WO2018186528A1 - 컨버터 분리형 전기차 충전 시스템 및 전주에 설치된 전기차 충전 장치 - Google Patents

컨버터 분리형 전기차 충전 시스템 및 전주에 설치된 전기차 충전 장치 Download PDF

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진봉건
김성만
유두진
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한국전력공사
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Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle charging system for a separate converter type and an electric vehicle charging device installed in a pole.
  • Electric vehicles are attracting attention as such environmentally friendly means of transportation.
  • the proliferation of EV charging infrastructure is essential for the spread of EVs.
  • the present invention provides an environment in which an electric vehicle charging device is easily installed in a pole by separating a converter having a relatively large weight or volume from a charging device, thereby helping to spread the electric vehicle charging infrastructure and an electric vehicle charging device installed in a pole. To provide.
  • Electric vehicle charging system a transformer associated with the distribution line; A converter for converting the power converted by the transformer into charging power; And a charging device separated from the converter and installed on a pole to receive the charging power from the converter and to supply the charging power to an electric vehicle. It may include.
  • the converter may be installed at a position higher than the position where the charging device is installed in the pole or the second pole.
  • the transformer may be installed on the second pole, and the converter may be installed on the second pole.
  • the electric vehicle charging system further includes an underground cable that electrically connects the converter and the charging device through the ground, the transformer is installed in a second pole, and the converter is the pole and the second pole. It can be installed spaced apart.
  • the converter may be installed underground.
  • the electric vehicle charging system may further include a second converter that converts the power converted by the transformer into a rapid charging power and supplies the rapid charging power to the charging device.
  • An electric vehicle charging device installed in an electric pole according to an embodiment of the present invention, the first port configured to supply the charging power to the electric vehicle, and the external power for converting the power converted by the transformer associated with the distribution line to the power for charging
  • An enclosure configured to be installed on a pole having a second port configured to receive the charging power from a converter; And a blocking unit for switching an open / close state between the first port and the second port. It may include.
  • the converter-separated electric vehicle charging system and the electric vehicle charging device installed in the electric pole may provide an environment in which the electric vehicle charging device is easily installed in the electric pole, thereby contributing to the spread of the electric vehicle charging infrastructure.
  • the converter-separated electric vehicle charging system and the electric vehicle charging apparatus installed in the electric pole may have a stable structure while supporting various charging modes, and may have a structure in which the converter can be easily expanded.
  • FIG. 1 is a view showing an electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a converter arrangement of an electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a converter arrangement of an electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a converter arrangement of an electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an electric vehicle charging device installed in an electric pole according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram specifically illustrating an electric vehicle charging device installed in an electric pole according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7A to 7D are diagrams illustrating the structure of the intelligent distribution box shown in FIGS. 1 and 6.
  • FIG. 1 is a view showing an electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention.
  • an electric vehicle charging system may include an electric vehicle charging apparatus 100, an intelligent distribution box 180, a data intensive processing unit 210, and a transformer (not shown).
  • An electric vehicle charging station including an electric pole 10, a distribution line 20, a parking space 30, a vehicle collision prevention bollard 40, a vehicle stopper 50, a charging station display panel 60, and an imaging device 70.
  • the electric pole 10 is not limited to the telephone pole, it means a pole that can be provided with the electric vehicle charging device 100 can be suspended and provide an environment for receiving electric energy from the distribution line to deliver the electric vehicle charging device 100. .
  • the electric vehicle charging device 100 may be installed in the electric pole 10 and may be configured to receive power from a transformer and charge the electric vehicle 300.
  • the electric vehicle charging device 100 may be supplied by being electrically connected to the distribution line 20 through the power cable 190.
  • the transformer may be connected to the distribution line 20 to convert the high voltage power into the low voltage power.
  • the transformer may be implemented as a columnar transformer installed on the pole 10 or the second pole (not shown), or may be implemented as a ground transformer installed around a road or sidewalk.
  • the data intensive processing unit 210 may generate load information by collecting and processing current, voltage, or power data of the transformer.
  • the load information may be defined as the total amount of power converted by the transformer.
  • the intelligent distribution box 180 may receive the load information and deactivate the electric vehicle charging device 100 when the load corresponding to the load information is greater than the reference load.
  • the deactivated electric vehicle charging device 100 may temporarily stop charging.
  • the life of the transformer can be extended, the damage frequency of the transformer can be reduced, and the power supplied from the transformer to the electric vehicle charging device 100 can be stabilized.
  • the intelligent distribution box 180 and the electric vehicle charging device 100 may be integrated. That is, when the electric vehicle charging system does not include the intelligent distribution box 180, the electric vehicle charging device 100 may perform the role of the intelligent distribution box 180 instead.
  • the power converted by the transformer may be converted at least once more before being supplied to the electric vehicle 300 by the converter described below.
  • the converter may be included in the electric vehicle charging device 100 and may be separated from the electric vehicle charging device 100 as described below.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a converter arrangement of an electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention.
  • the converter 250 for converting the power converted by the transformer connected to the power distribution line 20 into the power for charging may be separated from the electric vehicle charging device 100 and installed in the electric pole 10. .
  • the converter 250 may have a relatively large weight or volume compared to the electric vehicle charging device 100. Therefore, the electric vehicle charging device 100 in which the converter 250 is separated may be miniaturized, and even when installed in the electric pole 10, the durability of the electric vehicle charging device that can withstand wind pressure or external shock may be secured.
  • the electric vehicle charging device 100 having improved durability may be easily installed for electric poles of various types or ages. Therefore, the electric vehicle charging system and the electric vehicle charging device 100 according to an embodiment of the present invention may provide an environment that can be easily installed on electric poles, thereby contributing to the spread of the electric vehicle charging infrastructure.
  • the converter 250 may be installed at a position higher than that at which the electric vehicle charging device 100 is installed in the electric pole 10. Accordingly, the electric pole 10 can stably grasp the center of gravity despite the electric vehicle charging device 100 and the converter 250 is installed.
  • two or more converters 250 may be implemented to stably support various charging modes.
  • the EV charging apparatus 100 may stably use various charging modes, and may distribute an increasing weight or volume of the converter 250.
  • the converter 250 converts the power converted by the transformer into a slow charging power and supplies the slow charging power to the electric vehicle charging device 100, and the power converted by the transformer. It may include a second converter for converting into a fast charging power supply and supplying the fast charging power to the electric vehicle charging device (100).
  • the converter 250 may be stably installed in the electric pole 10 while stably supporting various charging modes in the electric vehicle charging device 100.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a converter arrangement of an electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention.
  • the transformer 200 and the converter 250a connected to the distribution line may be installed in the second pole 12.
  • the converter 250a may be installed on the second pole 12 that is different from the first pole 11 on which the electric vehicle charging device 100a is installed. Accordingly, the converter 250a may be installed at a lower position in the second pole 12 or in contact with the ground, and thus may have a stable structure.
  • Power converted by the transformer 200 linked to the distribution line may be supplied to the converter 250a through the second power cable 192.
  • the charging power converted by the converter 250a is supplied to the electric vehicle charging device 100a through the distribution line 20 and the first power cable 191 or the electric vehicle charging device 100a through the underground cable (not shown). Can be supplied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a converter arrangement of an electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention.
  • the converter 250b may be installed spaced apart from the first pole 11 and the second pole 12. Accordingly, the converter 250b may have a structure that is easy to expand.
  • the converter 250b may be electrically connected to the first underground cable 193 and the second underground cable 194 and installed in the ground. Accordingly, the converter 250b may prevent damage caused by external shocks in advance.
  • the first underground cable 193 may be electrically connected to the electric vehicle charging device 100b
  • the second underground cable 194 may be electrically connected to the transformer 200 linked to the distribution line. That is, the electric vehicle charging device according to an embodiment of the present invention can be supplied with power through the ground as well as the distribution line connected to the pole.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an electric vehicle charging device installed in an electric pole according to an embodiment of the present invention.
  • the electric vehicle charging device 100 may include a first port 110, a second port 120, a blocking unit 130, a controller 140, and a communication unit 150. It may include at least some of the input unit 160 and the output unit 170.
  • the first port 110 may be configured to supply charging power to the electric vehicle 300.
  • the second port 120 may be configured to receive the charging power converted by the converter 250.
  • the first and second ports 110 and 120 may have a structure connected to a power cable to supply charging power in a wired manner, and may be connected to a coil to supply charging power in a short distance in a wireless manner. It may be implemented.
  • the blocking unit 130 may switch an open / closed state between the first port 110 and the second port 120. Whether the electric vehicle 300 is charged by the electric vehicle charging device 100 may be determined according to switching of the open / closed state of the blocking unit 130.
  • the controller 140 receives the load information of the transformer 200 linked to the power distribution line, and when the load corresponding to the load information is greater than the reference load, the controller 140 is disposed between the first port 110 and the second port 120.
  • the blocking unit 130 may be controlled to be electrically opened. Accordingly, the lifespan of the transformer 200 linked to the distribution line can be extended, the damage frequency of the transformer can be reduced, and the power supplied from the transformer to the electric vehicle charging device 100 can be stabilized.
  • the communicator 150 receives load information from a data intensive processing device or an intelligent distribution box that processes data of a transformer 200 linked to a distribution line, and when charging is greater than a reference load, information about the non-charging information It may generate and transmit the non-charging information to the server. Accordingly, the manager can manage a plurality of electric vehicle charging devices integrally.
  • the input unit 160 may receive charging request information from the electric vehicle 300 or the driver.
  • the charging request information may include charging method information, charging mode information, and / or charging capacity information.
  • the charging method information may include power voltage information, frequency information, DC / AC information, wired / wireless information, and / or charging speed information
  • the charging mode may include a quick mode, a medium speed mode, and a slow mode. It may include.
  • the charging request information may be transferred to the controller 140. Thereafter, the controller 140 may control the switching time of the blocking unit 130 based on the charge request information, and may determine whether the power supply voltage, frequency, DC / AC, wired / wireless, and / or charging speeds are used. In this case, the fee information may be generated accordingly.
  • the output unit 170 may output charging state information of the electric vehicle 300, may output the charge information, and may output information input by the input unit 160 for the driver's input convenience.
  • the output unit 170 may output the charging non-execution information generated by the controller 140 when the load corresponding to the load information of the transformer 200 linked to the distribution line is greater than the reference load.
  • the output unit 170 may be implemented as a human-machine interface (HMI) such as a touch screen and a keypad together with the input unit 160.
  • HMI human-machine interface
  • FIG. 6 is a block diagram specifically illustrating an electric vehicle charging device installed in an electric pole according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus for charging an electric vehicle includes a charger AC terminal 1001, an earth leakage breaker 1002, a first electricity meter 1003, a second electricity meter 1004, a first electricity meter communication terminal box 1005, and a second electricity meter Communication terminal box 1006, first current sensor 1007, second current sensor 1008, first magnet contactor 1009, second magnet contactor 1010, charging connector 1011, charging outlet 1012 ), Noise filter 1013, power supply 1014, controller 1015, card reader 1016, display unit 1017, speaker 1018, lighting device 1019, emergency switch 1020, door At least some of the solenoid 1021, the plug sensor 1022, and the retractor 1023 may be included.
  • the charger AC terminal 1001 may electrically connect the electric vehicle charging device and the intelligent distribution box, and may correspond to the second port illustrated in FIG. 5.
  • the earth leakage breaker 1002 may stop charging when a short circuit occurs in the EV charging apparatus, and may correspond to the breaker illustrated in FIG. 5.
  • the first power meter 1003 may measure the amount of power of the charging power during charging according to the first mode.
  • the first mode may be a slow mode.
  • the second power meter 1004 may measure the amount of power of the charging power at the time of charging according to the second mode.
  • the second mode may be a rapid mode.
  • the metering results of the first and second electricity meters 1003 and 1004 may be used to generate charge information.
  • the first power meter communication terminal box 1005 may transmit the measurement result of the first power meter 1003 to the controller 1015 or the outside.
  • the second electricity meter communication terminal box 1006 may transmit the measurement result of the second electricity meter 1004 to the controller 1015 or the outside.
  • the first current sensor 1007 may measure the current of the power supplied to the electric vehicle according to the first mode.
  • the second current sensor 1008 may measure the current of the power supplied to the electric vehicle according to the second mode.
  • the current value measured by the first or second current sensors 1007 and 1008 may be used to control the leakage breaker 1002 by the controller 1015.
  • the first magnet connector 1009 may control the charging amount according to the first mode through on / off switching.
  • the second magnet contactor 1010 may control the charging amount according to the second mode through on / off switching.
  • the charging connector 1011 may have a structure electrically connected to the electric vehicle for the first mode charging, and may correspond to the first port illustrated in FIG. 5.
  • the charging outlet 1012 may have a structure electrically connected to the electric vehicle for the second mode charging, and may correspond to the first port illustrated in FIG. 5.
  • the noise filter 1013 may filter noise of the charging power source.
  • the power supply 1014 may supply operating power to the controller 1015, and may convert AC power into DC power.
  • the power supply 1014 may be implemented as a switched mode power supply (SMPS).
  • SMPS switched mode power supply
  • the controller 1015 may operate in the same manner as the controller illustrated in FIG. 5.
  • the card reader 1016 may receive payment information from an electric vehicle or a driver.
  • the payment information may correspond to at least one of various payment methods such as a credit card, a check card, and a mobile payment.
  • the display unit 1017 may visually display information output by the output unit illustrated in FIG. 5.
  • the speaker 1018 may acoustically generate information output by the output unit illustrated in FIG. 5.
  • the lighting device 1019 may output a light source toward the charging connector 1011 and the charging outlet 1012 for driver convenience.
  • the emergency switch 1020 may stop charging according to an input from an electric vehicle or a driver.
  • the door solenoid 1021 may perform a locking function of the charging connector 1011 storage box.
  • the plug sensor 1022 may monitor whether the charging connector 1011 is disposed at a predetermined position.
  • the retractor 1023 may wind a charging cable connected to the charging connector 1011 on the reel. Accordingly, it is possible to prevent the charging cable from being dragged to the floor and damaged.
  • the intelligent distribution box includes a distribution panel AC terminal 1024, a third power meter 1025, an AC input breaker 1026, a surge protector 1027, a distribution panel power supply device 1028, and a distribution panel control board 1029. ), An image processing apparatus 1030, a sign controller 1031, a wireless modem 1032, and a ground ground 1033. Since the intelligent distribution box may be integrated with the electric vehicle charging device, a configuration included in the intelligent distribution box may be included in the electric vehicle charging device.
  • the distribution panel AC terminal 1024 may electrically connect the intelligent distribution box and the distribution line.
  • the third electricity meter 1025 may measure the amount of power of the power passing through the intelligent distribution box.
  • the AC input breaker 1026 may cut off power supplied to the electric vehicle charging device in the intelligent distribution box.
  • the surge protector 1027 may protect the power supply from a surge.
  • the distribution board power supply 1028 may supply operating power of the distribution board control board 1029 and convert AC power into DC power.
  • the distribution panel power supply 1028 may be implemented as a switched mode power supply (SMPS).
  • SMPS switched mode power supply
  • the distribution panel control board 1029 may control the overall operation of the intelligent distribution panel.
