KR20110124187A - 전기차 충전 시스템 및 그 제공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기차 충전 시스템 및 그 제공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기차의 주차와 동시에 충전이 가능할 뿐 아니라 외부의 전력을 경제적인 방식으로 활용하여 전기차를 충전하는 전기차 충전 시스템 및 그 제공방법에 관한 것이다.

Description

전기차 충전 시스템 및 그 제공방법{System and Method for Charging the Battery of Electric Vehicle}

본 발명은 전기차 충전 시스템 및 그 제공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기차의 주차와 동시에 충전이 가능할 뿐 아니라 전기차 내부의 잔류 전력을 중앙 시스템에 공급하여 이를 활용하는 전기차 충전 시스템 및 그 제공방법에 관한 것이다. 특히, 각각의 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보에 따라, 충전 시간대를 달리하여 잉여 전력을 최대한 효율적으로 활용할 뿐만 아니라, 전기차의 사용자에게는 충전 금액을 최저가 되게 함에 따라 경제적인 효과를 제공하는 전기차 충전 시스템 및 그 제공방법에 관한 것이다.

전기차는 전기로 동력을 전달받는 차로서, 1880년대말에 등장해서 승용차·트럭·버스 운송 등에 이용되었다. 자동차 산업의 초기에 해당하는 약 1920년대에 상대적으로 낮은 속력과 전지의 재충전 때문에 제한된 주행거리가 큰 문제가 되지 않았던 무렵에는 전기자동차가 특히 도시에서 사용하는 사치품 자동차로서, 매우 근접한 지점들을 연결하는 화물 운반차인 석유 연료 자동차와 경쟁 상태에 있었다. 다만, 시간이 흐를수록 전지의 재충전 문제로 인해 석유 연료 자동차와의 경쟁에서 점차 밀리기 시작하였다.

최근에는 세계 각국별로 환경오염에 따른 이산화탄소 배출을 감소시키기 위해 전기자동차에 대한 관심이 증대되고 있다. 또한, 전지의 재충전을 위한 충전소 설치 등의 인프라를 구축함으로써 전기자동차의 활성화에 많은 노력을 기울이고 있다.

세계적으로 많은 자동차가 보급되고 운행되고 있으나, 전체 차량의 80%는 항상 주차상태로 존재하고 있다. 따라서 전기자동차에 전력이 충전되어 있는 상태라면, 매우 많은 양의 전력이 주차된 전기자동차 내부에서 활용되지 못한채로 남아있게 된다. 이러한 잉여 전력들을 전력 사용치가 높은 시간대에 활용하고, 전력 사용치가 낮은 시간대에 다시 충전을 할 수 있다면, 전력 사용의 효율성은 매우 극대화 될 수 있다.

최근 스마트 그리드(Smart Grid)가 이러한 측면에서 각광을 받고 있다. 스마트 그리드(Smart Grid)란, 지능형 전력망이라는 뜻으로 전력회사의 통합제어 센터와 발전소, 송전탑, 전주, 가전제품 등에 설치된 센서가 쌍방향으로 실시간 정보를 교환하며, 최적의 시간에 전력을 주고받음으로써 가장 효율적인 전력의 생산과 소비가 가능한 시스템을 말한다. 예를 들어, 전력요금이 비싼 낮시간의 냉방은 자제하고 요금이 상대적으로 저렴한 밤시간에 세탁기 등을 돌리도록 조절할 수 있으며, 전기자동차라면 심야시간에만 충전하게 할 수 있다. 또한 태양광 발전 등으로 생산된 전기를 거래소를 통해 거래할 수도 있다. 차세대 친환경 기술시장의 가장 크고 빠른 성장을 보일 부문으로 꼽히는 스마트 그리드 시스템을 통해 기존 발전량의 10% 이상을 절감할 수 있다. 따라서 전력 낭비를 줄이고 재생 에너지의 사용이 실용화되면 지구 온난화 완화에도 도움이 된다.

따라서 전기자동차의 주차와 충전을 동시에 진행할 수 있는 통합 운영 시스템에 제공될 수 있고, 이러한 시스템에서 전력사용량이 높은(전력 단가가 높은) 시간대에는 전기자동차에 충전된 전력을 외부로 공급하고, 전력사용량이 낮은(전력 단가가 낮은) 시간대에는 전기자동차에 전력을 충전할 수 있다면 효율적인 전력의 생산과 소비가 가능하게 된다.

하지만, 이러한 시스템이 현재까지 개발되지 못한 상태이므로, 주차된 전기자동차에 잔류하고 있는 사용되지 않는 전력량이 상당히 큰 문제점이 있다. 특히 전기차에 잔류하고 있는 전력량은 가정의 하루 전기사용량의 수십배에 이른다. 또한, 전기차 충전은 보통 출/퇴근 시간에 오피스 밀집지역이나 주거지역에서 이루어지게 되므로, 이 지역에서 동시간대에 전력사용의 피크가 발생하여 이를 위한 발전설비를 늘려야만 하는 문제점이 발생한다.

따라서 본 발명에 의한 지능형 전기차 충전 시스템 및 그 제공방법은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 1) 전기차의 주차와 충전의 통합 요금 산출 기능을 제공하고, 2) 전기차 사용자의 출발 시간에 따라 최대한 단가가 낮은 시간대에 충전이 될 수 있도록 스케쥴링하여 충전 비용을 감소시키고, 3) 전력 수요 피크 관리를 위하여 전력망을 연계하여 전력을 효율적으로 관리하기 위함을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전기차 충전 시스템 제공 방법은,

전기차의 충전과 주차를 위한 주차장에 설치된 충전 관리 모듈과, 상기 주차장의 전력을 저장하고 상기 충전 관리 모듈에 의해 제어되는 전력 저장소와, 상기 전력 저장소와 전력선으로 연결되어 전력을 주고 받을 수 있는 외부 전력 클라이언트와, 상기 충전 관리 모듈과 무선통신이 가능한 이동통신 단말기를 포함하는 환경에서 수행되는, 상기 충전 관리 모듈이 상기 전기차에 전력을 충전하는 방법에 있어서,

상기 이동통신 단말기로부터 주차된 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력받는 제1 단계와,

상기 전력 저장소의 잔여 전력량 정보와, 상기 외부 전력 클라이언트로부터 필요 전력량과 가격 정보를 획득하는 제2 단계와,

상기 제2 단계에서 획득한 정보에 기초하여 상기 최대 충전 완료 시간 정보 내에 충전이 완료될 수 있고, 상기 원하는 가격 정보 내에 최종 충전 가격이 포함될 있는 차량 충전 일정을 계획하는 제3 단계와,

상기 제3 단계에서 부합된 차량 충전 일정이 계획되는 경우, 주차된 전기차의 전력을 상기 전력 저장소로 이동하는 제4 단계와,

상기 전력 저장소의 전력을 상기 외부 전력 클라이언트로 공급하는 제5 단계와,

상기 차량 충전 일정 계획에 따라 전기차를 충전하는 제6 단계를 포함하고,

전기차의 충전중, 상기 제2 단계에서 획득하는 정보의 변화에 따라, 상기 제3 단계의 상기 차량 충전 일정을 재계획하고 이를 상기 이동통신 단말기로 전송하여 상기 차량 충전 일정을 수정할 것 인지의 재협상 진행 여부를 요청하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 차량 충전 일정을 재계획하고 상기 이동통신 단말기로 전송하는 과정을 실시간으로 수행한다.

또한, 상기 제4 단계에서 상기 전력 저장소로 이동된 전기차의 전력에 따라 전기차의 충전 비용 및 주차 요금을 감면하는 제7 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 제2 단계에서 획득한 정보에 기초하여 상기 최대 충전 완료 시간 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정이 불가능한 경우에는, 전기차 사용자에게 급속 충전 여부를 묻고, 급속 충전 요구를 받는 경우 전기차에 급속 충전을 실행한다.

특히, 최대 충전 완료 시간이 비교적 늦게 도래하고, 원하는 가격이 낮은 경우에는, 상기 최대 충전 완료 시간 내에서 상기 시간대별 전력 가격이 가장 낮은 시간대를 선택하여 차량 충전 일정을 계획한다.

최대 충전 완료 시간이 비교적 늦게 도래하고, 원하는 가격이 높은 경우에는, 상기 원하는 가격 내에서 비교적 빠른 차량 충전 일정을 계획한다.

또한, 주차된 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보 및 원하는 가격 정보의 입력과, 상기 전력 저장소의 전력 정보와 상기 외부 전력 클라이언트로부터 공급받을 수 있는 전력 정보의 획득은 휴대용 스마트 기기를 통하여 수행된다.

본 발명에 따른 지능형 전기자동차 충전 시스템은, 전기차의 충전과 주차를 동시에 수행하는 지능형 전기자동차 충전 시스템에 있어서,

주차장의 전력을 저장하는 전력 저장소와,

상기 전력 저장소와 전력선이 연결되어 전력을 주고 받을 수 있는 외부 전력 클라이언트와,

주차된 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력하는 입력 장치와, 상기 전력 저장소의 전력 정보 및 상기 외부 전력 클라이언트의 전력 정보를 관리하는 전력 관리 장치와, 상기 전력 관리 장치의 전력 정보를 기초로 하여 상기 최대 충전 완료 시간 정보 및 상기 원하는 가격 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정을 계획하는 충전 스케쥴러와, 상기 차량 충전 일정에 따라 충전 요금 및 주차 요금을 결정하는 충전 과금 장치와, 주차된 전기차에 충전을 실행하는 충전장치와,

상기 충전 스케쥴러와 무선통신 가능한 이동통신 단말기를 포함하고,

상기 충전 스케쥴러에 의하여 계획된 차량 충전 일정에 따라 상기 전기차와 외부 클라이언트 사이의 전력은 쌍방향으로 선택적으로 이동되고,

상기 충전 스케쥴러는 상기 전력 정보의 변화에 따라 실시간으로 차량 충전 일정을 재계획하고, 이를 상기 이동통신 단말기로 전송하여 재협상 진행 여부를 요청한다.

특히, 상기 충전 과금 장치는 상기 전기차와 외부 클라이언트 사이의 전력 이동량과 시간대별 가격 정보를 기준으로 전기차의 충전 과금을 결정한다.

