KR102664116B1 - 전기차 충전장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기차 충전장치 및 방법에 관한 것으로, 외부 전원을 기정해진 레벨의 충전 전원으로 가변하여 출력하는 전원공급부, 상기 충전 전원을 공급할 충전 대상 차량을 선택하는 스위칭부, 및 충전 스케줄에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 차량 충전을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 충전이 필요한 차량 대수가 2대 이상이면, 충전 스케줄 조정 조건을 만족하는지를 확인하고, 상기 충전 스케줄 조정 조건을 만족하면, 차량별 충전 대기 시간에 근거하여 차량별 크레딧을 산출하고 상기 차량별 크레딧을 기반으로 차량별 충전 시간을 할당하여 충전 스케줄을 조정한다.

Description

전기차 충전장치 및 방법{ELECTRIC VEHICLE CHARGING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 시분할 스케줄링을 이용하여 다중 충전을 지원하는 전기차 충전장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 전기차에 대한 관심의 증가와 전기차에 대한 정부 정책 등에 힘입어 전기차의 보급이 확대되고 있으며, 이에 발맞춰 전기차 충전시설도 증가하고 있다. 이러한 전기차 충전시설은 완속 충전 방식을 이용하여 충전 시간이 오래 걸리고 차량이 충전 시설을 점유하고 있는 동안 다른 차량이 충전할 수 없다. 이에, 여러 차량을 동시에 충전할 수 있는 전기차 다중 충전 시설이 개발되고 있다. 그러나, 종래의 전기차 다중 충전 시설은 순차적 충전 방식을 적용하고 있어 여전히 1대의 차량이 충전을 완료하기 전까지 다른 차량이 충전을 진행할 수 없다.
본 발명은 시분할 스케줄링을 이용하여 둘 이상의 차량을 동시에 충전할 수 있는 전기차 충전장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전장치는 외부 전원을 기정해진 레벨의 충전 전원으로 가변하여 출력하는 전원공급부, 상기 충전 전원을 공급할 충전 대상 차량을 선택하는 스위칭부, 및 충전 스케줄에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 차량 충전을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 충전이 필요한 차량 대수가 2대 이상이면, 충전 스케줄 조정 조건을 만족하는지를 확인하고, 상기 충전 스케줄 조정 조건을 만족하면, 차량별 충전 대기 시간에 근거하여 차량별 크레딧을 산출하고 상기 차량별 크레딧을 기반으로 차량별 충전 시간을 할당하여 충전 스케줄을 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 충전장치에 새로 연결된 차량의 크레딧 기울기를 정해진 크레딧으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 새로 연결된 차량의 크레딧이 최소 크레딧에 도달, 충전이 필요한 둘 이상의 차량의 충전상태가 모두 기준 충전상태 이상, 및 설정 주기에 도달, 및 어느 하나의 차량의 충전상태가 완충상태에 도달 중 어느 하나의 조건을 만족하는 경우 충전 스케줄 조정 조건 만족으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 차량별 충전 대기 시간 및 차량별 크레딧 기울기를 이용하여 상기 차량별 크레딧을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 차량별 크레딧 비율에 따라 상기 차량별 충전 시간을 할당하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 차량별 충전상태에 근거하여 차량별 크레딧 기울기를 산정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 충전이 필요한 둘 이상의 차량의 충전상태가 모두 기준 충전상태 이상이 되면 차량별 충전장치 점유 순서에 근거하여 차량별 크레딧 기울기를 설정하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전방법은 충전이 필요한 차량 대수를 확인하는 단계, 상기 확인된 차량 대수가 2대 이상이면, 충전 스케줄 조정 조건을 만족하는지를 확인하는 단계, 상기 충전 스케줄 조정 조건을 만족하면, 차량별 충전 대기 시간을 산출하는 단계, 상기 차량별 충전 대기 시간에 근거하여 차량별 크레딧을 산출하는 단계, 상기 차량별 크레딧을 기반으로 차량별 충전 시간을 할당하는 단계, 및 할당된 차량별 충전 시간을 토대로 충전 스케줄을 조정하여 차량 충전을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 차량 대수를 확인하는 단계 이전에, 충전장치에 새로 연결된 차량의 크레딧 기울기를 정해진 크레딧으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전 스케줄 조정 조건을 만족하는지를 확인하는 단계는, 상기 새로 연결된 차량의 크레딧이 최소 크레딧에 도달, 충전이 필요한 둘 이상의 차량의 충전상태가 모두 기준 충전상태 이상, 및 설정 주기에 도달, 및 어느 하나의 차량의 충전상태가 완충상태(100%)에 도달 중 어느 하나의 조건을 만족하는지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량별 크레딧을 산출하는 단계는, 상기 차량별 충전 대기 시간과 차량별 크레딧 기울기를 이용하여 상기 차량별 크레딧을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량별 충전 시간을 할당하는 단계는, 차량별 크레딧 비율에 따라 상기 차량별 충전 시간을 할당하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량 충전을 제어하는 단계에서, 차량별 충전상태에 근거하여 차량별 크레딧 기울기를 산정하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량 충전을 제어하는 단계에서, 충전이 필요한 둘 이상의 차량의 충전상태가 모두 기준 충전상태 이상이 되면 차량별 충전장치 점유 순서에 근거하여 차량별 크레딧 기울기를 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량의 대기 시간을 기반으로 산정된 크레딧을 가지고 차량별 시간 분할 비율을 산정하고 특정 시간 동안 차량들끼지 충전시간을 분할해서 점유하도록 하므로, 다수의 차량을 동시에 충전할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전방법을 도시한 흐름도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크레딧 기울기를 산정하는 일 예를 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크레딧 기울기를 산정하는 다른 일 예를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전장치(100)를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전기차 충전장치(100)는 전원공급부(110), 스위칭부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
전원공급부(110)는 차량의 배터리를 충전하기 위한 충전 전원을 공급하는 것으로 외부 전원에 연결된다. 전원공급부(110)는 외부 전원을 인가받아 정해진 레벨의 충전 전원으로 가변시켜 출력한다. 정해진 레벨은 차량(전기차)의 배터리를 충전하기 위한 정격 전압 및/또는 정격 전류를 의미한다.
전원공급부(110)는 외부 전원의 전압 및/또는 전류를 정격 전압 및/또는 정격 전류로 변환시키는 컨버터(converter)(미도시) 및/또는 인버터(inverter)를 포함할 수 있다. 컨버터로는 벅(buck) 컨버터, 부스트(boost) 컨버터, 및/또는 벅-부스트 컨버터 등이 이용될 수 있다.
스위칭부(120)는 제어부(130)의 스위칭 명령에 따라 충전 전원을 공급할 경로를 선택한다. 다시 말해서, 스위칭부(120)는 충전장치(100)에 연결된 차량들 중 충전을 진행할 대상 차량을 선택한다.
스위칭부(120)는 충전장치(100)에 구비된 커넥터(미도시)별로 대응되는 복수 개의 스위치들을 포함한다. 각 스위치는 전원공급부(110)와 각 커넥터의 전기적 연결을 개폐한다.
다시 말해서, 스위치가 열린(open) 상태에서 닫힌(close) 상태로 전환되면 전원공급부(110)와 커넥터가 전기적으로 연결되어 전원공급부(110)로부터 출력되는 충전 전원이 커넥터를 통해 차량측 소켓으로 인가되어 차량의 배터리를 충전시킨다.
제어부(130)는 프로세서(P)와 메모리(M)을 포함한다. 프로세서(P)는 제어부(130)의 전반적인 동작을 제어하는 것으로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), CPU(Central Processing unit), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers) 및 마이크로 프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나 이상으로 구현될 수 있다. 메모리(M)는 프로세서(P)가 정해진 동작을 수행하도록 프로그래밍된 소프트웨어를 저장하고, 프로세서(P)의 입력 및/또는 출력 데이터를 저장한다. 메모리(M)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SD 카드(Secure Digital Card), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM),및 레지스터 등의 저장매체 중 적어도 하나 이상의 저장매체(기록매체)로 구현될 수 있다.
제어부(130)는 충전장치(100)에 적어도 하나 이상의 차량이 연결되면 이를 감지하여 연결된 차량 대수 및 차량별 연결 시간 등을 확인한다. 다시 말해서, 제어부(130)는 차량의 연결이 감지되면 연결된 차량 대수를 +1 증가시키고 해당 차량이 연결된 시간(연결 시간)을 메모리(M)에 저장한다. 충전장치(100)는 별도의 충전 케이블을 통해 차량과 연결되거나 또는 충전장치(100)에 구비된 커넥터를 차량의 소켓에 결합하므로 차량과 연결될 수 있다.
제어부(130)는 기설정된 주기(예: 30분 또는 1시간 등)마다 충전장치(100)에 연결된 적어도 하나 이상의 차량에 대한 충전 스케줄을 정하여 차량 충전을 제어한다. 이때, 제어부(130)는 충전장치(100)에 연결된 차량들 중 충전이 필요한 차량 즉, 충전이 완료된 차량을 제외한 나머지 차량에 대해서만 충전 스케줄링을 수행한다.
제어부(130)는 충전이 필요한 적어도 하나 이상의 차량 각각의 충전 대기 시간을 연산(계산)한다. 제어부(130)는 주기 마다 차량별 충전 대기 시간을 산출한다.
제어부(130)는 차량별 충전 대기 시간을 고려하여 차량별 크레딧(credit)을 계산한다. 제어부(130)는 차량별 설정된 크레딧 기울기 및 차량별 충전 대기 시간을 이용하여 차량별 크레딧을 산출한다.
제어부(130)는 차량별 크레딧을 이용하여 충전 시간 비율을 산정한다. 제어부(130)는 차량별 크레딧 비율에 따라 충전 시간 비율을 결정하여 차량별 충전 시간을 할당한다. 예를 들어, 설정 주기(설정 시간)가 1시간이고, A차량, B차량 및 C차량의 크레딧이 각각 50, 20 및 30인 경우, 제어부(130)는 A차량, B차량 및 C차량의 크레딧 비율이 A차량:B차량:C차량=5:2:3 이므로 A차량, B차량 및 C차량에 각각 할당되는 충전 시간은 각각 30분(=60분×5/10), 12분(=60분×2/10) 및 18분(=60분×3/10)으로 산정된다. 다시 말해서, 제어부(130)는 차량별 크레딧 비율에 근거하여 1주기의 충전 시간 즉, 설정 시간을 분할한다.
제어부(130)는 차량별 충전장치 점유 순서 및 차량별 충전 시간 비율을 토대로 충전 스케줄을 결정한다. 여기서, 차량별 충전장치 점유 순서(점유 순서)는 차량이 충전장치(100)에 연결된 순서를 의미한다. 예컨대, A차량, B차량 및 C차량 순으로 충전장치(100)에 연결된 경우, 제어부(130)는 점유 순서로 충전 순서를 정하고, A차량, B차량 및 C차량에 각각 30분, 12분 및 18분을 충전시간으로 할당하여 충전 스케줄을 정한다. 제어부(130)는 충전 스케줄에 따라 스위칭부(120)를 제어하여 A차량의 배터리를 30분 동안 충전하고, B차량의 배터리를 12분 동안 충전한 후 C차량의 배터리를 18분 동안 충전한다. 이때, 둘 이상의 충전 차량 중 어느 하나의 차량이 충전을 진행하는 동안 나머지 차량들은 대기한다.
또한, 제어부(130)는 시분할 충전 제어를 수행하는 중 차량의 동작모드가 충전모드에서 대기모드로 전환될 때 해당 차량의 크레딧 기울기(크레딧 변화율)를 산정한다. 제어부(130)는 차량의 배터리 충전상태(State of Charge, SOC) 및 차량별 충전장치 점유 순서(점유 순서) 등을 고려하여 크레딧 기울기를 설정한다. 설정된 크레딧 기울기는 현재 주기에서 크레딧 상승분을 산출할 때 이용된다.
이하에서는 보다 구체적으로 크레딧 기울기 산정 과정을 설명한다. 여기서, 크레딧 기울기는 시분할 충전 제어를 수행하는 현재 주기에서 크레딧 변화율을 말한다.
먼저, 단독 충전인 경우, 제어부(130)는 충전 차량에 대한 크레딧 기울기 S를 1로 설정한다. 따라서, 현시점에서 충전 차량의 크레딧 Yonly는 다음 [수학식 1]과 같다.
Figure 112018119633141-pat00001
여기서, Y는 현시점에서의 크레딧이고, tc는 충전 시작부터 현시점까지의 시간으로 충전 시간을 의미한다.
다음, 2대 이상의 차량을 충전하는 경우, 제어부(130)는 차량별 SOC를 고려하여 크레딧 기울기를 산정한다. 제어부(130)는 모든 차량의 SOC가 충전장치(100)에 설정된 기준 충전상태(기준 SOC) 이상이면 충전 점유순서를 반영하여 크레딧 기울기를 산정한다. 여기서, 기준 SOC가 낮게 설정된 경우 충전장치 점유 순서가 빠른 차량의 충전 시간 할당에 유리하다. 반면, 기준 SOC를 높게 설정하는 경우 충전장치 점유 순서가 빠른 차량보다 SOC가 낮은 차량의 충전 시간 할당에 유리하다.
제어부(130)는 현시점에서 차량의 SOC가 기준 SOC보다 낮은 경우, 크레딧 기울기 S를 다음 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018119633141-pat00002
여기서, Ccharger는 기준 SOC이고, Cvehicle은 현시점에서 차량의 SOC이다.
제어부(130)는 이전에 설정된 크레딧 기울기를 산출된 크레딧 기울기로 업데이트한다.
이후, 제어부(130)는 업데이트된 크레딧 기울기 S와 현재 주기에서 차량의 충전 대기 시간 t를 기반으로 현재 주기에서의 크레딧 상승분 Y를 산정한다. 크레딧 상승분 Y는 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
예를 들어, 충전장치(100)에 설정된 기준 SOC Ccharger가 70%이고 차량의 SOC Cvehicle가 50%인 경우, 현재 주기에서 크레딧 상승분 Y는 3t(=1+0.1×(70-50))가 된다.
제어부(130)는 차량의 SOC가 기준 SOC 이상으로 변경되는 경우 크레딧 기울기를 1로 복원시킨다. 따라서, 차량의 SOC가 기준 SOC 이상이 되는 시점 이후 주기별 크레딧 상승분 Y는 1t가 된다.
전체 차량의 SOC가 기준 SOC 이상이 되는 경우, 제어부(130)는 차량별 크레딧을 정해진 크레딧(예: 10)으로 변경(리셋)한다. 제어부(130)는 충전장치 점유 순서에 근거하여 [표 1]과 같이 차량별 크레딧 기울기를 설정하여 차량별 크레딧 상승분 Y을 산정한다. 여기서, 충전장치 점유 순서는 제1차량, 제2차량, 제3차량 및 제4차량 순으로 점유 우선순위가 낮아진다. 다시 말해서, 점유 우선순위는 충전장치(100)에 연결된 시간이 빠른 차량이 높은 우선순위를 갖는다.
Figure 112018119633141-pat00004
[표 1]을 참조하면, 충전 차량이 4대인 경우, 점유 우선순위에 따라 제1차량의 크레딧 기울기를 4, 제2차량의 크레딧 기울기를 3, 제3차량의 크레딧 기울기를 2, 제4차량의 크레딧 기울기를 1로 설정한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차 충전방법을 도시한 흐름도이다.
먼저, 충전장치(100)의 제어부(130)는 충전장치(100)와의 차량 연결을 감지한다(S110). 제어부(130)는 충전장치(100)에 마련된 적어도 하나 이상의 커넥터(미도시)들 중 어느 하나의 커넥터에 차량이 연결되면 이를 감지한다. 이때, 제어부(130)는 차량 연결이 감지된 커넥터 식별정보 및 차량 연결 시간을 검출한다. 차량 연결 시간은 충전장치 점유 우선순위를 부여하는데 사용된다.
제어부(130)는 연결이 감지된 차량의 크레딧 기울기를 정해진 크레딧 기울기(예: 1)로 설정한다(S120). 설정된 크레딧 기울기는 크레딧 증가분을 산출하는데 이용된다. 다시 말해서, 제어부(130)는 새로 연결되는 차량의 크레딧 기울기를 정해진 크레딧 기울기로 설정한다.
제어부(130)는 충전장치(100)에 연결된 차량들 중 충전이 필요한 차량이 2대 이상인지를 확인한다(S130). 이때, 제어부(130)는 충전장치(100)에 연결된 차량 중 충전이 완료된 차량을 제외한 나머지 차량을 충전이 필요한 충전 필요 차량으로 인식한다.
제어부(130)는 충전 필요 차량이 2대 이상이면, 충전 스케줄을 조정하기 위한 조건(충전 스케줄 조정 조건)을 만족하는지를 확인한다(S140). 제어부(130)는 다음의 충전 스케줄 조정 조건 중 어느 하나의 조건을 만족하는지를 확인한다.
[충전 스케줄 조정 조건]
1) 새로 연결된 차량의 크레딧이 최소 크레딧 도달
2) 설정 주기(설정 시간) 도달
3) 모든 차량의 배터리 충전상태(SOC)가 기준 SOC 이상
4) 어느 하나의 차량의 충전상태가 완충상태(100%)에 도달
제어부(130)는 충전 스케줄 조정 조건을 만족하면 차량별 충전 대기 시간을 산출한다(S150). 제어부(130)는 주기 동안 차량별 충전 대기 시간을 산출한다.
제어부(130)는 차량별 충전 대기 시간을 기반으로 현시점의 차량별 크레딧을 산출한다(S160). 제어부(130)는 차량별로 설정된 크레딧 기울기와 충전 대기 시간을 이용하여 차량별 크레딧을 연산한다. 제어부(130)는 각 차량에 대해 주기별로 산출된 크레딧의 총합을 현시점 해당 차량의 크레딧으로 정한다.
제어부(130)는 차량별 크레딧 비율에 근거하여 차량별 충전 시간을 할당한다(S170). 제어부(130)는 차량별 크레딧 비율와 차량별 충전 시간 비율을 동일하게 설정한다. 예를 들어, 설정 주기가 1시간으로 설정되고 현재 제1차량의 크레딧이 30이고, 제2차량의 크레딧이 10인 경우, 제어부(130)는 충전 시간 비율에 30:10을 적용하여 제1차량에 45분, 제2차량에 15분을 각각 충전시간으로 할당한다.
제어부(130)는 차량별 충전시간 및 충전장치 점유 순서를 기반으로 충전 스케줄을 결정하여 차량 충전을 제어하며, 차량별 크레딧 기울기를 산정한다(S180). 예컨대, 제1차량의 충전장치 점유 순서가 제2차량의 충점장치 점유 순서 보다 빠른 경우, 제어부(130)는 제1차량에 대해 45분 동안 충전을 먼저 진행하고 제2차량에 대해 15분 동안 충전을 진행한다. 제어부(130)는 충전 스케줄에 따라 차량별 충전을 제어하며 차량의 동작모드가 충전모드에서 대기모드로 전환되는 시점에 해당 차량의 크레딧 기울기를 산정한다. 제어부(130)는 충전모드에서 대기모드로 전환된 차량의 현시점 SOC 및/또는 충전장치 점유 순서에 근거하여 크레딧 기울기를 산정한다. 제어부(130)는 산정된 차량별 크레딧 기울기로 이전에 설정된 차량별 크레딧 기울기를 업데이트 한다.
제어부(130)는 정해진 충전 스케줄에 따라 둘 이상의 차량 충전을 제어하며 지속적으로 새로운 차량의 연결이 있는지를 확인한다(S110). 제어부(130)는 새로운 차량의 연결이 감지되지 않으면 S130 이후 단계를 수행한다.
S140에서, 제어부(130)는 충전 스케줄 조정 조건을 만족하지 않으면, 기정해진 충전 스케줄에 따라 차량 충전을 제어한다(S180).
S130단계에서 제어부(130)는 충전 필요 차량이 2대 이상이 아닌 경우, 충전 필요 차량이 1대인지를 확인한다(S190). 제어부(130)는 충전 필요 차량이 1대인 경우, 해당 차량의 단독 충전을 제어한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크레딧 기울기를 산정하는 일 예를 도시한 도면이다. 본 실시 예는 충전장치(130)의 설정된 기준 충전상태가 60%이고, 설정 주기가 30분인 경우를 예로 들어 설명한다.
충전장치(130)의 제어부(130)는 A차량의 연결을 감지하면 A차량의 충전상태 및 충전장치 점유 시간 즉, 충전장치(100)에 A차량이 연결된 시간 등을 확인하여 메모리(M)에 저장한다. 제어부(130)는 A차량의 충전상태가 40%로 완충상태가 아니므로, A차량을 충전 필요 차량으로 인식한다. 제어부(130)는 충전 필요 차량이 1대이므로 A차량 단독 충전을 진행한다. 이때, 제어부(130)는 A차량의 크레딧 기울기를 1로 설정한다.
제어부(130)는 A차량을 충전하는 중 B차량의 연결이 감지되면, B차량의 충전상태 및 충전장치 점유 시간을 확인하여 메모리(M)에 저장하고 B차량의 크레딧 기울기를 1로 설정한다. 제어부(130)는 B차량의 크레딧이 정해진 최소 크레딧에 도달할 때까지 A차량의 충전을 유지한다. 이때, A차량 및 B차량의 크레딧은 정해진 기울기(=1)로 증가한다.
제어부(130)는 B차량의 크레딧이 정해진 최소 크레딧(=5)에 도달하는 시점 A에서 A차량과 B차량의 시분할 충전 제어를 위한 차량별 충전 시간 비율 산정을 진행한다. 제어부(130)는 A차량의 크레딧을 크레딧 기울기 1과 충전시간 35분을 기반으로 35(=1×35)로 산정하고, B차량의 크레딧을 크레딧 기울기 1과 충전 대기 시간 5분을 기반으로 5(=1×5)로 산정한다. 따라서, A차량과 B차량의 크레딧 비율은 35:5 즉, 7:1로 산정된다.
제어부(130)는 A차량과 B차량의 크레딧 비율을 이용하여 A차량과 B차량의 충전 시간 비율은 7:1로 결정한다. 따라서, A차량의 충전 시간은 26분(=30×7/8), B차량의 충전 시간은 4분(=30×1/8)이 된다. 제어부(130)는 스위칭부(120)를 제어하여 26분 동안 A차량의 배터리를 충전하고 4분 동안 B차량의 배터리를 충전한다. 다시 말해서, 현재 주기에서 A차량은 B차량을 충전하는 4분 동안 대기하고 B차량은 A차량을 충전하는 26분 동안 대기한다.
제어부(130)는 A차량과 B차량의 시분할 충전을 제어하는 중 차량의 동작모드가 충전모드에서 대기모드로 전환되는 시점에 해당 차량의 충전상태(SOC)를 확인하여 크레딧 기울기를 산정한다. 이때, 제어부(130)는 차량의 SOC가 기준 SOC 미만이면 [수학식 2]를 이용하여 차량의 크레딧 기울기를 산출한다.
예를 들어, A 시점에서 A차량은 배터리 충전을 개시하고 B차량은 대기를 시작할 때, 제어부(130)는 B차량의 SOC를 확인하여 B차량의 크레딧 기울기를 산정한다. 제어부(130)는 B차량의 크레딧 기울기를 3.9(=1+0.1(60-31))로 산정한다. 현재 주기에서 A차량에 할당된 충전시간에 도달하면 제어부(130)는 스위칭부(120)를 제어하여 충전 대상을 A차량에서 B차량으로 전환한다. 즉, A차량의 동작모드가 충전모드에서 대기모드로 전환된다. 이때, 제어부(130)는 A차량의 SOC를 확인하여 A차량의 크레딧 기울기를 1.6(=1+0.1(60-54))으로 산정한다.
제어부(130)는 산정된 A차량과 B차량의 크레딧 기울기 및 충전 대기 시간을 이용하여 현재 주기에서 A차량과 B차량의 크레딧 상승분을 산출한다. 제어부(130)는 이전에 산출된 A차량과 B차량의 크레딧에 크레딧 상승분을 반영하여 현시점에서의 A차량과 B차량의 크레딧을 산출한다. 예를 들어, A시점에서 A차량과 B차량의 크레딧이 각각 35와 5인 경우, A시점으로부터 1 주기에 도달한 현시점에서 A차량의 크레딧은 41(=35+(1.6×4))이고, B차량의 크레딧은 106(=5+(3.9×26))이 된다.
또한, 제어부(130)는 차량의 동작모드가 대기모드로 전환되는 시점에서 해당 차량의 SOC가 기준 SOC 이상이면 해당 차량의 크레딧 기울기를 초기 크레딧(=1)로 복원한다. 도 3a의 B 시점에서와 같이 A차량의 동작모드가 대기모드로 전환될 때 A차량의 SOC가 61%로 기준 SOC 이상이면 이전에 설정된 A차량의 크레딧 기울기 1.2를 1로 변경한다. 이후 B차량의 SOC가 기준 SOC에 도달하기 전까지 A차량의 크레딧 기울기는 1로 설정된다.
도 3b의 C 시점에서와 같이, A차량과 B차량의 SOC가 모두 기준 SOC 이상이 되면 제어부(130)는 A차량과 B차량의 크레딧을 정해진 크레딧(=10)으로 초기화한다. 그리고, 제어부(130)는 차량별 충전장치 점유 순서에 따라 A차량과 B차량의 크레딧 기울기를 2와 1로 각각 설정한다([표 1] 참조).
이상과 같이, 기준 SOC가 높게 설정된 경우, 모든 차량의 SOC가 기준 SOC 이상이 되기 전까지는 충전장치 점유 순서가 빠른 A차량보다는 충전장치 점유 순서가 늦지만 SOC가 낮은 B차량에 충전 시간을 많이 할당(배분)한다(도 3a 참조).
그리고, 모든 차량의 SOC가 기준 SOC 이상이 되는 시점에서는 충전장치 점유 순서가 빠른 A차량에 높은 크레딧 기울기를 부여하여 차량별 SOC와 상관없이 점유 순서가 빠른 A차량의 충전시간을 더 확보할 수 있게 된다(도 3b 참조).
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크레딧 기울기를 산정하는 다른 일 예를 도시한 도면이다. 본 실시 예는 기준 충전상태가 40%이고 설정 주기가 30분인 경우를 예로 들어 설명한다.
도 4a를 참조하면, 크레딧이 작은 B차량의 크레딧이 최소 크레딧에 도달한 시점 O에서 A차량의 SOC는 48%로 기준 SOC를 초과하므로 A차량의 크레딧 기울기는 1로 설정된다. 또한, B차량의 SOC는 31%로 기준 SOC 미만이므로, B차량의 크레딧 기울기는 1.9(=1+0.1(40-31))가 된다.
이후, A차량과 B차량의 SOC가 모두 기준 SOC 이상이 되면, A차량과 B차량의 크레딧은 정해진 크레딧(=10)으로 초기화된다. 그리고, A차량과 B차량의 크레딧 기울기는 [표 1]에 도시된 차량별 충전장치 점유 순서(우선순위)에 따라 각각 2와 1로 설정된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 이후 A차량과 B차량의 크레딧 기울기는 각각 2와 1을 유지한다.
도 3a 및 도 3b에서와 같이, 기준 SOC가 60%로 설정된 경우, A차량의 충전장치 점유 시간이 54%, B차량의 충전장치 점유 시간이 46% 이나, 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 기준 SOC가 40%로 변경되면 A차량의 충전장치 점유 시간이 60%, B차량의 충전장치 점유 시간이 40%로 변경된다.
이상에서와 같이, 기준 SOC가 낮게 설정된 경우, SOC가 낮은 B차량이 기준 SOC에 빠르게 도달할 수 있어, 빠른 시점에 충전장치 점유 순서에 따른 크레딧 기울기를 부여하므로, 기준 SOC가 높을 때보다 B 차량의 충전장치 점유 시간이 작게 할당된다. 즉, 점유 순서가 빠른 A차량에 조금 더 유리하게 충전 시간이 할당된다.
총 충전 시간을 비교해 보면 기준 SOC가 60%일 때보다 40%일 때 점유 순서가 빠른 A차량이 충전 배정된 시간이 많은 것을 확인할 수 있으며, 이는 기준 SOC와 점유 순서에 따른 크레딧 기울기([표 1] 참조)를 조정하여 점유 순서에 높은 우선 순위를 부여할 것인지 충전상태에 높은 우선순위를 부여할 것인지를 정할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 충전장치
110: 전원공급부
120: 스위칭부
130: 제어부

Claims (14)

  1. 외부 전원을 기정해진 레벨의 충전 전원으로 가변하여 출력하는 전원공급부,
    상기 충전 전원을 공급할 충전 대상 차량을 선택하는 스위칭부, 및
    충전 스케줄에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 차량 충전을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 충전이 필요한 차량 대수가 2대 이상이면, 충전 스케줄 조정 조건을 만족하는지를 확인하고, 상기 충전 스케줄 조정 조건을 만족하면, 차량별 충전 대기 시간에 근거하여 차량별 크레딧을 산출하고 상기 차량별 크레딧을 기반으로 차량별 충전 시간을 할당하여 충전 스케줄을 조정하되,
    상기 제어부는,
    현시점에서 차량의 충전상태가 기준 충전상태보다 낮은 경우 상기 현시점에서 차량의 충전상태와 상기 기준 충전상태의 차이에 기반하여 크레딧 기울기를 산출하고,
    상기 차량별 충전 대기 시간 및 차량별 크레딧 기울기를 이용하여 상기 차량별 크레딧을 산출하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충전장치에 새로 연결된 차량의 크레딧 기울기를 정해진 크레딧으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 새로 연결된 차량의 크레딧이 최소 크레딧에 도달, 충전이 필요한 둘 이상의 차량의 충전상태가 모두 기준 충전상태 이상, 및 설정 주기에 도달, 및 어느 하나의 차량의 충전상태가 완충상태에 도달 중 어느 하나의 조건을 만족하는 경우 충전 스케줄 조정 조건 만족으로 판정하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량별 크레딧 비율에 따라 상기 차량별 충전 시간을 할당하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량별 충전상태에 근거하여 차량별 크레딧 기울기를 산정하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    충전이 필요한 둘 이상의 차량의 충전상태가 모두 기준 충전상태 이상이 되면 차량별 충전장치 점유 순서에 근거하여 차량별 크레딧 기울기를 설정하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전장치.
  8. 충전이 필요한 차량 대수를 확인하는 단계,
    상기 확인된 차량 대수가 2대 이상이면, 충전 스케줄 조정 조건을 만족하는지를 확인하는 단계,
    상기 충전 스케줄 조정 조건을 만족하면, 차량별 충전 대기 시간을 산출하는 단계,
    상기 차량별 충전 대기 시간에 근거하여 차량별 크레딧을 산출하는 단계,
    상기 차량별 크레딧을 기반으로 차량별 충전 시간을 할당하는 단계, 및
    할당된 차량별 충전 시간을 토대로 충전 스케줄을 조정하여 차량 충전을 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 차량별 크레딧을 산출하는 단계는,
    현시점에서 차량의 충전상태가 기준 충전상태보다 낮은 경우 상기 현시점에서 차량의 충전상태와 상기 기준 충전상태의 차이에 기반하여 크레딧 기울기를 산출하는 단계; 및
    상기 차량별 충전 대기 시간과 차량별 크레딧 기울기를 이용하여 상기 차량별 크레딧을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차량 대수를 확인하는 단계 이전에,
    충전장치에 새로 연결된 차량의 크레딧 기울기를 정해진 크레딧으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 충전 스케줄 조정 조건을 만족하는지를 확인하는 단계는,
    상기 새로 연결된 차량의 크레딧이 최소 크레딧에 도달, 충전이 필요한 둘 이상의 차량의 충전상태가 모두 기준 충전상태 이상, 및 설정 주기에 도달, 및 어느 하나의 차량의 충전상태가 완충상태(100%)에 도달 중 어느 하나의 조건을 만족하는지를 확인하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 차량별 충전 시간을 할당하는 단계는,
    차량별 크레딧 비율에 따라 상기 차량별 충전 시간을 할당하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 차량 충전을 제어하는 단계에서,
    차량별 충전상태에 근거하여 차량별 크레딧 기울기를 산정하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차량 충전을 제어하는 단계에서,
    충전이 필요한 둘 이상의 차량의 충전상태가 모두 기준 충전상태 이상이 되면 차량별 충전장치 점유 순서에 근거하여 차량별 크레딧 기울기를 설정하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전방법.
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