KR102469209B1 - 충전상태 정보를 이용한 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 전기 자동차에 대한 배터리 충전상태를 상호 비교하여 그 결과에 따라 배터리를 관리할 수 있도록 하는 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법에 관한 것으로, (a) 전기 자동차 충전시 상기 전기 자동차의 충전상태 정보를 수집하는 SOC 정보 수집단계, (b) 상기 SOC 정보를 기초로 충전 시작부터 충전 완료까지 상기 배터리의 충전율에 따른 시간당 공급전력을 분석하는 SOC 정보 분석단계, 및, (c) 분석된 상기 SOC 정보를 사용자에게 제공하는 SOC 정보 제공단계를 포함한다.

Description

충전상태 정보를 이용한 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법{Method of providing electric vehicle battery management service using state of charge information.}

본 발명은 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 전기 자동차에 대한 배터리 충전상태를 상호 비교하여 그 결과에 따라 배터리를 관리할 수 있도록 하는 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법에 관한 것이다.

자동차는 휘발유나 경유 또는 가스 등과 같은 화석연료를 연소시킬 경우에 발생되는 에너지로 엔진 등과 같은 동력 부하를 구동시켜 주행하는 것이다. 최근 화석연료의 고갈 문제와 과다 사용으로 인한 대기 환경오염 문제가 심각해짐에 따라 신재생 에너지의 사용과 친환경적인 운송수단에 대한 연구와 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

친환경 운송수단 중 전기 자동차는 운행 중에 대기오염 물질을 전혀 배출하지 않고 소음 공해 등을 유발하지 않으므로, 전세계 자동차 메이커들이 앞다투어 전기 자동차 시장에 출시하고 있다. 또한, 세계 각국은 이러한 친환경 전기 자동차의 보급과 원활한 이용을 위하여 전기 자동차 충전시스템의 개발과 설치를 위해 노력하고 있다.

일반적으로 전기 자동차는 충전식 배터리를 사용하는데, 충전식 배터리를 사용하는 전기 자동차는 기존의 내연기관 자동차와 비교하여 긴 충전시간과 짧은 주행 거리를 갖는 단점이 있다. 따라서 전기 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능을 크게 좌우하고 있으며, 최근에는 배터리의 용량과 성능이 개선되어 1회 충전으로 수백 Km 이상의 주행 거리를 확보할 수 있는 전기 자동차도 개발되고 있다.

전기 자동차에 사용되는 배터리는 영구적으로 사용되는 것이 아니라 일정 기간 사용 후 교체하여야 하고, 보장된 사용 기간이 도래하기 전이라도 충전과 방전의 효율이 저하되는 경우 미리 교체하여야 한다. 또한, 배터리는 사용 기한이 지날수록 충전과 방전의 효율이 저하될 뿐만 아니라 계절에 따라서도 충전 및 방전 특성을 달리하는데, 특히, 우리나라와 같이 여름과 겨울의 기온차가 큰 환경에서 계절에 따른 충전 및 방전 특성이 크게 차이가 난다.

따라서, 전기 자동차의 이용을 활성화하기 위해서는 사용자(운전자)가 배터리의 충전 특성을 정확히 확인하고 이해할 필요가 있고, 배터리를 효율적으로 관리하여 불편을 최소화할 수 있도록 하는 서비스가 요구된다.

한국등록특허 10-1986643호(2019.05.31.등록, 전기자동차의 운전자를 위한 배터리의 충전 및 교체 정보 제공 방법 및 시스템) 한국등록특허 10-0836839호(2008.06.02.등록, 하이브리드 전기자동차의 배터리 충전상태 관리 장치 및 방법)

본 발명은 사용자 차량의 배터리에 대한 실시간 충전상태 정보를 제공하고, 이를 기초로 배터리를 관리할 수 있도록 함으로써, 전기 자동차 배터리를 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 전기 자동차 배터리 관리서비스를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명은 동종의 복수의 다른 차량의 배터리 충전 특성과 사용자 차량의 배터리 충전 특성을 함께 제공하여 이를 비교할 수 있도록 함으로써, 사용자의 주도하에 교체와 같은 서비스 신청이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 전기 자동차 배터리 관리서비스를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 충전상태 정보를 이용한 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법은, (a) 전기 자동차 충전시 상기 전기 자동차의 충전상태 정보를 수집하는 SOC 정보 수집단계, (b) 상기 SOC 정보를 기초로 충전 시작부터 충전 완료까지 상기 배터리의 충전율에 따른 시간당 공급전력을 분석하는 SOC 정보 분석단계, 및, (c) 분석된 상기 SOC 정보를 사용자에게 제공하는 SOC 정보 제공단계를 포함한다.

또한, 상기 (a) 단계는 다수의 전기 자동차를 대상으로 SOC 정보를 수집하고, 상기 (b) 단계는 특정 사용자의 전기 자동차에 대한 SOC 정보와 다수의 다른 동종 차량에 대한 SOC 정보를 비교 분석할 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계에서 수집되는 SOC 정보는 배터리의 출시년도 및 주행거리 정보를 포함하고, 상기 (b) 단계는 상기 출시년도 또는 주행거리 중 어느 하나 이상을 기준으로 특정 사용자의 전기 자동차에 대한 SOC 정보와 다수의 다른 동종 차량에 대한 SOC 정보를 비교 분석할 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계에서 수집되는 SOC 정보는 충전이 이루어지는 환경의 외부 온도 정보를 더 포함하고, 상기 (b) 단계는 특정 사용자의 전기 자동차에 대한 계절에 따른 누적된 SOC 정보를 분석할 수 있다.

또한, 상기 (b) 단계는 특정 사용자의 전기 자동차 또는 다수의 다른 동종 차량에 대한 평균 SOC 정보를 산출하여 비교 분석할 수 있다.

본 발명은 사용자에게 차량의 배터리에 대한 실시간 충전상태 정보를 제공함으로써, 사용자는 제공되는 SOC 정보를 기초로 배터리 관리에 효율적으로 활용할 수 있다.

또한, 본 발명은 복수의 동종 차량에 대한 배터리 충전 특성을 자신의 차량과 비교함으로써, 사용자의 주도하에 서비스 신청이나 관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.

도 1은 본 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 도 1의 주요부인 운영서버의 주요 구성을 나타낸 블록도,
도 3은 전기 자동차 배터리의 충전율에 따른 충전상태 정보를 나타낸 그래프,
도 4는 복수의 전기 자동차 배터리의 충전율에 따른 충전상태 정보를 나타낸 그래프,
도 5는 본 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법을 나타낸 순서도.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.

후술되는, 본 실시예의 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시예에 관련하여 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이, 면적 및 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공시스템의 주요 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 주요부인 운영서버의 주요 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 전기 자동차 배터리의 충전율에 따른 충전상태 정보를 나타낸 그래프이고, 도 4는 복수의 전기 자동차 배터리의 충전율에 따른 충전상태 정보를 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 실시예의 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공시스템은 하나 이상의 충전기(200)와, 충전기에 연결되는 하나 이상의 전기 자동차(300)와, 하나 이상의 충전기에 연결되어 충전을 제어 및 관리하는 운영서버(100)를 포함한다.

충전기(200)는 공동 주택의 지하 주차장, 개인 주차장, 고속도로 휴게소, 공공 건물의 주차장 등에 설치되어 전기 자동차에 전원을 공급하는 구성으로, 급속 충전기, 완속 충전기 또는 플러그형 충전기일 수 있으며, 전기 자동차(300)에 충전 전원을 공급할 수 있는 수단이라면 그 형태나 종류에 한정되지 않는다. 또한, 충전기(200)는 현장에서 사용자의 조작에 따라 충전 기능을 수행할 수 있도록 사용자 조작모듈과 디스플레이 모듈을 구비하고, 내부에는 충전 제어모듈과 과금 결제모듈을 구비한다.

전기 자동차(300)는 충전형 배터리를 내장하여 충전기(200)로부터 전력을 공급받아 전력을 저장하고, 배터리에 저장된 전력을 동력원으로 주행이 이루어진다. 전기 자동차(300)는 하나의 충전기(200)에서 순차적으로 전력을 충전하는 복수의 전기 자동차를 포함할 수 있고, 복수의 충전기(200)에서 전력을 충전하는 복수의 전기 자동차를 포함할 수 있다. 전기 자동차(300)는 충전 케이블을 매개로 충전기(200)에 접속하여 전력을 공급받는다.

운영서버(100)는 충전기(200)로부터 전기 자동차(300)의 배터리를 충전하는 과정에서 모니터링되는 충전상태 정보를 수집하고, 그 결과를 분석하여 사용자에게 제공한다. 이를 위한 운영서버(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 충전기로부터 전기 자동차의 충전상태(SOC : State of Charge)에 대한 정보를 수집하는 SOC 정보 수집부(110)와, 수집된 SOC 정보를 분석하는 SOC 정보 분석부(120)와, 분석된 결과의 SOC 정보를 사용자에게 제공하는 SOC 정보 제공부(130)를 포함한다.

구체적으로 살펴보면, SOC 정보 수집부(110)는 전기 자동차의 배터리에 공급되는 전력과 배터리의 충전량 정보를 포함하는 충전정보를 실시간으로 수집한다. SOC 정보 수집부(110)를 통하여 수집되는 정보에는 상기 실시간 충전정보 외에 해당 전기 자동차에 대한 정보와 배터리 자체에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 일 예로, 전기 자동차 및 배터리의 종류나 모델 정보, 출시년도, 주행거리, 전체 충전용량 정보를 수집한다. 또한, SOC 정보 수집부(110)를 통하여 수집되는 정보에서 충전이 이루어지는 환경에 대한 외부 온도 정보를 포함한다.

이와 같이 전기 자동차 정보와 배터리 정보는 사용자가 충전을 요청하는 경우 해당 정보의 입력을 요청하거나, 충전 케이블의 통신선을 통하여 전기 자동차로부터 전송받을 수 있으며, 수집되는 정보들은 동일한 종류의 다수의 전기 자동차 또는 배터리에 대한 충전상태 정보를 상호 분석하고, 비교하는 데이터로 활용된다. 또한, 외부 온도 정보는 계절에 따른 전기 자동차의 충전상태 정보를 분석하는 데이터로 활용된다.

SOC 정보 분석부(120)는 수집된 SOC 정보를 분석하는 구성으로, 특히, 배터리의 충전율에 따른 충전전력을 실시간으로 분석하여 정리한다.

일반적으로 전기 자동차 충전시 배터리는 도 3과 같은 SOC 특성을 나타낸다. 즉, 초기 충전율이 낮은 상태에서는 다소 낮은 시간당 충전전력(kW/h)으로 충전을 시작하면서 충전전력이 점차 상승하고, 충전이 어느 정도 이루어진 후에는 최대 충전전력 상태에서 충전이 진행되며, 약 70% 내외의 충전율에 도달하는 경우 충전 완료상태까지 다시 전력이 감소하면서 충전이 이루어진다. 이때, 신규한 배터리의 경우 성능이 우수하여 높은 전력으로 충전이 이루어져 짧은 시간에 충전이 완료될 수 있지만, 다소 오래된 배터리의 경우 성능이 저하된 상태이므로 상대적으로 충전전력이 낮아지고 충전 완료에 이르는 시간도 길어지게 된다.

또한, 전기 자동차 배터리의 충전 특성은 동일한 모델의 배터리라 하더라도 전기 자동차 마다 상이하게 나타날 수 있으므로, SOC 정보 분석부(120)는 도 4와 같이 다수의 각 전기 자동차에 대하여 실시간 SOC 정보(①,②,③,④,⑤)를 분석하고, 이들의 평균 SOC 정보(ⓐ)도 산출한다.

SOC 정보 분석부(120)는 전기 자동차의 종류 즉, 배터리 종류로 구분하여 다수의 전기 자동차에 대한 각 실시간 SOC 정보를 분석한다. 일반적으로 동일 모델의 전기 자동차에는 동일 모델의 배터리가 장착되므로, 이하에서는 동일 모델의 전기 자동차로서 동일 모델의 배터리를 장착한 전기 자동차를 '동일 차종'이라 정의한다.

SOC 정보는 동일 차종이라 하더라도 출시년도나 주행 거리에 따라 특성이 상이하게 나타난다. 따라서 SOC 정보 분석부(120)는 수집되는 다수의 전기 자동차 SOC 정보에 대하여 차종, 출시년도 및 주행거리 중 선택되는 하나 이상의 특성을 기준으로 각 전기 자동차의 SOC 정보 및 다수의 전기 자동차의 SOC 정보 등을 분석한다.

또한, 전기 자동차 배터리는 외부 환경 특히 계절에 따른 온도에 의하여 SOC 특성이 크게 달라진다. 따라서, SOC 정보 분석부(120)는 수집되는 각 전기 자동차의 SOC 정보에 대하여 계절 또는 시기(외부 온도)를 기준으로 해당 전기 자동차의 SOC 정보를 분석한다.

SOC 정보 제공부(130)는 SOC 정보 분석부(120)에서 분석된 결과를 사용자에게 제공하는 구성으로, 스마트 폰과 같은 디스플레이 수단을 통하여 결과를 제공한다. 특히, SOC 정보 제공부(130)는 특정 전기 자동차에 대하여 수집 및 분석된 SOC 정보를 도 4와 같이, 다수의 동일 차종의 다른 SOC 정보들과 직접 비교하거나, 동일 차종의 평균 SOC 정보와 비교할 수 있도록 제공한다.

또한, SOC 정보 제공부(130)는 특정 전기 자동차에 대하여 수집 및 분석된 SOC 정보를 해당 전기 자동차의 이전 충전에 대한 SOC 정보와 비교하거나, 계절별 SOC 정보와 비교할 수 있도록 누적된 분석 결과를 제공할 수 있다. 이때, SOC 정보 제공부(130)에서 제공되는 SOC 분석 결과는 그래픽 이미지나 수치 데이터 등의 형태로 제공될 수 있다.

따라서, 특정 전기 자동차에 대한 사용자는 본인 차량의 SOC 정보를 동일 차량의 다른 SOC 정보들과 비교함으로써, 배터리의 상태를 쉽게 판단할 수 있고, 배터리를 교체하는 등의 관리에 유용한 자료로 활용할 수 있다. 또한, 전기 자동차의 배터리에 대한 서비스를 제공하는 자도 SOC 정보를 활용하여 효율적인 서비스를 제공할 수 있다.

도 5는 본 실시예에 따른 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법을 나타낸 순서도이다.

도 5를 참조하면, 운영서버(100)는 사용자로부터 충전 요청이 있는 경우 충전기를 통하여 차량의 정보를 수집한다(S11,S12). 충전기와 전기 자동차가 연결될 때 충전 케이블에 내장되는 통신 선로를 통하여 이들 사이에 제어신호가 전송된다. 이러한 과정에서 충전기는 전기 자동차 측에 식별코드를 요청하고, 전기 자동차는 차량 정보가 포함된 식별코드를 제공한다.

운영서버(100)는 차량 정보가 수집되고, 사용자 인증이 완료되면 전기 자동차에서 요구하는 전력을 공급하도록 충전기를 제어한다(S13). 동시에 운영서버(100)의 SOC 정보 수집부(110)는 충전이 이루어지는 동안 SOC 정보를 실시간으로 수집하여 SOC 정보 분석부에 제공한다(S14).

SOC 정보 분석부(120)는 수집된 SOC 정보를 분석하고(S15), SOC 정보 제공부(130)는 동일 차종의 다른 전기 자동차의 SOC 정보 또는 해당 사용자 전기 자동차의 누적 SOC 정보와 비교한 결과를 제공한다. 따라서, 사용자가 현재 전기 자동차 배터리의 상태를 다른 차량의 배터리와 비교하여 확인할 수 있고, 배터리의 점차적인 노화 상태도 확인할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

100 : 운영서버 110 : SOC 정보 수집부
120 : SOC 정보 분석부 130 : SOC 정보 제공부
200 : 충전기
300 : 전기 자동차

Claims (5)

1. SOC 정보 수집부, SOC 정보 분석부 및 SOC 정보 제공부를 구비하는 운영서버가 충전기와 이에 접속한 전기 자동차 사이의 충전 과정에서 충전상태 정보를 모니터링하여 사용자에게 전기 자동차 배터리 관리서비스를 제공하는 방법으로서,
   (a) 상기 SOC 정보 수집부가 상기 충전기에서 상기 전기 자동차에 공급되는 실시간 충전 전력을 포함하는 SOC 정보를 수집하는 SOC 정보 수집단계;
   (b) 상기 SOC 정보 분석부가 상기 SOC 정보 수집부에서 수집한 상기 SOC 정보를 기초로 충전 시작부터 충전 완료에 이르기까지 연속하는 배터리의 충전율에 따른 시간당 공급전력을 분석하는 SOC 정보 분석단계; 및,
   (c) 상기 SOC 정보 제공부가 상기 SOC 정보 분석부에서 분석한 상기 SOC 정보를 해당 전기 자동차의 이전 충전에 대한 SOC 정보와 비교한 정보를 사용자에게 제공하는 SOC 정보 제공단계;를 포함하는, 충전상태 정보를 이용한 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 (a) 단계는 다수의 전기 자동차를 대상으로 전기 자동차 정보를 더 포함하는 SOC 정보를 수집하고,
   상기 (b) 단계는 전기 자동차 종류로 구분하여 각 전기 자동차에 대한 SOC 정보를 분석하며,
   상기 (c) 단계는 특정 사용자의 전기 자동차에 대한 SOC 정보를 다수의 다른 동종 차량에 대한 SOC 정보와 비교한 정보를 더 제공하는, 충전상태 정보를 이용한 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 (a) 단계에서 수집되는 SOC 정보는 배터리의 출시년도 및 주행거리 정보를 더 포함하고,
   상기 (b) 단계는 상기 출시년도 또는 상기 주행거리로 구분하여 각 전기 자동차에 대한 SOC 정보를 더 분석하며,
   상기 (c) 단계는 특정 사용자의 전기 자동차에 대한 SOC 정보를 다수의 다른 동종 차량에 대한 SOC 정보와 상기 출시년도 또는 상기 주행거리 단위로 비교한 정보를 더 제공하는, 충전상태 정보를 이용한 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 (a) 단계에서 수집되는 SOC 정보는 충전이 이루어지는 환경의 외부 온도 정보를 더 포함하고,
   상기 (b) 단계는 상기 외부 온도 단위로 구분하여 SOC 정보를 더 분석하며,
   상기 (c) 단계는 상기 외부 온도 단위로 누적된 SOC 정보를 더 제공하는, 충전상태 정보를 이용한 전기 자동차 배터리 관리서비스 제공방법.
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