KR20230153773A - 충전 시스템 - Google Patents

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KR20230153773A
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홍영근
김진욱
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Abstract

본 발명은 충전 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 사용자가 충전 커넥터에서 충전과 관련한 사용자 인증 및 승인 과정이 완료되어 충전기 본체의 설치 위치 및 규모의 제약을 최소화하고, 사용 편의성을 보다 증대시킬 수 있는 충전 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 배터리를 충전하는 충전 시스템에 있어서, 전력을 공급하는 전원 공급부 및 상기 전원 공급부를 제어하는 메인 제어부를 포함하는 충전기 본체; 상기 배터리와 직접 또는 간접적으로 연결되는 적어도 하나의 충전 커넥터; 및 상기 충전기 본체와 상기 적어도 하나의 충전 커넥터를 연결하는 케이블;을 포함하고, 상기 충전 커넥터는, 사용자와의 양방향 인터페이스를 제공하는 인터페이스부; 및 상기 인터페이스부로부터 사용자 정보를 수신하고, 외부 서버 및 상기 메인 제어부 중 적어도 하나와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 인터페이스부에 사용자 인증 성공 여부를 전달하는 커넥터 제어부;를 포함한다.

Description

충전 시스템{charging system}
본 발명은 충전 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 사용자가 충전 커넥터에서 충전과 관련한 사용자 인증 및 승인 과정이 완료되어 충전기 본체의 설치 위치 및 규모의 제약을 최소화하고, 사용 편의성을 보다 증대시킬 수 있는 충전 시스템에 관한 것이다.
전기차(EV)의 보급과 함께 전기차 충전기의 설치가 확대되고 있다. 그리고 단시간 내의 충전이 가능하도록 급속 충전이 가능한 급속 전기차 충전기가 보급되고 있다.
완속 충전과 달리 급속 충전을 위한 급속 전기차 충전기의 출력 전압은 직류 50V 내지 450V 범위이고, 충전 전류는 100A을 초과하며, 상기 급속 전기차 충전기를 통해 전기차를 일정한 수준, 예를 들면 완충 충전량의 80% 정도까지 충전 소요 시간은 30 - 40분에 불과하다.
전기차의 배터리 용량 증가 및 충전기술 발달에 따라 급속 전기차 충전기의 충전 전류는 계속 증가될 것으로 예상된다.
이러한 전기차 충전기는 일측으로는 외부로부터 3상 전력을 공급받으며 타측으로는 전기차의 인렛에 공급받는 전력을 공급하기 위한 충전 커넥터와 연결된다.
이러한 충전 커넥터는 전기차 충전기의 공급 용량에 따라 1개소에서부터 10개 이상까지 다양하게 연결될 수 있다.
일반 가정용 충전기 아닌 대형 주차장 또는 대형 충전소에 설치되는 전기차 충전기의 경우 복수의 충전 커넥터가 사용되는데, 각 충전 커넥터별로 사용자가 전기차 충전기 본체로 이동하여 사용자 인증 및 충전 요청을 하여야 한다.
따라서 사용자가 많이 몰리는 경우에는 순차적으로 사용자 인증 및 충전 요청을 하여야 함에 따라 대기 시간이 증대될 수 있으며, 충전 커넥터와 충전기 본체 간 거리가 멀 경우, 장애인 또는 노약자들에게 이동의 불편을 초래할 수 있는 문제가 있다.
한국공개특허 제10-2021-0065615호(공개일: 2021.06.04)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 사용자가 충전 커넥터에서 충전과 관련한 사용자 인증 및 승인 과정이 완료되어 충전기 본체의 설치 위치 및 규모의 제약을 최소화할 수 있는 충전 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
아울러 본 발명의 다른 목적은 복수의 충전 커넥터들을 마스터 커넥터와 서브 커넥터로 구성하고 마스터 커넥터를 통해 전체 충전 커넥터의 전력 공급 제어를 수행함으로써 통신량 및 통신 딜레이를 최소화하여 제어 반응성을 증대시킬 수 있는 충전 시스템을 제공함에 있다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 배터리를 충전하는 충전 시스템에 있어서, 전력을 공급하는 전원 공급부 및 상기 전원 공급부를 제어하는 메인 제어부를 포함하는 충전기 본체; 상기 배터리와 직접 또는 간접적으로 연결되는 적어도 하나의 충전 커넥터; 및 상기 충전기 본체와 상기 적어도 하나의 충전 커넥터를 연결하는 케이블;을 포함하고, 상기 충전 커넥터는, 사용자와의 양방향 인터페이스를 제공하는 인터페이스부; 및 상기 인터페이스부로부터 사용자 정보를 수신하고, 외부 서버 및 상기 메인 제어부 중 적어도 하나와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 인터페이스부에 사용자 인증 성공 여부를 전달하는 커넥터 제어부;를 포함한다.
여기서 상기 인터페이스부는, 사용자 식별 정보를 RF 형태로 읽는 RFID 리더기; 및 디스플레이부;를 포함하고, 상기 사용자 식별 정보를 포함한 상기 사용자 정보를 상기 커넥터 제어부로 제공한다.
또한 상기 충전 커넥터는, 일자형 구조 또는 ‘ㄱ’자형 구조로 형성되고, 상기 RFID 리더기는 상기 충전 커넥터의 일측면에 구비되며, 상기 디스플레이부는 충전시 상기 사용자가 육안으로 확인이 가능하도록 상기 충전 커넥터의 상면에 구비되고, 상기 RFID 리더기는, 상기 충전 커넥터의 좌측면에 구비된다.
