KR20170098654A - 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치 - Google Patents

충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 옥외에 설치되는 금속제로 구비된 본체에 충전장비를 일체로 내장 설치하여 주는 것에 의해 각종 물리적 및 전기적인 위험 요인으로부터 안전하게 보호하여 주고, 또한 충전장치의 설치비용 절감과 유지보수를 편리하게 할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 금속제로 구비된 본체에 제1 내지 제3충전장비를 일체로 내장시켜 주기 위해 내부에 격판으로 분할시킨 공간이 다수 개 구비된 제1 내지 제3장비유니트부; 상기 제1장비유니트부에는 인입선으로 공급되는 전원의 온(ON), 오프(OFF)를 시켜 주기 위한 제1차단기가 장착된 제1충전장비가 내장되고, 상기 제2장비유니트부에는 상기 제1차단기에 연결된 1차측 단자를 통해 공급받은 고압의 교류전압을 저압의 교류전압으로 변환하는 제2충전장비가 내장되고, 상기 제3장비유니트부에는 상기 제2충전장비의 2차측 단자를 통해 공급되는 저압의 교류전압을 온(ON), 오프(OFF)시켜 주기 위해 상기 제1충전장비에 장착된 제2차단기에 연결되고, 상기 저압의 교류전압을 직류 충전전압으로 생성하여 전기 자동차에 공급하기 위한 제3충전장비가 내장되고, 상기 본체, 제1 내지 제3충전장비에 설치된 적어도 어느 하나 또는 그 이상의 위험감지수단으로부터 발생된 감지신호에 따라 경보수단에 제어신호를 출력하기 위한 제어부를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

Description

충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치{CHARGING STATION FOR ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은 전기 자동차에 충전용 전압을 공급하기 위한 충전장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 옥외에 설치되는 금속제로 구비된 본체에 충전장비를 일체로 내장 설치하여 주는 것에 의해 각종 물리적 및 전기적인 위험 요인으로부터 안전하게 보호하여 주고, 또한 충전장치의 설치비용 절감과 유지보수를 편리하게 할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
근래 들어 지구 환경보호에 부응하기 위한 차원에서 배기가스와 소음의 발생이 없는 전기 자동차의 개발에 대한 관심과 그 필요성이 고조되고 있다.
하지만, 전기 자동차는 주동력원으로 배터리를 사용하기 때문에 방전에 대비하여 배터리를 충전하기 위한 별도의 충전장치가 도로변이나 주차장, 공원, 주택가 등의 지역에 필히 설치하여만 하는 당면성을 가지고 있다.
이와 같이 전기 자동차에 충전을 위한 기술은 한국공개특허공보 제10-2015-0110937호(2015년 10월 05일)로 공개된 '전기 자동차 충전장치'(이를 '문헌 1'이라 한다.)에 의해 이미 널리 알려져 있다.
상기 언급된 문헌 1에 대해 살펴보면 복수 개의 충전모듈; 및 상기 충전모듈이 병렬 연결되도록 상기 충전모듈 각각의 입력 단자에 연결되어 외부 전원을 상기 충전모듈 각각에 공급하는 입력 부스바를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 하고 있다.
하지만, 이와 같은 종래의 기술은 충전장치에 외부전원을 공급하는 변압기와 충전전압을 생성하는 충전기 등이 각각 별도로 분리되어 옥외에 설치되어 있기 때문에 그에 따른 설치비용이 증가하고 유지보수가 어려울 뿐만 아니라, 특히 전기적인 위험이 발생하였을 때 이를 감지하고 대처하기 위한 기술적 수단이 구비되어 있지 않은 문제점이 있는 실정이다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 옥외에 설치되는 금속제로 구비된 본체에 충전장비를 일체로 내장 설치하여 주는 것에 의해 충전장치의 설치비용 절감과 유지보수를 편리하게 하여 주고, 나아가서 충전장치를 물리적 및 전기적인 위험 요인으로부터 안전하게 보호하여 줄 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 구성수단으로는 옥외에 설치되는 금속제로 구비된 본체에 제1 내지 제3충전장비를 일체로 내장시켜 주기 위해 내부에 격판으로 분할시킨 공간이 다수 개 구비된 제1 내지 제3장비유니트부가 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 제1장비유니트부에는 인입선으로 공급되는 전원의 온(ON), 오프(OFF)를 시켜 주기 위한 제1차단기가 장착된 제1충전장비가 내장되어 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 제2장비유니트부에는 상기 제1차단기에 연결된 1차측 단자를 통해 공급받은 고압의 교류전압을 저압의 교류전압으로 변환하는 제2충전장비가 내장되어 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 제3장비유니트부에는 상기 제2충전장비의 2차측 단자를 통해 공급되는 저압의 교류전압을 온(ON), 오프(OFF)시켜 주기 위해 상기 제1충전장비에 장착된 제2차단기에 연결되고, 상기 저압의 교류전압을 직류 충전전압으로 생성하여 전기 자동차에 공급하기 위한 제3충전장비가 내장되어 구성된 것을 그 특징으로 한다.
