KR20210007696A - 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210007696A
KR20210007696A KR1020190084568A KR20190084568A KR20210007696A KR 20210007696 A KR20210007696 A KR 20210007696A KR 1020190084568 A KR1020190084568 A KR 1020190084568A KR 20190084568 A KR20190084568 A KR 20190084568A KR 20210007696 A KR20210007696 A KR 20210007696A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
charger
chargers
electric vehicle
phase
Prior art date
Application number
KR1020190084568A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102340621B1 (ko
Inventor
이웅용
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020190084568A priority Critical patent/KR102340621B1/ko
Publication of KR20210007696A publication Critical patent/KR20210007696A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102340621B1 publication Critical patent/KR102340621B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0038—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • B60L53/665—Methods related to measuring, billing or payment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 전기차 충전기 전력 제어 시스템에 관한 것으로서, 3상 교류 전원을 공급하는 전력공급부; 상기 3상 교류 전원의 전력선 각각에 병렬로 연결되고, 상기 전력공급부로부터 상기 3상 교류 전원을 공급받는 복수의 충전기; 상기 복수의 충전기의 전체 전력 사용량을 검출하는 제1검출부; 및 상기 복수의 충전기로 공급되는 상기 3상 교류 전원을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1검출부로부터 검출된 상기 전체 전력 사용량과 상기 전력공급부의 용량을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 3상 교류 전원의 부하 제어를 수행하는 부하 제어 유닛을 구비한다.

Description

전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법{POWER CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR CHARGER OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 부하 불균형을 해소할 수 있는 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
온실가스 배출에 대한 국제적 규제가 강화됨에 따라 국가별 이산화탄소 감축을 위해 가장 효과적인 대안으로 친환경 전기자동차의 개발에 관심이 증대되고 있다.
전기차의 보급이 확대됨에 따라 전기차를 충전하기 위한 충전기기의 설치도 증가하고 있다.
앞으로 공동주택 주차장이나 사무용 빌딩 주차장에 완속 충전기의 설치가 많이 늘어날 것으로 예상되고 있다.
공동주택 주차장이나 사무용 빌딩 주차장의 경우 실질적으로 충전기가 충전을 수행하는 시간은 출근 및 퇴근 시간대에 집중되고 있다.
따라서, 출근 및 퇴근 시간대에 대비하여 필요한 충전용량을 확보하기 위해서는 과도한 전력 설비 투자가 필요하다. 또한, 출근 및 퇴근 시간대에 순간 최대 전력 사용량의 증가로 전력 사용 요금단가도 증가할 수 있다.
KR 10-1297079 B1(이하, 특허문헌 1)에는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1의 전기 자동차 충전 시스템은 다수의 전기 자동차들의 배터리를 충전하는 충전소를 포함한다.
특허문헌 1에 따르면, 제어기는 계약 전력 또는 전력 공급 장치의 용량에 맞춰 충전소의 부하를 제어한다.
한편, 대부분의 완속 충전기는 단상 전력을 입력 받아 사용한다.
3상 전력선 간의 부하 균형 조절을 위해 충전기의 설치 시 각 상의 전력선에 연결되는 충전기의 수를 비슷하게 배선하는 작업을 수행한다.
또한, 종래 기술에서는 충전소의 전체 부하 제어만을 수행한다. 3상 전력선 간의 부하 균형 조절은 충전기 설치 시 배선 작업 중에 이루어진다.
그러나, 종래의 부하 균형 제어는 실시간으로 수행되지 않기 때문에 각 전력선 간의 전력량에 균형이 깨지는 현상이 발생할 수 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 제한된 충전설비로도 충전이 원활하게 이루어지도록 함으로써, 피크(Peak) 전력 사용을 제한할 수 있고, 과도한 전력 설비 투자를 최소화하고, 순간 최대 전력 사용량의 증가로 인한 전력 사용 요금의 단가를 절감할 수 있는 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 첫번째 목적이 있다.
본 발명은 충전기 설치 시 배선 작업 중 이외의 충전 중에도 실시간으로3상의 전력선 간의 전력량 불균형을 해소할 수 있는 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 두번째 목적이 있다.
