KR20230094202A - Electric vehicle charging system for both solar and grid power - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 태양광의 직류전력을 이용함과 동시에 계통의 심야전력을 이용하여 효율적으로 배터리부에 충전시켜 사용하여 운영비용을 절감하고, 에너지저장부와 충전기와 태양광패널이 설치되는 캐노피가 소규모의 공간에 맞게 형성되어 공간활용을 최대화시킬 수 있으며, 에너지저장부내에 모듈을 단일 건물에 수납하여 시스템의 유지보수가 간편하게 되고 화재발생시 효과적으로 대처할 수 있으며 수전부터 충전까지 모든 단계를 통합적으로 운영관리하게 되어 최적의 효율을 발휘하는 것이 가능하게 되는 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a charging system for an electric vehicle that combines solar power and system power. More specifically, it reduces operating costs by efficiently charging and using the battery unit by using direct current power from sunlight and at the same time using late-night power of the system. In addition, the canopy where the energy storage unit, charger, and solar panel are installed is formed to fit a small space, maximizing space utilization, and storing the modules in a single building within the energy storage unit to simplify system maintenance and fire prevention. It is about an electric vehicle charging system that can be effectively dealt with in the event of an occurrence and that can demonstrate optimal efficiency by integrating operation and management of all stages from power supply to charging.
일반적으로, 현재는 기후변화로 인하여 내연기관에서 전기자동차로 급격하게 자동차의 제조가 변천하고 있다.In general, currently, automobile manufacturing is rapidly changing from an internal combustion engine to an electric vehicle due to climate change.
더욱 구체적으로 말하면, 최근 화석연료의 고갈과 지구의 기온이 높아지게 되는 기후변화의 결과로 이산화탄소의 발생이 되지 않는 친환경적인 요청으로 인한 친환경 에너지 사용이 대두됨에 따라 전기자동차의 보급이 확대되고 있는데, 이와 함께 전기자동차를 충전시키기 위한 전기자동차용 충전기의 보급도 확대되고 있으나, 아직까지는 전기자동차의 보급률에 비해 전기자동차 충전 인프라 보급률은 저조한 상황이다.More specifically, as a result of the depletion of fossil fuels and climate change that causes the earth's temperature to rise, the use of eco-friendly energy has emerged due to the eco-friendly request that does not generate carbon dioxide, and the spread of electric vehicles is expanding. Although the spread of electric vehicle chargers for charging electric vehicles is also expanding, the penetration rate of electric vehicle charging infrastructure is still low compared to the penetration rate of electric vehicles.
즉, 전기자동차나 내연기관과 전기자동차의 중간단계인 하이브리드 자동차는, 차량의 구동에너지를 화석연료의 연소로부터 얻는 기존의 내연기관 자동차와 달리, 전기에너지로부터 차량의 구동에너지를 얻는 자동차로, 차량의 구동원이 되는 전기모터, 전기모터의 구동 및 제어를 위한 모터 제어기(MCU), 차량 내 전기에너지 저장장치로서 전기모터의 구동전력을 공급하기 위한 배터리, 배터리 충전을 위한 차량 내 충전장치(전력변환유닛 등을 포함할 수 있음), 차량과 외부 충전기 간의 연결을 위한 충전구(인렛(Inlet), 커넥터) 등을 구비하고, 배터리로는 일충전 주행거리를 충분히 확보하기 위하여 고용량 고전압 배터리를 사용하며, 최근 리튬이 온 배터리의 사용이 대세로 자리 잡고 있다.In other words, a hybrid vehicle, which is an intermediate stage between an electric vehicle or an internal combustion engine and an electric vehicle, is a vehicle that obtains driving energy from electric energy, unlike existing internal combustion engine vehicles that obtain driving energy from burning fossil fuels. An electric motor as a driving source of the electric motor, a motor controller (MCU) for driving and controlling the electric motor, a battery for supplying driving power to the electric motor as an in-vehicle electric energy storage device, and an in-vehicle charging device (power conversion) for charging the battery unit, etc.), a charging port (Inlet, connector) for connection between the vehicle and an external charger, etc., and a high-capacity high-voltage battery is used to ensure sufficient mileage for one charge, , Recently, the use of lithium-ion batteries has become a trend.
그러나, 이와 같이 증가되는 전기자동차의 속도에 비하여 전기자동차를 충전시키는 충전시스템은 그 보급이 전기자동차의 보급에 비하여 훨씬 늦게 보급되고 있으며, 주로 계통에너지를 사용하는 전기차 충전시스템이 보급되게 되어, 태양광발전의 이용이 없게 되거나, 또는 태양광발전만을 이용한 전기차 충전시스템이 단독 또는 계통과 병행하여 각기 다른 방식의 전기가 사용되게 되는 문제점이 있었다.However, compared to the increased speed of electric vehicles, the supply of charging systems for charging electric vehicles is much later than that of electric vehicles, and electric vehicle charging systems that mainly use system energy have become popular, There is a problem that the use of photovoltaic power generation is eliminated, or that different types of electricity are used in an electric vehicle charging system using only solar power generation alone or in parallel with a system.
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양광의 직류전력을 이용함과 동시에 계통의 심야전력을 이용하여 효율적으로 배터리부에 충전시켜 사용하여 운영비용을 절감하고, 에너지저장부와 충전기와 태양광패널이 설치되는 캐노피가 소규모의 공간에 맞게 형성되어 공간활용을 최대화시킬 수 있으며, 에너지저장부내에 PSC와 배터리부와 같은 다른 종류의 모듈을 단일 건물에 수납하여 시스템의 유지보수가 간편하게 되고 화재발생시 효과적으로 대처할 수 있으며 수전부터 충전까지 모든 단계를 통합적으로 운영관리하게 되어 최적의 효율을 발휘하는 것이 가능하게 되는 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve this problem, to reduce operating costs by efficiently charging and using the battery unit by using the direct current power of sunlight and at the same time by using the late-night power of the system, and by using the energy storage unit and the charger The canopy where the solar panel is installed is formed to fit into a small space, maximizing space utilization, and by storing different types of modules such as PSC and battery in the energy storage unit in a single building, it is easy to maintain and maintain the system. It is to provide an electric vehicle charging system that can effectively cope with a fire and achieve optimal efficiency by operating and managing all stages from faucet to charging in an integrated manner.
본 발명의 이러한 목적은, 직류전류를 발생시키며 인버터를 거쳐 교류전원을 완속충전기로 공급하며 캐노피상에 설치되는 태양광패널과, 교류전류를 공급하여 완속충전기로 공급하는 계통전원과, 상기 계통전원과 태양광패널이 연결되게 직류접속부와 교류접속부가 내장되어 안정적인 24시간 운전이 가능한 PCS와 상기 PCS에서 공급되는 전기를 충전하여 보관하는 배터리부와 상기 배터리부나 PCS에서 공급되는 전류를 직류로 변환시켜 급속충전기로 공급하는 직류변환기를 포함하는 하이브리드 에너지저장부(ESS)와, 상기 하이브리드 에너지저장부에서 공급되는 직류전류를 공급하여 급속충전기로 공급하는 복수의 급속충전기와, 상기 태양광패널과 계통전원에서 교류전류를 공급반아 완속충전하는 복수의 완속충전기를 포함하는 본 발명에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템에 의하여 달성된다.This object of the present invention is a solar panel installed on a canopy that generates DC current and supplies AC power to a slow charger through an inverter, system power that supplies AC current to a slow charger, and the system power A PCS capable of stable 24-hour operation with a built-in DC connection part and an AC connection part connected to the solar panel, a battery part that charges and stores electricity supplied from the PCS, and converts the current supplied from the battery part or PCS into direct current A hybrid energy storage unit (ESS) including a DC converter supplied to the rapid charger, a plurality of rapid chargers supplying DC current supplied from the hybrid energy storage unit to the rapid charger, and the solar panel and system power It is achieved by the solar and grid power combined electric vehicle charging system according to the present invention including a plurality of slow chargers for slow charging by supplying alternating current in the.
본 발명에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템은, 직류전류를 발생시키며 인버터를 거쳐 교류전원을 완속충전기로 공급하며 캐노피상에 설치되는 태양광패널과, 교류전류를 공급하여 완속충전기로 공급하는 계통전원과, 상기 계통전원과 태양광패널이 연결되게 직류접속부와 교류접속부가 내장되어 안정적인 24시간 운전이 가능한 PCS와 상기 PCS에서 공급되는 전기를 충전하여 보관하는 배터리부와 상기 배터리부나 PCS에서 공급되는 전류를 직류로 변환시키는 직류변환기를 포함하는 하이브리드 에너지저장부(ESS)와, 상기 하이브리드 에너지저장부에서 공급되는 직류전류를 공급하여 급속충전기로 공급하는 복수의 급속충전기와, 상기 태양광패널과 계통전원에서 교류전류를 공급반아 완속충전하는 복수의 완속충전기를 포함하여, 태양광의 직류전력을 이용함과 동시에 계통의 심야전력을 이용하여 효율적으로 배터리부에 충전시켜 사용하여 운영비용을 절감하고, 에너지저장부와 충전기와 태양광패널이 설치되는 캐노피가 소규모의 공간에 맞게 형성되어 공간활용을 최대화시킬 수 있으며, 에너지저장부내에 PSC와 배터리부와 같은 다른 종류의 모듈을 단일 건물에 수납하여 시스템의 유지보수가 간편하게 되고 화재발생시 효과적으로 대처할 수 있으며 수전부터 충전까지 모든 단계를 통합적으로 운영관리하게 되어 최적의 효율을 발휘하는 것이 가능하게 되는 우수한 효과가 있다.The electric vehicle charging system for both solar and grid power according to the present invention generates DC current, supplies AC power to a slow charger through an inverter, supplies solar panels installed on the canopy, and AC current to a slow charger. A system power supply, a PCS with built-in DC connection and AC connection so that the system power and solar panel are connected and capable of stable 24-hour operation, and a battery unit that charges and stores electricity supplied from the PCS, and the battery unit or PCS A hybrid energy storage unit (ESS) including a DC converter for converting supplied current into DC, a plurality of rapid chargers supplying DC current supplied from the hybrid energy storage unit to a rapid charger, and the solar panel Including a plurality of slow chargers for slow charging by supplying alternating current from the system power supply, using direct current power from sunlight and at the same time using the system's late-night power to efficiently charge and use the battery unit to reduce operating costs, The canopy in which the energy storage unit, charger, and solar panel are installed is formed to fit a small space to maximize space utilization, and different types of modules such as PSC and battery unit are housed in a single building within the energy storage unit. It has excellent effects that make it easy to maintain and manage fire, effectively respond to fire, and operate and manage all stages from faucet to charging in an integrated manner, making it possible to exert optimal efficiency.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템의 구성도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템의 에너지저장소의 내부의 설치 사진
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템의 에너지저장소의 내부에 설치된 PCS의 정면과 사시사진
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템의 에너지저장소의 내부에 설치된 배터리부의 정면도
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템의 개략적인 구성을 도시한 구조도
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템의 동작 모드가 도시된 개략도1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle charging system for both solar and grid power according to the present invention.
2 is a block diagram of an electric vehicle charging system for both solar and system power according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photo of the interior of the energy storage of the solar and system power combined electric vehicle charging system according to the first embodiment of the present invention
4 is a front and perspective view of a PCS installed inside an energy storage of an electric vehicle charging system for both solar and grid power according to a first embodiment of the present invention;
5 is a front view of a battery unit installed inside an energy storage of an electric vehicle charging system for both solar and grid power according to a first embodiment of the present invention.
6 is a structural diagram showing a schematic configuration of an electric vehicle charging system for both solar and grid power according to a first embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram showing an operation mode of an electric vehicle charging system for both solar and grid power according to a first embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템(A)을 개략적으로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 한전에서 발생된 계통전원인 그리드의 교류전원이 수배전반으로 입력되고, 태양광패널에서 발생된 직류전원이 인버터를 통하여 공급되고, 이와 같은 전원은 에너지저장부(ESS System)에 일부는 저장되고 일부는 전기차충전소에 설치된 복수의 충전기에 공급되며, 이와 같이 공급되는 충전소의 전기사용량은 통합운영관리시스템에 의하여 관리되는 구조로서, 계통전원과 태양광패널의 전원을 공통으로 사용할 수가 있게 되는 것이다.Schematically describing the electric vehicle charging system (A) for both solar and system power according to the present invention, as shown in FIG. The DC power generated from is supplied through an inverter, and some of this power is stored in the energy storage unit (ESS System) and some is supplied to a plurality of chargers installed in the electric vehicle charging station. As a structure managed by the integrated operation management system, system power and solar panel power can be used in common.
이와 같은 본 발명에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템(A)은 태양광을 사용한 그린에너지로서 환경에 맞게 되며 또한 태양광을 사용할 뿐만 아니라 계통전원도 사용이 가능하게 되어 전력원으로 ESG(Environmental Social Governance) 정책에 부합하는 것으로, 직관적인 통합패키지로 효율성이 높고 설치가 용이하며 투자비도 저렴하게 되는 것이다.The solar and system power combined electric vehicle charging system (A) according to the present invention is green energy using sunlight and is suitable for the environment, and can use not only sunlight but also system power, so that ESG ( Environmental Social Governance), it is an intuitive integrated package with high efficiency, easy installation and low investment cost.
본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템(A)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 직류전류를 발생시키며 인버터(12)를 거쳐 교류전원을 완속충전기(5)로 공급하며 캐노피(11)상에 설치되는 태양광패널(1)과, 교류전류를 공급하여 완속충전기(5)로 공급하는 계통전원(2)과, 상기 계통전원(2)과 태양광패널(1)이 연결되게 직류접속부와 교류접속부가 내장되어 안정적인 24시간 운전이 가능한 PCS와 상기 PCS에서 공급되는 전기를 충전하여 보관하는 배터리부와 상기 배터리부나 PCS에서 공급되는 전류를 직류로 변환시키고 남는 전류는 다시 배터리부로 공급하는 직류변환기를 포함하는 하이브리드 에너지저장부(ESS)가 내부에 설치된 에너지저장소(3)와, 상기 하이브리드 에너지저장부에서 공급되는 직류전류를 공급하여 급속충전기로 공급하는 급속충전기(4)와, 상기 태양광패널과 계통전원에서 교류전류를 공급반아 완속충전하는 완속충전기(5)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the EV charging system (A) for both solar and grid power according to the first embodiment of the present invention generates DC current and supplies AC power to the slow charger (5) via the inverter (12). A
상기 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템(A)은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 1대의 급속충전기(4)가 설치되고 2대의 완속충전기(5)가 설치되며 4개의 주차면이 설치된 구조와, 도 2b에 도시된 바와 같이, 2대의 급속충전기(4)가 설치되고 4대의 완속충전기(5)가 설치되며 8개의 주차면이 설치된 구조와 같이 그 설치면적의 증감변동이 가능하게 설치되므로서 공간에 최적인 효율을 갖도록 설치하는 것이 가능하게 되는 것이다.As shown in FIG. 2A, the solar and grid power combined electric vehicle charging system (A) has a structure in which one
상기 에너지저장소(3)는 컨테이너(3)와 같은 건물로서 내부에는 하이브리드 에너지저장부(ESS)(30)가 설치되고, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 하이브리드 에너지저장부(ESS)(30)는 상기 계통전원(2)과 태양광패널(1)이 연결되게 직류접속부와 교류접속부가 내장되어 안정적인 24시간 운전이 가능한 PCS(31)와, 상기 PCS에서 공급되는 전기를 충전하여 보관하는 배터리부(32)와, 상기 배터리부나 PCS에서 공급되는 전류를 직류로 변환시키는 직류변환기(33)를 포함하고 있다. The
또한, 상기 에너지저장소(3)는 방진, 방수, 항온/냉각, 방화와 같은 기능이 원활하게 수행될 수 있도록 분전반(34)과, 접속함(35), 소방설비(36)와, HVAC(37)가 설치되어 있어, 상기 에너지저장소(3)는 전체의 관련된 전기관련 모듈들이 통합되어 수납되므로 통합 모듈의 관리가 용이하면서도 방진, 방수, 항온/냉각, 방화와 같은 기능이 원활하게 수행되므로 안전성이 강화된 구조를 갖는다.In addition, the
상기 에너지저장소(3)의 소방설비(36)는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 컨테이너(3a)의 상부 천정부분에 설치되는 함체(361)와, 상기 함체(361) 내부 일측에 설치된 물저장탱크(362)와, 상기 물저장탱크(362)로부터 일정간격을 두고 함체(361)의 내부 일측에 설치되며 단백포소화약제, 합성계면활성제 포소화약제, 수성막포소화약제, 불화단백포소화약제, 내알콜포소화약제 중에서 선택되는 하나의 소화액제가 충진되는 소화약제저장탱크(363)와, 상기 소화약제저장탱크(363)로부터 일정간격 두고 함체(361)의 내부에 설치되며 각각의 구성과 전기적으로 연결되는 제어부(364)와, 상기 제어부(364)에 연결되어 제어부(364)의 제어신호에 따라 컨테이너(3a) 내부의 연기를 감지하는 연기감지센서(365)와, 상기 제어부(364)에 연결되어 제어부(364)의 제어신호에 따라 컨테이너(3a) 내부의 열을 감지하는 열감지센서(366)와, 상기 제어부(364)에 연결되어 제어부(364)의 제어신호에 따라 소화약제저장탱크(363)에 저장된 소화약제를 혼합부(367)로 보내는 솔레노이드밸브(368)와, 상기 제어부(364)에 연결되어 제어부(364)의 제어신호에 따라 물저장탱크(362)에 저장된 물을 혼합부(367)로 보내는 펌프(369)와, 상기 혼합부(367)에서 물과 소화약제가 혼합된 혼합액을 외부로 분사하는 분사노즐(400)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3B, the
상기와 같은 구성의 소방설비(36)의 구성을 통하여 컨테이너(3a) 내부에 화재가 발생시 연기감지센서(365)와 열감지센서(366)가 화재의 발생을 감지하면 제어부(364)를 통하여 펌프(369)와 솔레노이드밸브(368)를 동작시켜 물저장탱크(362)에 수용된 물과 약제저장탱크(363)에 수용된 소화약재가 혼합부(367)에서 혼합되고 분사노즐(400)을 통하여 컨테이너(3a)의 내부로 분사 발포되어 거품형태로 컨테이너(3a)의 내부를 채움함으로써 질식 효과를 이용하여 신속하게 화재를 진압한다.When a fire occurs inside the
상기 PCS(31)는 산업용 PLC의 구성과 구동스택(Drive Stack)의 기반으로 작동되므로 안정적인 24시간의 운전이 가능하게 되었다.Since the
상기 PCS(31)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부에는 하나의 패널에 직류접속부(31a)와 교류접속부(31b)가 구비되어 사용공간이 축소되어 효율적으로 컴팩트하게 제조되었으며, 상기 직류접속부(31a)와 교류접속부(31b)의 사이에는 전원제어부(31c)가 구비되어 있다. 상기 직류접속부(31a)에는 직류전원 차단기와 직류전원 단자대가 포함되고, 상기 교류접속부(31b)에는 교류전원 차단기와 교류전원 단자대와 계통 전원 검출부가 포함되고, 상기 전원제어부(31c)에는 제어전원 차단기와 제어전원 단자대가 포함되어 있어 직류와 교류전원을 겸용으로 사용할 수가 있게 되고, 계통전원(2)은 하부에 인입구와 인출구가 설치되어 편리하게 설치할 수가 있다. 상기 PCS(31)는, 상부에는 시스템 제어 유닛(31d)이 설치되어 있어 시스템을 제어할 수가 있는 구조이다.As shown in FIG. 4, the
즉, 상기 PCS(31)는, 하부에는 하나의 패널에 직류접속부(31a)와 교류접속부(31b)가 구비되어 사용공간이 축소되어 효율적으로 컴팩트하게 제조되었으며 상부에는 시스템 제어 유닛(31d)이 설치되어 있어 시스템을 제어할 수가 있으므로 소형으로 제조되어 제조가가 저렴하게 되고 제조가 간편하며 제조시에는 편리하게 시스템을 제어할 수가 있게 되는 것이다.That is, the PCS (31) is efficiently and compactly manufactured by reducing the use space by providing a DC connection part (31a) and an AC connection part (31b) on one panel at the bottom, and a system control unit (31d) is installed on the top Since it can control the system, it is manufactured in a small size, the manufacturing cost is low, the manufacturing is simple, and the system can be conveniently controlled during manufacturing.
상기 PCS(31)는 미국안전규격 'UL1741'의 인증을 획득하여 최대전압, 온도포화, 내전압, 입/출력전력 특성, 과부화운전 등의 총 15가지에 대하여 엄격한 안전 조건 충족 여부에 대한 테스트를 통과하였으며, 본 발명의 PCS(31)는 이러한 미국안전규격 'UL1741'의 인증을 획득한 제품을 사용하여 보다 안전한 PCS(31)를 제공할 수가 있게 되었다. The PCS(31) obtained the certification of the American safety standard 'UL1741' and passed the test to meet strict safety conditions for a total of 15 items such as maximum voltage, temperature saturation, withstand voltage, input/output power characteristics, and overload operation. And, the PCS (31) of the present invention can provide a safer PCS (31) by using a product that has obtained certification of the US safety standard 'UL1741'.
상기 배터리부(32)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 화재 사고 확산 억지기능이 설치되어 화재의 확산이 방지되어 안전성이 있게 배터리부를 운영할 수가 있으며, 상부에는 BPU 및 BMS(32a)가 설치되고, 하부에는 배터리모듈(32b)이 설치되어 하나의 랙에 전체의 모듈을 일괄 수납하게 되어 공간활용율을 제고하였으며, 상기 배터리부(32)의 구조도 직류전원(+/-)의 배선 및 BMS용 통신선(Modbus/TCP)의 연결만으로 제어가 가능하게 되므로, 상기 배터리부(32)는 화재확산이 억제되고 구조가 간단하게 되는 것이다. 상기 배터리부(32)는 화재 사고 확산 억제 기능을 위하여 미국안전규격 'UL1741'의 인증을 획득하여 최대전압, 온도포화, 내전압, 입/출력전력 특성, 과부화운전 등의 총 15가지에 대하여 엄격한 안전 조건 충족 여부에 대한 테스트를 통과하였으며, 본 발명의 배터리부(32)는 이러한 미국안전규격 'UL1741'의 인증을 획득한 제품을 사용하여 화재 사고 확산 억지 기능을 명백하게 수행하였다. As shown in FIG. 5A, the
상기 직류변환기(33)는 태양광패널(1)로 발전된 전기의 전압이 일정하지 않으므로 내부에 설치된 DC/DC 스위치를 통해 배터리부(32)나 급속충전기(4)에 맞는 필요한 전압으로 만들어 공급하고, 태양광패널(1)로 발전된 전력을 전기차충전기(4)를 통하고 남은 나머지 전기는 다시 배터리부(32)에 재충전하게 되는 기능을 수행한다.Since the voltage of the electricity generated by the
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템(A)의 작동을 이하에 상세하게 설명한다.The operation of the solar and system power combined electric vehicle charging system (A) according to the present invention having such a configuration will be described in detail below.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템(A)은 태양광패널(1)에 의하여 발생된 직류전류나 계통전원(2)에 의하여 공급되는 교류전류나 양자를 모두 완속충전기(5)나 급속충전기를 통하여 충전시킬수가 있으므로 사용이 대단히 편리하게 되는 것이다.As shown in FIG. 6, the solar and system power combined electric vehicle charging system (A) according to the present invention is a direct current generated by the solar panel (1) or an alternating current supplied by the system power source (2) Since both can be charged through the
즉, 완속충전기(5)를 통하여 전기차(C)에 충전시키고자 할 경우에는 교류전류를 사용하여 태양광패널(1)로부터 발생된 직류 300~800V의 직류전류를 인버터(12)를 거쳐 교류전원인 AC 380V의 교류전원으로 변환되어 전기차(C)에 충전시키거나, 계통전원(2)에 의하여 공급된 교류전원을 변압기(Sub TR)를 통하여 AC 380V로 가변시켜서 전기차(C)에 충전시킨다. That is, when trying to charge the electric vehicle (C) through the slow charger (5), the DC current of 300 ~ 800V generated from the solar panel (1) is generated from the solar panel (1) using AC current through the inverter (12), which is the AC power source. It is converted into AC 380V AC power to charge the electric vehicle (C), or the AC power supplied by the system power supply (2) is changed to AC 380V through the transformer (Sub TR) and the electric vehicle (C) is charged.
급속충전기(5)를 통하여 전기차(C)에 충전시키고자 할 경우에는 직류전류를 사용하여 에너지저장부(30)의 PCS(31)의 교류 또는 배터리부(32)에 저장된 직류를 DC/DC 컨버터를 통하여 DC 300~500V 로 변환시켜 전기차(C)에 급속으로 충전시킨다.If you want to charge the electric vehicle (C) through the rapid charger (5), use DC current to convert the AC of the PCS (31) of the energy storage unit (30) or the DC stored in the battery unit (32) into a DC/DC converter It converts into DC 300~500V through and rapidly charges the electric vehicle (C).
태양광패널(1)을 이용한 배터리부(32)에의 충전은 인버터(12)를 통하여 AC 380V의 교류전원으로 변환되어 생성된 전력을 PCS(31)를 통하여 배터리부(32)에 충전시키게 되는 것이고, 이와 같이 하여도 상기 배터리부(32)의 충전량이 부족할 경우에는 계통전원(2)의 심야전력을 이용하여 PCS(31)를 통하여 배터리부(32)에 충전시키게 되는 것이다(도 7a에 도시됨).Charging the
완속충전기(5)의 방전은, 주간에는, 태양광패널(1)로부터 발생된 직류 300~800V의 직류전류를 인버터(12)를 거쳐 교류전원인 AC 380V의 교류전원으로 변환되어 전기차(C)에 공급하여 방전이 이루어지고, 야간에는, 배터리부(32)의 충전량이 여유가 있을 경우에는 PCS(31)를 통하여 배터리부(32)에서 충전된 전력을 인출하여 완속충전기(5)를 통하여 공급하여 방전하고, 배터리부(32)의 충전량이 부족할 경우에는 계통전원(2)으로부터 공급되는 심야전력을 이용하여 완속충전기(5)를 통하여 공급하여 완속충전기(5)가 방전되게 되는 것이다(도 7b에 도시됨).During the day, the discharge of the
급속충전기(4)의 방전은, 주간에는, 태양광패널(1)로부터 발생된 직류 300~800V의 직류전류를 인버터(12)를 거쳐 교류전원인 AC 380V의 교류전원으로 생성되고, 태양광패널(1)의 발전량 여유시에는, 이러한 교류전력을 PCS(31) 및 DC/DC 컨버터(33)를 통해 급속충전기(4)로 전기차(C)에 공급하여 방전이 이루어지고, 태양광패널(1)의 발전량 부족시에는, 계통전원(2)에서 PCS(31)를 통하여 배터리부(32)에 전력을 공급하여 DC/DC 컨버터(33)를 통해 급속충전기(4)로 전기차(C)에 공급하여 방전이 이루어진다. 상기 급속충전기(4)의 방전은, 야간에는, 배터리부(32)의 충전량이 여유가 있을 경우에는 PCS(31)를 통하여 배터리부(32)에서 충전된 전력을 인출하여 급속충전기(4)를 통하여 공급하여 방전하고, 배터리부(32)의 충전량이 부족할 경우에는 계통전원(2)으로부터 공급되는 심야전력을 이용하여 급속충전기(4)를 통하여 공급하여 급속충전기(4)가 방전되게 되는 것이다(도 7c에 도시됨).During the daytime, the discharge of the rapid charger 4 is generated by AC power of AC 380V, which is AC power, through the inverter 12 of DC current of 300 ~ 800V generated from the solar panel 1, and the solar panel ( When the amount of power generated in 1) is spared, this AC power is supplied to the electric vehicle (C) by the rapid charger (4) through the PCS (31) and the DC / DC converter (33) to discharge, and the solar panel (1) When the amount of power generation is insufficient, power is supplied from the system power supply (2) to the battery unit (32) through the PCS (31) and supplied to the electric vehicle (C) by the rapid charger (4) through the DC / DC converter (33) discharge takes place Discharging of the rapid charger 4, at night, when the charge amount of the battery unit 32 is sufficient, the rapid charger 4 by withdrawing the electric power charged in the battery unit 32 through the PCS 31 When the amount of charge in the battery unit 32 is insufficient, the late-night power supplied from the system power source 2 is supplied through the rapid charger 4 to discharge the rapid charger 4 ( shown in Figure 7c).
이상과 같이, 본 발명에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템은, 직류전류를 발생시키며 인버터를 거쳐 교류전원을 완속충전기로 공급하며 캐노피상에 설치되는 태양광패널과, 교류전류를 공급하여 완속충전기로 공급하는 계통전원과, 상기 계통전원과 태양광패널이 연결되게 직류접속부와 교류접속부가 내장되어 안정적인 24시간 운전이 가능한 PCS와 상기 PCS에서 공급되는 전기를 충전하여 보관하는 배터리부와 상기 배터리부나 PCS에서 공급되는 전류를 직류로 변환시키는 직류변환기를 포함하는 하이브리드 에너지저장부(ESS)와, 상기 하이브리드 에너지저장부에서 공급되는 직류전류를 공급하여 급속충전기로 공급하는 복수의 급속충전기와, 상기 태양광패널과 계통전원에서 교류전류를 공급반아 완속충전하는 복수의 완속충전기를 포함하여, 태양광패널의 직류전력을 이용함과 동시에 계통전원의 심야전력을 이용하여 효율적으로 배터리부에 충전시켜 사용하여 운영비용을 절감하고, 에너지저장부와 배터리부와 태양광패널이 설치되는 캐노피가 소규모의 공간에 맞게 형성되어 공간활용을 최대화시킬 수 있으며, 에너지저장부내의 PCS와 배터리부와 같은 모듈을 단일 건물에 수납하여 시스템의 유지보수가 간편하게 되고 수전부터 충전까지 모든 단계를 통합 운영관리하게 되어 최적의 효율을 발휘하는 것이 가능하게 되는 것이다.As described above, the electric vehicle charging system for both solar and grid power according to the present invention generates DC current, supplies AC power to the slow charger through an inverter, supplies solar panels installed on the canopy, and AC current. A system power supply supplied by a slow charger, a PCS capable of stable 24-hour operation with a built-in DC connection part and an AC connection part connecting the system power supply and the solar panel, and a battery part that charges and stores electricity supplied from the PCS, and the above A hybrid energy storage unit (ESS) including a DC converter that converts the current supplied from the battery unit or PCS into direct current, and a plurality of rapid chargers that supply DC current supplied from the hybrid energy storage unit to the rapid charger, Including a plurality of slow chargers for slow charging by supplying alternating current from the solar panel and system power source, using the direct current power of the solar panel and at the same time using the late-night power of the system power source to efficiently charge and use the battery unit to reduce operating costs, and the canopy where the energy storage unit, battery unit, and solar panel are installed can be formed to fit a small space, maximizing space utilization, and modules such as PCS and battery unit in the energy storage unit can be integrated into a single unit. By storing it in a building, maintenance of the system becomes easy, and it becomes possible to demonstrate optimal efficiency by integrating operation and management of all stages from faucet to charging.
본 발명에 따른 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템은, 전기차 충전시스템의 산업분야에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.The solar and grid power combined electric vehicle charging system according to the present invention will be said to be an invention with industrial applicability because it is possible to repeatedly manufacture the same product in the electric vehicle charging system industry.
1 : 태양광패널
2 : 계통전원
3 : 에너지저장소
4 : 급속충전기
5 : 완속충전기
11 : 캐노피
12 : 인버터
30 : 에너지저장부(ESS)
31 : PCS
32 : 배터리
33 : 직류변환기1: solar panel 2: grid power
3: Energy Storage 4: Rapid Charger
5 : slow charger
11: canopy 12: inverter
30: energy storage unit (ESS) 31: PCS
32: battery 33: DC converter
Claims (3)
상기 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템(A)은, 직류전류를 발생시키며 인버터(12)를 거쳐 교류전원을 완속충전기(5)로 공급하며 캐노피(11)상에 설치되는 태양광패널(1)과,
교류전류를 공급하여 완속충전기(5)로 공급하는 계통전원(2)과,
상기 계통전원(2)과 태양광패널(1)이 연결되게 직류접속부와 교류접속부가 내장되어 안정적인 24시간 운전이 가능한 PCS와 상기 PCS에서 공급되는 전기를 충전하여 보관하는 배터리부와 상기 배터리부나 PCS에서 공급되는 전류를 직류로 변환시키고 남는 전류는 다시 배터리부로 공급하는 직류변환기를 포함하는 하이브리드 에너지저장부(ESS)가 내부에 설치된 에너지저장소(3)와,
상기 하이브리드 에너지저장부에서 공급되는 직류전류를 공급하여 급속충전기로 공급하는 급속충전기(4)와,
상기 태양광패널과 계통전원에서 교류전류를 공급반아 완속충전하는 완속충전기(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템.In the electric vehicle charging system (A) for both solar and grid power,
The solar and grid power combined electric vehicle charging system (A) generates DC current and supplies AC power to the slow charger (5) via the inverter (12), and the solar panel (1) installed on the canopy (11) )class,
A system power supply (2) for supplying AC current to the slow charger (5);
A PCS capable of stable 24-hour operation with a built-in DC connection part and an AC connection part so that the system power supply (2) and the solar panel (1) are connected, a battery part that charges and stores electricity supplied from the PCS, and the battery part or PCS An energy storage 3 with a hybrid energy storage unit (ESS) installed therein, including a DC converter that converts the current supplied from the current into direct current and supplies the remaining current back to the battery unit;
A rapid charger (4) for supplying DC current supplied from the hybrid energy storage unit to the rapid charger;
An electric vehicle charging system for both solar and grid power, characterized in that it comprises a slow charger (5) for slow charging by supplying alternating current from the solar panel and system power source.
상기 에너지저장소(3)는 컨테이너(3a)의 내부에는 하이브리드 에너지저장부(ESS)(30)가 설치되고, 상기 하이브리드 에너지저장부(ESS)(30)는 상기 계통전원(2)과 태양광패널(1)이 연결되게 직류접속부와 교류접속부가 내장되어 안정적인 24시간 운전이 가능한 PCS(31)와, 상기 PCS에서 공급되는 전기를 충전하여 보관하는 배터리부(32)와, 상기 배터리부나 PCS에서 공급되는 전류를 직류로 변환시키는 직류변환기(33)를 포함하고,
상기 에너지저장소(3)는 방진, 방수, 항온/냉각, 방화와 같은 기능이 원활하게 수행될 수 있도록 분전반(34)과, 접속함(35), 소방설비(36)와, HVAC(37)가 설치되어 있고,
상기 에너지저장소(3)의 소방설비(36)는, 상기 컨테이너(3a)의 상부 천정부분에 설치되는 함체(361)와, 상기 함체(361) 내부 일측에 설치된 물저장탱크(362)와, 상기 물저장탱크(362)로부터 일정간격을 두고 함체(361)의 내부 일측에 설치되며 단백포소화약제, 합성계면활성제 포소화약제, 수성막포소화약제, 불화단백포소화약제, 내알콜포소화약제 중에서 선택되는 하나의 소화액제가 충진되는 소화약제저장탱크(363)와, 상기 소화약제저장탱크(363)로부터 일정간격 두고 함체(361)의 내부에 설치되며 각각의 구성과 전기적으로 연결되는 제어부(364)와, 상기 제어부(364)에 연결되어 제어부(364)의 제어신호에 따라 컨테이너(3a) 내부의 연기를 감지하는 연기감지센서(365)와, 상기 제어부(364)에 연결되어 제어부(364)의 제어신호에 따라 컨테이너(3a) 내부의 열을 감지하는 열감지센서(366)와, 상기 제어부(364)에 연결되어 제어부(364)의 제어신호에 따라 소화약제저장탱크(363)에 저장된 소화약제를 혼합부(367)로 보내는 솔레노이드밸브(368)와, 상기 제어부(364)에 연결되어 제어부(364)의 제어신호에 따라 물저장탱크(362)에 저장된 물을 혼합부(367)로 보내는 펌프(369)와, 상기 혼합부(367)에서 물과 소화약제가 혼합된 혼합액을 외부로 분사하는 분사노즐(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템.According to claim 1,
In the energy storage 3, a hybrid energy storage unit (ESS) 30 is installed inside the container 3a, and the hybrid energy storage unit (ESS) 30 is connected to the grid power supply 2 and the solar panel. (1) a PCS (31) capable of stable 24-hour operation with a built-in DC connection and an AC connection to connect, a battery unit (32) that charges and stores electricity supplied from the PCS, and supplied from the battery unit or PCS Including a DC converter 33 for converting the current to DC,
The energy storage 3 has a distribution board 34, a junction box 35, a firefighting equipment 36, and an HVAC 37 so that functions such as dustproofing, waterproofing, constant temperature/cooling, and fire prevention can be smoothly performed. is installed,
The firefighting equipment 36 of the energy storage 3 includes a housing 361 installed on the upper ceiling of the container 3a, a water storage tank 362 installed on one side of the inside of the housing 361, It is installed on one side of the inside of the enclosure 361 at regular intervals from the water storage tank 362, and contains protein foaming agents, synthetic surfactant foaming agents, aqueous film foaming agents, fluorinated protein foaming agents, and alcohol-resistant foaming agents. A fire extinguishing agent storage tank 363 filled with a fire extinguishing agent selected from ) and a smoke sensor 365 connected to the control unit 364 to detect smoke inside the container 3a according to a control signal from the control unit 364, and a control unit 364 connected to the control unit 364 A heat sensor 366 for detecting heat inside the container 3a according to a control signal of and connected to the control unit 364 and stored in the fire extinguishing agent storage tank 363 according to the control signal of the control unit 364 The solenoid valve 368 for sending the medicine to the mixing unit 367 and the control unit 364 are connected to send the water stored in the water storage tank 362 to the mixing unit 367 according to the control signal of the control unit 364. An electric vehicle charging system for both solar and grid power, characterized in that it includes a pump 369 and a spray nozzle 400 for injecting a mixture of water and fire extinguishing agent in the mixing unit 367 to the outside.
