KR20220010591A - 충전 부하 밸런싱이 가능한 전기차 충전 장치 - Google Patents

충전 부하 밸런싱이 가능한 전기차 충전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충전 부하 밸런싱이 가능한 전기차 충전 방법에 관한 것이다.
본 발명은 전기차를 충전시키는 복수의 충전기; 상기 복수의 충전기의 충전 용량을 체크하는 계약 전력량계를 포함하고,
상기 복수의 충전기는 상기 계약 전력량계 또는 충전기 간에 통신하며, 총 계약 용량 범위내에서 복수의 충전기의 충전 부하가 밸런싱을 이루는 전기차 충전 장치가 제공될 수 있다.

Description

충전 부하 밸런싱이 가능한 전기차 충전 장치{Charging Apparatus for Electric Vehicles Capable of Balancing Loads}
본 발명은 충전 부하 밸런싱이 가능한 전기차 충전 장치에 관한 것이다.
친환경적인 운송 수단으로서 전기차(Electric Vehicle, EV)가 주목받고 있다.
전기차는 운행을 위해 전기를 충전해야 하고, 충전시 충전기로부터 충전을 할 수 있다.
이러한 충전기를 운영하는 충전 사업자는 전력 공급자인 한국전력공사와 계약을 통해 일정 금액의 불입금을 납부하고 운영 가능한 충전 계약 용량을 부여받을 수 있다.
그런데, 복수의 충전기를 비치한 경우, 모든 충전기가 동시에 전기차 충전이 이루어지는 경우는 드물기 때문에, 실제 운영시 계약 용량보다 적게 사용될 수 있다.
따라서, 충전 사업자 입장에서는 고가의 불입금을 지불하고 충전소를 운영하게 되는 불합리한 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 과제는 신규 계약 용량을 낮추거나 기존 계약 용량 범위내에서 충전기의 사용이 가능한 충전 부하 밸런싱이 가능한 전기차 충전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결 수단은 전기차를 충전시키는 단수 또는 복수의 충전기; 상기 충전기의 충전 용량을 체크하는 계약 전력량계를 포함하고,
상기 충전기는 상기 계약 전력량계 또는 충전기 간에 통신하며, 총 계약 용량 범위내에서 복수의 충전기의 충전 부하가 밸런싱을 이루는 전기차 충전 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 해결 수단은 전기차를 충전시키는 복수의 충전기;상기 복수의 충전기의 충전 용량을 체크하는 실시간 전력량계; 상기 복수의 충전기에 마련되고 수전단 전력량을 수집하는 전력량 수집부를 포함하고,
상기 실시간 전력량계 또는 충전기 간에 통신하며, 총 계약 용량 범위내에서 복수의 충전기의 충전 부하가 밸런싱을 이루는 전기차 충전 장치가 제공될 수 있다.
본 발명은 단수 또는 복수의 충전기의 계약 용량을 줄이고, 계약 용량 범위내에서 전기차 충전시 충전 부하 밸런싱을 맞추어서 충전 작업이 이루어질 수 있다.
본 발명은 충전기, 충전기와 통신하고 충전기의 충전 정보를 제공받아 산출하는 전력량계를 포함하고, 각각의 충전기에는 전력량계 또는 다른 충전기와 통신가능한 통신부, 판단부와 처리부가 마련될 수 있으며, 판단부는 복수의 충전기가 사용중인지 여부를 판단하고, 판단한 정보를 처리부에 제공하며, 처리부에서는 전체 충전기의 계약 용량을 초과하지 않도록 처리할 수 있다.
따라서, 본 발명은 계약 용량을 낮춤으로써, 한전에 지불해야할 불입금을 줄일 수 있기 때문에, 충전 사업자 입장에서는 사업 수익을 증대시킬 수 있으며, 개인 충전기 이용자에게는 충전기 구축 비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 전기차 충전 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 충전 부하 밸런싱을 구현하는 충전 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 충전 부하 밸런싱을 구현하는 충전 장치의 충전기 세부 구성도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기차 충전 장치의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 충전 장치는 충전기(100), 충전기(100)로부터 충전하는 전기차(200)로 이루어지고, 전기차(200)의 충전시 충전기(100)와 전기차(200)가 서로 통신을 통해 전기차(200)에 대한 정보와 충전에 관한 정보를 제공받도록 할 수 있다.
전기차(200)로부터 제공받은 정보는 충전기(100)에서 충전 관리 서버(300)로 전송하여 관리될 수 있다.
충전기(100)는 충전기 본체(110), 충전기 본체(110)로부터 소정의 길이로 연결되고 전기차(200)를 충전시키는 충전 케이블(120)로 이루어질 수 있다.
충전 케이블(120)의 단부에는 전기차(200)에 충전을 위해 접속하는 커넥터(130)가 갖추어질 수 있다.
