KR20110069999A - 축전지에 전기를 충/방전하는 시스템 및 방법과 이를 위한 양방향 컨버터 장치 - Google Patents
축전지에 전기를 충/방전하는 시스템 및 방법과 이를 위한 양방향 컨버터 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110069999A KR20110069999A KR1020090126627A KR20090126627A KR20110069999A KR 20110069999 A KR20110069999 A KR 20110069999A KR 1020090126627 A KR1020090126627 A KR 1020090126627A KR 20090126627 A KR20090126627 A KR 20090126627A KR 20110069999 A KR20110069999 A KR 20110069999A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electricity
- charge
- discharge
- battery
- charging
- Prior art date
Links
- 238000007599 discharging Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 182
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
- B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
- B60L53/665—Methods related to measuring, billing or payment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Abstract
축전지에 전기를 충/방전하는 시스템 및 방법과 이를 위한 양방향 컨버터가 제공된다. 전력 시스템으로부터 전기 요금에 관한 정보를 수집하는 전기 요금 모니터링부, 상기 축전지에 저장된 전기량에 대한 정보를 수집하는 충전량 모니터링부, 상기 수집된 요금 정보 및 전기량에 기초하여, 상기 축전지에 상기 전력 시스템으로부터 제공되는 전기를 충전시킬지, 상기 축전지에 저장된 전기를 상기 전력 시스템으로 방전시킬 지를 판단하는 충/방전 판단부 및 상기 판단에 기초하여, 상기 축전지에 전기를 충/방전하는 충/방전부, 전력 사용량에 비례하여, 과금될 전기 요금을 측정 및 표시 할 수도 있는 계량부, 상기 충방전 시스템을 제어하고 관리할 수 있는 제어부, 전력 시스템 및 전기 자동차와 양방향으로 정보를 송,수신할 수 있는 송수신부를 포함한다.
전기 자동차, 축전지, 전기, 충전, 방전, 구매, 판매, 실시간 요금, 컨버터
Description
본 발명은 축전지에 전기를 충/방전하는 시스템 및 방법과 이를 위한 양방향 컨버터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 실시간 전기 요금 정보 및 충전 정보에 기초하여, 전기 자동차의 전기를 충전 또는 방전하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현대 사회가 급격히 발전함에 따라 에너지의 소비량이 기하급수적으로 증가하였으며, 이에 따라 CO2의 발생 등과 같은 많은 환경 문제가 야기되었다. 이에, 최근에는, 산업 개발에 있어서 환경 문제의 개선이 무엇보다 중요시되고 있으며, 나아가, 전력 에너지의 효율적인 사용이 무엇보다 중요하게 되었다.
또한, 최근 대체 에너지 개발의 결과로서, 전기 자동차의 보급이 활성화되었다. 일반적인 의미의 엔진-전지 하이브리드 방식의 전기자동차는 소배기량의 내연 기관을 탑재함으로써, 주행 성능, 항속 거리 등의 동력 성능이 보완되고 있으며, 기존 내연 기관 차량에 비해 배기 가스가 청정하기 때문에 저공해차로서의 이점을 가지고 있다. 나아가, 축전지의 성능이 개발됨에 따라, 이러한 전기 자동차가 충전 할 수 있는 전력량도 갈수록 증가하고 있다.
그러나, 전기 자동차의 사용자는 자동차에 저장된 전기를 자유로이 판매할 수 없었으며, 전기의 구매/판매를 용이하게 제공하면서 효과적으로 과금할 수 없었기 때문에, 전기 자동차에 저장된 전기를 효율적으로 활용할 수 없는 문제가 있었다.
또한, 전기의 구매/판매 시 전기 자동차에 저장된 전기 에너지의 충/방전을 함께 제공하는 양방향 컨버터로서, 간단한 구조를 통하여 부피 및 이동성이 뛰어난 컨버터가 제공되지 않아, 전기 자동차의 전기 충/방전을 어디서나 용이하게 수행할 수 없는 문제가 있었다.
한편, 선행 기술로서, 대한민국 특허등록번호 제10-0394660호에는 “전기 자동차 배터리의 충전 회로”라는 명칭의 발명이 개시되어 있는 바, 출력 단자 회로와 입력 단자 회로가 트랜스포머를 개재하여 연결됨으로써, 부스트 컨버터 회로의 입력 단자 및 출력 단자는 절연됨을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 회로에 관한 것이다.
하지만, 상술한 선행 기술은, 전기 자동차의 배터리에 충전만을 제공하고 있어 배터리의 충/방전을 동시에 수행할 수 없으며, 전기 자동차에 저장된 전기를 전력 시스템으로 판매할 수 없어, 전기 에너지를 효율적으로 활용할 수 없는 문제가 있었다.
따라서, 전기 충/방전을 효율적으로 수행하고, 이에 따른 과금을 효과적으로 수행함으로써, 발전소에서 생산되는 전기 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 하 면서, 전기 자동차 배터리의 전기 충/방전 시스템에 관한 기술이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 일부 실시예는 전기 요금 및 축전지의 전기 충전량에 기초하여, 전기 자동차의 축전지에 전기를 충전 또는 방전할 수 있는, 축전지의 전기 충/방전 시스템 및 방법과 이를 위한 양방향 컨버터 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 상용 전원의 전력 공급 계통을 통하여 충/방전을 제공하면서도, 전기 자동차에 저장된 축전지의 충전, 및 방전을 통한 판매가 가능하도록 하는 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 전력 공급 계통의 실시간 전력 요금의 변화와 충/방전량 정보, 과금 정보 및 장치의 설정을 유,무선 통신 방식을 통해 사용자에게 송,수신할 수 있는 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 전기의 충/방전에 따른 과금을 효과적으로 수행할 수 있는, 축전지의 전기 충/방전 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 충/방전을 모두 제공하면서도, 간단하게 설계될 수 있는 안정된 성능의 충/방전용 컨버터 장치를 제공한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은, 전력 시스템으로부터 전기 요금에 관한 정보를 수집하는 전기 요금 모니터링부, 상기 축전지에 저장된 전기량에 대한 정보를 수집하는 충전량 모니터링부, 상기 수집된 요금 정보 및 전기량에 기초하여, 상기 축전지에 상기 전력 시스템으로 부터 제공되는 전기를 충전시킬지, 상기 축전지에 저장된 전기를 상기 전력 시스템으로 방전시킬 지를 판단하는 충/방전 판단부 및 상기 판단에 기초하여, 상기 축전지에 전기를 충/방전하는 충/방전부를 포함하는, 축전지에 전기를 충/방전하는 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면은, 전력 시스템 및 축전지와 연결되며, 상기 전력 시스템으로부터 제공되는 신호 또는 상기 축전지로부터 제공되는 신호를 변압하여 출력하는 트랜스포머, 상기 축전지에 전기를 충/방전하는지 여부에 따라 선택적으로 온/오프되며, 상기 트랜스포머의 축전지 측의 코일을 분할하는 노드와 연결된 충/방전 선택 스위치, 상기 축전지에 전기를 충전하는 경우에, 상기 전력 시스템으로부터 제공되는 신호의 파형에 기초하여, 선택적으로 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)되는 충전 스위칭 소자 및 상기 축전지로부터 전기를 방전하는 경우에, 상기 축전지로부터 제공되는 신호의 파형에 기초하여, 선택적으로 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)되는 방전 스위칭 소자를 포함하는, 축전지에 전기를 충/방전하기 위한 양방향 컨버터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 측면은, 시간에 따라 변경되는 전기 요금에 관한 정보를 수신하는 단계, 상기 축전지에 저장된 전기량에 대한 정보를 수신하는 단계, 상기 수신된 요금 정보 및 전기량에 관한 정보에 기초하여, 상기 전력 시스템으로부터 전기를 구매할지, 상기 축전지에 저장된 전기를 상기 전력 시스템으로 판매할지 여부를 판단하는 단계 및 상기 판단에 기초하여, 상기 축전지에 전기를 충/방전하는 단계를 포함하는, 축전지에 전기를 충/방전하는 방법을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 전기 요금 및 축전지의 전기 충전량에 기초하여, 축전지에 전기를 충전 또는 방전하여, 전기를 구매 또는 판매할 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 전기 충/방전 시에 효율적으로 전기의 구매 및 판매에 대한 과금을 수행한다.
또한, 본 발명의 다른 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 이동성이 뛰어나며, 충/방전을 함께 제공하는 양방향 컨버터를 제공한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 축전지에 전기를 충/방전하는 전체 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 축전지에 전기를 충/방전하는 시스템은 전력 시스템(1000), 충/방전 시스템(2000) 및 전기 자동차(3000)를 포함한다.
전력 시스템(1000)은 충/방전 시스템(2000)에게 전기 자동차(3000)의 충전에 필요한 전기를 제공하거나, 전기 자동차(3000)에 충전된 전기를 충/방전 시스템을 통하여 제공받는다.
전력 시스템(1000)은 충전에 필요한 전력, 충/방전 판단에 필요한 각종 정보 및 전기 요금 산출에 필요한 정보 등을 충/방전 시스템(2000)에게 제공하는 시스템으로서, 전력 계통 및 전력 거래소 등의 시스템을 포함하며, 전기 사용량 및 전기 요금을 관리하는 각종 관리 서버를 포함할 수 있다.
충/방전 시스템(2000)은 전력 시스템(1000)으로부터 실시간으로 변화하는 전기 요금에 관한 정보를 수신하며, 전력 시스템(1000)의 전기를 구매(충전)하거나, 전기 자동차에 저장되어 있는 전기를 전력 시스템(1000)으로 판매(방전)한다.
또한, 충/방전 시스템(2000)은 전기 자동차로부터 전기 자동차의 배터리에 충전된 전기의 충전량에 관한 정보를 수신하며, 전기 자동차에 전기를 충/방전할 수 있다.
충/방전 시스템(2000)은 전기 요금 정보 및 전기 충전량 정보를 이용하여, 효과적으로 전기 충/방전을 수행할 수 있으며, 충전 및 방전을 모두 수행하며 이동성이 뛰어난 하나의 컨버터를 이용하여, 전기 자동차의 전기를 충/방전할 수 있다.
충/방전 시스템(2000)은 전력 시스템(1000) 및 전기 자동차(3000)와 유,무선 통신 방식 및 전력선(PLC) 통신 방법을 포함하는 다양한 통신 방법으로 전기의 충/방전에 필요한 정보를 서로 송수신할 수 있다.
충/방전 시스템(2000)은 전기 자동차의 충/방전에 기준이 되는 전력 시스템(1000)의 요금 정보, 요금 산출을 위한 충,방전량 계측 정보와 수입 및 지출 정보를 서로 송수신할 수 있다.
또한, 충/방전 시스템(2000)은 전기 자동차의 충/방전의 기준이 되는 전력 시스템(1000)의 요금 정보를 기초로 하여, 다양하게 전기 자동차의 충전 및 방전 기준과 이를 통한 구매 및 판매의 기준을 설정할 수 있으며, 원격으로 제어할 수 있다.
또한, 충/방전 시스템(2000)은 전기 자동차의 사용자 정보 인식을 통하여 전력 시스템(1000)에서 전력을 판매 및 구매하는 량과 비용 정보를 전력 시스템(1000)에 송신하여 비용을 과금하고 판매 금액을 자동으로 정산을 수 있도록 하는 과금 기능 관련 정보를 송수신할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전 시스템(2000)의 세부 구성에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전 시스템(2000)의 세부 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전 시스템(2000)은, 전기 요금 모니터링부(2100), 전기 충전량 모니터링부(2200), 충/방전 판단부(2300), 충/방전부(2400), 계량부(2500), 제어부(2500) 및 송수신부(2700)를 포함한다.