그리고, 상기 본체, 제1 내지 제3충전장비 중에 설치된 적어도 어느 하나 또는 그 이상의 위험감지수단으로부터 발생된 감지신호에 따라 경보수단에 제어신호를 출력하기 위한 제어부를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 과제를 해결하기 위한 또 다른 구성수단으로는 전기 자동차에 충전전압을 공급하기 위해 제1 내지 제3충전장비를 일체로 내장시킨 금속제로 구비된 본체가 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 본체의 지붕에 설치되고, 상기 본체 또는 제1 내지 제3충전장비 중에 설치된 위험감지수단 및 경보수단에 비상전원울 공급하기 위해 태양광을 집적하는 전지판이 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 전지판에서 생성된 전압으로 비상전원을 충전하는 축전지 및 상기 제3충전장비에 구비된 정전압부에서 출력되는 충전전압이 판별되지 않으면 제1제어신호를 출력하는 제어부가 구성된 것을 그 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부에서 출력되는 제1제어신호를 공급받아 위험감지수단 및 경보수단에 상기 축전지로부터 비상전원을 스위칭(Switching)시켜 주기 위한 스위칭부를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 과제를 해결하기 위한 또 다른 구성수단으로는 식별코드생성부에서 식별코드가 생성된 제1 내지 제3충전장비가 금속제로 구비된 본체에 일체로 내장되어 전기 자동차에 충전전압을 공급하는 충전장치가 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 충전장치는 운영시스템, 휴대단말기와 인터넷망으로 연결되어 지역별로 설치되고, 위험감지수단으로부터 발생된 감지신호에 따른 충전장치의 위험정보를 생성하는 위험정보생성부가 구성된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 내지 제3충전장비에 대한 장애상태를 모니터링부에서 모니터링하여 장애정보를 생성하는 장애정보생성부가 가 구성된 것을 그 특징으로 한다.
그리고, 상기 위험정보 데이터생성부에서 생성된 위험정보와 장애정보생성부에서 생성된 장애정보를 경보수단에 경보메세지로 전송하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 해결하고자 하는 과제에 대한 구성수단들은 첨부한 도면에 나타난 다양한 일실시 사례들의 상세한 설명을 통해 보다 더 명백하여 질 것이다.
이와 같이 본 발명은 옥외에 설치되는 금속제로 구비된 본체에 충전장비를 일체로 내장 설치하여 주는 것에 의해 충전장치의 설치비용 절감과 유지보수를 편리하게 하여 주는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 충전장치에 대해 물리적 및 전기적인 위험 요인으로부터 안전하게 보호하여 줄 수 있도록 하는 또 다른 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차의 충전을 위한 충전장비가 본체에 일체로 내장 설치되는 장치의 외관 구성을 개략적으로 나타낸 일실시 사례 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 본체의 내부에 격판이 구비되기 전의 상태를 일부 절개하여 나타낸 일실시사례 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 2에 있어서, 충전장비를 분할된 유니트 단위로 내장 설치시켜 주기 위한 격판이 구비된 본체 내부의 구조를 개략적으로 나타낸 일실시사례 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 충전장비가 본체에 일체로 내장 설치된 충전장치를 통해 전기 자동차에 충전이 이루어지는 상태를 개략적으로 나타낸 일실시 사례 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 도 4에 있어서, 전기 자동차에 충전전압을 공급하기 위한 제3충전장비의 회로구성을 개략적으로 나타낸 일실시 사례 블럭도이다.
도 6은 본 발명에 따른 도 4에 있어서, 비상시에 위험감지수단 및 경보수단에 전원공급을 위한 비상전원공급부의 회로구성을 개략적으로 나타낸 일실시사례 블럭도이다.
도 7은 본 발명에 따른 본체에 일체로 내장 설치된 충전장비를 포함하여 지역별로 설치되어 있는 전기 자동차용 충전장치의 운영상태를 모니터링하기 위한 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 도 7에 있어서, 운영시스템의 구성을 상세하게 나타낸 일실시 사례 블럭도이다.
도 9는 본 발명에 따른 충전장비에 대한 위험정보를 생성하여 경보수단에 표시시킨 상태를 나타낸 일실시사례 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 충전장비에 대한 장애정보를 생성하여 경보수단에 표시시킨 상태를 나타낸 일실시사례 도면이다.
본 발명의 구체적인 일실시 사례를 설명함에 있어서, 본 발명의 도면에 의해 도시되어 있고, 이에 따른 구성수단과 동작들은 적어도 하나의 일실시 사례로써 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심적인 구성수단 및 일실시사례들이 제한받지는 않아야 할 것이다.
참고할 사항으로, 본 발명에서 설명되는 각 도면들에 부호를 표기함에 있어서 동일한 구성요소는 비록 다른 도면에 표기되더라도 동일한 부호를 부여하였음에 특히 유의하여야 할 것이다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 10에 나타낸 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치에 대한 그 일실시 사례를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 충전장치(1000)는 사방으로 벽면(100a)이 구비되고, 상기 벽면(100a)에 지지되어 지붕(100b)을 형성시킨 금속제의 본체(100)(이를 "외함" 또는 "캐비닛(Cabinet)"이라고도 함.)에 충전장비를 일체로 내장 설치하여 주는 것에 의해 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)의 설치비용 절감과 유지보수를 편리하게 하여 주고, 또한 물리적 및 전기적인 위험 요인으로부터 충전장치(1000)를 사용하는 고객을 안전하게 보호하여 주도록 한 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 충전장치(1000)는 주로 도로변이나 주차장, 공원, 주택가 등 옥외의 다양한 지역별(지역1 내지 지역n)에 분산 설치시켜 주되, 전면도어(Door)(101)와 후면도어(Door)(102)가 구비된 본체(100)는 첨부된 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이 지면(800)에 콘크리트 등으로 베이스(Base)(700)를 구축한 다음 그 위에 설치시킨 것을 그 특징으로 한다.
