KR101405089B1 - 전기차 충방전 제어 장치 및 방법, 그리고 이를 위한 서비스 관리 장치 - Google Patents

전기차 충방전 제어 장치 및 방법, 그리고 이를 위한 서비스 관리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기차의 충방전 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하고, 현재 배터리에 저장된 전력량과 비교하여, 필요한 전력을 구매하거나 잉여 전력을 판매할 수 있는 전기차 충방전 제어 장치 및 방법, 그리고 이를 위한 서비스 관리 장치에 관한 것으로서, 이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 충방전 제어 장치는 차량주행정보를 저장하고 관리하는 저장부, 일정기간 단위로 상기 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하고, 분석된 상기 차량 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출한 후 현재의 배터리 잔량과 비교하여, 현재의 배터리 잔량이 상기 차량 운행에 필요한 전력량보다 적을 경우 부족 전력량을 산출하고, 그렇지 않을 경우 잉여 전력량을 산출하는 제어부 및 전력을 거래할 수 있는 상태가 되면, 상기 제어부의 판단 결과에 따라, 상기 부족 전력량만큼 공급되는 전력을 상기 배터리로 충전하거나 상기 잉여 전력량만큼 상기 배터리에서 방전하는 것을 제어하는 배터리 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

전기차 충방전 제어 장치 및 방법, 그리고 이를 위한 서비스 관리 장치 {apparatus and method for control of electric vehicle battery, service management apparatus for the same}
본 발명은 전기차의 충방전 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하고, 현재 배터리에 저장된 전력량과 비교하여, 필요한 전력을 구매하거나 잉여 전력을 판매할 수 있는 전기차 충방전 제어 장치 및 방법, 그리고 이를 위한 서비스 관리 장치에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 화석 에너지 고갈 문제를 해소하고, 환경오염에 따른 이산화탄소 배출을 감소시키기 위해, 친환경적인 운송수단인 전기 에너지를 동력원으로 사용하는 하이브리드(Hybrid) 차량, 전기차(Electric Vehicle)에 대한 관심이 폭발적으로 증가하고 있다.
이에 따라, 상기 차량의 배터리에 전력을 충전할 수 있는 충전 인프라 개발도 급속히 진행되고 있으며, 최근에는 고용량 배터리의 개발로 상기 차량의 배터리에 충전할 수 있는 전력량도 점차 증가하고 있는 추세이다.
전기 에너지를 동력원으로 사용하는 차량에 탑재할 수 있는 전력량이 점차 증대함에 따라, 이를 이용하여 차량 배터리에 저장된 전력 중 잉여 전력을 가정에서의 전력원으로 사용하거나, 전력 수요가 높은 피크 시간대에 전력망에 재송전해 판매하고자 하는 요구가 점차 증대되고 있다.
이에, 차량 운행에 필요한 전력량을 정확하게 검출하고, 차량 운행에 필요한 전력량을 제외한 잉여 전력을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
한국공개특허 10-2011-0040220, 2011년 04월 20일 공개 (명칭: 자동차의 배터리 제어 장치 및 그 방법) 일본공개특허 특개 2001-258177호, 2001.09.21 공개 (명칭: 전력 매니지먼트 시스템)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 특히 일정기간 단위로 분석된 차량의 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 이용함으로써, 차량 운행에 필요한 전력량을 보다 정확하게 산출할 수 있는 전기차 충방전 제어 장치 및 방법, 그리고 이를 위한 서비스 관리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 산출된 차량 운행에 필요한 전력량을 기초로 부족 전력량 또는 잉여 전력량을 파악함으로써, 차량 운행 도중에 전력 부족으로 인한 운전 정지를 미연에 방지하며, 잉여 전력을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 전기차 충방전 제어 장치 및 서비스 관리 장치, 그리고 그 방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 충방전 제어 장치는 차량주행정보를 저장하고 관리하는 저장부, 일정기간 단위로 상기 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하고, 분석된 상기 차량 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출한 후 현재의 배터리 잔량과 비교하여, 현재의 배터리 잔량이 상기 차량 운행에 필요한 전력량보다 적을 경우 부족 전력량을 산출하고, 그렇지 않을 경우 잉여 전력량을 산출하는 제어부 및 전력을 거래할 수 있는 상태가 되면, 상기 제어부의 판단 결과에 따라, 상기 부족 전력량만큼 공급되는 전력을 상기 배터리로 충전하거나 상기 잉여 전력량만큼 상기 배터리에서 방전하는 것을 제어하는 배터리 구동부를 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명의 충방전 제어 장치는 차량주행정보를 검출하는 차량정보 수집부 및 외부로부터 일정 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 일정 정보는 사용자 단말 장치 또는 서비스 관리 장치로부터 사용자 일정 정보, 지역 일정 정보 중 적어도 어느 하나의 일정 정보일 수 있다.
