WO2018097640A1 - 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전장치 및 충전방법 - Google Patents

전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전장치 및 충전방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a charging technology of an electric vehicle.
  • An electric vehicle is a vehicle that runs by using electric energy stored in a battery. Therefore, when the energy stored in the battery is depleted, the battery must be recharged. However, electric vehicle charging facilities are not widely available, so hesitant customers to buy electric vehicles.
  • the electric vehicle charging facility had a problem of consuming about 0.4kW of standby power even when the electric vehicle was not charged. Therefore, a lot of power is dissipated unknowingly, resulting in power waste. Sometimes it is unclear whether the bill for the wasted power will be billed to the person operating the charging facility or to the person using the charging facility. These problems are hampering the widespread deployment of electric vehicle charging facilities.
  • the inventor of the present invention has completed the present invention after a long research effort to complete a technology that can solve these problems.
  • the inventors of the present invention devised the present invention to reduce standby power consumed in an electric vehicle charging facility. That is, the present invention proposes an electric vehicle charging device and a charging method for significantly reducing standby power by blocking a load caused by an insulation transformer while not charging an electric vehicle.
  • the first aspect of the present invention is an insulation transformer device in which the power system is connected to the primary side and the primary side and the secondary side are electrically insulated;
  • a charging station connected to the secondary side of the insulation transformer device to charge the electric vehicle
  • the insulation transformer device The insulation transformer device
  • An isolation transformer for supplying electric power applied from the electric power system to the charging station
  • An electric vehicle charging device that cuts off the standby power when not charging the electric vehicle, characterized in that it is connected between the power system and the insulating transformer and the charging station to cut off the standby power when not charging the electric vehicle. to provide.
  • a control line connected to the switching unit
  • the control unit may determine whether the electric vehicle is being charged and transmit a control signal to turn off the switching unit through the control line when the electric vehicle is not charged.
  • the insulation transformer In a preferred embodiment, the insulation transformer
  • a charging method for shutting off standby power in an electric vehicle charging apparatus including a charging station for charging an electric vehicle and an insulation transformer device having a primary side connected to a power system and a secondary side connected to a charging station:
  • the charging station If the charging station does not charge the electric vehicle, the charging station transmitting a control signal to turn off the switching unit of the isolation transformer device;
  • It provides a method for charging an electric vehicle to cut off the standby power when not charging the electric vehicle, characterized in that it comprises the step of switching the load connected to the primary side of the insulation transformer device switching unit.
  • FIG. 1 is a view showing a state diagram used in the electric vehicle charging apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a preferred embodiment of the electric vehicle charging apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a preferred embodiment of the electric vehicle charging method according to the present invention.
  • 1 shows a state diagram of use of the electric vehicle charging device.
  • the meter 20 is connected to the power system 10 provided by the power supply company.
  • the meter 20 is a wattmeter for monitoring the amount of power used.
  • the electric vehicle charging device 100 is connected to the meter 20.
  • the electric vehicle charging device 100 includes an insulating transformer 110 and a charging station 120.
  • the insulation transformer 110 is connected between the meter 20 and the charging station 120, and supplies the power received through the meter 20 to the charging station 120.
  • the isolation transformer 110 is composed of a primary circuit and a secondary circuit.
  • the primary side is connected to the meter 20 connected to the power system.
  • the secondary side is connected to the charging station 120.
  • the primary side and the secondary side are electrically insulated to block the noise flowing from the primary side from being transmitted to the secondary side.
  • the charging station 120 is a device for charging an electric vehicle, and charges the electric vehicle using an inlet connected to the electric vehicle 30.
  • the charging station 120 sends a control signal to the insulation transformer 110 when not charging the electric vehicle so that standby power is not consumed.
  • Electric vehicle charging device 100 of the present invention can prevent the accident by grounding the charging station 120 irrespective of the ground of the primary side of the insulating transformer 110.
  • the isolation transformer 110 is a three-phase four-wire transformer, and the neutral wire on the secondary side is connected to the ground wire extending from the charging station 120.
  • the ground wire extending from the charging station 120 is electrically insulated from the primary side. That is, it is not connected to the ground or the like of the primary side.
  • FIG. 2 is a view showing a preferred embodiment of the electric vehicle charging apparatus according to the present invention.
  • three-phase AC power (L1, L2, L3) is applied to the insulation transformer 110.
  • the applied three-phase AC power is connected to the switching unit 111.
  • the switching unit 111 is connected to the primary side circuit of the isolation transformer 113.
  • the secondary circuit of the isolation transformer 113 is connected to the charging station 120.
  • Three-phase AC power (L1, L2, L3) and the neutral wire (N) is connected between the secondary circuit of the isolation transformer 113 and the charging station 120.
  • the insulated wire PE extending from the charging station 120 is connected to the neutral line N of the secondary circuit of the insulated transformer 113.
  • the insulation wire PE extending from the charging station 120 is electrically insulated without being connected to the primary circuit of the insulation transformer 113.
  • the charging station 120 may include a user recognition unit that checks the identity of the person to be charged, a monitoring unit that monitors a state of charge (SOC) of the electric vehicle battery being charged, and a switching unit 120 using the control line 115. It may include a control unit for transmitting a control signal to. The controller determines whether the charging station 120 is charging the electric vehicle, and transmits a control signal to turn off the switching unit 111 through the control line 115 when the electric vehicle is not charged.
  • SOC state of charge
  • the switching unit 111 may be a magnetic switch.
  • the switching unit 111 connects the meter and the primary circuit of the isolation transformer 113 and receives a control signal to turn off the switching unit 111 through the control line 115.
  • the connection between the primary side circuit of 113 is turned off. When the connection is off, the load when looking from the primary side to the secondary side is removed. As the load is removed, standby power is greatly reduced.
  • Figure 3 schematically shows an example of a preferred process of the electric vehicle charging method according to the present invention.
  • the charging station checks the connection of the switching unit and transmits a control signal for turning on the magnetic switch of the switching unit to the isolation transformer ( S120).
  • the switching unit receiving the control signal to turn on the switching unit connects the power system and the primary circuit of the isolation transformer. Accordingly, power is supplied to the electric vehicle through the charging station to start charging (S130).
  • the charging station monitors the state of charge (SOC) of the battery. When charging is complete, the charging is terminated (S140). After charging is complete, the charging station
  • the switching unit receiving the control signal to turn off the switching unit disconnects the connection between the power system and the primary side circuit of the isolation transformer.

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Abstract

본 발명은 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전장치에 관한 것이다. 본 발명은 1차측에 전력계통이 연결되며 1차측과 2차측이 전기적으로 절연된 절연변압장치, 및 상기 절연변압장치의 2차측에 연결되어 전기자동차를 충전하는 충전스테이션을 포함하고, 상기 절연변압장치는 전력계통에서 인가되는 전력을 충전스테이션에 공급하는 절연변압기, 및 전력계통과 절연변압기 사이에 연결되며 충전스테이션이 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 스위칭부를 포함한다.

Description

전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전장치 및 충전방법
본 발명은 전기자동차의 충전기술에 관한 것이다.
전기자동차는 배터리에 저장된 전기에너지를 이용하여 주행하는 자동차이다. 그러므로 배터리에 저장된 에너지가 고갈되면 배터리를 다시 충전해야만 한다. 그러나 아직까지 전기자동차 충전시설이 널리 보급되어 있지 않아 전기자동차를 구매하려는 고객을 망설이게 한다.
따라서 전기자동차를 충전하는 시설을 널리 확충하고, 해당 시설에서 보다 편리하게 전기자동차를 충전할 수 있도록 하는 기술의 개발 또한 시급한 과제가 아닐 수 없다.
그런데 전기자동차를 충전하는 시설은 전기자동차를 충전하지 않는 경우에도 대략 0.4kW의 대기전력을 소모하는 문제가 있었다. 따라서 적지 않은 전력이 부지불식간에 소멸되므로 전력낭비가 생긴다. 이렇게 낭비되는 전력에 대한 과금을 충전시설을 운용하는 자에게 청구할지, 아니면 충전시설을 이용하는 자에게 청구할지 불분명할 때도 생긴다. 이런 문제점으로 말미암아 전기자동차 충전시설을 널리 보급하는 데 방해가 되고 있다.
본 발명의 발명가는 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 기술을 완성하기 위하여 오랫동안 연구 노력한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 발명자는 전기자동차 충전시설에서 소모되는 대기전력을 저감시키기 위해 본 발명을 착안했다. 즉, 본 발명은 전기자동차를 충전하지 않는 동안에 절연변압기로 인한 부하를 차단하여 대기전력을 획기적으로 감소시키는 전기자동차 충전장치 및 충전방법을 제안한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1국면은 1차측에 전력계통이 연결되며 1차측과 2차측이 전기적으로 절연된 절연변압장치; 및
상기 절연변압장치의 2차측에 연결되어 전기자동차를 충전하는 충전스테이션을 포함하고,
상기 절연변압장치는
전력계통에서 인가되는 전력을 충전스테이션에 공급하는 절연변압기; 및
전력계통과 절연변압기 사이에 연결되며 충전스테이션이 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전장치를 제공한다.
