KR101570302B1 - Method and system for predicting demand of recharging electric vehicles for electricity network management - Google Patents

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KR101570302B1
KR101570302B1 KR1020140146334A KR20140146334A KR101570302B1 KR 101570302 B1 KR101570302 B1 KR 101570302B1 KR 1020140146334 A KR1020140146334 A KR 1020140146334A KR 20140146334 A KR20140146334 A KR 20140146334A KR 101570302 B1 KR101570302 B1 KR 101570302B1
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김철환
고효상
김준혁
이순정
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

A method for predicting the charging demand of an electronic vehicle (EV) by using a computer includes the steps of: determining the number of all EVs and the number of operating EVs at a reference point and a prediction point; determining the respective values of the matrix elements in a charging amount distribution matrix and in a conversion matrix in order to convert the charging amount distribution matrix, which expresses the charging amount distribution of all EVs at the reference point as the number of EVs in multiple converted discharge time units, to a predicted charging amount distribution matrix, which expresses the charging amount distribution of all EVs at the prediction point as the number of EVs in multiple converted discharge time units, by the conversion matrix; and calculating the number of EVs having increased charging amounts at the prediction point with respect to the reference point as the number of charging prediction EVs based on the values of the matrix elements in the charging amount distribution matrix and the conversion matrix enabling the convergence of the number of operation prediction EVs at the prediction point, which is obtained by multiplying the charging amount distribution matrix at the reference point and the conversion matrix, to the number of operating EVs at the prediction point.

Description

전력 계통 관리를 위한 전기차 충전 수요 예측 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PREDICTING DEMAND OF RECHARGING ELECTRIC VEHICLES FOR ELECTRICITY NETWORK MANAGEMENT}[0001] METHOD AND SYSTEM FOR PREDICTING ELECTRIC VEHICLE FOR ELECTRICITY NETWORK MANAGEMENT [0002] FIELD OF THE INVENTION [

본 발명은 전력 계통 관리 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전기차의 충전 수요를 고려한 전력 계통 관리 기법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power system management technique, and more particularly, to a power system management technique that considers charging demand of an electric vehicle.

엔진 없이 배터리만 포함하며 상용 계통으로부터 배터리를 충전하는 좁은 의미의 전기차뿐 아니라 배터리를 상용 계통으로부터 충전할 수도 있고 내연 기관 동력으로부터 충전할 수도 있는 플러그인 하이브리드 전기차를 통틀어 전기차라고 부를 수 있다. The plug-in hybrid electric vehicle, which includes only a battery without an engine, can charge the battery from the commercial system or can be charged from the internal combustion engine power, as well as a narrow meaning electric vehicle charging the battery from the commercial system.

전기차들은 적게는 수십 내지 수백 kWh의 배터리들을 보유하기 때문에, 몇 번만 완전히 충전하여 운행하더라도, 그 전기 사용량이 통상적인 가정의 월간 전기 사용량을 초과하게 된다.Because electric vehicles have fewer than several tens to several hundreds of kWh of batteries, even if they are fully charged and operated only a few times, their electricity usage exceeds the normal monthly electricity consumption of a typical household.

이러한 대용량 배터리를 가진 전기차들이 점점 많이 상용화되고 판매됨에 따라, 전기차들의 충전 수요가 전력 수요 관리에 미치는 영향과 그 중요성은 점점 커지고 있다. 일견, 시장에 보급될 수많은 전기차들은 출퇴근 시간에는 충전을 하는 비율이 상대적으로 낮을 것이지만 주간이나 야간에는 운행을 하고 충전을 하는 비율이 상대적으로 높아질 것으로 예측된다.As electric cars with such large capacity batteries are increasingly commercialized and sold, the influence of charging demand of electric vehicles on power demand management is becoming more and more important. At first glance, many electric cars that will be supplied to the market are expected to have a relatively low rate of charging during commute time, but it is expected that the rate of charging and charging will increase relatively during the day or night.

하지만 수십만 대의 전기차들의 운행 및 충전 패턴에 관하여 이러한 수준의 단순하고 대략적인 예측으로는 전력 수요를 관리하기에 전혀 충분하지 않다.But simple and rough estimates of this level of operation and charging patterns for hundreds of thousands of electric cars are not enough to manage power demand.

또한, 전기차 충전 기술이 발전함에 따라 대용량 배터리라도 상용 배전 계통을 통해 단 한 두 시간 만에 충전이 완료될 수 있다. 따라서, 주차 중에 충전이 완료된 상태로 대기하는 전기차들의 대용량 배터리들은 스마트그리드 기술과 결합되면서 그 자체로 효과적인 전력 수요 분산 대책이 될 수 있을 것으로 기대된다. 즉, 일단 배터리에 충전된 전력이 거시적인 전력 관리 정책에 따라 다시 상용 배전 계통으로 공급될 수 있다. 이렇듯 전기차 시대의 도래는 전력 계통의 관리를 복잡하게 만들고 있다.In addition, as the electric car charging technology develops, even a large capacity battery can be charged in only one to two hours through the commercial power distribution system. Therefore, large-capacity batteries of electric vehicles that are waiting to be charged while parking are expected to be effective measures to distribute power demand in combination with smart grid technology. That is, the power once charged into the battery can be fed back into the commercial distribution system in accordance with a macroscopic power management policy. The arrival of the electric car era has complicated the management of the power system.

일반적으로 전력 계통은 발전량이 부하량에 따라 적절하게 조절되어 전력 수급의 균형이 유지되는 것이 바람직하다. 전력 계통에 수급이 불균형하게 되면, 전력 계통의 전압이나 주파수 품질이 나빠지고, 배전 계통에서 어딘가에서 국부적으로 대규모 정전을 일으키거나 설비의 수명 저하를 야기할 수 있다.Generally, it is desirable that the power generation system is appropriately adjusted according to the load amount so that the balance of power supply and demand is maintained. If the supply and demand of the power system is unbalanced, the voltage and frequency quality of the power system may be deteriorated, causing large-scale power outages locally somewhere in the power distribution system or degrading the service life of the equipment.

이에 따라, 전기차들의 운행 패턴 및 전력 수요량을 정확히 예측하고, 그에 따라 전력 계통에서 발전량을 결정하는 데에 참고할 수 있도록 예측된 전력 수요 정보를 제공할 수 있는 방법론이 요구된다.Accordingly, there is a need for a methodology capable of accurately predicting the operation patterns and electric power demand of electric vehicles, and thereby providing predicted power demand information for reference in determining power generation in the power system.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 충전 전기차 대수 예측 방법 및 시스템을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and system for estimating the number of charged electric vehicles.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개별 전기차의 성능이나 배터리 용량에 무관하게 전기차들의 집단적인 운행, 충전, 방전 및 대기 패턴들을 고려할 수 있는 전기차 충전 수요 예측 방법 및 시스템을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and system for predicting charging demand of an electric vehicle, which can consider collective operation, charging, discharging and standby patterns of electric vehicles irrespective of the performance of individual electric vehicles or battery capacity.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기차의 성능 향상이나 배터리 용량의 증가 추세를 감안할 수 있는 전기차 충전 수요 예측 방법 및 시스템을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and system for predicting charging demand of an electric vehicle that can improve the performance of an electric vehicle and the trend of increasing battery capacity.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기차의 보급 대수의 증가 추세를 고려할 수 있는 전기차 충전 수요 예측 방법 및 시스템을 제공하는 데에 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a method and system for predicting charging demand of an electric car, which can take into account an increase in the number of electric vehicles to be supplied.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 국가, 지역, 시기마다 다를 수 있는 다양한 조건들에 쉽고 유연하게 적응할 수 있는 전기차 충전 수요 예측 방법 및 시스템을 제공하는 데에 있다.The present invention provides a method and system for predicting charging demand of an electric vehicle, which can easily and flexibly adapt to various conditions that may vary depending on countries, regions and times.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따른 컴퓨터를 이용한 전기차 충전 수요 예측 방법은According to an aspect of the present invention, there is provided a computer-

상기 컴퓨터가,The computer comprising:

(a) 기준 시점 및 예측 시점에 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수를 각각 결정하는 단계;(a) determining the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles in operation at the reference time and the forecasting time;

(b) 기준 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 충전량 분포 행렬이, 변환 행렬에 의해, 예측 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 예측 충전량 분포 행렬로 변환되도록, 상기 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들을 각각 결정하는 단계;(b) a charge amount distribution matrix expressing a charge amount distribution of all the electric vehicles at the reference time point as electric number logarithmic values for each of the plurality of converted discharge time units, wherein the charge amount distribution of all the electric vehicles at the predicted time point is divided into a plurality of converted discharge time units Determining values of matrix elements of the charge amount distribution matrix and the transform matrix so as to be transformed into a predicted charge amount distribution matrix expressed by electric vehicle logarithmic values;

(c) 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 변환 행렬에 곱하여 얻은 예측 시점의 운행 예측 전기차 대수가 상기 예측 시점의 운행 중 전기차 대수에 수렴하는지 여부를 판정하는 단계;(c) determining whether the driving predictive electric-power logarithm of the prediction time obtained by multiplying the conversion matrix by the charge-amount distribution matrix at the reference point converges to the electric-vehicle logarithm of the driving of the prediction time point;

(d) 만약 운행 예측 전기차 대수가 운행 중 전기차 대수에 수렴한다고 판정되지 않으면 단계 (b) 및 (c)를 반복하는 단계; 및(d) repeating steps (b) and (c) if it is not determined that the number of vehicles predicted to converge to the number of electric vehicles during operation; And

(e) 만약 운행 예측 전기차 대수가 운행 중 전기차 대수에 수렴한다고 판정되면, 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들에 기초하여, 기준 시점에 대비하여 예측 시점에 충전량이 늘어난 전기차들의 대수를 충전 예측 전기차 대수로서 산출하는 단계를 포함하고, (e) If it is determined that the driving forecast number of electric vehicles is converged to the number of electric vehicles during operation, the number of electric vehicles whose charging amount is increased at the predicted time point in comparison with the reference time is charged based on the values of the matrix elements of the charging amount distribution matrix and the conversion matrix As an estimated number of electric vehicles,

상기 환산 방전 시간 단위는 충전량을 시간 단위로 환산한 값일 수 있다.The converted discharge time unit may be a value obtained by converting the charged amount into a time unit.

일 실시예에 따라, 상기 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수는, 전체 자동차들의 교통량 및 운행 차량 비율을 기초로, 전체 자동차 대수 대비 전기차 대수를 고려하여, 결정될 수 있다.According to an embodiment, the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles in operation can be determined in consideration of the number of electric vehicles compared to the total number of vehicles based on the traffic volume of all the vehicles and the ratio of the vehicles.

일 실시예에 따라, 상기 충전량 분포 행렬 및 상기 예측 충전량 분포 행렬의 각각은, 모든 전기차들을, 각각의 충전량에 관하여 복수 개의 시간 단위로 환산된 충전량 단위에 따라 배열하여 얻은 행렬들일 수 있다.According to an embodiment, each of the charge amount distribution matrix and the predicted charge amount distribution matrix may be matrices obtained by arranging all the electric vehicles according to a charge amount unit converted into a plurality of time units with respect to each charge amount.

일 실시예에 따라, 상기 충전량 분포 행렬, 예측 충전량 분포 행렬 및 변환 행렬의 관계는 다음 수학식According to one embodiment, the relation between the charge amount distribution matrix, the predicted charge amount distribution matrix, and the transformation matrix is expressed by the following equation

Figure 112014102943817-pat00001
Figure 112014102943817-pat00001

과 같고, 여기서, A(t)는 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬, B(t)는 변환 행렬, A(t+Δt)는 예측 시점(t+Δt)의 예측 충전량 분포 행렬이며, Δt는 기준 시점과 예측 시점 사이의 시간 간격이고, 충전량 분포 행렬과 예측 충전량 분포 행렬은 n 개의 행렬 요소들로 구성되는 1×n 행렬이며, 변환 행렬은 n×n 행렬이고, n은 전기차의 최대 충전량을 환산 방전 시간 단위로 나눈 값보다 크거나 작은 가장 가까운 자연수로서 결정될 수 있다.(T +? T) is a predicted charge distribution distribution matrix of the reference time t, B (t) is a transformation matrix, A (t + Is a 1 × n matrix composed of n matrix elements, the transformation matrix is an n × n matrix, n is a maximum charge amount of the electric vehicle As a closest natural number which is larger or smaller than a value obtained by dividing the discharge time by a unit of discharge discharge time.

일 실시예에 따라, 상기 변환 행렬은 다음 수학식According to one embodiment, the transformation matrix is defined by the following equation

Figure 112014102943817-pat00002
Figure 112014102943817-pat00002

과 같이 표현되며, 변환 행렬 B(t)의 각 행렬 위치 (i,j)의 행렬 요소

Figure 112014102943817-pat00003
는 기준 시점(t)에서 (j-1) 환산 방전 시간 단위의 충전량을 소모한 전기차가 예측 시점(t+Δt)에 (i-1) 환산 방전 시간 단위의 충전량을 소모한 전기차로 되는 비율일 수 있다., And matrix elements (i, j) of each matrix position (i, j) of the transformation matrix B
Figure 112014102943817-pat00003
Is the ratio of the electric vehicle consuming the charging amount of the (j-1) converted discharge time unit at the reference time t to the electric vehicle consuming the charging amount of the (i-1) converted discharge time unit at the prediction time t + .

일 실시예에 따라, 상기 단계(b)는 다음 수학식들According to one embodiment, step (b)

Figure 112014102943817-pat00004
Figure 112014102943817-pat00004

Figure 112014102943817-pat00005
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로 구성되는 연립방정식을 만족하는 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬 A(t)와 변환 행렬 B(t)의 각 행렬 요소들을 몬테카를로법에 따라 결정하는 단계를 포함할 수 있다.(T) and a transformation matrix B (t) at a reference time t satisfying the simultaneous equations of the matrix A (t) and the matrix F (t) according to the Monte Carlo method.

일 실시예에 따라, 상기 단계(b)는 상기 변환 행렬의 일부 행렬 요소들의 값들을 환산 방전 시간 단위, 전기차의 배터리 효율, 정격 모터 용량, 정격 충전기 용량, 요금제에 따른 충전 성향 조건 중 적어도 어느 하나에 기초하여 0 또는 1로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the step (b) may include calculating at least one of the values of some matrix elements of the conversion matrix as at least one of a conversion discharge time unit, a battery efficiency of an electric vehicle, a rated motor capacity, Or 0 based on the number of bits of the data.

일 실시예에 따라, 상기 변환 행렬의 일부 행렬 요소들은 다음 수학식According to one embodiment, some of the matrix elements of the transformation matrix may be represented by the following equations

Figure 112014102943817-pat00006
Figure 112014102943817-pat00006

에 따라 0으로 결정되고, 여기서 Δt는 상기 예측 시점과 상기 기준 시점의 시간 간격이고, Δh는 상기 환산 방전 시간 단위일 수 있다.Where? T is a time interval between the prediction time and the reference time, and? H may be a unit of the converted discharge time.

일 실시예에 따라, 상기 변환 행렬의 일부 행렬 요소들은 다음 수학식According to one embodiment, some of the matrix elements of the transformation matrix may be represented by the following equations

Figure 112014102943817-pat00007
Figure 112014102943817-pat00007

에 따라 0으로 결정되고, 여기서 e는 전기차를 충전 시간만큼 충전할 경우에 추가되는 운행 가능 시간의 비율이고, Δh는 상기 환산 방전 시간 단위일 수 있다., Where e is the ratio of the available travel time to be charged when the electric vehicle is charged by the charge time, and [Delta] h may be the converted discharge time unit.