이러한 특징을 가진 본 발명의 과제를 해결하기 위한 구성수단으로 상기 본체(100) 내부에는 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)를 일체로 내장시켜 주기 위해 금속제의 격판(隔板)(103)(이를 "칸막이"라고도 함.)을 배치하여 분할시킨 공간이 다수 개 구비된 제1 내지 제3장비유니트부(105a 내지 105c)를 형성시킨 구성으로 된다.
상기 격판(103)의 배치 형태는 본체(100)에 내장 설치되는 충전장비의 종류와 크기, 기능 등에 따라 다양하게 변형 가능할 것이다.
본 발명의 충전장치(1000)는 본체(100) 내부에는 별도의 칸막이 즉, 제1 내지 제3장비유니트부(105a 내지 105c)로 이중보호 형태로 구성시켜 주는 것에 의해 상기 제1 내지 제3장비유니트부(105a 내지 105c)에 내장 설치되는 충전장비를 외부의 물리적인 충격으로부터 보다 안전하게 보호하여 주는 기능을 하게 된다.
더불어, 상기 본체(100)는 금속제로 구비하여 주되 주변의 전자장비에 미치는 전자파 폐해 즉, EMI(Electromagnetic Interference) 영향을 방지하여 주기 위한 수단으로 접지(E1)를 시킨 구성으로 된다.
또한, 상기 본체(100)는 내장 설치되는 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)가 단락이나 과부하 또는 외부의 충격 등으로 인해 폭발 등 파손 사고가 발생할 경우에 대비하여 먼지, 분진, 물, 습기, 고온 등으로부터 보호받을 수 있도록 IP등급(Ingress Protection Rating) 즉, IP55 이상의 구조로 설계하여 주는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 본체(100)는 앞에서 언급된 사고가 발생할 경우에 대비하여 비산파편 확산 방지형 구조로 제작하는 것이 바람직하고, 더불어 사고 발생시에는 연무가 배출되도록 통기 가능한 연무방출부(220)를 후면부에 형성시켜 주는 것에 의해 전면에서 충전장치(1000)를 이용하는 고객을 보호하여 주는 구성으로 된다.
또한, 상기 본체(100)는 고온, 고습에 대비하여 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)를 보호하여 주기 위한 수단으로 온도감지기(도시 생략함.), 습도감지기(도시 생략함.)로부터 발생된 감지신호를 제어부(140)에서 판별하여, 상기 제어부(140)에서 미리 설정된 온도, 습도보다 높을 경우에 구동되는 통기팬(Fan)(210)을 전면과 후면 상부 벽면(100a)에 설치하여 환기를 시켜 주는 구성으로 된다.
또한, 상기 제1장비유니트부(105a)에는 인입점(230)을 거쳐 인입선(240)으로 공급되는 고압의 전원을 온(ON), 오프(OFF)시켜 주기 위한 제1차단기(111)가 장착된 제1충전장비(110)를 내장 설치시켜 주되, 상기 제1충전장비(110)는 분전반으로 구성된다.
상기 제1차단기(111)의 전원 측에는 인입선(240)으로부터 유입되는 낙뢰 등과 같은 급격한 서지(Surge)전류(IS)의 차단을 위해 제1보호수단(171)을 연결하여 접지(E1)시킨 구성으로 된다.
또한, 상기 제2장비유니트부(105b)에는 상기 제1차단기(111)에 연결된 1차측 단자(121)를 통해 공급받은 고압의 교류전압을 저압의 교류전압으로 변환하는 제2충전장비(120)를 내장 설치시켜 주되, 상기 제2충전장비(120)는 변압기로 구성된다.
또한, 상기 제3장비유니트부(105c)에는 상기 제2충전장비(120)의 2차측 단자(122)를 통해 공급되는 저압의 교류전압을 온(ON), 오프(OFF)시켜 주기 위해 상기 제1충전장비(110)에 장착된 제2차단기(112)에 터미널블록(TB : Terminal Block)(131)을 거쳐 연결되고, 상기 저압의 교류전압을 직류 충전전압(B+)으로 생성하여 충전아웃렛(250)을 거쳐 충전코드(Cord)(260)를 통해 전기 자동차(900)에 공급하기 위한 제3충전장비(130)를 내장 설치시켜 주되, 상기 제3충전장비(130)는 충전기로 구성된다.
상기 제1충전장비(110)에 장착되는 제1차단기(111)와 제2차단기(112)는 배선용차단기 예컨대, MCCB(Mold Case Current Breaker), NFB(No Fuse Breaker)로 구성시켜 주는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 충전코드(260)에 구비된 충전용 플러그(Plug)(261)는 우천시 또는 습한 날씨에 대비하여 절연유지를 위해 방우형으로 구비시켜 주는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따른 상기 제3충전장비(130)에는 첨부된 도 5에 나타낸 바와 같이 정류부(133) 전단에 낙뢰 등에 의해 서지전류(IS)의 유입으로 인한 과도전류(Io)를 바이패스(Bypass)시켜 부품이나 회로 등의 손상을 방지하기 위한 제2보호수단(172)을 병렬로 연결시킨 구성으로 된다.
