WO2022164152A1

WO2022164152A1 - 다중접속스위치 및 이를 포함하는 충전위치 선택형 전기자동차 충전시스템

Info

Publication number: WO2022164152A1
Application number: PCT/KR2022/001218
Authority: WO
Inventors: 이상화; 이윤원; 이경진
Original assignee: 주식회사 에프이씨
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2022-08-04
Also published as: CN116762149A; US20240075822A1; KR20230014094A; EP4287231A1; KR20210124106A; JP2024507676A; KR102488730B1

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 전기자동차 충전 시스템은, 전선망의 3개 이상의 전선과 연결되는 다중접속스위치를 동작시켜, 상기 3개 이상의 전선 중 일부 전선들을 연결하여 선택적으로 연결경로를 형성할 수 있다. 다중접속스위치는 길이방향의 도체로 외부에서 연결된 전기 인입과 인출이 가능한 복수개 방향의 접점, 접점들을 상호 연결하는 길이 방향의 도체로 형성된 내부배선들, 내부배선 중 어느 한 부분을 연결하거나 끊는 역할을 할 수 있는 해당 내부배선에 설치되는 하나 이상의 스위치, 및 스위치를 온 또는 오프할 수 있는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중접속스위치 및 이를 포함하는 충전위치 선택형 전기자동차 충전시스템

본 발명은 직류 전력을 이용하여 고정충전 또는 가변충전이 가능한 전기자동차의 충전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중접속스위치를 이용하여 전기자동차를 충전하는 경로를 형성하는 기술에 관한 것이다.

종래에는 전기자동차를 충전할 때 교류 전력이 충전기까지 연결되고 충전기에서 완속 충전이면 교류 전력으로, 급속 충전이면 직류 전력으로 변환하여 공급하였다.

따라서 전기자동차의 충전을 위해서 주차공간 주변에 키오스크를 설치해야하므로 별도의 키오스크 설치 공간이 필요하고 키오스크가 설치된 위치에서 충전을 할 수 있다.

많은 전기자동차 충전을 위해 전기자동차 전용 주차공간을 늘린다면, 키오스크의 설치 비용 증가와 넓은 공간이 필요하다는 문제가 생긴다.

그리고 전기차는 충전을 하고 나면 차량을 즉시 다른 장소로 빼야하고 그리고 차례를 기다리던 충전하려는 차량은 충전위치로 진입하여 충전준비를 하여야 한다. 대부분의 충전상의 문제는 이러는 과정에서 다툼과 비효율이 나타난다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이다.

구체적으로, 본 발명의 핵심적인 목적 중 하나는, 변압기와 교류/직류(AC/DC) 컨버팅 시스템, 요청전력조작부, 중계 연결 전선망, 주차장 내 전선망으로 구성할 수 있고, 변압기와 AC/DC 컨버팅 시스템, 요청전력조작부는 건물 내·외부의 특정장소에 설치하여 건물 내부의 중계 연결 전선망, 주차장 내 전선망을 거쳐 전기자동차에 충전 전력을 제공하는 것이다.

또한, 요청전력조작부에서는 충전 희망자가 요청한 충전 속도에 따라 충전 속도에 근접한 전력을 선정하여 보내거나 해당하는 전력으로 가변 또는 조합하여 제공할 수 있고, 중계 연결망과 주차장 내 전선망을 통해 어느 주차공간에서든 충전이 가능할 수 있도록 충전 전력을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 변압기, AC/DC 컨버팅 시스템, 요청전력조작부 중 하나 이상을 주차구역의 충전용 어댑터(5015)와 별도의 공간에 설치하고, DC/DC 컨버터의 개수보다 충전용 어댑터(5015)의 개수를 더 많이 가지는 주차공간을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 요청전력조작부에서는 충전 희망자가 요청한 충전 속도에 따라 충전 속도에 근접한 전력을 선정하여 보내거나 해당하는 전력으로 가변 또는 조합하여 제공할 수 있고, 주차장 내 전선망을 통해 어느 주차공간에서든 충전이 가능할 수 있도록 충전 전력을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 작은 수의 동시 충전 수에 비해 충전 가능 주차구역은 훨씬 그 숫자가 커서 어떤 D/D도 특정한 주차구역에 구애받지 않고 어떤 주차구역의 어댑터하고도 연결될 수 있다는 개념을 추구하고 있다는 점이다. 물론 이런 측면은 상황에 따라 상당히 제한될 수 있지만 원칙적으로 그러한 개념을 본 발명은 추구하고 있다.

다시 말하면 본 발명의 또 하나의 핵심적인 특징은 동시 충전 전기자동차 대수에 비해 그 숫자가 많은 충전용 어댑터(5015)를 보유한 주차공간을 가진다는 점이다. 바람직하기로는 거의 모든 주차공간이 충전용 어댑터(5015)를 가지거나 향후 가질 수 있도록 설계한다는 점이다. 예를 들면 동시 충전 가능대수는 60대이나 충전용 어댑터(5015)를 가진 주차공간은 500개 하는 식이 될 수 있다. 이렇게 될 경우 주차공간은 내연기관 자동차나 전기자동차의 구분 없이 임의로 주차할 수도 있고, 전기자동차의 경우도 충전을 다했다고 해도 그 주차공간에서 차를 뺄 필요가 없을 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기제로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 전기자동차 충전시스템은 다중접속스위치를 이용하여 전기자동차까지의 충전 경로를 선택적으로 형성한다.

본 발명에 따른 전기자동차 충전시스템은 전체적인 시스템들의 관리하는 제어부; 변압기에서 인입된 전원을 1차적으로 직류 전력으로 변환하는 AC/DC 컨버팅 시스템; 상기 직류 전력을 공급받아 전원의 안정화와 충전 속도를 정하고 전기자동차까지 충전 전력을 공급하는 직류 전력 송달 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 충전시스템은, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버팅 시스템; 상기 AC/DC 컨버팅 시스템의 출력단에 연결되는 DC/DC 컨버터, 및, 상기 각 DC/DC 컨버터의 출력단에 연결되는 단선연결 스위치를 포함하는 요청전력조작부; 주차장의 주차공간들 중 적어도 일부에 설치된 충전용 어댑터들; 상기 DC/DC 컨버터와 상기 충전용 어댑터들 사이에서 상기 DC/DC 컨버터와 상기 충전용 어댑터들을 연결할 수 있는 전선망; 및, 상기 전선망의 3개 이상의 전선과 연결되고, 상기 3개 이상의 전선 중 일부 전선들을 연결하여 선택적으로 연결경로를 형성할 수 있는 다중접속스위치;를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 충전시스템은, 상기 다중접속스위치를 복수개 구비할 수 있다.

상기 다중접속스위치의 동작으로, 상기 DC/DC 컨버터, 상기 전선망, 및, 상기 충전용 어댑터들 중에서 전기자동차와 연결된 충전용 어댑터가 상기 선택적으로 형성된 연결경로로 연결된다.

상기 다중접속스위치는, 각각 다른 전선과 연결되는 소켓들; 상기 소켓들을 연결하는 내부배선들; 상기 내부배선들 중 적어도 일부에 배치되는 복수개의 스위치; 및, 상기 복수개의 스위치를 동작시켜, 상기 복수개의 전선 중 2개의 전선이 연결되는 연결경로를 하나 이상 선택적으로 형성하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다중접속스위치는, 중첩되지 않는 2개의 연결경로를 형성할 수 있다. 상기 2개의 연결경로는 각각 다른 DC/DC 컨버터와 연결될 수 있다.

상기 요청전력조작부는 복수개의 제1 DC/DC 컨버터와 상기 복수개의 제1 DC/DC 컨버터와 병렬로 연결될 수 있는 복수개의 제2 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 2개의 연결경로는 복수개의 제1 DC/DC 컨버터 중 하나와 연결되는 연결경로와 복수개의 제2 DC/DC 컨버터 중 하나와 연결되는 연결경로를 포함할 수 있다.

또한, 각 전선에는 3개의 내부배선들이 연결될 수 있다.

또한, 2개의 소켓 사이마다 2개의 스위치가 배치될 수 있다.

상기 다중접속스위치는, 상기 복수개의 스위치와 제어선으로 연결되고, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 스위치를 동작시키는 복수개의 디멀티플렉서;를 더 포함할 수 있다.

또한, 2개의 소켓 사이마다 1개의 스위치가 배치될 수 있다.

또한, 상기 복수개의 스위치와 상기 컨트롤러는 제어선으로 연결될 수 있다.

상기 다중접속스위치는, 연결경로를 표시하는 LED;를 더 포함할 수 있다.

상기 LED는 상기 복수개의 스위치에 대응하는 개수로 구비될 수 있다.

상기 다중접속스위치는, 메인제어장치와의 신호를 송수신하는 통신선;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 중요한 특징들 중 중요한 하나는 본 발명에서는 변압기(1000), 허용전력량 관리 장치(1100), AC/DC 컨버팅 시스템(2000), 요청전력조작부(3000)를 포함하는 주차구역의 충전용 어댑터(5015)와는 전혀 별도로 앞단의 별도의 공간에 설치할 수 있다는 것이다.

또한 적어도 충전용 어댑터(5015)가 있는 공간과는 다른 전 별도구역에서 직류로 일괄 전환하여 직류에 의한 충전방식이라는 점에서 중요한 특징이 있다.

다시 말하면 본 발명의 또 하나의 핵심적인 특징은 동시 충전 전기자동차 대수에 비해 그 숫자가 훨씬 많은 충전용 어댑터(5015)를 보유한 주차공간을 가진다는 점이다. 바람직하기로는 거의 모든 주차공간이 충전용 어댑터(5015)를 가지거나 향후 가질 수 있도록 설계한다는 점이다. 예를 들면 동시 충전 가능대수는 60대이나 충전용 어댑터(5015)를 가진 주차공간은 500개 하는 식이 될 수 있다. 이렇게 될 경우 주차공간은 내연기관 자동차나 전기자동차의 구분 없이 임의로 주차할 수 있고, 전기자동차의 경우도 충전을 다했다고 해도 그 주차공간에서 차를 뺄 필요가 없을 수 있다.

그리고 지정주차공간을 설정할 수 있는데 현재 내연기관 자동차를 사용하거나 향후 전기자동차로 바꿀 경우도 전혀 불편함이 없이 동일한 주차공간을 사용할 수 있다.

또한, 충전 희망자의 요청 충전 속도에 따라 요청전력 조작부에서 전류 가변형 DC/DC 컨버터에서 출력 전류를 가변하거나 충전 속도와 유사한 전류 고정형 DC/DC 컨버터에서 출력 또는 전류 고정형 DC/DC 컨버터의 조합을 통해 충전 속도를 제공하여 다양한 충전 속도를 제공하는 효과가 있다.

또한, 다양한 충전 속도를 제공할 수 있으므로 DC/DC 컨버터의 구성에 따라 직류 전원을 사용한 완속 충전부터 급속 충전까지 제공이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 주 사용 전원을 직류 전원을 사용하기에 교류 전원을 사용했을 때보다 전력 손실이 적어 효율이 높고, 동일 전력대비 전선에 흐르는 전류가 낮아 얇은 전선을 사용하여 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래의 기술처럼 별도의 큰 키오스크 설치가 필요없이 주차장 내 전선망이 형성된 공간 어디에서든 충전이 가능하므로 충전에 필요한 공간이 줄어들고, 키오스크 설치 대비 비용을 줄일 수 있는 효과를 가진다.

또한, 종래의 기술처럼 키오스크 주변에서만 충전이 가능한 것이 아니라 기존에 주차된 내연기관 자동차의 이동없이 주차장 내 전선망이 형성된 모든 주차공간에서 충전할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시스템 전체 블록도를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 독립적으로 구성되고 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 주차장 인근 내외부에 위치하며 요청전력조작부와 주차장 내 전선망이 중계 연결 전선망으로 연결되어 있는 시스템의 세부 구성도를 나타낸 시스템 세부 구성도(a)를 나타낸 도면이다.

도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 독립적으로 구성되고 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 주차장 인근 외부에 있는 시스템의 세부 구성도를 나타낸 시스템 세부 구성도(a)를 나타낸 도면이다.

도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 독립적으로 구성되고 하나의 AC/DC 컨버팅 시스템에 여러 개의 요청전력조작부로 구성되며 각 요청전력조작부가 서로 전력 전달이 가능하면서 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 주차장 인근 외부에 있는 시스템의 세부 구성도를 나타낸 시스템 세부 구성도(b)를 나타낸 도면이다.

도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 독립적으로 구성되고 하나의 AC/DC 컨버팅 시스템에 여러 개의 요청전력조작부가 별개로 구성되며 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 주차장 인근 외부에 있는 시스템의 세부 구성도를 나타낸 시스템 세부 구성도(c)를 나타낸 도면이다.

도 3d는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 실시 예에 따른 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 독립적으로 구성되고 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부, 중계 연결 전선망이 주차장 인근 외부에 있으며, 주차장 내 전선망은 별도의 다중접속스위치가 없이 구성된 시스템의 세부 구성도를 나타낸 시스템 세부 구성도(d)를 나타낸 도면이다.

도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치의 수가 경로의 수보다 많이 구성한 다중접속스위치 구현의 예인 다중접속스위치(a)를 나타낸 도면이다.

도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스위치의 수와 경로의 수가 동일하게 구성한 다중접속스위치 구조의 예인 다중접속스위치(b)를 나타낸 도면이다.

도 4c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 스위치의 수와 경로의 수가 동일하게 구성한 다중접속스위치 구조의 예인 다중접속스위치(c)를 나타낸 도면이다.

도 4d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 구리 버스바를 활용하여 구성한 다중접속스위치(700)의 내부를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 두 다중접속스위치 사이에 여러 개의 충전용 어댑터가 연결되는 경우인 충전용 어댑터를 나타낸 도면이다.

도 6a은 본 발명의 실시 예에 따른 전기차만 주차할 수 있는 주차공간에서 요청전력조작부가 2개이고 독립적으로 구성된 예를 나타낸 도면이다.

도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 전기차만 주차할 수 있는 주차공간에서 인접한 주차면에 위치한 다중접속스위치들을 하나의 라인으로 묶어 다중접속스위치 라인 단위로 관리하는 구성의 예를 나타낸 도면이다.

도 6c는 본 발명의 일 실시예로 전기차만 주차할 수 있는 주차공간에서 인접한 주차면에 위치한 어댑터 또는 어댑터 보관함들을 하나의 라인으로 묶어 어댑터 또는 어댑터 보관함 라인 단위로 관리하는 구성의 예를 나타낸 도면이다.

도 7a은 본 발명의 다른 실시예로서 전기차와 내연 기관 차등이 자유롭게 주차할 수 있는 주차공간에서 요청전력조작부가 2개이고 독립적으로 구성된 예를 나타낸 도면이다.

도 7b는 본 발명의 도 7a 관련 전기차와 내연 기관 차등이 자유롭게 주차할 수 있는 주차공간에서 인접한 주차면에 위치한 다중접속스위치들을 하나의 라인으로 묶어 다중접속스위치 라인 단위로 관리하는 구성의 예를 나타낸 도면이다.

도 7c는 본 발명의 도 7a 관련 전기차와 내연 기관 차등이 자유롭게 주차할 수 있는 주차공간에서 인접한 주차면에 위치한 어댑터 또는 어댑터 보관함들을 하나의 라인으로 묶어 어댑터 또는 어댑터 보관함 라인 단위로 관리하는 구성의 예를 나타낸 도면이다.

도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 강하 보상 방법 중 일 실시예의 플로우 차트(a)를 나타낸 도면이다.

도 8b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전압 강하 보상 방법 중 다른 실시예의 플로우 차트(b)를 나타낸 도면이다.

도 8c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전압 강하 보상 방법 중 다른 실시예의 플로우 차트(c)를 나타낸 도면이다.

도 8d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전압 강하 보상 방법 중 다른 실시예의 플로우 차트(d)를 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 동시 충전 전기자동차 대수를 근거로 전류 고정형 DC/DC 컨버터의 개수를 정하고 전류 고정형 DC/DC 컨버터의 생산전력에 따라 변동 없이 충전 속도가 결정되는 방식이지만 일부 전류 고정형 DC/DC 컨버터를 추가로 병렬로 연결하여 충전 희망자의 요청에 따라 다중접속스위치를 사용하여 전류 고정형 DC/DC 컨버터와 병렬 연결된 DC/DC 컨버터의 충전 속도 조합하여 요청전력을 제공하는 방식인 DC/DC 컨버터의 구성(b)를 나타낸 도면이다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 실시 예에 따른 전선망의 형태에 따른 선택 가능한 경로의 수를 나타낸 도면이다.

도 11a는 본 발명의 다중접속장치를 적용할 수 있는 또 다른 실시 예로서 교류 전원을 그대로 이용한 시스템 전체 블록도를 나타낸 도이다.

도 11b는 본 발명의 실시 예에 따른 교류 전원에서의 신재생에너지가 결합된 시스템 전체 블록도를 나타낸 도면이다.

도 12a는 본 발명의 실시 예에 따른 요청전력조작부가 주차장 인근 외부에 위치하며 요청전력조작부와 주차장 내 전선망이 중계 연결 전선망으로 연결되어 있는 시스템의 세부 구성도를 나타낸 시스템 세부 구성도(a)를 나타낸 도면이다.

도 12b는 본 발명의 실시 예에 따른 신재생 에너지가 결합되고, 요청전력조작부가 주차장 인근 외부에 위치하며 요청전력조작부와 주차장 내 전선망이 중계 연결 전선망으로 연결되어 있는 시스템의 세부 구성도를 나타낸 시스템 세부 구성도(b)를 나타낸 도면이다.

도 13a는 본 발명의 실시 예에 따른 다중접속스위치에서 상-하로 경로형성이 된 다중접속스위치 동작의 예(a)를 나타낸 도면이다.

도 13b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중접속스위치에서 좌-우로 경로형성이 된 다중접속스위치 동작의 예(b)를 나타낸 도면이다.

도 13c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중접속스위치에서 좌-상으로 경로형성이 된 다중접속스위치 동작의 예(c)를 나타낸 도면이다.

도 13d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중접속스위치에서 우-상으로 경로형성이 된 다중접속스위치 동작의 예(d)를 나타낸 도면이다.

도 13e는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중접속스위치에서 좌-하로 경로형성이 된 다중접속스위치 동작의 예(e)를 나타낸 도면이다.

도 13f는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중접속스위치에서 우-하로 경로형성이 된 다중접속스위치 동작의 예(f)를 나타낸 도면이다.

도 13g는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중접속스위치에서 상-하, 좌-우로 겹치지 않는 2개의 경로가 형성된 다중접속스위치 동작의 예(g)를 나타낸 도면이다.

도 13h는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중접속스위치에서 좌-상, 우-하로 겹치지 않는 2개의 경로가 형성된 다중접속스위치 동작의 예(h)를 나타낸 도면이다.

도 13i는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다중접속스위치에서 우-상, 좌하로 겹치지 않는 2개의 경로가 형성된 다중접속스위치 동작의 예(i)를 나타낸 도면이다.

도 13j는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 스위치의 수를 경로의 수보다 많게 구성한 다중접속스위치에서 상-하로 경로형성이 된 다중접속스위치 동작의 예(j)를 나타낸 도면이다.

도 14는 충희자의 요청에 따라 충전 속도를 조합하여 DC/DC 컨버터 그룹에서 충전용 어댑터까지 공급하는 예를 나타낸 도이다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 DC/DC 컨버터에서 충전용 어댑터까지 충희자의 요청에 따라 충전 속도가 조합이 되는 충전 속도 조합의 예를 나타낸 도면이다.

본 문서에서, "충희자"는 충전 희망자를 의미하며, "충대차"는 충전 대상 차량을 의미한다.

또한 "전류 고정형 D/D"는 전류 고정형 DC/DC 컨버터를 의미하며, "전류 가변형 D/D"는 전류 가변형 DC/DC 컨버터를 의미하며, "D/D"는 DC/DC 컨버터를 의미한다.

또한 "직류 전력 송달 시스템"은 요청전력조작부와 연결 전선망을 함께 부르는 명칭이며, "연결 전선망"은 중계 연결 전선망과 주차장 내 전선망을 함께 부르는 명칭이다.

또한 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어와 (a), (b) 등과 같이 문자를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한 본 발명에서 "최대 동시충전전기자동차 대수에 대응하는 DC/DC컨버터"의 의미는 D/D의 개수가 원칙적으로 동시 충전 전기자동차 대수에 근거하여 정해진다는 것이다. 예를 들어 상기 동시 충전 전기자동차 대수와 D/D의 개수가 동일하게 1 대 1의 비율로 구성되는 것이 일반적이나 본 발명의 다른 실시 예에서는 시스템의 약간의 차이에 의해 상기 동시 충전 전기자동차 대수보다 D/D의 개수가 조금 많게 또는 조금 적게 구성될 수 있다.

예를 들어 본 발명의 실시 예 중 도 9에서와 같이 병렬 연결을 위해 동시 충전 전기자동차 대수보다 많은 수의 D/D를 구성할 수 있고, 추가적인 확장을 고려하거나, 충희자가 선택할 수 있는 충전 속도(요청전력) 다양함을 위해 D/D의 개수가 동시 충전 전기자동차 대수보다 많을 수 있다.

또한 본 발명의 시스템의 약간의 변형된 형태로 하나의 연결 전선망을 타고온 전력을 후단에서 필요에 따라 2 ~ 3대의 주차공간의 어댑터에 분지하여 전력을 동시에 충전하는 것을 설정할 수 있다. 이 경우 상당히 많은 각 차량별 충전 후 단선 시점이 다를 경우와 같은 안전상의 문제가 타나날 가능성이 커기는 하나 다이오드 등을 포함하는 장치에 의해 문제가 해결될 가능성을 본 발명은 포함하고 있다. 그러나 본 발명에서는 이 경우의 충전가능 전기자동차 대수를 2 ~ 3대가 아니라 1 대로 본다.

다시 말하면 1개의 형성된 연결 전선망을 통해 전력이 공급되고 충전 후 해당 D/D컨버터의 단선연결스위치에 의해 단선되는 개념을 전기자동차 충전가능 대수 1로 본다는 의미이다.

또한 실제 사용적인 측면에서는 D/D의 충전 속도 구성에 따라 동시 충전 전기자동차 대수보다 적게 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 충전 시스템에서 전력 사용량이 허용전력량에 다다를 경우 사용되지 않은 D/D가 있더라도 허용전력량을 초과할 수 없기에 사용하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 시스템 전체 블록도는 도 1에 도시된 바와 같이 변압기(1000)와 AC/DC 컨버팅 시스템(2000), 직류 전력 송달 시스템(500), 충대차(9000), 충희자 화면 표시(9100), 제어부(400)를 포함한다.

본 발명의 실시 예에서 변압기(1000)라 표기하였지만, 해당 명칭은 발전소에서 생산된 전력을 받는 수전과 이를 각각의 수용가에서 필요한 만큼의 전력량으로 분배해주는 배전을 포함하는 수배전설비와 변전을 위한 변전설비, 분전반 등 통상적으로 수전, 배전, 변압을 위한 과정에 필요한 설비들을 포함할 수 있다.

상기 변압기(1000)에서 변환되는 교류 전압의 크기는 발전소에서 생산된 전력을 상기 직류 전력 송달 시스템(500)에서 사용하는 직류 전압의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 변환 효율 등을 고려하여 변환되는 교류 전압의 크기가 정해진다.

또한 본 발명의 실시 예에서는 발전소에서 생산된 교류 전력을 기준으로 설명하였으나, 최근 주목을 받고 있는 고압직류송전(HVDC)로 전력이 공급되는 경우에는 공급된 직류 전력을 변환하는 설비들이 포함될 수 있다.

또한 외부에서 필요로 하는 적절한 전기가 있다면 이를 그대로 이용할 수 있고 이 경우 변압기는 본 발명의 시스템에 포함되지 않을 수 있고 이 경우 외부의 그 어딘가에 있었을 변압기가 본 발명의 변압기가 된다.

외부에서 공급되는 전원이 상기 변압기(1000)에서 변환되고, 이렇게 변환된 전원이 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)에 공급된다. 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)은 변압기에서 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 1 차적으로 변환하여 공급하는 역할을 한다.

발전소, 송전, 배전의 과정을 거쳐서 변압기로 인입되는 전원은 불안정하다. 이렇게 불안정한 전원을 직류 전압으로 변환하여 바로 사용하면, 안정되지 않은 전원을 공급하게 되므로 오동작이나 열화와 같은 문제가 발생할 수 있다.

상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)을 통해 1차적으로 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 요청전력조작부(3000)에서 DC/DC 변환을 통해 전원을 안정화하고 충대차(9000) 충전 시에 사용하게 될 수 있다.

상기 직류 전력 송달 시스템(500)은 요청전력조작부(3000)와 연결 전선망(600)으로 구성될 수 있고, 상기 연결 전선망(600)은 중계 연결 전선망(4000)과 주차장 내 전선망(5000)으로 구성될 수 있으며, 상기 연결 전선망(600)에서 상기 중계 연결 전선망(4000)은 필요에 따라 생략될 수 있다.

상기 요청전력조작부(3000)은 충희자의 충전 속도(요청전력)를 제공하기 위해 D/D의 선정 또는 D/D의 조합, 충전 속도(요청전력) 설정 등의 제어를 하며, 충전 속도(요청전력)를 공급하거나 공급을 해제하는 역할을 한다.

이때 충희자의 충전 속도라고 하는 것은 비록 당시 요청하지 않았다하더라도 사전에 협의 또는 공고에 의해 설정된 속도를 포함한다. 또한 충희자의 출고 시간에 따라 시스템에서 적정한 시간과 충전 속도를 자율적으로 적용할 수 있는데 이 또한 충희자의 의사가 작용하여 충전시각과 충전 속도가 정해 졌다는 측면에서 충희자의 충전 속도라는 의미에 포함될 수 있다.

예를 들어 말하면 충희자는 저녁 6시에 주차구역에 어댑터에 접속하고 출차시간을 다음날 아침 8시로 설정할 수 있다. 이 경우 충희자와 사전에 합의된 시간 및 충전율, 예를 들어 출차시간(혹은 출차시간 30분전)까지 충전율 90%까지 해 주면 된다고 하면 본 발명의 시스템은 얼마든지 인공지능 혹은 알고리즘에 따라 다양한 상황에 적절히 대응하면서 충전속도와 충전시간을 조절할 수 있을 것이다. 이 경우도 본 발명에서는 충희자의 희망 충전속도 유형의 하나로 볼 수 있다.

그러므로 요청전력조작부는 충희자의 희망사항을 직접 받아 조작될 수 있지만 좀 더 바람작한 모습은 충희자의 충전속도 등 희망사항을 메인제어장치가 해석하여 전체 상황에 맞추어 주어지는 제어명령에 따라 조작된다고 볼 수 있다.

상기 중계 연결 전선망(4000)은 요청전력조작부(3000)에서 설정된 충전 속도(요청전력)를 공급하는 요청전력제공 전선(3013)과 주차장 내 전선망(5000) 사이에 위치하며, 충전 속도(요청전력)를 주차장 내 전선망(5000)까지 적절한 경로로 공급될 수 있도록 경로를 형성하기 위해 사용될 수 있다.

상기 주차장 내 전선망(5000)은 중계 연결 전선망(4000)과 연결되어 충대차(9000)가 있는 위치까지 충전경로를 형성하여 충전 속도(요청전력)을 제공하는 역할을 할 수 있다. 그러나 본질적으로 주차장 내 전선망(5000)은 중계 연결 전선망(4000)은 유사한 것으로 일괄하거나 임의로 구분되어 역할을 할 수 있다.

상기 충대차(9000)는 충전 대상 차량을 의미하며, 충희자가 요청한 충전 속도(요청전력)을 요청전력조작부(3000), 중계 연결 전선망(4000), 주차장 내 전선망(5000)을 거쳐 공급받게 된다.

상기 제어부(400)는 메인 제어장치(6000), 허용전력량 관리 장치(1100), AC/DC 컨버팅 시스템 관리(2100), 요청전력조작부 관리(3100), 중계 연결 전선망 관리(4100), 주차장 내 전선망 관리(5100), 충대차 충전 및 정보 관리(8000), 고객 응대 시스템(7000)을 포함할 수 있다.

상기 메인 제어 장치(6000)는 충전을 위한 전체적인 시스템들의 관리와 제어, 내부 또는 외부 통신, 상기 고객 응대 시스템(7000)을 제어하여 충희자의 단말에 알림을 보내거나 정보를 송수신하는 역할을 할 수 있다.

상기 메인 제어 장치(6000)에서 내부 또는 외부 통신을 할 때 사용하는 통신방식은 PLC, CAN, LAN, LIN, Bluetooth, Zigbee, Beacon 등 유선 통신 또는 무선 통신을 위한 다양한 방식들이 사용될 수 있다.

상기 허용전력량 관리 장치(1100)는 본 발명에 따른 충전시스템에서 사용하는 전력이 상기 변압기(1000)의 허용이 가능한 총 전력을 넘지 않도록 지속적으로 모니터링하고 제어하는 역할을 한다. 이를 위해 통상적으로 전력을 모니터링, 제어하기 위한 설비나 소프트웨어, 분전반 등을 포함할 수 있다.

여기서 허용가능한 총 전력이라 함은 원칙적으로 변압기 유무에 관계없이 전기공급원(한국의 경우 한국전력 등)과 계약에 의해 허가받은 전력의 양을 의미할 수 있다.

상기 AC/DC 컨버팅 시스템 관리(2100)은 상기 변압기(1000)에서 공급되는 전원을 1 차적으로 직류 전원으로 변환할 때 정해지는 전력을 넘지 않도록 지속적으로 모니터링하고 제어하는 역할을 할 수 있다. 상기 AC/DC 컨버팅 시스템 관리(2100)는 통상적으로 전력을 모니터링, 제어하기 위한 설비나 소프트웨어, 분전반을 포함할 수 있다.

만약 AC/DC 컨버팅 시스템이 하나가 아닌 여러 개로 구성이 될 경우, 상기 AC/DC 컨버팅 시스템 관리(2100)는 각각의 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)을 모니터링하고 제어할 수 있다.

상기 요청전력조작부 관리(3100)는 충희자의 요청에 따라 D/D를 선정하거나 조합, 또는 충전 속도(요청전력)를 결정하고 이를 공급하거나, 차단하는 등의 제어와 고장이나 누설 전류 등의 문제를 파악하는 역할을 할 수 있다.

상기 중계 연결 전선망 관리(4100)는 상기 요청전력조작부(3000)에서 설정된 충전 속도(요청전력)을 상기 충대차(9000)가 위치한 상기 주차장 내 전선망(5000)까지의 공급하기 위한 경로 형성과 충전 완료 후 경로 형성 해제를 하는 역할을 할 수 있다.

상기 주차장 내 전선망 관리(5100)는 상기 중계 연결 전선망(4000)에서 공급된 충전 속도(요청전력)을 상기 충대차(9000)의 위치까지 공급하기 위한 경로 형성과 충전 완료 후 경로 형성 해제를 하는 역할을 할 수 있다.

상기 충대차 충전 및 정보 관리(8000)는 상기 충대차(9000)로부터 수신되는 배터리 정보, 배터리 잔량, 차량 정보 등의 정보와 연결된 충대차(9000)가 해당 충전시스템에서 충전이 가능한 차량인지를 판단하는 등의 역할을 할 수 있다.

상기 고객 응대 시스템(7000)은 과금시스템(7100), 회원정보 관리 시스템(7200), 충대차 진단 등(7300)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 실시 예에서는 3 가지로 나누어 설명하였지만, 이는 예시로서 당연히 시스템 구축시 필요에 따라 시스템이 추가될 수 있다.

상기 과금시스템(7100)은 시간대별/계절별 요금정보, 충전에 사용된 전력에 따른 요금 계산, 결제 등의 역할을 하며, 상기 회원정보 관리 시스템(7200)은 충희자의 결제 정보, 차량 정보, 예약 정보 등을 저장하는 역할을 할 수 있다.

상기 충대차 진단 등(7300)은 충대차 충전 및 정보 관리(8000)로부터 수신되는 정보들을 저장하고, 정보에 따라 충희자에게 전달하는 역할을 할 수 있다.

상기 충희자 화면 표시(9100)는 상기 고객 응대 시스템(7000)에서 전송되는 정보들이 충희자의 스마트폰, 컴퓨터 등과 같은 단말기에 표시되는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변압기(1000)에서부터 충대차(9000)가 위치한 곳의 충전용 어댑터(5015)까지의 전체적인 구조를 예를 들어 표현한 것으로 상기 변압기(1000), 허용전력량 관리 장치(1100), AC/DC 컨버팅 시스템(2000), 직류 전력 송달 시스템(500)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 2의 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)은 다수 개가 될 수 있다. 예를 들어 제 1 ~ 제 5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)와 같이 다수개로 구성될 수 있으며, 상기 직류 전력 송달 시스템(500) 또한 제 1 ~ 제 5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)에 제 1 ~ 제 5 직류 전력 송달 시스템(510, 520, 530, 540, 550)이 각각 연결되어 구성될 수 있다.

상기 실시 예에서 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 상기 직류 전력 송달 시스템(500)은 각각 5개로 구성하였지만 이는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 예시일 뿐 그 숫자가 더 많거나 적을 수 있다.

도 2는 상기 제 1 ~ 제 5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)과 제 1 ~ 제 5 직류 전력 송달 시스템(510, 520, 530, 540, 550) 중 제 1 AC/DC 컨버팅 시스템(2010)과 제 1 직류 전력 송달 시스템(510)을 예를 들어 설명하였다.

상기 제 1 ~ 제 5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)에서 생성되는 직류전원과 제 1 ~ 제 5 직류 전력 송달 시스템(510, 520, 530, 540, 550)의 직류전원은 같은 크기의 직류 전원을 사용할 수도 있고, 필요에 따라 서로 다른 크기의 직류 전원을 사용할 수 있다.

특히 여기서 사용되는 전원의 전압은 시중에 판매되는 전기자동차들의 표준 전압의 크기가 다양하게 달라질 경우 당업자가 그 필요에 따라 당연히 다양하게 생성하여 사용할 수 있다. 예를 들어 전기자동차의 충전 표준전압이 800V와 400V라면 이 둘의 차량 대수의 비를 고려하여 이 둘을 모두 수용할 수 있다.

또한, 상기 제 1 ~ 제 5 직류 전력 송달 시스템(510, 520, 530, 540, 550)의 요청전력조작부(3000), 중계 연결 전선망(4000), 주차장 내 전선망(5000)의 세부 구조는 같을 수도 있고, 필요에 따라 다르게 구성할 수도 있다.

도 2는 상기 요청전력조작부(3000)가 전류 고정형 D/D(3021), 상기 중계 연결 전선망(4000)이 피라미드의 형태(전선망의 수가 늘어나는 구조), 주차장 내 전선망(5000)과 상기 중계 연결 전선망(4000)이 연결되는 전선(900)이 상단 다중접속스위치 라인(5011)과 연결되는 구성을 포함하는 본 발명에 따른 실시 예이다.

상기 실시 예는 충희자가 요청하는 충전 속도(요청전력)는 상기 요청전력조작부(a)(3010)의 전류 고정형 D/D(3011)에서 정해진 충전 속도(요청전력)를 선택할 수 있다. 해당 충전 속도(요청전력)는 수많은 경우의 수를 가진 상기 중계 연결 전선망(a)(4010)과 제1 주차장 내 전선망(5010)의 경로 형성을 통해 원칙적으로 재설정시마다 다른 경로가 될 가능성이 훨씬 큰 상태에서 충대차(9000)와 연결된 충전용 어댑터(5015)로 공급될 수 있다.

상기 요청전력조작부(a)(3010)의 전류 고정형 D/D(3011)는 모두 같은 크기의 충전 속도(요청전력)를 공급할 수 있지만, 서로 다른 크기의 충전 속도를 공급할 수도 있다. 각각의 전류 고정형 D/D(3011)의 충전 속도(요청전력)는 설비시 해당 주차장의 상황을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

상기 실시 예에서 충희자의 충전 속도(요청전력) 선택에 의해 메인제어장치의 판단에 따라 상기 요청전력조작부(a)(3010)의 전류 고정형 D/D(3011)이 선정되면 상기 중계 연결 전선망(a)(4010)과 상기 제1 주차장 내 전선망(5010)의 경로 형성을 하고, 해당 작업이 완료되면 상기 요청전력조작부(a)(3010)의 단선연결 스위치(3012)를 ON하여 충전 속도(요청전력)을 공급하게 할 수 있다.

또한, D/D를 다양하게 구성하여 직류 전원을 활용한 완속 충전부터 급속 충전까지 충희자의 선택에 따라 충전 속도(요청전력)을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

전기가 흐를 때 경로 형성을 한다면 역기전력 등의 다양한 전기적 문제가 발생할 수 있지만 상기 실시 예처럼 경로 형성 후 단선연결 스위치(3012)를 ON 하여 충전 속도(요청전력)를 공급하면 이러한 문제를 사전에 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한 상기 실시 예에 별도로 표시되어 있지 않지만 본 발명과 같이 직류 전력을 사용할 때 고장이 발생할 때 고장전류를 차단하기 위한 직류 차단기와 같은 기기가 추가될 수 있으며, 역전류 계전기, 지락계전기, 잔류전류 장치 등과 같이 직류 전력을 사용하면서 나타낼 수 있는 사고를 사전에 예방할 수 있는 기기들이 추가적으로 사용될 수 있다.

또한 상기 실시 예에서는 요청전력조작부의 D/D로 표현하였지만 설계상 이점이나 상황에 따라 요청전력조작부의 D/D는 DC/AC 변환 - AC/DC 변환 이외에도 DC/DC 변환을 위한 다양한 설계 방식이나 구성을 포함할 수 있다.

경로를 설정하기 위해 연결 전선망(600)에 사용되는 다중접속스위치(700)를 움직이게 하는 전기는 본 발명에서 전기자동차 충전을 위한 전기가 아닌 일반 가정용 등의 교류를 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 다중접속스위치(700)를 하나의 실시예로서 도 4a, 도 4b, 도 4c, 5d와 같이 구성하였을 때, 상기 다중접속스위치(700)에 연결된 전선은 총 6가지의 경로를 가질 수 있다. 상단과 하단, 상단과 좌측단, 상단과 우측단, 하단과 좌측단, 하단과 우측단으로 경로를 형성할 수 있으며, 기본적으로 하나의 경로를 형성하지만 경우에 따라 겹치지 않는 경로라면 두 가지 경로가 동시에 형성될 수 있다.

또한 연결 전선망은 도 10a 내지 도 10d와 같이 사방으로 연속하여 연결되는 삼각형, 육각형 등들로 연결될 수 있다. 또는 입체적인 연결구조로도 연결될 수 있는데 예를 들면 정사면체, 정육면체를 들 수 있다. 당연히 필요에 따라 형태를 다소 찌그려 사용될 수 있다. 또한 당연히 상기 이들 형상들을 혼합하여 사용할 수 있다.

중요한 점은 숫자가 적은 전력공급라인을 가진 요청전력조작부(3000)에서 그보다 훨씬 숫자가 많은 주차장들의 충전가능 어댑터 중 다양하고 원칙적으로는 랜덤하게 연결된다고 할 수 있는 충대차(9000)에 이미 경로가 설정 연결되어 충전하고 있는 충대차(9000)들의 경로와 혼선 없이 새로운 경로를 형성할 수 있도록 다중접속스위치(700)들의 연결경로의 경우의 수를 충분히 확보할 수 있는지가 핵심이다.

그러므로 다중접속스위치(700)는 연결 전선망이 형성하는 모서리마다 모두 다 혹은 대부분에 설치하는 것으로 원칙으로 한다. 하지만 연결경로의 경우의 수를 충분히 확보할 수 있다면 모든 모서리마다 다중접속스위치(700)를 모두 설치하지 않을 수 있고 각 스위치 당 연결 가능한 경우의 수도 줄여서 사용이 가능하다.

주차공간 내 충전용 어댑터를 어느 정도 설치해야 하는 가는 중요한 사항이다. 가장 바람직하기로는 모든 주차공간마다 어댑터를 설치될 수 있다. 왜냐하면 그렇게 할 경우 내연 기관 차나 전기차를 구분하지 않고 차주들이 주차를 할 수 있는 장점을 누릴 수 있다. 또한 추후 전기차의 비중이 계속 증가할 경우 상단의 변압기, AC/DC컨버터, D/D컨버터들의 보충만으로 대응이 가능하기도 하기 때문이다.

따라서 예를 들면 본 발명은 최대 동시충전 전기자동차의 대수가 60대라면 주차공간의 어댑터는 400개 혹은 500개와 같은 식으로 설치될 수 있다. 그러나 이 숫자들은 철저히 전체 자동차 중 전기자동차의 비중, 전기자동차의 사용형태 등에 따라 당업자가 상황을 보아 적의 판단해야할 사항으로 얼마든지 다양하게 적용될 수 있다. 그리고 상황에 따라서는 주차공간의 어댑터는 상당 수 생략될 수 있으나 적어도 최대 동시 충전 전기자동차의 대수보다는 훨씬 많아 연결 전선망을 설치하는 의미가 시스템의 부분적으로 혹은 전체적으로 살아있는 것이 본 발명의 핵심이라 할 수 있다.

또 다른 실시예로 중계 연결 전선망(4000)없이 바로 요청전력조작부(3000)에서 주차장 내 전선망(5000)으로 연결될 수도 있다. 예를 들면 주차장 내 다중접속스위치(700)는 설치되어 있으나 필요에 따라 충전용 어댑터(5015)가 없는 곳이 다수 있거나 경로의 경우의 수가 충분하다면 그 부분을 통해 바로 연결될 수 있고 그 경우에도 다중접속스위치(700)들의 연결경로의 경우의 수를 충분히 확보할 수 있을 수 있기 때문이다.

도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 변압기(1000)에서부터 충대차(9000)이 위치한 곳의 충전용 어댑터(5015)까지의 전체적인 구조를 예를 들어 표현한 것이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템은, 상기 변압기(1000), 허용전력량 관리 장치(1100), AC/DC 컨버팅 시스템(2000), 직류 전력 송달 시스템(500a)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 3a의 변압기(1000)는 기 설치된 변압기가 충전에 사용되는 전력을 감당할 수 있다면, 별도의 설치가 없이 해당 변압기를 활용하여 전력을 공급할 수 있으며, 기 설치된 변압기가 충전에 사용되는 전력을 감당할 수 없다면, 추가적인 변압기(1000)의 설치를 통해 전력을 공급할 수 있다.

도 3a의 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)은 하나로 구성될 수도 있고, 다수 개로 구성될 수도 있다. 예를 들어 제 1 ~ 제 5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)와 같이 다수개로 구성될 수도 있고, 하나의 AC/DC 컨버팅 시스템으로 구성될 수 있다. 상기 직류 전력 송달 시스템(500) 또한 제 1 ~ 제 5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)에 제 1 ~ 제 5 직류 전력 송달 시스템(510, 520, 530, 540, 550)이 각각 연결되어 구성될 수 있다.

또한 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)마다 상기 요청전력조작부(3000)가 별개로 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)는 각각 제1 ~ 제5 요청전력조작부(3010, 3020, 3030, 3040, 3050)가 연결될 수 있다.

상기 실시 예에서 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 상기 직류 전력 송달 시스템(500), 상기 요청전력조작부(3000)는 각각 5개로 구성하였지만 이는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 예시일 뿐 그 숫자가 더 많거나 적을 수 있다.

또한 도 3a의 실시 예에서 직류 전력 송달 시스템(500a)은 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 1 대 1로 연결하였지만, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 예시일 뿐 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 1 대 다로 연결될 수도 있다.

도 3a는 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)과 제1 ~ 제5 직류 전력 송달 시스템(510a, 520a, 530a. 540a, 550a) 중 제1 AC/DC 컨버팅 시스템(2010)과 제1 직류 전력 송달 시스템(510a)을 예를 들어 설명하였다.

상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)에서 공급 가능한 전력은 모두 동일할 수도 있고, 각 시스템마다 공급 가능한 전력량이 다를 수도 있다. 또한, 제1 ~ 제5 직류 전력 송달 시스템(510a, 520a, 530a. 540a, 550a)에 포함된 각 요청전력조작부(3000)의 직류전원의 크기는 모두 같을 수도 있고, 필요에 따라 서로 다른 크기의 직류 전원을 사용하여 구성할 수 있다.

특히 여기서 사용되는 전원에서 전압의 크기는 시중에 판매되는 전기자동차들의 충전 전압 크기가 다양할 수 있기에 상기 시스템을 구축할 때 그 필요에 따라 다양하게 구성할 수 있다. 예를 들어 전기자동차의 충전 전압의 크기가 800V와 400V라면 상기 두 전압이 사용되는 전기자동차들의 차량 대수의 비를 고려하여 구성할 수 있다.

또한, 제1 ~ 제5 직류 전력 송달 시스템(510a, 520a, 530a. 540a, 550a)의 각 요청전력조작부(3000)와 주차장 내 전선망(5000)의 세부 구조는 상기 제1 요청전력조작부(3010)와 제1 주차장 내 전선망(5010)의 세부 구조와 같을 수도 있지만, 필요에 따라 다르게 구성할 수도 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따라 AC/DC 컨버팅 시스템과 요청전력조작부가 분리되어 있는 전기차 충전 시스템을 예시한다.

도 3a는 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)이 여러 개로 구성되고, 상기 요청전력조작부(3000)가 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)에 상기 요청전력조작부(3000)가 하나로 구성된 경우를 나타낸 도이다.

또한, 도 3a는 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)마다 상기 요청전력조작부(3000)가 별개로 존재하고, 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)와 상기 요청전력조작부(3000)가 주차장 인근 외부에 구성되는 경우를 나타낸 도이다.

여기서 외부라는 의미는 해당 주차장의 영역이 아닌 다른 별도의 공간을 의미하며 이는 주차장 인근의 별도로 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 상기 요청전력조작부(3000)를 구성할 수 있는 설비 공간이 될 수 있다.

또한, 여기서 별도의 공간은 주차장 전체 영역에서 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 상기 요청전력조작부(3000)가 충전을 담당하는 주차장의 영역을 제외한 영역이 포함될 수 있으며, 주차장과 별개의 공간이 될 수도 있으며, D/D 단선연결 스위치(3012)와 상기 다중접속스위치(700)를 거쳐 충전용 어댑터(5015)에 연결되어야 한다.

또한, 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 상기 요청전력조작부(3000)가 주차장 인근 외부에 구성되는 경우 주차장 인근까지 AC 전원으로 공급된다.

또한, 주차면(80) 위에만 다중접속스위치(700)가 구성되고, 하나의 충전용 어댑터(5015)가 하나의 전기자동차를 충전할 수 있는 경우를 나타낸 본 발명에 따른 실시 예이다.

상기 실시 예는 충희자가 요청하는 충전 속도(요청전력)는 상기 제1 요청전력조작부(3010)의 전류 고정형 D/D(3011)에서 정해진 충전 속도(요청전력)를 선택할 수 있다. 해당 충전 속도(요청전력)는 충대차(9000)의 현재 위치에 따라 상기 주차장 내 전선망(5010)에서 다양하게 경로 형성을 통해 충전용 어댑터(5015)와 충대차(9000)로 공급될 수 있으며, 충전을 위한 경로는 기존 사용되고 있는 경로를 피하고 최단거리, 최소한으로 다중접속스위치(700)를 사용하도록 형성될 수 있다.

또 하나의 실시예로 다수의 AC/DC 컨버터 예를 들면 본 발명에서 필요로 하는 충전기를 DC/DC 컨버터를 부가하지 않고 투입되는 AC/DC 컨버터를 정교하게 제작함으로써 충전하는 직류전류를 공급하거나 끊어주는 단선연결 스위치를 포함하는 요청전력조작부와 직접 다수의 AC/DC 컨버터를 연결하여 시용될 수도 있다.

상기 경로 형성 과정에서 가장 중요한 점은 형성된 경로의 전선 길이와 다중접속스위치 수에 의한 전압 강하를 최소화할 수 있는 경로를 형성하는 것이다. 제어 프로그램에서는 상기 경로 형성시 시뮬레이션을 통해 형성되는 경로들의 전선 길이와 다중접속스위치 수에 의한 전압 강하를 계산하고 이 중 제일 전압 강하가 적은 경로를 선택할 수 있다.

또한, 또 다른 경우는 상기 전압 강하를 최소화하는 경로 형성에만 신경 쓸 경우, 충전 경로가 형성되지 않는 주차면(80)이 발생할 수 있다. 이를 보완하기 위해 제어 프로그램에서 각 주차면까지의 경로 형성을 미리 시뮬레이션하여 전압 강하가 적으면서 추가적인 경로 형성이 용이하도록 경로를 선택할 수 있다.

그에 따라 추가적인 선택사항으로 주차면(80) 상단 등에 LED 표시등 등을 설치하여 깜빡이게 하는 등 추천 주차면을 표시할 수도 있다.

또한, 상기 충전 경로가 형성되지 않는 경우를 최소하기 위해 주차면(80) 위에 설치된 2개 이상의 다중접속스위치(700)를 연속적으로 사용하는 경로 형성을 최소화하는 것이 중요할 수 있다. 상기 주차면(80) 위에 설치된 다중접속스위치(700)를 연속하여 사용하여 경로를 형성하게 되면, 단지 연결만을 위해 사용된 다중접속스위치(700)의 해당 충전용 어댑터(5015)와의 추가적인 충전을 위한 경로형성이 어려울 수 있으므로 해당 주차면(80)은 전기차가 들어와도 충전이 어려울 수 있다. 그러므로 상기 주차면(80) 위에 설치된 다중접속스위치(700)를 연속하여 사용하는 것을 피하고 통로 등에 설치된 다중접속스위치(700)를 잘 활용하여 충전 경로를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 세 가지 충전 경로 형성 방법은 독립적으로 사용할 수도 있고, 주차장에 설치되는 다중접속스위치(700)의 수에 따라 첫 번째와 두 번째 방법, 첫 번째와 세 번째 방법, 세 가지 방법 중 둘 이상을 사용할 수도 있다.

상기 제1 요청전력조작부(3010)는 제1 DC/DC 컨버터 그룹(41)과 단선연결 스위치(3012)로 구성되며, 상기 제1 DC/DC 컨버터 그룹(41)은 전류 고정형 D/D(3011)로만 구성이 되며 모두 같은 크기의 충전 속도(요청전력)를 공급할 수 있지만, 서로 다른 크기의 충전 속도를 공급할 수 있다. 각각의 전류 고정형 D/D(3011)의 충전 속도(요청전력)는 설비시 해당 주차장의 상황을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

상기 실시 예에서 충희자의 충전 속도(요청전력) 선택에 의해 메인제어장치(6000)의 판단에 따라 상기 제1 요청전력조작부(3010)의 전류 고정형 D/D(3011)이 선정되며, 상기 제1 주차장 내 전선망(5010)의 경로를 먼저 형성하고, 해당 작업이 완료되면 상기 제1 요청전력조작부(3010)의 단선연결 스위치(3012)를 ON하여 충전 속도(요청전력)를 공급할 수 있다.

상기 제1 DC/DC 컨버터 그룹(41)의 전류 고정형 D/D(3011)을 다양하게 구성하여 직류 전원을 활용한 완속 충전부터 급속 충전까지 충희자의 선택에 따라 충전 속도(요청전력)를 제공할 수 있다는 장점이 있으며, 전기자동차의 수가 증가될 때 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 요청전력조작부(3000)를 추가적으로 설치하여, 기존에 구성된 충전 시스템의 확장이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 상기 실시 예에서는 전류 고정형 DC/DC만 사용하여 예를 들어 설명하였지만, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 구성일 뿐, 도 9와 같이 전류 고정형 D/D(3021)과 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022)로 구성된 제2 DC/DC 컨버터 그룹(42), 전류 가변형 D/D(3031)로 구성된 제3 DC/DC 컨버터 그룹(43), 전류 고정형 D/D(3042)과 전류 가변형 D/D(3041)이 혼합된 구성인 제4 DC/DC 컨버터 그룹(44)로 구성할 수도 있다.

전기라 흐를 때 경로 형성을 한다면 역기전력 등 다양한 전기적 문제가 발생할 수 있지만 상기 실시 예처럼 경로 형성 후 단선연결 스위치(3012)를 ON하여 충전 속도(요청전력)를 공급하면 이러한 문제를 사전에 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한 상기 실시 예에 표시되어 있지 않지만 본 발명과 같이 직류 전력을 사용할 때 고장 발생시 고장전류를 차단하기 위한 직류 차단기와 같은 기기가 추가될 수 있으며, 역전류 계전기, 지락계전기, 잔류전류 장치 등과 같은 직류 전력을 사용하면서 나타날 수 있는 사고를 사전에 예방할 수 있는 기기들을 추가적으로 사용하여 구성될 수 있다.

경로를 설정하기 위해 상기 제1 주차장 내 전선망(5010)에 사용되는 다중접속스위치(700)의 동작을 위한 전원은 전기자동차 충전을 위한 전원과는 별개로 일반 교류나 직류 전원을 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 상기 다중접속스위치(700)의 구조는 하나의 실시 예로서 도 4c와 같이 상하와 좌우로 연결되는 경우 즉 상기 다중접속스위치(700)에 4개의 전선이 연결되는 경우의 예를 설명하였지만, 도 10a 내지 도 10d와 같이 전선망의 형태에 따라 4개의 전선이 아닌 더 많거나 더 적은 수의 전선이 연결될 수 있다.

또한 상기 주차장 내 전선망(5010)은 도 10a 내지 도 10d의 삼각형, 사각형, 육각형, 육면체는 본 발명의 실시 예에 따른 예시일 뿐 다각형, 정사면체 등 필요에 따라 형태가 보다 다양하게 구성될 수 있으며, 상기 형상들을 혼합하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 충전 시스템에서 중요한 점은 주차면(80)보다 적은 수의 전력공급장치를 가진 요청전력조작부(3000)에서 그보다 훨씬 많은 수의 주차면(80)에 설치된 충전용 어댑터(5015)로 충희자의 요청에 따라 다양하게 경로를 형성하여 충대차(9000)을 충전할 수 있고, 기 설정된 경로와의 혼선없이 새로운 경로를 형성할 수 있고, 주차장 내 어느 곳에서든 충전을 할 수 있다는 것이 핵심이다.

또한 기존 경로와의 혼선을 피해 새로운 경로를 형성할 수 있도록 다중접속스위치(700)들의 수를 충분히 확보할 수 있어야 하고, 다중접속스위치(700)는 기본적으로 주차면(80)에 설치되며 만약 새로운 경로를 형성하기에 다중접속스위치(700)의 수가 부족하다면, 주차면(80) 외 통로등의 위치에 추가적으로 다중접속스위치(700)를 설치할 수 있다.

충전용 어댑터(5015)는 모든 주차면(80)마다 하나씩 설치되는 것이 가장 바람직하다. 이 경우 전기자동차를 충전하기 위해 기존 내연기관 자동차가 이동하지 않고 어느 곳에든 주차를 할 수 있는 장점이 있다. 또한 추후 전기자동차의 비중이 증가한다면, 변압기(1000), AC/DC 컨버팅 시스템(2000), 요청전력조작부(3000)의 추가적인 설치만으로 대응이 가능하다는 장점이 있다.

예를 들어 본 발명의 최대 동시 충전 전기자동차 수가 60대라면 주차면(80)에 설치되는 충전용 어댑터(5015)의 수는 400개 혹은 500개와 같이 설치될 수 있다. 그러나 이 숫자들은 전체 주차면(80) 대비 전기자동차의 비중이나 사용형태 등에 따라 달라질 수 있으며 상황에 따라 상기 충전용 어댑터(5015)의 수가 생략되거나 더 늘어날 수 있다. 최대 동시 충전 전기자동차의 수보다는 상기 충전용 어댑터(5015)가 많이 설치되어 모든 주차면(80) 혹은 상황에 따라 특정 영역의 주차면(80) 어느 곳에서든 충전을 할 수 있다는 것이 본 발명의 핵심이라 할 수 있다.

또한 예를 들어 충희자가 충전용 어댑터(5015)를 충대차(9000)에 연결하고 충전 종료시간을 설정하였을 때, 충전 시작 전까지 상기 충전용 어댑터(5015)가 연결된 다중접속스위치(700)의 스위치를 해제하여 충대차(9000)에 전기가 흐르지 않도록 제어할 수 있으며, 충전이 시작된 후 충전 종료시간에 맞춰 충전이 완료되도록 본 발명에 따른 충전 시스템에서 충전 속도, 단선연결 스위치(3012) 등을 제어할 수 있다.

충전 종료시간이 되거나 충전이 완료된 이후 충전용 어댑터(5015)가 제거되지 않고 계속 연결되어 있어도 상기 충전용 어댑터(5015)가 연결된 다중접속스위치(700)의 연결을 해제하여 충희자가 상기 충전용 어댑터(5015)의 연결을 해제하기 전까지 전기가 흐르지 않도록 설정할 수 있다.

또한, 여기서 충전 완료란 운영 시스템 및 충희자의 설정에 따라 충전율을 설정할 수 있는데, 예를 들어 급속 충전에 의해 80%까지만 충전하고 이를 충전을 완료하는 것으로 의미하게 할 수도 있다.

하지만 본 발명은 DC 급속 충전에 의해 80%까지 충전된 후 교류 완속 충전으로 전환되어 90% 이상까지 충전하는 것을 완료하는 것으로 의미할 수 있다.

상기 급속과 교류완속을 방법을 구체적으로 설명하면 예를 들어, 급속 충전을 통해 80%까지 충전이 되면, 기 형성된 충전 경로 해제 과정은 충전용 어댑터(5015)의 스위치 연결이 먼저 해제되고, 충전기의 스위치가 연결 해제, 다중접속스위치(700)의 연결을 해제하는 순서로 진행되며, 충분히 직류충전이 종료된 다음 충전용 어댑터(5015) 또는 어댑터 보관함의 스위치를 제어하여, 별도의 교류 전력을 충대차(9000)에 공급할 수 있다.

또한, 상기 예에서 충전용 어댑터(5015)는 주차장 천정이나 벽면, 바닥 내/외부, 별도의 하우징을 구성하여내부에 배치할 수 있으며, 충대차(9000)와 직접 연결되는 유선의 어댑터뿐만 아니라, 예를 들어 자기유도, 자기공진, 전자기파 등의 방식의 무선 충전이 가능한 모듈로 구성할 수 있다.

도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 변압기(1000)에서부터 충대차(9000)이 위치한 곳의 충전용 어댑터(5015)까지의 전체적인 구조를 예를 들어 표현한 것으로, 전기차 충전 시스템은, 상기 변압기(1000), 허용전력량 관리 장치(1100), AC/DC 컨버팅 시스템(2000), 직류 전력 송달 시스템(500a)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 3b는 전선망이 서로 연결되어 전력을 전달할 수 있는 경우를 예시한다.

도 3b의 변압기(1000)는 기 설치된 변압기가 충전에 사용되는 전력을 감당할 수 있다면, 별도의 설치가 없이 해당 변압기를 활용하여 전력을 공급할 수 있으며, 기 설치된 변압기가 충전에 사용되는 전력을 감당할 수 없다면, 추가적인 변압기(1000)의 설치를 통해 전력을 공급할 수 있다.

도 3b의 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)은 하나로 구성될 수도 있고, 다수 개로 구성될 수도 있다. 예를 들어 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)와 같이 다수개로 구성될 수도 있고, 하나의 AC/DC 컨버팅 시스템으로 구성될 수 있다.

상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)은 상기 실시 예에서 5개로 구성하여 예를 들었지만, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 예시일 뿐 그 숫자가 더 많거나 적을 수 있다.

또한 도 3b의 실시 예에서 직류 전력 송달 시스템(500a)은 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 1 대 1로 연결하였지만, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 예시일 뿐 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 1 대 다로 연결될 수도 있다.

도 3b는 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)과 제1 ~ 제5 직류 전력 송달 시스템(510a, 520a, 530a. 540a, 550a) 중 제1 AC/DC 컨버팅 시스템(2010)과 제1 직류 전력 송달 시스템(510a)을 예를 들어 설명하였다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전 시스템은, 요청전력조작부(3000)를 복수개 포함하고, 상기 복수개의 요청전력조작부(3000)는 상호간에 전력을 전달할 수 있다.

도 3b는, 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)이 여러 개로 구성되고, 상기 요청전력조작부(3000)가 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)에 상기 요청전력조작부(3000)가 여러 개로 구성되고, 제1 ~ 제4 요청전력조작부(3010, 3020, 3030, 3040)는 서로 전력 전달이 가능한 경우를 나타낸 도이다.

또한, 도 3b는, 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)마다 상기 요청전력조작부(3000)가 별개로 존재하고, 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)과 상기 요청전력조작부(3000)가 주차장 인근 외부에 구성되는 경우를 나타낸 도이다.

상기 제1 ~ 제4 요청전력조작부(3010, 3020, 3030, 3040)는 제1 DC/DC 컨버터 그룹(41)과 단선연결 스위치(3012)로 구성되며, 상기 제1 DC/DC 컨버터 그룹(41)은 전류 고정형 D/D(3011)로만 구성이 되며 모두 같은 크기의 충전 속도(요청전력)를 공급할 수 있지만, 서로 다른 크기의 충전 속도를 공급할 수 있다. 각각의 전류 고정형 D/D(3011)의 충전 속도(요청전력)는 설비시 해당 주차장의 상황을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

또한, 도 3b에서는 제1 ~ 제4 요청전력조작부(3010, 3020, 3030, 3040)의 DC/DC 컨버터 그룹(40)은 전류 고정형 D/D(3011)로만 이루어진 제 1 DC/DC 컨버터 그룹(41)로 구성하여 예를 들었지만, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 구성일 뿐, 각 요청전력조작부(3000)의 DC/DC 컨버터 그룹(40)은 모두 같거나 서로 다를 수도 있으며, 이는 설비시 해당 주차장의 상황을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

또한, 주차면(80) 위에만 다중접속스위치(700)이 구성되고, 하나의 충전용 어댑터(5015)가 하나의 전기자동차를 충전할 수 있는 경우를 나타낸 본 발명에 따른 실시 예이다.

도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 변압기(1000)에서부터 충대차(9000)이 위치한 곳의 충전용 어댑터(5015)까지의 전체적인 구조를 예를 들어 표현한 것으로 전기차 충전 시스템은, 상기 변압기(1000), 허용전력량 관리 장치(1100), AC/DC 컨버팅 시스템(2000), 직류 전력 송달 시스템(500a)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 3c는, 전선망이 서로 분리되어 있는 경우를 예시한다.

도 3c의 변압기(1000)는 기 설치된 변압기가 충전에 사용되는 전력을 감당할 수 있다면, 별도의 설치가 없이 해당 변압기를 활용하여 전력을 공급할 수 있으며, 기 설치된 변압기가 충전에 사용되는 전력을 감당할 수 없다면, 추가적인 변압기(1000)의 설치를 통해 전력을 공급할 수 있다.

도 3c의 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)은 하나로 구성될 수도 있고, 다수 개로 구성될 수도 있다. 예를 들어 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)과 같이 다수개로 구성될 수도 있고, 하나의 AC/DC 컨버팅 시스템으로 구성될 수 있다.

상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)은 상기 실시 예에서 5개로 구성하여 예를 들었지만, 이는 본 발명의 실시예에 따른 하나의 예시일 뿐 그 숫자가 더 많거나 적을 수 있다.

또한 도 3c의 실시 예에서 직류 전력 송달 시스템(500a)은 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 1 대 1로 연결하였지만, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 예시일 뿐 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 1 대 다로 연결될 수도 있다.

도 3c는 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)과 제1 ~ 제5 직류 전력 송달 시스템(510a, 520a, 530a. 540a, 550a) 중 제1 AC/DC 컨버팅 시스템(2010)과 제1 직류 전력 송달 시스템(510a)을 예를 들어 설명하였다.

상기 제1 ~ 제2 요청전력조작부(3010, 3020)는 제1 DC/DC 컨버터 그룹(41)과 단선연결 스위치(3012)로 구성되며, 상기 제1 DC/DC 컨버터 그룹(41)은 전류 고정형 D/D(3011)로만 구성이 되며 모두 같은 크기의 충전 속도(요청전력)를 공급할 수 있지만, 서로 다른 크기의 충전 속도를 공급할 수 있다. 각각의 전류 고정형 D/D(3011)의 충전 속도(요청전력)는 설비시 해당 주차장의 상황을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

또한, 도 3c에서는 제1 ~ 제2 요청전력조작부(3010, 3020)의 DC/DC 컨버터 그룹(40)은 모두 전류 고정형 D/D(3011)로만 이루어진 제 1 DC/DC 컨버터 그룹(4010)로 구성하여 예를 들었지만, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 구성일 뿐, 각 요청전력조작부(3000)의 DC/DC 컨버터 그룹(40)은 모두 같거나 서로 다를 수도 있으며, 이는 설비시 해당 주차장의 상황을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

또한, 제1 ~ 제5 직류 전력 송달시스템(510a, 520a, 530a. 540a, 550a)의 각 요청전력조작부(3000)와 주차장 내 전선망(5000)의 세부 구조는 상기 제1 요청전력조작부(3010)와 제1 주차장 내 전선망(5010)의 세부 구조와 같을 수도 있지만, 필요에 따라 다르게 구성할 수도 있다.

상기 전선망(5000)은 분리된 복수개의 전선망을 포함할 수 있다. 도 3c를 참조하면, 제1 주차장 내 전선망(5010)은 2개의 분리된 전선망을 포함할 수 있다.

도 3c는 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)이 여러 개로 구성되고, 상기 요청전력조작부(3000)가 상기 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)에 상기 요청전력조작부(3000)가 여러 개로 구성되고, 도 3b와는 달리 제1 ~ 제2 요청전력조작부(3010, 3020)는 서로 전력 전달이 불가능한 경우를 나타낸 도이다.

또한, 도 3c는, 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)마다 상기 요청전력조작부(3000)가 별개로 존재하고, 상기 제1 ~ 제5 AC/DC 컨버팅 시스템(2010, 2020, 2030, 2040, 2050)과 상기 요청전력조작부(3000)가 주차장 인근 외부에 구성되는 경우를 나타낸 도이다.

한편, 상기 전선망(5000)에는 3개 이상의 전선이 선택적으로 연결되는 접점을 형성할 수 있는 다수의 모서리가 형성되고, 그 모서리 중 선택된 모서리에는 상기 다중접속스위치(700)가 배치될 수 있다. 다중접속스위치(700)는, 전선망(5000)의 3개 이상의 전선과 연결되고, 상기 3개 이상의 전선 중 일부 전선들을 연결하여 선택적으로 연결경로를 형성할 수 있다.

도 3d는 도 3a와 유사하나, 또 다른 실시예로서 주자창 내 전선망(5000)에 일부 또는 전 공간에 다중접속스위치(700)가 없고, 경로 형성은 별도의 공간에 위치한 중계 연결 전선망(4000)에서 이루어지는 경우의 예를 나타낸 도이다. 다중접속스위치(700)가 없는 주차공간에 존재하는 각 주차면(80)에 설치된 충전용 어댑터(5015)는 형성된 경로를 통해 전력 공급을 위한 전선과 각각 연결된다.

상기 전선들은 모두 경로 형성을 위한 별도의 공간에 모이며, 각 전선들은 다중접속스위치(700)와 전선들로 구성된 중계 연결 전선망(4000)(혹은 복합 분전반, 또는 다각적 분전반 등 다양하게 표현될 수 있다)과 연결된다. 상기 중계 연결 전선망(4000)은 충희자의 요청에 따라 충전기에서 주차면(80)까지의 경로를 형성하며, 요청전력조작부(3000)에서 공급되는 전력은 상기 중계 연결 전선망(4000)에서 형성된 경로에 의해 주차면(80)까지 전력을 공급하게 된다.

상기 중계 연결 전선망(4000)의 형태는 사각형, 사다리꼴 등 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 형태는 상기 중계 연결 전선망(4000)이 설치되는 공간의 형태와 경로 형성을 위한 다중접속스위치들의 구성에 따라 달라질 수 있다.

도 4a는 다중접속스위치(700) 구현의 일례를 나타낸 도이다.

도 4a를 참조하면, 각각 다른 전선과 연결되는 소켓들(1410), 상기 소켓들(1410)을 연결하는 내부배선들(1500), 상기 내부배선들(1500) 중 적어도 일부에 배치되는 복수개의 스위치(1600), 및, 상기 복수개의 스위치(1600)를 동작시켜, 연결된 복수개의 전선(750, 760, 770, 780) 중 2개의 전선이 연결되는 연결경로를 하나 이상 선택적으로 형성하는 컨트롤러(1420)를 포함할 수 있다.

다중접속스위치(700)는, 전선 경로 형성을 위한 스위치(1600), 스위치(1600)를 제어하기 위한 디멀티플렉서(1430), 사용 중인 경로를 표시하기 위한 LED(1440), 디멀티플렉서(1430) 등을 제어하고 메인 제어 장치(6000)와 통신 등의 역할을 하는 컨트롤러(1420), 메인 제어장치(6000)와의 통신을 위한 통신선, 컨트롤러(1420)에 전원 공급을 위한 전원선과 전원부로 구성될 수 있다. 연결경로를 표시하는 LED(1440)는 상기 복수개의 스위치(1600)에 대응하는 개수로 구비될 수 있다.

도 4a를 참조하면, 외부에서 상기 다중접속스위치(700)에 연결되는 전선(750, 760, 770, 780)은 상기 다중접속스위치(700)의 내부배선들(1500)에 연결된다. 각 전선(750, 760, 770, 780)에는 3개의 내부배선들(1510, 1520, 1530)(1550, 1520, 1560)(1560, 1540, 1510)(1530, 1540, 1550)이 연결될 수 있다.

도 4a를 참조하면, 2개의 소켓(1410) 사이마다 2개의 스위치(1600)가 배치될 수 있다. 즉 하나의 경로(1510, 1520, 1530, 1540, 1550, 1560) 당 2개의 스위치(1600)가 배치될 수 있다.

상기 전선(750, 760, 770, 780)은 각각 3개의 경로(1510, 1520, 1530)(1550, 1520, 1560)(1560, 1540, 1510)(1530, 1540, 1550) 중 하나를 선택할 수 있는 스위치(1600)에 연결된다, 따라서 각 전선들(750, 760, 770, 780)과 연결된 스위치들(1600)의 상태에 따라, 상기 다중접속스위치(700)는, 상-하(1520), 좌-우(1540), 좌-상(1510), 좌-하(1560), 우-상(1530), 우-하(1550) 총 6가지의 경로형성이 가능하다.

또한 2개의 경로를 서로 겹치지 않게 형성할 수 있으며, 상기 6가지 기본적인 경로형성, 상기 3가지 2개의 경로 형성 시 연결되는 전선들에 연결된 다른 스위치들은 OFF 상태를 유지한다.

즉, 상기 전선과 연결된 다른 스위치가 ON 상태가 되면, 상기 전선을 통해 공급되는 전력이 하나의 경로가 아닌 여러 경로로 분산되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 경로형성을 위해 사용되는 스위치 외에 상기 전선과 연결된 다른 스위치는 OFF 상태를 유지한다.

제1 소켓(1410a)에 연결되는 외부 전선(750)은, 좌-상(1510) 경로로 제2 소켓(1410b) 및 외부 전선(770)과 연결되고, 상-하(1520) 경로로 제4 소켓(1410d) 및 외부 전선(760)과 연결되고, 우-상(1530) 경로로 제3 소켓(1410c) 및 외부 전선(780)과 연결된다.

제2 소켓(1410b)에 연결되는 외부 전선(770)은, 좌-상(1510) 경로로 제1 소켓(1410a) 및 외부 전선(750)과 연결되고, 좌-우(1540) 경로로 제3 소켓(1410c) 및 외부 전선(780)과 연결되고, 좌-하(1560) 경로로 제4 소켓(1410d) 및 외부 전선(760)과 연결된다.

제3 소켓(1410c)에 연결되는 외부 전선(780)은, 우-상(1530) 경로로 제1 소켓(1410a) 및 외부 전선(750)과 연결되고, 좌-우(1540) 경로로 제2 소켓(1410b) 및 외부 전선(770)과 연결되고, 우-하(1550) 경로로 제4 소켓(1410d) 및 외부 전선(760)과 연결된다.

제4 소켓(1410d)에 연결되는 외부 전선(760)은, 상-하(1520) 경로로 제1 소켓(1410a) 및 외부 전선(750)과 연결되고, 우-하(1550) 경로로 제3 소켓(1410c) 및 외부 전선(780)과 연결되고, 좌-하(1560) 경로로 제2 소켓(1410b) 및 외부 전선(770)과 연결된다.

한편, 전원선에서 공급되는 전압이 컨트롤러(1420)의 동작 전압과 같거나 동작 전압 범위 내라면 상기 전원부는 생략될 수 있으며, 상기 LED(1440) 역시 사용 중인 경로를 표시하기 위해 사용하였지만 생략될 수 있다.

또한, 상기 다중접속스위치(700)와 상기 메인 제어장치(6000)의 통신은 RS485 통신뿐만 아니라 USART, RS232, CAN, LAN, LIN, WiFi, Bluetooth, Zigbee 등 다양한 유무선 통신을 사용할 수 있다.

상기 스위치(1600)는, 전기자동차의 충전기에 사용되는 EV Relays(DC Contactor) 등을 사용할 수 있고, 다중접속스위치(700)에 적합한 별도의 스위치를 제작하여 사용할 수도 있으며, 요청전력조작부(3000)에 구성된 DC/DC 컨버터의 출력 전압과, 최대 출력 전류에 따라 선정될 수 있다.

높은 전압과 전류가 흐르는 상태에서 스위치를 OFF할 경우 아크가 발생하여 스위치에 여러 문제를 야기할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 충전 시스템은 충전을 위한 전력을 공급하기 전에 미리 다중접속스위치(700)를 제어하여 경로를 형성하고, 경로 형성이 완료되면 단선연결 스위치(3012)를 ON하여 전력을 공급하고 충전이 완료된 후 단선연결 스위치(3012)를 OFF하고 경로 형성을 해제한다, 이에 따라, 아크 등의 문제를 사전에 방지할 수 있다.

도 4a는 하나의 경로(1510, 1520, 1530, 1540, 1550, 1560)에 2개의 스위치를 사용한다. 이에 따라, 만약 어떤 경로에서 하나의 스위치가 고장날 경우, 다른 스위치의 제어를 통해, 스위치 고장으로 발생할 수 있는 문제를 예방할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 디멀티플렉서(1430)와 같은 소자를 사용하여 스위치(1600)를 제어할 수 있다. 다중접속스위치(700)는 상기 복수개의 스위치(1600)와 제어선으로 연결되고, 상기 컨트롤러(1420)의 제어에 따라 상기 스위치(1600)를 동작시키는 복수개의 디멀티플렉서(1430)를 포함할 수 있다.

도 4c와 같이 디멀티플렉서(1430)와 같은 소자는 생략될 수 있으며, 상기 다중접속스위치(700)를 구현하는데 사용되는 소자들에 따라 다르게 구성될 수 있다.

도 4a는 본 발명에 따른 일 실시 예를 나타낸 도로, 예시된 상기 구성뿐만 아니라 상기 다중접속스위치(700)는 다양하게 구현될 수 있다.

도 4b는 도 4a의 구성에서 경로 형성에 필요한 스위치만 사용하여 구성한 예를 나타낸 도이다. 도 4b를 참조하면, 2개의 소켓(1410) 사이마다 1개의 스위치(1600)가 배치될 수 있다. 즉 하나의 경로(1510, 1520, 1530, 1540, 1550, 1560) 당 1개의 스위치(1600)가 배치될 수 있다.

도 4a는 고장 등의 문제를 예방하기 위해 상기 다중접속스위치(700) 내에 추가적으로 스위치를 구성하였지만, 만약 다중접속스위치(700)이 아닌 다른 곳에서 고장 등의 문제를 예방 또는 문제 발생시 차단할 수 있는 시스템이 구성된다면, 도 4b와 같이 스위치는 경로 형성에 필요한 수만 사용하여 구성될 수 있다.

도 4c는 도 4b의 구성에서 디멀티플렉서(1430)가 생략되어 구성된 예를 나타낸 도이다. 상기 복수개의 스위치(1600)와 상기 컨트롤러(1420)는 제어선으로 직접 연결될 수 있다. 디멀티플렉서(1430)는 컨트롤러(1420)에서 스위치(1600)를 제어하기 위한 I/O가 부족할 경우 사용될 수 있다. 만일 스위치(1600)를 제어하기 위한 컨트롤러(1420)의 I/O가 충분하다면 도 4c와 같이 디멀티플렉서(1430)를 생략하여 구성할 수 있다. 또한, 스위치(1600)를 동작시키기 위한 스위치 제어 전압 레벨이 컨트롤러(1420)의 I/O 출력 전압 레벨과 다르다면, 추가적으로 스위치(1600)를 동작시키기 위한 회로가 구성될 수 있다.

또한, 상기 도 4a ~ 도 4c에서 소켓(1410a, 1410b, 1410c, 1410d)과 스위치(1600), 스위치들(1600) 사이에 연결되는 전선은 PCB 배선으로 설계할 수도 있고, 전선에 흐르는 전류의 크기에 따라 PCB 배선이 아닌 별도의 전선을 직접적으로 납땜 등을 통해 연결하여 사용할 수 있다.

충전용 어댑터들(5015)은 각각 두 다중접속스위치(700) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 두 다중접속스위치(700) 사이에, 복수개의 충전용 어댑터들(5015)이 배치될 수도 있다.

도 4d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 스위치의 수와 경로의 수가 동일하게 구성하고 두 개의 선을 연결할 수 있게 구성된 다중접속스위치 구조의 예를 나타낸 도이다. 상기 복수개의 스위치(1600)와 상기 컨트롤러(1420)는 제어선으로 직접 연결될 수 있다. 또한, 상기 도 4d에서 다중접속스위치(700)에 흐르는 전류의 크기가 크기 때문에 PCB 배선이 아닌 별도의 선으로 구성할 수 있으며, 복수개의 스위치(1600)들 사이의 연결시 발생되는 접촉 저항을 줄이기 위해 버스바 타입으로 연결할 수 있다. 도 4d는 구리 버스바를 활용하여 구성한 다중접속스위치(700)의 내부를 나타낸 것으로 상기 배치는 본 발명에 따른 하나의 예일 뿐 다르게 배치되거나, 구리 버스바가 아닌 접촉 저항을 줄일 수 있는 다른 종류의 재료를 사용하여 구성할 수 있다.

또한, 전선과 구리 버스바를 연결할 때 발생하는 접촉 저항을 줄이기 위해 전선과 구리 버스바 사이의 공간을 금속 충진재로 채워 넣어 접촉 면적을 늘리는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어 융점이 비교적 낮은 납이나 합금(아말감 등)을 전선과 구리바가 접속하고 있는 사이의 빈공간에 고압으로 순간 분사하여 접촉저항을 낮추는 방법이 사용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 충전용 어댑터(5015)는 두 다중접속스위치(700) 사이에서 하나의 선으로 연결되지만, 여러 개의 충전용 어댑터(5015)가 연결되어 구성될 수 있다. 이 경우, 충전용 어댑터(5015)의 수는 여러 개이지만, 실제 충전에 사용되는 상기 충전용 어댑터(5015)는 그 중 하나이며 그 외의 충전용 어댑터(5015)는 충전에 사용되지 않을 수 있다. 이 경우 상기 충전용 어댑터(5015)의 수는 여러 개의 충전용 어댑터가 나와 있더라도 하나로 본다.

예를 들어 두 다중접속스위치(700) 사이에 물리적으로 2개의 충전용 어댑터(5015)가 연결되고, 각각 서로 다른 충대차(9000)에 연결되어 있을 때, 각 충희자가 설정한 충전 종료 시간에 따라 어느 하나의 충대차(9000)을 먼저 충전하고 상기 충대차(9000)의 충전이 완료되거나 충전 종료 시간에 되었을 때 다른 하나의 충대차(9000)을 충전할 수 있다. 즉, 모든 충대차(9000)에 충전용 어댑터(5015)가 연결되어 있더라도 우선순위에 따라 하나씩 충전할 수 있다.

한편, 상기 충전용 어댑터들(5015)은, 전선망(5000)의 탈부착 가능하게 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 충전용 어댑터들(5015)은, 전선망(5000)의 소켓에 탈부착 가능하게 구비될 수 있다. 충희자는 자신의 전기차의 충전 프로토콜에 부합하는 충전용 어댑터를 트렁크 등에 싫고 다니다가 전선망(5000)에 연결하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 충전용 어댑터는 하나의 주차면(80)에 하나의 충전용 어댑터(5015)가 설치될 수 있지만, 필요에 따라 두 개의 주차면(80)에 하나의 충전용 어댑터(5015)가 설치될 수 있으며, 이 경우 하나의 충전용 어댑터(5015)가 두 개의 주차면(80) 중 어느 하나의 전기자동차를 충전하는데 사용될 수 있다.

도 6a는 본 발명의 구체적인 또다른 실시예이다. 32개의 주차면과 요청전력조작부가 2개가 독립적으로 구성된 예를 나타낸 도면이다. 도 6a에서 예시된 전기차 충전 시스템 및 이를 구비하는 주차장은 전기차만 주차가 가능하며, 총 주차면(80)은 32면, 사용된 다중접속스위치(700)의 수는 60개, 제1 요청전력조작부(3010)의 D/D 4개, 제2 요청전력조작부(3020)의 D/D 4개로 구성하였으며, 주차장 내 전선망(5000) 형성에 사용된 전선의 길이는 약 998m, 임의의 지점으로 경로를 형성에 필요한 다중접속스위치(700)의 수는 평균적으로 4개로, 최소 2개에서 최대 6개 정도이다.

또한, 다중접속스위치(700)는 기본적으로 주차면 위에 설치가 되지만, 최적의 경로 형성을 위한 경우의 수를 늘리기 위해 통로 등의 위치에 추가적으로 설치할 수 있다. 도 6a에서는 총 12개의 다중접속스위치(700)가 경로 형성을 위해 추가로 설치되었다.

본 실시예는 전기차 전용으로 전기차 충전소의 개념으로 사용될 수 있다.

상기 주차장은 일반형 주차단위구획 최소 기준인 2.3m X 5.0m, 직각주차 기준에 따라 차도는 6미터, 기둥은 0.5m로 구성하였으며, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 구성일 뿐, 주차장 설계 당시의 기준에 따라 해당 길이는 바뀔 수 있으며, 일반형 주차단위구획 최소 기준이 아닌 확장형 주차단위구획 최소 기준이나, 일반형 주차단위구획 최소 기준보다 크게 설계할 수도 있다.

전선 길이에 따른 전압 강하, 다중접속스위치(700) 내부 릴레이 스위치에서 발생하는 전압 강하, 전선과 다중접속스위치(700) 체결시 발생하는 접촉 저항에 의한 전압 강하를 측정하기 위해 총 3가지 종류로 실험을 진행하였다. 25SQ 전선과 링타입 압착단자, 100SQ 전선과 링타입 압착단자, 100SQ 전선과 구리 버스바를 사용하여 5번씩 실험을 진행하고 5번 실험에서 평균적으로 발생하는 전압 강하를 세부적으로 측정하였다.

	링		단자		압착부
	내경	외경	총 길이	길이	내경	외경
25SQ 전선과 링타입 압착단자 사용	8.5mm	16mm	32mm	11.5mm	7.5mm	10mm
100SQ 전선과 링타입 압착단자 사용	12.9mm	24mm	49.5mm	19.5mm	15.6mm	20mm
100SQ 전선과 구리 버스바 사용	20x3 ㎟

최초 실험은 삼륜 전기차을 이용한 충전 시스템에서 25SQ 전선과 링타입 압착단자를 사용하여 15.5A 전류를 공급하였고, 측정된 전선에 의한 전압 강하는 평균적으로 0.01V/m, 다중접속스위치(700) 1개당 발생되는 전압강하는 평균적으로 0.05V로 측정되었다. 또한, 25SQ 전선을 다중접속스위치(700) 1개에 연결하게 되면 0.0419Ω의 접촉 저항이 발생하며, 이로 인해 측정되는 전압 강하는 평균적으로 0.65V으로 측정되었으며, 25m당 전압 강하는 평균적으로 0.94V로 측정되었다.

25SQ 링타입 압착단자	거리		25m	50m	75m	100m
	충전기	DC 출력 전압	79.0V	80.0V	80.9V	81.7V
		DC 출력 전류	15.5A	15.5A	15.5A	15.5A
		동작 모드(CC/CV)	CC	CC	CC	CC
	다중접속스위치	앞쪽 전압	78.19V	78.15V	78.06V	78.03V
	다중접속스위치	뒤쪽 전앞	78.14V	78.09V	78.01V	77.99V

두 번째 실험에서는 전기차 충전기를 이용한 충전 시스템에서 100SQ 전선과 링타입 압착단자를 사용하여 125A 전류를 공급하였고, 측정된 전선에 의한 전압 강하는 평균적으로 0.02V/m, 다중접속스위치(700) 1개당 발생되는 전압강하는 평균적으로 0.05V로 측정되었다. 또한, 100SQ 전선을 다중접속스위치(700) 1개에 연결하게 되면 0.0204Ω의 접촉 저항이 발생하며, 이로 인해 측정되는 전압 강하는 평균적으로 2.55V로 측정되었으며, 25m당 전압 강하는 평균적으로 3.1V로 측정되었다.

100SQ 링타입 압착단자	거리		25m	50m	75m	100m
	충전기	DC 출력 전압	388.4V	391.5V	394.7V	397.8V
		DC 출력 전류	125A	125A	125A	125A
		동작 모드(CC/CV)	CC	CC	CC	CC
	다중접속스위치	앞쪽 전압	385.29V	385.22V	385.04V	384.85V
	다중접속스위치	뒤쪽 전앞	385.24V	385.16V	384.99V	384.81V

세 번째 실험에서는 전기차 충전기를 이용한 충전 시스템에서 100SQ 전선과 구리 버스바를 사용하여 125A 전류를 공급하였고, 측정된 전선에 의한 전압 강하는 평균적으로 0.02V/m, 다중접속스위치(700) 1개당 발생되는 전압강하는 평균적으로 0.05V로 측정되었다. 또한, 100SQ 전선을 다중접속스위치(700) 1개에 연결하게 되면 0.0105Ω의 접촉 저항이 발생하며, 이로 인해 측정되는 전압 강하는 평균적으로 1.31V로 측정되었으며, 25m당 전압 강하는 평균적으로 1.86V로 측정되었으며 상기 접촉 저항은 전선 굵기와 압착 단자의 접촉 면적에 따라 달라질 있다.

100SQ 구리 버스바	거리		25m	50m	75m	100m
	충전기	DC 출력 전압	390.1V	391.7V	393.6V	395.4V
		DC 출력 전류	125A	125A	125A	125A
		동작 모드(CC/CV)	CC	CC	CC	CC
	다중접속스위치	앞쪽 전압	388.25V	388.04V	387.52V	387.19V
	다중접속스위치	뒤쪽 전앞	388.19V	387.99V	387.47V	387.14V

또한, 경로 형성에 사용되는 평균적인 전선의 길이는 최소 8m에서 최대 25m로 약 0.16V에서 약 0.5V, 릴레이에 의한 전압 강하는 개당 0.05V로 상기 다중접속스위치(700)로 인한 전압 강하와 전선의 길이에 의한 전압강하와 릴레이에 의한 전압강하는 충분히 보상이 가능한 수준으로 측정된다.또한, 상기 예에서 주차장은 아파트, 빌라 등 다세대 주택의 주차장, 유/무료 주차장, 공영주차장, 휴게소의 주차장, 상업적인 충전소 등이 될 수 있으며, 실외 주차장에 설치되는 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 충전 시스템뿐만 아니라 태양광 발전과 같은 신재생 에너지 발전을 별도로 추가하여 구성할 수도 있다.도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 주차면에 위치한 다중접속스위치(700)들을 하나의 라인으로 묶어 다중접속스위치 라인 단위로 관리하는 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 6b의 경우, 인접한 다중접속스위치(700)들이 가로에 있기에, 가로 한 줄을 하나의 다중접속스위치 라인으로 묶어서 관리한다. 도 6b에서 각 다중접속스위치 라인은 인접해 있더라도 원활한 통신을 위해 최대 32개까지만 하나의 라인으로 묶어서 사용할 수 있으며, 통로에 위치한 다중접속스위치(700)들의 경우, 인접한 다중접속스위치(700)들을 하나의 라인으로 묶어서 관리하며 상기 다중접속스위치 라인은 제어 장치(서버, PC 등)와의 통신을 통해 다중접속스위치(700)들을 제어하여 경로를 형성하거나 형성을 해제한다. 상기 다중접속스위치 라인에서 최대 32개라 하였지만, 이는 실시 예에 따른 하나의 예일 뿐 더 많거나 더 적을 수 있다.

상기 다중접속스위치 라인은 다중접속스위치(700) 사이의 통신이나 다중접속스위치 라인과 제어 장치(서버, PC)와 통신을 할 때 사용하는 통신방식은 RS485, P-NET, R-NET, PLC, CAN, LAN, LIN, Bluetooth, Zigbee, Beacon 등 유선 통신 또는 무선통신을 위한 다양한 방식들이 사용될 수 있다.

도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 주차면에 위치한 어댑터 또는 어댑터 보관함들을 하나의 라인으로 묶어 어댑터 또는 어댑터 보관함 라인 단위로 관리하는 구성의 예를 나타낸 도면이다.

도 6a와 같이 전기차 충전 시스템을 구성했을 때, 어댑터 또는 어댑터 보관함들은 각 주차면에 하나씩 설치가 된다. 어댑터 보관함이 없이 어댑터가 바로 설치될 수도 있지만, 별도의 어댑터를 포함하여 구성되는 어댑터 보관함을 설치할 수 있다. 상기 어댑터 또는 어댑터 보관함은 충전기로부터 다중접속스위치(700)를 활용하여 형성된 경로를 거쳐 공급되는 전력을 전기차에 공급하거나 차단하는 역할을 할 수 있다.

상기 어댑터 또는 어댑터 보관함은 전기차와 연결된 어댑터의 통신선을 통해 전기차 배터리 정보 등을 지속적으로 모니터링하며. 제어 장치(서버, PC)에 전송하는 등 지속적으로 통신을 주고 받는다. 만약 긴급 상황이 발생하거나, 별도의 충전 중단 요청 등을 받았을 때 신속하게 제어 장치(서버, PC)와 정보를 주고 받아야하기에 도 6c에서는 어댑터 또는 어댑터 보관함을 4개를 하나로 묶어 어댑터 또는 어댑터 보관함 라인으로 관리한다. 상기 어댑터 또는 어댑터 보관함 라인에서 4개라 하였지만, 이는 실시 예에 따른 하나의 예일 뿐 더 많거나 더 적을 수 있다.

상기 어댑터 또는 어댑터 보관함 라인은 어댑터 또는 어댑터 보관함 사이의 통신이나 어댑터 또는 어댑터 보관함 라인과 제어 장치(서버, PC)와 통신을 할 때 사용하는 통신방식은 RS485, P-NET, R-NET, PLC, CAN, LAN, LIN, Bluetooth, Zigbee, Beacon 등 유선 통신 또는 무선통신을 위한 다양한 방식들이 사용될 수 있다.

도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 요청전력조작부가 2개가 독립적으로 구성된 예를 나타낸 도면이다. 도 7a에서 예시된 전기차 충전 시스템 및 이를 구비하는 주차장은 전기차와 내연기관 차 등이 자유롭게 주차가 가능하며, 총 주차면(80)은 80면, 사용된 다중접속스위치(700)의 수는 116개, 제1 요청전력조작부(3010)의 D/D 2개, 제2 요청전력조작부(3020)의 D/D 2개, 제3 요청전력조작부(3030)의 D/D 2개, 제4 요청조작부(3040)의 D/D 2개로 구성하였으며, 주차장 내 전선망(5000) 형성에 사용된 전선의 길이는 약 2,315m, 임의의 지점으로 경로를 형성에 필요한 다중접속스위치(700)의 수는 평균적으로 6개로, 최소 2개에서 최대 10개 정도이다.

또한, 다중접속스위치(700)는 기본적으로 주차면 위에 설치가 되지만, 최적의 경로 형성을 위한 경우의 수를 늘리기 위해 통로 등의 위치에 추가적으로 설치할 수 있다. 도 7a에서는 총 20개의 다중접속스위치(700)가 경로 형성을 위해 추가로 설치되었다.

또한, 상기 예에서 주차장은 아파트, 빌라 등 다세대 주택의 주차장, 유/무료 주차장, 공영주차장, 휴게소의 주차장, 상업적인 충전소 등이 될 수 있으며, 실외 주차장에 설치되는 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 충전 시스템뿐만 아니라 태양광 발전과 같은 신재생 에너지 발전을 별도로 추가하여 구성할 수도 있다.

도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 주차면에 위치한 다중접속스위치(700)들을 하나의 라인으로 묶어 다중접속스위치 라인 단위로 관리하는 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 7b의 경우, 인접한 다중접속스위치(700)들이 가로에 있기에, 가로 한 줄을 하나의 다중접속스위치 라인으로 묶어서 관리한다. 도 7b에서 각 다중접속스위치 라인은 인접해 있더라도 원활한 통신을 위해 최대 32개까지만 하나의 라인으로 묶어서 사용할 수 있으며, 통로에 위치한 다중접속스위치(700)들의 경우, 인접한 다중접속스위치(700)들을 하나의 라인으로 묶어서 관리하며 상기 다중접속스위치 라인은 제어 장치(서버, PC 등)와의 통신을 통해 다중접속스위치(700)들을 제어하여 경로를 형성하거나 형성을 해제한다. 상기 다중접속스위치 라인에서 최대 32개라 하였지만, 이는 실시 예에 따른 하나의 예일 뿐 더 많거나 더 적을 수 있다.

도 7c는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 주차면에 위치한 어댑터 또는 어댑터 보관함들을 하나의 라인으로 묶어 어댑터 또는 어댑터 보관함 라인 단위로 관리하는 구성의 예를 나타낸 도면이다.

도 7a와 같이 전기차 충전 시스템을 구성했을 때, 어댑터 또는 어댑터 보관함들은 각 주차면에 하나씩 설치가 된다. 어댑터 보관함이 없이 어댑터가 바로 설치될 수도 있지만, 별도의 어댑터를 포함하여 구성되는 어댑터 보관함을 설치할 수 있다. 상기 어댑터 또는 어댑터 보관함은 충전기로부터 다중접속스위치(700)를 활용하여 형성된 경로를 거쳐 공급되는 전력을 전기차에 공급하거나 차단하는 역할을 할 수 있다.

도 8a는 본 발명의 전기차 충전 시스템에서 경로 형성에 따라 달라지는 전압 강하를 보상하는 방법에 대한 플로우 차트를 나타낸 도이다. 상기 시스템에서 충전 경로가 형성되고 충전이 시작되면, 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 전압을 측정한다. 측정된 전압은 연결된 전기차 충전에 필요한 배터리 전압과 비교하여, 충전에 필요한 배터리 전압보다 높거나 낮을 경우 부족한 전압을 제어 장치(서버, PC)를 활용하여 충전기에서 조절한다. 상기 충전기는 고정전압이 아닌, 예를 들면 370V ~ 410V와 같이 출력을 조절할 수 있게 구성되며, 만약 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 측정한 전압이 낮다면 부족한 전압만큼 가산하여 충전기에서 공급하며. 만약 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 측정한 전압이 높다면 초과된 전압만큼 감산하여 충전기에서 공급한다.

충전이 완료되기 전까지 지속적으로 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 전압을 측정하여 변동이 있을시 지속적으로 충전기의 출력 전압을 조절하며, 충전이 완료된다면 더 이상 충전기의 출력 전압을 보정할 필요가 없으므로 상기 전압 강하 보상 방법은 종료한다.

도 8b는 또 다른 실시 예에 따른 본 발명의 전기차 충전 시스템에서 경로 형성에 따라 달라지는 전압 강하를 보상하는 방법에 대한 플로우 차트를 나타낸 도이다. 상기 시스템에서 충전 경로가 형성되고 충전이 시작되면, 충전용 어댑터와 연결된 전기차에서 배터리의 전압, 전류 등의 정보를 수신 받아 전기차 충전에 필요한 배터리 전압과 비교하여, 충전에 필요한 배터리 전압보다 높거나 낮을 경우 부족한 전압을 제어 장치(서버, PC)를 활용하여 충전기에서 조절한다.

상기 충전기는 고정전압이 아닌, 예를 들면 370V ~ 410V와 같이 출력을 조절할 수 있게 구성되며, 만약 배터리에서 수신된 전압이 배터리 충전에 필요한 전압보다 낮다면 부족한 전압만큼 가산하여 충전기에서 공급하며. 만약 배터리에서 수신된 전압이 배터리 충전에 필요한 전압보다 높다면 초과된 전압만큼 감산하여 충전기에서 공급한다.

도 8c는 또 다른 실시 예에 따른 본 발명의 전기차 충전 시스템에서 경로 형성에 따라 달라지는 전압 강하를 보상하는 방법에 대한 플로우 차트를 나타낸 도이다. 상기 시스템에서 충전 경로가 형성되고 충전이 시작되면, 형성된 경로에 사용되는 전선의 길이, 다중접속스위치의 수를 바탕으로 전압 강하를 계산하여 최초 충전기에서 공급하는 출력 전압을 설정한다.

최초 충전기의 출력 전압을 미리 계산하여 설정한 후 공급하기에 도 8a와 비교해서 전압 강하에 의한 충전기 출력 전압 조절 과정이 보다 빠르게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

그 후, 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 전압을 측정하여 측정된 전압은 연결된 전기차 충전에 필요한 배터리 전압과 비교하여, 충전에 필요한 배터리 전압보다 높거나 낮을 경우 부족한 전압을 제어 장치(서버, PC)를 활용하여 충전기에서 조절한다.

상기 충전기는 고정전압이 아닌, 예를 들면 370V ~ 410V와 같이 출력을 조절할 수 있게 구성되며, 만약 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 측정한 전압이 낮다면 부족한 전압만큼 가산하여 충전기에서 공급하며. 만약 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 측정한 전압이 높다면 초과된 전압만큼 감산하여 충전기에서 공급한다.

도 8d는 또 다른 실시 예에 따른 본 발명의 전기차 충전 시스템에서 경로 형성에 따라 달라지는 전압 강하를 보상하는 방법에 대한 플로우 차트를 나타낸 도이다. 본 발명에 따른 충전 시스템을 구성할 때 크게 변압기, AC/DC 컨버팅 시스템(2000) 사이에 추가적으로 자동 전압 조정기(AVR)을 구성하여 도 9a는 달리 충전기에서 전압 강하를 보상하는 것이 아닌 자동 전압 조정기(AVR)를 이용하여 전압 강하를 보상할 수 있다.

상기 시스템에서 충전 경로가 형성되고 충전이 시작되면, 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 전압을 측정한다. 측정된 전압은 연결된 전기차 충전에 필요한 배터리 전압과 비교하여, 충전에 필요한 배터리 전압보다 높거나 낮을 경우 부족한 전압을 제어 장치(서버, PC)를 활용하여 자동 전압 조정기(AVR)로 제어 신호를 송신한다. 상기 자동 전압 조정기(AVR)는 제어 장치(서버, PC)로부터 입력되는 제어 신호에 따라 출력되는 AC 전압의 크기가 조절될 수 있으며, 이에 따라 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)에서 변환되는 DC 전압의 크기와 충전기의 출력 전압의 크기가 조절될 수 있다.

상기 충전기의 출력은 고정전압이 아닌, 예를 들어 자동 전압 조정기(AVR)에서 출력되는 전압이 380V ~ 420V라면, AC/DC 컨버팅 시스템(2000)의 출력 전압이 370V ~ 410V, 이에 따른 충전기의 출력은 370V ~ 410V로 자동 전압 조정기(AVR)의 가변된 전압이 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)을 거쳐 충전기로 입력되는 전압의 크기에 따라 충전기의 출력 전압을 조절할 수 있게 구성할 수 있으며, 만약 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 측정한 전압이 낮다면 부족한 전압만큼 가산하여 자동 전압 조정기(AVR)에서 공급하며. 만약 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 측정한 전압이 높다면 초과된 전압만큼 감산하여 자동 전압 조정기(AVR)에서 공급할 수 있다.

또한 상기 실시 예에서는 자동전압 조정기(AVR)의 출력 전압이 380V ~ 420V, AC/DC 컨버팅 시스템(2000)의 출력 전압이 370V~410V, 충전기의 출력 전압을 370V~410V로 예를 들어 설명하였지만, 이는 본 발명에 대한 설명을 위한 수치일 뿐, 상기 출력 전압들은 필요에 따라 달라질 수 있다.

또한 상기 실시 예에서는 자동 전압 조정기(AVR)가 AC/DC 컨버팅 시스템(2000)과 독립적으로 구성한 예를 들어 설명하였지만, 이는 본 발명에 따른 구성일 뿐, AC/DC 컨버팅 시스템(2000)에 자동 전압 조정기(AVR)가 포함되어 구성될 수 있다.

충전이 완료되기 전까지 지속적으로 어댑터 또는 어댑터 보관함에서 전압을 측정하여 변동이 있을시 지속적으로 자동 전압 조정기(AVR)의 출력 전압을 조절하며, 충전이 완료된다면 더 이상 자동 전압 조정기(AVR)의 출력 전압을 보정할 필요가 없으므로 상기 전압 강하 보상 방법은 종료한다.

도 9는 DC/DC 컨버터의 구성을 나타내며 요청전력조작부(3000)는 전류 고정형 D/D(3021), 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022), 단선연결 스위치(3023), 다중접속스위치(700)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 9의 제2 DC/DC 컨버터 그룹(42)은 전류 고정형 D/D(3011)로만 이루어진 제1 DC/DC 컨버터 그룹(41)에서 제공이 가능한 충전 속도(요청전력)만 공급할 수 있는 단점을 보완하기 위해 상기 전류 고정형 D/D(3021)에 상기 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022)를 병렬로 연결하여 두 D/D의 조합을 통해 보다 다양한 충전 속도(요청전력)을 공급할 수 있다.

상기 다중접속스위치(700) 제어를 통해 상기 전류 고정형 D/D(3021)의 충전 속도(요청전력)에 상기 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022)에서 공급되는 충전 속도(요청전력)를 합하여 공급할 수 있다.

상기 전류 고정형 D/D(3021)과 상기 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022)는 다양한 크기의 충전 속도(요청전력)로 구성될 수 있으며, 이렇게 다양하게 구성된 충전 속도(요청전력)의 조합으로 충희자가 희망하는 충전 속도(요청전력)을 최대한 만족하여 공급할 수 있는 장점이 있다.

상기 전류 고정형 D/D(3021)과 상기 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022)의 수는 본 발명에 따른 충전시스템에서 동시 충전이 가능한 차량의 수에 따라 달라질 수 있다.

도 9에서 충전의 과정은 충희자의 충전 속도(요청전력)에 따라 상기 제2 DC/DC 컨버터 그룹(42)의 상기 전류 고정형 D/D(3021)을 선정하거나, 상기 전류 고정형 D/D(3021)과 상기 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022)의 조합을 통해 충희자가 요청한 충전 속도(요청전력)를 선정할 수 있다.

이어서, 상기 주차장 내 전선망(5000)에서 충대차(9000)의 위치까지 최적의 경로를 형성하고, 경로의 형성이 완료되면 상기 요청전력조작부(3000)의 단선연결 스위치(3012)를 ON하여 충전 속도(요청전력)을 공급할 수 있다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 실시 예에 따른 전선망의 형태에 따른 선택 가능한 경로의 수를 나타낸 도이다. 도 10a 내지 도 10d는 삼각형, 사각형, 육각형, 육면체 구조의 예를 나타내지만, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 예일 뿐 , 오각형이나 칠각형 등의 다각형이나 정사면체 등의 다양한 입체적인 구조로 구성할 수 있다.

도 10a 내지 도 10d와 같이 다중접속스위치(700)에 연결된 전선들 중 입력 경로에 해당하는 전선이 선택 가능한 출력 경로는 입력 경로에 해당하는 전선을 제외한 나머지 전선들의 수와 같다. 상기 다중접속스위치(700)에 연결된 전선들의 수를 n이라고 하고, 선택 가능한 경로의 수를 x라 했을 때, x는 1이상 n-1 이하의 범위를 가진다.

도 11a는 본 발명의 핵심인 다중접속스위치와 네트웍형 전선망을 이용하여 직류보다는 비교적 저속충전의 교류전력송달시스템으로 이용하여 충전하는 방식을 표시한 것이다. 도11a에 도시된 바와 같이 변압기(1000)와 교류 전력 송달 시스템(5500), 충대차(9000), 충희자 화면 표시(9100), 제어부(400)를 포함한다.

상기 변압기(100)에서 변환되는 교류 전압의 크기는 발전소에서 생산된 전력을 상기 교류 전력 송달 시스템(5500)에서 사용하는 교류 전압의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 변환 효율 등을 고려하여 변환되는 교류 전압의 크기가 정해진다.

또한 본 발명의 실시 예에서는 발전소에서 생산된 교류 전력을 기준으로 설명하였으나, 최근 주목을 받고 있는 고압직류송전(HVDC)로 전력이 공급되는 경우에는 공급된 직류 전력을 변환하는 설비 등이 포함될 수 있다.

도 11a과 도 1을 비교하면, 도 1은 요청전력조작부가 직류 전력을 사용하는 D/D가 사용되어 구성되지만, 도 11a에서 요청전력조작부는 교류 전력을 사용하는 AC/AC 컨버터가 사용되어 구성된다.

도 11b는 상기 도 11a와 대부분의 시스템은 동일하지만, 태양광 등 신재생발전기(100)와 ESS(200), DC/AC 인버터(210), 전력시스템 관리(300)를 추가로 구성한 것으로, 신재생에너지가 결합된 시스템 전체 블록도를 나타낸다.

상기 태양광 등 신재생발전기(100)는 태양광발전, 풍력발전 등과 같이 신재생발전기를 포함할 수 있다. 상기 태양광발전을 예를 들어 설명하면 태양광 발전은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하는 발전 방법으로 여러 개의 태양 전지들이 붙어있는 태양광 패널을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.

태양광 패널은 태양 전지들의 구성에 따라 출력 전압이 정해지고 빛의 세기에 따라 생산되는 전류가 달라지므로 상기 빛의 세기에 따라 생산되는 전력은 계속 변화한다. 본 발명에 따른 충전 시스템은 충희자가 요청한 충전 속도(요청 전력)을 공급해야 하므로, 상기 태양광발전에서 생산된 전력을 상기 ESS(200) 저장하여, 안정적인 충전 속도(요청전력)을 공급할 수 있다.

만약 상기 태양광발전과 같이 생산되는 전력이 직류인 경우, DC/DC 컨버터를 사용하여 상기 ESS(200)의 충전 전압에 맞게 변환하여 저장하고, 상기 풍력발전과 같이 생산되는 전력이 교류인 경우, AC/DC 컨버터를 사용하여 저장한다. 상기 예에서는 상기 태양광발전과 상기 풍력발전을 예로 들어 설명하였지만, 해당 발전방법에 한정되지 않고 다양한 신재생발전이 사용될 수 있다.

상기 ESS(200)은 에너지 저장 장치를 의미하며 배터리, BMS(배터리 관리 장치), PMS(전력 관리 장치) 등 상기 ESS(200)를 구성하기 위한 여러 장치들 이 포함할 수 있으며, 필요에 따라 장치들이 추가되거나 생략될 수 있다.

상기 ESS(200)는 신재생에너지로 충전되어질 수 있으며, 예를 들어 태양광발전을 사용하는 경우 주간에는 충전이 가능하지만, 야간이나 어두운 날처럼 정상적으로 충전할 수 없거나 전기요금이 저려한 시간대는 변압기(1000)에서 공급되는 전력으로 충전할 수도 있다.

또한 상기 ESS(200)의 배터리의 출력 전압은 직류이기에 DC/AC 인버터(210)를 사용하여 교류 전력 송달 시스템(500)에 사용되는 교류 전원으로 변환 후 공급할 수 있으며, 상기 변압기(1000)에서 공급되는 전원으로 상기 ESS(200)의 배터리를 충전하기 위해서 AC/DC 컨버터가 추가적으로 구성될 수 있다.

상기 DC/AC 인버터(210)는 상기ESS(200)의 직류 전원을 교류로 변환하기 위하여 사용되지만, 상기 변압기(1000)에서 공급되는 전원을 상기 ESS(200)의 배터리를 충전하기 위해 AC/DC 컨버터가 추가적으로 구성될 수 있다.

상기 전력시스템 관리(300)는 상기 변압기(1000)의 전력을 상기 교류 전력 송달 시스템(500)에 공급 또는 상기 ESS(200)에 저장된 에너지를 사용하여 상기 교류 전력 송달 시스템(500)에 공급하는 등 상황에 따라 사용할 전력을 제어하는 역할을 한다.

또한 상기 전력시스템 관리(300)는 상기 ESS(200)의 충전 잔량이 낮을 경우 상기 변압기(1000)에서 공급되는 전력으로 상기 ESS(200)의 배터리를 충전 할 수 있으며, 반대로 전기요금이 비싼 시간대에 상기 ESS(200)에 저장된 에너지를 전기 공급 회사에 파는 등의 제어를 할 수 있다.

도 12a는 본 발명의 실시 예에 따른 변압기(1000)에서부터 충대차(9000)가 위치한 곳의 충전용 어댑터(5015)까지의 전체적인 구조를 예를 들어 표현한 것으로 상기 변압기(1000), 허용전력량 관리 장치(1100), 교류 전력 송달 시스템(500)으로 구성된다.

도 12a의 교류 전력 송달 시스템(5500)은 허용전력량 관리 장치에 제 1 ~ 제 5 교류 전력 송달 시스템(5510, 5520, 5530, 5540, 5550)이 연결되는 구성이다.

상기 교류 전력 송달 시스템(5500)은 5개로 구성하였지만 이는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 예시일 뿐 그 숫자가 더 많거나 적을 수 있다.

도 12a는 제 1 ~ 제 5 교류 전력 송달 시스템(5510, 5520, 5530, 5540, 5550) 중 제 1 교류 전력 송달 시스템(5510)을 예를 들어 설명하였다.

상기 제 1 ~ 제 5 교류 전력 송달 시스템(5510, 5520, 5530, 5540, 5550)에서 AC/AC 컨버터(3001)의 교류전원은 같은 크기의 교류 전원을 사용할 수도 있고, 필요에 따라 서로 다른 크기의 교류 전원을 사용할 수 있다.

특히 여기서 사용되는 전원의 전압은 시중에 판매되는 전기자동차들의 표준 전압의 크기가 다양하게 달라질 경우 당업자가 그 필요에 따라 당연히 다양하게 생성하여 사용할 수 있다. 예를 들어 전기자동차의 충전 표준전압이 220V와 380V라면 이 둘의 차량 대수의 비를 고려하여 이 둘을 모두 수용할 수 있다.

또한, 상기 제 1 ~ 제 5 교류 전력 송달 시스템(5510, 5520, 5530,5540, 5550)의 요청전력조작부(3000), 중계 연결 전선망(4000), 주차장 내 전선망(5000)의 세부 구조는 같을 수도 있고, 필요에 따라 다르게 구성할 수도 있다.

도 12b는 도 12a와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 변압기(1000)에서 부터 충대차(9000)가 위치한 곳의 충전용 어댑터(5015)까지의 전체적인 구조를 예를 들어 표현한 것으로 상기 변압기(1000), 허용전력량 관리 장치(1100), 태양광 등 신재생발전기(100), ESS(200), 교류 전력 송달 시스템(5500)으로 구성된다.

도 2b는 도 2a의 도에서 신재생에너지가 결합된 도로 태양광 등 신재생발전기(100)은 태양광발전, 풍력발전 등과 같이 신재생발전기를 포함할 수 있다. 상기 태양광발전을 예를 들어 설명하면 태양광발전은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하는 발전 방법으로 여러 개의 태양 전지들이 붙어있는 태양광 패널을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.

태양광 패널은 태양 전지들의 구성에 따라 출력 전압이 정해지고 빛의 세기에 따라 생산되는 전류가 달라지므로 상기 빛의 세기에 따라 생산되는 전력은 계속 변화한다. 본 발명에 따른 충전 시스템은 충희자가 요청한 충전 속도(요청 전력)를 공급해야 하므로, 상기 태양광발전에서 생산된 전력을 상기 ESS(200) 저장하여, 안정적인 충전 속도(요청전력)를 공급할 수 있다.

만약 상기 태양광발전과 같이 생산되는 전력이 직류인 경우, DC/DC 컨버터를 사용하여 상기 ESS(200)의 충전 전압에 맞게 변환하여 저장하고, 상기 풍력발전과 같이 생산되는 전력이 교류인 경우, AC/DC 컨버터를 사용하여 저장할 수 있다. 상기 예에서는 상기 태양광발전과 상기 풍력발전을 예로 들어 설명하였지만, 해당 발전방법에 한정되지 않고 다양한 신재생발전이 사용될 수 있다.

상기 ESS(200)은 에너지 저장 장치를 의미하며 배터리, BMS(배터리 관리 장치), PMS(전력 관리 장치) 등 상기 ESS(200)를 구성하기 위한 여러 장치들이 포함할 수 있으며, 필요에 따라 장치들이 추가되거나 생략될 수 있다.

또한 상기 ESS(200)의 배터리의 출력 전압은 직류이기에 DC/AC 컨버터를 사용하여 교류 전력 송달 시스템(5500)에 사용되는 교류 전원으로 변환 후 공급할 수 있으며, 상기 변압기(1000)에서 공급되는 전원으로 상기 ESS(200)의 배터리를 충전하기 위해서 AC/DC 컨버터가 추가적으로 구성될 수 있다.

상기 실시 예에서는 태양광발전을 예로 들어 설명하였지만, 상기 발전방법에 한정되지 않고 풍력 등 다양한 신재생발전 방법이 사용될 수 있다.

도 13a는 다중접속스위치 동작의 예를 타나낸 도로 다중접속스위치(700)에서 상-하(1520)로 경로가 형성된 예를 나타낸다. 도 13a ~ 도 13i에서 다중접속스위치(700)의 구성은 상기 다중접속스위치(700)의 동작에 대한 설명을 위해 스위치와 전선으로만 구성하였다.

도 13a를 참조하면, 경로형성을 위해 제1 소켓(1410a)에 연결되는 상단 전선(750)과 제4 소켓(1410d)에 연결되는 하단 전선(760) 사이에 위치한 스위치 c를 ON하여 상-하(1520) 경로를 형성한다. 이 경우 상단 전선(750)과 연결된 다른 두 스위치인 스위치 a, 스위치 b와 하단 전선(760)과 연결된 스위치 e, 스위치 f는 OFF 상태를 유지한다.

상기 상단 전선(750)과 연결된 다른 스위치가 ON 상태가 되면, 상기 상단 전선(750)을 통해 공급되는 전력이 하나의 경로가 아닌 여러 경로로 분산되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 경로형성을 위해 사용되는 스위치 외에 상기 상단 전선(750)과 연결된 다른 스위치는 OFF 상태를 유지한다.

도 13b는 다중접속스위치(700)에서 좌-우(1540)로 경로형성이 된 예를 나타내며, 상기 경로형성을 위해 제2 소켓(1410b)에 연결되는 좌측단 전선(770)과 제3 소켓(1410c)에 연결되는 우측단 전선(780) 사이에 위치한 스위치 d를 ON하여 좌-우(1540) 경로를 형성하며, 이 경우 좌측단 전선(770)과 연결된 다른 스위치 a, 스위치 e와 우측단 전선(780)과 연결된 다른 스위치 b와 스위치 f는 OFF 상태를 유지한다.

도 13c는 다중접속스위치(700)에서 좌-상(1510)으로 경로형성이 된 예를 나타내며, 상기 경로형성을 위해 좌측단 전선(770)과 상단 전선(750) 사이에 위치한 스위치 a를 ON하여 좌-상(1510) 경로를 형성하며, 이 경우 좌측단 전선(770)과 연결된 다른 스위치 d, 스위치 e와 상단 전선(750)과 연결된 다른 스위치 b, 스위치 c는 OFF 상태를 유지한다.

도 13d는 다중접속스위치(700)에서 우-상(1530)으로 경로형성이 된 예를 나타내며, 상기 경로형성을 위해 우측단 전선(780)과 상단 전선(750) 사이에 위치한 스위치 b를 ON하여 우-상(1530)를 형성하며, 이 경우 우측단 전선(780)과 연결된 다른 스위치 d, 스위치 f와 상단 전선(750)과 연결된 다른 스위치 a, 스위치 c는 OFF 상태를 유지한다.

도 13e는 다중접속스위치(700)에서 좌-하(1560)로 경로형성이 된 예를 나타내며, 상기 경로형성을 위해 좌측단 전선(770)과 하단 전선(760) 사이에 위치한 스위치 e를 ON하여 좌-하(1560) 경로를 형성하며, 이 경우 좌측단 전선(770)과 연결된 다른 스위치 a, 스위치 d와 하단 전선(760)과 연결된 다른 스위치 c, 스위치 f는 OFF 상태를 유지한다.

도 13f는 다중접속스위치(700)에서 우-하(1550)로 경로형성이 된 예를 나타내며, 상기 경로형성을 위해 우측단 전선(780)과 하단 전선(760) 사이에 위치한 스위치 f를 ON하여 우-하(1550) 경로를 형성하며, 이 경우 우측단 전선(780)과 연결된 다른 스위치 b, 스위치 d와 하단 전선(760)과 연결된 다른 스위치 c, 스위치 e는 OFF 상태를 유지한다.

도 13g는 다중접속스위치(700)에서 상-하(1520), 좌-우(1540)로 서로 겹치지 않는 2개의 경로가 형성된 예를 나타내며, 상기 상-하(1520) 경로형성을 위해 상단 전선(750)과 하단 전선(760) 사이에 위치한 스위치 c를 ON하고 상기 좌-우(1540) 경로형성을 위해 좌측단 전선(770)과 우측단 전선(780) 사이에 위치한 스위치 d를 ON하며 상기 경로형성에서 사용되지 않는 스위치 a, 스위치 b, 스위치 e, 스위치 f는 OFF 상태를 유지한다.

도 13h는 다중접속스위치(700)에서 좌-상(1510), 우-하(1550)로 서로 겹치지 않는 2개의 경로가 형성된 예를 나타내며, 상기 좌-상(1510) 경로형성을 위해 좌측단 전선(770)과 상단 전선(750) 사이에 위치한 스위치 a를 ON하고 상기 우-하(1550) 경로형성을 위해 우측단 전선(780)과 하단 전선(760) 사이에 위치한 스위치 f를 ON하며 상기 경로형성에서 사용되지 않는 스위치 b, 스위치 c, 스위치 d, 스위치 e는 OFF 상태를 유지한다.

도 13i는 다중접속스위치(700)에서 좌-하(1560), 우-상(1530)으로 서로 겹치지 않는 2개의 경로가 형성된 예를 나타내며, 상기 좌-하(1560) 경로형성을 위해 좌측단 전선(770)과 하단 전선(760) 사이에 위치한 스위치 e를 ON하고 상기 우-상(1530) 경로형성을 위해 우측단 전선(780)과 상단 전선(750) 사이에 위치한 스위치 b를 ON하며 상기 경로형성에서 사용되지 않는 스위치 a, 스위치 c, 스위치 d, 스위치 f는 OFF 상태를 유지한다.

도 13j는 스위치의 수를 경로의 수보다 많게 구성한 다중접속스위치(700)에서 상-하(1520)로 경로형성된 예를 나타내며, 상기 경로형성을 위해 상단 전선(750)과 하단 전선(760) 사이에 위치한 스위치 b와 스위치 k를 ON하며, 이 경우 상단 전선(750)과 연결된 다른 스위치 a, 스위치 c와 하단 전선(760)과 연결된 다른 스위치 j, 스위치 l은 OFF 상태를 유지한다.

또한 상기 경로형성에서 좌측단 전선(770)과 연결된 스위치 d와 스위치 j, 우측단 전선(780)과 연결된 스위치 g와 i 또한 OFF 상태를 유지한다. 즉 상단 전선(750)과 하단 전선(760)에 연결될 수 있는 스위치들은 OFF 상태를 유지한다.

도 14는 충희자의 요청에 따라 충전 속도를 조합하여 DC/DC 컨버터 그룹(41)에서 충전용 어댑터(5015)까지 공급하는 예를 나타낸 도이다.

상기 다중접속스위치(700)는 외부에서 상기 다중접속스위치(700)에 연결되는 전선은 3개의 경로 중 하나를 선택하여 스위치를 연결한다, 따라서 각 전선들과 연결된 스위치들이 연결에 따라 기본적으로 상-하(1520), 좌-우(1540), 좌-상(1510), 좌-하(1560), 우-상(1530), 우-하(1550) 총 6가지의 경로형성이 가능하다.

일반적인 경우에 상기 다중접속스위치(700)는 상기 6가지의 경로를 형성하며, 도 14의 a와 같이 두 개의 경로가 서로 겹치지 않는다면 상기 다중접속스위치(700) 하나에 2가지의 경로가 형성될 수 있다.

이와 같이, 다중접속스위치(700)들의 내부 스위치(1600) 동작으로 선택적인 충전 연결경로(2710, 2720, 2730, 2740)를 다양하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 적은 수의 DC/DC 컨버터로 더 많은 수의 주차면(80)에 대응할 수 있고, 더 많은 주차면(80)을 전기차 충전이 가능한 주차구역으로 활용할 수 있다.

도 15는 충희자의 요청에 따라 충전 속도를 조합하여 DC/DC 컨버터 그룹(42)에서 충전용 어댑터(5015)까지 공급하는 예를 나타낸 도이다.

상기 다중접속스위치(700)는 외부에서 상기 다중접속스위치(700)에 연결되는 전선은 3개의 경로 중 하나 이상을 선택하여 스위치를 연결한다, 따라서 각 전선들과 연결된 스위치들이 연결에 따라 기본적으로 상-하(1520), 좌-우(1540), 좌-상(1510), 좌-하(1560), 우-상(1530), 우-하(1550) 총 6가지의 경로형성이 가능하다.

즉, 일반적인 경우에 상기 다중접속스위치(700)는 상기 6가지의 경로를 형성하지만, 상기 다중접속스위치(700)는, 중첩되지 않는 2개의 연결경로를 형성할 수 있다. 상황에 따라, 경로를 형성하는 다수의 다중접속스위치(700) 중 적어도 하나의 다중접속스위치(700)는, 중첩되지 않는 2개의 연결경로를 형성할 수 있다. 또한, 상기 2개의 연결경로는 각각 다른 DC/DC 컨버터와 연결될 수 있다. 도 20b와 같이, 요청전력조작부(3000)는 복수개의 제1 DC/DC 컨버터(3011)와 상기 제1 DC/DC 컨버터(3011)에 병렬로 연결될 수 있는 복수개의 제2 DC/DC 컨버터(3022)를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 2개의 연결경로는 제1 DC/DC 컨버터(3011) 중 하나와 연결되는 연결경로와 제2 DC/DC 컨버터(3022) 중 하나와 연결되는 연결경로를 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 DC/DC 컨버터(3011)는 전류 고정형 D/D이고, 제2 DC/DC 컨버터(3012)는 상기 전류 고정형 D/D(3011)에 상기 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022)일 수 있다.

도 20b와 같이 충희자의 요청에 따라 충전 속도를 조합하는 경우는 도 15의 a, b, c와 같이 두 개의 경로가 병렬로 연결되어 충전 속도를 조합할 수 있다. 도 15의 a, b, c에서는 각각 전류 고정형 D/D(3011)와 연결된 경로(2811, 2821, 2831)및 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022)와 연결된 경로(2812, 2822, 2832)가 합지되고, 공통 경로(2810, 2820, 2830)로 전기자동차 충전을 위한 어댑터(3015)와 연결될 수 있다.

또한, 상기 충전 속도 조합시 c와 같이 가장자리에서 조합될 수도 있고, a나 b와 같이 안쪽에서 충전속도가 조합이 될 수 있으며, 이는 전류 고정형 D/D(3011)과 병렬 연결을 위한 전류 고정형 D/D(3022)의 조합시 최적의 경로에 따라 달라질 수 있다.

이와 같이, 다중접속스위치(700)들의 내부 스위치(1600) 동작으로 선택적인 충전 연결경로(2810, 2820, 2830, 2840)를 다양하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 적은 수의 DC/DC 컨버터로 더 많은 수의 주차면(80)에 대응할 수 있고, 더 많은 주차면(80)을 전기차 충전이 가능한 주차구역으로 활용할 수 있다.

Claims

길이방향의 도체로 외부에서 연결된 전기 인입과 인출이 가능한 복수개 방향의 접점;

상기 접점들을 상호 연결하는 길이방향의 도체로 형성된 내부배선들;

상기 내부배선 중 어느 한 부분을 연결하거나 끊는 역할을 할 수 있는 상기 해당 내부배선에 설치되는 하나 이상의 스위치; 및

상기 스위치를 온 또는 오프할 수 있는 제어부;를 포함하는 다중접속스위치.
청구항 1에 있어서,

상기 길이방향의 도체는 전선이나 부스바 중 어느 하나이고 접점은 소켓인 것을 특징으로 하는 다중접속스위치.
청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,

상기 어느 내부배선이라도 하나 이상의 상기 스위치가 설치되어 있어서 상기 복수개의 방향 중 어느 한 방향에서 인입된 전기라도 인입된 방향으로 제외한 방향 중 어느 방향으로라도 선택적으로 인출될 수 있는 것을 특징으로 하는 다중접속스위치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수개 방향의 접점은 4 개의 방향의 접점이고 상기 스위치는 릴레이인 것을 특징으로 다중접속스위치.
청구항 1, 청구항 2, 혹은 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

6 개의 전기가 전달되는 전기 경로의 형성을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 다중접속스위치.
청구항 5에 있어서,

상기 어느 두 방향의 접점을 연결하는 내부배선 상의 상기 스위치가 온하여 전기경로를 형성하면 동시에 전기경로를 형성할 수 있는 것은 상기 두 방향의 접점을 제외한 나머지 두 방향의 접점을 연결하는 내부배선에 의한 전기경로만이 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 다중접속스위치.
청구항 4 혹은 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어부의 제어에 따라 상기 스위치를 동작시키는 복수개

의 디멀티플렉서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중접속스위치.
청구항 1 혹은 4 중 어느 한 항에 있어서,

연결경로를 표시하는 LED;를 더 포함하는 다중접속스위치.
청구항 1에 있어서,

메인제어장치와의 신호를 송수신하는 통신선;을 더 포함하는 다중접속스위치.
교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버팅 시스템;

상기 AC/DC 컨버팅 시스템의 출력단에 연결되는 DC/DC 컨버터, 및, 상기 각 DC/DC 컨버터의 출력단에 연결되는

단선연결 스위치를 포함하는 요청전력조작부;

주차장의 주차공간들 중 적어도 일부에 설치된 충전용 어댑터들;

상기 DC/DC 컨버터와 상기 충전용 어댑터들 사이에서 상기 DC/DC 컨버터와 상기 충전용 어댑터들을 연결할 수 있는 전선망; 및,

상기 전선망의 3개 이상의 전선과 연결되고, 상기 3개 이상의 전선 중 일부 전선들을 연결하여 선택적으로 연결 경로를 형성할 수 있는 다중접속스위치;를 포함하고,

상기 다중접속스위치는,

길이방향의 도체로 외부에서 연결된 전기 인입과 인출이 가능한 복수개 방향의 접점;

상기 접점들을 상호 연결하는 길이방향의 도체로 형성된 내부배선들;

상기 내부배선 중 어느 한 부분을 연결하거나 끊는 역할을 할 수 있는 상기 해당 내부배선에 설치되는 하나 이상의 스위치; 및

상기 스위치를 온 또는 오프할 수 있는 제어부;를 포함하고,

상기 어느 내부배선이라도 하나 이상의 상기 스위치가 설치되어 있어서 상기 복수개의 방향 중 어느 한 방향에서 인입된 전기라도 인입된 방향으로 제외한 방향 중 어느 방향으로라도 선택적으로 인출될 수 있는 것을 특징으로 하는 충전위치 선택형 전기자동차 충전시스템.
청구항 10에 있어서,

상기 다중접속스위치의 동작으로, 상기 DC/DC 컨버터, 상기 전선망, 및, 상기 충전용 어댑터들 중에서 전기자동

차와 연결된 충전용 어댑터가 상기 선택적으로 형성된 연결경로로 연결되는 충전위치 선택형 전기자동차 충전시스템.
청구항 10에 있어서,

상기 DC/DC 컨버터의 개수보다 상기 충전용 어댑터의 개수가 더 많은 것을 특징으로 하는 충전위치 선택형 전기자동차 충전시스템.
청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다중접속스위치의 상기 복수개 방향의 접점은 4 개의 방향의 접점인 것을 특징으로 충전위치 선택형 전기자동차 충전시스템.
청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,

다중접속스위치는 6 개의 전기가 전달되는 전기 경로의 형성을 가능하게 하고, 상기 어느 두 방향의 접점을 연결하는 내부배선 상의 상기 스위치가 온하여 전기경로를 형성하면 동시에 전기경로를 형성할 수 있는 것은 상기 두 방향의 접점을 제외한 나머지 두 방향의 접점을 연결하는 내부배선에 의한 전기경로만이 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 충전위치 선택형 전기자동차 충전시스템.