KR20140140203A - 복수의 충전 대상 장치의 충전을 지원하는 다중 충전 제공 장치, 충전 스테이션 운영 서버, 전기 충전 시스템 및 이들의 동작 방법 - Google Patents

복수의 충전 대상 장치의 충전을 지원하는 다중 충전 제공 장치, 충전 스테이션 운영 서버, 전기 충전 시스템 및 이들의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

복수의 충전 케이블는 복수의 충전 대상 장치에 각각 연결되어 전력을 제공한다. 복수의 릴레이는 상기 복수의 충전 케이블에 각각 대응하고, 복수의 릴레이의 각각은 대응하는 충전 케이블을 통한 전력 제공을 스위칭한다. 제어부는 상기 복수의 충전 케이블 중에서 충전 대상 장치가 발생하는 파일롯 신호가 검출된 충전 케이블에 연결된 릴레이를 턴온한다. 턴온된 릴레이 및 상기 턴온된 릴레이에 연결된 충전 케이블을 통해 충전 대상 장치가 충전된다.

Description

복수의 충전 대상 장치의 충전을 지원하는 다중 충전 제공 장치, 충전 스테이션 운영 서버, 전기 충전 시스템 및 이들의 동작 방법{MULTIPLE CHARGING PROVIDING APPARATUS FOR SUPPORTING CHARGING MULTIPLE CHARGING TARGET DEVICES, CHARGING STATION OPERATING SERVER, ELECTRIC CHARGING SYSTEM, AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 전기 충전 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 자동차의 충전 시스템에 관한 것이다.
지구의 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있는 요즈음 무공해 에너지의 사용은 날로 중요성을 더해가고 있다. 특히, 대도시의 대기오염 문제는 날로 심각해지고 있는데, 차량의 배기가스는 그 주요원인 중의 하나이다. 이와 같은 상황에서 무공해 에너지인 전기를 동력원으로 사용하는 이른바 전기 차량을 실용화하기 위한 연구가 근래 들어 활발하게 진행되고 있다. 전기 차량은 외부로부터 전기 에너지를 공급받아 이를 배터리에 충전한 후, 배터리에 충전된 전압으로 차륜과 결합된 모터를 통해 기계적 에너지인 동력을 얻는다. 즉, 전기 차량은 배터리에 충전된 전압으로 모터를 구동시켜야 하기 때문에 대용량의 충전식 배터리를 사용하며, 이러한 대용량의 충전식 배터리를 충전하기 위한 전기 충전 시스템을 각 충전소에 구비하고 있다.
종래의 전기 충전 시스템은 전기 자동차와 직접 연결되어 전력을 제공하는 전기 자동차 공급 장비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)라 불리는 충전기를 포함한다. 특히, 한 충전소에 설치되는 전기 충전 시스템은 복수의 충전기를 포함한다.
그러나, 한 충전소에 복수의 충전기가 마련되는 경우, 각 충전기의 모니터링과 유지 보수에 어려움과 많은 비용이 발생된다. 또한 복수의 충전기의 각각을 위한 복수의 보호 장치가 구비되어야 하므로, 이로 인하여 많은 비용이 발생될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 한 충전소 내에 복수의 충전기를 마련하는데 발생하는 문제점을 해소하기 위한 전기 충전 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.
일 실시예에서, 충전 스테이션 내의 복수의 충전 대상 장치의 충전을 지원하는 다중 충전 제공 장치는 복수의 충전 대상 장치에 각각 연결되어 전력을 제공하는 복수의 충전 케이블; 상기 복수의 충전 케이블에 각각 대응하고, 복수의 릴레이의 각각은 대응하는 충전 케이블을 통한 전력 제공을 스위칭하는 복수의 릴레이; 및 상기 복수의 충전 케이블 중에서 충전 대상 장치가 발생하는 파일롯 신호가 검출된 충전 케이블에 연결된 릴레이를 턴온하는 제어부를 포함한다. 턴온된 릴레이 및 상기 턴온된 릴레이에 연결된 충전 케이블을 통해 충전 대상 장치가 충전된다.
실시예에 따르면, 한 충전소 내에 복수의 충전기가 마련될 필요가 없으므로, 복수의 충전기를 모니터링하고 유지 보수하며 복수의 충전기의 각각에 보호 장치를 제공하는데에 발생하는 비용 부담과 관리 부담이 경감될 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, 통신 환경의 변화에 유동적으로 대처할 수 있어, 통신 환경의 변화로 인하여 발생하는 비용 부담과 관리 부담이 경감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 시스템의 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 스테이션의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 시스템의 충전 방법에 대한 래더 다이어그램이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 시스템의 보여주는 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기 충전 시스템(100)은 운영 서버(120), 통신 장치(130), 충전 스테이션 내에 구비되는 다중 충전 제공 장치(140) 및 복수의 충전 케이블(150)을 포함하며, 전력 회사(110)와 통신하고, 전기 자동차와 같은 충전 대상 장치(300)을 충전한다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 전기 충전 시스템(100)이 구현될 수도 있다.
운영 서버(120)는 운영 서버(120)는 전력 회사(110)로부터 전력 판매 정보를 수신하고, 수신한 전력 판매 정보에 기초하여 전력 회사(110)가 제공하는 전력의 구매 여부를 결정한다. 운영 서버(120)가 전력을 구매하기로 결정한 경우에, 운영 서버(120)는 전력을 구매한다.
운영 서버(120)는 통신 장치(130)를 통해 다중 충전 제공 장치(140)과 통신을 수행한다. 즉, 통신 장치(130)는 제1 통신 프로토콜을 이용하여 운영 서버(120)와 통신하고, 제2 통신 프로토콜을 이용하여 다중 충전 제공 장치(140)과 통신할 수 있다. 이를 위하여, 통신 장치(130)는 제1 통신 프로토콜을 지원하는 제1 통신 모듈과, 제2 통신 프로토콜을 지원하는 제2 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이와 같이, 통신 장치(130)는 운영 서버(120)와는 별도의 장치이고, 또한 다중 충전 제공 장치(140)과 별도의 장치일 수 있다. 이로써, 운영 서버(120)나 다중 충전 제공 장치(140) 중 하나가 교체되는 경우에, 통신 프로토콜이 변경됨으로 인하여 나머지 하나도 교체할 필요 없이 비교적 저렴한 통신 장치(130)의 변경만으로 나머지 하나가 재활용될 수 있다. 또한, 통신 사업자가 변경되거나, 운영 서버(120)나 다중 충전 제공 장치(140) 중 하나의 통신 모듈이 교체되는 경우에도, 비교적 저렴한 통신 장치(130)의 변경만으로 전기 충전 시스템(100)이 정상적으로 동작할 수 있다.
복수의 충전 케이블(150)의 각각은 전력선을 포함한다. 다중 충전 제공 장치(140)는 전력선을 통해 충전 대상 장치(300)에 전력을 제공하여 충전 대상 장치(300)를 충전한다. 다중 충전 제공 장치(140)가 충전 대상 장치(300)와 전력선 통신을 수행하는 경우에, 다중 충전 제공 장치(140)은 충전 케이블(150) 내의 전력선을 통해 충전 대상 장치(300)와 통신을 수행할 수 있다. 한편, 복수의 충전 케이블(150)의 각각은 통신선을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 다중 충전 제공 장치(140)은 충전 대상 장치(300)와 통신선을 통해 통신할 수 있다.
다음은 도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 충전 스테이션을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 스테이션의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 다중 충전 제공 장치(140)은 컨트롤 디바이스(210), 통신 모듈(215), 복수의 스마트 전력 계측기(220) 및 복수의 릴레이(230)을 포함한다.
컨트롤 디바이스(210)는 복수의 충전 케이블을 통해 충전 대상 장치가 발생하는 파일롯 신호를 검출하고, 복수의 충전 케이블(150) 중에서 파일롯 신호가 검출된 충전 케이블을 식별할 수 있다. 컨트롤 디바이스(210)는 식별된 충전 케이블에 연결된 릴레이(230)를 턴온할 수 있다. 컨트롤 디바이스(210)는 턴온된 릴레이(230) 및 턴온된 릴레이(230)에 연결된 충전 케이블(150)을 통해 충전 대상 장치(300)에 구매 전력을 제공하여 충전 대상 장치(300)를 충전할 수 있다. 컨트롤 디바이스(210)는 통신 모듈(215) 및 통신 장치(130)를 통해 충전 정보를 운영 서버(120)에 전송할 수 있다.
통신 모듈(215)는 통신 장치(130)가 지원하는 제2 통신 프로토콜을 이용하여 통신 장치(130)와 통신한다.
복수의 스마트 전력 계측기(220)는 복수의 릴레이(230)에 각각 대응한다. 복수의 스마트 전력 계측기(220)의 각각은 대응하는 릴레이(230)를 통해 제공되는 전력량을 측정한다. 복수의 스마트 전력 계측기(220)에는 복수의 식별자가 부여될 수 있다.
복수의 릴레이(230)는 복수의 충전 케이블(150)에 각각 대응한다. 복수의 릴레이(230)에는 복수의 식별자가 부여될 수 있다. 복수의 릴레이(230)의 각각의 식별자는 대응하는 스마트 전력 계측기(220)의 식별자와 동일할 수 있다.
복수의 충전 케이블(150)에는 복수의 식별자가 부여될 수 있다. 복수의 충전 케이블(150)의 각각의 식별자는 대응하는 스마트 전력 계측기(220)의 식별자와 동일할 수 있다. 또, 복수의 충전 케이블(150)의 각각의 식별자는 대응하는 릴레이(230)의 식별자와 동일할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 시스템의 충전 방법에 대한 래더 다이어그램이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기 충전 시스템의 충전 방법을 설명한다.
운영 서버(120)는 전력 회사(110)로부터 전력 판매 정보를 수신한다(S101). 전력 판매 정보는 복수의 미래 시간대를 위한 전력 요금 정보, 복수의 미래 시간대에서 제공 가능한 전력량에 대한 정보, 현재 시간대에서의 전력 요금 정보, 현재 시간대에서 제공 가능한 전력량에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
운영 서버(120)는 수신한 전력 판매 정보에 기초하여 전력 회사(110)가 제공하는 전력의 구매 여부를 결정한다(S103).
운영 서버(120)가 전력을 구매하기로 결정한 경우에, 운영 서버(120)는 전력을 구매한다(S105).
한편, 운영 서버(120)는 통신 장치(130)를 통해 다중 충전 제공 장치(140)의 컨트롤 디바이스(210)에 충전 시작 명령을 전송한다(S106). 이때, 다중 충전 제공 장치(140)의 컨트롤 디바이스(210)는 통신 장치(130)를 통해 운영 서버(120)로부터 충전 시작 명령을 수신한다. 충전 대상 장치(300)의 사용자가 전력 구매를 위한 결재를 완료한 경우에, 운영 서버(120)는 다중 충전 제공 장치(140)가 충전 대상 장치(300)를 충전할 수 있도록 다중 충전 제공 장치(140)에 충전 시작 명령을 전송할 수 있다.
충전 시작 명령이 수신되면, 다중 충전 제공 장치(140)의 컨트롤 디바이스(210)는 복수의 충전 케이블을 통해 충전 대상 장치가 발생하는 파일롯 신호를 검출한다(S107). 복수의 충전 케이블의 각각이 통신선을 포함하는 경우에, 다중 충전 제공 장치(140)의 컨트롤 디바이스(210)는 복수의 충전 케이블 내의 복수의 통신선을 통해 충전 대상 장치가 발생하는 파일롯 신호를 검출할 수 있다.
다중 충전 제공 장치(140)의 컨트롤 디바이스(210)는 복수의 충전 케이블(150) 중에서 파일롯 신호가 검출된 충전 케이블을 식별한다(S109). 복수의 충전 케이블(150)에는 복수의 식별자가 부여된 경우에, 컨트롤 디바이스(210)는 파일롯 신호가 검출된 충전 케이블의 식별자를 인식할 수 있다.
다중 충전 제공 장치(140)의 컨트롤 디바이스(210)는 식별된 충전 케이블에 연결된 릴레이(230)를 턴온한다(S111). 복수의 충전 케이블(150)에는 복수의 식별자가 부여된 경우에, 컨트롤 디바이스(210)는 인식한 식별자에 해당하는 릴레이(230)를 턴온할 수 있다.
다중 충전 제공 장치(140)의 컨트롤 디바이스(210)는 턴온된 릴레이(230) 및 턴온된 릴레이(230)에 연결된 충전 케이블(150)을 통해 충전 대상 장치(300)에 구매 전력을 제공하여 충전 대상 장치(300)를 충전한다(S113). 복수의 충전 케이블(150)에는 복수의 식별자가 부여된 경우에, 컨트롤 디바이스(210)는 인식된 식별자에 해당하는 릴레이(230) 및 인식된 식별자에 해당하는 충전 케이블(150)을 통해 충전 대상 장치(300)를 충전할 수 있다.
턴온된 릴레이(230)에 해당하는 스마트 전력 계측기(220)는 턴온된 릴레이(230)를 통해 충전 정보를 측정하여(S115) 컨트롤 디바이스(210)에 제공한다. 복수의 충전 케이블(150)에는 복수의 식별자가 부여된 경우에, 컨트롤 디바이스(210)는 인식된 식별자에 해당하는 스마트 전력 계측기(220)는 인식된 식별자에 해당하는 릴레이(230)를 통해 충전 정보를 측정할 수 있다. 이때, 충전 정보는 스마트 전력 계측기(220)의 식별자, 해당 릴레이(230)를 통해 제공한 전력량에 대한 정보, 해당 충전 대상 장치(300)의 충전 상태에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 충전 상태는 해당 충전 대상 장치(300)의 충전 가능 전력 총량 대비 현재 충전량의 비율에 해당할 수 있다.
컨트롤 디바이스(210)는 통신 장치(130)를 통해 충전 정보를 운영 서버(120)에 전송한다(S117).
운영 서버(120)는 수신한 충전 정보를 디스플레이한다(S119). 운영 서버(120)는 관리하는 복수의 식별자의 각각에 대하여 제공 전력량과 충전 상태를 디스플레이할 수 있다. 운영 서버(120)는 수신한 충전 정보에 기초하여 충전 이상(charging error)을 확인하고, 확인된 충전 이상을 디스플레이할 수도 있다. 예컨데, 제공 전력량이 증가하지만 충전 상태에 변화가 없는 경우 또는 제공 전력량이 일정 시간동안 변화가 없는 경우에, 운영 서버(120)는 충전 이상이라고 판단할 수 있고, 해당 식별자에 해당하는 충전 케이블(150), 스마트 전력 계측기(220), 릴레이(230) 중 적어도 하나에 오류가 발생했음을 디스플레이할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 전기 충전 시스템, 110: 전력 회사,
120: 운영 서버, 130: 통신 장치,
140: 다중 충전 제공 장치, 150: 충전 케이블,
300: 충전 대상 장치, 210: 컨트롤 디바이스,
215: 통신 모듈, 220: 스마트 전력 계측기,
230: 릴레이

Claims (5)

  1. 충전 스테이션 내의 복수의 충전 대상 장치의 충전을 지원하는 다중 충전 제공 장치에 있어서,
    복수의 충전 대상 장치에 각각 연결되어 전력을 제공하는 복수의 충전 케이블;
    상기 복수의 충전 케이블에 각각 대응하고, 복수의 릴레이의 각각은 대응하는 충전 케이블을 통한 전력 제공을 스위칭하는 복수의 릴레이; 및
    상기 복수의 충전 케이블 중에서 충전 대상 장치가 발생하는 파일롯 신호가 검출된 충전 케이블에 연결된 릴레이를 턴온하는 제어부를 포함하고,
    턴온된 릴레이 및 상기 턴온된 릴레이에 연결된 충전 케이블을 통해 충전 대상 장치가 충전되는
    다중 충전 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 충전 케이블에 복수의 식별자가 각각 할당되고,
    상기 복수의 릴레이에 복수의 식별자가 각각 할당되고,
    상기 복수의 릴레이의 각각의 식별자는 대응하는 충전 케이블의 식별자와 동일하고,
    상기 제어부는 충전 대상 장치가 발생하는 파일롯 신호가 검출된 충전 케이블의 식별자를 인식하고, 인식한 식별자에 해당하는 릴레이를 턴온하는
    다중 충전 제공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 릴레이에 각각 대응하는 복수의 전력 계측기를 더 포함하고,
    상기 복수의 전력 계측기의 각각은 대응하는 릴레이를 통해 충전 정보를 측정하는
    다중 충전 제공 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 충전 정보를 통신 장치를 통해 운영 서버에 전송하고,
    상기 통신 장치는 상기 충전 스테이션과 별도의 장치이고,
    상기 통신 장치는 상기 운영 서버와 별도의 장치인
    다중 충전 제공 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 충전 정보는 상기 충전 정보에 해당하는 전력 계측기의 식별자, 상기 충전 정보에 해당하는 릴레이를 통해 제공한 전력량에 대한 정보, 상기 릴레이를 통해 전력을 수신하는 충전 대상 장치의 충전 상태에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는
    다중 충전 제공 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200056025A (ko) * 2018-11-14 2020-05-22 한국전력공사 충전 케이블 자동 감기 기능을 가진 전기자동차 충전기
EP3831644A3 (en) * 2019-02-12 2021-08-25 Massimo Ferrari Charging system and method of a battery of an electric vehicle

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