아울러 소정의 거치부에 상기 충전 커넥터가 거치되면 커넥터 거치 센싱 신호를 생성하는 거치 센서;를 포함하고, 상기 커넥터 제어부는, 상기 거치 센싱 신호에 기초하여 상기 충전 커넥터가 상기 거치부에 거치된 것으로 판단되면, 상기 인터페이스부를 통해 충전 완료 상태 정보를 사용자에게 출력한다.
또한 상기 충전 커넥터는 상기 거치 센서를 포함하고, 상기 커넥터 제어부는 상기 거치 센서로부터 수신한 거치 센싱 신호 또는 충전 종료 요청을 상기 메인 제어부에 전송한다.
아울러 상기 메인 제어부는, 상기 거치 센싱 신호 또는 충전 종료 요청을 수신하면, 상기 충전 커넥터로 더 이상 전력이 출력되지 않도록 상기 전원 공급부를 제어한다.
또한 상기 충전기 본체는 상기 거치 센서를 포함하고, 상기 메인 제어부는, 상기 거치 센서로부터 거치 센싱 신호를 수신하면, 상기 충전 커넥터로 더 이상 전력이 출력되지 않도록 상기 전원 공급부를 제어하고, 상기 커넥터 제어부로 상기 거치 센싱 신호를 전송한다.
아울러 상기 충전 완료 상태 정보는 충전량 정보, 충전 비용 정보, 충전 시간 정보, 충전 단가 정보 중 적어도 하나와 충전 완료 메시지를 포함한다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 충전 시스템은 지면에서 소정거리 이격된 상부에 구비되는 레일; 및 상기 레일을 따라 이동하고, 일측은 상기 케이블의 적어도 한 곳과 연결되고 타측은 상기 레일에 연결된 케이블 지지수단;을 더 포함한다.
아울러 상기 커넥터 제어부는, 상기 인터페이스부로부터 충전량, 충전시간, 희망 충전 단가 중 적어도 하나를 포함하는 충전 요청 정보를 수신하고, 상기 메인 제어부에 상기 충전 요청 정보를 전송하고, 상기 메인 제어부로부터 상기 충전 요청 정보에 따른 충전 정보를 수신하여 상기 인터페이스부를 통해 사용자에게 전달한다.
또한 상기 메인 제어부는 복수의 상기 충전 커넥터로부터 수신된 충전 요청 정보가 서로 충돌되는 경우, 충돌되는 복수의 상기 충전 커넥터에 대기 명령 지령을 전송하고, 사전에 설정된 우선 순위 조건에 따라 복수의 상기 충전 커넥터에 대한 우선 순위를 설정하고, 설정된 우선 순위에 따라 우선 순위가 높은 충전 커넥터가 우선 순위가 낮은 충전 커넥터에 비해 먼저 전력이 공급되도록 상기 전원 공급부를 제어한다.
아울러 상기 메인 제어부는 복수의 상기 충전 커넥터 중 적어도 하나와 통신이 두절된 경우, 외부 서버로 통신 두절 경고 지령을 전송하고, 상기 전원 공급부를 제어하여 통신 두절된 충전 커넥터로 전력 공급이 되지 않도록 차단한다.
또한 상기 메인 제어부는 상기 통신이 두절된 상기 충전 커넥터와 소정의 제 1 기준 시간 동안 통신이 계속하여 연결되는 경우, 상기 전원 공급부를 제어하여 상기 충전 커넥터에 전력 공급이 되도록 제어한다.
아울러 충전기 본체 또는 충전기 본체와의 사이에 구비되는 전원 공급부를 제어하여 전력을 공급받는 적어도 하나의 충전 커넥터; 및 상기 충전기 본체와 상기 적어도 하나의 충전 커넥터를 연결하는 케이블;을 포함하고, 상기 충전 커넥터는 사용자와의 양방향 인터페이스를 제공하는 인터페이스부; 및 상기 인터페이스부로부터 사용자 정보를 수신하고, 외부 서버와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 인터페이스부에 사용자 인증 성공 여부를 전달하는 커넥터 제어부;를 포함한다.
또한 상기 충전 커넥터가 복수인 경우, 기설정에 따라 복수의 상기 충전 커넥터 중 어느 하나는 마스터 커넥터이고, 나머지는 서브 커넥터로 설정되되, 상기 서브 커넥터는 상기 인터페이스부로부터 수신한 사용자 정보를 상기 마스터 커넥터에 전송하고, 상기 마스터 커넥터는 외부 서버와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 서브 커넥터로 사용자 인증 성공 여부를 전달한다.
아울러 상기 서브 커넥터는 상기 인터페이스부로부터 충전량, 충전시간, 희망 충전 단가 중 적어도 하나를 포함하는 충전 요청 정보를 수신하고, 상기 마스터 커넥터에 상기 충전 요청 정보를 전송하고, 상기 마스터 커넥터는 상기 서브 커넥터로 전력이 공급되도록 상기 전원 공급부를 제어하고, 상기 충전 요청 정보에 따른 충전 정보를 상기 서브 커넥터로 전송한다.
또한 상기 마스터 커넥터는 복수의 상기 서브 커넥터 중 전력 공급을 받지 않는 적어도 하나의 서브 커넥터를 센싱 서브 커넥터로 선택하되, 상기 센싱 서브 커넥터는 다른 서브 커넥터들의 통신 상태 정보를 기설정에 따라 확인하고, 확인된 통신 상태 정보를 상기 마스터 커넥터로 전송한다.
아울러 상기 충전 커넥터는 누전 또는 감전 여부를 감지하는 비상 감지부;를 더 포함하되, 상기 커넥터 제어부는 누전 또는 감전이 감지되면 상기 충전 커넥터 내에 구비되는 비상 릴레이를 제어하여 전력 공급을 즉시 차단하며, 상기 비상 감지부는 절연 저항을 측정하여 누전 또는 감전 여부를 감지하는 절연 저항 측정 수단인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 사용자가 충전 커넥터에서 충전과 관련한 사용자 인증 및 승인 과정이 완료되어 충전기 본체의 설치 위치 및 규모의 제약을 최소화할 수 있음은 물론 별도로 충전기 본체로 이동하여 작업을 수행하지 않아도 됨에 따라 사용자 편의성이 대폭 향상되는 효과가 있다.
또한 충전기 본체에 메인 컨트롤러가 없이 복수의 충전 커넥터들 중 선택되는 마스터 커넥터를 통해 나머지 서브 커넥터를 제어하도록 구성함에 따라 전체 통신량 및 통신 딜레이를 최소화하고 제어 반응성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 충전 시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 충전 커넥터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 거치부가 포함된 충전 시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 변형 가능한 실시예에 따른 충전 시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레일 및 케이블 지지수단을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
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 충전 시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 충전 시스템(1000)은 전력을 공급하는 전원 공급부(110) 및 상기 전원 공급부(110)를 제어하는 메인 제어부(120)를 포함하는 충전기 본체(100)와, 배터리와 직접 또는 간접적으로 연결되는 적어도 하나의 충전 커넥터(200) 및 상기 충전기 본체(100)와 상기 적어도 하나의 충전 커넥터(200)를 연결하는 케이블(300)을 포함한다.
여기서 상기 충전기 본체(100)는 적어도 하나의 충전 커넥터(200)로 케이블(300)을 통해 전력이 공급되도록 하는 전원 공급부(110)와, 충전 커넥터(200)와 연동하여 사용자 인증을 수행하고, 충전 커넥터(200)로부터 수신받는 충전 요청 정보에 따라 상기 전원 공급부(110)를 제어하여 전력을 선택적으로 공급하도록 하는 메인 제어부(120)를 포함한다.
또한 상기 충전기 본체(100)에는 상기 충전 커넥터(200)와 통신을 수행하기 위한 본체 통신부(130)가 포함되는데, 이러한 본체 통신부(130)는 상기 충전 커넥터(200)와 UART 통신 방식으로 구성될 수 있다.
이와 같은 UART 통신 방식은 본 발명의 일실시예에 따라 충전 커넥터(200)와 충전기 본체(100)가 디지털 데이터 통신을 수행하도록 구비되는데, 이외에도 근거리 무선 통신 방식을 적용하여 데이터 통신이 이루어지도록 구성할 수 있음은 물론이다.
아울러 상기 전원 공급부(110)는 본 발명의 일실시예에 따라 외부로부터 3상 전력을 공급받아 이를 충전 커넥터(200)로 전달하도록 구비되는데, 이러한 전원 공급부(110)는 전술한 바와 같이 메인 제어부(120)의 제어에 따라 적어도 하나의 충전 커넥터(200)로 전력이 공급 또는 차단되도록 구성된다.
또한 상기 전원 공급부(110)에는 필요에 따라 외부로부터 공급받는 전력량 및 복수의 충전 커넥터(200)로 공급되는 전력량을 산출하기 위한 전력량계(111) 및 충전기 본체(100)의 전단 또는 충전기 본체(100)와 충전 커넥터(200) 사이에 설치되어 전력을 공급하기 위한 전력 공급 경로 상에서 쇼트 등으로 인한 과전류 발생시 공급되는 전력을 차단하는 차단기(112)를 포함할 수 있다.
또한 상기 메인 제어부(120)는 전술한 바와 같이 충전 커넥터(200)와 연동하여 사용자 인증을 수행하고, 충전 커넥터(200)로부터 수신받는 충전 요청 정보에 따라 상기 전원 공급부(110)를 제어하여 전력이 공급되도록 하기 위해 구비되는데, 이러한 메인 제어부(120)는 사용자 인증을 수행하거나 기설정된 긴급 상황 발생 시 해당 상황을 외부로 알리도록 외부 서버(400)와 연동할 수 있다.
한편 상기 충전 커넥터(200)는 배터리와 직접 또는 간접적으로 연결되며 상기 충전기 본체(100)의 메인 제어부(120)와 연동하여 사용자 인증을 수행하고, 사용자의 충전 요청 정보를 수신받아 메인 제어부(120)로 전송하고, 메인 제어부(120)로부터 충전 정보 또는 충전 완료 상태 정보를 수신받아 이를 사용자에게 제공하도록 구비된다.
이러한 상기 충전 커넥터(200)는 사용자와의 양방향 인터페이스를 제공하는 인터페이스부(210) 및 상기 인터페이스부(210)로부터 사용자 정보를 수신하고, 외부 서버(400) 및 상기 메인 제어부(120) 중 적어도 하나와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 인터페이스부(210)에 사용자 인증 성공 여부를 전달하는 커넥터 제어부(220)를 포함한다.
이러한 상기 충전 커넥터(200, Connector)는 전기차의 인렛(Inlet)과 함께 충전 커플러(Coupler)를 구성하는 것으로 충전기 본체(100)로부터 공급되는 전력을 인렛을 통해 전기차의 배터리에 전달하도록 구비된다.