상기 충전 과금 장치는 상기 외부 클라이언트에 의하여 전기차에 충전되는 충전량과 이때의 가격 정보를 곱한 총 충전 과금에서 전기차로부터 외부 클라이언트에 이동되는 전력량과 이때의 가격 정보를 곱한 총 전력 판매액을 제한 금액을 충전 과금으로 결정한다.

본 발명의 상기의 과제 해결 수단을 통해, 1) 전기차의 주차와 충전의 통합 요금 산출 기능을 제공하고, 2) 전기차 사용자의 출발 시간에 따라 최대한 단가가 낮은 시간대에 충전이 될 수 있도록 스케쥴링하여 충전 비용을 감소시키고, 3) 전력 수요 피크 관리를 위하여 전력망을 연계하여 전력을 효율적으로 관리하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 지능형 전기자동차 충전 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 지능형 전기자동차 충전 시스템 제공 방법의 흐름도.
도 3은 본 발명에 의한 지능형 전기자동차 충전 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 지능형 전기자동차 충전 시스템의 개념도.
도 5a 및 5b는 본 발명에 의한 지능형 전기자동차 충전 방법의 흐름도.
도 6은 본 발명에 의한 지능형 전기자동차 충전 방법의 흐름도.
도 7은 본 발명에 의한 지능형 전기자동차 충전 방법의 흐름도.
도 8은 본 발명에 의한 지능형 전기자동차 충전 방법의 흐름도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 명세서에서 사용하는 전기차란, 전기자동차 뿐만아니라 전기자전거 등 전기로 운행될 수 있는 모든 타는 수단을 포함하는 의미이다.

도 1은 본 발명에 의한 지능형 전기차 충전 시스템의 구성도이다. 본 발명에 따른 지능형 전기차 충전 시스템은 주차장의 전력을 저장하는 전력 저장소(50)와, 충전 일정을 계획하고 관리하는 충전 관리 모듈(1)로 구성된다.

충전 관리 모듈(1)은 주차된 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력하는 입력 장치(17)와, 전력 저장소(50)의 전력 정보를 관리하는 전력 관리 장치(11)와, 전력 관리 장치의 전력 정보를 기초로 하여 최대 충전 완료 시간 정보 및 원하는 가격 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정을 계획하는 충전 스케쥴러(12)와, 차량 충전 일정에 따라 충전 요금 및 주차 요금을 결정하는 충전 과금 장치(13)와, 주차된 전기차에 충전을 실행하는 충전장치(15)를 포함한다. 본 발명은 특히 상기 충전 관리 모듈은 충전 스케줄러(12)에 의하여 계획된 차량 충전 일정에 따라 선택적으로 차량에 저장된 전력을 외부로 이동시키거나, 또는 외부의 전력(이것은 외부 클라이언트 또는 전력 저장소의 전력)을 전기차로 충전시킨다. 예를 들면, 외부에 전력 수요가 극심한 시간대(이것은 높은 전력 단가에 대응될 수 있다)에는 주차된 전기차의 전력을 외부로 이동시켜(즉, 인가시켜) 외부에서 이를 충분히 활용할 수 있다. 반대로, 외부에는 잉여 전력이 발생하는 시간대(이것은 낮은 전력 단가에 대응될 수 있다)에는 외부 전력이 주차된 전기차에 인가되어, 전기차는 충전된다.

즉, 본 충전 관리 모듈은, 외부의 전력망(특히 스마트 그리드)과 연결되어 전력을 주고 받으면서 효율적인 전력 관리를 수행할 수 있다. 도 3에는 이러한 외부 전력망과의 관계를 도시한 구성도가 나타나 있다. 외부의 전력망은 외부 전력 클라이언트(60)로 표현하였다. 이는 본 시스템 내부의 잉여 전력을 외부 전력 클라이언트(60)로 내보낼 수도 있고, 외부 전력 클라이언트(60)로부터 외부 전력을 전달받아 활용할 수도 있다. 이러한 전력을 주고 받는 것은 상기 충전 관리 모듈(1)의 전력 관리 장치(11)에서 수행될 수 있으며, 외부 전력 클라이언트(60)는 전력 저장소(50)와 전력선이 연결되어 전력을 주고 받을 수 있다.

충전 과금 장치(13)는 전기차와 외부 전력 클라이언트(60) 사이의 이동되는 전력량과 가격 정보에 따라 전기차에 부과되는 충전 과금을 결정한다. 즉, 상기 충전 과금 장치(13)는 상기 전기차와 외부 클라이언트 사이의 전력 이동량과 시간대별 가격 정보를 기준으로 전기차의 충전 과금을 결정하는데, 전기차에 충전되는 전력량에 충전되는 동안의 각 시간대별 가격 정보를 곱한 경우, 총 충전 과금이 계산된다. 하지만, 전기차의 전력을 외부 전력 클라이언트(60)로 이동시킨 경우, 이것은 전력을 재판매한 경우로 볼 수 있다. 이때에 재판매된 전력에 대한 판매액은 전기차로부터 외부 전력 클라이언트에 이동된 전력량과 이때의 시간대별 가격 정보를 곱한 값으로 계산된다.

따라서, 실제의 충전 과금은 총 충전 과금에서 전력 판매액을 제한 값이 된다. 본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 전력 판매액을 주차 금액으로 보상해주는 주차 시스템을 제공하며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

외부 전력 클라이언트(60)는 별개의 전기차 충전 시스템에 존재하는 충전 관리 모듈 및 전력 저장소가 될 수도 있다. 복수개의 충전 관리 모듈이 서로 간에 잉여 전력을 공급하면서 전력 사용의 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 전기차 충전 시스템은 건물 안에서 구현되는 것 이외에도, 복수개의 충전 시스템이 네트워크로 연결되어 있는 환경에서도 구현될 수 있다. 각각의 외부 전력 클라이언트(60)들은 전기차 충전 시스템이 구현된 충전 관리 모듈 및 전력 저장소에 직접적으로 또는 관리 모듈을 통해 필요한 전력을 스케줄러 기반으로 요청할 수 있다.

본 시스템의 주차장 감시 및 주차 인지 장치(16)에서는 주차 시스템 내에 전기차가 들어왔는지를 인지하고 이를 입력장치(17)로 전달해준다. 입력장치(17)를 통해 사용자 인증을 수행하고, 특히 사용자는 이를 이용하여 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력하게 된다. 최대 충전 완료 시간이란, 전기차의 사용자가 충전이 완료되기를 바라는 시점으로 일반적으로는 주차장에서 나가는 시간을 의미한다고 볼 수 있다. 원하는 가격 정보란, 전기차에 충전을 요청하면서 최대 넘지 말아야 할 가격에 대한 정보이다. 상기 입력장치(17)는 주차장 자체에 구비된 별도의 장치일 수 있으나, 이와 달리, 통신 가능한 사용자의 휴대폰, 노트북 등의 휴대용 스마트 기기일 수도 있다. 이 경우, 사용자는 자신의 운전석에서 휴대폰으로 원하는 가격 정보와 충전 시간 등을 입력할 수 있다.

일반적으로, 스마트 그리드를 이용한 전력 시스템에서는 전력이 제공되는 시점에 따라 전력의 단가가 달라지게 된다. 시장 경제 원리에 따라, 전력 사용량이 증가하는 시간대에는 그 단가는 높아지고, 전력 사용량이 적어 잉여 전력이 많은 시간대에는 그 단가는 낮아지게 된다.

따라서 사용자가 기다릴 시간적 여유가 있고, 전력 사용량이 적은 시간대가 포함되어 있다면 낮은 단가의 전력으로 충전할 수 있게 된다. 이와 반대로, 사용자가 기다릴 시간적 여유가 적고, 전력 사용량이 높은 시간대만 포함되어 있다면 높은 단가를 지불하고 충전을 할 수 밖에 없다.

사용자 인증은 RFID 또는 번호판 자동 인식 시스템을 이용하여 자동적으로 이루어지게 할 수도 있다.

본 발명에 의한 시스템은 올바른 작동을 위하여 도시 전력망 (Smart Grid)로부터 전력 상태 및 가격 정보를 수용하여 활용하고, 주차장 내 전력 사용 정보, 충전 정보, 사용자 인증 정보 등의 시스템 운영을 위한 정보가 필요하다. 도시 전력망의 전력 상태 및 가격 정보는 전력 관리 장치(11)로 전달되어 활용된다. 전력 관리 장치(11)는 전력 사용 정보를 충전 스케줄러(12) 및 충전 과금장치(13)에 전달하여 활용가능하게 한다. 더 나아가, 상기 전력 관리 장치(11)는 수신된 상기 전력 사용 정보를 휴대폰, 노트북 등과 같이 통신 가능한 사용자 휴대용 스마트 기기에 전달하며, 이를 통하여 사용자는 원하는 시간대에서의 전력 사용 정보를 확인할 수 있다.

본 발명의 시스템에서 Negotiator(14)는 동일 충전 시스템에 다수의 전기차가 존재하는 경우, 이들로부터 입력받은 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 비교하여 유리한 전기차를 우선적으로 선별하는 기능을 수행하거나, 혹은 다수의 외부 전력 클라이언트(60)가 존재하는 경우 그들의 전력 상태 및 시간대별 가격 정보를 비교하여 유리한 외부 전력 클라이언트를 선별하는 기능을 수행한다.

본 명세서에서 주차장 또는 주차 시스템으로 표현한 것은, 주차빌딩 혹은 주차장이 제공되는 건물을 포함하는 개념이며, 상기 주차장 또는 주차 시스템은 상술한 전력 충전 시스템을 포함하는 물리적 장소로 이해된다. 또한, 충전장치(15)는 전력 저장소(50) 및 전기차의 배터리와 쌍방향 전력 공급을 수행할 수 있는 구조이다.

이하, 최대 충전 완료 시간과 원하는 가격을 활용하여 충전 일정을 계획하는 원리에 대해 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명에 의한 지능형 전기자동차 충전 시스템의 개념도이다.