상술한 본 발명의 첫번째 목적은 계약 전력 또는 전력 공급 장치의 용량을 초과하지 않도록 부하 제어를 수행함으로 각 충전기 별 충전 전력을 제한하거나 타임 쉐어링 방법을 통해 달성될 수 있다.
상기 첫번째 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기차 충전기 전력 제어 시스템은, 3상 교류 전원을 공급하는 전력공급부; 상기 3상 교류 전원의 전력선 각각에 병렬로 연결되고, 상기 전력공급부로부터 상기 3상 교류 전원을 공급받는 복수의 충전기; 상기 복수의 충전기의 전체 전력 사용량을 검출하는 제1검출부; 및 상기 복수의 충전기로 공급되는 상기 3상 교류 전원을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1검출부로부터 검출된 상기 전체 전력 사용량과 상기 전력공급부의 용량을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 3상 교류 전원의 부하 제어를 수행하는 부하 제어 유닛을 구비한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 부하 제어 유닛은, 상기 전체 전력 사용량이 상기 전력공급부의 용량보다 크거나 같으면 상기 3상 교류 전원을 제한할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1검출부는, 상기 복수의 충전기 각각에서 사용하는 전력량을 감지하는 충전기 전력센서를 구비하고, 상기 충전기 전력센서로부터 감지된 상기 복수의 충전기 각각의 전력 사용량을 합산하여 전체 전력 사용량을 검출할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 제1검출부는, 전력 계통에 구비되는 전력미터를 더 포함하고, 상기 전력미터를 이용하여 상기 전체 전력 사용량을 검출할 수 있다.
상술한 본 발명의 두번째 목적은 각 상의 전력선 간 전력 사용량이 유사하도록 실시간 부하 균형 제어를 수행함으로써 달성될 수 있다.
상기 두번째 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전기차 충전기 전력 제어 시스템은, 상기 전력선 별로 공급되는 전력의 사용량을 검출하는 제2검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전력선간 전력 사용량이 균등하게 이루어지도록 실시간으로 부하 균형 제어를 수행하는 부하 균형 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제2검출부는, 상기 복수의 충전기 각각에 구비되고, 상기 전력선 별로 각 충전기에 공급되는 충전 전력의 사용량을 검출하는 전력선별 충전센서를 더 포함하고, 상기 전력선을 선택한 충전기들의 충전전류를 합산하여 상기 전력선 별 전력 사용량을 검출할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제2검출부는, 전력 계통과 연결되고, 상기 전력선 별로 전력 사용량을 측정하는 전력량 측정기를 더 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 부하 균형 제어 유닛은, 상기 제2검출부로부터 검출된 상기 전력선 별 전력 사용량에 따라 상기 충전기의 충전 시작 전에 3상 전력선 중 어느 하나의 전력선을 선택하고, 상기 선택된 전력선을 사용하여 상기 충전기를 충전시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 충전기는, 상기 전력선에 각각 연결되는 복수의 스위치를 구비하는 스위치 회로부를 포함하고, 상기 부하 균형 제어 유닛은, 상기 복수의 스위치를 온/오프 제어하여, 상기 복수의 스위치에 의해 선택된 하나의 전력선을 통해 상기 충전기에 전력을 공급하여 상기 부하 균형 제어를 수행할 수 있다.