바람직한 실시예에서 상기 충전스테이션은
상기 스위칭부에 연결된 제어라인; 및
전기자동차를 충전 중인지 여부를 판별하고, 전기자동차를 충전하지 않을 때 상기 제어라인을 통해 상기 스위칭부를 오프(off)하는 제어신호를 송출하는 제어부를 포함하는 것이 좋다.
바람직한 실시예에서 상기 절연변압기는
3상 4선식 변압기이고, 2차측의 중성선은 상기 충전스테이션에서 연장된 접지선에 연결되는 것이 좋다.
본 발명의 제1국면은 1차측이 전력계통에 연결되고 2차측이 충전스테이션에 연결된 절연변압장치 및 전기자동차를 충전하는 충전스테이션을 포함하는 전기자동차 충전장치에서 대기전력을 차단하는 충전방법으로서:
충전스테이션이 전기자동차 충전 여부를 판별하는 단계;
충전스테이션이 전기자동차를 충전하지 않으면, 충전스테이션이 절연변압장치의 스위칭부를 오프하는 제어신호를 송출하는 단계; 및
스위칭부가 상기 절연변압장치의 1차측에 연결된 부하를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전방법을 제공한다.
위와 같은 본 발명에 따르면, 전기자동차를 충전하지 않는 동안 절연변압기의 1 차측 입력 전력 부하를 능동적으로 차단하여 전력계통에서 누출되는 대기전력을 크게 저감하는 효과가 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 전기자동차 충전장치의 사용 상태도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차 충전장치의 바람직한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차 충전방법의 바람직한 실시예를 나타내는 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 전기자동차 충전장치의 사용 상태도를 나타낸다.
도 1에서 알 수 있듯이, 전력공급회사에서 제공하는 전력계통(10)에는 계량기(20)가 연결된다. 계량기(20)는 사용되는 전력량을 모니터링하는 전력량계이다.
계량기(20)에는 전기자동차 충전장치(100)가 연결된다. 바람직한 실시예에서 전기자동차 충전장치(100)는 절연변압장치(110) 및 충전스테이션(120)을 포함한다.
절연변압장치(110)는 계량기(20)와 충전스테이션(120) 사이에 연결되며, 계량기(20)를 통해 수급한 전력을 충전스테이션(120)에 공급한다. 절연변압장치(110)는 1차측 회로와 2차측 회로로 구성된다. 1차측은 전력계통에 연결된 계량기(20)에 연결된다. 2차측은 충전스테이션(120)에 연결된다. 1차측과 2차측은 전기적으로 절연되어 1차측에서 유입되는 노이즈가 2차측에 전달되는 것을 차단한다.
충전스테이션(120)은 전기자동차를 충전하는 장치로서, 전기자동차(30)에 연결되는 인렛(inlet)을 이용하여 전기자동차를 충전한다. 충전스테이션(120)은 전기자동차를 충전하지 않을 때 절연변압장치(110)에 제어신호를 보내 대기전력이 소모되지 않도록 한다.
본 발명의 전기자동차 충전장치(100)는 절연변압장치(110)의 1차측의 접지와 무관하게 충전스테이션(120)을 접지하여 사고를 방지할 수 있다. 이를 위해 바람직한 실시예에서 절연변압장치(110)는 3상 4선식 변압기이고, 2차측의 중성선은 충전스테이션(120)에서 연장된 접지선에 연결된다. 충전스테이션(120)에서 연장된 접지선은 1차측과 전기적으로 절연된다. 즉, 1차측의 접지 등과 연결되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차 충전장치의 바람직한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 절연변압장치(110)에 3상 교류전력(L1, L2, L3)이 인가된다. 인가된 3상 교류전력은 스위칭부(111)에 연결된다. 스위칭부(111)는 절연변압기(113)의 1차측 회로에 연결된다. 절연변압기(113)의 2차측 회로는 충전스테이션(120)에 연결된다. 절연변압기(113)의 2차측 회로와 충전스테이션(120) 사이에는 3상 교류전력(L1, L2, L3)과 중성선(N)이 연결된다. 충전스테이션(120)에서 연장된 절연선(PE)은 절연변압기(113)의 2차측 회로의 중성선(N)과 연결된다. 다만, 충전스테이션(120)에서 연장된 절연선(PE)은 절연변압기(113)의 1차측 회로와 연결되지 않고 전기적으로 절연된다.
