KR20240039466A - 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템으로서, 수소 저장탱크를 구비하고 전기차를 충전하고 돌아온 이동식 충전기의 수소 연료를 보충해 주는 수소 충전타워, 및 수소 충전타워에서 충전된 수소 연료를 토대로 전력을 생성하고 전기차가 주차된 구역으로 이동하여 충전을 수행하는 이동식 충전기를 포함한다.
본 발명은 주차공간의 일부분을 전기차 전용으로 제한하지 않아도 되기 때문에 주차 구역내 주차공간의 점유를 최소화 할 수 있으며, 상황에 따라 유연성 있게 배터리 모듈 또는 이동식 충전기만 추가할 수 있어 기존의 충전스탠드 대비 저렴한 비용으로 늘어나는 충전인프라 수요를 수용할 수 있고, 전기차 충전인프라의 증가 시에도 전력계통의 전력 수요를 증가시키지 않으면서도 충전수요 전력의 급증 문제를 해결할 수 있다.

Description

수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법{EV Charging System comprising Mobile Charger using Fuel Cell and Operating method thereof}
본 발명은 전기차량을 충전하는 전기차 충전시스템 및 그 운영방법에 대한 것으로서, 상세하게는 이동식 충전기로 전기차를 충전하는 전기차 충전시스템 및 그 운영방법에 대한 것이다.
최근, 자동차 업계에서는 가솔린, 경유 등의 화석 연료 대신 전기를 이용하는 전기차(Electric Vehicle; EV)에 대해 관심이 늘어나고 있으며, 소비자 판매도 증가하고 있다. 전기차는 휘발유, 경유와 같은 화석연료가 아니라 전기 에너지로 구동되기 때문에 기존의 가솔린이나 경유를 사용하는 차량에 비하여 배기가스가 없어 친환경적이며, 또한 소음 발생이 적다는 장점이 있다.
친환경 자동차의 대세로 자리 잡은 전기차는 짧은 기간 상당한 성장세를 보이고 있지만, 각국 정부의 의욕적인 지원과 정책에도 불구하고 시장의 반응은 그 기대에 미치지 못하는 실정이다. 전기차가 일반 내연자동차를 완전히 대체하지 못하는 가장 큰 걸림돌은 무엇보다도 충분하지 못한 충전 인프라와 충전에 소요되는 시간이라고 할 수 있다.
이러한 전기차의 충전을 위해서는 일반적으로 주유소의 주유기와 같은 충전소의 충전 스탠드를 이용하고 있으며, 현재 구축되고 있는 대부분의 전기자동차 충전시설은 주차공간의 일정 영역에 고정식 충전스탠드를 설치하고 해당 주차구역을 전기자동차 구역으로 설정하는 방식으로 되어 있다.
그러나, 현재 전세계적으로 전기차 충전인프라의 주류로 자리잡고 있는 고정식 충전스탠드는 주차공간의 일정 부분을 전기자동차 전용으로 사용하게 되어 전기차 전용 주차구역 지정에 따른 주차분쟁을 야기하고, 또한 투자비 대비 이용률이 매우 낮아 수익성이나 경제성을 충족시키지 못하는 문제가 있다.
2010년을 전후한 1세대 전기자동차 I-MiEV의 경우 자동차에 탑재된 배터리 용량이 불과 16 [kWh]에 불과했으며, 비슷한 시기의 전기차 리프(Leaf)도 24[kWh]용량의 배터리가 내장되어 있었다. 하지만 최근 주류를 이루는 전기차에 내장되는 배터리의 용량은 80 [kWh] 내외로, 이전 대비 3~4배 이상의 고용량으로 크게 늘어나는 추세에 있으며, 전기차에 탑재되는 배터리 용량이 증대됨에 따라서 급속 충전을 위한 전기차 충전기의 출력도 높은 전력이 요구되어 최근의 급속 충전스탠드는 그 출력이 50 [kW]를 넘어 100 [kW], 350 [kW], 심지어 400 [kW]를 초과하는 초급속 충전까지 등장하고 있다.
