KR20140099046A - 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템 - Google Patents

전기 이동 수단용 다중 충전 시스템 Download PDF

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KR20140099046A KR1020130011762A KR20130011762A KR20140099046A KR 20140099046 A KR20140099046 A KR 20140099046A KR 1020130011762 A KR1020130011762 A KR 1020130011762A KR 20130011762 A KR20130011762 A KR 20130011762A KR 20140099046 A KR20140099046 A KR 20140099046A
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소철호
김덕현
위동윤
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템은, 외부 전원과 연결되며, 상기 외부 전원으로부터의 전류 또는 전압을 소정의 필요 전류 또는 필요 전압으로 가변하는 충전부; 복수 개의 전기 이동 수단 각각에 연결되어 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 상기 전기 이동 수단에 전달하는 복수 개의 연결부; 상기 충전부와 상기 연결부 사이에 배치되며, 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들이 개별적으로 충전이 되도록 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 분배하는 분배부; 를 구비할 수 있다.

Description

전기 이동 수단용 다중 충전 시스템{Multi charging system for electric vehicle}
본 발명의 일 실시예는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템에 관한 것이다.
지속적인 유가 상승 및 화석 연료의 고갈에 대비하기 위하여, 종래의 화석 연료에 의존하는 자동차나 오토 바이크 대신 전기 에너지를 이용한 전기 배터리와 전기 모터에 의해 구동되는 전기 자동차나 전기 이륜차 등의 전기 이동 수단에 대한 연구 및 상용화가 활발하게 진행되고 있다.
전기 이동 수단을 이용하는 경우 화석 연료에 비해 상대적으로 저렴한 유지비와 이산화탄소 저감 효과에 따른 환경 문제의 개선 등의 많은 이점이 있다. 이에 따라, 각국에서는 전기 자동차 시장이 점차 활성화되고 있는 추세이며, 이러한 추세는 점차 확대될 것으로 예측되고 있다.
이와 같은 전기 자동차 시장의 활성화를 위한 조건 중 하나로서 충전 스테이션의 보급이 필수적이다. 충전 스테이션은 기존의 주유소와 같이 운행중인 전기 자동차에 전기를 공급할 수 있는 장치(장소)를 의미한다.
전기 자동차용 충전 장치와 관련하여, 일본공개특허 제2011-130592호에는 "전기 자동차용 급속 충전 장치" 라는 명칭의 발명이 개시되어 있다. 일본공개특허 제2011-130592호의 발명은 1 대의 전기 자동차용 급속 충전기를 가진 전기 자동차용 급속 충전 장치에 있어서,충전 개시의 준비되는 전기 자동차에 대하여 곧 충전을 개시할 수 있는 전기 자동차용 급속 충전 장치를 제공한다.
일본공개특허 제2011-130592호의 전기 자동차용 급속 충전 장치는 1 대의 급속 충전기와, 그 급속 충전기로부터의 전력을 n 개의 각 충전 어댑터에 분배하게 하는 급속 충전 분배기를 구비하며, 각 충전 어댑터에 흐르는 최대 전류치가 급속 충전기의 최대 출력 전류치의 1/n에 해당하는 것을 특징으로 한다.
일본공개특허 제2011-130592호의 전기 자동차용 급속 충전 장치는 다수의 전기 자동차를 동시에 급속 충전시키는 것을 특징으로 하지만, 이 경우 급속 충전기의 전력을 1/n로 분배하므로 충전 어댑터의 개수가 늘어날수록 급속 충전기는 용량, 부피, 설치 장소 등이 크게 증대되어 초기 설치 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 일본공개특허 제2011-130592호의 전기 자동차용 급속 충전 장치는 전력 변환 기능을 구비하고 있지않는바, 충전에 요구되는 전압 레벨이 서로 상이한 복수 개의 전기 자동차를 동시 충전하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
일본공개공보 제2011-130592호, "전기 자동차용 급속 충전 장치"
본 발명의 일 실시예의 주된 목적은 복수 개의 전기 이동 수단들을 급속 또는 완속으로 충전할 수 있는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템은, 외부 전원과 연결되며, 상기 외부 전원으로부터의 전류 또는 전압을 소정의 필요 전류 또는 필요 전압으로 가변하는 충전부; 복수 개의 전기 이동 수단 각각에 연결되어 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 상기 전기 이동 수단에 전달하는 복수 개의 연결부; 상기 충전부와 상기 연결부 사이에 배치되며, 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들이 개별적으로 충전이 되도록 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 분배하는 분배부; 를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 충전부는, 상기 외부 전원으로부터의 상기 전류 또는 상기 전압을 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압으로 변환하는 전력 변환부; 및 상기 전류 또는 상기 전압을 상기 전기 이동 수단들의 배터리 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들 각각에 요구되는 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압으로 변환하도록 상기 전력 변환부를 제어하는 충전 제어부; 를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 충전 제어부는 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들로부터 상기 배터리 충전 상태를 전달받을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분배부는, 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 연결 순서에 따라 순차적으로 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 분배하거나 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리의 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 분배할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분배부는, 상기 연결부들 각각과 연결되며, 상기 연결부들과 상기 충전부 사이의 전기적인 연결을 개폐할 수 있는 복수 개의 스위치를 갖는 스위칭부; 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 연결 순서에 따라 순차적으로 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 하는 제1 충전 모드 및 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리의 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 제2 충전 모드를 변환할 수 있는 모드 변환부; 및 상기 제1 충전 모드 또는 상기 제2 충전 모드에 따라 상기 스위치들이 개별적으로 온(on) 또는 오프(off) 되도록 상기 스위칭부를 제어하는 분배 제어부; 를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분배 제어부는, 상기 연결부들 각각에 상기 전기 이동 수단들이 연결된 경우, 상기 모드 변환부에 의해 결정된 상기 전기 이동 수단만이 충전되도록 상기 결정된 전기 이동 수단에 연결되는 상기 연결부에 대응되는 상기 스위치만 온 시키고, 다른 상기 스위치들은 오프시키도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 충전 모드인 경우, 상기 분배 제어부는 상기 전기 이동 수단들이 상기 연결부들에 연결되는 연결 순서를 체크하고, 상기 연결 순서에 따라 상기 전기 이동 수단들이 순차적으로 충전이 되도록 상기 스위칭부를 제어하며, 상기 스위칭부는 상기 분배 제어부에 의해 충전이 결정된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치만을 온 시키고, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단 이후에 연결된 상기 전기 이동 수단들에 대응되는 상기 스위치들을 오프시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분배 제어부는 충전 중인 상기 전기 이동 수단이 완충되면, 완충된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 오프시키고, 완충된 상기 전기 이동 수단 이후에 연결된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 온시키도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 충전 모드인 경우, 상기 분배 제어부는 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리 잔량을 체크하고, 상기 배터리 잔량이 적은 순서에 따라 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 상기 스위칭부를 제어하며, 상기 스위칭부는 상기 분배 제어부에 의해 충전이 결정된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치만을 온 시키고, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단 이외의 다른 상기 전기 이동 수단들에 대응되는 상기 스위치들을 오프시킬 수 있다.
