KR101297079B1 - 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법 - Google Patents

중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법 Download PDF

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Abstract

중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템은, 충전소들, 전력 계통, 및 제어기를 포함한다. 충전소들은 다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전한다. 전력 계통은 충전소들에 전력을 공급한다. 제어기는 전력 계통의 실시간 허용 전력 정보 및 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보 및 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 전력 계통의 전력이 충전소들에 공급되도록 제어한다.

Description

중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법{Centralized electric vehicle charging system, and power management method of centralized electric vehicle charging system}
본 발명은 전기자동차 관련 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법에 관한 것이다.
플러그-인-하이브리드 전기 자동차(PHEV, plug-in-hybrid electric vehicle)와 같은 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)는 낮은 에너지 소비 및 낮은 공기 오염 등과 같은 장점을 가지고 있기 때문에, 최근에 이슈가 되어왔다. 전기 자동차는 특히 스마트 그리드(smart grid)의 파라다임(paradigm)에서 환경 오염과 에너지 절약을 해결하는 데 중요한 역할을 한다. 전기 자동차의 급격한 사용과 함께, 전력망(power grid)에 대한 전기 자동차 부하의 영향에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다.
전기 자동차의 높은 보급은 부하 및 전력 품질의 측면에서 전력 시스템에 부담으로 작용한다. 전기 자동차의 충전 관리를 위한 연구결과물이 많이 발표되고 있다. 상기 연구결과물은 주택 전기 부하 프로파일(profile)을 근거로 하여 피크(peak) 부하를 최소화하는 것에 대해 초점을 맞추고 있다. 그러나 전력 계통(power grid) 운영측면의 요구 외에, 총 충전비용을 최소화하기, 또는 특정 시간 동안에 충전 상태(state of charge)를 최대화하기 등과 같은 전기 자동차 소유자의 다양한 요구가 있다.
전기 자동차의 특성 때문에, 전기 자동차 소유자는 택시 승차장, 주차장, 공중전화 부스(booth), 차도, 또는 집의 차고에서 자신의 자동차를 충전할 수 있다. 전기 자동차를 충전하는 시스템에는, 일반적으로, 분산 충전 제어 시스템(distributed coordination) 및 중앙 충전 제어 시스템(centralized coordination)과 같은 두 가지 타입들의 전기 자동차 충전 제어 시스템들이 있다. 본 발명의 중앙제어기반의 다수의 전기 자동차들을 충전하는 시스템에 관련되고 상기 중앙 충전 제어 시스템의 일례가, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0029969호(2011.3.23.) 및 제10-2010-0130452호(2010.12.13.)에 개시(disclosure)되어 있다.
분산 충전 제어 시스템은 주택 또는 사무실에 있는 충전소, 또는 공공 충전소를 포함한다. 분산 충전 제어 시스템에서 충전 관리를 위해, 주택 에너지 제어 박스(home energy control box) 또는 스마트 충전기(smart charger)가 독립형의 주택 충전소 및 주택 충전소의 네트워크에 통합해야 한다.
전기 자동차는 자동차 시장에서 상당한 부분을 차지함에 따라, 전기 자동차의 높은 보급 수준은 전기 분배 설비(전력 계통(power grid))에 잠재적인 문제를 가져올 수 있다. 따라서 전기 자동차 소유자와 전력망 측(power grid side)의 이익을 조정하는 탄력적인 충전 관리 전략이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 플러그-인 하이브리드 전기차를 포함하는 전기자동차의 배터리 충전 상태 정보와 같은 전기 자동차의 상태 정보와 전력계통의 실시간 정보와 전기 자동차의 충전 요구 정보에 근거하여 충전시간 동안 다수의 전기 자동차들의 배터리 충전 상태를 다양하게 조절하는 전력 할당 동작을 수행하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반의 전기자동차 충전 시스템의 에너지 관리 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템은, 다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전하는 충전소들; 상기 충전소들에 전력을 공급하는 전력 계통; 및 상기 전력 계통의 실시간 허용 전력 정보 및 상기 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보 및 상기 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 상기 전력 계통의 전력이 상기 충전소들에 공급되도록 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 제어기의 제어에 의해 상기 충전소들 각각에 포함된 제어모듈은 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리 각각에 직류 충전 전류를 제공할 수 있다.
상기 제어기는 상기 다수의 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태들이 최대가 되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절할 수 있다.
상기 제어기는 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 균등한 전류가 상기 전기 자동차들 각각의 배터리에 제공되도록 제어할 수 있다.
상기 제어기는 상기 전기 자동차들 중 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 상기 전력 계통의 전력이 공급되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절할 수 있다.
