KR102617184B1 - 하이브리드 그린에너지 운전방식과 예측 모델을 이용한 스마트 에너지 저장 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 에너지 저장 장치에 관한 것으로, 다양한 신재생 에너지원을 이용하여 전력을 생산하는 에너지 수집부와, 시간과 날씨 정보를 포함하는 환경 정보를 검출하는 환경센서와, 과거 날씨 파라미터를 이용한 날씨 파라미터에 따른 충전모드 예측 모델을 제공하는 예측 모델 처리부와, 상기 환경센서의 환경 정보에 기초하여 에너지 수집부의 에너지 수집량을 예측하고, 예측된 에너지 수집량에 따라 동작 모드를 결정하고, 동작 모드에 따른 제어를 수행하며, 상기 예측 모델을 이용하여 충전모드에서 출력을 제어하는 통합제어기와, 상기 통합제어기의 제어에 따라 에너지 수집부의 에너지를 배터리에 충전하거나, 배터리의 충전 에너지를 방전하는 전력변환부를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 그린에너지 운전방식과 예측 모델을 이용한 스마트 에너지 저장 장치{Smart energy storage device with hybrid green energy operation and predictive model}

본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 다양한 신재생 에너지원을 이용한 에너지 하베스트를 통해 얻어진 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 사용자가 언제 어디서나 사용할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.

신재생에너지란 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 의미하며, 지속 가능한 에너지 공급체계를 위한 미래에너지원이다. 이러한 신재생에너지는 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 커지게 되었다.

세계적으로 풍력, 태양광 발전 등의 신재생에너지 확대보급에 대한 투자가 집중되고 있으나, 간헐적인 발전특성을 갖는 풍력 및 태양광과 같은 신재생에너지원에 의한 발전은 출력예측이 어렵고 심한 출력변동 특성으로 연계계통의 안정적 운영에 큰 영향을 미치게 된다.

따라서, 풍력 및 태양광과 같은 신재생에너지원의 획기적인 보급 확대를 위해서는 출력변동이 심한 발전출력의 안정적 공급 및 전력품질 개선이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

에너지 저장 시스템은 신재생에너지 발전원의 단점을 보완하여 고품질 전력공급 플랫폼을 구축할 수 있는 핵심요소기기로서, 출력 변동에 대한 전력품질 저하의 문제를 개선할 수 있는 기술로 알려져 있다.

신재생에너지를 이용한 에너지 저장 시스템과 관련하여, 공개특허 10-2017-0002312호(2017년 1월 6일 공개, 신재생에너지 연계 하이브리드 에너지 저장 장치에 대한 적응형 에너지 관리 스케쥴링 시스템 및 방법)에는 신재생에너지 발전량을 반영하여 스케쥴을 관리하는 시스템에 대하여 기재하고 있다.

그러나 이와 같은 종래의 시스템은 그 규모가 크며, 다양한 신재생 에너지 발전소에서 생산한 전력을 저장하고, 관리하기 위한 것이었으며, 가정 또는 산업 현장에서 에너지 저장 시스템의 에너지를 사용하기 위해서는 다른 계통을 통해서만 전력을 공급받아야 한다.

따라서 시장에서는 다양한 신재생 에너지를 이용하여 계통을 거치지 않고도, 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 에너지 저장 장치의 개발을 요구하고 있다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 태양광, 풍력, 수력을 이용하여 신재생 에너지를 생산하고, 생산된 에너지를 자체 저장하여 사용자가 직접 에너지를 이용할 수 있는 스마트 에너지 저장 장치를 제공함에 있다.

