KR20160052024A - 공동이용 전기자동차 충전 시스템 및 그 충전 방법 - Google Patents

공동이용 전기자동차 충전 시스템 및 그 충전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 차량을 주차할 수 공간에 설치되어, 상용전원과 신재생에너지를 활용한 충전 전력 운용으로 한정된 시간 내에 최대한의 전기자동차를 충전할 수 있는 공동이용 전기자동차 충전 시스템 및 그 충전 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템은 다수의 전기자동차와 연결되도록 다수의 충전 커넥터가 구비된 인터페이스부, 상기 인터페이스부와 연결되어, 전기자동차 충전 작업을 제어하는 충전제어부 및 전기자동차 충전을 위한 전원을 공급하는 전원부를 포함하며, 상기 전원부는 상용전원을 공급하는 상용전원부, 신재생에너지로 생산된 보조전원을 공급하는 보조전원부 및 상기 상용전원 및 상기 보조전원을 복합적으로 제공하는 복합전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공동이용 전기자동차 충전 시스템 및 그 충전 방법{Charging system and the method for multiaccess electric vehicle}
본 발명은 전기자동차 충전 기술에 관한 것으로, 더 상세하게는 다수의 차량을 주차할 수 공간에 설치되어, 상용전원과 신재생에너지를 활용한 충전 전력 운용으로 한정된 시간 내에 최대한의 전기자동차를 충전할 수 있는 공동이용 전기자동차 충전 시스템 및 그 충전 방법에 관한 것이다.
최근 환경문제 특히 지구온난화와 기후변화에 대한 관심이 높아지고 다수의 국가가 이산화탄소 배출량 감축에 대한 기후변화협약을 이행하기 위한 논의를 진행되었으며, 이러한 논의에서 지구온난화의 원인은 이산화탄소 발생의 증가이며 이산화탄소의 증가는 자동차에서 내뿜는 탄소가 주범으로 지적된 바가 있다.
탄소배출 규제 정책에 따라 자동차 업계에 석유를 기반으로 한 자동차는 연료 효율을 높이고 탄소 배출 감소를 요구하게 되었으며, 이에 전기에 의해 자동차를 거동시키고, 배기가스를 발생시키지 않는 전기자동차가 다양한 형태로 개발되고 있으며, 수요 또한 급속히 증가하고 있는 실정이다.
이러한 전기자동차를 운행시키는 전기 모터는 주행 중 전기 에너지를 과도하게 소모하므로, 배터리를 일회 충전 시, 주행할 수 있는 거리는 일반 자동차에 비해 짧은 문제점이 발생하므로, 전기자동차의 배터리 충전 작업을 자주해야 하는 불편함이 있다.
또한, 전기자동차의 배터리를 충전하는데 소요되는 시간은 일반 자동차에 연료를 급유하는 시간에 비해 상당히 오래 소요되므로 전기자동차의 충전은 전기자동차가 주행하지 않는 주차된 시간 동안 진행되도록 하는 것이 바람직하다.
하지만 종래의 전기자동차 충전 장치는 대한민국 공개특허 공보 제10-2013-0099742호(2013. 09. 06) 및 도 5에 도시된 바와 같이 전기자동차와 일대일로 연결되므로, 충전 커넥터가 한정적으로 제공되며 이에 따라 충전 중인 차량이 존재하는 경우, 충전을 위해 대기해야 하는 불편함이 있으며, 충전이 완료된 후, 충전 커넥터를 분리하여 다음 충전 차량을 연결해야 하므로 충전 작업의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 다채널 충전 커넥터를 구비하는 충전 시스템이 개발되었지만 이러한 종래 다채널 충전 시스템의 경우에도 동시간에 충전할 수 있는 전원 용량에 한정되어 충전 커넥터를 제공함에 따라 충전 효율이 크게 향상되지 않는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 공보 10-2013-0099742A, 2013. 09. 06, 5쪽 내지 7쪽.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템 및 방법의 목적은 동시간대 최대전력 허용범위, 전기자동차의 배터리 잔량 중 어느 하나 이상을 고려하여, 상용전원과 보조전원을 연동하여 다수의 전기자동차의 충전 작업의 효율을 최적화하는 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템은 다수의 전기자동차와 연결되도록 다수의 충전 커넥터가 구비된 인터페이스부, 상기 인터페이스부와 연결되어, 전기자동차 충전 작업을 제어하는 충전제어부 및 전기자동차 충전을 위한 전원을 공급하는 전원부를 포함하며, 상기 전원부는 상용전원을 공급하는 상용전원부, 신재생에너지로 생산된 보조전원을 공급하는 보조전원부 및 상기 상용전원 및 상기 보조전원을 복합적으로 제공하는 복합전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템에 있어서, 충전제어부는 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보를 송수신하는 통신부, 상기 전원부의 전원 상태를 모니터링하는 전원 모니터링부, 상기 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보에 따라 충전 가능한 전기자동차의 대수를 결정하고, 전원 상태에 따라 충전 전원의 동작 모드를 결정하는 충전 모드 결정부 및 상기 충전 모드 결정부의 동작 모드에 따라 전력 공급을 제어하는 전력 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템에 있어서, 충전제어부는 충전 장치의 충전 허용 용량에서 전기자동차의 연결을 선택하는 내부 스위칭부 및 전기자동차의 연결 여부를 외부에서 선택하는 외부 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기자동차 충전 시스템에 있어서, 인터페이스부는 전기 자동차의 충전 커넥터와 연결되는 접속부 및 상기 접속부에 의해 연결된 전기 자동차의 배터리 잔량을 확인하는 배터리 잔량 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 방법은 (a) 인터페이스부의 충전커넥터를 전기자동차에 연결하는 단계, (b) 연결된 상기 전기자동차의 충전배터리 상태를 확인하는 단계, (c) 충전제어부를 이용하여, 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보에 따라 충전 가능한 전기자동차의 대수를 결정하고, 전원 상태에 따라 충전 전원의 동작 모드를 결정하는 단계 및 (d) 전력 제어기를 이용하여, 충전 모드 결정부의 동작 모드에 따라 전력 공급을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 방법은 (b) 단계 이후에 (e) 통신부를 이용하여, 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보를 송수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 방법은 (b) 단계 이후에, (e) 통신부를 이용하여, 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보를 송수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 방법은 (c) 단계 이후에, (f) 내부 스위칭부 또는 외부 스위칭부를 이용하여, 전원부의 연결 또는 충전 허용 용량을 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템은 주차장에 주차되는 대부분의 차량에 충전접속을 가능하게 하고, 동시간대 최대전력 허용범위, 전기자동차의 배터리 잔량 중 어느 하나 이상을 고려하고, 상용전원과 보조전원을 연동함으로써, 다수의 전기자동차의 충전 작업의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템의 전체 구성을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템에 있어서, 충전 장치의 충전 허용 용량에 따른 충전 스케줄 개념을 나타내는 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템에 있어서, 충전 장치별 충전 허용 용량을 결정하는 개념을 나타내는 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템에 있어서, 보조전원 운용 개념을 나타내는 개념도.
도 5는 종래 전기자동차 충전 시스템의 개념을 나타내는 도면.
이하, 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템 및 그 충전 방법을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면으로, 다수의 전기자동차와 연결되도록 다수의 충전 커넥터가 구비된 인터페이스부(10), 상기 인터페이스부(10)와 연결되어, 전기자동차 충전 작업을 제어하는 충전제어부(20) 및 전기자동차 충전을 위한 전원을 공급하는 전원부(40)를 포함한다.
상기 인터페이스부(10)는 전기 자동차의 충전 커넥터와 연결되는 접속부(11) 및 상기 접속부(11)에 의해 연결된 전기 자동차의 배터리 잔량을 확인하는 배터리 잔량 처리부(12)를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 접속부(11)는 하나의 충전 장치에 다수의 전기 자동차가 연결되도록 복수개로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 배터리 잔량 처리부(12)는 상기 접속부(11)에 연결된 전기자동차의 배터리 잔량(SoC-State of Charge)를 확인하고, 확인된 배터리 잔량을 통해 하나의 충전 장치가 동시간대에 제공해야하는 충전 전력을 산출할 수 있다.
상기 충전제어부(20)는 상기 인터페이스부(10)와 연결되어, 전기자동차 충전 작업을 제어하며, 본 발명에 따른 상기 충전제어부(20)는 내부 스위칭부(21), 외부 스위칭부(22), 전력제어기(23), 충전 모드 결정부(24), 전원 모니터링부(25), 전원 연결부(26) 및 통신부(27)를 포함한다.
상기 내부 스위칭부(21)는 충전 장치의 충전 허용 용량에서 전기자동차의 연결을 선택하며, 상기 외부 스위칭부(22)는 전기자동차의 연결 여부를 외부에서 선택한다.
상기 통신부(27)은 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보를 송수신하며, 상기 전원 모니터링부(25)는 상기 전원 연결부(26)에 연결된 상기 전원부(40)의 전원 상태를 모니터링하며, 상기 충전 모드 결정부(24)는 상기 충전 장치(30) 간에 접속된 전기자동차(1)의 배터리 상태 정보에 따라 충전 가능한 전기자동차(1)의 대수를 결정하고, 전원 상태에 따라 충전 전원의 동작 모드를 결정한다.
상기 전원부(40)는 상용전원을 공급하는 상용전원부(41), 신재생에너지로 생산된 보조전원을 공급하는 보조전원부(43) 및 상기 상용전원 및 상기 보조전원을 복합적으로 제공하는 복합전원부(42)를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 보조전원부(43)은 신재생에너지로 생산된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치(431) 및 상기 에너지 저장 장치(431)에 저장된 전력의 특성을 변환하여 출력하는 전력 변환기(432)를 포함하며, 본 발명에 따른 신재생에너지는 태양광, 태양열, 풍력, 바이오 에너지, 폐기물 에너지, 지열, 수력 에너지 중 어느 하나 이상으로 생산될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 태양광과 풍력으로 전기 에너지를 생산하였다.
본 발명에 따른 상기 충전 전원의 동작 모드는 크게 상용전원 단독모드, 복합전원모드, 보조전원 단독모드를 포함하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 동시간대에 총 5대의 전기자동차의 충전을 진행 시, 상용전원의 충전 용량 이후에는 보조전원을 단독으로 운용하거나 상용전원과 보조전원을 복합적으로 사용하여, 상용전원의 부족부분을 보조전원으로 대체하여 충전을 진행할 수 있다.
또한, 이 경우, 일부 전기자동차의 충전 시간 또한 조절하여, 동시간대에 충전 전력을 최대한으로 활용하여 많은 전기자동차를 동시에 충전될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 충전 장치 간의 충전 가능 용량 정보를 송수신하고 이를 통해 전력 분배를 수행하는 개념을 나타내는 도면으로, 각 충전 장치(30)는 연결된 전기자동차의 배터리 잔량 정보를 확인하고, 통신부(27)를 이용하여 일정 시간 동안 소요되는 충전 전력 정보를 서로 송수신하며, 이를 기반으로 도 4에 도시된 바와 같이, 각 충전 장치(30)의 충전 허용 용량 및 충전 가능 전기자동차의 대수를 결정하며, 결정된 충전 허용 용량 및 충전 가능 전기자동차의 대수에 따라 각 충전 장치는 충전 전원의 동작 모드를 결정하게 된다.
이때 충전 전원은 보조전원 상태를 모니터링하여, 상용전원과 함께 보조전원도 복합적으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 따른 공동이용 전기자동차 충전 방법은 (a) 인터페이스부(10)의 충전커넥터를 전기자동차(1)에 연결하는 단계, (b) 연결된 상기 전기자동차(1)의 충전배터리 상태를 확인하는 단계, (c) 통신부(27)를 이용하여, 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보를 송수신하는 단계, (d) 충전제어부(20)를 이용하여, 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보에 따라 충전 가능한 전기자동차의 대수를 결정하고, 전원 상태에 따라 충전 전원의 동작 모드를 결정하는 단계, (e) 내부 스위칭부(21) 또는 외부 스위칭부(22)를 이용하여, 전기자동차의 연결을 제한하는 단계 및 (f) 전력 제어기(23)를 이용하여, 충전 모드 결정부(24)의 동작 모드에 따라 전력을 분배하여 공급하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 전기자동차 충전 시스템 및 그 충전 방법는 동시간대 최대전력 허용범위, 전기자동차의 배터리 잔량 이외에 사용자가 입력한 충전 시간대, 우선 충전 선택 여부 등의 정보를 다양하게 적용하여, 충전 스케줄을 생성하는 것이 바람직하며, 사용자의 기호에 따라 합리적인 충전 비용을 적용할 수 있는 최적의 충전스케줄을 생성할 수도 있다.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 공동이용 전기자동차 충전 시스템 및 그 충전 방법으로 구현할 수 있다.
1 : 전기자동차 10 : 인터페이스부
11 : 접속부 12 : 잔량 처리부
20 : 충전제어부 21 : 내부 스위칭부
22 : 외부 스위칭부 23 : 전력제어기
24 : 충전 모드 결정부 25 : 전원 모니터링부
26 : 전원 연결부 27 : 통신부
30 : 충전 장치 40 : 전원부
41 : 상용전원부 42 : 복합전원부
43 : 보조전원부 431 : 에너지 저장 장치
432 : 전력 변환기

Claims (7)

  1. 다수의 전기자동차와 연결되도록 다수의 충전 커넥터가 구비된 인터페이스부;
    상기 인터페이스부와 연결되어, 전기자동차 충전 작업을 제어하는 충전제어부; 및
    전기자동차 충전을 위한 전원을 공급하는 전원부를 포함하며,
    상기 전원부는 상용전원을 공급하는 상용전원부, 신재생에너지로 생산된 보조전원을 공급하는 보조전원부 및 상기 상용전원 및 상기 보조전원을 복합적으로 제공하는 복합전원부를 포함하는 공동이용 전기자동차 충전 시스템.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 충전 제어부는
    충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보를 송수신하는 통신부;
    상기 전원부의 전원 상태를 모니터링하는 전원 모니터링부;
    상기 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보에 따라 충전 가능한 전기자동차의 대수를 결정하고, 전원 상태에 따라 충전 전원의 동작 모드를 결정하는 충전 모드 결정부; 및
    상기 충전 모드 결정부의 동작 모드에 따라 전력 공급을 제어하는 전력 제어기를 포함하는 공동이용 전기자동차 충전 시스템.
  3. 청구항 2항에 있어서,
    상기 충전제어부는
    충전 장치의 충전 허용 용량에서 전기자동차의 연결을 선택하는 내부 스위칭부; 및
    전기자동차의 연결 여부를 외부에서 선택하는 외부 스위칭부를 더 포함하는 공동이용 전기자동차 충전 시스템.
  4. 청구항 1항에 있어서,
    상기 인터페이스부는
    전기 자동차의 충전 커넥터와 연결되는 접속부; 및
    상기 접속부에 의해 연결된 전기 자동차의 배터리 잔량을 확인하는 배터리 잔량 처리부를 포함하는 공동이용 전기자동차 충전 시스템.
  5. (a) 인터페이스부의 충전커넥터를 전기자동차에 연결하는 단계;
    (b) 연결된 상기 전기자동차의 충전배터리 상태를 확인하는 단계;
    (c) 충전제어부를 이용하여, 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보에 따라 충전 가능한 전기자동차의 대수를 결정하고, 전원 상태에 따라 충전 전원의 동작 모드를 결정하는 단계; 및
    (d) 전력 제어기를 이용하여, 충전 모드 결정부의 동작 모드에 따라 전력 공급을 제어하는 단계를 포함하는 공동이용 전기자동차 충전 방법.
  6. 청구항 5항에 있어서,
    상기 (b) 단계 이후에
    (e) 통신부를 이용하여, 충전 장치 간에 접속된 전기자동차의 배터리 상태 정보를 송수신하는 단계를 더 포함하는 공동이용 전기자동차 충전 방법.
  7. 청구항 5항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에,
    (f) 내부 스위칭부 또는 외부 스위칭부를 이용하여, 전원부의 연결 또는 충전 허용 용량을 제한하는 단계를 더 포함하는 공동이용 전기자동차 충전 방법.
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KR20220026086A (ko) * 2020-08-25 2022-03-04 동명대학교산학협력단 이동형 배터리의 충전 및 모니터링 장치

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