전기 요금 모니터링부(2100)는 전력 시스템(1000)으로부터 전기 요금에 관련된 정보를 실시간으로 수신한다. 전기 요금은 시간대에 따라 차별화되어 과금될 수 있으며, 전기 요금 모니터링부(2100)는 전력 계통, 전력 거래소 및 각종 전력 관리 서버 등으로부터 시간에 따라 변하는 전기 요금에 관한 정보를 수신할 수 있다.
전기 충전량 모니터링부(2200)는 전기 자동차의 배터리에 충전된 전기 충전량에 관한 정보(BMS)를 수집한다. 전기 충전량 모니터링부(2200)는 축전지 진단 장치(BMS)를 통하여 검출되는 전기 충전량 정보를 수집할 수 있으며, 전기 자동차 내의 배터리의 총 전기 용량 대비 충전량을 백분율 값으로 수신할 수 있다
충/방전 판단부(2300)는 전기 요금 정보 및 전기 충전량에 관한 정보에 기초하여, 전기 자동차의 배터리에 전기를 충/방전할지 여부를 판단한다. 충/방전 판단부(2300)는 충/방전의 판단의 기준이 되는 값을 사용자의 입력을 수신하여 직접 설정하거나 또는 원격의 유,무선 통신 방식을 통하여 설정할 수 있으며, 설정된 기준 값에 따라 충/방전을 통한 전기의 판매/구매를 결정할 수 있다.
충/방전 판단부(2300)는, 미리 설정된 기간 별로(예를 들어, 일 별로) 전기 요금의 평균 값을 산출할 수 있으며, 산출된 평균 전기 요금을 현재 전기 요금과 비교하여, 충/방전 여부를 결정할 수 있다.
충/방전 판단부(2300)는, 예를 들어, 현재 전기 요금이 전일 평균 요금의 80%이하인 경우에 전기 자동차의 전기를 충전할 것으로 판단할 수 있으며, 현재 전기 요금이 전일 평균 요금의 120%이상인 경우에 전기 자동차의 전기를 방전할 것으로 판단할 수 있다.
또한, 충/방전 판단부(2300)는 전기 자동차의 배터리에 충전된 전기 충전량에 기초하여, 전기 충전을 할 필요가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 충/방전 판단부(2300)는, 전기 자동차의 전기 충전량이 총 전기 용량의 30%이하인 경우에 전기 충전을 할 것을 결정하고, 전기 충전을 대기하도록 판단할 수 있으며, 전기 충전량이 총 전기 용량의 98%이상인 경우에 전기 충전을 중단하도록 결정할 수 있다.
게다가, 충/방전 판단부(2300)는 축전지(10)에서 방전되는 전기의 방전 속도를 결정할 수도 있다.
충/방전부(2400)는 전력 시스템(1000) 및 전기 자동차(3000)와 연결되어 전기를 충/방전한다.
충/방전부(2400)는 충/방전 판단부(2300)에서의 결정한 충/방전 여부에 기초하여, 전기 자동차의 배터리에 전기를 충/방전할 수 있다. 충/방전부(2400)는 전력 시스템(1000)으로부터 수신하는 전기를 전기 자동차(3000)의 축전지(10)로 제공하여 전기 자동차에 전기를 충전할 수 있으며, 전기 자동차(3000)의 축전지(10)로부터 전기를 수신하여 전력 시스템(1000)으로 제공하여 전기 자동차의 전기를 방전할 수 있다.
또한, 충/방전부(2400)는 충/방전을 함께 수행하는 양방향 컨버터를 통하여, 효율적으로 전기를 충/방전할 수 있으며, 충/방전 판단부(2300)의 결정에 기초하여, 정전압, 정주파수의 양질의 전기를 계통에 공급할 수 있도록 위상, 전력량 및 역률 제어가 가능한 IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 제어를 통하여, 전기 방전 속도(판매 속도)를 조절할 수 있으며, 또한, 계통 연계로의 안전한 전력 판매를 도모할 수 있다.
충/방전부(2400)에 포함되는 양방향 컨버터의 세부 구성에 대하여는 후술하기로 한다.
계량부(2500)는 전력 시스템(1000)과 충전/방전을 통하여 송수신하는 전기의 사용량을 측정하여, 과금될 전기 요금을 산출한다.
계량부(2500)는 전기 사용량에 비례하여, 과금될 전기 사용량과 전력 시스템(1000)의 기준 요금에 따른 실시간의 전기 요금을 측정하고 표시할 수 있으며, 전기 자동차(3000) 사용자의 인증 정보에 기초하여, 사용자 별로 전기 요금을 산출할 수 있다.
한편, 계량부(2500)는 전기를 구매할 경우에는 전력 시스템(1000)으로부터 수신하는 전기 사용량을 측정하고, 측정된 시간과 전력량에 대응하는 전기 구매 요금을 고려하여, 과금될 전기 요금을 산출할 수 하며, 전기를 판매하는 경우에는 전력 시스템(1000)으로 제공하는 전력량과 시간에 대응하는 전기 판매 요금을 측정하여, 과금될 전기 요금을 산출할 수도 있다.
나아가, 계량부(2500)는 전기 자동차에 전기가 충전되는 경우에는 충전되는 전기량에 기초하여 계량기의 계측을 순방향으로 수행하도록 제어하고, 전기 자동차에서 전기가 방전되는 경우에는 방전되는 전기량에 기초하여 상기 계량기의 계측을 역방향으로 수행하도록 제어할 수 있다. 또한, 시간에 따라 변경되는 전기 요금에 따라 전기 요금을 차별하여 산출할 수 있도록 전기량을 계측할 수 있다.
예를 들어, 계량부(2500)는, 전기를 구매할 경우에는 계량기의 눈금을 순방향으로 이동시킬 수 있으며, 전기를 판매할 경우에는 계량기의 눈금을 역방향으로 이동시킬 수도 있다. 또한, 변경되는 전기 요금에 따라, 상기 계량기의 눈금 이동량을 달리하여 이동시키면서 전기 요금을 산출할 수도 있다.
