KR20220118021A - 전기차 충전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기차 충전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차 충전에 사용되는 완속충전 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템은, 배전반으로부터 공급받은 전류를 분배하는 분전반을 포함하는 전력공급부와, 상기 전력공급부와 연결되며, 전기차에 연결되어 충전이 이루어지는 충전소켓에 공급하는 전력을 제어하는 컨트롤유닛과, 상기 충전소켓 및 상기 충전소켓과 연결되어 충전되는 전기차의 충전상태정보를 송수신하는 차량통신모듈을 포함하는 충전소켓부를 포함한다.

Description

전기차 충전 시스템{Electric vehicle charging system}

본 발명은 전기차 충전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차 충전에 사용되는 완속충전 시스템에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

최근 전기차시장의 성장과 함께 전기차를 충전하는 충전기나 충전기를 제어하는 시스템에 대한 수요도 함께 증가하고 있다.

전기차를 충전하는 방법은 크게 급속충전과 완속충전으로 나뉘어진다. 급속충전은 충전기가 전기차의 제어신호를 주고받으면서 직류 100~450V 또는 교류 380V를 가변적으로 공급하여 전기차의 배터리를 충전하는 방식이고, 완속충전은 충전기에 연결된 케이블을 통해 전기차에 교류 220V를 공급하여 배터리를 충전하는 방식이다. 사용되는 충전기의 전력용량은, 급속충전의 경우 시간당 50kW의 전력용량을 가진 충전기가 대부분 사용되며 완전방전 상태에서 30분 내외로 충전이 이루어지고, 완속충전의 경우 시간당 3 내지 7kW의 전력용량을 가진 충전기를 사용하며 완충까지 4~5시간 정도 소요된다. 급속충전의 경우 빠르게 배터리를 충전할 수 있어 완속충전에 비하여 선호되지만, 급속충전기는 개수가 적어 충전대기차량이 많을 수 있다는 단점이 있어 퇴근 후 아파트에서 완속충전기를 통해 충전시키고 다음날 완충된 전기차로 출근하는 방법 또한 많이 사용되고 있다.

완속충전에 있어서, 종래 여러개의 완속충전기를 나란히 설치하여 사용하는 경우 하나의 분전반(누천차단기)에 복수개의 완속충전기를 연결한 상태에서 전기차가 충전되면 누전차단기에서 과전류로 인하여 전원공급을 차단하여 충전이 중단되는 문제가 있어, 다수의 전기차가 충전기에 연결시 효율적으로 충전이 이루어지는 시스템에 대한 필요성이 증대되고 있다.

1. 한국 특허등록 제10-2046995호(2019.12.04 공고)

분전반에서 차량으로 전기를 공급하기 전에 전력을 제어해서 공급하기 위한 컨트롤유닛을 설치하여 전기차와 일반차를 구분하고, 전기차간의 전력공급방식을 제어하는 전기차 충전시스템을 제공하고자 한다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템은, 배전반으로부터 공급받은 전류를 분배하는 분전반을 포함하는 전력공급부와, 상기 전력공급부와 연결되며, 전기차에 연결되어 충전이 이루어지는 충전소켓에 공급하는 전력을 제어하는 컨트롤유닛과, 상기 충전소켓 및 상기 충전소켓과 연결되어 충전되는 전기차의 충전상태정보를 송수신하는 차량통신모듈을 포함하는 충전소켓부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 컨트롤유닛은, 상기 전력공급부와 연결되어 충전소켓에 연결된 전기차에 공급되는 전력량을 제어하는 전력제어부와, 상기 전력제어부와 통신하여, 전기차의 접속여부 또는 전기차에 공급되는 충전정보를 송수신하는 메인서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 전력제어부는, 상기 충전소켓에 연결된 복수개의 전기차에 공급하는 전력량을 분배하도록 제어하되, FCFC(First Come First Charge)방식, 동일한 전력량을 공급하는 방식, 설정된 충전시간만큼 충전되는 방식 중에서 선택된 어느 하나의 방식으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 메인서버는, 전기차가 상기 충전소켓에 연결시 차량통신모듈과 통신하여, 상기 충전소켓에 연결된 전기차의 일일평균전력사용량 정보를 획득하고, 상기 차량통신모듈은 메인서버로 일일평균전력사용량 정보를 송신하며, 상기 전력제어부는, 충전소켓에 연결된 전기차에 일일평균전력사용량 이하의 전력량을 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 차량통신모듈은, 전기차 사용자의 휴대단말기와 연결되어, 전기차의 충전상태정보 및 충전량에 따른 과금정보를 송신하고, 사용자의 휴대단말기로부터 충전 on/off ,충전예약 정보를 수신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 일반차량과 전기차량을 구분하고, 전기차간의 충전방식을 제어하여 효율적인 전기차 충전이 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자의 휴대단말기를 통해 충전상태나 과금정보 및 충전의 on/off등 다양한 기능을 제어할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템에 있어서, 컨트롤유닛에 의해 전력이 제어되는 상태를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템에 있어서, 컨트롤유닛과 충전소켓부 사이의 통신상태를 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 전기차 충전시스템의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템은, 배전반으로부터 공급받은 전류를 분배하는 분전반을 포함하는 전력공급부(100)와, 상기 전력공급부(100)와 연결되며, 전기차에 연결되어 충전이 이루어지는 충전소켓에 공급하는 전력을 제어하는 컨트롤유닛(200)과, 상기 충전소켓 및 상기 충전소켓과 연결되어 충전되는 전기차의 충전상태정보를 송수신하는 차량통신모듈을 포함하는 충전소켓부(300)를 포함한다.

상기 전력공급부(100)는 충전소켓에 연결된 전기차를 충전하기 위하여 전력을 공급하기 위한 구성으로, 전력회사로부터 사용할 전류를 건물까지 받아오는 배전반과, 상기 배전반에서 받은 전기를 필요로하는 곳, 즉 전기차와 연결된 충전소켓까지 분배하는 분전반으로 이루어진다. 상기 분전반은 소위 누전차단기로 알려져 있으며, 전기를 받아 분배하는 기능을 하며 개폐기나 차단기를 포함한 구조로 이루어진다. 여기서, 상기 분전반에서는 공급받은 전기를 복수개의 충전기로 분배하여 각각의 충전기에 공급되는 전력량을 제어하게 되는데, 복수개의 충전기를 연결한 상태에서 전기차가 충전되면 과전류로 인하여 전원공급을 차단하여 충전이 중단되는 문제가 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템에서는, 상기 전력공급부(100)와 연결되어 전기차에 연결되어 충전이 이루어지는 충전소켓에 공급하는 전력을 제어하는 컨트롤유닛(200)을 더 포함할 수 있다. 상기 컨트롤유닛(200)은 전력공급부(100), 보다 상세하게는 전력공급부(100)의 분전반과 연결되며, 후술하는 충전소켓에 연결된 전기차에 공급되는 전력을 분배 및 제어하는 제어장치로 이루어진다. 또한, 상기 충전소켓 및 상기 충전소켓과 연결되어 충전되는 전기차의 충전상태정보를 송수신하는 차량통신모듈을 포함하는 충전소켓부(300)를 포함할 수 있다. 상기 충전소켓은 전기차에 전기를 공급하기 위하여 전력공급부(100)와 전기차를 연결하는 소켓으로 이루어지며, 전기차가 충전소켓에 연결된 경우, 해당 전기차의 정보와 충전상태 또는 기타 정보를 송수신하는 차량통신모듈에 의하여 차량충전현황을 체크할 수 있다. 여기서, 상기 차량통신모듈을 사용자의 휴대단말기와 연결되어 휴대단말기를 통해 충전현황을 체크하고 실시간으로 제어할 수 있으며 이는 후술하기로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 컨트롤유닛(200)은, 상기 전력공급부(100)와 연결되어 충전소켓에 연결된 전기차에 공급되는 전력량을 제어하는 전력제어부(210)와, 상기 전력제어부(210)와 통신하여, 전기차의 접속여부 또는 전기차에 공급되는 충전정보를 송수신하는 메인서버(220)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전력제어부(210)는 전기차에 충전소켓이 연결되어 전기차 충전준비가 완료된 경우 각각의 전기차에 공급되는 전력량을 제어할 수 있다. 상기 전력제어부(210)는 메인서버(220)와 통신하면서 전기차가 접속되었는지 여부, 전기차에 충전되는 전력량에 대한 정보를 송수신하면서 전기차를 충전하게 된다. 보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템을 사용하는 다수의 전기차 사용자들이 있는 경우, 충전소켓을 전기차에 연결하게 되면, 차량통신모듈이 메인서버와 통신하면서 전기차가 접속되었는지 여부를 확인할 수 있다. 이렇게 연결된 전기차에 충전이 시작되면 충전되는 전력량에 대한 정보를 실시간으로 차량통신모듈을 통해 전달하여 사용자의 휴대단말기 등을 통해 충전상태를 확인할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 전력제어부(210)는, 상기 충전소켓에 연결된 복수개의 전기차에 공급하는 전력량을 분배하도록 제어하되, FCFC(First Come First Charge)방식, 동일한 전력량을 공급하는 방식, 설정된 충전시간만큼 충전되는 방식 중에서 선택된 어느 하나의 방식으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 전력제어부(210)에서는 복수개의 전기차가 각각의 충전소켓에 연결되는 경우 충전되는 방식, 즉 전력량을 적절히 분배하여 분전반에서 전력공급이 차단되지 않도록 분배하는 다양한 방식이 존재한다. 우선 FCFC방식으로 우선적으로 충전소켓에 연결된 전기차를 충전하고, 그 다음으로 다른 충전소켓에 연결된 전기차를 차례대로 충전하는 방식이 존재한다. 또한, 충전되는 전기차의 수에 따라 공급되는 전력량을 균등하게 분배하여 충전하는 방식이 있으며, 각 전기차별로 기 설정된 충전시간이나 전력량만큼 충전되는 방식 또한 존재한다. 완속충전기로 전기차를 충전하는 경우 일반적으로 시간당 3 내지 7kW의 전력용량을 가진 충전기를 사용하며 완충까지 4~5시간 정도 소요된다는 점을 고려하여, 충전시간을 2시간 또는 3시간 등으로 설정해놓고 설정된 시간만큼 충전하거나 필요한 전력량만큼을 설정하여 해당 전력량만큼만 충전되도록 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 메인서버(220)는, 전기차가 상기 충전소켓에 연결시 차량통신모듈과 통신하여, 상기 충전소켓에 연결된 전기차의 일일평균전력사용량 정보를 획득하고, 상기 차량통신모듈은 메인서버로 일일평균전력사용량 정보를 송신하며, 상기 전력제어부는, 충전소켓에 연결된 전기차에 일일평균전력사용량 이하의 전력량을 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

완속충전기를 통해 전기차를 충전하는 경우, 고속충전기에 비하여 상대적으로 느린 속도로 완충을 시키게 되는데, 실제 차량을 완충시키지 않고 일일평균사용량 만큼의 전기를 충전하여 사용하는 방식을 취할 수도 있다. 특히, 하나의 전기차 충전시스템에 수많은 전기차가 충전이 이루어지는 경우 필요한 전력량도 상당할뿐만 아니라 전기차주의 경우에도 매일 전기차를 충전하면서 발생하는 비용도 상당하여 이를 절약할 필요가 있다. 그에 따라, 전기차가 충전소켓에 연결되면 차량통신모듈과 통신하여 전기차의 일일평균전력사용량 정보를 획득하게 되고, 획득한 정보는 상기 메인서버(220)로 전달하게 되면 전력제어부(210)가 충전소켓에 연결된 전기차에 일일평균전력사용량 혹은 그 이하의 전력량을 충전하도록 제어하게 된다. 그에 따라, 충전소켓에 연결된 전기차가 항상 완충되도록 하는 것이 아니라 필요한 전기량만큼만을 충전토록 하여 과금비율을 낮출 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 메인서버는, 전기차 사용자의 휴대단말기와 연결되어, 전기차의 충전상태정보 및 충전량에 따른 과금정보를 송신하고, 사용자의 휴대단말기로부터 충전 on/off, 충전예약 정보를 수신하는 것을 특징으로 한다.

상기 메인서버는 전기차 소유자의 개인 휴대단말기 등과 연결되어 각 차량의 상태를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 전기차의 충전상태정보가 메인서버를 통해 사용자의 휴대단말기와 통신하여 실시간으로 전달됨으로써 사용자는 자신의 차량이 얼마만큼 충전되었는지 등에 대한 정보를 쉽게 알 수 있으며, 충전량에 따른 과금정보를 확인할 수 있고, 특히 휴대단말기를 통해 충전상태를 on/off하여 실시간으로 충전상태를 제어할 수 있다. 또한, 원하는 충전량이나 시간을 설정하고 해당 설정에 맞춰 충전이 이루어지는 충전예약 정보 등을 휴대단말기와 통신함으로써 충전상태의 제어가 보다 용이해질 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 전력공급부
200 : 컨트롤유닛
210 : 전력제어부
220 : 메인서버
300 : 충전소켓부

Claims (5)

1. 배전반으로부터 공급받은 전류를 분배하는 분전반을 포함하는 전력공급부;
   상기 전력공급부와 연결되며, 전기차에 연결되어 충전이 이루어지는 충전소켓에 공급하는 전력을 제어하는 컨트롤유닛;
   상기 충전소켓 및 상기 충전소켓과 연결되어 충전되는 전기차의 충전상태정보를 송수신하는 차량통신모듈을 포함하는 충전소켓부;
   를 포함하는 전기차 충전시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤유닛은,
   상기 전력공급부와 연결되어 충전소켓에 연결된 전기차에 공급되는 전력량을 제어하는 전력제어부와,
   상기 전력제어부와 통신하여, 전기차의 접속여부 또는 전기차에 공급되는 충전정보를 송수신하는 메인서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전력제어부는,
   상기 충전소켓에 연결된 복수개의 전기차에 공급하는 전력량을 분배하도록 제어하되,
   FCFC(First Come First Charge)방식, 동일한 전력량을 공급하는 방식, 설정된 충전시간만큼 충전되는 방식 중에서 선택된 어느 하나의 방식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기차 충전시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 메인서버는,
   전기차가 상기 충전소켓에 연결시 차량통신모듈과 통신하여, 상기 충전소켓에 연결된 전기차의 일일평균전력사용량 정보를 획득하고,
   상기 차량통신모듈은 메인서버로 일일평균전력사용량 정보를 송신하며,
   상기 전력제어부는, 충전소켓에 연결된 전기차에 일일평균전력사용량 이하의 전력량을 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 메인서버는,
   전기차 사용자의 휴대단말기와 연결되어, 전기차의 충전상태정보 및 충전량에 따른 과금정보를 송신하고,
   사용자의 휴대단말기로부터 충전 on/off ,충전예약 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전시스템.

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