상기 PCS(31)는 산업용 PLC의 구성과 구동스택(Drive Stack)의 기반으로 작동되므로 안정적인 24시간의 운전이 가능하게 되고,
상기 PCS(31)는, 하부에는 하나의 패널에 직류접속부(31a)와 교류접속부(31b)가 구비되어 사용공간이 축소되어 효율적으로 컴팩트하게 제조되고, 상기 직류접속부(31a)와 교류접속부(31b)의 사이에는 전원제어부(31c)가 구비되어 있고, 상기 직류접속부(31a)에는 직류전원 차단기와 직류전원 단자대가 포함되고, 상기 교류접속부(31b)에는 교류전원 차단기와 교류전원 단자대와 계통 전원 검출부가 포함되고, 상기 전원제어부(31c)에는 제어전원 차단기와 제어전원 단자대가 포함되어 있어 직류와 교류전원을 겸용으로 사용할 수가 있게 되고, 계통전원(2)은 하부에 인입구와 인출구가 설치되어 편리하게 설치할 수 있고, 상기 PCS(31)는, 상부에는 시스템 제어 유닛(31d)이 설치되어 있고,
상기 배터리부(32)는, 화재 사고 확산 억지기능이 설치되어 화재의 확산이 방지되어 안전성이 있게 배터리부를 운영할 수가 있으며, 상부에는 BPU 및 BMS(32a)가 설치되고, 하부에는 배터리모듈(32b)이 설치되어 하나의 랙에 전체의 모듈을 일괄 수납하게 되어 공간활용율을 제고하였으며, 상기 배터리부(32)의 구조도 직류전원(+/-)의 배선 및 BMS용 통신선(Modbus/TCP)의 연결만으로 제어가 가능하게 되고,
상기 직류변환기(33)는 태양광패널(1)로 발전된 전기의 전압이 일정하지 않으므로 내부에 설치된 DC/DC 스위치를 통해 배터리부(32)나 급속충전기(4)에 맞는 필요한 전압으로 만들어 공급하고, 태양광패널(1)로 발전된 전력을 전기차충전기(4)를 통하고 남은 나머지 전기는 다시 배터리부(32)에 재충전하게 되는 것을 특징으로 하는 하는 것을 특징으로 하는 태양광 및 계통전력 겸용 전기차 충전시스템.According to claim 1 or 2,
The PCS (31) is operated based on the configuration of an industrial PLC and a drive stack, so stable 24-hour operation is possible.
The PCS (31) is equipped with a DC connection part (31a) and an AC connection part (31b) on one panel at the bottom, so that the usable space is reduced and efficiently and compactly manufactured, and the DC connection part (31a) and the AC connection part (31b) A power control unit 31c is provided between ), the DC connection unit 31a includes a DC power breaker and a DC power terminal block, and the AC connection unit 31b includes an AC power breaker, an AC power terminal block, and a system power detection unit. Is included, and the power control unit 31c includes a control power breaker and a control power terminal block so that DC and AC power can be used for both purposes, and the system power supply 2 has an inlet and an outlet installed at the bottom for convenient It can be installed, the PCS (31), the system control unit (31d) is installed on the top,
The battery unit 32 has a fire accident spread suppression function installed to prevent the spread of fire so that the battery unit can be safely operated. ) is installed to collectively store all modules in one rack to improve the space utilization rate, and the structure of the battery unit 32 also provides direct current power supply (+/-) wiring and BMS communication line (Modbus/TCP) Control is possible only by connection,
Since the voltage of the electricity generated by the solar panel 1 is not constant in the DC converter 33, the voltage required for the battery unit 32 or the rapid charger 4 is supplied through the DC / DC switch installed inside, , The electric power generated by the solar panel (1) is passed through the electric vehicle charger (4), and the remaining electricity is recharged in the battery unit (32). system.
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CN117698487A (en) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 四川智能建造科技股份有限公司 | Dynamic scheduling method for electric energy of mobile charging and storing vehicle |
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KR101864197B1 (en) | 2016-11-09 | 2018-06-04 | 주식회사 글로쿼드텍 | Electrical vehicle charging system and method for controlling thereof |
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