KR102530682B1 - 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치 - Google Patents

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Abstract

공용 주차장의 일반 주차 면에서 전기 자동차를 충전할 수 있도록 하여, 전기 자동차 전용 주차공간이 없는 주차장에서도 전기 자동차를 충전할 수 있도록 한 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치에 관한 것으로서, 공용 주차장의 일반 주차 면에 개별적으로 설치되어, 무선으로 전기차를 충전하는 무선 충전 패드 및 전기차를 충전할 일반 주차 면을 선택하고, 선택한 일반 주차 면에 설치된 무선 충전 패드를 제어하여, 충전 대상 전기차를 충전하는 충전 키오스크를 포함하여, 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치를 구현한다.

Description

무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치{Electric vehicle charging device using wireless charging kiosk}
본 발명은 전기차 충전장치에 관한 것으로, 특히 공용 주차장의 일반 주차 면에서 전기 자동차를 충전할 수 있도록 하여, 전기 자동차 전용 주차공간이 없는 주차장에서도 전기 자동차를 충전할 수 있도록 한 무선 충전 키오스크를 이용한전기차 충전장치에 관한 것이다.
탄소배출 규제 정책에 따라 자동차 업계에 석유를 기반으로 한 자동차는 연료 효율을 높이고 탄소 배출 감소를 요구하게 되었으며, 이에 전기에 의해 자동차를 거동시키고, 배기가스를 발생시키지 않는 전기 자동차(이하, "전기차"라 약칭함)가 다양한 형태로 개발되고 있으며, 수요 또한 급속히 증가하고 있다.
이러한 전기차의 운행을 위한 전기 모터는 주행 중 전기 에너지를 과도하게 소모하므로, 배터리 충전 시 주행할 수 있는 거리는 일반 자동차에 비해 짧게 되어, 전기 자동차의 배터리 충전을 자주 해야 한다.
또한, 전기차의 배터리를 충전하는데 소요되는 시간은 일반 자동차에 연료를 급유하는 시간에 비해 상당히 오래 소요되므로, 전기차의 충전은 주행하지 않는 주차된 시간에 진행되도록 하는 것이 바람직하다.
근래에는 공용 주차장에서도 전기차의 충전이 가능하도록 요구하는 정부의 지침에 따라, 일반 공용 주차장에도 전기차의 충전 설비(EVSE; Electiric Vehicle Charging Equipment)가 설치되어, 상용 전원이나 그리드 전원으로 전기차를 충전할 수 있는 시스템이 도입되고 있다.
도 1은 일반적인 공용 주차장에서의 전기차 충전장치의 예시로서, 전기차(1)(2)의 충전을 위한 전용 주차공간(11)(12)이 필요하고, 각각의 전기차 전용 주차공간에는 개별적으로 전기차(1)(2)를 충전할 수 있는 충전 설비(충전기)(21)(22)가 구비되어 있다.
이와 같이 일반 공용 주차장에서 전기차를 충전하기 위해서는 전기차의 충전을 위한 전용 주차공간이 필요하다는 제약이 따른다.
또한, 전기차 운전자는 전기 충전에 민감하지만 일반 주차장에서는 충전할 수 없어 전기차 운전자의 불만이 증가하는 추세이다.
따라서 일반 공용 주차장에서 일반 주차면 이용시에도 전기차의 충전이 가능하도록 하는 요구가 증가하고 있다.
한편, 전기차 충전 시스템에서 대하여 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 및 <특허문헌 2> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 전력계통에서 교류(AC)전력을 공급받아 직류(DC)전력으로 변환하여 전기차에 충전전력을 공급하기 위한 전기차 급속충전기에 관한 것으로서, 급속충전기의 기능, 사양, 디자인, 기구 개발, H/W 및 S/W 개발, 결제시스템 개발, RFID 시험 및 최적화, 작동순서, 시험절차 및 장비, 제작 시험 단계별 개선사항, 시험 및 평가, 주요 모듈설명을 구체화하여, 충전 전력을 효율적으로 공급한다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 전기 자동차의 충전 시, 계량 장치 동작 및 전류 상태의 감시 정보를 설정된 시간 단위로 외부에 전송하는 계량 감시 장치 및 상기 계량 감시 장치에서 수신된 계량 정보를 분석하여, 전기 자동차의 계량 장치의 조작 여부를 확인하는 운용서버를 포함한다.
이러한 구성을 통해 전기 자동차의 충전 전력량을 산출하는 계량기를 임의로 조작하여 충전 요금을 부당하게 낮추는 행위를 감시하고, 계량기 조작에 대해 경고 메시지 송출 또는 충전 차단 등과 같은 적절한 대응을 수행한다.
그러나 상기와 같은 전기차 충전 시스템도 전기차를 충전할 수 있는 전기차 전용 주차공간이 필요하다는 제약이 따른다.
대한민국 공개특허 10-2011-0112738(2011.10.13. 공개)(전기 자동차 급속충전기) 대한민국 공개특허 10-2016-0046483(2016.04.29. 공개)(전기 자동차의 충전 감시 시스템)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 공용 주차장에서 전기차를 충전하기 위해서는 별도의 전기차 전용 주차공간을 구현해야 하는 문제와 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 공용 주차장의 일반 주차 면에서 전기 자동차를 충전할 수 있도록 하여, 전기 자동차 전용 주차공간이 없는 주차장에서도 전기 자동차를 충전할 수 있도록 한 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치"의 제1 실시 예는,
공용 주차장의 일반 주차 면에 개별적으로 설치되어, 무선으로 전기차를 충전하는 무선 충전 패드; 및
전기차를 충전할 일반 주차 면을 선택하고, 충전 요금 정산 방식이 완료되면 선택한 일반 주차 면에 설치된 무선 충전 패드를 제어하여, 충전 대상 전기차를 충전하는 충전 키오스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 무선 충전 패드는 충전 전력 공급 시 부하 상태 검출을 통해 충전 상태 정보를 상기 충전 키오스크에 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전 키오스크는 주차 면의 개수와 무관하게 단일로 구현되며, 상기 충전 키오스크와 상기 무선 충전 패드는 유선을 통해 충전 전력 및 충전 상태 정보를 인터페이스 하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전 키오스크는,
사용자가 충전 정보를 입력하고, 충전할 주차 면을 선택하며 결제 정보를 입력하는 사용자 인터페이스부;
상기 무선 충전 패드에 충전 전력을 공급하여 전기차를 충전하는 충전부;
상기 무선 충전 패드에 공급하는 충전 전력의 전력 검출을 통해 부하 상태를 판단하는 충전상태 확인부;
상기 사용자 인터페이스부와 연동하여 전기차의 충전 유무를 판단하고, 충전할 주차 면이 선택되면 해당 주차 면에 설치된 무선 충전 패드에 충전 전력을 공급하고, 상기 충전상태 확인부를 통해 충전 대상 주차 면의 부하 상태를 판별하여 충전이 이루어지지 않으면 충전 에러 경보신호를 발생하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전 키오스크는,
상기 충전 제어부의 제어에 따라 충전 상태 정보를 표시해주는 표시부;
상기 충전 제어부와 연동하여 충전 요금을 정산처리하는 정산부;
상기 충전 제어부에서 발생한 충전 에러 경보신호에 따라 충전 에러를 경보하는 경보 발생부; 및
상기 충전 제어부의 제어에 따라 충전정보를 등록된 사용자 단말로 전송해주는 충전정보 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치"의 제2 실시 예는,
전기차를 충전할 일반 주차 면을 선택하고, 충전 요금 정산 방식이 완료되면 무선 충전부를 선택한 일반 주차 면으로 이동하도록 제어하고, 일반 주차 면에 이동된 무선 충전부를 제어하여 충전 대상 전기차를 충전하는 충전 키오스크; 및
상기 충전 키오스크의 제어에 따라 이동레일을 따라 선택한 일반 주차 면으로 이동하고, 무선으로 전기차를 충전하는 무선 충전 패드를 상기 일반 주차 면의 설정 위치로 이동시킨 후 무선으로 전기차를 충전하는 무선 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 무선 충전부는 충전 전력 공급 시 부하 상태 검출을 통해 충전 상태 정보를 상기 충전 키오스크에 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전 키오스크는 주차 면의 개수와 무관하게 단일로 구현되며, 상기 충전 키오스크와 상기 무선 충전부는 유선을 통해 충전 전력 및 충전 상태 정보를 인터페이스 하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전 키오스크는,
사용자가 충전 정보를 입력하고, 충전할 주차 면을 선택하며 결제 정보를 입력하는 사용자 인터페이스부;
상기 무선 충전 패드에 충전 전력을 공급하여 전기차를 충전하는 충전부;
상기 무선 충전 패드에 공급하는 충전 전력의 전력 검출을 통해 부하 상태를 판단하는 충전상태 확인부;
상기 사용자 인터페이스부와 연동하여 전기차의 충전 유무를 판단하고, 충전할 주차 면이 선택되면 상기 무선 충전부를 해당 주차 면으로 이동시키며, 상기 무선 충전부에 충전 전력을 공급하고, 상기 충전상태 확인부를 통해 충전 대상 주차 면의 부하 상태를 판별하여 충전이 이루어지지 않으면 충전 에러 경보신호를 발생하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전 키오스크는,
상기 충전 제어부의 제어에 따라 충전 상태 정보를 표시해주는 표시부;
상기 충전 제어부와 연동하여 충전 요금을 정산처리하는 정산부;
상기 충전 제어부에서 발생한 충전 에러 경보신호에 따라 충전 에러를 경보하는 경보 발생부;
상기 충전 제어부의 제어에 따라 무선 충전부의 이동과 무선 충전 패드의 이동을 제어하는 충전패드 이동 제어부; 및
상기 충전 제어부의 제어에 따라 충전정보를 등록된 사용자 단말로 전송해주는 충전정보 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 무선 충전부는,
상기 충전 키오스크의 제어에 따라 무선 충전부를 이동 레일을 따라 설정 위치로 이동하도록 제어하며, 무선 충전 패드를 충전 위치로 이동하도록 제어하고, 상기 무선 충전 패드에 충전 전력을 공급하여 일반 주차 면에 주차된 전기차를 충전하는 전기차 충전부;
상기 무선 충전 패드를 장착하며, 이동 수단을 이용하여 상기 무선 충전부를 이동 레일을 따라 이동시키는 무선 충전부 이동부;
상기 전기차 충전부의 제어에 따라 상기 무선 충전 패드를 충전 위치로 이동시키거나 원래의 위치로 복원시키는 충전 패드 이동수단;
상기 충전 패드 이동수단에 의해 충전 위치로 이동하여 무선으로 충전 전력을 전기차에 공급해주는 무선 충전 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 공용 주차장의 일반 주차 면에서 전기 자동차를 충전할 수 있도록 함으로써, 전기 자동차 전용 주차공간이 없는 주차장에서도 전기 자동차를 편리하게 충전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 일반 공용 주차장의 주차 면에서 전기 자동차의 충전이 가능하여, 전기 자동차의 수요 확산과 사용자의 편의성 향상을 도모해주는 효과가 있다.
도 1은 종래 전기차 전용 주차공간이 마련된 주차장에서 전기차를 충전하는 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치의 제1 실시 예 개략 구성도,
도 3은 도 2의 충전 키오스크의 실시 예 블록 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치의 제2 실시 예 개략 구성도,
도 5는 도 4의 충전 키오스크의 실시 예 블록 구성도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
<실시 예 1>
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치의 개략 구성도로서, 충전 키오스크(100), 일반 주차 면(201 - 200+N), 무선 충전 패드(301 - 300+N), 전력 케이블(400)을 포함할 수 있다.
여기서 무선 충전 패드(301 - 300+N)의 개수는 일반 주차 면(201 - 200+N)에 대응하는 개수로 구현될 수 있다. 즉, 일반 주차 면(201 - 200+N) 마다 무선 충전 패드가 하나씩 고정 설치된다.
여기서 무선 충전 패드(301 - 300+N)의 각각의 무선 충전 패드의 구성이나 작용은 동일하므로, 이하, 하나의 무선 충전 패드(예를 들어, 302)에 대해서만 설명하기로 한다.
무선 충전 패드(301 - 300+N)는 공용 주차장의 일반 주차 면(201 - 200+N)에 개별적으로 설치되어, 무선으로 전기차를 충전하는 역할을 한다.
이러한 무선 충전 패드(301 - 300+N)는 충전 전력 공급 시 부하 상태 검출을 통해 충전 상태 정보를 상기 충전 키오스크(100)에 전달한다.
충전 키오스크(100)는 전기차를 충전할 일반 주차 면을 선택하고, 충전 요금 정산 방식이 완료되면 선택한 일반 주차 면에 설치된 무선 충전 패드(302)를 제어하여, 충전 대상 전기차를 충전하는 역할을 한다.
이러한 충전 키오스크(100)는 주차 면의 개수와 무관하게 단일로 구현되며, 상기 충전 키오스크(100)와 상기 무선 충전 패드(302)는 유선을 통해 충전 전력 및 충전 상태 정보를 인터페이스 한다.
상기 충전 키오스크(100)는 사용자가 충전 정보를 입력하고, 충전할 주차 면을 선택하며 결제 정보를 입력하는 사용자 인터페이스부(101), 상기 무선 충전 패드(302)에 충전 전력을 공급하여 전기차를 충전하는 충전부(102), 상기 무선 충전 패드(302)에 공급하는 충전 전력의 전력 검출을 통해 부하 상태를 판단하는 충전상태 확인부(103), 상기 사용자 인터페이스부(101)와 연동하여 전기차의 충전 유무를 판단하고, 충전할 주차 면이 선택되면 해당 주차 면에 설치된 무선 충전 패드(302)에 충전 전력을 공급하고, 상기 충전상태 확인부(103)를 통해 충전 대상 주차 면의 부하 상태를 판별하여 충전이 이루어지지 않으면 충전 에러 경보신호를 발생하는 충전 제어부(105)를 포함한다.
또한, 상기 충전 키오스크(100)는 제어 프로그램 및 충전 관련 발생 데이터를 저장하는 저장부(104), 상기 충전 제어부(105)의 제어에 따라 충전 상태 정보를 표시해주는 표시부(106), 상기 충전 제어부(105)와 연동하여 충전 요금을 정산처리하는 정산부(107), 상기 충전 제어부(105)에서 발생한 충전 에러 경보신호에 따라 충전 에러를 경보하는 경보 발생부(108) 및 상기 충전 제어부(105)의 제어에 따라 충전정보를 등록된 사용자 단말(500)로 전송해주는 충전정보 제공부(105)를 더 포함할 수 있다.
전력 케이블(400)은 충전 전력을 무선 충전 패드에 공급하고, 무선 충전 패드를 통해 검출되는 충전 상태 정보를 상기 충전 키오스크(100)에 전달하는 역할을 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공용 주차장에는 전기차 충전을 위한 하나의 충전 키오스크(100)를 소정 위치에 설치하고, 무선 충전 패드(301 - 300+N)만 일반 주차 면(201 - 200+N)에 개별적으로 고정 설치한다.
여기서 충전 키오스크(100)와 각각의 일반 주차 면(201 - 200+N)에 설치된 무선 충전 패드(301 - 300+N) 간에는 전력 케이블(400)을 통해 개별적으로 연결되어 있다.
이렇게 통합 충전 키오스크 하나와 일반 주차 면에 무선 충전 패드를 설치하는 것으로서, 전기차 전용 주차 공간과 전기차 전용 충전설비를 각각의 전기차 주차 공간에 마련하지 않아도, 공용 주차장에서 전기차의 충전 설비를 구현할 수 있다.
전기차를 충전하고자 하는 사용자는 충전할 전기차를 무선 충전 패드(예를 들어, 302)가 설치된 주차 면(202)에 주차를 하고, 충전 키오스크(100)에 충전 정보를 입력한다.