또한, 산출된 전기 요금은 전력 시스템(1000)에게 제공되어, 전기 자동차(3000) 사용자에게 전기 요금을 과금하는데 이용될 수 있다. 이 때, 전력 시스템(1000)은 전기 자동차(3000)에서 전기 자동차의 인식 번호판 등을 통하여 수집되는 인증 정보를 전기 자동차(3000)로부터 수신하고 사용자를 인증할 수 있으며, 충/방전 시스템(2000)의 위치를 추적할 수도 있다.
제어부(2600)는 충방전 시스템(2000) 전체의 작동을 제어하며, 충방전 시스템(2000)이 전기 자동차(3000)이 전력 시스템(1000)으로 전기를 구매 또는 판매하여, 전기를 충방전하고, 전기 요금을 산출할 수 있도록, 도 2에 도시된 각 부를 제어한다.
또한, 제어부(2600)는 전기 요금 정보 및 사용자의 설정을 수신하여 충/방전 판단부(2300)에 전송하고 충방전 판단부의 제어 프로세서에 따라 충/방전부(2400)의 스위치를 제어하여 충전/방전을 실시하도록 제어한다(도3~도6에서 후술함).
또한, 제어부(2600)는 충방전 시스템(2000)의 각부의 운전 상태를 디스플레이부(미도시)에 표시하고, 전력량 및 운전 정보, 각부의 고장 및 이상 상태 정보를 지속적으로 모니터링하고, 결과를 저장하여 사용자의 요구에 따라 표시하고 정보의 종류에 따라 송수신부(2700)에 전송하여 송수신할 수 있도록 할 수 있다.
송수신부(2700)는 전기 충방전의 판단 및 전기 요금 산출 등에 필요한 각종 정보를 전력 시스템(1000)과 송수신한다.
송수신부(2700)는 전력 시스템(1000)에 요금 정산을 위하여 전기 자동차 사용자를 인식 할 수 있도록, 신용 카드 인식, 휴대폰 인식, 전기 자동차의 차량 번호 인식, 차량 및 개인 고유 번호 자동 인식 및 사용자의 수동 입력 등을 통하여 수집되는 사용자 정보와 충방전 시스템(2000)의 위치 정보를 제공하고, 구매 및 판매한 전력량과 과금 정보를 유,무선 통신 방식을 통해 송,수신할 수 있다. 특히 이때 사용되는 근거리 통신 방식은 전력선 통신(PLC), WIFI, Zigbee, USN, RFID 등이 유용하다. 송수신부(2700)는 전기 자동차 사용자로부터 충방전 판단부(2300)의 판단 기초가 되는 기준 정보를 송,수신하고, 충/방전량 및 과금 정보와 전기 충전량 모니터링부(2200)에서 검출된 현재 충전량, 충전 잔여 시간 등의 정보를 유,무선 통신 방식을 통해 송,수신할 수 있다. 특히 이때 사용되는 원거리 통신 방식은 전력선 통신(PLC), 일반 전화(PSTN), 인터넷(TCP/IP), 무선 인터넷(WIBRO), WCDMA(광대역코드분할통신), CDMA, 등이 유용하다.
또한, 송수신부(2700)는 전기 자동차 사용자에게 충방전 시스템(2000)의 고장 및 이상 상태를 나타내는 정보와, 내장된 장치 별 고유 번호 등을 식별하는 방 법 을 통하여 도난 방지를 위한 위치 추적 정보와, 디스플레이에 표시될 수 있는 시스템 정보 및 사용자 설정 정보 등을 유,무선 통신방식을 통해 송,수신할 수 있다. 특히, 이때 사용되는 통신 방식은 SMS(메시지전송), WIBRO(휴대인터넷), WCDMA(광대역코드분할통신), CDMA, WIFI, 인터넷(TCP/IP), 전화선(PSTN), 전력선 통신(PLC) 등이 유용하다.
또한, 송수신부(2700)는 전기 자동차의 축전지 종류에 따라 서로 다른 전압 및 시간당 충전 가능 용량 정보를 축전지 진단시스템(BMS)를 통하여 검출하고, 이를 전력 시스템(1000)과 유,무선 통신 방식을 통해 송,수신할 수 있다. 특히, 이때 사용되는 통신 방식은 WIFI(근거리 무선 통신), 블루투스, 전력선통신(PLC), RFID(무선 정보 인식 기술) RS485, RS422, RS232 등이 유용하다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리에 전기를 충/방전하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리에 전기를 충/방전하는 방법의 세부 흐름도이다.
단계 S300은 전력 시스템으로부터 전기 요금을 수신하는 단계이다. 단계 S300에서는 실시간으로 변하는 전기 요금에 관련된 정보를 전력 시스템(1000)으로부터 수신할 수 있다.
단계 S302는 전기 자동차의 배터리에 충전된 전기 충전량에 관한 정보를 수신하는 단계이다. 단계 S302에서는 전기 자동차 내의 배터리의 총 전기 용량 대비 충전량을 백분율 값으로 수신할 수 있다
단계 S304는 전기 자동차의 배터리에 전기를 충전할지, 전기 자동차의 배터리에 저장된 전기를 방전할지 여부를 판단하는 단계이다.
단계 S304에서는 전기 요금 정보 및 전기 충전량에 관한 정보에 기초하여, 전기 자동차의 배터리에 전기를 충/방전할지 여부를 판단할 수 있다. 단계 S304에서는, 일 별로 전기 요금의 평균 값을 산출할 수 있으며, 산출된 평균 전기 요금을 현재 전기 요금과 비교하여, 충/방전 여부를 결정할 수 있다.
또한, 단계 S304에서는 전기 자동차의 배터리에 충전된 전기 충전량에 기초하여, 전기 충전을 할 필요가 있는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 현재 전기 요금이 전일 평균 요금의 80% 이하이고, 전기 자동차에 충전된 전기량이 충전 용량의 30%이하인 경우에 전기 충전을 결정할 수 있으며, 현재 전기 요금이 전일 평균 요금의 120% 이상이고, 전기 자동차에 충전된 전기량이 충전 용량의 80% 초과인 경우에 방전을 결정할 수 있다. 또한, 이러한 기준은 다양한 기준에 의해 설정될 수 있다.
