KR101987527B1 - 전기자동차 예약충전 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 예약충전을 위한 충전 종료시각을 포함하는 충전조건이 입력되는 단계, 상기 충전조건이 입력되는 단계에 의해 입력된 충전 종료시각 및 배터리 온도를 포함하는 충전변수로부터 충전시간을 계산하는 단계 및 상기 충전시간을 계산하는 단계에 의해 계산된 충전시간과 상기 충전 종료시각으로부터 충전 시작시각을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 충전시간을 계산하는 단계는 충전변수로서의 배터리 온도를 예약시점의 배터리 온도 이하의 가상 배터리 온도를 변수로 하여 계산하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 예약충전 제어방법으로서, 본 발명에 의하면, 전기자동차를 예약충전함에 있어서 충전의 예약시점과 실제 충전시작 시점의 환경이 달라져서 실제 충전시간이 예약 충전시간에 못 미치는 경우가 발생하지 않도록, 환경이 달라지더라도 예상한 만큼의 충전이 이루어질 수 있도록 한다.

Description

전기자동차 예약충전 제어방법{METHOD OF CONTROLLING RECHARGE SCHEDULE FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기를 동력에너지로 사용하는 전기자동차에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기자동차의 예약충전을 제어하는 방법에 관한 것이다.

순수 전기차나 전기로만 운행이 가능한 플러그인하이브리드 차량(PHEV)은 배터리 용량의 한계로 인해서 배터리를 주기적으로 충전하여야 하고, 전기자동차의 배터리를 충전하는 데 소요되는 시간이 길기 때문에 대부분 예약충전 기능을 탑재하고 있다.

예약충전 기능은 지정된 시간에 차량 자체적으로 웨이크업(wake-up)하여 충전이 시작되도록 하는 기능으로서, 이는 차량 운휴시 미리 충전을 해둬서 다음 운행을 대비하는 것은 물론, 새벽 시간대 등 충전설비에 따라 저렴한 비용이 소요되는 시간대를 활용하기 위한 방법으로 이용된다.

예약충전의 설정은 저렴한 요금제 등이 고려된 충전요청 시간대와 차량사용 시작시각인 충전 종료시각의 설정에 따라서 전기자동차의 충전 시작시각을 계산하여 계산된 충전 시작시각에 차량이 웨이크업하여 충전이 시작되도록 제어된다.

충전 시작시각의 계산은 배터리의 충전량(배터리 만충전 에너지-현재 배터리 에너지)과 배터리의 온도와 충전설비(EVSE, Electric Vehicle Service Equipment)의 충전 파워를 변수로 하여 산출하게 된다.

그런데, 계산 시점의 배터리의 온도가 충전 시작시각의 배터리의 온도와 같다면 계산된 충전시간만큼 충전시 만충전하는데 문제가 없겠지만, 외부 기온의 변화가 심한 경우에는 계산 시점에서의 배터리의 온도와 충전 시작시각에서의 배터리의 온도가 크게 차이가 나게 될 수 있다.

즉, 겨울철 외부에서 충전시 등 외기온이 급격히 강하하게 되는 등의 경우에는 실제 충전시간이 예측시간보다 길어져서 만충전이 되기 전에 이미 충전 종료시각이 되어버릴 수 있는 것이다.

예를 들어, 충전 예약 시점에서의 배터리 온도가 23℃이고, SOC가 2.5에서 95%까지 6.6kW로 충전을 예약하게 되면 충전시간은 4시간 30분이 소요되므로, 충전 종료시각을 8시 30분으로 설정한다면, 전기자동차의 충전은 4시에 시작이 되도록 충전이 예약 설정되는 것이다.

그런데, 겨울철 외부 방치로 인해서 충전 시작시각인 4시에는 배터리 온도가 -20℃가 된다면, -20℃, SOC 2.5에서 95%까지 6.6kW 조건에서는 충전시간이 5시간 30분이 소요되게 됨으로써, 만충전 1시간 전에 충전이 종료되게 되는 것이다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

등록특허공보 제10-1575469호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 전기자동차를 예약충전함에 있어서 충전의 예약시점과 실제 충전시작 시점의 환경이 달라져서 실제 충전시간이 예약 충전시간에 못 미치는 경우가 발생하지 않도록, 환경이 달라지더라도 예상한 만큼의 충전이 이루어질 수 있도록 하기 위한 전기자동차 예약충전 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법은, 전기자동차의 예약충전을 위한 충전 종료시각을 포함하는 충전조건이 입력되는 단계, 상기 충전조건이 입력되는 단계에 의해 입력된 충전 종료시각 및 배터리 온도를 포함하는 충전변수로부터 충전시간을 계산하는 단계 및 상기 충전시간을 계산하는 단계에 의해 계산된 충전시간과 상기 충전 종료시각으로부터 충전 시작시각을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 충전시간을 계산하는 단계는 충전변수로서의 배터리 온도를 예약시점의 배터리 온도 이하의 가상 배터리 온도를 변수로 하여 계산하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 충전 시작시각에 웨이크업(wake-up)한 전기자동차의 배터리 온도를 판단하는 단계, 상기 충전 시작시각에서의 배터리 온도에 따라 충전 시간을 재계산하는 단계 및 상기 충전 시간을 재산정하는 단계에 의해 재산정된 충전 시간과 상기 충전 종료시각으로부터 충전 시작시각을 재계산하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 충전 시작시각을 재계산하는 단계에 의해 재계산된 충전 시작시각이 아직 도래하지 않은 경우, 상기 전기자동차를 셧다운(shut-down)시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 충전 시작시각을 재계산하는 단계에 의해 재계산된 충전 시작시각에 상기 전기자동차를 재웨이크업(wake-up)시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가상 배터리 온도는 20℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 충전변수에는 필요 충전량과 충전설비(EVSE)의 충전파워가 포함되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 웨이크업한 전기자동차의 배터리 온도를 판단하는 단계는, GPS 데이터로부터 상기 충전 시작시각에서 상기 전기자동차의 위치에 따른 외부 온도를 수신하여, 수신한 외부 온도를 배터리 온도로 추정하는 것일 수 있다.

그리고, 상기 가상 배터리 온도는 상기 예약시점의 배터리 온도와 외기온도로부터 상기 충전 종료시각의 배터리 온도를 추정한 온도일 수 있다.

다음으로, 본 발명의 다른 일 관점에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법은, 전기자동차의 예약충전을 위해 입력되는 충전 종료시각과 예약시점에서의 충전변수를 통해서 충전시간이 계산되어지고, 계산된 충전시간과 상기 충전 종료시각에 의해 산출되는 충전 시작시각보다 앞선 시각에 상기 전기자동차가 웨이크업(wake-up)되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 충전변수는 배터리 온도를 포함하되, 상기 배터리 온도를 예약시점의 배터리 온도 이하의 가상 배터리 온도를 변수로 하여 충전시간을 계산하는 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.

그러한 상기 배터리 온도는 20℃ 이하일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 관점에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법은, 전기자동차의 예약충전을 위한 충전 종료시각을 포함하는 충전조건이 입력되는 단계, 예약시점에서의 배터리 온도와 외기온도로부터 상기 충전 종료시각의 예상 배터리 온도를 추정하는 단계, 상기 충전 종료시각 및 상기 예상 배터리 온도를 포함하는 충전 변수로부터 충전시간을 계산하는 단계 및 상기 충전시간을 계산하는 단계에 의해 계산된 충전시간과 상기 충전 종료시각으로부터 충전 시작시각을 계산하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 충전 시작시각에 웨이크업(wake-up)한 전기자동차의 배터리 온도를 판단하는 단계, 상기 충전 시작시각에서의 배터리 온도에 따라 충전 시간을 재계산하는 단계 및 상기 충전 시간을 재산정하는 단계에 의해 재산정된 충전 시간과 상기 충전 종료시각으로부터 충전 시작시각을 재계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 예상 배터리 온도는 상기 예약시점에서 상기 충전 종료시각까지 남은 시간에 따라 다르게 추정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전기자동차 예약충전 제어방법에 의하면, 전기자동차의 충전시간이 많이 소요되는 것을 기준으로 하여 전기자동차가 웨이크업되게 하고, 웨이크업된 시점에서 다시 충전 시작시각이 설정됨에 따라 충전 예약시점과 실제 충전 시작시각에의 환경 변화가 생기더라도 전기자동차가 덜 충전이 되는 경우가 발생되지 않게 하여 소비자의 불편을 해소시킨다.

