KR20170106618A - 지상변압기 일체형 전기차 충전장치 - Google Patents

지상변압기 일체형 전기차 충전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치는 도로(인도)변에 설치하여 고객에게 저압 전기를 공급하는 지상변압기 상부에 일체형으로 전기자동차 충전장치를 설치하여 지상변압기로부터 전력을 공급받아 전기자동차를 충전하고, 상기 전기자동차의 충전을 위하여 공급한 전력을 계량하여 요금을 정산 처리하고 그 결과를 사용자와 전력회사, 금융기관에 통보하는 것으로 한다.

Description

지상변압기 일체형 전기차 충전장치{Charging Devices of Electric Vehicle Using Pad Transformer}
본 고안은 친환경적인 전기자동차의 충전 인프라를 확충하기 위하여 도로(인도)에 설치된 기존 지상변압기(Pad Tr)로부터 전력을 공급받아 전기자동차를 충전하고 사용한 전력만큼 결제시스템을 이용하여 요금을 부과하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 화석연료인 휘발유나 경유를 사용하는데 화석연료의 특성상 유해가스 배출로 인한 대기 오염을 발생시키고 매장량도 유한하여 현재 각 자동차 제작사들은 전기로 구동하는 첨단 자동차 개발에 많은 노력을 기울이고 있으며 정부 지원으로 판매도 점차 증가하고 있다.
작년말 유엔기후변화협약 당사국들이 ‘파리기후변화협약’에 합의해서 우리나라도 CO2 감축의무가 확대됨에 따라 전기자동차 보급은 정책적으로 이루어질 것으로 예상된다.
그러나 전기자동차는 현재 기술로 1회 충전 시 운행할 수 있는 거리가 약 130㎞정도 밖에 되지 않아 충전시설이 증가되지 않은 상태에서는 장거리 운행에 제한이 따른다.
거기에 차량에 설치된 축전지에 충전하는 시간은 휘발유나 경유의 주유시간보다 훨씬 많이 소요되어 바쁜 일상생활에 큰 지장을 초래할 수 있다.
이러한 약점은 전기자동차의 확산에 큰 걸림돌로 작용하므로 전기자동차 충전인프라를 많이 건설해야 하는데 도심지 곳곳에 충전시설을 설치하기 위해서는 극복해야 할 문제점들이 많다.
우선 차량 주차와 충전기 설치에 필요한 별도의 공간이 필요하고 그에 따른 자금도 지원되어야 하므로 짧은 시기내에 인프라 확충은 어려움이 예상된다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서 일반 고객에게 저압의 전력을 공급하기 위해 도로에 설치된 지상변압기에 전기자동차 충전장치를 결합하여 차량이 주차 가능한 장소 위주로 설치하면 충전 인프라를 획기적으로 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 도로에 설치되어있는 전력회사의 지상변압기에 일체형으로 전기자동차용 충전장치를 개발하는 것이다.
충전장치는 별도로 점용허가를 받거나 굴착신고가 필요 없이 지상변압기 상부에 고정할 수 있도록 구성되며, 차량에 충전한 전력량에 따라 충전비용을 신용카드나 그와 유사한 결제수단을 이용하여 요금을 지불하도록 한다.
충전 중 불시에 정전이 발생되면 그때까지의 충전된 전력량을 기억하여 먼저 인식된 카드에 요금을 부과할 수 있도록 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치는 일반 도로(인도)에 설치된 지상변압기 상부에 설치되며, 변압기로부터 전력을 공급받아 전기자동차를 충전하고 충전 시 사용된 전력량을 계량하여 그 비용을 청구하여 결제 처리하는 전기자동차 충전장치를 포함한다.
충전장치는 그 바닥과 지상변압기 윗면간에 통로를 구성하여 전력케이블을 연결하고 내부로 이물질의 유입을 차단하도록 한다.
충전장치는 전기자동차에 전력을 공급하기 위한 충전부, 충전부의 전력공급 개폐를 제어하고 충전부에 이상이 발생하면 충전부로 공급되는 전력을 차단하는 제어부, 충전부에서 전기자동차로 공급되는 전력량을 계량하는 계량부를 포함한다.
충전장치는 지상변압기에서 충전장치로 공급되는 전력에 이상이 발생하면 공급하는 전력을 차단하고 이상발생을 관리자에게 전달하는 메인차단부를 포함한다.
충전장치는 계량부에서 측정된 전력량에 따라 비용을 계산하고 그 비용을 사용자에게 청구하여 정산하는 요금처리부를 포함한다.
