KR20230134640A - 탈부착형 이동형 배터리 팩을 이용한 ev 충전기 및 충전 방법 - Google Patents

탈부착형 이동형 배터리 팩을 이용한 ev 충전기 및 충전 방법 Download PDF

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Abstract

탈부착형 이동형 배터리를 이용한 EV 충전기 및 충전 방법이 개시된다. 본 발명의 충전기는 이동형 배터리 팩을 탈부착할 수 있는 수납함을 구비한 EV 충전기 및 상기 EV충전기의 수납함에 탑재되어, 충전과 방전이 가능하도록 전기적으로 연결되는 이동형 배터리 팩을 포함하고, 상기 배터리팩이 상기 수납함에 부착되어 충전되거나 방전되도록 구성함으로써, 이동이 가능한 배터리팩을 EV 충전기에 탈부착하여 전력원으로 사용할 수 있기 때문에 배터리팩을 이동하여 필요한 곳에 사용할 수 있기 때문에 효율적으로 충전기를 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

탈부착형 이동형 배터리 팩을 이용한 EV 충전기 및 충전 방법{ELECTRIC VEHICLE CHARGER AND CHARGING METHOD USING DETACHABLE REMOVABLE BATTERY PACK}
본 발명은 EV 충전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 EV 충전기에 이동형 배터리를 탈부착할 수 있도록 구성하여 필요한 경우 전기자동차를 충전하기 위한 전력원으로 사용할 수 있는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기 및 충전방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 배기가스로 인한 환경오염이 심각해지고 있는 가운데, 친환경 전기자동차에 대한 민간 인식의 변화도 바뀌고 있다.
이에, 제주도는 탄소 없는 섬 조성을 위한 전기자동차 분야 계획을 수립하여 2013년도 하반기부터 본격적으로 추진하고 있으며, 특히 제주도 운행 차량을 2030년까지 100% 전기자동차로 전환시키기 위한 프로젝트에 따라 전기자동차 선도 도시 중 한 곳인 제주도에서는 민간 전기자동차 보급의 경쟁률이 갈수록 치열해지고 있는 실정이다.
이러한 전기차 보급에 가장 큰 애로 사항은 충전 인프라의 부족으로 알려지고 있다. 즉, 전기차의 수요가 증대하면서 전기차 이용자가 증가함에 따라 충전기의 설치 대수도 증가해야 함에도 불구하고 전기차 충전 인프라는 여전히 부족하여 전기차 보급 속도의 최대 저해 요인이 되고 있다.
따라서, 기존 전기차 충전 인프라를 대체할 수 있는 새로운 충전 인프라 확충 방안이 필요하다.
전기 자동차 충전의 경우 도 1에 도시된 바와 같이, 고정 설치형 입식 충전기(10)를 통하여 차량(1)에 충전이 반복적으로 이루어지게 된다.
이러한 충전기(10)에는 충전을 위한 주전원으로 내장 배터리를 사용한다.
충전 인프라에 투입된 고정 설치형 입식 충전기는 크고, 무겁고, 고가일 뿐만 아니라 입식 충전기의 사이즈 및 무게에 따른 설치 공간 확보 및 설치 공간으로의 이동에 따른 비용 발생의 부담이 가중되고 있는 실정이다.
아울러, 이러한 고정 설치형 충전기는 항시 충전을 할 수 있도록 가동되어야 함에도 불구하고 여러 요인으로 인하여 작동이 불가하거나 충전이 불가한 경우가 발생한다.
외부 인입 전기 선로 용량을 줄이기 위해서 배터리를 사용하나, 인입전기에 문제가 생긴 경우에는 충전을 진행할 수 있는 방법이 없다는 문제점이 있다.
또한, 고정 설치형 충전기를 사용하여 충전을 할 경우에도 충전이 완료될 때까지 주변에서 대기해야 된다는 불편함도 있고, 실제 EV 충전소를 찾아가도 대기시간이 길어지거나 충전이 불가능한 곳도 있어 실제 충전이 쉽지 않다.
또한, 전기자동차 충전이 안 될시 차량이 이상인지 충전기가 이상인지 쉽게 판단을 내리지 못하고 있고, 이로 인해 충전기 제조사와 전기자동차 제조사 양쪽에 문의를 해야 하는 상황이 발생하고 타 제조사 제품에 대한 전문성이 결여된 상황에서 소통지연에 따른 조치지연이 발생하게 되어 결과적으로 전기자동차 보급 확산을 저해하는 요소로 작용하고 있다.
따라서, 충전기가 설치된 현장에서 직접 충전여부를 확인하지 않고 원격에서도 충전작동여부를 확인할 수 있는 방법이 필요하다.
또한, 집 근처에 외부 공용 충전기가 있다고 하더라도 충전을 걸어 두었다가 충전이 완료되면 다른 차가 충전할 수 있도록 다시 차를 찾으러 가야 하기 때문에 꽤 번거로운 일이 될 수도 있다.
KR 등록특허공보 제10-1130141호(2012.03.19)
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 이동이 가능한 배터리팩을 EV 충전기에 탈부착하여 전력원으로 사용할 수 있는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기 및 충전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이동형 배터리 팩을 충전할 수 있는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기 및 충전방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 EV 충전기의 작동여부를 원격에서도 확인할 수 있는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기 및 충전방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 실시간으로 EV 충전기의 사용여부를 확인할 수 있는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기 및 충전방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기는 이동형 배터리 팩을 탈부착할 수 있는 수납함을 구비한 EV 충전기, 및 상기 EV충전기의 수납함에 탑재되어, 충전과 방전이 가능하도록 전기적으로 연결되는 이동형 배터리 팩을 포함하고, 상기 배터리팩은 상기 수납함에 부착되어 충전되거나 방전되도록 구성함으로써 달성될 수 있다.
또한, 외부 전원, 상기 외부 전원에서 인가되는 교류를 직류로 변환하는 AC/DC컨버터, 및 상기 배터리팩의 DC전원과 상기 AC/DC컨버터의 DC전원을 차량 충전용 DC로 변환하는 DC/DC컨버터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 AC/DC컨버터의 출력으로 상기 배터리팩을 충전하고, 상기 DC/DC컨버터의 출력으로 차량을 충전하게 구성할 수 있다.
한편, 이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 EV충전기의 수납함에 탑재되어, 충전과 방전이 가능하도록 전기적으로 연결되는 이동형 배터리 팩을 이용한 전기자동차 충전기의 충전 방법은, (a)배터리감지부에서 상기 배터리팩의 탈부착여부를 감지하는 단계와 (b)상기 (a)단계에서 배터리팩이 부착된 것으로 감지되면 외부 전원을 이용하여 상기 패터리팩을 충전할 것인지 또는 상기 배터리팩의 전원으로 전기차량을 충전할 것인지 여부를 제어부에서 판단하는 단계, 및 (c)상기 (b)단계에서 상기 배터리팩의 전원으로 전기차량을 충전할 경우 잔여 충전시간을 상기 전기차량의 소유자에게 통보하는 단계를 포함하게 구성함으로써 달성될 수 있다.
또한, 상기 EV충전기와 통신가능한 사용자 단말기를 사용하여 어플리케이션을 활성화하는 단계와 상기 어플리케이션을 통하여 충전가능한 충전소를 검색하는 단계, 및 검색된 충전소의 위치와 각 충전기별 충전대기시간을 표시부에 표시하는 단계를 포함하고, 상기 단말기는 검색된 충전소를 근거리 순서대로 표시하게 구성할 수도 있다.
따라서 본 발명의 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기 및 충전방법에 의하면, 배터리팩을 EV 충전기에 탈부착하여 전력원으로 사용할 수 있기 때문에 상시 안전한 충전을 진행할 수 있으며, 또한, 배터리팩을 이동하여 사용할 수 있기 때문에 필요한 장소로 이동하여 충전시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기 및 충전방법에 의하면, 이동형 배터리 팩을 EV 충전기가 전기차량 충전용으로 사용되지 않는 시간에 충전할 수 있기 때문에 상시 충전된 배터리팩을 이용하여 충전할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명의 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기 및 충전방법에 의하면, EV 충전기의 작동여부와 사용여부를 원격에서도 확인할 수 있기 때문에 충전이 필요한 경우 충전 가능한 충전기가 있는 충전소로 이동하여 즉시 충전할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기의 주요 구성도,
도 2는 차량 충전 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 배터리 충전 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 4는 충전가능한 충전기를 검색하여 단말기에 표시하는 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 5는 입력부의 주요 구성을 예시한 도면,
도 6은 EV충전기와 단말기간의 무선통신망 구성도,
그리고
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 단말기의 주요구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
명세서 전체에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c, ...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 한정하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 전기자동차 충전기의 주요 구성도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 전기자동차 충전기(이하, EV충전기라 한다)는 이동이 가능한 배터리 팩을 사용하여 차량을 충전할 수 있도록 하는 것을 하나의 특징으로 한다.
이를 위하여 본 발명의 전기자동차 충전기는 이동형 배터리 팩(200)을 탈부착할 수 있는 수납함(170)을 구비한 EV 충전기(10)와 EV충전기(10)의 수납함(170)에 탑재되어, 충전과 방전이 가능하도록 전기적으로 연결되는 이동형 배터리 팩(200)을 포함하도록 구성하고, 배터리팩(200)은 수납함(170)에 부착되어 충전되거나 방전되어 전기차량을 충전할 수 있게 제어된다.
EV 충전기(10)는 외부 전원(AC220V 또는 AC380(3상))을 인가받아 전기 차량(600) 또는 배터리팩(200)을 충전하거나 배터리팩(200)의 전원으로 전기 차량(EV;600)이 충전되도록 제어한다.
이러한 EV 충전기(10)는 고속도로 휴게소, 복합 충전소, 공영 주차장 주유소 등 차량 이동중 방문하여 충전하는 방식으로 운영된다. 통상 충전시간은 1시간 이내로 진행되는 것이 바람직하다고 알려져 있다.
참고로 충전방식은 급속 기준 국가표준인 DC콤보, DC차데모 방식이 적용되며, 급속 충전 시 충전구 전체, 완속 충전시 충전구중 일부(원형 부위)를 활용하여 충전되도록 구성한다.
또한, 전기차를 충전하는 방법은 크게 AC(교류) 충전과 DC(직류) 충전으로 나눌 수 있다. 전기차에 탑재되는 배터리는 고전압 DC 배터리로 구성되기 때문에 실제 배터리에 충전되는 전류는 직류이어야 한다. 그러나 보통 국가 전력망은 장거리 전송이 유리한 교류 전류를 사용하는데 이 교류 전류를 직류 전류로 바꾸어야만 배터리를 충전할 수 있게 된다.
이를 위하여 충전기(10)는 AC220V 또는 AC380(3상)이 공급되는 외부전원과 상기 외부 전원에서 인가되는 교류를 직류로 변환하는 AC/DC컨버터(150) 및 배터리팩(200)의 DC전원과 AC/DC컨버터(150)의 DC전원을 차량 충전용 DC전압으로 변환하는 DC/DC컨버터(160)를 포함하여 구성한다.
홈 충전기 및 완속충전기의 충전전압으로 AC220V를 사용하고, 이 경우 충전용량은 7.7kW미만이며 전력변환장치가 차량 내부에 존재하며 이를 OBC(On board charger)라고 하며 OBC는 AC220V를 DC로 변환하여 차량 배터리를 충전한다.
이러한 완속충전기는 주로 공공장소, 백화점, 편의시설과 같은 공공장소에 많이 사용되고 충전시간은 약 6~8시간 정도 소요된다.
급속충전기는 완속충전기와 다르게 충전기의 전력변환장치가 주로 EV 충전기에 설치된다.
급속충전기는 50kW이상의 고용량이기 때문에 3상 계통을 사용하고 500V이하의 DC전압을 전기차에 공급한다.
급속충전기도 다양한 차종의 충전 전압을 만족하기 위해 충전기는 넓은 범위의 전압을 출력할 수 있어야 하며 이를 위하여 AC/DC컨버터의 회로를 OBC와 다르게 3상 AC전압을 DC로 정류하고 역률 및 고조파 제어를 위해 PWM컨버터가 AC/DC컨버터로 많이 사용된다.
즉, AC/DC컨버터(150)는 전원의 3상의 AC전압을 DC전압으로 정류시키고 입력전류의 역률 및 고조파 제어를 담당한다. 통상 구성이 간단하고 역률제어에 유리한 PFC(Power factor correction)가 정류회로로 많이 사용된다.
구체적으로 AC/DC컨버터(150)는 외부에서 공급되는 AC220V 또는 AC380(3상) 전원을 이용하여 배터리팩(200)을 충전하기 위한 DC전압을 생성하여 배터리팩(200)으로 공급하거나 DC/DC컨버터(160)로 변환된 DC전압을 공급하도록 구성한다.
물론 AC/DC컨버터(150)에서 직접 전기 차량 충전용 DC전압을 출력할 수도 있고, AC/DC컨버터(150)에서 1차 변환된 DC전압을 DC/DC컨버터(160)로 공급하고, DC/DC컨버터(160)의 출력전압으로 전기차량(600)을 충전하게 할 수도 있다.
한편, 본 발명에서는 배터리 팩(200)의 충전 전압을 사용하여 전기차량을 주로 충전하도록 구성한다.
따라서 DC/DC컨버터(160)는 배터리팩(200)에서 충전된 전압을 공급받아 전기차량 충전용의 DC전압으로 변환하여 출력할 수도 있고, AC/DC컨버터(150)에서 공급받은 DC전압을 전기차량 충전용의 DC전압으로 변환하여 출력할 수도 있다.
한편, 배터리팩(200)은 외부에서 DC전원(162)을 인가받아 급속으로 충전할 수가 있다.
구체적으로 외부 DC전원(162)을 DC/DC컨버터(160)로 입력하고, DC/DC컨버터(160)의 출력으로 배터리팩(200)을 급속으로 충전하게 하는 것이다.
이러한 DC/DC컨버터(160)는 전원과 배터리의 절연을 위하여 절연형 컨버터가 주로 사용되며 배터리의 넓은 충전 전압 범위를 만족시키고 충전제어가 될 수 있도록 구성한다.
또한, 시스템의 동작 상태나 제어상태 그리고 현 상태 등을 표시하는 표시부(140)와 EV 충전기(10)를 제어하기 위한 제어신호를 설정할 수 있는 입력부(130)를 더 구비할 수도 있다.
또한, 수납함(170)에 이동형 배터리팩(200)의 탈부착여부를 감지하는 배터리감지부(134)와 배터리감지부(134)로부터 배터리팩(200)이 부착된 것으로 감지되면 외부 전원을 이용하여 배터리팩(200)을 충전할 것인지 또는 배터리팩(200)의 전원으로 전기차량을 충전할 것인지 여부를 판단하는 제어부(110)와 전기차량(600)과 서버(300), 사용자단말(400) 그리고 관리자 단말(500)과 통신할 수 있는 통신부(120)를 더 구성할 수도 있다.
그리고 도면에는 도시되어 있지 않지만 충전요금을 결제하기 위한 카드입력창과 현금으로 결제가능한 코인입출력창 등이 구비될 수 있음은 물론이다.
입력부(130)는 EV충전기의 제어와 작동에 필요한 키 등이 구비될 수 있다.
도 5의 입력부의 주요 구성을 예시한 도면을 참고하면, 입력부(130)는 근거리무선통신용 태그부(131)와 충전여부를 입력하는 충전키(132), 숫자키(133), 배터리팩(200)의 착탈여부를 감지하는 배터리감지부(134) 그리고 자동충전키(135) 등을 구비할 수 있다.
태그부(131)는 본 발명의 차량충전기 작동에 필요한 어플리케이션을 설치한 단말기와 RF나 NFC 그리고 블루투스 등의 근거리 무선통신을 이용하여 상호 통신하기 위하여 사용된다.
구체적으로 어플리케이션을 탑재한 사용자단말(400)의 경우 통신을 통하여 사용자단말(400)에 표시된 어플리케이션을 통하여 설정한 내용(충전량, 고유ID번호 등)을 수신하여 제어부(110)로 전달하도록 동작한다.
본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 사용자단말(400)을 전기차량의 소유주가 보유한 단말을 예를 들어 설명하나 사용자단말(400)은 기존 전기차량에 탑재되어 EV충전기(10)와 통신가능한 기존의 단말기로도 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 사용자단말(400)의 정보를 수신한 제어부(110)는 충전잭(180)을 차량(600)에 연결하도록 안내하고, 충전을 개시할 경우 설정된 충전량이 충전되게 할 뿐만 아니라, 고유 ID를 접수한 경우에는 충전상태와 충전잔여시간 그리고 충전완료시 고유ID의 사용자단말(400)로 정보를 전송하여 충전기의 현 상태를 차량 소유주가 파악할 수 있도록 할 수 있다.
어플리케이션은 후술하는 서버(300)에 접속하여 본 발명과 관련된 어플리케이션을 다운받아 단말기에 설치할 수 있다.
어플리케이션에는 차량번호, 전화번호와 같은 사용자의 고유ID를 EV 충전기로 전송할 수 있도록 하고, 충전소별 충전기 현황과 충전시간 등을 서버나 EV 충전기로부터 수신하여 표시하도록 구성할 수 있다.
또한, 충전에 필요한 전압, 전류, 주파수, 위상 등의 배터리의 물리적 정보를 입력저장할 수 있도록 하여 EV충전기로 데이터 전송시 차량번호와 고유 ID와 함께 전송할 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 관리자단말(500)을 이용하여 통신할 경우에는 관리자의 고유ID를 통하여 현재까지의 해당 충전기의 충전량, 충전 대수, 충전 요금 그리고 배터리팩의 잔량유무, 고장유무 등을 전송하여 경영이나 충전기를 점검할 수 있도록 할 수 있다.
충전키(132)는 숫자키(133)를 이용하여 충전량을 설정한 경우에 차량(600)에 충전잭(180)을 연결하여 충전개시하도록 제어하며, 배터리감지부(134)는 배터리팩(200)의 착탈여부를 감지하여 배터리팩의 연결유무를 제어부(110)에 전달하도록 동작한다.
이러한 배터리팩의 착탈유무는 AC/DC컨버터(150)와 DC/DC컨버터(160)의 연결잭이 전기 차량(200)에 모두 연결된 경우 차량이 부착되었음으로 판단하고, 어느 하나의 잭이라도 연결되지 않는 경우는 배터리팩(200)이 없음으로 판단할 수 있다.
물론 본 발명의 경우 이동가능한 배터리팩을 이용하여 차량을 충전하는 것이 주기능이므로, 필요한 경우 배터리감지부(134)에서 DC/DC컨버터(160)의 연결잭만 연결된 것으로 감지되면 차량을 충전할 수 있기 때문에 이 경우에 제어부(110)는 배터리팩이 부착된 것으로 판단하고 충전이 가능함을 표시부(140)에 표시할 수 있다.
이 경우 AC/DC컨버터(150)와 배터리팩(200)이 연결되어 있지 않은 경우에 제어부(110)는 배터리팩(200)을 이용하는 배터리모드와 외부전원을 이용하는 외부전원모드를 선택할 수 있다.
따라서 배터리팩의 용량이 일정 수준이하로 떨어지면 표시부(140)를 통하여 경고를 하거나 배터리팩(200)의 교체를 표시하여 관리자가 적의 처리할 수 있도록 한다.
자동충전키(135)는 배터리팩(200)의 충전을 자동모드로 할 것인지를 입력하는 키로, 제어부(110)는 자동충전키(135)가 입력된 경우, 배터리팩(200)의 탈부착을 감지하여 자동으로 충전되게 한다.
이 경우 배터리감지부(134)에서 배터리팩(200)이 부착된 것으로 판단될 경우, 제어부(110)는 전기차량(600)에 충전을 하지 않을 때 AC/DC컨버터(150)를 제어하여 배터리팩(200)이 자동 충전되게 제어하고, 충전상태를 표시부에 표시되게 할 수 있으며, 배터리감지부(134)에서 배터리팩이 탈착된 것으로 판단되면 표시부에 경고하여 배터리팩의 탈부착여부를 관리자가 확인하게 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서는 배터리팩(200)이 수납함(170)에 탈부착되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정하지 않고 배터리팩(200)이 고정적으로 EV충전기(10)에 고정하여 사용할 수도 있다.
이하, 도 7의 본 발명 일실시예에 의한 단말기의 주요구성도를 참고하여 사용자단말과 관리자단말의 구성에 대하여 설명한다.
사용자단말과 관리자단말은 통상의 스마트폰이나 본 발명의 어플리케이션을 수행하기 위한 단말기로 구성할 수 있으므로, 설명의 편의를 위하여 사용자단말을 기준으로 설명한다.
사용자 단말(400)은 EV충전기(10)의 통신부(120)와 통신하고, 통상의 핸드폰의 무선통신을 담당하는 단말기통신부(420)와 본 발명과 관련된 어플리케이션을 저장하고 고유식별번호로 사용되는 전화번호 등으로 구성되는 사용자 고유 ID를 저장하는 단말기저장부(450), 근거리무선통신을 통하여 태그부(131)와 통신하는 근거리무선통신부(440)와 단말기의 현재 위치를 파악하는 위치파악부(430)와 사용자 단말(400)의 전반 기능을 제어하는 단말기제어부(410)를 포함한다.
또한, 단말기저장부(450)에는 차량번호를 포함하는 차량정보나 충전에 필요한 전압, 전류, 주파수, 위상 등의 배터리의 충전 정보를 단말기저장부(450)에서 판독하여 EV충전기(10)로 전송한다.
단말기제어부(410)는 단말기저장부(450)에 저장되어 있는 어플리케이션을 활성화하여 고유 ID와 함께 위치파악부(430)에서 파악한 위치정보를 함께 충전기의 현황을 요청하는 신호를 단말기통신부(420)를 통하여 서버(300)로 요청하면, 서버(300)는 충전가능한 충전기가 있는 충전소를 검색하여 해당 단말기의 위치 정보를 기반으로 충전기가 있는 충전소를 근거리별로 정리하여 사용자단말(400)로 전송하면 단말기제어부(410)는 수신한 데이터를 표시부에 표시하여 사용자가 충전소를 선택할 수 있도록 한다.
참고로 관리자단말(500)의 경우에는 EV충전기(10)의 통신부(120)와 통신하고, 통상의 핸드폰의 무선통신을 담당하는 단말기통신부(420)와 본 발명과 관련된 어플리케이션을 저장하고 관리자 고유식별번호로 사용되는 전화번호 등으로 구성되는 관리자 고유 ID를 저장하는 단말기저장부(450), 근거리무선통신을 통하여 태그부(131)와 통신하는 근거리무선통신부(440)와 단말기의 현재 위치를 파악하는 위치파악부(430)와 관리자 단말(500)의 전반 기능을 제어하는 단말기제어부(410)를 포함한다.
단말기제어부(410)는 단말기저장부(450)에 저장되어 있는 어플리케이션을 활성화하여 고유 ID와 함께 충전기의 현황을 요청하는 신호를 단말기통신부(420)를 통하여 EV충전기(10)로 요청하면, EV충전기(10)는 충전량, 충전 대수, 충전 요금 그리고 배터리팩의 잔량유무, 고장유무 등을 전송하여 경영이나 충전기를 점검할 수 있도록 할 수 있다.
서버(300)는 각 충전소별로 충전기의 사용 유무 등을 수신하여 위치별로 데이터베이스화하여 관리하고, 본 발명과 관련된 어플리케이션을 저장하고 있다가 필요한 경우 해당 단말로 어플리케이션을 이용하여 해당 정보를 전송하도록 동작한다.
또한, 서버(300)는 사용자단말(400)로부터 충전기의 현황요청을 받은 경우는 사용자단말로부터 받은 위치정보를 기본으로 하여 충전가능한 충전기가 있는 충전소를 근거리별로 데이터베이스화하여 어플리케이션을 이용하여 사용자단말(400)로 전송하도록 구성한다.
이를 위하여 도 6의 EV충전기와 단말기간의 무선통신망 구성도를 참고하면, EV충전기(10)와 서버(300)와 사용자단말(400) 그리고 관리자단말(500)이 무선통신 네트워크를 사용하여 통신할 수 있도록 구성되어 있다.
상술한 장치를 이용하여 전기 차량이 충전소 안으로 진입하여 충전할 경우 아래와 같은 절차로 진행된다.
먼저 서버와의 통신이 아니라 EV충전기와의 통신을 통하여 충전하는 것으로 설명한다.
먼저, 해당 충전소내에 존재하는 가용한 충전기들의 정보를 얻기 위해 사용자 단말(400)에서 저장된 어플리케이션을 활성화하여 EV충전기(10)로 충전기 현황 요청을 하게 되면 이를 수신한 EV충전기(10)는 수신했음을 알리는 ACK신호와 충전가능한 충전기를 사용자단말(400)로 전송하여 충전할 충전기를 선택하도록 한다.
이후 선택된 충전기로 차량정보와 충전정보를 해당 EV충전기에 전송하면, 차량 정보를 수신한 EV충전기는 ACK를 전달하고 EV 충전 단자가 충전 방식에 따른 적합한 위치에 있는가를 센서 정보를 통해 식별하고, 어플리케이션으로 수신한 충전 전압, 전류, 주파수, 위상 등의 충전 정보를 확인한다.
확인된 배터리의 충전정보를 토대로 충전을 시작하고, 충전시작과 예측되는 충전시간 대략적인 충전금액 등을 사용자단말로 전송하고, 충전이 완료되면 결제를 위한 정보를 요청한다.
EV충전기는 결제가 완료되면 충전 완료를 사용자단말로 제공하여 충전을 종료할 수 있게 하면 된다.
이하 도면을 이용하여 본 발명의 탈부착형 이동형 배터리팩을 이용한 전기자동차의 충전 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 2의 차량 충전 과정을 설명하기 위한 흐름도를 참고하면, 충전여부를 판단하고(S100), 단계 S100에서 충전이 필요한 경우로 판단되면, 사용자단말(400)의 제어부(410)는 단말기저장부(450)에 저장된 어플리케이션을 활성화하고 차량번호, 전화번호와 같은 사용자의 고유ID를 포함하는 차량정보와 충전에 필요한 전압, 전류, 주파수, 위상 등의 충전정보를 단말기저장부(450)에서 판독하여 해당 EV충전기(10)로 전송한다(S110).