일 실시예에 따라, 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을, 다음 수학식According to one embodiment, the charge amount distribution matrix at the reference time point is calculated by the following equation

Figure 112014102943817-pat00008
Figure 112014102943817-pat00008

과 같이, 상기 변환 행렬의 대각 행렬과 곱하여 상기 예측 시점에 대기 중일 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이 획득되고,The predicted charge amount distribution matrix of the electric vehicles predicted to be on standby at the predicted time is multiplied by the diagonal matrix of the conversion matrix,

여기서 AREST(t+Δt)는 상기 예측 시점에 대기 중일 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이고, D(t)는 상기 변환 행렬의 대각 행렬이며, 상기 예측 충전량 분포 행렬 AREST(t+Δt)의 행렬 요소들을 합산한 값은 상기 예측 시점에 대기 중일 것으로 예측되는 전기차들의 대수일 수 있다.Wherein A REST (t + Δt) is the distribution predicted charge of the electric vehicle is expected to be waiting in the prediction time matrix, D (t) is a diagonal matrix of the transformation matrix, the prediction charge distribution matrix A REST (t + Δt ) May be the logarithm of the electric vehicles predicted to be waiting at the predicted time.

일 실시예에 따라, 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을, 다음 수학식According to one embodiment, the charge amount distribution matrix at the reference time point is calculated by the following equation

Figure 112014102943817-pat00009
Figure 112014102943817-pat00009

과 같이, 상기 변환 행렬의 하삼각 행렬과 곱하여 상기 예측 시점에 운행을 할 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이 획득되고, The predicted charge amount distribution matrix of the electric vehicle, which is predicted to be operated at the predicted point in time, is obtained by multiplying the lower triangular matrix of the conversion matrix,

여기서 ADRIVING(t+Δt)는 상기 예측 시점에 운행 중일 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이고, L(t)는 상기 변환 행렬의 하삼각 행렬이며, 상기 예측 충전량 분포 행렬 ADRIVING(t+Δt)의 행렬 요소들을 합산한 값은 상기 예측 시점에 운행 중일 것으로 예측되는 전기차들의 대수일 수 있다.Wherein A DRIVING (t + Δt) is the distribution predicted charge of the electric vehicle that is expected while operating on the prediction time matrix, the L (t) is a lower triangular matrix of the transformation matrix, the prediction charge distribution matrix A DRIVING (t + Δt) may be the number of electric vehicles estimated to be operating at the predicted time.

일 실시예에 따라, 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을, 다음 수학식According to one embodiment, the charge amount distribution matrix at the reference time point is calculated by the following equation

Figure 112014102943817-pat00010
Figure 112014102943817-pat00010

과 같이, 상기 변환 행렬의 상삼각 행렬과 곱하여 상기 예측 시점에 충전을 할 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이 획득되고,The predicted charge amount distribution matrix of the electric vehicle, which is predicted to be charged at the predicted time point, is multiplied by the upper triangular matrix of the transformation matrix,

여기서 ACHARGING(t+Δt)는 상기 예측 시점에 충전 중일 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이고, U(t)는 상기 변환 행렬의 하삼각 행렬이며, 상기 예측 충전량 분포 행렬 ACHARGING(t+Δt)의 행렬 요소들을 합산한 값은 상기 예측 시점에 충전 중일 것으로 예측되는 전기차들의 대수일 수 있다.Wherein A CHARGING (t + Δt) is the distribution predicted charge of the electric vehicle is predicted to being charged to the prediction point matrices, U (t) is a lower triangular matrix of the transformation matrix, the prediction charge distribution matrix A CHARGING (t + Δt) may be the number of electric vehicles estimated to be charged at the predicted time.

일 실시예에 따라, 상기 전기차 충전 수요 예측 방법은According to one embodiment, the method for predicting charging demand for an electric vehicle

단계 (a)부터 단계(e)까지의 절차들을 새로운 기준 시점과 새로운 예측 시점에 관하여 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.Repeating the procedures from step (a) to step (e) with respect to a new reference time point and a new prediction time point.

본 발명의 다른 측면에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에서 본 발명의 일 실예에 따른 전기차 충전 수요 예측 방법의 각 단계들을 구현하도록 컴퓨터로 독출될 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이다.A computer program according to another aspect of the present invention is a computer program stored in a computer readable recording medium for implementing the steps of a method for predicting electric charge demand in a computer according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기차 충전 수요 예측 시스템은,According to another aspect of the present invention,

외부적으로 주어지는 전체 자동차 대비 전기차 비율, 교통량 및 운행 차량 비율에 기초하여, 기준 시점 및 예측 시점에 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수를 각각 결정하는 전기차 대수 산출부;An electric vehicle algebra number calculation unit for determining the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles in operation based on the externally given ratio of electric vehicles, the traffic volume, and the driving vehicle to the entire vehicle;

상기 기준 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 충전량 분포 행렬이 상기 예측 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 예측 충전량 분포 행렬로 변환되도록 상기 변환 행렬을 정의하는 변환 행렬 최적화부;Wherein the charge distribution matrix expressing the charge amount distribution of all of the electric vehicles at the reference time point as a plurality of electric charge logarithmic values by the unit of the discharge time unit is a predicted charge amount expressed by the electric charge logarithm values of the electric vehicles A transformation matrix optimizer for defining the transformation matrix to be transformed into a distribution matrix;

상기 충전량 분포 행렬과 상기 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들을 각각 결정하는 행렬 요소 연산부;A matrix element operation unit for determining the values of the charge distribution matrix and the matrix elements of the transformation matrix;

상기 행렬 요소 연산부에 의해 결정된 기준 시점의 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들에 대해, 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 변환 행렬과 곱하여 예측 시점의 운행 예측 전기차 대수를 얻고, 상기 예측 시점의 운행 예측 전기차 대수와 상기 전기차 대수 산출부에서 제공한 상기 예측 시점의 운행 중 전기차 대수가 서로 수렴하는지 여부를 판정하는 해 검증부;For the values of the matrix elements of the charge accumulation matrix and the charge accumulation matrix at the reference point determined by the matrix element arithmetic unit, multiplying the charge accumulation matrix of the reference point by the transformation matrix to obtain the driving predicted electric power logarithm of the predicted time point, A solution verifying unit for determining whether or not the number of electric vehicles to be driven converges among the estimated number of electric vehicles to be operated and the number of electric vehicles to be operated at the predicted time provided by the electric vehicle number calculating unit;

상기 해 검증부에 의해 상기 운행 예측 전기차 대수와 상기 예측 시점의 운행 중 전기차 대수를 서로 수렴시킨다고 판정된 상기 변환 행렬 및 충전량 분포 행렬에 기초하여, 상기 기준 시점에 대비하여 예측 시점에 충전량이 늘어난 전기차들의 대수를 충전 예측 전기차 대수로서 산출하고, 예측 시점의 충전 예측 전기차 대수와 충전기 용량에 기초하여 예측 시점의 충전 수요를 산출하는 충전 수요 산출부를 포함할 수 있다.And a charge amount distribution matrix which is determined by the solution verifying section to converge the logarithm of the driving predictive electric potential and the electric potential difference between the driving of the prediction point and the charging electric potential difference matrix, And a charge demand calculation unit for calculating the charge demand at the predicted time based on the number of charge predicted electric vehicles at the predicted time and the charger capacity.

일 실시예에 따라, 상기 충전량 분포 행렬 및 상기 예측 충전량 분포 행렬의 각각은, 모든 전기차들을, 각각의 충전량에 관하여 복수 개의 시간 단위로 환산된 충전량 단위에 따라 배열하여 얻은 행렬들일 수 있다.According to an embodiment, each of the charge amount distribution matrix and the predicted charge amount distribution matrix may be matrices obtained by arranging all the electric vehicles according to a charge amount unit converted into a plurality of time units with respect to each charge amount.

일 실시예에 따라, 상기 변환 행렬 최적화부는 상기 변환 행렬의 일부 행렬 요소들의 값들을 환산 방전 시간 단위, 전기차의 배터리 효율, 정격 모터 용량, 정격 충전기 용량, 요금제에 따른 충전 성향 조건 중 적어도 어느 하나에 기초하여 0 또는 1로 결정하도록 동작할 수 있다.According to an embodiment, the conversion matrix optimizer may calculate values of some matrix elements of the conversion matrix by at least one of a conversion discharge time unit, a battery efficiency of an electric vehicle, a rated motor capacity, a rated charging capacity, And can be operated to determine 0 or 1 on a basis.

일 실시예에 따라, 상기 행렬 요소 연산부는 According to one embodiment, the matrix element operation unit

상기 충전량 분포 행렬의 행렬 요소들을 합산한 값은 상기 기준 시점의 전기차들의 전체 대수와 같다는 관계와, 상기 변환 행렬의 각 열마다 행렬 요소들의 값들을 합산한 값은 1과 같다는 관계를 이용한 연립방정식에 기초하여, 상기 충전량 분포 행렬과 상기 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들을 각각 결정하도록 동작할 수 있다.The sum of the matrix elements of the charge amount distribution matrix is equal to the total number of the electric motors of the reference time point and the sum of the values of the matrix elements for each column of the conversion matrix is equal to 1, And to determine values of the charge distribution distribution matrix and the matrix elements of the transformation matrix, respectively.

일 실시예에 따라, 상기 행렬 요소 연산부는 상기 연립방정식의 해를 구하기 위해 몬테카를로법을 적용하도록 동작할 수 있다.According to one embodiment, the matrix element operation unit may operate to apply the Monte Carlo method to solve the solution of the simultaneous equations.

일 실시예에 따라, 상기 충전 수요 산출부는, 상기 변환 행렬의 상삼각 행렬과 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 곱하여 얻은 상기 예측 시점의 예측 충전량 분포 행렬의 행렬 요소들의 값들을 합산하여, 상기 예측 시점에 충전할 것으로 예측되는 전기차들의 대수인 충전 예측 전기차 대수를 산출하도록 동작할 수 있다.According to an embodiment, the charge demand calculator may calculate a sum of the matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix at the prediction time obtained by multiplying the upper triangular matrix of the transformation matrix by the charge amount distribution matrix at the reference time, Which is the number of electric vehicles predicted to be charged in the electric power generating system.

본 발명의 전기차 충전 수요 예측 방법 및 시스템에 따르면, 개별 전기차의 성능이나 배터리 용량에 무관하게 전기차들의 집단적인 운행, 충전, 방전 및 대기 패턴들을 고려할 수 있다.According to the method and system for predicting charging demand of an electric vehicle of the present invention, collective operation, charging, discharging and waiting patterns of electric vehicles can be taken into consideration regardless of the performance of an individual electric vehicle or the battery capacity.

본 발명의 전기차 충전 수요 예측 방법 및 시스템에 따르면, 전기차의 성능 향상이나 배터리 용량의 증가 추세를 감안할 수 있다.According to the method and system for predicting the charge demand of an electric vehicle of the present invention, it is possible to take into account the improvement in performance of an electric car and an increase in battery capacity.

본 발명의 전기차 충전 수요 예측 방법 및 시스템에 따르면, 전기차의 보급 대수의 증가 추세를 고려할 수 있다.According to the method and system for predicting charging demand of an electric vehicle of the present invention, an increase in the number of electric vehicles to be supplied can be considered.

본 발명의 전기차 충전 수요 예측 방법 및 시스템에 따르면, 국가, 지역, 시기마다 다를 수 있는 다양한 조건들에 쉽고 유연하게 적응할 수 있다.According to the method and system for predicting charging demand of an electric vehicle according to the present invention, it is possible to easily and flexibly adapt to various conditions that may vary from country to country, region and time.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 수요 예측 방법을 예시한 순서도이다.
도 2는 국토교통부 교통량정보제공시스템으로부터 제공되는 시간별 운행 차량 비율을 예시한 표이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 수요 예측 방법에 따라 변환 행렬의 개요를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 수요 예측 방법에 따라 예측된 하루 중 전기차 충전 수요의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 수요 예측 시스템을 예시한 블록도이다.
FIG. 1 is a flowchart illustrating an electric vehicle charge demand forecasting method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a table illustrating the ratio of vehicles traveling by hour provided from the traffic volume information providing system of the Ministry of Land, Transport and Traffic.
FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of a conversion matrix according to an electric vehicle charging demand forecasting method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a change in the demand for charging an electric car in the day predicted according to an electric vehicle charging demand forecasting method according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating an electric vehicle charging demand forecasting system according to an embodiment of the present invention.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 수요 예측 방법을 예시한 순서도이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating an electric vehicle charge demand forecasting method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전기차 충전 수요 예측 방법은 기본적으로 데이터를 처리하고 소정의 방정식 또는 논리식의 해를 연산할 수 있도록 프로그램될 수 있는 컴퓨터에서 수행된다.Referring to FIG. 1, an electric vehicle charge demand prediction method is basically performed in a computer that can process data and can be programmed to calculate a solution of a predetermined equation or formula.

이러한 전기차 충전 수요 예측 방법은, 먼저 단계(S11)에서, 컴퓨터가, 기준 시점 및 예측 시점에 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수를 각각 결정하는 단계로부터 시작할 수 있다.The method for predicting the charging demand of the electric vehicle may start with the step of determining the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles in operation at the reference time and the forecasting time, respectively, in step S11.

다음으로, 단계(S12)에서, 컴퓨터가, 기준 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 충전량 분포 행렬이, 변환 행렬에 의해, 예측 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 예측 충전량 분포 행렬로 변환되도록, 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들을 각각 결정할 수 있다. 여기서, 환산 방전 시간 단위는 충전량을 운행한 시간 단위로 환산한 값으로서, 구체적으로 운행에 따른 충전량 소모분을 전기차의 정격 모터 용량, 배터리 효율 및 평균 주행 시간에 맞춰 시간 단위로 환산한 값이다.Next, in step S12, the computer determines whether or not the charge amount distribution matrix expressed by the electric-charge logarithmic values of the plurality of converted discharge time units as the charge amount distribution of all of the electric vehicles at the reference time point, The values of the charge amount distribution matrix and the matrix elements of the transformation matrix can be determined so that the distribution is converted into the predicted charge amount distribution matrix expressed by the electric vehicle logarithm values by the plurality of converted discharge time units. Here, the converted discharge time unit is a value obtained by converting the charged amount into a time unit of running, specifically, the amount of consumed charge according to the operation is a value converted in units of time in accordance with the rated motor capacity, battery efficiency and average running time of the electric vehicle.

단계(S13)에서, 컴퓨터가, 단계(S12)에서 결정된 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 변환 행렬과 곱하여 얻은 예측 시점의 운행 예측 전기차 대수가 단계(S11)에서 결정된 예측 시점의 운행 중 전기차 대수에 수렴하는지 여부를 판정한다.In step S13, the computer calculates the number of driving predicted electric vehicles at the prediction time obtained by multiplying the charge amount distribution matrix at the reference point determined at step S12 by the conversion matrix, converges to the number of electric vehicles during operation at the prediction point determined at step S11. Or not.

만약 단계(S13)에서 운행 예측 전기차 대수가 운행 중 전기차 대수에 수렴한다고 판정되지 않으면, 절차는 단계(S12)로 되돌아가서 단계(S12)와 단계(S13)을 반복한다.If it is not determined in step S13 that the number of driving predictive electric vehicles converges to the number of electric vehicles in operation, the procedure returns to step S12 to repeat step S12 and step S13.

만약 단계(S13)에서 운행 예측 전기차 대수가 운행 중 전기차 대수에 수렴한다고 판정되면, 절차는 단계(S14)로 진행할 수 있다.If it is determined in step S13 that the number of driving predicted electric vehicles converges to the number of electric vehicles in operation, the process can proceed to step S14.

단계(S14)에서, 컴퓨터가, 단계(S13)에서 수렴이 판정된 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들에 기초하여, 기준 시점에 대비하여 예측 시점에 충전량이 늘어난 전기차들의 대수를 충전 예측 전기차 대수로서 산출한다.In step S14, based on the values of the matrix elements of the charge amount distribution matrix and the conversion matrix determined to converge in step S13, the computer calculates the number of electric vehicles whose charged amount is increased at the predicted time point, It is calculated as the number of electric cars.

단계(S15)에서, 단계(S11)부터 단계(S14)까지의 절차들을 다음 예측 시점에 관하여 반복함으로써, 상당히 장기간의 충전 예측 전기차 대수의 예측도 가능하다.By repeating the procedures from the step S11 to the step S14 with respect to the next prediction time in the step S15, it is also possible to predict a considerably long-term charging prediction electric power logarithm.

개략적으로 설명하면, 본 발명은, 예측 시점의 전기차들의 충전 수요를 알기 위해, 과거에 누적되었거나 또는 예측된 교통량 및 운행 차량 비율 데이터와, 전기차의 특성, 전기 요금제 및 운행 환경에 관련된 후술하는 몇몇 제한 조건들을 이용하여, 변환 행렬과 기준 시점의 전기차들의 충전량 분포에 관한 충전량 분포 행렬의 행렬 요소들로부터 생성되는 연립방정식의 해를 구한다. 이어서, 본 발명은 앞서 구한 해로부터 기준 시점과 예측 시점에서 전기차들의 충전량 분포를 알 수 있으며, 그로부터 기준 시점에 충전 중인 전기차들의 대수를 식별하고, 예측 시점에 충전을 하게 될 전기차들의 대수를 예측할 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a charge demand of an electric vehicle at a predicted time point; FIG. The solution of the simultaneous equations generated from the matrix elements of the charge amount distribution matrix with respect to the charge amount distribution of the conversion matrix and the reference point electric loads is obtained. Next, the present invention is able to know the distribution of charge amounts of electric vehicles at the reference time and the predicted time from the above-described solution, identify the number of charged electric vehicles at the reference time, and estimate the number of electric cars to be charged at the predicted time have.

기준 시점과 예측 시점은 각 시점의 교통량 및 운행 차량 비율을 결정할 기초 데이터만 제공될 수 있다면, 현재일 수도 있고 미래일 수도 있다. 다만, 예측 시점이 기준 시점보다 소정의 예측 간격만큼 지난 시점인 점은 명백하다.The base time and the forecasting time may be current or future, provided that only basic data can be provided to determine the traffic volume and vehicle ratios at each time point. However, it is obvious that the prediction time point is a time point exceeding the reference time point by a predetermined prediction interval.

충전량 분포 행렬과 예측 충전량 분포 행렬은, 각 시점의 충전량에 따라, 모든 전기차들을 복수 개의 소정의 충전량 단위로 분류(classification)하여 얻은 행렬들이다. 이때, 전기차들을 분류하기 위한 충전량 단위는, kWh와 같은 전기에너지 단위가 아니고, 최대 충전량에 대비한 현재 충전량의 차분, 즉 소모량을 명목상의(nominal) 시간 단위로 환산한 환산 방전 시간 단위라는 점이 중요하다.The charge amount distribution matrix and the predicted charge amount distribution matrix are matrices obtained by classifying all electric vehicles into a plurality of predetermined charge amount units according to the charge amount at each time point. At this time, it is important that the charged amount unit for classifying electric vehicles is not an electric energy unit such as kWh, but a converted discharge time unit in terms of the nominal time unit, that is, the difference of the present charged amount with respect to the maximum charged amount Do.

즉, 충전량 분포 행렬과 예측 충전량 분포 행렬은 모든 전기차들을, 최대 충전된 전기차들의 대수, 최대 충전량에 비해 1 환산 방전 시간 단위만큼 전력이 소모된 것에 상응하는 정도로 충전된 상태의 전기차들의 대수, 최대 충전량에 비해 2 환산 방전 시간 단위만큼 전력이 소모된 것에 상응하는 정도로 충전된 상태의 전기차들의 대수, ..., 최대 충전량에 비해 최대 환산 방전 시간 단위만큼 전력이 소모된 것에 상응하는 정도로 충전된 상태의 전기차들의 대수와 같은 식으로 나열한 1차원 행렬이다.That is, the charge amount distribution matrix and the predicted charge amount distribution matrix are obtained by dividing all the electric vehicles by the number of the maximum charged electric cars, the number of electric cars charged in a state corresponding to the amount of power consumed by one conversion time unit compared to the maximum charge amount, The number of electric vehicles charged to the extent corresponding to the consumption of electric power by two conversion discharge time units as compared with the maximum electric energy consumption time of the electric energy consumed, It is a one-dimensional matrix arranged in the same way as the number of electric cars.

다만, 최대 충전량은, 개별 전기차의 성능 편차를 희석할 수 있도록, 등록된 개별 전기차들의 최대 충전량 값들의 대표값, 예를 들어 평균값, 중간값 또는 최빈값 등으로 정하는 것이 바람직하다.However, it is preferable that the maximum charge amount is determined by a representative value of the maximum charge amount values of registered individual electric vehicles, for example, an average value, a middle value, or a mode value so that the performance deviation of the individual electric vehicle can be diluted.

실시예에 따라, 충전량 분포 행렬과 예측 충전량 분포 행렬은, 최대 충전량 대신, 완전 방전을 기준으로 하는 현재 충전량을 운행 가능 시간으로 환산한 환산 방전 시간 단위에 따라 배열될 수도 있다.According to the embodiment, instead of the maximum charge amount, the charge amount distribution matrix and the predicted charge amount distribution matrix may be arranged in accordance with the converted discharge time unit in which the present charge amount based on the full discharge is converted into the travelable time.

이 경우에, 충전량 분포 행렬과 예측 충전량 분포 행렬은 모든 전기차들을, 완전 방전된 전기차들의 대수, 1 환산 방전 시간 단위만큼 운행할 수 있는 전력에 상응하는 정도로 충전된 상태의 전기차들의 대수, 2 환산 방전 시간 단위만큼 전력에 상응하는 정도로 충전된 상태의 전기차들의 대수, ..., 최대 환산 방전 시간 단위만큼 운행할 수 있는 정도로 완전히 충전된 상태의 전기차들의 대수와 같은 식으로 나열한 1차원 행렬일 수 있다.In this case, the charge amount distribution matrix and the predicted charge amount distribution matrix are obtained by dividing all the electric vehicles by the number of fully discharged electric vehicles, the number of electric cars charged in a state corresponding to the electric power that can be operated by one conversion discharge time unit, May be a one-dimensional matrix arranged in the same manner as the number of fully charged electric vehicles to the extent that they can be operated by the number of electric cars charged in a state corresponding to the electric power by the time unit, .

아래의 설명은 충전량 분포 행렬과 예측 충전량 분포 행렬이 최대 충전량에 대비한 현재 충전량의 차분에 상응하는 환산 방전 시간에 따라 배열되는 경우를 따라 설명된다.The following description is based on the case where the charge amount distribution matrix and the predicted charge amount distribution matrix are arranged according to the conversion discharge time corresponding to the difference of the present charge amount with respect to the maximum charge amount.

이러한 관점에서, 충전량 분포 행렬 내의 각 행렬 요소들은 각자 기준 시점에 특정한 충전량을 가지는 전기차들의 대수를 의미하며, 예측 충전량 분포 행렬 내의 각 행렬 요소들은 각자 예측 시점에 특정한 충전량을 가지는 전기차들의 대수를 의미한다. In this regard, each matrix element in the charge amount distribution matrix means the logarithm of electric vehicles having a specific charge amount at the reference time point, and each matrix element in the predicted charge amount distribution matrix means the logarithm of the electric charge having a specific charge amount at the prediction time point .

또한, 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 예측 시점의 예측 충전량 분포 행렬로 변환할 수 있는 변환 행렬은, 시간이 지나 기준 시점이 예측 시점으로 변하는 동안에, 각 전기차들의 충전량, 즉 환산 방전 시간이, 충전을 통해 늘어나거나, 대기하면서 변하지 않거나, 또는 운행이나 상용 계통으로 전력 판매를 통해 감소하는 종합적인 양상을 의미한다.In addition, the conversion matrix capable of converting the charge amount distribution matrix at the reference time point into the predicted charge amount distribution matrix at the prediction time is a conversion matrix in which the charge amount of each electric vehicle, that is, the calculated discharge time, , Which means that it does not change while waiting, or that it decreases through sales of electricity or commercial lines.

후술하듯이, 이러한 종합적인 양상이 배터리 성능, 충전 요금, 운행 거리, 사용자들의 습성 등의 다양한 충방전 요건을 반영할 수 있도록, 적절한 제한 조건들이 정해질 수 있고, 그러한 제한 조건들에 부합하도록 변환 행렬의 행렬 요소들 중의 일부가 강제적으로 고정될 수 있다.As will be described below, appropriate constraints can be defined to reflect various charging and discharging requirements such as battery performance, charging charge, operating distance, user's habits, etc., and conversion Some of the matrix elements of the matrix can be forcibly fixed.

예를 들어 통상적인 연립방정식 해법 또는 몬테카를로 방식 등에 따라 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 각 행렬 요소들의 해를 구하면, 그러한 해로부터 예측 충전량 분포 행렬의 행렬 요소들이 결정될 수 있다. Matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix can be determined from the solutions of the charge amount distribution matrix and each matrix element of the transformation matrix by, for example, a conventional simultaneous equations solution method or a Monte Carlo method.

이에 따라, 예측 시점의 예측 충전량 분포 행렬과 기준 시점의 충전량 분포 행렬의 각각의 행렬 요소들을 서로 대비하면, 시간이 지났는데 오히려 충전량이 증가한 전기차들의 대수가 도출되며, 이러한 전기차들의 대수가 기준 시점부터 예측 시점에 이르는 동안에 충전을 할 것으로 예측되는 전기차들의 대수, 즉 충전 예측 전기차 대수이다.Accordingly, if the matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix at the prediction time point and the matrix elements of the charge amount distribution matrix at the reference time point are compared with each other, then the logarithm of the electric vehicles whose charge amount has increased rather than time elapses, The number of electric cars that are expected to be charged while reaching the point of time, that is, the number of charge predicted electric cars.

본 발명의 각 단계들을 좀더 상세하게 설명하면, 먼저 단계(S11)은, 컴퓨터가, 기준 시점(t) 및 예측 시점(t+Δt)에 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수를 각각 결정하는 단계이다.In step S11, the computer determines the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles in operation at the reference time t and the forecasting time t + Δt, respectively .

예측 시점(t+Δt)과 기준 시점(t) 사이의 간격은 예측 간격(Δt)이다.The interval between the prediction time point (t +? T) and the reference time point (t) is the prediction interval? T.

한편, 전기차들의 전체 대수들 및 운행 대수들은, 전기차들의 개별적인 운행 여부를 실시간으로 전수 조사하여 획득된 데이터일 수도 있지만, 좀더 현실적으로는, 전기차들과 통상적인 화석연료 자동차들을 구분하지 않고 조사되는 전체 자동차들의 교통량 및 운행 차량 비율을 기초로, 전체 자동차 대수 대비 전기차 대수를 고려하여, 결정될 수 있다. 교통량 및 운행 차량 비율은 도로 상에 운행되는 차량 대수를 실측한 데이터로부터 산출될 수 있으며, 예를 들어 국토교통부의 교통량정보제공시스템으로부터 공인된 데이터가 제공될 수 있다.On the other hand, the total number of the electric vehicles and the number of the electric vehicles may be the data obtained by examining in real time whether the individual electric vehicles are operated individually or not, but in a more realistic sense, The number of electric vehicles compared to the total number of vehicles based on the traffic volume and the ratio of vehicles to vehicles. The traffic volume and the vehicle traffic ratio can be calculated from data obtained by measuring the number of vehicles traveling on the road. For example, data certified from the traffic volume information providing system of the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs can be provided.

예를 들어, 하루 동안에, 즉 0 시부터 24 시까지 구간 동안에, 변동하는 충전 중 비율들을 연속적으로 예측하고자 할 경우에는, 하루 분량, 즉 0 시부터 24 시까지 매 시간마다 획득되는 전체 자동차들의 교통량 및 운행 차량 비율 데이터가 미리 준비될 수 있다.For example, in the case of continuously estimating fluctuating charge ratios during a day, that is, from 0 to 24 hours, the amount of traffic of all vehicles acquired every hour from one hour to 24 hours And driving vehicle ratio data can be prepared in advance.

특정 시기나 지역마다 달라질 수 있는 충전 중 비율들을 예측하고자 할 경우에, 전체 자동차들의 교통량 및 운행 차량 비율 데이터는 연간, 계절별, 월별, 시기별, 지역별로 따로 준비될 수 있다.If you want to predict the percentages of charge that can vary by specific time or region, you can prepare data for the traffic volume and vehicle ratio of all vehicles separately by year, season, month, period, and region.

이 경우에, 전체 자동차들의 교통량 및 운행 차량 비율 데이터는 0 시부터 24 시까지 매 시간마다 수집되는, 연평균, 월평균, 기간평균 또는 지역평균의 교통량 및 운행 차량 비율 데이터로써 구성될 수 있다.In this case, the traffic volume and vehicle ratio data of all the vehicles can be composed of data of the average annual average, average monthly average, period average or local average traffic volume, and running vehicle rate collected every hour from 0:00 to 24:00.

기준 시점에 전체 자동차들 대비 운행 중인 자동차들의 비율은 교통량 및 운행 차량 비율에 기초하여 산출될 수 있다. The ratio of vehicles that are running compared to the total number of vehicles at the base time can be calculated based on the traffic volume and the running vehicle ratio.

만약 등록된 전체 자동차가 1000 대이고, 특정한 시점에 운행 차량 비율이 20 %라면, 도로 상에 200 대의 자동차가 운행 중이라고 볼 수 있다.If the total number of registered cars is 1000, and the percentage of vehicles driving at a specific point in time is 20%, 200 cars are on the road.

기준 시점의 전기차들의 전체 대수들 및 운행 대수들을 결정하기 위해서는, 기준 시점에 운행 중인 자동차들 중 운행 중인 전기차들의 비율은 전체 자동차들 중 전기차들의 비율과 같다고 가정한다. In order to determine the total number of alleys and the number of trains at the base time, it is assumed that the proportion of the running electric vehicles among the vehicles operating at the reference time is equal to the proportion of the electric vehicles among all the vehicles.

만약 등록된 전체 자동차 1000 대 중에서 등록된 전기 자동차가 200 대이고, 특정한 시점에 운행 차량 비율이 20 %라면, 도로 상에 운행 중인 200 대의 자동차 중에 전기차는 20 대라고 추정할 수 있다. If there are 200 registered electric vehicles among the total registered automobiles of 1000, and the percentage of vehicles driving at a specific point in time is 20%, it can be estimated that there are 20 electric cars among the 200 cars running on the road.

이렇듯, 과거에 수집된 교통량 및 운행 차량 비율 정보에 기초하여, 기준 시점(t)과 예측 시점(t+Δt) 각각의 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수를 결정할 수 있다.Thus, the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles in operation at the reference time t and the forecasting time t + t can be determined based on the information on the traffic volume and the running vehicle collected in the past.

교통량 및 운행 차량 비율의 예시적인 설명을 위해, 도 2를 참조하면, 도 2는 국토교통부 교통량정보제공시스템으로부터 제공되는 시간별 운행 차량 비율(Average Domestic Traffic Volume according to Hour)을 예시한 표이다.FIG. 2 is a table illustrating an Average Domestic Traffic Volume according to hour provided from the traffic volume information providing system of the Ministry of Land, Transport and Traffic. FIG.

도 2를 참조하면, 0 시 ~ 1 시에 어떤 지역에 전체 화석 연료 자동차들 중에 2.78 %가 도로 상에서 운행 중인 것으로 추정된다. 출근 시간대인 아침 8 시 ~ 9 시에는 전체 자동차들 중 6.03 %가 도로 상에 운행 중이다.Referring to FIG. 2, it is estimated that 2.78% of the entire fossil fuel vehicles are running on the road from 0:00 to 1:00 in some areas. At 8:00 am - 9:00 am, 6.03 percent of all cars are on the road.

이러한 교통량 및 운행 차량 비율 데이터와, 등록된 전체 자동차 대수에 대한 등록된 전기차 대수의 비율을 고려하여, 기준 시점과 예측 시점에 전체 전기차 대수와 운행 중 전기차 대수에 관한 값들을 획득할 수 있다.The values of the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles during operation can be obtained at the reference time and the forecasting time in consideration of the ratio of the traffic volume and the running vehicle ratio data to the registered number of electric vehicles registered for the total number of registered automobiles.

이어서, 다시 도 1로 돌아와서, 단계(S12)에서, 컴퓨터가, 기준 시점(t)의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위(Δh)별 전기차 대수 값들로써 표현한 충전량 분포 행렬 A(t)이, 변환 행렬 B(t)에 의해, 예측 시점(t+Δt)의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위(Δh)별 전기차 대수 값들로써 표현한 예측 충전량 분포 행렬 A(t+Δt)로 변환되도록 만드는, 충전량 분포 행렬 A(t)과 변환 행렬 B(t)의 행렬 요소들을 각각 결정할 수 있다. Then, returning back to Fig. 1, in step S12, the computer calculates a charge amount distribution matrix A (t (t)) expressing the distribution of charge amounts of all the electric vehicles at the reference time t as a plurality of electric discharge vehicle- (T +? T) expressing the charge amount distribution of all the electric vehicles at the prediction time point (t +? T) as the electric power logarithm values by the plurality of converted discharge time units? H by the transformation matrix B ) And the matrix elements of the charge distribution matrix A (t) and the transformation matrix B (t), respectively.

여기서, 환산 방전 시간 단위(Δh)는 운행에 따른 충전량 소모분을 시간 단위로 환산한 값으로서, 예를 들어 30 분 또는 1 시간이다. 예측 과정을 단순화하기 위해, 모든 전기차의 충전량은, 실제 운행 시간을 올림하거나 또는 내림함으로써, 환산 방전 시간 단위(Δh)의 정수배에 맞춰 클러스터링된다.Here, the converted discharge time unit? H is a value obtained by converting the consumed amount of consumed amount according to the operation into the unit of time, for example, 30 minutes or 1 hour. In order to simplify the prediction process, the charge amounts of all the electric vehicles are clustered according to an integral multiple of the converted discharge time unit (? H) by raising or lowering the actual running time.

예측 간격(Δt)과 환산 방전 시간 단위(Δh)가 서로 같은 값이거나 또는 서로 정수배인 관계인 것이 바람직하다. 예를 들어, 하루 중 매시간마다 전기차 충전 수요를 예측한다면, 예측 간격(Δt)은 한 시간이고, 환산 방전 시간 단위(Δh)는 한 시간 또는 30 분일 수 있다.It is preferable that the predicted interval? T and the converted discharge time unit? H have the same value or an integral multiple of each other. For example, if an electric vehicle charge demand is predicted every hour of the day, the predicted interval? T may be one hour and the converted discharge time unit? H may be one hour or 30 minutes.

현재 기술 수준에서 전기차의 배터리는 운행 중에 충전된 전력을 소모하는 속도가 빠르므로, 예측 간격(Δt)과 환산 방전 시간 단위(Δh)가 짧을수록 실제 충전 수요를 좀더 잘 예측할 수 있을 것이다. 다만, 그러한 경우에 충전 수요의 예측을 위해 필요한 연산량이 커지고 연산 시간이 늘어날 수 있다. 또한 교통량 및 운행 차량 비율 데이터는 현실적으로 한 시간 단위로 측정되어 제공되므로, 환산 방전 시간 단위(Δh)가 더 짧아지더라도 충전 수요가 더 정확하게 예측된다는 보장은 없다. 하지만, 한 시간 단위의 교통량 및 운행 차량 비율 데이터를 예를 들어 30 분 단위로 보간(interpolation)하거나, 교통량 및 운행 차량 비율 데이터를 좀더 자주 예를 들어 매 30 분마다 획득하는 식으로, 예측 간격(Δt)과 환산 방전 시간 단위(Δh)를 동일하게 만들 수는 있다.At the current technology level, the battery of the electric car consumes the charged electric power during operation, so the shorter the predicted interval (Δt) and the converted discharge time unit (Δh), the better predict the actual charge demand. However, in such a case, the calculation amount required for predicting the charging demand may become large and the calculation time may increase. Also, since the data on the traffic volume and the running vehicle ratio are provided by being measured in real time, there is no guarantee that the charging demand will be more accurately predicted even if the converted discharge time unit (Δh) becomes shorter. However, interpolation of traffic volume and traffic volume ratio data per hour, for example, every 30 minutes, or traffic volume and traffic volume data is obtained more frequently, for example every 30 minutes, DELTA t) and the converted discharge time unit DELTA h can be made equal to each other.

충전량 분포 행렬 A(t), 예측 충전량 분포 행렬 A(t+Δt) 및 변환 행렬 B(t)의 관계는 다음 수학식 1과 같다.The relation between the charge amount distribution matrix A (t), the predicted charge amount distribution matrix A (t +? T), and the transformation matrix B (t)

Figure 112014102943817-pat00011
Figure 112014102943817-pat00011

여기서, 충전량 분포 행렬 A(t)는 n 개의 행렬 요소들 즉 A1, A2,,, Ai, ..., An(여기서 i는 1≤i≤n인 자연수)로 구성되는 1×n 행렬이다. 이때, A1은 시점 t에 환산 방전 시간이 0인(완전히 충전된 후에 운행된 적이 없는), 즉 완충된 상태인 전기차들의 대수이고, A2는 시점 t에 1 환산 방전 시간 단위(Δh)만큼 운행한 것에 상응하는 배터리 충전량을 가지는 전기차들의 대수이며, Ai는 시점 t에 (i-1) 환산 방전 시간 단위(Δh)만큼 운행한 것에 상응하는 배터리 충전량을 가지는 전기차들의 대수이다. Here, the charge amount distribution matrix A (t) is a 1 × (n) matrix consisting of n matrix elements: A 1 , A 2 ,, A i , ..., A n n matrix. At this time, A 1 is the logarithm of the electric vehicles in the buffered state where the converted discharge time is 0 (never operated after fully charged) at time t, and A 2 is the number of electric vehicles A i is the number of electric vehicles having battery charge corresponding to the (i-1) converted discharge time unit (Δh) at time t.

당연하지만, 수학식 2와 같이 A1부터 An까지 값들을 모두 더한 값은, 기준 시점(t)에 전기차들의 전체 대수와 같다.Naturally, the sum of the values A 1 to A n as in Equation (2) is equal to the total number of electric cars at the reference time (t).

Figure 112014102943817-pat00012
Figure 112014102943817-pat00012

변환 행렬 B(t)는 다음 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.The transformation matrix B (t) can be expressed by the following equation (3).

Figure 112014102943817-pat00013
Figure 112014102943817-pat00013

변환 행렬 B(t)의 각 (i,j)의 행렬 요소

Figure 112014102943817-pat00014
는 기준 시점(t)에서 (j-1) 환산 방전 시간 단위(Δh)의 충전량 (j-1)Δh을 소모한 전기차가 예측 시점(t+Δt)에 (i-1) 환산 방전 시간 단위(Δh)의 충전량 (i-1)Δh을 소모한 전기차로 되는 비율을 의미한다.The matrix elements of each (i, j) of the transformation matrix B (t)
Figure 112014102943817-pat00014
(I-1) converted discharge time unit (i-1) at the predicted time (t + t) by the electric vehicle consuming the charged amount (j-1)? H of the (I-1) < / RTI >< RTI ID = 0.0 > h, < / RTI >

예를 들어, 환산 방전 시간 단위(Δh)가 0.5 시간일 경우에, B2←4은 기준 시점(t)에서 1.5 시간 운행한 충전량을 가진 전기차가 예측 시점(t+Δt)에 0.5 시간 운행한 충전량을 가진 전기차로 되는 비율이다. 이러한 경우는 환산 방전 시간이 줄어든 경우로서 충전량이 늘어나는 경우를 의미하고, 전기차가 기준 시점(t)과 예측 시점(t+Δt) 사이에 충전을 하는 경우를 의미한다.For example, when the converted discharge time unit (Δh) is 0.5 hour, B 2 ← 4 indicates that an electric car having a charged amount of 1.5 hours running at the reference time (t) travels 0.5 hour at the forecasting time (t + Δt) It is the ratio that becomes electric car with charge amount. In this case, the charging amount is increased when the converted discharge time is reduced. This means that the electric vehicle charges between the reference time t and the forecasting time t + t.

이에 따라 변환 행렬은 도 3과 같이 해석될 수 있다. 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 수요 예측 방법에 따라 변환 행렬의 개요를 나타낸 도면이다.Accordingly, the transformation matrix can be interpreted as shown in FIG. Referring to FIG. 3, FIG. 3 illustrates an outline of a conversion matrix according to an EV demand prediction method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 3에서, 변환 행렬 B(t)의 행렬 요소들은 각각 i=j인 대각 영역과, i>j인 하삼각 영역, i<j인 상삼각 영역으로 나뉜다.In Fig. 3, the matrix elements of the transformation matrix B (t) are divided into a diagonal area with i = j, a lower triangular area with i > j, and an upper triangular area with i < j.

i=j인 대각 영역의 행렬 요소들은 기준 시점(t)과 예측 시점(t+Δt) 사이에 충전도 방전도 일어나지 않을 전기차들, 즉 대기할 전기차들을 예측하는 행렬 요소들이다.The matrix elements of the diagonal area with i = j are matrix elements for predicting the electric motors, that is, the electric motors to wait between the reference time t and the prediction time t +? t.

또한, i>j인 하삼각 영역의 행렬 요소들은 기준 시점(t)과 예측 시점(t+Δt) 사이에 환산 방전 시간이 늘어날 전기차들, 즉 운행이나 방전을 할 전기차들을 예측하는 행렬 요소들이다.The matrix elements of the lower triangular region i > j are matrix elements for predicting the electric vehicles to increase the converted discharge time between the reference time t and the prediction time t + t, that is, electric cars to be operated or discharged.

반면에 i<j인 상삼각 영역의 행렬 요소들은 기준 시점(t)과 예측 시점(t+Δt) 사이에 환산 방전 시간이 줄어들 전기차들, 즉 충전을 할 전기차들을 예측하는 행렬 요소들이다.On the other hand, the matrix elements of the upper triangular region i <j are matrix elements for predicting the reduced electric discharge time between the reference time t and the prediction time t + Δt, that is, electric cars to be charged.

이에 따라, 수학식 4와 같이, 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬 A(t)를 변환 행렬 B(t)의 대각 행렬 D(t)과 곱하여 나온 결과는 예측 시점(t+Δt)에 대기할 것으로 예측되는 대기 예측 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬 AREST(t+Δt)이다. 수학식 4의 예측 충전량 분포 행렬 AREST(t+Δt)의 행렬 요소들을 합산한 값은 대기 예측 전기차 대수이다.As a result, the result obtained by multiplying the charged amount distribution matrix A (t) of the reference time t by the diagonal matrix D (t) of the transformation matrix B (t) predictions that predicted air electric vehicle is predicted to be a charge distribution matrix a REST (t + Δt). The value obtained by adding the matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix A REST (t +? T) in Equation (4) is the atmospheric predicted electric vehicle logarithm.

Figure 112014102943817-pat00015
Figure 112014102943817-pat00015

또한, 수학식 5와 같이, 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬 A(t)를 변환 행렬 B(t)의 하삼각 행렬 L(t)과 곱하여 나온 결과는 예측 시점(t+Δt)에 방전, 즉 운행을 할 것으로 예측되는 운행 예측 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬 ADRIVING(t+Δt)이다. 수학식 5의 예측 충전량 분포 행렬 ADRIVING(t+Δt)의 행렬 요소들을 합산한 값은 운행 예측 전기차 대수이다.The result obtained by multiplying the charge amount distribution matrix A (t) of the reference time t by the lower triangular matrix L (t) of the transformation matrix B (t) as shown in equation (5) A DRIVING (t + Δt) is a predicted charge distribution matrix of the predicted electric vehicles that are expected to operate. The value obtained by adding the matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix A DRIVING (t +? T) in Equation (5) is the logarithm of the driving predictive electric vehicle.

Figure 112014102943817-pat00016
Figure 112014102943817-pat00016

마찬가지로, 수학식 6과 같이, 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬 A(t)를 변환 행렬 B(t)의 상삼각 행렬 U(t)과 곱하여 나온 결과는 예측 시점(t+Δt)에 충전을 할 것으로 예측되는 충전 예측 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬 ACHARGING(t+Δt)이다. 수학식 6의 예측 충전량 분포 행렬 ACHARGING(t+Δt)의 행렬 요소들을 합산한 값은 충전 예측 전기차 대수이다.Similarly, as shown in Equation 6, the result obtained by multiplying the charge amount distribution matrix A (t) of the reference time t by the upper triangular matrix U (t) of the transformation matrix B (t) (T +? T) of the predicted charge quantity distribution matrix A CHARGING The value obtained by adding the matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix A CHARGING (t +? T) in Equation (6) is the number of charge predicted electric vehicles.

Figure 112014102943817-pat00017
Figure 112014102943817-pat00017

당연히, A(t+Δt) = AREST(t+Δt) + ADRIVING(t+Δt) + ACHARGING(t+Δt)이다.Of course, A (t +? T) = A REST (t +? T) + A DRIVING (t +? T) + A CHARGING (t +?

한편, 수학식 3의 변환 행렬 B(t)에서 각 열들(column)에 속하는 행렬 요소들 Bi←j(1≤i≤n)는 각각 기준 시점(t)에 j 환산 방전 시간 단위의 충전량을 가진 전기차들이 예측 시점(t+Δt)에 0 환산 방전 시간 단위의 충전량부터 n-1 환산 방전 시간 단위의 충전량까지 범위의 전기차들로 변경되는 비율들이므로, 각각의 j 값마다 행렬 요소들 Bi←j을 열별로 더한 값은 다음 수학식 7과 같이 1이어야 한다.On the other hand, the matrix elements B i ← j (1 ≤ i ≤ n) belonging to each column in the transformation matrix B (t) of Equation (3) represent the charging amounts of j-converted discharge time units at the reference time t (T +? T) to the electric charges in the range from the charging amount of 0 conversion discharge time unit to the charging amount of n-1 conversion discharge time unit, the matrix elements B i The value added by the column by j should be 1 as shown in the following Equation 7. &quot; (7) &quot;

Figure 112014102943817-pat00018
Figure 112014102943817-pat00018

다만, 이러한 행렬 요소들이 실제로 의미하는 바는 환산 방전 시간이 운행을 한 시간으로 정의되는지 또는 운행을 할 수 있는 시간으로 정의되는지 여부에 따라 달라질 수 있는데, 본 발명의 설명에서는 환산 방전 시간이 운행을 한 시간으로 정의된다는 점에 유의한다.However, what these matrix elements actually mean can be changed depending on whether the calculated discharge time is defined as a time or a time when the operation can be performed. In the description of the present invention, It is defined as one hour.

충전량 분포 행렬 A(t)과 변환 행렬 B(t)의 크기를 결정하는 환산 방전 시간 단위(Δh)와 n은 전기차의 성능 지표들에 따라 결정될 수 있다.The converted discharge time units Δh and n for determining the sizes of the charge amount distribution matrix A (t) and the conversion matrix B (t) can be determined according to the performance indices of the electric vehicle.

예를 들어, 전기차의 정격 배터리 용량이 24.4 kWh이고, 모터의 정격 전력 소비량은 6.2 kWh이면, 완충된 전기차의 최대 운행 가능 시간은 4 시간 정도이다. 따라서, 만약 환산 방전 시간 단위(Δh)가 30 분이면, 전기차들의 충전량은 0 환산 방전 시간 단위(0Δh)부터 8 환산 방전 시간 단위(8Δh)까지 분할될 수 있으므로, 충전량 분포 행렬 A(t)와 변환 행렬 B(t)의 크기 n은 (최대 운행 시간/환산 방전 시간 단위)+1 = 9로 결정될 수 있다.For example, if the rated battery capacity of an electric car is 24.4 kWh and the rated power consumption of the motor is 6.2 kWh, the maximum serviceable time of a fully charged electric car is about 4 hours. Therefore, if the converted discharge time unit DELTA h is 30 minutes, the charged amount of the electric vehicles can be divided from the 0 converted discharge time unit (0 DELTA h) to the 8 converted discharge time unit (DELTA h) The size n of the transformation matrix B (t) can be determined as (maximum travel time / unit of converted discharge time) + 1 = 9.

한편, 개별 전기차들의 충전량을 매시간 조사하지 않는 한, 충전량 분포 행렬 A(t)과 변환 행렬 B(t)의 곱은 사실상 n(n+1) 개의 미지수들이 n 개의 등식들을 생성하는 연립방정식을 구성하게 되는데, 통상적인 방정식 해법으로는 이러한 연립방정식의 해를 구할 수 없고, 몬테카를로법(Monte-Carlo Method)을 이용하여 연립방정식의 해를 찾을 수 있다.On the other hand, the product of the charge distribution matrix A (t) and the transformation matrix B (t) actually constitutes a simultaneous equations in which n (n + 1) unknowns produce n equations The solution of this simultaneous equations can not be obtained by the ordinary equation solution, and the solution of the simultaneous equations can be found by using the Monte-Carlo method.

몬테카를로법은 미지수에 랜덤 숫자를 반복적으로 대입하여 소정의 조건을 만족하는 랜덤 숫자를 발견함으로써 연립방정식의 해를 찾는 기법이다. 몬테카를로법의 알고리즘은 상대적으로 간단하지만, 위와 같이 미지수들의 개수가 많은 경우에는 해를 얻기까지 연산 시간이 많이 걸릴 수 있다.The Monte Carlo method is a technique for finding the solution of the simultaneous equations by finding a random number satisfying a predetermined condition by repeatedly substituting a random number into the unknown. The algorithm of the Monte Carlo method is relatively simple, but if the number of unknowns is large as described above, it may take a long time to obtain the solution.

이에 따라, 연립방정식 내의 미지수들의 개수를 줄이기 위해, 본 발명의 실시예들은 다음과 같이 전기차의 특성, 전기 요금제 및 운행 상황에 관련된 복수의 제한 조건들을 도입한다.Accordingly, in order to reduce the number of unknowns in the simultaneous equations, embodiments of the present invention introduce a plurality of constraints related to the characteristics of the electric car, the electric bill, and the driving situation as follows.

예시적으로, 제한 조건들은 배터리 효율(연비), 정격 모터 용량, 정격 충전기 용량을 포함하며, 실시예에 따라, 전기 요금제를 더 포함할 수 있다.Illustratively, the limiting conditions include battery efficiency (fuel economy), rated motor capacity, rated charger capacity, and may, according to embodiments, further include a utility bill.

예를 들어, 통계청의 교통통계에 따르면 기존의 자동차 평균 일일 주행 거리는 약 40 km이고, 전기차도 기존의 자동차들과 같은 용도로 사용된다면, 전기차의 기대 평균 일일 주행 거리도 약 40 km이다.For example, according to the traffic statistics of the National Statistical Office, the average daily mileage of a conventional car is about 40 km, and if an electric car is used for the same purpose as an existing car, the average daily mileage of the electric car is about 40 km.

현재 기술 수준에서 전기차의 효율은 kWh 당 약 6.5 km 정도로 알려져 있는데, 그렇다면 전기차의 일일 평균 전력 소비량은 40 km / 6.5 km/kWh = 약 6.2 kWh이다. 보급된 충전기 용량이 3.3 kWh라 한다면, 매일 평균적으로 사용되는 전기차는 0.5 시간 운행마다 1 시간 충전할 것으로 기대된다.At present, the efficiency of an electric car is known to be about 6.5 km / kWh, so the average daily electric power consumption of an electric car is about 40 kW / 6.5 km / kWh = about 6.2 kWh. If the charged charger capacity is 3.3 kWh, it is expected that the average used electric car will charge 1 hour per 0.5 hour operation.

전기차의 충전 시간 대비 추가 운행 가능 시간의 비율을 충전 효율 e라고 하면, 충전 효율 e = 추가 운행 가능 시간/ 충전 시간 ≒ 정격 충전기 용량 / 정격 모터 용량이라 할 수 있다. 위의 예시에서 충전 효율 e는 약 0.5이다.The charging efficiency e = the additional driving time / charging time ≒ the rated charging capacity / the rated motor capacity can be regarded as the charging efficiency e when the ratio of the charging time to the charging time of the electric vehicle is defined as the charging efficiency e. In the above example, the charging efficiency e is about 0.5.

만약 전력 수요를 1 시간 단위로 예측한다면, 환산 방전 시간 단위는 0.5 시간, 즉 30 분인 것이 바람직하다. 충전 기술의 발달에 따라 1 시간 충전으로 1 시간 운행할 수 있거나 0.5 시간 충전으로 1 시간 운행할 수 있다면, 환산 방전 시간 단위는 그에 따라 적절히 가변할 수 있다.If the power demand is predicted on an hourly basis, the converted discharge time unit is preferably 0.5 hour, or 30 minutes. As the charging technology develops, if it can be operated for one hour by charging for one hour or for one hour by charging for 0.5 hours, the conversion discharge time unit can be appropriately changed accordingly.

전기차의 성능 지표는, 개별 전기차의 성능 편차를 희석할 수 있도록, 등록된 전기차들의 개별 성능 지표 값들의 대표값, 예를 들어 평균값, 중간값 또는 최빈값 등으로 정하는 것이 바람직하다.It is preferable that the performance index of the electric vehicle is determined by a representative value of the individual performance index values of registered electric vehicles, for example, an average value, an intermediate value, or a mode value so that the performance deviation of the individual electric vehicle can be diluted.

한편, 정격 모터 용량, 정격 충전기 용량, 환산 방전 시간 단위(Δh) 및 예측 간격(Δt)을 고려하여 수학식 3의 변환 행렬 B(t)의 각 행렬 요소들 Bi←j(1≤i,j≤n)을 좀더 관찰하면, 평균적인 전기차를 통상적으로 사용할 경우에는 값이 0일 수밖에 없는 행렬 요소들을 발견할 수 있다.On the other hand, considering each of the matrix elements B i ← j (1≤i, j ) of the transformation matrix B (t) in the equation (3), taking into account the rated motor capacity, the rated capacity of the charger, If we look more closely at j ≤ n, we can find matrix elements that have a value of zero if the average electric car is used normally.

예를 들어, 위의 예시에서, 예측 간격(Δt)은 1 시간이고 환산 방전 시간 단위(Δh)는 0.5 시간이므로, 논리적으로 1 시간의 예측 간격(Δt) 내내 운행한 전기차는 2 환산 방전 시간 단위(2Δh)만큼 충전량을 소모한다. 말하자면, 기준 시점(t)에 1 환산 방전 시간 단위(1Δh)만큼만 소모되었던 상태의 평균적인 전기차는 예측 시점(t+Δt)에 3 환산 방전 시간 단위(3Δh)만큼 소모된 전기차로 변환될 수 있을 뿐이며, 결코 2 환산 방전 시간 단위(2Δh)나 4 환산 방전 시간 단위(4Δh)만큼 소모된 전기차로 변환될 수는 없다. 따라서, B3←1나 B4←2 등의 행렬 요소들은 0이 아닌 값을 가질 수 있지만, B2←1나 B4←1, B3←2나 B5←2 등과 같은 행렬 요소들은 0으로 간주할 수 있다.For example, in the above example, since the predicted interval? T is one hour and the converted discharge time unit? H is 0.5 hour, the electric vehicle traveling logically within the one hour predicted interval? (2? H). That is to say, the average electric vehicle that has been consumed only by one conversion discharge time unit (1? H) at the reference time (t) can be converted into the electric vehicle consumed by the three conversion discharge time unit (3? H) at the prediction time (t + And can not be converted into an electric vehicle consumed by a 2-converted discharge time unit (2Δh) or a 4-converted discharge time unit (4Δh). Therefore, matrix elements such as B 3 ← 1 and B 4 ← 2 may have non-zero values, but matrix elements such as B 2 ← 1 , B 4 ← 1 , B 3 ← 2 , B 5 ← 2 , .

이에 따라 수학식 8과 같은 조건을 만족하는 일부 행렬 요소들은 0으로 간주될 수 있다.Accordingly, some matrix elements satisfying the condition of Equation (8) can be regarded as 0.

Figure 112014102943817-pat00019
Figure 112014102943817-pat00019

또한, 앞의 예시에서 평균적인 충전기로 1 시간 충전 시에 평균적인 전기차는 0.5 시간(여기서는 1 환산 방전 시간과 같음) 운행할 수 있기 때문에, 1 시간의 예측 간격(Δt) 내내 충전한 평균적인 전기차는 1 환산 방전 시간 단위(1Δh)만큼 충전량을 보충할 뿐이다. 말하자면, 기준 시점(t)에 4 환산 방전 시간 단위(4Δh)만큼 소모되었던 평균적인 전기차는 한 시간 뒤 예측 시점(t+1)에 3 환산 방전 시간 단위(3Δh)만큼 소모된 전기차로 변환될 뿐이고, 결코 2 환산 방전 시간 단위(2Δh)만큼 소모된 또는 완충된 전기차로 변환될 수는 없다. 따라서, B4←5나 B3←4 등의 행렬 요소들은 0이 아닌 값을 가질 수 있지만 B3←5나 B2←4 등과 같은 행렬 요소들은 모두 0으로 간주할 수 있다.Further, in the above example, since the average electric vehicle can be operated for 0.5 hour (here, it is equal to one converted discharge time) at the time of charging with the average charger for one hour, the average electric vehicle Quot; only replenishes the charged amount by one converted discharge time unit (DELTA h). That is to say, the average electric vehicle consumed by the four-point discharge time unit 4? H at the reference time t is only converted to the electric car consumed by the three-time discharge time unit 3? H at the prediction time t + 1 after one hour , It can never be converted to a consumed or buffered electric vehicle by 2 converted discharge time units (2? H). Therefore, matrix elements such as B 4 ← 5 and B 3 ← 4 can have non-zero values, but matrix elements such as B 3 ← 5 and B 2 ← 4 can all be considered as zero.

이에 따라 수학식 9와 같은 조건을 만족하는 일부 행렬 요소들은 0으로 간주될 수 있다.Accordingly, some matrix elements satisfying the condition of Equation (9) can be regarded as zero.

Figure 112014102943817-pat00020
Figure 112014102943817-pat00020

이에 따라, 위의 예시에 따르면, 수학식 3의 변환 행렬 B(t)는 다음 수학식 10과 같이 간소하게 정리될 수 있다.Accordingly, according to the above example, the transformation matrix B (t) of Equation (3) can be simply summarized as Equation (10).

Figure 112014102943817-pat00021
Figure 112014102943817-pat00021

수학식 10의 변환 행렬 B(t)는, 수학식 7의 관계에 따라, 각 열의 행렬 요소들의 합이 각각 1이라는 점을 이용하면, 다음 수학식 11과 같은 연립방정식이 유도될 수 있다.Using the fact that the sum of the matrix elements of each column is 1 according to the relation of Equation (7), the transformation matrix B (t) of Equation (10) can be derived the following simultaneous equations.

Figure 112014102943817-pat00022
Figure 112014102943817-pat00022

이러한 설명에 따라, 단계(S12)에서 충전량 분포 행렬 A(t)과 변환 행렬 B(t)의 행렬 요소들을 각각 결정하는 것은 수학식 2와 수학식 11의 연립방정식의 해를 몬테카를로법에 따라 구하는 것이라고 할 수 있다.According to this description, the matrix elements of the charge amount distribution matrix A (t) and the transformation matrix B (t) are respectively determined in step S12 by obtaining solutions of the simultaneous equations of the equations (2) and (11) according to the Monte Carlo method It can be said that.

나아가, 실시예에 따라서, 제한 조건들이 전기 요금제에 따른 운전자들의 충전 성향 조건을 더 포함할 경우에는, 수학식 10의 변환 행렬 B(t)는 더 간소하게 될 수 있다.Further, according to an embodiment, the conversion matrix B (t) of Equation (10) can be made simpler if the limiting conditions further include the charging tendency condition of the driver according to the electric bill.

예를 들어, 한국전력공사는 표 1와 같이 계통 전체의 부하량에 따라, 공급 전압에 따라, 또는 시기(계절)에 따라 전기자동차용 전력량 요금을 다르게 책정하여 부과하고 있다.For example, as shown in Table 1, KEPCO charges electric power charges for electric vehicles differently depending on the load of the whole system, the supply voltage, or the season (season), as shown in Table 1.

구분
division
기본요금
(원/kWh)
Basic charge
(Won / kWh)
전력량 요금(원/kWh)Electricity charge (won / kWh)
부하Load 여름철
(7~8월)
Summer
(July to August)
봄가을철
(3~6, 9~10월)
Spring fall
(3 ~ 6, 9 ~ October)
겨울철
(11~2월)
Winter
(November to February)
저압Low pressure 2,3202,320 경부하Light load 55.8055.80 56.9056.90 78.2078.20 중간부하Intermediate load 140.80140.80 68.3068.30 124.20124.20 최대부하Maximum load 255.30255.30 73.1073.10 184.90184.90 고압High pressure 2,5002,500 경부하Light load 50.9050.90 51.8051.80 67.7067.70 중간부하Intermediate load 107.30107.30 62.3062.30 97.9097.90 최대부하Maximum load 158.60158.60 66.1066.10 134.50134.50

표 1에서 한국전력공사가 책정한 경부하, 중간부하 및 최대부하 시간대는 다음 표 2와 같다.Table 1 below shows the light load, intermediate load, and peak load times set by KEPCO.

구분division 여름철
(7~8월)
Summer
(July to August)
봄가을철
(3~6, 9~10월)
Spring fall
(3 ~ 6, 9 ~ October)
겨울철
(11~2월)
Winter
(November to February)
경부하Light load 23:00~09:0023:00 - 09:00 23:00~09:0023:00 - 09:00 23:00~09:0023:00 - 09:00 중간부하Intermediate load 09:00~11:00
12:00~13:00
17:00~23:00
09:00 - 11:00
12:00 - 13:00
17:00 - 23:00
09:00~11:00
12:00~13:00
17:00~23:00
09:00 - 11:00
12:00 - 13:00
17:00 - 23:00
09:00~10:00
12:00~17:00
20:00~22:00
09:00 - 10:00
12:00 - 17:00
20:00 - 22:00
최대부하Maximum load 11:00~12:00
13:00~17:00
11:00 - 12:00
13:00 - 17:00
11:00~12:00
13:00~17:00
11:00 - 12:00
13:00 - 17:00
10:00~12:00
22:00~23:00
10:00 - 12:00
22:00 - 23:00

표 1과 표 2에 따르면, 전력량 요금은 계절, 공급 전압 및 부하 시간대에 따라 최대 약 5배까지 차이가 난다. 따라서, 전기차 사용자는 전기차를 충전하고자 할 때에 충전 시간대를 고려하지 않을 수 없다.According to Tables 1 and 2, the electricity rate varies by up to about five times, depending on the season, supply voltage and load time. Therefore, the user of the electric vehicle can not ignore the charging time zone when charging the electric vehicle.

이에 따라, 다음과 같이 예시적인 충전 성향 조건들을 설정할 수 있다.Accordingly, it is possible to set exemplary charging tendency conditions as follows.

(1) 예측 시점이 상대적으로 요금이 높은 시간대에 속할 경우에는 충전량이 아주 낮은 경우의 전기차만 충전한다.(1) If the predicted time is within a relatively high time zone, charge only the electric car when the charge amount is very low.

(2) 예측 시점이 상대적으로 요금이 중간 정도 시간대에 속할 경우에는 충전량이 중간 이하의 모든 대기 중인 전기차들이 충전한다.(2) If the forecasting time is relatively middle time, all waiting electric vehicles with a charge of less than mid-charge will be charged.

(3) 예측 시점이 상대적으로 요금이 낮은 시간대에 속할 경우에는 충전량이 아주 높은 전기차를 제외한 모든 대기 중인 전기차가 충전한다.(3) If the predicted time is in a relatively low-cost time zone, all waiting electric vehicles except the very charged ones will be charged.

(4) 충전량이 최소인 또는 완전 방전된 전기차는 요금제가 불리하더라도 충전한다.(4) Charged electric vehicles with minimal charge or fully discharged charge even if the charge rate is disadvantageous.

예를 들어 요금제와 상관없이 충전 성향 조건 (4)에 따라, 기준 시점(t)의 전기차들 중에서 충전량 분포 행렬 A(t) 내의 An-1(t) 또는 An(t)에 해당하는 모든 전기차들은 예측 시점(t+Δt)에 반드시 충전을 한다. For example, the all of the A n-1 (t) or A n (t) in regardless of the plan charging inclination condition (4), the reference electric Among charge distribution of the matrix A (t) at the time (t) in accordance with Electric vehicles always charge at the predicted time (t + Δt).

n=9인 위의 예시에서, 기준 시점(t)에 거의 최대로 방전된 7 환산 방전 시간 단위(7Δh) 또는 8 환산 방전 시간 단위(8Δh)만큼 소모되어 있는 전기차는, 예측 시점(t+Δt)에 여전히 7 환산 방전 시간 단위(7Δh) 또는 8 환산 방전 시간 단위(8Δh)만큼 소모된 상태로 남아 있지 않고, 한 시간의 충전을 통해 각각 6 환산 방전 시간 단위(6Δh) 또는 7 환산 방전 시간 단위(7Δh)만큼 소모된 상태로 변환될 것으로 예측할 수 있다.In the above example in which n = 9, the electric vehicle consumed by the seven converted discharge time units 7? h or 8 converted discharge time units 8? h nearly discharged at the reference time t is the predicted time t +? t (7Δh) or 8-converted discharge time unit (8Δh) in the discharge time unit (6Δh) or 7-converted discharge time unit (7 [Delta] h).

이러한 예측을 반영하면, 행렬 요소들 중 Bn←n이나 Bn-1←n-1 등은 0으로 간주될 수 있고, Bn-2←n-1나 Bn-1←n는 1로 간주될 수 있다.B n ← n and B n-1 ← n-1 among the matrix elements can be regarded as 0, and B n-2 ← n-1 and B n-1 ← n are 1 Can be considered.

이러한 충전 성향 조건 (4)를 반영하면 수학식 10의 변환 행렬 B(t)는 다음 수학식 12와 같이 좀더 간소화될 수 있고, 연립방정식은 수학식 13와 같이 유도될 수 있다.Reflecting this charge inclinational condition (4), the transformation matrix B (t) of Equation (10) can be further simplified as shown in Equation (12) and the simultaneous equations can be derived as Equation (13).

Figure 112014102943817-pat00023
Figure 112014102943817-pat00023

Figure 112014102943817-pat00024
Figure 112014102943817-pat00024

이러한 설명에 따라, 단계(S12)에서 충전량 분포 행렬 A(t)과 변환 행렬 B(t)의 행렬 요소들을 각각 결정하는 것은 수학식 2와 수학식 13의 연립방정식의 해를 몬테카를로법에 따라 구하는 것이라고 할 수 있다.According to these explanations, the matrix elements of the charge amount distribution matrix A (t) and the transformation matrix B (t) are respectively determined in step S12 by obtaining the solution of the simultaneous equations of Equations 2 and 13 according to the Monte Carlo method It can be said that.

좀더 예를 들어, 충전 성향 조건 (1)에 따르면, 기준 시점(t)에 1 환산 방전 시간 단위(1Δh) 내지 4 환산 방전 시간 단위(4Δh)만큼 소모되어 있는 전기차는 더 운행되더라도 비싼 요금을 부담하면서 충전하지는 않을 것이므로, 예측 시점(t+Δt)에 충전량이 더 높아지지 않을 것임을 추정할 수 있다.For example, according to the charge incentive condition (1), an electric car consumed by one conversion time unit (1? H) to four conversion time unit (4? H) at the reference time (t) , It can be estimated that the charged amount will not become higher at the predicted time (t + t).

이러한 추정을 더 반영하면, 행렬 요소들 중 Bn←n이나 Bn-1←n-1 뿐아니라 B1←2이나 B2←3 등도 0으로 간주될 수 있다.In addition to these estimates, B 1 ← 2 , B 2 ← 3 and so on can be regarded as 0, as well as B n ← n and B n-1 ← n-1 , among the matrix elements.

이러한 충전 성향 조건들 (1) 및 (4)를 반영하면 수학식 12의 변환 행렬 B(t)는 다음 수학식 14와 같이 좀더 간소화될 수 있고, 유도방정식은 수학식 15과 같이 유도될 수 있다.Reflecting these charge bias conditions (1) and (4), the transformation matrix B (t) in equation (12) can be further simplified as shown in equation (14) and the derivation equation can be derived as in equation .

Figure 112014102943817-pat00025
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Figure 112014102943817-pat00026
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나아가, 중간 정도의 요금제에 상응하는 시간대의 충전 수요 예측을 위한 충전 성향 조건 (2)을 적용할 경우에는, 예를 들어 4 환산 방전 시간 단위(4Δh)의 충전량을 기준으로 한다면, 기준 시점(t)에서 중간 이하 충전량을 가지고 대기 중이었던 전기차들은 모두 충전을 하므로, 논리적으로, 한 시간 동안 충전한 시점인 예측 시점(t+Δt)에도 여전히 같은 충전량을 가질 수는 없다. 따라서 i=j≥5인 모든 행렬 계수들 Bi←j도 0으로 간주될 수 있다.In addition, when the charging tendency condition (2) for predicting the charging demand in the time zone corresponding to the intermediate charging rate is applied, for example, if the charging amount of the 4-conversion discharge time unit (4Δh) ), Electric vehicles that were in a standby state with less than the middle charge amount are all charged, so that they can not have the same charge amount even at the predicted time (t + Δt), which is the time of charging for one hour logically. Thus, all matrix coefficients B i ← j with i = j ≥ 5 can also be considered to be zero.

유사하게, 낮은 요금제에 상응하는 시간대의 충전 수요 예측을 위한 충전 성향 조건 (3)을 적용할 경우에는, 예를 들어 2 환산 방전 시간 단위(4Δh)의 충전량을 기준으로 한다면, 기준 시점(t)에서 3 환산 방전 시간 단위(3Δh)보다 낮은 충전량을 가지고 대기 중이었던 전기차들은 모두 충전을 하므로, 논리적으로, 한 시간 동안 충전한 시점인 예측 시점(t+Δt)에도 여전히 같은 충전량을 가질 수는 없다. 따라서 i=j≥3인 모든 행렬 계수들 Bi←j도 0으로 간주될 수 있다.Similarly, when the charging tendency condition (3) for predicting the charging demand in the time zone corresponding to the low fare is applied, for example, when the charged amount of the 2-converted discharge time unit (4Δh) , The electric vehicles which were in a standby state with a charge amount lower than the 3-converted discharge time unit (3? H) are all charged, so that they can not still have the same charge amount at the predicted time (t +? T) . Thus, all matrix coefficients B i ← j with i = j ≥ 3 can also be considered to be zero.

이러한 방식으로, 수학식 11, 수학식 13 또는 수학식 15의 연립방정식은 다양한 예시적인 충전 성향 조건들에 따라 감축되고, 수학식 7의 경우에 비해 미지수의 개수가 크게 줄어들므로, 몬테카를로법을 적용하여 해를 구하는 데에 곤란함이 적다.In this way, the simultaneous equations of Equations (11), (13) or (15) are reduced according to various exemplary charging tendency conditions and the number of unknowns is significantly reduced compared to Equation (7) There is little difficulty in seeking the sun.

이렇듯, 각각의 기준 시간마다 배터리 용량, 충전 효율, 충전기 성능 내지 요금제에 따른 충전 성향 조건을 고려하여, 수학식 3의 변환 행렬 B(t)의 행렬 요소들의 일부를 0이나 1로 간주하고 세운 연립방정식에 대해 몬테카를로법을 적용하여 해를 구할 수 있다.In this way, taking into account the charging tendency conditions depending on the battery capacity, charging efficiency, charger performance, and charging plan for each reference time, a part of the matrix elements of the conversion matrix B (t) in Equation 3 is regarded as 0 or 1, You can solve the equation by applying the Monte Carlo method.

상술한 예시와 같이, 단계(S12)에서 충전량 분포 행렬 A(t)과 변환 행렬 B(t)의 행렬 요소들을 각각 결정하는 것은 수학식 3과 수학식 11, 13 및 15와 같은 연립방정식의 해를 몬테카를로법에 따라 구하는 것이라고 할 수 있다.Determining the matrix elements of the charge amount distribution matrix A (t) and the transformation matrix B (t), respectively, in step S12 as described above, can be accomplished by solving the simultaneous equations of equations 3 and 11, 13 and 15 Can be said to be obtained by the Monte Carlo method.

이렇게 충전량 분포 행렬 A(t)과 변환 행렬 B(t)의 행렬 요소들이 몬테카를로법에 따라 각각 결정되면, 이어서 단계(S13)에서, 컴퓨터가, 단계(S12)에서 결정된 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬 A(t)을 변환 행렬 B(t)과 곱하여 얻은 예측 시점(t+Δt)의 운행 예측 전기차 대수 ADRIVING(t+Δt)가 단계(S11)에서 결정된 예측 시점(t+Δt)의 운행 중 전기차 대수에 수렴하는지 여부를 판정한다.If the matrix elements of the charge amount distribution matrix A (t) and the transformation matrix B (t) are determined in accordance with the Monte Carlo method respectively, then in step S13 the computer calculates the charge amount of the reference time point t determined in step S12 (T + t) determined at step S11 is calculated by subtracting the estimated driving electric-power logarithm A DRIVING (t +? T) of the predicted moment t +? T obtained by multiplying the distribution matrix A (t) It is determined whether or not converging to the number of electric vehicles during operation.

이러한 단계(S13)은, 다음 수학식 16과 같이, 수학식 5에 따른 운행 예측 전기차 대수 ADRIVING(t+Δt)의 행렬 요소들의 합이 앞서 단계(S11)에서 결정한 예측 시점(t+Δt)의 운행 중 전기차 대수와 실질적으로 같아야 함을 의미한다.In this step S13, the sum of the matrix elements of the driving predictive electric power logarithm A DRIVING (t +? T) according to the equation (5) is calculated as the prediction time t +? T determined in step S11, Of the total number of electric vehicles in operation.

Figure 112014102943817-pat00027
Figure 112014102943817-pat00027

운행 예측 전기차 대수 ADRIVING(t+Δt)는, 상술한 수학식 5와 같이, 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬 A(t)를 변환 행렬 B(t)의 하삼각 행렬 L(t)과 곱한 값이다.Operation predicting electric logarithmic A DRIVING (t + Δt) is, like the above-described equation (5), the reference point in time (t) charge distribution matrix A (t) a lower triangular matrix L (t) of the transformation matrix B (t) of the .

수학식 10의 변환 행렬 B(t)를 이용한다면, 단계(S13)은 다음 수학식 17를 이용하여 해를 검증하는 절차라고 표현할 수 있다.If the transformation matrix B (t) of Equation 10 is used, step S13 can be expressed as a procedure for verifying the solution using Equation (17).

Figure 112014102943817-pat00028
Figure 112014102943817-pat00028

수학식 11, 수학식 13 또는 수학식 15 중 어느 하나와 수학식 2의 연립방정식들은 등식의 수보다 미지수가 훨씬 많으므로 몬테카를로법에 따른 해집합의 원소는 복수 개일 수 있다. 이러한 복수 개의 해들 중에, 수학식 5에 따른 운행 예측 전기차 대수가 실제 교통량 및 차량 운행 비율에 따라 결정되는 운행 중 전기차 대수에 수렴하지 않는 해를 수학식 17에 의해 걸러낼 수 있다. Since the simultaneous equations of Equation (11), Equation (13) or Equation (15) and Equation (2) are much greater than the number of equations, the elements of the solution set according to the Monte Carlo method can be plural. Among these plurality of solutions, a solution that does not converge to the number of electric vehicles during operation in which the number of driving predicted electric vehicles according to Equation (5) is determined according to the actual traffic volume and the vehicle driving ratio can be filtered out by Expression (17).

오차 계수 δ는 예를 들어 0.03 정도로 주어질 수 있다.The error coefficient delta can be given, for example, to about 0.03.

수학식 17에 의해 검증되는 해가 도출될 때까지, 단계(S12)와 단계(S13)는 반복될 수 있다.Steps S12 and S13 may be repeated until a solution to be verified by equation (17) is derived.

단계(S13)에서, 예측 시점(t+Δt)의 운행 예측 전기차 대수인 ADRIVING(t+Δt)의 행렬 요소들의 합이 예측 시점(t+Δt)의 운행 중 전기차 대수와 실질적으로 같게 만드는 해는 기준 시점(t)의 전기차들의 충전량 분포 행렬 A(t)와 변환 행렬 B(t)의 행렬 요소들의 값들로 결정된다.In step S13, the sum of the matrix elements of A DRIVING (t +? T), which is the driving predictive electric power number of the predicted time (t +? T), is made substantially equal to the electric vehicle number Is determined by the values of matrix elements of the charge distribution matrix A (t) and the transformation matrix B (t) of the electric vehicles at the reference time t.

단계(S14)에서, 컴퓨터가, 단계(S13)에서 수렴이 판정된 충전량 분포 행렬 A(t)과 변환 행렬 B(t)의 행렬 요소들의 값들에 기초하여, 기준 시점(t)의 충전량에 대비하여 예측 시점(t+Δt)의 충전량이 늘어나는 전기차들의 대수를 충전 예측 전기차 대수로서 산출한다.In step S14, the computer compares the charging amount of the reference time point t with the charge amount distribution matrix A (t) based on the values of the matrix elements of the conversion matrix B (t) And calculates the number of electric vehicles in which the charge amount at the predicted time point (t +? T) increases as the number of charge predicted electric vehicles.

다시 말해, 단계(S14)에서, 수학식 6과 같이, 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬 A(t)를 변환 행렬 B(t)의 상삼각 행렬 U(t)과 곱하여 얻은 충전 예측 전기차의 예측 충전량 분포 행렬 ACHARGING(t+Δt)의 행렬 요소들의 합을 충전 예측 전기차 대수로서 산출할 수 있다.In other words, in step S14, as shown in equation (6), the charge-accumulation matrix A (t) of the reference time t is multiplied by the upper triangular matrix U (t) of the transformation matrix B The sum of the matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix A CHARGING (t + DELTA t) can be calculated as the number of charge predicted electric vehicles.

단계(S15)에서, 단계(S11)부터 단계(S14)까지의 절차들을 다음 예측 시점에 관하여 반복함으로써, 상당히 장기간의 충전 예측 전기차 대수의 예측도 가능하다.By repeating the procedures from the step S11 to the step S14 with respect to the next prediction time in the step S15, it is also possible to predict a considerably long-term charging prediction electric power logarithm.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 수요 예측 방법에 따라 예측된 하루 중 전기차 충전 수요(Hourly Charging Ratio)의 변화를 계절별로 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing a change in the hourly charging ratio of the EV according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 4를 참조하면, 운행 비율이 낮고 밤 동안에 충전을 완료한 전기차가 많은 이른 아침 시간대에는 비록 요금이 저렴하더라도 충전 수요가 낮고, 운행 비율이 아주 높고 요금은 중간 정도인 아침 시간 대에도 여전히 충전 수요가 낮다. 하지만 아침부터 운행 비율이 높게 유지되면서 오전 시간 대에 이르러 방전된 전기차가 늘어남에 따라 요금이 비싸짐에도 불구하고 충전 수요는 점차 증가한다. 이러한 경향은 오후 시간대에도 나타난다. 저녁 시간대에 운행 비율이 다시 한번 최고조에 이르고 요금이 중간 정도로 낮아짐에 따라, 충전 수요는 더 늘어난다. 밤 시간대에는 하루 중 요금이 가장 저렴해지는 23시 직후에 충전 수요가 급격히 늘어나 최고조에 달하지만, 새벽 시간대로 갈수록 충전이 완료된 전기차가 늘어남에 따라 충전 수요는 점점 감소한다.Referring to FIG. 4, even in the early morning hours where the electric vehicle is low in charge and the charging is completed during the night, the charge demand is low even though the charge is low, Is low. However, as the rate of operation is high in the morning and the discharged electric car is increased in the morning hours, the charging demand gradually increases even though the charge is expensive. This trend also appears in the afternoon. Demand for recharge is further increased as the rate rises to peak again in the evening hours and the charge is moderately low. At night time, charging demand rapidly increases at 23 o'clock, which is the cheapest rate during the day. However, as the number of electric cars that have been fully charged increases with the time of day, the demand for charging decreases gradually.

도 4의 그래프에 따르면, 계절에 따른 최대 부하 시간대의 차이로 인해 오후부터 밤까지 구간에서 약간의 차이를 보이는 것을 알 수 있다.According to the graph of FIG. 4, it can be seen that there is a slight difference in the interval from afternoon to night due to the difference of the peak load time according to the season.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 수요 예측 시스템을 예시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating an electric vehicle charging demand forecasting system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전기차 충전 수요 예측 시스템(50)은 전기차 대수 산출부(51), 변환 행렬 최적화부(52), 행렬 요소 연산부(53), 해 검증부(54) 및 충전 수요 산출부(55)를 포함할 수 있다.5, the electric vehicle charging demand forecasting system 50 includes an electric vehicle logarithmic calculating unit 51, a conversion matrix optimizing unit 52, a matrix element calculating unit 53, a solution verifying unit 54, 55).

좀더 구체적으로, 전기차 대수 산출부(51)는 외부적으로 주어지는 전체 자동차 대비 전기차 비율, 교통량 및 운행 차량 비율에 기초하여, 기준 시점 및 예측 시점에 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수를 각각 결정할 수 있다.More specifically, the electric vehicle logarithmic calculation unit 51 can determine the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles during operation based on the externally given ratio of electric vehicles, the amount of traffic, and the ratio of vehicles to vehicles, .

변환 행렬 최적화부(52)는 기준 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 충전량 분포 행렬이 예측 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 예측 충전량 분포 행렬로 변환되도록 만드는 변환 행렬을 정의할 수 있다. 여기서, 환산 방전 시간 단위는 운행에 따른 충전량 소모분을 전기차의 정격 모터 용량, 배터리 효율 및 평균 주행 시간에 맞춰 시간 단위로 환산한 값이다. 변환 행렬의 크기는 전기차의 정격 배터리 용량과 정격 모터 용량에 기초하여 결정되는 최대 운행 시간을 환산 방전 시간 단위로 나눈 값에 가까운 자연수들 중에 결정될 수 있다.The conversion matrix optimizing unit 52 compares the charge amount distribution matrix representing the charge amount distribution of all the electric vehicles at the reference point with the electric number logarithm values of the plurality of converted discharge time units into the electric charge distribution distributions of all the electric vehicles at the prediction time point, It is possible to define a transformation matrix to be transformed into a predicted charge distribution matrix expressed by logarithmic values. Here, the converted discharge time unit is a value obtained by converting the consumption amount of charge according to the operation into the time unit in accordance with the rated motor capacity, the battery efficiency and the average running time of the electric vehicle. The size of the conversion matrix can be determined among natural numbers close to the value obtained by dividing the maximum operating time determined based on the rated battery capacity of the electric car and the rated motor capacity divided by the converted discharge time unit.

실시예에 따라, 변환 행렬 최적화부(52)는 예를 들어 수학식 8 또는 수학식 9와 같이 변환 행렬의 일부 행렬 요소들의 값들을 환산 방전 시간 단위, 전기차의 배터리 효율, 정격 모터 용량, 정격 충전기 용량, 요금제에 따른 충전 성향 조건 중 적어도 어느 하나에 기초하여 0 또는 1로 결정할 수 있다.According to the embodiment, the conversion matrix optimizing unit 52 converts the values of some matrix elements of the transformation matrix into the conversion discharge time unit, the battery efficiency of the electric vehicle, the rated motor capacity, the rated charger The charging condition may be determined to be 0 or 1 based on at least any one of the charging condition, the charge condition,

행렬 요소 연산부(53)는 충전량 분포 행렬과 최적화된 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들을 각각 결정할 수 있다.The matrix element operation unit 53 can determine the values of the matrix elements of the charge distribution distribution matrix and the optimized transformation matrix, respectively.

구체적으로, 행렬 요소 연산부(53)는 수학식 2 및 수학식 7에 따라, 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들을 결정할 수 있다.Specifically, the matrix element calculator 53 can determine the values of the matrix elements of the charge amount distribution matrix and the transform matrix according to Equations (2) and (7).

이때, 행렬 요소 연산부(53)는 연립방정식의 개수가 미지수의 개수보다 적은 문제에 대응할 수 있도록 몬테카를로법을 적용할 수 있다.At this time, the matrix element computing unit 53 may apply the Monte Carlo method so that the number of simultaneous equations can be less than the number of unknowns.

행렬 요소 연산부(53)가 수학식 2 및 수학식 7을 만족하도록 도출하는 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들은 복수 개일 수 있다.The values of matrix elements of the charge amount distribution matrix and the transform matrix that are derived so as to satisfy the equations (2) and (7) may be a plurality of values.

이에 따라, 해 검증부(54)는 행렬 요소 연산부(53)가 도출한 해, 즉 기준 시점의 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들에 대해, 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 변환 행렬과 곱하여 예측 시점의 운행 예측 전기차 대수를 얻고, 예측 시점의 운행 예측 전기차 대수와 전기차 대수 산출부(51)에서 제공한 예측 시점의 운행 중 전기차 대수가 서로 수렴하는지 여부를 판정함으로써, 행렬 요소 연산부(53)가 도출한 해를 검증한다.Accordingly, the solution verifying unit 54 multiplies the charge accumulation matrix at the reference time with the transformation matrix, for the solution derived by the matrix element computing unit 53, that is, the values of the matrix elements of the charge accumulation matrix and the transformation matrix at the reference time The matrix element operating section 53 obtains the driving predicted number of electric vehicles at the predicted time point and determines whether or not the number of electric vehicles to be driven converges among the driving predicted electric vehicle number at the predicted point in time and the predicted point provided by the electric vehicle logarithm calculation section 51, And the number of years.

구체적으로, 해 검증부(54)는 운행 예측 전기차 대수를 얻기 위해, 수학식 5에 따라 변환 행렬의 하삼각 행렬과 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 곱하여 얻은 예측 시점의 예측 충전량 분포 행렬의 행렬 요소들의 값들을 합산할 수 있다.Specifically, the solution verifying unit 54 calculates a matrix of the predicted charge amount distribution matrix of the prediction point obtained by multiplying the lower triangular matrix of the conversion matrix by the charge amount distribution matrix of the reference point according to Equation (5) The values can be summed.

좀더 구체적으로, 해 검증부(54)는 수학식 17과 같이 변환 행렬의 하삼각 행렬과 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 곱하여 얻은 예측 시점의 예측 충전량 분포 행렬의 행렬 요소들의 값들을 합산한 운행 예측 전기차 대수와 예측 시점의 운행 중 전기차 대수의 차이가 소정 오차보다 작은지 여부에 기초하여 수렴 여부를 판정할 수 있다.More specifically, the solution verifying unit 54 obtains a driving predictive electric power (hereinafter, referred to as &quot; driving predictive electric power &quot;) obtained by adding the values of the matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix at the prediction time obtained by multiplying the lower triangular matrix of the conversion matrix by the charge- It is possible to determine whether or not convergence is based on whether the difference between the logarithm and the predicted point of time is smaller than a predetermined error.

해 검증부(54)에 의해 운행 예측 전기차 대수와 예측 시점의 운행 중 전기차 대수가 거의 같다고 검증된 해에 따른 변환 행렬 및 충전량 분포 행렬은 충전 수요 산출부(55)로 제공된다.The conversion matrix and the charge amount distribution matrix according to the solution proved by the solution verifying unit 54 that the number of electric vehicles to be operated is almost the same among the driving predicted electric vehicle number and the operation time at the prediction point is provided to the charge demand calculation unit 55.

충전 수요 산출부(55)는 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들에 기초하여, 기준 시점에 대비하여 예측 시점에 충전량이 늘어난 전기차들의 대수를 충전 예측 전기차 대수로서 산출하고, 예측 시점의 충전 예측 전기차 대수와 충전기 용량에 기초하여 예측 시점의 충전 수요를 산출한다.The charging demand calculation unit 55 calculates the number of electric vehicles whose charging amount has increased at the prediction time with respect to the reference time as the number of charging predicted electric vehicles based on the values of the matrix elements of the charging amount distribution matrix and the conversion matrix, The charge demand at the predicted time is calculated based on the predicted number of electric vehicles and the capacity of the charger.

구체적으로 충전 수요 산출부(55)는, 수학식 6에 따라, 변환 행렬의 상삼각 행렬과 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 곱하여 얻은 예측 시점의 예측 충전량 분포 행렬의 행렬 요소들의 값들을 합산하여 충전 예측 전기차 대수를 산출할 수 있다.Specifically, the charge demand calculation unit 55 sums the values of the matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix at the prediction time obtained by multiplying the upper triangular matrix of the transformation matrix by the charge amount distribution matrix at the reference time, according to Equation (6) The number of electric cars can be calculated.

교통량 및 운행 차량 비율 데이터가 제공되는 복수의 시간대에 대하여 이러한 수요 예측을 반복함으로써 전기차들에 의한 장래의 충전 수요를 획득할 수 있다.It is possible to obtain future charging demand by electric vehicles by repeating such demand forecasting for a plurality of time zones in which traffic volume and running vehicle ratio data are provided.

또한 전기차들의 성능과 충전기의 성능이 향상되더라도, 환산 방전 시간 단위, 배터리 효율, 정격 모터 용량 및 정격 충전기 용량의 수치를 반영하여 변환 행렬을 최적화하면 그러한 성능 향상에 따른 충전 수요의 변동에 쉽게 적응할 수 있다.Even if the performance of the electric cars and the performance of the charger are improved, if the conversion matrix is optimized by reflecting the values of the conversion discharge time unit, the battery efficiency, the rated motor capacity and the rated capacity of the charger, have.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It will be understood that variations and specific embodiments which may occur to those skilled in the art are included within the scope of the present invention.

또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Further, the apparatus according to the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include ROM, RAM, optical disk, magnetic tape, floppy disk, hard disk, nonvolatile memory and the like. The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.

50 전기차 충전 수요 예측 시스템
51 전기차 대수 산출부
52 변환 행렬 최적화부
53 행렬 요소 연산부
54 해 검증부
55 충전 수요 산출부
50 Electric Vehicle Charging Demand Forecasting System
51 Electric Vehicle Algebra Calculator
52 transformation matrix optimization section
53 matrix element operating section
However,
55 Charging Demand Calculator

Claims (20)

컴퓨터를 이용한 전기차 충전 수요 예측 방법으로서,
상기 컴퓨터가,
(a) 기준 시점 및 예측 시점에 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수를 각각 결정하는 단계;
(b) 기준 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 충전량 분포 행렬이, 변환 행렬에 의해, 예측 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 예측 충전량 분포 행렬로 변환되도록, 상기 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들을 각각 결정하는 단계;
(c) 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 변환 행렬에 곱하여 얻은 예측 시점의 운행 예측 전기차 대수가 상기 예측 시점의 운행 중 전기차 대수에 수렴하는지 여부를 판정하는 단계;
(d) 만약 운행 예측 전기차 대수가 운행 중 전기차 대수에 수렴한다고 판정되지 않으면 단계 (b) 및 (c)를 반복하는 단계; 및
(e) 만약 운행 예측 전기차 대수가 운행 중 전기차 대수에 수렴한다고 판정되면, 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들에 기초하여, 기준 시점에 대비하여 예측 시점에 충전량이 늘어난 전기차들의 대수를 충전 예측 전기차 대수로서 산출하는 단계를 포함하고,
상기 환산 방전 시간 단위는 충전량을 시간 단위로 환산한 값인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.
As a method for predicting charging demand of an electric vehicle using a computer,
The computer comprising:
(a) determining the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles in operation at the reference time and the forecasting time;
(b) a charge amount distribution matrix expressing a charge amount distribution of all the electric vehicles at the reference time point as electric number logarithmic values for each of the plurality of converted discharge time units, wherein the charge amount distribution of all the electric vehicles at the predicted time point is divided into a plurality of converted discharge time units Determining values of matrix elements of the charge amount distribution matrix and the transform matrix so as to be transformed into a predicted charge amount distribution matrix expressed by electric vehicle logarithmic values;
(c) determining whether the driving predictive electric-power logarithm of the prediction time obtained by multiplying the conversion matrix by the charge-amount distribution matrix at the reference point converges to the electric-vehicle logarithm of the driving of the prediction time point;
(d) repeating steps (b) and (c) if it is not determined that the number of vehicles predicted to converge to the number of electric vehicles during operation; And
(e) If it is determined that the driving forecast number of electric vehicles is converged to the number of electric vehicles during operation, the number of electric vehicles whose charging amount is increased at the predicted time point in comparison with the reference time is charged based on the values of the matrix elements of the charging amount distribution matrix and the conversion matrix As an estimated number of electric vehicles,
Wherein the converted discharge time unit is a value obtained by converting the charged amount into a time unit.
청구항 1에 있어서, 상기 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수는, 전체 자동차들의 교통량 및 운행 차량 비율을 기초로, 전체 자동차 대수 대비 전기차 대수를 고려하여, 결정되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.The method according to claim 1, wherein the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles during operation are determined in consideration of the number of electric vehicles compared to the total number of vehicles based on the traffic volume of all vehicles and the ratio of vehicles. 청구항 1에 있어서, 상기 충전량 분포 행렬 및 상기 예측 충전량 분포 행렬의 각각은, 모든 전기차들을, 각각의 충전량에 관하여 복수 개의 시간 단위로 환산된 충전량 단위에 따라 배열하여 얻은 행렬들인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.2. The electric vehicle according to claim 1, wherein each of the charge amount distribution matrix and the predicted charge amount distribution matrix is matrices obtained by arranging all the electric vehicles according to a charge amount unit converted into a plurality of time units with respect to each charge amount Demand forecasting method. 청구항 1에 있어서, 상기 충전량 분포 행렬, 예측 충전량 분포 행렬 및 변환 행렬의 관계는 다음 수학식
Figure 112014102943817-pat00029

과 같고, 여기서, A(t)는 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬, B(t)는 변환 행렬, A(t+Δt)는 예측 시점(t+Δt)의 예측 충전량 분포 행렬이며, Δt는 기준 시점과 예측 시점 사이의 시간 간격이고, 충전량 분포 행렬과 예측 충전량 분포 행렬은 n 개의 행렬 요소들로 구성되는 1×n 행렬이며, 변환 행렬은 n×n 행렬이고, n은 전기차의 최대 충전량을 환산 방전 시간 단위로 나눈 값보다 크거나 작은 가장 가까운 자연수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.
2. The method of claim 1, wherein the relationship between the charge amount distribution matrix, the predicted charge amount distribution matrix,
Figure 112014102943817-pat00029

(T +? T) is a predicted charge distribution distribution matrix of the reference time t, B (t) is a transformation matrix, A (t + Is a 1 × n matrix composed of n matrix elements, the transformation matrix is an n × n matrix, n is a maximum charge amount of the electric vehicle Is determined as the nearest natural number which is larger or smaller than a value obtained by dividing the electric charge by the discharge discharge time unit.
청구항 4에 있어서, 상기 변환 행렬은 다음 수학식
Figure 112014102943817-pat00030

과 같이 표현되며, 변환 행렬 B(t)의 각 행렬 위치 (i,j)의 행렬 요소
Figure 112014102943817-pat00031
는 기준 시점(t)에서 (j-1) 환산 방전 시간 단위의 충전량을 소모한 전기차가 예측 시점(t+Δt)에 (i-1) 환산 방전 시간 단위의 충전량을 소모한 전기차로 되는 비율인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.
5. The method of claim 4,
Figure 112014102943817-pat00030

, And matrix elements (i, j) of each matrix position (i, j) of the transformation matrix B
Figure 112014102943817-pat00031
Is a ratio of the electric vehicle consuming the charging amount of the (j-1) converted discharge time unit at the reference time t to the electric vehicle consuming the charging amount of the (i-1) converted discharge time unit at the prediction time t + And estimating the charging demand of the electric vehicle.
청구항 5에 있어서, 상기 단계(b)는 다음 수학식들
Figure 112014102943817-pat00032

Figure 112014102943817-pat00033

로 구성되는 연립방정식을 만족하는 기준 시점(t)의 충전량 분포 행렬 A(t)와 변환 행렬 B(t)의 각 행렬 요소들을 몬테카를로법에 따라 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.
6. The method of claim 5, wherein step (b)
Figure 112014102943817-pat00032

Figure 112014102943817-pat00033

(T) and the matrix elements of the transformation matrix B (t) at a reference time point (t) satisfying a simultaneous equations consisting of a charge amount distribution matrix A Prediction method.
청구항 6에 있어서, 상기 단계(b)는 상기 변환 행렬의 일부 행렬 요소들의 값들을 환산 방전 시간 단위, 전기차의 배터리 효율, 정격 모터 용량, 정격 충전기 용량, 요금제에 따른 충전 성향 조건 중 적어도 어느 하나에 기초하여 0 또는 1로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.[6] The method of claim 6, wherein the step (b) comprises the steps of: calculating values of some matrix elements of the transformation matrix by at least one of a conversion discharge time unit, a battery efficiency of an electric vehicle, a rated motor capacity, Further comprising the step of determining whether the charge demand is 0 or 1 on the basis of the estimated value. 청구항 7에 있어서, 상기 변환 행렬의 일부 행렬 요소들은 다음 수학식
Figure 112014102943817-pat00034

에 따라 0으로 결정되고, 여기서 Δt는 상기 예측 시점과 상기 기준 시점의 시간 간격이고, Δh는 상기 환산 방전 시간 단위인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.
The method of claim 7, wherein some of the matrix elements of the transformation matrix
Figure 112014102943817-pat00034

, Where DELTA t is a time interval between the prediction time and the reference time, and DELTA h is a unit of the converted discharge time.
청구항 7에 있어서, 상기 변환 행렬의 일부 행렬 요소들은 다음 수학식
Figure 112014102943817-pat00035

에 따라 0으로 결정되고, 여기서 e는 전기차를 충전 시간만큼 충전할 경우에 추가되는 운행 가능 시간의 비율이고, Δh는 상기 환산 방전 시간 단위인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.
The method of claim 7, wherein some of the matrix elements of the transformation matrix
Figure 112014102943817-pat00035

, Where e is the ratio of the available travel time added when charging the electric vehicle to the charge time, and [Delta] h is the converted discharge time unit.
청구항 4에 있어서, 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을, 다음 수학식
Figure 112014102943817-pat00036

과 같이, 상기 변환 행렬의 대각 행렬과 곱하여 상기 예측 시점에 대기 중일 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이 획득되고,
여기서 AREST(t+Δt)는 상기 예측 시점에 대기 중일 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이고, D(t)는 상기 변환 행렬의 대각 행렬이며, 상기 예측 충전량 분포 행렬 AREST(t+Δt)의 행렬 요소들을 합산한 값은 상기 예측 시점에 대기 중일 것으로 예측되는 전기차들의 대수인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.
5. The method according to claim 4, further comprising:
Figure 112014102943817-pat00036

The predicted charge amount distribution matrix of the electric vehicles predicted to be on standby at the predicted time is multiplied by the diagonal matrix of the conversion matrix,
Wherein A REST (t + Δt) is the distribution predicted charge of the electric vehicle is expected to be waiting in the prediction time matrix, D (t) is a diagonal matrix of the transformation matrix, the prediction charge distribution matrix A REST (t + Δt ) Is a logarithm of electric vehicles predicted to be waiting at the predicted time point.
청구항 4에 있어서, 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을, 다음 수학식
Figure 112014102943817-pat00037

과 같이, 상기 변환 행렬의 하삼각 행렬과 곱하여 상기 예측 시점에 운행을 할 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이 획득되고,
여기서 ADRIVING(t+Δt)는 상기 예측 시점에 운행 중일 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이고, L(t)는 상기 변환 행렬의 하삼각 행렬이며, 상기 예측 충전량 분포 행렬 ADRIVING(t+Δt)의 행렬 요소들을 합산한 값은 상기 예측 시점에 운행 중일 것으로 예측되는 전기차들의 대수인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.
5. The method according to claim 4, further comprising:
Figure 112014102943817-pat00037

The predicted charge amount distribution matrix of the electric vehicle, which is predicted to be operated at the predicted point in time, is obtained by multiplying the lower triangular matrix of the conversion matrix,
Wherein A DRIVING (t + Δt) is the distribution predicted charge of the electric vehicle that is expected while operating on the prediction time matrix, the L (t) is a lower triangular matrix of the transformation matrix, the prediction charge distribution matrix A DRIVING (t + Δt) is the logarithm of the electric vehicles estimated to be in operation at the predicted time point.
청구항 4에 있어서, 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을, 다음 수학식
Figure 112014102943817-pat00038

과 같이, 상기 변환 행렬의 상삼각 행렬과 곱하여 상기 예측 시점에 충전을 할 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이 획득되고,
여기서 ACHARGING(t+Δt)는 상기 예측 시점에 충전 중일 것으로 예측되는 전기차들의 예측 충전량 분포 행렬이고, U(t)는 상기 변환 행렬의 하삼각 행렬이며, 상기 예측 충전량 분포 행렬 ACHARGING(t+Δt)의 행렬 요소들을 합산한 값은 상기 예측 시점에 충전 중일 것으로 예측되는 전기차들의 대수인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.
5. The method according to claim 4, further comprising:
Figure 112014102943817-pat00038

The predicted charge amount distribution matrix of the electric vehicle, which is predicted to be charged at the predicted time point, is multiplied by the upper triangular matrix of the transformation matrix,
Wherein A CHARGING (t + Δt) is the distribution predicted charge of the electric vehicle is predicted to being charged to the prediction point matrices, U (t) is a lower triangular matrix of the transformation matrix, the prediction charge distribution matrix A CHARGING (t + DELTA t) is a logarithm of electric vehicles predicted to be charged at the predicted time point.
청구항 1에 있어서, 단계 (a)부터 단계(e)까지의 절차들을 새로운 기준 시점과 새로운 예측 시점에 관하여 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 방법.The method of claim 1, further comprising repeating steps (a) through (e) with respect to a new reference time point and a new prediction time point. 컴퓨터에서 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 청구항에 따른 전기차 충전 수요 예측 방법의 각 단계들을 구현하도록 컴퓨터로 독출될 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable recording medium for implementing the steps of a method for predicting charging demand of an electric vehicle according to any one of claims 1 to 13 in a computer. 외부적으로 주어지는 전체 자동차 대비 전기차 비율, 교통량 및 운행 차량 비율에 기초하여, 기준 시점 및 예측 시점에 전체 전기차 대수 및 운행 중 전기차 대수를 각각 결정하는 전기차 대수 산출부;
상기 기준 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 충전량 분포 행렬이 상기 예측 시점의 전체 전기차들의 충전량 분포를 복수의 환산 방전 시간 단위별 전기차 대수 값들로써 표현한 예측 충전량 분포 행렬로 변환되도록 상기 변환 행렬을 정의하는 변환 행렬 최적화부;
상기 충전량 분포 행렬과 상기 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들을 각각 결정하는 행렬 요소 연산부;
상기 행렬 요소 연산부에 의해 결정된 기준 시점의 충전량 분포 행렬과 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들에 대해, 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 변환 행렬과 곱하여 예측 시점의 운행 예측 전기차 대수를 얻고, 상기 예측 시점의 운행 예측 전기차 대수와 상기 전기차 대수 산출부에서 제공한 상기 예측 시점의 운행 중 전기차 대수가 서로 수렴하는지 여부를 판정하는 해 검증부;
상기 해 검증부에 의해 상기 운행 예측 전기차 대수와 상기 예측 시점의 운행 중 전기차 대수를 서로 수렴시킨다고 판정된 상기 변환 행렬 및 충전량 분포 행렬에 기초하여, 상기 기준 시점에 대비하여 예측 시점에 충전량이 늘어난 전기차들의 대수를 충전 예측 전기차 대수로서 산출하고, 예측 시점의 충전 예측 전기차 대수와 충전기 용량에 기초하여 예측 시점의 충전 수요를 산출하는 충전 수요 산출부를 포함하는 전기차 충전 수요 예측 시스템.
An electric vehicle algebra number calculation unit for determining the total number of electric vehicles and the number of electric vehicles in operation based on the externally given ratio of electric vehicles, the traffic volume, and the driving vehicle to the entire vehicle;
Wherein the charge distribution matrix expressing the charge amount distribution of all of the electric vehicles at the reference time point as a plurality of electric charge logarithmic values by the unit of the discharge time unit is a predicted charge amount expressed by the electric charge logarithm values of the electric vehicles A transformation matrix optimizer for defining the transformation matrix to be transformed into a distribution matrix;
A matrix element operation unit for determining the values of the charge distribution matrix and the matrix elements of the transformation matrix;
For the values of the matrix elements of the charge accumulation matrix and the charge accumulation matrix at the reference point determined by the matrix element arithmetic unit, multiplying the charge accumulation matrix of the reference point by the transformation matrix to obtain the driving predicted electric power logarithm of the predicted time point, A solution verifying unit for determining whether or not the number of electric vehicles to be driven converges among the estimated number of electric vehicles to be operated and the number of electric vehicles to be operated at the predicted time provided by the electric vehicle number calculating unit;
And a charge amount distribution matrix which is determined by the solution verifying section to converge the logarithm of the driving predictive electric potential and the electric potential difference between the driving of the prediction point and the charging electric potential difference matrix, And a charge demand calculation unit for calculating the number of chargeable electric vehicles as the number of charge predicted electric car numbers and calculating the charge demand at the predicted time based on the number of charge predicted electric vehicles at the predicted time and the charger capacity.
청구항 15에 있어서, 상기 충전량 분포 행렬 및 상기 예측 충전량 분포 행렬의 각각은, 모든 전기차들을, 각각의 충전량에 관하여 복수 개의 시간 단위로 환산된 충전량 단위에 따라 배열하여 얻은 행렬들인 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 시스템.16. The electric vehicle according to claim 15, wherein each of the charge amount distribution matrix and the predicted charge amount distribution matrix is matrices obtained by arranging all the electric vehicles according to a charge amount unit converted into a plurality of time units with respect to each charge amount, Demand forecasting system. 청구항 15에 있어서, 상기 변환 행렬 최적화부는 상기 변환 행렬의 일부 행렬 요소들의 값들을 환산 방전 시간 단위, 전기차의 배터리 효율, 정격 모터 용량, 정격 충전기 용량, 요금제에 따른 충전 성향 조건 중 적어도 어느 하나에 기초하여 0 또는 1로 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 시스템.16. The system of claim 15, wherein the conversion matrix optimizer is configured to calculate values of some matrix elements of the transformation matrix based on at least any one of a conversion discharge time unit, a battery efficiency of an electric car, a rated motor capacity, a rated charger capacity, So as to be 0 or 1, respectively. 청구항 15에 있어서, 상기 행렬 요소 연산부는
상기 충전량 분포 행렬의 행렬 요소들을 합산한 값은 상기 기준 시점의 전기차들의 전체 대수와 같다는 관계와, 상기 변환 행렬의 각 열마다 행렬 요소들의 값들을 합산한 값은 1과 같다는 관계를 이용한 연립방정식에 기초하여, 상기 충전량 분포 행렬과 상기 변환 행렬의 행렬 요소들의 값들을 각각 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 시스템.
16. The apparatus of claim 15,
The sum of the matrix elements of the charge amount distribution matrix is equal to the total number of the electric motors of the reference time point and the sum of the values of the matrix elements for each column of the conversion matrix is equal to 1, And to determine values of the charge distribution matrix and the matrix elements of the transformation matrix, respectively.
청구항 18에 있어서, 상기 행렬 요소 연산부는 상기 연립방정식의 해를 구하기 위해 몬테카를로법을 적용하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 시스템.19. The system of claim 18, wherein the matrix element operating unit operates to apply the Monte Carlo method to solve the solution of the simultaneous equations. 청구항 15에 있어서, 상기 충전 수요 산출부는, 상기 변환 행렬의 상삼각 행렬과 상기 기준 시점의 충전량 분포 행렬을 곱하여 얻은 상기 예측 시점의 예측 충전량 분포 행렬의 행렬 요소들의 값들을 합산하여, 상기 예측 시점에 충전할 것으로 예측되는 전기차들의 대수인 충전 예측 전기차 대수를 산출하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 수요 예측 시스템.16. The apparatus of claim 15, wherein the charge demand calculator calculates a sum of the matrix elements of the predicted charge amount distribution matrix at the prediction time obtained by multiplying the upper triangular matrix of the transformation matrix by the charge amount distribution matrix of the reference point, And calculates the number of charging predicted electric vehicles, which is the number of electric vehicles estimated to be charged.
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