즉, 충전 키오스크(100)의 사용자 인터페이스부(101)를 통해 사용자 정보를 입력한다. 여기서 사용자 인터페이스부(101)는 터치 패널로 구현할 수 있다. 사용자 정보는 앱이나 웹 등을 통해 충전 키오스크(100) 또는 충전 관리 서버에 사전에 사용자 등록을 하는 것으로 간단히 구현할 수 있다. 현장에서 충전 키오스크(100)를 통해 직접 사용자 정보를 등록할 수도 있다. 사용자 정보는 사용자 등록 시 부여받은 로그인 정보로서, 충전 ID와 비밀번호로 구현될 수 있다.
사용자는 사용자 인터페이스부(101)를 통해 로그인을 하고, 정상적으로 로그인이 이루어지면 충전할 주차 면을 선택한다. 여기서 충전할 주차 면의 선택 방식은 화면에 일반 주차 면과 동일한 주차 면 정보를 화면으로 표시해주고, 사용자가 해당 주차 면을 선택하는 것으로 구현하거나, 일반 주차 면에 주차 면 식별을 위한 식별정보(예를 들어, 숫자)를 표시해놓으면 이를 보고 주차 면을 선택할 수 있도록 구현할 수 있다.
주차 면 선택 후, 사용자는 충전 시간을 선택한다. 여기서 충전 시간 선택 시 급속 충전 또는 완속 충전을 선택할 수 있다. 충전 시간을 선택하면 결제 정보가 화면에 표출될 수 있다. 결제 정보는 사전에 결제할 카드 등을 등록한 것으로 가정한다. 결제 카드의 정보를 변경하고자 하면 결제 정보 변경을 통해 새로운 카드를 등록하는 방식으로 구현할 수 있다.
아울러 사용자는 사용자 등록 시 연락처 정보를 제공하거나, 현장에서 연락처 정보를 제공한다. 이렇게 제공되는 연락처 정보는 추후 충전 상태, 완료 등의 충전 정보를 제공해주는 데 활용된다.
상기와 같은 과정을 통해 충전을 위한 준비 과정이 종료되고, 사용자가 충전 시작 버튼을 조작하면, 충전 제어부(105)는 이를 인지하고, 충전부(102)를 통해 해당 무선 충전 패드(302)로만 충전용 전력을 공급하도록 한다. 여기서 충전부(102)는 충전 제어부(105)의 제어에 따라 사용자가 요청한 바에 대응하여 급속 충전 또는 완속 충전 방식으로 충전 전력을 무선 충전 패드(302)에 공급한다. 충전부(102)는 각각의 무선 충전 패드(302)와 일대일 대응하게 전력 케이블이 연결된 것으로 가정한다.
이를 위해 충전부(102)는 입력 교류 전원을 소정의 교류 전원으로 인버팅하여 완속 충전 전원으로 공급해주는 AC-AC 인버터, 입력 교류 전원을 소정의 직류 전원으로 인버팅하여 급속 충전 전원으로 공급해주는 AC-DC 인버터, 상기 AC-DC 인버터에서 출력되는 직류 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하여 동작 전원으로 공급해주는 DC-DC 컨버터; 상기 AC-AC 인버터나 AC-DC 인버터의 동작을 제어하는 충전 모드 제어부를 포함할 수 있다.
상기 무선 충전 패드(302)는 충전 전력이 공급되면, 이를 충전용 자기장으로 변환하여 무선으로 충전 전력을 공간상에 방사한다. 상기 일반 주차 면(202)에 주차된 전기차는 무선 충전 코일을 이용하여 상기 무선 충전 패드(302)에서 송출된 자기장을 수신하고, 이를 전력으로 변환하여 전기차를 충전한다. 여기서 전기차에는 무선 충전 수단이 구비된 것으로 가정한다.
무선 충전이 시작되면 정산부(107)는 충전 전력에 따른 충전 요금을 산출하기 시작한다.
상기 무선 충전 패드(302)는 무선 충전을 시작하면 전류 센서를 이용하여 부하 상태를 검출한다. 여기서 부하 상태 검출은 부하인 전기차가 무선 충전 전력을 제대로 수신하는지 아니면 전기차의 주차 위치가 잘못되거나 사용자가 일반 주차 면을 잘못 선택하여 무선 충전 전력이 전기차에 공급되지 않고 공간에서 소실되는 무부하 상태인지를 검출한다. 여기서 전류 센서를 이용하여 부하 상태와 무부하 상태를 검출하는 방식은 전기 분야에 널리 알려진 공지의 기술이므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
충전 키오스크(100)의 충전 상태 확인부(103)는 상기 무선 충전 패드(302)를 통해 검출되는 부하 상태 정보를 이용하여 충전 상태를 확인하고, 확인한 충전 상태 정보를 충전 제어부(105)에 전달한다. 여기서 부하 상태 정보는 부하 상태와 무부하 상태로 구분될 수 있다.
상기 충전 제어부(105)는 상기 충전상태 확인부(103)를 통해 충전 대상 주차 면의 부하 상태를 판별하여, 정상적으로 충전이 이루어지면 이를 표시부(106)를 통해 표시해준다. 여기서 표시부(106)는 충전 중, 잔여 충전 시간 등이 표시될 수 있다.
이와는 달리 부하 상태 정보가 무부하 상태 정보이면, 정상적으로 충전이 이루어지지 않는 것으로 판단하고, 즉시 충전을 중지하고 충전 에러 경보신호를 생성하여 경보 발생부(108)에 전달한다.