상기 판단 결과(S304), 전기 자동차에 전기를 충전하기로 판단한 경우에는, 계량기를 순방향으로 제어하여(단계 S306) 전기 충전량을 계측하면서, 전기를 충전한다(단계 S308).
또한, 상기 판단 결과(S304), 전기 자동차에 전기를 방전하기로 판단한 경우
계량기를 역방향으로 제어하여(단계 S310) 전기 방전량을 계측하면서, 전기를 방전한다(단계 S312).
전기 요금에 비례하여 계량부(2500) 눈금의 이동량이 변하도록 하고, 계량기 의 눈금을 이동시켜 과금될 전기 사용량을 측정할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에서는 충/방전하는 전기의 사용량을 계량기 눈금의 이동 방향을 제어하여 측정함으로써, 과금될 전기 요금을 효과적으로 산출할 수 있게 된다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전부(2400)에 포함된 충/방전 컨버터의 회로 구성에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전부(2400)에 포함된 충/방전 컨버터 회로의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전 컨버터는, 축전지(10), 제 1 스위칭부(20), 제 2 스위칭부(30), 트랜스포머 TR, 충/방전 선택 스위치 SW 및 인덕터 Lc를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전 컨버터는, 전기 자동차의 축전기에 전기를 충전하는 경우에는 정류기(교류AC=>직류DC)로 동작하며, 상기 축전지로부터 전기를 방전하는 경우에는 인버터(직류DC=>교류AC)로 동작할 수 있다. 또한, 상용 전원(220V, 380V, 600V 등)으로 축전지에 충전이 가능하도록 전력을 변환할 수 있으며, 상용 전원(220V, 380V, 600V 등)의 전력 시스템(1000)에게 계통연계 전력 판매가 가능하도록 정전압 정주파수의 출력이 되도록 IGBT로 제어가 가능하다.
축전지(10)는 전기 자동차(3000) 내에 위치하여, 전력 시스템으로부터 전기를 수신하여 충전하거나 또는 저장된 전기를 전력 시스템(1000)으로 방전한다.
2부분의 축전지(11, 12)로 나뉠 수 있으며, 나뉘어진 축전지 사이의 노드를 중성선(neutral)으로 연결될 수 있다. 또한, 나뉘어진 2개의 축전지(11, 12)는 같 은 방향으로 직렬 연결될 수 있다. 따라서, 축전지(11, 12)를 균등하게 충전 또는 방전할 수 있으며, 축전지(11, 12)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
또한, 양방향 컨버터에서 정류 회로 부분은 제 1 스위칭부(20) 및 제 2 스위칭부(30)를 포함한다. 제 1 스위칭부(20), 제 2 스위칭부(30) 및 축전지(11, 12)는 서로 직렬로 연결되며, 제 1 스위칭부(20)는 스위칭 소자 S1, 스위칭 소자 B1 및 커패시터 Cc를 포함하며, 제 2 스위칭부(30)는 스위칭 소자 S2, 스위칭 소자 B2 및 커패시터 Cc를 포함한다.
또한, 제 1 스위칭부(20)의 스위칭 소자 S1, 스위칭 소자 B1 및 커패시터 Cc는 서로 병렬로 연결되며, 제 2 스위칭부(30)의 스위칭 소자 S2, 스위칭 소자 B2 및 커패시터 Cc는 서로 병렬로 연결될 수 있다.
스위칭 소자 S1 및 스위칭 소자 S2(충전 스위칭 소자)는 축전지(10)에 전기를 충전하는 경우에, 전력 시스템(1000)으로부터 제공되는 입력 신호의 파형에 따라 교대로 동작하여, 축전지에 전기를 충전시킨다.
또한, 스위칭 소자 B1 및 스위칭 소자 B2(방전 스위칭 소자)는 축전지(10)에 저장된 전기를 방전하는 경우에 교대로 동작하여, 전력 시스템(1000)으로 전기를 방전시킨다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 스위칭 소자는 SCR, GTO, IGBT, ICT 및 TR 등의 소자가 사용될 수 있다.
커패시터 Cc는 전기의 방전 시, 스위칭 소자 B1 및 스위칭 소자 B2가 교대로 동작할 경우에 발생하는 구형파 형태의 신호를 SINE파에 가까운 형태로 변형시킴으 로써, 신호의 시간당 변화율의 급격한 증가로 인하여 전력 시스템(1000) 쪽에 쇼크나 스파크 등이 발생하는 것을 방지시키고, 방전 시의 에너지 손실을 막게 된다.
트랜스포머 TR은 전력 시스템(1000)과 연결되어, 양 측의 권선비에 따라 입력 신호를 설정된 레벨로 변압하여 출력한다.
전력 시스템(1000)과 연결되는 측(이하, N1 측이라고 함)의 코일의 권선수를 N1, 반대측(이하, N2 측이라고 함)의 코일의 권선수를 N2라고 할 경우에, N1>N2/2 and N1<N2를 만족한다. 따라서, 후술할 충/방전 선택 스위치 SW의 동작에 따라, 전력 시스템(1000)의 전기를 축전지(10)로 충전하거나, 축전지(10)의 전기를 전력 시스템(1000)으로 용이하게 방전할 수 있게 된다.
충/방전 선택 스위치 SW는 스위칭을 수행하여, 양방향 컨버터가 축전지(10)에 전기를 충전 또는 방전하도록 동작한다.
충/방전 선택 스위치 SW의 일단은 트랜스포머 TR의 N2측 코일을 2부분으로 분할하도록 연결되어, 트랜스포머 TR의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 충/방전 선택 스위치 SW는 충/방전 판단부(2300)의 판단에 기초하여, 단락 또는 개방될 수 있다.