상기 제2보호수단(172)은 급격한 서지전류(IS)의 유입으로 인한 과도전압의 상승에 대응하기 위한 수단으로 제1보호수단(171)의 후단에 연결시켜 주되, 이는 자체저항을 급격하게 감소시켜 주기 위해 바리스터(Varistor)로 구성하여 주는 것에 의해 과도전류(Io)를 곧바로 바이패스시켜 주는 동작을 하게 된다.
상기 제2보호수단(172)의 전류 바이패스 용량 값은 제2충전장비(120)로부터의 출력전압에 적어도 1.4 내지 2.2배로 그 동작 전압을 설정하여 낙뢰 등에 작동할 수 있도록 하고, 반면에 하한치 1.4배 미만 및 상한치 2.2배를 초과하는 용량 값에서는 동작하지 않도록 하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 제2보호수단(172)의 후단에는 이와 병렬로 제3충전장비(130)에 유입되는 전원에 포함된 노이즈(Noise)의 필터링(Filtering)과 함께 후단 연결된 정류부(133) 등에서 발생된 스위칭(Switching) 전류가 제2충전장비(120)로 리턴(Return)되는 것을 방지하여 주기 위해 라인필터(Line Filter)부(132)가 구성된다.
그리고, 상기 라인필터부(132)의 후단에는 소정의 직류전압으로 변환시킨 충전전압(B+)을 생성하여 전기 자동차(900)에 공급하기 위한 정류부(133)가 구성된다.
상기 정류부(133)에는 교류전압을 직류전압으로 정류하기 위해 다수 개의 정류용 다이오드(Diode)가 구비된 브리지(Bridge) 정류회로(이하 "정류회로"라 함,)를 구성시켜 주되, 상기 정류부(133)에는 정류회로를 통과한 직류성분 중에 잔존하는 교류성분을 평활시켜 주는 별도의 평활회로(도시 생략함.)를 포함시켜 주는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 정류부(133) 후단에는 전기 자동차(900)에 소정의 충전전압(B+) 예컨대, DC 12V, 24V 등으로 설정된 일정한 전압을 공급하여 주기 위한 정전압부(134)가 구성된다.
그리고, 본 발명은 앞에서 언급된 본체(100), 제1충전장비 내지 제3충전장비(110 내지 130) 등에 설치된 위험감지수단(150)으로부터 발생된 감지신호(S1 내지 S8)에 따라 운영자가 보유하거나 관리하는 경보수단(160)에 제어신호를 출력하기 위한 제어부(140)(이를 "콘트롤(Control)부"라고도 함.)를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.
상기 위험감지수단(150)에는 접근감지부(151)를 비롯하여 전복(顚覆)감지부(152), 누설전류감지부(153a 내지 153c), 도어열림감지부(154a, 154b), 감시카메라(155) 등을 포함하여 위험요인들을 감지하는 구성으로 될 수 있다.
먼저, 상기 접근감지부(151)는 본체(100)의 전후좌우면 중에서 선택된 어느 한면 또는 모든 면에 설치되어 전기 자동차(900)가 제어부(140)에서 미리 설정된 거리(예컨대, 50cm, 100cm 등) 이내로 접근함에 따른 감지신호(S1)가 제어부(140)에서 판별되면, 이를 경보수단(160)에 포함된 경보기(161)를 통해 경보를 하여 주는 기능을 하게 된다.
또한, 상기 전복감지부(152)는 본체(100)의 상하좌우 중에서 선택된 어느 한 부위 또는 모든 부위에 설치되어 전기 자동차(900)가 부딪히는 사고가 발생하거나, 기타 외부의 물리적인 충격에 의해 충전장치(1000)가 전복됨에 따른 감지신호(S2)가 제어부(140)에서 판별되면, 이를 경보수단(160)에 포함된 경보기(161)를 통해 경보를 하거나, 인터넷망(400)으로 연결된 휴대단말기(600) 또는 운영자컴퓨터(510)에 경보메세지(이를" SMS(Short Message Service)"라고도 함.)를 원격으로 전송시켜 주는 기능을 함과 함께 제1충전장비(110)에 구비된 제1차단기(111)를 자동으로 트립(Trip)시켜, 이를 통해 충전장치(1000)에 공급되는 전원을 차단시켜 안전사고를 방지하여 주는 동작을 하게 된다.
또한, 상기 누설전류감지부(153a 내지 153c)는 제1충전장비 내지 제3충전장비(110 내지 130) 중에서 선택된 어느 하나 또는 모든 충전장비에 설치되어 유효성분의 누설전류(IGR)가 누설됨에 따른 감지신호(S3 내지 S5)가 제어부(140)에서 판별되면, 이를 경보수단(160)에 포함된 경보기(161)를 통해 경보를 하거나, 인터넷망(400)으로 연결된 휴대단말기(600) 또는 운영자컴퓨터(510)에 경보메세지를 원격으로 전송시켜 주는 기능을 함과 함께 제1충전장비(110)에 구비된 제1차단기(111)를 자동으로 트립(Trip)시켜, 이를 통해 충전장치(1000)에 공급되는 전원을 차단시켜 안전사고를 방지하여 주는 동작을 하게 된다.
또한, 상기 도어열림감지부(154a, 154b)는 전면도어(101)와 후면도어(102)에 각각 설치되어 인위적 또는 외부의 물리적인 충격 등에 의해 도어의 무단 개방에 따른 감지신호(S6, S7)가 제어부(140)에서 판별되면, 이를 경보수단(160)에 포함된 경보기(161)를 통해 경보를 하거나, 인터넷망(400)으로 연결된 휴대단말기(600) 또는 운영자컴퓨터(510)에 경보메세지를 원격으로 전송시켜 주는 기능을 하게 된다.
또한, 상기 감시카메라(155)는 본체(100)의 지붕(100b)이나 주변의 지지물(도시 생략함.) 등에 별도로 설치되어 충전장치(1000)에 대한 외부 충격을 비롯한 도난과 파손행위 및 전면도어(101)와 후면도어(102)의 무단 개방 등에 따른 감지신호(S8)가 제어부(140)에서 판별되면, 이를 경보수단(160)에 포함된 경보기(161)를 통해 경보를 하거나, 인터넷망(400)으로 연결된 휴대단말기(600) 또는 운영자컴퓨터(510)에 경보메세지를 원격으로 전송시켜 주는 기능을 하게 된다.
더 나아가서, 본 발명은 상기 감시카메라(155)를 통해 촬영된 사고 영상을 데이터저장부(570)에 저장하여 이력관리를 하는 구성으로 된다.
한편, 본 발명의 과제를 해결하기 위한 또 다른 구성수단으로 첨부된 도 6에 나타낸 바와 같이 충전장치(1000)에 이상이 발생하여 전기 자동차(900)에 정상적인 충전전압(B+)을 공급하지 못할 경우 예컨대, 낙뢰로 인해 제1차단기(111)가 트립(Trip)되거나, 또는 충전장비의 고장 또는 외부의 심한 충격으로 인해 본체(100)가 전복되는 등 다양한 사고 요인들에 대비하여 비상전원공급모듈(Module)(300)을 통해 위험감지수단(150) 및 경보수단(160)을 작동시켜 주고, 나아가서 본체(100)에 설치된 비상용 조명등(도시 생략함.)을 점등시켜 주기 위함이다.
이를 위해 본 발명은 전기 자동차(900)에 충전전압(B+)을 공급하기 위해 금속제로 구비된 본체(100)에는 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)를 일체로 내장시켜 주되, 상기 본체(100)의 지붕(100b)에는 태양광을 집적하여 전압(이를 "전기 에너지"라고도 함.)을 생성하는 전지판(Solar Panel)(310)을 설치시킨 구성으로 된다.
상기 전지판(310)은 태양광에 대한 집적효율을 높여주기 위한 수단으로 태양의 위치를 자동으로 추적(Tracking)하는 시스템으로 구성하여 주는 것도 가능할 것이다.
그리고, 상기 위험감지수단(150)에는 앞에서 언급된 바와 같이 접근감지부(151)를 비롯하여 전복(顚覆)감지부(152), 누설전류감지부(153a 내지 153c), 도어열림감지부(154a, 154b), 감시카메라(155) 등을 포함하여 위험요인들을 감지할 수 있도록 구성시켜 주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 경보수단(160)은 위험감지수단(150)에서 감지된 위험요인들을 경보기(161)를 통해 경보시켜 주는 기능을 하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 전지판(310)에서 생성된 전압은 본체(100) 또는 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130) 중에 설치된 위험감지수단(150) 및 경보수단(160), 나아가서 비상용 조명등에 비상전원(V+)을 공급하기 위해 축전지(Battery)(320)를 충전시켜 주는 구성으로 된다.
더불어, 본 발명은 상기 충전장치(1000)가 앞에서 언급된 사고 요인들에 의해 제3충전장비(130)에 구비된 정전압부(134)에서 출력되는 충전전압(B+)이 판별되지 않으면 즉, 사고 등으로 인해 충전장치(1000)가 정상적으로 작동하지 않을 경우에 제1제어신호(CS1)를 출력하는 제어부(140)가 구성된다.
그리고, 상기 제어부(140)에서 출력되는 제1제어신호(CS1)를 공급받아 위험감지수단(150) 및 경보수단(160)을 포함하여 비상용 조명등에 상기 축전지(320)로부터 비상전원(V+)을 스위칭(Switching)시켜 공급하여 주기 위한 스위칭부(330)를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.
아울러, 상기 비상전원공급모듈(300)에는 전지판(310)으로부터 생성된 전압이 축전지(320)에 정상적인 상태로 충전되는지를 실시간으로 모니터링(Monitoring)하기 위한 충전감시부(340)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 충전감시부(340)는 축전지(320)로부터 출력되는 비상전원(V+)이 설정된 저전압레벨(VL)(예를 들면; 10.5(V)) 이하로 검출되면(V+＜VL), 이때 제어부(140)는 제2제어신호(CS2)를 스위칭부(330)에 출력하여, 위험감지수단(150) 및 경보수단(160) 나아가서 비상용 조명등에 비상전원(V+)의 공급을 중단시켜 축전지(320)를 과방전으로부터 보호하여 주는 작용을 하게 된다.