본 발명의 전기차 충전기 전력 제어 방법은, 복수의 충전기가 전력공급부의 3상 교류 전원의 전력선 각각에 병렬로 연결되고, 상기 전력공급부로부터 복수의 충전기에 공급되는 전력을 제어하기 위해, 상기 복수의 충전기가 사용하는 전체 전력 사용량을 검출하는 단계; 상기 검출된 전체 전력 사용량과 상기 전력공급부의 용량을 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라 상기 전체 전력 사용량이 상기 전력공급부의 용량을 초과하지 않도록 부하 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 부하 제어하는 단계는, 상기 전체 전력 사용량이 상기 전력공급부의 용량보다 크거나 같으면, 상기 충전기로 공급되는 전류를 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전체 전력 사용량은, 상기 복수의 충전기 각각에 구비된 충전기 전력센서를 이용하여 감지된 상기 복수의 충전기 각각의 충전 전력을 합산하여 계산될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차 충전기 전력 제어 방법은, 복수의 충전기가 전력공급부의 3상 교류 전원의 전력선 각각에 병렬로 연결되고, 상기 전력공급부로부터 복수의 충전기에 공급되는 전력을 제어하기 위해, 상기 전력선 별로 전력 사용량을 검출하는 단계; 상기 단계에서 검출된 전력선 별 전력 사용량을 상호 비교하는 단계; 및 상기 전력선 간 전력 사용량이 균등해지도록 실시간으로 부하 균형 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 부하 균형 제어를 수행하는 단계는, 상기 전력선 간 전력 사용량의 차이가 기설정된 허용범위 이내에 포함되는지 여부에 따라 상기 충전기 별로 공급될 상기 전력선을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 전력선으로 상기 충전기에 전력을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전력선을 선택하는 단계는, 상기 충전기에 구비된 복수의 스위치에 의해 상기 충전기로 공급될 전류가 흐르도록 상기 전력선을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
첫째, 계약 전력 또는 전력공급부의 용량에 맞춰 부하 제어를 수행함으로써, 피크(peak) 전력 사용을 제한하여 전력 사용 요금을 절약하고 과도한 전력 설비 투자를 최소화할 수 있다.
둘째, 3상 전력선 별 부하량이 유사하도록 실시간으로 부하 균형 제어를 수행함으로써 에너지 비용을 절감할 수 있다.
셋째, 부하 제어를 통해 근무시간(사무실용 주차장) 또는 야간(공동주택 주차장) 전체 동안 충전이 이루어지도록 함으로써 제한된 전력 설비를 효율적으로 운영할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기차 충전기 전력 제어 시스템을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 도 1의 전기차 충전기 전력 제어 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1에서 "III" 부분을 확대하여 각 충전기가 보유하는 각 전력선 선택을 위한 스위치 회로부(36)를 보여주는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 전기차 충전기 전력 제어 시스템에 의해 충전기의 전력을 제어할 경우에 하루 24시간 중 사무실용 주차장 및 공동주택 주차장 내 충전기의 전력 사용량을 보여주는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기차 충전기 전력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 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. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 전기차 충전기 전력 제어 시스템은 제한된 충전설비로도 충전이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서는 사무실용 주차장 및 공동주택 주차장 내 충전기별로 충전 전력을 제한할 필요가 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 전기차 충전기 전력 제어 시스템은 부하 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기차 충전기 전력 제어 시스템을 설명하기 위한 회로도이다. 도 2는 도 1의 전기차 충전기 전력 제어 시스템을 보여주는 블록도이다.
전기차 충전기 전력 제어 시스템은 전력공급부(10), 제어부(20) 및 복수의 충전기(30)를 포함한다.
전력공급부(10)는 전력원으로 3상4선식 교류전원을 사용한다. 3상 전원은 3상은 R, S, T 상, 3개의 위상을 가지며, 3개의 위상은 A, B, C상이라고 부르기도 한다. 3상4선식 전원은 결선 방법에 따라 Y결선과 델타 결선으로 연결될 수 있고, 본 실시예에서는 3상의 선은 선번호가 1,2,3,4,5,6번 중 4,5,6번 선을 묶어 연결하는 Y결선방법으로 연결된 모습을 보여준다.
3상 4선식 전원은 R, S, T 상의 3개의 선과 상기 3개의 선이 묶인 중성점에 접속되는 중성선(N상;Neutral) 1개의 선이 나온다.
3상의 전력선(리드선) 각각(A, B, C상)에 복수의 충전기(30)가 병렬로 연결될 수 있다. 복수의 충전기(30)는 A, B, C상의 1, 2, 3번 각각에 병렬로 연결될 수 있다.
예를 들면, 복수의 충전기(30) 중 하나인 제1충전기(31)는 A상의 1번 선에 연결되는 제1전력선(11)에서 분지되는 제1분지선과 연결되고, 다른 하나의 제2충전기는 A상의 1번 선으로부터 전류의 흐름방향으로 상기 제1분지선의 하류측에서 분지되는 제2분지선과 연결될 수 있다. 이러한 방식으로 순차적으로 N번째에 위치하는 제N충전기(32)는 A상의 1번선에서 제N-1분지선의 하류측에서 분지되는 제N분지선과 연결될 수 있다.
B상과 C상, N상의 경우에도 복수의 충전기(30)가 각 상의 제2전력선(12), 제3전력선(13) 및 제4전력선(14)에 병렬로 연결된다.
제어부(20)는 복수의 충전기(30)에 인가될 전류(부하)를 독립적으로 제어하도록 구성된다.
제어부(20)는 계약 전력 또는 전력공급부(10)의 용량을 초과하지 않도록 부하 제어를 수행하도록 이루어진다.
부하 제어는 각 충전기(30) 별 충전 전력을 제한하거나 타임 쉐어링 방법(TIME SHARING)에 의해 이루어질 수 있다.
제어부(20)는 부하제어유닛 및 타임 쉐어링 제어유닛을 구비한다.
부하제어유닛은 각 충전기(30) 별 충전 전력을 제한하도록 구성된다.
부하 제어를 위해, 전체 전력 사용량을 측정할 필요가 있다.
전체 전력 사용량은 모든 충전기(30)들의 충전 전력을 합하여 구하거나 전력 계통 쪽에서 전력미터(41)를 이용하여 구할 수 있다.
전기차 충전기 전력 제어 시스템은 충전기 전력센서(40)를 구비한다.
충전기 전력센서(40)는 복수의 충전기(30) 각각의 내부에 장착되어, 충전기(30)에 공급되는 전력을 측정할 수 있다.
제어부(20)는 복수의 충전기 전력센서(40)로부터 감지신호를 입력받아 모든 충전기(30)들의 충전 전력을 합산할 수 있다.
제어부(20)는 충전기(30)의 전체 전력 사용량인 모든 충전기(30)들의 충전 전력을 합산한 값과 기설정된 값(전력 사용량 제한을 위한 전력값 또는 전력제한범위)을 비교하여 비교 결과에 따라 충전기(30)에 공급되는 전류(부하)를 제어할 수 있다.
제어부(20)는 3상의 각 전력선간 전력 사용량이 유사하도록 실시간 부하 균형 제어를 수행하도록 이루어진다.
실시간 부하 균형 제어를 위해, 3상 전력선(11,12,13)별 전력량을 측정할 필요가 있다.
3상 전력선(11,12,13)별 전력량 측정은 각 전력선을 선택한 충전기(30)들의 충전전류를 합함으로써 구하거나, 전력 계통과 연결되는 전력량 측정기(44)에서 각 전력선의 전력량을 측정하여 구할 수도 있다.
전기차 충전기 전력 제어 시스템은 전력선별 충전전류센서(43)를 구비한다.
전력선별 충전전류센서(43)는 3상 전력선(11,12,13)별로 충전기(30)의 충전전류를 감지하도록 구성된다.
전력선별 충전전류센서(43)는 3상 전력선(11,12,13)별로 구비된다. 예를 들면, 전력선별 충전전류센서(43)는 A상 전력선별 충전전류센서(43), B상 전력선별 충전전류센서(43), C상 전력선별 충전전류센서(43)로 구성된다.
전력선별 충전전류센서(43)는 충전기(30)의 내부에 구비될 수 있다.
제어부(20)는 부하 균형 제어 유닛(23)을 구비한다.
부하 균형 제어 유닛(23)은 3상 전력선(11,12,13)별 충전전류센서(43)로부터 실시간으로 감지신호를 입력받아 각 전력선간 전력 사용량이 유사해지도록 부하 균형 제어를 수행하도록 이루어진다.
부하 균형 제어 유닛(23)은 각 충전기(30)에 3상 전력을 공급하기 전에, 3상 전력선(11,12,13) 중 어느 한 상(A, B, C상 중 어느 하나의 상)의 전력선을 전력원으로 사용할 것인지를 선택하도록 구성된다.