  • the image processing apparatus 1030 may control the imaging apparatus of FIG. 1.
  • the sign controller 1031 may control the charging station display panel of FIG. 1.
  • the wireless modem 1032 may operate in the same manner as the communication unit of FIG. 5.
  • the ground ground 1033 may provide a ground voltage to the intelligent distribution board.
  • FIGS. 7A to 7D are diagrams illustrating the structure of the intelligent switchboard shown in FIGS. 1 and 6.
  • FIG. 7A shows the front of the intelligent switchgear
  • FIG. 7B shows the back of the intelligent switchgear
  • FIG. 7C shows the side of the intelligent switchgear
  • FIG. 7D shows the bottom of the intelligent switchgear.
  • the intelligent switchboard includes a wiring switch 2001, a power meter 2002, a surge protector 2003, a power supply device 2004, a controller 2005, an image processing device 2006, and a wireless device. At least some of the modem 2007, the E-type modem 2008, the distribution panel AC terminal 2009, and the enclosure 2010 may be included.
  • the enclosure 2010 may have a structure attached to or detached from the pole, and may accommodate a breaker or the like.
  • the configuration shown in Figure 7a to 7d may be included in the electric vehicle charging device.
  • ' ⁇ part' used in the present embodiment refers to software or a hardware component such as a field-programmable gate array (FPGA) or an ASIC, and ' ⁇ part' performs certain roles.
  • ' ⁇ ' is not meant to be limited to software or hardware.
  • ' ⁇ Portion' may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to play one or more processors.
  • ' ⁇ ' means components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, procedures, and the like. Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • the functionality provided within the components and the 'parts' may be combined into a smaller number of components and the 'parts' or further separated into additional components and the 'parts'.
  • the components and 'units' may be implemented to reproduce one or more CPUs in a device or system.

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템은, 배전선로에 연계된 변압기와, 변압기의 의해 변환된 전원을 충전용 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터로부터 분리되고 전주에 설치되어 컨버터로부터 충전용 전원을 받고 충전용 전원을 전기차로 공급하도록 구성된 충전 장치를 포함할 수 있다.

Description

컨버터 분리형 전기차 충전 시스템 및 전주에 설치된 전기차 충전 장치
본 발명은 컨버터 분리형 전기차 충전 시스템 및 전주에 설치된 전기차 충전 장치에 관한 것이다.
최근에는 화석 연료의 고갈문제와 화석 연료의 과다 사용으로 인한 대기 환경 오염 문제의 심각화에 따라 재생 가능한 신재생 에너지의 사용과, 친환경적인 운송 수단에 대한 연구와 개발이 전세계적으로 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 친환경적인 운송 수단으로서 전기차(Electric Vehicle, EV)가 주목받고 있다. 전기차 충전 인프라 확산은 전기차가 널리 보급되기 위해서 필수적이다.
본 발명은 무게 또는 부피가 상대적으로 큰 컨버터를 충전 장치로부터 분리함으로써 전기차 충전 장치가 전주에 설치되기 용이한 환경을 제공하여 전기차 충전 인프라 확산에 일조할 수 있는 전기차 충전 시스템 및 전주에 설치된 전기차 충전 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템은, 배전선로에 연계된 변압기; 상기 변압기의 의해 변환된 전원을 충전용 전원으로 변환하는 컨버터; 및 상기 컨버터로부터 분리되고 전주에 설치되어 상기 컨버터로부터 상기 충전용 전원을 받고 상기 충전용 전원을 전기차로 공급하도록 구성된 충전 장치; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 컨버터는 상기 전주 또는 제2 전주에서 상기 충전 장치가 설치된 위치보다 높은 위치에 설치될 수 있다.
예를 들어, 상기 변압기는 제2 전주에 설치되고, 상기 컨버터는 상기 제2 전주에 설치될 수 있다.
예를 들어 상기 전기차 충전 시스템은, 지중을 통해 상기 컨버터와 상기 충전 장치를 전기적으로 연결하는 지중케이블을 더 포함하고, 상기 변압기는 제2 전주에 설치되고, 상기 컨버터는 상기 전주 및 상기 제2 전주에 이격되어 설치될 수 있다.
예를 들어, 상기 컨버터는 지중에 설치될 수 있다.
