KR20230126058A

KR20230126058A - 전력 분배 시스템 및 이의 제어 방법

Info

Publication number: KR20230126058A
Application number: KR1020220023111A
Authority: KR
Inventors: 유동수; 홍영근
Original assignee: 주식회사 에버온
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-08-29

Abstract

본 발명은 전력 분배 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 3상 전원을 복수개의 출력 포트로 단상 전원 분배 시에 각 상들 간에 전력 불평형이 최소화되도록 제어부가 현재 출력 포트의 출력상태정보에 기초하여 최적 전력 분배를 위한 전자개폐부의 스위칭 제어를 수행하는 전력 분배 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 각각 3상 전원을 입력 받고, 상기 3상 중 어느 한 상인 단상 전력을 복수개의 출력 포트에 제공하는 복수개의 전자개폐부; 상기 출력 포트를 통해 출력되는 전력 및 전류 중 적어도 어느 하나를 측정하여 각 전자개폐부의 출력 정보를 제공하는 센서부; 및 상기 전자개폐부의 출력 정보의 상태 정보에 기초하여, 상기 3상 전원의 상간 전력 불평형이 감소되도록 상기 복수개의 전자개폐부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

전력 분배 시스템 및 이의 제어 방법{Power distribution system and control method thereof}

본 발명은 전력 분배 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 3상 전원을 복수개의 출력 포트로 단상 전원 분배 시에 각 상들 간에 전력 불평형이 최소화되도록 제어부가 현재 출력 포트의 출력상태정보에 기초하여 최적 전력 분배를 위한 전자개폐부의 스위칭 제어를 수행하는 전력 분배 시스템 및 이의 제어 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.

한국공개특허 제10-2013-0025201호(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 설치시 배선 작업 중에 이루어진다.

그러나, 종래의 부하 균형 제어는 실시간으로 수행되지 않기 때문에 각 전력선 간의 전력량에 균형이 깨지는 현상이 발생할 수 있다.

한국공개특허 제10-2013-0025201호(공개일: 2013.03.11)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 3상 전원을 복수개의 출력 포트로 단상 전원 분배 시에 각 상들 간에 전력 불평형이 최소화되도록 제어부가 현재 출력 포트의 출력상태정보에 기초하여 최적 전력 분배를 위한 전자개폐부의 스위칭 제어를 수행하는 전력 분배 시스템 및 이의 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 각각 3상 전원을 입력 받고, 상기 3상 중 어느 한 상인 단상 전력을 복수개의 출력 포트에 제공하는 복수개의 전자개폐부; 상기 출력 포트를 통해 출력되는 전력 및 전류 중 적어도 어느 하나를 측정하여 각 전자개폐부의 출력 정보를 제공하는 센서부; 및 상기 전자개폐부의 출력 정보에 기초하여, 상기 3상 전원의 상간 전력 불평형이 감소되도록 상기 복수개의 전자개폐부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

여기서 상기 전자개폐부는, 상기 제어부의 제어에 의해 단속되며 상기 3상 중 어느 한 상을 출력하는 제1스위칭부; 및 상기 제어부의 제어에 의해 단속되며 상기 제1스위칭부와 연결되어 상기 3상 중 어느 한 상을 입력받고, 상기 3상 전원 중 중성선을 입력받아 상기 출력 포트로 출력하는 제2스위칭부;를 포함한다.

또한 상기 제어부는, 상기 센서부로부터 상기 복수개의 전자개폐부 출력 정보를 전달받아 상기 복수개의 출력 포트로 제공되는 단상 전력의 출력상태정보를 산출하며, 상기 출력상태정보는 상기 복수개의 출력 포트별로 단상 전력의 출력 여부 및 출력 상정보를 포함한다.

아울러 상기 제어부는, 현재 출력 중이 아닌 어느 하나의 출력 포트로부터 단상 전력 출력 요청이 있는 경우 해당 출력 포트와 연결된 전자개폐부의 개폐 제어를 통해 출력할 상정보(P_out)를 선택하되, 상기 출력 상정보를 기초로 하여 각 상별 상정보 개수가 각각 N_R, N_S 및 N_T일 때, 상기 출력할 상정보(P_out)는 N_R, N_S 및 N_T 중 가장 작은 개수를 가지는 상정보이다.