상기 분배 제어부는 상기 배터리 잔량 순서에 따라 상기 전기 이동 수단이 충전되도록 상기 스위칭부를 제어하되, 상기 분배 제어부에 의해 충전이 결정된 상기 전기 이동 수단의 상기 배터리 잔량이 소정의 목표 충전량에 도달할 때까지 충전이 결정된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 온 시키도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단 이후에 연결된 상기 전기 이동 수단들에 대응되는 상기 스위치들을 오프 시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분배 제어부는 충전 중에도 상기 연결부들에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리 잔량을 체크하고, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단의 배터리 잔량이 상기 목표 충전량에 도달하면, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 오프 시키고, 배터리 잔량이 가장 낮은 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 온 시키도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 목표 충전량은 기설정된 최대 목표 충전량에서 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들 중 배터리 잔량이 가장 큰 전기 이동 수단의 최대 배터리 잔량을 차감한 값에 기설정된 비율을 곱하고, 이에 상기 최대 배터리 잔량을 합산한 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 목표 충전량은 상기 연결부들에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리 잔량의 평균값을 기설정된 최대 목표 충전량으로 나눈 값에 상기 평균값을 곱하고, 이에 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들 중 배터리 잔량이 가장 작은 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 합산한 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 목표 충전량은 기설정된 최대 목표 충전량에서 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단의 최초 배터리 잔량을 차감한 값을 기설정된 값으로 나눈 값에 충전 이전의 상기 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 합산한 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 연결부는, 상기 전기 이동 수단의 인렛과 연결되는 커플러; 및 상기 커플러와 연결된 상기 전기 이동 수단의 충전에 관한 정보를 표시하는 표시부와 상기 충전의 작동에 관한 입력이 가능한 입력부를 갖는 패널부; 를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템은, 외부 전원과 연결되며, 상기 외부 전원으로부터의 전류 또는 전압을 소정의 필요 전류 또는 필요 전압으로 가변하는 충전부; 복수 개의 전기 이동 수단 각각에 연결되어 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 상기 전기 이동 수단에 전달하는 복수 개의 연결부; 상기 연결부에 복수 개의 상기 전기 이동 수단들이 연결된 경우, 연결된 복수 개의 상기 전기 이동 수단들 중 어느 하나의 상기 전기 이동 수단에 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압이 공급되도록 제어하며, 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압이 공급되는 상기 하나의 전기 이동 수단 이외의 다른 상기 전기 이동 수단에는 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압이 공급되지 않도록 제어하는 분배부; 를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 충전 모드에 따라 복수 개의 전기 이동 수단들을 급속 또는 완속으로 충전할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 충전 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 충전 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 제1 충전 모드를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 제1 충전 모드에 따라 전기 이동 수단이 충전되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 제2 충전 모드를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제2 충전 모드에서의 스위칭부 제어의 일 변형예를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 제2 충전 모드에서의 스위칭부 제어의 다른 변형예를 나타내는 흐름도이다.
도 13은 제2 충전 모드에서의 스위칭부 제어의 또 다른 변형예를 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템(100)은 충전부(110), 분배부(120), 및 연결부(130)를 구비할 수 있다.
충전부(110)는 외부 전원(미도시)과 연결되며, 상기 외부 전원으로부터의 전류 또는 전압을 소정의 필요 전류 또는 필요 전압으로 가변할 수 있다. 충전부(110)와 외부 전원은 전력선(103)에 의해 연결될 수 있다. 외부 전원은 AC 전원일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며, DC 전원일 수 있다.
충전부(110)는 전력 변환부(111)와 충전 제어부(112)를 구비할 수 있다.
전력 변환부(111)는 상기 외부 전원으로부터 공급되는 전류 또는 전압을 상기 소정의 필요 전류 또는 상기 필요 전압으로 변환할 수 있다. 소정의 필요 전류 또는 필요 전압은 전기 이동 수단의 배터리의 충전에 요구되는 전류 또는 전압을 의미한다. 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템(100)에 연결되는 전기 이동 수단들은 그 동작 시간이나 동작 상태에 따라 그들의 배터리의 잔량이 서로 상이하므로 그들의 배터리를 충전하는데 요구되는 전류 또는 전압 또한 상이할 수 있다. 전력 변환부(111)는 외부 전원으로부터 일률적으로 공급되는 전류 또는 전압을 전기 이동 수단의 배터리의 상태에 적합한 필요 전류 또는 전압으로 변환할 수 있다.
충전 제어부(112)는 외부 전원에 의해 공급되는 상기 전류 또는 상기 전압을 상기 전기 이동 수단들의 배터리 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들 각각에 요구되는 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압으로 변환하도록 전력 변환부(111)를 제어할 수 있다.
충전 제어부(112)는 연결부(130)에 전기 이동 수단이 연결되면, 전기 이동 수단으로부터 배터리의 상태에 관한 정보를 받을 수 있다. 일 예로서, 충전 제어부(112)는 전기 이동 수단의 BMS(Battery management system)으로부터 배터리에 관한 정보를 받을 수 있다. 충전 제어부(112)는 배터리에 관한 정보로부터 배터리의 충전에 요구되는 필요 전류 또는 필요 전압을 산출하고, 상기 전류 또는 전압을 필요 전류 또는 전압으로 변환하도록 전력 변환부(111)를 제어할 수 있다.
분배부(120)는 충전부(110)와 연결부(130) 사이에 배치되며, 분배부(120)와 충전부(110)는 출력선(104)에 의해 서로 연결되며, 연결부(130)들 각각과 분배부(120)는 분기선(105)에 의해 연결될 수 있다.