상기 제어기는 상기 충전소들의 충전부하가 상기 전력계통의 허용 전력을 초과할 경우 상기 전력 계통의 허용 전력이 증가되도록 상기 충전소들에 전력을 공급하는 변전소에 상기 전력 계통 내의 신재생 에너지원을 연결하도록 제어할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법은, (a) 제어기가 충전소들에 연결된 다수의 전기 자동차들의 전류상태 정보 및 상기 전기 자동차들의 사용자들에 의한 충전 요구 정보를 수신하는 단계; (b) 상기 제어기가 상기 전류상태 정보 및 상기 충전 요구 정보에 응답하여 전력 계통의 실시간 허용 전력 내에서 상기 충전소들 각각에 할당될 전력을 결정하는 단계; (c) 상기 제어기가 상기 전력 계통이 단위 시간 간격 동안 상기 충전소들에 할당된 전력을 공급하도록 제어하는 단계; 및 (d) 상기 제어기가 상기 충전소들 각각에 포함되고 상기 (c) 단계에서의 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 조절하는 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리들 각각에 직류 충전 전류를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템은, 다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전하는 충전소들; 상기 충전소들에 전력을 공급하는 전력 계통; 및 상기 전력 계통의 실시간 정보 및 상기 전기 자동차들의 상태 정보 및 상기 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 상기 전력 계통의 전력이 상기 충전소들에 공급되도록 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 전력 계통의 실시간 정보는 상기 전력 계통의 허용 전력 정보 또는 상기 전력 계통의 전기 요금 정보를 포함하고, 상기 전기 자동차들의 상태 정보는 상기 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보를 포함하고, 상기 충전 요구 정보는 충전요구 시간 또는 충전 요구량을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법은,(a) 제어기가 충전소들의 상태들과 상기 충전소들에서 충전되는 다수의 전기 자동차들의 상태들과 전력계통의 상태를 모니터링하는 단계; 및 (b) 상기 제어기가 상기 모니터링된 충전소들의 상태들과 전기 자동차들의 상태들과 전력계통의 상태에 근거하여 상기 충전소들을 통해 상기 전력계통의 실시간 허용 전력 내에서 상기 전기 자동차들의 배터리들의 충전을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 상기 제어기가 상기 충전소들 각각에 포함되고 교류 충전 전류를 제한하는 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태가 최대가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 상기 제어기가 상기 충전소들의 충전부하가 상기 전력계통의 실시간 허용 전력을 초과할 경우 상기 전력 계통의 실시간 허용 전력이 증가되도록 상기 충전소들에 전력을 공급하는 변전소에 상기 전력 계통 내의 신재생 에너지원을 연결하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법은 전력 계통의 요구와 전기 자동차들의 사용자(예를 들어, 소유자)의 요구를 조정하는 다양한 충전 알고리즘을 이용하여 다수개의 전기 자동차를 동시에 충전할 수 있다. 따라서 본 발명은 전기 자동차 사용자의 요구를 충족시킬 수 있으므로, 전기 자동차의 보급을 활성화시킬 수 있고 전기 자동차에 대한 편의성을 제공할 수 있다.
본 발명은 최대 충전 방법을 이용하여 택시 또는 버스와 같은 다수의 전기 자동차들을 높은 충전 상태를 가지도록 가능한 빨리 충전할 수 있다.
또한, 본 발명은 전력 계통의 허용 전력 내에서 전기 자동차들을 충전할 수 있으므로 다수의 전기 자동차들을 충전하는 에너지 절감형이며 스마트 기능을 겸비하는 충전 운영 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템(100)을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법(200)을 나타내는 흐름도(flow chart)이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법(300)을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 전기 자동차 충전 방법을 시뮬레이션하기 위한 전기 자동차의 충전 시나리오를 제공하는 도표(table)이다.
도 5는 도 4에 도시된 시뮬레이션 파라미터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 시스템의 전력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 4에 도시된 시뮬레이션 파라미터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 각 전기 자동차의 충전 상태 정보를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 각 전기 자동차의 충전 상태 정보의 분포를 설명하는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 충전 방법이 적용되지 않는 하나의 전기 자동차의 충전을 할 때 나타내는 전압, 전류, 및 전력을 설명하는 그래프(graph)이다.
본 발명 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
본 발명은 다양한 전기 자동차의 상태 정보(다수의 전기자동차의 배터리 충전 상태(SOC, State of Charge) 등), 충전소의 상태(충전중인 전기 자동차(EV)의 대수 등), 전력계통의 실시간 정보(전력요금 또는 피크(Peak) 부하 시간대 등), 또는 운전자의 정보와 같은 전기 자동차의 충전 요구 정보(충전요구 시간 또는 충전량 등)를 모니터링하여 최적의 충전 알고리즘을 통해 사용자의 요구조건을 반영할 뿐만 아니라, 빠르고 안전하게 동시에 충전하는 정보통신기술(Information & Communication Technology, ICT)을 접목한 새로운 통합 전기자동차 충전 운영시스템을 제공할 수 있다.
상기 정보통신기술은 정보기술과 통신기술을 합한 기술이며, 정보기기의 하드웨어, 운영, 또는 정보 관리에 필요한 소프트웨어(S/W) 기술과 이들 기술을 이용하여 정보를 수집, 생산, 가공, 보존, 전달, 또는 활용하는 모든 방법으로서 필요한 자료를 수집하고, 가공하고, 재창출하기 위한 융합기술이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템(100)을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기자동차 충전시스템(100)은, 전력계통(105), 제어기(controller)(110), 다수의 충전소들(charging spots)(전기충전소들)(131~13n, n은 2 이상의 자연수), 및 다수의 전기 자동차들(EV1~EVn)을 포함한다. 충전 시스템(100)은, 예를 들어, 주차장에 설치될 수 있다.
전력계통(105)은, 예를 들어, 변전소(substation), 전력거래소, 통합 운영 센터, 신재생 에너지원(renewable sources), 또는 에너지 저장 시스템(ESS, energy storage system) 등과 같은 스마트 그리드 관련 시스템을 포함할 수 있다. 상기 신재생 에너지원은 풍력, 태양력, 지열, 또는 폐기물 등을 이용한 에너지원이다. 전력 계통(105)은 제어기(110)의 제어에 의해 충전소들(131~13n)에 허용 전력(또는 최대 전력)(Pmax)(또는 허용 교류 전류(IACmax)) 범위 내의 전력을 공급할 수 있다.
