KR102625321B1 - 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치는, HEMS 게이트웨이 및 단말기와 연결하기 위한 통신부, 상기 HEMS 게이트웨이와 연결된 가전 기기들 각각의 시간당 소비 전력량에 관한 정보를 저장하는 저장부, 및 상기 HEMS 게이트웨이로부터, 상기 가전 기기들 각각의 전력 사용량을 포함하는 사용 정보와, 태양광 발전 모듈의 발전량을 포함하는 발전 정보를 수신하고, 수신된 사용 정보 및 발전 정보에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하고, 매칭 결과에 기초하여 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 생성하는 제어부를 포함한다.

Description

홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치 및 그의 동작 방법{CONTROL DEVICE OF HOME ENERGY MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING THEREOF}
본 발명은 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력을 가전 기기들이 사용한 경우, 가전 기기들 각각의 태양광 전력 사용 정보를 직관적으로 제공하기 위한 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
홈 에너지 관리 시스템(home energy management system)이란, 가정 내의 가전 기기들의 전력 사용을 효율적으로 관리하기 위한 시스템을 의미한다. 홈 에너지 관리 시스템은 가정 내의 각종 전력 공급 장치 또는 전력 소비 장치들과 연결되어, 전력 공급 현황 및 전력 소비 현황을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 각 장치들의 동작을 제어할 수 있다.
최근에는 태양광 발전 모듈의 보급이 확대되고 있다. 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력은 별도의 전기 요금이 발생하지 않으므로, 전기 요금의 절감 측면에서 효과적이라 할 수 있다. 그러나, 현재 홈 에너지 관리 시스템의 경우 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력의 이용 정보를 사용자에게 직관적으로 제공하지 못하고 있다. 이에 따라, 사용자는 태양광 발전 모듈로부터 발전된 전력을 이용함에 따른 이익에 대해 명확히 체감하지 못하고, 체감 결과에 따른 이익의 극대화를 제공하지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 제1 과제는, 가전 기기들이 사용한 태양광 발전 전력의 정보를 보다 직관적으로 제공함으로써, 사용자로 하여금 태양광 발전 모듈에 의해 발전된 전력의 사용 현황을 편리하게 확인하도록 하는 것이다.
본 발명의 제2 과제는, 가전 기기들이 사용한 태양광 발전 전력의 정보를 직관적으로 제공함으로써, 사용자에게 태양광 발전 모듈에 의해 발전된 전력을 사용함에 따른 이익을 체감시키는 것이다.
본 발명의 제3 과제는, 가전 기기들의 특성에 따라 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하여, 태양광 발전 모듈에 의해 발전된 전력을 사용함에 따른 이익을 효과적으로 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 과제를 해결하기 위하여, 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치는 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하고, 매칭 결과에 기초하여 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 과제를 해결하기 위하여, 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치는 생성된 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 포함하는 가전 기기별 전력 소비 정보를 단말기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 과제를 해결하기 위하여, 가전 기기별 전력 소비 정보는 발생한 전기료 정보를 포함하여, 사용자에게 태양광 발전 모듈에 의해 발전된 전력을 사용함에 따른 이익을 체감시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 과제를 해결하기 위하여, 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치는 가전 기기들 각각의 전력 사용량 및 가전 기기들 각각의 시간당 소비 전력량 중 적어도 하나에 기초하여, 가전 기기들 각각의 매칭 우선 순위를 설정한다. 설정된 매칭 우선 순위에 기초하여, 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치는 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하고, 매칭 결과 생성되는 가전 기기별 전력 소비 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 사용자는 상기 가전 기기별 전력 소비 정보를 통해, 태양광 발전 모듈에 의해 발전된 전력의 사용 현황을 보다 편리하게 확인할 수 있다.
또한, 상기 제어 장치는 가전 기기들 각각에 우선 순위를 설정하고, 설정된 우선 순위에 기초하여 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 태양광 발전 모듈에 의해 발전된 전력을 사용할 때의 이익을 보다 효과적으로 체감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 홈 에너지 관리 시스템의 전력 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템을 제어하는 제어 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템에서, 태양광 발전 모듈에 의해 발전된 전력과 전력 계통으로부터 공급되는 전력이 가전 기기들로 공급되는 동작에 대한 일 실시 예를 나타낸다.
도 6은 제어 장치가 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하는 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템에서, 태양광 발전 모듈의 발전량, 및 가전 기기들 각각의 전력 사용량의 예시를 보여준다.
도 8은 도 7에 도시된 예시에 기초하여, 제어 장치가 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭한 결과의 일 실시 예를 보여준다.
도 9는 제어 장치가 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 매칭하는 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 10은 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량의 일 실시 예를 나타낸다.
도 11은 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량의 일 실시 예를 나타낸다.
도 12는 도 10과 도 11의 실시 예들에 기초하여, 제어 장치가 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 매칭한 결과의 일 실시 예를 보여준다.
도 13은 매칭 결과에 기초하여 제어 장치가 단말기로 제공하는 가전 기기의 전력 소비 정보의 일 실시 예이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 홈 에너지 관리 시스템(home energy management system(HEMS); 10)은 주로 가정에 구현되어, 가정 내의 에너지(전력) 공급, 소비, 저장 등을 관리할 수 있다. 홈 에너지 관리 시스템(10)은, HEMS 게이트웨이(100), 센서 제어 장치(200), 및 제어 장치(300)를 포함할 수 있다.
HEMS 게이트웨이(100)는 센서 제어 장치(200)로부터 센서 제어 장치(200)가 획득된 센싱 정보를 수신할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 수신된 센싱 정보를 제어 장치(300)에 전달할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 센서 제어 장치(200)와 근거리 무선 통신 모듈을 통해 정보를 교환할 수 있다. 근거리 무선 통신 모듈은 블루투스, 와이파이, 지그비 중 어느 하나일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
HEMS 게이트웨이(100)는 가정에 설치된 전력 관리와 관련된 장치들로부터 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 수신된 전력에 대한 정보를 제어 장치(300)에 전송할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)와 제어 장치(300)는 인터넷을 통해 연결될 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
HEMS 게이트웨이(100)는 가정에 설치 또는 구비된 전력 공급, 전력 소모, 전력 저장과 관련된 장치들과 연결되고, 연결된 장치들의 동작을 제어할 수 있다. 도 1에 도시된 바에 의하면, HEMS 게이트웨이(100)는 PV 인버터(photovoltaic inverter; 110), 미터기(또는 스마트 미터기; 120), 에너지 저장 장치(또는 에너지 저장 시스템(energy storage system(ESS)); 130), EV 충전 장치(electric vehicle charger; 140), 및 스마트 플러그(150) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 다만, 실시 예에 따라 HEMS 게이트웨이(100)에 연결되는 장치들의 종류는 다양하게 변경될 수 있다.
