KR20130067413A - Total charging control system - Google Patents

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KR20130067413A
KR20130067413A KR1020110134552A KR20110134552A KR20130067413A KR 20130067413 A KR20130067413 A KR 20130067413A KR 1020110134552 A KR1020110134552 A KR 1020110134552A KR 20110134552 A KR20110134552 A KR 20110134552A KR 20130067413 A KR20130067413 A KR 20130067413A
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KR1020110134552A
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서재진
오성민
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주식회사 효성
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Abstract

PURPOSE: An integral recharging control system is provided to efficiently suppress three-phase inequilibrium which is caused by multiple battery chargers which charge electricity through a three-phase power source to an electric vehicle. CONSTITUTION: An integral recharging control system includes at least three single-phase battery chargers(41-49); at least three phase converting devices(31-39) which convert charge phases in order to charge each single charger among three phases of a three phase AC system; and a central control unit(10) which determines a charging phase for charging according to a request when the recharge for the vehicle is requested by a single-phase charger. [Reference numerals] (10) Central control unit; (21,22,23) Distribution panel; (31,32,33,34,35,36,37,38,39) Phase converting device; (41,42,43,44,45,46,47,48,49) Single-phase battery charger; (50) Power quality measurement device; (AA) Power line; (BB) Data signal; (CC) Control signal

Description

통합 충전 제어 시스템{Total Charging Control System}Integrated Charging Control System {Total Charging Control System}

본 발명은 다수 개의 충전기들의 충전 동작을 제어할 수 있는 통합 충전 제어 시스템에 관한 것으로, 특히, 3상 전원으로 전기 자동차에 전력을 충전하는 다수개의 충전기들에 의한 3상 불평형을 억제할 수 있는 통합 충전 제어 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an integrated charge control system that can control the charging operation of a plurality of chargers, and more particularly, to integrate three-phase unbalance by a plurality of chargers that charge electric vehicles with a three-phase power source. A charge control system.

고유가 및 환경 오염, 자원 고갈의 문제로 최근 전기 자동차에 대한 관심이 증대되고, 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.Recently, interest in electric vehicles has increased due to high oil prices, environmental pollution, and resource depletion, and research and development are actively progressing.

전기 자동차를 상용화하기 위해서는, 전기 자동차 자체에 대한 성능 및 기술의 발전 뿐만 아니라, 사회적으로 전기 자동차들의 이용을 뒷받침하는 인프라가 충분히 구축될 것이 요망된다. 즉, 전기 자동차의 사용자(운전자)가 다양한 장소에서 편리하게 자신의 전기 자동차를 충전할 수 있도록, 충전용 전력을 공급하는 시스템이 전기 자동차가 운행되는 영역들 중 다양한 장소에 상당수 설치되는 것이 필요하다.In order to commercialize the electric vehicle, it is desired that not only the development of performance and technology for the electric vehicle itself, but also the infrastructure sufficient to socially support the use of the electric vehicles be established. That is, in order for a user (driver) of an electric vehicle to conveniently charge his electric vehicle in various places, it is necessary to install a large number of systems for supplying electric power in various places among the regions where the electric vehicle is operated. .

전기 자동차를 위한 인프라의 상당 부분을 차지하는 충전 시스템은 상당한 전력을 소비하는 설비라서, 보다 고효율을 위해 3상 교류 전력을 이용하여 설비를 구성함이 일반적이다. 즉, 상기 충전 시스템에 포함된 각 충전기는 3상 교류 전원을 입력으로 하여, 충전시스템에 교류 전력을 공급한다. Charging systems, which make up a significant portion of the infrastructure for electric vehicles, consume a lot of power, so it is common to construct equipment using three-phase AC power for higher efficiency. That is, each charger included in the charging system receives a three-phase AC power as an input, and supplies AC power to the charging system.

그런데, 3상 전력 중 선택된 1상의 단상 교류 전력을 입력 전력으로 사용하는 다수개의 충전기의 사용에 따라, 3상 불평형이 발생하거나, 및/또는 고조파가 더욱 심화될 수 있다.
However, according to the use of a plurality of chargers using single-phase AC power selected from three-phase power as input power, three-phase unbalance may occur and / or harmonics may be further intensified.

본 발명은 3상 불평형을 효율적으로 억제할 수 있는 통합 충전 제어 시스템을 제공하고자 한다.
An object of the present invention is to provide an integrated charge control system capable of effectively suppressing three-phase unbalance.

본 발명의 일측면에 따른 통합 충전 제어 시스템은, 적어도 3개 이상의 단상 충전기; 3상 교류 계통의 3상 중 상기 각 단상 충전기를 충전하기 위한 충전 상을 전환하기 위한 적어도 3개 이상의 상 전환 장치; 및 상기 각 단상 충전기에서 차량 충전을 요청받으면, 상기 요청에 따른 충전을 위한 충전 상을 결정하고, 상기 상 전환 장치를 상기 결정된 충전 상으로 전환하도록 제어하는 중앙 제어부를 포함할 수 있다.Integrated charging control system according to an aspect of the present invention, at least three single-phase charger; At least three or more phase change devices for switching a charging phase for charging each of said single phase chargers among three phases of a three phase AC system; And a central control unit configured to determine a charging phase for charging according to the request and to switch the phase switching device to the determined charging phase when the vehicle charging is requested from each single phase charger.

여기서, 상기 중앙 제어부는, 3상 전압 불평형율 또는 3상 전류 불평형율이 최소가 되도록 충전 상을 결정할 수 있다.Here, the central control unit may determine the charging phase such that the three-phase voltage unbalance rate or the three-phase current unbalance rate is minimum.

여기서,, 상기 중앙 제어부는, 3상을 구성하는 각 상에 대하여 충전 상이 결정되었을 때를 가정하여, 각 상이 결정되었을 때의 전압 불평형율 또는 전류 불평형율을 각각 구하여, 최소 불평형율을 가지는 상을 충전 상으로 결정할 수 있다.Here, the central control unit obtains a voltage unbalance rate or current unbalance rate when each phase is determined, assuming that a charging phase is determined for each phase constituting three phases, and calculates a phase having a minimum unbalance rate. It can be determined by the filling phase.

여기서, 상기 중앙 제어부는, 전압 또는 전류에 대한 3상 벡터 합이 원점에 가깝도록 충전 상을 결정할 수 있다.Here, the central control unit may determine the charging phase such that the sum of three-phase vectors for voltage or current is close to the origin.

여기서, 상기 중앙 제어부는, 상기 결정된 충전 상으로 충전을 수행하는 도중에 소정의 정도 이상의 불평형이 발생하면, 불평형 완화 조치를 수행할 수 있다.Here, the central control unit may perform an imbalance mitigation measure when an unbalance over a predetermined degree occurs while performing charging on the determined charging phase.

여기서, 상기 중앙 제어부는, 소비전력이 가장 높은 상으로 충전 중인 단상 충전기들 중 배터리 잔존용량(State of Charge)이 가장 높은 전기 자동차의 충전을 소정 시간 동안 중지시킬 수 있다.
Here, the central control unit may stop charging of the electric vehicle having the highest state of charge among the single-phase chargers charged to the phase with the highest power consumption for a predetermined time.

상기 구성에 따른 본 발명의 통합 충전 제어 시스템을 실시함에 의해, 3상 불평형 발생을 효율적으로 억제할 수 있는 이점이 있다.
By implementing the integrated charge control system of the present invention according to the above configuration, there is an advantage that can effectively suppress the occurrence of three-phase unbalance.

도 1은 보상 대상 라인에 설치된 3상 불평형 보상 장치를 도시한 회로도.
도 2는 3상 전력 계통에 연결된 다수개의 단상 부하들에 대한 각 전력 공급 상을 스위칭하기 위한 상변환 스위칭 구조를 도시한 회로도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 충전 제어 시스템의 구조를 도시한 구조도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통합 충전 제어 시스템의 블록도.
도 5는 도 4의 중앙 제어부에서 수행되는 충전 전 충전 상 결정 방법을 도시한 흐름도.
도 6은 도 4의 중앙 제어부에서 수행되는 충전 중 3상 불평형 처리 방법을 도시한 흐름도.1 is a circuit diagram showing a three-phase unbalance compensation device installed in the compensation target line.
2 is a circuit diagram illustrating a phase change switching structure for switching each power supply phase for a plurality of single phase loads connected to a three phase power system.
3 is a structural diagram showing a structure of an integrated charge control system according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of an integrated charge control system in accordance with one embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of determining a charge phase before charging performed by the central controller of FIG. 4.
6 is a flowchart illustrating a three-phase unbalance processing method during charging performed by the central control unit of FIG. 4.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어 지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known related arts will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured by the present invention.

또한 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In addition, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of the description, terms used are terms defined in consideration of functions in the present invention, which is the user, operator It may vary according to intention or convention. Therefore, definitions of these terms should be based on the entire contents of the present specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 기술하기에 앞서, 먼저 단상 교류 충전기들의 상변환 과정 및 3상 불평형 발생에 대하여 살펴보겠다.Prior to describing the present invention, first, a phase conversion process and three-phase unbalance generation of single-phase AC chargers will be described.

도 1은 보상 대상 라인에 설치된 3상 불평형 보상 장치를 도시한다. 도시한 3상 불평형 보상 장치를 이용하면 3상 불평형이 발생한 위치에서 적극적으로 3상 불평형을 보상할 수 있지만, 불평형 보상 장치의 비용이 크며, 전체 충전 시스템에 포함된 충전기들 및 전력 공급 라인들의 개수가 커지면, 보상 장치의 용량도 커져야 하는 문제가 있다.1 illustrates a three-phase unbalance compensation device installed on a compensation target line. Although the three-phase unbalance compensation device shown can actively compensate for three-phase unbalance at the location where three-phase unbalance occurs, the cost of the unbalance compensation device is high and the number of chargers and power supply lines included in the entire charging system If is large, there is a problem that the capacity of the compensation device must be large.

도 2는 3상 전력 계통에 연결된 다수개의 단상 부하들에 대한 각 전력 공급 상을 스위칭하기 위한 상변환 스위칭 구조를 도시한다. 상기 상변환 스위치는 3상(R, S, T상) 중, 단상 부하에 공급할 상을 선택하기 위한 스위치로서, 도시된 바와 같이, 전체 전력 공급 시스템을 제어하는 제어부에 의해 제어되도록 구현될 수 있다.2 shows a phase conversion switching structure for switching each power supply phase for a plurality of single phase loads connected to a three phase power system. The phase change switch is a switch for selecting a phase to be supplied to a single phase load among three phases (R, S, and T phases), and as illustrated, may be implemented to be controlled by a controller for controlling the entire power supply system. .

본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서 3상 불평형을 판단하는 주요 파라미터인, 전압불평형율(VUF), 전류불평형율(CUF) 및 설비불평형율(LUF)에 대한 정의는 다음 수학식들과 같음을 규정하겠다.Before describing an embodiment of the present invention, the definitions of the voltage unbalance rate (VUF), the current unbalance rate (CUF), and the facility unbalance rate (LUF), which are the main parameters for determining three-phase unbalance, are as follows. I will define.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

또한, 실제 각국에서 사용되는 전압 불평형율 규정에 대하여 살펴보면 하기 표 1과 같으며, 설비 불평형율의 경우, 전기설비내선기준 1440에 따르면 3상 설비 불평형율은 30% 이하로 할 것을 규정하고 있다.In addition, the voltage unbalance rate regulation used in each country is shown in Table 1 below, and in the case of facility unbalance rate, the electrical equipment extension standard 1440 stipulates that the three-phase facility unbalance rate should be 30% or less.

Figure pat00004
Figure pat00004

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 충전 제어 시스템의 구조를 도시한 구조도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통합 충전 제어 시스템의 블록도이다. 3 is a structural diagram showing a structure of an integrated charge control system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a block diagram of an integrated charge control system according to an embodiment of the present invention.

도시한 충전 제어 시스템은, 다수개의 단상 충전기들(41 ~ 49); 3상 교류 계통의 3상 중 상기 각 단상 충전기(41 ~ 49)를 충전하기 위한 충전 상을 전환하기 위한 다수개의 상 전환 장치들(31 ~ 39); 및 상기 각 단상 충전기(41 ~ 49)에서 차량 충전을 요청받으면, 상기 요청에 따른 충전을 위한 충전 상을 결정하고, 상기 상 전환 장치(31 ~ 39)를 상기 결정된 충전 상으로 전환하도록 제어하는 중앙 제어부(10)를 포함할 수 있다.The illustrated charging control system includes a plurality of single phase chargers 41 to 49; A plurality of phase switching devices 31 to 39 for switching a charging phase for charging each of the single phase chargers 41 to 49 among three phases of a three phase AC system; And a center for determining a charging phase for charging according to the request, and controlling the phase switching device 31 to 39 to switch to the determined charging phase when the single phase chargers 41 to 49 are requested to charge the vehicle. It may include a control unit 10.

상기 단상 충전기(41 ~ 49)는, 3상을 구성하는 각 R, S, T상을 각각 담당하도록 적어도 3개 이상을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 단상 충전기(41 ~ 49)는 외부에서 인가되는 전원인 3상 교류에서 선택된 상에 의한 단상 전력을 차량(전기 자동차)으로 공급하는 충전기일 수 있다. The single-phase chargers 41 to 49 are preferably provided with at least three or more so as to be in charge of each of the R, S and T phases constituting the three phases. The single-phase chargers 41 to 49 may be chargers for supplying single-phase power to a vehicle (electric vehicle) by a phase selected from three-phase alternating current, which is an externally applied power source.

상기 단상 충전기는 충전 대상 차량이 자신의 충전 아웃렛에 연결됨을 감지하면 상기 중앙 제어부(10)로 이를 통보할 수 있다.When the single-phase charger detects that the vehicle to be charged is connected to its charging outlet, the single-phase charger may notify the central controller 10 of this.

상기 상 전환 장치들(31 ~ 39)은 상기 각 단상 충전기(41 ~ 49) 마다 하나씩 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우, 상기 상 전환 장치(31 ~ 39)는 적어도 3개 이상을 구비하는 것이 바람직하다. Preferably, the phase change devices 31 to 39 are provided for each of the single phase chargers 41 to 49. In this case, the phase change devices 31 to 39 are preferably provided with at least three or more.

상기 상 전환 장치들(31 ~ 39)는 근접한 사이트에 위치한 것들끼리 분전반(21, 22, 23) 형태로 묶여져 관리될 수 있다. The phase switching devices 31 to 39 may be managed by being bundled in the form of distribution boards 21, 22, and 23 located at adjacent sites.

도시한 통합 충전 제어 시스템은, 전체 충전 계통의 전력 특성을 측정하기 위한 전력 품질 측정 장비(50)를 더 포함할 수 있다. 상기 전력 품질 측정 장비(50)에서 측정된 전력 특성(전력 품질값)은 상기 중앙 제어부(10)로 전송되어 충전 제어를 위한 판단 자료로 이용될 수 있다.The illustrated integrated charge control system may further include power quality measurement equipment 50 for measuring the power characteristics of the entire charging system. The power characteristic (power quality value) measured by the power quality measuring equipment 50 may be transmitted to the central control unit 10 and used as determination data for charging control.

상기 중앙 제어부(10)는, 상기 특정 단상 충전기(41)에서 차량 충전을 요청받으면, 상기 요청에 따른 충전을 개시하기 전에 상기 요청에 따른 충전을 위한 충전 상을 결정한다. 또한, 상기 중앙 제어부(10)는, 상기 충전을 요청받은 단상 충전기(41)에 대한 충전 상을 전환하는 상기 상 전환 장치(31)를 상기 결정된 충전 상으로 전환하도록 제어한다.When the specific single-phase charger 41 is requested to charge the vehicle, the central controller 10 determines a charging phase for charging according to the request before starting charging according to the request. In addition, the central control unit 10 controls to switch the phase switching device 31 for switching the charging phase for the single-phase charger 41 that is requested to be charged to the determined charging phase.

상기 중앙 제어부(10)는, 상기 충전 상을 결정함에 있어서, 3상 전압 불평형율 및/또는 3상 전류 불평형율이 최소가 되도록 충전 상을 결정할 수 있다. The central control unit 10 may determine the charging phase such that the three-phase voltage unbalance rate and / or the three-phase current unbalance rate is minimum in determining the charged phase.

예컨대, 상기 중앙 제어부(10)는, 충전 요청이 접수된 단상 충전기에 R상으로부터 충전을 수행할 때의 전압 불평형율 및/또는 전압 불평형율을 구하고, S상으로부터 충전을 수행할 때의 전압 불평형율 및/또는 전압 불평형율을 구하며, T상으로부터 충전을 수행할 때의 전압 불평형율 및/또는 전압 불평형율을 구하고, 구해진 3개의 전압 불평형율 및/또는 전류 불평형율에서 가장 작은 최소 전압 불평형율 또는 최소 전류 불평형율을 가진 상을, 상기 단상 충전기(41)에 대한 충전 상으로 결정할 수 있다. For example, the central control unit 10 obtains the voltage unbalance rate and / or voltage unbalance rate at the time of performing charging from the R phase to the single-phase charger receiving the charge request, and the voltage unbalance at the time of performing charging from the S phase. Calculate the rate and / or voltage unbalance rate, obtain the voltage unbalance rate and / or voltage unbalance rate when performing charging from the T phase, and obtain the smallest minimum voltage unbalance rate from the obtained three voltage unbalance rates and / or current unbalance rates. Alternatively, the phase with the minimum current unbalance can be determined as the charging phase for the single phase charger 41.

보다 구체적인 예를 살펴보면 다음과 같다. 각 단상 충전기들(41 ~ 49)이 정해진 상으로 충전을 수행함에 따라 그 길이 및 방향이 결정되는 각 2차원 벡터가 규정된다. 상기 전압 불평형율 또는 전류 불평형율은, 상기 충전 제어 시스템에 포함된 모든 단상 충전기들(41 ~ 49) 중 현재 충전을 수행 중인 단상 충전기들(여기서는 41을 제외한 42 ~ 49)에 대하여, 상기 규정된 2차원 벡터들을 더 하고, 상기 충전 요청이 접수된 단상 충전기(41)를 3상 중 하나의 상으로 충전을 수행할 경우 규정되는 2차원 벡터를 더 하였을 때, 3상 벡터 합이 원점에 가까운 상을 상기 충전 상으로 결정할 수 있다.A more specific example is as follows. As each of the single-phase chargers 41 to 49 performs charging to a predetermined phase, each two-dimensional vector is defined whose length and direction are determined. The voltage unbalance rate or current unbalance rate is defined above for single phase chargers (42 to 49 except 41) which are currently performing charging among all the single phase chargers 41 to 49 included in the charge control system. When two-dimensional vectors are added and a single-phase charger 41 receiving the charge request is charged to one of three phases, a two-dimensional vector specified is added. Can be determined as the packed phase.

전압 불평형율과 전류 불평형율을 동시에 고려하는 경우에는, 전류 불평형율과 전압 불평형율의 기하 평균값을 이용할 수 있다.When considering the voltage unbalance rate and the current unbalance rate simultaneously, the geometric mean value of the current unbalance rate and the voltage unbalance rate can be used.

한편, 보다 개선된 구현의 중앙 제어부(10)는, 상기 결정된 충전 상으로 충전을 수행하는 도중에 소정의 정도 이상의 불평형이 발생하면, 상기 충전을 수행 중인 상을 변경하는 실시간 3상 불평형 모니터링 및 보정 기능을 겸할 수 있다. 또는, 충전을 수행 중인 상을 변경하는 것은, 심각한 문제를 초래할 수 있으므로, 3상 불평형을 초래한다고 판단되는 상에 연계된 일부 단상 충전기의 충전 동작을 일시 정지시킬 수 있다.On the other hand, the central control unit 10 of a more improved implementation, real-time three-phase unbalance monitoring and correction function for changing the phase performing the charging, if an unbalance occurs more than a predetermined degree during the charging to the determined charging phase Can also serve as Alternatively, changing the phase that is charging may cause serious problems, so that the charging operation of some single-phase chargers associated with the phases determined to cause three-phase unbalance may be suspended.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 충전 제어 시스템(구체적으로는 중앙 제어부)에서 수행되는 충전 전 충전 상 결정 방법을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of determining a charge state before charging performed in an integrated charge control system (specifically, a central controller) according to an embodiment of the present invention.

도시한 충전 전 충전 상 결정 방법은, 특정 단상 충전기로부터 전기 자동차에 대한 충전 요청을 접수하는 단계(S110); 상기 전기 자동차에 대한 충전 상태 정보를 획득하는 단계(S120); 상기 충전 요청한 전기 자동차 및 다른 전기 자동차에 대한 앞으로의 충전 전력 프로파일을 추정하는 단계(S140); 각 상별로 상기 충전 요청한 전기 자동차 및 다른 전기 자동차들의 프로파일들을 중첩시키는 단계(S160); 각 상별로 소비 전력 지수를 계산하는 단계(S180); 및 가장 낮은 소비 전력 지수를 가지는 상을 상기 충전 요청받은 단상 충전기에 결선하는 단계(S190)를 포함할 수 있다.The illustrated method for determining a charge before charging includes receiving a charge request for an electric vehicle from a specific single phase charger (S110); Acquiring charge state information on the electric vehicle (S120); Estimating future charging power profiles for the electric vehicle and the other electric vehicle that have requested to be charged (S140); Overlapping profiles of the electric vehicle and the other electric vehicles that have requested to be charged for each phase (S160); Calculating a power consumption index for each phase (S180); And connecting a phase having the lowest power consumption index to the single-phase charger that is requested to be charged (S190).

운휴 중인 어느 충전 단말기에 충전을 원하는 전기 자동차가 연결되면, 상기 충전 단말기는 상기 연결된 전기 자동차에 대한 충전 요청으로 판단하고, 상기 연결된 전기 자동차에 대한 충전 상태 정보를 확인한다. When an electric vehicle to be charged is connected to a charging terminal in operation, the charging terminal determines that the charging request is for the connected electric vehicle and checks the charging state information of the connected electric vehicle.

상기 충전 상태 정보로는 OBC(On Board Charger), BMS(Battery Management System), SOC(State of Charge)가 있다. 예컨대, 충전 제어 작업에 필요할 수 있는, 전기 자동차에 설치된 배터리의 충전 용량, 잔존 충전 용량, 충전 전압/전류, 급속/일반 충전 여부 등을 확인할 수 있다. The charging state information may include an on board charger (OCC), a battery management system (BMS), and a state of charge (SOC). For example, the charging capacity, remaining charging capacity, charging voltage / current, rapid / normal charging, etc. of the battery installed in the electric vehicle, which may be required for the charging control operation, may be checked.

상기 충전 단말기는 상기 확인된 충전 상태 정보를 상기 중앙 제어부로 전송한다. The charging terminal transmits the confirmed charging state information to the central control unit.

여기서, 상기 충전 요청한 전기 자동차 뿐만 아니라, 다른 단상 충전기와 연결되어 충전 중인 다른 전기 자동차들에 대한 충전 상태 정보도 획득하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 충전 중인 다른 전기 자동차들에 대한 충전 상태 정보를 필요시마다 획득하거나, 상기 중앙 제어부 내의 저장부에 기 저장된 값을 독출할 수 있다.Here, it is preferable to obtain not only the electric vehicle requested to be charged, but also charging state information of other electric vehicles connected to other single-phase chargers being charged. To this end, it is possible to obtain the charging state information for the other electric vehicle in charge whenever necessary, or to read the value previously stored in the storage in the central control unit.

상기 중앙 제어부는, 상기 획득된 충전 상태 정보를 이용하여 상기 충전 요청한 전기 자동차 및 다른 전기 자동차에 대한 앞으로의 충전 전력 프로파일을 추정한다(S140).The central control unit estimates a future charging power profile for the electric vehicle and the other electric vehicle that requested the charging by using the obtained state of charge information (S140).

또한 상기 중앙 제어부는, 상기 S140 단계에서 구해진, 전체 충전 계통에 포함된 모든 단상 충전기들에 대한 충전 전력 프로파일들을 이용하여, 3상을 구성하는 R, S, T 각 상별로 상기 충전 요청한 전기 자동차 및 다른 전기 자동차들의 프로파일들을 중첩시킬 수 있다(S160).In addition, the central control unit uses the charging power profiles for all single-phase chargers included in the entire charging system obtained in step S140, the electric vehicle requesting the charging for each phase of R, S, and T constituting three phases; Profiles of other electric vehicles may be superimposed (S160).

도면에서의 상기 중앙 제어부는 각 상별로 소비 전력 지수를 계산하는 것을 3회 반복하여, R, S, T 모든 상에 대하여 소비 전력 지수를 획득하고(S180), 가장 낮은 소비 전력 지수를 가지는 상을 상기 충전 요청받은 단상 충전기가 충전을 수행할 상으로 결정하고, 이에 따라 상기 단상 충전기를 결정된 충전 상에 결선한다(S190).In the drawing, the central controller repeats calculating the power consumption index for each phase three times, obtaining power consumption indexes for all R, S, and T phases (S180), and obtaining a phase having the lowest power consumption index. The single-phase charger that is requested to be charged is determined as a phase to perform charging, and accordingly, the single-phase charger is connected to the determined charging phase (S190).

상기 흐름도에서 θn A, θn B, θn C은 각 상별 i 구간부터 n구간 까지의 소비전력지수이며, 하기 수학식에 따라 규정될 수 있다.In the flowchart, θ n A , θ n B , θ n C are power consumption indices from the i section to the n section for each phase, and may be defined according to the following equation.

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 흐름도에서, tend는 새롭게 충전 요청한 전기 자동차의 충전 완료 시간을 의미한다.In the above flowchart, t end means a charging completion time of a newly charged electric vehicle.

상기 수학식들은 전력 공급 구간을 n등분하여, 상기 순서도에 따른 3상 불평형 예방 작업은 각 i구간에 대하여 수행됨을 알 수 있다. 여기서, 상기 구간은 시간축에 대하여 구분될 수 있으며, 동일한 길이로 구분되거나, 또는, 어느 단상 충전기로부터 충전 요청을 받을 때마다, 새로운 구간을 구분할 수 있다.
The equations can be divided into n equal power supply interval, it can be seen that the three-phase unbalance prevention work according to the flow chart is performed for each i period. Here, the sections may be divided with respect to the time axis, and may be divided with the same length, or each time a new charging section is received from a single-phase charger.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 충전 제어 시스템(보다 구체적으로 중앙 제어부)에서 수행되는 충전 중 3상 불평형 처리 방법을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a three-phase unbalance processing method during charging performed by an integrated charging control system (more specifically, a central controller) according to an exemplary embodiment of the present invention.

도시한 충전 중 3상 불평형 처리 방법은, 전체 충전 계통의 3상 전압 불평형을 모니터링하는 단계(S320); 상기 전압 불평형율이 소정의 기준값을 넘으면(S330), 각 상별로 소비전력을 구하는 단계(S340); 소비전력이 가장 높은 상에 결선되어 충전 중인 전기 자동차들 중 배터리 잔존용량(State of Charge)이 가장 높은 전기 자동차의 충전을 소정 시간 동안 중지시키는 단계(S350); 및 전체 충전 계통의 3상 전압 불평형을 모니터링하는 단계를 반복하는 단계(S320)를 포함할 수 있다.The illustrated three-phase unbalance processing method of charging includes monitoring a three-phase voltage unbalance of the entire charging system (S320); If the voltage unbalance rate exceeds a predetermined reference value (S330), calculating power consumption for each phase (S340); Stopping charging of the electric vehicle having the highest state of charge among the electric vehicles being charged by being connected to the phase with the highest power consumption for a predetermined time (S350); And it may include repeating the step of monitoring the three-phase voltage unbalance of the entire charging system (S320).