이와 더불어, 본 발명은 경보수단(160)에 포함된 경보기(161)를 통해 경보를 하거나, 인터넷망(400)으로 연결된 휴대단말기(600) 또는 운영자컴퓨터(510)에 경보메세지를 원격으로 전송시켜 축전지(320)의 과방전 상태를 알려주게 된다.
또한, 본 발명의 상기 비상전원공급모듈(300)에는 전지판(310)에서 생성된 전압을 축전지(320)에 일정한 전압레벨(Level)로 공급하여 주기 위한 정전압부(도시 생략함.)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 과제를 해결하기 위한 또 다른 구성수단으로 첨부된 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 충전장치(1000)는 인터넷망(400)으로 운영시스템(500)에 구비된 운영자컴퓨터(510)와 휴대단말기(600) 등에 연결되어, 주로 도로변이나 주차장, 공원, 주택가 등 옥외의 다양한 지역별(지역1 내지 지역n)로 분산 설치하여 통합적인 관리 및 운영이 이루어지는 구성으로 된다.
또한, 상기 충전장치(1000)에는 운영시스템(500)의 서버(Server)(520)에 구비된 식별코드생성부(551)에서 식별코드가 생성된 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)가 금속제로 구비된 본체(100)에 일체로 내장 설치되고, 상기 제3충전장비(130)에서 생성된 충전전압(B+)을 충전코드(260)를 통해 전기 자동차(900)에 공급하는 구성으로 된다.
본 발명에 따른 상기 식별코드생성부(551)에서 생성되는 충전장치(1000)에 대한 지역별(지역1 내지 지역n)로 설치된 식별코드 생성사례를 살펴보면 예컨대, 서울의 경우 영등포구는 R01으로 나타내고, 상기 영등포구 내에 위치한 여의도 한강공원 제7주장은 X107로 나타낼 수 있다.
이는 기존의 행정구역과 연계되어 도로변이나 주차장, 공원, 주택가 별로 각각 구분하여 생성시켜 주는 것이 관리에 그 편리성을 도모할 수 있을 것이고, 본 발명은 앞에서 열거된 사례들로 제한받지 않고 다양한 형태로 변형 가능함이 바람직할 것이다.
이와 더불어, 상기 식별코드생성부(551)에서 생성되는 예컨대, 상기 충전장치(1000)에 포함된 충전장비에 대한 식별코드 생성사례를 살펴보면, P1은 제1충전장비(110), P2는 제2충전장비(120), P3은 제3충전장비(130)로 나타낼 수 있다.
또한, 앞에서 언급된 본체(100), 제1충전장비 내지 제3충전장비(110 내지 130) 등에 설치된 위험감지수단(150)으로부터 발생된 감지신호(S1 내지 S8)에 따른 위험정보(552a)를 생성하는 위험정보생성부(552)가 구성된다.
본 발명에 따른 상기 위험감지수단(150)에는 접근감지부(151)를 비롯하여 전복(顚覆)감지부(152), 누설전류감지부(153a 내지 153c), 도어열림감지부(154a, 154b), 감시카메라(155) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)에 대한 장애상태를 모니터링(Monitoring)부(560)에서 모니터링하여 그에 따른 장애정보(553a)를 생성하는 장애정보생성부(553)가 구성된다.
이와 같이 본 발명에 따른 상기 모니터링부(560)는 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 통신모듈(도시 생략함.)을 통해 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)에 고유의 IP(Internet Protocol) 주소를 부여하고, 이에 근거하여 제어부(540)에서 설정된 반복적인 진단 주기(즉, 5초, 10초, 5분, 10분 등)로 예컨대, 4비트(Bit) 또는 8비트, 16비트 등으로 생성된 장애진단 데이터를 전송하여 상기 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)에 대한 장애진단이 이루어지는 구성으로 된다.
여기서, 상기 TCP/IP 통신모듈을 통해 이루어지는 장애진단을 위한 프로그램은 FTP(File Transfer Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), PING(Packet Internet Groper) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하여 구현될 수 있다.
그리고, 상기 위험정보 데이터생성부(552)에서 생성된 위험정보(552a)와 장애정보생성부(553)에서 생성된 장애정보(553a)를 운영자가 보유하거나 관리하는 경보수단(160)에 경보메세지 예컨대, SMS(Short Message Service)로 전송하여, 휴대단말기(600) 또는 운영자컴퓨터(510)에 구비된 화면부(511, 611)에 표시하여 주기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(540)(이를 "콘트롤(Control)부"라고도 함.)를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.
첨부된 도 9에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 상기 위험정보(552a)가 생성된 일실시사례를 살펴보면, 화면부(511, 611)에 표시된 위험정보알림 메시지는 2015년 02월 11일 15시 27분 03초에 위험이 발생된 것을 나타낸다.
다시 말해서, 상기 위험정보(552a)가 'A-전면도어충격'으로 표시된 것은 접근감지부(151)를 통해서 감지된 것을 의미하고, 동작상태(552b)가 '01'로 표시된 것은 충전장치(1000)가 정상적으로 동작 중임을 의미하게 된다.