분배부(120)는 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단들의 배터리를 개별적으로 충전하도록 전기 이동 수단 각각에 필요 전류 또는 필요 전압을 분배할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템(100)은 연결부(130)들 각각 전기 이동 수단들이 연결되어도 전기 이동 수단들을 동시에 충전하는 것이 아니라 한 대의 전기 이동 수단을 충전한 후에 다른 전기 이동 수단을 충전하며, 이와 같이 연결부(130)에 복수 개의 전기 이동 수단이 연결된 경우에도 전기 이동 수단 한 대씩 충전이 되도록 분배부(120)는 필요 전류 또는 필요 전압을 분배할 수 있다.
보다 상세하게는, 분배부(120)는 연결부(130)에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 연결 순서에 따라 순차적으로 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 분배하거나 연결부(130)에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리의 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 분배할 수 있다.
연결 순서에 따라 순차적으로 상기 전기 이동 수단들을 충전하는 것은 급속 충전 방식을 의미하는 것이며, 배터리의 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들을 충전하는 것은 완속 충전 방식을 의미한다. 이에 대해서는 후술한다.
분배부(120)는 스위칭부(121), 모드 변환부(122), 및 분배 제어부(123)로 이루어질 수 있다.
스위칭부(121)는 연결부(130)들 각각에 대응되어 연결되는 복수 개의 스위치들로 이루어질 수 있다. 스위치들 각각은 연결부(130)들과 충전부(110) 사이에서 이들의 전기적인 연결을 개폐시킬 수 있다.
즉, 스위치가 온(on) 되는 경우에는 충전부(110)와 연결부(130)가 전기적으로 연결되어 충전부(110)에서 연결부(130)로 상기 필요 전류 또는 필요 전압이 흐르게 되어 연결부(130)에 연결된 상기 전기 이동 수단에 상기 필요 전류 또는 필요 전압이 인가되어 상기 전기 이동 수단의 배터리가 충전될 수 있다.
또한, 스위치가 오프(off) 되는 경우에는 충전부(110)와 연결부(130) 사이의 전기적인 연결이 끊어지게 되어 충전부(110)에서 연결부(130)로 상기 필요 전류 또는 필요 전압이 흐르지 않게 되어 연결부(130)에 연결된 상기 전기 이동 수단에 상기 필요 전류 또는 필요 전압이 인가되지 않아 상기 전기 이동 수단의 배터리가 충전되지 않는다.
모드 변환부(122)는 제1 충전 모드와 제2 충전 모드로 변환할 수 있다. 제1 충전 모드는 연결부(130)에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 연결 순서에 따라 순차적으로 상기 전기 이동 수단들을 충전하는 것이며, 제2 충전 모드는 연결부(130)에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리의 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들을 충전하는 것이다. 여기서, 제1 충전 모드는 상술한 급속 충전 모드에 해당하며, 제2 충전 모드는 상술한 완속 충전 모드에 해당할 수 있다.
분배 제어부(123)는 모드 변환부(122)에 의해 결정된 상기 제1 충전 모드 또는 상기 제2 충전 모드에 따라 스위치들이 개별적으로 온(on) 또는 오프(off) 되도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
즉, 제1 충전 모드는 연결부(130)의 연결 순서에 따라 전기 이동 수단을 충전하는 것이므로, 분배 제어부(123)는 연결 순서가 가장 빠른 전기 이동 수단과 연결되는 연결부(130)에 대응되는 스위치를 온 시키고, 상기 전기 이동 수단 이후에 연결된 전기 이동 수단들과 연결되는 연결부(130)에 대응되는 스위치들을 오프 시키도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다. 이후 연결 순서가 가장 빠른 전기 이동 수단의 충전이 완료된 경우에는 분배 제어부(123)는 연결이 가장 빠른 전기 이동 수단에 대응되는 스위치를 오프 시키고, 차순위로 연결된 전기 이동 수단에 대응되는 스위치를 온 시키도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
제2 충전 모드는 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단들의 배터리 상태, 즉 배터리의 잔량이 가장 적은 순서에 따라 전기 이동 수단을 충전하는 것이므로, 분배 제어부(123)는 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단들의 배터리 잔량을 체크하고, 배터리 잔량이 가장 적게 남아 있는 전기 이동 수단과 연결되는 연결부(130)에 대응되는 스위치를 온 시키고, 상기 전기 이동 수단보다 배터리 잔량이 더 많은 남은 전기 이동 수단들과 연결되는 연결부(130)에 대응되는 스위치들을 오프 시키도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다. 이후 충전 중인 상기 전기 이동 수단의 배터리 잔량이 소정의 목표 충전량에 도달하는 경우에는 분배 제어부(123)는 상기 전기 이동 수단에 대응되는 스위치를 오프 시키고, 차순위로 배터리 잔량이 적은 전기 이동 수단에 대응되는 스위치를 온 시키도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
연결부(130)는 복수 개의 전기 이동 수단 각각에 연결되어 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 상기 전기 이동 수단에 전달할 수 있다. 연결부(130)는 복수 개가 있을 수 있으며, 연결부(130)들 각각에 하나의 전기 이동 수단이 연결될 수 있다. 일 예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 연결부(130)가 3개인 경우에는 3개의 전기 이동 수단이 연결될 수 있다. 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 연결부(130)는 적어도 2개 이상일 수 있다.
연결부(130)는 패널부(131)와 커플러(132)로 이루어질 수 있다.
커플러(132)는 전기 이동 수단과 직접 연결되며, 특히 전기 이동 수단의 인렛(inlet)과 직접 연결될 수 있다. 커플러(132)를 통해서 충전부(110)에서 변환된 필요 전류 또는 필요 전압이 전기 이동 수단에 직접 인가될 수 있다. 또한, 커플러(132)를 통해서 전기 이동 수단의 배터리 정보가 패널부(131), 분배부(120), 및 충전부(110)로 전송될 수 있다.