충전장치는 사용자 정보를 조회하고 결제내역을 송수신하며, 충전장치의 이상유무를 사업자에게 알려주고 충전상태를 사용자에게 알려주는 통신부를 포함한다.
본 발명에 따른 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치의 운용방법은 지상변압기 상부에 충전장치를 설치하여 지상변압기 저압부에서 케이블로 전력을 공급받아 동작한다.
사용자가 전기자동차에 충전을 하기 위해서는 먼저 신용카드 등 결제수단을 입력하면 금융결제기관에 관련 정보를 전달하여 사용자정보가 유효한지 인증을 하고 정상 처리되면 전기자동차에 전력을 공급하는 충전기를 잠금 해제한다.
사용자는 충전기를 통하여 전기자동차에 충전을 시작하며 충전이 완료되면 사용자가 원할 경우 이동통신회사를 통하여 인증단계에서 입력한 사용자의 휴대전화로 충전완료를 통보하고 사용한 전력량만큼 요금을 정산하도록 한다.
본 발명에 따르면 전기자동차 증가에 비해 턱없이 부족한 충전 인프라를 차량 주차에 지장이 없는 도로(인도)에 설치된 지상변압기 상부에 별도의 부지나 인력 고용없이 충전장치 설치가 가능하여 많은 투자비를 들이지 않고도 획기적으로 충전설비를 증가시킬 수 있다.
또한 충전장치 하부의 지상변압기에서 직접 전력을 공급하므로 변압기 고장이나 배전설비 정전이 있지 않는 한 안정적인 전력공급이 가능하다.
그리고 전기자동차의 충전 진행 상황을 휴대전화로 사용자에게 알려줌으로써 사용자는 충전시간동안 주변에서 다른 업무를 처리할 수 있어 시간을 효율적으로 활용 가능하다.
도 1은 본 발명 실시예에 따른 지상변압기 일체형 충전장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명 실시예에 따른 지상변압기 내부 저압부에 케이블 연결을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 충전장치의 상세구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 충전을 실시하는 플로우챠트이다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로만 한정되는 것은 아니다.
도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 상세히 설명하기 위해 과장될 수 있으며 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
지상변압기는 전기를 공급하는 방식 중 전선이나 기타 전력설비를 땅속에 매설하고 그 특고압을 저압으로 변환하는 장치로 주로 도로(인도)에 설치되어 주변 고객들에게 저압을 공급하는 설비이며 전기자동차 충전장치에 전력을 공급하기 위한 수단에 불과하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상변압기 일체형 충전장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예는 지상변압기(200) 상부에 일체형으로 전기자동차 충전장치(300)를 포함하여 구성된다.
충전장치(300)는 지상변압기(200)으로부터 전력을 공급받아 전기자동차(100)에 전력을 공급하고, 전기자동차(100)에 공급한 전력을 계량하여 요금을 부과하여 결제 처리한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지상변압기 내부 저압부에 케이블 연결을 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지상변압기(200)와 충전장치(300) 연결은 저압단자(210), 저압케이블(220), 결합아답터(230)로 구성된다.
충전장치(300)는 저압케이블(220)을 통하여 전력을 공급받는다.
저압단자(210)는 지상변압기(200)의 저압부에 설치되어 있으며, 3상 A, B, C상과 중성점인 N상으로 구성된다.
저압단자(210)는 저압케이블(220)과 연결을 용이하게 하기 위하여 볼트 구멍으로 가공되어 있고 저압케이블(220) 압착단자로 연결한다.
저압케이블(220)은 지상변압기(200) 내부의 저압부에 설치된 3상의 저압단자(210)에 각 상별로 연결한다.
또한 저압케이블(220)은 지상변압기(200) 내부의 절연과 유연한 가공을 위하여 CV케이블 또는 그와 동등한 재질의 케이블을 적용할 수 있다.
저압케이블(220)은 충전장치(300)에 전력을 공급한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충전장치의 상세구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면 본 발명의 일실시예에 따른 충전장치(300)는 메인차단부(310), 계량부(320), 충전부(330), 제어부(340), 요금처리부(350), 통신부(360)를 포함하여 구성된다.
충전장치(300)는 저압케이블(220)을 통하여 전력을 공급받고, 공급받은 전력을 충전부(330)를 통해서 전기자동차(100)에 전력을 공급할 수 있다.
메인차단부(310)는 충전장치(300) 내부인 계량부(320), 충전부(330) 등에 전력의 이상 여부를 감지하여 전력 공급을 제어한다.