충전기 본체(110)에는 충전 케이블(120)과 결합되는 커플러(112)가 마련될 수 있다.
또한, 충전기(100)에는 EVSE 컨트롤러(Electric Vehicle Supply Equipment)(150)와 파워 모듈(Power Module)(rectifier,정류기)(160)이 갖추어질 수 있다. 파워 모듈(160)은 직류 충전기에 마련될 수 있고, 교류 충전기에는 장착되지 않을 수 있다.
충전기(100)는 전기차(200)의 EVCC(210)와 통신을 수행하여, 충전 절차를 제어하는 장치인 SECC(Supply Equipment Communication Controller)(140)를 구비할 수 있다.
SECC(140)는 유무선 통신을 통하여 충전 관리 서버(300)와 통신할 수 있고, 전기차(200)에 마련된 EVCC(210)로부터 전기차 정보 및 충전 정보를 송수신할 수 있다.
SECC(140)는 전기차(200)에 충전된 충전량, 전기차 식별 기호(EVCC ID) 및 충전기 식별 기호(SECC ID)를 충전 관리 서버(300)에 제공할 수 있다.
충전기(100)는 충전 속도에 따라 급속 충전기와 완속 충전기로 구분되며, 급속 충전기는 대략 30분, 완속 충전기는 대략 6시간의 완충 시간이 소요될 수 있다.
충전기(100)는 충전기의 사용 여부, 즉 충전을 수행하고 있는지 여부를 검출할 수 있다. 검출된 충전 여부에 대한 정보는 충전 관리 서버(300)로 제공되고, 사용자에게 제공될 수 있다.
충전기(100)는 전기차(200)의 충전에 관한 정보, 예컨대 현재 충전 상태 또는 전기차(200)와의 연결을 통해 전기차의 배터리(230) 상태에 관한 정보를 충전 관리 서버(300)로 전송할 수 있다. 충전 관리 서버(300)는 충전기(100)와 통신가능하게 연결되어, 이러한 전기차(200)의 충전과 관련된 정보를 주고받을 수 있다.
충전에 관한 정보는 전기차(200)의 배터리 잔량, 전기차의 배터리 완충까지 소요되는 예상 시간, 또는 충전 작업 에러에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
또한, 충전 관리 서버(300)는 전기차의 충전이 완료되거나 중간에 강제로 중단되었을 경우, 이를 충전기(100)로부터 전달받을 수 있다.
전기차(200)는 배터리와 같이 충전 가능한 에너지 저장 장치로부터 유도된 전류를 동력장치인 전기 모터의 에너지원으로 공급하는 차량이라고 할 수 있다.
또한, 전기차(200)는 전기 모터와 일반적인 내연기관을 함께 갖는 하이브리드 자동차를 포함할 수 있고, 자동차 뿐만 아니라 모터 사이클, 스쿠터 및 전기 자전거 등을 포함할 수 있다.
전기차(200)는 외부의 다른 장치와 통신하기 위한 전기차 통신 컨트롤러(Electric vehicle communication controller, 이하 'EVCC'라 약칭함)를 내부 또는 외부에 탑재할 수 있고, EVCC(210)를 이용하여 외부의 충전기(100) 또는 충전 케이블과 통신함으로써 유무선 충전을 제어할 수 있다.
또한, 전기차(200)에는 VCU(Vehicle Control Unit, 차량 제어 유니트)(220), 충전을 위한 배터리(230), BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템)(240)을 포함하고, 충전기(100)의 커넥터(130)와 접속하여 충전이 이루어지는 인렛부(202)가 마련될 수 있다.
충전기(100)를 통한 충전시, 무선 충전인 경우에는 인렛부(202) 대신에 충전 패드를 마련할 수 있다.
충전 관리 서버(300)는 전기차(200)의 고유 정보에 해당하는 고유 식별 기호와 충전량을 저장할 수 있다.
충전 관리 서버(300)는 전력망을 공급 및 관리하는 전력 공급자(예를 들어 '한국 전력 공사')의 서버와 통신할 수 있고, 충전 전력 사용량을 제공 받아서 충전 요금을 과금하는데 이용될 수 있다.
전기차(200)에 마련된 배터리에 충전된 전기량이 일정 기준치 이상이거나 미리 정해진 충전 완료 조건을 만족하면, 충전이 종료될 수 있고, SECC(140) 또는 EVSE 컨트롤러(150)는 전기차에 충전된 충전량과 전기차 식별 기호를 포함하는 정산 요청 메시지를 충전 관리 서버(300)에 전송하며, 전력 공급자의 서버로부터 취득한 충전 요금 단가를 기반으로 전기차 사용자의 단말기 등을 통해 충전 요금을 알려줄 수 있다.
또는, 충전 단가를 충전 관리 서버(300)로부터 미리 취득한다면, 충전기 자체적으로 충전 요금 정보를 산출하여 알려줄 수 있다.
여기서, 본 발명은 복수의 충전기(100)를 운영하는 경우, 미리 전력 공급자(예를 들어, 한국전력공사)와 계약 용량을 체결할 수 있다.
전력 공급자는 충전소 운영 사업자와 계약 용량의 체결시, 충전소 운영 사업자의 충전소 설비 용량에 따라 계약 용량을 설정하고 소정의 불입금을 납부함으로써 계약을 체결할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전력 공급자는 충전소 운영 사업자와 계약 용량을 체결하는 경우, 전력 공급자가 충전 요금을 과금하는 기준이 되는 계약 전력량계(250)를 마련하여 충전기(100)의 운영 상태가 관리될 수 있다.
예를 들어, 충전소 운영 사업자가 운영하는 충전기(100)가 각각 제1 충전기(101), 제2 충전기(102), 제3 충전기(103), 제4 충전기(104)의 4대인 경우, 각 충전기(100)는 충전 용량으로서 7kwh일때 계약 용량을 28kwh로 설정될 수 있다.
이때, 전기차 사용자는 전기차의 충전을 위해 충전기(100)를 이용하는 경우, 충전기(100) 4대가 풀 가동되는 상황은 거의 발생하지 않는다. 따라서, 항상 복수의 충전기(100)중 일부만 사용하게 되고, 계약 용량인 28kwh를 모두 사용하는 경우는 매우 드물기 때문에 평상시에 계약 용량 미만으로만 사용될 수 있다 .
계약 용량 미만으로만 사용되기 때문에, 불필요하게 높은 불입금을 전력 공급자에 납부해야 하는 상황이 될 수 있다.
충전소 운영 사업자는 계약 용량을 낮추어서 전력 공급자와 계약을 체결할 필요가 있다.
본 발명은 전력 공급자와 계약시, 최대 계약 용량보다 낮은 전력 용량으로 계약하고, 이러한 계약 용량을 토대로 충전소를 운영할 수 있다.
즉, 예를 들어 전력량 7kwh인 충전기(100) 4대를 운영하는 경우, 계약 전력용량을 전체 전력량인 28kwh 보다 낮은 20kwh로 계약하고, 2대의 전기차가 충전을 위해 충전기(100)중 2대를 통해 충전을 하고 있는 상황에서 다른 전기차 사용자가 충전을 하게 나머지 2대중 어느 하나의 충전기(100)를 이용하는 경우, 각 충전기(100)는 계약 전력량계(250) 또는 전력 공급자의 서버와 통신하여 충전기(100)의 충전량 정보를 제공받을 수 있다.
계약 전력량계(250)는 전력 공급자의 서버와 연결되고, 충전량에 대한 충전 정보를 제공하며, 전력 사용량 정보는 서버로부터 획득하거나 계약 전력량계(250)와 직접 연결된 별도의 단말을 활용하여 수집할 수 있다.
받아 관리할 수 있다.
따라서, 도 3을 참조하면, 충전기(100)에는 계약 전력량계(250)와 통신할 수 있도록 통신부(180)가 마련될 수 있고, 통신부(180)를 통해 복수의 충전기(100)끼리 통신이 가능하여 충전 정보를 교환할 수 있다.
또한, 충전기(100)에는 판단부(181)와 처리부(182)가 마련될 수 있다.
판단부(181)는 복수의 충전기(100)가 사용중인지 여부를 판단하고, 판단한 정보를 처리부(182)에 제공하며, 처리부(182)에서는 전체 충전기(100)의 계약 용량을 초과하지 않도록 처리할 수 있다.
즉, 2대의 충전기(100)인 제1 충전기(101)와 제2 충전기(102)가 충전중인 경우, 14kwh를 충전하고 있기 때문에, 나머지 미 사용 충전기(100)인 제3 충전기(103)와 제4 충전기(104)를 통해 나머지 충전 용량인 6kwh만큼만 충전할 수 있다.
즉, 계약 용량인 20kwh를 초과하지 못하므로, 전체 계약 용량에서 2대의 제1 충전기(101)와 제2 충전기(102)를 통해 충전중인 용량인 14kwh을 제외하면 나머지 충전 용량인 6kwh 이내에서 충전할 수 있다.
처리부(182)에는 이러한 충전 용량 상황을 연산하여 제3 충전기(103)와 제4 충전기(104)의 충전 용량을 산출하고, 산출된 충전 용량 범위내에서 제3 충전기(103)와 제4 충전기(104)를 통해 충전이 가능하게 할 수 있다.
2대의 충전기(100)인 제3 충전기(103)와 제4 충전기(104)의 사용시, 충전하고자 하는 후속 전기차(200)는 최대 6kwh만 충전할 수 있으므로, 2대의 충전기(100)중 어느 하나의 충전기(100)를 통해 충전시 마지막 충전기(100)는 사용할 수 없는 상황이 될 수 있다.
따라서, 처리부(182)에서는 2대의 충전기(100)를 통해 균등하게 충전 용량을 3kwh만 충전되도록 설정할 수 있다.
본 발명은 계약 전력량계(250)를 사용하는 대신에, 충전 사업자가 설치하는 별도의 실시간 전력량계를 사용할 수 있다.
계약 전력량계(250)를 사용하는 경우에는 전력 공급자의 서버와 통신하여 충전량을 제공받아 관리되지만, 실시간 전력량계를 사용하는 경우에는 충전 관리 서버(300) 또는 충전기(100)로 직접 통신하여 충전량을 제공받아 관리할 수 있다.
충전기(100)에 마련된 처리부(182)에서는 충전 부하 밸런싱을 위한 알고리즘을 처리할 수 있다.
또한, 충전기(100)에는 수전단 전력량을 수집하는 전력량 수집부(183)가 더 마련될 수 있다.
한편, 복수의 충전기가 아닌 단수의 충전기인 경우, 충전를 제외한 나머지 부하 사용량을 검침하여 사용 가능한 전력량을 판단하고, 해당 용량 만큼만 전기차 충전시 사용할 수 있다.
다시 말해서, 복수의 충전기 타입에서 1대의 충전기를 수용가의 부하로 취급하면, 복수의 충전기 타입과 동일한 방식으로 충전 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명은 계약 용량을 낮출 수 있고, 감소된 계약 용량 범위내에서 복수 또는 단수의 충전기를 충전 부하 밸런싱을 이루면서 적절히 사용할 수 있다.
본 발명의 충전 부하 밸런싱은 계약 전력량계(250)와 전력 공급자의 서버를 통해서 밸런싱하는 방식과, 실시간 전력량계와 충전 관리 서버 또는 충전기와 통신을 통해 전력량을 충전 관리 서버(300) 또는 충전기(100)에서 직접 수신하여 밸런싱하는 방식으로 이루어질 수 있다.
100... 충전기 101... 제1 충전기
102... 제2 충전기 103... 제3 충전기
104... 제4 충전기 105... 저장부
106... 호 수신부 107.. 연산부
110... 충전기 본체
112... 커플러 120... 충전 케이블
130... 커넥터 140... SECC
150.. EVSE 컨트롤러 160... 파워 모듈
180... 통신부 181... 판단부
182... 처리부 183... 전력량 수집부
190... 충전 모듈 제어부 192... 통신부
200... 전기차 202... 인렛부
210... EVCC 220... VCU
230... 배터리 240.., BMS
250... 계약 전력량계 300... 충전 관리 서버

Claims (4)

  1. 전기차를 충전시키는 복수의 충전기;
    상기 복수의 충전기의 충전 용량을 체크하는 계약 전력량계;
    를 포함하고,
    상기 복수의 충전기는 상기 계약 전력량계 또는 충전기 간에 통신하며, 총 계약 용량 범위내에서 복수의 충전기의 충전 부하가 밸런싱을 이루는 전기차 충전 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 충전기는,
    복수의 충전기가 사용중인지 여부를 판단하는 판단부;
    상기 판단부로부터 판단 정보를 제공받고, 전체 충전기의 계약 용량을 초과하지 않도록 처리하는 처리부;
    를 포함하는 전기차 충전 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 처리부는 복수의 충전기중 일부의 충전기를 통한 전기차의 충전시, 나머지 충전기에 의한 충전 용량을 계약 용량에서 충전중인 충전 용량을 제외하고 남은 충전 용량으로 충전이 되도록 하는 전기차의 충전 장치.
  4. 전기차를 충전시키는 복수의 충전기;
    상기 복수의 충전기의 충전 용량을 체크하는 실시간 전력량계;
    상기 복수의 충전기에 마련되고 수전단 전력량을 수집하는 전력량 수집부;
    를 포함하고,
    상기 실시간 전력량계 또는 충전기 간에 통신하며, 총 계약 용량 범위내에서 복수의 충전기의 충전 부하가 밸런싱을 이루는 전기차 충전 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102595420B1 (ko) * 2023-03-17 2023-10-31 주식회사 크로커스 파워 모듈 할당식 전기차 충전 방법 및 그 방법을 이용한 전기차 충전기
KR102620382B1 (ko) 2023-11-29 2024-01-03 (주)아하 다수의 소출력 전력모듈로 고출력을 만드는 전기차 충전모듈 및 그 충전모듈의 구동방법
KR102632291B1 (ko) * 2022-12-22 2024-02-02 재단법인 자동차융합기술원 전기차 충전중 전자파 평가 시스템

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