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KR101219284B1 - 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치 - Google Patents

대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치 Download PDF

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KR101219284B1
KR101219284B1 KR1020110030413A KR20110030413A KR101219284B1 KR 101219284 B1 KR101219284 B1 KR 101219284B1 KR 1020110030413 A KR1020110030413 A KR 1020110030413A KR 20110030413 A KR20110030413 A KR 20110030413A KR 101219284 B1 KR101219284 B1 KR 101219284B1
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KR
South Korea
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charging
module
charging device
electric vehicle
billing
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정호성
박영
김형철
박찬배
김기석
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명인 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치에 관한 것으로,
직류 급전모선으로부터 전송된 전력을 하나의 대용량의 직류-직류 컨버터로 공급받아 다수의 전기자동차에 안정적으로 충전하기 위하여 다수의 충전 커넥터를 인출하고, 또한 반대로 철도 차량의 운행에 있어 필요한 전력이 부족할 경우에는 중앙 원격관리시스템의 제어를 통해 전기자동차의 전력을 철도전력으로 이용할 수 있도록 하며, 전기자동차에 연결되는 각 충전커넥터에 소형의 패널을 부착하여 충전관련 정보를 디스플레이할 수 있는 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치를 제공할 수 있는 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치에 관한 것이다.

Description

대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치{A Multi-Functional Electric Vehicle Charging Device For DC Distribution Networks Using High Capacity DC/DC Converter}
본 발명은 전기자동차의 충전 장치에 있어서 하나의 DC/DC 컨버터를 이용하여 다수의 전기차량에 충전할 수 있는 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기차 다기능 충전장치에 관한 것으로서,
보다 상세하게는 전기자동차에 급속충전이 가능하도록 직류급전모선으로부터 전력공급선을 인출하고 하나의 양방향 · 고효율 · 대용량의 직류-직류 컨버터로부터 다수의 차량에 충전할 수 있도록 제어 장치와 각 충전 커넥터의 표시장치 및 계통의 전력 부족시에 충전 인프라에 연결된 EV배터리의 전력을 계통 전력으로 다시 활용할 수 있는 직류 배전망용 전기차 다기능 충전장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 가솔린이나 디젤을 연료로 사용하는데, 가솔린이나 디젤은 연소시 유해한 가스를 발생하여 대기오염을 일으킬 뿐만 아니라 가솔린이나 디젤을 만드는 원유가 지구상에 얼마 남아있지 않기 때문에 각 산업분야에서 대체에너지개발을 서두르고 있으며 그 해결책으로 전기자동차의 개발이 완료되어 운행 중에 있다.
전기자동차는 운행에 필요한 전기를 충전해야 하는데 전기를 충전하는 방식에는 완속용 충전스탠드와 급속용 충전기로 구분할 수 있다.
완속 충전 방식인 충전스탠드는 상용 교류전력계통에서 공급되는 교류 220V 또는 380V의 전기에너지를 차량 내부에 탑재된 충전기를 이용하여 직류 전원으로 변환한 후 충전하는 방식이다.
이에 비해 급속 충전방식은 차량 내부에 충전기를 설치하지 않고 차량에 충전하는 충전기 자체에서 교류 전원을 직류 전원으로 바꾸는 교류-직류 컨버터를 거쳐 고압의 직류전원으로부터 전기자동차에 필요한 직류전압으로 감압하는 직류-직류 컨버터를 이용하여 충전기에서 전기자동차 축전지의 충전 전원에 맞는 직류전압을 출력하는 방식이다.
따라서 차량 내부에 탑재된 충전기에 비해 대전류 공급이 가능하여 짧은 시간에 축전지 충전이 가능하나 충전기 내부에 직류-직류 컨버터를 포함하고 있어 부피가 크고 중량이 무거워지는 문제점이 있다.
이에 통상 전기자동차내 축전지 충전을 위하여 가정내의 전기를 이용하는 경우에는 완속 충전 방식에 의하나 이는 시간이 오래 걸리고 또한 한 번의 축전지 충전으로 이동할 수 있는 운행거리의 한계로 인하여 자주 축전지를 충전시켜야 한다.
또한, 전기자동차가 일반화됨에 따라 기존의 주유소와 같은 축전지 충전소의 필요성이 많이 대두되고 있다.
이러한 충전소의 건설에 있어 기존의 도심지에서 아파트 및 공동주택 주차장, 회사 빌딩 주차장, 공공시설 주차장 등과 같은 대규모 장소에 다수의 전기자동차를 충전하기 위해서는 전기차에 전력을 충전하기 위한 많은 양의 전력이 필요하게 된다. 이러한 전력을 얻기 위해서 추가적인 송배전선로의 구축과 전력공급을 관리, 제어하기 위한 관리 설비 및 다수의 충전소 구축을 위한 장소의 확보로 인한 고가의 설치비용으로 인하여 충전 인프라 구축 시간과 비용면에서 비효율적인 문제점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 전국적으로 이미 안정적으로 설치되어 운영 중인 직류 전기철도의 급전계통으로부터 대용량의 전력을 안정적으로 공급하고, 중앙 원격감시 제어시스템에서 충전용 전력공급을 위한 시스템에 대한 보호, 제어, 감시함으로써 충전전력의 사용량을 계측할 수 있는 시스템을 제공하고자 기존 철도연에서 출연한 "직류전기 철도급전망을 이용한 전기자동차 충전용 전력 공급시스템"을 제시하였다.
도 1은 종래의 직류 전기철도 급전망을 이용한 전기자동차 충전용 전력 공급시스템에 관한 전체 블록도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 직류 급전계통을 이용한 전기자동차 충전용 전력 공급시스템의 구성예시도로서,
도 1, 2에 도시된 바와 같이 직류 1,500V 급전모선으로부터 전력을 공급받는다. 상기의 직류 급전모선에서의 전압크기는 철도차량의 전력사용량 등에 따라 수시로 변화하므로, 전력공급부(10)는 급속충전을 위한 직류 전압을 일정하게 유지하기 위해 직류-직류 컨버터의 출력전압을 제어하는 컨버터 출력전압 제어모듈(11)과 충전전력량의 계측하기 위해 직류-직류 컨버터의 출력량을 계측하는 컨버터 출력량 계측모듈(12)과 급전충전량의 일시적인 증가 등으로 인해 철도차량 운행에 요구되는 전력 사용에 영향이 발생할 경우를 대비하여 직류-직류 컨버터의 온-오프 제어하는 스위칭 모듈(13) 및 직류-직류 컨버터의 이상 또는 급속충전 부분에서의 고장으로 인해 철도차량 운행에 지장이 없도록 직류-직류 컨버터 일차측에 직류 고속도차단기 및 보호계전기 등의 보호설비모듈(14)을 포함한다.
충전부(20)는 전력공급부(10)로부터 직류-직류 컨버터를 통하여 전기자동차에 맞게 감압된 직류전압 전원을 입력받아 차량의 배터리에 공급할 수 있도록 전기자동차와 전력계통을 연계하는 인터페이스모듈(21)과 사용자로부터 요구사항에 해당하는 명령입력을 수신하는 입력모듈(22)과 인터페이스모듈(21)을 통해 연결된 차량 내 배터리 충전 시, 안전한 충전이 가능하도록 배터리 상태를 지속적으로 모니터링하고, 충전 정보를 표시하는 모니터링 모듈(23)과 상기 인터페이스모듈(21)을 통해 연결된 차량의 고유정보를 식별하고 상황에 따라 유/무선 통신을 통한 차량과의 정보교환으로 충전시스템 사용에 오류가 없도록 차량을 식별하는 차량 식별모듈(24) 및 상기 모니터링 모듈(23)로부터 전송된 충전 정보를 바탕으로 이미 설정된 요금에 따라 정산하는 과금 징수모듈(25)을 포함하여 구성된다.
이때, 충전부(20)는 바람직하게 급속 충전기로, 일반적인 차량 탑재형 충전기에 비해 대전류 공급을 통한 충전 제어가 가능하며, 상대적으로 짧은 시간에 배터리 충전이 가능하도록 하는 방식으로 차량 탑재형 충전기에 비해 큰 전력용량을 지니고 있어, 부피가 크고 중량이 무거워 차량 외부의 충전스탠드 형태로, 전력변환을 위한 장치로부터 직류를 차량의 배터리에 공급하는 충전방식이다
여기서, 충전 정보는 차량에 공급되는 순시 전력량, 누적 전력량, 충전 상태, 충전 시간 등을 포함하여 철도 차량용 직류전원과 역사에 설비된 전기 공급용 교류 전원을 활용하여 급전충전용 전원과 완속충전용 전원을 공급하는 시스템을 제공한다.
그리고 상기 전력공급부(10) 및 충전부(20)를 원격지에서 네트워크를 통해 접속하여 원격 제어하고, 상기 충전 정보를 실시간 감시 및 취득하는 원격제어 단말기(30)를 포함한다.
하지만 상기의 전기자동차 충전용 전력 공급시스템은 하나의 직류-직류 컨버터당 하나의 전기자동차에 충전하는 1 대 1 방신의 충전인프라로 전기자동차의 충전 대수가 증가하면 그 수만큼 직류-직류 컨버터를 추가 설치하여야 하므로 그 효율 및 비용면에 있어 문제점이 있다.
또한 원격제어 단말기(30)에서 각 직류-직류 컨버터와 전력공급부내 모듈과 충전부를 별도로 제어하고 관리하여야 하므로 그 제어 및 관리 알고리즘이 상당히 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,
직류 급전모선으로부터 전송된 전력을 하나의 대용량의 직류-직류 컨버터로 공급받아 다수의 전기자동차에 안정적으로 충전하기 위하여 다수의 충전 커넥터를 인출하고 또한 반대로 철도 차량의 운행에 있어 필요한 전력이 부족할 경우에는 중앙 원격관리시스템의 제어를 통해 전기자동차의 전력을 철도전력으로 이용할 수 있도록 하며, 전기자동차에 연결되는 각 충전커넥터에 소형의 패널을 부착하여 충전관련 정보를 디스플레이할 수 있는 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치는,
충전장치에 공급되는 전력량 및 충전장치에서 소모되는 전력량을 계측하고, 양방향의 안정적인 전력공급을 수행하는 전압제어부;
사용자의 입력으로부터 충전여부를 판단하고, 각 충전커넥터별 충전 정보를 모니터링하여 출력하고, 요금을 계산하여 부과하는 종합관리제어부;
전기철도차량용 고전압 직류 전력을 복수의 저전압 직류전력으로 변환 및 그 역변환이 가능한 하나의 직류-직류 컨버터;
전기자동차의 배터리 정보를 수집하고, 충전 과전압 및 과전류를 방지하는 BMS;
충전장치에서의 전력량 및 각 충전커넥터별 충전정보를 출력하는 출력부;및
각 충전커넥터별 사용에 따른 요금부과 및 그 사용요금을 결제하는 요금부과부;를 포함하는 충전장치;와
상기 충전커넥터는 상기 종합관리제어부로부터 충전커넥터를 제어하는 정보를 수신하는 유선의 충전기통신모듈;과 상기 충전기통신모듈로부터 전송된 제어신호에 의해 충전커넥터내 장치를 제어하는 충전커넥터제어모듈;과 사용자에게 충전 정보를 출력하는 디스플레이모듈;와 충전요금 결제를 위한 결제입력모듈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치에 의하면,
다수의 전기자동차 충전 시 종래의 각 전기자동차에 대하여 각각의 직류-직류 컨버터 및 충전부가 필요하였으나 본 발명의 하나의 대용량 직류-직류 컨버터에서 다수의 충전커넥터를 인출하여 사용함으로서 충전설비 설치 공간이 적어 공간 활용에 효율적이며, 하나의 직류-직류 컨버터이므로 시설 설치상의 비용 절감이 가능해지며 각 전기자동차에서 급속충전을 위해 요구되는 다양한 직류 전압으로의 변환이 가능하여 각각의 급속충전기 내부에 설치되는 각종 전력변환장치 부분을 없애고 중앙에서 집중으로 전력을 변환, 제어할 수 있어 전력공급의 운영 및 제어가 효과적이며, 충전부가 단순해지는 장점이 있다.
또한 전압제어부를 통해 철도 차량의 전력이 부족할 경우에는 충전인프라에 연결된 전기자동차에 충전된 전력으로부터 전력을 공급받을 수 있어 철도차량 전력의 피크 조절이 용이하며, 중앙 원격관리시스템에서 종합적으로 모니터링 및 제어가 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 종래 발명에 따른 직류 급전계통을 이용한 전기자동차 충전용 전력 공급시스템에 관한 블럭도,
도 2는 종래 발명에 따른 직류 급전계통을 이용한 전기자동차 충전용 전력 공급시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대용량 직류-직류 컨버터를 이용한 전기자동차 다기능 충전장치에 관한 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대용량 직류-직류 컨버터를 이용한 전기자동차 다기능 충전장치의 블럭도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다기능 충전 컨넥터의 블록도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다기능 충전커넥터의 사용예시도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 충전정보 디스플레이의 사용예시도.
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치의 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 충전장치(100)와 복수의 충전커넥터(170)로 구성된다.
상기 충전장치(100)에 전력을 공급하는 전력공급장치는 중앙원격관리시스템의 제어에 따라 전기철도차량 운행에 필요한 전력을 공급하는 직류 전기철도의 급전계통으로서 고압의 직류전력을 공급한다.
도심에 운행되고 있는 도시철도의 전력공급장치는 역사 및 터널 등의 신호, 조명, 냉난방 및 환기 등을 위한 전력설비에 전력을 공급하기 위해 22,900V 또는 6,600V의 전력을 각 전기실에 전력을 공급하고 전기실에서 일반전기 설비용 전압인 380V 또는 220V로 변환하여 전력을 공급하고 있다. 또한 해당 전기실에 전력 공급이 중단되는 것을 대비하여 인근 전기실로부터 전력을 공급받을 수 있는 연장배전선로가 구성되어 있어 정전없이 전력을 공급받을 수 있다.
일반적으로 전력공급장치는 선로를 따라 설치된 직류 급전모선에서 전력공급선을 인출하여 직류전압으로 변환하여 전기철도차량에 전력을 공급한다. 여기서, 직류 급전모선의 전압크기는 전동차 전력사용량 등에 따라 수시로 변화할 수 있다.
상기 충전장치(100)는 상기 전력공급장치로부터 전송된 전력을 전기자동차의 충전에 필요한 전력으로 변환하여 다수의 전기자동차에 충전할 수 있도록 전압제어부(110)와 종합관리제어부(120)와 직류-직류 컨버터(130)와 BMS(Battery Management System, 140)와 출력부(150) 및 요금부과부(160)로 구성된다.
도 4에 도시된바와 같이, 상기 전압제어부(110)는 전력량을 계측하기 위한 계측모듈(111)과 양방향의 안정적인 전력공급을 위한 신호발생모듈(112)과 전기철도차량의 안전 운행을 위한 보호설비모듈(113)을 포함한다.
상기 계측모듈(111)은 상기 직류-직류 컨버터(130)의 1차측에 설치되어 역사 및 선로상의 고압의 직류전원을 공급하는 전력공급장치로부터 상기 충전장치(100)로 공급되는 전력량을 측정하고, 상기 직류-직류 컨버터(130)의 2차측에 설치되어 상기 충전장치(100)에서 소모되는 전력량을 측정한다.
상기 신호발생모듈(112)은 상기 계측모듈(111)로부터 계측된 전력량으로부터 전기자동차에 대하여 충전할 수 있는 여유가 있을 때는 충전을 허용하는 G2V(Grid to Vehicle)신호를, 반대로 전력공급장치의 전력량에 있어 여유가 없을 때는 V2G(Vehicle to Grid) 신호를 발생하여 충전장치를 관리하는 상기 종합관리제어시스템(132)에 전송한다.
상기 보호설비모듈(113)은 상기 직류-직류 컨버터(130) 1차측에 설치되어 충전량의 일시적인 증가나 상기 충전장치(130)의 이상으로 인한 과전력공급으로 발생할 수 있는 전기철도차량의 운행의 긴급한 상황에 대처하도록 전력공급을 온오프 제어하는 직류 고속도차단기 및 보호계전기를 포함하는 보호설비모듈(113)을 포함한다.
상기 종합관리제어부(120)는 사용자로부터 전기자동차에 대한 충전요구를 수신하는 입력모듈(121)과 상기 신호발생모듈(112)로부터 전송된 신호에 따라 상기 종합관리제어부(120)내 각 모듈을 제어하는 제어모듈(122)과 상기 각 충전커넥터별 충전 정보를 모니터링하는 모니터링모듈(123)과 상기 모니터링모듈(123)로부터 전송된 정보를 상기 출력부(150)에 표시할 내용만을 전송하는 출력모듈(124)과 상기 모니터링모듈(123)로부터 전송된 충전정보를 바탕으로 기 설정된 요금에 따라 요금을 계산하는 과금징수모듈(125)을 포함한다.
상기 제어모듈(122)은 상기 입력모듈(121)로부터 사용자의 충전요구가 수신되면, 상기 신호발생모듈(112)로부터 G2V 신호가 전송되었는지 확인하여 전력공급장치로부터 전기자동차에 전기를 충전할 수 있도록 전력망 제어를 수행하여 상기 전력공급장치에서 상기 직류-직류 컨버터(130)로의 전력 전송 신호를 온하고, 상기 직류-직류 컨버터(130)에서 상기 전력공급장치로의 전력 전송 신호를 오프하여 전력 전송을 제어하여 상기 직류-직류 컨버터(133)에 전력을 공급한다. 상기 모니터링모듈(123)로부터 전송된 각 충전커넥터별(170)정보를 통하여 현재 사용여부 및 충전되는 전력사용량을 제어한다.
그리고 충전중에는 상기 모니터링 모듈(123)로부터 전송된 정보를 상기 출력모듈(124)에 전송하고, 충전이 완료된 경우 상기 과금징수모듈(125)를 구동시킨다.
반대로 상기 신호발생모듈(112)로부터 V2G 신호가 수신되면 전기자동차에 충전되어 있는 전력을 상기 전력공급장치로 전송할 수 있도록 전력망 제어를 통하여 상기 직류-직류 컨버터(130)에서 전력공급장치로의 전력 전송 신호를 온하고, 상기 전력공급장치에서 상기 직류-직류 컨버터(130)로의 전력 전송 신호를 오프하여 상기 전력공급장치에 전력을 공급한다.
또한 상기 직류-직류 컨버터(130)의 이상이나 상기 BMS(140)에서의 고장으로 인해 전기철도차량의 운행에 지장이 없도록 상기 직류-직류 컨버터(130) 1차 측에 설치된 상기 전압제어부(110)의 보호차단모듈(113)을 제어한다.
상기 직류-직류 컨버터(130)는 대용량 직류-직류 컨버터로서, 용량은 종래 일대일 형태의 충전시스템보다 훨씬 큰 것으로 복수의 차량을 수용할 수 있는 용량으로 통상 10대 정도의 차량을 기준으로 500kW 정도이며, 기술 여부에 따라 그 이상의 용량이 될 수도 있다. 상기 직류-직류 컨버터(130)는 철도차량에 공급되는 직류급전모선의 전력을 충전장치에서 전기자동차의 배터리에 충전이 가능한 저압의 전압레벨로 변환하여 준다.
상기 BMS(140)는 현재 충전중인 배터리의 전압값과 전류값에 관한 정보를 스캔하는 정보스캔모듈(141)와 실제 충전하는 전압값과 전류값을 제어하는 충전제어모듈(142)과 전기자동차 배터리 충전 중에 발생할 수 있는 과전압 및 과전류를 판단하여 상기 충전커넥터(170)를 차단할 수 있는 보호 및 차단 모듈(143)을 포함한다.
상기 정보스캔모듈(141)은 상기 직류-직류 컨버터(130)에서는 고압의 직류전압을 충전을 위한 저압의 직류전압으로 변경한다. 하지만 전기자동차에서 사용하고 있는 각 배터리들은 그 종류에 따라 전압값과 전류값이 다를 수 있어, 이에 부합하는 전압 및 전류를 공급하지 않으면 배터리가 손상되는 문제가 발생한다. 따라서 상기의 문제를 해결하기 위하여 충전에 앞서 배터리에 대한 정보를 파악한다.
상기 충전제어모듈(142)은 상기 정보스캔모듈(141)로부터 얻은 상기 배터리 전압 및 전류에 부합하는 전압 및 전류로 변환하도록 제어한다.
상기 출력부(150)는 상기 종합관리제어부(120)로부터 충전에 따른 충전정보를 받아 표시하는 전체출력모듈(151)과 각 커넥터별 충전정보를 표시하는 커넥터별출력모듈(152)을 포함한다.
상기 전체출력모듈(151)은 상기 전압제어부(110)로부터 공급되는 전력량과 누적된 충전량 및 누적된 과금정보 등을 상기 충전장치(130)에 부착된 디스플레이에 출력한다.
상기 커넥터별출력모듈(12)은 상기 종합관리제어부(120)로부터 각 전기자동차별 충전전압과 충전전류와 충전전력과 충전시간 및 과금요금 등을 상기 충전장치(130)에 부착된 디스플레이에 출력하고, 각 충전커넥터(170)에 부착된 디스플레이모듈(173)에 전송한다.
상기 요금부과부(160)는 상기 충전커넥터(170)의 결제입력모듈(174)로부터 전송된 결제수단에 관한 판단을 수행하는 결제수단선택모듈(161)과 상기 선택된 결제수단으로 각 충전커넥터(170)별로 구분하여 상기 제어모듈(122)에서 연산된 과금정보에 따른 사용요금을 결제하는 결제모듈(162)을 포함한다.
또한 상기 충전장치(100)의 일측면에 결제입력모듈을 포함하여 결제하는 것도 바람직하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 충전커넥터(170)는 상기 종합관리제어부(120)로부터 각 충전커넥터(170)를 제어하는 정보를 수신하는 충전기통신모듈(171)과 상기 충전기통신모듈(171)로부터 전송된 제어신호에 의해 충전커넥터내 장치를 제어하는 충전커넥터제어모듈(172)과 사용자에게 충전 정보를 출력하는 디스플레이모듈(173)와 충전요금 결제를 위한 결제입력모듈(174)로 구성된다.
상기 충전기통신모듈(171)은 상기 종합관리제어부(120)와 상기 충전커넥터(170)내 충전커넥터제어모듈(172)간의 정보를 전달하는 통신기능을 담당한다. 상기 충전장치(100)로부터 연결된 충전커넥터(170)를 통하여 유선인 경우가 통상적이나, 무선통신을 이용할 수 있다.
상기 충전커넥터제어모듈(172)은 상기 충전기통신모듈(171)으로부터 전송된 충전여부판단을 수행하고, 상기 BMS(170)의 보호 및 차단 모듈(143)로부터 전송된 충전의 차단요구에 따른 충전을 차단한다.
그리고 상기 출력부(150)로부터 전송된 충전 및 과금 정보를 상기 디스플레이모듈(173)에 전송하며, 상기 결제입력모듈(174)로부터 전송된 결제방법을 상기 충전기통신모듈(171)에 전송한다.
상기 디스플레이모듈(173)는 상기 충전커넥터제어모듈(172)으로부터 전송된 충전에 관한 정보로서 충전전압, 충전전류, 충전전력, 충전시간, 과금요금 및 충전 진행 사항 등을 표시하고, 충전이 완료된 경우 충전에 따른 요금을 표시한다.
그리고 충전상태를 보다 용이하게 확인할 수 있도록 간단한 충전상태표시등과 같은 표시수단을 이용할 수 있다.
상기 결제입력모듈(174)은 사용자에게 보다 용이하게 결제할 수 있도록 상기 충전커넥터(170)의 표면에 결제입력수단을 제공한다. 상기 결제입력수단은 비접촉카드결제방식을 이용하여 카드나 핸드폰을 접근하여 사용자 결제정보를 입력받아 상기 충전기통신모듈(171)로 상기 요금부과부(160)에 전송하여 결제한다.
상기 충전커넥터제어모듈(172)은 상기 결제입력모듈(174)로부터 상기 요금부과부(160)로부터 전송된 과금요금을 이용하여 결제를 수행하는 것도 바람직하다.
본 명세서에는 본 발명에 따른 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특허청구범위 및 첨부도면의 범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있으며, 이것 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
100 충전장치 110 전압제어부
111 계측모듈 112 신호발생모듈
113 보호설비모듈 120 종합관리제어부
121 입력모듈 122 제어모듈
123 모니터링모듈 124 출력모듈
125 과금징수모듈 130 직류-직류 컨버터
140 BMS 141 정보스캔모듈
142 충전제어모듈 143 보호 및 차단 모듈
150 출력부 151 전체출력모듈
152 커넥터별출력모듈 160 요금부과부
161 결제수단선택모듈 162 결제모듈
170 충전커넥터 171 충전기통신모듈
172 충전커넥터제어모듈 173 디스플레이모듈
174 결제입력모듈

Claims (16)

  1. 전기자동차 다기능 충전장치에 있어서,
    충전장치에 공급되는 전력량 및 충전장치에서 소모되는 전력량을 계측하고, 양방향의 안정적인 전력공급을 수행하며, 전기철도차량의 안전 운행을 수행하는 전압제어부;
    사용자의 입력으로부터 충전여부를 판단하고, 각 충전커넥터별 충전 정보를 모니터링하여 출력하고, 요금을 계산하여 부과하는 종합관리제어부;
    전기철도차량용 고전압 직류 전력을 복수의 저전압 직류전력으로 변환 및 그 역변환이 가능한 하나의 직류-직류 컨버터;
    전기자동차의 배터리 정보를 수집하고, 충전 과전압 및 과전류를 방지하는 BMS;
    충전장치에서의 전력량 및 각 충전커넥터별 충전정보를 출력하는 출력부;및
    각 충전커넥터별 사용에 따른 요금부과 및 그 사용요금을 결제하는 요금부과부;를 포함하는 충전장치;와 상기 충전장치로부터 인출된 복수의 충전커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전커넥터는 상기 종합관리제어부로부터 충전커넥터를 제어하는 정보를 수신하는 유선의 충전기통신모듈;과 상기 충전기통신모듈로부터 전송된 제어신호에 의해 충전커넥터내 장치를 제어하는 충전커넥터제어모듈;과 사용자에게 충전 정보를 출력하는 디스플레이모듈;와 충전요금 결제를 위한 결제입력모듈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전압제어부는 전기철도차량의 안전운행을 위한 직류 고속도차단기와 보호계전기를 포함하는 보호설비모듈과 충전장치에서 전기자동차에 전력공급을 수행하도록 하는 신호발생모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 요금부과부는 상기 충전장치의 일측면에 결제입력모듈을 포함하여 결제하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 요금부과부는 상기 충전장치의 일측면에 결제입력모듈을 포함하여 결제하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 충전기통신모듈은 무선통신으로 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 충전기통신모듈은 무선통신으로 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 충전기통신모듈은 무선통신으로 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 충전커넥터제어모듈은 상기 결제입력모듈로부터 상기 요금부과부로부터 전송된 과금요금을 이용하여 결제를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 충전커넥터제어모듈은 상기 결제입력모듈로부터 상기 요금부과부로부터 전송된 과금요금을 이용하여 결제를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 충전커넥터제어모듈은 상기 결제입력모듈로부터 상기 요금부과부로부터 전송된 과금요금을 이용하여 결제를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 충전커넥터제어모듈은 상기 결제입력모듈로부터 상기 요금부과부로부터 전송된 과금요금을 이용하여 결제를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 충전커넥터제어모듈은 상기 결제입력모듈로부터 상기 요금부과부로부터 전송된 과금요금을 이용하여 결제를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 충전커넥터제어모듈은 상기 결제입력모듈로부터 상기 요금부과부로부터 전송된 과금요금을 이용하여 결제를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 충전커넥터제어모듈은 상기 결제입력모듈로부터 상기 요금부과부로부터 전송된 과금요금을 이용하여 결제를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
  16. 제 3 항에 있어서,
    상기 충전기통신모듈은 무선통신으로 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 다기능 충전장치.
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