이를 위해, 각 충전기(30)는 3상 전력선(11,12,13) 중 어느 한 상의 전력선을 전력원으로 선택하기 위한 스위치 회로부(36)를 구비한다.
도 3은 도 1에서 “III” 부분을 확대하여 각 충전기(30)가 보유하는 각 전력선 선택을 위한 스위치 회로부(36)를 보여주는 개념도이다.
스위치 회로부(36)는 복수의 스위치(33,34,35)를 구비한다. 복수의 스위치(33,34,35)는 A상의 전원선과 연결되는 제1스위치(33), B상의 전원선과 연결되는 제2스위치(34) 및 C상의 전원선과 연결되는 제3스위치(35)를 포함한다.
복수의 스위치(33,34,35) 각각은 각 충전기(30)에 연결되는 3상 전력선(11,12,13) 중 어느 하나의 전력선을 선택하도록 온(ON)/오프(OFF)될 수 있다.
부하 균형 제어 유닛(23)은 복수의 스위치(33,34,35)의 ON/OFF를 제어할 수 있다.
이에 의하면, 부하 균형 제어 유닛(23)은 각 전력선별 전력 사용량이 유사하도록 실시간으로 부하 균형 제어를 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 계약 전력 또는 전력공급부의 용량에 맞춰 부하 제어를 수행함으로써, 피크(peak) 전력 사용을 제한하여 전력 사용 요금을 절약하고 과도한 전력 설비 투자를 최소화할 수 있다.
또한, 3상 전력선(11,12,13) 별 부하량이 유사하도록 실시간으로 부하 균형 제어를 수행함으로써 에너지 비용을 절감할 수 있다.
도 4는 본 발명의 전기차 충전기 전력 제어 시스템에 의해 충전기(30)의 전력을 제어할 경우에 하루 24시간 중 사무실용 주차장 및 공동주택 주차장 내 충전기(30)의 전력 사용량을 보여주는 개념도이다.
도 4를 참고하면, 급속 충전은 사무실 주차장의 경우에 근무 시작 시간 직전(예, 오전 7시~9시)과 직후(오후 6시~ 8시)에 집중되고, 공동주택 주차장의 경우 퇴근 직후(오후 6시 이후)에 급속 충전이 집중되는 모습을 보여준다.
완속 충전은 사무실 주차장의 경우에 출근 후 오전 시간에 집중되고, 공동주택 주차장의 경우 퇴근 시간대~자정시간에 완속 충전이 집중될 수 있다.
따라서, 부하 제어를 통해 근무시간(사무실용 주차장) 또는 야간(공동주택 주차장) 전체 동안 충전이 이루어지도록 함으로써 제한된 전력 설비를 효율적으로 운영할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전기차 충전기 전력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
첫째, 부하 제어를 위해 충전기(30)의 전체 전력 사용량을 측정한다(S100). 부하 제어 유닛(21)은 각 충전기(30)에 구비된 충전기 전력센서(40)를 이용하여 각 충전기(30)에서 사용하는 전력량을 모두 합산함으로써 충전기(30)의 전체 전력 사용량을 측정할 수 있다.
둘째, 측정된 전체 전력 사용량과 전력공급장치(전력공급부)의 용량(정해진 값)을 비교한다(S110).
셋째, 부하 제어 유닛(21)은 충전기(30)의 전체 전력 사용량이 전력공급부 용량을 초과하지 않도록 부하 제어를 수행한다(S120). 즉, 충전기(30)의 전체 전력 사용량이 전력공급부의 용량과 같아지거나 초과할 경우에 충전기(30)로 공급되는 전류를 제한한다. 또한, 부하 제어 유닛(21)은 전체 전력 사용량이 전력공급부의 용량 이상일 경우에 충전기(30)로의 전류공급을 중단하고, 전체 전력 사용량이 기설정 값 미만으로 떨어질 때까지 대기한다.
또한, 충전기(30)의 전체 전력 사용량이 전력공급부의 용량과 같아지거나 초과할 경우 타임 쉐어링 방법으로 제어할 수 있다.
타임 쉐어링 제어 유닛(22)은 충전기(30)의 전체 전력 사용량이 전력공급부의 용량 이상일 경우에 충전기(30)로의 전력 공급을 중단하고, 타이머(42)를 이용하여 시간별로 충전기(30)의 사용 가능한 전력량을 계산하고, 정해진 시간구간별로 계산된 전력량을 분배한다.
넷째, 부하 제어 유닛(21)은 충전기(30)의 전체 전력 사용량이 전력공급부의 용량보다 미만일 경우에 충전기(30)에 전력을 공급한다(S121).
다섯째, 3상 전력선(11,12,13)별 전력량을 측정한다(S130). 3상 전력선(11,12,13)별 전력량 측정은 각 충전기(30)에 구비된 3상 전력선(11,12,13)별 충전전류센서(43) 또는 전력계통에 구비된 전력량 측정기(44)를 이용하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 복수의 충전기(30)는 3상 전력선(11,12,13) 각각에 병렬로 연결되어, 충전기(30) 각각에 독립적으로 공급될 3상 전력원에 대하여 각 전력선 별로 실시간으로 부하 균형 제어를 수행할 수 있다.
여섯째, 3상 전력선(11,12,13)별로 각 충전기(30)에 공급되는 상 전력을 각 전력선별로 합산한다. 합산된 3상의 전력선별 전력량을 서로 비교한다(S140).
일곱째, 비교 결과, 상간 전력량의 차이가 기설정값 이하 이면 충전기(30)에 전력을 공급한다(S121).
여덟째, 상간 전력량의 차이가 기설정값을 초과하면 부하 균형 제어를 수행한다(S141).
아홉째, 부하 균형 제어 유닛(23)은 복수의 스위치(33,34,35)를 제어하여 3상 전력선(11,12,13) 중 어느 하나의 전력선을 선택한다(S142).
부하 균형 제어 유닛(23)은 3상 전력선(11,12,13) 중 가장 높은 전력 사용량을 갖는 전력선의 전류공급을 중단할 수 있다. 부하 균형 제어 유닛(23)은 3상 전력선(11,12,13) 중 전력 사용량이 낮은 전력선을 선택하고, 선택된 전력선을 스위치 회로부(36)를 통해 전력 사용량이 높은 충전기(30)에 연결할 수 있다(S142).
각 충전기(30)는 부하 균형 제어 유닛(23)에 의해 지정된 전력선을 통해 전력을 공급받을 수 있다.
10 : 전력공급부 11 : 제1전력선
12 : 제2전력선 13 : 제3전력선
14 : 제4전력선 20 : 제어부
21 : 부하 제어 유닛 22 : 타임 쉐어링 제어 유닛
23 : 부하 균형 제어 유닛 30 : 충전기
31 : 충전기 1 32 : 충전기 N
33 : 제1스위치 34 : 제2스위치
35 : 제3스위치 36 : 스위치 회로부
40 : 충전기 전력센서 41 : 전력미터
42 : 타이머 43 : 전력선별 충전전류센서
44 : 전력량 측정기

Claims (15)

  1. 3상 교류 전원을 공급하는 전력공급부;
    상기 3상 교류 전원의 전력선 각각에 병렬로 연결되고, 상기 전력공급부로부터 상기 3상 교류 전원을 공급받는 복수의 충전기;
    상기 복수의 충전기의 전체 전력 사용량을 검출하는 제1검출부; 및
    상기 복수의 충전기로 공급되는 상기 3상 교류 전원을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1검출부로부터 검출된 상기 전체 전력 사용량과 상기 전력공급부의 용량을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 3상 교류 전원의 부하 제어를 수행하는 부하 제어 유닛을 구비하는 전기차 충전기 전력 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 제어 유닛은,
    상기 전체 전력 사용량이 상기 전력공급부의 용량보다 크거나 같으면 상기 3상 교류 전원을 제한하는 전기차 충전기 전력 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1검출부는,
    상기 복수의 충전기 각각에서 사용하는 전력량을 감지하는 충전기 전력센서를 구비하고, 상기 충전기 전력센서로부터 감지된 상기 복수의 충전기 각각의 전력 사용량을 합산하여 전체 전력 사용량을 검출하는 전기차 충전기 전력 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1검출부는,
    전력 계통에 구비되는 전력미터를 더 포함하고, 상기 전력미터를 이용하여 상기 전체 전력 사용량을 검출하는 전기차 충전기 전력 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력선 별로 공급되는 전력의 사용량을 검출하는 제2검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 전력선간 전력 사용량이 균등하게 이루어지도록 실시간으로 부하 균형 제어를 수행하는 부하 균형 제어 유닛을 더 포함하는 전기차 충전기 전력 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2검출부는,
    상기 복수의 충전기 각각에 구비되고, 상기 전력선 별로 각 충전기에 공급되는 충전 전력의 사용량을 검출하는 전력선별 충전센서를 더 포함하고, 상기 전력선을 선택한 충전기들의 충전전류를 합산하여 상기 전력선 별 전력 사용량을 검출하는 전기차 충전기 전력 제어 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2검출부는,
    전력 계통과 연결되고, 상기 전력선 별로 전력 사용량을 측정하는 전력량 측정기를 더 포함하는 전기차 충전기 전력 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부하 균형 제어 유닛은,
    상기 제2검출부로부터 검출된 상기 전력선 별 전력 사용량에 따라 상기 충전기의 충전 시작 전에 3상 전력선 중 어느 하나의 전력선을 선택하고, 상기 선택된 전력선을 사용하여 상기 충전기를 충전시키는 전기차 충전기 전력 제어 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 충전기는,
    상기 전력선에 각각 연결되는 복수의 스위치를 구비하는 스위치 회로부를 포함하고,
    상기 부하 균형 제어 유닛은,
    상기 복수의 스위치를 온/오프 제어하여, 상기 복수의 스위치에 의해 선택된 하나의 전력선을 통해 상기 충전기에 전력을 공급하여 상기 부하 균형 제어를 수행하는 전기차 충전기 전력 제어 시스템.
  10. 복수의 충전기가 전력공급부의 3상 교류 전원의 전력선 각각에 병렬로 연결되고, 상기 전력공급부로부터 복수의 충전기에 공급되는 전력을 제어하는 전기차 충전기 전력 제어 방법에 있어서,
    상기 복수의 충전기가 사용하는 전체 전력 사용량을 검출하는 단계;
    상기 검출된 전체 전력 사용량과 상기 전력공급부의 용량을 비교하는 단계;
    상기 비교 결과에 따라 상기 전체 전력 사용량이 상기 전력공급부의 용량을 초과하지 않도록 부하 제어하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 전력 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 부하 제어하는 단계는,
    상기 전체 전력 사용량이 상기 전력공급부의 용량보다 크거나 같으면, 상기 충전기로 공급되는 전류를 제한하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 전력 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 전체 전력 사용량은,
    상기 복수의 충전기 각각에 구비된 충전기 전력센서를 이용하여 감지된 상기 복수의 충전기 각각의 충전 전력을 합산하여 계산되는 전기차 충전기 전력 제어 방법.
  13. 복수의 충전기가 전력공급부의 3상 교류 전원의 전력선 각각에 병렬로 연결되고, 상기 전력공급부로부터 복수의 충전기에 공급되는 전력을 제어하는 전기차 충전기 전력 제어 방법에 있어서,
    상기 전력선 별로 전력 사용량을 검출하는 단계;
    상기 단계에서 검출된 전력선 별 전력 사용량을 상호 비교하는 단계; 및
    상기 전력선 간 전력 사용량이 균등해지도록 실시간으로 부하 균형 제어를 수행하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 전력 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 부하 균형 제어를 수행하는 단계는,
    상기 전력선 간 전력 사용량의 차이가 기설정된 허용범위 이내에 포함되는지 여부에 따라 상기 충전기 별로 공급될 상기 전력선을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 전력선으로 상기 충전기에 전력을 공급하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 전력 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전력선을 선택하는 단계는,
    상기 충전기에 구비된 복수의 스위치에 의해 상기 충전기로 공급될 전류가 흐르도록 상기 전력선을 선택하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 전력 제어 방법.