경우에 따라 다수의 전기 자동차들(EV1~EVn)이 한꺼번에 특정지역의 충전소들(131~13n)에 집중될 경우에는 전력계통(105)의 허용전력의 최대치가 가변될 수도 있다. 즉, 계통운영을 제어하는 전력거래소나 에너지 관리 시스템(EMS, energy management system)에서 에너지 저장 시스템(ESS, energy storage system)과 같은 예비의 발전원을 투입하거나 주변의 신재생 에너지원을 투입하여 전력 용량을 늘려 충전소들에 공급할 수도 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 허용 전력은 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보(전기 자동차 사용자들의 충전 요구량)에 의해 전기 자동차들(EV1~EVn)에 공급되는 전력이 부족한 경우 제어기(110)의 제어에 의해 증가될 수 있다. 즉, 제어기(110)는 충전소들의 충전부하(전기 자동차의 부하)가 전력계통(105)의 허용 전력을 초과할 경우 전력 계통(105)의 허용 전력이 증가되도록 충전소들(131~13n)에 전력을 공급하는 변전소에 전력 계통(105) 내의 신재생 에너지원(또는 에너지 저장 시스템(ESS))이 추가로 연결(투입)되도록 하는 스위치를 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 신재생 에너지원의 추가 연결 제어는 제어기(110)와 통신을 수행하고 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보를 수신하는 에너지 관리 시스템(EMS)(미도시)에 의해 수행될 수도 있다.
제어기(110)는 전기자동차 충전시스템(100)에 포함된 구성요소들의 전체적인 동작을 제어한다. 제어기(110)는 애그리게이터(aggregator)로서, 유선 또는 무선 통신망(115)을 통해 충전소들(131~13n)에 연결된 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리 용량, 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리의 충전 상태(SoC, state of charge), 전력선(120)에 흐르는 정격 전류, 전력선(120)에 걸리는 정격 전압, 또는 전기 자동차 사용자(예를 들어, 소유자)의 요구와 같은 정보를 수집한다. 전기 자동차 사용자의 요구는, 충전소들 각각에 포함된 통신 수단을 통해 제어기(110)에 전달되거나 또는 사용자의 휴대폰과 같은 통신 수단을 통해 제어기(110)에 전달될 수 있다.
제어기(110)는 유무선 통신망을 통해 전력계통(105)과 정보를 교환하고, 유무선통신망(115)인 이더넷(ethernet), 전력선 통신(PLC), 또는 와이파이(Wifi)와 같은 랜(LAN) 접속을 통해 충전소들(131~13n)과 데이터(정보)를 교환한다.
제어기(110)는 전기 자동차 고객의 이익과 전력계통의 요구를 조정한다. 본 발명의 전기자동차 충전시스템(100)의 충전 방법은 전기 자동차 고객(사용자)의 선호도를 만족시킨다. 상기 전기 자동차 사용자의 선호도는, 예를 들어, 전기 요금이 예상 임계값 미만일 때 비용을 지불하려고 하는 고객을 위한 실시간 요금을 근거로 하는 총 충전 비용을 최소화하는 것일 수 있다. 특정 충전시간 동안 가능한 빨리 전기 자동차의 배터리의 최대 충전 상태를 필요로 하는 고객의 경우, 충전 방법은 전기 자동차의 충전 상태를 최대화로 할 필요가 있다. 충전 시간과 관계없이 비용을 적게 지불하려고 하는 고객의 경우, 총 충전 비용을 최소화하는 방법이 이용될 수 있다.
또한, 제어기(110)는 전력계통(105)의 요구를 만족시킨다. 상기 전력계통(105)의 요구는, 예를 들어, 특히 첨두(peak) 시간에 전력계통(105)에서 허용되는 전기 충전 시스템(100)의 전력 소비를 최소화하는 것일 수 있다. 즉, 전력 계통 부하의 첨두 시간동안 총 충전 전력은 전력 계통(105)에 의해 허용되는 값 미만이다.
따라서 제어기(110)는 전력 계통(105)의 실시간 정보 및 전기 자동차들(EV1~EVn)의 상태 정보 및 전기 자동차들(EV1~EVn) 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 전력 계통(105)의 전력이 전력 계통(105)의 허용 전력범위 내에서 충전소들(131~13n)에 공급되도록 제어한다.
전력 계통(105)의 실시간 정보는 전력 계통(105)의 허용 전력 정보 또는 전력 계통(105)의 전기 요금 정보를 포함하고, 전기 자동차들(EV1~EVn)의 상태 정보는 전기 자동차들(EV1~EVn) 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보(SoC)를 포함하고, 충전 요구 정보는 전기 자동차 사용자의 충전요구 시간 또는 충전 요구량을 포함할 수 있다.
충전소들(131~13n)은 다수의 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리들을 충전한다. 충전소들(131~13n) 각각은 각 전기 자동차에 전류 할당 동작을 수행하는 교류(AC) 전류 제한기(limiter)를 포함한다. 또한, 충전소들(131~13n) 각각은 전기 자동차의 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system), 및 제어기(110)와 정보를 교환하는 제어 모듈을 포함한다. 제어기(110)의 제어에 의해 상기 제어모듈은 전류 제한기(교류 전류 제한기)를 제어하여 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리 각각에 직류 충전 전류를 제공한다.
전기 자동차들(EV1~EVn) 각각은 배터리 관리 시스템(BMS)을 포함한다. 배터리 관리 시스템은 배터리 충전 프로세스(process)를 제어한다. 전기 자동차들(EV1~EVn) 각각은 충전시간 동안 시스템(100)에 전력을 요구하는 능동 부하(active load)로서 기능한다.