이러한 상기 충전 커넥터(200)는 일측에는 CP(Control Pilot) 라인으로 인렛과 연결될 수 있고, 타측으로는 충전기 본체(100)의 전원 공급부(110)와 케이블(300)을 통해 연결되어 전력을 공급받게 된다.
여기서 상기 충전 커넥터(200)와 인렛 간의 연결 구성은 공지된 기술이므로 별도의 설명이나 도면에 도시하지 않는다.
본 발명에 따른 충전 커넥터(200)의 가장 큰 특징은 충전 커넥터(200) 내에 커넥터 제어부(220)가 탑재되어 상기 인터페이스부(210) 및 커넥터 통신부(250)를 제어함에 따라 전기차를 충전하고자 하는 사용자가 기존 충전기 본체(100)에서 수행하여야 할 사용자 인증 및 충전 요청, 충전 정보 제공을 충전 커넥터(200)에서 제공받을 수 있는 것이다.
이에 따라 충전기 본체(100)로부터 전력을 공급받는 많은 수의 충전 커넥터(200)가 있는 경우 충전을 요청하는 사용자가 동시에 몰릴 수도 있고, 자신의 차량의 인렛과 연결하는 위치와 충전기 본체(100)가 설치된 위치를 이동하면서 충전을 수행하여야 하는 불편함이 발생될 수 있는데, 본 발명에 따른 커넥터 제어부(220)를 충전 커넥터(200)에 탑재함에 따라 이와 같은 불편함을 모두 제거할 수 있게 된다.
물론 충전기 본체(100)와 연결된 충전 커넥터(200)의 개수가 1 ~ 2개인 경우 상기와 같은 불편함이 작을 수 있으나, 대형 주차장이나 대형 충전소와 같은 장소에서 충전 커넥터(200)의 개수가 10개 내지 20개가 구비된 경우라면 상기와 같은 불편함은 매우 증대될 수 밖에 없다.
따라서 본 발명은 이와 같은 전기차 충전을 요청하는 사용자의 편의성을 대폭 향상시킬 수 있음은 물론 각 충전 커넥터(200)에 탑재되는 커넥터 제어부(220)를 통해 이외의 다른 기능들을 제공할 수 있게 된다.
일예로 복수의 상기 충전 커넥터(200)별로 누전 여부 또는 사용자의 감전 여부를 감지할 수 있는 비상 감지부(230)를 구비하고, 해당 비상 감지부(230)의 센싱 정보를 커넥터 제어부(220)가 수신받아 누전 여부 또는 감전 여부를 판단하도록 구성하여 만일 누전 또는 감전이 발생된 것으로 판단하면 즉각적인 해당 충전 커넥터(200)의 전력 공급을 차단하고, 충전기 본체(100)에 비상 신호 지령 전송을 수행함으로써 사고 발생에 따른 후속 조치를 신속하게 수행할 수 있도록 구성할 수 있다.
여기서 상기 누전 또는 감전이 발생된 것으로 판단될 때 상기 커넥터 제어부(220)는 충전 커넥터(200) 내에 구비되는 비상 릴레이(240)를 제어하여 즉각적인 전력 공급 차단을 수행하도록 구성할 수 있다.
아울러 상기 비상 감지부(230)는 절연 저항을 측정하여 누전 또는 감전 여부를 감지하는 절연 저항 측정 수단이 적용될 수 있는데, 누전 또는 감전 여부를 감지할 수 있는 것이라면 상기 절연 저항 측정 수단 이외에 다양한 형태로 비상 감지부(230)를 구성할 수 있음은 물론이다.
한편 상기 인터페이스부(210)는 사용자와의 양방향 인터페이스를 제공하도록 구비되는데, 이러한 인터페이스부(210)는 사용자 식별 정보를 RF 형태로 읽는 RFID 리더기(211) 및 다양한 출력 정보를 제공하는 디스플레이부(212)를 포함한다.
여기서 상기 RFID 리더기(211)는 충전하고자 하는 사용자의 사용자 식별 정보를 RF 형태로 판독하여 해당 사용자 식별 정보를 포함한 사용자 정보를 상기 커넥터 제어부(220)로 제공하게 된다.
이를 위해 사용자는 RFID 태그를 해당 RFID 리더기(211)에 판독되도록 하며 이를 통해 사용자 인증 과정이 수행될 수 있다.
또한 상기 커넥터 제어부(220)는 해당 사용자의 식별 정보를 포함한 사용자 정보를 충전기 본체(100) 또는 외부 서버(400)로 전송하여 정상 사용자인지 결과 정보를 전달받도록 구성할 수 있다.
이때 정상 사용자로 충전기 본체(100) 또는 외부 서버(400)에 판단할 경우, 사용자의 충전 요청 정보에 따라 정상적으로 전력을 공급하게 될 것이며, 정상 사용자가 아닐 경우 사용자 등록 과정을 수행하도록 커넥터 제어부(220)에 요청하거나 해당 커넥터 제어부(220)가 사용자의 충전 요청을 거절하고 종료하도록 제어할 수 있다.
물론 설정에 따라 상기 커넥터 제어부(220)가 충전기 본체(100)로 사용자 인증 요청을 하지 않고, 자체 내 데이터베이스를 통해 사용자 인증을 수행할 수도 있으나, 이러한 데이터베이스를 충전 커넥터(200)에 탑재하는 것은 비효율적이므로 되도록 충전기 본체(100) 또는 외부 서버(400)와 연동하여 사용자 인증을 수행함이 바람직할 것이다.
또한 상기 디스플레이부(212)는 커넥터 제어부(220)의 제어에 따라 사용 인증 안내 정보 및 충전 상태 정보 등의 다양한 출력 정보를 사용자에게 제공하도록 구비된다.
이러한 디스플레이부(212)는 LCD, LED 등으로 구성될 수 있으며, 터치 스크린 방식의 적용을 통해 사용자 요청 정보를 입력받을 수 있도록 구성될 수 있는데, 이와 같이 사용자의 명령 정보 또는 요청 정보를 입력 받을 수 있도록 디스플레이부(212)를 구성할 경우 별도의 사용자 입력부가 제거될 수 있다.
물론 설정에 따라 별도의 버튼부를 구비하여 사용자 입력부를 구성할 수도 있다.
아울러 상기 커넥터 통신부(250)는 충전기 본체(100)와 통신을 수행하도록 구비되는데, 전술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따라 상기 커넥터 통신부(250)는 UART 통신 방식이 적용될 수 있다.
기존 충전 커넥터(200)의 경우 별도 제어부가 없고 충전기 본체(100)와 CP 라인을 통해 전기차의 인렛까지 연결되도록 구성되나, 본 발명에서는 충전 커넥터(200)에 커넥터 제어부(220)가 구비됨에 따라 필요한 기능 수행을 위해 계속하여 충전 커넥터(200)와 충전기 본체(100) 간에 데이터 통신이 필요하며, 이러한 데이터 통신을 위해 일예로 UART 통신을 적용한 것이다.
이러한 UART 통신 적용을 통해 기존 CP 라인의 적용 거리 한계에서 보다 자유로와 질 수 있게 된다.
한편 본 발명은 전술한 바와 같이 상기 충전기 본체(100) 및 적어도 하나의 충전 커넥터(200)를 통해 사용자가 충전 커넥터(200)와 상호 작용을 통해 사용자 인증 및 충전 요청을 수행하게 된다.
여기서 충전 커넥터(200)가 복수개가 구비되는 경우 상기 메인 제어부(120)는 복수의 충전 커넥터(200-1, 200-2,..., 200-N)들로부터 충전 요청 정보를 수신 받아 사용자 인증과 전력 공급을 수행하게 되는데, 이때 복수의 충전 커넥터(200-1, 200-2,..., 200-N)들 중 어느 하나 또는 그 이상의 충전 커넥터가 사용자 인증을 요청하면, 상기 메인 제어부(120)는 내부 데이터베이스 또는 외부 서버(400)를 통해 정상 사용자인지 판단하고, 정상 사용자인 것으로 판단되면 해당 충전 커넥터(200)로 전력을 공급한다.
본 발명의 일실시예에 따른 충전기 본체(100)는 외부의 3상 전력을 복수의 충전 커넥터(200-1, 200-2,..., 200-N)에게 공급하되, 단상 전력 형태로 공급하도록 구성할 수 있다.
이때 상기 메인 제어부(120)는 전력 공급의 불평형이 방지되도록 현재 공급 중인 단상 전력의 상정보를 확인하여 3상 중 어느 한 상으로 전력 공급이 편중되지 않도록 공급할 상정보를 선택하도록 구성할 수 있다.
즉, 현재 전력을 공급중인 복수의 충전 커넥터가 총 5개이며, 해당 복수의 충전 커넥터에 각각 3상 중 R상이 2개, T상이 2개, S상이 1개라면, 추가로 충전 요청이 수신된 충전 커넥터에는 S상의 단상 전력이 공급되도록 전원 공급부(110)를 제어하여 케이블(300)을 통해 전력을 공급하게 된다.
이러한 전원 공급부(110)는 충전기 본체(100) 내에 구비될 수 있으며, 복수의 충전 커넥터(200-1, 200-2,..., 200-N)와의 사이에 구비될 수 있다.
이와 같이 메인 제어부(120)는 복수의 충전 커넥터(200-1, 200-2,..., 200-N)들로부터 사용자 승인 요청 및 충전 요청 정보가 수신되는 경우, 정상 사용자 여부를 해당 충전 커넥터에 전달하고, 전력 불평형이 발생하지 않도록 공급할 전력의 상정보를 선택하여 전력을 공급한다.
여기서 충전 요청 정보는 충전량, 충전시간, 희망 충전 단가 중 적어도 하나 이상이며, 메인 제어부(120)는 충전 요청 정보에 따라 전력을 공급하여 요청한 전력 공급이 완료되면 충전 완료 상태 정보를 해당 충전 커넥터(200)로 전송한다.
이때 충전 완료 상태 정보는 충전량 정보, 충전 비용 정보, 충전 시간 정보, 충전 단가 정보 및 적어도 어느 하나와 충전 완료 메시지를 포함할 수 있다.
한편 상기 복수의 충전 커넥터(200-1, 200-2,..., 200-N)로부터 수신된 충전 요청 정보가 서로 충돌되는 경우가 발생할 수 있는데, 이때 상기 메인 제어부(120)는 충돌되는 복수의 충전 커넥터에 대기 명령 지령을 전송하고, 기설정된 우선 순위 정보에 기초하여 충돌되는 복수의 충전 커넥터들 간 우선 순위를 설정하고, 설정된 우선 순위에 따라 전력 공급을 순차적으로 수행한다.
이러한 우선 순위 정보는 메인 제어부(120) 내 메모리에 저장될 수 있으며, 설정에 따라 외부 서버(400)에서 메인 제어부(120)의 요청이 있는 경우 우선 순위 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.
