KR20210132796A - 전기 자동차 충전 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전기 자동차 충전 관리 시스템은, 차량의 전기 충전이 가능하도록 전원을 공급하고, 쾌속 충전과 상기 쾌속 충전보다 상대적으로 낮은 충전 전압을 공급하는 모드인 완속 충전을 복수의 차량으로 제공할 수 있는 충전 수단과, 상기 충전 수단에 연결되는 차량들에 대한 충전 모드를 제어하는 제어 수단을 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 충전 수단에 연결되는 차량들의 연결 시간 정보와, 각 차량별 상기 쾌속 충전 또는 완속 충전을 요구하는 충전 모드 선택 정보를 관리하는 차량 연결 관리부와, 상기 연결 시간 정보에 기초하여 상기 쾌속 충전을 수행할 수 있는 순서가 되는 우선 순위를 결정하고 관리하는 우선 순위 관리부와, 상기 우선 순위와 상기 충전 모드 선택 정보에 기초하여, 각 차량별 쾌속 충전 또는 완속 충전이 이루어지도록 충전 속도를 제어하는 충전 속도 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 자동차 충전 관리 시스템{Charge management system for electric vehicle}

본 발명은 전기 자동차의 충전 관리에 관한 것으로서, 400kW 급의 높은 설치 비용이 소요되는 충전기가 아닌 상대적으로 매우 낮은 비용이 소요되는 120kw 내지 130kw 급의 충전기를 이용하여 여러대의 차량을 효율적으로 충전할 수 있도록 관리하는 시스템에 대한 것이다.

전기 차량(EV : Electronic Vehicle)에는 EV 배터리가 설치되며, 배터리 제 어 시스템으로서 BMS(Battery Management System)가 설치된다.

현재, 녹색 기술 개발의 일환으로서 전기 차량에 관한 연구는 물론 전기 차량의 활용성을 높이기 위하여 전기 차량의 충전 시스템에 관한 많은 연구가 행해 지고 있다. 그러나, 아직까지는 개발 진행 단계에 불과하여 해결해야 하는 기술적 문제는 물론 다양한 소비자 욕구에 부합되는 충전 시스템이 보급되지 못하고 있다.

전기 차량의 활성화를 위하여, 우선, 화석 연료 자동차의 주유소와 유사한 형태 를 갖는 충전 시스템이 널리 보급됨 로써 주유소의 운영 체계와 사용 방법이 유사하게 적용될 수 있는 충전 시스템이 개 발되어야 한다.

그리고, 주유소의 연료 탱크가 대형으로 설치되고 전력값 증설이 가능한 것과 같이 충전 시스템도 대형화될 필요가 있으며 그 전력값 증설이 용이한 구조로 설치 될 필요가 있다.

그러나, 충전 시스템의 대형화에는 많은 물리적 공간과, 높은 설치 비용등 그 진입 장벽이 높아, 쉽게 달성될 수 있는 해결방안은 아니다.

단순히 높은 충전 용량의 충전기를 이용하는 것이 아니라, 충전 시스템 구축에 요구되는 필수 비용이 낮은 충전기에 대해서 효율적으로 여러 대의 자동차를 충전할 수 있는 시스템을 제안하고자 한다.

본 발명의 전기 자동차 충전 관리 시스템은, 차량의 전기 충전이 가능하도록 전원을 공급하고, 쾌속 충전과 상기 쾌속 충전보다 상대적으로 낮은 충전 전압을 공급하는 모드인 완속 충전을 복수의 차량으로 제공할 수 있는 충전 수단과, 상기 충전 수단에 연결되는 차량들에 대한 충전 모드를 제어하는 제어 수단을 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 충전 수단에 연결되는 차량들의 연결 시간 정보와, 각 차량별 상기 쾌속 충전 또는 완속 충전을 요구하는 충전 모드 선택 정보를 관리하는 차량 연결 관리부와, 상기 연결 시간 정보에 기초하여 상기 쾌속 충전을 수행할 수 있는 순서가 되는 우선 순위를 결정하고 관리하는 우선 순위 관리부와, 상기 우선 순위와 상기 충전 모드 선택 정보에 기초하여, 각 차량별 쾌속 충전 또는 완속 충전이 이루어지도록 충전 속도를 제어하는 충전 속도 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 충전 속도 관리부는 상기 충전 수단에 연결된 모든 차량에 대하여 완속 충전이 이루어지도록 하고, 상기 우선 순위에 따라 순차적으로 1대씩 쾌속 충전이 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 우선 순위 관리부는 특정의 차량이 쾌속 충전이 가능한 우선 순위에 도달하더라도 상기 충전 모드 선택 정보에 기초하여 완속 충전이 계속되도록 하고, 차순위의 차량에 대한 쾌속 충전이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의해서, 기존 충전기 설치시 영업용의 경우 여러대의　충전기를 설치해야 하며 만충시 차를 빼고 다른차를 충전하는 방식이기 때문에 사용에 불편함이 발생하였던 문제와, 이러한 이유로 충전기의 설치비용, 공간도 많이 들고 회사의 경우 충전을　관리하는 관리자를 배정을 해야 하는 불편함을 해소할 수 있는 장점이 있다.

특히, 전기차의 보급이 늘어날 경우 충전기를 확충하는데 비용 및　공간이 많이 소요되며 충전기도　충전 전기비용의　이슈로 인해 완속기, 급속기등 종류별로 설치를 해야 하는 문제를 해결할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차 충전 관리 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따라 차량 충전의 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.

본 발명과 관련되는 설명에 사용되는 접미어 "수단, "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차 충전 관리 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명은 100kW급의 충전기의 충전용량이 상대적으로 작은 경우라 하더라도 차량 충전을 우선순위에 따라 효율적으로 이루어지도록 하기 위함이다. 즉, 많은 수의 차량에 대해 빠른 시간내에 충전을 완료하기 위하여 큰 용량의 충전기를 설치하는 것이 아니라, 이미 설치되어 있는 작은 용량의 충전기라도 효율적으로 충전할 수 있도록 한다.

AC의 외부 전원(300)에 연결되어 연결된 차량들로 전력을 공급하여 충전이 이루어지도록 하는 충전수단(200)과, 상기 충전수단(200)에 의항 차량의 충전이 우선순위와, 차량 운전자의 선택에 따라 효율적으로 이루어지도록 관리하는 제어수단(100)을 포함한다.

상기 충전수단(200)의 경우, 인가되는 외부의 3상 교류 전원을 DC전원으로 변환시키는 AC-DC 컨버터와, 변환된 DC전원을 상이한 전압으로 출력하여 차량들의 충전이 가능하도록 출력 변환시키는 DC-DC 컨버터를 포함한다.

특히, 실시예의 제어수단(100)은 상기 충전수단(200)에 연결되는 차량에 대한 연결 정보를 관리하는 차량 연결 관리부(110)와, 상기 충전수단(200)을 제어하여 연결된 차량들의 충전 속도를 제어하는 충전 속도 관리부(120)와, 상기 차량 연결 관리부(110)에 의해 연결된 차량의 정보와 각 차량의 충전 속도 정보를 이용하여 충전 순서와 충전 방식에 대한 정보를 포함하는 우선 순위를 부여하고 상기 우선 순위에 따라 차량 충전이 이루어지도록 하는 우선 순위 관리부(130)를 포함한다.

상기 차량 연결 관리부(110)는 상기 충전수단(200)에 연결된 각 차량들의 연결 시간과, 연결된 차량의 운전자가 선택한 충전 방식에 관한 정보를 관리한다. 본 실시예에서는, 충전수단(200)에 접속되는 순서에 따라 우선순위가 부여되고, 쾌속충전(급속충전)은 우선순위에 따라 부여된다.

즉, 상기 차량 연결 관리부(110)에 의한 차량의 연결 시간과 충전 방식 선택정보에 기초해서, 상기 우선 순위 관리부(130)가 접속된 차량들에 대한 충전 우선 순위가 결정된다. 그리고, 충전 속도 관리부(120)는 상기 우선 순위 관리부(130)에 의해 부여된 우선 순위에 따라 급속/쾌속 충전을 순차적으로 수행한다. 다만, 쾌속 충전의 개시가 이루어지는 차량이 완속 충전을 요청한 경우에는, 해당 차량은 완속충전을 이어나가고, 차순위의 차량에 대해서는 쾌속 충전이 이루어지도록 한다.

약 1시간에 1대의 차량을 만충시킬 수 있는 정도의 100kW 충전기에 5대의 차량이 연결되었다고 가정하면, 첫번째 우선 순위의 차량이 만충되면, 2번째 우선 순위의 차량이 쾌속 충전으로 변경되고, 2번째 우선 순위의 차량이 만충되면 다시 세번째 우선 순위의 차량이 쾌속 충전으로 변경된다.

각 차량의 운전자는 상기 충전수단(200)에 연결할 때 충전시에 완속으로 충전할지 아니면 쾌속으로 충전할지 여부를 선택할 수 있으며, 해당 충전속도에 대한 선택정보는 상기 차량 연결 관리부(110)가 저장한다. 만약, 여러대의 차량 중에서 충전기를 연결하면서 사용자가 출차 시간 까지 여유가 많을 경우에 완속으로 충전할 것을 설정하는 것이 가능하다. 이 경우, 쾌속 충전 보다 전기료가 저렴하게 제공되어야 할 것이다.

상기 우선 순위 관리부(130)는 차량의 연결 시간을 우선 순위로 하여 결정하며, 해당 우선 순위에 따라 쾌속 충전을 진행해가면서, 만약 충전 순서의 차량이 완속 충전으로 지정되어 있는 경우에는 완속 충전을 개시하고, 다음 차순위의 차량에 대해서는 쾌속 충전이 개시된다.

즉, 상기 충전 속도 관리부(120)는 충전 대상의 차량이 완속 충전으로 사용자에 의해 설정되어 있는 경우에는 해당 차량에 대해서는 완속 충전이 되도록 하고, 그 완속 충전을 지속적으로 이어가면서 차순위의 차량에 대한 쾌속 충전을 개시한다. 만약, 차순위의 차량 역시 완속 충전 모드로 선택된 경우라면, 그 다음 순위의 차량에 대한 쾌속 충전을 이어나갈 수 있다.

이러한 방법을 통해서, 우선 순위의 차량에 대하여 쾌속 충전이 수행되고 있는 동안에는, 차 순위의 차량들에 대해서는 220V 긴급 충전 모드로 충전이 진행되다가, 쾌속 충전에 대한 우선 순위에 해당되면 완속 충전에서 쾌속 충전 모드로 변경되는 것도 가능하다.

기존의 분할 충전 방식, 예를 들어, 400kw의 장치에 4대를 연결하는 방식은 설치 비용이 급증하게 되는데, 120kw~130kw에서 100kw 는 급속 충전에 사용되고 나머지 차순위의 차량들에는 5kw를 보내 급속 전환 전까지 완속 충전이 이루어지도록 함으로써, 쾌속 충전이 반드시 수행될 필요가 없는 차량에 대해서는 낮은 단가의 완속 충전을 이용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 다른 실시예로서, 120kw~130kw에서 차량 2대에는 각각 50kw로 급속충전이 이루어지도록 하고, 나머지 20~30kw를 이용하여서는 각 차량마다 대략 5kw로 완속 충전이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.

도 2는 본 실시예에 따라 차량 충전의 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 차량 연결 관리부(110)는 충전수단(200)에 연결되는 차량들의 연결 시간 정보와, 각 차량별 충전 모드 선택 정보를 저장(S10)한다. 그리고, 우선 순위 관리부(130)는 상기 연결 시간 정보에 기초하여 각 차량별 우선 순위에 따라 쾌속 충전이 순차적으로 이루어지도록 상기 충전 속도 관리부(120)로 상기 우선 순위 정보를 전달한다.

이때, 상기 충전 속도 관리부(120)는 상기 충전 수단(200)에 연결된 차량들에 대한 완속 충전이 이루어지도록 하고(S20), 상기 우선 순위 정보에 기초하여 순차적으로 1대씩 쾌속 충전이 이루어지도록 한다(S30).

또한, 상기 충전 속도 관리부(120)는 제 1 차량에 대한 충전이 완료된 경우에, 상기 우선 순위 정보와 충전 모드 선택 정보에 기초하여 2순위의 제 2 차량의 완속 충전을 쾌속 충전으로 변경하여 충전되도록 한다(S40).

이러한 과정을 거치는 동안, 차량의 충전 모드 선택 정보에 따라 쾌속 충전이 선택되지 않은 때에는 해당 차량에 대해서는 완속 충전이 계속하여 이루어지도록 하고, 차순위의 차량에 대해서 충전 모드 선택 정보를 확인한 다음 쾌속 충전이 이루어지도록 한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의해서, 기존 충전기 설치시 영업용의 경우 여러대의　충전기를 설치해야 하며 만충시 차를 빼고 다른차를 충전하는 방식이기 때문에 사용에 불편함이 발생하였던 문제와, 이러한 이유로 충전기의 설치비용, 공간도 많이 들고 회사의 경우 충전을　관리하는 관리자를 배정을 해야 하는 불편함을 해소할 수 있는 장점이 있다.

특히, 전기차의 보급이 늘어날 경우 충전기를 확충하는데 비용 및　공간이 많이 소요되며 충전기도　충전 전기비용의　이슈로 인해 완속기, 급속기등 종류별로 설치를 해야 하는 문제를 해결할 수 있는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 차량의 전기 충전이 가능하도록 전원을 공급하고, 쾌속 충전과 상기 쾌속 충전보다 상대적으로 낮은 충전 전압을 공급하는 모드인 완속 충전을 복수의 차량으로 제공할 수 있는 충전 수단과,
   상기 충전 수단에 연결되는 차량들에 대한 충전 모드를 제어하는 제어 수단을 포함하고,
   상기 제어 수단은,
   상기 충전 수단에 연결되는 차량들의 연결 시간 정보와, 각 차량별 상기 쾌속 충전 또는 완속 충전을 요구하는 충전 모드 선택 정보를 관리하는 차량 연결 관리부와,
   상기 연결 시간 정보에 기초하여 상기 쾌속 충전을 수행할 수 있는 순서가 되는 우선 순위를 결정하고 관리하는 우선 순위 관리부와,
   상기 우선 순위와 상기 충전 모드 선택 정보에 기초하여, 각 차량별 쾌속 충전 또는 완속 충전이 이루어지도록 충전 속도를 제어하는 충전 속도 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전 관리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 충전 속도 관리부는 상기 충전 수단에 연결된 모든 차량에 대하여 완속 충전이 이루어지도록 하고, 상기 우선 순위에 따라 순차적으로 1대씩 쾌속 충전이 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전 관리 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 우선 순위 관리부는 특정의 차량이 쾌속 충전이 가능한 우선 순위에 도달하더라도 상기 충전 모드 선택 정보에 기초하여 완속 충전이 계속되도록 하고, 차순위의 차량에 대한 쾌속 충전이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전 관리 시스템.
   

Images