또한, 상기 차량주행정보는 차량주행거리, 주행속도 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 제어부는 일정기간 단위로 상기 저장부에 저장된 상기 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하는 패턴 분석 모듈, 상기 전력 사용 패턴 및 상기 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하는 전력량 산출 모듈, 배터리의 전력 상황을 모니터링하여 현재의 배터리 잔량을 산출하는 배터리 모니터링 모듈 및 상기 전력량 산출 모듈을 통해 산출된 차량 운행에 필요한 전력량과 상기 배터리 모니터링 모듈을 통해 산출된 배터리 잔량을 비교하여, 부족 전력량 또는 잉여 전력량을 판단하는 충방전 판단 모듈을 포함할 수 있다.
이때, 상기 패턴 분석 모듈은 시간대별, 요일별, 일별, 월별, 계절별 중 적어도 어느 하나의 단위로 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하게 된다.
또한, 상기 배터리 구동부는 상기 배터리에 대하여 전력의 충전 및 방전을 모두 수행하는 양방향 컨버터를 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서비스 관리 장치는 사용자 일정 정보, 지역 일정 정보 중 적어도 어느 하나의 일정 정보를 저장하는 일정 정보 저장부 및 상기 사용자 일정 정보, 지역 일정 정보 중 적어도 어느 하나의 일정 정보를 충방전 제어 장치로 전송하며, 상기 충방전 제어 장치로부터 전력 거래 요청 정보가 수신되면, 전력 거래가 가능한 전력 공급 장치 정보를 상기 충방전 제어 장치로 전송하는 서비스 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 일정 정보 저장부는 사용자로부터 입력된 사용자 일정 정보, 지역 데이터베이스로부터 수신된 지역 일정 정보 중 적어도 어느 하나의 일정 정보를 저장하게 된다.
또한, 서비스 관리 장치는 충전소, 부하 중 적어도 어느 하나의 전력 공급 장치에 대한 정보를 저장하고 관리하는 전력 공급 관리부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이때, 상기 서비스 제어부는 상기 충방전 제어 장치로부터 전력 거래 요청 정보가 수신되면, 상기 충방전 제어 장치 인근의 위치한 전력 공급 장치로 상태 정보를 요청하고, 상기 전력 공급 장치로부터 상기 상태 정보가 수신되면, 최적의 거래 조건을 제시한 전력 공급 장치 정보를 상기 충방전 제어 장치로 전송할 수도 있다.
여기서, 상기 상태 정보는 전력 거래 가능 여부, 전력 거래 가격 정보 중 적어도 어느 하나의 정보일 수 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 충방전 제어 방법은 일정기간 단위로 기저장된 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하는 단계, 사용자 단말 장치 또는 서비스 관리 장치로부터 수신된 일정 정보를 확인하는 단계, 상기 차량의 전력 사용 패턴 및 상기 일정 정보를 기초로 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하는 단계, 현재 차량의 배터리 잔량을 검출한 후, 상기 차량 운행에 필요한 전력량과 비교하는 단계, 상기 비교 결과, 현재 차량의 배터리 잔량이 상기 차량 운행에 필요한 전력량보다 적을 경우, 부족 전력량을 산출하는 단계 및 상기 서비스 관리 장치로 전력 공급 요청 정보를 전송하고, 전력을 공급받을 수 있는 상태가 되면, 상기 부족 전력량만큼 공급되는 전력을 상기 배터리로 충전하는 단계를 포함하여 이뤄질 수 있다,
이때, 상기 비교 결과, 현재 차량의 배터리 잔량이 상기 차량 운행에 필요한 전력량보다 많을 경우, 잉여 전력량을 산출하는 단계 및 상기 서비스 관리 장치로 전력 송전 요청 정보를 전송하고, 전력을 송전할 수 있는 상태가 되면, 상기 잉여 전력량만큼을 상기 배터리에서 방전하는 단계를 더 포함하여 이뤄질 수 있다.
또한, 상기 전력 사용 패턴을 분석하는 단계는 시간대별, 요일별, 일별, 월별, 계절별 중 적어도 어느 하나의 일정기간 단위로 기저장된 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하게 된다.
또한, 상기 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하는 단계는 상기 차량 전력 사용 패턴을 분석하여 차량 운행에 필요한 전력량을 산출한 후 수신된 일정 정보를 고려하여, 상기 차량 운행에 필요한 전력량을 조정하게 된다.
본 발명에 의하면, 일정기간 단위로 분석된 차량의 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 이용함으로써 차량 운행에 필요한 전력량을 보다 정확하게 산출할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 산출된 차량 운행에 필요한 전력량을 기초로 부족 전력량 또는 잉여 전력량을 파악함으로써, 차량 운행 도중에 전력 부족으로 인한 운전 정지를 미연에 방지할 수 있으며, 잉여 전력을 보다 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 차량에 필요한 전력의 구매 및 차량에 저장된 잉여 전력을 판매할 수 있는 인프라를 제공함으로써, 전기차 전력 거래 활성화에 기여할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 차량에 저장된 잉여 전력을 전력의 수요가 높은 피크 시에 전력이 필요한 부하에 공급함으로써, 전력 계통 안정화에 기여할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기차 충방전 제어 시스템의 주요 구성을 나타내는 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 충방전 제어 장치의 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 서비스 관리 장치의 주요 구성을 나타내는 블록동치다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전 제어 장치에서의 충방전 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차 충방전 제어 방법에 대한 데이터 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기차 충방전 제어 시스템의 주요 구성을 나타내는 예시도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 충방전 제어 시스템(100)은 충방전 제어 장치(10), 서비스 관리 장치(20) 및 통신망(30)을 포함하여 구성된다.
충방전 제어 장치(10)는 일정기간 단위로 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하고, 분석된 차량 전력 사용 패턴 및 서비스 관리 장치(20)로부터 수신된 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출한 후 현재 배터리 잔량과 비교하여, 부족 전력량 또는 잉여 전력량을 산출하게 된다. 이후, 서비스 관리 장치(20)로 전력 거래 요청 정보를 전송한 후, 전력을 거래할 수 있는 상태가 되면, 부족 전력량 또는 잉여 전력량만큼 배터리에 충전하거나 방전하는 것을 제어하게 된다.
서비스 관리 장치(20)는 충방전 제어 장치(10)로 일정 정보를 송신하고, 충방전 제어 장치(10)로부터 전력 거래 요청 정보가 수신되면, 전력 거래가 가능한 전력 공급 장치(200) 정보를 충방전 제어 장치(10)로 전송하게 된다.
여기서, 전력 공급 장치(200)는 전기차와 연계하여 전기차로 전력을 공급할 수 있는 충전소 또는 건물 등이 포함될 수 있으며, 이 외에도 전력의 공급을 관리하는 전력 계통, 전력 거래소 등이 포함될 수도 있다.
서비스 관리 장치(20)는 차량에 구비된 충방전 제어 장치(10) 및 전력 공급 장치(200)와 통신망(30)을 통해 관련된 정보를 송수신하게 되며, 이때의 통신망(30)은 다양한 형태의 통신망이 이용될 수 있다.
예컨대, WLAN(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wibro), 와이맥스(Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 통신 방식 또는 이더넷(Ethernet), xDSL(ADSL, VDSL), HFC(Hybrid Fiber Coaxial Ca), FTTC(Fiber to The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 등의 유선 통신 방식을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 통신망(30)은 기타 널리 공지되었거나 향후 개발될 모든 형태의 통신망을 포함할 수 있다.
보다 구체적인 충방전 제어 장치(10) 및 서비스 관리 장치(20)의 주요 구성 및 동작 방법에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어 장치(10)는 도면에는 도시하지 않았으나, 사용자의 인터페이스를 지원하는 별도의 사용자 단말 장치(미도시)와 통신을 수행할 수도 있다. 이때 충방전 제어 장치(10)는 차량의 전력 사용 패턴과 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하고 현재 배터리 잔량과 비교하여, 부족 전력량 또는 잉여 전력량을 산출한 후 산출된 부족 전력량 또는 잉여 전력량 정보를 사용자 단말 장치(미도시)로 전송하게 된다.
이후, 사용자 단말 장치(미도시)를 통해 사용자로부터 전력 거래 요청 정보가 입력되면, 입력된 전력 거래 요청 정보를 서비스 관리 장치(20)로 전송하고, 서비스 관리 장치(20)로부터 전력 공급이 가능한 전력 공급 장치(200) 정보를 수신하고, 전력 거래가 이뤄지면, 결과 정보를 사용자 단말 장치(미도시)를 통해 확인할 수도 있다.
또한, 사용자 단말 장치(미도시)를 통해 사용자로부터 일정 정보가 입력되면, 입력된 일정 정보를 서비스 관리 장치(20)로 전송할 수도 있다.
이때의 사용자 단말 장치(미도시)는 스마트폰(smart phone), 타블렛 PC(Tablet PC), PMP(Portable Media Player), PDA(Personal Digital Assistant), MP3 Player 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어 장치(10)에 대해 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 충방전 제어 장치의 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어 장치(10)는 저장부(11), 제어부(12) 및 배터리 구동부(13)를 포함하여 구성된다.
저장부(11)는 차량주행정보를 저장하고 관리하는 것으로, 후술할 차량정보 수집부(14)로부터 수집된 차량주행정보, 예컨대 차량주행거리, 주행속도 등의 차량 운행 시의 차량주행정보를 저장하고 관리하게 된다.
이때의 저장부(11)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), 멀티미디어 카드 마이크로(multimedia card micro) 타입의 메모리(예컨대, SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM), 롬(ROM) 등의 저장매체를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(12)는 충방전 제어 장치(10)의 전반적인 제어를 담당하는 것으로, 예컨대, 중앙처리장치(Central Processing Unit; CPU)가 될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(12)는 일정기간 단위로 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하고, 분석된 차량 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출한 후 현재의 배터리 잔량과 비교하여, 현재의 배터리 잔량이 차량 운행에 필요한 전력량보다 적을 경우 부족 전력량을 산출하고, 그렇지 않을 경우 잉여 전력량을 산출하게 된다.
보다 구체적으로 설명하면, 제어부(12)는 상술한 저장부(11)에 저장된 차량주행정보를 이용하여 일정기간 단위의 차량 전력 사용 패턴을 분석하게 되는데, 여기서 일정기간 단위란 시간대별, 요일별, 일별, 월별, 계절별과 같은 단위가 될 수 있으며, 제어부(12)는 저장부(11)에 저장된 차량주행정보, 다시 말해 차량주행거리, 주행속도 정보를 이용하여, 월요일에 평균적으로 소모되는 전력량 또는 15일간 평균적으로 소모되는 전력량과 같이 일정기간 단위로 차량의 전력 사용 패턴을 분석하게 된다.
이후, 분석된 차량 전력 사용 패턴을 기초로, 향후 15일 동안 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하되, 일정 정보를 기초로 보다 정확하게 차량 운행에 필요한 전력량을 조정하게 된다. 예컨대, 15일간 총 2,400km의 주행거리를 60km/h의 평균 주행속도로 운행하는 차량이 소모한 전력량이 630kWh일 경우, 향후 15일간 동일한 패턴으로 운전할 것이라는 가정하에 차량 운행에 필요한 전력량은 630kWh로 산출하게 된다. 이때, 후술할 통신부(15)를 통해 수신한 일정 정보를 참고하여, 필요 전력량을 재산출하게 된다. 예를 들어, 향후 15일 간의 일정 정보를 확인하여, 서울에서 부산으로의 출장이 2회 예정되어 있으며, 차량으로 이동할 경우, 평균적으로 소모하는 전력보다 더 많은 전력량이 필요하게 되므로, 서울에서 부산까지의 거리와 횟수를 감안하여 필요 전력량을 재산출하게 된다. 반면, 향후 15일 간의 일정 중 해외 출장이 10일간 예정되어 있을 경우, 해외 출장 기간에는 차량을 사용하지 않게 되므로, 필요한 전력량 중 해외 출장 기간을 제외한 기간의 차량 운행에 필요한 전력량을 재산출하게 된다.
이때, 개인의 일정 정보뿐 아니라 지역의 일정 정보를 고려하여 차량 운행에 필요한 전력량을 산출할 수도 있다.
예컨대, 구로에서 강남으로 출퇴근하는 사용자일 경우, 15일간의 전력 사용 패턴을 분석한 결과를 토대로, 향후 15일 동안 차량 운행을 위해 총 630kWh의 전력이 필요한 것으로 예측되고, 특별한 사용자 일정은 없으나, 사용자가 이용하는 도로 인근 지역에 대형 박람회, 백화점 세일과 같은 이벤트가 예정되어 있을 경우, 해당 도로의 정체가 예상되므로, 이를 고려하여 필요 전력량을 증가시킬 수도 있다.
이러한 지역 일정 정보에는 대형 박람회, 백화점 세일 외에도 스포츠 경기 일정, 문화행사일정, 국가고시 또는 자격증 시험 일정 등이 있을 수 있다.
또한 충방전 제어 장치(10)는 후술할 통신부(15)를 통해 서비스 관리 장치(20)로부터 도로 교통 상황 정보 및 기상 정보를 더 수신한 후, 수신된 도로 교통 상황 정보 및 기상 정보를 감안하여 차량에 필요한 전력량을 조정할 수도 있다.
이후, 제어부(12)는 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하게 되면, 현재의 배터리 잔량과 비교하여, 현재 배터리 잔량이 차량 운행에 필요한 전력량보다 적을 경우, 부족 전력량을 산출하고, 그렇지 않을 경우 잉여 전력량을 산출하게 된다.
이후 후술할 통신부(15)를 통해 서비스 관리 장치(20)로 전력 거래 요청 정보를 전송하게 된다. 예컨대, 현재 배터리 잔량이 차량 운행에 필요한 전력량보다 적을 경우 부족 전력량을 산출하고, 서비스 관리 장치(20)로 전력 공급 요청 정보를 전송하게 되면, 서비스 관리 장치(20)는 인근 지역의 전력 공급이 가능한 충전소 정보 또는 건물과 같은 부하 정보를 충방전 제어 장치(10)로 전송하게 된다. 반면 현재 배터리 잔량이 차량 운행에 필요한 전력량보다 많을 경우 잉여 전력량을 산출하고, 서비스 관리 장치(20)로 전력 송전 요청 정보를 전송하게 되면, 마찬가지로 서비스 관리 장치(20)는 인근 지역의 전력 공급을 요청한 충전소 정보 또는 부하 정보를 충방전 제어 장치(10)로 전송하게 된다.
이를 위해, 제어부(12)는 일정기간 단위로 저장부(11)에 저장된 차량주행정보를 이용하여, 차량의 전력 사용 패턴을 분석하는 패턴 분석 모듈(12a), 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하는 전력량 산출 모듈(12b), 배터리의 전력 상황을 모니터링하여 현재의 배터리 잔량을 산출하는 배터리 모니터링 모듈(12c), 전력량 산출 모듈(12b)을 통해 산출된 차량 운행에 필요한 전력량과 배터리 모니터링 모듈(13b)을 통해 산출된 배터리 잔량을 비교하여, 부족 전력량 또는 잉여 전력량을 판단하는 충방전 판단 모듈(12d)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 구동부(13)는 충방전 제어 장치(10)가 서비스 관리 장치(20)로부터 수신된 충전소 정보 또는 부하 정보를 기초로, 해당 지역으로 이동한 다음 충전소 또는 부하와 전력을 거래할 수 있는 연결 상태가 되면, 제어부(12)의 충방전 판단 모듈(12d)의 판단 결과에 따라 부족 전력량만큼 공급되는 전력을 배터리(40)로 충전하거나, 잉여 전력량만큼 배터리(40)에서 전력이 방전되는 것을 제어하게 된다.
이때의 배터리 구동부(13)는 배터리(40)에 대하여 전력의 충전 및 방전을 모두 수행할 수 있는 양방향 컨버터를 포함하여 구성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어 장치(10)는 차량정보 수집부(14) 및 통신부(15)를 더 포함하여 구성할 수도 있다.
차량정보 수집부(14)는 상술한 바와 같이 차량주행거리, 주행속도 등의 차량 운행 시의 차량주행정보를 검출하게 되며, 차량정보 수집부(14)를 통해 검출된 차량주행정보는 저장부(11)에 저장된다.
통신부(15)는 통신망(30)을 통해 서비스 관리 장치(20)와 정보를 송수신하며, 또한 외부로부터 일정 정보를 수신하는 역할을 수행한다.
여기서 일정 정보는 사용자 단말 장치(미도시) 또는 서비스 관리 장치(20)로부터 정보를 수신 받을 수 있으며, 사용자가 미리 입력한 사용자 일정 정보 또는 지역 정보 데이터베이스로부터 수신한 지역 일정 정보 중 적어도 어느 하나의 일정 정보가 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어 장치(10)의 통신부(12)는 통신망(30)을 통해 별도의 사용자 단말 장치(미도시) 또는 서비스 관리 장치(20)로부터 정보를 수신하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 충방전 제어 장치(10)가 내비게이션과 같은 차량 자동항법장치 내의 하나의 모듈 형태로 존재할 경우, 차량 자동항법장치에 구비된 입력부를 통해 사용자로부터 직접 일정 정보를 입력 받을 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어 장치(10)는 차량의 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로 차량 운행에 필요한 전력량을 보다 정확하게 산출할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 서비스 관리 장치(20)에 대해 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 서비스 관리 장치의 주요 구성을 나타내는 블록동치다.
도 1 및 도 3를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 서비스 관리 장치(20)는 일정 정보 저장부(21) 및 서비스 제어부(22)를 포함하여 구성된다.
일정 정보 저장부(21)는 사용자로부터 입력된 사용자 일정 정보(21a), 지역 데이터베이스로부터 수신된 지역 일정 정보(22b) 중 적어도 어느 하나의 일정 정보를 저장하고 관리한다.
이때의 사용자 일정 정보는 별도의 사용자 단말 장치(미도시)를 통해 사용자가 직접 입력할 수도 있으며, 또는 서비스 관리 장치(20)와 연동 가능한 다른 매체, 예컨대 일정 정보 어플리케이션, 블로그 등과 사용자가 지정한 다른 매체로부터 자동적으로 정보를 가져와 충방전 제어 장치(10)로 전송할 수도 있다.
이때의, 일정 정보 저장부(21)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), 멀티미디어 카드 마이크로(multimedia card micro) 타입의 메모리(예컨대, SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM), 롬(ROM) 등의 저장매체를 포함하여 구성될 수 있다.
서비스 제어부(22)는 서비스 관리 장치(20)의 전반적인 제어를 담당하는 것으로, 특히, 적어도 하나의 충방전 제어 장치(10)로 사용자 일정 정보, 지역 일정 정보 중 적어도 어느 하나의 일정 정보를 전송하고, 충방전 제어 장치(10)로부터 전력 거래 요청 정보가 수신되면, 전력 공급이 가능한 충전소 또는 부하 정보와 같은 전력 공급 장치(200) 정보를 충방전 제어 장치(10)로 전송하게 된다.
이를 위해, 서비스 관리 장치(20)는 충전소를 관리하는 충전소 관리 모듈(23a), 외부의 부하를 관리하는 부하 관리 모듈(23b) 중 적어도 어느 하나의 정보를 저장하고 관리하는 공급 정보 관리부(23)를 더 포함하여 구성된다.
또한, 서비스 관리 장치(20)는 충방전 제어 장치(10) 및 다수의 충전소 또는 부하와 같은 전력 공급 장치(200)와 통신망(30)을 통해 통신을 수행하는 서비스 통신부(24)를 더 포함하여 구성되며, 서비스 통신부(24)를 통해 충방전 제어 장치(10)로부터 전력 거래 요청 정보를 수신하고, 전력 공급 장치(200) 정보를 전송하며, 다수의 전력 공급 장치(200)의 상태 정보를 수신할 수 있다.
또한 서비스 제어부(22)는 충방전 제어 장치(10)로부터 전력 공급 또는 전력 송전과 같은 전력 거래 요청 정보가 수신되면, 충방전 제어 장치(10) 인근에 위치하고 있는 전력 공급 장치(200)로 상태 정보, 예컨대 현재 전력 거래가 가능한 지의 여부, 전력 거래 시의 가격 정보와 같은 상태 정보를 요청하고, 전력 공급 장치(200)로부터 상태 정보가 수신되면, 최적의 거래 조건을 제시한 전력 공급 장치 정보를 충방전 제어 장치(10)로 전송할 수도 있다.
이와 같이, 차량에 필요한 전력의 구매 및 차량에 저장된 잉여 전력을 판매할 수 있는 인프라를 제공함으로써, 전력 거래의 활성화에 기여할 수 있으며, 전력의 수요가 높은 피크 시에 차량에 저장된 잉여 전력을 전력이 필요한 부하에 공급할 경우, 부하 변동을 완화함으로써 계통 안정화에 기여할 수 있다는 장점이 있다.
상술한 본 발명의 서비스 관리 장치(20)는 서버 기반 컴퓨팅 방식 또는 클라우드 방식으로 동작하는 하나 이상의 서버로 구현될 수 있다. 특히, 충방전 제어 시스템을 통해 송수신되는 정보는 인터넷 상의 클라우드 컴퓨팅 장치에 영구적으로 저장될 수 있는 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 기능을 통해 제공될 수 있다. 여기서, 클라우드 컴퓨팅은 데스크톱, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 넷북 및 스마트폰 등의 디지털 단말기에 인터넷 기술을 활용하여 가상화된 IT(Information Technology) 자원, 예를 들어, 하드웨어(서버, 스토리지, 네트워크 등), 소프트웨어(데이터베이스, 보안, 웹 서버 등), 서비스, 데이터 등을 온 디맨드(On demand) 방식으로 서비스하는 기술을 의미한다. 본 발명에 있어서, 충방전 제어 장치(10)와 서비스 관리 장치(20) 사이에 송수신되는 모든 정보는 인터넷 상의 클라우드 컴퓨팅 장치에 저장되고, 서비스 관리 장치(10)로 언제 어디서든 전송될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 충방전 제어 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어 장치에서의 충방전 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어 방법은 먼저, 일정기간 단위로 기저장된 차량주행정보를 기초로 차량의 전력 사용 패턴의 분석을 수행하게 된다(S101). 이때, 일정기간 단위, 예컨대, 시간대별, 요일별, 일별, 월별, 계절별, 기간별의 일정기간 단위로 차량주행거리, 주행속도 정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하게 된다.
이후, 서비스 관리 장치(20)로부터 일정 정보를 수신한다(S103). 여기서의 일정 정보는 사용자가 미리 입력한 사용자 일정 정보, 또는 지역 데이터베이스로부터 수신된 지역 일정 정보 중 적어도 어느 하나의 일정 정보일 수 있다.
차량 전력 사용 패턴 및 일정 정보가 수신되면, 이를 기초로 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하게 된다(S105). 예컨대, 15일 동안의 전력 사용 패턴을 분석한 결과 총 630kWh의 전력을 사용하였다면, 향후 15일 동안의 필요 전력량은 630kWh가 된다. 이때 수신된 일정 정보를 참조하여, 필요 전력량을 감안하게 되고, 이때 사용자 일정 정보뿐 아니라 지역 일정 정보를 함께 참조하여 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하게 된다.
차량 운행에 필요한 전력량이 산출되면(S105), 현재 차량의 배터리 잔량을 검출하고(S107). 검출된 현재의 배터리 잔량과 차량 운행에 필요한 전력량을 비교하여(S109), 현재 차량에 저장된 배터리 잔량이 차량 운행에 필요한 전력량보다 작다면, 추가적으로 필요한 부족 전력량을 산출하고(S111), 서비스 관리 장치(20)로 전력 공급 요청 정보를 전송하게 된다(S113). 이후, 서비스 관리 장치(20)로부터 전력을 공급받을 수 있는 인근의 충전소 또는 부하 정보가 수신되면, 해당 지역으로 이동하여 전력을 공급받을 수 있는 상태가 되면, 부족 전력량만큼을 배터리에 충전하게 된다(S115).
만일, S109 단계에서 배터리 잔량이 차량 운행에 필요한 전력량보다 많을 경우, 잉여 전력량을 산출하고(S117), 서비스 관리 장치(20)로 전력 송전 요청 정보를 전송한 후(S119), 전력을 송전할 수 있는 상태가 되면, 잉여 전력량만큼을 배터리에서 방전하는 것을 제어하게 된다(S121).
이와 같이, 평상시의 차량 전력 사용 패턴 및 사용자의 일정 또는 특별한 이벤트 등의 일정 정보를 고려하여, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출함으로써, 차량 운행 도중에 전력 부족으로 인한 운전 정지를 미연에 방지하고, 잉여 전력을 보다 효율적으로 활용할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 충방전 제어 방법에 대해 후술하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차 충방전 제어 방법에 대한 데이터 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 사용자 단말(300)은 서비스 관리 장치(20)로 사용자 일정 정보를 등록하게 된다(S201). 본 발명의 실시예에 따른 전기차 충방전 제어 방법은 사용자 단말 장치(300)를 통해 사용자 일정 정보를 서비스 관리 장치(20)로 등록하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 충방전 제어 장치(10)로 바로 입력된 정보를 전송할 수도 있다.
이후, 충방전 제어 장치(10)는 기저장된 차량주행정보를 기초로 차량 전력 사용 패턴을 분석하고(S203), 서비스 관리 장치(20)로부터 일정 정보가 전송되면(S205), 차량 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로 운행에 필요한 전력량을 산출하게 된다(S207).
이후, 현재 차량 배터리의 잔량을 검출하고(S209), 배터리 잔량과 차량 운행에 필요한 전력량을 비교한 후(S211), 배터리 잔량이 차량 운행에 필요한 전력량보다 적으면, 부족 전력량을 산출하고(S213), 그렇지 않으면 잉여 전력량을 산출하게 된다(S215). 이후 서비스 관리 장치(20)로 부족 전력량이 있을 경우, 필요한 전력을 공급받을 수 있도록 전력 공급 요청 정보의 전력 거래 요청 정보를 전송하고, 잉여 전력량이 있을 경우 잉여 전력량을 재송전할 수 있도록 전력 송전 요청 정보의 전력 거래 요청 정보를 전송하게 된다(S217). 서비스 관리 장치(20)는 인근의 충전소(210) 상태를 모니터링 하여, 공급 가능한 전력 또는 필요 전력, 전력 요금 등의 상태 정보를 요청한 후(S219), 충전소(210)로부터 서비스 관리 장치(20)로 상태 정보가 수신되면(S221), 충방전 제어 장치(10)로 충전소 정보를 전송하게 된다(S223). 이때, 서비스 관리 장치(20)는 다수의 충전소(210)로부터 수신된 상태 정보를 확인한 후 최적의 거래 조건을 제시한 충전소 정보를 충방전 제어 장치(10)로 전송할 수도 있다.
이를 수신한 차량의 충방전 제어 장치(10)는 해당되는 충전소(210)로 이동한 후 전력을 거래할 수 있도록 연결되면(S225), 상기 충전소(210)로부터 부족 전력량만큼의 전력을 공급받아 배터리에 충전하거나 잉여 전력량만큼 배터리로부터 방전하는 것을 제어하게 된다(S227).
이후, 전력 거래가 종료되면, 충방전 제어 장치(10)는 서비스 관리 장치(20)로 전력 거래 내역을 포함하는 결과 정보를 전송하고(S229), 서비스 관리 장치(20)는 이를 사용자 단말(300)로 전송할 수도 있다(S231).
이와 같이 차량 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로 차량 운행에 필요한 전력량을 보다 정확하게 산출할 수 있다는 장점이 있어, 차량 전력을 효율적으로 이용할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 이탈함없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
본 발명은 전기차의 전력 충방전 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하고, 현재 배터리에 저장된 전력량과 비교하여, 필요한 전력을 구매하거나 잉여 전력을 판매할 수 있는 전기차 충방전 제어 장치 및 방법, 그리고 이를 위한 서비스 관리 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 차량의 전력 사용 패턴 및 일정 정보를 기초로 차량 운행에 필요한 전력량을 보다 정확하게 산출함으로써, 차량에 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있다는 장점이 있어 차량 사용자 및 충방전 제어 서비스를 관리하는 사용자에 인프라 제공에 따른 수익 창출을 도모할 수 있는 효과가 있어, 궁극적으로 전기차 산업 발전에 이바지할 수 있다.
10: 충방전 제어 장치 11: 저장부 12: 제어부
13: 배터리 구동부 14: 차량 정보 수집부 15: 통신부
20: 서비스 관리 장치 21: 일정 정보 저장부 22: 서비스 제어부
23: 전력 공급 관리부 24: 서비스 통신부 30: 통신망
40: 배터리 100: 충방전 제어 시스템

Claims (16)

  1. 차량주행정보를 저장하고 관리하는 저장부;
    외부로부터 사용자 일정 정보 및 지역 일정 정보를 수신하는 통신부;
    일정기간 단위로 상기 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하고, 상기 통신부를 통해 사용자 일정 정보 및 지역 일정 정보가 수신되면, 분석된 상기 차량 전력 사용 패턴과 수신된 상기 사용자 일정 정보 및 지역 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출한 후 현재의 배터리 잔량과 비교하여, 현재의 배터리 잔량이 상기 차량 운행에 필요한 전력량보다 적을 경우 부족 전력량을 산출하고, 그렇지 않을 경우 잉여 전력량을 산출하는 제어부; 및
    전력을 거래할 수 있는 상태가 되면, 상기 제어부의 판단 결과에 따라, 상기 부족 전력량만큼 공급되는 전력을 배터리로 충전하거나 상기 잉여 전력량만큼 상기 배터리에서 방전하는 것을 제어하는 배터리 구동부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    차량주행정보를 검출하는 차량정보 수집부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는
    사용자 단말 장치로부터 상기 사용자 일정 정보를 수신하며, 서비스 관리 장치로부터 상기 지역 일정 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차량주행정보는
    차량주행거리, 주행속도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 충방전 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는
    일정기간 단위로 상기 저장부에 저장된 상기 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하는 패턴 분석 모듈;
    상기 전력 사용 패턴, 사용자 일정 정보 및 지역 일정 정보를 기초로, 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하는 전력량 산출 모듈;
    배터리의 전력 상황을 모니터링하여 현재의 배터리 잔량을 산출하는 배터리 모니터링 모듈; 및
    상기 전력량 산출 모듈을 통해 산출된 차량 운행에 필요한 전력량과 상기 배터리 모니터링 모듈을 통해 산출된 배터리 잔량을 비교하여, 부족 전력량 또는 잉여 전력량을 판단하는 충방전 판단 모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 패턴 분석 모듈은
    시간대별, 요일별, 일별, 월별, 계절별 중 적어도 어느 하나의 단위로 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 장치.
  7. 제 1에 있어서,
    상기 배터리 구동부는
    상기 배터리에 대하여 전력의 충전 및 방전을 모두 수행하는 양방향 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 장치.
  8. 사용자에 의해 설정된 사용자 일정 정보 및 지역 데이터베이스로부터 수신된 지역 일정 정보를 저장하는 일정 정보 저장부; 및
    충방전 제어 장치의 요청에 따라 상기 사용자 일정 정보 및 지역 일정 정보를 상기 충방전 제어 장치로 전송하며, 상기 충방전 제어 장치로부터 차량 전력 사용 패턴과 상기 사용자 일정 정보 및 지역 일정 정보를 기초로 산출된 부족 전력량 또는 잉여 전력량에 대응하는 전력 거래 요청 정보가 수신되면, 전력 거래가 가능한 전력 공급 장치 정보를 상기 충방전 제어 장치로 전송하는 서비스 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 관리 장치.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    충전소, 부하 중 적어도 어느 하나의 전력 공급 장치에 대한 정보를 저장하고 관리하는 전력 공급 관리부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 관리 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 서비스 제어부는
    상기 충방전 제어 장치로부터 전력 거래 요청 정보가 수신되면, 상기 충방전 제어 장치 인근의 위치한 전력 공급 장치로 상태 정보를 요청하고, 상기 전력 공급 장치로부터 상기 상태 정보가 수신되면, 최적의 거래 조건을 제시한 전력 공급 장치 정보를 상기 충방전 제어 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 서비스 관리 장치
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 상태 정보는
    전력 거래 가능 여부, 전력 거래 가격 정보 중 적어도 어느 하나의 정보인 것을 특징으로 하는 서비스 관리 장치.
  13. 충방전 제어 장치가,
    일정기간 단위로 기저장된 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하는 단계;
    사용자 일정 정보 및 지역 일정 정보를 확인하는 단계;
    상기 차량의 전력 사용 패턴, 상기 사용자 일정 정보 및 지역 일정 정보를 기초로 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하는 단계;
    현재 차량의 배터리 잔량을 검출한 후, 상기 차량 운행에 필요한 전력량과 비교하는 단계;
    상기 비교 결과, 현재 차량의 배터리 잔량이 상기 차량 운행에 필요한 전력량보다 적을 경우, 부족 전력량을 산출하는 단계; 및
    서비스 관리 장치로 전력 공급 요청 정보를 전송하고, 전력을 공급받을 수 있는 상태가 되면, 상기 부족 전력량만큼 공급되는 전력을 상기 배터리로 충전하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 비교 결과, 현재 차량의 배터리 잔량이 상기 차량 운행에 필요한 전력량보다 많을 경우, 잉여 전력량을 산출하는 단계; 및
    상기 서비스 관리 장치로 전력 송전 요청 정보를 전송하고, 전력을 송전할 수 있는 상태가 되면, 상기 잉여 전력량만큼을 상기 배터리에서 방전하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 전력 사용 패턴을 분석하는 단계는
    시간대별, 요일별, 일별, 월별, 계절별 중 적어도 어느 하나의 일정기간 단위로 기저장된 차량주행정보를 이용하여 차량의 전력 사용 패턴을 분석하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 차량 운행에 필요한 전력량을 산출하는 단계는
    상기 차량 전력 사용 패턴을 분석하여 차량 운행에 필요한 전력량을 산출한 후 확인된 상기 사용자 일정 정보 및 지역 일정 정보를 고려하여, 상기 차량 운행에 필요한 전력량을 조정하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 방법.
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