전기 자동차의 배터리를 충전하기 위해 전력 계통(105)의 교류를 직류로 변환하는 충전기는 전기 자동차들(EV1~EVn) 각각에 포함된 온-보드 충전기(on-board charger) 또는 충전소들(131~13n) 각각에 포함되는 오프-보드 충전기(off-board charger)일 수 있다.
본 발명에 따른 전기 자동차의 충전 과정은 동적으로 변하는 비선형 전력소비곡선처럼 연속적이다. 충전시스템(100)은 전기 자동차의 초기 충전 상태, 전기 자동차의 플러그-인(plug-in) 시간, 또는 전기 자동차의 플러그-아웃(plug-out) 시간, 시간에 따라 변하는 제한된 전력계통(105)의 전력, 전기 자동차 사용자의 다양한 요구에 따라 충전소들(131~13n) 사이의 전력 할당 동작을 수행한다.
본 발명에 따른 제1 충전 전력 할당 방법(최대 충전 방법)은 충전 시간동안 전기 자동차들(EV1~EVn)의 충전 상태(또는 평균 충전 상태)의 최대화 방법으로서, 전기 자동차의 플러그-아웃 시간에서의 전기 자동차들(EV1~EVn)의 충전 상태를 최대화하기 위한 것이다. 상기 방법은 플러그-인 시간(충전 시작 시간)동안 자신의 전기 자동차들의 배터리를 가능한 충분히 충전시키기를 원하는 고객에게 적용될 수 있다. 즉, 전기 자동차들의 충전 요구 정보가 전기 자동차들의 충전 상태를 최대로 원하는 정보일 때 상기 방법이 적용된다.
상기 방법의 목적을 달성하기 위해, 목적 함수(objective function)는 아래의 [수학식1]과 같다.
[수학식 1]
Figure 112011068488314-pat00001
[수학식 1]에서, n은 충전시간 동안 충전 시스템(100)에 플러그-인(plug-in)한 전기 자동차의 수이고, k는 충전 시간 동안 단위 시간 간격(단위 시간 구간)(T)의 개수이다. SoCij는 j번째 단위 시간 간격의 종료시간(end)의 i번째 전기 자동차(전기 자동차 배터리)의 충전 상태(SoC)이고, i 및 j는 각각 전기 자동차의 인덱스(index) 및 단위 시간 간격의 인덱스이다.
[수학식 1]의 목적 함수는 아래의 [수학식 2]로 단순화될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112011068488314-pat00002
[수학식 2]에서, m은 T 동안 충전되는 전기 자동차의 수이고, SoCi(t+T)는 시간 t+T에서의 i번째 전기 자동차의 충전 상태이다.
전기 자동차 배터리의 충전 상태(SoC) 예측(estimation)을 위한 방법으로는, 배터리 개방 회로 전압 곡선에 근거한 예측 방법, 전류 적분(current integral) 방법, 칼만 필터(Kalman filter) 방법, Ni-MH 배터리를 위한 RC 모델에 근거한 예측 방법이 있을 수 있다.
본 발명의 실시예는 전기 자동차 배터리의 충전 상태를 계산(추정)하기 위한 방법으로 전류 적분(전류 적산)(current integral) 방법을 사용한다. 충전 프로세스 동안, 배터리의 충전 상태는 시간에 대한 직류 전류(직류 충전 전류)의 적분에 의해 증가된다. t+T에서의 SoC와 t에서의 SoC의 관계는 아래의 [수학식 3]과 같다.
[수학식 3]
Figure 112011068488314-pat00003
[수학식 3]에서, Qmax는 전기 자동차 배터리의 용량(capacity)[Ah]이고, IDC는 전기 자동차 배터리에 공급되는 직류(DC) 전류(직류 충전 전류)[A]이다.
실시간 제어(real time controlling)의 경우, 배터리의 충전 상태는 배터리 전류가 이산(discrete) 시간 간격(T) 동안 일정하다고 가정할 정도로 샘플링 시간이 충분히 작은 이산 시간 간격(T)에서 계산될 수 있다. 따라서 [수학식 3]은 아래의 [수학식 4]로 변환된다.
[수학식 4]
Figure 112011068488314-pat00004
[수학식 4]에서, IDCi는 i번째 전기 자동차의 배터리에 공급되는 직류(DC) 전류이고, Qimax는 i번째 전기 자동차의 배터리의 정격 용량(rated capacity)[Ah]이다.
전기 자동차를 위한 충전기의 경우, 교류(AC) 입력 전력과 직류(DC) 출력 전력은 충전기의 효율(efficiency)(α)을 통해 관련된다. 즉, 직류(DC) 출력 전력과 교류(AC) 입력 전력의 관계는 아래의 [수학식 5]와 같다.
[수학식 5]
Figure 112011068488314-pat00005
[수학식 5]에서, VBi(t)는 i번째 전기 자동차의 배터리의 개방 회로 전압(V)이고, IACi는 i번째 전기 자동차를 위한 충전기에 공급되는 교류 전류(교류 충전 전류량)(A)이고, VAC는 전기 자동차를 위한 충전기에 공급되는 교류 전압의 실효값(rms)이다.
[수학식 5]를 [수학식 4]에 대입하면, [수학식 4]는 아래의 [수학식 6]로 변환된다.
[수학식 6]
Figure 112011068488314-pat00006
[수학식 6]을 [수학식 2]에 대입하면, [수학식 2]는 아래의 [수학식 7]로 변환된다.