또한 상기 제어부는, 가장 작은 개수를 가지는 상정보가 2개소 또는 3개소인 경우, 이들 중 어느 하나를 선택한다.

아울러 상기 제어부는, 상기 복수개의 전자개폐부 중 3개소 전자개폐부별로 각각 그룹화하고, 각 그룹 내 전자개폐부들은 서로 다른 상과 연결되도록 제어하며, 상기 제1스위칭부는, 일단이 상기 3상 전원 중 R상과 연결되며, 타단이 제2스위칭부와 연결되는 제1개폐부와, 일단이 상기 3상 전원 중 T상과 연결되며, 타단이 제2스위칭부와 연결되는 제2개폐부 및 일단이 상기 3상 전원 중 S상과 연결되며, 타단이 제2스위칭부와 연결되는 제3개폐부를 포함한다.

또한 상기 제1개폐부는 제1릴레이를 포함하고, 상기 제2개폐부는 제2릴레이를 포함하며, 상기 제3개폐부는 제3릴레이를 포함하되, 상기 제1개폐부는 상기 제1릴레이와, 상기 제1릴레이와 직렬 연결되는 제2릴레이 b접점과, 상기 제1릴레이 또는 제2릴레이 b접점과 직렬 연결되는 제3릴레이 b접점을 포함한다.

아울러 상기 제2개폐부는 상기 제2릴레이와, 상기 제2릴레이와 직렬 연결되는 제1릴레이 b접점과, 상기 제2릴레이 또는 제1릴레이 b접점과 직렬 연결되는 제3릴레이 b접점을 포함한다.

또한 상기 제3개폐부는 상기 제3릴레이와, 상기 제3릴레이와 직렬 연결되는 제1릴레이 b접점과, 상기 제3릴레이 또는 제1릴레이 b접점과 직렬 연결되는 제2릴레이 b접점을 포함한다.

한편 본 발명의 일실시예에 따른 전력 분배 시스템의 제어 방법은 상기 제어부가 (a) 현재 출력 중이 아닌 어느 하나의 출력 포트로부터 단상 전력 출력 요청을 감지하는 단계; (b) 상기 센서부로부터 전달받은 전자개폐부의 출력 정보를 기초로 하여 복수개의 출력 포트로 제공되는 단상 전력의 출력상태정보를 산출하는 단계; (c) 상기 출력상태정보를 기초로 하여 단상 전력 출력 요청한 출력 포트로 출력할 상정보(P_out)를 선택하는 단계; (d) 선택된 상기 출력할 상정보(P_out)에 따라 해당 출력 포트와 연결된 전자개폐부를 제어하는 단계;를 포함한다.

여기서 상기 제어부는, 상기 단계(c)에서, 상기 출력상태정보를 기초로 하여 현재 출력 중인 각상별 개수가 각각 N_R, N_S 및 N_T일 때, N_R, N_S 및 N_T 중 가장 작은 개수를 가지는 상정보를 선택한다.

또한 상기 제어부는, 상기 단계(c)에서, N_R, N_S 및 N_T 중 가장 작은 개수를 가지는 상정보를 선택할 때, 가장 작은 개수를 가지는 상정보가 2개소 또는 3개소인 경우, 이들 중 어느 하나를 선택한다.

본 발명에 따르면 새로운 출력 포트로 단상 전력을 공급할 시에 현재 출력 포트의 출력상태정보를 통해 각 상별로 전력 불균형이 발생되지 않도록 제어부가 최적 전력 분배가 유지될 수 있는 출력 상정보를 선택함에 따라 해당 출력 포트는 물론 기존 출력 중인 출력 포트의 공급 전력이 최대로 유지될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력 분배 시스템의 내부 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 분배 시스템의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1스위칭부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 분배 시스템의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전력 분배 시스템의 내부 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 분배 시스템의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1스위칭부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전력 분배 시스템(1000)은 크게 3상 전원을 입력받고, 상기 3상 중 어느 한 상인 단상 전력을 복수개의 출력 포트(400)에 제공하는 복수개의 전자개폐부(100)와, 상기 출력 포트(400)를 통해 출력되는 전력 및 전류 중 적어도 어느 하나를 측정하여 각 전자개폐부(100)의 출력 정보를 제공하는 센서부(200) 및 상기 전자개폐부(100)의 출력 정보에 기초하여 상기 3상 전원의 상간 전력 불평형이 감소되도록 상기 복수개의 전자개폐부(100)를 제어하는 제어부(300)를 포함한다.