경보 발생부(108)는 상기 충전 제어부(105)에서 발생한 충전 에러 경보신호에 따라 충전 에러 경보를 제공하여, 사용자가 충전 에러 상황을 인지하도록 한다. 여기서 충전 에러 경보는 경보음을 통한 청각적인 경보와 LED나 표시부(106)를 통해 충전 에러를 표시해주는 시각적인 경보를 발생할 수 있다. 청각적인 경보와 시각적인 경보는 혼용하여 사용하거나 어느 하나만을 이용할 수 있다.
경보 발생부(108)에 의해 충전 에러 경보가 발생하면, 사용자는 전기차의 충전 위치가 잘못되었는지, 아니면 자신이 충전 주차 면을 잘못 선택했는지 등을 확인하고, 오류가 발생한 부분을 수정하고, 다시 충전을 요청한다. 여기서 일반 주차 면에는 무선 충전 패드를 표시해주는 도형을 그려 놓거나, 전기차 주차 위치를 알리는 정보를 표시해 놓음으로써, 사용자가 전기차의 주차 위치를 정확하게 충전 위치로 주차하도록 유도할 수 있다. 만약, 주차 면을 잘못 선택한 경우에는 사용자 인터페이스부(101)를 통해 충전할 주차 면을 다시 선택하는 방식으로 충전 에러를 해소할 수 있다.
이후, 정상적으로 충전이 완료되면 정산부(107)는 충전 제어부(105)와 연동하여 전기차 충전 요금을 정산한다. 전기차 충전 요금 정산 방식은 사전에 사용자가 선택하는 것으로 가정한다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서 전기차의 충전에 대하여 충전 정보를 실시간으로 사용자가 인지할 수 있다는 것이다. 즉, 정상적으로 충전이 시작되면 충전 제어부(105)는 충전 정보(충전시작시간, 충전 완료 시간, 잔여 충전 시간, 기타)를 생성하여 충전정보 제공부(109)에 전달한다. 충전정보 제공부(109)는 수신한 충전 정보를 사용자 단말(500)로 전송해주어, 사용자가 실시간으로 충전 상태를 인지하도록 한다. 여기서 충전정보 제공부(109)는 원거리 무선 통신 또는 근거리 무선 통신을 이용하여 사용자 단말(500)에 충전 정보를 실시간으로 전달할 수 있다.
<실시 예 2>
도 4는 본 발명에 따른 "무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치"의 제2 실시 예를 보인 개략 구성도로서, 충전 키오스크(600), 무선 충전부(800), 일반 주차 면(901 - 900+N)을 포함할 수 있다.
충전 키오스크(600)는 전기차를 충전할 일반 주차 면을 선택하고, 충전 요금 정산 방식이 완료되면 무선 충전부(800)를 선택한 일반 주차 면으로 이동하도록 제어하고, 일반 주차 면에 이동된 무선 충전부(800)를 제어하여 충전 대상 전기차를 충전하는 역할을 한다.
이러한 충전 키오스크(600)는 주차 면의 개수와 무관하게 단일로 구현되며, 상기 충전 키오스크(600)와 상기 무선 충전부(800)는 유선을 통해 충전 전력 및 충전 상태 정보를 인터페이스 한다.
상기 충전 키오스크(600)는 사용자가 충전 정보를 입력하고, 충전할 주차 면을 선택하며 결제 정보를 입력하는 사용자 인터페이스부(601), 무선 충전 패드에 충전 전력을 공급하여 전기차를 충전하는 충전부(602), 상기 무선 충전 패드에 공급하는 충전 전력의 전력 검출을 통해 부하 상태를 판단하는 충전상태 확인부(603), 상기 사용자 인터페이스부(601)와 연동하여 전기차의 충전 유무를 판단하고, 충전할 주차 면이 선택되면 상기 무선 충전부(800)를 해당 주차 면으로 이동시키며, 상기 무선 충전부(800)에 충전 전력을 공급하고, 상기 충전상태 확인부(603)를 통해 충전 대상 주차 면의 부하 상태를 판별하여 충전이 이루어지지 않으면 충전 에러 경보신호를 발생하는 충전 제어부(605)를 포함한다.
또한, 상기 충전 키오스크(600)는 상기 충전 제어부(605)의 제어에 따라 충전 상태 정보를 표시해주는 표시부(606), 상기 충전 제어부(605)와 연동하여 충전 요금을 정산처리하는 정산부(607), 상기 충전 제어부(605)에서 발생한 충전 에러 경보신호에 따라 충전 에러를 경보하는 경보 발생부(608), 상기 충전 제어부(605)의 제어에 따라 무선 충전부(800)의 이동과 무선 충전 패드의 이동을 제어하는 충전 패드 이동 제어부(609), 및 상기 충전 제어부(605)의 제어에 따라 충전정보를 등록된 사용자 단말(1000)로 전송해주는 충전정보 제공부(610)를 더 포함할 수 있다.
무선 충전부(800)는 상기 충전 키오스크(600)의 제어에 따라 이동레일(720)을 따라 선택한 일반 주차 면으로 이동하고, 무선으로 전기차를 충전하는 무선 충전 패드를 상기 일반 주차 면의 설정 위치로 이동시킨 후 무선으로 전기차를 충전하는 역할을 한다.
상기 무선 충전부(800)는 충전 전력 공급 시 부하 상태 검출을 통해 충전 상태 정보를 상기 충전 키오스크(600)에 전달할 수 있다.
이러한 무선 충전부(800)는 상기 충전 키오스크(600)의 제어에 따라 무선 충전부(800)를 이동 레일(720)을 따라 설정 위치로 이동하도록 제어하며, 무선 충전 패드(820)를 충전 위치로 이동하도록 제어하고, 상기 무선 충전 패드(820)에 충전 전력을 공급하여 일반 주차 면에 주차된 전기차를 충전하는 전기차 충전부(840), 상기 무선 충전 패드(820)를 장착하며, 이동 수단을 이용하여 상기 무선 충전부(800)를 이동 레일(720)을 따라 이동시키는 무선 충전부 이동부(810), 상기 전기차 충전부(840)의 제어에 따라 상기 무선 충전 패드(820)를 충전 위치로 이동시키거나 원래의 위치로 복원시키는 충전 패드 이동수단(830), 및 상기 충전 패드 이동수단(830)에 의해 충전 위치로 이동하여 무선으로 충전 전력을 전기차에 공급해주는 무선 충전 패드(820)를 포함한다.
여기서 본 발명은 무선 충전 패드(820)를 하나만 도시하였으나, 이것은 설명의 편의를 위해 하나만 도시한 것에 불과하며, 실제 전기차 충전장치 구현 시 복수의 무선 충전 패드를 이용하여 전기차 충전장치를 구현할 수 있다. 이 경우 무선 충전부(800)를 복수로 구현하거나, 아니면 단일의 무선 충전부(800)에서 복수의 무선 충전 패드를 구비하고, 충전 대상 전기차가 주차된 주차 면마다 무선 충전 패드를 안착시키는 방식으로 구현할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공용 주차장에는 전기차 충전을 위한 하나의 충전 키오스크(600)를 소정 위치에 설치하고, 이동레일(720)을 따라 일반 주차 면(901 - 900+N)으로 이동 가능한 무선 충전부(800)가 상기 충전 키오스크(800)와 유선으로 연결되어 있다.
여기서 충전 키오스크(600)와 충전 키오스크(800)는 전력 케이블(710)을 통해 연결되어 있다. 전력 케이블(710)은 이동 레벨(720)에 일체형으로 장착시켜, 외부에 전력 케이블(710)이 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이렇게 통합 충전 키오스크 하나와 이동형 무선 충전부(800)를 설치하는 것으로서, 전기차 전용 주차 공간과 전기차 전용 충전설비를 각각의 전기차 주차 공간에 마련하지 않아도, 공용 주차장에서 전기차의 충전 설비를 구현할 수 있다.
전기차를 충전하고자 하는 사용자는 충전할 전기차를 주차 면(예를 들어, 902)에 주차를 하고, 충전 키오스크(600)에 충전 정보를 입력한다.
즉, 충전 키오스크(600)의 사용자 인터페이스부(601)를 통해 사용자 정보를 입력한다. 여기서 사용자 인터페이스부(601)는 터치 패널로 구현할 수 있다. 사용자 정보는 앱이나 웹 등을 통해 충전 키오스크(600) 또는 충전 관리 서버에 사전에 사용자 등록을 하는 것으로 간단히 구현할 수 있다. 현장에서 충전 키오스크(600)를 통해 직접 사용자 정보를 등록할 수도 있다. 사용자 정보는 사용자 등록 시 부여받은 로그인 정보로서, 충전 ID와 비밀번호로 구현될 수 있다.
사용자는 사용자 인터페이스부(601)를 통해 로그인을 하고, 정상적으로 로그인이 이루어지면 충전할 주차 면을 선택한다. 여기서 충전할 주차 면의 선택 방식은 화면에 일반 주차 면과 동일한 주차 면 정보를 화면으로 표시해주고, 사용자가 해당 주차 면을 선택하는 것으로 구현하거나, 일반 주차 면에 주차 면 식별을 위한 식별정보(예를 들어, 숫자)를 표시해놓으면 이를 보고 주차 면을 선택할 수 있도록 구현할 수 있다.
주차 면 선택 후, 사용자는 충전 시간을 선택한다. 여기서 충전 시간 선택 시 급속 충전 또는 완속 충전을 선택할 수 있다. 충전 시간을 선택하면 결제 정보가 화면에 표출될 수 있다. 결제 정보는 사전에 결제할 카드 등을 등록한 것으로 가정한다. 결제 카드의 정보를 변경하고자 하면 결제 정보 변경을 통해 새로운 카드를 등록하는 방식으로 구현할 수 있다.
아울러 사용자는 사용자 등록 시 연락처 정보를 제공하거나, 현장에서 연락처 정보를 제공한다. 이렇게 제공되는 연락처 정보는 추후 충전 상태, 완료 등의 충전 정보를 제공해주는 데 활용된다.
상기와 같은 과정을 통해 충전을 위한 준비 과정이 종료되고, 사용자가 충전 시작 버튼을 조작하면, 충전 제어부(605)는 이를 인지하고, 충전 패드 이동 제어부(609)를 제어하여, 무선 충전부(800)를 사용자가 선택한 일반 주차 면(902)으로 이동시킨다. 여기서 충전 제어부(605)는 현재 무선 충전부(800)의 위치를 인식할 수 있다. 즉, 마지막으로 충전한 일반 주차 면을 인식하는 것으로, 간단하게 현재 무선 충전부(800)의 위치를 인식할 수 있다. 이어, 현재 인식한 일반 주차 면과 사용자가 선택한 충전대상 전기차가 주차된 일반 주차 면과의 위치를 판단하고, 판단한 위치에 따라 무선 충전부(800)를 이동시킬 방향과 이동 거리를 산출한다. 이동 방향은 현재 위치에서 무선 충전부(800)를 이동시킬 방향이고, 이동 거리를 현재 위치에서 충전 위치까지 이동할 거리이다. 예를 들어, 현재 위치가 903에 해당하는 일반 주차 면이고, 충전 대상 전기차가 주차된 주차 면이 902이면, 정면을 기준으로 이동 방향은 왼쪽이고 이동 거리는 주차면 한 칸이 된다.
이렇게 이동 방향과 이동 거리를 산출하면, 충전 패드 이동 제어부(609)를 통해 모터의 회전 방향과 회전 시간 등을 제어 정보로 무선 충전부(800)에 전달한다.
상기 무선 충전부(800)의 무선 충전부 이동부(810)는 상기 충전 키오스크(600)의 제어(이동 방향 제어, 이동 거리 제어)에 따라 모터를 동작시켜 무선 충전부(800)를 이동 레일(720)을 따라 설정 위치로 이동시킨다. 무선 충전부(800)에는 이동 레일(720)에 안착된 바퀴가 있으며, 모터가 상기 바퀴를 구동시켜 무선 충전부(800)를 이동시킨다.
여기서 무선 충전부 이동부(810)에는 무선 충전 패드(820)가 장착되어 있다.
무선 충전부(800)가 충전 위치로 이동을 완료하면, 전기차 충전부(840)는 충전 패드 이동수단(830)을 제어하여 무선 충전 패드(820)를 충전 위치로 이동하도록 제어한다.
이러한 제어에 따라 상기 충전 패드 이동수단(830)은 상기 무선 충전 패드(820)를 충전 위치로 이동시킨다. 여기서 충전 패드 이동수단(830)은 실린더 구동 수단(예를 들어, 유압 장치)과 실린더가 구비되어, 실린더를 인장 또는 줄이는 길이 조절 동작에 의해 무선 충전 패드(820)를 충전 위치로 이동하거나 원래의 위치로 복원시킬 수 있다.
무선 충전 패드(820)를 충전 위치로 이동시킨 상태에서, 전기차 충전부(840)는 상기 무선 충전 패드(820)에 충전 전력을 공급하여 일반 주차 면에 주차된 전기차를 충전하도록 한다. 이러한 제어에 대응하여 무선 충전 패드(820)는 무선으로 충전 전력을 전기차에 공급해준다.
여기서 충전부(602)는 충전 제어부(605)의 제어에 따라 사용자가 요청한 바에 대응하여 급속 충전 또는 완속 충전 방식으로 충전 전력을 무선 충전 패드(820)에 공급한다.
이를 위해 충전부(602)는 입력 교류 전원을 소정의 교류 전원으로 인버팅하여 완속 충전 전원으로 공급해주는 AC-AC 인버터, 입력 교류 전원을 소정의 직류 전원으로 인버팅하여 급속 충전 전원으로 공급해주는 AC-DC 인버터, 상기 AC-DC 인버터에서 출력되는 직류 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하여 동작 전원으로 공급해주는 DC-DC 컨버터; 상기 AC-AC 인버터나 AC-DC 인버터의 동작을 제어하는 충전 모드 제어부를 포함할 수 있다.
상기 무선 충전 패드(820)는 충전 전력이 공급되면, 이를 충전용 자기장으로 변환하여 무선으로 충전 전력을 공간상에 방사한다. 상기 일반 주차 면(902)에 주차된 전기차는 무선 충전 코일을 이용하여 상기 무선 충전 패드(820)에서 송출된 자기장을 수신하고, 이를 전력으로 변환하여 전기차를 충전한다. 여기서 전기차에는 무선 충전 수단이 구비된 것으로 가정한다.
무선 충전이 시작되면 정산부(607)는 충전 전력에 따른 충전 요금을 산출하기 시작한다.
상기 무선 충전 패드(820)는 무선 충전을 시작하면 전류 센서를 이용하여 부하 상태를 검출한다. 여기서 부하 상태 검출은 부하인 전기차가 무선 충전 전력을 제대로 수신하는지 아니면 전기차의 주차 위치가 잘못되거나 사용자가 일반 주차 면을 잘못 선택하여 무선 충전 전력이 전기차에 공급되지 않고 공간에서 소실되는 무부하 상태인지를 검출한다. 여기서 전류 센서를 이용하여 부하 상태와 무부하 상태를 검출하는 방식은 전기 분야에 널리 알려진 공지의 기술이므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
충전 키오스크(600)의 충전 상태 확인부(603)는 상기 무선 충전부(800)를 통해 검출되는 부하 상태 정보를 이용하여 충전 상태를 확인하고, 확인한 충전 상태 정보를 충전 제어부(605)에 전달한다. 여기서 부하 상태 정보는 부하 상태와 무부하 상태로 구분될 수 있다.
상기 충전 제어부(605)는 상기 충전상태 확인부(603)를 통해 충전 대상 주차 면의 부하 상태를 판별하여, 정상적으로 충전이 이루어지면 이를 표시부(606)를 통해 표시해준다. 여기서 표시부(606)는 충전 중, 잔여 충전 시간 등이 표시될 수 있다.
이와는 달리 부하 상태 정보가 무부하 상태 정보이면, 정상적으로 충전이 이루어지지 않는 것으로 판단하고, 즉시 충전을 중지하고 충전 에러 경보신호를 생성하여 경보 발생부(608)에 전달한다.
경보 발생부(608)는 상기 충전 제어부(605)에서 발생한 충전 에러 경보신호에 따라 충전 에러 경보를 제공하여, 사용자가 충전 에러 상황을 인지하도록 한다. 여기서 충전 에러 경보는 경보음을 통한 청각적인 경보와 LED나 표시부(606)를 통해 충전 에러를 표시해주는 시각적인 경보를 발생할 수 있다. 청각적인 경보와 시각적인 경보는 혼용하여 사용하거나 어느 하나만을 이용할 수 있다.
경보 발생부(608)에 의해 충전 에러 경보가 발생하면, 사용자는 전기차의 충전 위치가 잘못되었는지, 아니면 자신이 충전 주차 면을 잘못 선택했는지 등을 확인하고, 오류가 발생한 부분을 수정하고, 다시 충전을 요청한다. 여기서 일반 주차 면에는 무선 충전 패드를 표시해주는 도형을 그려 놓거나, 전기차 주차 위치를 알리는 정보를 표시해 놓음으로써, 사용자가 전기차의 주차 위치를 정확하게 충전 위치로 주차하도록 유도할 수 있다. 만약, 주차 면을 잘못 선택한 경우에는 사용자 인터페이스부(601)를 통해 충전할 주차 면을 다시 선택하는 방식으로 충전 에러를 해소할 수 있다.
이후, 정상적으로 충전이 완료되면 정산부(607)는 충전 제어부(605)와 연동하여 전기차 충전 요금을 정산한다. 전기차 충전 요금 정산 방식은 사전에 사용자가 선택하는 것으로 가정한다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서 전기차의 충전에 대하여 충전 정보를 실시간으로 사용자가 인지할 수 있다는 것이다. 즉, 정상적으로 충전이 시작되면 충전 제어부(605)는 충전 정보(충전시작시간, 충전 완료 시간, 잔여 충전 시간, 기타)를 생성하여 충전정보 제공부(610)에 전달한다. 충전정보 제공부(610)는 수신한 충전 정보를 사용자 단말(1000)로 전송해주어, 사용자가 실시간으로 충전 상태를 인지하도록 한다. 여기서 충전정보 제공부(610)는 원거리 무선 통신 또는 근거리 무선 통신을 이용하여 사용자 단말(1000)에 충전 정보를 실시간으로 전달할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 따르면 공용 주차장의 일반 주차 면에서 전기 자동차를 충전할 수 있도록 함으로써, 전기 자동차 전용 주차공간이 없는 주차장에서도 전기 자동차를 편리하게 충전할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 일반 공용 주차장의 주차 면에서 전기 자동차의 충전이 가능하여, 전기 자동차의 수요 확산과 사용자의 편의성 향상을 도모한다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100, 600: 충전 키오스크
101, 601: 사용자 인터페이스부
102, 602: 충전부
103, 603: 충전 상태 확인부
104, 604: 저장부
105, 605: 충전 제어부
106, 606: 표시부
107, 607: 무인 정산부
108, 608: 경보 발생부
109, 610: 충전 정보 제공부
609: 충전 패드 이동 제어부
201 - 200+N, 901 - 900+N: 일반 주차 면
301 - 300+N, 820: 무선 충전 패드
400, 710: 전력 케이블
800: 무선 충전부
810: 무선 충전부 이동부
820: 무선 충전 패드
830: 충전 패드 이동수단
840: 전기차 충전부
500, 1000: 사용자 단말

Claims (11)

  1. 공용 주차장의 일반 주차 면에 개별적으로 설치되어, 무선으로 전기차를 충전하는 무선 충전 패드; 및
    전기차를 충전할 일반 주차 면을 선택하고, 선택한 일반 주차 면에 설치된 무선 충전 패드를 제어하여, 충전 대상 전기차를 충전하는 충전 키오스크를 포함하고,
    상기 무선 충전 패드는 상기 일반 주차 면마다 하나씩 고정 설치되며,
    상기 충전 키오스크는,
    사용자가 충전 정보를 입력하고, 충전할 주차 면을 선택하며 결제 정보를 입력하는 사용자 인터페이스부;
    상기 무선 충전 패드에 충전 전력을 공급하여 전기차를 충전하는 충전부;
    상기 무선 충전 패드에 공급하는 충전 전력의 전력 검출을 통해 부하 상태를 판단하는 충전상태 확인부; 및
    상기 사용자 인터페이스부와 연동하여 전기차의 충전 유무를 판단하고, 충전할 주차 면이 선택되면 해당 주차 면에 설치된 무선 충전 패드에 충전 전력을 공급하고, 상기 충전상태 확인부를 통해 충전 대상 주차 면의 부하 상태를 판별하여 충전이 이루어지지 않으면 충전 에러 경보신호를 발생하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 무선 충전 패드는 충전 전력 공급 시 부하 상태 검출을 통해 충전 상태 정보를 상기 충전 키오스크에 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치.
  3. 청구항 1에서, 상기 충전 키오스크는 주차 면의 개수와 무관하게 단일로 구현되며, 상기 충전 키오스크와 상기 무선 충전 패드는 유선을 통해 충전 전력 및 충전 상태 정보를 인터페이스 하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에서, 상기 충전 키오스크는,
    상기 충전 제어부의 제어에 따라 충전 상태 정보를 표시해주는 표시부;
    상기 충전 제어부와 연동하여 충전 요금을 정산처리하는 정산부;
    상기 충전 제어부에서 발생한 충전 에러 경보신호에 따라 충전 에러를 경보하는 경보 발생부; 및
    상기 충전 제어부의 제어에 따라 충전정보를 등록된 사용자 단말로 전송해주는 충전정보 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 키오스크를 이용한 전기차 충전장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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