물론, 이때는 사용자의 고유 ID는 선택적으로 전송할 수 있다. 사용자 ID는 차량 충전에 필요한 정보나 충전 상태에 대한 데이터를 받기 위한 것이므로, 관련 데이터를 받을 필요가 없는 경우에는 생략할 수 있는 것이다.
단계 S110에서 관련 차량 정보와 충전 정보가 입력되면, EV충전기(10)는 고유 ID로 충전 중임과 대략적인 충전 예상시간과 충전금액을 해당 고유 ID의 사용자단말(400)로 전송한다(S120).
따라서 사용자는 단말에 표시된 충전 예상 시간을 보고 잔여 시간을 생산적으로 사용할 수 있는 것이다.
이후 충전이 완료된 것으로 판단되면(S130), EV충전기(10)는 해당 고유 ID의 사용자단말로 충전이 완료되었음을 전송한다(S140).
단계 S130에서 아직 충전 중이면 충전을 계속하고, 단계 S110에서 고유 ID를 저장하지 않은 경우에 충전이 완료된 경우 충전완료를 표시부(140)에 표시하고, 이후 결제를 진행하도록 안내하면 된다.
또한, 도 3은 이동형 배터리 충전 과정을 설명하기 위한 흐름도로서, 본 발명은 이동형 배터리팩을 이용하기 때문에 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 전기차량에 충전을 하면서도 배터리팩에 충전을 진행하고, 배터리팩의 전원을 이용하여 차량을 충전할 수 있도록 동작된다.
구체적으로 EV충전기(10)의 제어부(110)는 외부전원이 인가되는 지를 판단한다(S200).
단계 S200에서 외부전원이 인가되는 것으로 판단되면, 배터리팩(200)의 충전이 필요한지 판단하게 된다(S210).
단계 S210에서 제어부(110)는 배터리감지부(134)의 출력신호를 이용하여 배터리팩(200)이 부착되어 있는 지를 판단하고, 부착된 것으로 판단되면 배터리팩(200)을 충전할 것인지 유무를 판단하게 된다.
배터리팩(200)의 충전여부는 현재 전기차량에 전기를 충전하는 지 여부를 판단하여, 전기차량에 충전하지 않는 경우 AC/DC컨버터(150)의 출력 DC전압으로 배터리팩(200)을 충전하도록 한다(S220).
단계 S220에서 배터리팩을 충전하는 동안 현재 충전되고 있는 배터리팩의 충전량을 표기하고, 예상 충전 완료시간을 표시부(140)에 표시하여 충전 상황을 외부에 알릴 수 있다.
단계 S230에서 충전이 완료된 것으로 판단되면, 표시부(140)에 충전완료를 표시함과 동시에 충전을 종료하면 된다(S240).
이때 표시부에 배터리팩의 충전량을 표시하여 충전여부를 결정하게 할 수도있다.
이하, 도면을 참고하여 원격에서 충전가능한 충전기를 검색하여 충전하는 과정에 대하여 설명한다.
충전이 필요하다고 판단되면 운전자는 직접 충전소를 방문하여 충전가능여부를 판단하고 충전을 행할 수도 있으나, 본원발명은 원격에서 어플리케이션을 이용하여 충전가능한 충전기가 있는 충전소를 근거리별로 표시하여 사용자가 편리하게 충전할 수 있도록 하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.
도 4는 충전가능한 충전기를 검색하여 단말기에 표시하는 과정을 설명하기 위한 흐름도로서, 먼저 충전이 필요하다고 판단되면 운전자는 소지하고 있는 사용자단말(400)을 이용하여 본 발명과 관련된 어플리케이션을 활성화한다(S300).
단계 S300에서 사용자단말(400)의 단말기표시부(460)에 어플리케이션이 표시되면 사용자는 충전가능한 곳을 서버(300)로 검색요청하면, 서버(300)는 충전가능한 곳이 있다고 판단되면(S310), 충전가능한 충전소와 충전기를 근거리 충전소별로 검색하여(S320) 사용자단말(400)로 전송하면 사용자단말(400)은 수신된 데이터를 표시부(460)에 표시하여 사용자가 정보를 이용할 수 있게 하면 된다(S330).
단계 S310에서 충전가능한 충전소가 없는 경우에는 종료하면 되나, 사용자단말(400)에서 대기시간을 요청할 경우(S340), 서버(300)는 근거리 충전소별 충전기별로 충전 대기시간을 검색하여 사용자단말(400)로 전송하면, 수신한 사용자단말(400)은 표시부(460)에 표시하여 충전 대기 시간을 사용자가 참고하여 충전하게 할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 이동형 배터리 탈부착형 전기자동차 충전기 및 충전 방법에 의하면, 배터리팩을 EV 충전기에 탈부착하여 전력원으로 사용할 수 있기 때문에 상시 안전한 충전을 진행할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리팩을 이동하여 사용할 수 있고, EV 충전기의 충전여부와 사용여부를 원격에서도 확인할 수 있기 때문에 충전이 필요한 경우 충전 가능한 충전기가 있는 충전소로 이동하여 즉시 충전할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : EV충전기 110 : 제어부
120 : 통신부 130 : 입력부
140 : 표시부 150 : AC/DC컨버터
160 : DC/DC컨버터 170 : 수납함
180 : 충전잭 200 : 배터리팩
300 : 서버 400 : 사용자단말
500 : 관리자단말 600 : 차량

Claims (6)

  1. 이동형 배터리 팩을 탈부착할 수 있는 수납함을 구비한 EV 충전기;및
    상기 EV충전기의 수납함에 탑재되어, 충전과 방전이 가능하도록 전기적으로 연결되는 이동형 배터리 팩;
    을 포함하고, 상기 배터리팩은 상기 수납함에 부착되어 충전되거나 방전되도록 동작하는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 EV 충전기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 EV충전기는
    상기 수납함에 상기 이동형 배터리팩의 탈부착여부를 감지하는 배터리감지부;및
    상기 배터리감지부로부터 배터리팩이 부착된 것으로 감지되면 외부 전원을 이용하여 상기 패터리팩을 충전할 것인지 또는 상기 배터리팩의 전원으로 전기차량을 충전할 것인지 여부를 판단하는 제어부;
    를 포함하고, 상기 제어부는 상기 배터리팩이 탑재된 것으로 판단되고, 전기차량에 충전을 하지 않는 경우 상기 배터리팩이 충전되도록 제어하는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 EV 충전기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    외부 전원;
    상기 외부 전원에서 인가되는 교류를 직류로 변환하는 AC/DC컨버터;및
    상기 배터리팩의 DC전원과 상기 AC/DC컨버터의 DC전원을 차량 충전용 DC로 변환하는 DC/DC컨버터;
    를 포함하고, 상기 제어부는 상기 AC/DC컨버터의 출력으로 상기 배터리팩을 충전하고, 상기 DC/DC컨버터의 출력으로 차량을 충전하는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 EV 충전기.
  4. EV충전기의 수납함에 탑재되어, 충전과 방전이 가능하도록 전기적으로 연결되는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 EV 충전기의 충전 방법에 있어서,
    (a)배터리감지부에서 상기 배터리팩의 탈부착여부를 감지하는 단계;
    (b)상기 (a)단계에서 배터리팩이 부착된 것으로 감지되면 외부 전원을 이용하여 상기 패터리팩을 충전할 것인지 또는 상기 배터리팩의 전원으로 전기차량을 충전할 것인지 여부를 제어부에서 판단하는 단계;및
    (c)상기 (b)단계에서 상기 배터리팩의 전원으로 전기차량을 충전할 경우 잔여 충전시간을 상기 전기차량의 소유자에게 통보하는 단계;
    를 포함하는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 EV 충전기의 충전 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 EV충전기와 통신가능한 사용자 단말기를 사용하여 어플리케이션을 활성화하는 단계;
    상기 어플리케이션을 통하여 충전가능한 충전소를 검색하는 단계;및
    검색된 충전소의 위치와 각 충전기별 충전대기시간을 표시부에 표시하는 단계;
    를 포함하고, 상기 단말기는 검색된 충전소를 근거리 순서대로 표시하는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 EV 충전기의 충전 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    (d)상기 제어부는 상기 전기차량에 충전이 완료된 경우 상기 전기차량 소유자에게 충전 완료를 통보하는 단계;
    를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 충전완료 통보를 완료하면 상기 배터리팩을 충전하도록 제어하면서 해당 충전기의 대기자가 있는 경우에는 대기자의 단말기로 충전가능통보를 행하는 탈부착형 이동형 배터리를 이용한 EV 충전기의 충전 방법.
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KR101130141B1 (ko) 2009-06-22 2012-03-29 (주) 크로텍 전기 및 하이브리드 차량의 팩 교환 방식의 배터리 장치

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