KR20120075010A - 전기 자동차 충전 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 자동차 충전 시 충전 요금을 최소화하면서도 효율적인 충전이 가능하도록 최적의 충전량, 충전 시간, 및 충전 요금을 사용자에게 제시할 수 있는 전기 자동차 충전 관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 관리 시스템은, 전기 자동차의 인렛에 접속되어, 상기 전기 자동차에 충전 전력을 공급하고, 상기 전기 자동차의 배터리 충전율에 따른 충전 시간 정보, 배터리 용량 정보, 잔여 충전량 정보를 수신하는 충전기의 커넥터, 및 상기 충전기의 출력 정보를 저장하는 충전 제어부와 연동되는 전기 자동차 충전 관리 시스템에 있어서, 수신된 상기 충전 시간을 x축, 상기 충전율을 y축으로 하는 배터리 특성 그래프를 구성하고, 상기 배터리 특성 그래프에서 기울기 변화율이 감소하는 변곡점의 충전율을 분석하여, 분석된 상기 변곡점의 충전율에 대한 순수 충전량을 산출하고, 상기 충전 제어부로부터 수신된 출력 정보와 외부의 충전 운영 시스템으로부터 수신된 충전 단가를 이용하여, 상기 순수 충전량에 대한 예상 충전 시간 및 예상 충전 요금을 산출하는 분석부; 및 산출된 상기 순수 충전량, 상기 예상 충전 시간, 및 상기 예상 충전 요금을 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 순수 충전량은 상기 변곡점의 충전율에 따른 충전량에서 상기 전기 자동차의 잔여 충전량을 제외한 충전량이다.

Description

전기 자동차 충전 관리 시스템{MANAGEMENT SYSTEM FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차 충전 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 사용자에게 충전 요금을 최소화하면서도 효율적인 충전 방안을 제시할 수 있는 전기 자동차 충전 관리 시스템에 관한 것이다.
전기 자동차는 전기 에너지를 원동력으로 하는 자동차로서, 배기가스가 없고 소음이 작아 친환경적인 장점이 있다.
하지만 전기 자동차는 이러한 장점에도 불구하고, 용량, 중량, 충전 효율 등 배터리의 문제로 인하여 오랜 기간 상용화되지 못했으나, 배터리 기술의 발전과 환경 문제에 대한 관심으로 인해 1990년대 후반부터는 점차 활용 영역이 넓어져 현재 상용화 단계에 이르렀다.
전기 자동차는 충전된 배터리를 통해 모터가 구동되기 때문에, 충전이 필수적이다. 따라서, 가솔린 차량이나 가스 차량이 주유소나 가스 충전소에서 연료를 공급받는 것과 마찬가지로, 전기 자동차 또한 충전소에서 배터리를 충전하게 된다.
이때, 충전 요금은 충전량에 따른 단가를 계산하여 산정되며, 충전량은 충전기 출력과 충전 시간을 곱하여 계산된다.
즉, 충전 요금은 충전 시간이 적을수록 최종적으로 낮게 산정된다.
하지만, 충전 요금을 절감하기 위해서 무작정 충전 소요시간을 적게 설정하게 된다면, 효율적인 충전이 이루어질 수 없음은 물론이다.
따라서, 본 발명의 목적은 전기 자동차 충전 시 충전 요금을 최소화하면서도 효율적인 충전이 가능하도록 최적의 충전량, 충전 시간, 및 충전 요금을 사용자에게 제시할 수 있는 전기 자동차 충전 관리 시스템을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 관리 시스템은, 전기 자동차의 인렛에 접속되어, 상기 전기 자동차에 충전 전력을 공급하고, 상기 전기 자동차의 배터리 충전율에 따른 충전 시간 정보, 배터리 용량 정보, 잔여 충전량 정보를 수신하는 충전기의 커넥터, 및 상기 충전기의 출력 정보를 저장하는 충전 제어부와 연동되는 전기 자동차 충전 관리 시스템에 있어서, 수신된 상기 충전 시간을 x축, 상기 충전율을 y축으로 하는 배터리 특성 그래프를 구성하고, 상기 배터리 특성 그래프에서 기울기 변화율이 감소하는 변곡점의 충전율을 분석하여, 분석된 상기 변곡점의 충전율에 대한 순수 충전량을 산출하고, 상기 충전 제어부로부터 수신된 출력 정보와 외부의 충전 운영 시스템으로부터 수신된 충전 단가를 이용하여, 상기 순수 충전량에 대한 예상 충전 시간 및 예상 충전 요금을 산출하는 분석부; 및 산출된 상기 순수 충전량, 상기 예상 충전 시간, 및 상기 예상 충전 요금을 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 순수 충전량은 상기 변곡점의 충전율에 따른 충전량에서 상기 전기 자동차의 잔여 충전량을 제외한 충전량이다.
본 발명에 따르면, 전기 자동차의 배터리 특성을 이용하여 최적의 충전율을 얻을 수 있는 순수 충전량을 산출하고, 산출된 충전량에 따른 충전 시간 및 충전 요금을 사용자에게 제시함으로써, 사용자로 하여금 충전 요금을 최소화하면서도 효율적인 충전이 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 배터리 특성의 일 예를 나타내는 도면, 및
도 3은 도 1에 도시된 전기 자동차 충전 관리 시스템의 구동 흐름을 나타내는 도면이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 관리 시스템(100)은 분석부(130) 및 출력부(140)를 포함하여 구성되며, 충전기 내부에 설치되어 전기 자동차를 충전하고자 하는 사용자에게 최적의 충전안을 제시한다.
한편, 본 발명의 전기 자동차 충전 관리 시스템(100)은 충전기의 충전 제어 시스템, 구체적으로는 충전기 커넥터(100) 및 충전 제어부(120)와의 연동을 통해 구동된다.
먼저, 충전기 커넥터(110)는 전기 자동차의 커넥터 부분, 즉 인렛(Inlet)(210)에 접속되어, 전기 자동차에 전력을 공급함으로써 배터리 충전이 이루어지도록 함과 아울러, 자동차 인렛(210)으로부터 해당 자동차의 배터리 특성 정보, 배터리 용량 정보, 잔여 충전량 정보 등의 배터리 정보를 수신한다.
이때, 자동차 인렛(210)은 자동차 내의 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(220)으로부터 배터리 특성 정보 및 잔여 충전량 정보를 수신하여 충전기 커넥터(110)로 전달한다.
충전 제어부(120)는 충전기 커넥터(110)를 통한 전기 자동차의 충전을 전반적으로 제어하고, 충전기의 출력 정보(예컨대, 충전기가 몇 kW의 출력으로 전기 자동차를 충전하는지에 대한 정보)를 저장하여 분석부(130)에 공급하며, 충전기 커넥터(110)를 통해 수신된 전기 자동차의 배터리 정보를 분석부(130)로 전달하는 역할을 한다.
일반적으로, 전기 자동차를 비롯한 충전용 배터리는 충전율과 충전 시간에 특성을 가지고 있다.
도 2는 배터리 특성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같은 특성을 가지는 배터리의 경우, 충전율이 80%에 도달할 때까지 배터리의 충전 시간이 가장 짧고, 충전율이 80%를 초과한 이후부터는 충전 시간이 긴 것을 확인할 수 있다.
예컨대, 충전율이 75%에서 80%로 상승하는 시간보다 90%에서 95%로 상승하는 시간이 더 오래 소요된다.
따라서, 도 2의 배터리는 충전율이 80%이고, 충전 시간이 20분일 때, 짧은 충전 시간으로 가장 많은 양을 충전할 수 있는 최적의 충전 조건이 된다.
자동차의 배터리 관리 시스템(220)에는 상기와 같은 배터리 특성 정보, 즉 도 2와 같은 그래프를 구성하기 위한 좌표 정보(충전율/충전 시간)가 저장되고, 이러한 배터리 특성 정보는 자동차 인렛(210)을 통해 분석부(130)에 전달된다.
분석부(130)는 충전 제어부(120)를 통해 각 자동차의 배터리 특성 정보를 획득하여, 배터리 특성 그래프를 구성하고 변곡점(A)을 추출함으로써, 최적의 충전율 및 충전 시간을 분석한다.
여기서, 배터리 특성 그래프는 도 2에 도시된 바와 같이 x축이 충전 시간, y축이 충전율로 구성되며, 본 발명의 실시 예에 있어서의 변곡점(A)은, 기울기가 급격히 완만해지는 시작점, 즉 기울기 변화율이 감소하기 시작하는 지점을 의미하는 것으로, 상술한 바와 같이 최적의 충전 조건이 되는 지점이다.
또한, 분석부(130)는 배터리 특성 그래프를 통해 획득한 최적의 충전율에 따른 순수 충전량을 산출한다.
순수 충전량이란 배터리의 잔여 충전량을 제외한 충전량, 즉 실질적으로 충전이 필요한 충전량을 의미한다.
예컨대, 배터리 특성 그래프를 통해 최적의 충전 시간을 얻을 수 있는 충전율 조건이 80% 상태라 할 때, 잔여 충전율이 30%이면, 필요한 충전율은 50%가 된다.
따라서, 분석부(130)는 전기 자동차로부터 수신된 잔여 충전량에 따라 필요 충전율을 계산하고, 배터리 용량에 대해 50%의 충전율을 얻기 위한 순수 충전량을 산출하며, 충전소의 운영 시스템(미도시)으로부터 수신되는 충전 단가와 충전 제어부(120)로부터 수신되는 충전기 출력 정보를 통해 순수 충전량을 얻기 위한 예상 충전 시간 및 예상 충전 요금 등의 충전 정보를 산출한다.