특히, 본 발명은 소형의 에너지 저장 장치를 제공하여, 사용자 장치인 사물인터넷 기기, 웨어러블 기기, 헬스케어 기기 등에 직접 에너지를 공급할 수 있는 에너지 하베스팅 기반의 스마트 에너지 저장 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 스마트 에너지 저장 장치는, 다양한 신재생 에너지원을 이용하여 전력을 생산하는 에너지 수집부와, 시간과 날씨 정보를 포함하는 환경 정보를 검출하는 환경센서와, 과거 날씨 파라미터를 이용한 날씨 파라미터에 따른 충전모드 예측 모델을 제공하는 예측 모델 처리부와, 상기 환경센서의 환경 정보에 기초하여 에너지 수집부의 에너지 수집량을 예측하고, 예측된 에너지 수집량에 따라 동작 모드를 결정하고, 동작 모드에 따른 제어를 수행하며, 상기 예측 모델을 이용하여 충전모드에서 출력을 제어하는 통합제어기와, 상기 통합제어기의 제어에 따라 에너지 수집부의 에너지를 배터리에 충전하거나, 배터리의 충전 에너지를 방전하는 전력변환부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 에너지 수집부는, 태양에너지를 수집하는 태양에너지 수집부와, 풍력에너지를 수집하는 풍력에너지 수집부와, 태양에너지 수집부의 태양전지 패널에 낙수되는 강우를 수집하고, 수집된 강우를 이용하여 에너지를 수집하는 수력에너지 수집부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 수력에너지 수집부는, 상기 태양전지 패널의 하부에 위치하여 강우를 수집하여, 경사진 방향으로 흐르게 하는 빗물받이를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 환경센서는, 시간을 검출하는 시간센서와 조도를 검출하는 조도센서를 포함하여, 상기 통합제어기에서 상기 태양에너지 수집부의 일일 에너지 수집량을 예측하도록 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 환경센서는, 풍속을 검출하는 풍속센서를 포함하여, 상기 통합제어기에서 풍력에너지 수집부의 단기 에너지 수집량을 예측할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 환경센서는, 강우량을 검출하는 강우센서를 포함하여, 상기 통합제어기에서 수력에너지 수집부의 단기 에너지 수집량을 예측하도록 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 통합제어기는, 상기 태양에너지 수집부, 상기 풍력에너지 수집부, 상기 수력에너지 수집부에서 수집되는 에너지의 예측량에 따라 상기 배터리의 충전과 방전을 모두 제한하는 대기모드로 동작할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 통합제어기는, 상기 태양에너지 수집부, 상기 풍력에너지 수집부, 상기 수력에너지 수집부에서 수집되는 에너지의 예측량 정보와 상기 배터리의 충전 상태에 따라, 배터리에 에너지를 충전하거나 방전하는 충전모드 또는 방전모드로 동작할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 예측 모델은, 일사량과 풍속에 따른 충전량 모델일 수 있다.

본 발명 스마트 에너지 저장 장치는, 다양한 위치에 용이하게 설치 가능한 소형의 에너지 하베스트를 통한 에너지 저장 장치를 제공함으로써, 계통을 거치지 않고 사용자 기기에 에너지를 공급할 수 있어, 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명 스마트 에너지 저장 장치는, 퍼스널 모빌리티의 수요 증가에 맞춰 계통을 통하지 않고, 이동식 퍼스널 모빌리티의 충전 서비스 시스템을 구축할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 에너지 저장 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명 스마트 에너지 저장 장치의 외형 예시도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 환경센서의 예시도이다.
도 4는 예측 모델의 일실시 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 에에 따른 스마트 에너지 저장 장치의 블록 구성도이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 스마트 에너지 저장 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 에너지 저장 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 외형 예시도이다.

도 1과 도 2를 참조하면 본 발명 스마트 에너지 저장 장치는, 태양에너지를 수집하는 태양에너지 수집부(10)와, 풍력에너지를 수집하는 풍력에너지 수집부(20)와, 우천시 수력에너지를 수집하는 수력에너지 수집부(30)와, 환경정보를 검출하는 환경센서(40)와, 상기 환경센서(40)의 검출 결과에 따라 동작 모드를 결정하고, 동작 모드에 따라 제어를 수행하는 통합 제어기(50)와, 상기 태양에너지 수집부(10), 풍력에너지 수집부(20) 및 수력에너지 수집부(30)에서 수집된 에너지를 변환하여 배터리(70)를 충전하거나, 배터리(70)의 전력을 전력공급부(80)에 제공하는 전력변환부(60)와, 과거 날씨 파라미터를 이용하여 예측 모델을 생성하고 통합 제어기(50)에 제공하는 예측 모델 처리부(100)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 에너지 저장 장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명 스마트 에너지 저장 장치는 옥외에 설치될 수 있으며, 건물의 옥상이나, 도로의 가장자리, 자전거 도로 등에 설치될 수 있으며, 전력공급부(80)를 통해 사용자가 필요한 에너지를 사용할 수 있다.

본 발명 스마트 에너지 저장 장치는, 앞서 설명한 환경센서(40), 통합제어기(50), 전력변환부(60), 배터리(70) 및 전력공급부(80)를 수용하는 함체(1)를 포함하며, 함체(1)의 상부측에는 태양에너지 수집부(10)가 노출되어 있다.

태양에너지 수집부(10)는 통상의 태양전지판이 사용될 수 있다. 태양에너지 수집부(10)는 경사지게 설치된다.

상기 함체(1)의 적어도 상부에는 상향으로 연장되는 설치대(2)가 포함되며, 설치대(2)의 끝에는 풍력에너지 수집부(20)가 장착된다.

풍력에너지 수집부(20)는 바람에 의해 회전하는 로터를 포함하는 구조로 할 수 있으나, 이는 하나의 예시이며 알려진 다양한 구조의 풍력에너지 수집장치를 본 발명에 적용할 수 있다.

또한, 수력에너지 수집부(30)는 적어도 상기 태양에너지 수집부(10)의 하부의 함체(1)의 외측 일부에 장착된다.

수력에너지 수집부(30)는 상대적으로 넓은 면적을 가지는 태양에너지 수집부(10)에 낙수된 빗물이 통과하면서 로터를 회전시켜, 전기 에너지를 생성하는 구조를 사용할 수 있다.

이때 수력에너지 수집부(30)의 효율을 높이기 위하여, 태양에너지 수집부(10)의 하단에는 경사진 빗물받이(3)를 설치할 수 있다.

태양에너지 수집부(10)에 낙수되는 빗물은 빗물받이(3)에서 수집되어 수력에너지 수집부(30)로 흐르게 되며, 따라서 더 많은 유량을 확보할 수 있어 에너지 수집 효율을 높일 수 있게 된다.

환경센서(40)는 다양한 환경을 수집할 수 있는 것으로, 다양한 센서들의 집합체로 이해되어야 한다.

도 3은 환경센서(40)의 예시도이다.

도 3을 참조하면 환경센서(40)는 시간을 확인할 수 있는 시간센서(41), 일사량을 검출하는 조도센서(42), 온도를 검출하는 온도센서(43) 및 습도를 검출하는 습도센서(44), 풍속을 검출하는 풍속센서(45), 강우량을 검출하는 강우센서(46)를 포함할 수 있다.

시간센서(41)는 리얼 타임 클럭(RTC)을 사용하여, 날짜 및 시간 정보를 통합제어기(50)에 제공하며, 조도센서(42), 온도센서(43), 습도센서(44), 풍속센서(45) 및 강우센서(46)를 통해 통합제어기(50)는 현재 일사량 및 날씨정보를 확인할 수 있게 된다.

통합제어기(50)는 현재 일사량 및 날씨정보에 해당하는 과거 날씨 파라미터에 기초하여 충전량에 대한 충전모드를 결정할 수 있다. 충전모드는 고출력모드, 일반모드 저출력모드로 설정할 수 있다.

이때의 충전모드 설정은 전력변환부(60)에 제공되어 충전 전력의 출력을 조절하도록 할 수 있다.

상기 과거 날씨 파라미터는 예측 모델 처리부(100)에 의해 제공될 수 있다.

예측 모델 처리부(100)는 과거 날씨 파라미터에 따른 충전모드의 설정을 이용하여 예측 모델을 제공한다.

도 4는 예측 모델의 일실시 예시도이다.

날씨 파라미터는 일사량과 풍속을 기준으로 할 수 있으며, 일사량과 풍속에 따른 충전량의 범위를 결정한 예측 모델을 제공한다.

도 4에는 일사량이 높고, 풍속이 빠를수록 충전량을 증가시키는 고출력 제어를 수행하고, 일사량이 높으며 풍속이 낮은 경우 일반 모드, 일사량이 낮고, 풍속도 느린 경우에는 저출력 모드로 설정하는 예측 모델의 예를 나타내었다.

이와 같은 예측 모델에서 통합제어기(50)는 조도 센서(42)와 풍속센서(45)에서 검출된 현재 일사량 정보와 풍속 정보에 따라 충전모드를 결정한다.

충전모드의 결정은 이후에 설명될 충전시에 적용되는 것이며, 공급모드에서는 이를 적용하지 않을 수 있다.

또한, 환경센서(40)의 검출결과를 이용하여 통합제어기(50)는 현재 날씨 및 조도에 따라 각 수집부의 발전량을 예측할 수 있다.

즉, 조도센서(42)에서 검출된 조도 정보 및 시간센서(41)에서 검출한 시간 정보에 의해 현재 태양에너지 수집부(10)를 통해 수집되는 에너지의 양을 산출하고, 시간센서(41)에 의해 태양에너지 수집부(10)를 통해 앞으로 수집될 에너지의 양을 예측할 수 있다. 즉 태양광 패널의 용량과, 일몰까지의 잔여 시간 정보를 이용하여 일일 태양에너지 수집부(10)의 에너지 수집량을 예측할 수 있다.

또한, 풍속센서(45)를 이용하여 검출된 풍속을 이용하여 풍력에너지 수집부(20)의 에너지 수집량을 예측할 수 있다. 이때의 풍력에너지 수집의 예측은 단기 예측을 기반으로 하며, 현재의 풍속이 2시간 동안 유지되는 것을 기준으로 에너지 수집량을 예측한다.

그리고 강우센서(46)에서 검출된 강우량을 이용하여 수력에너지 수집부(30)의 에너지 수집량을 예측한다. 이때의 에너지 수집량의 예측 또한 단기 예측으로 설정된 시간 동안 현재 강우량이 유지되는 조건으로 강우량을 예측한다.

통합제어기(50)는 에너지 예측 결과에 따라 동작 모드를 결정한다. 동작 모드는 절전모드, 충전모드, 공급모드로 이루어질 수 있으며, 절전모드에서는 예측된 에너지 수집량이 제1수집기준값 미만인 경우로, 일몰 상태에서 바람이 불지 않으며, 강우량이 없는 경우일 수 있다.

이때에는 통합제어기(50) 자체의 운영을 위한 최소한의 전력을 사용하며, 배터리(70)의 충전이나, 전력공급부(80)를 통한 방전이 일어나지 않도록 동작을 제한한다.

충전모드와 공급모드는 배터리(70)의 상태를 함께 고려하여 결정되며, 배터리(70)의 충전량이 제1충전기준값 미만인 경우에는 통합제어기(50)에서 예측된 에너지 수집량이 제1수집기준값 이상인 경우에도 전력공급부(80)를 통한 에너지 공급을 차단한 상태에서 전력변환부(60)를 통해 배터리 충전이 이루어지도록 할 수 있다.

이때, 앞서 설명한 바와 같이 충전모드를 예측 모델을 이용한 고출력 모드, 일반 모드 또는 저출력 모드를 적용하여 배터리(70)를 충전한다.

제1충전기준값 이상인 경우에는 전력공급부(80)를 통해 에너지의 방전이 이루어지는지 확인하여 공급모드 또는 충전모드의 상태를 전환할 수 있다.

배터리(70)의 충전상태가 90% 이상인 제2충전기준값 이상인 경우, 공급모드에서 최대 에너지를 공급하도록 제어할 수 있다. 또한 예측된 에너지 수집량이 제1수집기준값보다 큰 제2수집기준값 이상인 경우에도 최대 에너지를 공급하도록 제어할 수 있다.

전력공급부(80)는 다양한 커넥터를 포함하여 다양한 기기에 에너지를 공급할 수 있도록 한다. 예를 들어 USB 포트를 제공하여 다양한 웨어러블 기기의 충전을 지원할 수 있다.

또한, 특정한 서비스 목적에 부합하는 포트를 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 에너지 저장 장치의 블록 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명은 퍼스널 모빌리티의 충전에 사용될 수 있다.

퍼스널 모빌리티의 충전은 모빌리티 공유 플랫폼에서 제공하는 전기자전거, 전기킥보드 등의 모빌리티일 수 있으며, 이는 지방자치단체에서 운영하는 공유 플랫폼을 포함한다.

또한, 개인이 소유한 퍼스널 모빌리티의 충전도 가능하다.

특히 지방자치단체에서 운영하는 공유 플랫폼의 경우, 퍼스널 모빌리티를 대여 및 반납하는 위치가 지정되어 있으며, 각 대여 위치마다 본 발명을 설치하여 퍼스널 모빌리티의 사용 후 반납시 시건 장치의 체결과 함께 충전이 이루어지도록 할 수 있다.

즉, 도 5에 도시한 퍼스널 모빌리티 충전 커넥터(91)는 시건장치와 충전단자를 결합한 구성일 수 있으며, 반납시 공유 플랫폼의 어플리케이션에서 반납을 등록하면 이 결과는 통신부(92)를 통해 수신되고, 퍼스널 모빌리티 충전 제어기(90)는 통합 제어기(50)에 충전 요청을 한다.

이와 같은 충전 요청에 따라 통합 제어기(50)는 태양에너지 수집부(10), 풍력에너지 수집부(20), 수력에너지 수집부(30) 각각에서 예측된 에너지 수집량에 대한 정보와 현재 배터리(70)의 충전 상태 정보를 이용하여, 조건이 만족되는 경우 전력변환부(60)를 통해 배터리(70)의 에너지를 퍼스널 모빌리티 충전 제어기(90)로 제공하고, 퍼스널 모빌리티 충전 제어기(90)는 특정한 퍼스널 모빌리티 충전 커넥터(91)에 연결된 퍼스널 모빌리티를 충전하게 된다.

좀 더 구체적으로, 절전모드는 예측된 에너지 수집량이 제1수집기준값 미만인 경우로, 일몰 상태에서 바람이 불지 않으며, 강우량이 없는 경우일 수 있다.

이때에는 통합제어기(50) 자체의 운영을 위한 최소한의 전력을 사용하며, 배터리(70)의 충전이나, 퍼스널 모빌리티 충전 커넥터(91)를 통한 방전이 일어나지 않도록 동작을 제한한다.

따라서, 퍼스널 모빌리티 충전 제어기(90)의 충전 요청에도 반납된 퍼스널 모빌리티는 충전될 수 없으며, 퍼스널 모빌리티 충전 제어기(90)는 통신부(92)를 통해 퍼스널 모빌리티의 충전량을 확인하여, 공유 플랫폼 관리 서버(도면 미도시)에 해당 퍼스널 모빌리티의 충전량 정보를 제공하고, 충전이 이루어지지 않고 있는 상태 정보를 제공하는 것으로 한다.

공유 플랫폼 관리 서버는, 특정 퍼스널 모빌리티의 충전잔량이 20% 미만 등 최소기준값 미만인 경우에는 대여가 불가능한 것으로 표시하여, 사용자들이 해당 퍼스널 모빌리티를 대여할 수 없도록 처리하는 것으로 한다.

통합제어기(50)에서 예측된 에너지 수집량이 제1수집기준값 이상이고, 배터리(70)의 충전량이 제1충전기준값 이상인 경우에는 퍼스널 모빌리티 충전 제어기(90)의 요청에 따라 통합제어기(50)는 전력변환부(60)를 배터리(70)의 에너지를 방전하여 퍼스널 모빌리티 충전 커넥터(91)를 통해 해당 퍼스널 모빌리티를 충전한다.