KR1020190084568A 2019-07-12 2019-07-12 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법 KR102340621B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190084568A KR102340621B1 (ko) 2019-07-12 2019-07-12 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190084568A KR102340621B1 (ko) 2019-07-12 2019-07-12 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210007696A true KR20210007696A (ko) 2021-01-20
KR102340621B1 KR102340621B1 (ko) 2021-12-17

Family

ID=74305232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190084568A KR102340621B1 (ko) 2019-07-12 2019-07-12 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102340621B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240006338A (ko) 2022-07-06 2024-01-15 모트렉스이브이주식회사 전기차 충전 장치 및 제어 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140085153A (ko) * 2012-12-27 2014-07-07 주식회사 효성 전기 자동차 충전 제어 시스템 및 방법
KR20150110938A (ko) * 2014-03-21 2015-10-05 (주)시그넷시스템 전기자동차 충전 장치의 충전 모듈
KR101742515B1 (ko) * 2016-10-27 2017-06-15 중앙제어 주식회사 3상 전기 자동차 충전 시스템
KR101777150B1 (ko) * 2016-11-28 2017-09-12 디엔비하우징 주식회사 전기자동차 충전시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140085153A (ko) * 2012-12-27 2014-07-07 주식회사 효성 전기 자동차 충전 제어 시스템 및 방법
KR20150110938A (ko) * 2014-03-21 2015-10-05 (주)시그넷시스템 전기자동차 충전 장치의 충전 모듈
KR101742515B1 (ko) * 2016-10-27 2017-06-15 중앙제어 주식회사 3상 전기 자동차 충전 시스템
KR101777150B1 (ko) * 2016-11-28 2017-09-12 디엔비하우징 주식회사 전기자동차 충전시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240006338A (ko) 2022-07-06 2024-01-15 모트렉스이브이주식회사 전기차 충전 장치 및 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102340621B1 (ko) 2021-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2924840B1 (en) Power supply system, power conversion apparatus, and measurement point switching apparatus
RU2340992C2 (ru) Устройство для покрытия пиковой нагрузки
US9293915B2 (en) Electric power control device and electric power control system using same
JP5865602B2 (ja) バッテリと電力網との間で電気エネルギーを交換するための電力交換システム、および、バッテリと電力網との間で電気エネルギーを交換する方法
US20120229077A1 (en) Electric power supply system and method for controlling electric power discharge
EP2672603A1 (en) A device for connecting a single-phase device into a multiphase electric network
US20180309299A1 (en) Power control apparatus, control method for power control apparatus, power control system, and control method for power control system
JP2015106962A (ja) 充放電制御装置及び充放電システム
US20210028625A1 (en) Power conversion device
Lico et al. Phase balancing by means of electric vehicles single-phase connection shifting in a low voltage Danish grid
EP3252908B1 (en) Power management device configured to determine mounting directions of current sensors of a power grid
CN105633985B (zh) 三相负荷不平衡智能平衡调节方法
KR102340621B1 (ko) 전기차 충전기 전력 제어 시스템 및 방법
CN111098748A (zh) 基于预平衡系统的自动稳压充电桩
JP5274413B2 (ja) 進相コンデンサ制御装置
EP3032682B1 (en) Power supply system, power conversion device, and distribution board
JP2003116225A (ja) 分散電源システム
CN111510001B (zh) 电源整流的方法和装置
JP5377435B2 (ja) 充電制御装置、充電制御方法
JP6171252B2 (ja) 過負荷検出装置、パワーコンディショナ、電力供給システム
JP6176573B2 (ja) 逆電力検出装置
JP6723905B2 (ja) 電力システムおよび電流計設置方法
JP2014099992A (ja) 充電システム
JP2014217177A (ja) 電力供給システムおよび蓄電装置
JP6694930B2 (ja) 電力制御システムの制御方法、電力制御システム、及び電力制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant