KR101214424B1 - 계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법 - Google Patents

계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101214424B1
KR101214424B1 KR1020100130148A KR20100130148A KR101214424B1 KR 101214424 B1 KR101214424 B1 KR 101214424B1 KR 1020100130148 A KR1020100130148 A KR 1020100130148A KR 20100130148 A KR20100130148 A KR 20100130148A KR 101214424 B1 KR101214424 B1 KR 101214424B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
charging
electric vehicle
charge
weighting factor
electric
Prior art date
Application number
KR1020100130148A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120075610A (ko
Inventor
강동주
손홍관
최상봉
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020100130148A priority Critical patent/KR101214424B1/ko
Publication of KR20120075610A publication Critical patent/KR20120075610A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101214424B1 publication Critical patent/KR101214424B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Energy or water supply
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q20/00Payment architectures, schemes or protocols
    • G06Q20/08Payment architectures
    • G06Q20/14Payment architectures specially adapted for billing systems
    • G06Q20/145Payments according to the detected use or quantity
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12Remote or cooperative charging
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Finance (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은, 계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법으로서, 전기자동차 충전설비에 대한 접속형전기자동차(PEV: Plug-in Electric Vehicle)의 충전 요청을 인식하는 단계; 상기 충전 요청에 근거하여 계통 임팩트(Grid impact)에 영향을 주는 가중 인자에 대한 데이터를 지역 서버가 수집하는 단계; 수집된 상기 가중 인자에 대한 데이터에 근거하여 충전 요금을 산출하는 단계; 및 상기 가중 인자에 대한 데이터 및 산출된 충전 요금을 중앙 관리 서버가 집약하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법이며, 이와 같은 본 발명에 의하면 가중인자로 충전 요금을 차등화 시킴으로써 전기자동차의 충전 요구를 지역별 또는 시간대별로 분산시켜 계통에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있게 된다.

Description

계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법{Calculation Method for charging fee of electric vehicles}
본 발명은 계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차(electric vehicles)가 충전 시에 계통에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 지역적인 집중도 충전량을 요금 신호로 조절하는 계통 영향을 반영한 전기자동차에 대한 충전 요금을 산정하는 방법에 대한 것이다.
최근 지구 온난화 등의 환경문제와 CO2 배출량 규제 강화, 화석연료 고갈 및 고유가 문제 등의 해결책으로 전기자동차의 개발과 보급을 서두르고 있다. 현재 자동차 제조업체들의 분위기로 볼 때 향후 수년이내에 전체 자동차의 20% 정도가 전기자동차로 교체될 것이라는 전망들이 나오고 있다.
내연기관 자동차보다 먼저 개발된 전기자동차였지만, 배터리의 장벽은 여전히 높기만 하고, 충전인프라 역시 불편함을 느끼지 않을 정도로 투자되려면 많은 인내가 필요한 실정이다. 또한 소비자 측면이 아닌 전력공급자 측면에서 보면 돌아다니면서 언제 어디서나 충전하려고 하는 전기자동차는 제어가 어려운 악성부하이고, 실시간 가격제도만으로 소비자를 통제하기에는 다소 위험성이 따른다.
다행히 하이브리드 차량이 징검다리 역할을 해 주면서 어느 정도의 준비기간을 확보해 주고 있고, 배터리 기술개발에 대한 전망들이 낙관적이며, 스마트그리드에 대한 준비가 급속하게 진행되고 있어서 많은 문제들이 해결될 것으로 예측되고 있다.
휴대폰이 그랬듯이 전기자동차의 보급은 산업의 지형 자체를 바꿀 것으로 예상되고, 운송이라는 고유영역에서 이동하는 에너지 및 움직이는 서비스 플랫폼으로 확장되어 에너지의 디지털화와 무선서비스 플랫폼의 새로운 시장경쟁구도를 형성할 것으로 예상된다. 즉 이러한 환경변화는 새로운 시장이 창출되기도 하지만, 우리 실생활에서도 지금까지와는 전혀 다른 차원으로의 변화를 요구할 것이다.
이를 위해 자동차 회사들은 생존문제차원에서 전기자동차의 개발, 상용화 및 보급을 서두르고 있고, 각국은 자국 기업이 시장지배력을 확보하도록 충전인프라의 구축을 서두르고 있는 실정이다.
스마트그리드에서 전기자동차는 심야의 남는 전력을 낮 시간의 피크전력 시간대로 이동시키기 위한 수단으로 인식하고 있으며, 또한 필요할 때는 언제든지 전기자동차의 저장에너지를 전력망으로 역송하여 에너지 효율화를 이룰 수 있다는 수단으로 생각하고 있다. 이러한 개념을 달성하기 위해서는 전기자동차의 충전을 적절히 제어하여 전력망을 효율적으로 운영할 수 있도록 해야 하는데, 이의 수단으로 검토되고 있는 것이 실시간요금제와 같은 차등 요금 제도를 도입하여 소비자가 요금에 따라 충전과 방전에 반응해 주기를 기대하는 것이다.
그러나 스마트그리드 관점에서 전기자동차는 부하 예측과 조정이 어렵고, 부하패턴도 불규칙한 악성부하로 볼 수 있으며, 전기자동차의 충전전력을 적당히 감시 및 제어하고, 부하상황에 따라서는 전기자동차의 충전을 제한할 필요성이 있다. 또한 급속충전설비처럼 대용량으로 충전하는 설비가 많아지면 전력망의 효율적인 운영이 어려워지므로 전력망이 받는 부담을 최소화하기 위해서 충전용량을 적절히 작게 하고 충전시간을 길게 하는 것이 유리하다고 볼 수 있다. 예를 들어 충전소에 급속충전기 10대를 설치할 경우 아파트 약 500세대에 공급하는 전력과 변전시설을 갖추는 것과 비슷한 규모라면 전기자동차의 인프라 구축에 대한 규모를 짐작할 수 있을 것이다.
반면 전기자동차의 제조회사나 전기자동차를 소유한 소비자 입장에서는 내연기관 자동차처럼 언제든지 필요하면 짧은 시간 내에 충전받기를 원하고, 시간대에 따른 제한된 충전서비스를 받는 것을 원하지 않는다. 또한 소비자의 차량에 저장된 에너지에 대해 재판매를 유도하기 위해서는 배터리 수명 단축 등을 고려하여 매우 높은 수준의 차익을 지불하지 않으면 반응하지 않을 가능성도 높다고 볼 수 있다.
그럼에도 불구하고 전기자동차의 보급을 위해서는 일반 국민인 소비자가 불편하지 않아야 한다는데 어려움이 있다.
본 발명은 전력망을 효율적으로 운영하기 위해서 전기자동차의 충전전력을 적당히 감시 및 제어하고, 부하상황에 따라서는 전기자동차의 충전을 분산시킬 수 있는 방법을 제안하는 것을 주된 목적으로 한다.
특히 충전요구가 집중되는 지역이나 시간대로 인하여 해당 지역이나 해당 시간대에 전력계통의 전력공급에 문제가 발생되는 것을 해결하고자 한다.
나아가서 전기자동차의 충전요금을 합리적으로 산출하여 전기자동차에 대한 전력공급자 및 전력사용자의 요구를 충족시킬 수 있는 방법을 제안한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 전기자동차 충전설비에 대한 접속형전기자동차(PEV: Plug-in Electric Vehicle)의 충전 요청을 인식하는 단계; 상기 충전 요청에 근거하여 계통 임팩트(Grid impact)에 영향을 주는 가중 인자에 대한 데이터를 지역 서버가 수집하는 단계; 수집된 상기 가중 인자에 대한 데이터에 근거하여 충전 요금을 산출하는 단계; 및 상기 가중 인자에 대한 데이터 및 산출된 충전 요금을 중앙 관리 서버가 집약하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법이다.
여기서 상기 가중 인자는, 해당 지역의 충전 설비용량 대비 계통 수요, 급속충전부하 비율, 충전소 부하용량 비율, 전기자동차의 평균 주차시간, 평균주차대수 및 전기자동차의 배터리 용량 중 적어도 하나 이상을 포함하할 수 있다.
나아가서 상기 가중 인자는, 해당 지역을 상업지역, 오피스 지역 및 주거주역으로 구분하고 이에 따라 가중치를 부가할 수도 있다.
바람직하게는 상기 가중치는, 해당 시간대별로 구분되어 차등화될 수도 있다.
여기서 상기 가중인자 각각에 대한 가중계수가 기설정되며, 상기 요금을 산출하는 단계는, 각각의 가중인자에 각각의 가중계수를 곱하고 이를 합산하여 산출할 수 있다.
또한 상기 충전설비는, 주택용 충전설비, 주차장용 충전스탠드, 충전소용 충전설비 또는 배터리교환소를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 가중인자로 충전 요금을 차등화 시킴으로써 전기자동차의 충전 요구를 지역별 또는 시간대별로 분산시켜 계통에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있게 된다.
나아가서 지역별 또는 시간대별로 차등화시켜 전기자동차의 충전 요금을 합리적으로 산출하고, 상기 산출된 충전 요금을 전기자동차에 대한 전력공급자(충전소 운영자) 및 전력사용자(전기자동차 소유자)에게 제공하여 자신들의 이익이나 필요성에 따라 해당 충전 시설을 관리 및 이용할 수 있으므로 전력공급자 및 전력사용자 모두의 요구를 충족시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 접속형 전기자동차(PEV)와 V2G 서비스에 대한 충전인프라 통합 시스템의 개략적인 구성도를 나타내며,
도 2는 지역별 전기자동차 충전시설에 대한 충전량 집중도를 개략적으로 도시하며,
도 3은 V2G 서비스의 극대화를 위한 충전 인프라 시스템의 운영 방법에 대한 개념도를 나타내며,
도 4는 본 발명에 따른 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법에 대한 실시예의 흐름도를 나타내며,
도 5는 본 발명에 따른 지역별 요금 차등화를 위한 개념을 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 요금 산정 블록도를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 지역별 또는 시간대별 요금 산정 비교도를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
본 발명은 접속형 전기자동차(PEV)에 V2G 서비스를 제공함에 있어서, 충전 시에 지역적인 집중도 충전량을 요금 신호로 조절하여 계통에 미치는 영향을 최소화시키기 위한 계통 영향을 반영한 전기자동차에 대한 충전 요금을 산정하는 방법이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 접속형 전기자동차(PEV)와 V2G 서비스에 대한 충전인프라 통합 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸다.
상기 도 1을 참조하여 본 발명에 있어서의 충전인프라 통합 시스템을 개략적으로 살펴보면, 접속형전기자동차(PEV: Plug-in Electric Vehicle)(10a, 10b, 10c)는 전기플러그를 통해 전력시스템에 접속하여 충전하고 또한 필요시 방전하여 전기를 전력시스템에 공급할 수 있으며, 충전과 방전은 전기자동차를 위한 충전설비에서 이루어진다.
상기 충전설비는 전력회사의 전력망(10)을 통해 전력을 공급받고 이를 전기자동차에게 공급하거나, 전기자동차로부터 전력을 공급받기 위한 다양한 시설이 될 수 있으며, 이에 대한 예로써 주택용 충전설비, 주차장용 충전스탠드, 충전소용 충전설비 및 배터리교환소 등이 있으며, 상기 도 1 상에서는 충전스탠드(210a), 충전소의 급속충전기(210b), 배터리 교환소(210c)의 충전설비가 도시되어 있다.
상기의 다양한 충전설비에 충전 또는 방전을 위하여 전기자동차가 접속되면 이에 대한 정보가 해당 지역의 지역 서버(200a, 200b, 200c)로 전송되어 충전 또는 방전 요청에 근거하여 계통 임팩트(Grid impact)에 영향을 주는 다양한 데이터를 수집하게 된다.
그리고 수집된 다양한 데이터에 근거하여 충전 또는 방전 요금이 산출되고, 상기 산출된 요금 정보 및 계통 임팩트에 영향을 주는 데이터는 중앙 관리 서버(100)에서 집약된다.
여기서 상기 충전 또는 방전 요금의 산출은 해당 지역 서버(200a, 200b, 200c)가 상기 수집된 데이터를 근거로 산출하거나 또는 중앙 관리 서버(100)가 집약된 데이터에 근거하여 산출할 수도 있다.
이와 같이 산출된 충전 또는 방전 요금은 각 충전시설의 충전 과금에 대한 기준이 된다.
중앙 관리 서버(100), 각각의 지역 서버(200a, 200b, 200c) 및 해당 충전 시설(210a, 210b, 210c)은 서로 간에 형성된 유선 또는 무선 통신로를 통해 해당 정보를 송수신하게 된다.
상기 도 1에 도시된 충전 인프라 통합 시스템은 스마트 그리드에 근거하여 구축될 수 있을 것이며, 전기자동차의 배터리에서 전력계통으로 전기를 공급하는 행위를 V2G(Vehicle-to-Grid) 서비스라고 하는데, 실시간으로 변동되는 전기요금제가 도입될 경우 전기자동차는 전기가격이 쌀 때 저장하였다가 비쌀 때 되팔 수 있는 거래행위를 할 수 있게 된다. 이는 전력산업에서 새로운 부가서비스 시장 창출로 각광받고 있으며, 스마트그리드 체제로의 이행 시 가장 각광받게 될 부문 중의 하나이다.
도 2는 지역별 전기자동차 충전시설에 대한 충전량 집중도를 개략적으로 도시한 실시예이다.
상기 도 2에서 A지역은 충전요청이 집중되는 고 수요 지역(High Demand Area)이며, B지역은 상기 A지역에 비하여 상대적으로 충전요청이 적은 저 수요 지역(Low Demand Area)을 나타낸다.
상기 A지역의 경우에 집중된 전기자동차의 충전은 전력 계통 임팩트에 영향을 주게 되므로 상기 A지역에서의 전기자동차에 대한 충전 요청을 상기 B지역으로 분산시켜 제어할 필요가 있는데, 본 발명에서는 계통 임팩트에 영향을 주는 여러 가지 가중 인자를 근거로 합리적인 충전 요금을 산출함으로써 계통 영향을 경제적 신호로 조절하게 된다.
즉, 상기 A지역은 가중 인자를 근거 산출된 충전 요금에 따라 전기요금은 올라가게 된다. 따라서 충전요금과 방전요금이 동시에 올라가게 되어, 상기 A지역에서는 충전에 대한 유인보다 전력계통에 전기를 공급하는 방전에 대한 유인이 커지게 되고, 전기자동차가 몰리게 되면 이러한 수요를 충족할 수 있게 된다. 반대로 저 수요 지역(Low Demand Area)인 상기 B지역의 경우 전기요금은 하락하게 되며, 그로 인해 충전에 대한 요인이 증가하고 방전에 대한 유인은 줄어들게 된다.
또한 지역별 요금 차등화와 더불어, 시간대별 요금 차등화를 통해 시간축에 대한 부하 평탄화 및 저장장치로서의 전기자동차 효용을 극대화할 수 있다. 상기 A나 B 지역에 고정되어 있는 자동차를 가정할 경우 시간대에 따라 전기를 충전할 수도, 방전할 수도 있다. 이는 비교적 단순한데, 전기가격이 쌀 때는 충전하였다가 비쌀 때는 방전(판매)하면 되는 것이다. 이러한 시간과 공간의 효과를 잘 조율하여 충전과 방전에 따른 수익을 극대화하는 것이 전기자동차와 충전소의 목적함수가 될 수 있다.
본 발명은 고 수요 지역과 저 수요 지역 및 고 수요 시간대와 저 수요 시간대에 대하여 요금을 차등 부과함으로써 지역적인 부하 평탄화를 유도할 수 있고 그로 인해 계통의 지역별 수급 균형을 유도할 수 있다.
도 3은 이러한 배경에서 V2G 서비스의 극대화를 위한 충전인프라 시스템 운영 방법에 대한 개념도이다.
기본적으로 IT 기술에 근거하여 전기자동차와 전기충전소 간의 원활한 정보 수신이 전제가 있어야 하며 이를 위하여 스마트 그리드 체계에 근거하여 본 발명을 위한 시스템이 구성된다.
전기충전소는 전기를 시장이나 판매사업자에게 사와야 하므로 일단 수요 및 가격 예측 정보를 얻을 수 있어야 하며, 본 발명을 위한 인프라 시스템이 이를 제공하게 된다.
또한 충전요금 정보는 사전적으로 전기자동차에 전달될 수 있어야 하는데, 주차된 차가 아닌 경우 전기자동차가 충전소까지 물리적으로 이동할 시간이 필요하기 때문이다. 전기자동차 입장에서도 당연히 쌀 때 충전하기를 원할 것이므로 이러한 전기자동차를 원하는 시간대로 유도할 필요가 있다.
전기자동차와 전기충전소의 이해관계는 서로 밀접하게 유착되어 있으므로 본 발명에서는 합리적인 충전 요금을 산출하여 전기자동차와 전기충전소의 욕구를 모두 만족시키고자 한다.
이하에서는 계통 임팩트에 영향을 주는 여러 가지 가중 인자를 근거로 합리적인 충전 요금을 산출함으로써 계통 영향을 경제적 신호로 조절하기 위한 본 발명에 따른 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법에 대한 실시예의 흐름도를 나타낸다.
전기자동차 충전설비에 전기자동차가 충전을 위하여 접속되면, 해당 지역서버가 전기자동차의 충전 요청을 인식(S110)하게 된다.
그리고 상기 지역서버는 충전 요청에 근거하여 계통 임팩트(Grid impact)에 영향을 주는 가중 인자에 대한 데이터를 수집(S120)한다.
여기서 계통 임팩트에 영향을 주는 가중 인자로는 여러 가지가 있을 수 있고, 이러한 영향은 시간에 따라 변할 수도 있다.
본 발명에서 고려한 계통 임팩트에 영향을 주는 요소는, 해당 지역의 충전 설비용량 대비 계통 수요, 급속충전부하 비율, 충전소 부하용량 비율, 전기자동차의 평균 주차시간, 평균주차대수, 전기자동차의 배터리 용량, 지역 특성별 인자 반영 및 저장장치의 설치 비율 등을 포함한다.
이를 근거로 본 발명에서의 가중인자는 상기 해당 지역의 충전 설비용량 대비 계통 수요, 급속충전부하 비율 및 충전소 부하용량 비율을 백분율(%)로 환산하여 산출되며, 전기자동차의 평균 주차시간은 평균 주차시간이 길어질수록 배터리 용량이 증가되는 것이어서 이는 계통 임팩트에 긍정적 효과를 줄 수 있으므로 가중인자는 1/전기자동차의 평균 주차시간(hr)으로 산출된다.
또한 전기자동차의 평균주차대수도 평균주차대수가 클수록 계통 임팩트에는 긍정적인 효과를 줄 수 있으므로 가중인자는 1/평균주차대수로 산출된다.
나아가서 상기 지역 특성별 인자는 해당 지역이 상업지역인가 오피스 지역인가 주거지역인가를 구분하여 이를 반영하는 요소인데, 도 5는 이에 대한 개념을 도시한다.
해당 지역에 따라 충전 용량도 다를 것이고 전기자동차 부하의 성격도 다를 것이기 때문에 이를 반영한 충전 요금체계가 필요하다. 주차를 겸하고 있는 충전소(완속 충전)도 있을 것이며, 단지 주유소처럼 충전만을 위한(급속 충전) 충전소도 있을 것이다. 완속 충전의 경우도 오피스 지역(A3)에서는 주로 낮 시간대에 주차되는 경우가 많을 것이고 주거지역(A2)에서는 밤에 주차되는 경우가 많을 것이기 때문에 이러한 사이트별 특성을 반영하는 과정이 필요하다.
본 발명에서는 사이트별 특성을 계통영향(grid impact)을 대변하는 지수를 산출하여 이를 요금에 반영함으로써 지역별 요금 차등화를 구현한다. 예를 들면 수요가 증가하면 기본적으로 해당 지역의 임팩트가 상승하고, 장시간 주차비율이 높을수록 임팩트는 하락한다. 주차된 전기자동차의 배터리가 부하 변동에 대한 완충 작용을 해줄 수 있기 때문이다. 급속충전부하가 많은 지역은 상대적으로 그리드임팩트가 높다.
이를 위하여 본 발명에 있어서 가중 인자는 해당 지역을 상업지역, 오피스 지역 및 주거주역으로 구분하고 이에 따라 가중치를 부가하며, 여기서 상기 가중치는 해당 시간대별로 구분되어 차등화된 수치로 산출된다.
다시 도 4로 돌아와서 본 발명에 따른 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법을 계속 살펴보기로 한다.
상기와 같이 수집된 상기 가중 인자에 대한 데이터에 근거하여 충전 요금을 산출(S130)하게 되는데, 도 6은 본 발명에 따른 충전 요금 산출에 대한 블록도를 나타내다.
상기 수집된 다양한 가중 인자들(F1, F2, F3 ... Fn)이 목적함수 f에 입력되고 산출된 목적함수 f의 값에 요금 기준치(Pref)가 곱해져서 충전 요금(Pgrid impact)이 결정되는데 이는 하기 [식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010083560502-pat00001
[식 1]
여기서, w1, w2, w3는 각각의 가중 인자에 대한 가중계수이며, 상기 가중계수가 사전에 설정될 수 있다.
상기 충전 요금의 산출은 해당 지역 서버가 수집된 다양한 가중 인자들을 근거로 집적 산출할 수 있거나 또는 상기 중앙 관리 서버가 해당 지역 서버로부터 가중 인자에 대한 데이터를 전송받아 이를 근거로 산출할 수도 있다.
상기 f는 일종의 시간대별 신뢰도 수준을 반영하는 것으로 계통 임팩트가 증가할수록 신뢰도는 낮아지고 그로인해 상기 f가 증가함으로써 요금이 상승하는 구조를 가지게 된다.
이에 대하여 좀 더 살펴보면, 도 7은 본 발명에 따른 지역별 또는 시간대별 요금 산정 비교도를 나타낸다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법에 의하면, 계통 임팩트가 낮은 경우(K1)에는 상대적으로 낮은 요금이 부가되고 계통 임팩트가 높은 경우(K2)에는 높은 요금이 부가된다. 상기 도 7에서 2계층의 요금(비용) 중 아래층은 수급(공급-수요) 조건에 따른 부분이고, 위층은 계통 임팩트에 따른 상승부(uplift)를 나타낸다. 통상적으로 수요가 올라갈 경우 그만큼 계통에 대한 잠재적 위협이 올라가기 때문에 상응하여 증가하게 된다. 그러나 지역별 고정적인 인프라나 특성에 따라 상승부(uplift)가 높거나 낮을 수도 있다.
또한 전기자동차가 충전을 하는 것이 아니고 충전시설에 방전을 하는 경우에는 순수하게 발전기로 기여하는 경우(K3)이므로 그에 따른 요금을 전기자동차가 받게 된다.
다시 도 4로 돌아와서 이와 같이 충전 요금이 산출되면 상기 수집된 가중 인자에 대한 데이터와 산출된 충전 요금은 중앙 관리 서버가 집약(S140)하여 저장하게 된다.
그리고 상기 중앙 관리 서버는 필요에 따라 전기자동차 및 전기충전시설로 상기 집약된 데이터 및 충전요금을 전송(S150)할 수 있다.
나아가서 상기의 계통 임팩트에 영향을 주는 요소들은 실시간으로 갱신되는데, GPS, 스마트폰, 센서 네트워크를 통해 실시간으로 해당 지역 서버 또는 중앙 관리 서버로 전달된다. 평균주차시간 및 대수, 충전 현황 등이 정보 인프라를 통해 해당 지역 서버 또는 중앙 관리 서버에 전달되고 이는 가중 인자 정보를 갱신하는데 반영된다.
이와 같은 본 발명은 가중인자로 충전 요금을 차등화 시킴으로써 전기자동차의 충전 요구를 지역별 또는 시간대별로 분산시켜 계통에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있게 된다.
나아가서 지역별 또는 시간대별로 차등화시켜 전기자동차의 충전 요금을 합리적으로 산출하고, 상기 산출된 충전 요금을 전기자동차에 대한 전력공급자(충전소 운영자) 및 전력사용자(전기자동차 소유자)에게 제공하여 자신들의 이익이나 필요성에 따라 해당 충전 시설을 관리 및 이용할 수 있으므로 전력공급자 및 전력사용자 모두의 요구를 충족시킬 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10a, 10b, 10c : 접속형 전기자동차,
100 : 중앙 관리 서버,
200a, 200b, 200c : 지역 서버,
210a : 충전 스탠드, 210b : 급속 충전기,
210c : 배터리 교환소.

Claims (6)

  1. 전기자동차 충전설비에 대한 접속형전기자동차(PEV: Plug-in Electric Vehicle)의 충전 요청을 인식하는 단계;
    상기 충전 요청에 근거하여 계통 임팩트(Grid impact)에 영향을 주는 지역별 가중 인자에 대한 데이터를 지역 서버가 수집하는 단계;
    수집된 상기 가중 인자에 대한 데이터에 근거하여 지역별로 상이한 충전 요금을 산출하는 단계; 및
    상기 가중 인자에 대한 데이터 및 산출된 충전 요금을 중앙 관리 서버가 집약하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가중 인자는,
    해당 지역의 충전 설비용량 대비 계통 수요, 급속충전부하 비율, 충전소 부하용량 비율, 전기자동차의 평균 주차시간, 평균주차대수 및 전기자동차의 배터리 용량 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가중 인자는,
    해당 지역을 상업지역, 오피스 지역 및 주거주역으로 구분하고 이에 따라 가중치를 부가하는 것을 특징으로 하는 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가중치는,
    해당 시간대별로 구분되어 차등화된 것을 특징으로 하는 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가중인자 각각에 대한 가중계수가 기설정되며,
    상기 요금을 산출하는 단계는,
    각각의 가중인자에 각각의 가중계수를 곱하고 이를 합산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전설비는,
    주택용 충전설비, 주차장용 충전스탠드, 충전소용 충전설비 또는 배터리교환소를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 영향을 반영한 전기자동차 충전 요금 산정 방법.
KR1020100130148A 2010-12-17 2010-12-17 계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법 KR101214424B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100130148A KR101214424B1 (ko) 2010-12-17 2010-12-17 계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100130148A KR101214424B1 (ko) 2010-12-17 2010-12-17 계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120075610A KR20120075610A (ko) 2012-07-09
KR101214424B1 true KR101214424B1 (ko) 2012-12-21

Family

ID=46709461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100130148A KR101214424B1 (ko) 2010-12-17 2010-12-17 계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101214424B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101356975B1 (ko) 2012-12-26 2014-02-12 한국전기연구원 전기차 배전계통의 임팩트를 산출하기 위한 시뮬레이션 장치 및 그 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140089038A (ko) 2013-01-02 2014-07-14 주식회사 케이티 전기차 충전소의 전력 수요 관리 방법 및 이를 제공하기 위한 전기차 충전소의 전력 수요 관리 시스템
KR101542674B1 (ko) * 2013-12-31 2015-08-06 강병혁 전기 자동차용 배터리팩을 이용한 전력 운용 방법
CN108767916A (zh) * 2018-05-24 2018-11-06 力帆实业(集团)股份有限公司 一种集中式充换电站
KR102139714B1 (ko) * 2019-02-22 2020-07-31 선광엘티아이(주) 지적 정보를 활용한 배터리 교환형 전기이륜차를 위한 배터리 교환스테이션의 운용 시스템 및 운영 방법
KR102612659B1 (ko) * 2023-02-10 2023-12-12 주식회사 에이젠글로벌 Ev 에코 시스템에서 전기 에너지 사용 통계를 고려한 전기 에너지 가치 결정 방법 및 이러한 방법을 수행하는 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004159414A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Nissan Motor Co Ltd 充電装置
JP2010178450A (ja) * 2009-01-28 2010-08-12 Chugoku Electric Power Co Inc:The 電気自動車の充電システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004159414A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Nissan Motor Co Ltd 充電装置
JP2010178450A (ja) * 2009-01-28 2010-08-12 Chugoku Electric Power Co Inc:The 電気自動車の充電システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101356975B1 (ko) 2012-12-26 2014-02-12 한국전기연구원 전기차 배전계통의 임팩트를 산출하기 위한 시뮬레이션 장치 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120075610A (ko) 2012-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sadeghian et al. A comprehensive review on electric vehicles smart charging: Solutions, strategies, technologies, and challenges
Afshar et al. Mobile charging stations for electric vehicles—A review
US10529151B2 (en) Apparatus, method and article for reserving power storage devices at reserving power storage device collection, charging and distribution machines
Datta et al. A price‐regulated electric vehicle charge‐discharge strategy for G2V, V2H, and V2G
Mwasilu et al. Electric vehicles and smart grid interaction: A review on vehicle to grid and renewable energy sources integration
US9731615B2 (en) Grid overlay for a zip coded map system and method therefor
US9911252B2 (en) Apparatus, method and article for providing to a user device information regarding availability of portable electrical energy storage devices at a portable electrical energy storage device collection, charging and distribution machine
Kempton et al. Vehicle-to-grid power: battery, hybrid, and fuel cell vehicles as resources for distributed electric power in California
Erol-Kantarci et al. Prediction-based charging of PHEVs from the smart grid with dynamic pricing
Bessa et al. Economic and technical management of an aggregation agent for electric vehicles: a literature survey
KR101214424B1 (ko) 계통 영향을 반영한 전기자동차의 충전 요금 산정 방법
US20130030696A1 (en) Apparatus, method and article for providing locations of power storage device collection, charging and distribution machines
He et al. An optimal charging/discharging strategy for smart electrical car parks
JP2013099140A (ja) 電力管理システム、電力管理方法、プログラム
Yong et al. Electric vehicles destination charging: An overview of charging tariffs, business models and coordination strategies
Wu et al. Potential impacts of aggregator-controlled plug-in electric vehicles on distribution systems
Beyazıt et al. Electric vehicle charging through mobile charging station deployment in coupled distribution and transportation networks
JP2020054070A (ja) 電力制御システム
Rodrigues et al. A regulated electric vehicle charging scheme in coordination with utility pricing and transformer loading
JP2019153114A (ja) 駐車ev充電システムおよびコンピュータプログラム
Kettles et al. Electric Vehicle Charging Technologies Analysis and Standards
Coldwell et al. Impact of electric vehicles on GB electricity demand and associated benefits for system control
Bersani et al. A decision support system for the optimal location of electric vehicle charging points
Li et al. Empirical analysis of electric vehicles’ charging patterns: Case study from Shanghai
Yousuf et al. An in-depth exploration of electric vehicle charging station infrastructure: a comprehensive review of challenges, mitigation approaches, and optimization strategies

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151215

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee