KR20230169521A - 전기차 충전기 및 그를 이용한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기차 충전 시스템(1)에 관한 것이다. 그러한 시스템(1)은, 적어도 하나 이상의 충전기(3)와; 충전기(3)와 네트워크에 의하여 연결되어 충전 데이터, 차량 데이터를 송수신하여 장애여부를 실시간으로 파악하는 관리서버(5)와; 관리서버(5)에 데이터를 입출력하는 단말기(7)를 포함한다.

Description

전기차 충전기 및 그를 이용한 시스템{ELECTRIC VEHICLE CHARGER AND SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 전기차 충전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조를 개선함으로써 충전기별 충전상황 및 장애여부를 실시간으로 파악할 수 있고, 이상여부를 해당 차주에 신속하게 알릴 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차는 순수 전기 자동차 (Battery Powered Electric Vehicle)와 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)로 구분된다.
순수 전기 자동차와 하이브리드 전기 자동차 중 콘센트인(Plug-in) 타입의 하이브리드 전기 자동차의 경우에는 배터리가 외부의 전원으로부터 공급되는 전류에 의하여 충전될 수 있으며, 전기 모터로 구동될 수 있다.
또한, 전기차는 완속 충전과 급속 충전방식에 의하여 충전가능한 바, 완속 충전은 220V 교류 전원을 이용하여 OBC(On Board Charger)를 통해 DC로 변환하여 배터리를 충전하는 방식이다. 보통 완충 시간이 4~5시간 정도 소요된다.
급속충전은 OBC를 거치지 않고 직류 고전압을 이용하여 직접 고전압 배터리를 충전하는 방식으로서, 보통 완충시간이 25분 내외이다.
이러한 전기차는 전국에 설치된 다수의 전기 충전기에 의하여 충전되는 바, 각 충전기의 현재 충전상태를 실시간으로 파악하는 것은 중요하다.
그러나, 종래의 전기차 충전기는 충전기별 현황 및 장애여부를 실시간으로 파악하기 어려운 문제점이 있다.
특히, 버스나 택시와 같이 운송회사의 차량들은 운행 종료 후 충전기에서 충전을 진행한 후 이튿날 다시 운행을 개시하는 바, 간혹 충전에 오류가 발생하고 이를 사전에 파악하지 못한 경우 이튿날 운행개시가 어렵고 이로인한 경제적인 피해가 발생하는 문제점이 있다.
특허출원 제10-2016-0032430호(명칭: 스마트 전기차 충전 겸 주차 관리 시스템 및 방법)
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조를 개선함으로써 충전기별 충전상황 및 장애여부를 실시간으로 파악할 수 있고, 이상여부를 해당 차주에 신속하게 알릴 수 있는 전기차 충전시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전시스템은,
적어도 하나 이상의 충전기(3)와;
충전기(3)와 네트워크에 의하여 연결되어 충전 데이터, 차량 데이터를 송수신하여 장애여부를 실시간으로 파악하는 관리서버(5)와;
관리서버(5)에 데이터를 입출력하는 단말기(7)를 포함한다.
이러한 전기차 충전 시스템(1)에 있어서,
충전기(3)는 외부로부터 전력이 공급되는 스탠드(9)와; 스탠드(9)의 일측에 배치되어 전기 자동차의 탑재형 충전기(3)를 통해 충전하는 완속 충전부(11)와; 스탠드(9)의 타측에 배치되어 전기 자동차의 축전지를 직접 충전하는 급속 충전부(13)와; 스탠드(9)에 구비되어 차량 데이터 및 충전 데이터를 입력하거나 결과값을 표시하는 컨트롤 판넬(15)과; 스탠드(9)에 배치되어 차량 인식, 충전상태, 전력상태를 감지하고 디지털 신호로 변환하는 센서부(18)와; 충전기(3)의 상태를 관리서버(5)로 전송하는 통신부(19)와; 충전기(3)를 제어하는 컨트롤러(Controller;17)를 포함한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 충전기에 전압센서를 구비함으로써 버스, 택시 등의 충전상태를 실시간으로 파악함으로써 충전 관련 오류를 미리 파악함으로써 이튿날 운활한 운행이 가능하다.
둘째, 충전기와, 관리서버를 네트워크로 연결하여 충전 데이터 및 차량 데이터를 송수신함으로써 각 지역의 충전기의 현 상황을 실시간으로 파악할 수 있어서 장애여부시 효과적으로 대응할 수 있다.
셋째, 관리서버의 충전 관리시스템에 의하여 각 충전기의 충전압, 충전시간, 급속 및 완충 충전여부 등을 파악할 수 있고, 또한 각 차량의 종류, 관리번호, 충전횟수, 배터리 전압, 저항값 등을 파악할 수 있어서 충전기 및 차량에 대한 효율적인 관리가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전기 및 그를 이용한 시스템의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 충전기를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 충전기의 구로를 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
도 4는 도 3에 도시된 센서부의 구조를 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
도 5는 도 1에 도시된 관리서버의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 관리서버의 차량 관리부의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 전기차 충전 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 출원이 제안하는 전기차 충전 시스템(1)은 적어도 하나 이상의 충전기(3)와; 충전기(3)와 네트워크에 의하여 연결되어 충전 데이터, 차량 데이터를 송수신하여 장애여부를 실시간으로 파악하는 관리서버(5)와; 관리서버(5)에 데이터를 입출력하는 단말기(7)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 전기차 충전 시스템(1)은, 각 개소에 설치된 충전기(3)에서 수신된 충전 및 차량 관련 데이터가 관리서버(5)로 전송되고, 관리서버(5)에서 충전상황을 모니터링 하고, 장애여부를 분석 및 판단하고, 수리 및 예방지원을 하게 된다.
보다 상세하게 설명하면,
충전기(3)는 외부로부터 전력이 공급되는 스탠드(Stand;9)와; 스탠드(9)의 일측에 배치되어 전기 자동차의 탑재형 충전기(3)를 통해 충전하는 완속 충전부(11)와; 스탠드(9)의 타측에 배치되어 전기 자동차의 축전지를 직접 충전하는 급속 충전부(13)와; 스탠드(9)에 구비되어 차량 데이터 및 충전 데이터를 입력하거나 결과값을 표시하는 컨트롤 판넬(Control pannel;15)과; 스탠드(9)에 배치되어 차량 인식, 충전상태, 전력상태를 감지하고 디지털 신호로 변환하는 센서부(Sensor portion;18)와; 충전기(3)의 상태를 관리서버(5)로 전송하는 통신부(19)와; 충전기(3)를 제어하는 컨트롤러(Controller;17)를 포함한다.
이러한 충전 시스템(1)에 있어서,
급속 충전부(13)는 스탠드(9)의 일측에 연결된 충전 케이블(C1)의 커넥터를 전기자동차의 충전구에 연결하고, 전력을 공급함으로써 전기자동차 내부에 장착된 배터리를 일정 수준까지 재충전할 수 있다.
또한, 급속 충전부(13)는 자동차와 제어신호를 주고받으며 직류 100~450V 또는 교류 380V를 가변적으로 공급하여 전기자동차의 배터리를 충전하게 되며, 고용량의 전력을 공급하여야 하므로 50kW급이 주로 설치된다.
완속 충전부(11)는 스탠드(9)의 타측에 연결된 충전 케이블(C2)을 통해 전기자동차에 교류 220V를 공급하여 전기자동차의 배터리를 충전한다. 차량에 장착된 약 3~7kW의 충전기(3)가 스탠드(9)로부터 인가된 교류 220V를 직류로 변환하여 배터리를 충전하게 된다.
그리고, 컨트롤 판넬(15)을 통하여 차량 종류, 차량 번호 등의 차량 데이터를 입력하게 된다. 또한, 컨트롤 판넬(15)의 표시창에는 현재 충전기(3)의 충전상태, 차량 데이터 등이 표시될 수 있다.
그리고, 센서부(18)는 급속 충전부(13) 및 완속 충전부(11)의 직류 및 교류 입력값, 출력값을 감지 및 측정한다.
이러한 센서부(18)는 무선 혹은 유선 방식을 선택적으로 적용할 수 있다.
무선방식의 경우, 차량 인식, 충전 상태 등을 근거리 통신망인 RF, 블루투스 방식 혹은 LTE방식에 의하여 가능하다.
이러한 무선 방식의 센서부(18)는 차량을 식별하는 차량 인식 센서(20)와; 충전 전후의 전압을 측정하는 전압센서(22)와; 배터리 저항값을 측정하는 저항센서(24)를 포함한다.
차량이 스탠드(9)에 접근하면, 차량 인식 센서(20)가 차량에 부착된 태그 등에 저장된 차량 데이터를 판독함으로써 차량을 식별하게 된다.
이때, 차량 데이터는 다양한 정보가 포함가능하며, 예를 들면 차량 번호, 차종, 충전횟수, 오류 이력 등을 포함한다.
그리고, 전압센서(22)는 차량에 충전 케이블(C1)을 연결하고, 초기 상태의 전압, 즉 충전 전 전압을 측정한다. 또한, 충전이 완료된 후의 전압, 즉 충전 후 전압을 측정한다. 측정된 충전 전 전압값과, 충전 후 전압값은 컨트롤러(17)로 전송되어 연산된다.
특히, 버스 등 운송회사에 설치된 충전기(3)의 전압센서(22)는 각 충전기(3)별로 충전압 상태, 충전 진행여부 등을 실시간으로 파악한다.
이러한 운송회사의 버스, 택시 등은 저녁에 운행종료 후 충전기(3)에 의하여 충전을 진행하는 바, 이와 같이 충전 상황을 실시간으로 파악하는 경우 충전 관련 오류를 미리 파악함으로써 이튿날 원활한 운행개시가 가능하다.
그리고, 충전기(3)에 이상이 발생하였다고 판단되면, 관리서버(5)에 경고를 전송하고, 해당 충전기(3)로 보수 인력을 출동시킬 수 있다.
저항센서(24)는 차량의 배터리 저항값을 측정하고, 측정된 저항값은 컨트롤러(17)로 전송되어 연산된다.
그리고, 컨트롤러(17)는 차량 인식센서에 의하여 식별된 차량에 대한 이력 데이터를 참고하여 해당 차량의 누적 충전수를 판단한다.
상기에서는 무선 방식에 의하여 차량을 인식하는 과정을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 유선방식에 의하여 차량번호를 입력할 수도 있다. 즉, 컨트롤 판넬(15)에 구비된 키보드, 터치패널에 의하여 해당 차량의 번호를 수동으로 입력하는 방식이다. 혹은 화상 카메라에 의하여 차량 번호를 인식할 수도 있다.
이와 같이 센서부(18)에 의하여 측정된 측정값 데이터는 통신모듈 및 네트워크를 통하여 관리서버(5)로 전송되어 분석될 수 있다.
통신모듈은 다양한 방식의 모듈이 적용가능하며, 예를 들면 UTP 방식의 인터넷 모듈을 적용할 수 있다.
한편, 관리서버(5)는 전기차 충전기(3)로부터 전송된 데이터를 분석함으로써 현재 충전기(3)의 상태를 실시간으로 파악할 수 있다.
이러한 관리서버(5)는 충전 차량의 정보를 관리하는 차량 관리부(26)와; 각 충전기(3)별 충전 상황을 관리하는 충전기 관리부(28)와; 각 충전기(3)별 장애여부, 지원, 소모품 현황을 관리하는 지원부(30)와; 차량 관리부(26) 및 충전기 관리부(28)에서 전송된 차량 및 충전 데이터를 분석한 결과 이상이 발생한 경우 해당 차량 및 충전기(3)에 해당 오류를 전송하는 알림부(31)와; 차량 및 충전 데이터가 저장되는 데이터베이스(32)를 포함한다.
차량 관리부(26)는 충전기(3)로부터 전송된 차량 데이터를 관리한다. 즉, 차량 종류, 차량 관리번호, 충전횟수, 충전시간, 완충 배터리 전압, 배터리 저항값, 기타 데이터를 관리하게 된다.
이러한 차량 관리부(26)는 차량종류 및 관리번호를 관리하는 차량정보 모듈(40)과; 해당 차량의 충전횟수, 충전시간을 관리하는 충전관리 모듈(42)과; 배터리 전압, 배터리 저항값을 관리하는 배터리 관리모듈(44)과; 차량정보 모듈(40)과, 충전관리 모듈(42)과, 배터리 관리모듈(44)의 연산값을 비교하여 기준값 초과 여부를 판단하여 이상여부를 판단하는 연산모듈(46)을 포함한다.
연산모듈(46)은 차량정보 모듈(40)로부터 전송된 차량 정보와, 충전관리 모듈(42)로부터 전송된 충전 이력 데이터와, 배터리 관리모듈(44)로부터 전송된 배터리 정보를 서로 비교함으로써 해당 차량의 충전 이상여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 해당 차량의 충전 횟수가 기준값을 초과하였고, 그리고 배터리 전압 혹은 저항값이 기준값을 초과한 경우, 해당 차량의 충전 및 배터리 상태가 수명에 도달하였거나 이상이 발생한 것으로 판단한다.
혹은, 해당 차량의 과거 충전이상이 발생한 이력이 저장된 경우, 일정 시간 후에도 해당 이상이 측정되는 경우 해당 차량에 이상이 여전히 존재하는 것으로 판단한다.
이와 같이, 연산모듈(46)은 1차적으로 배터리 관리모듈(44)에 의하여 배터리 전압 혹은 저항값이 기준값을 초과하였는지 여부를 판단하고, 초과한 경우 2차적으로 충전관리 모듈(42)이 배터리 충전횟수가 기준값을 초과하였는지 여부를 판단하여 이상여부를 판단하게 된다.
해당 차량에 이상이 발생한 경우, 연산모듈(46)은 알림부(31)를 통하여 해당 차량의 차주에게 문자, 이메일 등을 통하여 알리게 된다.
충전기 관리부(28)는 각 지역에 배치된 충전기(3)에 대한 상황을 파악하여 관리하게 된다. 즉, 각 충전기(3) 별 충전 진행 여부, 완속 및 급속 충전 여부 등을 관리하게 된다.
특히, 버스 등 운송회사에 설치된 다수개의 충전기(3)에 대하여 각 충전기(3)별로 충전압 상태, 충전 진행여부 등을 실시간으로 파악한다.
이러한 운송회사의 버스, 택시 등은 저녁에 운행종료 후 충전기(3)에 의하여 충전을 진행하는 바, 이와 같이 충전 상황을 실시간으로 파악하는 경우 충전 관련 오류를 미리 파악함으로써 이튿날 원활한 운행개시가 가능하다.
그리고, 충전기(3)에 이상이 발생하였다고 판단되면, 지원부(30)에 경고를 전송하고, 해당 충전기(3)로 보수 인력을 출동시킬 수 있다.
지원부(30)는 충전기(3)에 소요되는 소모품 등의 재고현황, 보수 인력 현황 등을 관리하게 된다. 이러한 지원부(30)는 충전기(3)에 이상이 발생한 경우, 해당 충전기(3)에 인접한 A/S 센터를 검색하게 되고, 필요 소모품의 재고현황을 파악한 후, 해당 충전기(3)로 수리를 요청하게 된다.
데이터 베이스(32)는 관리서버(5)에 수신된 데이터 및 연산된 결과값을 저장 및 관리하게 된다. 이러한 데이터 베이스(32)는 차량 정보 데이터, 충전기(3) 데이터 등을 포함하는 바, 차량 정보 데이터는 차량 종류, 차량 관리번호, 충전횟수, 충전시간, 완충 배터리 전압, 배터리 저항값, 기타 데이터를 포함하며, 충전기(3) 데이터는 충전 진행 여부, 완속 및 급속 충전 여부 등의 데이터를 포함한다.

Claims (7)

  1. 적어도 하나 이상의 충전기(3)와;
    충전기(3)와 네트워크에 의하여 연결되어 충전 데이터, 차량 데이터를 송수신하여 장애여부를 실시간으로 파악하는 관리서버(5)와;
    관리서버(5)에 데이터를 입출력하는 단말기(7)를 포함하는 전기차 충전 시스템(1).
  2. 제 1항에 있어서,
    충전기(3)는 외부로부터 전력이 공급되는 스탠드(9)와; 스탠드(9)의 일측에 배치되어 전기 자동차의 탑재형 충전기(3)를 통해 충전하는 완속 충전부(11)와; 스탠드(9)의 타측에 배치되어 전기 자동차의 축전지를 직접 충전하는 급속 충전부(13)와; 스탠드(9)에 구비되어 차량 데이터 및 충전 데이터를 입력하거나 결과값을 표시하는 컨트롤 판넬(15)과; 스탠드(9)에 배치되어 차량 인식, 충전상태, 전력상태를 감지하고 디지털 신호로 변환하는 센서부(18)와; 충전기(3)의 상태를 관리서버(5)로 전송하는 통신부(19)와; 충전기(3)를 제어하는 컨트롤러(Controller;17)를 포함하는 전기차 충전 시스템(1).
  3. 제 2항에 있어서,
    센서부(18)는 차량을 식별하는 차량 인식 센서(20)와; 충전 전후의 전압을 측정하는 전압센서(22)와; 배터리 저항값을 측정하는 저항센서(24)를 포함하는 전기차 충전 시스템(1).
  4. 제 2항에 있어서,
    컨트롤 판넬(15)은 차량 종류, 차량 번호를 포함한 차량 데이터가 입력되며, 컨트롤 판넬(15)의 표시창에는 현재 충전기(3)의 충전상태, 차량 데이터를 포함한 데이터가 표시될 수 있는 전기차 충전 시스템(1).
  5. 제 1항에 있어서,
    관리서버(5)는 충전 차량의 정보를 관리하는 차량 관리부(26)와; 각 충전기(3)별 충전 상황을 관리하는 충전기 관리부(28)와; 각 충전기(3)별 장애여부, 지원, 소모품 현황을 관리하는 지원부(30)와; 차량 관리부(26) 및 충전기 관리부(28)에서 전송된 차량 및 충전 데이터를 분석한 결과 이상이 발생한 경우 해당 차량 및 충전기(3)에 해당 오류를 전송하는 알림부(31)와; 차량 및 충전 데이터가 저장되는 데이터베이스(32)를 포함하는 전기차 충전 시스템(1).
  6. 제 5항에 있어서,
    차량 관리부(26)는 충전기(3)와 연동함으로써 차량종류 및 관리번호를 관리하는 차량정보 모듈(40)과; 해당 차량의 충전횟수, 충전시간을 관리하는 충전관리 모듈(42)과; 배터리 전압, 배터리 저항값을 관리하는 배터리 관리모듈(44)과; 차량정보 모듈(40)과, 충전관리 모듈(42)과, 배터리 관리모듈(44)의 연산값을 비교하여 기준값 초과 여부를 판단하여 이상여부를 판단하는 연산모듈(46)을 포함하며,
    연산모듈(46)은 1차적으로 배터리 관리모듈(44)에 의하여 배터리 전압 혹은 저항값이 기준값을 초과하였는지 여부를 판단하고, 초과한 경우 2차적으로 충전관리 모듈(42)이 배터리 충전횟수가 기준값을 초과하였는지 여부를 판단하여 이상여부를 판단하고, 해당 차량에 이상이 발생한 경우, 연산모듈(46)은 알림부(31)를 통하여 해당 차량의 차주에게 이상여부를 알리는 전기차 충전 시스템(1).
  7. 제 5항에 있어서,
    충전기 관리부(28)는 각 지역에 배치된 충전기(3)의 충전 진행 여부, 완속 및 급속 충전 여부를 포함한 충전 데이터를 관리하며,
    이상이 발생한 경우, 지원부(30)에 경고를 전송하고, 해당 충전기(3)로 보수 인력을 출동시키는 전기차 충전 시스템(1).
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