충전 스케줄러(12)는 전기차 사용자가 입력한 최대 충전 완료 시간에 맞추어 사용자가 원하는 가격에 최대로 부합할 수 있는 차량 충전 일정을 계획한다. 여기에서 최대 충전 완료 시간이란 전기차에 대하여 충전을 끝내야 하는 데드라인(deadline)의 개념이고, 원하는 가격은 충전이 완료되었을 때에 전기차 사용자가 지불해야 하는 가격이다. 이에 대해서는 앞에서 설명한 것처럼 충전 시간대별로 전력의 단가에 차이가 있다는 점을 이해하여야 한다. 상기 충전 스케줄러(12)는 또한 사용자로부터의 변경된 정보(예를 들면 변경된 가격 정보나 최대 충전 완료 시간)에 따라 상기 차량 충전 일정을 재계획하며, 이러한 차량 충전 일정의 재계획은 아래에서 보다 상세히 설명된다.

도 4에서 제시된 차량 A의 경우를 예를 들어 설명한다. 차량A의 최대 충전 완료 시간은 비교적 늦게 도래하고 있다. 또한, 차량A의 사용자가 충전에 지불할 의사가 있는 가격은 높은 편이라고 가정한다.

본 명세서에서 사용하는 "비교적 늦게 도래한다"는 표현은 전체적인 시간 구간 중에서 시작하는 시각보다는 종료하는 시각에 더 가깝다는 표현을 의미하거나, 다수의 최대 충전 완료 시간이 있는 경우에 다른 전기차에 비해 후순위에 있다는 것을 의미하는 개념이다. 이와 반대로 "비교적 빨리 도래한다"는 표현은 전체적인 시간 구간 중에서 종료하는 시각보다는 시작하는 시각에 더 가깝다는 표현을 의미하거나, 다수의 최대 충전 완료 시간이 있는 경우에 다른 전기차에 비해 선순위에 있다는 것을 의미하는 개념이다.

또한, 본 명세서에서 "가격이 높다"는 표현은 평균적인 가격 보다 높다는 의미이고, "가격이 낮다"는 표현은 평균적인 가격 보다 낮다는 의미임을 이해하여야 한다.

차량A의 사용자는 충전에 소요되는 시간을 길게 잡았을 뿐만 아니라, 높은 비용을 지불할 의사를 표현하였으므로, 충전시 높은 전력 단가를 가진 시간대에 충전이 된다고 하더라도 차량A의 사용자의 비용에 부합될 수 있다. 따라서 충전 스케줄러는 충전 단가가 높은 시간대라고 하더라도 충전을 수행한다.

이에 비해 차량B의 사용자는 충전에 소요되는 시간을 길게 잡았으나, 낮은 비용을 지불할 의사를 표현하였다고 가정하자. 최대 충전 완료 시간(deadline)이 충분하므로, 충전 단가가 낮은 시간대만을 골라서 충전 일정을 계획하게 된다.

마지막으로 차량C의 사용자는 최대 충전 완료 시간을 비교적 빠르게 잡은 경우이다. 이 경우에는 비용의 문제 보다는 시간의 문제가 더욱 크기 때문에 아무리 충전 단가가 높다고 하더라도 지체없이 충전을 실행하여야 한다.

이하, 지능형 전기차 충전 시스템을 제공하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 전기차에 전력을 충전하는 방법에 대해 설명한다. 도 5a는 본 발명에 의한 전기차에 전력을 충전하는 방법에 관한 흐름도이다. 이는 전기차의 충전과 주차를 위한 주차장에 설치된 충전 관리 모듈과, 주차장의 전력을 저장하고 충전 관리 모듈에 의해 제어되는 전력 저장소와, 전력 저장소와 전력선으로 연결되어 전력을 주고 받을 수 있는 외부 전력 클라이언트를 포함하는 환경에서 수행된다.

주차된 전기차의 사용자로부터 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력받는 제1 단계(S501)와, 전력 저장소의 전력 정보와, 외부 전력 클라이언트로부터 공급받을 수 있는 전력 정보를 획득하는 제2 단계(S502)와, 제2 단계에서 획득한 전력 정보에 기초하여 최대 충전 완료 시간 정보 및 원하는 가격 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정을 계획하는 제3 단계(S503)와, 차량 충전 일정 계획에 따라 전기차를 충전하는 제4 단계(S504)를 포함한다. 전력 저장소와 상기 외부 전력 클라이언트의 전력 상태 및 시간대별 전력 가격 정보인 것이 바람직하다.

제3 단계를 좀 더 자세하게 설명하면, 제2 단계에서 획득한 전력 정보에 기초하여 시간대별 충전시 소요되는 전력 단가를 계산하고, 시간대별 잔여 전력량을 기초로 하여 시간대별 공급가능한 전력량이 계산된다. 이러한 수치 범위 내에서 전기차의 최대 충전 완료 시간이 포함되어야 한다. 즉, 최대 충전 완료 시간 까지 누적된 시간대별 공급가능한 전력량이 전기차로 충전된 전력량 보다 커야 함은 당연하다. 또한, 전기차로 충전되는 전력량을 각 시간대별 전력 단가를 곱하면 총 비용이 계산되는데, 이러한 총 비용은 사용자의 원하는 가격보다 크지 않도록 충전 일정이 계획되어야 함을 의미한다.

더 나아가, 본 발명은 상기 공급받는 전력 저장소의 전력 정보와, 외부 전력 클라이언트로부터 공급받을 수 있는 전력 정보를 운전자가 재획득한 후, 이에 따라 전력 공급 스케쥴링을 재변경하는 방식의 전력 공급 방법을 제공한다.

도 5b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 지능형 전기차 충전 시스템 제공한다.

도 5b를 참조하면, 사용자는 전기차를 충전하는 제4 단계 도중(S504)에도 전력 정보를 다시 제공받는 제5 단계가 진행된다(S505). 제5 단계에서의 전력 정보 제공은 상술한 바와 같이 사용자의 휴대용 기기를 통하여 수행될 수 있다. 이후, 사용자는 본인의 필요에 따라, 또는 변화된 전력 정보에 기초하여, 다시 최대 충전 완료 시간과 원하는 가격 정보를 입력하여, 충전 일정을 재계획한다(S506. 제6 단계). 상기 재계획은 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량 충전 시스템에 포함된 충전 스케줄러 등에 의하여 수행될 수 있다.

예를 들면, 외부 클라이언트로부터의 전력 단가가 갑자기 높아지는 경우, 이러한 가격에 관한 전력 정보는 사용자의 휴대용 단말기, 노트북과 같은 휴대용 스마트 기기에 전달되며, 이에 따라, 사용자는 충전 시간을 다른 시간대로 변경하거나, 늦출 수 있다. 이러한 상황 변경에 따른 충전일정의 재계획의 주체는 사용자뿐만 아니라, 주차장, 외부 클라이언트도 가능하다. 상기 재계획된 차량 충전 일정에 따라 전기차를 재충전하게 된다(S507, 제7 단계).

위의 방법은 전기차가 복수개인 경우에도 확장될 수 있다. 이 경우에는 임의의 시각까지의 누적된 시간대별 공급가능한 전력량이 복수의 전기차로 충전된 전력량보다 커야함은 당연한다.

최대 충전 완료 시간이 비교적 늦게 도래하고, 원하는 가격이 낮은 경우에는, 최대 충전 완료 시간 내에서 시간대별 전력 가격이 가장 낮은 시간대를 선택하여 차량 충전 일정을 계획하는 것이 바람직하다.

반대로, 최대 충전 완료 시간이 비교적 늦게 도래하고, 원하는 가격이 높은 경우에는, 원하는 가격 내에서 비교적 빠른 차량 충전 일정을 계획하는 것이 바람직하다.

만일, 제2 단계에서 획득한 정보에 기초하여 최대 충전 완료 시간 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정이 불가능한 경우에는, 전기차 사용자에게 급속 충전 여부를 묻고, 급속 충전 요구를 받는 경우 전기차에 급속 충전을 실행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 전기차와 주차장, 외부 전력 클라이언트 사이에서의 충전에 관한 최초 협상이 진행되어 충전 스케쥴이 정해진 이후에도, 다양한 상황이 발생하여 최초 협상에 따라 결정된 충전 스케쥴, 충전 가격 등이 달라지는 경우를 고려하여, 일정 가격으로 충전 일정이 계획된 이후에도 다시 재협상을 통하여 충전 일정을 재설정하는 방식을 제공한다. 예를 들면 급한 용무로 계획보다 빨리 차를 장거리로 운행하여야 하는 경우를 가정해보면, 운전자 입장에서는 보다 높은 가격으로도 급속 충전을 희망할 것이다. 반대로, 외부로부터 공급받는 전력의 단가가 최초 협상시의 가격보다 낮아지는 경우라면, 오히려 운전자는 다시 재협상을 통하여 보다 낮아진 충전 가격으로 협상을 진행할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 충전 시스템은 충전 시의 최초 충전 일정에 구속되는 것이 아니라 충전 중에도 사용자 등은 충전 정보(예를 들면 충전 가격 등)를 제공받고, 이를 기초로 주차장, 외부 전력 클라이언트 사이에서 충전 스케쥴을 다시 설정하는 실시예를 제공한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예는 다른 용무 중에도 충전에 관한 정보 등을 제공하기 위해서, 상기 정보들이 사용자들의 휴대 스마트 기기 (핸드폰, 스마트폰, 노트북 등)에 연동, 제공되는 구성을 개시한다. 즉, 사용자는 자신이 소유한 휴대 스마트 기기를 통하여 충전 가격의 추이를 관찰하고, 새로운 가격으로 충전을 하고자 하는 경우, 휴대 스마트 기기를 통하여 Negotiator(14)와의 협상을 진행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 외부 전력 클라이언트를 제외하고, 전력 저장소와 주차된 복수의 전기차의 잔류 전력을 활용하는 방법도 가능하다. 도 7은 이에 대한 흐름도이다.

이는 복수의 전기차의 충전과 주차를 위한 주차장에 설치된 충전 관리 모듈과, 주차장의 전력을 저장하고 충전 관리 모듈에 의해 제어되는 전력 저장소를 포함하는 환경에서 수행된다.

주차된 각각의 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력받는 제1 단계(S701)와, 전력 저장소의 전력 정보 및 주차된 각각의 전기차의 전력 정보를 획득하는 제2 단계(S702)와, 제2 단계에서 획득한 정보에 기초하여 주차된 각각의 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보 및 원하는 가격 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정을 계획하는 제3 단계(S703)와, 차량 충전 일정 계획에 따라 전기차를 충전하는 제4 단계(S704)를 포함한다.

제2 단계의 전력 정보는 잔여 전력량 및 충전 시간대별 전력의 가격 정보인 것이 바람직하며, 세부적인 사항은 앞의 방법과 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

*다만, 제3 단계에서 특정 시각에 전력 저장소의 전력만으로 차량을 충전하기에 불충분하다면, 제4 단계에 앞서 현재 충전 대상 전기차량보다 충전 완료 시각이 늦은 전기차들로부터 잉여 전력을 전력 저장소로 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 핵심은 충전 완료 시각이 늦은 차량의 잉여 전력을 이용하여 충전 완료 시각이 빠른 차량의 충전을 완료하는 식으로, 일정 시간 동안은 외부 전력을 공급받지 않고도 충전 작업을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 주차된 전기차의 잔류 전력을 이용하여 외부 전력 클라이언트로 공급하여 활용하는 방법을 고려할 수 있다. 도 6은 이에 대한 과정의 흐름도를 보여준다.

이는 전기차의 충전과 주차를 위한 주차장에 설치된 충전 관리 모듈과, 주차장의 전력을 저장하고 충전 관리 모듈에 의해 제어되는 전력 저장소와, 전력 저장소와 전력선으로 연결되어 전력을 주고 받을 수 있는 외부 전력 클라이언트를 포함하는 환경에서 수행된다.

주차된 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력받는 제1 단계(S601)와, 전력 저장소의 잔여 전력량 정보와, 외부 전력 클라이언트로부터 필요 전력량과 가격 정보를 획득하는 제2 단계(S602)와, 제2 단계에서 획득한 정보에 기초하여 최대 충전 완료 시간 정보 및 원하는 가격 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정을 계획하는 제3 단계(S603)와, 제3 단계에서 부합된 차량 충전 일정이 계획되는 경우, 주차된 전기차의 전력을 전력 저장소로 이동하는 제4 단계(S604)와, 전력 저장소의 전력을 외부 전력 클라이언트로 공급하는 제5 단계(S605)를 포함한다.

차량 충전 일정 계획에 따라 전기차를 충전하는 제6 단계와, 제4 단계에서 전력 저장소로 이동된 전기차의 전력에 따라 전기차의 충전 비용 및 주차 요금을 감면하는 제7 단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 방법을 구현하는 경우, 최대 충전 완료 시간 정보 및 원하는 가격 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정을 계획하는 단계가 핵심이다. 특히 전기차로부터 공급받은 잔류 전력을 외부 전력 클라이언트로 전송하는 경우, 전기차의 최대 충전 완료 시간 내에 전력 저장소의 저장 전력이 전기차를 충전할 수 있을 정도 이상이 되어야 함을 유념해야 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 위의 방법으로 외부 전력 클라이언트에 남는 전력을 공급하는 과정에서 가장 유리한 조건의 외부 전력 클라이언트를 선별하는 단계를 더 포함하는 것도 가능하다. 도 8은 이에 대한 과정의 흐름도를 나타낸다.

이는 전기차의 충전과 주차를 위한 주차장에 설치된 충전 관리 모듈과, 주차장의 전력을 저장하고 충전 관리 모듈에 의해 제어되는 전력 저장소와, 전력 저장소와 전력선이 연결되어 전력을 주고 받을 수 있는 복수의 외부 전력 클라이언트를 포함하는 환경에서 수행된다.

주차된 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력받는 제1 단계(S801)와, 전력 저장소의 잔여 전력량 정보와, 복수의 외부 전력 클라이언트로부터 필요 전력량과 가격 정보를 획득하는 제2 단계(S802)와, 제1 단계에서 입력받은 정보와 제2 단계에서 획득한 정보를 검토하여, 최대 충전 완료 시간 정보 및 원하는 가격 정보 내에 부합하면서 가장 높은 가격을 얻을 수 있는 외부 전력 클라이언트를 선별하는 제3 단계(S803)와, 선별된 외부 전력 클라이언트의 필요 전력량과 가격 정보를 기초로 하여 최대 충전 완료 시간 정보 및 원하는 가격 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정을 계획하는 제4 단계(S804)와, 주차된 전기차의 전력을 전력 저장소로 이동하는 제5 단계(S805)와, 전력 저장소의 전력을 외부 전력 클라이언트로 공급하는 제6 단계(S806)를 포함한다.

구체적인 내용은 앞에서 설명한 것과 비슷하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

1 : 충전 관리 모듈
11 : 전력 관리 장치
12 : 충전 스케쥴러
13 : 충전 과금 장치
14 : Negotiator
15 : 충전 장치
16 : 주차장 감시 및 주차 인식 장치
17 : 사용자 인증 및 정보 입력 장치
50 : 전력 저장소
100 : 전기 자동차
200 : 스마트 그리드 (외부 전력 클라이언트)

Claims (10)

1. 전기차의 충전과 주차를 위한 주차장에 설치된 충전 관리 모듈과, 상기 주차장의 전력을 저장하고 상기 충전 관리 모듈에 의해 제어되는 전력 저장소와, 상기 전력 저장소와 전력선으로 연결되어 전력을 주고 받을 수 있는 외부 전력 클라이언트와, 상기 충전 관리 모듈과 무선통신이 가능한 이동통신 단말기를 포함하는 환경에서 수행되는, 상기 충전 관리 모듈이 상기 전기차에 전력을 충전하는 방법에 있어서,
   상기 이동통신 단말기로부터 주차된 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력받는 제1 단계와,
   상기 전력 저장소의 잔여 전력량 정보와, 상기 외부 전력 클라이언트로부터 필요 전력량과 가격 정보를 획득하는 제2 단계와,
   상기 제2 단계에서 획득한 정보에 기초하여 상기 최대 충전 완료 시간 정보 내에 충전이 완료될 수 있고, 상기 원하는 가격 정보 내에 최종 충전 가격이 포함될 있는 차량 충전 일정을 계획하는 제3 단계와,
   상기 제3 단계에서 부합된 차량 충전 일정이 계획되는 경우, 주차된 전기차의 전력을 상기 전력 저장소로 이동하는 제4 단계와,
   상기 전력 저장소의 전력을 상기 외부 전력 클라이언트로 공급하는 제5 단계와,
   상기 차량 충전 일정 계획에 따라 전기차를 충전하는 제6 단계를 포함하고,
   전기차의 충전중, 상기 제2 단계에서 획득하는 정보의 변화에 따라, 상기 제3 단계의 상기 차량 충전 일정을 재계획하고 이를 상기 이동통신 단말기로 전송하여 상기 차량 충전 일정을 수정할 것 인지의 재협상 진행 여부를 요청하는 것을 특징으로 하는,
   지능형 전기차 충전 시스템 제공 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 차량 충전 일정을 재계획하고 상기 이동통신 단말기로 전송하는 과정을 실시간으로 수행하는,
   지능형 전기차 충전 시스템 제공 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제4 단계에서 상기 전력 저장소로 이동된 전기차의 전력에 따라 전기차의 충전 비용 및 주차 요금을 감면하는 제7 단계를 더 포함하는,
   지능형 전기차 충전 시스템 제공 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 단계에서 획득한 정보에 기초하여 상기 최대 충전 완료 시간 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정이 불가능한 경우에는,
   전기차 사용자에게 급속 충전 여부를 묻고, 급속 충전 요구를 받는 경우 전기차에 급속 충전을 실행하는,
   지능형 전기차 충전 시스템 제공 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   최대 충전 완료 시간이 비교적 늦게 도래하고, 원하는 가격이 낮은 경우에는,
   상기 최대 충전 완료 시간 내에서 상기 시간대별 전력 가격이 가장 낮은 시간대를 선택하여 차량 충전 일정을 계획하는,
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6. 청구항 1에 있어서,
   최대 충전 완료 시간이 비교적 늦게 도래하고, 원하는 가격이 높은 경우에는,
   상기 원하는 가격 내에서 비교적 빠른 차량 충전 일정을 계획하는,
   지능형 전기차 충전 시스템 제공 방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   주차된 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보 및 원하는 가격 정보의 입력과,
   상기 전력 저장소의 전력 정보와 상기 외부 전력 클라이언트로부터 공급받을 수 있는 전력 정보의 획득은 휴대용 스마트 기기를 통하여 수행되는,
   지능형 전기차 충전 시스템 제공 방법.
8. 전기차의 충전과 주차를 동시에 수행하는 지능형 전기자동차 충전 시스템에 있어서,
   주차장의 전력을 저장하는 전력 저장소와,
   상기 전력 저장소와 전력선이 연결되어 전력을 주고 받을 수 있는 외부 전력 클라이언트와,
   주차된 전기차의 최대 충전 완료 시간 정보와 원하는 가격 정보를 입력하는 입력 장치와, 상기 전력 저장소의 전력 정보 및 상기 외부 전력 클라이언트의 전력 정보를 관리하는 전력 관리 장치와, 상기 전력 관리 장치의 전력 정보를 기초로 하여 상기 최대 충전 완료 시간 정보 및 상기 원하는 가격 정보 내에 부합될 수 있는 차량 충전 일정을 계획하는 충전 스케쥴러와, 상기 차량 충전 일정에 따라 충전 요금 및 주차 요금을 결정하는 충전 과금 장치와, 주차된 전기차에 충전을 실행하는 충전장치와,
   상기 충전 스케쥴러와 무선통신 가능한 이동통신 단말기를 포함하고,
   상기 충전 스케쥴러에 의하여 계획된 차량 충전 일정에 따라 상기 전기차와 외부 클라이언트 사이의 전력은 쌍방향으로 선택적으로 이동되고,
   상기 충전 스케쥴러는 상기 전력 정보의 변화에 따라 실시간으로 차량 충전 일정을 재계획하고, 이를 상기 이동통신 단말기로 전송하여 재협상 진행 여부를 요청하는,
   지능형 전기자동차 충전 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 충전 과금 장치는 상기 전기차와 외부 클라이언트 사이의 전력 이동량과 시간대별 가격 정보를 기준으로 전기차의 충전 과금을 결정하는,
   지능형 전기자동차 충전 시스템.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 충전 과금 장치는 상기 외부 클라이언트에 의하여 전기차에 충전되는 충전량과 이때의 가격 정보를 곱한 총 충전 과금에서 전기차로부터 외부 클라이언트에 이동되는 전력량과 이때의 가격 정보를 곱한 총 전력 판매액을 제한 금액을 충전 과금으로 결정하는,
    지능형 전기자동차 충전 시스템.

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