패널부(131)는 전기 이동 수단의 배터리 정보 또는 충전 정보를 표시하는 표시부(미도시)와 충전의 시작이나 종료, 중지 등 충전의 작동에 관한 입력을 할 수 있는 입력부(미도시)를 구할 수 있다. 표시부는 커플러(132)에 연결되는 전기 이동 수단의 배터리 잔량, 연결 순서, 충전 순서, 충전 시작/종료 시간, 충전 요금 등과 같은 내용을 표시할 수 있다. 또한, 표시부는 모드 변환부(122)에 의해 설정된 충전 모드를 표시할 수 있다. 입력부는 적어도 하나 이상의 버튼 또는 터치 스크린으로 이루어질 수 있으며, 버튼을 누르거나 터치 스크린을 터치함으로써 충전을 시작/종료하거나 중지할 수 있다. 또한, 입력부의 입력에 의해 충전 모드, 즉 제1 충전 모드 또는 제2 충전 모드를 변경할 수 있다. 즉, 사용자는 입력부를 통해 충전 모드를 선택할 수 있으며, 충전 모드를 선택하면, 모드 변환부(122)는 사용자의 선택에 따라 제1 충전 모드 또는 제2 충전 모드로 설정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 충전 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 우선 연결부(130)에 전기 이동 수단이 연결되면 연결부(130)에서 분배부(120)로 상기 전기 이동 수단에 관한 연결 정보를 전송한다(S1). 상기 전기 이동 수단에 관한 연결 정보는 전기 이동 수단의 연결 순서, 배터리 잔량 정도 등과 같은 배터리 정보 등을 포함할 수 있다.
분배부(120)에서는 모드 변환부(122)에 의해 설정된 충전 모드에 따라 스위치를 온/오프 시키도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다(S2). 상술한 바와 같이, 제1 충전 모드인 경우에는 연결 순서에 따라 충전되도록 스위칭부(121)를 제어하고, 제2 충전 모드인 경우에는 배터리 잔량에 따라 충전되도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
다음으로, 충전 모드에 따라 소정의 스위치가 온 되는 경우에 전기 이동 수단의 배터리 정보가 충전부(110)에 전송될 수 있다(S4). 구체적으로, 충전부(110)는 분배부(120)와 연결부(130)를 통해 전기 이동 수단의 BMS와 연결되며, 상기 BMS으로부터 전기 이동 수단의 배터리에 관한 정보를 수신할 수 있다(S4).
충전부(110)는 상기 배터리의 충전에 요구되는 필요 전류 또는 필요 전압으로 외부 전원의 전류 또는 전압을 변환하여 출력할 수 있다(S5).
충전부(110)에서 출력된 필요 전류 또는 필요 전압은 분배부(120)를 거쳐 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단에 인가되면서 충전이 이루어진다(S6).
충전이 이루어지는 동안에 분배부(120)는 계속하여 전기 이동 수단의 배터리의 충전 상태를 체크하며, 배터리의 충전이 목표 충전량에 도달하면, 해당 스위치를 오프 시킴으로써 충전을 중지시킬 수 있다(S7).
이후, 분배부(120)는 충전 모드에 따른 차순위의 전기 이동 수단과 연결되는 스위치를 온 시킴으로써 상기 전기 이동 수단을 충전시킬 수 있다.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 충전 과정을 나타내는 도면이며, 도 3 내지 5를 통해 상기 충전 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 5를 참조하면, 연결부(130)들 각각에는 전기 이동 수단(1, 2, 3)이 연결되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템(100)은 연결부(130)에 연결된 복수 개의 전기 이동 수단(1, 2, 3) 모두를 동시에 충전시키는 것은 아니며, 충전 모드에 따라 개별적으로 충전할 수 있다. 예를 들면, 제1 충전 모드인 경우에는 연결부(130)에 전기 이동 수단(1, 2, 3)이 연결되는 순서에 따라 충전이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 전기 이동 수단(1), 전기 이동 수단(2), 전기 이동 수단(3) 순서로 연결부(130)에 연결된다면, 전기 이동 수단(1)이 우선 충전되며, 다른 전기 이동 수단(2, 3)은 충전되지 않는다. 이를 위해 분배 제어부(123)의 제어에 의해 전기 이동 수단(1)에 대응되는 스위치(121a)가 온이 되고, 다른 전기 이동 수단(2, 3)에 대응되는 스위치(121b, 121c)는 오프 상태가 된다. 도 4에서와 같이, 전기 이동 수단(1)이 충전된 후에는 분배 제어부(123)는 스위치(121a)를 오프 시키도록 스위칭부(121)를 제어하고, 전기 이동 수단(1) 이후 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단(2)에 대응되는 스위치(121b)를 온 시키도록 스위칭부(121)를 제어한다.
이후, 전기 이동 수단(2)이 충전된 후에는 도 5에서와 같이, 분배 제어부(123)는 스위치(121b)를 오프 시키도록 스위칭부(121)를 제어하고, 전기 이동 수단(2) 이후 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단(3)에 대응되는 스위치(121c)를 온 시키도록 스위칭부(121)를 제어한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 제1 충전 모드를 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 제1 충전 모드는 전기 이동 수단이 연결부(130)에 연결된 순서에 따라 충전이 이루어지는 충전 모드이다. 이를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 전기 이동 수단(1)이 커플러(132)에 연결되면(S10), 분배 제어부(123)는 전기 이동 수단(1)의 연결 순서를 체크할 수 있다(S11).
분배 제어부(123)는 전기 이동 수단(1)의 연결 순서에 따라 충전이 이루어지도록 스위칭부(121)를 제어한다(S12). 즉, 분배 제어부(123)는 최초로 연결된 전기 이동 수단(1)에 대응되는 스위치가 온 상태가 되도록 스위칭부(121)를 제어한다. 스위칭부(121)는 분배 제어부(123)의 제어에 따라 상기 스위치를 온 시킨다(S13).
이후, 충전 제어부(112)는 온 상태인 스위치를 통해 전기 이동 수단(1)의 배터리를 체크하고(S14), 전기 이동 수단(1)의 BMS를 통해 배터리 정보를 수신받을 수 있다(S15).
