KR20110066057A

KR20110066057A - 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법

Info

Publication number: KR20110066057A
Application number: KR1020090133351A
Authority: KR
Inventors: 조동호; 신인식; 이민섭; 김진규; 김영민; 전현우; 박미현
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2011-06-16
Also published as: KR101052801B1

Abstract

본 발명의 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법은 (a) 다수의 전기자동차에 대한 각각의 전지 잔량과 주행 중 전력 소비율에 기초하여 충전 없이 주행할 수 있는 거리를 계산하는 단계; (b) 각 전기자동차의 주행 경로에 따라 충전 없이 주행할 수 있는 거리 안에 존재하는 충전 세그먼트의 수를 카운트하는 단계; 및 (c) 상기 단계(b)에서 카운트된 각 전기자동차의 주행거리 안에 존재하는 충전 세그먼트 수에 따라 충전 우선순위를 결정하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 다수의 온라인 전기자동차의 충전시 우선순위를 결정하여 우선순위에 따라 충전이 이루어짐으로써 온라인 전기자동차의 주행 중 전지의 방전 상황을 예방할 수 있으며, 이를 통해 기존의 설정에 비해 전지의 용량을 줄이거나, 세그먼트의 수를 감소시키는 경우에도 완전 방전되는 차량 없이 주행이 가능한 효과가 있다.

전기자동차, 배터리, 주행거리, 충전 우선순위

Description

온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법{METHOD FOR DETERMINING CHARGING PRIORITY OF ONLINE ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행 중에 자기장을 이용해서 전력을 충전하기 위한 급전(給電)도로 위에 다수의 온라인 전기자동차가 존재할 때 온라인 전기자동차의 충전 우선순위를 결정하고, 결정된 우선순위에 따라 충전을 제어하는 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법에 관한 것이다.

최근 친환경적인 운송수단으로 전기자동차에 관한 관심이 폭발적으로 증가하고 있다. 전기자동차는 내연기관을 이용한 운송수단과는 달리 환경오염물질의 직접적인 배출이 없을 뿐 아니라, 이산화탄소 배출량, 소음, 진동을 크게 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 동시에 전기자동차 구동의 원동력이 되는 전지가 중량, 크기, 비용 측면에서 큰 비중을 차지할 수밖에 없고 이를 주기적으로 충전해야 한다는 단점을 가지고 있다. 하지만, 온라인 전기자동차(On-Line Electric Vehicle, OLEV)는 급전도로 위를 주행하면서 전지를 충전하는 방식이므로 이러한 단점을 극복할 수 있다. 급전도로 위에 존재하는 유도 코일에서 자기장이 발생하고, 이를 이용해 주행 중이거나 정차 중인 온라인 전기자동차의 자체 전지를 충전함으로써 전기자동차에 장착되는 전지의 용량을 크게 줄이고, 별도의 충전시간 없이 장거리 전지 주행을 가능하게 한다. 그러나, 이러한 급전도로에서 발생하는 자기장은 전자파 노출로 인한 유해성이 우려될 뿐 아니라 전기에너지를 낭비하기 때문에 세밀한 제어가 필요하고, 이를 위해 급전도로를 작은 단위로 잘라서 관리하는 급전도로 세그멘테이션(segmentation) 기술이 필요하다. 이러한 세그멘테이션 방식의 급전도로 위에 다수의 온라인 전기자동차가 존재하는 경우 세그먼트를 제어하여 전력을 공급하는 인버터는 세그먼트에 존재하는 전기자동차 중에서 충전할 자동차를 선택해야하는 문제가 발생하므로, 온라인 전기자동차에서 충전 우선순위를 결정하기 위한 기술이 개발될 필요성이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 온라인 전기자동차의 전지 잔량, 주행 중 전지 소모율 및 주행 경로에서 세그먼트의 배치 상황을 고려하여 같은 세그먼트 그룹 내 위치하는 다수의 온라인 전기자동차들에 대한 충전 우선순위를 결정하고, 충전 가능한 급전 세그먼트 수만큼 상위 충전 우선순위부터 전기자동차를 차례로 선택하여 선택된 전기자동차의 충전에 필요한 세그먼트에 전력을 공급하여 충전이 이루어질 수 있도록 한 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법의 일 측면에 따르면, (a) 다수의 전기자동차에 대한 각각의 전지 잔량과 주행 중 전력 소비율에 기초하여 충전 없이 주행할 수 있는 거리를 계산하는 단계; (b) 각 전기자동차의 주행 경로에 따라 충전 없이 주행할 수 있는 거리 안에 존재하는 충전 세그먼트의 수를 카운트하는 단계; 및 (c) 상기 단계(b)에서 카운트된 각 전기자동차의 주행거리 안에 존재하는 충전 세그먼트 수에 따라 충전 우선순위를 결정하는 단계를 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온라인 전기자동차의 충전 우 선순위 결정방법의 다른 측면에 따르면, (a) 다수의 전기자동차에 대한 차량별 전지 잔량과 위치정보를 갱신하는 단계; (b) 특정 세그먼트 그룹에서 전원 공급 가능한 세그먼트의 수가 해당 세그먼트 그룹내에 위치한 차량 수보다 많거나 같은지를 판단하는 단계; 및 (c) 상기 단계(b)에서 상기 특정 세그먼트 그룹에서 전원 공급 가능한 세그먼트의 수가 해당 세그먼트 그룹내에 위치한 차량 수보다 적은 경우, 상기 단계(a)에서 갱신된 차량별 전지 잔량과 위치정보에 따라 충전 우선순위를 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 다수의 온라인 전기자동차의 충전시 우선순위를 결정하여 우선순위에 따라 충전이 이루어짐으로써 온라인 전기자동차의 주행 중 전지의 방전 상황을 예방할 수 있으며, 이를 통해 기존의 설정에 비해 전지의 용량을 줄이거나, 세그먼트의 수를 감소시키는 경우에도 완전 방전되는 차량 없이 주행이 가능한 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 온라인 전기자동차의 세그멘테이션 플랫폼을 나타내는 도면으로서, 온라인 전기자동차 플랫폼의 기본 구조는 도 1에서와 같이 크게 급전도로 위에 자기장을 발생시키는 다수개의 급전 세그먼트(10)와, 자기장을 만들 전력을 공급하고 다수개의 급전 세그먼트(10)를 스위치 온/오프 방식에 의해 제어하는 인버터(30)와, 차량에 설치되어 자기장으로부터 전력을 만들어내는 차량집전장치(미도시됨)로 구성된다. 하나의 인버터(30)에 연결된 다수개의 급전 세그먼트를 세그먼트 그룹(50)으로 그룹화하고, 인버터(30)는 세그먼트 그룹(50)에서 실제 차량 충전에 필요한 세그먼트만 작동시켜 자기장으로부터의 안전을 확보하는 동시에 불필요한 자기장 발생을 줄여 급전효율을 향상시킨다. 경제적, 기술적인 문제로 인해 하나의 인버터에 공급 가능한 전력량은 제한되어 있기 때문에 세그먼트 그룹 중 동시 충전 가능한 급전 세그먼트의 수는 하나 혹은 작은 수로 제안된다. 하나의 세그먼트 그룹 위에 다수의 온라인 전기자동차가 존재할 때 충전할 인버터(30)는 세그먼트에 존재하는 전기자동차 중에서 충전할 자동차를 선택하기 위하여 충전 우선순위를 결정해야만 한다. 이러한 충전 우선순위의 결정방법에 대해서는 하기의 첨부된 도 2 를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세그먼트 그룹에 다수의 온라인 전기자동차가 존재하는 경우 충전 우선순위를 결정하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 세그먼트 그룹(70)에 2대의 온라인 전기자동차인 전기자동차A(90)와 전기자동차B(110)가 존재할 때 충전 우선순위를 결정하기 위하여 먼저, 하기의 수학식 1과 같이 세그먼트에 존재하는 모든 전기자동차에 대해 남은 전지 용량만으로 주행 가능한 거리를 추산한다.

는 해당 전기자동차의 남은 전지 용량을 전력단위(KW, 킬로와트)로 계산하고,

는 해당 전기자동차가 단위거리(m, 미터)를 주행하기 위해 필요한 전력량을 KW/m 단위로 표시한다. 도 2에서는 두 대의 온라인 전기자동차에 대해 추산한 주행 가능거리를 빨간색 화살표로 표시하였다.

이와 같이 전기자동차A(90)와 전기자동차B(110)에 대한 주행 가능거리가 추산된 이후에는, 전기자동차A(90)와 전기자동차B(110)의 주행 경로를 고려하여 충전 없이 주행 가능한 거리 안에 있는 급전 세그먼트의 수를 파악한다. 즉, 전기자동차A(90)와 전기자동차B(110)의 주행 경로를 따라 주행 가능 거리만큼 진행하면 만날 수 있는 급전 세그먼트의 수를 카운트한다. 도 2의 예시에서 전기자동차A(90)의 경 우에는 제1 세그먼트 그룹(70)에서 3개의 급전 세그먼트를 만날 수 있고, 전기자동차B(110)의 경우에는 제1 세그먼트 그룹(70)에서 1개의 급전 세그먼트, 제2 세그먼트 그룹(130)에서 3개의 급전 세그먼트를 만날 수 있다. 합계를 내면 전기자동차A(90)의 경우에는 3개의 급전 세그먼트, 전기자동차B(110)의 경우에는 4개의 급전 세그먼트가 주행 경로 안에 존재한다.

이와 같이 전기자동차A(90)와 전기자동차B(110)의 주행 경로에 대하여 각각 급전 세그먼트의 개수가 카운트된 이후에는, 카운트된 충전 가능한 급전 세그먼트의 개수에 따라 충전 우선순위를 결정한다. 급전 세그먼트의 수가 많을수록 앞으로 충전할 기회가 많다는 것이므로 충전 우선순위를 낮출 수 있다는 것을 의미한다. 주행 경로안에 존재하는 급전 세그먼트의 수가 적은 순서로 전기자동차를 배열하고, 상위에 존재하는 전기자동차부터 우선적으로 충전을 실행한다. 도 2의 예시에서는 전기자동차A(90)의 주행경로 안에 있는 급전 세그먼트의 수가 더 적기 때문에 충전 우선순위는 전기자동차A(90), 전기자동차B(110) 순이 된다. 하나의 세그먼트 그룹에서 인버터가 동시에 켤 수 있는 급전 세그먼트의 수가 2개 이상일 때는 전기자동차A(90)와 전기자동차B(110) 모두 충전이 가능하지만, 동시에 켤 수 있는 급전 세그먼트의 수가 1개일 때는 전기자동차A(90)가 선택되어 충전된다.

예시가 아닌 일반적인 경우에서 세그먼트의 온/오프 제어는 도 3과 같다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세그먼트 그룹 내에서 충전 우선순위를 바탕으로 세그먼트를 제어하는 일예를 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 동시에 충전 가능한 급전 세그먼트의 수가 현재 세그먼트 그룹에 존재하는 차량 수 보다 같거나 많은 경우에는 모든 차량을 충전하고, 적은 경우에는 우선순위를 계산하여 상위에 속한 전기자동차를 선택하여 해당 세그먼트에 전원을 공급한다. 먼저, 차량별 배터리 잔량 및 위치정보를 업데이트(S10)한다. 이어서 전원 공급 가능한 세그먼트의 수가 차량 수보다 같거나 많은지를 판단(S30)한다. 전원 공급 가능한 세그먼트의 수가 차량 수보다 같거나 많으면 모든 차량을 선택(S50)하고, 선택된 차량에 해당하는 세그먼트에 전원을 공급(S70)한다. 상기 단계S30에서, 전원 공급 가능한 세그먼트의 수가 차량 수보다 같거나 많지 않은 경우에는 배터리 잔량과 위치정보에 근거하여 충전 우선순위를 계산(S90)한다. 이어서 전원 공급 가능한 세그먼트 수만큼 충전 우선순위 순으로 차량을 선택(S110)한 후 선택된 차량에 해당하는 세그먼트에 전원을 공급하는 단계S70이 수행된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 온라인 전기자동차의 세그멘테이션 플랫폼을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세그먼트 그룹에 다수의 온라인 전기자동차가 존재하는 경우 충전 우선순위를 결정하는 방법의 일예를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세그먼트 그룹 내에서 충전 우선순위를 바탕으로 세그먼트를 제어하는 일예를 나타내는 도면.

Claims

온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법으로서,

(a) 다수의 전기자동차에 대한 각각의 전지 잔량과 주행 중 전력 소비율에 기초하여 충전 없이 주행할 수 있는 거리를 계산하는 단계;

(b) 각 전기자동차의 주행 경로에 따라 충전 없이 주행할 수 있는 거리 안에 존재하는 충전 세그먼트의 수를 카운트하는 단계; 및

(c) 상기 단계(b)에서 카운트된 각 전기자동차의 주행거리 안에 존재하는 충전 세그먼트 수에 따라 충전 우선순위를 결정하는 단계를 포함하는 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법.
청구항 1에 있어서,

상기 단계(c)는, 상기 각 전기자동차의 주행거리 안에 존재하는 충전 세그먼트의 개수를 파악하여 충전 세그먼트의 개수가 가장 적은 전기자동차부터 충전 세그먼트의 개수가 가장 많은 전기자동차 순으로 충전 우선순위를 결정하는

것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법.
청구항 1에 있어서,

상기 단계(c) 이후에,

(d) 상기 단계(c)에서 결정된 충전 우선선위에 따라 선택된 전기자동차에 해당하는 세그먼트로 전원을 공급하는 단계를 더 포함하는

것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법.
온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법으로서,

(a) 다수의 전기자동차에 대한 차량별 전지 잔량과 위치정보를 갱신하는 단계;

(b) 특정 세그먼트 그룹에서 전원 공급 가능한 세그먼트의 수가 해당 세그먼트 그룹내에 위치한 차량 수보다 많거나 같은지를 판단하는 단계; 및

(c) 상기 단계(b)에서 상기 특정 세그먼트 그룹에서 전원 공급 가능한 세그먼트의 수가 해당 세그먼트 그룹내에 위치한 차량 수보다 적은 경우, 상기 단계(a)에서 갱신된 차량별 전지 잔량과 위치정보에 따라 충전 우선순위를 결정하는 단계를 포함하는 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법.
청구항 4에 있어서,

상기 단계(c) 이후에,

(d) 상기 단계(c)에서 결정된 충전 우선선위에 따라 선택된 차량에 해당하 는 세그먼트로 전원을 공급하는 단계를 더 포함하는

것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법.
청구항 4에 있어서,

(e) 상기 단계(b)에서 상기 특정 세그먼트 그룹에서 전원 공급 가능한 세그먼트의 수가 해당 세그먼트 그룹내에 위치한 차량 수보다 많거나 같은 경우, 해당 세그먼트 그룹내에 위치한 모든 차량에 해당하는 세그먼트로 전원을 공급하는 단계를 더 포함하는

것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 충전 우선순위 결정방법.