따라서, 충/방전 선택 스위치 SW가 단락되는 경우에는, N1측의 코일 권선수가 더 크기 때문에, 전력 시스템(1000)의 전기가 축전지(10)로 원활하게 전달될 수 있으며, 충/방전 선택 스위치 SW가 개방되는 경우에는 N2측의 코일 권선수가 더 크게되어, 축전지(10)의 전기가 전력 시스템(1000)으로 원활하게 전달될 수 있다.
인덕터 Lc는 전기를 방전하는 경우에 신호의 위상을 천이 시켜, 전류가 역류 하는 것을 방지하여, 축전지(10)의 전기가 원활하게 방전되도록 한다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차에 전기를 충전하기 위한 충/방전 컨버터의 세부 동작에 대하여 설명하기로 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차에 전기를 충전하기 위한 충/방전 컨버터의 세부 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 전기 자동차에 전기를 충전하는 경우에는 충/방전 선택 스위치 SW가 단락되어, 트랜스포머 TR의 코일 중에서 N2 측 코일의 권선수가 더 작게됨으로써, 축전지(10) 측으로 전기가 충전되게 된다.
먼저, 입력 신호(50)가 양의 값을 가질 경우에는, 스위칭 소자 S1이 턴온(turn on)되고 스위칭 소자 S2가 턴오프(turn off)되며, 도 5a에서와 같이, 축전지(11) 쪽으로 전류(55)가 흘러, 축전지(11)에 전기가 충전된다.
이후, 입력 신호(50)가 음의 값을 가지게 되면, 스위칭 소자 S1이 턴오프(turn off)되고 스위칭 소자 S2가 턴온(turn on)되며, 도 5b에서와 같이, 축전지(12) 쪽으로 전류(56)의 흐름이 바뀌고, 마찬가지로, 축전지(12)에 전기가 충전되게 된다.
요컨대, 입력 신호(50)가 시간에 따라 변화함에 따라, 스위칭 소자 S1 및 스위칭 소자 S2가 교대로 턴온(turn on)되고, 축전지(11) 및 축전지(12)에 교대로 전기가 충전되게 된다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차에 전기를 방전하기 위한 충/방전 컨버터의 세부 동작에 대하여 설명하기로 한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차에 전기를 방전하기 위한 충/방전 컨버터의 세부 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 전기 자동차에 전기를 충전하는 경우에는 충/방전 선택 스위치 SW가 개방되어, 트랜스포머 TR의 코일 중에서 N1 측 코일의 권선수가 더 작게됨으로써, 축전지(10)의 전기가 원활하게 방전되게 된다. 또한, 스위칭 소자 B1 및 스위칭 소자 B2를 교대로 온/오프시켜 축전지(11) 및 축전지(12)의 전기가 교대로 방전되게 된다.
먼저, 스위칭 소자 B1이 오프 상태이고, 스위칭 소자 B2가 온 상태일 경우에 축전지(12)의 전기가 방전되고, 도 6a에서와 같이, 전류(57)가 축전지(12) 측으로 흐르게 되며, 축전지(12)에서 전기가 방전되어 전력 시스템(1000)측으로 제공되게 된다.
이후, 스위칭 소자 B1이 온 상태이고, 스위칭 소자 B2가 오프 상태가 되면, 도 6a에서와 같이, 전류(58)가 축전지(11) 측으로 흐르게 되며, 축전지(11)에서 전기가 방전되어 전력 시스템(1000)측으로 제공되게 된다.
또한, 스위칭 소자 B1 및 스위칭 소자 B2로서 IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 소자를 사용하여 스위칭 속도를 조절함으로써, 축전지(10)에서 전기가 방전되는 속도(전기 판매 속도)를 조절할 수도 있다.
이 경우, 커패시터 Cc는 스위칭 소자 B1 및 스위칭 소자 B2가 교대로 온/오프됨으로써 발생하는 구형파의 신호를 SINE 형태로 변형시켜, 신호의 시간당 변화율의 급격한 증가로 인하여 전력 시스템(1000) 쪽에 쇼크나 스파크 등이 발생하는 것을 방지시키고, 방전 시의 에너지 손실을 막는다.
또한, 인덕터 Lc는 신호의 위상을 천이 시켜, 전류가 역류하는 것을 방지하고, 축전지(11, 12)의 전기가 원활하게 방전되도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전 컨버터를 전력 시스템(1000) 및 전기 자동차의 축전지(10)에 연결하는 방법의 일례로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전 컨버터는 3상 회로로 구성되어 전력 시스템(1000) 및 전기 자동차의 축전지(10)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않 고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 축전지에 전기를 충/방전하는 전체 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전 시스템(2000)의 세부 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리에 전기를 충/방전하는 방법의 세부 흐름도.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전부(2400)에 포함된 충/방전 컨버터 회로의 구성도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차에 전기를 충전하기 위한 충/방전 컨버터의 세부 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차에 전기를 방전하기 위한 충/방전 컨버터의 세부 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충/방전 컨버터를 전력 시스템(1000) 및 전기 자동차의 축전지(10)에 연결하는 방법의 일례를 도시한 도면.
Claims (23)
- 축전지에 전기를 충/방전하는 시스템에 있어서,전력 시스템으로부터 전기 요금에 관한 정보를 수집하는 전기 요금 모니터링부,상기 축전지에 저장된 전기량에 대한 정보를 수집하는 전기 충전량 모니터링부,상기 수집된 요금 정보 및 전기량에 기초하여, 상기 축전지에 상기 전력 시스템으로부터 제공되는 전기를 충전시킬지, 상기 축전지에 저장된 전기를 상기 전력 시스템으로 방전시킬 지를 판단하는 충/방전 판단부 및상기 판단에 기초하여, 상기 축전지에 전기를 충/방전하는 충/방전부를 포함하는 전기 충/방전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 충전되는 전기량 및 상기 방전되는 전기량에 기초하여, 전기 사용량을 계측하고, 상기 계측된 전기 사용량에 기초하여, 미리 설정된 기준에 따라 전기 요금을 산출하는 계량부를 더 포함하는 전기 충/방전 시스템.