[수학식 7]
Figure 112011068488314-pat00007
[수학식 7]을 통해, 전기 자동차들의 충전 상태를 최대화하기 위한 목적 함수는 단위 시간 간격(T)동안 각 전기 자동차에 할당되는 교류(AC) 전류(IACi)의 함수임을 알 수 있다. 즉, 제어기(110)는 다수의 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리들의 충전 상태들이 최대가 되도록 충전소들(131~13n) 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절한다.
[수학식 2] 또는 [수학식 7]은 아래의 [수학식 8] 또는 [수학식 9]의 조건을 만족한다.
[수학식 8]
Figure 112011068488314-pat00008
[수학식 8]에서, SoCiInit(t)는 전기 자동차가 충전되기 시작하는 플러그-인 시간에서 i번째 전기 자동차 배터리의 초기 충전 상태이고, SoCimax는 i번째 전기 자동차의 배터리의 최대 충전 상태이다. Pi는 i번째 전기 자동차(전기 자동차의 배터리)에 공급되는 유효 전력(active power)이고, Pmax는 단위 시간 간격(T)에서 전력 계통(105)에 의해 허용되는 최대 전력이다.
[수학식 9]
Figure 112011068488314-pat00009
[수학식 9]에서, IACmax는 단위 시간 간격(T)에서 전력 계통에 의해 허용되는 최대 교류 전류이다.
본 발명에 따른 제2 충전 전력 할당 방법은 균등 할당(equalized allocation) 방법(균등 충전 방법)으로서 각 전기 자동차에 균등하게 전력을 할당하는 방법이다. 전기 자동차들의 충전 요구 정보가 특정 전기 자동차의 충전 상태를 우선 충전 순위로 하지 않고 다른 전기 자동차들과 동등한 충전 전력을 원하는 정보일 때 상기 방법이 적용될 수 있다.
제어기(110)는 전력 계통(105)의 업데이트(update)된 허용 전력 정보를 수신한 후, 전기 자동차들(EV1~EVn)의 충전 상태 정보에 근거하고 다른 전기 자동차들의 충전 상태와 무관하게 각 전기 자동차에 동등한 전력이 공급되도록 전력 계통의 전류를 제어한다. 즉, 제어기(110)는 충전소들(131~13n) 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 균등한 직류 충전 전류가 전기 자동차들 각각의 배터리에 제공되도록 제어한다.
본 발명에 따른 제3 충전 전력 할당 방법은 우선순위 할당(prioritized allocation) 방법(우선순위 충전 방법)으로서 각 전기 자동차에 전력을 서서히 할당하는 방법이다. 전기 자동차들의 충전 요구 정보가 전기 자동차들의 충전 상태에 대한 우선 충전 순위가 있는 경우의 정보일 때 상기 방법이 적용될 수 있다.
제어기(110)는 전기 자동차들(EV1~EVn)의 충전 상태 정보 및 전력 계통(105)의 허용 전력 정보를 수신한 후, 현재의 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 허용 전력이 공급되도록 전력 계통(105) 및 충전소들(131~13n)을 제어한다. 즉, 제어기(110)는 전기 자동차들 중 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 전력 계통(105)의 전력이 공급되도록 충전소들(131~13n) 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절한다.
본 발명의 제3 충전 전력 할당 방법의 다른 실시예에 있어서, 현재의 충전 상태가 가장 높은 전기 자동차의 배터리에 우선적으로 전력 계통의 전력이 공급될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법(200)을 나타내는 흐름도(flow chart)이다. 에너지 관리 방법(200)은 도 1에 도시된 전기자동차 충전시스템(100)에 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 수신단계(205)에서, 제어기(110)는 각 전기 자동차의 전류 상태 정보 및 전기 자동차들(EV1~EVn)의 사용자들에 의한 충전 요구 정보를 단위 시간 간격(T)마다 전기 자동차의 배터리 관리 시스템을 통해 각 충전소로부터 수신한다. 상기 전류 상태 정보는 시간 t에서 i번째 전기 자동차 배터리의 충전 상태(충전용량(잔존 충전용량)) SoCi(t) 및 시간 t에서 i번째 전기 자동차 배터리의 개방 회로 전압 VBi(t)을 포함한다. 상기 충전 요구 정보는 충전 요구 시간(예를 들어, 전기 요금이 가장 낮을 때의 시간) 또는 충전 요구량일 수 있다.
결정 단계(210)에 따르면, 제어기(110)는 전력계통(105)의 실시간 허용전력 정보에 근거하여 전기 자동차들(EV1~EVn)에 할당될 전력을 결정한다. 즉, 제어기(110)는 수신단계(205)에서 수신된 전류상태 정보 및 충전 요구 정보에 응답하여 전력 계통(105)의 실시간 허용 전력 내에서 충전소들(131~13n) 각각에 할당될 전력을 결정한다. 제어기(110)는 상기 전류 상태 정보를 수신한 후 각 충전소에 전류 할당 정보를 출력하기 전에 에너지 관리 동작을 수행한다. 예를 들어, 제어기(110)는 시간 간격(T)마다 전기 자동차들 각각의 충전 상태가 최대가 되도록 전력 계통(105)으로부터 전달되는 전력을 결정할 수 있다. 또한, 제어기(110)는 각 전기 자동차의 배터리에 균등한 전력이 공급되도록 전력 계통(105)으로부터 전달되는 전력을 결정할 수 있다. 또한, 제어기(110)는 낮은 충전 상태를 가지는 전기 자동차에 우선적으로 충전 전력이 공급되도록 하는 전력 계통(105)의 공급 전력을 결정할 수 있다.
제어 단계(215)에 따르면, 제어기(110)는 단위 시간 간격(T)동안 결정 단계(210)에 결정된 전력이 충전소들(131~13n)에 공급되도록 전력 계통(105)의 출력 전력(또는 출력 전류)을 제어한다.
조절 단계(220)에 따르면, 제어기(110)의 제어에 의해 각 충전소의 제어모듈은 전력 계통(105)으로부터 공급되는 전류(또는 전력)을 조절하는 전류 제한기를 제어하여 플러그(plug)를 통해 연결된 각 전기 자동차에 충전 전력을 제공한다. 즉, 제어기는 충전소들(131~13n) 각각에 포함되고 제어 단계(215)에서의 전력 계통(105)으로부터 공급되는 전력(전류)를 조절하는 전류 제한기를 제어하여 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리들 각각에 직류 충전 전류를 제공한다.
시간 증가 단계(225)에 따르면, 시간을 시간 간격(T)만큼 증가하여 전술한 수신단계(205), 결정 단계(210), 제어 단계(215), 및 조절 단계(220)가 다시 수행되도록 한다. 시간 증가 단계(225)는 전기 충전소들에 연결된 전기 자동차들이 원하는 충전 상태가 되어 전기 자동차가 플러그-아웃될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법(300)을 설명하는 흐름도이다. 에너지 관리 방법(300)은 도 1에 도시된 전기자동차 충전시스템(100)에 적용될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 모니터링 단계(305)에 따르면, 제어기(110)는 충전소들(131~13n) 각각의 상태를 유선망 또는 무선망을 통해 모니터링(monitoring)할 수 있다. 충전소들(131~13n)의 상태는, 예를 들어, 충전소의 위치, 충전소에 포함된 충전기의 타입(type)(예를 들어, 급속 충전기 또는 완속 충전기) 및 충전용량, 충전소(또는 충전기)의 제조사, 충전소의 관리기관, 충전소에 연결되는 전기 자동차의 대수, 또는 충전소의 충전잔여 시간 등일 수 있다.
제2 모니터링 단계(310)에 따르면, 제어기(110)는 충전소들(131~13n)에서 충전되는 다수개의 전기 자동차의 상태를, 예를 들어, 충전소들(131~13n)의 통신 수단을 통해 모니터링할 수 있다. 전기 자동차의 상태는, 예를 들어, 충전소들에 연결되는 전기 자동차의 대수, 연결된 전기 자동차의 충전소에서의 위치, 전기 자동차의 배터리의 충전 상태(SOC), 전기 자동차의 제조일 및 주행거리(range)와 같은 전기 자동차의 이력 상태(SOH, state of history), 운전자 정보, 또는 운전자의 충전 요구 정보 등일 수 있다. 전기 자동차의 이력 상태, 및 운전자 정보(주소, 이름, 나이, 또는 충전 성향 등)는 전기 자동차에 내장된 저장부에 기록된 내용을 모니터링하는 것에 의해 알 수 있고, 전기 자동차의 배터리의 충전 상태(SOC)는 제어기(110)가 충전소를 통해 전기 자동차의 배터리 관리 시스템을 모니터링하는 것에 의해 알 수 있다.
제3 모니터링 단계(315)에 따르면, 제어기(110)는 전력 계통(105)의 상태를 유선망 또는 무선망을 통해 모니터링한다. 전력 계통의 상태는, 예를 들어, 전력 계통의 실시간 허용 전력 정보, 전력 계통의 실시간 전기 요금 정보, 전력 계통의 실시간 전원 공급 상태, 또는 신재생 발전 정보 등일 수 있다.
충전 제어 단계(320)에 따르면, 제어기(110)는 상기 모니터링된 충전소 상태 정보, 전기 자동차 상태 정보, 및 전력 계통 상태 정보에 근거하여 충전소들에 연결된 전기 자동차의 충전을 제어한다. 즉, 제어기(110)는 충전소들(131~13n)을 통해 전력계통(105)의 실시간 허용 전력 내에서 전기 자동차들(131~13n)의 배터리들의 충전을 제어한다. 제어기(110)는, 예를 들어, 다수의 전기 자동차들의 충전 상태가 최대가 되도록 하는 최적 SOC 충전, 우선순위 충전, 균등 충전, 피크 부하(peak load)회피 충전, 또는 최적 비용 충전을 수행할 수 있다. 최적 비용 충전은 전력 계통(105)의 실시간 전기 요금에 근거하는 충전이다. 또한, 제어기(110)는, 예를 들어, 충전소들(131~13n) 각각에 포함되고 교류 충전 전류를 제한하는 전류 제한기를 제어하여 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리들의 충전 상태가 최대가 되도록 제어할 수 있다.
제어기(110)는 전력계통(105)의 허용 전력 내에서 충전소들을 제어할 뿐만 아니라 충전소의 충전부하가 전력계통(105)의 허용 전력을 초과할 경우에, 예비 발전원 혹은 신 재생에너지를 투입하여 일시적으로 전력계통의 허용 전력을 가변시킬 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 실시간 허용 전력은 전기 자동차 상태 정보(전기 자동차 사용자들의 충전 요구량)에 의해 전기 자동차들(EV1~EVn)에 공급되는 전력이 부족한 경우 제어기(110)의 제어에 의해 증가될 수 있다. 즉, 제어기(110)는 충전소들의 충전부하가 전력계통의 실시간 허용 전력을 초과할 경우 전력 계통(105)의 실시간 허용 전력이 증가되도록 충전소들(131~13n)에 전력을 공급하는 변전소에 전력 계통(105) 내의 신재생 에너지원(또는 예비 발전원)이 추가로 연결되도록 하는 스위치를 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 신재생 에너지원의 추가 연결 제어는 제어기(110)와 통신을 수행하고 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보를 수신하는 에너지 관리 시스템(EMS)에 의해 수행될 수도 있다.
인증 및 과금 단계(325)에 따르면, 제어기(110)는 전기 자동차의 이력 상태를 충전소를 통해 수신하고 충전된 전기 자동차를 인증하고 전력 계통의 실시간 전기 요금 정보에 근거하여 충전된 전력에 대해 전기 자동차의 사용자에게 과금(billing)을 할 수 있다. 제어기(110)에 의한 전기 자동차의 인증은 제2 모니터링 단계(310)에서 수행될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법은 전력 계통의 요구와 전기 자동차들의 사용자의 요구를 조정하는 다양한 충전 알고리즘을 이용하여 다수개의 전기 자동차를 동시에 충전할 수 있다. 본 발명은 최대 충전 방법(최대 전력 충전 방법)을 이용하여 택시 또는 버스와 같은 다수의 전기 자동차들을 높은 충전 상태를 가지도록 가능한 빨리 충전할 수 있다. 또한, 본 발명은 전력 계통의 허용 전력 내에서 전기 자동차들의 사용자 요구에 따라 전기 자동차들을 충전할 수 있으므로 다수의 전기 자동차들을 충전하는 에너지 절감형이며 스마트 기능을 겸비하는 충전 운영 시스템을 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 전기 자동차 충전 방법을 시뮬레이션하기 위한 전기 자동차의 충전 시나리오를 제공하는 도표(table)이다. 도 4에서 SoCInit는 전기 자동차의 배터리의 초기 충전 상태를 지시(indication)하고, VInit는 배터리의 초기 충전 전압을 지시하고, Plug-in time은 전기 자동차의 충전 시작 시간을 의미한다. 도 4에서 충전 상태(SoC)는 0 이상이고 1 이하로 표현될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 시뮬레이션을 위해 5개의 전기 자동차가 사용됨을 알 수 있다. 각 전기 자동차의 배터리 타입(type)은 공칭 전압(nominal voltage)이 직류 84[V]인 리튬-이온(Lithium-ion) 배터리 팩(pack)이고 배터리 용량은 100[Ah]이고 충전기 타입은 온-보드 충전기이고, 충전기의 효율은 72[%]이고, 충전기에 인가되는 교류 전압의 실효값은 220[V]이다. 본 발명의 충전 방법을 실시하기 위한 시간 간격(T)은 5 분(minute)이다.
도 8은 본 발명의 충전 방법이 적용되지 않는 하나의 전기 자동차의 충전을 할 때 나타내는 전압, 전류, 및 전력을 설명하는 그래프(graph)이다. 도 8에 도시된 전압 등의 특성을 가지는 전기 자동차가 도 4의 시뮬레이션을 위한 전기 자동차에 이용될 수 있다.
도 8을 참조하면, 위에서 첫 번째 선(line)은 전기 자동차의 배터리 전압(battery voltage)을 지시(indication)하고, 위에서 두 번째 선은 충전기에 입력되는 교류 입력 전력(AC input power)을 지시하고, 위에서 세 번째 선은 배터리 전류(battery current)를 지시하고, 위에서 네 번째 선은 배터리에 입력되는 직류 입력 전력(DC input power)을 지시한다.
도 5는 도 4에 도시된 시뮬레이션 파라미터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 시스템의 전력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 위에서 첫 번째 선(line)은 전력 계통의 허용 전력(실시간 허용 전력)을 지시하고, 위에서 두 번째 선은 5개의 전기 자동차들에 충전되는 전력을 지시하고, 위에서 세 번째 선은 제1 전기 자동차(EV1)의 충전 전력을 지시하고, 위에서 네 번째 선은 제2 전기 자동차(EV2)의 충전 전력을 지시하고, 위에서 다섯 번째 선은 제3 전기 자동차(EV3)의 충전 전력을 지시하고, 위에서 여섯 번째 선은 제4 전기 자동차(EV4)의 충전 전력을 지시하고, 위에서 일곱 번째 선은 제5 전기 자동차(EV5)의 충전 전력을 지시한다.
도 6은 도 4에 도시된 시뮬레이션 파라미터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 각 전기 자동차의 충전 상태 정보를 나타내는 그래프이다.
도 6의 그래프는 전기 자동차들의 플러그-아웃(plug-out) 시간이 각각 21:50, 22:00, 21:30, 21:45, 및 21:20인 경우의 그래프이다.
도 6을 참조하면, 최대 충전 방법(Opimized)이 다른 두 개의 충전 방법들인 균등 충전 방법(Equalized) 및 우선순위 충전 방법(Prioritized)보다 충전 상태가 높다는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 각 전기 자동차의 충전 상태 정보의 분포를 설명하는 그래프이다. 도 7은 각 전기 자동차의 플러그-인 시간을 5분마다 증가시켜 전기 자동차의 충전 시작 시간을 변경시키고, 플러그-인 시간에서 전기 자동차의 충전 상태를 0.1에서 0.6으로 0.1만큼 증가시키면서 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우를 나타낸다. 시뮬레이션 시간은 4 시간이다.
도 7을 참조하면, 최대 충전 방법(Optimized)을 이용하여 전기 자동차들을 시뮬레이션 하는 경우 전기 자동차의 충전 상태 값이 0.6을 초과하는 전기 자동차가 총 시뮬레이션 전기 자동차들 중 58[%]를 차지하고, 균등 충전 방법(Equalized)을 이용하여 전기 자동차들을 시뮬레이션 하는 경우 전기 자동차의 충전 상태값이 0.6을 초과하는 전기 자동차가 총 시뮬레이션 전기 자동차들 중 34[%]를 차지하고, 우선순위 충전 방법(Prioritized)을 이용하여 전기 자동차들을 시뮬레이션 하는 경우 전기 자동차의 충전 상태값이 0.6을 초과하는 전기 자동차가 총 시뮬레이션 전기 자동차들 중 35.5[%]를 차지한다.
또한, 도 7을 참조하면, 최대 충전 방법(Opimized)에 의한 낮은 충전 상태값을 가지는 전기 자동차의 분포가 다른 두 개의 충전 방법들인 균등 충전 방법(Equalized) 및 우선순위 충전 방법(Prioritized) 각각에 의한 낮은 충전 상태값을 가지는 전기 자동차의 분포보다 작다는 것을 알 수 있다.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
105: 전력 계통
110: 제어기
131~13n: 충전소들

Claims (12)

  1. 다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전하는 충전소들;
    상기 충전소들에 전력을 공급하는 전력 계통; 및
    상기 전력 계통의 실시간 허용 전력 정보 및 상기 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보 및 상기 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 상기 전력 계통의 전력이 상기 충전소들에 공급되도록 제어하는 제어기를 포함하며,
    상기 제어기의 제어에 의해 상기 충전소들 각각에 포함된 제어모듈은 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리 각각에 직류 충전 전류를 제공하며,
    상기 제어기는, 상기 다수의 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태들이 최대가 되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절하거나, 또는 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 균등한 전류가 상기 전기 자동차들 각각의 배터리에 제공되도록 제어하거나, 또는 상기 전기 자동차들 중 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 상기 전력 계통의 전력이 공급되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 충전소들의 충전부하가 상기 전력계통의 허용 전력을 초과할 경우 상기 전력 계통의 허용 전력이 증가되도록 상기 충전소들에 전력을 공급하는 변전소에 상기 전력 계통 내의 신재생 에너지원을 연결하도록 제어하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.
  7. (a) 제어기가 충전소들에 연결된 다수의 전기 자동차들의 전류상태 정보 및 상기 전기 자동차들의 사용자들에 의한 충전 요구 정보를 수신하는 단계;
    (b) 상기 제어기가 상기 전류상태 정보 및 상기 충전 요구 정보에 응답하여 전력 계통의 실시간 허용 전력 내에서 상기 충전소들 각각에 할당될 전력을 결정하는 단계;
    (c) 상기 제어기가 상기 전력 계통이 단위 시간 간격 동안 상기 충전소들에 할당된 전력을 공급하도록 제어하는 단계; 및
    (d) 상기 제어기가 상기 충전소들 각각에 포함되고 상기 (c) 단계에서의 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 조절하는 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리들 각각에 직류 충전 전류를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 제어기는, 상기 다수의 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태들이 최대가 되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절하거나, 또는 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 균등한 전류가 상기 전기 자동차들 각각의 배터리에 제공되도록 제어하거나, 또는 상기 전기 자동차들 중 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 상기 전력 계통의 전력이 공급되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절하는 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법.
  8. 다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전하는 충전소들;
    상기 충전소들에 전력을 공급하는 전력 계통; 및
    상기 전력 계통의 실시간 정보 및 상기 전기 자동차들의 상태 정보 및 상기 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 상기 전력 계통의 전력이 상기 충전소들에 공급되도록 제어하는 제어기를 포함하며,
    상기 전력 계통의 실시간 정보는 상기 전력 계통의 허용 전력 정보 또는 상기 전력 계통의 전기 요금 정보를 포함하고, 상기 전기 자동차들의 상태 정보는 상기 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보를 포함하고, 상기 충전 요구 정보는 충전요구 시간 또는 충전 요구량을 포함하며,
    상기 제어기는, 상기 다수의 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태들이 최대가 되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절하거나, 또는 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 균등한 전류가 상기 전기 자동차들 각각의 배터리에 제공되도록 제어하거나, 또는 상기 전기 자동차들 중 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 상기 전력 계통의 전력이 공급되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.
  9. 삭제
  10. (a) 제어기가 충전소들의 상태들과 상기 충전소들에서 충전되는 다수의 전기 자동차들의 상태들과 전력계통의 상태를 모니터링하는 단계; 및
    (b) 상기 제어기가 상기 모니터링된 충전소들의 상태들과 전기 자동차들의 상태들과 전력계통의 상태에 근거하여, 상기 충전소들을 통해 상기 전력계통의 실시간 허용 전력 내에서 상기 전기 자동차들의 배터리들의 충전을 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 (b) 단계는,
    상기 제어기가 상기 충전소들 각각에 포함되고 교류 충전 전류를 제한하는 전류 제한기를 제어하여, 상기 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태가 최대가 되도록 제어하거나, 또는 균등한 전류가 상기 전기 자동차들 각각의 배터리에 제공되도록 제어하거나, 또는 상기 전기 자동차들 중 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 상기 전력 계통의 전력이 공급되도록 제어하는 단계를 포함하는 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 제어기가 상기 충전소들의 충전부하가 상기 전력계통의 실시간 허용 전력을 초과할 경우 상기 전력 계통의 실시간 허용 전력이 증가되도록 상기 충전소들에 전력을 공급하는 변전소에 상기 전력 계통 내의 신재생 에너지원을 연결하도록 제어하는 단계를 포함하는 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법.
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