KR20140142598A

KR20140142598A - 멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템

Info

Publication number: KR20140142598A
Application number: KR1020130064250A
Authority: KR
Inventors: 신상희; 황태영; 이승형; 원종열
Original assignee: 중앙제어 주식회사
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2014-12-12

Abstract

본 발명은 차량을 동시에 충전할 수 있는 채널을 다수 구비한 멀티채널충전기; 상기 차량을 접속시키는 충전커넥터와 상기의 채널마다, 상기 접속된 차량들을 순차적으로 충전시키기 위한 충전 전원을 ON- OFF하는 충전스위칭부를 구비한 다수의 충전단자부;을 포함하며, 상기 멀티채널충전기는, 외부 전원으로부터 전력을 공급받는 복수의 채널전원공급부; 및 차량이 상기 충전커넥터에 접속시, 복수의 채널 중에서, 어느 충전컨넥터에 접속되는 지를 인식하는 충전인식부와, 상기 충전인식부의 인식 정보를 기억하는 데이터저장부와, 충전전압 및 전류를 검출하는 센서감지부와, 접속된 차량의 충전을 제어하는 충전제어부를 구비한 충전제어관리부;를 포함한다.

Description

멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템{Multi-channel electric power charging system for EV(Eletric Vehicle)}

본 발명은 전기자동차의 구동모터에 전원을 공급하는 배터리를 충전하는 충전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충전기 한대에 여러 대의 전기자동차를 자동으로 순차적으로 충전할 수 있는 기능과 충전기 내부의 릴레이 접점 융착에 따른 사고를 방지하기 위하여 접점 융착 시 자동으로 전력을 차단하는 기능을 구비한 멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템에 관한 것이다.

세계적인 환경규제와 고유가 여파로 에너지 절감 차원에서 전 세계적으로 친환경적이면서, 저렴한 유지비가 소요되는 전기자동차에 대한 개발과 보급이 확대되고 있으며, 전기자동차의 배터리 충전을 위한 다양한 충전기술 및 충전소 확충을 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다.

통상, 전기자동차의 배터리를 충전하기 위해서는, 도 1에 도시한 바와 같이,전기충전기에 연결된 1개의 충전커넥터를 전기자동차에 1:1 접속을 통하여 배터리를 충전시키는 방법이 일반적이다.

그런데, 상기의 종래 방법은 충전기와 충전차량이 1:1 관계이므로, 많은 차량을 동시에 충전시키기 위해서는 많은 충전기와 넓은 설치 공간이 필요하여 막대한 초기 투자비용이 요구될 수 있다. 반면, 적은 수량의 충전기를 보유하고 있는 전기충전소의 경우에는, 전기자동차는 대용량의 배터리를 내장하고 있어, 충전에 많은 시간이 소요되는데, 특히 야간의 경우에는 충전순서를 기다리거나, 충전커넥터를 연결하고 충전하기 위해서는 충전 완료시까지 차량에서 기다려야 한다는 점에서 운전자들에게 많은 불편을 초래한다.

또한, 배터리 충전이 완료되면, 운전자는 충전 전원이 차단된 것으로 판단하고, 충전된 차량을 충전커넥터로부터 분리하고자 하나, 충전 전원을 차단하기 위한 릴레이의 접점에 융착이 발생되어 충전커넥터의 충전 전원이 차단되지 않는 경우에는, 충전커넥터의 접속을 해제하려는 운전자는 누설전류에 의하여, 안전사고가 발생할 수 있으며, 또한 충전커넥터를 강제로 분리시에는 충전커넥터 및 연결된 다른 기기의 손상을 수반될 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 충전기에 복수의 전기자동차를 동시에 충전할 수 있는 멀티채널을 구비하고, 하나의 채널에 복수의 충전컨넥터가 연결될 수 있는 채널충전단자부를 구비하여, 동시에 다수의 차량을 충전커넥터에 연결할 수 있으며, 상기 충전커넥터에 접속되는 차량은 전기충전기의 제어장치에 의하여 인식된 후, 충전번호가 부여되어, 충전중인 전기자동차의 충전이 완료되면, 자동으로 부여된 충전번호 순서대로 전기자동차가 충전되므로, 야간에 다른 차량이 중전 중에도, 차량을 충전기의 충전커넥터에 연결시켜 놓으면, 운전자가 부재시에도 자동으로 충전 가능한 시점에 충전될 수 있으므로, 운전자가 충전 시간 동안 현장에서 기다려야 하는 불편함을 해소할 수 있으며, 충전기의 효율을 높일 수 있는 멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 충전기의 릴레이의 접점 융착에 따른 안전 사고를 방지하기 위하여 충전 완료에 따라 충전 전원 차단을 차단한 후, 릴레이 2차측의 전압을 검출하여 전압이 검출되면, 릴레이의 접점이 융착되었다고 판단되어, 차단신호를 발생하여, 전원을 차단시킴으로서, 운전자의 안전사고 방지를 방지할 수 있는 기능을 구비한 멀티 채널방식의 전기자동차 충전시스템를 제공하는 것이다.