- 제 2 항에 있어서,상기 전기 요금 모니터링부는, 시간에 따라 변경되는 상기 전기 요금 정보를 상기 전력 시스템으로부터 수집하며,상기 계량부는, 상기 변경되는 전기 요금에 기초하여, 상기 전기 요금을 산출하는 것인 전기 충/방전 시스템
- 제 3 항에 있어서,상기 계량부는, 상기 축전지에 전기가 충전되는 경우에는 상기 충전되는 전기량에 기초하여 상기 전기 사용량의 계측을 순방향으로 수행하고, 상기 축전지에서 전기가 방전되는 경우에는 상기 방전되는 전기량에 기초하여 상기 전기 사용량의 계측을 역방향으로 수행하며, 상기 시간에 따라 변경되는 전기 요금 정보에 따라 전기 요금을 차별하여 산출할 수 있도록 상기 전기 사용량을 계측하는 것인 전기 충/방전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 전기 요금 모니터링부는, 시간에 따라 변경되는 상기 전기 요금 정보를 상기 전력 시스템으로부터 수집하며,상기 충/방전 판단부는, 상기 수집된 전기 요금이 미리 설정된 값보다 큰 경우에는 상기 축전지에 저장된 전기를 방전하도록 판단하고, 상기 수집된 전기 요금이 미리 설정된 값보다 작은 경우에는 상기 축전지에 저장된 전기를 충전하도록 판단하는 것인 충/방전 시스템.
- 제 5 항에 있어서,상기 충/방전 판단부는, 전기 요금의 평균 값을 미리 설정된 기간 별로 산출하고, 상기 산출된 평균 값을 현재 전기 요금과 비교하여, 상기 축전지를 충/방전할지 여부를 판단하는 것인 전기 충/방전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 충/방전부는, 상기 축전지의 전기를 방전하는 경우에, IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 제어를 통하여, 상기 전기의 방전 속도를 조절하는 것인 전기 충/방전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 충/방전부는, 상기 축전지에 대하여 전기 충/방전을 모두 수행하는 하 나의 양방향 컨버터를 포함하는 것인 전기 충/방전 시스템.
- 축전지에 전기를 충/방전하기 위한 양방향 컨버터 장치에 있어서,전력 시스템 및 축전지와 연결되며, 상기 전력 시스템으로부터 제공되는 신호 또는 상기 축전지로부터 제공되는 신호를 변압하여 출력하는 트랜스포머,상기 축전지에 전기를 충/방전하는지 여부에 따라 선택적으로 온/오프되며, 상기 트랜스포머의 축전지 측의 코일을 분할하는 노드와 연결된 충/방전 선택 스위치,상기 축전지에 전기를 충전하는 경우에, 상기 전력 시스템으로부터 제공되는 신호의 파형에 기초하여, 선택적으로 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)되는 충전 스위칭 소자 및상기 축전지로부터 전기를 방전하는 경우에, 상기 축전지로부터 제공되는 신호의 파형에 기초하여, 선택적으로 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)되는 방전 스위칭 소자를 포함하는 양방향 컨버터 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 축전지는 중성선(neutral)에 의해 분할되며, 상기 분할된 축전지는, 상 기 충전 스위칭 소자의 동작에 기초하여 교대로 충전되며, 상기 방전 스위칭 소자의 동작에 기초하여 교대로 방전되는 것인 양방향 컨버터 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 트랜스포머의 전력 시스템 측 코일의 권선수는, 상기 트랜스포머의 축전지 측 코일의 권선수보다 작으며, 상기 분할된 상기 축전지 측 코일의 권선수보다는 큰 것인 양방향 컨버터 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 충/방전 선택 스위치는, 상기 축전지에 전기를 충전하는 경우에는 단락되며, 상기 축전지의 전기를 방전하는 경우에는 개방되는 것인 양방향 컨버터 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 충전 스위칭 소자는 상기 축전지의 전기를 방전하는 경우에 턴오프(turn off) 상태를 유지하며, 상기 방전 스위칭 소자는 상기 축전지에 전기를 충전하는 경우에 턴온(turn on) 상태를 유지하는 것인 양방향 컨버터 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 트랜스포머의 일단은, 복수의 상기 충전 스위칭 소자의 사이 및 복수의 상기 방전 스위칭 소자의 사이에 연결되며,상기 축전지에 전기를 충전 하는 경우에는, 상기 복수의 충전 스위칭 소자가 교대로 턴온(turn on)되며, 상기 축전지의 전기를 방전하는 경우에는 상기 복수의 방전 스위칭 소자가 교대로 턴온(turn on)되는 것인 양방향 컨버터 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 트랜스포머의 일단은 인덕터 소자를 통하여, 상기 복수의 충전 스위칭 소자의 사이 및 상기 복수의 방전 스위칭 소자의 사이에 연결되는 것인 양방향 컨버터 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 복수의 충전 스위칭 소자 및 상기 복수의 방전 스위칭 소자는 상기 축전지와 직렬로 연결되며, 상기 복수의 충전 스위칭 소자 및 상기 복수의 방전 스위칭 소자는, 커패시터 소자와 함께, 서로 병렬 연결되는 것인 양방향 컨버터 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 방전 스위칭 소자는, IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 제어를 통하여 상기 전기의 방전량, 방전 시간, 회로의 위상 및 역률 중 하나 이상을 제어하는데 이용되는 것인 양방향 컨버터 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 축전기에 전기를 충전하는 경우에는 정류기로 동작하며, 상기 축전지로부터 전기를 방전하는 경우에는 인버터로 동작하는 것인 양방향 컨버터 장치.
- 축전지에 전기를 충/방전하는 방법에 있어서,실시간으로 변경되는 전기 요금에 관한 정보를 수신하는 단계,상기 축전지에 저장된 전기량에 대한 정보를 수신하는 단계,상기 수신된 요금 정보 및 전기량에 관한 정보에 기초하여, 상기 전력 시스템으로부터 전기를 충전할지, 상기 축전지에 저장된 전기를 상기 전력 시스템으로 방전할지 여부를 판단하는 단계 및상기 판단에 기초하여, 상기 축전지에 전기를 충/방전하는 단계를 포함하는 전기 충/방전 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 축전지에 충/방전되는 전기량을 측정하는 단계 및상기 측정된 충/방전 전기량 및 상기 변경되는 전기 요금에 기초하여, 미리 설정된 기준에 따라 전기 요금을 산출하는 단계를 더 포함하는 전기 충/방전 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 전기를 충전할지, 방전할지 여부를 판단하는 단계는, 상기 수신된 실시간 전기 요금이 미리 설정된 값보다 큰 경우에는 상기 축전지에 저장된 전기를 방전하도록 판단하고, 상기 수신된 실시간 전기 요금이 미리 설정된 값보다 작은 경우에는 상기 축전지에 저장된 전기를 충전하도록 판단하는 것인 충/방전 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 전기를 충전할지, 방전할지 여부를 판단하는 단계는, 미리 설정된 기간 별로 상기 전기 요금의 평균 값을 산출하고, 상기 산출된 평균 값을 현재의 전기 요금과 비교하여, 충전/방전 여부를 판단하는 것인 전기 충/방전 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 전기를 충/방전하는 단계는, 상기 축전지에 저장된 전기량에 기초하여, 상기 축전지의 전기를 방전하는 속도를 조절하는 것인 전기 충/방전 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090126627A KR20110069999A (ko) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | 축전지에 전기를 충/방전하는 시스템 및 방법과 이를 위한 양방향 컨버터 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090126627A KR20110069999A (ko) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | 축전지에 전기를 충/방전하는 시스템 및 방법과 이를 위한 양방향 컨버터 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110069999A true KR20110069999A (ko) | 2011-06-24 |
Family
ID=44401585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090126627A KR20110069999A (ko) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | 축전지에 전기를 충/방전하는 시스템 및 방법과 이를 위한 양방향 컨버터 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20110069999A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013180324A1 (ko) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 한국철도기술연구원 | 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치 |
| KR101657899B1 (ko) | 2015-06-03 | 2016-09-30 | 성균관대학교산학협력단 | Rf 에너지 하비스팅에 기반한 전기 자동차 충전 시스템 및 rf 에너지 하비스팅에 기반한 전기 자동차 충전 방법 |
| KR102364373B1 (ko) | 2021-03-10 | 2022-02-17 | 국민대학교산학협력단 | 충전 및 방전을 위한 트윈 배터리 시험 장치 |
-
2009
- 2009-12-18 KR KR1020090126627A patent/KR20110069999A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013180324A1 (ko) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 한국철도기술연구원 | 대용량 직류-직류 컨버터를 활용한 직류 배전망용 전기자동차 다기능 충전장치 |
| KR101657899B1 (ko) | 2015-06-03 | 2016-09-30 | 성균관대학교산학협력단 | Rf 에너지 하비스팅에 기반한 전기 자동차 충전 시스템 및 rf 에너지 하비스팅에 기반한 전기 자동차 충전 방법 |
| KR102364373B1 (ko) | 2021-03-10 | 2022-02-17 | 국민대학교산학협력단 | 충전 및 방전을 위한 트윈 배터리 시험 장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101251554B1 (ko) | 실시간 요금에 따른 스마트 그리드 환경에서 태양광 발전 장치를 위한 전기 충전／방전 시스템，전기 충전／방전 시스템의 양방향 컨버터，및 전기 충전／방전 방법 | |
| US10529151B2 (en) | Apparatus, method and article for reserving power storage devices at reserving power storage device collection, charging and distribution machines | |
| JP5960260B2 (ja) | 電力蓄積デバイスの収集、充電、および分配マシンの場所を提供するための装置、方法、および物品 | |
| US9911252B2 (en) | Apparatus, method and article for providing to a user device information regarding availability of portable electrical energy storage devices at a portable electrical energy storage device collection, charging and distribution machine | |
| JP6026535B2 (ja) | 予約電力蓄積デバイス収集、充電、および分配マシンにおける電力蓄積デバイスの予約を行なうための装置、方法、および物品 | |
| EP2737600B1 (en) | Apparatus, method and article for redistributing power storage devices, such as batteries, between collection, charging and distribution machines | |
| US9722443B2 (en) | Power distribution device | |
| US7917251B2 (en) | Metering system and method of operation | |
| US10186094B2 (en) | Apparatus, method and article for providing locations of power storage device collection, charging and distribution machines | |
| KR101132770B1 (ko) | 전기 자동차 충전소 운영시스템 | |
| US20120086396A1 (en) | Vehicle charging system with charging efficiency control and providing adaptive charging service | |
| JP2016521389A (ja) | ポータブル電力蓄積デバイス交換プランを変更するための装置、方法、および物品 | |
| WO2011156776A2 (en) | Smart electric vehicle (ev) charging and grid integration apparatus and methods | |
| CN111347913B (zh) | 充电系统 | |
| JP2016521393A (ja) | モバイル・デバイスを介して車両に関する情報を提供するための装置、方法、および物品 | |
| KR20110069999A (ko) | 축전지에 전기를 충/방전하는 시스템 및 방법과 이를 위한 양방향 컨버터 장치 | |
| JP2010284039A (ja) | 電力供給システム | |
| JP2015041300A (ja) | 電気自動車の充電課金方法、及び電気自動車の充電課金システム | |
| TWI591928B (zh) | 用於改變可攜式電力儲存器件交換方案之系統、在此系統中之方法及非暫時電腦可讀取儲存媒體 | |
| JP2018097802A (ja) | 電力課金システム、蓄電システム、補助システム | |
| KR101178426B1 (ko) | 리모콘을 이용한 전력량 관리장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |