KR101262166B1 - 전기자동차 충전을 위한 시스템 - Google Patents

전기자동차 충전을 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차 충전을 위한 시스템에 관한 것으로, 예비전력이 저장된 전력완충부가 구비되어, 사용자로부터 충전요청정보가 입력된 경우, 외부 전력 공급장치로부터 전력을 공급받아 전기자동차를 충전하거나, 상기 전력완충부에 저장된 예비전력으로 전기자동차를 충전하는 복수 개의 충전기, 적어도 하나 이상의 충전기로부터 충전요청정보가 수신된 경우, 상기 충전요청정보내의 충전요구량들을 합한 수요전력이 공급전력을 초과하는지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호 또는 예비전력에 의한 충전제어신호를 해당 충전기에 전송하는 관리서버를 포함한다.
따라서 본 발명에 따르면, 다수의 전기자동차가 동시에 충전 요구시 수요 전력이 외부 전력 공급장치의 공급 전력을 초과할 경우 충전기에 저장된 예비전력을 통해 외부 전력 공급장치와 충전을 분담할 수 있다.

Description

전기자동차 충전을 위한 시스템{System for Electric Car Charging}
본 발명은 전기자동차 충전을 위한 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수 개의 충전기에 예비전력이 저장된 전력완충부가 구비되어, 사용자로부터 충전요청정보가 입력된 경우, 외부 전력 공급장치로부터 전력을 공급받아 전기자동차를 충전하거나, 상기 전력완충부에 저장된 예비전력으로 전기자동차를 충전하는 전기자동차 충전을 위한 시스템에 관한 것이다.
최근 세계적인 환경규제 강화 및 에너지 비용 절감 추세에 따라 환경 친화적인 전기자동차(EV, Electric Vehicle)에 대한 요구가 증가되고 있다. 세계 각국 정부의 자동차 연비 및 배기가스 규제가 갈수록 강화되면서 EV의 보급이 의무화되고 있는 상황이며, 국내에서도 저탄소 녹색성장의 일환으로 그린카(친환경 자동차)에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다.
전기자동차(EV)의 보급 확대를 위해서는 전기자동차의 전원을 충전할 수 있는 충전 인프라의 구축이 필수적이다. 특히, 전기자동차의 배터리 용량을 늘리는 것은 차체의 무게를 가중시키는 단점이 있어 한번의 완충으로 전기자동차가 운행 가능한 거리는 제한적일 수 있다. 따라서, 가정용 충전설비를 비롯하여 중 장거리의 운행 중 언제 어디서나 전기자동차를 충전할 수 있도록 많은 충전소가 필수적으로 설치되어야 한다.
그러나 공급 가능한 최대 전력은 지역적으로 제한적이며 이렇게 전기자동차로 인한 전력수요가 증가할수록 한시적으로 소규모 전력계통의 최대부하 측면에서 전력 계통의 불안정을 야기할 수 있다.
또한, 전기자동차 충전기를 보유한 전력사용처에서 다수의 전기자동차의 동시 충전으로 인하여 전력수급계약의 최대수용전력(Peak전력)을 초과하면 과도한 전력비용의 지출이 불가피하게 되며, 이에 최대수용전력의 초과에 대한 여유 전력량 확보가 필요하게 된다.
따라서 실시간 수요전력 분석을 통해 외부 전력 공급장치의 공급가능 전력 이상의 충전 전력 요구 시 외부 전력 공급장치가 담당해야 할 부하를 경감시켜 전력계통 불안정의 문제를 해결할 수 있는 기술과 함께 순간 최대수용전력을 초과하는 것을 방지하기 위한 여유 전력량을 확보하는 기술이 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 전기자동차가 동시에 충전 요구시 수요 전력이 외부 전력 공급장치의 공급 전력을 초과할 경우 충전기에 저장된 예비전력을 통해 외부 전력 공급장치와 충전을 분담하도록 하는 전기자동차 충전을 위한 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전력 소비가 적은 심야시간 및 차량 비 충전시간에 현재 사용되고 있는 차량용 배터리보다 영구적인 슈퍼 캐패시터 등을 적용한 전력완충부에 전력을 저장하여 수요전력이 공급전력을 초과할 경우, 전력 완충부에 저장된 전력을 통해 전기자동차를 충전하여 전력공급장치의 최대 부하에 대한 부담을 줄일 수 있는 전기자동차 충전을 위한 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기 자동차를 충전하는 충전기를 유무선 통신을 통해 관리서버와 연결하고, 관리서버에서 수요전력과 공급전력에 따라 전기 자동차의 충전 동작을 제어하는 전기자동차 충전을 위한 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 예비전력이 저장된 전력완충부가 구비되어, 사용자로부터 충전요청정보가 입력된 경우, 외부 전력 공급장치로부터 전력을 공급받아 전기자동차를 충전하거나, 상기 전력완충부에 저장된 예비전력으로 전기자동차를 충전하는 복수 개의 충전기, 적어도 하나 이상의 충전기로부터 충전요청정보가 수신된 경우, 상기 충전요청정보내의 충전요구량들을 합한 수요전력이 공급전력을 초과하는지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호 또는 예비전력에 의한 충전제어신호를 해당 충전기에 전송하는 관리서버를 포함하는 전기자동차 충전을 위한 시스템이 제공된다.
상기 충전기는 상기 관리서버로부터 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 외부전력공급장치로부터 전력을 공급받아 상기 전기자동차를 충전하고, 상기 관리서버로부터 예비전력에 의한 충전제어 신호가 수신된 경우, 상기 전력 완충부에 저장된 예비전력으로 해당 전기자동차를 충전한다.
또한, 상기 충전기는 사용자 설정에 해당하는 시간 또는 예비전력이 기준값 이하인 경우, 상기 외부 전력공급장치로부터 전력을 수신하여 상기 전력 완충부에 저장한다.
상기 관리서버는 상기 수요전력이 공급전력을 초과하는 경우, 예비전력에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송하고, 초과하지 않은 경우 외부전력공급장치에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송한다.
또한, 상기 관리서버는 상기 전력완충부의 예비전력에 의해 충전되는 충전기가 존재하는 경우, 충전기들의 충전종료를 실시간으로 감시하여 외부전력공급장치에 의한 충전이 종료되는 충전기가 존재하는 경우, 상기 예비전력에 의해 충전되는 충전기에 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호를 전송하고, 해당 충전기는 상기 전력완충부를 통한 전기 자동차 충전을 중단하고 외부 전력공급장치로부터의 전력공급을 통해 해당 전기 자동차를 충전한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 사용자로부터 충전요청정보를 입력받는 사용자 인터페이스부, 상기 충전요청정보내 충전요구량에 따른 충전금액 및 충전소요시간을 계산하여 상기 사용자 인터페이스부를 통해 출력함과 동시에 관리서버로 전송하고, 상기 관리서버로부터 충전제어신호를 수신하는 SEC, 외부 전력공급 장치로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하는 AC/DC 변환부, 상기 AC/DC 변환부로부터의 직류전력을 전기자동차의 배터리에 공급하는 충전 접속부, 사용자 설정에 해당하는 시간 또는 예비전력이 기준값 이하인 경우, 상기 AC/DC 변환부로부터의 직류전력을 전기자동차용 충전전력으로 변환하여 저장한 후, 필요 시 상기 충전 접속부를 통해 상기 전기자동차의 배터리에 공급하는 전력완충부, 상기 전기 자동차의 BMS(Battery Management System )로부터 현재 배터리 전력량을 수신하여 상기 충전요청정보에 의한 충전요구량에 도달되면 충전을 종료하도록 하는 충전종료신호를 MCU로 전송하고, 상기 SEC로부터의 충전제어신호를 MCU로 전송하는 충전제어부, 상기 충전제어부로부터의 충전제어신호에 따라 상기 AC/DC 변환부 및 상기 전력 완충부가 상기 충전요구량에 해당하는 전압을 상기 전기자동차에 제공하도록 제어하는 MCU를 포함하는 충전기가 제공된다.
상기 전력 완충부는 예비전력이 저장된 예비전력 저장부, 상기 MCU로부터 예비전압충전신호가 수신된 경우, 상기 AC/DC 변환부로부터의 직류전력을 전기자동차용 충전전력으로 변환하여 상기 예비전력 저장부에 저장하고, 상기 MCU로부터 상기 예비전력 저장부에 의해 저장된 예비전력에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 예비전력 저장부에 저장된 예비전력을 상기 충전 접속부를 통해 상기 전기자동차의 배터리에 공급하는 양방향 DC/DC 변환부를 포함한다.
상기 MCU는 상기 충전제어부로부터 외부 전력공급장치에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 AC/DC 변환부를 제어하여 상기 외부전력공급장치로부터의 전력을 해당 전기자동차에 공급하도록 제어하고, 상기 충전제어부로부터 예비전압에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 전력완충부를 제어하여 상기 전력완충부에 저장된 예비전력을 해당 전기자동차에 공급하도록 제어한다.
또한, 상기 MCU는 사용자 설정에 해당하는 시간 또는 예비전력이 기준값 이하인 경우, 상기 외부 전력공급장치로부터의 전력을 상기 전력 완충부에 저장하도록 상기 AC/DC 변환부와 상기 전력 완충부를 동시에 제어한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 적어도 하나 이상의 충전기와의 통신을 위한 통신부, 상기 통신부를 통해 적어도 하나의 충전기로부터 수신한 충전금액 및 충전소요시간을 출력하는 출력부, 상기 통신부를 통해 적어도 하나 이상의 충전기로부터 충전요청정보가 수신된 경우, 상기 충전요청정보내의 충전요구량들을 합한 수요전력이 공급전력을 초과하는지를 판단하고, 상기 판단결과 상기 수요전력이 공급전력을 초과하는 경우 예비전력에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송하고, 초과하지 않은 경우 외부전력공급장치에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송하는 제어부를 포함하는 관리서버가 제공된다.
상기 제어부는 사용자 설정에 해당하는 시간에 각 충전기의 예비전력을 확인하여 기준값 이하의 예비전력이 저장된 충전기가 존재하는 경우, 해당 충전기에 예비전력을 충전시키도록 하는 예비전력 충전신호를 전송한다.
또한, 상기 제어부는 예비전력에 의해 충전되는 충전기가 존재하는 경우, 충전기들의 충전종료를 실시간으로 감시하여 외부전력공급장치에 의한 충전이 종료되는 충전기가 존재하는 경우, 상기 예비전력에 의해 충전되는 충전기에 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호를 전송한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다수의 전기자동차가 동시에 충전 요구시 수요 전력이 외부 전력 공급장치의 공급 전력을 초과할 경우 충전기에 저장된 예비전력을 통해 외부 전력 공급장치와 충전을 분담할 수 있다.
또한, 전력 소비가 적은 심야시간 및 차량 비 충전시간에 현재 사용되고 있는 차량용 배터리보다 영구적인 슈퍼 캐패시터 등을 적용한 전력완충부에 전력을 저장하여 수요전력이 공급전력을 초과할 경우, 전력 완충부에 저장된 전력을 통해 전기자동차를 충전하여 전력공급장치의 최대 부하에 대한 부담을 줄일 수 있다.
또한, 전기 자동차를 충전하는 충전기를 유무선 통신을 통해 관리서버와 연결하고, 관리서버에서 수요전력과 공급전력에 따라 전기 자동차의 충전 동작을 제어할 수 있다.
또한, 실시간 수요전력 분석을 통해 외부 전력 공급장치의 공급가능 전력 이상의 충전 전력 요구 시, 충전기에 저장된 예비전력을 통해 외부 전력 공급장치가 담당해야 할 부하를 경감시켜 전력계통 불안정의 문제를 해결할 수 있음은 물론 순간 최대수용전력을 초과하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차 충전을 위한 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 충전기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 조 2에 도시된 전력 완충부를 구체적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 관리 서버의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 5는 본 발명에 따른 전기자동차 충전 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 충전기가 전기 자동차를 충전하는 방법을 설명하기 이한 도면.
본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차 충전을 위한 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기자동차 충전을 위한 시스템은 전기 자동차(400)가 주차하는 충전용 주차 공간에 구비되어 주차되는 전기 자동차(400)를 충전하는 복수 개의 충전기(100a, 100b,.., 100n, 이하 100이라 칭함), 상기 복수 개의 충전기(100)와 연결되어 충전동작을 제어하는 관리 서버(200), 상기 충전기(100)에 전력을 공급하는 외부 전력공급장치(300)를 포함한다.
상기 충전기(100)는 충전요구량을 포함하는 충전요청정보가 입력된 경우, 외부 전력 공급장치(300)로부터 전력을 공급받아 전기자동차를 충전하거나, 기 저장된 예비전력으로 전기자동차(400)를 충전한다. 즉, 상기 충전기(100)에는 예비전력이 저장된 전력 완충부가 구비되어, 상기 관리서버(200)로부터 예비전력에 의한 충전제어 신호가 수신된 경우, 상기 전력 완충부에 저장된 예비전력으로 해당 전기자동차(400)를 충전한다.
또한, 상기 충전기(100)는 상기 충전요청정보내 충전요구량에 따른 충전금액 및 충전소요시간을 계산하여 상기 충전요청정보와 함께 상기 관리서버(200)로 전송한다.
또한, 상기 충전기(100)는 사용자 설정에 해당하는 시간 또는 예비전력이 기준값 이하인 경우, 상기 외부 전력공급장치(300)로부터 전력을 수신하여 상기 전력 완충부에 저장한다. 여기서, 상기 사용자 설정에 해당하는 시간은 전력 소비가 적은 심야시간, 잉여전력 시간, 전기자동차를 충전하고 있지 않은 시간 중에서 사용자에 의해 설정된 것이다.
상기 충전기(100)는 충전소, 아파트의 지하 주차장과 같은 공용시설 등에 구비될 수 있다. 즉, 상기 충전기(100)는 지하주차장의 내벽 또는 외벽에 장착하거나 또는 차선 사이에 스탠드 형식으로 설치될 수 있다.
상기 충전기(100)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하기로 한다.
상기 관리서버(200)는 적어도 하나 이상의 충전기(100)로부터 충전요청정보가 수신된 경우, 상기 충전요청정보내의 충전요구량들을 합한 수요전력이 상기 외부 전력공급장치(300)에서 공급하는 공급전력을 초과하는지를 판단하고, 상기 공급전력을 초과하는 경우, 해당 충전기에 상기 전력완충부에 저장된 예비전력을 공급하도록 하는 예비전력에 의한 충전제어신호를 전송한다.
상기 전기자동차(400)에는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(미도시)이 구비되어 현재 배터리 잔여 전력량을 검출하여 상기 충전기(100)로 전송하고, 상기 충전기(100)에서 설정된 충전용량까지의 충전을 감지하여 충전 완료 신호를 상기 충전기(100)로 전송한다.
상기 BMS는 배터리에 대한 제반적인 상태를 총괄하여 관리하는 것으로서, 주요 기능은 배터리의 SOC 예측과 만충전 감지, 각 배터리 모듈간 전압의 균형 유지, 배터리의 SOC에 따른 최대 충전 및 방전 전압의 제어, 안전 제어 및 냉각 제어 등을 수행한다.
도 2는 본 발명에 따른 충전기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면, 도 3은 조 2에 도시된 전력 완충부를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 충전기(100)는 사용자로부터 충전요청정보를 입력받는 사용자 인터페이스부(110), 관리서버(200)와의 통신을 위한 SEC(Service Equipment Client)(120), 전기자동차(400)의 BMS(410)와 연계된 충전 제어부(130), MCU(Main Control Unit)(140), AC/DC 변환부(150), 충전 접속부(160), 전력 완충부(170)를 포함한다.
상기 사용자 인터페이스부(110)는 상기 SEC(120)에서 계산된 충전기별 충전금액 및 충전소요시간을 표시하는 출력부의 역할도 함께 수행한다. 즉, 상기 사용자 인터페이스부(110)는 입력부인 동시에 출력부일 수 있다.
상기와 같은 역할을 수행하는 사용자 인터페이스부(110)는 시각적으로 표현하는 LCD, LED, OLED 등일 수 있다.
상기 SEC(120)는 상기 충전요청정보내 충전요구량에 따른 충전금액 및 충전소요시간을 계산하여 상기 사용자 인터페이스부(110)를 통해 출력함과 동시에 관리서버(200)로 전송한다. 상기 충전요청정보는 만충, 미세충전, 정량충전 또는 정액충전 중 어느 하나이다. 즉, 상기 사용자 인터페이스부(110)에는 만충, 미세충전, 정량충전 또는 정액충전을 선택할 수 있는 선택스위치가 구비되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 만충은 상기 전기자동차(C)의 배터리를 최대로 충전하고 상기 전기자동차(C)의 배터리와 상기 충전접속부(111)의 전기적 연결을 차단하는 것을 말한다. 상기 미세충전은 상기 전기자동의 배터리를 최대로 충전한 후에 상기 전기자동차(C)의 배터리와 상기 충전접속부(111)의 전기적 연결을 차단하지 않아 상기 전기자동차(C)의 배터리의 자연방전에 의해 줄어드는 양만큼을 자동충전하여 배터리가 최대 충전상태를 유지하는 것을 의미한다.
또한, 상기 정액충전 및 정량충전은 사용자가 지정할 수 있는 소정의 금액 및 소정의 전력량만큼의 충전을 말한다.
또한, 상기 SEC(120)는 상기 관리서버(200)로부터 외부전력공급장치에 의한 충전제어 신호 또는 예비전력에 의한 충전제어 신호를 수신하여 상기 충전제어부(130)를 통해 상기 MCU(140)로 전송한다.
상기 충전제어부(130)는 상기 충전 접속부(160)를 통해 상기 전기 자동차 배터리(420)와의 연결이 감지된 경우, 상기 전기 자동차(400)로부터 현재 배터리 잔여 전력량을 수신하여 상기 사용자 인터페이스부(110)를 통해 디스플레이한다. 즉, 상기 BMS(410)는 전기 자동차 배터리 충전량 등의 정보를 파악하여 상기 충전제어부(130)와 연계하는 역할을 수행한다. 그러므로, 상기 BMS(410)는 전기 자동차 배터리 전력 잔량을 파악하여 만충시까지의 전력량을 상기 충전제어부(130)에 알려주고, 충전시 전기 자동차 배터리(420)의 충전 이상 유무를 상기 충전제어부(130)에 알리는 역할을 수행한다.
또한, 상기 충전 제어부(130)는 전기 자동차 배터리(420)의 충전 가능용량을 "전기자동차 배터리의 완충용량 - 잔존용량"로 계산하여 상기 사용자 인터페이스부(110)를 통해 출력되도록 한다.
또한, 상기 충전제어부(130)는 상기 전기 자동차(400)의 BMS(410)로부터 충전되는 전력량을 계산하여 충전요청정보에 의한 충전요구량에 도달되면 충전을 종료하도록 하는 충전종료신호를 상기 MCU(140)로 전송한다. 그러면, 상기 MCU(140)는 외부전력공급장치 또는 상기 전력완충부(170)에 의한 전력공급을 중지하도록 제어한다.
또한, 상기 충전제어부(130)는 상기 SEC(120)로부터의 충전제어신호를 MCU(140)로 전송한다.
또한, 상기 충전 제어부(130)는 상기 충전 접속부(160)를 통해 상기 전기 자동차 배터리(420)와의 연결이 감지된 경우, 상기 전기자동차(400)의 배터리 고유정보를 인식하고, 상기 인식된 배터리 고유정보와 매핑된 사용자 단말번호를 획득하여 충전 완료 시, 충전 완료를 표시한다.
상기 MCU(140)는 상기 충전제어부(130)로부터의 충전제어신호에 따라 상기 AC/DC 변환부(150) 및 상기 전력 완충부(170)가 상기 충전요구량에 해당하는 전력을 해당 전기자동차에 제공하도록 제어한다. 즉, 상기 MCU(140)는 상기 충전제어부(130)로부터 외부 전력공급장치에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 AC/DC 변환부(150)를 제어하여 상기 외부전력공급장치로부터의 전력을 해당 전기자동차에 공급하도록 제어한다.
또한, 상기 MCU(140)는 상기 충전제어부(130)로부터 예비전압에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 전력완충부(170)를 제어하여 상기 전력완충부(170)에 저장된 예비전력을 해당 전기자동차에 공급하도록 제어한다.
또한, 상기 MCU(140)는 사용자 설정에 해당하는 시간 또는 예비전력이 기준값 이하인 경우, 상기 외부 전력공급장치로부터의 전력을 상기 전력 완충부(170)에 저장하도록 상기 AC/DC 변환부(150)와 상기 전력 완충부(170)를 동시에 제어한다. 그러면, 상기 AC/DC 변환부(150)는 상기 외부 전력공급장치로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 전력 완충부(170)로 전송하고, 상기 전력완충부(170)는 상기 직류 전력을 저장한다. 여기서, 상기 사용자 설정에 해당하는 시간은 전력 소비가 적은 심야시간, 잉여전력 시간, 전기자동차를 충전하고 있지 않은 시간 중에서 사용자에 의해 설정된 것이다.
상기 AC/DC 변환부(150)는 상기 MCU(140)의 제어에 의해 외부 전력공급 장치로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환한다. 즉, 상기 AC/DC 변환부(150)는 상기 MCU(140)로부터 전기자동차 충전을 위한 제어신호가 수신된 경우, 상기 변환된 직류 전력을 상기 충전 접속부(160)를 통해 전기자동차를 충전시키고, 상기 전력 완충부(170)의 예비전력 저장을 위한 예비전력 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 변환된 직류 전력을 상기 전력 완충부(170)에 제공한다.
상기 충전 접속부(170)는 상기 AC/DC 변환부(150)로부터의 직류전력을 전기자동차(400)의 배터리(420)에 공급한다.
상기 충전 접속부(160)의 충전선로 내부에는 전류를 공급하는 급전선이 구비되어 있고, 충전 접속부(160)의 인터페이스와 전기 자동차의 인터페이스 구조가 미리 약속된 규격으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 전력 완충부(170)는 상기 MCU(140)의 제어에 의해 사용자 설정에 해당하는 시간 또는 예비전압이 기준값 이하인 경우, 상기 AC/DC 변환부(150)로부터의 직류전력을 전기자동차용 충전전력으로 변환하여 저장한 후, 필요 시 상기 충전 접속부(160)를 통해 상기 전기자동차(400)의 배터리(420)에 공급한다.
상기 전력 완충부(170)에 대해 도 3을 참조하면, 상기 전력 완충부(170)는 양방향 DC/DC 변환부(172), 예비전력 저장부(174)를 포함한다.
상기 양방향 DC/DC 변환부(172)는 상기 MCU(140)로부터 예비전력 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 AC/DC 변환부(150)로부터의 직류전력을 전기자동차용 충전전력으로 변환하여 상기 예비전력 저장부(174)에 저장한다.
또한, 상기 양방향 DC/DC 변환부(172)는 상기 MCU(140)로부터 예비전력에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 예비전력 저장부(174)로부터의 예비전력을 상기 충전 접속부(160)를 통해 상기 전기자동차(400)의 배터리(420)에 공급한다.
상기 예비전력 저장부(174)는 상기 양방향 DC/DC변환부(172)로부터의 예비전력을 저장한다.
도 4는 본 발명에 따른 관리 서버의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 관리서버(200)는 적어도 하나 이상의 충전기와의 통신을 위한 통신부(210), 출력부(220), 제어부(230), 충전이력 데이터베이스(240)를 포함한다.
상기 통신부(210)는 유선통신망 또는 무선 통신망을 통해 충전기들과 연결되어 통신을 수행한다.
상기 출력부(220)는 상기 통신부(210)를 통해 적어도 하나의 충전기로부터 수신한 충전금액 및 충전소요시간을 출력한다.
상기 제어부(230)는 상기 통신부(210)를 통해 적어도 하나 이상의 충전기로부터 충전요청정보가 수신된 경우, 상기 충전요청정보내의 충전요구량들을 합한 수요전력이 공급전력을 초과하는지를 판단하고, 그 판단결과에 따라 외부전력공급장치에 의한 충전제어 신호 또는 예비전력에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기에 전송한다.
즉, 상기 제어부(230)는 상기 수요전력이 공급전력을 초과하는 경우, 예비전력에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송하고, 초과하지 않은 경우 외부전력공급장치에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송한다.
또한, 상기 제어부(230)는 사용자 설정에 해당하는 시간에 각 충전기의 예비전력을 확인하여 기준값 이하의 예비전력이 저장된 충전기가 존재하는 경우, 해당 충전기에 예비전력을 충전시키도록 하는 예비전력 충전신호를 전송한다.
또한, 상기 제어부(230)는 실시간으로 충전기의 충전종료를 감시하여, 외부전력공급장치에 의한 충전이 종료되는 충전기가 존재하는 경우, 예비전력에 의해 충전되는 충전기에 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호를 전송한다. 그러면, 상기 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호를 수신한 충전기는 전력완충부를 통한 전기 자동차 충전을 중단하고 외부 전력공급장치로부터의 전력공급을 통해 해당 전기 자동차를 충전시킨다.
상기 충전 이력 데이터베이스(240)에는 충전기별 충전현황정보가 저장되어 있다.
또한, 상기 충전 이력 데이터베이스(240)는 전기 자동차의 충전 관련 정보를 이력으로 저장하여 사용자 또는 관리자가 관리서버에 접속하여 전기 자동차의 충전 요금, 충전 패턴 등의 충전이력 통계 정보를 온라인 상에서 확인하거나 전기 자동차의 충전 상태를 모니터링 또는 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전기자동차 충전 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 적어도 하나 이상의 충전기가 전기자동차를 충전하는중에(S502), 다른 충전기로부터 충전요청정보가 수신되면(S504), 관리서버는 현재 충전중인 수요전력에 상기 충전요청정보내의 충전요구량을 합한다(S506).
그런 다음 상기 관리서버는 상기 합해진 수요전력이 미리 정해진 공급전력을 초과하는지의 여부를 판단한다(S508).
상기 S508의 판단결과, 상기 수요전력이 공급전력을 초과하면, 상기 관리서버는 예비전력에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기에 전송한다(S510). 그러면, 해당 충전기는 예비전력 저장부에 저장된 예비전력을 상기 전기자동차의 배터리에 공급한다.
만약, 상기 S508의 판단결과 상기 수요전력이 공급전력을 초과하지 않으면, 상기 관리서버는 외부 전력공급장치에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기에 전송한다(S512). 그러면, 해당 충전기는 외부 전력공급장치로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 전기자동차의 배터리에 공급한다.
도 6은 본 발명에 따른 충전기가 전기 자동차를 충전하는 방법을 설명하기 이한 도면이다.
도 6을 참조하면, 전기 자동차 충전소에 충전기1이 시간 T1에 전기 자동차 충전을 시작하면, 외부 전력공급장치로부터의 전력 공급 값은 W1이 된다.
충전기1이 전기 자동차 충전 중에 시간 T2에 충전기2가 전기자동차 충전을 시작하면 전력 공급 값은 W2가 된다. 상기 W2는 외부 전력 공급장치의 공급전력 한계이다.
이때, 충전기3이 충전을 요청하면, 관리서버는 상기 충전기3이 충전을 시작하는 시간 T3부터 충전기1이 전기 자동차 충전을 완료하는 T4까지는 충전기3 내부의 전력완충부에 저장된 예비전력으로 해당 전기자동차를 충전하도록 제어한다. 그러면, 상기 충전기 3은 시간 T3부터 T4까지는 전력 완충부에 저장된 예비전력으로 해당 전기자동차를 충전하고, 충전기1의 충전이 종료되는 시간T4부터는 전력완충부를 통한 전기 자동차 충전을 중단하고 외부 전력공급장치로부터의 전력공급을 통해 해당 전기 자동차를 충전시킨다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 충전기 200 : 관리서버
300 : 외부전력공급장치 400 : 전기자동차

Claims (12)

  1. 예비전력이 저장된 전력완충부가 구비되어, 사용자로부터 충전요청정보가 입력된 경우, 외부 전력 공급장치로부터 전력을 공급받아 전기자동차를 충전하거나, 상기 전력완충부에 저장된 예비전력으로 전기자동차를 충전하는 복수 개의 충전기; 및
    적어도 하나 이상의 충전기로부터 충전요청정보가 수신된 경우, 상기 충전요청정보내의 충전요구량들을 합한 수요전력이 공급전력을 초과하는지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호 또는 예비전력에 의한 충전제어신호를 해당 충전기에 전송하는 관리서버;
    를 포함하는 전기자동차 충전을 위한 시스템
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전기는 상기 관리서버로부터 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 외부전력공급장치로부터 전력을 공급받아 상기 전기자동차를 충전하고, 상기 관리서버로부터 예비전력에 의한 충전제어 신호가 수신된 경우, 상기 전력 완충부에 저장된 예비전력으로 해당 전기자동차를 충전하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전을 위한 시스템
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충전기는 사용자 설정에 해당하는 시간 또는 예비전력이 기준값 이하인 경우, 상기 외부 전력공급장치로부터 전력을 수신하여 상기 전력 완충부에 저장하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전을 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관리서버는 상기 수요전력이 공급전력을 초과하는 경우, 예비전력에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송하고, 초과하지 않은 경우 외부전력공급장치에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전을 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관리서버는 상기 전력완충부에 저장된 예비전력에 의해 충전되는 충전기가 존재하는 경우, 충전기들의 충전종료를 실시간으로 감시하여 외부전력공급장치에 의한 충전이 종료되는 충전기가 존재하는 경우, 상기 예비전력에 의해 충전되는 충전기에 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호를 전송하고,
    해당 충전기는 상기 전력완충부를 통한 전기 자동차 충전을 중단하고 외부 전력공급장치로부터의 전력공급을 통해 해당 전기 자동차를 충전하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전을 위한 시스템.
  6. 사용자로부터 충전요청정보를 입력받는 사용자 인터페이스부;
    상기 충전요청정보내 충전요구량에 따른 충전금액 및 충전소요시간을 계산하여 상기 사용자 인터페이스부를 통해 출력함과 동시에 관리서버로 전송하고, 상기 관리서버로부터 충전제어신호를 수신하는 SEC(Service Equipment Client);
    외부 전력공급 장치로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하는 AC/DC 변환부;
    상기 AC/DC 변환부로부터의 직류전력을 전기자동차의 배터리에 공급하는 충전 접속부;
    사용자 설정에 해당하는 시간 또는 예비전력이 기준값 이하인 경우, 상기 AC/DC 변환부로부터의 직류전력을 전기자동차용 충전전력으로 변환하여 저장한 후, 필요 시 상기 충전 접속부를 통해 상기 전기자동차의 배터리에 공급하는 전력완충부;
    상기 전기 자동차의 BMS(Battery Management System )로부터 현재 배터리 전력량을 수신하여 상기 충전요청정보에 의한 충전요구량에 도달되면 충전종료신호를 상기 MCU(Main Control Unit)로 전송하고, 상기 SEC로부터의 충전제어신호를 MCU로 전송하는 충전제어부; 및
    상기 충전제어부로부터의 충전제어신호에 따라 상기 AC/DC 변환부 및 상기 전력 완충부가 상기 충전요구량에 해당하는 전력을 상기 전기자동차에 제공하도록 제어하는 MCU;
    를 포함하는 충전기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전력 완충부는,
    예비전력이 저장된 예비전력 저장부;
    상기 MCU로부터 예비전압충전신호가 수신된 경우, 상기 AC/DC 변환부로부터의 직류전력을 전기자동차용 충전전력으로 변환하여 상기 예비전력 저장부에 저장하고, 상기 MCU로부터 예비전력에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 예비전력 저장부에 저장된 예비전력을 상기 충전 접속부를 통해 상기 전기자동차의 배터리에 공급하는 양방향 DC/DC 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 충전제어부로부터 외부 전력공급장치에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 AC/DC 변환부를 제어하여 상기 외부전력공급장치로부터의 전력을 해당 전기자동차에 공급하도록 제어하고,
    상기 충전제어부로부터 예비전력에 의한 충전제어신호가 수신된 경우, 상기 전력완충부를 제어하여 상기 전력완충부에 저장된 예비전력을 해당 전기자동차에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 충전기.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 MCU는 사용자 설정에 해당하는 시간 또는 예비전력이 기준값 이하인 경우, 상기 외부 전력공급장치로부터의 전력을 상기 전력 완충부에 저장하도록 상기 AC/DC 변환부와 상기 전력 완충부를 동시에 제어하는 것을 특징으로 하는 충전기.
  10. 적어도 하나 이상의 충전기와의 통신을 위한 통신부;
    상기 통신부를 통해 적어도 하나의 충전기로부터 수신한 충전금액 및 충전소요시간을 출력하는 출력부; 및
    상기 통신부를 통해 적어도 하나 이상의 충전기로부터 충전요청정보가 수신된 경우, 상기 충전요청정보내의 충전요구량들을 합한 수요전력이 공급전력을 초과하는지를 판단하고, 상기 판단결과 상기 수요전력이 공급전력을 초과하는 경우 예비전력에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송하고, 초과하지 않은 경우 외부전력공급장치에 의한 충전제어 신호를 해당 충전기로 전송하는 제어부;
    를 포함하는 관리서버.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자 설정에 해당하는 시간에 각 충전기의 예비전력을 확인하여 기준값 이하의 예비전력이 저장된 충전기가 존재하는 경우, 해당 충전기에 예비전력을 충전시키도록 하는 예비전력 충전신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 관리서버.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 예비전력에 의해 충전되는 충전기가 존재하는 경우, 충전기들의 충전종료를 실시간으로 감시하여 외부전력공급장치에 의한 충전이 종료되는 충전기가 존재하는 경우, 상기 예비전력에 의해 충전되는 충전기에 외부전력공급장치에 의한 충전제어신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 관리서버.
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