상기 목적을 실시하기 위한 본 발명에 따른 멀티채널 방식의 전기자동차 충전시스템은, 차량을 동시에 충전할 수 있는 채널을 다수 구비한 멀티채널충전기;및 상기 차량을 접속하기 위한 충전커넥터와, 상기 접속된 차량들을 순차적으로 충전시키기 위하여 충전 전력을 ON- OFF시키는 충전스위칭부를 구비한 다수의 채널충전단자부;를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 멀티채널충전기는,외부 전원으로부터 전력을 공급받는 복수의 채널전원공급부; 및 차량이 상기 충전커넥터에 접속되면, 복수의 채널 중에서, 어느 충전컨넥터에 접속되는 지를 인식하는 충전인식부와, 상기 충전인식부의 인식정보를 저장하는 데이터저장부와, 충전전압과 전류를 검출하는 센서감지부와, 상기 접속된 차량의 충전을 제어하는 충전제어부를 구비한 충전제어관리부;를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 채널전원공급부는, 전력량을 표시하는 디지탈전력적산계; 상기 디지탈전력적산계에 연결되어 전원을 차단하는 릴레이와 메인차단기; 및 동시 충전이 가능한 상기 채널을 연결하기 위한 채널접속부; 를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 채널충전단자부는 충전상태를 표시하는 LED부를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 충전스위칭부는 릴레이와 상기 릴레이의 접점 융착이 발생할 때, 전원을 차단하는 보조차단기를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템은, 하나의 충전기에 다수의 차량을 순차적으로 자동으로 충전할 수 있는 충전시스템을 제공하여, 전기자동차 충전 인프라 설치비용을 절감할 수 있고, 충전기의 운용효율을 높일 수 있어, 전기자동차 보급화에 많은 기여를 할 수 있다.

또한, 야간 충전시에도 운전자가 충전소에서 충전시간 동안 기다릴 필요 없으므로, 전기자동차를 충전소의 충전컨넥터에 접속시킨 후, 충전소를 떠나도, 다음 날 또는 원하는 시간에 충전된 차량을 사용할 수 있어, 운전자가 충전시 장시간 기다려야 하는 불편을 해소할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 멀티채널방식의 전기자동차 충전 시스템은 충전 완료 후에 릴레이의 접점 융착상태를 자동으로 체크하여 접점 융착이 발생하여도, 전원을 자동으로 차단하는 기능을 가지고 있어, 인체의 안전사고 방지뿐만 아니라, 강제로 분리시 커넥터의 손상 및 전압에 의한 전기차 충전회로의 손상도 방지할 수 있다.

도 1은 종래 전기자동차의 충전 시스템
도 2는 본 발명에 따른 멀티채널 전기자동차 충전 시스템의 개략적인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 충전 시스템의 블럭 구성도
도 4는 본 발명에 따른 충전 시스템의 제어 흐름도
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 제어 흐름도

이하, 첨부된 도면을 참작하여 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명의 일 실시 예인 멀티채널 전기자동차 충전시스템의 전체적인 구성도인 도 2를 참고하면, 하나의 전기자동차 충전기(100)는 각각의 채널에 전원을 공급하는 복수의 채널전원공급부(200)와 상기 충전기(100)의 충전에 필요한 각종 제어를 하는 충전제어관리부(300)를 포함하고 있다.

또한,상기 충전기(100)는 충전 전력을 제공하는 2개의 충전채널 (CH1, CH2)을 구비하고 있으며, 각각의 채널은 3개의 충전커넥터 (CH1-1, CH1-2, CH1-3; CH2-1, CH2-2, CH2-3)을 구비한 각각의 채널충전단자부(400)와 연결되어, 각 채널은 다른 채널과 동시 충전이 가능한 반면, 상기 채널충전단자부(400)에 연결된 충전커넥터들은 동시 충전이 아닌 순차 충전이 되도록 구성되어 있다. 예를 들면, CH1과 CH2에는 동시에 전력이 공급되나, 채널충전단자부(400)에 포함된 충전커넥터인 CH1-1, CH1-2,와 CH1-3는 상기 충전기(100) 내부에 설치되어 있는 충전제어부 (7)에서 부여된 충전번호에 의하여 순차적으로 충전이 이루어진다.

상기의 실시 예에서, 하나의 전기자동차 충전기(100)에 2개의 충전채널과 1개의 채널충전단자부 (400)는 3개씩의 충전커넥터로 구성되어 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 하나의 충전기에 3개 이상의 충전채널과, 하나의 채널당 4개 이상의 충전커넥터도 연결이 가능하다.

또한, 상기의 실시예에서 상기의 채널충전단자부(400)가 상기 충전기(100)와 분리되어 별도의 장치로 기재되어 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 상기 채널충전단자부(400)는 상기 충전기(100)의 내부에 설치도 가능하다.

도 3은 본 발명에 따른 충전시스템의 블럭 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 채널전원공급부 (200)는 디지탈전력적산계(1), 릴레이 (2), 메인 차단기(3), 채널접속부(4)를 포함하며, 충전제어관리부(300)는 센서감지부(5), 충전인식부 (6), 데이터저장부(7), 충전제어부(8)를 포함하고, 채널충전단자부 (400)는 상기 채널전원공급부(200)의 채널접속부(4)와 연결되어 있으며, 충전커넥터(10)와 충전스위칭부 (9)를 포함한다.

상기 채널전원공급부(200)에 포함된 디지탈전력적산계(1)는 사용하는 전력량을 표시하며, 상기 릴레이 (2)와 상기 메인차단기(3)는 전원을 ON- OFF하며, 상기 채널접속부(4)는 1개의 충전기(100)에 동시에 전원이 공급되는 다수의 채널 (CH1, CH2, ...)이 연결되는 장치이다.

또한, 상기 충전제어 관리부(300)에 포함되는, 상기 센서감지부(5)는 상기 충전스위칭부(9)의 릴레이에 흐르는 전압 및 전류를 검출하는 것으로서, 충전시 충전전압 및 전류와 릴레이 차단시 전압을 검출하여, 상기 충전제어부(8)에 전달하면, 상기 충전제어부(8)는 상기 검출전압 및 전류치에 의하여 충전완료 판단과 릴레이 융착 발생 여부 판단에 사용한다. 즉, 상기 충전제어부(8)는, 상기의 검출된 충전전압이 데이타저장부(7)에 저장되어 있는 규정치를 충족하지 않으면, 충전 중인 차량의 충전이 완료된 것으로 판단하여 다음의 과정을 진행하도록 제어하며, 또한 충전 완료 후에는, 릴레이 차단시 검출된 전압이 0 [V]가 아닌 경우에는 릴레 이의 접점이 융착된 것으로 판단하여, OFF 신호를 발생하여 상기의 보조차단기(3)의 전원을 차단시킨다.

또한, 상기 충전인식부(6)는 차량의 충전케이블이 상기의 채널 충전단자부 (400)에 설치된 충전커넥터(10)에 접속되면, 상기 충전커넥터(10)를 통해 채널접속부(4)의 충전제어 파이럿 회로에 의하여, 충전을 원하는 차량이 어느 충전커넥터에 접속되었는지 인식하고, 상기 충전제어부(8)에 접속신호를 전달한다.

상기 충전제어 파이럿회로는 충전기에서 감시기능을 위한 PWM 변조방식의 파일럿 회로로서, 전기 자동차가 연결되지 않은 상태에서는 12 V의 전압이 측정되며, 차량이 상기 충전커넥터(10)에 연결되면, 9 V가 측정되고, 충전시에는 6 V가 검출되며, 충전이 완료되면 다시 9 V의 신호가 검출되며, 운전자가 충전커넥터에서 차량의 충전 케이블의 접속을 해제하면 12 V 신호가 검출되어 대기상태가 된다. 즉 상기 충전제어 파이럿 회로에서 차량이 연결되지 않은 상태에서는 12V 신호가 검출되어 상기 충전제어부 (8)에 전송되며, 차량이 상기 충전커넥터(9)에 연결되면, 9 V 신호가 검출되어, 차량과 접속된 충전커넥터를 인식할 수 있으며, 상기 충전커넥터에서 충전이 시작되면, 6 V의 신호가 검출되어 상기 충전제어부(8)로 전송되므로, 검출되는 전압에 따라 시스템의 상태를 인식하여 제어할 수 있다.

상기 데이터저장부(6)는 상기 충전인식부(6)의 차량접속 인식정보와, 상기 충전제어부(8)에서 부여된 충전번호 정보와, 충전 전후의 충전전력량정보 등의 충전관련정보를 저장할 수 있으며, 상기 차량접속 인식정보는 차량이 접속된 충전커넥터의 번호 즉 CH1-1, CH1-2,CH1-3, CH2-1...등이 될 수 있고, 상기 데이터저장부(6)는 RAM, EEPROM등의 공지의 반도체 소자나, 하드 디스크 같은 저장매체로 이루어질 수 있는데, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.

상기 충전제어부(8)는 상기의 인식정보에 의하여 충전번호를 생성하여, 상기 데이터저장부(7)에 저장하고, 현재 충전 중인 차량의 충전이 완료되면 상기의 충전번호정보에 의하여 순차적으로 충전이 진행되도록 시스템을 제어한다. 상기 충전 제어부 (8)는 본 발명에 따른 충전제어를 진행하기 위한 프로그램 코드를 실행할 수 있는 마이크로프로세서로 구성될 수 있다.

또한, 채널충전단자부(400)에 포함되는, 상기 충전컨넥터(10)는 운전자가 전기자동차의 충전케이블을 연결하는 콘센트이며,상기의 충전스위칭부(9)와 연결되어 있다. 상기 충전스위칭부(9)는 충전 전원을 ON/OFF 시키는 전원스위치를 구비하여, 상기 충전제어부(8)로부터의 충전 ON/ OFF 신호에 따라, 충전 전력을 상기 충전커넥터(10)로 연결 또는 차단시킨다. 또한 상기의 전원스위치는 릴레이와, 릴레이의 접점 융착이 발생하는 경우 전원을 차단시키는 보조스위치(9-2)를 포함할 수 있다. 상기 릴레이(9-1)는 충전 개시 또는 충전 완료 시점에 충전제어부(7)의 제어신호에 의하여 ON-OFF 제어되며, OFF 제어신호에 의하여 전원을 차단 시킨 후, 상기 센서감지부 (5)에 의한 릴레이 2차측의 검출 전압이 제로(0)가 아닌 경우에는, 상기 충전제어부(8)는 릴레이의 접점 융착이 발생된 것으로 판단하여, 제어신호를 발생하여 상기 보조차단기(9-2)로 하여금 전원을 차단시켜 운전자의 안전 사고를 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 채널충전단자부(400)는 차량의 충전 상태를 표시하는 LED부를 더 포함할 수 있는데, 상기 LED부는 충전 중임을 표시하는 적어도 1개의 LED가 설치되어, 사용자가 충전 상태를 시각적으로 인식할 수 있도록 도와줄 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 본 발명의 충전시스템의 충전과정을 보여주는 제어 흐름도이다.

이하에서는 도 3 와 도 4를 참조하여 본 발명의 멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템에 대하여 좀 더 자세히 설명한다.

먼저, 운전자가 차량의 충전케이블을 채널 충전단자부 (300)에 설치된 충전 커넥터(10)에 접속하면, 상기 충전커넥터를 통해 채널접속부(4)의 충전제어 파일럿 회로에 의하여 9 V의 신호가 검출되면, 충전인식부(6)는 차량이 어느 충전커넥터에 접속되었는지 인식하고, 충전제어부(8)에 상기의 인식정보를 전달한다 (S401).

상기 충전제어부(8)는 상기 인식정보를 수신되면, 충전번호를 생성하여 데이터저장부에 저장하고 (S402), 저장되어 있는 번호 중에서 충전번호를 선정하면 (S403), 충전개시신호를 생성하여 상기 선정된 충전번호에 해당하는 상기 채널충전 단자부(400)의 충전스위칭부(9)로 전송하면, 상기 충전스위칭부(9)의 전원스위치는 ON 되고, 상기 충전커낵터(10)로 전력이 공급되어, 접속되어 있는 차량의 충전이 시작된다 (S404).

상기 충전 개시 신호에 의하여 충전이 시작되면, 센서감지부(5)에서는 상기의 채널충전단자부(400)의 전압을 검출하여 상기 충전제어부(8)에 전송하며 (S405), 상기 충전제어부(8)는 검출된 전압 값이 데이타저장부(7)에 미리 저장되어 있는 규정치를 만족하는지 여부를 판단하여 (S406), 규정치를 만족하면 충전 중으로 판단하고, 규정치를 만족하지 않으면, 충전이 완료된 것으로 판단하여, 충전해제신호를 상기 충전스위칭부(9)로 전송하여 상기 충전커넥터로의 전력을 차단한다 (S407).

상기 충전 전원을 차단시킨 후, 상기 충전제어부(8)는 상기 데이터저장부 (7)를 엑세스하여, 충전 완료된 충전번호를 삭제하고, 다른 충전번호의 존재 여부를 확인하여(S408), 다른 충전번호가 존재하면, 다음 순서의 충전번호를 선정하여 (S403), 상기의 과정을 반복하며 충전을 계속한다.

상기와 같이 전원이 차단되면, 운전자는 LED 표시부의 LED 상태를 확인하고, 상기 충전 커넥터로부터 충전 케이블의 접속을 해제하여 충전된 차량을 사용할 수 있다.

다음으로, 도 5 는 본 발명의 다른 실시 예에서의 제어흐름도를 도시한 것으로, 운전자가 차량의 충전케이블을 채널 충전단자부 (300)에 설치된 충전 커넥터 (10)에 접속하면, 상기 충전커넥터를 통해 채널접속부(4)의 충전제어 파일럿 회로에 의하여 9 V의 신호가 검출되면, 충전인식부(6)는 차량이 어느 충전커넥터에 접속되었는지 인식하고, 충전제어부(8)에 상기의 인식정보를 전달한다 (S401).

반면, 다음 순서의 충전번호가 없다고 판단되면, 상기 선서감지부(5)에서 상기 채널 충전단자부(400)의 전압을 검출하고 (S409), 상기 충전제어부(8)는 데이타저장부(7)에 저장되어 있는 차단전압의 허용치와 비교하여 (S410), 만약 허용치를 만족하지 않으면, 상기 릴레이가 융착되었다고 판단하여, OFF신호를 생성하여 보조차단기로 전송하여 전력을 차단시킨다(S410).

상기와 같이 전원이 차단되면, 운전자는 LED 표시부의 LED 상태를 확인하고, 충전케이블의 접속을 상기 충전커넥터로부터 해제하여 충전된 차량을 사용할 수 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

1. 디지탈전력적산계 2. 릴레이부, 3. 메인차단기
4. 채널접속부 5. 센서감지부 6. 충전인식부
7. 데이터저장부 8. 충전제어부 9. 충전스위칭부
9-1. 릴레이 9-2. 보조차단기 10. 충전커넥터
100. 충전기 200 채널전원공급부 300 충전제어관리부
400 채널충전단자부 500 충전케이블 600 전기자동차

Claims

차량을 동시에 충전할 수 있는 채널을 다수 구비한 멀티채널충전기;및
상기 차량을 접속하기 위한 충전커넥터와, 상기 접속된 차량들을 순차적으로 충전시키기 위하여 충전 전력을 ON- OFF시키는 충전스위칭부를 구비한 다수의 채널충전 단자부;을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템.
제 1항에 있어서,
상기 멀티채널충전기는,
외부 전원으로부터 전력을 공급받는 복수의 채널전원공급부; 및
차량이 상기 충전커넥터에 접속시, 복수의 채널 중에서, 어느 충전컨넥터에 접속되는 지를 인식하는 충전인식부와, 상기 충전인식부의 인식정보를 저장하는 데이터저장부와, 충전전압과 전류를 검출하는 센서검출부와, 상기 접속된 차량의 충전을 제어하는 충전제어부를 구비한 충전제어관리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템 .
제 2항에 있어서,
상기 채널전원공급부는,
전력량을 표시하는 디지탈전력적산계;
상기 디지탈전력적산계에 연결된 릴레이와 메인차단기;및
동시 충전이 가능한 상기 채널을 연결하기 위한 채널접속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템
상기 제 3항에 있어서,
상기 충전스위칭부는 릴레이와 상기 릴레이의 접점 융착이 발생할 때, 전원을 차단하는 보조차단기를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널방식의 전기자동차 충전 시스템.
상기 제 4항에 있어서,
상기 충전단자부는 충전상태를 표시하는 LED부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널방식의 전기자동차 충전시스템