WO2026014644A1 - Ess를 포함한 dc/ac 겸용 전기 자동차 충전 장치 - Google Patents

Ess를 포함한 dc/ac 겸용 전기 자동차 충전 장치

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WO2026014644A1
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Definitions

  • the present invention relates to a DC/AC compatible electric vehicle charging device including an ESS, and more particularly, to an electric vehicle charging device that charges a battery of an electric vehicle with AC current from a power supply unit, comprising: an ESS that stores and outputs DC current; an ESS switching unit that charges an electric vehicle with the ESS or charges the ESS with AC current from the power supply unit; a DC switching unit that charges a DC electric vehicle; and an AC switching unit that charges an AC electric vehicle, thereby being capable of charging both a DC electric vehicle and an AC electric vehicle, and also being capable of charging an electric vehicle with the output of the ESS when the power supply is not normal.
  • Electric vehicles which are environmentally friendly vehicles that run on batteries and electric motors, are commercialized and are the focus of much research.
  • Fig. 1 is a drawing showing a conventional AC electric vehicle charging device.
  • the charging device (100) receives charging power from a power supply unit (300) that supplies AC current, and outputs the charging power to the AC output terminal (110) of the charging device (100) through a power switching unit (191) and an AC switching unit (192).
  • the AC output terminal (110) is connected to the AC input terminal (210) of the electric vehicle to charge the battery (280) of the electric vehicle (200). At this time, the AC current of the AC input terminal (210) is converted into DC current in the OBC (On Board Charger, 230) built into the electric vehicle and supplied to the battery (280) through the connection unit (240).
  • OBC On Board Charger, 230
  • Figure 2 is a drawing showing a conventional DC electric vehicle charging device.
  • the charging device (100) receives charging power from a power supply unit (300) that supplies AC current, passes through a power switching unit (191), passes through an AC-DC conversion unit (130) that converts AC current into DC current, passes through a DC conversion unit (140) that converts it into a voltage of a magnitude required by an electric vehicle (200), and finally passes through a DC switching unit (193) to output charging power to the DC output terminal (120) of the charging device (100).
  • the DC output terminal (120) can be connected to the DC input terminal (220) of the electric vehicle (200) to charge the battery (280) of the electric vehicle (200). At this time, since the DC input terminal (220) is input as DC current, it is supplied to the battery (280) through the connection unit (240) without a separate conversion process.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a charging device that can charge both DC and AC electric vehicles, and can charge an electric vehicle even when the power supply unit that supplies charging power to the electric vehicle charging device is not normal.
  • the DC/AC dual-purpose electric vehicle charging device including an ESS of the present invention for solving the above technical problem is an electric vehicle charging device that charges a battery of an electric vehicle with AC current of a power supply unit, and may include an ESS that stores and outputs DC current, a power switching unit that connects or disconnects an output of the power supply unit, an AC switching unit that connects or disconnects the AC current of the power supply unit to an AC output terminal, an AC-DC conversion unit and a DC conversion unit that convert the AC current of the power supply unit to a DC current, a DC switching unit that connects or disconnects an output of the DC conversion unit to a DC output terminal, a first ESS switching unit that connects or disconnects an output of the AC-DC conversion unit to the ESS, a DC-AC conversion unit that converts the DC current of the ESS to an AC current, a second ESS switching unit that connects or disconnects an output of the DC-AC conversion unit to the AC switching unit, and a control unit that controls the switching unit.
  • control unit can control the ESS to be charged using AC current from the power supply unit when the power supply unit is not connected to an electric vehicle and the output of the power supply unit is normal.
  • control unit is connected to a DC electric vehicle and, when the output of the power supply unit is normal, can control to charge the electric vehicle using AC current of the power supply unit.
  • control unit is connected to a DC electric vehicle and can control the electric vehicle to be charged using the DC current of the ESS when the output of the power supply unit is abnormal.
  • control unit is connected to an AC electric vehicle and, when the output of the power supply unit is normal, can control to charge the electric vehicle using AC current of the power supply unit.
  • control unit is connected to an AC electric vehicle and can control the electric vehicle to be charged using the DC current of the ESS when the output of the power supply unit is abnormal.
  • control unit can communicate with the electric vehicle control unit to recognize the charging type, either DC or AC.
  • the DC/AC compatible electric vehicle charging device including the ESS of the present invention can charge both DC and AC electric vehicles, and can charge the electric vehicle with the output of the ESS when the power supply is not normal. Furthermore, when the electric vehicle is not connected, the ESS can be charged to prepare for situations where the power supply is not smooth. In other words, an electric vehicle charging device can be provided that can charge the electric vehicle regardless of the charging method of the electric vehicle and even during a power outage.
  • Fig. 1 is a drawing showing a conventional AC electric vehicle charging device.
  • Figure 2 is a drawing showing a conventional DC electric vehicle charging device.
  • FIG. 3 is a drawing showing a DC/AC compatible electric vehicle charging device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flow chart showing a control unit of a DC/AC compatible electric vehicle charging device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the control of a switching unit of a DC/AC compatible electric vehicle charging device according to one embodiment of the present invention.
  • each layer (film), region, pattern or structure is formed "on” or “under” the substrate, each layer (film), region, pad or pattern includes both being formed directly or through the interposition of another layer.
  • the criteria for being on/over or under/under each layer are explained based on the drawings.
  • FIG. 3 is a drawing showing a DC/AC compatible electric vehicle charging device including an ESS according to one embodiment of the present invention.
  • the DC/AC compatible electric vehicle charging device including an ESS is an electric vehicle charging device (100) that charges a battery (280) of an electric vehicle (200) with AC current of a power supply unit (300), and comprises an ESS (Energy Storage System, 500) that stores and outputs DC current, a power switching unit (191) that connects or cuts off the output of the power supply unit (300), an AC switching unit (192) that connects or cuts off the AC current of the power supply unit (300) to an AC output terminal (110), an AC-DC conversion unit (130) and a DC conversion unit (140) that convert the AC current of the power supply unit (300) into DC current, a DC switching unit (193) that connects or cuts off the output of the DC conversion unit (140) to a DC output terminal (120), and an output of the AC-DC conversion unit (130).
  • ESS Electronicgy Storage System, 500
  • a power switching unit (191) that connects or cuts off the output of the power supply unit (300)
  • an AC switching unit (192) that connects or
  • It may include a first ESS switching unit (195) that connects or disconnects the ESS (500), a DC-AC conversion unit (150) that converts the DC current of the ESS (500) into AC current, a second ESS switching unit (196) that connects or disconnects the output of the DC-AC conversion unit (150) to the AC switching unit (192), and a control unit (170) that controls the switching unit.
  • a first ESS switching unit (195) that connects or disconnects the ESS (500)
  • a DC-AC conversion unit (150) that converts the DC current of the ESS (500) into AC current
  • a second ESS switching unit (196) that connects or disconnects the output of the DC-AC conversion unit (150) to the AC switching unit (192)
  • a control unit (170) that controls the switching unit.
  • ESS (500) can be installed and operated in power generation, transmission, and distribution, as well as at consumer sites in the power grid, and is used for functions such as load leveling and emergency power supply. ESS (500) can contribute to improving energy efficiency and stabilizing the power supply system by storing electric energy and supplying it when needed.
  • the above power supply unit (300) is a power supply network including a transmission/distribution power supply network, and power supply may be cut off due to causes such as a power outage.
  • the above AC-DC converter (130) can convert AC current supplied from the power supply unit (300) into DC current.
  • the above DC converter (140) can convert the DC current output from the AC-DC converter (130) into a voltage of a size required by the electric vehicle (200).
  • the above DC-AC converter (150) can convert the DC current output from the ESS (500) into AC current in accordance with the specifications of an electric vehicle (200) that requires AC current.
  • the above control unit (170) may include a microcontroller and a memory, and may perform a control operation of the electric vehicle charging device according to the present invention by a microcontroller that executes a program stored in the memory.
  • the control unit (170) can check the input voltage and current of the power supply unit (300) to determine whether the power supply unit (300) can normally supply power for charging an electric vehicle (200) or ESS (500).
  • control unit (170) can communicate with the electric vehicle control unit (270) to determine whether the required charging type of the electric vehicle (200) is DC or AC.
  • the control unit (170) can recognize whether the power supply unit (300) is operating normally and the required charging type of the electric vehicle (200) and appropriately control each switching unit of the charging device (100).
  • the above switching unit may be configured as, for example, a relay switch, and the output of the relay switch may be maintained in a cut-off state before a driving signal from the control unit is input, and when the driving signal is transmitted, the switch may be switched to a connected state.
  • FIG. 4 is a drawing showing a flow chart of a control unit of a DC/AC compatible electric vehicle charging device according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a drawing showing control of a switching unit of a DC/AC compatible electric vehicle charging device according to one embodiment of the present invention.
  • the control unit (170) can control the ESS (500) to be charged using the AC current of the power supply unit (300) when the output of the power supply unit (300) is normal and not connected to the electric vehicle (200).
  • the relay switch of the power switching unit (191) and the first ESS switching unit (195) can be connected.
  • the charging device (100) and the electric vehicle (200) can be connected via a charging cable.
  • the control unit (170) and the electric vehicle control unit (270) can communicate with each other to determine whether charging is necessary and whether the supply current for charging is DC or AC.
  • the relay switch of the power switching unit (191) and the first ESS switching unit (195) are connected so that the ESS (500) can be charged using the AC current of the power supply unit (300).
  • a control unit (170) is connected to a DC electric vehicle (200) and, when the output of the power supply unit (300) is normal, can control the electric vehicle (200) to be charged using the AC current of the power supply unit (300).
  • the charging device (100) and the electric vehicle (200) can be connected via a charging cable.
  • the control unit (170) and the electric vehicle control unit (270) can communicate with each other to determine whether charging is necessary and whether the supply current for charging is DC or AC.
  • the relay switches of the power switching unit (191) and the DC switching unit (193) are connected, and the AC current of the power supply unit (300) is output to the DC output terminal (120) through the DC switching unit (193) via the AC-DC conversion unit (130) and the DC conversion unit (140).
  • the DC current output from the above DC output terminal (120) can be connected to the DC input terminal (220) of the electric vehicle (200) to charge the DC electric vehicle (200).
  • a control unit (170) is connected to a DC electric vehicle (200) and, when the output of the power supply unit (300) is abnormal, can control the electric vehicle (200) to be charged using the DC current of the ESS (500).
  • the relay switch of the DC switching unit (193) and the first ESS switching unit (195) can be connected.
  • the charging device (100) and the electric vehicle (200) can be connected via a charging cable.
  • the control unit (170) and the electric vehicle control unit (270) can communicate with each other to determine whether charging is necessary and whether the supply current for charging is DC or AC.
  • the relay switch of the power switching unit (191) and the first ESS switching unit (195) are connected, and the DC current of the ESS (500) is output to the DC output terminal (120) through the DC conversion unit (140) and the DC switching unit (193).
  • the DC current output from the above DC output terminal (120) can be connected to the DC input terminal (220) of the electric vehicle (200) to charge the DC electric vehicle (200).
  • a control unit (170) is connected to an AC electric vehicle (200) and, when the output of the power supply unit (300) is normal, can control the electric vehicle (200) to be charged using the AC current of the power supply unit (300).
  • the relay switch of the power switching unit (191) and the AC switching unit (192) can be connected.
  • the charging device (100) and the electric vehicle (200) can be connected via a charging cable.
  • the control unit (170) and the electric vehicle control unit (270) can communicate with each other to determine whether charging is necessary and whether the supply current for charging is DC or AC.
  • the relay switches of the power switching unit (191) and the AC switching unit (192) are connected, and the AC current of the power supply unit (300) is output to the AC output terminal (110) through the AC switching unit (192).
  • the AC current output from the AC output terminal (110) can be connected to the AC input terminal (210) of the electric vehicle (200) to charge the AC electric vehicle (200).
  • a control unit (170) is connected to an AC electric vehicle (200) and can control the electric vehicle (200) to be charged using the DC current of the ESS (500) when the output of the power supply unit (300) is abnormal.
  • the charging device (100) and the electric vehicle (200) can be connected via a charging cable.
  • the control unit (170) and the electric vehicle control unit (270) can communicate with each other to determine whether charging is necessary and whether the supply current for charging is DC or AC.
  • the relay switch of the AC switching unit (192) and the second ESS switching unit (196) are connected, and the DC current of the ESS (500) is output to the AC output terminal (110) through the AC switching unit (192) via the DC-AC conversion unit (150).
  • the AC current output from the AC output terminal (110) can be connected to the AC input terminal (210) of the electric vehicle (200) to charge the AC electric vehicle (200).
  • the electric vehicle charging device of the present invention can charge both DC and AC electric vehicles, and can also charge the electric vehicle using the output of the ESS when the power supply is abnormal. Furthermore, when the electric vehicle is not connected, the ESS can be charged to prepare for situations where the power supply is not smooth. In other words, the present invention provides an electric vehicle charging device that can charge the electric vehicle regardless of the charging method and even during a power outage.

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Abstract

본 발명은 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전력 공급부의 AC 전류로 전기 자동차의 배터리를 충전하는 전기 자동차 충전 장치로서, DC 전류를 저장 및 출력하는 ESS와, 상기 ESS로 전기 자동차를 충전하거나 또는 전력 공급부의 AC 전류를 상기 ESS에 충전하는 ESS 스위칭부와, DC용 전기 자동차를 충전하는 DC 스위칭부와, AC용 전기 자동차를 충전하는 AC 스위칭부를 포함함으로써, DC용 전기 자동차 또는 AC용 전기 자동차를 모두 충전시킬 수 있고, 또 전력 공급이 정상이 아닌 경우 ESS의 출력으로 전기 자동차를 충전시킬 수 있는 전기 자동차 충전 장치에 관한 것이다. 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치는, 전력 공급부의 AC 전류를 DC 전류로 변환하는 AC-DC 변환부와 DC 변환부와, ESS의 DC 전류를 AC 전류로 변환하는 DC-AC 변환부와, 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치
본 발명은 ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전력 공급부의 AC 전류로 전기 자동차의 배터리를 충전하는 전기 자동차 충전 장치로서, DC 전류를 저장 및 출력하는 ESS와, 상기 ESS로 전기 자동차를 충전하거나 또는 전력 공급부의 AC 전류를 상기 ESS에 충전하는 ESS 스위칭부와, DC용 전기 자동차를 충전하는 DC 스위칭부와, AC용 전기 자동차를 충전하는 AC 스위칭부를 포함함으로써, DC용 전기 자동차 또는 AC용 전기 자동차를 모두 충전시킬 수 있고, 또 전력 공급이 정상이 아닌 경우 ESS의 출력으로 전기 자동차를 충전시킬 수 있는 전기 자동차 충전 장치에 관한 것이다.
자동차의 석유 원료 사용으로 인하여 이산화탄소의 배출이 증가되고, 이로 인한 지구 온난화 현상이 지속되면서 이상기후현상이 발생되면서 이산화탄소의 배출을 줄이기 위한 자동차 제조 기술이 발전하고 친환경적인 차량에 관한 기술의 연구가 많이 이루어지고 있다.
이러한 친환경적인 차량으로 배터리와 전기모터로 동작되는 전기 자동차, EV(electric vehicle)가 상용화되어 있고 많은 연구가 집중되고 있다.
이러한 전기 자동차는 내부의 배터리에 전기를 공급하여야 하는데 통상적으로 전용 충전 장치에 의해 전기자동차 내부의 배터리를 충전한다.
하지만 현재 사용되는 전기 자동차 충전 장치는 DC용 또는 AC용 전기 자동차에 맞추어 정해진 충전 장치에서 충전을 하여야 한다.
도 1은 종래의 AC용 전기 자동차 충전 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면 충전 장치(100)는, AC 전류를 공급하는 전력 공급부(300)에서 충전용 전력을 공급받아, 전력 스위칭부(191)와 AC 스위칭부(192)를 거쳐서 충전 장치(100)의 AC 출력단(110)으로 충전용 전력을 출력한다.
AC 출력단(110)은 전기 자동차의 AC 입력단(210)에 연결되어 전기 자동차(200)의 배터리(280)를 충전시킬 수 있다. 이때 AC 입력단(210)의 AC 전류는, 전기 자동차에 내장된 OBC(On Board Charger, 230)에서 DC 전류로 변환되어 연결부(240)를 거쳐서 배터리(280)에 공급된다.
도 2는 종래의 DC용 전기 자동차 충전 장치를 나타낸 도면이다.
도 2을 참조하면 충전 장치(100)는, AC 전류를 공급하는 전력 공급부(300)에서 충전용 전력을 공급받아, 전력 스위칭부(191)와 거쳐서, AC 전류를 DC 전류로 변환하는 AC-DC 변환부(130)를 통과하고, 다음 전기 자동차(200)가 요구하는 크기의 전압으로 변환하는 DC 변환부(140)를 거치고, 마지막으로 DC 스위칭부(193)를 거쳐서 충전 장치(100)의 DC 출력단(120)으로 충전용 전력을 출력한다.
DC 출력단(120)은 전기 자동차(200)의 DC 입력단(220)에 연결되어 전기 자동차(200)의 배터리(280)를 충전시킬 수 있다. 이때 DC 입력단(220)은 DC 전류로 입력되기 때문에 별도의 변환 과정 없이 연결부(240)를 거쳐서 배터리(280)에 공급된다.
이와 같이 전기 자동차를 충전하기 위해서는 전기 자동차의 충전 형태에 맞는 전기 자동차 충전 장치에서만 충전이 가능하기 때문에 불편하다.
또 전기 자동차 충전 장치에 충전용 전력을 공급하는 전력 공급부(300)가 정상이 아닌 경우 아예 충전 자체가 불가능한 문제점이 있다.
이와 같은 불편함과 문제점이 개선된 전기 자동차의 충전 장치를 제공할 수 있는 기술 개발이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, DC용 또는 AC용 전기 자동차를 모두 충전할 수 있고, 또 전기 자동차 충전 장치에 충전용 전력을 공급하는 전력 공급부가 정상이 아닌 경우에도 전기 자동차를 충전할 수 있는 충전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치는, 전력 공급부의 AC 전류로 전기차의 배터리를 충전하는 전기 자동차 충전 장치로서, DC 전류를 저장 및 출력하는 ESS와, 상기 전력 공급부의 출력을 연결 또는 차단하는 전력 스위칭부와, 상기 전력 공급부의 AC 전류를 AC 출력단에 연결 또는 차단하는 AC 스위칭부와, 상기 전력 공급부의 AC 전류를 DC 전류로 변환하는 AC-DC 변환부와 DC 변환부와, 상기 DC 변환부의 출력을 DC 출력단에 연결 또는 차단하는 DC 스위칭부와, 상기 AC-DC 변환부의 출력을 ESS에 연결 또는 차단하는 제1 ESS 스위칭부와, 상기 ESS의 DC 전류를 AC 전류로 변환하는 DC-AC 변환부와, 상기 DC-AC 변환부의 출력을 상기 AC 스위칭부에 연결 또는 차단하는 제2 ESS 스위칭부와, 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 전기 자동차와 연결되지 않고, 상기 전력 공급부의 출력이 정상일 때, 상기 전력 공급부의 AC 전류를 이용하여 ESS를 충전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, DC용 전기 자동차와 연결되고, 상기 전력 공급부의 출력이 정상일 때, 상기 전력 공급부의 AC 전류를 이용하여 전기 자동차를 충전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, DC용 전기 자동차와 연결되고, 상기 전력 공급부의 출력이 비정상일 때, 상기 ESS의 DC 전류를 이용하여 전기 자동차를 충전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, AC용 전기 자동차와 연결되고, 상기 전력 공급부의 출력이 정상일 때, 상기 전력 공급부의 AC 전류를 이용하여 전기 자동차를 충전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, AC용 전기 자동차와 연결되고, 상기 전력 공급부의 출력이 비정상일 때, 상기 ESS의 DC 전류를 이용하여 전기 자동차를 충전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 전기 자동차 제어부와 통신하여 DC용 또는 AC용 충전 형태를 인식할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치에 따르면, DC용 전기 자동차 또는 AC용 전기 자동차를 모두 충전시킬 수 있고, 또 전력 공급이 정상이 아닌 경우 ESS의 출력으로 전기 자동차를 충전시킬 수 있다. 또한 전기 자동차가 연결되어 있지 않은 경우에는 ESS를 충전시켜서 전력 공급이 원할 하지 않은 경우를 대비할 수 있다. 즉 전기 자동차의 충전 형태와 관계없이 또 정전 시에도 충전이 가능한 전기 자동차 충전 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 AC용 전기 자동차 충전 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 DC용 전기 자동차 충전 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치의 제어부의 플로우 챠트를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치의 스위칭부의 제어를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
"및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재나 소자를 사이에 두고 "간접적으로" 또는 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치를 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치는, 전력 공급부(300)의 AC 전류로 전기 자동차(200)의 배터리(280)를 충전하는 전기 자동차 충전 장치(100)로서, DC 전류를 저장 및 출력하는 ESS(Energy Storage System, 500)와, 상기 전력 공급부(300)의 출력을 연결 또는 차단하는 전력 스위칭부(191)와, 상기 전력 공급부(300)의 AC 전류를 AC 출력단(110)에 연결 또는 차단하는 AC 스위칭부(192)와, 상기 전력 공급부(300)의 AC 전류를 DC 전류로 변환하는 AC-DC 변환부(130)와 DC 변환부(140)와, 상기 DC 변환부(140)의 출력을 DC 출력단(120)에 연결 또는 차단하는 DC 스위칭부(193)와, 상기 AC-DC 변환부(130)의 출력을 ESS(500)에 연결 또는 차단하는 제1 ESS 스위칭부(195)와, 상기 ESS(500)의 DC 전류를 AC 전류로 변환하는 DC-AC 변환부(150)와, 상기 DC-AC 변환부(150)의 출력을 상기 AC 스위칭부(192)에 연결 또는 차단하는 제2 ESS 스위칭부(196)와, 상기 스위칭부를 제어하는 제어부(170)를 포함할 수 있다.
상기 ESS(Energy Storage System, 500)는 배터리 형식의 물리적 매체를 이용하여 에너지를 저장하는 장치로 축압기를 포함한 "에너지 저장 시스템(ESS)"이다. 일반적으로 수백 kWh 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템을 포함할 수 있다.
ESS(500)는 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 운영이 가능하며, 부하평준화(Load Leveling), 비상전원 등의 기능으로 사용된다. ESS(500)는 전기에너지를 저장하고 필요할 때 공급함으로써 에너지 이용효율 향상 및 전력공급시스템 안정화에 기여할 수 있다.
상기 전력 공급부(300)는 송/배전 전략망을 포함한 전력 공급 네트워트이며, 정전 등의 원인에 의해 전력 공급이 차단될 수 있다.
상기 AC-DC 변환부(130)는 전력 공급부(300)에서 공급된 AC 전류를 DC 전류로 변환할 수 있다.
상기 DC 변환부(140)는 상기 AC-DC 변환부(130)에서 출력된 DC 전류를, 전기 자동차(200)에서 요구하는 크기의 전압으로 변환할 수 있다.
상기 DC-AC 변환부(150)는 상기 ESS(500)에서 출력된 DC 전류를, AC용 전류를 요구하는 전기 자동차(200)의 사양에 맞추어 AC 전류로 변환할 수 있다.
상기 제어부(170)는, 마이크로 컨트롤러와 메모리를 포함할 수 있고, 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 마이크로 컨트롤러에 의해서 본 발명에 따른 전기 자동차 충전 장치의 제어 동작을 수행할 수 있다.
제어부(170)는 전력 공급부(300)의 입력 전압과 전류를 확인하여, 전력 공급부(300)가, 전기 자동차(200) 또는 ESS(500)의 충전용 전력을 정상적으로 공급할 수 있는지 판단할 수 있다.
또한 제어부(170)는 전기 자동차 제어부(270)와 통신하여 전기 자동차(200)의 요구 충전 형태가 DC용 또는 AC용인지 확인할 수 있다.
제어부(170)는, 이와 같이 전력 공급부(300)의 정상 작동 여부와 전기 자동차(200)의 요구 충전 형태를 인식하여, 충전 장치(100)의 각각의 스위칭부를 적절하게 제어할 수 있다.
상기 스위칭부는, 예를 들어 릴레이 스위치로 구성될 수 있으며, 상기 릴레이 스위치의 출력은 제어부의 구동 신호가 입력되기 전에 차단 상태로 유지되고, 구동 신호가 전달되면 스위치가 연결 상태로 절환될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/AC 겸용 전기 자동차충전 장치의 제어부의 플로우 챠트를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/AC 겸용 전기 자동차충전 장치의 스위칭부의 제어를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하여, 볼 발명의 스위칭 동작을 자세히 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(170)는, 전기 자동차(200)와 연결되지 않고, 상기 전력 공급부(300)의 출력이 정상일 때, 상기 전력 공급부(300)의 AC 전류를 이용하여 ESS(500)를 충전하도록 제어할 수 있다.
도 5의 '경우 2'의 조건에 해당하는 경우로, 전력 스위칭부(191)와 제1 ESS 스위칭부(195)의 릴레이 스위치를 연결할 수 있다.
먼저 충전 장치(100)와 전기 자동차(200)가 충전용 케이블로 연결될 수 있다. 도 4의 플로우 챠트를 참고하면, 충전용 케이블이 연결이 되면 제어부(170)와 전기 자동차 제어부(270)는 서로 통신하여 충전이 필요한지, 충전을 위한 공급 전류는 DC 또는 AC인지 확인할 수 있다.
전기 자동차(200)와 연결이 안되어 있고, 전력 공급부(300)에서 전원 공급이 가능한 상태이면, 전력 스위칭부(191)와 제1 ESS 스위칭부(195)의 릴레이 스위치가 연결되어, 상기 전력 공급부(300)의 AC 전류를 이용하여 ESS(500)가 충전될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(170)는, DC용 전기 자동차(200)와 연결되고, 상기 전력 공급부(300)의 출력이 정상일 때, 상기 전력 공급부(300)의 AC 전류를 이용하여 전기 자동차(200)를 충전하도록 제어할 수 있다.
도 5의 '경우 3'의 조건에 해당하는 경우로, 전력 스위칭부(191)와 DC 스위칭부(193)의 릴레이 스위치를 연결할 수 있다.
먼저 충전 장치(100)와 전기 자동차(200)가 충전용 케이블로 연결될 수 있다. 도 4의 플로우 챠트를 참고하면, 충전용 케이블이 연결이 되면 제어부(170)와 전기 자동차 제어부(270)는 서로 통신하여 충전이 필요한지, 충전을 위한 공급 전류는 DC 또는 AC인지 확인할 수 있다.
전기 자동차(200)와 연결 및 충전 형태 확인 단계에서 DC 충전용 형태로 연결이 정상으로 되어 있고, 전력 공급부(300)에서 전원 공급이 가능한 상태이면, 전력 스위칭부(191)와 DC 스위칭부(193)의 릴레이 스위치가 연결되어, 상기 전력 공급부(300)의 AC 전류는 AC-DC 변환부(130)와 DC 변환부(140)를 거쳐 DC 스위칭부(193)를 통해 DC 출력단(120)으로 출력된다.
상기 DC 출력단(120)으로 출력된 DC 전류는 전기 자동차(200)의 DC 입력단(220)으로 연결되어 DC용 전기 자동차(200)를 충전할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(170)는, DC용 전기 자동차(200)와 연결되고, 상기 전력 공급부(300)의 출력이 비정상일 때, 상기 ESS(500)의 DC 전류를 이용하여 전기 자동차(200)를 충전하도록 제어할 수 있다.
도 5의 '경우 4'의 조건에 해당하는 경우로, DC 스위칭부(193)와 제1 ESS 스위칭부(195)의 릴레이 스위치를 연결할 수 있다.
먼저 충전 장치(100)와 전기 자동차(200)가 충전용 케이블로 연결될 수 있다. 도 4의 플로우 챠트를 참고하면, 충전용 케이블이 연결이 되면 제어부(170)와 전기 자동차 제어부(270)는 서로 통신하여 충전이 필요한지, 충전을 위한 공급 전류는 DC 또는 AC인지 확인할 수 있다.
전기 자동차(200)와 연결 및 충전 형태 확인 단계에서 DC 충전용 형태로 연결이 정상으로 되어 있고, 전력 공급부(300)에서 전원 공급이 불가능한 상태이면, 전력 스위칭부(191)와 제1 ESS 스위칭부(195)의 릴레이 스위치가 연결되어, ESS(500)의 DC 전류는, DC 변환부(140)와 DC 스위칭부(193)를 통해 DC 출력단(120)으로 출력된다.
상기 DC 출력단(120)으로 출력된 DC 전류는 전기 자동차(200)의 DC 입력단(220)으로 연결되어 DC용 전기 자동차(200)를 충전할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(170)는, AC용 전기 자동차(200)와 연결되고, 상기 전력 공급부(300)의 출력이 정상일 때, 상기 전력 공급부(300)의 AC 전류를 이용하여 전기 자동차(200)를 충전하도록 제어할 수 있다.
도 5의 '경우 5'의 조건에 해당하는 경우로, 전력 스위칭부(191)와 AC 스위칭부(192)의 릴레이 스위치를 연결할 수 있다.
먼저 충전 장치(100)와 전기 자동차(200)가 충전용 케이블로 연결될 수 있다. 도 4의 플로우 챠트를 참고하면, 충전용 케이블이 연결이 되면 제어부(170)와 전기 자동차 제어부(270)는 서로 통신하여 충전이 필요한지, 충전을 위한 공급 전류는 DC 또는 AC인지 확인할 수 있다.
전기 자동차(200)와 연결 및 충전 형태 확인 단계에서 AC 충전용 형태로 연결이 정상으로 되어 있고, 전력 공급부(300)에서 전원 공급이 가능한 상태이면, 전력 스위칭부(191)와 AC 스위칭부(192)의 릴레이 스위치가 연결되어, 상기 전력 공급부(300)의 AC 전류는 AC 스위칭부(192)를 통해 AC 출력단(110)으로 출력된다.
상기 AC 출력단(110)으로 출력된 AC 전류는 전기 자동차(200)의 AC 입력단(210)으로 연결되어 AC용 전기 자동차(200)를 충전할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(170)는, AC용 전기 자동차(200)와 연결되고, 상기 전력 공급부(300)의 출력이 비정상일 때, 상기 ESS(500)의 DC 전류를 이용하여 전기 자동차(200)를 충전하도록 제어할 수 있다.
도 5의 '경우 6'의 조건에 해당하는 경우로, AC 스위칭부(192)와 제2 ESS 스위칭부(196)의 릴레이 스위치를 연결할 수 있다.
먼저 충전 장치(100)와 전기 자동차(200)가 충전용 케이블로 연결될 수 있다. 도 4의 플로우 챠트를 참고하면, 충전용 케이블이 연결이 되면 제어부(170)와 전기 자동차 제어부(270)는 서로 통신하여 충전이 필요한지, 충전을 위한 공급 전류는 DC 또는 AC인지 확인할 수 있다.
전기 자동차(200)와 연결 및 충전 형태 확인 단계에서 AC 충전용 형태로 연결이 정상으로 되어 있고, 전력 공급부(300)에서 전원 공급이 불가능한 상태이면, AC 스위칭부(192)와 제2 ESS 스위칭부(196)의 릴레이 스위치가 연결되어, ESS(500)의 DC 전류는 DC-AC 변환부(150)를 거쳐 AC 스위칭부(192)를 통해 AC 출력단(110)으로 출력된다.
상기 AC 출력단(110)으로 출력된 AC 전류는 전기 자동차(200)의 AC 입력단(210)으로 연결되어 AC용 전기 자동차(200)를 충전할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 전기 자동차 충전 장치는, DC용 전기 자동차 또는 AC용 전기 자동차를 모두 충전시킬 수 있고, 또 전력 공급이 정상이 아닌 경우 ESS의 출력으로 전기 자동차를 충전시킬 수 있다. 또한 전기 자동차가 연결되어 있지 않은 경우에는 ESS를 충전시켜서 전력 공급이 원할 하지 않은 경우를 대비할 수 있다. 즉 전기 자동차의 충전 형태와 관계없이 또 정전 시에도 충전이 가능한 전기 자동차 충전 장치를 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상과 필수적 특징을 유지한 채로 다른 형태로도 실시될 수 있음을 인지할 수 있을 것이다.
본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 의하여 규정될 것이지만, 특허청구범위 기재사항으로부터 직접적으로 도출되는 구성은 물론 그와 등가인 구성으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 전력 공급부의 AC 전류로 전기차의 배터리를 충전하는 전기 자동차 충전 장치로서,
    DC 전류를 저장 및 출력하는 ESS;
    상기 전력 공급부의 출력을 연결 또는 차단하는 전력 스위칭부;
    상기 전력 공급부의 AC 전류를 AC 출력단에 연결 또는 차단하는 AC 스위칭부;
    상기 전력 공급부의 AC 전류를 DC 전류로 변환하는 AC-DC 변환부와 DC 변환부;
    상기 DC 변환부의 출력을 DC 출력단에 연결 또는 차단하는 DC 스위칭부;
    상기 AC-DC 변환부의 출력을 ESS에 연결 또는 차단하는 제1 ESS 스위칭부;
    상기 ESS의 DC 전류를 AC 전류로 변환하는 DC-AC 변환부;
    상기 DC-AC 변환부의 출력을 상기 AC 스위칭부에 연결 또는 차단하는 제2 ESS 스위칭부: 및
    상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하는, ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 전기 자동차와 연결되지 않고, 상기 전력 공급부의 출력이 정상일 때, 상기 전력 공급부의 AC 전류를 이용하여 ESS를 충전하도록 제어하는, ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, DC용 전기 자동차와 연결되고, 상기 전력 공급부의 출력이 정상일 때, 상기 전력 공급부의 AC 전류를 이용하여 전기 자동차를 충전하도록 제어하는, ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, DC용 전기 자동차와 연결되고, 상기 전력 공급부의 출력이 비정상일 때, 상기 ESS의 DC 전류를 이용하여 전기 자동차를 충전하도록 제어하는, ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, AC용 전기 자동차와 연결되고, 상기 전력 공급부의 출력이 정상일 때, 상기 전력 공급부의 AC 전류를 이용하여 전기 자동차를 충전하도록 제어하는, ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, AC용 전기 자동차와 연결되고, 상기 전력 공급부의 출력이 비정상일 때, 상기 ESS의 DC 전류를 이용하여 전기 자동차를 충전하도록 제어하는, ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 전기 자동차 제어부와 통신하여 DC용 또는 AC용 충전 형태를 인식하는, ESS를 포함한 DC/AC 겸용 전기 자동차 충전 장치.
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