충전 제어부(112)는 전기 이동 수단(1)의 배터리 정보로부터 배터리 충전에 요구되는 필요 전류 또는 필요 전압을 산출하고, 필요 전류 또는 필요 전압이 전기 이동 수단(1)에 인가되도록 전력 변환부(111)를 제어할 수 있다. 전력 변환부(111)는 충전 제어부(112)의 제어에 따라 외부 전원에서의 전류 또는 전압을 필요 전류 또는 필요 전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
충전부(110)에서의 필요 전류 또는 필요 전압이 스위치(121)를 거쳐 전기 이동 수단(1)의 배터리에 인가되면 충전이 개시된다. 배터리 충전이 완료되면, 상기 BMS는 완충 신호를 발생하고(S18), 상기 완충 신호는 충전 제어부(112)에 전송되며, 충전 제어부(112)는 전력 변환부(111)에서 필요 전류 또는 필요 전압이 송출되는 것을 중지하도록 제어할 수 있으며(S19), 이에 따라 전력 변환부(111)는 필요 전류 또는 필요 전압의 출력을 종료한다(S20).
전력 변환부(111)에서의 필요 전류 또는 필요 전압의 출력이 종료되면, 분배 제어부(123)는 온 상태의 스위치를 오프 시키도록 스위칭부(121)를 제어한다(S21). 스위칭부(121)는 분배 제어부(123)의 제어에 따라 온 상태의 스위치를 오프 시킬 수 있다.
이후, 분배 제어부(123)는 차순위로 연결된 전기 이동 수단이 충전되도록 상기 전기 이동 수단과 연결되는 스위치를 온 시키도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 제1 충전 모드에 따라 전기 이동 수단이 충전되는 과정을 나타내는 도면이며, 도 7 내지 9를 이용하여 제1 충전 모드 시 충전 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 7 내지 9를 참조하면, 3개의 연결부(130)에 3개의 전기 이동 수단(1, 2, 3)이 연결되어 있다. 전기 이동 수단(1, 2, 3)의 연결 순서는 전기 이동 수단(3), 전기 이동 수단(1), 전기 이동 수단(2) 순이다. 분배부(120)의 분배 제어부(123)는 전기 이동 수단(1, 2, 3)의 연결 순서를 체크하며, 도 7에 도시된 바와 같이, 최초로 연결된 전기 이동 수단(3)에 대응되는 스위치를 온 시키고 다음에 연결된 전기 이동 수단(1, 2)에 대응되는 스위치를 오프 시키도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
최초로 연결된 전기 이동 수단(3)의 충전이 완료된 후에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 분배 제어부(123)는 최초로 연결된 전기 이동 수단(3)에 대응되는 스위치를 오프 시키고, 차순위로 연결된 전기 이동 수단(1)에 대응되는 스위치를 온 시키도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
차순위로 연결된 전기 이동 수단(1)의 충전이 완료된 후에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 분배 제어부(123)는 차순위로 연결된 전기 이동 수단(1)에 대응되는 스위치를 오프 시키고, 그 다음 순위로 연결된 전기 이동 수단(2)에 대응되는 스위치를 온 시키도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템의 제2 충전 모드를 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 제2 충전 모드는 전기 이동 수단의 배터리 상태에 따라 충전이 이루어지는 완속 충전 모드이다. 이를 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 전기 이동 수단(1)이 커플러(도 1의 132)에 연결되면(S50), 분배 제어부(123)는 전기 이동 수단(1)의 배터리 잔량을 체크할 수 있다(S51).
분배 제어부(123)는 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단들의 배터리 잔량을 비교하여 배터리 잔량이 가장 적은 순서에 따라 충전이 이루어지도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다(S52). 즉, 분배 제어부(123)는 배터리 잔량이 가장 적은 전기 이동 수단(1)에 대응되는 스위치가 온 상태가 되도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다. 스위칭부(121)는 분배 제어부(123)의 제어에 따라 상기 스위치를 온 시킨다(S53).
이후, 충전 제어부(112)는 온 상태인 스위치를 통해 전기 이동 수단(1)의 배터리를 체크하고(S54), 전기 이동 수단(1)의 BMS를 통해 배터리 정보를 수신받을 수 있다(S55).
충전 제어부(112)는 전기 이동 수단(1)의 배터리 정보로부터 배터리 충전에 요구되는 필요 전류 또는 필요 전압을 산출하고, 필요 전류 또는 필요 전압이 전기 이동 수단(1)에 인가되도록 전력 변환부(111)를 제어할 수 있다(S56). 전력 변환부(111)는 충전 제어부(112)의 제어에 따라 외부 전원에서의 전류 또는 전압을 필요 전류 또는 필요 전압으로 변환하여 출력할 수 있다(S57).
충전부(110)에서의 필요 전류 또는 필요 전압이 스위치(121)를 거쳐 전기 이동 수단(1)의 배터리에 인가되면 충전이 개시된다.
분배 제어부(123)는 충전 중인 전기 이동 수단의 배터리가 목표 충전량에 도달하였는지를 체크한다(S58).
제2 충전 모드에서는 목표 충전량까지 충전된다. 즉, 충전이 개시된 전기 이동 수단의 배터리가 완충이 될 때까지 충전되는 것은 아니며, 전기 이동 수단들의 배터리 잔량에 따른 목표 충전량만큼 충전이 이루어지며, 상기 목표 충전량에 도달하면, 분배 제어부(123)는 목표 충전량에 도달한 전기 이동 수단의 충전이 중지되도록 스위칭부(121)를 제어한다(S59). 스위칭부(121)는 분배 제어부(123)의 제어에 따라 목표 충전량에 도달한 전기 이동 수단에 대응되는 스위치(121)를 오프시킨다.
이후, 분배 제어부(123)는 다시 전기 이동 수단들의 배터리 잔량을 체크하고, 배터리 잔량이 가장 적은 전기 이동 수단이 충전되도록 스위칭부(121)를 제어한다.
제2 충전 모드에서의 충전은 배터리를 완충시킬 때까지 실행되는 것은 아니며, 각각의 전기 이동 수단에 따른 목표 충전량까지 도달하면 전기 이동 수단들의 배터리 상태를 체크하고 다시 배터리 잔량이 가장 적은 전기 이동 수단을 충전하는 방식으로 이루어진다. 이와 같은 방식의 제2 충전 모드에 의하면, 복수 개의 전기 이동 수단들이 거의 동시에 목표 충전량에 도달하는 것이 가능하다. 제2 충전 모드는 완속 충전 모드에 해당할 수 있다. 제2 충전 모드는 전기차 쉐어링 서비스나, 회사나 백화점에서와 같이 중속 또는 저속 충전이 허용되는 환경에서 이용될 수 있다.