이러한 급속 또는 초급속 충전스탠드 등의 고출력 충전설비들이 도심에 고밀도로 설치되면 그 수요 전력을 공급해야 하는 전력계통의 공급 능력에 기술적 한계가 발생하고, 이는 현실적으로 극복하기 어려운 심각한 문제가 될 것이다.
특히, 우리나라와 같이 국토가 좁고 도심 과밀형인 사회구조에서는 전기차의 보급과 점유율이 일정 수준을 초과하게 되는 경우, 더 이상 이와 같은 방식의 전기차 충전인프라로는 충분한 전기차 충전환경을 구축할 수 없는 포화 상태를 맞이하게 될 가능성이 크다.
이와 같은 종래의 고정식 충전스탠드에 내재된 문제점을 해결하기 위해 자율주행 충전로봇을 이용한 이동식 충전시스템이 연구되고 있지만, 이런 이동식 충전시스템은 전력계통(Grid)에서 충전된 배터리를 이용하여 전기차를 충전하므로, 충전인프라의 증가로 발생하는 충전수요 전력의 급증 문제는 여전히 해결하지 못하고 있다. 뿐만 아니라, 현재 개발되고 있는 대부분의 자율주행 충전로봇은 급속 충전을 지원하지 못하고 있어, 점차 대용량화 되고 있는 전기차의 배터리 용량을 감안할 때 전기차 충전인프라로서의 기능과 역할을 충분히 담당하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 앞으로 점증할 전기차 충전인프라의 부족 문제를 효과적으로 해결할 방안이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2014333호(2019.08.27)
본 발명의 목적은 고정식 충전스탠드와 같이 주차공간의 일부분을 전기차 전용으로 제한하지 않아도 되어 주차 구역내 주차공간의 점유를 최소화 할 수 있는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 독립전원인 수소연료전지에서 생성된 전력으로 전기차를 충전하므로 전기차 충전인프라의 증가 시에도 전력계통의 전력 수요를 증가시키지 않으면서도 충전수요 전력의 급증 문제를 해결할 수 있는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상황에 따라 유연성 있게 이동식 충전기만 추가할 수 있어 기존의 충전스탠드 대비 저렴한 비용으로 늘어나는 충전인프라 수요를 수용할 수 있는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 이동식 충전기의 동선을 단순화하고 전기차 충전시스템의 안전 확보를 위한 방법을 제공하여 각종 규제와 인증 등의 진입 장벽을 낮춤으로써, 전기차 충전시스템의 조기 확산과 안정화에 기여할 수 있는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전기차 충전시스템의 충전 예약 및 사전예약 등 사용자 편의를 제고하여 전기 충전시스템의 이용고객을 확보하고 설비이용률을 증대하며 충전수요의 저감 및 시장 확대 등을 촉진할 수 있는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템은 수소 저장탱크를 구비하고 전기차를 충전하고 돌아온 이동식 충전기의 수소 연료를 보충해 주는 수소 충전타워; 및 상기 수소 충전타워(100)에서 충전된 수소 연료를 토대로 전력을 생성하고 전기차가 주차된 구역으로 이동하여 충전을 수행하는 이동식 충전기;를 포함한다.
여기서, 상기 수소 충전타워는, 지하 또는 지상에 대용량의 수소연료 저장탱크를 구비할 수 있다.
또한, 상기 이동식 충전기는, 이동 가능하게 하는 이동부; 및 수소연료를 토대로 전력을 생성하여 전기차 충전을 수행하는 충전장치부;로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 충전장치부는, 수소를 토대로 전력을 생성하는 전력생성부; 전기차에 플러그인(plug-in) 되어 전기차 충전을 수행하는 충전플러그; 및 전기차 충전이 완료되면 상기 충전플러그를 회수하는 충전플러그 회수부;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 전력생성부는, 수소 연료를 보관하는 수소탱크; 상기 수소탱크에 저장된 수소를 토대로 전력을 생성하는 수소연료전지; 및 생성된 전력을 전기차 충전에 적합하게 변환하는 전력변환부;를 구비할 수 있다.
한편, 상기 이동식 충전기는, 상기 충전플러그가 전기차로부터 언플러깅 된 후 자동으로 상기 수소 충전타워로 복귀하는 자율주행 기능을 구비할 수 있다.