예컨대, 상기 식별코드생성부(551)에서 생성되는 위험감지수단(150)에 대한 식별코드 생성사례를 살펴보면 A는 접근감지부(151), B는 전복감지부(152), C는 누설전류감지부(153a 내지 153c), D는 도어열림감지부(154a, 154b), E는 감시카메라(155)로 나타낼 수 있다.
또한, 상기 위험정보 데이터생성부(552)에서 생성된 동작상태(552b)에 대한 데이터 생성사례를 살펴보면 '01'은 정상동작, '02'는 동작정지를 의미하게 되며, 본 발명은 앞에서 열거된 사례들로 제한받지 않고 다양한 형태로 변형 가능함이 바람직할 것이다.
한편, 첨부된 도 10에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 상기 장애정보(553a)가 생성된 일실시사례를 살펴보면, 화면부(511, 611)에 표시된 장애정보알림 메시지는 2015년 02월 12일 23시 20분 57초에 장애가 발생된 것을 나타낸다.
다시 말해서, 상기 장애정보(553a)가 'R01-X107-P3-전원에러'로 표시된 것은 서울의 영등포구 여의도 한강공원 제7주장에 위치한 충전장치(1000)에 포함된 제3충전장비(130) 즉, 충전기의 전원에러(Error)를 의미하고, 그 동작상태(553b)가 '02'로 표시된 것은 장애로 인해 상기 충전장치(1000)가 동작정지 중임을 의미하게 된다.
예컨대, 상기 식별코드생성부(551)에서 생성되는 충전장비에 대한 식별코드 생성사례는 앞에서 이미 언급된 바와 같이 P1은 제1충전장비(110), P2는 제2충전장비(120), P3은 제3충전장비(130)로 나타낼 수 있다.
또한, 상기 장애정보 데이터생성부(553)에서 생성된 동작상태(553b)에 대한 데이터 생성사례를 살펴보면 '01'은 정상동작, '02'는 동작정지를 의미하게 되며, 이 또한 앞에서 열거된 사례들로 제한받지 않고 다양한 형태로 변형 가능함이 바람직할 것이다.
또한, 상기 경보수단(160)은 본체(100)에 설치된 경보기(161)를 비롯하여 인터넷망(400)을 통해 경보메세지를 전달받는 휴대단말기(600), 운영자컴퓨터(510) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여 그 구성이 가능하다.
이와 같이 본 발명은 금속제로 구비된 본체(100)에 충전장비를 일체로 내장 설치하여 주는 것에 의해 충전장치(1000)의 설치비용 절감과 유지보수를 편리하게 하여 주고, 나아가서 충전장치(1000)에 대해 물리적 및 전기적인 위험 요인으로부터 안전하게 보호하여 주는 작용을 하게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위에서 다양한 변경과 수정 등이 가능함을 자명하게 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 언급된 바와 같은 다양한 일실시사례들에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구 범위에 의하여 정해져야 함이 바람직할 것이다.
100 : 본체
100a : 벽면
100b : 지붕
101 : 전면도어(Door)
102 : 후면도어(Door)
103 : 격판(隔板)
105a 내지 105c : 제1 내지 제3장비유니트(Unit)부
110 : 제1충전장비
111 : 제1차단기
112 : 제2차단기
120 : 제2충전장비
121 : 1차측 단자
122 : 2차측 단자
130 : 제3충전장비
131 : 터미널블록(Terminal Block)
132 : 라인필터(Line Filter)부
133 : 정류부
134 : 정전압부
140, 540 : 제어부
150 : 위험감지수단
151 : 접근감지부
152 : 전복(顚覆)감지부
153a 내지 153c : 누설전류감지부
154a, 154b : 도어열림감지부
155 : 감시카메라
160 : 경보수단
161 : 경보기
171 : 제1보호수단
172 : 제2보호수단
210 : 통기팬(Fan)
220 : 연무방출부
230 : 인입점
240 : 인입선
250 : 충전아웃렛
260 : 충전코드(Cord)
261 : 충전용 플러그(Plug)
300 : 비상전원공급모듈(Module)
310 : 전지판(Solar Panel)
320 : 축전지(Battery)
330 : 스위칭(Switching)부
340 : 충전감시부
400 : 인터넷망
500 : 운영시스템
510 : 운영자컴퓨터
511, 611 : 화면부
520 : 서버(Server)
551 : 식별코드생성부
552 : 위험정보생성부
552a : 위험정보
552b : 동작상태
553 : 장애정보생성부
553a : 장애정보
553b : 동작상태
560 : 모니터링(Monitoring)부
570 : 데이터저장부
600 : 휴대단말기
700 : 베이스(Base)
800 : 지면
900 : 전기 자동차
1000 : 충전장치

Claims (11)

  1. 금속제로 구비된 본체(100)에 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)를 일체로 내장시켜 주기 위해 내부에 격판(103)으로 분할시킨 공간이 다수 개 구비된 제1 내지 제3장비유니트부(105a 내지 105c);
    상기 제1장비유니트부(105a)에는 인입선(240)으로 공급되는 전원의 온(ON), 오프(OFF)를 시켜 주기 위한 제1차단기(111)가 장착된 제1충전장비(110)가 내장되고,
    상기 제2장비유니트부(105b)에는 상기 제1차단기(111)에 연결된 1차측 단자(121)를 통해 공급받은 고압의 교류전압을 저압의 교류전압으로 변환하는 제2충전장비(120)가 내장되고,
    상기 제3장비유니트부(105c)에는 상기 제2충전장비(120)의 2차측 단자(122)를 통해 공급되는 저압의 교류전압을 온(ON), 오프(OFF)시켜 주기 위해 상기 제1충전장비(110)에 장착된 제2차단기(112)에 연결되고, 상기 저압의 교류전압을 직류 충전전압(B+)으로 생성하여 전기 자동차(900)에 공급하기 위한 제3충전장비(130)가 내장되고,
    상기 본체(100), 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130) 중에 설치된 적어도 어느 하나 또는 그 이상의 위험감지수단(150)으로부터 발생된 감지신호(S1 내지 S8)에 따라 경보수단(160)에 제어신호를 출력하기 위한 제어부(140)를 포함한 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1차단기(111)의 전원 측에는 인입선(240)으로 유입되는 서지(Surge)전류(IS)의 차단을 위한 제1보호수단(171)이 구비된 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  3. 전기 자동차(900)에 충전전압(B+)을 공급하기 위해 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)를 일체로 내장시킨 금속제로 구비된 본체(100);
    상기 본체(100)의 지붕(110)에 설치되고, 상기 본체(100) 또는 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130) 중에 설치된 위험감지수단(150) 및 경보수단(160)에 비상전원(V+)울 공급하기 위해 태양광을 집적하는 전지판(310);
    상기 전지판(310)에서 생성된 전압으로 비상전원(V+)을 충전하는 축전지(320); 및
    상기 제3충전장비(130)에 구비된 정전압부(134)에서 출력되는 충전전압(B+)이 판별되지 않으면 제1제어신호(CS1)를 출력하는 제어부(140);
    상기 제어부(140)에서 출력되는 제1제어신호(CS1)를 공급받아 위험감지수단(150) 및 경보수단(160)에 상기 축전지(320)로부터 비상전원(V+)을 스위칭(Switching)시켜 주기 위한 스위칭부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 축전지(320)로부터 출력되는 비상전원(V+)이 충전감시부(340)에서 저전압레벨(VL) 이하로 검출되면(V+＜VL), 제어부(140)는 위험감지수단(150) 및 경보수단(160)에 상기 비상전원(V+)의 공급을 중단시켜 주기 위한 제2제어신호(CS2)를 스위칭부(330)에 출력하는 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 위험감지수단(150)은 본체(100)에 설치된 접근감지부(151), 전복감지부(152), 감시카메라(154) 및 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)에 설치된 누설전류감지부(153a 내지 153c), 전면도어(101)와 후면도어(102)에 설치되는 도어열림감지부(154a, 154b) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 누설전류감지부(153a 내지 153c)는 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)로부터 유효성분의 누설전류(IGR)를 감지하는 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  7. 식별코드생성부(551)에서 식별코드가 생성된 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)가 금속제로 구비된 본체(100)에 일체로 내장되어 전기 자동차(900)에 충전전압(B+)을 공급하는 충전장치(1000);
    상기 충전장치(1000)는 운영시스템(500), 휴대단말기(600)와 인터넷망(400)으로 연결되어 지역별(지역1 내지 지역n)로 설치되고, 위험감지수단(150)으로부터 발생된 감지신호(S1 내지 S8)에 따른 충전장치(1000)의 위험정보(552a)를 생성하는 위험정보생성부(552);
    상기 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)에 대한 장애상태를 모니터링부(560)에서 모니터링하여 장애정보(553a)를 생성하는 장애정보생성부(553);
    상기 위험정보 데이터생성부(552)에서 생성된 위험정보(552a)와 장애정보생성부(553)에서 생성된 장애정보(553a)를 경보수단(160)에 경보메세지로 전송하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(540)를 포함한 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 모니터링부(560)는 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 통신모듈을 통해 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)에 고유의 IP(Internet Protocol) 주소를 부여하고, 제어부(540)에서 설정된 반복적인 진단 주기의 장애진단 데이터를 전송하여 상기 제1 내지 제3충전장비(110 내지 130)에 대한 장애진단이 이루어지는 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  9. 제1항 또는 제3항 또는 제7항에 있어서, 상기 경보수단(160)은 본체(100)에 설치된 경보기(161), 인터넷망(400)을 통해 경보메세지를 전달받는 휴대단말기(600)와 운영자컴퓨터(510) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  10. 제1항 또는 제3항 또는 제7항에 있어서, 상기 제3충전장비(130)에는 정류부(133) 전단에 서지전류(IS)의 유입으로 인한 과도전류(Io)를 바이패스시켜 주기 위해 제2보호수단(172)을 병렬로 연결시켜 주고, 상기 제2보호수단(172)의 전류 바이패스 용량 값은 제2충전장비(120)로부터의 출력전압에 적어도 1.4 내지 2.2배로 설정된 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2보호수단(172)은 제1보호수단(171)의 후단에 연결되는 것을 특징으로 하는 충전장비가 일체로 내장된 전기 자동차용 충전장치.
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