충전스테이션(120)은 충전하려는 자의 신원을 확인하는 사용자 인식부, 충전 중인 전기자동차 배터리의 충전상태(State Of Charge: SOC)를 모니터링하는 모니터링부, 제어라인(115)을 이용해 스위칭부(120)에게 제어신호를 발신하는 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 충전스테이션(120)이 전기자동차를 충전 중인지 여부를 판별하고, 전기자동차를 충전하지 않을 때 제어라인(115)을 통해 스위칭부(111)를 오프(off)하는 제어신호를 송출한다.
바람직한 실시예에서 스위칭부(111)는 마그네틱 스위치일 수 있다. 스위칭부(111)는 계량기와 절연변압기(113)의 1차측 회로 사이를 연결하다가, 제어라인(115)을 통해 스위칭부(111)를 오프(off)하는 제어신호를 수신하면, 계량기와 절연변압기(113)의 1차측 회로 사이의 연결을 오프(off)한다. 연결이 오프되면 1차측에서 2차측을 바라봤을 때의 부하가 제거된다. 부하가 제거됨에 따라 대기전력이 획기적으로 감소되는 효과가 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차 충전방법의 바람직한 프로세스의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 3에서 알 수 있듯이, 전기자동차가 충전스테이션의 인렛과 결합하면(S110), 충전스테이션이 스위칭부 연결을 체크하고 스위칭부의 마그네틱 스위치를 온(on)하는 제어신호를 절연변압장치에 송출한다(S120).
스위칭부를 온(on)하는 제어신호를 수신한 스위칭부는 전력계통과 절연변압기의 1차측 회로를 연결한다. 이에 따라 전력이 충전스테이션을 통해 전기자동차에 공급되어 충전이 개시된다(S130).
충전스테이션은 배터리의 충전상태(State Of Charge: SOC)를 모니터링한다. 충전이 완료되면 충전을 종료한다(S140). 충전이 완료된 이후, 충전스테이션이
충전종료신호를 확인한 후 소정의 시간동안 전류가 흐르지 않으면 스위칭부의 마그네틱 스위치를 오프(off)하는 제어신호를 절연변압장치에 송출한다(S150). 스위칭부를 오프(off)하는 제어신호를 수신한 스위칭부는 전력계통과 절연변압기의 1차측 회로의 연결을 해제한다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (4)

1차측에 전력계통이 연결되며 1차측과 2차측이 전기적으로 절연된 절연변압장치; 및
상기 절연변압장치의 2차측에 연결되어 전기자동차를 충전하는 충전스테이션을 포함하고,
상기 절연변압장치는
전력계통에서 인가되는 전력을 충전스테이션에 공급하는 절연변압기; 및
전력계통과 절연변압기 사이에 연결되며 충전스테이션이 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전장치.
제1항에 있어서,
상기 충전스테이션은
상기 스위칭부에 연결된 제어라인; 및
전기자동차를 충전 중인지 여부를 판별하고, 전기자동차를 충전하지 않을 때 상기 제어라인을 통해 상기 스위칭부를 오프(off)하는 제어신호를 송출하는 제어부를 포함하는 것인, 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전장치.
제1항에 있어서,
상기 절연변압기는
3상 4선식 변압기이고, 2차측의 중성선은 상기 충전스테이션에서 연장된 접지선에 연결되는 것인, 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전장치.
1차측이 전력계통에 연결되고 2차측이 충전스테이션에 연결된 절연변압장치 및 전기자동차를 충전하는 충전스테이션을 포함하는 전기자동차 충전장치에서 대기전력을 차단하는 충전방법으로서:
충전스테이션이 전기자동차 충전 여부를 판별하는 단계;
충전스테이션이 전기자동차를 충전하지 않으면, 충전스테이션이 절연변압장치의 스위칭부를 오프하는 제어신호를 송출하는 단계; 및
스위칭부가 상기 절연변압장치의 1차측에 연결된 부하를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기자동차를 충전하지 않을 때 대기전력을 차단하는 전기자동차 충전방법.
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