또한, 상기 수소 충전타워는, 자동연료보충장치를 구비하여 상기 이동식 충전기의 수소탱크를 자동으로 보충하도록 할 수 있다.
또한, 주차장의 비선호 구역 중 일정구역을 충전서비스 가능구역으로 미리 지정하고 한정 사용할 수 있다.
이때, 전기차의 점유율 증가 상황에 따라 상기 충전서비스 가능구역을 유연하게 확장할 수 있다.
또한, 상기 이동식 충전기가 이동을 시작하면, 상기 이동식 충전기의 이동 구간의 시점과 종점에 주변의 주의 환기를 위한 안전 경광등을 작동시킬 수 있다.
또한, 상기 전기차 충전시스템이 선행 차량을 충전하고 있는 도중에 도착하는 차량에 대하여 상기 도착하는 차량의 운전자가 사용자 앱(APP) 또는 충전소 현장의 HMI(Human Machine Interface)를 이용해 충전을 예약할 수 있도록 할 수 있다.
이때, 충전서비스 중이던 차량의 충전이 완료되면 충전을 예약한 상기 운전자에게 순차적으로 알림을 발송하고, 상기 운전자에게 자신의 순서에서 충전을 이어갈 수 없는 사정이 생겼을 경우에는 예약을 취소할 수 있도록 하거나, 혹은 일정 시간 대기 후 자동으로 충전 순서를 다음 차량에 배정할 수 있다.
또한, 상기 운전자에게 상기 운전자가 조회한 지역 근처의 전기차 충전소의 위치 뿐만 아니라, 현재 전기차 충전기가 사용 중인지 및 사용 중이라면 충전 완료까지의 예상시간을 제공하고, 또한 충전 예약된 차량의 현황과 상기 운전자의 현재 위치에서 각 충전소까지의 예상 이동시간까지 모두 제공할 수 있다.
본 발명에 의한 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법은 주차공간의 일부분을 전기차 전용으로 제한하지 않아도 되기 때문에 주차 구역내 주차공간의 점유를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의한 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법은 독립전원인 수소연료전지에서 생성된 전력으로 전기차를 충전하므로 전기차 충전인프라의 증가 시에도 전력계통의 전력 수요를 증가시키지 않으면서도 충전수요 전력의 급증 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법은 상황에 따라 유연성 있게 이동식 충전기만 추가할 수 있어 기존의 충전스탠드 대비 저렴한 비용으로 늘어나는 충전인프라 수요를 수용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의한 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법은 이동식 충전기의 동선을 단순화하고 전기차 충전시스템의 안전 확보를 위한 방법을 제공하여 각종 규제와 인증 등의 진입 장벽을 낮춤으로써, 전기차 충전시스템의 조기 확산과 안정화에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법은 전기차 충전시스템의 충전 예약 및 사전예약 등 사용자 편의를 제고하여 전기 충전시스템의 이용고객을 확보하고 설비이용률을 증대하며 충전수요의 저감 및 시장 확대 등을 촉진할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템을 이용해 전기차를 충전하는 상황을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템의 운영방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템의 운영방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 나타낸 도면으로서, 도 2(a)는 이동식 충전기의 전체 구성을 나타낸 것이고, 도 2(b)는 이동식 충전기 내 전력생성부의 구조를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템은, 수소 저장탱크를 구비하고 전기차를 충전하고 돌아온 이동식 충전기(200)의 수소 연료를 보충해 주는 수소 충전타워(100), 및 상기 수소 충전타워(100)에서 충전된 수소 연료를 토대로 전력을 생성하고 전기차가 주차된 구역으로 이동하여 충전을 수행하는 이동식 충전기(200)로 이루어진다.
여기서, 수소 충전타워(100)는 지하 또는 지상에 대용량의 수소연료 저장탱크를 구비하고, 전기차를 충전하고 돌아온 이동식 충전기(200)의 수소 연료를 보충해 준다. 구현예에 따라서는, 상기 수소 충전타워(100)에 자동연료보충장치를 구비하여 이동식 충전기(200)의 수소탱크(2211)를 자동으로 보충하도록 할 수 있다.
