 조정하는 변압기(310)이다. 대안적으로, 전기 분배 디바이스(310)는 충전 시스템(300)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 디바이스일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전기 분배 디바이스(310)는 분배된 전류가 전류 분배 한계에 도달할 때까지 각각의 충전 디바이스(104)에 요구 전류량을 분배한다. 예를 들어, 전기 분배 디바이스(310)는 사전 규정된 전류의 양을 분배하도록 설계되고 또는 "정격화"될 수 있다. 따라서, 전류 분배 한계는 사전 결정된 전류의 양 또는 사전 규정된 양 미만의 전류 레벨로 설정될 수 있다. 본 명세서에 더 완전히 설명된 바와 같이, 각각의 충전 디바이스(104)는 전류 분배 한계에 기초하여 그리고 다른 충전 디바이스(104)로부터 끌어당겨진 전류의 양 및/또는 다른 충전 디바이스(104)에 결합된 전력 저장 디바이스(106)에 공급된 전류의 양에 기초하여 전기 분배 디바이스(310)로부터 끌어당겨진(또는 수신된) 그리고/또는 전력 저장 디바이스(106)에 공급하기 위한 전류의 양을 결정한다. 예를 들어, 전력 소스(114)로부터 수신된 전류의 양은 충전 디바이스(104)에 결합된 전력 저장 디바이스(106) 이외의 하나 이상의 부하에 의해 전류 소비 및/또는 충전 디바이스(104) 내의 전류 소비의 결과로서 충전 디바이스(104)에 결합된 전력 저장 디바이스(106)에 공급된 전류의 양과는 상이할 수 있다. 대안적으로, 충전 디바이스(104)는 복수의 전기 분배 디바이스(310)에 결합되고, 각각의 충전 디바이스(104)는 전기 분배 디바이스(310)의 전류 분배 한계에 기초하여 그리고 다른 충전 디바이스(104)로부터 끌어당겨진 및/또는 공급된 전류의 양에 기초하여 하나 이상의 전기 분배 디바이스(310)로부터 끌어당겨진 그리고/또는 전력 저장 디바이스(106)에 공급하기 위한 전류의 양을 결정한다.
충전 디바이스(104)는 예시적인 실시예에서, 데이터 버스(314)에 의해 데이터 통신시에 함께 결합된다. 더 구체적으로, 충전 디바이스(104)는 각각의 네트워크 인터페이스(206)(도 2에 도시됨)에 의해 데이터 버스(314)에 결합된다. 예시적인 실시예에서, 데이터 버스(314)는 이더넷 케이블, 권고 표준(RS) 485 준수 케이블 및/또는 데이터 버스(314)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 데이터 콘딧과 같은 적어도 하나의 데이터 콘딧(도시 생략)을 포함한다. 대안적으로, 충전 디바이스(104)는 무선 네트워크에 의해 데이터 통신시에 함께 결합된다. 예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104) 및/또는 데이터 버스(314)는 각각의 충전 디바이스(104)가 마스터 제어기를 필요하지 않고 네트워크(316)에 결합된 다른 충전 디바이스(104)와 데이터를 교환할 수 있게 하는 피어-투-피어 네트워크(316)를 형성한다. 이와 달리, 충전 디바이스(104) 및/또는 데이터베이스(314)는 충전 시스템(300)이 본 명세서에 설명되는 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 네트워크를 형성할 수 있다.
본 명세서에 더 완전히 설명되는 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 각각의 충전 디바이스(104)는 각각의 다른 충전 디바이스(104)의 전류 사용량 및/또는 예측된 전류 사용량에 관한 데이터를 수신하기 위해 각각의 다른 충전 디바이스(104)에 적어도 하나의 요구를 전송한다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "전류 사용량"은 전력 소스(114)로부터 그리고/또는 전기 분배 디바이스(310)로부터 충전 디바이스(104)에 의해 수신되고 그리고/또는 충전 디바이스(104)에 의해 전력 저장 디바이스(106)에 공급된 전류의 양을 칭한다. 대안적으로, 각각의 충전 디바이스는 원격 컴퓨터(도시 생략)로부터, 네트워크(316)에 결합된 충전 디바이스(104)의 서브세트로부터, 그리고/또는 충전 시스템(300)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 소스로부터 전류 사용량 데이터를 수신할 수 있다.
도 4는 충전 디바이스(104)(도 1에 도시됨)와 같은 충전 디바이스를 제어하기 위한 예시적인 방법(400)의 흐름도이다. 예시적인 실시예에서, 방법(400)은 메모리 디바이스(204) 내에 저장된 복수의 명령 내에서 구체화되고, 프로세서(202)(도 2에 도시됨)에 의해 적어도 부분적으로 실행된다.
예시적인 실시예에서, 전력 저장 디바이스(106) 및 차량 제어기(110)는 전력 콘딧(112)(도 1에 모두 도시됨)에 의해 그리고/또는 임의의 다른 콘딧 또는 데이터 접속부에 의해 충전 디바이스(104)에 결합된다. 초기에, 충전 디바이스(104)에 의해 수신될 그리고/또는 전력 저장 디바이스(106)에 공급될 원하는 전류의 양이 결정된다(402). 일 실시예에서, 차량 제어기(110)는 전력 저장 디바이스(106)에 공급될 원하는 전류의 양을 표현하는 적어도 하나의 신호를 전송한다. 다른 실시예에서, 프로세서(202)는 충전 디바이스(104)의 정격 전류 한계에 동일하도록 원하는 전류의 양을 결정한다(402). 본 명세서에 더 완전히 설명되는 바와 같이, 프로세서(202)는 신호를 수신하고 원하는 전류의 양 및/또는 임의의 다른 전류의 양이 전력 저장 디바이스(106)에 공급될 수 있는지 여부를 판정한다.
충전 디바이스(104)는 네트워크(316)(도 3에 도시됨) 내의 각각의 충전 디바이스(104)에 의해 수신되고 그리고/또는 공급된 전류를 결정한다(404). 예시적인 실시예에서, 각각의 충전 디바이스(104)는 다음의 가장 가까운 하류측 충전 디바이스(104)보다 순차적으로 크고 다음의 가장 가까운 상류측 충전 디바이스(104)보다 순차적으로 작은 숫자 또는 다른 식별자로 프로그램된다. 따라서, 예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)는 네트워크(316) 내의 충전 디바이스(104)의 1 내지 총 수로 인덱싱되고 그리고/또는 넘버링된다[즉, 네트워크(316)가 4개의 충전 디바이스(104)를 포함하면 1 내지 4]. 대안적으로, 충전 디바이스(104)는 방법(400)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 시퀀스로 인덱싱되고, 넘버링되고, 그리고/또는 순서화된다.