도 11은 제2 충전 모드에서의 스위칭부 제어의 일 변형예를 나타내는 흐름도이다.
분배 제어부(123)는 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 체크한다(S111). 분배 제어부(123)는 배터리 잔량을 비교하여 배터리 잔량이 가장 적은 전기 이동 수단의 배터리를 충전하도록 제어한다(S112). 분배 제어부(123)는 상기 배터리가 완충이 될 때까지 충전되도록 제어하는 것은 아니며, 목표 충전량이 도달할 때까지 충전이 되도록 제어할 수 있다(S113). 이때, 목표 충전량은 다음의 수학식 1로 결정될 수 있다.
[수학식 1]
목표 충전량 = 최대 배터리 잔량 + (최대 목표 충전량 - 최대 배터리 잔량) * 충전 비율
여기서, 최대 배터리 잔량은 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단들 중에서 배터리 잔량이 가장 큰 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 의미한다. 충전 비율은 미리 설정될 수 있으며, 패널부(131)의 입력부에 의해 입력을 받을 수 있다. 충전 비율은 예를 들어 30%일 수 있으며, 충전 횟수가 증가하면 10%씩 증가할 수도 있다.
분배 제어부(123)는 충전 중인 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 체크하여 목표 충전량에 도달하면, 상기 전기 이동 수단의 충전을 중지하도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다. 분배 제어부(123)는 충전 중지 시점에서 다시 배터리 잔량을 체크하여 배터리 잔량이 최소인 전기 이동 수단을 충전하도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
순서
전기차 잔량(%) 목표치(%) 1 2 3 4 5 6 7
#1 30 80 67.4 80
#2 50 80 73.7 80
#3 20 80 59 77.48 80
표 1은 제2 충전모드에서 상기 수학식 1에 따른 목표 충전량에 따라 충전하는 경우를 나타내는 도표이다.
표 1을 참조하면, 연결부(130)에 3대의 전기차(#1, 2, 3)가 연결되어 있으며, 각각의 전기차(#1, 2, 3)들의 배터리 초기 잔량은 30%, 50%, 20%이다. 분배 제어부(123)는 전기차(#1, 2, 3)들 중에서 배터리 잔량이 최소인 전기차(#3)가 충전이 되도록 스위칭부(121)를 제어한다.
전기차(#3)는 수학식 1에 따라 목표 충전량인 59%까지 충전된다. 보다 상세하게는, 전기차(#1, 2, 3)들 중 최대 배터리 잔량은 전기차(#2)의 50%이며, 최대 목표 충전량은 80%이고, 첫 번째 충전이므로 충전 비율은 0.3에 해당하므로, 전기차(#3)의 목표 충전량은 수학식 1에 따라 59%가 된다 (50+(80-50)*0.3=59).
전기차(#3)의 배터리가 59%까지 충전된 후에는 분배 제어부(123)는 전기차(#3)의 충전을 중지하도록 스위칭부(121)를 제어하고, 다시 전기차(#1, 2, 3)의 배터리 잔량을 체크하여, 그 시점에서 최소 배터리 잔량을 갖는 전기차를 선정한다. 전기차(#3) 충전 후에는 전기차(#1)가 가장 작은 배터리 잔량을 가지므로 분배 제어부(123)는 전기차(#1)가 충전되도록 스위칭부(121)를 제어한다.
전기차(#1)는 수학식 1에 따라 목표 충전량인 67.4%까지 충전된다. 즉, 전기차(#1, 2, 3)들 중 최대 배터리 잔량은 전기차(#2)의 59%이며, 최대 목표 충전량은 80%이고, 두 번째 충전이므로 충전 비율은 0.4에 해당하므로, 전기차(#1)의 목표 충전량은 수학식 1에 따라 67.4%가 된다 (59+(80-59)*0.4=67.4).
제2 충전모드에서는 이와 같은 과정을 반복적으로 수행하여 전기차(#1, 2, 3)들이 최대 목포 충전량(80%)에 도달하도록 충전한다. 다만, 분배 제어부(123)는 목표 충전량이 최대 목표 충전량의 95% 이상인 경우에는 최대 목표 충전량까지 충전하도록 제어할 수 있다. 즉, 표 1을 참조하면, 다섯 번째 충전은 전기차(#1)에 해당하며, 수학식 1에 따라 목표 충전량을 구하면, 79.24%가 된다. 79.24%는 최대 목표 충전량(80%)의 95% 이상에 해당하므로, 분배 제어부(123)는 전기차(#1)가 79.24%가 아닌 80%까지 충전되도록 제어할 수 있다.
도 12는 제2 충전 모드에서의 스위칭부 제어의 다른 변형예를 나타내는 흐름도이다.
분배 제어부(123)는 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 체크한다(S121). 분배 제어부(123)는 배터리 잔량을 비교하여 배터리 잔량이 가장 적은 전기 이동 수단의 배터리를 충전하도록 제어한다(S122). 분배 제어부(123)는 상기 배터리가 완충이 될 때까지 충전되도록 제어하는 것은 아니며, 목표 충전량이 도달할 때까지 충전이 되도록 제어할 수 있다(S123). 이때, 목표 충전량은 다음의 수학식 2로 결정될 수 있다.
[수학식 2]
목표 충전량 = 최소 배터리 잔량 + (배터리 잔량 평균 * (배터리 잔량 평균/목표 충전량))
여기서, 최소 배터리 잔량은 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단들 중에서 배터리 잔량이 가장 작은 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 의미한다. 배터리 잔량 평균은 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단들의 배터리 잔량을 평균한 값을 의미한다. 배터리 잔량 평균은 분배 제어부(123)에서 연산할 수 있다.
분배 제어부(123)는 충전 중인 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 체크하여 목표 충전량에 도달하면, 상기 전기 이동 수단의 충전을 중지하도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다. 분배 제어부(123)는 충전 중지 시점에서 다시 배터리 잔량을 체크하여 배터리 잔량이 최소인 전기 이동 수단을 충전하도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
순서
전기차 잔량(%) 목표치(%) 1 2 3 4 5 6 7
#1 30 80 48 80
#2 50 80 74.2 80
#3 20 80 33.9 68 80
표 2는 제2 충전모드에서 상기 수학식 2에 따른 목표 충전량에 따라 충전하는 경우를 나타내는 도표이다.
표 2를 참조하면, 연결부(130)에 3대의 전기차(#1, 2, 3)가 연결되어 있으며, 각각의 전기차(#1, 2, 3)들의 배터리 초기 잔량은 30%, 50%, 20%이다. 분배 제어부(123)는 전기차(#1, 2, 3)들 중에서 배터리 잔량이 최소인 전기차(#3)가 충전이 되도록 스위칭부(121)를 제어한다.
전기차(#3)는 수학식 1에 따라 목표 충전량인 34%까지 충전된다. 보다 상세하게는, 전기차(#1, 2, 3)들 중 최소 배터리 잔량은 전기차(#3)의 20%이며, 최대 목표 충전량은 80%이고, 배터리 잔량 평균은 33.3이므로, 전기차(#3)의 목표 충전량은 수학식 2에 따라 대략 33.9%가 된다 (20+(33.3*(33.3/80)))=33.9).
전기차(#3)의 배터리가 33.9%까지 충전된 후에는 분배 제어부(123)는 전기차(#3)의 충전을 중지하도록 스위칭부(121)를 제어하고, 다시 전기차(#1, 2, 3)의 배터리 잔량을 체크하여, 그 시점에서 최소 배터리 잔량을 갖는 전기차를 선정한다. 전기차(#3) 충전 후에는 전기차(#1)가 가장 작은 배터리 잔량을 가지므로 분배 제어부(123)는 전기차(#1)가 충전되도록 스위칭부(121)를 제어한다.
전기차(#1)는 수학식 2에 따라 목표 충전량인 48%까지 충전된다. 즉, 전기차(#1, 2, 3)들 중 최소 배터리 잔량은 전기차(#1)의 30%이며, 최대 목표 충전량은 80%이고, 배터리 잔량 평균은 38%이므로, 전기차(#1)의 목표 충전량은 수학식 2에 따라 48%가 된다 (30+(38*(38/80))=48).
제2 충전모드에서는 이와 같은 과정을 반복적으로 수행하여 전기차(#1, 2, 3)들이 최대 목포 충전량(80%)에 도달하도록 충전한다.
도 13은 제2 충전 모드에서의 스위칭부 제어의 또 다른 변형예를 나타내는 흐름도이다.
분배 제어부(123)는 연결부(130)에 연결된 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 체크한다(S131). 분배 제어부(123)는 배터리 잔량을 비교하여 배터리 잔량이 가장 적은 전기 이동 수단의 배터리를 충전하도록 제어할 수 있다(S132).
이때, 목표 충전량은 다음의 수학식 3으로 결정될 수 있다.
[수학식 3]
목표 충전량 = 이전 배터리 잔량 + (최대 목표 충전량 - 최초 배터리 잔량)/3
여기서, 이전 배터리 잔량은 금번 충전 이전 시 배터리 잔량을 의미한다. 최초 충전 시에는 이전 배터리 잔량은 최초 배터리 잔량을 의미한다.
분배 제어부(123)는 충전 중인 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 체크하여 목표 충전량에 도달하면, 상기 전기 이동 수단의 충전을 중지하도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다. 분배 제어부(123)는 충전 중지 시점에서 다시 배터리 잔량을 체크하여 배터리 잔량이 최소인 전기 이동 수단을 충전하도록 스위칭부(121)를 제어할 수 있다.
전기차 잔량(%) 목표치(%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
#1 30 80 46.7 63.3 80
#2 50 80 60 70 80
#3 20 80 40 60 80
표 3은 제2 충전모드에서 상기 수학식 3에 따른 목표 충전량에 따라 충전하는 경우를 나타내는 도표이다.
표 3을 참조하면, 연결부(130)에 3대의 전기차(#1, 2, 3)가 연결되어 있으며, 각각의 전기차(#1, 2, 3)들의 배터리 초기 잔량은 30%, 50%, 20%이다. 분배 제어부(123)는 전기차(#1, 2, 3)들 중에서 배터리 잔량이 최소인 전기차(#3)가 충전이 되도록 스위칭부(121)를 제어한다.
전기차(#3)는 수학식 3에 따라 목표 충전량인 40%까지 충전된다. 보다 상세하게는, 전기차(#1, 2, 3)들 중 배터리 잔량이 최소인 전기차(#3)의 배터리 잔량은 20이고, 최대 목표 충전량은 80%이므로, 전기차(#3)의 목표 충전량은 수학식 3에 따라 40%가 된다 (20+(80-20)/3=40).
전기차(#3)의 배터리가 40%까지 충전된 후에는 분배 제어부(123)는 전기차(#3)의 충전을 중지하도록 스위칭부(121)를 제어하고, 다시 전기차(#1, 2, 3)의 배터리 잔량을 체크하여, 그 시점에서 최소 배터리 잔량을 갖는 전기차를 선정한다. 전기차(#3) 충전 후에는 전기차(#1)가 가장 작은 배터리 잔량을 가지므로 분배 제어부(123)는 전기차(#1)가 충전되도록 스위칭부(121)를 제어한다.
전기차(#1)는 수학식 3에 따라 목표 충전량인 46.7%까지 충전된다. 즉, 전기차(#1, 2, 3)들 중 배터리 잔량이 최소인 전기차(#1)의 배터리 잔량은 30이고, 최대 목표 충전량은 80%이므로, 전기차(#1)의 목표 충전량은 수학식 3에 따라 46.7%가 된다 (30+(80-30)/3=46.7).