분석부(130)를 통해 분석된 상기와 같은 충전 정보는 출력부(140)를 통해 출력된다.
출력부(140)는 사용자에게 충전 정보를 전달할 수 있도록, 스피커 등과 같은 음성 출력 구성, 디스플레이 등과 같은 화면 출력 구성, 또는 음성 출력 구성과 화면 출력 구성을 복합적으로 포함할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 전기 자동차 충전 관리 시스템의 구동 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하여, 도 1에 도시된 전기 자동차 충전 관리 시스템 구성의 각 기능에 대해 부가 설명하도록 한다.
먼저, 전기 자동차의 인렛(210)이 충전기 커넥터(110)에 접속되면(S1), 충전기 커넥터(110)를 통해 해당 전기 자동차의 배터리 특성 정보, 배터리 용량 정보, 잔여 충전량 정보 등의 배터리 정보가 수신된다(S2).
한편, 분석부(130)는 충전 제어부(120)를 통해 획득된 전기 자동차의 배터리 특성 정보를 이용하여 그래프를 구성하고, 그래프로부터 변곡점을 추출함으로써 충전율과 충전 시간을 분석하며(S3), 배터리 용량 정보 및 잔여 충전량 정보를 이용하여 최적의 충전율을 위한 순수 충전량을 산출한다(S4).
아울러, 분석부(130)는 충전소 운영 시스템으로부터 수신된 충전 단가와 충전 제어부(120)로부터 수신된 충전기 출력 정보를 이용하여, 순수 충전량에 대한 예상 충전 시간 및 예상 충전 요금 등의 충전 정보를 산출한다(S4).
이때, 충전소 운영 시스템으로부터의 충전 단가는 소정 시간 간격마다 자동 갱신되어 충전 관리 시스템(100)에 별도로 저장될 수도 있고, 전기 자동차가 충전기 커넥터(110)에 접속된 후 배터리 정보를 수신할 때 함께 수신될 수도 있는 등 다양한 실시 예가 가능하다.
간단히 하면, 순수 충전량에 대한 충전 시간은 하기 수학식 1을 통해 산출되며, 충전 요금은 하기 수학식 2를 통해 산출된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이와 같이 산출된 순수 충전량, 예상 충전 시간, 예상 충전 요금 등의 충전 정보는 출력부(140)를 통해 출력되어(S5) 사용자에게 제시되며, 사용자는 제시된 충전 정보를 이용하여 선택적으로 충전을 수행함으로써, 효율적인 충전이 가능하게 된다.
한편, 충전 시간에 따른 충전 요금은 충전소의 세부 충전 정보에 따라 실시간 산출 가능하다.
즉, 해당 충전소의 충전 단가가 시간대별로 다르게 설정되어 있는 경우, 본 발명의 충전 관리 시스템에서는 충전 예상 시간대에 따라 충전 요금을 산출하여 제시할 수 있다.
예컨대, 10시부터 11시까지의 충전 단가와 11시부터 12시까지의 충전 단가가 각각 다르고, 충전이 10시 57분부터 시작되어 10분 동안 소요되는 경우, 3분 동안의 충전 요금과, 7분 동안의 충전 요금을 합산하여 전체 충전 요금으로 산출하게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 : 전기 자동차 충전 관리 시스템
110 : 충전기 커넥터 120 : 충전 제어부
130 : 분석부 140 : 출력부
210 : 자동차 인렛 220 : 배터리 관리 시스템

Claims (1)

  1. 전기 자동차의 인렛에 접속되어, 상기 전기 자동차에 충전 전력을 공급하고, 상기 전기 자동차의 배터리 충전율에 따른 충전 시간 정보, 배터리 용량 정보, 잔여 충전량 정보를 수신하는 충전기의 커넥터, 및 상기 충전기의 출력 정보를 저장하는 충전 제어부와 연동되는 전기 자동차 충전 관리 시스템에 있어서,
    수신된 상기 충전 시간을 x축, 상기 충전율을 y축으로 하는 배터리 특성 그래프를 구성하고, 상기 배터리 특성 그래프에서 기울기 변화율이 감소하는 변곡점의 충전율을 분석하여, 분석된 상기 변곡점의 충전율에 대한 순수 충전량을 산출하고, 상기 충전 제어부로부터 수신된 출력 정보와 외부의 충전 운영 시스템으로부터 수신된 충전 단가를 이용하여, 상기 순수 충전량에 대한 예상 충전 시간 및 예상 충전 요금을 산출하는 분석부; 및
    산출된 상기 순수 충전량, 상기 예상 충전 시간, 및 상기 예상 충전 요금을 출력하는 출력부
    를 포함하고,
    상기 순수 충전량은 상기 변곡점의 충전율에 따른 충전량에서 상기 전기 자동차의 잔여 충전량을 제외한 충전량인 것을 특징으로 하는 전기 자동차 충전 관리 시스템.
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