예시적인 실시예에서, 각각의 충전 디바이스(104)는 전기 분배 디바이스(310)(도 3에 도시됨)의 전류 분배 한계 및 네트워크(316) 내의 충전 디바이스(104)의 수[또는 최고 넘버링된 충전 디바이스(104)]로 프로그램된다. 따라서, 예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)는 인덱스 1로부터 최고 인덱싱된 충전 디바이스(104)로(또는 임의의 다른 순서로) 순차적으로 각각의 충전 디바이스에 의해 수신된 그리고/또는 공급된 전류의 양을 표현하는 데이터를 요구함으로써 각각의 충전 디바이스(104)에 의해 수신된 그리고/또는 공급된 전류를 결정한다(404). 이러한 요구는 네트워크(316)를 사용하여 각각의 인덱싱된 또는 참조된 충전 디바이스(104)에 전송된다. 본 발명의 충전 디바이스(104)는 그 자신에 요구를 전송하기보다는 메모리 디바이스(204)(도 2에 도시됨) 내에 저장된 데이터 및/또는 계량기(212)를 참조함으로써 수신된 그리고/또는 공급된(존재하면) 그 자신의 전류를 결정하게 된다는 것(404)이 주목되어야 한다. 일 실시예에서, 네트워크(316) 내의 충전 디바이스(104)는 사전 결정된 타임아웃 기간 이내에 요구에 응답하지 않으면, 미응답 충전 디바이스(104)는 약 0 암페어의 전류를 수신하고 그리고/또는 공급하는 것으로 가정된다. 대안적으로, 임의의 다른 디폴트 전류값이 미응답 충전 디바이스(104)로부터 데이터를 수신하는 대신에 사용될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)는 각각의 충전 디바이스(104)에 의해 수신되고 그리고/또는 공급된 전류량을 누적하거나 합산함으로써 전기 분배 디바이스(310)에 의해 제공된 총 전류의 양을 결정한다(406). 충전 디바이스(104)는 전류 분배 한계로부터 수신되고 그리고/또는 공급된 총 전류를 감산함으로써 전기 분배 디바이스(310)를 통해 또는 그에 의해 분배될 이용 가능한 총 전류의 양을 결정한다(408).
충전 디바이스(104)는 총 이용 가능한 전류가 충전 디바이스(104)에 의해 수신되고 그리고/또는 공급될 원하는 전류의 양 이상인지 여부를 판정한다(410). 총 이용 가능한 전류가 원하는 전류의 양 이상이면, 전기 분배 디바이스(310)는 충분한 양의 분배 및/또는 전송 용량을 갖는 것으로 판정되고, 충전 디바이스(104)는 원하는 양의 전류를 수신하고 그리고/또는 전력 저장 디바이스(106)에 공급한다(412). 더 구체적으로, 프로세서(202)는 전류 제어 디바이스(214)(도 2에 도시됨)를 제어하고 그리고/또는 활성화하여 원하는 전류의 양(또는 원하는 전류의 양의 적어도 일부)이 전력 소스(114)로부터 전기 분배 디바이스(310) 및 충전 디바이스(104)를 통해 전력 저장 디바이스(106)로 흐를 수 있게 한다. 예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)가 원하는 전류의 양을 전력 저장 디바이스(106)에 공급하기(412) 시작한 후에, 전력 저장 디바이스(106)가 원하는 레벨로 충전될 때까지 또는 충전 디바이스(104)가 그렇지 않으면 전력 저장 디바이스(106)의 충전을 종료하도록 지시될 때까지 충전 디바이스(104)는 원하는 전류의 양을 공급하는(412) 것을 계속한다.
그러나, 총 이용 가능한 전류가 원하는 전류의 양 이상이 아니면(즉, 원하는 전류의 양이 총 이용 가능한 전류를 초과하면), 충전 디바이스(104)는 총 이용 가능한 전류가 최소 충전 레벨 이하인지 여부를 판정한다(414). 예시적인 실시예에서, 최소 전류 충전 레벨은 전력 저장 디바이스(106)가 충전 디바이스(104)로부터 수신되도록 설계되고 그리고/또는 충전 디바이스(104)가 전기 분배 디바이스(310)로부터 수신되도록 설계되는 사전 결정된 최소 전류 레벨이다. 일 실시예에서, 최소 전류 충전 레벨은 약 6 암페어이다. 대안적으로, 최소 전류 충전 레벨은 방법(400)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 값일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 총 이용 가능한 전류가 최소 전류 충전 레벨 이상이 아니면(즉, 미만이면), 충전 디바이스(104)는 전력 저장 디바이스(106)를 충전하는 것이 방지된다(416). 더 구체적으로, 프로세서(202)는 전류 제어 디바이스(214)를 개방하고, 그리고/또는 전류 제어 디바이스(214)가 폐쇄되는 것을 방지하여, 전류가 충전 디바이스(104)에 의해 수신되는 것 및/또는 전력 저장 디바이스(106)에 공급되는 것을 방지한다(416). 충전 디바이스(104)는 사전 결정된 시간(이하, "재시도 시간"이라 칭함)이 경과하기를 대기한다(418). 일 실시예에서, 재시도 시간은 약 15분이다. 대안적으로, 재시도 시간은 방법(400)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 시간의 양일 수 있다. 재시도 시간이 경과한 후에, 충전 디바이스(104)는 네트워크(316) 내의 각각의 충전 디바이스(104)에 의해 수신되고 그리고/또는 공급된 전류를 결정하는 단계(404)로 복귀한다. 이와 같이, 예시적인 실시예에서, 충전 디바이스(104)[구체적으로, 프로세서(202)]는 재시도 시간이 경과된 후에 이용 가능한 전류의 양을 재결정한다.
총 이용 가능한 전류가 최소 전류 충전 레벨 이하(그러나, 원하는 전류의 양 미만)인 것으로 판정되면(414), 충전 디바이스(104)는 전류를 수신하고 그리고/또는 감소된 전류 충전 레벨(원하는 전류의 양에 비교하여)에서 전력 저장 디바이스(106)에 전류를 공급한다(420). 예시적인 실시예에서, 감소된 전류 충전 레벨은 총 이용 가능한 전류와 동일하여 충전 디바이스(104)가 총 이용 가능한 전류의 양을 수신하고 그리고/또는 총 이용 가능한 전류의 양을 전력 저장 디바이스(106)에 공급하게 된다. 대안적으로, 감소된 전류 충전 레벨은 최소 전류 충전 레벨 이상인 그리고 총 이용 가능한 전류 이하인 임의의 다른 전류의 양이다. 감소된 전류의 레벨을 수신하고 그리고/또는 전력 저장 디바이스(106)에 공급하는 동안(420), 충전 디바이스(104)는 사전 결정된 재시도 시간이 경과하기를 대기한다(422). 재시도 시간이 경과된 후에, 충전 디바이스(104)는 네트워크(316) 내의 각각의 충전 디바이스(104)에 의해 수신되고 그리고/또는 공급된 전류를 결정하는 단계(404)(또는 재결정하는 것)로 복귀한다.
본 명세서에 설명되는 바와 같이, 강인한 및 효과적인 충전 디바이스가 제공된다. 충전 디바이스는 전기 차량의 전력 저장 디바이스에 전류를 공급하기 위해 전류 제어 디바이스를 선택적으로 활성화하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 충전 디바이스는 피어-투-피어 네트워크 내의 적어도 하나의 다른 충전 디바이스에 결합되고, 네트워크 내의 각각의 충전 디바이스는 공통 전기 분배 디바이스로부터 전류를 수신하도록 구성된다. 충전 디바이스는 전력 저장 디바이스에 수신될 그리고/또는 제공될 원하는 전류의 양을 결정하고, 네트워크 내의 각각의 충전 디바이스에 의해 수신되고 그리고/또는 공급된 전류의 양을 결정한다. 충전 디바이스에 의해 수신되고 그리고/또는 전기 분배 디바이스에 의해 전력 저장 디바이스에 제공되도록 이용 가능한 총 전류의 양은 각각의 충전 디바이스에 의해 수신된 그리고/또는 공급된 전류를 합산하고 전기 분배 디바이스의 전류 분배 한계로부터 결과를 감산함으로써 결정된다. 충전 디바이스는 원하는 전류의 양과 총 이용 가능한 전류의 비교에 기초하여 전력 저장 디바이스에 원하는 전류의 양, 감소된 전류의 양을 수신 및/또는 공급하거나 전류를 수신 및/또는 공급하지 않을 수도 있다. 따라서, 네트워크 내의 각각의 충전 디바이스는 전기 분배 디바이스가 각각의 충전 디바이스에 원하는 전류의 양을 공급하는 충분한 전류 분배 용량을 갖는지 여부를 판정한다. 이와 같이, 충전 디바이스는 전기 분배 디바이스의 전류 분배 한계를 초과하는 것이 방지된다.
본 명세서에 설명된 디바이스 및 방법의 기술적 효과는 (a) 충전 디바이스에 의해 수신되는 것 및 전기 차량의 전력 저장 디바이스에 공급되는 것 중 적어도 하나가 될 원하는 전류의 양을 결정하는 것과, (b) 전기 분배 디바이스로부터 충전 디바이스에 의해 수신되는 것과 전력 저장 디바이스에 공급되는 것 중 적어도 하나가 되도록 이용 가능한 전류의 양을 결정하는 것과, (c) 원하는 전류의 양이 이용 가능한 전류의 양을 초과하지 않으면 원하는 전류의 양이 수신되는 것과 공급되는 것 중 적어도 하나가 될 수 있게 하도록 충전 디바이스의 전류 제어 디바이스를 제어하는 것 중 적어도 하나를 포함한다.
충전 디바이스, 시스템 및 충전 디바이스의 제어 방법의 예시적인 실시예가 상세히 전술되었다. 충전 디바이스, 시스템 및 방법은 본 명세서에 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니고, 오히려 충전 디바이스 및/또는 시스템의 구성 요소 및/또는 방법의 단계는 본 명세서에 설명된 다른 구성 요소 및/또는 단계로부터 독립적으로 개별적으로 이용될 수도 있다. 예를 들어, 충전 디바이스는 또한 다른 전력 시스템 및 방법과 조합하여 사용될 수도 있고, 본 명세서에 설명된 바와 같은 전기 차량에만 실시하는 것에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 예시적인 실시예는 다수의 다른 전력 시스템 용례와 연계하여 구현되고 이용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예의 특정 특징이 몇몇 도면에 도시되어 있고 다른 도면에는 도시되어 있지 않을 수도 있지만, 이는 단지 편의상일 뿐이다. 본 발명의 원리에 따르면, 도면의 임의의 특징은 임의의 다른 도면의 임의의 특징과 조합하여 참조되고 그리고/또는 청구될 수 있다.
이 기록된 설명은 최선의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고 또한 임의의 디바이스 또는 시스템을 제조하고 사용하는 것과 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하여, 당 기술 분야의 숙련자가 본 발명을 실시할 수 있게 하기 위해 예를 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범주는 청구범위에 의해 규정되고, 당 기술 분야의 숙련자들에게 발생하는 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는 이들이 청구범위의 문자 언어와 상이하지 않은 구조 요소를 가지면 또는 이들이 청구범위의 문자 언어와 비실질적인 차이를 갖는 등가의 구조 요소를 포함하면 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
100: 시스템 102: 전기 차량
104: 충전 디바이스 106: 전력 저장 디바이스
108: 모터 110: 차량 제어기
112: 전력 콘딧 114: 전력 소스
202: 프로세서 206: 네트워크 인터페이스

Claims (10)

  1. 전력 저장 디바이스(106)를 포함하는 전기 차량(102)에 사용하는 충전 디바이스(104)에 있어서,
    선택적으로 전류가 전기 분배 디바이스(310)로부터 수신되고 상기 전력 저장 디바이스에 공급될 수 있도록 구성된 전류 제어 디바이스(214)와,
    상기 전류 제어 디바이스에 결합된 프로세서(202)를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 전기 분배 디바이스로부터 수신되는 것과 상기 충전 디바이스에 의해 공급되는 것 중 적어도 하나에 이용 가능한 제 1 전류의 양을 결정하고,
    제 2 전류의 양이 이용 가능하도록 결정된 상기 제 1 전류의 양을 초과하지 않으면 상기 제 2 전류의 양이 수신되는 것과 상기 제 2 전류의 양이 공급되는 것 중 적어도 하나가 가능해지도록 상기 전류 제어 디바이스를 제어하도록 구성되는
    충전 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 디바이스는 복수의 충전 디바이스 중 하나이고, 상기 복수의 충전 디바이스 중 적어도 하나의 다른 충전 디바이스에 결합되도록 구성된 네트워크 인터페이스(206)를 포함하고,
    상기 프로세서(202)는 상기 적어도 하나의 다른 충전 디바이스에 의해 수신되는 것과 상기 적어도 하나의 다른 충전 디바이스에 의해 공급되는 것 중 적어도 하나의 전류의 양에 기초하여 이용 가능한 상기 제 1 전류의 양을 결정하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 충전 디바이스는 피어-투-피어 네트워크(316)를 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 다른 충전 디바이스와 데이터 통신 가능하게 결합되는
    충전 디바이스.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세서(202)는 상기 적어도 하나의 다른 충전 디바이스에 의해 수신된 전류 및 상기 적어도 하나의 다른 충전 디바이스에 의해 공급된 전류 중 적어도 하나를 상기 전기 분배 디바이스(310)의 전류 분배 한계로부터 감산함으로써 이용 가능한 상기 제 1 전류의 양을 결정하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로세서(202)는 상기 복수의 충전 디바이스의 각각에 의해 수신되는 것과 상기 복수의 충전 디바이스의 각각에 의해 공급되는 것 중 적어도 하나의 전류의 양을 결정하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서(202)는 상기 복수의 충전 디바이스의 각각에 의해 수신되는 것과 상기 복수의 충전 디바이스의 각각에 의해 공급되는 것 중 적어도 하나의 전류를 상기 전류 분배 한계로부터 감산함으로써 이용 가능한 상기 제 1 전류의 양을 결정하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서(202)는, 상기 제 2 전류의 양이 이용 가능하도록 결정된 상기 제 1 전류의 양을 초과하고 제 3 전류의 양이 이용 가능하도록 결정된 상기 제 1 전류의 양을 초과하지 않으면, 상기 제 3 전류의 양이 수신되는 것과 상기 제 3 전류의 양이 공급되는 것 중 적어도 하나가 가능해지도록 상기 전류 제어 디바이스(214)를 활성화하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서(202)는 이용 가능하도록 결정된 상기 제 1 전류의 양이 최소 전류 충전 임계치 미만이면 상기 전력 저장 디바이스(106)에 전류가 공급되는 것을 방지하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서(202)는 사전 결정된 시간 기간이 경과된 후에 이용 가능한 상기 제 1 전류의 양을 재결정하도록 더 구성되는
    충전 디바이스.
  10. 복수의 전기 차량(102)에 전류를 제공하는 데 사용되는 시스템(100)에 있어서,
    전기 분배 디바이스(310)로부터 전류를 수신하고 수신된 전류의 적어도 일부를 제 1 전력 저장 디바이스(106)에 공급하도록 구성된 제 1 충전 디바이스(302)와,
    상기 전기 분배 디바이스로부터 전류를 수신하고 수신된 전류의 적어도 일부를 제 2 전력 저장 디바이스에 공급하도록 구성된 제 2 충전 디바이스(304)를 포함하고,
    상기 제 1 충전 디바이스는
    선택적으로 전류가 상기 전기 분배 디바이스로부터 수신되고 상기 제 1 전력 저장 디바이스에 공급될 수 있도록 구성된 전류 제어 디바이스(214)와,
    상기 전류 제어 디바이스에 결합된 프로세서(202)를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 전기 분배 디바이스로부터 수신되는 것과 상기 제 1 전력 저장 디바이스에 공급되는 것 중 적어도 하나에 이용 가능한 제 1 전류의 양을 결정하고,
    제 2 전류의 양이 이용 가능하도록 결정된 상기 제 1 전류의 양을 초과하지 않으면 상기 제 2 전류의 양이 상기 전기 분배 디바이스로부터 수신되는 것과 상기 제 1 전력 저장 디바이스로 공급되는 것 중 적어도 하나가 가능해지도록 상기 전류 제어 디바이스를 제어하도록 구성되는
    시스템.
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