여기서, 상기 충전을 중지시키는 단계(S350) 이후에, 충전이 중지된 전기 자동차에 연결된 단상 충전기에 적용될 지연 시간을 획득하는 단계(S360); 및 상기 단상 충전기에 대한 충전 중지 시점 이후 상기 지연 시간이 경과되면, 상기 중지된 충전을 재시작하는 단계(S380)를 수행할 수 있다.Here, after the step of stopping the charging (S350), obtaining a delay time to be applied to the single-phase charger connected to the electric vehicle is stopped (S360); And resuming the stopped charging (S380) when the delay time elapses after the stop of charging the single-phase charger.

상기 S360 단계에서 해당 단상 충전기에 적용될 지연 시간은, 단상 충전기 자체의 특성(충전 용량, 소비 전압/전류, 입력/출력 임피던스값 등) 및/또는 충전 중인 전기 자동차의 특성(배터리의 BMS 특성, SOC, 차량 내 충전 회로의 입력 임피던스 등)을 반영하여 결정될 수 있다.Delay time to be applied to the single-phase charger in step S360, the characteristics of the single-phase charger itself (charge capacity, consumption voltage / current, input / output impedance value, etc.) and / or the characteristics of the electric vehicle being charged (BMS characteristics of the battery, SOC And the input impedance of the in-vehicle charging circuit).

상기 모니터링 단계(S320)는, 상기 통합 충전 제어 시스템이 운행되는 모든 시간에 주기적으로 수행될 수 있으며, 모니터링 중 상기 전압 불평형율이 소정의 기준값을 넘으면, 상기 S340 단계 내지 S380 단계를 수행하여, 불평형율 완화를 위해 충전을 일시 정지할 단상 충전기를 선택한다.
The monitoring step (S320) may be performed periodically at all times when the integrated charge control system is running, and if the voltage unbalance rate exceeds a predetermined reference value during monitoring, performing steps S340 to S380 to perform an unbalance Select a single-phase charger to suspend charging to ease the rate.

상기 흐름도에서 dTk는 EVk의 지연 시간이며, 하기 수학식에 따라 규정될 수 있다.In the flowchart, dT k is a delay time of EV k and may be defined according to the following equation.

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 흐름도에서 SA, SB, SC는 각 상별 소비전력값이며, EVk는 충전이 정지된 k번째 전기 자동차를 가리키며, Ck는 EVk의 지연 시간 계수를 의미한다.In the flowchart, S A , S B , and S C are power consumption values for each phase, EV k indicates a k-th electric vehicle in which charging is stopped, and C k indicates a delay time coefficient of EV k .

도시한 흐름도에서는, 소정 기준 이상의 3상 불평형 전압이 발생하면, 가장 소비전력이 높은 상에서, 가장 배터리 잔존 용량이이 높은 전기 자동차에 대한 충전을 일시정지시켜, 3상 불평형을 완화한 후, 다시 3상 불평형 전압의 정도를 확인한다. 이어진 확인 결과, 아직도 소정 기준 이상의 3상 불평형 전압이 존재하면, 그 시점에서 가장 소비전력이 높은 상에서, 가장 배터리 잔존 용량이 높은 전기 자동차(앞서, 일시 정지 중인 전기 자동차는 검색에서 제외함은 당연하다)에 대한 충전을 일시정지시킨다.In the flowchart shown in the figure, when a three-phase unbalanced voltage equal to or greater than a predetermined reference is generated, the three-phase unbalance is alleviated after the charging of the electric vehicle having the highest power consumption and the highest battery remaining capacity is alleviated. Check the degree of unbalanced voltage. As a result of the following confirmation, if there is still a three-phase unbalance voltage above a predetermined standard, it is natural that the electric vehicle with the highest power consumption and the highest battery remaining capacity at that time are excluded from the search. Pause charging for).

상기 일시정지된 전기 자동차에 대한 정지 시간이 너무 길어지면, 차량 및 충전 시스템에 악영향을 줄 수 있으며, 사용자의 불만 요인이 되므로, 소정 지연 시간이 경과하면, 일시정지된 충전 작업을 재시작한다. 한편, 충전 작업이 재시작된 후에도 3상 전압 불평형이 발생할 수 있는데, 이 경우, 그 전에 일시정지되었던 전기 자동차는 다음번 일시정지할 것을 선택할 때 제외시키는 것이 바람직하다.If the stop time for the paused electric vehicle is too long, it may adversely affect the vehicle and the charging system, and may cause user dissatisfaction. When the predetermined delay time elapses, the paused charging operation is restarted. On the other hand, three-phase voltage unbalance may occur even after the charging operation is restarted. In this case, it is preferable to exclude the electric vehicle that was previously paused when selecting the next pause.

도시한 흐름도는 3상 전압 불평형 정도를 기준으로 모니터링 및 완화 활동을 수행하였지만, 다른 구현에서는 3상 전류 불평형을 기준으로 하거나, 전압 불평형 및 전류 불평형을 모두 적용할 수 있다.
Although the illustrated flow chart performs monitoring and mitigation activities based on the degree of three-phase voltage unbalance, other implementations may be based on three-phase current unbalance, or both voltage and current unbalance can be applied.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is to be understood that the invention may be variously modified and changed.

10 : 중앙 제어부 21, 22, 23 : 분전반
31 ~ 39 : 상 전환 장치 41 ~ 49 : 단상 충전기
50 : 전력 품질 측정 장비10: central control unit 21, 22, 23: distribution panel
31 to 39: phase change device 41 to 49: single phase charger
50: power quality measurement equipment

Claims (6)

적어도 3개 이상의 단상 충전기;
3상 교류 계통의 3상 중 상기 각 단상 충전기를 충전하기 위한 충전 상을 전환하기 위한 적어도 3개 이상의 상 전환 장치;
상기 각 단상 충전기에서 차량 충전을 요청받으면, 상기 요청에 따른 충전을 위한 충전 상을 결정하고, 상기 상 전환 장치를 상기 결정된 충전 상으로 전환하도록 제어하는 중앙 제어부;
를 포함하는 통합 충전 제어 시스템
At least three single phase chargers;
At least three or more phase change devices for switching a charging phase for charging each of said single phase chargers among three phases of a three phase AC system;
A central controller configured to determine a charging phase for charging according to the request and to switch the phase switching device to the determined charging phase when the vehicle charging request is received from each single phase charger;
Integrated charging control system including
제 1 항에 있어서, 상기 중앙 제어부는,
3상 전압 불평형율 또는 3상 전류 불평형율이 최소가 되도록 충전 상을 결정하는 통합 충전 제어 시스템
2. The apparatus of claim 1,
Integrated charge control system to determine the charge phase so that three-phase voltage unbalance or three-phase current unbalance is minimal
제 1 항에 있어서, 상기 중앙 제어부는,
3상을 구성하는 각 상에 대하여 충전 상이 결정되었을 때를 가정하여,
각 상이 결정되었을 때의 전압 불평형율 또는 전류 불평형율을 각각 구하여, 최소 불평형율을 가지는 상을 충전 상으로 결정하는 통합 충전 제어 시스템.
2. The apparatus of claim 1,
Assuming that a charging phase is determined for each phase constituting the three phases,
An integrated charge control system for determining a phase having a minimum unbalance rate as a charging phase by obtaining a voltage unbalance rate or a current unbalance rate when each phase is determined, respectively.
제 1 항에 있어서, 상기 중앙 제어부는,
전압 또는 전류에 대한 3상 벡터 합이 원점에 가깝도록 충전 상을 결정하는 통합 충전 제어 시스템.
2. The apparatus of claim 1,
Integrated charge control system that determines the charge phase such that the sum of three-phase vectors for voltage or current is close to the origin.
제 1 항에 있어서, 상기 중앙 제어부는,
상기 결정된 충전 상으로 충전을 수행하는 도중에 소정의 정도 이상의 불평형이 발생하면, 불평형 완화 조치를 수행하는 통합 충전 제어 시스템.
2. The apparatus of claim 1,
An unbalance mitigation action is performed if an imbalance of more than a predetermined degree occurs while performing charging on the determined charge.
제 5 항에 있어서, 상기 중앙 제어부는,
소비전력이 가장 높은 상으로 충전 중인 단상 충전기들 중 배터리 잔존용량(State of Charge)이 가장 높은 전기 자동차의 충전을 소정 시간 동안 중지시키는 통합 충전 제어 시스템.
The method of claim 5, wherein the central control unit,
An integrated charge control system that stops charging of an electric vehicle having the highest state of charge among the single-phase chargers charging the phase with the highest power consumption for a predetermined time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150110938A (en) * 2014-03-21 2015-10-05 (주)시그넷시스템 Charging module for electric vehicle charging apparatus
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