또한 상기 메인 제어부(120)는 상기 복수의 충전 커넥터(200-1, 200-2,..., 200-N)들 중 적어도 하나 이상과 통신이 두절된 경우, 외부 서버(400)로 통신 두절 경고 지령을 전송하고, 통신 두절된 충전 커넥터에게 전력 공급을 중단하되 소정의 제 1 기준 시간 동안 통신이 계속하여 연결되는 경우 해당 충전 커넥터로 전력 공급이 이루어질 수 있도록 제어할 수 있다.
물론 설정에 따라 어느 하나 이상의 충전 커넥터와 통신이 두절된 경우 연결된 전체 충전 커넥터에 전력 공급을 차단할 수도 있고, 통신 두절된 특정 충전 커넥터에게만 전력 공급을 차단하도록 전원 공급부(110)를 제어할 수도 있다.
또한 특정 충전 커넥터와 통신 두절 후 소정의 제 1 기준 시간 동안 통신이 계속하여 연결됨에 따라 전력 공급을 재개할 경우, 전체 공급되는 상정보를 다시 분석하고, 전력 불평형 발생 여부를 판단하여 공급할 전력의 상정보를 선택할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 충전 커넥터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 충전 커넥터(200)는 일자형 구조 또는 ‘ㄱ’자형 구조로 형성될 수 있는데, 도 2에서는 'ㄱ'자형 구조로 형성된 예를 도시하였다.
이러한 충전 커넥터(200)에는 전술한 바와 같이 인터페이스부(210)로서 RFID 리더기(211)와 디스플레이부(212)가 구비되는데, 상기 RFID 리더기(211)는 상기 충전 커넥터(200)의 일측면, 바람직하게는 좌측면에 구비되는 것이 바람직하며, 상기 디스플레이부(212)는 충전시 상기 사용자가 육안으로 확인이 가능하도록 상기 충전 커넥터(200)의 상면에 구비되는 것이 바람직하다.
도 2에서는 디스플레이부(212) 좌측과, 충전 커넥터(200)의 몸체 부분 좌측부에 각각 RFID 리더기(211)를 표시하였으나, 이들 중 어느 하나 또는 모두에 RFID 리더기(211)가 설치될 수 있다.
이와 같이 구성할 경우, 사용자가 오른손으로 상기 충전 커넥터(200)를 든 상태에서 왼손으로 RFID 리더기(211)를 통한 사용자 인증 과정 수행이 용이해지고, 이와 같은 동작 과정 중 충전 커넥터(200)의 상면에 위치하는 디스플레이부(212)를 응시하는 것이 가장 효과적일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 거치부가 포함된 충전 시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3의 변형 가능한 실시예에 따른 충전 시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 충전 시스템(1000)에는 소정의 거치부(500)가 마련되어 해당 거치부(500)에 상기 충전 커넥터(200)가 거치되면 커넥터 거치 센싱 신호를 생성하는 거치 센서(600)가 포함된다.
이때 상기 커넥터 제어부(220)는 상기 거치 센싱 신호에 기초하여 상기 충전 커넥터(200)가 상기 거치부(500)에 거치된 것으로 판단되면, 상기 인터페이스부(210)를 통해 충전 완료 상태 정보를 사용자에게 출력하도록 구성할 수 있다.
도 3은 상기 거치 센서(600)가 상기 충전 커넥터(200)에 포함된 실시예이며, 도 4는 상기 거치 센서(600)가 상기 충전기 본체(100)에 포함된 실시예를 도시한 것이다.
도 3과 같이 충전 커넥터(200)에 상기 거치 센서(600)가 포함되는 경우, 상기 커넥터 제어부(220)는 상기 거치 센서(600)로부터 수신한 거치 센싱 신호 또는 충전 종료 요청을 상기 메인 제어부(120)에 전송하게 되고, 아울러 상기 메인 제어부(120)는 상기 거치 센싱 신호 또는 충전 종료 요청을 수신하면, 상기 충전 커넥터(200)로 더 이상 전력이 출력되지 않도록 상기 전원 공급부(110)를 제어하게 된다.
아울러 도 4와 같이 상기 충전기 본체(100)에 상기 거치 센서를 포함되는 경우, 상기 메인 제어부(120)는 상기 거치 센서(600)로부터 거치 센싱 신호를 수신하면, 상기 충전 커넥터(200)로 더 이상 전력이 출력되지 않도록 상기 전원 공급부(110)를 제어하고, 상기 커넥터 제어부(220)로 상기 거치 센싱 신호를 전송한다.
물론 상기 커넥터 제어부(220)는 상기 거치 센싱 신호를 수신받으면, 이를 디스플레이부(212)를 통해 출력하여 사용자에게 충전 완료 상태 정보를 제공한다.
전술한 바와 같이 상기 충전 완료 상태 정보는 충전량 정보, 충전 비용 정보, 충전 시간 정보, 충전 단가 정보 중 적어도 하나와 충전 완료 메시지를 포함한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레일 및 케이블 지지수단을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레일(700)은 지면에서 소정거리 이격된 상부에 구비되며, 이러한 레일(700)은 도 5에서와 같이 복수개가 이격되어 횡방향 또는 종방향으로 구성될 수 있다.
아울러 상기 레일(700) 상에는 상기 레일(700)에 고정되되 레일(700)을 따라 이동가능하도록 구비되는 케이블 지지수단(800)이 설치되는데, 이러한 케이블 지지수단(800)에는 충전기 본체(100)와 충전 커넥터(200) 간을 연결하여 전력을 공급하는 케이블(300)이 고정된다.
이러한 상기 케이블 지지수단(800)은 복수의 레일(700)에 각각 적어도 하나 이상 설치될 수 있으며, 이를 통해 상기 케이블(300)은 지면 상에 위치되지 않고, 지면에서 상부측으로 일정 높이 위치될 수 있게 되어 케이블의 훼손을 방지하고 사용자의 안정성을 담보할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 실시예는 충전기 본체(100) 또는 충전기 본체(100)와의 사이에 구비되는 전원 공급부(110)를 제어하여 전력을 공급받는 적어도 하나의 충전 커넥터(200) 및 상기 충전기 본체(100)와 상기 적어도 하나의 충전 커넥터(200)를 연결하는 케이블(300)을 포함한다.
여기서 상기 충전 커넥터(200)는 전술한 실시예에서와 같이 사용자와의 양방향 인터페이스를 제공하는 인터페이스부(210) 및 상기 인터페이스부(210)로부터 사용자 정보를 수신하고, 외부 서버(400)와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 인터페이스부(210)에 사용자 인증 성공 여부를 전달하는 커넥터 제어부(220)를 포함한다.
즉, 본 실시예는 전술한 실시예와 달리 충전기 본체(100)에 메인 제어부(120)가 없으므로 충전 커넥터(200)의 커넥터 제어부(220)가 전원 공급부(110)를 제어하여 충전 커넥터(200)에 전력이 공급되도록 제어한다.
아울러 상기 충전 커넥터(200)가 복수인 경우, 기설정에 따라 복수의 상기 충전 커넥터 중 어느 하나는 마스터 커넥터(201), 나머지는 서브 커넥터(202)로 설정된다.
이때 상기 서브 커넥터(202)는 상기 인터페이스부(210)로부터 수신한 사용자 정보를 상기 마스터 커넥터(201)에 전송하고, 상기 마스터 커넥터(201)는 외부 서버(400)와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 서브 커넥터(202)로 사용자 인증 성공 여부를 전달하도록 구성될 수 있다.
또한 상기 서브 커넥터(202)는 상기 인터페이스부(210)로부터 충전량, 충전시간, 희망 충전 단가 중 적어도 하나를 포함하는 충전 요청 정보를 수신하여, 상기 마스터 커넥터(201)에 이를 전송하고, 상기 마스터 커넥터(201)는 상기 서브 커넥터(202)로 전력이 공급되도록 상기 전원 공급부(110)를 제어하고, 상기 충전 요청 정보에 따른 충전 정보를 상기 서브 커넥터(202)로 전송하게 된다 .
아울러 필요에 따라 상기 마스터 커넥터(201)는 복수의 상기 서브 커넥터 중 전력 공급을 받지 않는 적어도 하나의 서브 커넥터를 센싱 서브 커넥터(202a)로 선택하되, 상기 센싱 서브 커넥터(202a)는 다른 서브 커넥터(202)들의 통신 상태 정보를 기설정에 따라 확인하고, 확인된 통신 상태 정보를 상기 마스터 커넥터(201)로 전송하도록 구성할 수 있다.
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 : 충전기 본체 110 : 전원 공급부
111 : 전력량계 112 : 차단기
120 : 메인 제어부 130 : 본체 통신부
200 : 충전 커넥터 210 : 인터페이스부
211 : RFID 리더기 212 : 디스플레이부
220 : 커넥터 제어부 230 : 비상 감지부
240 : 비상 릴레이 250 : 커넥터 통신부
300 : 케이블 400 : 외부 서버
500 : 거치부 600 : 거치 센서
700 : 레일 800 : 케이블 지지수단
1000 : 충전 시스템

Claims (20)

  1. 배터리를 충전하는 충전 시스템에 있어서,
    전력을 공급하는 전원 공급부 및 상기 전원 공급부를 제어하는 메인 제어부를 포함하는 충전기 본체;
    상기 배터리와 직접 또는 간접적으로 연결되는 적어도 하나의 충전 커넥터; 및
    상기 충전기 본체와 상기 적어도 하나의 충전 커넥터를 연결하는 케이블;을 포함하고,
    상기 충전 커넥터는,
    사용자와의 양방향 인터페이스를 제공하는 인터페이스부; 및
    상기 인터페이스부로부터 사용자 정보를 수신하고, 외부 서버 및 상기 메인 제어부 중 적어도 하나와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 인터페이스부에 사용자 인증 성공 여부를 전달하는 커넥터 제어부;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인터페이스부는,
    사용자 식별 정보를 RF 형태로 읽는 RFID 리더기; 및
    디스플레이부;를 포함하고,
    상기 사용자 식별 정보를 포함한 상기 사용자 정보를 상기 커넥터 제어부로 제공하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전 커넥터는,
    일자형 구조 또는 ‘ㄱ’자형 구조로 형성되고,
    상기 RFID 리더기는 상기 충전 커넥터의 일측면에 구비되며,
    상기 디스플레이부는 충전시 상기 사용자가 육안으로 확인이 가능하도록 상기 충전 커넥터의 상면에 구비되는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 RFID 리더기는,
    상기 충전 커넥터의 좌측면에 구비되는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    소정의 거치부에 상기 충전 커넥터가 거치되면 커넥터 거치 센싱 신호를 생성하는 거치 센서;를 더 포함하고,
    상기 커넥터 제어부는,
    상기 거치 센싱 신호에 기초하여 상기 충전 커넥터가 상기 거치부에 거치된 것으로 판단되면, 상기 인터페이스부를 통해 충전 완료 상태 정보를 사용자에게 출력하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충전 커넥터는 상기 거치 센서를 포함하고,
    상기 커넥터 제어부는 상기 거치 센서로부터 수신한 거치 센싱 신호 또는 충전 종료 요청을 상기 메인 제어부에 전송하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    상기 거치 센싱 신호 또는 충전 종료 요청을 수신하면, 상기 충전 커넥터로 더 이상 전력이 출력되지 않도록 상기 전원 공급부를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 충전기 본체는 상기 거치 센서를 포함하고,
    상기 메인 제어부는,
    상기 거치 센서로부터 거치 센싱 신호를 수신하면,
    상기 충전 커넥터로 더 이상 전력이 출력되지 않도록 상기 전원 공급부를 제어하고, 상기 커넥터 제어부로 상기 거치 센싱 신호를 전송하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 충전 완료 상태 정보는
    충전량 정보, 충전 비용 정보, 충전 시간 정보, 충전 단가 정보 중 적어도 하나와 충전 완료 메시지를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    지면에서 소정거리 이격된 상부에 구비되는 레일; 및
    상기 레일을 따라 이동하고, 일측은 상기 케이블의 적어도 한 곳과 연결되고 타측은 상기 레일에 연결된 케이블 지지수단;을 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 커넥터 제어부는,
    상기 인터페이스부로부터 충전량, 충전시간, 희망 충전 단가 중 적어도 하나를 포함하는 충전 요청 정보를 수신하고, 상기 메인 제어부에 상기 충전 요청 정보를 전송하고,
    상기 메인 제어부로부터 상기 충전 요청 정보에 따른 충전 정보를 수신하여 상기 인터페이스부를 통해 사용자에게 전달하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 메인 제어부는
    복수의 상기 충전 커넥터로부터 수신된 충전 요청 정보가 서로 충돌되는 경우,
    충돌되는 복수의 상기 충전 커넥터에 대기 명령 지령을 전송하고, 사전에 설정된 우선 순위 조건에 따라 복수의 상기 충전 커넥터에 대한 우선 순위를 설정하고, 설정된 우선 순위에 따라 우선 순위가 높은 충전 커넥터가 우선 순위가 낮은 충전 커넥터에 비해 먼저 전력이 공급되도록 상기 전원 공급부를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 메인 제어부는
    복수의 상기 충전 커넥터 중 적어도 하나와 통신이 두절된 경우,
    외부 서버로 통신 두절 경고 지령을 전송하고, 상기 전원 공급부를 제어하여 통신 두절된 충전 커넥터로 전력 공급이 되지 않도록 차단하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 메인 제어부는
    상기 통신이 두절된 상기 충전 커넥터와 소정의 제 1 기준 시간 동안 통신이 계속하여 연결되는 경우,
    상기 전원 공급부를 제어하여 상기 충전 커넥터에 전력 공급이 되도록 제어하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  15. 충전기 본체 또는 충전기 본체와의 사이에 구비되는 전원 공급부를 제어하여 전력을 공급받는 적어도 하나의 충전 커넥터; 및
    상기 충전기 본체와 상기 적어도 하나의 충전 커넥터를 연결하는 케이블;을 포함하고,
    상기 충전 커넥터는
    사용자와의 양방향 인터페이스를 제공하는 인터페이스부; 및
    상기 인터페이스부로부터 사용자 정보를 수신하고, 외부 서버와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 인터페이스부에 사용자 인증 성공 여부를 전달하는 커넥터 제어부;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 충전 커넥터가 복수인 경우,
    기설정에 따라 복수의 상기 충전 커넥터 중 어느 하나는 마스터 커넥터이고, 나머지는 서브 커넥터로 설정되되,
    상기 서브 커넥터는
    상기 인터페이스부로부터 수신한 사용자 정보를 상기 마스터 커넥터에 전송하고, 상기 마스터 커넥터는 외부 서버와 연동하여 사용자 인증을 수행하며, 상기 서브 커넥터로 사용자 인증 성공 여부를 전달하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 서브 커넥터는
    상기 인터페이스부로부터 충전량, 충전시간, 희망 충전 단가 중 적어도 하나를 포함하는 충전 요청 정보를 수신하고, 상기 마스터 커넥터에 상기 충전 요청 정보를 전송하고,
    상기 마스터 커넥터는
    상기 서브 커넥터로 전력이 공급되도록 상기 전원 공급부를 제어하고, 상기 충전 요청 정보에 따른 충전 정보를 상기 서브 커넥터로 전송하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 마스터 커넥터는
    복수의 상기 서브 커넥터 중 전력 공급을 받지 않는 적어도 하나의 서브 커넥터를 센싱 서브 커넥터로 선택하되,
    상기 센싱 서브 커넥터는
    다른 서브 커넥터들의 통신 상태 정보를 기설정에 따라 확인하고, 확인된 통신 상태 정보를 상기 마스터 커넥터로 전송하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  19. 제1항 또는 제15항에 있어서,
    상기 충전 커넥터는
    누전 또는 감전 여부를 감지하는 비상 감지부;를 더 포함하되,
    상기 커넥터 제어부는
    누전 또는 감전이 감지되면 상기 충전 커넥터 내에 구비되는 비상 릴레이를 제어하여 전력 공급을 즉시 차단하는 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 비상 감지부는
    절연 저항을 측정하여 누전 또는 감전 여부를 감지하는 절연 저항 측정 수단인 것
    을 특징으로 하는 충전 시스템.
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