메인차단부(310)는 지상변압기(200)에서 충전장치(300)로 공급되는 전력에 과전압, 과전류, 지락, 단락 또는 결상 등의 이상이 발생한 것으로 판단되면 계량부(320)와 충전부(330)로 공급하는 전력과 충전장치(300)로 유입되는 전력을 차단하고 이상 상태를 관리자에게 알릴 수 있다.
이때 이상 상태의 종류와 위치 등 반드시 필요한 정보를 포함하며, 제어부(340)와 통신부(360)를 통하여 전달하도록 한다.
계량부(320)는 충전부(330)와 연동되어 충전부(330)와 연결된 전기자동차(100)로 공급한 전력량을 측정할 수 있다.
계량부(320)는 충전전력량을 측정한 자료를 저장하며 이와 관련된 정보를 요금처리부(350)로 전달할 수 있다.
충전부(330)는 전기자동차와 연결되어 전기자동차의 배터리에 전력을 공급한다.
제어부(340)는 충전부(330)의 전력공급 개폐를 제어하고, 충전부(330)가 과전류, 과전압, 지락, 단락, 결상, 누전 등 비정상적인 경우에 전력공급을 차단하는 기능을 갖출 수 있다.
제어부(340)는 요금처리부(350)를 통하여 사용자의 인증이 정상 처리되면 충전부(330)의 잠금을 해제한 후 사용자가 전기자동차(100)에 충전부(330)를 연결하여 전력을 공급하고 충전이 완료되면 충전부(330)의 상태를 잠금 상태가 되도록 제어할 수 있다.
요금처리부(350)는 통신부(360)와 연동하여 인증기관에 실시간으로 결제를 요청하는 사용자의 신용 인증과 결제 수단의 정상 여부 등을 확인하여 처리할 수 있다.
요금처리부(350)는 신용카드, 체크카드, 모바일 결제 등 다양한 결제방식을 혼용하여 적용할 수 있다.
요금처리부(350)는 계량부(320)에서 측정된 전력량에 따라 충전비용을 계산할 수 있다.
요금처리부(350)는 충전비용을 사용자에게 부과하여 비용정산을 수행할 수 있다.
요금처리부(350)는 사용자가 충전이 완료된 전기자동차(100)에서 충전기를 분리하여 거치대에 거치하면, 자동으로 결제가 이루어지도록 처리할 수 있다.
요금처리부(350)는 전기자동차(100)에 충전 중이다가 정전 등 비정상적인 원인으로 충전이 종료되면 그때까지의 충전 전력량을 저장한 계량부(320)의 정보와 인증된 사용자 정보를 이용하여 전원 공급이 정상화 되면 충전비용을 정산한 후 통신부(360)를 이용하여 결제금융기관과 사용자에게 알려줄 수 있다.
요금처리부(350)는 사용자로부터 연락처를 입력받을 수 있고, 그러한 정보의 입력장치로써 터치스크린, 키패드 등을 구비할 수 있다.
요금처리부(350)는 사용자에게 전기자동차의 충전 진행상태, 결제 상태, 이상 정보 등을 알려주는 디스플레이 장치를 구비할 수 있다.
통신부(360)는 무선이동통신, 근거리 통신 등의 다양한 통신방식을 통하여 사용자의 통신장비와 결제기관, 인증기관, 이동통신회사 등과 데이터를 상호 교신하기 위하여 안테나 및 모뎀 등 통신장치를 구비할 수 있다.
통신부(360)는 요금처리부(350)에 입력된 사용자의 연락처로 전기자동차의 충전 진행상태, 결제 상태, 이상 정보 등을 이동통신회사를 통하여 알려줄 수 있다.
통신부(360)는 메인차단부(310)나 충전부(330)에서 과전류, 과전압, 지락, 단락, 결상, 누전 등 비정상적인 상태를 인지한 경우 이상발생 종류와 위치정보를 사업자에게 전달할 수 있다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 충전을 실시하는 플로우챠트이다.
도 4를 참고하면 본 발명의 일실시예에 따른 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치는 우선 전기자동차(100)의 사용자가 충전장치 주변에 주차하여 사용자의 결제수단을 이용하여 개인 정보를 요금처리부(350)에 전달한다.
사용자의 정보가 유효한지 통신부(360)를 통하여 결제금융기관에 인증을 요청한다.
카드가 도난되었거나 훼손되는 등 인증이 승인되지 않으면 충전을 거부하여 종료한다.
사용자의 인증 요구가 정상적으로 승인되면 전기자동차(100)에 전력을 공급하는 충전부(330)의 충전기를 잠금 해제하고 사용자가 충전기를 전기자동차에 연결하면 전기자동차(100)에 전력을 공급하여 충전을 시작한다.
충전이 시작되면 사용자는 충전장치(300)에 연락처를 입력한다.
충전장치(300)는 전기자동차(100)에 충전을 진행하는 과정에서 충전 진행상황, 예상 소요시간, 충전 완료여부, 이상 발생여부 등의 상황을 통신부(360)를 통하여 통신회사에 전달하고 통신회사는 사용자의 연락처로 상황을 전달한다.
충전이 정상적으로 완료되면 충전장치(300)에 충전이 완료되었다는 신호가 통보되고 제어부(340)에서 충전부(330)로 전원공급을 차단하도록 하며 충전기를 잠금 상태가 되도록 한다.
전기자동차(100)에 공급한 전력량은 계량부(320)에서 요금처리부(350)로 전달하여 충전금액을 정산한다.
인증시 사용된 결제수단의 정보와 정산된 충전금액을 통신부(360)를 통하여 금융기관에 전달하여 결제 처리하고 통신회사에도 전달하여 사용자 연락처로 통보한다.
사용자는 금액을 확인하고 충전기를 분리하여 충전작업을 완료한다.
만약 충전과정에서 정전 등으로 인한 비정상적으로 충전장치(300)에 전력공급이 중지되면 자동으로 충전기의 전원을 차단하고 잠금 상태가 되도록 한다.
계량부(320)는 그때까지의 전력량을 인지하고 있으며, 요금처리부(350)는 사용자의 인증된 결제수단을 인지하고 있도록 한다.
사용자는 충전기를 분리하여 전기자동차 충전업무를 종료하고 이후 충전장치(300)에 전원이 정상적으로 공급되면 계량부(320)에 저장되어있는 충전 전력량으로 충전금액을 정산하고 사용자의 인증된 결제정보를 통하여 금융기관에 전달한다. 이때 사용자에게도 통신회사를 통하여 입력된 연락처로 관련 정보를 통보한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치 및 그 운용방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100. 전기자동차 200. 지상변압기(Pad Tr)
300. 충전장치
210. 저압단자 220. 저압케이블
310. 메인차단부 320. 계량부
330. 충전부 340. 제어부
350. 요금처리부 360. 통신부

Claims (7)

  1. 지상변압기와 전기자동차 충전기가 일체형으로 구성되어 지상변압기 저압측으로부터 공급받은 전력을 충전기를 통하여 전기자동차를 충전하고 이 충전에 필요한 공급전력을 계량 후 요금을 산정하고 결제시스템을 통하여 결제하는 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치
  2. 청구항 1에 있어서 상기 전기자동차 충전장치의 내부와 부하측에 전기적 이상이 발생하는 경우에 지상변압기로부터 공급되는 전력을 차단하는 메인차단부를 포함하는 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치
  3. 청구항 1에 있어서 상기 전기자동차 충전장치를 통하여 충전된 충전전력량을 계량하고 저장하는 계량부를 포함하는 전기자동차 충전장치
  4. 청구항 1에 있어서 상기 전기자동차에 전력을 공급하는 충전부, 충전부의 전력공급 개폐를 제어하고 충전부가 이상작동을 일으키는 경우 공급되는 전력을 차단하는 제어부를 포함하는 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치
  5. 청구항 1에 있어서 충전장치내 충전전력량을 계량하고 저장하는 계량부에 입력된 충전전력량에 따라 충전비용을 계산하고 충전비용을 사용자에게 과금하여 비용 정산을 수행하며 사용자 정보를 수집하는 요금처리부를 포함하는 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치
  6. 청구항 1에 있어서 상기 자동차 충전장치내 입력된 사용자의 정보, 결제 정보, 충전장치의 상태 정보를 인증기관, 금융회사, 전력회사에 통보하는 통신부를 포함하는 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치
  7. 지상변압기 일체형 충전장치의 운용방법에 있어서
    요금처리부를 통하여 결제처리를 위한 사용자 정보를 입력하는 단계,
    금융기관이나 인증기관에 상기 사용자 정보를 전달하여 상기 사용자 정보가 유효한지 여부를 인증하는 단계,
    상기 금융기관이나 인증기관를 통하여 사용자 정보가 유효한 것으로 인증 처리되면 전기를 공급하는 충전기의 잠금을 해제하는 단계,
    상기 전기자동차의 전력을 공급하여 충전을 진행하는 단계,
    상기 전기자동차의 충전이 완료되면 총전 완료를 사용자와 전기사업자에게 통보하는 단계,
    상기 전기자동차에 공급한 전력의 충전금액을 정산하는 단계를 포함하는 지상변압기 일체형 전기자동차 충전장치 운용방법
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