또는 전기자동차의 예약충전시 예약시점에서의 배터리 온도와 외기온도를 기준으로 충전 시작시각에서의 배터리 예상온도를 미리 설정함으로써, 예약시점에서의 배터리 온도를 기준으로 하지 않고 설정된 배터리 예상온도를 기준으로 하여 충전 시작시각이 예약될 수 있게 함으로써, 예약충전이 환경에 적응적으로 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법을 순서적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법을 순서적으로 도시한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법을 순서적으로 도시한 것이다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법을 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법은 사용자의 입력에 의해 정해지는 충전조건과 충전을 위한 변수를 고려하여 산정되는 충전시간에 따른 충전 시작시각을 계산하여 예약충전이 될 수 있게 제어하되, 충전 시작시각의 설정을 보완하는 것에 의해서 외부 환경에 의해서 실제로 충전이 부족하게 완료되지 않도록 한다.

전기자동차를 예약충전하기 위해서 사용자의 입력에 의해서 충전조건이 입력되게 된다.(S10)

예약충전에 관한 충전조건은 충전요청 시간대에 관한 조건과 충전 종료시각에 대한 조건이 이에 해당한다.

충전요청 시간대는 충전시설에 따라서 요금제가 저렴한 시간대가 있어 이에 따라서 사용자가 원하는 시간대를 설정하는 것이며, 이는 예약충전시에 입력 설정될 수도 있고, 사전에 미리 설정된 값일 수도 있다.

충전요청 시간대는 반드시 설정하지 않을 수도 있고, 설정하지 않는 경우에는 후술하는 단계에서 이를 고려하지 않게 된다.

그러나, 충전 종료시각은 반드시 설정하여야 하는 값에 해당하고, 그에 따라 충전시간 등을 계산하게 된다.

다음으로는, 이러한 충전 종료시각과 충전변수를 고려하여 충전시간을 계산하게 된다.(S11)

충전변수는 전기자동차의 배터리 온도와 함께 필요 충전량과 충전설비(EVSE)의 충전파워가 포함될 수 있다.

필요 충전량은 만 충전량과 현재의 충전량의 차이에 해당하고, 충전파워는 충전설비(EVSE, Electric Vehicle Service Equipment)에 따른 전력에 해당한다.

전기자동차의 충전에 소요되는 충전시간은 위 충전변수에 따라서 결정이 되고, 이 단계에서 이 충전변수에 따라서 충전에 소요되는 충전시간을 계산하게 된다.

예를 들어, 충전 예약 시점에서의 배터리 온도가 23℃이고, 배터리 SOC가 2.5에서 95%까지 6.6kW로 충전을 예약하게 되면 충전시간은 4시간 30분이 되는 것이다.

충전시간이 계산되면, S10에서 입력된 충전 종료시각과의 관계에 의해 충전 시작시각이 계산된다.(S12)

즉, 위 예의 조건에서 충전 종료시각을 8시 30분으로 설정한다면, 충전 시작시각은 4시간이 되는 것이다.

본 발명의 일 실시예는 S12에서 계산된 충전 시작시각에 충전이 시작되게 제어되지 않는다.

그러기 위해, S11에서 변수로서의 배터리 온도를 현재 예약시점에서의 배터리 온도로 설정하지 않는다.

대신, 현재 예약시점의 배터리 온도 이하의 가상 배터리 온도를 변수로 하여 계산되고, 이렇게 계산된 충전 시작시각에 전기자동차는 웨이크업(wake-up)하도록 제어된다.(S13)

이러한 가상 배터리 온도는 20℃ 이하로 설정되는 것이 바람직하고, 그에 따라 계산되는 웨이크업 시점은 위에서 예시된 4시보다 빠른 3시가 되는 것이다.

그리고, 웨이크업된 시점에서의 배터리 온도를 판단하게 된다.(S14)

이는 배터리 온도를 센싱하는 것에 의해서 가능하지만, 정확도를 위해서 GPS 수신신호에 의해 전기자동차의 위치에 해당하는 외부 온도를 별도의 서버 등으로부터 차량 네트워크를 통해서 수신하여 현재의 배터리 온도로 추정할 수도 있다.

판단된 배터리 온도를 기초로 하여 충전시간을 재계산하게 되고,(S15) 재산정된 충전시간을 바탕으로 충전 시작시각을 재계산하게 된다.(S16)

외기온도가 급격히 변하지 않았다면, 배터리 온도 또한 급격히 강하되지 않았을 것이고, 그렇다면 S16에서 계산되는 충전 시작시각은 4시가 될 것이다.

그럴 경우, 전기자동차를 셧다운(shut-down)시키도록 제어되고,(S17) 셧다운 후 다시 재계산된 충전 시작시각(예에서, 4시)에 전기자동차를 재웨이크업시키게 된다.(S18)

그러나, 웨이크업된 시점에서의 외기의 영향에 의해 배터리 온도가 급격히 떨어졌다면, S15 및 S16에서의 충전시간과 충전 시작시각이 빨라졌을 것이다.

예를 들어, 웨이크업된 시점에서의 배터리 온도가 앞서 설정된 가상 배터리 온도와 근사하다면, 앞선 예에서 가상의 배터리 온도에 의해서 웨이크업된 시점에서 충전시간은 5시간 30분으로 계산되며, 그에 따라 3시가 충전 시작시각이 되므로, S17 단계가 수행되어 전기자동차가 셧다운되지 않고, 충전이 개시되게 되는 것이다.

다음으로, S18에 의해서 재웨이크업이 되면 충전상태를 전환시킴에 의해서 충전이 개시되도록 제어한다.(S19)

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법을 순서적으로 도시한 것이다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법을 설명하기로 하되, 앞선 실시예와 동일한 기술적 사항에 대해서는 그 설명을 줄이도록 한다.

S20에서 충전 종료시각을 포함하는 충전조건이 입력되면, 본 발명의 다른 실시예에서는 예상 배터리 온도를 추정하게 된다.(S21)

여기서의 예상 배터리 온도는 충전 시작시각에서의 배터리 온도를 미리 추정하는 것을 의미하고, 예상된 배터리 온도와 충전 종료시각에 따라 충전시간을 계산하며,(S22) 충전 시작시각을 계산하게 한다.(S23)

예상 배터리 온도는 예약시점에서의 배터리 온도와 예약시점에서의 외기온도를 고려하여 추정된다.

그리고, 예약시점에서 충전 종료시각까지 남은 시간에 따라서도 예상 배터리 온도는 다르게 추정된다.

이는 본 발명의 제어시스템에 의해 추정하는 연산을 수행하게 할 수 있으나, 이를 데이터화하여 맵핑(mapping)하면 보다 효율적이다.

다음의 표는 그러한 맵핑을 예시한 것이다.

표 1은 충전 종료시각-현재 예약시점 = 12시간인 경우의 현재 배터리 온도와 외기온도에 따른 충전 시작시각에서의 배터리 온도의 추정값들이고, 표 2는 충전 종료시각-현재 예약시점 = 12시간인 경우의 현재 배터리 온도와 외기온도에 따른 충전 시작시각에서의 배터리 온도의 추정값을 나타낸 것이다.

		외기 온도(℃)
		-30	-20	-10	0	10	20	30	40
현재 배터리 온도(℃)	-30	-30	-20	-10	0	10	20	30	40
	-20	-30	-20	-10	0	10	20	30	40
	-10	-30	-20	-10	0	10	20	30	40
	0	-30	-20	-10	0	10	20	30	40
	10	-30	-20	-10	0	10	20	30	40
	20	-30	-20	-10	0	10	20	30	40
	30	-30	-20	-10	0	10	20	30	40
	40	-30	-20	-10	0	10	20	30	40

		외기 온도(℃)
		-30	-20	-10	0	10	20	30	40
현재 배터리 온도(℃)	-30	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	5
	-20	-25	-20	-15	-10	-5	0	5	10
	-10	-20	-15	-10	-5	0	5	10	15
	0	-15	-10	-5	0	5	10	15	20
	10	-10	-5	0	5	10	15	20	25
	20	-5	0	5	10	15	20	25	30
	30	0	5	10	15	20	25	30	35
	40	5	10	15	20	25	30	35	40

결과적으로, 다음 표 3과 같이 충전 시작시 배터리 온도에 따라 다음 표 3과 같이 충전 시간이 연장된다.

배터리온도(℃)	-30	-20	-10	0	10	20	30	40
충전 연장시간 (min)	+60	+60	+60	+30	+20	0	0	0

이와 같이 추정된 예상 배터리 온도에 따른 충전 시작시각에 전기자동차가 웨이크업되도록 제어되고,(S24) 충전이 개시되도록 제어한다.(S25)

이상과 같이 본 발명에 의한 전기자동차 예약충전 제어방법은 배터리 온도를 달리 설정하거나, 예상하여 추정함으로써, 그 결과에 따라 충전이 개시될 수 있게 하여 충전이 부족한 사태가 발생하지 않게 하여 사용자 편의에 도움을 준다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

S10, S20 : 충전조건 입력단계
S11, S22 : 충전시간 계산단계
S12, S23 : 충전 시작시각 계산단계
S13, S24 : 전기자동차 웨이크업 단계
S14 : 웨이크업된 전기자동차의 배터리온도 판단단계
S15 : 충전시간 재계산단계
S16 : 충전 시작시각 재계산단계
S17 : 전기자동차 셧다운 단계
S18 : 전기자동차 재웨이크업 단계
S19, S25 : 충전 개시단계
S21 : 예상 배터리온도 추정단계

Claims (14)

1. 전기자동차의 예약충전을 위한 충전 종료시각을 포함하는 충전조건이 입력되는 단계;
   상기 충전조건이 입력되는 단계에 의해 입력된 충전 종료시각 및 배터리 온도를 포함하는 충전변수로부터 충전시간을 계산하는 단계; 및
   상기 충전시간을 계산하는 단계에 의해 계산된 충전시간과 상기 충전 종료시각으로부터 충전 시작시각을 계산하는 단계를 포함하고,
   상기 충전시간을 계산하는 단계는 충전변수로서의 배터리 온도를 예약시점의 배터리 온도 이하의 가상 배터리 온도를 변수로 하여 계산하는 것을 특징으로 하고,
   상기 가상 배터리 온도는 상기 예약시점에서 상기 충전 종료시각까지 남은 시간에 따라 다르게 추정되는 것을 특징으로 하는,
   전기자동차 예약충전 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 충전 시작시각에 웨이크업(wake-up)한 전기자동차의 배터리 온도를 판단하는 단계;
   상기 충전 시작시각에서의 배터리 온도에 따라 충전 시간을 재계산하는 단계; 및
   상기 충전 시간을 재산정하는 단계에 의해 재산정된 충전 시간과 상기 충전 종료시각으로부터 충전 시작시각을 재계산하는 단계를 포함하는,
   전기자동차 예약충전 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 충전 시작시각을 재계산하는 단계에 의해 재계산된 충전 시작시각이 아직 도래하지 않은 경우, 상기 전기자동차를 셧다운(shut-down)시키는 단계를 더 포함하는,
   전기자동차 예약충전 제어방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 충전 시작시각을 재계산하는 단계에 의해 재계산된 충전 시작시각에 상기 전기자동차를 재웨이크업(wake-up)시키는 단계를 더 포함하는,
   전기자동차 예약충전 제어방법.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 가상 배터리 온도는 20℃ 이하인 것을 특징으로 하는,
   전기자동차 예약충전 제어방법.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 충전변수에는 필요 충전량과 충전설비(EVSE)의 충전파워가 포함되는 것을 특징으로 하는,
   전기자동차 예약충전 제어방법.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 웨이크업한 전기자동차의 배터리 온도를 판단하는 단계는,
   GPS 데이터로부터 상기 충전 시작시각에서 상기 전기자동차의 위치에 따른 외부 온도를 수신하여, 수신한 외부 온도를 배터리 온도로 추정하는 것을 특징으로 하는,
   전기자동차 예약충전 제어방법.
8. 청구항 2에 있어서,
   상기 가상 배터리 온도는 상기 예약시점의 배터리 온도와 외기온도로부터 상기 충전 종료시각의 배터리 온도를 추정한 온도인 것을 특징으로 하는,
   전기자동차 예약충전 제어방법.
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