PV 인버터(110)는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 구체적으로, 태양광 발전 모듈(111)은 광전 효과를 이용하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 가정에 공급할 수 있다. 태양광 발전 모듈(111)에 의해 생산된 전력은 직류 전력이나, 일반적으로 가정에 포함된 각종 전력 소비 장치는 교류 전력을 이용하여 동작한다. 따라서, PV 인버터(110)는 상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 변환된 교류 전력을 가정에 공급할 수 있다. 본 명세서에서는 홈 에너지 관리 시스템(10)이 PV 인버터(110)와 태양광 발전 모듈(111)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 홈 에너지 관리 시스템(10)은 다양한 방식의 친환경 발전 모듈 및 이에 대응하는 인버터를 포함할 수도 있다. 풍력 발전 모듈 및 풍력 발전 모듈에 대응하는 인버터가 그 예가 될 수 있다.
미터기(120)는, 전력 계통(121)으로부터 가정으로 공급되어 소모된 전력의 사용량을 측정할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 미터기(120)는 스마트 미터기(smart meter)로 구현될 수 있다. 스마트 미터기는 HEMS 게이트웨이(100)로 전력 사용량에 관한 정보를 전송하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
에너지 저장 장치(130)는, 태양광 발전 모듈(111), 전력 계통(121), 및/또는 EV(141)의 배터리로부터 공급된 전력, 또는 상기 공급된 전력이 소비된 후 남는 잔여 전력을 저장할 수 있다. 에너지 저장 장치(130)의 구조 및 동작에 대해서는 추후 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
EV 충전 장치(140)는 EV(141)와 연결되고, EV(141)에 포함된 배터리에 대한 충전 및 방전을 제어할 수 있다.
스마트 플러그(150)는 연결된 가전 기기의 전력 사용량을 측정하는 전력 사용량 측정 모듈과, 측정된 전력 사용량을 HEMS 게이트웨이(100)로 전송하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 또한, HEMS 게이트웨이(100) 등으로부터 수신되는 제어 신호에 따라, 연결된 가전 기기에 대한 전력 공급 및 차단을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 가전 기기(151)에 별도의 통신 모듈이 포함되는 경우, HEMS 게이트웨이(100)는 가전 기기(151)와 연결됨으로써 가전 기기(151)의 동작을 제어할 수도 있다.
일 실시 예에 따라, 가전 기기(151)의 동작을 감지하는 별도의 센서(예컨대, 스마트씽큐(SmartThinQTM) 센서 등)가 가전 기기(151)에 부착되는 경우, HEMS 게이트웨이(100)는 해당 센서와 연결되어 가전 기기(151)의 동작 여부를 확인할 수도 있다.
도 1에서는 하나의 스마트 플러그(150)와, 이에 연결된 하나의 가전 기기(151)가 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 스마트 플러그(150) 및 가전 기기(151) 각각은 복수 개일 수 있다. 이 경우, 가전 기기들 각각은 서로 다른 어느 하나의 스마트 플러그와 연결될 수 있다.
센서 제어 장치(200)는, 카메라(210), 모션 감지 센서(220), 조명 장치(230), 및 도어/윈도우 센서(240) 중 적어도 하나와 연결되고, 연결된 센서로부터 각종 정보를 수신할 수 있다. 센서 제어 장치(200)는 수신한 각종 정보를 HEMS 게이트웨이(100) 또는 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 또한, 센서 제어 장치(200)는 연결된 센서의 동작을 제어할 수도 있다. 센서 제어 장치(200)와 연결되는 센서의 종류가 이에 한정되는 것은 아닌 바, 보다 다양한 센서가 센서 제어 장치(200)와 연결될 수 있다.
카메라(210)는 이미지 센서를 이용하여 획득되는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 센서 제어 장치(200)로 전송할 수 있다. 센서 제어 장치(200)는 수신된 화상 프레임을 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 제어 장치(300)는 수신된 화상 프레임을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 사용자의 재실/부재, 외부인의 침입, 또는 화재 발생 등과 같은 각종 상황들을 감지할 수 있다. 실시 예에 따라, 센서 제어 장치(200)가 수신된 화상 프레임을 직접 분석하여 상술한 각종 상황들을 감지할 수도 있다.
모션 감지 센서(220)는 주로 적외선 센서로서 구현될 수 있다. 모션 감지 센서(220)는 적외선의 변화를 감지하고, 감지된 변화에 대응하는 신호를 센서 제어 장치(200)로 전송할 수 있다. 센서 제어 장치(200)는 수신된 신호를 제어 장치(300)로 전송하고, 제어 장치(300)는 수신된 신호에 기초하여 사용자의 재실/부재 등을 감지할 수 있다.
조명 장치(230)는 가정 내외의 다양한 위치(예컨대, 현관, 주방, 거실, 화장실 등)에 설치되어 빛을 발생할 수 있다. 센서 제어 장치(200)는 조명 장치(230)의 온/오프, 빛의 밝기, 색상, 또는 깜빡임 등을 제어할 수 있다.
도어/윈도우 센서(240)는, 도어 또는 윈도우의 열림/닫힘을 감지함으로써 사용자의 재실/부재를 판단하거나, 외부인의 침입을 판단하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 및 센서 제어 장치(200) 각각과 연결될 수 있다. 예컨대, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 및 센서 제어 장치(200) 각각과 인터넷을 통해 연결될 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 가정 내에 구비되어 있을 수도 있다. 이 경우, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 및 센서 제어 장치(200) 각각과 LAN 케이블 등을 이용하여 유선으로 연결될 수 있다. 또는, 와이파이를 통해 무선으로 연결될 수도 있다.
제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100)로부터 장치들(110, 120, 130, 140, 141, 150, 151)과 관련된 각종 정보를 수신할 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 센서 제어 장치(200)로부터 센서들(210, 220, 240)에 의해 생성된 각종 정보를 수신할 수 있다.
제어 장치(300)는 수신된 각종 정보를 이용하여 가정의 전체적인 전력 관리를 수행할 수 있다. 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 또는 센서 제어 장치(200)로부터 수신되는 각종 정보를 이용하여 가정의 전력 상태, 사용자의 재실/부재 등을 확인할 수 있다. 확인 결과에 기초하여, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100)와 연결된 각종 장치들(110, 120, 130, 140, 150), 및 센서 제어 장치(200)에 연결된 각종 센서들(210, 220, 230, 240)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 HEMS 게이트웨이(100) 또는 센서 제어 장치(200)로 전송할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 주체는 제어 장치(300)에 해당할 수 있다. 이러한 제어 장치(300)는 서버의 형태로 구현될 수 있다.
다만, 실시 예에 따라, HEMS 게이트웨이(100)와 센서 제어 장치(200)가 직접 연결되어 각종 정보, 제어 신호 등을 주고받을 수도 있다. 이 경우, HEMS 게이트웨이(100)는, HEMS 게이트웨이(100)의 기능 및 제어 장치(300)의 기능을 모두 수행할 수도 있다. 따라서, 이하 도면들을 통해 설명할 제어 장치(300)의 동작들은 HEMS 게이트웨이(100)에 의해 수행될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 또는 센서 제어 장치(200)로부터 수신된 정보, 또는 수신된 정보를 이용하여 확인된 전력 상태, 재실/부재 정보 등을 단말기(400)로 전송할 수 있다.
단말기(400)는 PC, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등으로 구현될 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 장치(300)와 연결하여 상술한 각종 정보를 수신하거나, 장치들(110, 120, 130, 140, 150, 151) 및 센서들(210, 220, 230, 240)의 동작을 제어하기 위한 애플리케이션이 단말기(400)에 설치되어 실행될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 홈 에너지 관리 시스템의 전력 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
홈 에너지 관리 시스템의 전력 흐름을 설명하기에 앞서, 에너지 저장 장치(130)의 구성 및 각 구성의 동작에 대해 설명하기로 한다.
에너지 저장 장치(130)는 에너지 관리 모듈(131), 전력 변환 장치(132), 및 배터리(133)를 포함할 수 있다.
에너지 관리 모듈(131)은 HEMS 게이트웨이(100) 또는 HEMS 게이트웨이(100)와 연결된 제어 장치(300)의 제어하에서 동작할 수 있다. 에너지 관리 모듈(131)은 에너지 저장 장치(130)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다.
전력 변환 장치(132)는 복수의 인버터 및 컨버터를 포함할 수 있다. 예컨대, 전력 변환 장치(132)는 배터리(133)에 저장된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 외부에 공급할 수 있다. 전력 변환 장치(132)는 잔여 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 전력 변환 장치(132)는 변환된 직류 전력을 배터리(133)에 저장하기 위한 DC/AC 인버터를 포함할 수 있다.
비록 도시되지는 않았으나, 실시 예에 따라 홈 에너지 관리 시스템은 태양광 발전 모듈(111)이 전력 변환 장치(132)와 연결되는 형태로 구성될 수도 있다. 이 때, 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되는 전력은 전력 변환 장치(132)에 의해 변환되고, 변환된 전력은 배터리(133)에 저장되거나, EV(141) 또는 가전 기기(151)로 공급될 수 있다. 이 경우, 전력 변환 장치(132)는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되는 전력을 배터리(133)에 저장할 수 있도록 변환시키는 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
상술한 전력 변환 장치(132)의 전력 변환 동작은 에너지 관리 모듈(131)에 의해 제어될 수 있다.
비록 도시되지는 않았으나, 에너지 저장 장치(130)는 전력 관리 모듈 및 배터리 관리 모듈을 포함할 수 있다. 전력 관리 모듈은 전력 변환 장치(132) 및 배터리 관리 모듈 등 에너지 저장 장치(130)의 전원을 관리할 수 있다. 배터리 관리 모듈은 배터리(133)의 온도, 전류, 전압, 충전량 등을 측정하고, 배터리(133)의 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 측정 및 모니터링된 배터리(133)의 상태에 기초하여 배터리(133)의 동작 환경을 최적화하도록 제어할 수 있다. 에너지 관리 모듈(131)은 전력 관리 모듈 및 배터리 관리 모듈의 동작을 제어할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 전력 흐름을 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, PV 인버터(110)는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 변환된 전력은 EV 충전 장치(140)에 연결된 EV(141), 또는 스마트 플러그(150)에 연결된 가전 기기(151)로 공급되어 소비될 수 있다. 실시 예에 따라, 소비 후 잔여 전력이 발생하는 경우, 발생된 잔여 전력은 미터기(120)를 통해 전력 계통(121)으로 방출 또는 재판매되거나, 에너지 저장 장치(130)의 배터리(133)에 저장될 수 있다.
미터기(120)는 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력에 기초하여 전력 사용량을 측정할 수 있다. 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력은 EV(141) 또는 가전 기기(151)에 의해 소비되거나, 전력 변환 장치(132)에 의해 직류 형태의 전력으로 변환되어 배터리(133)에 저장될 수 있다.
EV 충전 장치(140)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 생산된 전력, 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력, 또는 에너지 저장 장치(130)에 저장된 전력을 이용하여 EV(141)의 배터리를 충전할 수 있다. EV(141)의 배터리를 충전하기 위해, EV 충전 장치(140)는 교류 형태의 전력을 직류 형태의 전력으로 변환할 수 있다.
또한, EV 충전 장치(140)는 EV(141)의 배터리에 충전된 전력을 방전시킬 수도 있다. 이 경우, EV 충전 장치(140)는 EV(141)의 배터리에 충전된 직류 형태의 전력을 교류 형태의 전력으로 변환할 수 있다. 변환된 전력은 가전 기기(151)로 공급되거나, 에너지 저장 장치(130)에 저장되거나, 전력 계통(121)으로 방출 또는 판매될 수 있다.
스마트 플러그(150)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 생산된 전력, 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력, 또는 에너지 저장 장치(130)에 저장된 전력을 가전 기기(151)로 공급할 수 있다.
도 1 내지 도 2를 통해 설명한 바에 의하면, HEMS 게이트웨이(100)는 가정 내의 전력 경로별로 존재하는 각종 구성 요소들(110, 120, 130, 140, 150)과 연결되므로, 각 전력 경로별 전력 흐름 또는 전력 상태와 관련된 각종 정보를 획득할 수 있다. 이에 기초하여, HEMS 게이트웨이(100)와 연결되는 제어 장치(300)는 가정 내의 전력 공급, 소비, 및 저장 동작을 제어할 수 있다.
이하 도 3에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 제어 장치의 구성에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 동작을 제어하는 제어 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3을 참조하면, 제어 장치(300)는 통신부(310), 저장부(320), 및 제어부(330)를 포함할 수 있다. 제어 장치(300)에 포함되는 구성들이 이에 한정되는 것은 아니므로, 실시 예에 따라 제어 장치(300)는 보다 많은 구성요소를 포함할 수 있다. 또한, 도 1에서 상술한 바와 같이, HEMS 게이트웨이(100)가 제어 장치(300)를 포함하는 개념으로 사용되는 경우, HEMS 게이트웨이(100)는 제어 장치(300)와 마찬가지로 통신부, 저장부, 및 제어부를 포함할 수 있다.
통신부(310)는 제어 장치(300)와 HEMS 게이트웨이(100) 사이, 제어 장치(300)와 센서 제어 장치(200) 사이, 및 제어 장치(300)와 단말기(400) 사이의 유선 통신 또는 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
제어 장치(300)는 통신부(310)를 통하여 HEMS 게이트웨이(100), 센서 제어 장치(200), 및/또는 단말기(400)와 홈 에너지 관리 시스템의 동작과 관련된 각종 정보 또는 데이터를 수신하고, 홈 에너지 관리 시스템의 동작을 제어하는 제어 신호 또는 명령을 전송할 수 있다.