예를 들어 상기 전기차 충전 시스템은, 상기 변압기의 의해 변환된 전원을 급속 충전용 전원으로 변환하고 상기 급속 충전용 전원을 상기 충전 장치로 공급하는 제2 컨버터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전주에 설치된 전기차 충전 장치는, 전기차에 충전용 전원을 공급하도록 구성된 제1 포트와, 배전선로에 연계된 변압기의 의해 변환된 전원을 충전용 전원으로 변환하는 외부의 컨버터로부터 상기 충전용 전원을 공급받도록 구성된 제2 포트를 가지고, 전주에 설치되도록 구성된 외함; 및 상기 제1 포트와 상기 제2 포트의 사이의 개폐상태를 스위칭하는 차단부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 컨버터 분리형 전기차 충전 시스템 및 전주에 설치된 전기차 충전 장치는, 전기차 충전 장치가 전주에 설치되기 용이한 환경을 제공하여 전기차 충전 인프라 확산에 일조할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨버터 분리형 전기차 충전 시스템 및 전주에 설치된 전기차 충전 장치는, 다양한 충전 모드를 안정적으로 지원하면서도 안정적인 구조를 가질 수 있으며, 컨버터의 확장이 용이한 구조를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템의 컨버터 배치를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템의 컨버터 배치를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템의 컨버터 배치를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주에 설치된 전기차 충전 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주에 설치된 전기차 충전 장치를 구체적으로 예시한 블록도이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 1 및 도 6에 도시된 지능형 분전함의 구조를 예시한 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템은, 전기차 충전 장치(100), 지능형 분전함(180), 데이터 집중처리 장치(210), 변압기(미도시)를 포함할 수 있으며, 전주(10), 배전선로(20), 주차공간(30), 차량충돌 방지용 볼라드(40), 차량 스토퍼(50), 충전소 표시판(60), 영상 장치(70)를 포함하는 전기차 충전소에 구비될 수 있다. 여기서, 전주(10)는 전신주로 한정되지 않으며, 전기차 충전 장치(100)가 매달릴 수 있고 전기에너지를 배전선로로부터 공급받아서 전기차 충전 장치(100)로 전달하는 환경을 제공할 수 있는 기둥을 의미한다.
전기차 충전 장치(100)는 전주(10)에 설치되고 변압기로부터 전원을 공급받고 전기차(300)를 충전하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전기차 충전 장치(100)는 전원케이블(190)을 통해 배전선로(20)에 전기적으로 연결됨으로써 공급받을 수 있다.
여기서, 변압기는 배전선로(20)에 연계되어 고압의 전력을 저압의 전원으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 변압기는 전주(10) 또는 제2 전주(미도시) 상에 설치된 주상변압기로 구현될 수 있고, 도로나 인도 주위에 설치된 지상변압기로 구현될 수도 있다.
데이터 집중처리 장치(210)는 상기 변압기의 전류, 전압 또는 전력 데이터를 수집하고 처리하여 부하량 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 부하량 정보는 상기 변압기에 의해 변환되는 총 전력량으로 정의될 수 있다. 상기 변압기의 부하량이 클 경우, 상기 변압기의 수명은 감소할 수 있으며, 상기 변압기의 손상 빈도는 높아질 수 있으며, 상기 변압기로부터 전기차 충전 장치(100)로 공급되는 전원은 불안정할 수 있다.
지능형 분전함(180)은 상기 부하량 정보를 전달받고 상기 부하량 정보에 대응되는 부하량이 기준 부하량보다 클 경우에 전기차 충전 장치(100)를 비활성화시킬 수 있다. 비활성화된 전기차 충전 장치(100)는 일시적으로 충전을 중단할 수 있다.
이에 따라, 상기 변압기의 수명은 연장될 수 있으며, 상기 변압기의 손상 빈도는 감소할 수 있으며, 상기 변압기로부터 전기차 충전 장치(100)로 공급되는 전원은 안정화될 수 있다.
한편 설계에 따라, 상기 지능형 분전함(180)과 전기차 충전 장치(100)는 일체화될 수 있다. 즉, 전기차 충전 시스템이 지능형 분전함(180)을 포함하지 않을 경우, 상기 전기차 충전 장치(100)는 지능형 분전함(180)의 역할을 대신 수행할 수도 있다.
한편, 상기 변압기에 의해 변환된 전원은 아래에서 설명하는 컨버터에 의해 전기차(300)로 공급되기 전에 적어도 한번 더 변환될 수 있다. 설계에 따라, 상기 컨버터는 전기차 충전 장치(100)에 포함될 수 있고, 아래의 설명과 같이 전기차 충전 장치(100)로부터 분리될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템의 컨버터 배치를 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 배전선로(20)에 연계된 변압기의 의해 변환된 전원을 충전용 전원으로 변환하는 컨버터(250)는 전기차 충전 장치(100)로부터 분리되어 전주(10)에 설치될 수 있다.
통상적으로, 컨버터(250)는 전기차 충전 장치(100)에 비해 상대적으로 큰 무게 또는 부피를 가질 수 있다. 따라서, 컨버터(250)가 분리된 전기차 충전 장치(100)는 소형화될 수 있으며, 전주(10)에 설치되더라도 풍압이나 외부 충격에 견딜 수 있는 정도의 내구도를 확보할 수 있다.
이처럼, 내구도가 향상된 전기차 충전 장치(100)는 다양한 종류 또는 나이의 전주에 대해 용이하게 설치될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템 및 전기차 충전 장치(100)는 전주에 설치되기 용이한 환경을 제공하여 전기차 충전 인프라 확산에 일조할 수 있다.
예를 들어, 상기 컨버터(250)는 전주(10)에서 전기차 충전 장치(100)가 설치된 위치보다 높은 위치에 설치될 수 있다. 이에 따라, 전주(10)는 전기차 충전 장치(100)와 컨버터(250)가 설치됨에도 불구하고 안정적으로 무게중심을 잡을 수 있다.
한편, 상기 컨버터(250)는 다양한 충전 모드를 안정적으로 지원하기 위해 2개 이상으로 구현될 수도 있다. 상기 컨버터(250)가 2개 이상으로 구현될 경우, 전기차 충전 장치(100)는 다양한 충전 모드를 안정적으로 사용할 수 있으며, 상기 컨버터(250)의 증가하는 무게 또는 부피를 분산할 수 있다.
예를 들어, 상기 컨버터(250)는 변압기의 의해 변환된 전원을 완속 충전용 전원으로 변환하고 상기 완속 충전용 전원을 전기차 충전 장치(100)로 공급하는 제1 컨버터와, 변압기의 의해 변환된 전원을 급속 충전용 전원으로 변환하고 상기 급속 충전용 전원을 전기차 충전 장치(100)로 공급하는 제2 컨버터를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 컨버터(250)는 전기차 충전 장치(100)에 다양한 충전 모드를 안정적으로 지원하면서도 안정적으로 전주(10)에 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템의 컨버터 배치를 예시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 배전선로에 연계된 변압기(200)와 컨버터(250a)는 제2 전주(12)에 설치될 수 있다.
즉, 컨버터(250a)는 전기차 충전 장치(100a)가 설치된 제1 전주(11)와 다른 제2 전주(12)에 설치될 수 있다. 이에 따라, 컨버터(250a)는 제2 전주(12)에서 낮은 위치에 설치되거나 지상에 접하도록 설치될 수 있으므로, 안정적인 구조를 가질 수 있다.
배전선로에 연계된 변압기(200)에 의해 변환된 전원은 제2 전원케이블(192)를 통해 상기 컨버터(250a)로 공급될 수 있다.
상기 컨버터(250a)에 의해 변환된 충전용 전원은 배전선로(20) 및 제1 전원케이블(191)을 통해 전기차 충전 장치(100a)로 공급되거나 지중케이블(미도시)을 통해 전기차 충전 장치(100a)로 공급될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템의 컨버터 배치를 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 컨버터(250b)는 제1 전주(11)와 제2 전주(12)로부터 이격되어 설치될 수 있다. 이에 따라, 컨버터(250b)는 확장이 용이한 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 컨버터(250b)는 제1 지중케이블(193)과 제2 지중케이블(194)에 전기적으로 연결되고 지중에 설치될 수 있다. 이에 따라, 컨버터(250b)는 외부의 충격에 따른 손상을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 지중케이블(193)은 전기차 충전 장치(100b)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제2 지중케이블(194)은 배전선로에 연계된 변압기(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 장치는 전주에 연결된 배전선로뿐만 아니라 지중을 통해서도 전원을 공급받을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주에 설치된 전기차 충전 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 장치(100)는 제1 포트(110), 제2 포트(120), 차단부(130), 제어부(140), 통신부(150), 입력부(160), 출력부(170) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
제1 포트(110)는 전기차(300)에 충전용 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.
제2 포트(120)는 컨버터(250)에 의해 변환된 상기 충전용 전원을 공급받도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 포트(110, 120)는 유선 방식으로 충전용 전원을 공급하도록 전원케이블에 연결되는 구조를 가질 수 있으며, 무선 방식으로 근거리에서 충전용 전원을 공급하도록 코일로 구현될 수도 있다.
차단부(130)는 제1 포트(110)와 제2 포트(120)의 사이의 개폐상태를 스위칭할 수 있다. 전기차 충전 장치(100)의 전기차(300)에 대한 충전 여부는 상기 차단부(130)의 개폐상태 스위칭에 따라 결정될 수 있다.
제어부(140)는 배전선로에 연계된 변압기(200)의 부하량 정보를 전달받고 상기 부하량 정보에 대응되는 부하량이 기준 부하량보다 클 경우에 제1 포트(110)와 제2 포트(120)의 사이가 전기적으로 개방되도록 차단부(130)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 배전선로에 연계된 변압기(200)의 수명은 연장될 수 있으며, 상기 변압기의 손상 빈도는 감소할 수 있으며, 상기 변압기로부터 전기차 충전 장치(100)로 공급되는 전원은 안정화될 수 있다.
통신부(150)는 배전선로에 연계된 변압기(200)의 데이터를 처리하는 데이터 집중처리 장치 또는 지능형 분전함으로부터 부하량 정보를 수신하고, 상기 부하량 정보에 대응되는 부하량이 기준 부하량보다 클 경우에 충전 미시행 정보를 생성할 수 있으며, 상기 충전 미시행 정보를 서버로 송신할 수 있다. 이에 따라, 관리자는 다수의 전기차 충전 장치를 통합적으로 관리할 수 있다.
입력부(160)는 전기차(300) 또는 운전자로부터 충전 요청 정보를 입력 받을 수 있다. 상기 충전 요청 정보는 충전 방식 정보, 충전 모드 정보 및/또는 충전 용량 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 충전 방식 정보는 전원 전압 정보, 주파수 정보, 직류/교류 여부 정보, 유선방식/무선방식 여부 정보 및/또는 충전 속도 정보를 포함할 수 있으며, 충전 모드는 급속 모드, 중속 모드, 완속 모드를 포함할 수 있다. 상기 충전 요청 정보는 제어부(140)로 전달될 수 있다. 이후, 제어부(140)는 상기 충전 요청 정보에 기초하여 차단부(130)의 스위칭 시점을 제어할 수 있으며, 전원 전압, 주파수, 직류/교류 여부, 유선방식/무선방식 여부 및/또는 충전 속도를 결정할 수 있으며, 이에 따른 요금 정보를 생성할 수 있다.
출력부(170)는 전기차(300) 충전 상황 정보를 출력할 수 있으며, 상기 요금 정보를 출력할 수 있으며, 운전자의 입력 편의를 위해 입력부(160)에 의해 입력된 정보를 출력할 수 있다.
또한, 상기 출력부(170)는 배전선로에 연계된 변압기(200)의 부하량 정보에 대응되는 부하량이 기준 부하량보다 클 경우에 제어부(140)에 의해 생성된 충전 미시행 정보를 출력할 수 있다.
한편, 상기 출력부(170)는 입력부(160)와 함께 터치스크린, 키패드와 같은 HMI(Human-Machine Interface)로 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주에 설치된 전기차 충전 장치를 구체적으로 예시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 전기차 충전 장치는, 충전기 AC 터미널(1001), 누전 차단기(1002), 제1 전력량계(1003), 제2 전력량계(1004), 제1 전력량계 통신단자함(1005), 제2 전력량계 통신단자함(1006), 제1 전류센서(1007), 제2 전류센서(1008), 제1 마그네트 콘텍터(1009), 제2 마그네트 콘텍터(1010), 충전 커넥터(1011), 충전 콘센트(1012), 노이즈 필터(1013), 전원공급장치(1014), 컨트롤러(1015), 카드 리더기(1016), 디스플레이부(1017), 스피커(1018), 조명 장치(1019), 비상 스위치(1020), 도어 솔레노이드(1021), 플러그 센서(1022), 리트렉터(1023) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
충전기 AC 터미널(1001)은 전기차 충전 장치와 지능형 분전함을 전기적으로 연결시킬 수 있으며, 도 5에 도시된 제2 포트에 대응될 수 있다.
누전 차단기(1002)는 전기차 충전 장치에서 누전이 발생한 경우에 충전을 중단할 수 있으며, 도 5에 도시된 차단부에 대응될 수 있다.
제1 전력량계(1003)는 제1 모드에 따른 충전시에 충전 전원의 전력량을 계량할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 모드는 완속 모드일 수 있다.
제2 전력량계(1004)는 제2 모드에 따른 충전시에 충전 전원의 전력량을 계량할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 모드는 급속 모드일 수 있다.
제1 및 제2 전력량계(1003, 1004)의 계량 결과는 요금 정보 생성에 이용될 수 있다.
제1 전력량계 통신단자함(1005)은 제1 전력량계(1003)의 계량 결과를 컨트롤러(1015) 또는 외부로 송신할 수 있다.
제2 전력량계 통신단자함(1006)은 제2 전력량계(1004)의 계량 결과를 컨트롤러(1015) 또는 외부로 송신할 수 있다.
제1 전류센서(1007)는 제1 모드에 따라 전기차에 공급되는 전원의 전류를 측정할 수 있다.
제2 전류센서(1008)는 제2 모드에 따라 전기차에 공급되는 전원의 전류를 측정할 수 있다.
제1 또는 제2 전류센서(1007, 1008)에 의해 측정된 전류값은 컨트롤러(1015)에 의한 누전 차단기(1002)의 차단 제어에 활용될 수 있다.
제1 마그네트 콘텍터(1009)는 온/오프 스위칭을 통해 제1 모드에 따른 충전량을 제어할 수 있다.
제2 마그네트 콘텍터(1010)는 온/오프 스위칭을 통해 제2 모드에 따른 충전량을 제어할 수 있다.
충전 커넥터(1011)는 제1 모드 충전을 위해 전기차에 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있으며, 도 5에 도시된 제1 포트에 대응될 수 있다.
충전 콘센트(1012)는 제2 모드 충전을 위해 전기차에 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있으며, 도 5에 도시된 제1 포트에 대응될 수 있다.
노이즈 필터(1013)는 충전 전원의 노이즈를 필터링할 수 있다.
전원공급장치(1014)는 컨트롤러(1015)에 동작 전원을 공급할 수 있으며, AC 전원을 DC 전원으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 전원공급장치(1014)는 스위칭모드 파워 서플라이(SMPS)로 구현될 수 있다.
컨트롤러(1015)는 도 5에 도시된 제어부와 동일하게 동작할 수 있다.
카드 리더기(1016)는 전기차 또는 운전자로부터 결제 정보를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 상기 결제 정보는 신용카드, 체크카드, 모바일 결제 등 다양한 결제방식 중 적어도 하나에 대응될 수 있다.
디스플레이부(1017)는 도 5에 도시된 출력부가 출력하는 정보를 시각적으로 표시할 수 있다.
스피커(1018)는 도 5에 도시된 출력부가 출력하는 정보를 청각적으로 생성할 수 있다.
조명 장치(1019)는 운전자 편의를 위해 충전 커넥터(1011) 및 충전 콘센트(1012)를 향하는 광원을 출력할 수 있다.
비상 스위치(1020)는 전기차 또는 운전자로부터의 입력에 따라 충전을 중단할 수 있다.
도어 솔레노이드(1021)는 충전 커넥터(1011) 보관함의 잠금기능을 수행할 수 있다.
플러그 센서(1022)는 충전 커넥터(1011)가 소정의 위치에 배치되어 있는지 감시할 수 있다.
리트렉터(1023)는 충전 커넥터(1011)에 연결된 충전케이블을 릴에 감을 수 있다. 이에 따라, 충전케이블이 바닥에 끌려서 손상되는 것은 예방될 수 있다.
도 6을 참조하면, 지능형 분전함은, 분전반 AC 터미널(1024), 제3 전력량계(1025), AC 입력 차단기(1026), 서지보호기(1027), 분전반 전원공급장치(1028), 분전반 제어보드(1029), 영상처리장치(1030), 표지판 제어기(1031), 무선 모뎀(1032), 대지 접지(1033) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 상기 지능형 분전함은 상기 전기차 충전 장치와 일체화될 수 있으므로, 상기 지능형 분전함이 포함하는 구성은 상기 전기차 충전 장치에 포함될 수도 있다.
분전반 AC 터미널(1024)은 지능형 분전함와 배전선로를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제3 전력량계(1025)는 지능형 분전함을 통과하는 전원의 전력량을 계량할 수 있다.
AC 입력 차단기(1026)는 지능형 분전함에서 전기차 충전 장치로 공급되는 전원을 차단할 수 있다.
서지보호기(1027)는 전원을 서지(surge)로부터 보호할 수 있다.
분전반 전원공급장치(1028)는 분전반 제어보드(1029)의 동작 전원을 공급할 수 있으며, AC 전원을 DC 전원으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 분전반 전원공급장치(1028)는 스위칭모드 파워 서플라이(SMPS)로 구현될 수 있다.
분전반 제어보드(1029)는 지능형 분전반의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
영상처리장치(1030)는 도 1의 영상 장치를 제어할 수 있다.
표지판 제어기(1031)는 도 1의 충전소 표시판을 제어할 수 있다.
무선 모뎀(1032)은 도 5의 통신부와 동일하게 동작할 수 있다.
대지 접지(1033)는 지능형 분전반에 접지 전압을 제공할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 도 1 및 도 6에 도시된 지능형 배전반의 구조를 예시한 도면이다.
도 7a는 지능형 배전반의 앞면을 나타내며, 도 7b는 지능형 배전반의 뒷면을 나타내며, 도 7c는 지능형 배전반의 측면을 나타내며, 도 7d는 지능형 배전반의 하면을 나타낸다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 지능형 배전반은, 배선용 스위치(2001), 전력량계(2002), 서지보호기(2003), 전원공급장치(2004), 컨트롤러(2005), 영상처리장치(2006), 무선 모뎀(2007), E 타입 모뎀(2008), 분전반 AC 터미널(2009), 외함(2010) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
외함(2010)은 전주에 부착되거나 상기 전주로부터 탈착되는 구조를 가질 수 있으며, 차단기 등을 수용할 수 있다.
한편, 상기 지능형 분전함은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 장치와 일체화될 수 있으므로, 도 7a 내지 도 7d에 도시된 구성은 상기 전기차 충전 장치에 포함될 수도 있다.
한편, 본 실시 예에서 사용되는 '~부' 라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 시스템 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (7)

  1. 배전선로에 연계된 변압기;
    상기 변압기의 의해 변환된 전원을 충전용 전원으로 변환하는 컨버터; 및
    상기 컨버터로부터 분리되고 전주에 설치되어 상기 컨버터로부터 상기 충전용 전원을 받고 상기 충전용 전원을 전기차로 공급하도록 구성된 충전 장치; 를 포함하는 전기차 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터는 상기 전주 또는 제2 전주에서 상기 충전 장치가 설치된 위치보다 높은 위치에 설치되는 전기차 충전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변압기는 제2 전주에 설치되고,
    상기 컨버터는 상기 제2 전주에 설치되는 전기차 충전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    지중을 통해 상기 컨버터와 상기 충전 장치를 전기적으로 연결하는 지중케이블을 더 포함하고,
    상기 변압기는 제2 전주에 설치되고,
    상기 컨버터는 상기 전주 및 상기 제2 전주에 이격되어 설치되는 전기차 충전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨버터는 지중에 설치되는 전기차 충전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변압기의 의해 변환된 전원을 급속 충전용 전원으로 변환하고 상기 급속 충전용 전원을 상기 충전 장치로 공급하는 제2 컨버터를 더 포함하는 전기차 충전 시스템.
  7. 전기차에 충전용 전원을 공급하도록 구성된 제1 포트와, 배전선로에 연계된 변압기의 의해 변환된 전원을 충전용 전원으로 변환하는 외부의 컨버터로부터 상기 충전용 전원을 공급받도록 구성된 제2 포트를 가지고, 전주에 설치되도록 구성된 외함; 및
    상기 제1 포트와 상기 제2 포트의 사이의 개폐상태를 스위칭하는 차단부; 를 포함하는 전주에 설치된 전기차 충전 장치.
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