앞서 설명한 예에서는 공급모드에서는 예측 모델을 이용한 제어를 하지 않는 것으로 설명하였으나, 공급모드가 퍼스널 모빌리티의 충전인 경우에는 앞서 설명한 일사량-풍속-충전량 예측 모델을 이용하여 고출력 모드, 일반 모드 또는 저전력 모드로 충전을 할 수 있다.

이때 배터리(70)의 충전량이 제1충전기준값 미만인 경우에는 통합제어기(50)에서 예측된 에너지 수집량이 제1수집기준값 이상인 경우에도 퍼스널 모빌리티를 충전하지 않고, 전력변환부(60)를 통해 배터리(70)를 충전하는 동작을 수행할 수 있다.

배터리(70)의 충전량이 다시 제1충전기준값 이상이 되는 경우에는 퍼스널 모빌리티 충전 제어기(90)를 통해 충전이 이루어지도록 할 수 있다.

배터리(70)의 충전상태가 90% 이상인 제2충전기준값 이상인 경우, 공급모드에서 최대 에너지를 공급하도록 제어할 수 있으며, 또한 예측된 에너지 수집량이 제1수집기준값보다 큰 제2수집기준값 이상인 경우에도 최대 에너지를 공급하도록 제어할 수 있다.

이때 최대 에너지의 의미는 고출력 모드, 일반 모드 또는 저전력 모드인 각 모드에서 최대 에너지를 의미하는 것으로 할 수 있다.

즉, 본 발명은 예측 모델을 이용한 고출력 모드, 일반 모드 또는 저전력 모드를 상위 개념으로 하고, 이에 부속하여 충전기준값들에 따라 세부적인 에너지를 조절하는 것으로 한다.

이때 퍼스널 모빌리티의 충전량이 80 내지 90% 등의 완충기준값에 이르면 충전을 중단하거나, 저전력 모드 충전을 할 수 있다. 이와 같은 충전량의 제한은 다수의 퍼스널 모빌리티를 사용 가능한 상태로 충전할 필요가 있기 때문이다.

퍼스널 모빌리티 충전 제어기(90)는 반납된 퍼스널 모빌리티가 퍼스널 모빌리티 충전 커넥터(91)들에 각각 연결된 순서를 저장하고, 순서에 따라 각 퍼스널 모빌리티를 충전 제어할 수 있다.

보다 바람직하게는 현재 퍼스널 모빌리티 충전 커넥터(91)에 연결된 모든 퍼스널 모빌리티의 충전상태를 확인하고, 충전상태가 가장 낮은 퍼스널 모빌리티를 먼저 충전하는 것으로 할 수 있다.

이때에 퍼스널 모빌리티의 충전량은 앞서 설명한 최소기준값 이상이 되면, 충전을 중단하고 다른 퍼스널 모빌리티들 중 가장 충전량이 적은 퍼스널 모빌리티를 충전한다.

이와 같은 과정을 반복하여 모든 퍼스널 모빌리티의 충전 잔량이 최소기준값 이상이 되면 모든 퍼스널 모빌리티를 동시에 충전시키는 제어를 수행할 수 있다.

위의 제어에 따라 본 발명은 보다 많은 퍼스널 모빌리티를 대여 가능한 상태로 만들 수 있으며, 따라서 공유 플랫폼의 운영 효율을 높일 수 있게 된다.

또한, 퍼스널 모빌리티 공유 플랫폼의 퍼스널 모빌리티 외에, 개인이 소유한 퍼스널 모빌리티에 대한 충전 서비스를 공유 플랫폼에서 제공할 수 있으며, 이때는 공유 플랫폼 관리 서버에 개인이 등록한 퍼스널 모빌리티임을 통신부(92)를 통해 인증하고, 인증된 퍼스널 모빌리티가 퍼스널 모빌리티 충전 커넥터(91)에 연결된 경우에도 동일한 충전 서비스를 제공할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10:태양에너지 수집부 20:풍력에너지 수집부
30:수력에너지 수집부 40:환경센서
50:통합제어기 60:전력변환부
70:배터리 80:전력제공부
100:예측 모델 처리부

Claims (9)

1. 태양에너지를 수집하는 태양에너지 수집부와, 풍력에너지를 수집하는 풍력에너지 수집부와, 태양에너지 수집부의 태양전지 패널에 낙수되는 강우를 수집하고, 수집된 강우를 이용하여 에너지를 수집하는 수력에너지 수집부를 구비하여 에너지를 수집하는 에너지 수집부;
   시간을 검출하는 시간센서와, 조도를 검출하는 조도센서와, 풍속을 검출하는 풍속센서와, 강우량을 검출하는 강우센서를 포함하는 환경센서;
   과거 날씨 파라미터를 이용한 날씨 파라미터에 따른 충전모드 예측 모델을 제공하는 예측 모델 처리부;
   상기 환경센서의 환경 정보에 기초하여 에너지 수집부의 에너지 수집량을 예측하고, 예측된 에너지 수집량에 따라 동작 모드를 결정하고, 동작 모드에 따른 제어를 수행하며, 상기 예측 모델을 이용하여 충전모드에서 출력을 제어하는 통합제어기;
   상기 통합제어기의 제어에 따라 에너지 수집부의 에너지를 배터리에 충전하거나, 배터리의 충전 에너지를 방전하는 전력변환부; 및
   상기 배터리의 에너지를 이용하여 퍼스널 모빌리티를 충전하는 퍼스널 모빌리티 충전 제어기를 포함하되,
   상기 통합제어기는 현재 일사량 및 날씨정보에 해당하는 과거 날씨 파라미터에 기초하여 충전량에 대하여 고출력 모드, 일반 모드 또는 저출력 모드인 충전 모드를 설정함과 아울러 상기 에너지 수집부에서 예측된 에너지 수집량 정보와 현재 배터리의 충전 상태 정보를 이용하여 조건이 만족되는 경우에만 퍼스널 모빌리티 충전 커넥터에 연결된 퍼스널 모빌리티를 충전하며,
   상기 전력변환부는 충전모드 설정에 따라 충전 전력의 출력을 조절하며,
   상기 고출력 모드는 기준에 대하여 일사량과 풍속이 높은 경우,
   상기 일반 모드는 기준에 대하여 일사량이 높고, 풍속이 낮은 경우,
   상기 저출력 모드는 기준에 대하여 일사량과 풍속이 낮은 경우에 설정되고,
   상기 퍼스널 모빌리티 충전 커넥터에 연결된 퍼스널 모빌리티를 충전하는 조건은,
   상기 충전모드 설정에 따라 충전을 하되, 상기 배터리의 충전량이 제1충전기준값 미만인 경우에는 상기 통합제어기에서 예측된 에너지 수집량이 제1수집기준값 이상인 경우에도 퍼스널 모빌리티를 충전하지 않고, 전력변환부를 통해 배터리를 충전하고,
   배터리의 충전량이 제1충전기준값 이상이 되는 경우에는 퍼스널 모빌리티 충전 제어기를 통해 퍼스널 모빌리티를 충전하며,
   배터리의 충전상태가 90% 이상인 제2충전기준값 이상인 경우, 공급모드에서 최대 에너지를 공급하도록 제어할 수 있으며, 또한 예측된 에너지 수집량이 제1수집기준값보다 큰 제2수집기준값 이상인 경우에도 최대 에너지를 공급하도록 제어하며, 다수의 퍼스널 모빌리티를 충전할 때 각각의 퍼스널 모빌리티의 충전량에 따라 서로다른 충전모드로 충전하는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 저장 장치.
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7. 제1항에 있어서,
   상기 통합제어기는,
   상기 태양에너지 수집부, 상기 풍력에너지 수집부, 상기 수력에너지 수집부에서 수집되는 에너지의 예측량에 따라 상기 배터리의 충전과 방전을 모두 제한하는 대기모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 저장 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 통합제어기는,
   상기 태양에너지 수집부, 상기 풍력에너지 수집부, 상기 수력에너지 수집부에서 수집되는 에너지의 예측량 정보와 상기 배터리의 충전 상태에 따라,
   배터리에 에너지를 충전하거나 방전하는 충전모드 또는 방전모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 저장 장치.
   
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