저장부(320)는 통신부(310)를 통해 수신되는 각종 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(320)는 수신된 정보 또는 데이터를 이용하여 홈 에너지 관리 시스템의 동작을 제어하는 제어 신호 또는 명령을 생성하기 위한 각종 알고리즘, 응용 프로그램, 또는 애플리케이션을 저장할 수 있다.
제어부(330)는 제어 장치(300)에 포함된 각종 구성들의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(330)는 저장부(320)에 저장된 알고리즘, 응용 프로그램, 또는 애플리케이션을 실행하고, 수신된 정보 또는 데이터를 처리하여 홈 에너지 관리 시스템의 동작을 제어하는 제어 신호 또는 명령을 생성할 수 있다.
이하에서는, 홈 에너지 관리 시스템(10) 및 제어 장치(300)의 동작과 관련된 다양한 실시 예들에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 4를 참조하면, 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전되는 전력과, 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력이 가전 기기들(151)로 공급될 수 있다(S10).
일반적으로, 가전 기기들(151) 각각은 동작하기 위해 전력을 필요로 하고, 필요한 만큼의 전력을 전력 계통(121)으로부터 공급받을 수 있다. 이 때, 태양광 발전 모듈(111)로부터 소정 전력이 공급되는 경우, 전력 계통(121)으로부터 공급받는 전력은 가전 기기들(151)이 필요로 하는 전력과 상기 소정 전력의 차이에 해당할 수 있다.
즉, 다른 전력 공급 장치 또는 전력 소비 장치가 없다고 가정할 때, 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전되는 전력과 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력의 합은 가전 기기들(151)로 공급되는 전력의 합과 동일할 수 있다.
실시 예에 따라, HEMS 게이트웨이(100)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전되는 전력 및 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력이 가전 기기들(151)로 공급되도록 스마트 플러그들(150)을 제어할 수 있다.
S10 단계에 대해서는 도 5에 도시된 실시 예를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템에서, 태양광 발전 모듈에 의해 발전된 전력과 전력 계통으로부터 공급되는 전력이 가전 기기들로 공급되는 동작에 대한 일 실시 예를 나타낸다.
본 명세서에서, 가전 기기들(151)은 세탁기(151_1), 에어컨(151_2), 오븐(151_3), 및 냉장고(151_4)를 포함하는 것으로 가정한다. 하지만, 도 5에 도시된 가전 기기들(151_1~151_4)은 설명의 편의를 위한 일 실시 예에 불과한 바, 가전 기기들(151)의 종류는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5에서, 세탁기(151_1)는 동작시 시간당 700Wh의 전력량을 소비하고, 에어컨(151_2)은 동작시 시간당 2kWh의 전력량을 소비하며, 오븐(151_3)은 동작시 시간당 1kWh의 전력량을 소비하고, 냉장고(151_4)는 동작시 시간당 150Wh의 전력량을 소비하는 것으로 가정한다. 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 시간당 소비 전력량에 대한 정보는 제어 장치(300)의 저장부(320)에 저장될 수 있다.
가전 기기들(151_1~151_4)이 모두 동작한다고 가정할 때, 가전 기기들(151_1~151_4)이 필요로 하는 전력량의 합은 3.85kWh에 해당할 수 있다. 따라서, 3.85kWh에 해당하는 전력량이 가전 기기들(151_1~151_4)로 공급되어야 한다.
이 때, 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전되는 전력량이 2kWh에 해당하는 경우, 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력량은 1.85kWh에 해당할 수 있다. 가전 기기들(151_1~151_4)은 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전되는 전력과 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력을 공급받아 동작할 수 있다.
일반적으로, 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전되는 전력과 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력은 하나의 전력 경로를 통해 각 가전 기기들(151_1~151_4)로 공급될 수 있다. 즉, 상기 발전된 전력과 상기 공급된 전력이 하나의 공급 전력으로서 혼합될 수 있다. 이 경우, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각이 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력을 물리적으로 얼마나 사용하였는지에 대해서는 판단하기 어려울 수 있다.
다시 도 4를 설명한다.
홈 에너지 관리 시스템(10)의 제어 장치(300)는 가전 기기들(151) 각각의 전력 사용량과, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 매칭할 수 있다(S20).
도 5에서 상술한 바와 같이, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각이 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력을 얼마나 사용하였는지에 대해 판단하기 어려울 수 있다. 그러므로, 제어 장치(300)가 가전 기기별 전력 사용 정보를 사용자에게 제공하고자 하는 경우, 가전 기기마다 태양광 발전된 전력을 얼마나 사용하였는지에 대한 정보를 효과적으로 제공하기 위한 방법이 요구될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치(300)는, 가전 기기들 각각의 우선 순위를 설정하고, 설정된 우선 순위에 기초하여 가전 기기들 각각의 전력 사용량과, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 매칭할 수 있다. 특히, 상기 우선 순위는 태양광 발전 모듈(111)로부터 발전된 전력이 사용됨에 따른 이익을 사용자가 명확히 체감하도록 하기 위한 다양한 방식으로 설정될 수 있다.
S20 단계와 관련하여 보다 상세한 실시 예들에 대해서는 도 6 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 제어 장치가 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하는 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 6을 참조하면, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 포함하는 발전 정보를 수신할 수 있다(S201). 상술한 바와 같이, HEMS 게이트웨이(100)는 태양광 발전 모듈(111) 또는 PV 인버터(110)로부터 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 정보를 주기적 또는 실시간으로 수신하여 총 발전량을 계산할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 계산된 발전량을 포함하는 발전 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 실시 예에 따라, HEMS 게이트웨이(100)는 주기적 또는 실시간으로 수신되는 발전량 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 제어 장치(300)는 수신된 발전량 정보에 기초하여 총 발전량을 계산하고, 이를 포함하는 발전 정보를 생성할 수 있다.
즉, 도 6에서의 태양광 발전 모듈(111)의 발전량은, 소정 기간 동안의 태양광 발전 모듈(111)의 총 발전량을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 소정 기간이 '1일' 인 경우, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량은 1일 동안의 총 발전량을 의미할 수 있다.
제어 장치(300)는 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량을 포함하는 사용 정보를 수신할 수 있다(S202). HEMS 게이트웨이(100)는 가전 기기들(151_1~151_4) 각각에 연결된 스마트 플러그들(150_1~150_4) 각각으로부터, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량을 포함하는 사용 정보를 수신할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 수신된 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 사용 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다.
S201 단계에서 상술한 바와 유사하게, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량은 소정 기간(예컨대, '1일') 동안의 총 전력 사용량을 의미할 수 있다.
제어 장치(300)는 수신된 사용 정보에 기초하여, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 매칭 우선 순위를 설정할 수 있다(S203). 상기 매칭 우선 순위는 태양광 발전 전력 사용에 따른 이익을 보다 효과적으로 나타내기 위한 것으로서, 이에 대해서는 추후 도 7 내지 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
제어 장치(300)는 설정된 매칭 우선 순위에 기초하여, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량과, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 매칭할 수 있다(S204).
S201 단계 내지 S204 단계에 대해서는 도 7 내지 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템에서, 태양광 발전 모듈의 발전량, 및 가전 기기들 각각의 전력 사용량의 예시를 보여준다.
도 7을 참조하면, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100)로부터 태양광 발전 모듈(111)의 발전량, 및 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량에 대한 정보를 수신할 수 있다. 도 7 및 도 8에서, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량, 및 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량은 1일 동안의 발전량 및 전력 사용량을 의미할 수 있다.
제1 테이블(TABLE1)을 참조하면, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량은 14kWh이다. 이는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 14kWh에 해당하는 전력량이 가전 기기들(151_1~151_4) 각각으로 공급되었음을 의미할 수 있다.
세탁기(151_1)의 전력 사용량은 2kWh이고, 에어컨(151_2)의 전력 사용량은 8kWh이다. 오븐(151_3)의 전력 사용량은 3kWh이고, 냉장고(151_4)의 전력 사용량은 3.6kWh이다. 세탁기(151_1)의 시간당 소비 전력량은 700Wh이므로, 세탁기(151_1)는 약 2시간 50분 정도 사용되었음을 알 수 있다. 에어컨(151_2)의 시간당 소비 전력량은 2kWh이므로, 에어컨(151_2)은 약 4시간 정도 사용되었음을 알 수 있다. 오븐(151_3)의 시간당 소비 전력량은 1kWh이므로, 오븐(151_3)은 약 3시간 정도 사용되었음을 알 수 있다. 마지막으로, 냉장고(151_4)의 시간당 소비 전력량은 150Wh이므로, 냉장고(151_4)는 24시간 즉 1일 내내 사용되었음을 알 수 있다.
제어 장치(300)는 가전 기기들(151_1~151_4) 각각에 대해 매칭 우선 순위를 설정할 수 있다. 도 6 내지 도 8의 실시 예에서, 상기 매칭 우선 순위는 가전 기기의 시간당 소비 전력량이 높은 순으로 설정되거나, 총 사용 시간이 적은 순으로 설정될 수 있다.
시간당 소비 전력량이 높은 가전 기기(예컨대, 에어컨(151_2))의 경우, 태양광 발전 전력을 이용하여 동작하는 경우와 그렇지 않은 경우의 전기 요금 차이가, 시간당 소비 전력량이 낮은 가전 기기(예컨대, 냉장고(151_4))에 비해 클 수 있다. 즉, 에어컨(151_2)의 전력 사용량을 태양광 발전 전력과 매칭하는 경우 사용자는 태양광 발전 전력의 이용에 따른 이익을 보다 명확히 체감할 수 있다. 따라서, 제어 장치(300)는 가전 기기의 시간당 소비 전력량이 높은 순으로 매칭 우선 순위를 설정할 수 있다.
실시 예에 따라, 일반적으로 사용 시간이 많은 가전 기기(예컨대, 냉장고(151_4))의 경우에는 태양광 발전 전력과 관계없이 동작 중이어야 할 수 있다. 즉, 냉장고(151_4)의 경우 사용자의 의도와 관계없이 동작되어야 할 수 있다. 따라서, 태양광 발전 전력을 냉장고(151_4)가 이용하더라도, 사용자는 태양광 발전 전력의 이용에 따른 이익을 체감하기 어려울 수 있다. 반면, 사용 시간이 적은 가전 기기(예컨대, 세탁기(151_1))의 경우에는, 사용자의 의도 하에 동작되는 것이 일반적이다. 그러므로, 세탁기(151_1)가 태양광 발전 전력을 이용하는 경우, 사용자는 태양광 발전 전력의 이용에 따른 이익을 보다 명확히 체감할 수 있다. 따라서, 제어 장치(300)는 가전 기기의 사용 시간이 적은 순으로 매칭 우선 순위를 설정할 수도 있다.
도 8은 도 7에 도시된 예시에 기초하여, 제어 장치가 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭한 결과의 일 실시 예를 보여준다.
도 8을 참조하면, 제어 장치(300)는 도 7에서 상술한 가전 기기들(151_1~151_4) 각각에 대해 설정된 매칭 우선 순위에 기초하여, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 매칭할 수 있다.
예컨대, 매칭 우선 순위가 시간당 소비 전력량이 높은 순으로 설정되는 경우, 매칭 우선 순위는 에어컨(151_2), 오븐(151_3), 세탁기(151_1), 및 냉장고(151_4) 순으로 설정될 수 있다.
설정된 매칭 우선 순위에 기초하여 제2 테이블(TABLE2)을 참조하면, 제어 장치(300)는 우선 순위가 가장 높은 에어컨(151_2)의 전력 사용량 8kWh와 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 중 8kWh를 매칭시킬 수 있다. 즉, 에어컨(151_2)의 전력 사용량 8kWh는 모두 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 것으로 판단될 수 있다. 매칭 후 태양광 발전 모듈(111)의 잔여 발전량은 6kWh가 존재할 수 있다. 이에 따라, 제어 장치(300)는 두 번째 우선 순위를 갖는 오븐(151_3)의 전력 사용량 3kWh와 상기 잔여 발전량 3kWh를 매칭시킬 수 있다. 즉, 오븐(151_3)의 전력 사용량 3kWh는 모두 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 것으로 판단될 수 있다. 매칭 후 태양광 발전 모듈(111)의 잔여 발전량은 3kWh가 존재할 수 있다. 이에 따라, 제어 장치(300)는 세 번째 우선 순위를 갖는 세탁기(151_1)의 전력 사용량 2kWh와 상기 잔여 발전량 3kWh를 매칭시킬 수 있다. 즉, 세탁기(151_1)의 전력 사용량 2kWh 또한 모두 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 것으로 판단될 수 있다. 매칭 후 태양광 발전 모듈(111)의 잔여 발전량은 1kWh가 존재할 수 있다. 이에 따라, 제어 장치(300)는 네 번째 우선 순위를 갖는 냉장고(151_4)의 전력 사용량 3.6kWh 중 1kWh와 상기 잔여 발전량 1kWh를 매칭시킬 수 있다. 즉, 냉장고(151_4)의 전력 사용량 3.6kWh 중 1kWh는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되고, 나머지 2.6kWh는 전력 계통(121)으로부터 공급된 것으로 판단될 수 있다.
또는, 매칭 우선 순위가 총 사용 시간이 적은 순으로 설정되는 경우, 매칭 우선 순위는 세탁기(151_1), 오븐(151_3), 에어컨(151_2), 및 냉장고(151_4) 순으로 설정될 수 있다. 상술한 바와 유사하게 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 매칭시키면, 세탁기(151_1)의 전력 사용량 2kWh, 오븐(151_3)의 전력 사용량 3kWh, 에어컨(151_2)의 전력 사용량 8kWh, 및 냉장고(151_4)의 전력 사용량 3.6kWh 중 1kWh는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 것으로 판단될 수 있다.
비록 도 6 내지 도 8에서 상술하지는 않았으나, 매칭 우선 순위는 가전 기기가 사용자에 의해 온(on)에서 오프(off), 또는 오프(off)에서 온(on)으로 전환되는 횟수가 많은 순으로 설정될 수도 있다. 즉, 제어 장치(300)는 사용자가 자주 사용하는 가전 기기 순으로 매칭 우선 순위를 설정하고, 설정된 매칭 우선 순위에 기초하여 가전 기기의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 매칭할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 자주 사용되는 가전 기기를 태양광 발전 전력으로 동작시킴으로써 얻는 이익을 보다 명확히 체감할 수 있다.
또한, 상술한 예들 외에도, 매칭 우선 순위는 태양광 발전 전력의 이용에 따른 이익을 효과적으로 제공하기 위한 다양한 기준에 기초하여 설정될 수 있다.
도 9는 제어 장치가 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 매칭하는 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 9를 참조하면, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량을 포함하는 발전 정보를 수신할 수 있다(S211). 구체적으로, HEMS 게이트웨이(100)는 태양광 발전 모듈(111) 또는 PV 인버터(110)로부터 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 정보를 주기적 또는 실시간으로 수신하여 시간대별 발전량을 포함하는 발전 정보를 생성할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 생성된 발전 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 실시 예에 따라, HEMS 게이트웨이(100)는 주기적 또는 실시간으로 수신되는 발전량 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 제어 장치(300)는 수신된 발전량 정보에 기초하여 시간대별 발전량을 계산하고, 이를 포함하는 발전 정보를 생성할 수 있다.
제어 장치(300)는 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 시간대별 전력 사용량을 포함하는 사용 정보를 수신할 수 있다(S212).
HEMS 게이트웨이(100)는 가전 기기들(151_1~151_4) 각각에 연결된 스마트 플러그들(150_1~150_4) 각각으로부터, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량을 주기적 또는 실시간으로 수신할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 주기적 또는 실시간으로 수신되는 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량에 기초하여 시간대별 전력 사용량을 계산할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 계산된 시간대별 전력 사용량을 포함하는 사용 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 실시 예에 따라, HEMS 게이트웨이(100)는 주기적 또는 실시간으로 수신되는 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량을 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 제어 장치(300)는 수신된 전력 사용량에 기초하여 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 시간대별 전력 사용량을 계산하고, 이를 포함하는 사용 정보를 생성할 수도 있다.
제어 장치(300)는 상기 사용 정보에 기초하여, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 매칭 우선 순위를 설정할 수 있다(S213). 제어 장치(300)는 설정된 매칭 우선 순위에 기초하여, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 전력 사용량과, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 매칭할 수 있다(S214).
S211 단계 내지 S214 단계에 대해서는 도 10 내지 도 12를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 10은 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량의 일 실시 예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 제1 테이블(TABLE1)은 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량에 대한 정보를 포함할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 태양광 발전 모듈(111) 또는 PV 인버터(110)로부터 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량에 대한 정보를 수신하고, 수신된 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다.
도 10에 도시된 실시 예에 따르면, 8시부터 9시까지의 총 발전량은 0.8kWh이고, 9시부터 11시까지의 총 발전량은 2.5kWh이다. 11시부터 15시까지의 총 발전량은 8kWh이고, 15시부터 17시까지의 총 발전량은 3kWh이며, 17시부터 19시까지의 총 발전량은 0.5kWh일 수 있다. 일반적으로, 태양광 조사 각도가 높은 11시부터 15시까지의 발전량이 다른 시간대에 비해 높을 수 있으나, 이는 날씨 등에 따라 변동될 수 있다.
제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량 정보를 저장부(320)에 저장할 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 상기 시간대별 발전량 정보를 단말기(400)로 전송하여 사용자에게 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량 정보를 제공할 수도 있다.
도 11은 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량의 일 실시 예를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100)로부터 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 시간대별 전력 사용량에 대한 정보를 수신할 수 있다.
제4 테이블(TABLE4)을 참조하면, 8시부터 9시 사이의 시간대에서 세탁기(151_1)의 전력 사용량은 700Wh이고, 에어컨(151_2)의 전력 사용량은 0이며, 오븐(151_3)의 전력 사용량은 500Wh이고, 냉장고(151_4)의 전력 사용량은 150Wh임을 알 수 있다. 즉, 8시부터 9시 사이의 시간대에서 동작한 가전 기기는 세탁기(151_1), 오븐(151_3), 및 냉장고(151_4)임을 알 수 있다.
9시부터 11시 사이의 시간대에서, 세탁기(151_1)의 전력 사용량은 700Wh이고, 에어컨(151_2)의 전력 사용량은 2kWh이며, 오븐(151_3)의 전력 사용량은 0이고, 냉장고(151_4)의 전력 사용량은 300Wh임을 알 수 있다. 즉, 9시부터 11시 사이의 시간대에서 동작한 가전 기기는 세탁기(151_1), 에어컨(151_2), 및 냉장고(151_4)임을 알 수 있다.
또한 11시부터 15시 사이의 시간대에서, 세탁기(151_1)의 전력 사용량은 0이고, 에어컨(151_2)의 전력 사용량은 7.5kWh이며, 오븐(151_3)의 전력 사용량은 250Wh이고, 냉장고(151_4)의 전력 사용량은 600Wh임을 알 수 있다. 즉, 11시부터 15시 사이의 시간대에서 동작한 가전 기기는 에어컨(151_2), 오븐(151_3), 및 냉장고(151_4)임을 알 수 있다.
제4 테이블(TABLE4)을 계속 참조하면, 15시부터 17시 사이의 시간대에서, 세탁기(151_1)의 전력 사용량은 0이고, 에어컨(151_2)의 전력 사용량은 3kWh이며, 오븐(151_3)의 전력 사용량은 0이고, 냉장고(151_4)의 전력 사용량은 300Wh임을 알 수 있다. 즉, 15시부터 17시 사이의 시간대에서 동작한 가전 기기는 에어컨(151_2), 및 냉장고(151_4)임을 알 수 있다.
마지막으로, 17시부터 19시 사이의 시간대에서, 세탁기(151_1)와 에어컨(151_2)의 전력 사용량은 0이고, 오븐(151_3)의 전력 사용량은 500Wh이며, 냉장고(151_4)의 전력 사용량은 300Wh임을 알 수 있다. 즉, 17시부터 19시 사이의 시간대에서 동작한 가전 기기는 오븐(151_3), 및 냉장고(151_4)임을 알 수 있다.
제어 장치(300)는 가전 기기들(151_1~151_4) 각각에 대해 매칭 우선 순위를 설정할 수 있다. 도 6 내지 도 8의 실시 예와 유사하게, 상기 매칭 우선 순위는 가전 기기의 시간당 소비 전력량이 높은 순으로 설정될 수 있다. 이 경우, 제어 장치(300)는 에어컨(151_2), 오븐(151_3), 세탁기(151_1), 및 냉장고(151_4) 순으로 매칭 우선 순위를 설정할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 매칭 우선 순위는 시간대별로 다르게 설정될 수 있다. 예컨대, 상기 매칭 순위는 시간대별로 가전 기기의 총 소비 전력량이 높은 순으로 설정될 수 있다. 이 경우, 8시에서 9시 사이의 시간대에서는 세탁기(151_1), 오븐(151_3), 및 냉장고(151_4) 순으로 매칭 우선 순위가 설정될 수 있다. 9시부터 11시 사이의 시간대에서는 에어컨(151_2), 세탁기(151_1), 및 냉장고(151_4) 순으로 매칭 우선 순위가 설정될 수 있다. 11시부터 15시 사이의 시간대에서는 에어컨(151_2), 냉장고(151_4), 및 오븐(151_3) 순으로 매칭 우선 순위가 설정될 수 있다. 또한, 15시부터 17시 사이의 시간대에서는 에어컨(151_2), 및 냉장고(151_4) 순으로 매칭 우선 순위가 설정될 수 있고, 17시부터 19시 사이의 시간대에서는 오븐(151_3), 및 냉장고(151_4) 순으로 매칭 우선 순위가 설정될 수 있다.
도 12는 도 10과 도 11의 실시 예들에 기초하여, 제어 장치가 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 매칭한 결과의 일 실시 예를 보여준다.
도 12를 참조하면, 제어 장치(300)는 도 11에서 상술한 가전 기기들(151_1~151_4) 각각에 대해 설정된 매칭 우선 순위에 기초하여, 가전 기기들(151_1~151_4) 각각의 시간대별 전력 사용량과 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량을 매칭할 수 있다.
제5 테이블(TABLE5)을 참조하면, 8시부터 9시 사이의 시간대에서는 세탁기(151_1), 오븐(151_3), 및 냉장고(151_4)가 전력을 사용하였음을 알 수 있다. 제어 장치(300)는 전력을 사용한 가전 기기들 중 우선 순위가 가장 높은 오븐(151_3)의 전력 사용량 500Wh와 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 중 500Wh를 매칭시킬 수 있다. 즉, 오븐(151_3)의 전력 사용량 500Wh는 모두 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 것으로 판단될 수 있다. 매칭 후 태양광 발전 모듈(111)의 잔여 발전량은 300Wh가 존재할 수 있다. 이에 따라, 제어 장치(300)는 전력을 사용한 가전 기기들 중 두 번째 우선 순위를 갖는 세탁기(151_1)의 전력 사용량 700Wh 중 300Wh와 상기 잔여 발전량 300Wh를 매칭시킬 수 있다. 즉, 세탁기(151_1)의 전력 사용량 700Wh 중 300Wh는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되고, 나머지 400Wh는 전력 계통(121)으로부터 공급된 것으로 판단될 수 있다.
상술한 바와 유사하게 다른 시간대들에 대한 매칭 결과를 살펴보면, 9시부터 11시 사이의 시간대에는 에어컨(151_2)의 전력 사용량 2kWh와 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 중 2kWh가 매칭될 수 있다. 또한 세탁기(151_1)의 전력 사용량 700Wh 중 500Wh와 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 중 500Wh가 매칭될 수 있다. 11시부터 15시 사이의 시간대에서는 에어컨(151_2)의 전력 사용량 7.5kWh와 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 중 7.5kWh가 매칭될 수 있다. 또한 오븐(151_3)의 전력 사용량 250Wh와 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 중 250Wh가 매칭될 수 있고, 냉장고(151_4)의 전력 사용량 600Wh 중 250Wh와 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 중 250Wh가 매칭될 수 있다. 그리고, 15시부터 17시 사이의 시간대에서는 에어컨(151_2)의 전력 사용량 3kWh와 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 3kWh가 매칭될 수 있다. 마지막으로, 17시부터 19시 사이의 시간대에서는 오븐(151_3)의 전력 사용량 500Wh와 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 500Wh가 매칭될 수 있다.
다시 도 4를 설명한다.
제어 장치(300)는 매칭 결과 생성되는 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 제공할 수 있다(S30).
제어 장치(300)는 가전 기기들(151) 각각의 전력 사용량과, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 매칭하고, 매칭 결과에 기초하여 도 8 또는 도 12에 도시된 바와 같이 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 획득할 수 있다.
제어 장치(300)는 획득된 이용 정보를 포함하는 가전 기기별 전력 소비 정보를 생성하고, 생성된 가전 기기별 전력 소비 정보를 저장부(320)에 저장할 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 생성된 가전 기기별 전력 소비 정보를 단말기(400)로 전송할 수 있다. 단말기(400)는 수신된 가전 기기별 전력 소비 정보를 디스플레이부를 통해 표시함으로써 사용자에게 제공할 수 있다.
상기 가전 기기별 전력 소비 정보의 예에 대해서는 도 13을 통해 설명하기로 한다.
도 13은 매칭 결과에 기초하여 제어 장치가 단말기로 제공하는 가전 기기의 전력 소비 정보의 일 실시 예이다.
제어 장치(300)는 도 4 내지 도 12에서 상술한 바와 같이 가전 기기들 각각의 전력 사용량과, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 매칭할 수 있다. 제어 장치(300)는 매칭 결과에 기초하여 가전 기기별로 태양광 발전 전력의 이용 정보를 획득할 수 있다. 제어 장치(300)는 획득된 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 포함하는 가전 기기별 전력 소비 정보를 생성할 수 있다. 제어 장치(300)는 생성된 가전 기기별 전력 소비 정보를 저장부(320)에 저장하거나, 단말기(400)로 전송할 수 있다.
도 13을 참조하면, 단말기(400)는 제어 장치(300)로부터 수신한 가전 기기별 전력 소비 정보를 디스플레이부를 통해 표시할 수 있다. 도 13에 도시된 전력 소비 정보 화면(401)은 설명의 편의를 위한 일 실시 예에 불과한 바, 전력 소비 정보 화면(401)의 형태 및 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 전력 소비 정보 화면(401)은 가전 기기의 명칭, 총 전력 사용량 정보, 도 4에서 상술한 태양광 발전 전력의 이용 정보, 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력 사용량 정보, 및 발생 전기료 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 제어 장치(300)는 가전 기기들 각각에 대한 총 전력 사용량 정보, 태양광 발전 전력의 이용 정보, 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력의 사용량 정보, 및 발생 전기료 정보를 포함하는 전력 소비 정보를 생성하고, 생성된 전력 소비 정보를 단말기(400)로 전송할 수 있다.
총 전력 사용량 정보는 소정 기간 동안 해당 가전 기기가 사용한 총 전력의 양을 나타낸다. 도 13에서는 전력 소비 정보 화면(401)이 1일 동안의 전력 사용량 정보를 제공하는 것으로 도시되어 있으나, 기간은 자유롭게 변경될 수 있다.
실시 예에 따라, 전력 소비 정보 화면(401)은 총 전력 사용량 정보에 대응하는 요금 정보를 더 포함할 수 있다. 도 13의 경우 세탁기(151_1)가 1일 동안 사용한 전력은 1.2kWh이고, 이에 따른 전기 요금은 600원임을 알 수 있다. 해당 전기 요금은 1.2kWh 전체가 전력 계통(121)으로부터 공급된 경우에 대한 전기 요금을 의미한다.
전력 소비 정보 화면(401)은 태양광 발전 전력의 이용 정보와, 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력 사용량 정보를 포함할 수 있다. 도 13을 계속 참조하면, 세탁기(151_1)가 1일 동안 사용한 전력 중 800Wh는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 전력이고, 400Wh는 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력임을 알 수 있다.
발생 전기료 정보는 가전 기기의 총 전력 사용량 중 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력의 사용량에 대응할 수 있다. 도 13의 경우 세탁기(151_1)가 사용한 전력 중 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력은 400Wh이고, 400Wh에 대한 전기료는 200원이므로, 세탁기(151_1)의 일일 발생 전기료는 200원일 수 있다. 즉, 총 전력 사용량 정보에 대응하는 600원의 전기 요금에 대해, 실제 발생한 전기 요금은 200원임을 알 수 있다. 따라서, 사용자는 세탁기(151_1)의 사용시 태양광 발전 모듈(111)로부터 발전된 전력을 이용함에 따라 400원의 전기 요금이 절감되었음을 알 수 있다.
제어 장치(300)는 가전 기기별 전력 소비 정보를 사용자에게 제공함으로써, 사용자는 가전 기기들의 전력 소비 현황을 간편하게 확인할 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 가전 기기들 각각에 우선 순위를 설정하고, 설정된 우선 순위에 기초하여 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭할 수 있다. 우선 순위에 따라 매칭된 전력 소비 정보를 통해, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력을 사용함에 따른 이익을 사용자에게 보다 효과적으로 제공할 수 있고, 사용자는 상기 이익을 명확히 체감할 수 있다. 사용자는 상기 이익을 명확히 체감할 수 있으므로, 태양광 발전 전력 사용에 따른 이익을 극대화할 수 있도록 가전 기기들을 사용할 수 있을 것이다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 제어 장치의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (14)

  1. 홈 에너지 관리 시스템(HEMS) 게이트웨이 및 단말기와 연결하기 위한 통신부;
    상기 HEMS 게이트웨이와 연결된 가전 기기들 각각의 시간당 소비 전력량에 관한 정보를 저장하는 저장부; 및
    상기 HEMS 게이트웨이로부터, 상기 가전 기기들 각각의 전력 사용량을 포함하는 사용 정보와, 태양광 발전 모듈의 발전량을 포함하는 발전 정보를 수신하고,
    수신된 사용 정보 및 발전 정보에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하고,
    매칭 결과에 기초하여 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 생성하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 사용 정보 및 상기 시간당 소비 전력량에 관한 정보 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 태양광 발전 모듈의 발전량 이용에 따른 이익을 고려하여 상기 가전 기기들 각각의 매칭 우선 순위를 설정하고,
    설정된 매칭 우선 순위에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하되,
    상기 매칭 우선 순위는, 상기 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량에 기초하여, 시간대별로 서로 다르게 설정되는
    홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가전 기기들 각각의 매칭 우선 순위는,
    상기 가전 기기들 각각의 시간당 소비 전력량이 높은 순으로 설정되거나, 상기 가전 기기들 각각의 사용 시간이 적은 순으로 설정되는
    홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용 정보는 상기 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량을 포함하고,
    상기 발전 정보는 상기 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 사용 정보, 상기 발전 정보, 및 상기 매칭 우선 순위에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량과, 상기 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 매칭하는
    홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생성된 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 포함하는 가전 기기별 전력 소비 정보를 상기 단말기로 전송하는
    홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전력 소비 정보는,
    전력 계통으로부터 공급되는 전력의 사용량 정보, 및 발생 전기료 정보 중 적어도 하나를 포함하는
    홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  8. 홈 에너지 관리 시스템(HEMS) 게이트웨이 및 단말기와 연결하기 위한 통신부; 및
    태양광 발전 모듈로부터 발전되는 전력을 상기 HEMS 게이트웨이와 연결된 가전 기기들로 공급하도록 제어하고,
    상기 가전 기기들 각각의 전력 사용량과, 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하고,
    매칭 결과에 기초하여 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 생성하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양광 발전 모듈의 발전량 이용에 따른 이익을 고려하여 상기 가전 기기들 각각에 대한 매칭 우선 순위를 설정하고,
    설정된 매칭 우선 순위에 기초하여 상기 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하고,
    상기 매칭 우선 순위는,
    상기 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량에 기초하여, 시간대별로 서로 다르게 설정되는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 매칭 우선 순위는 상기 가전 기기들 각각의 시간당 소비 전력량이 높은 순으로 설정되거나, 상기 가전 기기들 각각의 사용 시간이 적은 순으로 설정되는
    홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전력 사용량은 상기 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량을 포함하고,
    상기 발전량은 상기 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 시간대별 전력 사용량 및 시간대별 발전량에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각에 대해 시간대별로 태양광 발전 전력의 이용 정보를 생성하는
    홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    생성된 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 포함하는 가전 기기별 전력 소비 정보를 상기 단말기로 전송하는
    홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전력 소비 정보는,
    전력 계통으로부터 공급되는 전력의 사용량 정보, 빛 발생 전기료 정보 중 적어도 하나를 포함하는
    홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  14. 홈 에너지 관리 시스템(HEMS) 게이트웨이에 있어서,
    가전 기기들과 연결하기 위한 통신부; 및
    태양광 발전 모듈로부터 발전되는 전력을 상기 가전 기기들로 공급하도록 제어하고,
    상기 가전 기기들 각각의 전력 사용량과, 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하고,
    매칭 결과에 기초하여 가전 기기별 태양광 발전 전력의 이용 정보를 생성하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양광 발전 모듈의 발전량 이용에 따른 이익을 고려하여 상기 가전 기기들 각각에 대한 매칭 우선 순위를 설정하고,
    설정된 매칭 우선 순위에 기초하여 상기 가전 기기들 각각의 전력 사용량과 상기 태양광 발전 모듈의 발전량을 매칭하고,
    상기 매칭 우선 순위는,
    상기 가전 기기들 각각의 시간대별 전력 사용량에 기초하여, 시간대별로 서로 다르게 설정되는
    HEMS 게이트웨이.
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