여기서 상기 전자개폐부(100)는 3상 전원을 입력받는데, 이를 위해 상기 전자개폐부(100)는 3상 4선식 교류 전원을 전력망으로부터 입력받아 복수개의 출력 포트(400)로 3상 중 어느 한 상의 단상 전력을 출력하게 된다.

이를 위해 각 출력 포트(400)별로 전자개폐부(100)가 일대일 대응되어 구비되며 각 출력 포트(400)에 연계되는 전자개폐부(100)는 3상 즉, R상, S상 및 T상 중 어느 하나를 해당 출력 포트(400)로 출력되도록 제어부(300)에 의해 스위칭 제어가 이루어진다.

여기서 상기 3상 4선식 교류 전원은 도 1에 도시된 바와 같이 R상, S상 및 T상의 3상 전력선과 중성선인 N선으로 구성되는 전력망(500)으로부터 공급된다.

이에 따라 상기 전자개폐부(100)는 전술한 3상의 전력선과 N선이 입력되어 3상 중 어느 하나의 상 전력과 N선이 출력되는데, 이를 위해 상기 전자개폐부(100)는 상기 3상 전원 중 R상, S상 및 T상을 각각 입력받아 제어부(300)의 제어에 의해 R상, S상 및 T상 중 어느 하나가 선택되어 출력되는 제1스위칭부(110)와, 상기 N선 및 상기 제1스위칭부(110)의 출력 상 전력을 입력받으며, 제어부(300)의 제어에 의해 단속되는 제2스위칭부(120)를 포함한다.

이러한 전자개폐부(100)는 상기 제1스위칭부(110)에서 3상 중 어느 하나의 단상을 출력하고 제2스위칭부(120)는 상기 제1스위칭부(110)의 단상과 N선을 입력받아 출력 포트(400)로 출력하게 된다.

이때 복수의 출력 포트(400)에 각 상별로 단상 2선식 교류 전원을 공급하다 보면 R상, S상 및 T상 중 어느 한 상 또는 두 상에 전력 분배가 집중되어 출력 포트(400) 간 전력 불평형이 발생될 수 있는데, 이러한 전력 불평형을 최소화하도록 본 발명에 따른 제어부(300)가 제1스위칭부(110)를 포함하는 전자개폐부(100) 제어를 수행하게 된다.

일예로 출력 포트(400)가 도 2에 도시된 바와 같이 총 9개소가 구비되는 경우, 현재 출력 포트 1채널에서 6채널까지 출력 중이라면 각 상별로 각 채널에 출력되는 전력은(각 상별 출력되는 전력이 12kw로 가정) 12kw, 6kw, 4kw, 3kw, 2.4kw, 2kw 및 0kw 중 어느 하나일 것이다.

즉, R상을 예로 하면, 총 6개소의 채널에 R상의 단상 전력이 공급될 수 있는 경우의 수는 0개, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 및 6개인 것이다.

이에 해당 각 상별로 공급 개수가 증가할수록 점차 개별 채널에 공급될 수 있는 단상 전력량이 감소되게 된다.

만일 6개소의 채널에 R상이 3개소 연결되고, T상이 2개소 연결되며, S상이 1개소 연결된 경우라면 R상을 공급받는 출력 포트(400)는 12kw/3 = 4kw이며, T상을 공급받는 출력 포트(400)는 12kw/2 = 6kw이고, S상을 공급받는 출력 포트(400)는 12kw/1 = 12kw가 되어 각 상별로 최대 8kw의 전력 불평형이 발생되게 된다.

본 발명에 따른 제어부(300)는 이와 같은 전력 불평형을 최소화하도록 현재 출력 중인 출력 포트(400)의 출력상태정보를 센서부(200)의 출력 정보를 전달받아 이를 기초로 산출하고, 해당 출력상태정보를 기초로 하여 출력 요청이 감지되는 출력 포트(400)가 있는 경우 해당 출력 포트(400)로 3상 중 어느 상으로 출력할지 선택하게 된다.

물론 출력할 상정보(P_out)의 선택은 제어부(300)가 선택하게 되고, 선택된 상정보에 따라 상기 전자개폐부(100)의 개폐 제어를 수행하여 해당 상 전력이 해당 출력 포트(400)로 출력될 수 있도록 구성된다.

이와 같은 제어부(300)의 출력할 상정보(P_out) 선택은 최적 전력 분배를 위해서 현재 R상, S상 및 T상별로 출력 중인 출력 포트(400)의 총 개수가 가장 작은 개수를 가지는 상정보로 선택이 이루어지도록 한다.

이때 가장 작은 개수를 갖는 상정보가 2개소 또는 3개소일 때에는 이들 중 어느 하나를 선택하게 된다.

편의상 총 개수가 가장 작은 상정보가 2개소 또는 3개소일 때 우선 순위를 설정하여 해당 우선 순위에 따라 선택되도록 구성할 수 있으며, 일예로 상기 우선 순위는 R상, T상, S상 순으로 설정할 수 있다.

아울러 본 발명의 일실시예에 따른 전자개폐부(100)는 복수의 전자개폐부(100)들 중 3개소의 전자개폐부(100)별로 각각 그룹화하고, 각 그룹별로 3개소의 전자개폐부(100) 중 어느 하나가 R상과 연결되고, 다른 하나가 S상과 연결되며 나머지 하나가 T상과 연결되도록 제어할 수 있다.

이와 같이 3개소별로 전자개폐부(100)를 그룹화할 경우, 각 그룹별로 출력 포트(400)의 출력 횟수 관리가 용이하게 수행될 수 있는데, 이는 출력 횟수를 기초로 출력 횟수가 많은 그룹과 적은 그룹의 사용 빈도가 산출될 수 있고 이를 기초로 그룹별 출력 횟수를 조절시킴으로써 전체적으로 출력 포트 간 사용 빈도가 균일하게 관리될 수 있도록 하기 위함이다.

이에 따라 3개소의 전자개폐부(200)가 그룹화되면, 전술한 바와 같이 현재 출력 중인 각 상별 출력 개수를 통해 제어부(300)가 상정보를 선택할 시에 총 개수가 가장 작은 상정보가 2개소 또는 3개소이면 속한 그룹 내에 다른 출력 포트(400)의 출력상태정보에 따라 상정보를 선택할 수 있다.

즉, 일예로 1그룹에는 현재 출력 중인 출력 포트(400)의 출력상태정보가 R상 및 T상이고, 2그룹은 T상 및 S상이며, 3그룹은 R상 및 S상이라고 할 때, 각 상별로 현재 출력 중인 출력 포트(400) 개수가 모두 2개소로 동일하므로 그룹화를 수행하지 않는 경우에는 새로운 출력 포트에 전력을 공급하여야 할 경우, R상, S상 및 T상 중 어느 하나를 선택할 수 있으나, 그룹화를 수행할 경우에는 1그룹에서 새로운 출력 포트에 전력을 공급하여야 한다면, 제어부(300)가 선택하여야 할 상정보는 S상뿐이다.

다른 예로 1그룹에는 현재 출력 중인 출력 포트의 충전상태정보가 R상이고, 2그룹은 T상이며, 3그룹은 S상이라고 할 때, 1그룹에서 새로운 출력 포트에 전력을 공급하여야 할 경우 제어부(300)는 현재 각 상별로 출력 포트(400) 개수가 모두 1개소로 동일하나, 1그룹에 T상이 출력 중이므로 S상 또는 T상 중 어느 하나를 선택하여야 할 것이다.

한편 본 발명에 따른 전자개폐부(100)의 제1스위칭부(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 전력망(500)의 3상 전력선과 각각 연결되는 제1개폐부(111), 제2개폐부(112) 및 제3개폐부(113)로 구성되는데, 각각 제어부(300)의 제어에 의해 상기 3개소의 개폐부(111, 112, 113) 중 어느 하나의 개폐부만 온(ON)이 되고, 다른 나머지 개폐부는 오프(OFF)가 되도록 함에 따라 제1스위칭부(110)의 출력단에는 단상만 출력될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1개폐부(111)는 일단이 3상 중 R상과 연결되며, 타단이 제2스위칭부(120)와 연결되고, 상기 제2개폐부(112)는 일단이 3상 중 T상과 연결되며, 타단이 제2스위칭부(120)와 연결되며, 상기 제3개폐부(113)는 일단이 3상 중 S상과 연결되며, 타단이 제2스위칭부(120)와 연결된다.

이와 같은 상기 제1개폐부(111), 제2개폐부(112), 제3개폐부(113)는 각각 제1릴레이(111a), 제2릴레이(112a), 제3릴레이(113a)를 포함하는데, 이러한 각 릴레이들(111a, 112a, 113a)은 각각 다른 릴레이들의 b접점(111b, 112b, 111c)과 직렬 연결됨에 따라 어느 하나의 릴레이가 온(ON)되면 다른 릴레이들은 오프(OFF)가 되도록 구성된다.

즉, 제1개폐부(111)는 상기 제1릴레이(111a)와, 상기 제1릴레이(111a)와 직렬 연결되는 제2릴레이 b접점(112b)과, 상기 제1릴레이(111a) 또는 제2릴레이 b접점(112b)과 직렬 연결되는 제3릴레이 b접점(113b)을 포함하여 구성된다.

여기서 상기 각 릴레이(111a, 112a, 113a)의 b접점(111b, 112b, 113b)은 해당 릴레이(111a, 112a, 113a)가 온(ON) 되면 오프(OFF)가 되고, 해당 릴레이(111a, 112a, 113a)가 오프(OFF) 되면 온(ON)이 되는 릴레이 접점을 말한다.

이러한 b접점을 평상시에는 접점이 닫혀 있다가 릴레이가 온 동작하면 오픈(OPEN)된다고 하여 NC(Normally Close) 접점이라고도 한다.

아울러 상기 제2개폐부(112)는 전술한 제1개폐부(111)와 같이 상기 제2릴레이(112a)와, 상기 제2릴레이(112a)와 직렬 연결되는 제1릴레이 b접점(111b)과, 상기 제2릴레이(112a) 또는 제1릴레이 b접점(111b)과 직렬 연결되는 제3릴레이 b접점(113b)을 포함하고, 상기 제3개폐부(113)는 상기 제3릴레이(113a)와, 상기 제3릴레이(113a)와 직렬 연결되는 제1릴레이 b접점(111b)과, 상기 제3릴레이(113a) 또는 제1릴레이 b접점(111b)과 직렬 연결되는 제2릴레이 b접점(112b)을 포함한다.

여기서 제1개폐부(111), 제2개폐부(112) 및 제3개폐부(113)에서 해당 릴레이 및 다른 릴레이들의 b접점들과 서로 직렬 연결이 이루어지면 되고 순서는 상관없다.

이와 같은 상기 제1개폐부(111), 제2개폐부(112) 및 제3개폐부(113)를 각각 해당 릴레이와 다른 릴레이 b접점들과의 직렬 연결을 통해 제어부(300)의 제어 오류가 발생되더라도 모든 개폐부가 오프는 가능하지만 2개소 이상의 개폐부가 모두 온(ON)이 됨에 따라 출력 포트(400)로 각각 다른 상이 동시에 입력되는 경우는 방지할 수 있게 된다.

아울러 상기 제어부(300)가 상기 제1스위칭부(110)를 제어할 때 제1개폐부(111)를 온(ON)시켜 R상을 출력하고자 하는 경우 제1릴레이(111a)를 온 제어하거나 별도로 제1개폐부(111) 내에 직렬 연결되는 제어스위치를 설치하고 해당 제어스위치를 온 제어함으로써 제1개폐부(111)를 온(ON) 시킬 수 있다.

이에 따라 제1개폐부(111)가 온(ON)되면 제1릴레이의 b접점(111b)이 오프(OFF)되어 제2개폐부(112) 및 제3개폐부(113)는 전력이 전달될 수 없다.

이와 같은 제어부(300)의 제1스위칭부(110) 제어에 따라 해당 전자개폐부(100)가 R상, S상 및 T상 중 어느 하나의 상을 출력하게 된다.

한편 상기 제2스위칭부(120)는 제1스위칭부(110)로부터 출력되는 R상, S상 및 T상을 출력 포트(400)로 출력할지 여부를 제어부(300)가 제어하도록 구비되며, 이러한 제어부(300)의 제어는 제2스위칭부(120)의 온/오프(ON/OFF) 제어를 통해 수행된다.

이러한 제2스위칭부(120)는 제1스위칭부(110)의 내부 회로에서 열에 의한 융착 등이 발생하여 정상적으로 제어가 이루어질 수 없는 것으로 제어부(300)가 판단하면 제2스위칭부(120)를 오프(OFF)시켜 단상 전력의 출력을 방지하도록 한다.

아울러 상기 출력 포트(400)는 상기 복수개의 전자개폐부(100)와 일대일 대응되어 전력망(500)으로부터 출력되는 단상 전력을 공급받도록 구비되는데, 이러한 출력 포트(400)는 단상 전력을 공급받고자 하는 부하가 출력 포트(400)에 연결되어 단상 전력을 공급받게 된다.

또한 상기 제어부(300)가 신규로 단상 전력을 공급할 출력 포트(400)를 감지하도록 해당 출력 포트(400)에는 사용자의 출력요청정보를 입력받는 입력수단과 이를 제어부(400)로 전송하는 전송수단이 포함될 수 있으며, 일예로 출력 포트(400)에 연결되는 부하가 전기차인 경우, 출력 포트(400)와의 연결은 충전건 또는 커넥터 등의 형태로 연결되도록 구성할 수 있을 것이다.

한편 상기 제어부(300)는 전술한 바와 같이 출력 포트(400)로부터 단상 전력을 공급받고자 하는 부하가 연결되면 이를 감지하도록 구성될 수 있으며, 이러한 감지정보를 통해 상기 센서부(200)로부터 현재 전자개폐부(100)의 출력 정보를 호출하고, 이를 기초로 전체 출력 포트(400)의 각 상별 출력상태정보를 산출한다.

아울러 전술한 바와 같이 각 상별 출력상태정보를 기초로 3상 중 어느 상으로 단상 전력을 공급할지 선택하게 되며, 선택된 상정보에 따라 상기 출력 포트(400)와 일대일 대응되어 연계된 전자개폐부(100)의 제1스위칭부(110) 및 제2스위칭부(120)를 제어한다.

한편 본 발명의 다른 실시예에 따라 제어부(300)는 출력 중인 출력 포트(400) 중 어느 하나 이상이 충전이 완료되는 등의 이유로 출력이 중지된 경우에 전체 출력 포트(400)의 각 상별 출력상태정보를 산출하고, 이를 기초로 3상 중 어느 한 상 또는 두 상에 전력 불평형이 발생되는 것으로 판단되면, 제어부(300)는 기존 특정 상으로 출력 중인 출력 포트(400) 중 어느 하나 이상을 다른 상으로 절환시키도록 제1스위칭부(110) 또는 제2스위칭부(120)를 제어한다.

즉, 기존 출력 중인 출력 포트(400)의 R상이 2개소, S상이 2개소 및 T상이 3개소인 경우에 R상으로 출력 중이던 어느 출력 포트(400)가 충전 완료에 따라 출력이 중지되면, 현재 각 상별 출력상태정보는 R상이 1개소, S상이 2개소 및 T상이 3개소가 되게 되어 T상에 전력 불평형이 발생된다.

따라서 이 경우, 제어부(300)는 T상으로 출력 중인 어느 하나의 출력 포트(400)를 R상으로 출력되도록 제1스위칭부(110) 및 제2스위칭부(120)를 제어할 수 있다.

한편, 일예에 따라 출력 포트(400)에 연결되는 부하의 배터리 SOC를 제어부(300)가 전달받도록 구성할 수 있는데, 이 경우 제어부(300)는 출력 요청한 출력 포트(400)로 공급할 단상을 선택할 시에 이와 같은 배터리 SOC 정보를 기초로 공급할 단상을 선택할 수 있다.

예를 들면, 현재 출력 중인 출력 포트(400)가 각각 R상이 1개소, T상이 2개소, S상이 1개소인 경우에 추가로 출력 요청한 출력 포트(400)가 발생되면 단순히 전력 불평형이 최소화되는 단상은 S상이지만, S상은 배터리 SOC 정보를 기준으로 판단할 때 배터리 충전 소요 예상 시간이 3시간이고, 2개소의 T상 출력 포트(400)의 경우 배터리 충전 소요 예상 시간이 각각 30분, 1시간이라면 1시간 후 전력 불평형이 예상되기 때문에 제어부(300)는 이와 같은 배터리 SOC 정보를 고려하여 공급할 단상을 선택 시 T상을 선택할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 분배 시스템의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전력 분배 시스템의 제어 방법은 크게 상기 제어부(300)는 현재 출력 중이 아닌 어느 하나의 출력 포트(400)로부터 단상 전력 출력 요청을 감지하는 단계(S100)와, 센서부(200)로부터 전달받은 전자개폐부(100)의 출력 정보를 기초로 하여 복수개의 출력 포트(400)로 제공되는 단상 전력의 출력상태정보를 산출하는 단계(S200)와, 상기 출력상태정보를 기초로 하여 단상 전력 출력 요청한 출력 포트(400)로 출력할 상정보(P_out)를 선택하는 단계(S300) 및 선택된 상기 출력할 상정보(P_out)에 따라 해당 출력 포트(400)와 연결된 전자개폐부(100)를 제어하는 단계(S400)를 포함한다.

여기서 상기 S100 단계는 전술한 바와 같이 단상 전력을 공급받고자 하는 출력 포트(400)를 감지하기 위해 해당 출력 포트(400)로부터 사용자의 출력요청정보를 전송받거나 별도의 감지센서를 통해 부하가 출력 포트(400)에 연결되는 것을 감지하도록 구성할 수 있다.

일예로 출력 포트(400)가 전기차 충전을 위한 커넥터와 연결되는 경우 단상 전력을 공급받고자 하는 전기차 차량의 인렛과 연결된 접속정보를 전달받거나 커넥터에 사용자 요청부가 구비되어 사용자 요청정보를 전달받는 형태 등으로 제어부(300)가 단상 전력 출력 요청을 감지하도록 구성할 수 있는 것이다.

한편 상기 S200 단계는 전력을 공급할 출력 포트(400)가 감지된 경우 센서부(200)를 통해 전자개폐부(100)의 출력 정보를 호출하여 이를 기초로 하여 복수개의 출력 포트(400)로 제공되는 단상 전력의 출력상태정보를 산출한다.

이에 따라 S300 단계에서 산출된 출력상태정보를 기초로 전력을 공급할 출력 포트(400)에 R상, T상 및 S상 중 어느 상으로 전력을 공급할 지 선택하게 되는데, 이러한 제어부(300)의 상정보 선택은 각 상별 출력상태정보를 통해 현재 R상, S상 및 T상별 출력 포트의 총 개수가 각각 N_R, N_S 및 N_T이라 할 때, N_R, N_S 및 N_T 중 가장 작은 개수를 가지는 상정보를 선택하는데, 만일 가장 작은 개수를 가지는 상정보가 2개소 또는 3개소인 경우 이들 중 어느 하나를 선택한다.

이에 따라 출력할 상정보(P_out)가 선택되면 S400 단계에서 제어부(300)가 선택된 상기 출력할 상정보(P_out)에 따라 해당 출력 포트(400)와 연계된 전자개폐부(100)를 제어함으로써 해당 출력 포트(400)에 단상 전력이 공급되게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.

100 : 전자개폐부
110 : 제1스위칭부
111 : 제1개폐부
111a : 제1릴레이 111b : 제1릴레이 b접점
112 : 제2개폐부
112a : 제2릴레이 112b : 제2릴레이 b접점
113 : 제3개폐부
113a : 제3릴레이 113b : 제3릴레이 b접점
120 : 제2스위칭부
200 : 센서부
300 : 제어부
400 : 출력 포트
1000 : 전력 분배 시스템

Claims

각각 3상 전원을 입력 받고, 상기 3상 중 어느 한 상인 단상 전력을 복수개의 출력 포트에 제공하는 복수개의 전자개폐부;
상기 출력 포트를 통해 출력되는 전력 및 전류 중 적어도 어느 하나를 측정하여 각 전자개폐부의 출력 정보를 제공하는 센서부; 및
상기 전자개폐부의 출력 정보에 기초하여, 상기 3상 전원의 상간 전력 불평형이 감소되도록 상기 복수개의 전자개폐부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전자개폐부는,
상기 제어부의 제어에 의해 단속되며 상기 3상 중 어느 한 상을 출력하는 제1스위칭부; 및
상기 제어부의 제어에 의해 단속되며 상기 제1스위칭부와 연결되어 상기 3상 중 어느 한 상을 입력받고, 상기 3상 전원 중 중성선을 입력받아 상기 출력 포트로 출력하는 제2스위칭부;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 센서부로부터 상기 복수개의 전자개폐부 출력 정보를 전달받아 상기 복수개의 출력 포트로 제공되는 단상 전력의 출력상태정보를 산출하며,
상기 출력상태정보는
상기 복수개의 출력 포트별로 단상 전력의 출력 여부 및 출력 상정보를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
현재 출력 중이 아닌 어느 하나의 출력 포트로부터 단상 전력 출력 요청이 있는 경우 해당 출력 포트와 연결된 전자개폐부의 개폐 제어를 통해 출력할 상정보(P_out)를 선택하되,
상기 출력 상정보를 기초로 하여 각 상별 상정보 개수가 각각 N_R, N_S 및 N_T일 때, 상기 출력할 상정보(P_out)는 N_R, N_S 및 N_T 중 가장 작은 개수를 가지는 상정보인 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
가장 작은 개수를 가지는 상정보가 2개소 또는 3개소인 경우,
이들 중 어느 하나를 선택하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수개의 전자개폐부 중 3개소 전자개폐부별로 각각 그룹화하고, 각 그룹 내 전자개폐부들은 서로 다른 상과 연결되도록 제어하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1스위칭부는,
일단이 상기 3상 전원 중 R상과 연결되며, 타단이 제2스위칭부와 연결되는 제1개폐부와,
일단이 상기 3상 전원 중 T상과 연결되며, 타단이 제2스위칭부와 연결되는 제2개폐부 및
일단이 상기 3상 전원 중 S상과 연결되며, 타단이 제2스위칭부와 연결되는 제3개폐부를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1개폐부는 제1릴레이를 포함하고, 상기 제2개폐부는 제2릴레이를 포함하며, 상기 제3개폐부는 제3릴레이를 포함하되,
상기 제1개폐부는
상기 제1릴레이와,
상기 제1릴레이와 직렬 연결되는 제2릴레이 b접점과,
상기 제1릴레이 또는 제2릴레이 b접점과 직렬 연결되는 제3릴레이 b접점을 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제2개폐부는
상기 제2릴레이와,
상기 제2릴레이와 직렬 연결되는 제1릴레이 b접점과,
상기 제2릴레이 또는 제1릴레이 b접점과 직렬 연결되는 제3릴레이 b접점을 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제3개폐부는
상기 제3릴레이와,
상기 제3릴레이와 직렬 연결되는 제1릴레이 b접점과,
상기 제3릴레이 또는 제1릴레이 b접점과 직렬 연결되는 제2릴레이 b접점을 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 의한 전력 분배 시스템의 제어 방법에 있어서,
상기 제어부는,
(a) 현재 출력 중이 아닌 어느 하나의 출력 포트로부터 단상 전력 출력 요청을 감지하는 단계;
(b) 센서부로부터 전달받은 전자개폐부의 출력 정보를 기초로 하여 복수개의 출력 포트로 제공되는 단상 전력의 출력상태정보를 산출하는 단계;
(c) 상기 출력상태정보를 기초로 하여 단상 전력 출력 요청한 출력 포트로 출력할 상정보(P_out)를 선택하는 단계;
(d) 선택된 상기 출력할 상정보(P_out)에 따라 해당 출력 포트와 연결된 전자개폐부를 제어하는 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 단계(c)에서,
상기 출력상태정보를 기초로 하여 현재 출력 중인 각상별 개수가 각각 N_R, N_S 및 N_T일 때, N_R, N_S 및 N_T 중 가장 작은 개수를 가지는 상정보를 선택하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템의 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 단계(c)에서,
N_R, N_S 및 N_T 중 가장 작은 개수를 가지는 상정보를 선택할 때,
가장 작은 개수를 가지는 상정보가 2개소 또는 3개소인 경우,
이들 중 어느 하나를 선택하는 것
을 특징으로 하는 전력 분배 시스템의 제어 방법.