한편, 이동식 충전기(200)는 바퀴와 같은 이동가능하게 하는 이동부(210)와, 수소연료를 토대로 전력을 생성하여 전기차 충전을 수행하는 충전장치부(220)로 구분될 수 있다.
여기서, 충전장치부(220)는 수소탱크(2210)에 저장된 수소를 토대로 전력을 생성하는 전력생성부(221), 사용자에 의해 전기차에 플러그인(plug-in) 되어 전기차 충전을 수행하는 충전플러그(222), 및 전기차 충전이 완료되면 상기 충전플러그(222)를 회수하는 충전플러그 회수부(225)로 이루어져 있다.
또한, 전력생성부(221)는 수소 연료를 보관하는 수소탱크(210), 수소탱크(221)에 저장된 수소를 토대로 전력을 생성하는 수소연료전지(222), 및 생성된 전력을 전기차 충전에 적합하게 변환하는 전력변환부(223)를 구비할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 사용자에 의해 충전플러그(222)가 전기차의 충전구에 삽입 및 결합되어 고속 충전이 이루어지게 되고, 이후 충전이 완료되면 본 발명의 충전플러그 회수부(223)에 의해 충전 플러그(222)가 전기차 충전구로부터 언플러깅(unplugging) 되게 된다.
그리고, 충전플러그(222)가 충전플러그 회수부(223)에 의해 전기차로부터 언플러깅 된 후에는 본 발명의 이동식 충전기(200)는 수소 충전타워(100)로 복귀하게 되고, 수소 충전타워(100)에서 이동식 충전기(200)의 수소탱크(2211)의 수소 연료를 보충해 줌으로써 계속적인 전기차 충전 작업이 이루어질 수 있도록 한다.
이를 위해, 구현예에 따라서는 본 발명의 이동식 충전기(200)에 자율주행 기능을 추가하여, 충전플러그(222)가 전기차로부터 언플러깅 된 후 자동으로 수소 충전타워(100)로 복귀하도록 할 수도 있다.
한편, 수소연료전지(2212)는 현재의 수소연료전지 상용화 기술의 수준을 고려하였을 때 작은 크기의 파워트레인에서도 300 [kW] 이상의 고출력을 생산할 수 있으며, 이를 통해 배터리를 사용한 이동식 충전기에서는 서비스하기 어려운 급속 또는 초급속의 충전서비스가 가능하다.
또한, 배터리를 사용한 이동식 충전기에서는 배터리의 크기와 중량은 물론 그 가격과 전기적 특성 등으로 충분한 양의 전력 충전에 한계가 있으나, 본 발명에서 이용하는 수소연료전지의 경우 적정 용량의 수소탱크만으로 충분한 전력량을 공급할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템은, 충전스탠드마다 AC/DC 인버터와 충전모듈이 필요한 기존의 충전스탠드와 대비해 저렴한 비용으로 증가하는 충전인프라 수요를 수용할 수 있어 경제성이 우수하다.
또한, 본 발명의 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템은 전기차 충전시스템이 설치된 사이트의 충전상황에 따라 이동식 충전기만 추가하는 등과 같은 상황에 따른 유연성 있는 대응이 가능하다.
예를 들어, 1일 총 충전량은 적으나 동시 충전 차량 대수가 많은 경우, 이동부와 충전장치부로만 구성되어 매우 저렴한 이동식 충전기만 추가할 수 있으며, 또한 동시 충전 차량 대수는 많지 않으나 1일 총 충전량이 많은 경우에는 수소 저장탱크를 추가하는 방식으로 수요에 대응할 수 있다.
다음, 본 발명에 의한 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템을 사용하여 전기차를 충전하는 경우에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템을 이용해 전기차를 충전하는 상황을 나타낸 도면이다. 여기서, “e” 표기가 되어 있는 차량이 전기차 이며, 이러한 표기가 없는 차량은 일반 내연기관 차량을 의미한다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템을 사용하면, 기존의 고정식 충전스탠드와 같이 전기차 충전을 위한 전기차 주차구역을 지정할 필요가 없고 일반 내연기관 차량과 주차공간을 공유할 수 있다.
또한, 본 발명의 이동식 충전기(200)는 전기차 충전을 완료한 후 수소 충전타워(100)로 복귀하게 되므로, 전기차에 대한 충전 수행 중에만 이동식 충전기(200)가 사용되어 기존의 충전스탠드와 같은 충전인프라의 낭비가 없다.
또한, 본 발명의 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템은 전기차가 완충된 상태로 주차되어 충전스탠드를 더 이상 사용하지 못하는 상황이나, 또는 주차구역이 비어있는 운휴상태로 운영되는 비효율을 최소화할 수 있는 우수한 효율성을 갖고 있다.
다음, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템의 운영방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템의 운영방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템의 운영방법은, 주차장의 일정구역, 즉 대략 10면~15면 정도의 주차면으로 구성되는 소정의 구역(도 4의 적색박스)을 서비스 가능구역으로 미리 지정하고 한정하는 방법을 사용할 수 있다.
본 발명의 전기차 충전시스템은 운전자의 수동 플러그인으로 서비스를 개시하는 것을 특징으로 하며, 이로 인해 운전자는 충전을 위해 이동식충전기가 주차된 구역의 지정 위치에 도착할 때까지 주차위치에서 대기할 필요가 있고, 넓은 주차장 전체를 서비스 지역으로 할 경우 상당히 오랜 시간을 대기해야 하는 불편이 수반된다.
뿐만 아니라, 이동식 충전기도 또한 불규칙한 주행 경로로 주변의 모든 사물을 인식하고 그 동선을 미리 예측 회피하는 등의 고도의 자율주행 성능이 요구되어 시스템 구현 및 구축에 상당한 비용요소로 작용한다.
이러한 문제 해결을 위해 본 발명에서는 주차장의 일정구역, 즉 상기한 바와 같이 대략 10면~15면 정도의 주차면으로 구성되는 한 구역을 서비스 가능구역으로 미리 지정하고 한정하는 방법을 사용한다.
이와 같은 방법은 운전자가 자동차를 주차하고 이동식충전기 도착을 기다리는 시간을 획기적으로 줄일 뿐 아니라, 이동식충전기의 동선과 주행메커니즘을 단순화하여 시스템 설계와 구현, 구축 비용을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 이렇게 지정되는 전기차 충전 서비스구역은 주차장의 업무용 건물에서 가장 먼 외곽, 즉 해당 주차장에 자동차를 주차하는 운전자들이 가장 선호하지 않는 구역부터 지정하는 것이 좋다.
즉, 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 통해 충전수요전력의 증가를 완화하는 본 발명의 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템은 해당 서비스 구역을 전기차 전용 주차구역으로 지정하지 않고 일반 자동차의 주차도 허용하는 것을 특징으로 하기 때문에, 이와 같은 조건에서 일반 자동차의 주차를 최소화하여 전기차의 충전을 원활히 하기 위한 방법으로서 충전서비스 구역을 비선호 구역부터 선정할 필요가 있다.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 전기차 충전시스템의 충전서비스 구역은 도 5와 같이 전기차의 점유율 증가 상황에 따라 그 충전서비스 구역을 유연하게 확장(도 5의 ①,②,③)할 수 있는 분산서비스 방식으로 구축될 수도 있다.
이상과 같이 분산서비스 방식으로 일정 주차면의 충전서비스를 담당하는 전기차 충전시스템은 이동식 충전기의 이동 경로 및 메커니즘을 극도로 단순화 할 수 있어, 자율주행 로봇과 같이 이동 중의 장애물을 회피하여 스스로 주행 경로를 개척해 나가는 고비용, 고위험의 기술에 의존하지 않고, 자기테이프나 기타 표식으로 유도되는 정해진 경로를 따라 움직이는 가장 단순하고 안전한 방법을 채용할 수 있다.
이와 같은 단순화한 유도 주행은 주위의 사물과 사람, 차량 등의 사물을 판단하고 대상의 동선을 미리 예측하는 등의 고도의 기술이 요하지 않음은 물론, 정해진 주행 방향의 장애 및 위험 상황만 판단하여 멈추어 대기한 후 다시 주행하는 방식으로 구현할 수 있어 이동식 충전기의 주행 시 안전 확보가 매우 용이하다.
또한, 여기에 이동식 충전기가 이동을 시작하면, 지하주차장의 진입구 및 출입구에서 차량의 진출입을 알리는 것과 같은 방법으로 이동식 충전기의 이동구간의 시점과 종점에 주변의 주의 환기를 위한 안전 경광등을 작동시킴으로써, 주변 차량과 운전자의 안전을 더욱 확고히 확보할 수 있다.
한편, 구현예에 따라서 본 발명의 전기차 충전시스템은 충전시스템이 선행 차량을 충전하고 있는 도중에 도착하는 차량에 대하여 운전자가 사용자 앱(APP) 또는 현장의 HMI(Human Machine Interface)를 이용해 충전을 예약하는 방법을 제공하여 해당 시스템의 이용 효율을 더욱 높일 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 전기차 충전시스템은 충전수요전력의 증가를 상당히 완화시키는 효과를 발휘하면서도, 충전 중 진입하는 차량에 대해서도 충전 예약기능을 통해 설비 이용효율을 더욱 향상시킬 수 있고 그만큼 더 큰 수요전력증가의 완화 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 전기차 충전시스템은 충전서비스 중이던 차량의 충전이 완료되면 충전을 예약한 운전자에게 순차적으로 알림을 발송하여 충전 서비스가 원활히 이어질 수 있도록 할 수 있으며, 또한 운전자에게 자신의 순서에서 충전을 이어갈 수 없는 사정이 생겼을 경우 예약을 취소하여 다음 차량에 그 충전 순서를 양보하거나, 혹은 시스템적으로 일정 시간 대기 후 자동으로 충전 순서를 다음 차량에 배정하는 방법으로 충전서비스의 장시간 정체를 예방하도록 할 수도 있다.
한편, 구현예에 따라서 본 발명의 전기차 충전시스템은 사용자 편의와 설비 이용율 향상을 위한 사전 충전예약 방식을 채용할 수도 있다.
즉, 전기차 운전자는 이동 중 차량의 충전의 필요가 예상되면 사전에 충전이 가능한 전기차 충전소의 위치를 찾아보는 것이 일반적이다. 따라서, 본 발명의 전기차 충전시스템은 운전자에게 조회한 지역 근처의 전기차 충전소 위치 뿐만 아니라, 현재 전기차 충전기가 사용 중인지 및 사용 중이라면 충전 완료까지의 예상시간을 제공할 수 있고, 또한 충전 예약된 차량의 현황과 운전자의 현재 위치에서 각 충전소까지의 예상 이동시간까지 모두 제공할 수도 있다.
이를 통해, 전기차 운전자는 전기차 충전시스템의 이러한 모든 정보를 종합하여 자신의 도착 시간을 예측해 사전에 미리 충전서비스를 예약하고 이동할 수 있으며, 또한 이동 중 일정 변경 등이 발생하는 경우 언제든지 해당 예약의 취소 및 시간 변경도 가능하게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법은, 주차공간의 일부분을 전기차 전용으로 제한하지 않아도 되기 때문에 주차 구역내 주차공간의 점유를 최소화 할 수 있으며, 상황에 따라 유연성 있게 이동식 충전기만 추가할 수 있어 기존의 충전스탠드 대비 저렴한 비용으로 늘어나는 충전인프라 수요를 수용할 수 있다. 또한, 독립전원인 수소연료전지에서 생성된 전력으로 전기차를 충전하므로 전기차 충전인프라의 증가 시에도 전력계통의 전력 수요를 증가시키지 않으면서도 충전수요 전력의 급증 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법은 이동식 충전기의 동선을 단순화하고 전기차 충전시스템의 안전 확보를 위한 방법을 제공하여 각종 규제와 인증 등의 진입 장벽을 낮춤으로써, 전기차 충전시스템의 조기 확산과 안정화에 기여할 수 있고, 전기차 충전시스템의 충전 예약 및 사전예약 등 사용자 편의를 제고하여 전기 충전시스템의 이용고객을 확보하고 설비이용률을 증대하며 충전수요의 저감 및 시장 확대 등을 촉진할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템 및 그 운영방법은 수소전기차의 보급한계, 수소공급망 구축의 어려움 등 정부의 수소에너지 관련 정책의 많은 문제점과 장애들을 해소할 수 있어, 수소경제의 활성화 및 전기차 보급 촉진을 동시에 실현할 수 있다.
상술한 것은 하나 이상의 실시예의 실례를 포함한다. 물론, 상술한 실시예들을 설명할 목적으로 컴포넌트들 또는 방법들의 가능한 모든 조합을 기술할 수 있는 것이 아니라, 당업자들은 다양한 실시예의 많은 추가 조합 및 치환할 수 있음을 인식할 수 있다. 따라서 설명한 실시예들은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 대안, 변형 및 개조를 포함하는 것이다.

Claims (13)

  1. 전기차 충전시스템으로서,
    수소 저장탱크를 구비하고 전기차를 충전하고 돌아온 이동식 충전기의 수소 연료를 보충해 주는 수소 충전타워; 및
    상기 수소 충전타워(100)에서 충전된 수소 연료를 토대로 전력을 생성하고 전기차가 주차된 구역으로 이동하여 충전을 수행하는 이동식 충전기;를 포함하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수소 충전타워는,
    지하 또는 지상에 대용량의 수소연료 저장탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이동식 충전기는,
    이동 가능하게 하는 이동부; 및
    수소연료를 토대로 전력을 생성하여 전기차 충전을 수행하는 충전장치부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 충전장치부는,
    수소를 토대로 전력을 생성하는 전력생성부;
    전기차에 플러그인(plug-in) 되어 전기차 충전을 수행하는 충전플러그; 및
    전기차 충전이 완료되면 상기 충전플러그를 회수하는 충전플러그 회수부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전력생성부는,
    수소 연료를 보관하는 수소탱크;
    상기 수소탱크에 저장된 수소를 토대로 전력을 생성하는 수소연료전지; 및
    생성된 전력을 전기차 충전에 적합하게 변환하는 전력변환부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 이동식 충전기는,
    상기 충전플러그가 전기차로부터 언플러깅 된 후 자동으로 상기 수소 충전타워로 복귀하는 자율주행 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 수소 충전타워는,
    자동연료보충장치를 구비하여 상기 이동식 충전기의 수소탱크를 자동으로 보충하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    주차장의 비선호 구역 중 일정구역을 충전서비스 가능구역으로 미리 지정하고 한정 사용하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    전기차의 점유율 증가 상황에 따라 상기 충전서비스 가능구역을 유연하게 확장할 수 있는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 이동식 충전기가 이동을 시작하면, 상기 이동식 충전기의 이동 구간의 시점과 종점에 주변의 주의 환기를 위한 안전 경광등을 작동시키는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 전기차 충전시스템이 선행 차량을 충전하고 있는 도중에 도착하는 차량에 대하여 상기 도착하는 차량의 운전자가 사용자 앱(APP) 또는 충전소 현장의 HMI(Human Machine Interface)를 이용해 충전을 예약할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    충전서비스 중이던 차량의 충전이 완료되면 충전을 예약한 상기 운전자에게 순차적으로 알림을 발송하고,
    상기 운전자에게 자신의 순서에서 충전을 이어갈 수 없는 사정이 생겼을 경우에는 예약을 취소할 수 있도록 하거나, 혹은 일정 시간 대기 후 자동으로 충전 순서를 다음 차량에 배정하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 운전자에게 상기 운전자가 조회한 지역 근처의 전기차 충전소의 위치 뿐만 아니라, 현재 전기차 충전기가 사용 중인지 및 사용 중이라면 충전 완료까지의 예상시간을 제공하고,
    또한 충전 예약된 차량의 현황과 상기 운전자의 현재 위치에서 각 충전소까지의 예상 이동시간까지 모두 제공하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지를 이용한 이동식 충전기를 구비한 전기차 충전시스템.
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