제2 충전모드에서는 이와 같은 과정을 반복적으로 수행하여 전기차(#1, 2, 3)들이 최대 목포 충전량(80%)에 도달하도록 충전한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템은 복수 개의 전기 이동 수단들을 개별적으로 충전하므로 대용량의 급속 충전기의 추가 설치 없이도 복수 개의 전기 이동 수단을 효율적으로 충전할 수 있으며, 연결 순서 또는 배터리 잔량에 따라 충전하므로 급속 충전 또는 완속 충전이 가능하다. 특히, 배터리 잔량에 따른 충전 방식인 제2 충전 모드는 전기 자동차 쉐어링 서비스나 백화점, 공공 주차장 등에서 다수의 전기 자동차들을 완속으로 충전할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템
110: 충전부 111: 전력 변환부
112: 충전 제어부 120: 분배부
121: 스위칭부 122: 모드 변환부
123: 분배 제어부 130: 연결부
131: 패널부 132: 커플러

Claims (17)

  1. 외부 전원과 연결되며, 상기 외부 전원으로부터의 전류 또는 전압을 소정의 필요 전류 또는 필요 전압으로 가변하는 충전부;
    복수 개의 전기 이동 수단 각각에 연결되어 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 상기 전기 이동 수단에 전달하는 복수 개의 연결부;
    상기 충전부와 상기 연결부 사이에 배치되며, 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들이 개별적으로 충전이 되도록 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 분배하는 분배부; 를 구비하는
    것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전부는,
    상기 외부 전원으로부터의 상기 전류 또는 상기 전압을 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압으로 변환하는 전력 변환부; 및
    상기 전류 또는 상기 전압을 상기 전기 이동 수단들의 배터리 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들 각각에 요구되는 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압으로 변환하도록 상기 전력 변환부를 제어하는 충전 제어부; 를 구비하는
    것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전 제어부는 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들로부터 상기 배터리 충전 상태를 전달받는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분배부는,
    상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 연결 순서에 따라 순차적으로 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 분배하거나 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리의 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 분배하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분배부는,
    상기 연결부들 각각과 연결되며, 상기 연결부들과 상기 충전부 사이의 전기적인 연결을 개폐할 수 있는 복수 개의 스위치를 갖는 스위칭부;
    상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 연결 순서에 따라 순차적으로 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 하는 제1 충전 모드 및 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리의 충전 상태에 따라 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 제2 충전 모드를 변환할 수 있는 모드 변환부; 및
    상기 제1 충전 모드 또는 상기 제2 충전 모드에 따라 상기 스위치들이 개별적으로 온(on) 또는 오프(off) 되도록 상기 스위칭부를 제어하는 분배 제어부; 를 구비하는
    것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분배 제어부는,
    상기 연결부들 각각에 상기 전기 이동 수단들이 연결된 경우, 상기 모드 변환부에 의해 결정된 상기 전기 이동 수단만이 충전되도록 상기 결정된 전기 이동 수단에 연결되는 상기 연결부에 대응되는 상기 스위치만 온 시키고, 다른 상기 스위치들은 오프시키도록 상기 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 충전 모드인 경우,
    상기 분배 제어부는 상기 전기 이동 수단들이 상기 연결부들에 연결되는 연결 순서를 체크하고, 상기 연결 순서에 따라 상기 전기 이동 수단들이 순차적으로 충전이 되도록 상기 스위칭부를 제어하며,
    상기 스위칭부는 상기 분배 제어부에 의해 충전이 결정된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치만을 온 시키고, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단 이후에 연결된 상기 전기 이동 수단들에 대응되는 상기 스위치들을 오프시키는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분배 제어부는 충전 중인 상기 전기 이동 수단이 완충되면, 완충된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 오프시키고, 완충된 상기 전기 이동 수단 이후에 연결된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 온시키도록 상기 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제2 충전 모드인 경우,
    상기 분배 제어부는 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리 잔량을 체크하고, 상기 배터리 잔량이 적은 순서에 따라 상기 전기 이동 수단들을 충전하도록 상기 스위칭부를 제어하며,
    상기 스위칭부는 상기 분배 제어부에 의해 충전이 결정된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치만을 온 시키고, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단 이외의 다른 상기 전기 이동 수단들에 대응되는 상기 스위치들을 오프시키는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분배 제어부는 상기 배터리 잔량 순서에 따라 상기 전기 이동 수단이 충전되도록 상기 스위칭부를 제어하되, 상기 분배 제어부에 의해 충전이 결정된 상기 전기 이동 수단의 상기 배터리 잔량이 소정의 목표 충전량에 도달할 때까지 충전이 결정된 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 온 시키도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단 이후에 연결된 상기 전기 이동 수단들에 대응되는 상기 스위치들을 오프 시키는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 분배 제어부는 충전 중에도 상기 연결부들에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리 잔량을 체크하고, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단의 배터리 잔량이 상기 목표 충전량에 도달하면, 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 오프 시키고, 배터리 잔량이 가장 낮은 상기 전기 이동 수단에 대응되는 상기 스위치를 온 시키도록 상기 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 목표 충전량은 기설정된 최대 목표 충전량에서 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들 중 배터리 잔량이 가장 큰 전기 이동 수단의 최대 배터리 잔량을 차감한 값에 기설정된 비율을 곱하고, 이에 상기 최대 배터리 잔량을 합산한 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 목표 충전량은 상기 연결부들에 연결된 상기 전기 이동 수단들의 배터리 잔량의 평균값을 기설정된 최대 목표 충전량으로 나눈 값에 상기 평균값을 곱하고, 이에 상기 연결부에 연결된 상기 전기 이동 수단들 중 배터리 잔량이 가장 작은 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 합산한 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 목표 충전량은 기설정된 최대 목표 충전량에서 상기 충전이 결정된 전기 이동 수단의 최초 배터리 잔량을 차감한 값을 기설정된 값으로 나눈 값에 충전 이전의 상기 전기 이동 수단의 배터리 잔량을 합산한 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전기 이동 수단이 최초로 충전되는 경우에는, 충전 이전의 상기 전기 이동 수단의 배터리 잔량은 상기 전기 이동 수단의 최초 배터리 잔량인 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 전기 이동 수단의 인렛과 연결되는 커플러; 및
    상기 커플러와 연결된 상기 전기 이동 수단의 충전에 관한 정보를 표시할 수 있으며, 상기 충전의 작동에 관한 입력이 가능한 패널부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
  17. 외부 전원과 연결되며, 상기 외부 전원으로부터의 전류 또는 전압을 소정의 필요 전류 또는 필요 전압으로 가변하는 충전부;
    복수 개의 전기 이동 수단 각각에 연결되어 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압을 상기 전기 이동 수단에 전달하는 복수 개의 연결부;
    상기 연결부에 복수 개의 상기 전기 이동 수단들이 연결된 경우, 연결된 복수 개의 상기 전기 이동 수단들 중 어느 하나의 상기 전기 이동 수단에 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압이 공급되도록 제어하며, 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압이 공급되는 상기 하나의 전기 이동 수단 이외의 다른 상기 전기 이동 수단에는 상기 필요 전류 또는 상기 필요 전압이 공급되지 않도록 제어하는 분배부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 이동 수단용 다중 충전 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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