KR20120135509A - 그리드 집적 차량용 전기 차량 장치 - Google Patents

그리드 집적 차량용 전기 차량 장치 Download PDF

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윌릿 캠프턴
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유니버시티 오브 델라웨어
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Abstract

전기 차량과 전기 전력 그리드를 접속하는 방법, 시스템 및 장치가 공개된다. 예시적인 장치는 EVSE(Electric Vehicle Station Equipment)와 접속하기 위한 스테이션 통신 포트, VMS(Vehicle Management System)와 접속하기 위한 차량 통신 포트, 및 스테이션 통신 포트 및 차량 통신 포트와 연결된 프로세서를 포함하고, 프로세서는 스테이션 통신 포트를 통해 EVSE와 통신을 수립하고, EVSE로부터 EVSE 속성을 수신하고, EVSE 속성에 기초하여 전기 차량 장치와 EVSE 사이의 전력 공급을 유지하기 위해 VMS에 명령을 발생한다. 차량 장치는 EVSE와 통신을 수립하고, EVSE 속성을 수신하고, EVSE 속성에 기초하여 EVE(Electric Vehicle Equipment)와 그리드 사이의 전력 공급을 유지함으로써 그리드와 접속될 수 있다.

Description

그리드 집적 차량용 전기 차량 장치{ELECTRIC VEHICLE EQUIPMENT FOR GRID-INTEGRATED VEHICLES}
본 발명은 전기 차량과 그리드 사이의 전력 공급을 제어하는 방법, 시스템 및 장치에 관련된 것이다.
<관련 출원에 대한 상호 참조>
본 출원은 그리드 인지(Grid-Aware) 전기 차량 공급 장치 및 그리드 집적 차량용 차량 링크라는 명칭의 미국 특허 출원번호 61/305,743(2010년 2월18일 출원)와, 그리드 집적 차량용 전기 차량 장치라는 명칭의 미국 특허 출원번호 12/887,038(2010년 9월 21일 출원)을 우선권으로 청구하며, 이들은 여기서 참조로서 병합된 자료이다.
본 출원은 동일 날짜로 출원된, 그리드 집적 차량용 전기 차량 스테이션 장치라는 명칭의 미국 출원(미국 특허 출원번호 12/887,013; 대리인 사건 번호 #UOD-307US) 및 그리드 집적 차량용 수집 서버라는 명칭의 미국 출원(미국 특허 출원번호 12/887,064; 대리인 사건 번호 #UOD-314US)과 관련된 것이며, 모두 여기서 참조로서 병합된 자료이다.
본 출원은 또한 “그리드(V2G) 집적에 대해 차량을 평가하는 시스템 및 방법”이라는 명칭의 미국 특허 공개 번호 2007/0282495A1과, “그리드 집적 차량용 계층적 우선순위와 제어 알고리즘”이라는 명칭의 미국 특허 공개 번호 2009/0222143과 관련된 것이며, 이들은 여기서 참조로서 병합된 자료이다.
<정부 지원 연구에 대한 진술>
본 발명은 미국 에너지국(자금 번호 DOE DE-FC26-08NT01905)의 지원으로 이루어진 것이다. 미국 정부가 본 발명의 권리를 가질 수 있다.
종래에, 전기 차량(예를 들어 배터리 전력 차량과 플러그인(plug-in) 하이브리드 차량)은 대부분 재충전 가능한 배터리 전력 차량을 충전하기 위해 사용되는 것들과 유사한 방식으로 충전된다. 즉, 조작자가 차량의 배터리용 충전기를 유틸리티(utility)의 전기 전력 그리드(“그리드”)에 연결된 전기 콘센트에 플러그인(plug-in)하고, 차량의 충전기가 즉각 차량의 배터리의 충전을 시작한다. 차량의 배터리의 충전율은 전형적으로 충전기의 전자 공학에 의해 부과되는 제한 전류와 차량의 배터리의 내부 가변 저항의 결과이다. 차량 충전기는 차량 배터리의 수명을 연장하기 위해 충전율을 변경하기 위한 명확한 로직 또는 구성요소를 포함할 수 있다. 전형적으로 다른 요인에 의해 결정되는 충전율 제어를 위한 추가적인 구성요소는 없다.
전기 차량과 그리드를 접속하는 예시적인 장치는 전기 차량 스테이션 장치(Equipment Vehicle Station Equipment: EVSE)와 접속하기 위한 스테이션 통신 포트, 차량 관리 시스템(Vehicle Management System: VMS)과 접속하기 위한 차량 통신 포트, 및 스테이션 통신 포트 및 차량 통신 포트와 연결된 프로세서를 포함하고, 프로세서는 스테이션 통신 포트를 통해 EVSE와 통신을 수립하고 EVSE로부터 EVSE 속성을 수신하고 EVSE 속성에 기초하여 전기 차량과 EVSE 사이의 전력 공급을 유지하기 위해 VMS에 명령을 발생한다.
전기 차량과 그리드를 접속하는 예시적인 방법은 EVSE와 통신을 수립하는 단계, EVSE 속성을 수신하는 단계, 및 EVSE 속성에 기초하여 EVE(Electric Vehicle Equipment)와 전기 전력 그리드 사이의 전력 공급을 유지하는 단계를 포함한다.
전기 차량과 그리드를 접속하는 예시적인 시스템은 EVSE와 통신을 수립하는 수단, EVSE 속성을 수신하는 수단, 및 EVSE 속성에 기초하여 전기 차량과 전기 전력 그리드 사이의 전력 공급을 유지하는 수단을 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면과 연관하여 읽을 때 후술의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 도면에서 유사한 구성 요소는 같은 참조번호를 가진다. 복수의 유사한 요소들이 존재할 때, 하나의 참조 번호가 특정 요소를 참조하는 소문자와 함께 복수의 유사한 요소에 부여될 수 있다. 요소를 집합적으로 참조하거나 비특정의 하나 또는 그 이상의 요소를 참조할 때, 소문자가 첨자로 될 수 있다. 문자 “n”은 요소의 비특정 번호를 나타낼 수 있다. 이는 일반적인 실시에 따라 도면의 다양한 특징은 확대하여 그리지 않았음을 강조한다. 반대로 다양한 특징의 크기는 명확성을 위해 임의로 확대하거나 줄였다. 도면은 다음의 특징을 포함한다.
도 1은 본 발명의 국면에 따라 수집 서버, 전기 차량 장치, 전기 차량 스테이션 장치를 포함하는 전기 전력 이동 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 국면에 따라 도 1의 전기 전력 이동 시스템 내에서 사용되는 전기 차량 장치의 예를 나타내는 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 국면에 따라 차량 대 차량 충전을 위한 전기 차량 장치의 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 국면에 따라 도 1의 전기 전력 이동 시스템 내에서 사용되는 전기 스테이션 장치의 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 국면에 따라 도 1의 전기 전력 이동 시스템 내에서 사용되는 수집 서버와 다양한 개체(entity) 사이의 통신을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 국면에 따라 전기 차량 장치에 의해 수행되는 예시적인 단계를 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 국면에 따라 전기 차량 장치에 의해 수행되는 예시적인 단계를 나타내는 다른 순서도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 국면에 따라 전기 차량 장치에 의해 수행되는 예시적인 단계를 나타내는 다른 순서도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 국면에 따라 전기 차량 장치에 의해 수행되는 예시적인 단계를 나타내는 다른 순서도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 국면에 따라 전기 차량 스테이션 장치에 의해 수행되는 예시적인 단계를 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 국면에 따라 전기 차량 스테이션 장치에 의해 수행되는 예시적인 단계를 나타내는 다른 순서도이다.
도 11은 본 발명의 국면에 따라 수집 서버에 의해 수행되는 예시적인 단계를 나타내는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 국면에 따라 수집 서버에 의해 수행되는 예시적인 단계를 나타내는 다른 순서도이다.
도 13은 본 발명의 국면에 따라 수집 서버에 의해 수행되는 예시적인 단계를 나타내는 다른 순서도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 전력 이동 시스템(100)을 나타낸다. 도시된 시스템(100)은 전기 차량 장치(Electric Vehicle Equipment:　EVE)(102), 전기 차량 스테이션 장치(Electric Vehicle Station Equipment: EVSE)(104), 수집 서버(106) 및 전기 그리드(GRID)(108)를 포함한다. 일반적인 관점으로서, EVE(102)는 EVSE(104)에 차량을 링크하기 위해 차량 내에 위치된다. EVE(102)는 외부의 개체(entity)로부터 전기 차량 내에서 일반적으로 발견되는 구성요소까지의 링크를 제공하는 차량 링크(Vehicle Link: VL)(103)를 포함하고, 아래에서 보다 상세하게 서술한다.
EVSE(104)를 통해 그리드(108)와 차량의 EVE(102) 사이에서 전기 전력의 공급이 허용된다. 수집 서버(106)는 그리드 전력 플로우 요구와, 그리드(108)와 복수의 차량들(EVE(102)를 포함하는 각 차량) 사이의 전력 플로우를 모니터하고, 차량의 전기 공급 용량과 수요를 할당하기 위해 그리드(108)와 통신한다. 전기 전력 이동 시스템(100)은, 판단된 용량과 수요에 기초하여, 그 중에서도, 그리드(108)에 수요가 낮을 때 시간 주기 동안 차량이 충전되게 하고, 그리드(108)에 수요가 높을 때 시간 주기 동안 그리드(108)에 전력이 공급되도록 한다.
EVE(102)와 EVSE(104) 사이(연결선(110a))의 두꺼운 연결선(110)과 EVSE(104)와 그리드(108) 사이(연결선(110b))의 두꺼운 연결선(110)은 전력 플로우를 나타내고, VL(103)과 EVSE(104) 사이(연결선(112a))의 얇은 연결선(112)과 VL(103)과 수집 서버(106) 사이(112b))의 얇은 연결선(112)과, 수집 서버(106)와 그리드(108) 사이(연결선(112c))의 얇은 연결선(112)은 통신/데이터 공급을 나타낸다. 도시하지 않았지만, 다른 통신/데이터 경로(path)는 다른 구성요소와 통신을 수립하기 위해 채용될 수 있다. 예를 들어 VL(103)이 EVSE(104)를 통해 간접적으로 수집 서버(106)와 통신할 수 있다. 본 예에서, VL(103)과 수집 서버(106) 사이의 직접 통신은 생략될 수 있고, EVSE(104)와 수집 서버(106) 사이의 직접 통신 경로는 추가될 수 있다. 다른 통신 방법은 여기서 상세한 설명으로부터 당업자가 알 수 있을 것이다
이제 여기서 사용되는 전문 용어를 정의한다.
그리드(108)는 발전기로부터 전기 콘센트까지의 전기 전력 시스템을 말한다. 이것은 발전기, 전송 및 분배 라인들, 변압기, 스위치 기어, “지점”(예를 들어, 전기 패널을 통하는 해당 위치용 전기 계량기로부터 전기 콘센트까지의 집, 건물, 주차장 및/또는 다른 주차 위치)에서의 배선(wiring)을 포함한다. 센서, 계산 로직 및 통신은 그리드와 연결된 기능을 모니터하기 위해 그리드 내의 하나 또는 복수의 장소에 위치될 수 있고, 차량의 전기 시스템은 그리드용의 하나 또는 복수의 기능을 만족시킬 수 있다.
그리드 집적 차량은 일반적으로 승객, 화물, 장치를 운반하는 이동 기계를 말한다. 그리드 집적 차량은 그리드(108)로부터 전력으로 내장 저장소(예컨대, 배터리, 캐패시터 또는 플라이휠, 전해 수소)를 재충전 또는 보충하기 위해, “내장” 에너지 저장 시스템(전기 화학 제품, 증류 석유 제품, 수소 및/또는 다른 저장소와 같은)과 그리드 연결 시스템을 포함한다. 그리드 집적 차량은 또한 차량의 내장 저장소로부터의 전력을 그리드(108)에 제공하기 위해 그리드(108)에 플러그인(plug-in) 할 수 있다.
EVE(102)는 일반적으로 통신과 전력 플로우를 가능하게 하기 위해 그리드 집적 차량 내에 위치하는 장치를 말한다. 실시예에서, EVE(102)는 EVSE 속성(이하 서술함)을 수신하고, 예를 들어 EVSE 속성, 차량 내장 저장소의 상태, 예상되는 구동 요구와 운전자 요구에 기초하여 그리드 집적 차량으로의/차량으로부터의 전력 플로우 및 그리드 서비스를 제어한다. EVE(102)는, EVSE(104)와 그리드 집적 차량의 차량 관리 시스템(Vehicle Management System: VMS)사이의 접속을 제공하는 차량 스마트 링크(Vehicle Smart Link: VSL)라고도 불리는 차량 링크(VL)(103)를 포함할 수 있다. 차량 관리 시스템(VMS)은 일반적으로 비사용중(예를 들어 차고에 주차 중)일 때 그리드 집적 차량 내에 있는 전기 및 전자 시스템을 제어한다.
EVE 속성은 일반적으로 차량에 연결된 EVSE(104), 수집 서버 또는 다른 그리드 집적 차량에 전송될 수 있는 그리드 집적 차량을 설명하는 정보를 말한다. 이것은 (1) 고유한 그리드 집적 차량 ID, (2) 허용된 청구서 작성(billing)과 다른 상업적인 관계, (3) 단독 운전 방지를 위한 IEEE 949 인증과 같은 차량의 인가, (4) 최대 전력 출력, 그리드 전력을 독립적으로 생성할 수 있는지(“비상 전력 모드”) 여부를 포함하는 차량의 기술적 능력 등을 포함할 수 있다.
EVSE(104)는 일반적으로 EVE(102)가 그리드(108)와 접속하기 위한 장치를 말한다. EVSE(104)는 예를 들어 건물 또는 주차장에, 거리 가까이에, 또는 모터 차량 주차 공간에 인접하게 위치될 수 있다. 내장 저장소와 전력 전달 및 정보 연결을 갖는 그리드 집적 차량 내의 EVE(102)는 EVSE(104)와 연결될 수 있다. EVSE(104)는 EVSE 속성을 저장하고, 그리드 집적 차량 또는 다른 장치의 EVE(102)에 속성을 전송할 수 있다.
EVSE 속성은 상태, 위치 및 다른 정보와 같은 EVSE에 관련된 정보이다. EVSE 속성은 일반적으로 그리드 집적 차량의 EVE(102)에 전송되는 EVSE(104)에 관련된 정보를 말한다. 이 정보는 (1) EVSE의 물리적 능력의 특징; (2) 법적 및 관리상 허용 ; (3) 법적 및 관리상 제한 ; (4) 고유한 EVSE ID ; (5) 허용된 청구서 작성(billing)과 다른 상업적 관계(EVSE와 그리드 집적 차량이 참여하고 있는) ; (6) 특별한 EVSE(104) 위치에 인가(허용)될 수 있는 그리드 서비스 및/또는 다른 것을 포함할 수 있다.
전기 충전 판매자는 일반적으로 EVSE(104)를 관리하는 관리 개체를 말한다. 일실시예에서 EVSE(104)는 전기 충전 판매자를 가지지 않을 수 있다. 예를 들어, 가정 차고 내의 EVSE(104)는 가정에서 다른 기기에 의해 사용되는 동일한 전기 공급기로부터 집주인의 차량을 충전하곤 했다. 다른 실시예에서 전기 충전 판매자는 EVSE(104)와 실시간 통신뿐만 아니라 지연된 통신을 할 수 있고, 그리드에 연결된 그리드 집적 차량을 충전하기 위한 실시간 인가를 제공할 수 있고, 충전에 대한 지불을 요구할 수 있다.
주차 조작자는 일반적으로 예를 들어 하나 또는 그 이상의 인접한 EVSE(104)를 이용하여, 차량이 주차될 수 있는 공간을 제어하는 회사 또는 조직체를 말한다. 주차 조작자는 그 공간의 사용 요금을 부과하거나 주차에 앞서 신원을 요구하거나 EVSE(104)의 교환 사용시 공간의 사용을 교환할 수 있고, 또한 주차 조작자는 그 공간의 사용 요금을 부과하고 주차에 앞서 신원을 요구하고 EVSE(104)의 교환 사용시 공간의 사용을 교환할 수 있다.
수집 서버(106)는, EVE(102)로부터 직접 및/또는 EVSE(104)를 통해, 그리드 집적 차량과 통신하고, 충전, 방전 및 다른 그리드 기능에 대한 요구를 차량에 발생시키고, 그리드 조작자와 배전 회사 및 더 높은 레벨의 수집 서버(들), 발전기, 또는 다른 전기 개체에 그리드 서비스를 제공하는 소프트웨어, 하드웨어 및 관리 처리(프로세스)를 말한다. 수집 서버(106)는 또한 그리드 서비스에 대한 보고와 EVE(102) 및/또는 EVSE(104)로부터의 청구를 수신할 수 있다. 수집자는 수집 서버(106)를 관리하는 사업 개체이다. 수집 서버(106)는 전력을 모으고 그리드 조작자에게 전력(예를 들어 메가와트 전력(MWs))을 팔기 위해, 그리드(108)에 연결된 그리드 집적 차량으로의/차량으로부터의 전력 플로우를 관리(제어)할 수 있다. 수집 서버(106)는 또한 전기 충전 판매자, 지역 배전 회사 등을 포함하는 다른 개체에 대한 정보를 관리할 수 있다.
그리드 조작자는 예를 들어 (1) 배전 시스템 조작자(Distribution System Operator: DSO); (2) 전송 시스템 조작자(Transmission System Operator: TSO) 또는 독립 시스템 조작자(Independent System Operator: ISO), (3) 발전기, (4) 독립 전력 생산자(Independent Power producer: IPP), 및/또는 (5) 재활용 에너지 조작자를 포함할 수 있다.
그리드 서비스는 일반적으로 EVSE(104)를 통해 공급하는 전력을 갖는 그리드 집적 차량과 그리드(108) 사이에 제공되는 서비스를 말한다. 그리드 서비스는 (1) 비상 전력과 같은 지역 건물 서비스, (2) (i) 무효 전력의 제공, (ii) 오프 피크(off-peak)의 끌어냄(drawing), (iii) 3상 시스템의 부하(load) 균형, (iv) 요구 반응의 제공, (v) 배전 지원의 제공(예를 들어 배전 시스템이 한계에 도달시, 에너지 소비를 지연하거나 방출(release)함으로써, 또는 변압기를 통하는 전력을 줄이기 위해 변압기 온도와 같은 것을 모니터링하는 조건을 사용함으로써)과 같은 배전 시스템 서비스, 및 (3) (i) 주파수 조절 제공, (ii) 내부 시간 조정 제공, (iii) 운전 예비 제공과 같은 전송 및 발전 시스템 지원, 및/또는 (4) (i) 바람 균형 제공, (ii) 램프율(ramp rate) 감소 제공, (iii) 태양광 피크(peak)로부터 부하 피크로의 에너지 이동 제공, (iv) 많은 다른 것들 사이에서 부하를 초과할 때 바람 또는 태양광 전력 흡수와 같은 재생 에너지 지원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그리드 서비스는 오프 피크 타임에 충전하는 것, 그리드 전력의 품질을 안정시키는 것, 그리드 장애(fault) 또는 정전을 막기 위해 전력을 재빨리 그리고 충분히 생성하는 것, 및 바람 또는 태양광 자원과 같은 변동하는 재생 에너지 자원으로부터 발전(generation)을 평준화하는 것을 포함할 수 있다.
그리드 위치는 일반적으로 EVSE(104)가 연결되는 전기 시스템 위치를 말한다. 이것은 전기 시스템 내에서 계층 위치(예를 들어, 전기 포지션)일 수 있으며, 물리적 위치에 대응할 수 없다. 본 발명의 실시예에서, 그리드 위치는 다음의 하나 또는 그 이상에 기초하여 정의될 수 있다. (1) EVSE(104)가 연결되고 융합되는 건물 회로, (2) 서비스 저하 및 EVSE(104)가 연결되는 계량기, (3) EVSE(104)가 연결되는 분배 변압기, (4) EVSE의 분배 공급 장치(feeder), (4) EVSE의 변전소, (5) EVSE의 전송 노드, (6) EVSE의 지역 배전 회사, (7) EVSE의 전송 시스템 조작자, (8) EVSE의 소영역, 및 (9) EVSE의 영역, ISO 또는 TSO. 분배 회로 스위칭(예를 들어 재구성)으로 인해, 계층 구조에서 중간 위치는 EVSE의 그리드 위치를 역동적으로 변화시켜서, EVSE의 물리적 위치가 변하지 않을지라도, 분배 스위치가 열리고 닫힘에 따라, 예를 들어, EVSE의 그리드 위치는 하나의 분배 공급 장치로부터 또다른 분배 공급 장치로 역동적으로 이동할 수 있다.
도 2는 그리드 집적 차량에서 사용되는 EVE(102)의 예를 나타내고, 도 3은 EVE(102)가 연결될 수 있는 EVSE(104)의 예를 나타낸다. EVE(102)는 커넥터(250)를 포함하고, EVSE(104)는 커넥터(250)와 결합하기 위한 대응 커넥터(350)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 코드의 단부 상에서 커넥터(350)를 이용하여 EVSE(104)에 부착되는 코드 또는, 별개의 코드가 EVSE 커넥터(350)로부터 EVE 커넥터(250)까지 연결하기 위해 마련될 수 있다.
도 2를 참조하면, EVE(102)는 VL(103), 배터리(202), 전력 전자 모듈(Power Electronics Module: PEM)(204), 차량 관리 시스템(Vehicle Management System:　VMS)(206), 차량 결합 주입구(250)를 포함한다. VL(103)은 마이크로컴퓨터(210), 메모리(212) 및 명령 모듈(214)을 포함한다. VL(103)은 그리드 서비스의 제공을 판단하고, 통보하고, 그러한 제공을 제어하도록 구성될 수 있다.
일실시예에서, PEM(204), VMS(206), 배터리(202)는 종래의 전기 차량 내에서 발견되는 전형적인 구성요소이고, VL(103)은 본 발명에 따라, 차량이 그리드 서비스를 수신/제공하도록 포함되어 있다. 다른 차량 제어에 의해 VMS(206)의 제어에 추가하여, VMS(206)는 VL(103)의 지시하에 배터리 관리, 충전, 및 가능한 주행 기능을 직접적으로 제어한다. VMS(206)의 기능은 PEM(204)과 같은 다른 장치에 집적될 수 있고 또는 하나 또는 그 이상의 장치에 의해 수행될 수 있다.
VL(103)은 제조 시, 그리드 집적 차량에 집적될 수 있고 또는 제조 후에 차량에 추가(새로 장착)될 수 있다. 단일 장치로 보이지만, VL(103)은 그리드 집적 차량 내에서 별개의 위치에 두 개 이상의 장치일 수 있다. 일부 실시예에서, VL(103)의 일부 기능은 다른 장치에 의해 마련될 수 있고, VL(103)은 추가적인 기능으로만 구성될 수 있다(원래의 자동차 제조자에 의해 다른 장치 내에 미리 마련되지 않는다). 대안으로서, 그것은, 예를 들어 VMS(206) 및/또는 PEM(204) 내에서, 기존의 차량 컴퓨터(들)를 이용하여 구현된 기능을 수행하기 위한 소프트웨어 시스템일 수 있다. 본 발명에 따라, 마이크로컴퓨터(210), 메모리(212), 및 명령 모듈(214)로서 동작하도록 채택될 수 있는 구성요소를 포함하는 적절한 장치는 버링턴 남부의 로직 서플라이, 즉 VT에 의해 제조된 미니-ITX이다.
명령 모듈(214)은 가변하는 전력 레벨 및 가변하는 전력 요소(factor)에서 충전, 방전 및/또는 무효 전력을 제공하기 위해, PEM(204)을 직접 제어(미도시)하거나 VMS(206)를 통해 제어(및/또는 별개의 배터리 관리 시스템을 제어)한다.
마이크로컴퓨터(210)는 다음 기능을 제공하기 위해 구성되고 프로그램되어 있다. (1) EVSE(104)와 양방향 통신, (2) EVSE(104)로부터 수신된 EVSE 속성을 처리, (3) (a) EVE(102)의 사용을 단정적으로 모델링하고, 그리드 집적 차량의 운전자와의 상호교류(interaction)를 추적하기 위해서, (b) 그리드, 배터리, 및 차량 상태(condition)를 평가하기 위해서, (c) 실제 전력 또는 무효 전력을 흡수 또는 제공하기 위해 EVE(102)에 명령할 것인지 여부와 언제 명령할 것인지 여부를 판단하기 위해서 메모리(212)에 저장된 지시를 수행. 마이크로컴퓨터(210)는 디스플레이, 터치스크린, VL(103)을 프로그래밍하기 위한 프로그래밍 장치(미도시)와 통신용 프로그래밍/통신 포트(211)를 포함할 수 있다.
VL(103)은 메모리(212) 내에 그리드 집적 차량 속성(“EVE 속성”) 을 저장하고, EVSE 메모리(306)(도 3을 참조하여 아래에서 서술함) 또는 또다른 연결 차량 내의 EVE 메모리(212)에 이 속성을 전송할 수 있다. 차량 속성은 예를 들어, (1) 고유한 그리드 집적 차량 ID, (2) 유효한 계좌 번호 또는 전기 구매와 주차 시간을 위한 인가 코드와 같은 다른 상업적인 관계 및 허용된 비용 청구(billing), (3) 단독 운전 방지를 위한 IEEE 949 인증과 같은 이 차량의 인가와 코드 규정 인증, 및 (4) 최대 전력 출력, 그리드 전력을 독립적으로 생성할 수 있는지 여부(“비상 전력 모드”) 등을 포함하는 차량의 기술적 능력, (5) 수집 서버에 의한 급송이 승인되었는지 여부, (6) 차량으로부터 전력이 제공될 때 중립의 보증(또는 아님), 및 (7) 그리드 서비스를 위해 신뢰되는 소정 계좌와 인가를 포함한다. EVE 속성은 고유한 차량 ID와 같은 고정된 것 또는 배터리의 충전 상태 또는 그리드 집적 차량이 현재 다른 로컬 연결 차량을 위해 로컬 수집 서버로서 동작하는지 아닌지와 같은 동적인 것일 수 있다.
VL(103)은 VMS(206)를 통해 배터리(202)의 충전 및 방전을 제어, 및/또는 다른 그리드 서비스의 제공을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, VL(103)은 (1) 예를 들어 벽장착 또는 도로 경계석에 부착된 EVSE(104)와 통신하는 것; (2) EVSE(104)로부터 EVSE 속성을 수신하는 것; (3) 배터리의 충전, 전기 사용 지불, 또는 다른 그리드 서비스를 설정하고 제어하기 위해 EVSE를 평가하는 것; (4) VMS(206)을 통해서 뿐만이 아니라, CAN버스와 같은 다른 내장 차량 통신을 통하여, 또는 운전자 입력을 통하여 직접적으로, 또는 다른 차량 통신 또는 입력을 통하여, 배터리(202), PEM(204), VMS(206), 내장 전류 센서(220), 대쉬 보드(dash board) 설정 및 다른 차량 시스템으로부터 정보를 수신하는 것, (5) 충전, 방전, 무효 전력 및 다른 그리드 관련 전기 전력(power)에 관련하여 명령을 차량에 보내는 것, 및 (6) 승객칸 또는 배터리의 가열 및 냉각과 다른 차량 시스템에 의한 다른 액션에 관련하여 명령을 다른 차량 시스템에 보내는 것을 할 수 있다.
도 3을 참조하여, EVSE(104)는 컨택터(302), 마이크로프로세서(304), 메모리(306), 접지 결함 차단(Ground Fault Interrupt: GFI) 센서(308), 전류 측정 센서(310) 및 차량 결합 커넥터(350)를 포함한다. 메모리(306)는 마이크로프로세서(304)에 결합하거나 별개의 구성요소로서 유지될 수 있다. 선택적으로, WAN 또는 라우터 연결(322)과 로컬 상태 감지 센서 연결(324)을 구비하여, 패킷 스위치 신호를 처리하고 외부 네트워크와 통신하고, 프로그램을 실행하기 위해, EVSE(104)는 마이크로프로세서(320), 라우터, 또는 다른 장치를 포함할 수 있다. 적절한 컨택터, 마이크로프로세서, 메모리, GFI 처리(프로세스) 및 센서는 상세한 설명으로부터 당업자가 알 수 있을 것이다
EVSE(104)는 주차장, 공용 주차 공간, 도로 경계석, 또는 자동 주차를 위한 다른 장소에서 배치를 위해 구성될 수 있다. EVSE(104)는 (1)그리드 집적 차량 EVE(102)로부터 전력 그리드(108)까지의 전기 연결, (2) EVSE 속성, 및 (3) 그리드 서비스의 비용 청구/신용거래를 위한 메카니즘을 제공할 수 있다.
EVSE(104)는 전력 플로우를 제어하고, 가치 있는 그리드 서비스를 제공하기 위해, EVSE의 상태, 그리드 위치 및, VL(103)을 통해 그리드 집적 차량에서 사용을 위한 다른 정보와 같은 EVSE(104)와 관련된 속성을 유지한다. 실시예에서, 마이크로프로세서(304)는 메모리(306)에 EVSE 속성을 저장하고, VL(103)에 전달하기 위해, 메모리(306)로부터 EVSE 속성을 선택적으로 검색한다. EVSE 속성은 고정적 속성 및 동적 속성을 포함할 수 있다. 고정적 속성은, 그리드 위치 정보; 전기 에너지 및 전기 서비스에 대한 지불 또는 신용거래, 물리적 주차 공간을 점유하는 것에 대한 보상 및 다른 정보의 제공과 같은 과금 사업 모델; 고유한 EVSE 식별(ID); 정방향 공급 제한; 역방향 공급 제한; 비상 전력 플래그; 및/또는 인가된 CAN 버스 코드를 포함할 수 있다. 동적 속성은 분리 상태, 그리드 전력 상태, 차량 식별자, 변압기 과부하, 개/폐 스위치 회로, 건물(buliding) 부하, 계좌 인가, 차량 능력 및 차량 인가를 포함할 수 있다.
마이크로프로세서(304)는 EVSE(104)을 설치하는 동안, 건물, 전기, 회로, 안전 인가(authorization), 배전 회사, 계량기 계좌 및 다른 정보에 관련하여, 고정 정보를 다운로드하기 위한 예를 들어, 프로그래밍/통신 포트(305)를 포함한다. 이 정보 중 일부는 오직 DSO 전기 기술자 또는 전기 감독관에 의해서만 인가될 수 있다. 고정 정보는 다음을 포함할 수 있다. (1) 그리드 네트워크 내에서 EVSE(104)의 위치를 나타내는 그리드 위치 정보; (2) 차량의 요금이 무료인지 또는 요금이 부과되었는지, 또는 상술한 다른 선택사항을 나타내는 과금 사업 모델 ; (3) 고유한 EVSE ID; (4) 건물 또는 EVSE 위치로부터 인터넷 연결이 고정된 ID 어드레스를 가지는지 여부, 및 만약 가지고 있다면 IP 번호가 무엇인지 또는 DHCP 또는 다른 인터넷 프로토콜에 의해 할당된 고정 IP; (5) EVSE(104)로부터 그리드 집적 차량의 EVE(102)로 허용가능한 최대 전력 플로우를 나타내는 정방향 공급 제한; (6) 그리드 집적 차량의 EVE(102)로부터 EVSE(104)로의 허용 가능한 최대 전력 플로우를 나타내는 역방향 공급 제한; (7) 비상 전력이 그리드 집적 차량(204)의 EVE(102)에 의해 EVSE(104)로 공급되는지 여부를 나타내는 비상 전력 플래그(비상 전력 플래그의 고정 정보 설정은, 분리 스위치가 그 위치에 설치되어 있음을 증명(vetify)하는 것을 감독관에게 요구할 수 있다); (8) CAN 버스 프로토콜이 EVSE(104)에 확장될 수 있는지 여부를 나타내는 인가된 CAN 버스 플래그
CAN 버스 연결은 차량 CAN 버스(적절하다면)를 통해 EVSE(104)로부터 인가될 수 있다. EVSE(104)는 암호화된 키를 가지고 또는 암호키 없이 EVSE 시리얼 번호 또는 모델 번호에 기초하여 차량 CAN 버스에 완전히 액세스하도록 인가될 수 있다. 만약 이 인가가 그리드 집적 차량의 EVE(102)에 의해 승인되지 않으면, 그리드 집적 차량은 EVSE(104)와 VL(103)사이에서만 독립된 CAN 버스 통신을 제공할 수 있고, 전체 차량 CAN 버스에는 제공하지 않을 수 있다.
EVSE 마이크로프로세서(304) 또는 선택적인 EVSE 마이크로프로세서(320)는, 예를 들어 포트(322)를 통해, (1) EVSE(104)에 제공하는 분리 스위치의 현재 상태(예를 들어, 현재 연결되었는지 여부); (2) 그리드의 전력이 현재 켜졌는지 여부; 및 (3) 연결된 그리드 집적 차량의 차량 식별자에 관련된 동적 정보를 수신할 수 있다. 이 동적 정보는 다른 그리드 장치/센서로부터 전송될 수 있다. 예를 들어, EVSE(104)는 그리드가 전력이 켜졌는지 여부를 모니터하기 위해 전압 센서를 포함할 수 있다. 분리 스위치로부터 신호는 그것의 상태(예를 들어 열림 또는 닫힘)를 모니터하는데 사용될 수 있다. VL(103)은 핀(250d/350d), 입력/출력 통신 포트(312) 및 마이크로프로세서(304)를 통해 메모리(306)에 차량 식별자를 공급할 수 있다. 동적 정보는 미리 설정된 간격(예를 들어, 단 1분까지 매초)으로 반복해서 전송될 수 있다.
어떤 실시예에서, 메모리(306)에 저장된 EVSE 속성은 그리드 서비스의 제어를 위해 사용되는 추가 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(306)는 (1) EVSE(104)용 고유의 시리얼 번호; (2) 건물 전기 계량기 일련 번호; 및/또는 (3) 건물 계좌를 저장할 수 있다.
다양한 실시예에서, 비상 전력 플래그는 비상 전력이, (1) 결코 인가될 수 없음; (2) 항상 인가될 수 있음; 또는 (3) 그리드 집적 차량의 EVE(102)가 IEEE 929를 준수하는지 여부와 같은 어떠한 상태에 기초하여 인가될 수 있음을 나타낼 수 있다. EVSE(104)는 EVE에 의해 생성된 비상 전력을 위해, EVSE에 의해 활성화될 때, EVE 전력 생성을 건물 부하에 맞추기 위해 적어도 하나의 컨택터 및 변압기(미도시)를 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서, 정방향 및 역방향 공급 제한은 건물 센서, 변압기 과전류 감지기와 같은 스마트 그리드 요소에 의해, 또는 마이크로프로세서(320)를 통한 DSO에 의해 공급되는 동적 비율(rating)일 수 있다. 그러한 경우에, 동적 비율은 메모리(306)에 저장된 어떤 고정 정보를 우선할 수 있고, 또한 SAE J1772 제어 파일롯에 의해 보내진 단일 최대 암페어를 우선할 수 있다. DSO(230)로부터 동적 정보는, 분배선의 열림, 닫힘 및 수리와 일치하는 때에, 액티브 DSO 수리 전략과 예를 들어 회로 부하와 일치하여 전력을 제한하거나 증가시키는 관리 처리(프로세스), 과부하 회로의 회생을 위한 되먹임(backfeeding) 또는 비상 전력의 제공의 부분일 수 있다.
단일 위상용으로 설계된 단일 컨택터(302)는 EVSE 내에 나타낸다. 이러한 디자인이 컨택터(302)에 추가 극과 추가 선을 부가함으로써, 간단한 3상 시스템에 채택되는 방법을 당업자는 알 수 있을 것이다. 또한, 추가 컨택터가 사용되거나, 추가 전극 또는 쓰로우(throw)를 갖는 컨택터가 사용되어, 그리드 집적 차량이 멀티 위상 그리드 시스템의 어떤 위상들 사이에 연결될 수 있음이 고려된다. 그러한 구성에서, DSO는 위상 연결을 나타내기 위해 메모리(306)에 저장되는 정보를 제공할 수 있다. 그러한 정보는 프로그래밍/통신 포트(305)를 사용하여 DSO에 의해 EVSE(104)에 주기적으로 업데이트될 수 있다.
일부 실시예에서, EVSE(104)는 전기 충전 판매자 또는 수집 서버(105)로부터 어떠한 인가 없이 전력의 급송을 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 비용 청구 메카니즘은 그리드 서비스와 주차에 대해 비용이 청구되거나 재정 계좌로 신용거래되도록 제공될 수 있고, 출발시에 표로 작성되고 별도의 과금이 없는 그 계좌에 비용청구될 수 있다. 한편 그리드 집적 차량이 그리드 서비스(주차와 그리드 서비스는 서로 대향하여 오프셋될 수 있음)를 제공하거나 무료 충전(차량 소유자의 자신의 거주지와 같은)이 허용된다면, 비용 청구 메카니즘은 없을 수 있다.
다른 실시예에서, 그리드 집적 차량의 EVE(102)는 전원을 공급받기 위해 유효한 계좌 번호를 제공할 수 있다. 유효한 계좌 번호가 제공되지 않으면, EVSE는 전원을 공급받지 않을 것이고, 또는 주차 위반이 초래될 수 있다. 그런 경우, 카드 리더 또는 청구서 및 동전 리더는 지불 또는 재정 계좌에 대한 신용 거래 또는 선불로 인가하기 위해, EVSE에 포함될 수 있다. 전기 충전 판매자 인가는 신용거래 계좌를 위해 요구될 수 있다. 선불이 고갈될 때, EVSE(104)는 전원을 공급받지 않을 것이고, 또는 주차 위반 지시기가 동작될 수 있다.
다양한 실시예에서, 건물 전기 감독관, 부하 제공 개체의 대리인(representative) 또는 다른 인가된 단체(party)는 EVSE(104)를 설치할 수 있고, EVSE 속성을 포트(305)를 통해 설정할 수 있다. EVSE 속성은,
1. 어떤 실시예에서, 비인가된 EVSE(104) 설정이 들어왔을지라도, EVSE(104)의 초기 설정(예를 들어, 플러그는 그리드 집적 차량이 EVSE(104)에 연결되었다는 신호 확인을 나타냄)은, 연결시 저전류에서 EVE(102)로 그리드 집적 차량의 충전을 인가하도록 구성될 수 있다.
2. 전기 감독관은 회로 배선, 차단기 및 간선을 체크할 수 있고, 건물 부하 형식(convention)에 따라 최대 전류를 끌어내기(drawing) 위해, EVSE 고정 메모리(306) 내의 저장소(strage)용 포트(305)를 통해 마이크로프로세서(304) 내에 EVSE 속성을 넣을 수 있다.
3. 전기 감독관은 전기적 위치를 나타내는 EVSE 고정 메모리(306) 내의 저장소(strage)용 포트(305)를 통해 마이크로프로세서(304) 내에 EVSE 속성을 넣을 수 있다. 전기 위치는 예를 들어, 만약 존재한다면 EVSE 서브 계량기, 건물 회로, 절연 전극(drop pole) 서비스 번호, 분배 변압기, 분배 공급 장치(feeder) 회로, 변전소, 부하 제공 개체 ID, 위치적으로 미미한 가격 책정(pricing) 노드, 및 전송 시스템(TSO 또는 ISO)을 포함할 수 있다. 조합은 EVSE 내의 매체에 기록될 수 있고, 다른 속성과 함께 EVE 내의 VL로 보내질 수 있다. 또한, 이 조합은 특정 시간에 전기 충전 판매자(EVSE(104) 유지자 또는 공급자)와 하나 또는 그 이상의 수집 서버(106)에 보내질 수 있다. 조합을 기록하고 보고하는 전기 감독관 또는 다른 현장 직원은 EVSE 속성의 정확성을 보증하고, 확인을 위해 EVSE 속성과 함께 고용인 ID 또는 다른 코드를 넣도록 요구될 수 있다.
4. 부하 제공 개체의 대리인은 분배 변압기와 건물 부하의 크기를 감시(판단)할 수 있고, 역방향 공급 제한(예를 들어, 그리드 집적 차량에 대한 그리드 전류 제한)의 속성에 대해, EVSE 고정 메모리(306) 내의 저장소(storage)용 포트(305)를 통해 마이크로프로세서(304) 내에 EVSE 속성을 넣을 수 있다. 역방향 공급 제한은 정방향 공급 제한보다 다른 레벨(그리고 더 높을 수 있음)로 설정될 수 있다. 역방향 공급 제한은 EVE(102)로 그리드 집적 차량으로부터 EVSE(104)로의 전력 플로우가 허용되지 않음을 나타내기 위해 ‘0’으로 설정될 수 있다. 역방향 공급 인가는 IEEE 929 단독운전 방지에 대한 확인으로서 인증(certify)된 차량 타입의 여부에 따를 수 있다.
5. 부하 제공 개체의 대리인은 승인된 분리 스위치 또는 마이크로그리드 스위칭의 존재에 대해 감시할 수 있고, 건물에서 전력 정전이 발생했을 때와 분리 스위치가 동작되어 그리드로부터 건물을 분리시킬 때, 그리드 집적 차량 EVE(102)가 건물로 전력을 공급할 수 있음을 나타내는 ‘true’로, 비상 전력용 EVSE 속성을 설정할 수 있다.
변경 저항 처리는 프로그래밍 포트(305)를 통해 연결된 휴대용 현장 장치를 통해 EVSE 속성을 설정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 항목, 2, 3, 4, 및 5는 고용인 ID 또는 암호에 의해 보호되거나 인가될 수 있다. 그래서, 그것들은 인가된 사람에 의한 것이 아니면 변경될 수 없다. 사용되는 인터넷 프로토콜과 같은 다른 정보는 고의로 보호해제될 수 있거나, 보호 레벨이 낮을 수 있어서, 그것들은 건물 입주자 또는 건물 IT 관리자에 의해 변경될 수 있다.
안전 또는 인가에 관련된 일부 EVSE 속성, 예를 들어 상기 항목 2, 3, 4, 및 5는 디지털 신호를 이용하여 메모리 내에 기록될 수 있고, 디지털 신호에 따라 EVE(102)에 전송될 수 있다. 그러므로 EVE(102)와 수집 서버(106)는 인가된 단체에 의해 데이터가 EVSE(104)로 들어왔음을 플러그인(plug-in) 시에 확인할 수 있다. 만약 인가가 빠지거나 디지털 신호가 유효하지 않은 경우, 도 6, 8 및 10의 견지에서 아래 설명에서의 인가 판단은 “no”를 생성할 것이다.
EVE(102)는 정보의 양방향 공급과 전력의 일방향 또는 양방향 공급을 초래할 수 있는 EVSE(104)에 플러그인(plug in)할 수 있다.
EVSE(104)가 독립된(완전한) 장치로 보일지라도, 저장소, 커넥터(250d) 상의 EVSE 속성, 디지털 신호를 보내는 것, WAN과 통신하는 것 등과 같은 본 발명의 EVSE(104) 구성요소는, 여기서 서술한 것처럼 정보 및 통신 기능을 그러한 장치에 추가함으로써, SAE J1772 또는 다른 준수(compliant)하는 전기 차량 공급 장치의 일부로서 포함되는 추가 장치(add-on device)로 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예에서, 커넥터(250/350)는, 그리드 집적 차량이 그리드(108)에 연결될 수 있도록, 자동차 기술자 조합(Society of Automobile Engineers: SAE) 표준 1772, 국제 전자 기술 위원회(International Electrotechnical Commission: IEC) 표준 62196-2, 또는 다른 국내 또는 국제 표준에 부합한다. 본 발명의 국면에 따라 이들 커넥터의 추가 사용을 구별짓기 위해, 본 발명은, 참조용으로 이 단락에 설명되어 있는, 2010년에 통과된 SAE J1772에 서술된 표준과 IEC 62196-2 초안에 기초하여 이루어진다. 결합 커넥터(250/350)는 EVE(102)용 제1 결합 커넥터(250)와 EVSE(104)용 제2 결합 커넥터(350)를 포함한다. “주입구”라고 하는 제1 결합 커넥터(250)는 5개의 수 결합 핀/컨택트(250a, 250b, 250c, 250d 및 250e)를 포함한다. 제2 결합 커넥터(350)는 수 결합 핀(250a, 250b, 250c, 250d 및 250e)에 각각 결합하도록 구성된, 대응 암 결합 핀/컨택트(350a, 350b, 350c, 350d 및 350e)를 포함한다. IEC 62196-2 초안과 부합하는 3상 및 중립용 추가적인 전력 컨택트가 또한 커넥터(250/350)에 통합될 수 있다. 사용시에, 예를 들어 SAE J1772에서 설명한 것처럼, EVSE(104)는 결합핀(250d/350d)을 통해 디지털 신호선을 거쳐 이용가능한 충전량을 EVE(102)에 발신한다. 종래의 플러그 존재 스위치(미도시)는 핀(350e)에 통합될 수 있다. EVSE(104)는 예를 들어, SAE J1772에서 서술한 것처럼, 커넥터(250/350)가 핀(250e)을 수용하는 플러그 존재 핀(350e)에 대응하여 결합되는 것을 EVE(102)에 발신할 수 있다.
SAE J1772와 IEC 62196-2는, 컨택터 내의 핀에 제공되는 전력이 그리드 집적 차량 EVE(102)와의 연결을 나타내는 파일롯 신호에 대응하는 것을 명시한다. 본 발명의 국면에 따라, 전력이 컨택터(302)에 의해 에너지를 받을 수 있고, 전력은, 이 컨택터가 수행할 수 있는 추가적인 제어, 특히 접지사고가 없음을 나타내는 접지사고 감지 신호, 전류가 과도하지 않음을 나타내는 전류 과부하 감지, 및 이 EVSE(104)로부터 전력을 끌어내기 위해 이 그리드 집적 차량 EVE(102)용 인가를 나타내는 계좌 인가 신호를 추가한다. 컨택터(302)는 평소에 열려있는 장치이므로, 각각의 신호가 컨택터(302)가 닫혀진 것을 나타내지 않으면, 그리드와 그리드 집적 차량 사이의 전력 플로우를 정지시키기 위해 컨택터(302)는 열림 상태를 유지하도록 한다.
5개의 컨택트(핀 또는 소켓)를 포함하는 결합 커넥터(250/350)의 단일 세트가 도시되었지만, 당업자는 상세한 설명으로부터, 다른 개수의 연결/접촉이 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 7개의 연결, 즉 각 위상용 1개, 중립 1개, 접지 1개 및 데이터용 2개는 3상 전력용으로 사용될 수 있다. 또는, 커넥터는 전력과 AC충전보다 DC충전을 허용하는 신호용으로 제공될 수 있다. 여기서 서술되는 발명은 상술한 표준에 기초하여 만들어진 것일 수 있거나 다른 개수를 갖는 결합 커넥터 종류와 커넥터의 조합, 전력 라인 또는 신호 라인의 일부일 수 있다.
도 4는 예시적인 수집 서버(106)와 그리드 서비스를 제공하기 위한 다른 구성요소에 관련된 연결을 나타낸다. 도시된 수집 서버(106)는 데이터의 저장 및 검색을 위해 마이크로컴퓨터(402)와, 마이크로컴퓨터(402)에 의해 접근가능한 메모리(404)를 포함한다. 수집 서버(106)는 추가적으로 VL(103)과 통신을 수립하기 위한 통신 성분(미도시)과, 선택적으로 하나 또는 그 이상의 TSO(412), DSO(414), 전기 충전 판매자(416), 및 주차 조작자(418)를 포함한다. 실시예에서, 수집 서버(106)와의 통신은 광역망(Wide Area Network: WAN)(450)을 통한다. 적절한 서버, 마이크로 컴퓨터, 메모리 및 통신 구성요소는 여기서 서술한 것으로부터 당업자가 알 수 있다.
몇 개의 ESVE(104)가 단일의 주차 조작자 또는 전기 충전 판매자의 공간에 함께 있을 때(그것들이 물리적인 주차장, 회사, 지방자치 도시, 또는 다른 개체에 있든 없든), 주차 조작자 또는 전기 충전 판매자는 수집 서버(106) 자체를 조작하거나, 수집 서버의 어떤 기능을 지역 집중화된 제어에 통합할 수 있다. 일실시예에서, 수집 서버의 일부 기능은 주차장에서 집중화된 지불 스테이션 내에 있을 것이고, 신용 거래의 지불 또는 수신은 VL(103) 또는 EVSE(104)를 통해 직접적으로 하기보다는 지불 스테이션에서 이루어질 수 있다.
도 1 내지 4를 참조하면, 일반적으로 VL(103)은 EVSE 속성을 하기 (1) 또는 (2)에 의해 수신할 수 있다. (1) VL(103)이 메모리(306)에 저장된 EVSE 속성에 대해 마이크로프로세서(304)에 문의하는 것, 또는 (2) 마이크로프로세서(304)가, 예를 들어 EVE로부터 파일롯 신호에 기초하여, EVE(102)가 EVSE(104)에 연결되었음을 판단할 수 있고, 그 다음에 EVE(102)에 연결된 선들 중 하나를 통해 EVSE 속성을 방송하는 것. 양쪽 경우에, EVE(102) 속성은 상호 간의 처리(process)를 통해 EVSE로 전송된다.
EVSE 속성은 입/출력 포트(312)를 통해 보내진 마이크로프로세서(304)에 의해 암호화된 신호를 이용하여, 결합 커넥터(250/350)의 결합 컨택트(250d 및 350d)와 VL(103)의 입력/출력 포트(216)를 통해, 통신될 수 있다. 한편, EVSE 속성은 예를 들어, 전력 컨택트(250a 및 350a)를 통해 전력선 캐리어 신호에 의해 보내질 수 있다. 수신된 EVSE 속성은 VL(103)의 메모리(212)에 저장된다. 지불 또는 신용거래 계좌 인가를 위해, VL(103)은 계좌, 비용 청구(billing), 축적된 kWh, 및/또는 차량 식별자를, EVSE(104), 수집 서버(106), 전기 충전 판매자, 또는 주차 조작자에게 전송할 수 있다.
VL(103)은 (1) 전력선 캐리어(PLC), (2) CAN버스, (3) 파일롯 선(150D/250D)을 통한 직렬 통신, 및/또는 (4) 파일롯 디지털 펄스 폭 신호상의 마이너스측 신호, 중에서 하나를 통해, 다른 것들 사이에서 EVSE(104)와 통신할 수 있다. EVE(102)는 수집 서버(106)에 백업 통신으로서 셀룰러 신호를 제공하기 위해, 셀룰러 통신 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 차에서 VL(102)를 조작하기 위해, 저전력 무선(radio), 또는 전력선 상의 저주파수 캐리어와 같은 다른 통신 기술(미도시)이 또한 사용될 수 있다.
VL(103)은 수집 서버(106)와 실시간으로 또는 실시간에 가깝게 통신할 수 있다. 이 통신은 VL(103)로부터 EVSE(104)까지의 배선 연결된 WAN을 통할 수 있거나 EVE(102)는 수집 서버(106)와 통신하기 위해 셀룰러 또는 다른 무선 기능을 가질 수 있다. 전자의 경우에, 작동중인 LAN 통신으로 EVE(102)가 EVSE(104)와 연결될 때만, 연결이 유효하다. 본 발명은 이러한 모든 환경하에 구현하기 위해 채택될 수 있다.
실시예에서, 먼저 시도되는 커넥터(250 및 350)를 통해 직접 연결로, 다음에 다른 비가입자 서비스, 다음에 셀룰러를 이용하여, VL(103)은 이용가능한 각각의 통신 방법을 이용하여 수집 서버(106)와 통신을 시도할 것이다. 수집 서버(106)에 대해 통신이 이용가능하지 않으면, VL(103)은 도 7을 참조하여 아래에서 서술할 자율 모드로 들어간다.
일실시예에서, VL(103)은 운전자의 이전 여행 또는, 그리드 집적 차량의 조작에 대한 필요 또는 정해진 바람(desire)을 판단(기록)하고, 유사한 다음 여행의 스케쥴을 예측한다(다음 여행 예측은, 하나 또는 그 이상의 미래 여행에 대한, 유사한 시작 시각, 유사한 거리 및 요구되는 요금(charge) 및 목적지를 포함할 수 있다). 예측 모델은 앞선 차량 이용에 기초한 EVE에 의한 예측에 기초할 수 있다. 예측 모델은 운전자 또는 차량 관리자에 의해 입력되는 명확한 스케쥴에 기초하거나, 차량 사용과 운전자 피드백(feedback)으로 그 자체를 향상시키는 일반적인 예측 모델에 기초할 수 있다. 운전자 입력은, 차량의 제어에 의해, PDA(Portable Digital Assistant)에 의해, 브라우저에 기초한 차량의 스케쥴링 달력에 의해, 또는 차량 운전자 또는 차량 조작자에 의해 이미 사용되는 다른 스케쥴링 시스템에의 확장 또는 추가에 의해 이루어질 수 있다. 차량의 사용은 VL(103)에 의해 기록되고, 그 다음의 예측을 위해 하나의 데이터 자원(source)으로서 사용될 수 있다. 운전자 입력은 VL(103)에 연결된 온 차량 제어를 통해 이루어질 수 있고, 수집 서버(106) 상에서 관리(host)되는 스케쥴링 소프트웨어 또는, 다른 차량 지원 플랫폼으로부터의 데이터를 통해 이루어질 수 있거나, VL(103)이 통신하는 PDA 또는 다른 무선 장치, WAN, 수집 서버(106), 또는 다른 포탈(portal)을 통해 이루어질 수 있다. 스케쥴 데이터 습득의 수단 및 채널에 관계없이, 예측된 스케쥴은 예를 들어 메모리(212) 내의 VL(103)과 수집 서버(106) 모두에 저장될 수 있다. 그러므로, EVE는 예를 들어, 수송 및/또는 가열을 위해 필요할 때 차량이 충분히 충전되었음을 보증하기 위해, 그리고, 충전에 가장 경제적인 시간을 판단하기 위해, 다음 여행 예측을 사용할 수 있다. 수집 서버(106)는 어느 시간에, 그리드 상의 어느 위치에서, 그리드 서비스를 위해 제공되는 전기 용량의 양을 계획하기 위해 다음 여행 예측을 사용할 수 있다.
VL(103)과 수집 서버(106)는 또한 추가 서비스를 제공하기 위해 다음 여행 예측을 사용하는 능력을 가질 수 있다. 예를 들어, 과도한 온도에서, 다음 예측된 주행 시간이 객실을 미리 가열 또는 미리 냉각하도록 사용되어, 예상된 사용 시간에 안락한 온도로 될 수 있다. 이 온도 제어는, 그리드 전력에서, 초기의 가열 또는 냉각을 위해 차량 배터리로부터 에너지 끌어냄(draw)을 줄이는 동안, 차량 가열/냉각 시스템에 의해 수행될 수 있다. 또한, 열기 및 냉기는 저비용 및 전기 저장소보다 더 작은 장치에 자주 저장될 수 있으므로, 열기 또는 냉기는 다음 여행 예측과 다음 여행 예측의 시간에 현재 온도 또는 기상학적인 온도 예측에 기초하여, 차량 내의 열 저장소에 저장될 수 있다. 예측 모델의 또다른 사용은 배터리의 조작을 향상시키고, 수명을 연장하기 위해, 주행에 앞서 배터리를 미리 가열 또는 미리 냉각하기 위해, 배터리 온도 감지와 함께 이것을 적용하는 것이다. 예측 모델은 또한 다른 운전자 서비스를 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 다음 여행 목적지가 알려졌으므로, 주차 공간 또는 EVSE는 출발 시각에 예약될 수 있다. 마지막으로, 여행이 차량의 배터리 범위에 가깝거나 배터리 범위를 넘으면, 도중에 재충전 장소가 발견(identify)되어 운전자에게 제안될 수 있다.
VL(103)과 수집 서버(106)는 또한, 최대 배터리 수명을 위한 배터리 충전을 최적화하기 위해 다음 여행 예측을 사용한다. 최대 배터리 수명은 VL(103)의 주요한 목표 또는, 예를 들어 다음 여행의 충분한 충전과 그리드 서비스의 제공을 보장하도록 공동으로 최적화된 몇 개의 목표 중의 하나일 수 있다. 최대 배터리 수명의 관리는, 충전율, 충전 상태(State Of Charge: SOC), 배터리가 각 SOC에서 얼마나 오래 유지되는지 여부, 온도, 및 다른 요인이 배터리의 수명에 크게 영향을 준다는 원리에 기초한 것이다. 예를 들어, 최대 SOC의 40%와 60% 사이에서 대개 유지되는 배터리는 종종 완전히 충전된 배터리보다 더 오래 유지될 것이다. 종래의 차량 배터리 충전 시스템(종래 기술)은 예를 들어 최대 SOC의 10%와 90% 사이에서 SOC 고점 및 저점을 제한하지만, 그들은 항상 차량이 플러그인 될 때마다 그 최대 허용된 SOC로 충전한다. 본 발명의 국면은 필요한 충전량과 그것에 도달하는 시기를 판단하기 위해 다음 여행 예측을 사용한다. 예를 들어, 실례로서 앞의 SOC 숫자를 취할 때, 다음 여행이 배터리의 20%만을 요구하는 짧은 거리이면, VL(103) 및/또는 수집 서버(106)는 60%까지만 배터리를 충전할 수 있고, 여행의 끝에서, 배터리를 매우 적게 사용하면서, 이것이 주행 요구를 확실하게 만족시킬 때, SOC는 40%로 기대될 것이다. 한편, 평소와 달리 긴 여행 시에, EVE(103)는 보통의 추천하는 양 이상까지, 이 도시한 예에서는 90% 이상까지 충전을 인가할 수 있지만, 다음 여행 시간이 알려졌으므로, 배터리는 매우 짧게, 즉, 다음 예측된 여행 시간 직전에 그 상태를 유지하므로, 그 범위를 달성하기 위해 다시 최소로 사용하면서, 범위를 최대화한다.
VL(103)과 수집 서버(106) 둘다 예측 스케쥴의 사본을 보유하고 있으므로, 이러한 기능들은, 어느 한 쪽(either one)에 의해 수행될 수 있다. 장치가 제어하는 그것의 선택은, 예를 들어, 그 시간에 연결되는 것(셀룰러 링크가 없다면 주행 중 수집 서버), 또는 가장 가깝고 가장 적절한 지역 정보를 가지는 것(충전 동안에는 EVE)을 사용하여 최적화될 수 있다. 특허 공개 번호 2009/0222143에 따라, “우아한 저하(graceful degradation)”, 예를 들어, 수집 서버(106) 및/또는 EVSE(104)로의 통신이 실패할지라도, 이러한 설계에 의해, 예측된 여행을 준비하기 위한 충전이 VL(103)에 의해 또한 수행될 수 있다.
주차되고 연결될 때, VL(103) 및/또는 수집 서버(106)는 충전율 및 충전시간과 그리드 서비스의 제공을 제어(판단)할 수 있다. 운전자는 EVSE(104) 또는 수집 서버(106) 또는 EVSE(104)를 관리하는 전기 충전 판매자에게 정보(예를 들어 계좌 번호)를 전할 수 있다. 이 정보는 EVE(102)내에 미리 저장되거나, 전자 또는 마그네틱 리더(미도시) 또는 PDA를 통해, EVSE(104) 자체에서 신용카드 또는 전자 열쇠 인식기(key fob swipe)에 의해 제공될 수 있다. 일단 정보가 EVSE(104) 또는 수집 서버(106) 또는 전기 충전 판매자에 의해 승인(validation)되면, 예를 들어, EVE(102)를 포함하는 그리드 집적 차량을 충전하기 위해 EVSE(104)는 컨택터(302)에 전압을 받기 위한 인가를 수신할 수 있다.
운전자 또는 EVE(102)가 전기 충전을 구매를 위한 수락가능한 ID 또는 계좌 정보를 제공할 때까지, EVSE(104)는 전기 충전 판매자를 대신하여, 충전을 거절하기 위해 컨택터(302)를 사용할 수 있다. 또한, 운전자 또는 EVE(102)가 주차 시간을 구입하기 위한 수락가능한 계좌 정보를 제공하지 않으면, EVSE(104)는 주차 조작자를 대신하여, 충전하는 것을 거절하거나, 경고(예를 들어 EVSE의 오디오 신호 또는 주차 조작자에게 전송되는 전자 신호)를 발생시킬 수 있다. 일실시예에서, 컨택터(302)는 그리드 서비스를 턴온 및 턴오프 하지 않는다. 오히려, 비상(예를 들어 접지 사고용 GFCI(Ground Fault Circuit Interrupter)와, 과전류 보호)시, 그리고 전기 절도(충전 전에 ID를 얻는 것)를 막기 위해 퓨즈로서 동작한다. 더 복잡한 그리드 서비스와 충전율 또는 방전율의 제어는 EVE(102)에 의해 이루어질 수 있다.
VL(103)은 EVSE(104)로의 및 EVSE(104)로부터의 각 방향에서 축적된 에너지를 측정하기 위해, 전기 계량기(예를 들어, 수익 등급 계량기)를 포함(또는 액세스)할 수 있다. 이 계량기는 건물(미도시)상에서 전류 센서(220)에 기초하여 EVE(102)에 통합되거나, 전류 센서(310)에 기초하여 EVSE(104)에 통합될 수 있다. 수익 등급 계량기는 그리드 서비스 또는 간단히 축적된 또는 망(net) 충전 에너지를 측정하기 위해 사용될 수 있다. VL(103)은 전력 관리를 포함하므로, VL(103)은 (1) 항상, (2) 차량이 플러그인 됐을 때만, 또는 (3) 그리드 서비스가 요구될 때만, 스위치 온될 수 있다. VL(103)은 주차 및 긴 시간 주기 동안 분리될 때 배터리 낭비를 줄이기 위해, EVE(102)가 제한 시간량 이상 플러그인 된 다음에 또는, 자율 모드에서 배터리가 원하는 레벨로 충전된 후에 스위치 오프될 수 있다. EVSE ID를 포함하는 EVSE 속성은 충전, 그리드 서비스 및 다른 서비스가 이 위치에서 이용가능한지 여부, 차량이 그에 대해 지불할 것인지 여부 및/또는 지불되었는지 여부를 판단하기 위해 사용된다. 차량 ID는 예를 들어, 전기 충전 판매자를 통해 계좌 검색에 따라, EVSE에 의해 추가적으로 사용될 수 있다. 주어진 EVSE 충전 속성에 대해, 취해지는 동작(action)은 다음을 포함한다.
1. “제한되지 않는 충전”이라는 EVSE 속성:
차량의 EVE(102)를 EVSE(104)에 연결시, 파일롯 신호에 의해 표시되고, 마이크로 프로세서(304)는 속성을 EVE(102)로 보내고, 컨택터(302)를 닫아, 차량이 충전을 시작할 수 있다. ID 또는 계좌 정보, 심지어는 차량으로부터 수신되는 속성의 승인(acknowledgment)도 요구되지 않는다. 이 “제한되지 않는 충전” 경우의 실례는, EVSE가 속성을 보내지 않는, 수정되지 않은 SAE J1772 표준 EVSE 및 차량이고, 차량으로부터의 어떠한 속성 정보 없이 컨택터를 닫는다.
2. “공지된 입주자/작업자/구성원을 위한 무료 충전”이라는 EVSE 속성:
차량의 EVE(102)를 EVSE(104)에 연결시, 마이크로 프로세서(304)는 속성을 EVE(102)로 보내고, 차량 ID를 기다린다. EVE(102)는 차량 ID를 EVSE(104)로 보낸다. EVSE(104)는 차량 ID를 검색해서, EVSE(104)에 의해 인식되면, EVSE(104)는 컨택터(302)를 닫고, 차량은 충전을 시작할 수 있다. 상이하게, EVE(102)는 차량 ID를 EVSE(104)로 보내고, EVSE(104)는 승인을 수신하기 위해, 전기 충전 판매자에 문의한다. EVSE(104)는 승인이 수신되면, 그때 컨택터(302)를 닫는다.
3. “승인된 계좌 보유자를 위한 충전”이라는 EVSE 속성:
차량의 EVE(102)를 EVSE(104)에 연결시, 마이크로 프로세서(304)는 EVSE 속성을 EVE(102)로 보내고, 계좌 번호, 가능한 추가 코드 또는 인가를 기다린다. 예를 들어 전기 충전 판매자의 승인을 위해, EVE(102)는 EVSE 속성을 보냄으로써, EVSE(104)에 의해 처리된 디지털 서명을 갖는 계좌 코드와 같은 코드를 보낼 수 있다. EVSE(104)가 코드를 승인하면, 컨택터(302)를 닫고, 충전에 사용되는 시간과 에너지량(kWh)을 기록한다. 이 기능을 수행하기 위해, EVSE(104)는 전류 센서(310), 전압 측정 및 마이크로컴퓨터(320) 내의 표준 신호 처리(미도시)에 기초한 계량기 또는, 예를 들어, 보안 통신을 통해 EVSE(104)에 의해 접근되는 별개의 수익 계량기를 사용한다. 차량 계좌는 비용 청구되지 않는다. 시간에 대해 비용 청구될 수 있다. kWh로 청구될 수 있고/있거나 신용거래로 청구될 수 있다. 이것의 변형은 계좌가 주차 공간의 사용을 지불하는데 사용된다는 것이다. EVE(102)가 승인된 코드를 보내지 않으면, EVSE(104)는 컨택터(302)를 닫지 않고/닫지 않거나, 그 위치에 주차가 허용되지 않음을 소리, 불빛 또는 전기 신호에 의해 표시할 수 있다.
4. "여기서 허용된 V2G를 갖는 그리드 서비스“라는 EVSE 속성:
연결시, EVSE 마이크로프로세서(304)는 EVSE 속성을 EVE(102)로 보내고 컨택터(302)를 닫는다. VL(103)은 EVSE 속성을 확인(assess)하고, 그리드 위치와 전기 용량을 수집 서버(106)에 전달(pass)한다. VL(103)은 그리드 집적 차량(GIV)의 수익(revene)과 최대 범위 및 최대 배터리 수명을 최적화하기 위해, 최소 범위 요구 및 운전자 선호와 관련하여, 배터리(202)의 충전 상태와 예측된 다음 여행 시간, 거리, 및 다른 운전자 파라미터를 비교한다. 이 고려사항에 기초하여, VL(103)은 이 위치에서 특정 시간 주기 동안, 0 또는 그 이상의 용량에서, 하나 또는 그 이상의 그리드 서비스를 제공하기 위해, 그의 기능을 수집 서버(106)에 등록한다. EVE(102)가 그리드 서비스를 제공할 때, 전류 루프(loop)(220)와 다른 측정 및 처리(프로세스)에 기초하거나 PEM(204)의 일부일 수 있는 내장 계량기를 사용할 수 있다.
5. EVSE(104)에서, EVSE(104)가 상기 기능들 중 하나를 가지는지 여부에 관계없이, VL(103)은 그 EVSE에서, 전기에 대해 지불하는 개체에 충전 비용을 환불하거나 신용 거래하는 것을 선택할 수 있거나 제공할 수 있다. 충전 비용을 환불하거나 신용거래하기 위해서는, VL(103)은 EVSE위치, 건물 계량기 계좌 또는 전기에 대해 지불하는 개체의 다른 식별자를 확인한다. 식별은 EVSE 속성, 특히 EVSE ID 및/또는 건물 계량기 번호를 이용하여 수행될 수 있다. VL(103)에 자신을 확인시키는 기능이 없는 EVSE(104)는 SAE J1772 또는 IEC 62196-2를 따르지만 여기서 서술한 추가적인 기능을 가지지 않는 EVSE일 수 있고, 또는 어댑터를 가지는 단순한 전기 콘센트일 수 있다. EVE(102)에 자신을 확인시키는 기능이 없는 EVSE에 대해, EVE(102)는 추가적인 확인 수단을 가질 수 있다. 하나의 방법은 X19 송신기와 같은 건물 내 장치로부터 구별되는 디지털 신호를 갖는 전자적인 “ping”이다. 일실시예에 따라, 송신기는 건물 내에 있을 수 있고, 어떤 EVSE(104) 또는 같은 분배 변압기의 플러그에 끼워지는 모든 차량의 VL(103)에 의해 독출가능한 전자 신호를 생성한다. 전기에 대해 지불하는 개체를 확인하기 위한 두 번째 방법은 VL(103) 또는 수집 서버(106)에 저장된 알려진 충전 위치 리스트와 함께 GPS를 사용하는 것이다. GPS는 되먹임(backfeeding)과 비상 전력과 같은 안정성 관련 서비스 및 인가에 필요한 신뢰성에 대해서는 충분히 면밀하지 않지만, 전기 충전에 대해 비용 청구하거나 수익 계량기 계좌를 신용 거래하는 데는 충분히 신뢰할 수 있다.
6. 상기의 변형과 조합은 상술한 설명에 기초하여 당업자에게 명백할 것이다.
VL(103)은 저전력 단범위 무선을 통해 또는, 그리드(108) 또는 전력선 상의 전력선 캐리어(PLC)를 통한 저주파수 신호(예를 들어, 1~300KHz)를 통해, 다른 차량과 통신을 위한 차량 대 차량 통신 모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 신호 주파수는 하나 또는 그 이상의 분배 변압기를 통과할 수 있도록 선택될 수 있다. 그런 통신은 다음 이유들에 유용할 수 있다. 즉 (1) 복수의 자동차가 협력하여 그리드 서비스를 제공하도록, (2) EVSE를 통한 정상 신호가 잘못된 경우에, 또는 (3) 밴드폭을 증가시키기 위해서, 로컬 통신하는 그룹의 차량은, 오직 하나의 인터넷 신호가 클러스터 또는 지역적으로 통신하는 차량 집합체를 동작시키고 이들로부터 보고를 수신하기 위해 필요할 수 있다는 것을 수집 서버에 알릴 수 있다.
다른 차량과 직접 통신시, EVE(102)는 인가된 동료(peer)를 갖는 에이전트로서 기능할 수 있다. 차량 대 차량 통신은 수집 서버(106)로의 직접 통신의 손실을 보상하기 위해서뿐만 아니라, 실시간 급송을 위한 밴드폭을 모으고, 보고를 회신하기 위해, 근처의 다른 인가된 차량으로부터 명령에 따라 동작하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 그리드 집적 차량의 EVE(102)는 로컬 연합 대표로 동작하도록 지명될 수 있다. 로컬 연합 대표는 수집 서버(106)로부터 통보를 수신하여, 그것을 개별 차량 부분으로 나누고, 대응하는 명령을 근처이거나 인접한 차량에 방송한다. 응답으로, 근처의 차량들은 각각 독립적으로 그 명령에 응답하고, 각 차량은 로컬 연합 대표에게 응답을 보내고, 로컬 연합 대표는 그 응답 보고를 추가하거나 축적하고, 결합된 전체 응답으로서 응답 보고를 수집 서버에 보고한다.
어떤 실시예에서, EVSE(104)는 CAN 버스 연결을 위해 OEM(자동차 회사)에 의해 승인될 수 있다. 그런 실시예에서, EVE(102)는 예를 들어, 결합 컨택트(250d 및 350d)를 통해, 그리드 집적 차량 EVE(102) 내 CAN 버스의 디지털 연결을 EVSE(104)까지 확장하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 이 확장은 EVSE 메모리(306) 내의 “인가된 CAN 버스”에 의해 나타내지는 인가의 여부에 따를 수 있다.
3상 전력이 PEM(204)에 제공되는 어떤 실시예에서, EVE(102)는 3상 전력을 통해 부하 균형을 제공할 수 있다. 예를 들어, PEM(204)는 2상으로부터 끌어낼(draw) 수 있다. VL(103)은 두 개의 위상을 통해 가장 높은 전압을 감지할 수 있고, 이 두 개의 위상으로부터 전력을 사용하기 위해 PEM(204) 스위치를 가질 수 있다. 이것은 PEM(204)이 끌어내는 2상을 통해 예상되는 전압 저하의 고려사항과 적절한 지연(lag)을 결합하는 EVE(102)에 의해 수행될 수 있다. 이 실시예에서, EVE(102)는 역동적인 3상 부하 균형을 제공한다.
도 2A는 차량 대 차량 충전 시스템을 나타낸다. 실시예에 따라, 제1 차량(“제공자”차량)의 VL(103a)은 제2 차량(“수령자”차량)의 VL(103)에 대해 EVSE로 나타나도록 하기 위해 추가 기능을 포함할 수 있다. 커넥터(250d)를 통해, 커넥터(250a)에 부착하도록 각 단부상에 동일한 커넥터를 포함하는 통신 케이블(290)은 제공자 차량과 수령자 차량 사이의 신호 공급 및 제공자 차량으로부터 수령자 차량까지의 전력 플로우를 가능하게 한다.
제공자 차량 EVE(102a)은 SAE J1772 준수 EVSE, 또는 IEC 62196-2 준수 EVSE 또는 유사한 것이면, 암페어 용량 신호를 발생하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 제공자 차량 EVE(102a)는 충전된 EVE로서 수령 EVE(102b)를 감지하기 위한 회로를 가질 수 있다. 또한, 제공자 차량 내의 EVE(102a)는 배터리(202) 직류 전력으로부터 그리드 유사한 교류 전력을 발생하기 위해, EVE(102a)내의 PEM과 배터리를 동작시킬 수 있다. EVE(102a) 또는 통신 케이블(290)은 플러그 존재에 대해 수동 신호를 제공한다. 그러므로, EVSE가 있다면, EVE(102a) 또는 통신 케이블(290)은 수령자 차량의 EVE(102b)에 함께 나타난다. 이는, 이 기능과 통신 케이블을 가지는 차량이 전기 그리드에 연결하지 않고 또다른 차량을 충전할 수 있다는 것을 의미한다. 수령자 차량은 표준 SAE J1772 또는 IEC 62196-2 준수 이외에 추가적인 기능을 요구하지 않는다. 선택적으로, EVE(102b)는, 제어 핀의 음측의 디지털 신호, CAN 버스 또는 단일 전선(wire) 이더넷(Ethernet)의 음측의 디지털 신호, 및/또는 EVSE(104)까지의 전력선을 통한 이더넷 전력선 캐리어(power line carrier Ethernet over the power wires) 중에서 하나 또는 그 이상을 포함하여, SAE J1772에 명시되지 않은 통신을 위해 추가적인 인코딩/디코딩 장치를 가질 수 있다.
실시예에서, 차량 대 차량 충전 동안, 두 차량에 접지가 연결되지 않을 수 있다. 이것은 접지와, 차량의 고온이고 중립 또는 섀시 접지 사이에 전기 전위(전압차)의 리스크(risk)를 줄이고, GFI 보호의 요구를 줄인다. 또다른 실시예에서, GFI 보호는 제공자 차량에 추가될 수 있다.
또다른 제공자 차량 실시예에서, EVE(102a)는, 차량이 제공자가 되는 것에 관한 의향(intent)을 사용자가 발신하는 것을 허용하고, 또한, 이루어지는 최대 에너지 이동에 대해 사용자가 숫자 제한을, 예를 들어 kWh로 설정하는 것을 허용하는, 물리적 스위치, 소프트웨어 버튼, 숫자 입력, 또는 다른 입력 장치(미도시)를 가질 수 있다.
도 1 내지 4를 다시 참조하면, EVE(102)는 계좌 번호, 다목적(utility) 계량기 계좌, 인가 코드, 차량 식별자, 또는 다른 식별자, 암호화된 것 중 하나 또는 그 이상을 포함하는 차량 속성을 메모리(212)에 저장하여, EVSE(104), 전기 충전 판매자(310), 건물 소유자 또는 다른 로컬 전기 소비자, 주차 조작자(311) 또는 수집 서버를 이용하여, 전력 플로우 및/또는 재정적 거래를 인가한다. 또한, EVE(102)는 각 방향에서의 축적된 kWh 에너지의 기록, 그리드 서비스의 제공 기록, 및 주차 공간을 차지하는 시간을 포함하는 차량 동적 속성을 가질 수 있고, 지불 또는 신용 거래를 계산하기 위해 이 동적인 속성을 사용할 수 있다. EVE(102)는 재정적 거래, 청구서, 에너지 및 그리드 서비스에 대한 송장을 위해, EVSE(104), 전기 충전 판매자(310) 및 수집 서버(300)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 신용거래 또는 지불 계산이 완료되었을 때 WAN(330)이 연결되지 않았기 때문에, EVE(102)가 통보할 수 없다면, 정보는 EVE내에 저장될 수 있고, WAN(330) 연결이 복구되었을 때, 나중에 통보된다. 지불 또는 합의는, 충전 에너지의 kWh, 충전 시간, “최대율(off-peak rate)” 또는 “과도한 풍속 흡수”와 같은 시스템 관련 비용 청구 구성요소에 기초한 시간과 같은 상품 및 서비스, “녹색 전력”과 같은 비전기적 속성, 지역적으로 제어되는 그리드 서비스 및 주차와 같은 비전기적 서비스를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 구성에 따른 전력 플로우를 관리하는 예시적인 단계들의 순서도(500)이다. 논의를 편리하게 하기 위해, 순서도(500)의 단계들은 EVE(102)와 EVSE(104)를 참조하여 서술된다.
단계502에서, EVE(102)는 EVSE(104)와 통신을 수립한다. 단계504에서, EVE(102)는 EVSE(104)로부터 EVSE 속성을 수신한다. 단계506에서, EVE(102)는 EVSE 속성에 기초하여 EVE(102)와 EVSE(104) 사이의 전력 플로우를 관리한다.
도 6은 EVE(102)의 관점에서 전력 플로우를 관리하기 위해 EVSE(104)와 접속(interface)하는 예시적인 단계들의 순서도(600)이다.
단계602에서 EVE(102)는 플러그인 이벤트를 감지한다. 실시예에서, 예를 들어, 핀(250e)에 의해 발생된 플러그 존재 신호에 기초하여, EVE(102)는 EVE(102)의 대응 커넥터(250)에 의해 EVSE 커넥터(350)의 존재를 감지한다. 플러그인이 감지되면, 처리(프로세스)는 단계604로 진행한다. 그렇지 않으면, EVE(102)는 계속해서 플러그인 이벤트를 대기한다.
단계604에서 EVE(102)는 EVSE(104)로부터 전력 용량을 수신한다. 실시예에서, EVSE(104)가 EVE(102)에 플러그인될 때, 예를 들어 SAE J1772 및/또는 IEC 62196-2에 따라, EVSE(104)는 파일롯 신호로 플러그 용량을 EVE(102)에 자동으로 전송한다.
단계606에서, EVE(102)는 EVSE(104)와 통신을 수립한다. 실시예에서, 통신은 상술한 방법 중 하나에 따라 수립된다.
단계608에서, EVE(102)는 EVSE 속성이 EVSE(104)로부터 이용가능한 것인지 여부를 판단한다. EVSE 속성이 이용가능하면, 처리(프로세스)는 단계610으로 진행한다. EVSE 속성이 이용가능하지 않으면 처리(프로세스)는 단계614로 진행한다.
단계610에서, EVE(102)는 EVSE 속성을 수신한다. 실시예에서, VL(103)은, 음측 파일롯 신호를 통한 직렬 통신 또는 전력선 캐리어와 같은 상기 방법 중 하나에 의해 EVSE(104)로부터 직접 EVSE 속성을 수신한다. 실시예에서, EVSE 속성은 그리드 위치, 충전 사업 모델, 고유한 EVSE 식별, 유동적인 정방향 공급 제한, 유동적인 역방향 공급 제한, 및 비상 전력 플래그(flag)를 포함한다.
단계612에서, EVE(102)는 EVSE(104)에 대한 속성의 로컬 복사를 설정한다. 실시예에서, VL(103)은 메모리(212)에 이들 속성을 복사하기 위해 EVSE로부터의 수신된 속성을 복사한다.
EVSE 속성이 이용가능하지 않으면 도달되는 단계614에서, EVE(102)는 EVSE에 대한 로컬 복사를 초기로 설정한다. 일실시예에서, VL(103)은 로컬 메모리(212)에 초기화를 설정한다. 초기화는 차량의 충전을 허용하지만, 차량으로부터 되먹임(backfeeding) 또는 비상 전력을 허용하지 않는다는 속성을 포함한다.
단계616에서, EVE(102)는 EVE 속성을 EVSE(104)로 보낸다. 실시예에서, VL(103)은 다음의 예시적인 속성들을 EVSE(104)로 전송한다.: (1) 고유한 그리드 집적 차량 ID, (2) 전기 구입 및 주차 시간을 위한 유효한 계좌 번호 또는 인가 코드와 같은 허용된 비용 청구 및 다른 상업적 관계, (3) 단독 운전 방지를 위한 IEEE 949 인증과 같은 차량의 코드 준수, (4) 최대 전력 출력, 그리드 전력을 독립적으로 발생(“비상 전력 모드”)시킬 수 있는지 여부 등을 포함하는 차량의 기술적 능력 (5) 수집 서버에 의해 급송하기 위해 승인이 되었는지 여부, (6) 전력이 차량에 의해 제공되었을 때, 중립의 보장(또는 아님), 및 (7) 그리드 서비스를 위해 신용거래되는 계좌 및 인가(authorization).
단계618에서, EVE(102)는 조작 파라미터를 판단한다. 실시예에서, VL(103)은, EVSE 전력 용량에 기초한, 예를 들어 킬로와트(kWh)로 충전 및 방전 용량, EVSE 전력 용량, EVSE 속성, 배터리 kWh와 충전 상태 및 주행 스케쥴을 포함하는 조작 파라미터를 판단한다. 예를 들어, 하나의 조작 파라미터, 충전 및 방전 전력 용량은 배터리(110)의 전류 에너지 레벨(“배터리 에너지”)과 배터리(110)를 완전히 충전하기 위해 필요한 추가적인 에너지 레벨(“배터리 헤드웨이(headway)”)에 의해 부분적으로 판단될 수 있다.
단계620에서, EVE(102)는 EVSE(104)의 위치가 알려졌는지 여부를 판단한다. 실시예에서, VL(103)은 위치 정보가 EVSE 속성에 존재하는지 여부를 판단한다. 위치가 알려지면, 처리(프로세스)는 단계626으로 진행한다. 위치가 알려지지 않으면, 처리(프로세스)는 단계622로 진행한다.
단계622에서, EVE(102)는 GPS 데이터를 수신한다. 실시예에서, EVE(102)는 종래의 GPS 수신기로부터 GPS 위치 데이터를 수신한다.
단계624에서, EVE(102)는 EVSE(104)의 위치를 판단한다. 실시예에서, VL(103)은 GPS 데이터와 EVSE(104)의 알려진 위치를 비교함으로써 EVSE의 위치를 판단하고, GPS 위치 데이터에 가장 가까운, 알려진 위치를, EVSE(104)의 위치로서 확인한다. 위치가 추론되거나 GPS에 기초한 것이면, EVE는 위치가 “불확실함”이라는 플래그를 메모리(212)에 설정한다. 즉, EVSE 속성에 의해 설정되는 경우보다 덜 신뢰될 수 있다.
단계626에서, EVE(102)는 인가를 위해 체크한다. 실시예에서, VL(103)은 EVSE용 속성에서 확인되는 전기 계좌 또는 전기 충전 판매자를 체크함으로써 인가를 처리한다. 전기 계좌 또는 전기 충전 판매자 정보가 이용가능하면, 처리(프로세스)는 단계628로 진행한다. 그렇지 않으면, EVE(102)는 단계627에서 인가가 불확실한 것으로 확인한다.
단계628에서, EVE(102)는 인가를 처리한다. 실시예에서, 전기 계좌 또는 전기 충전 판매자 정보가 EVSE로부터 이용가능하면, VL(103)은 계좌 및 인가 정보를 검색하고, 요구된다면, 지불 정보를 처리한다. 계좌 정보는 제공되지 않지만, 위치가 알려지거나 추론되고, 위치에서 건물 전기 계좌가 인가되면, VL(103)은 계좌 정보를 추론할 수 있다. 또한, 되먹임이 허용되면, 그리고, 예를 들어, EVSE(104)로부터의 속성에 기초하여, 비상 전력을 제공하는 것이 허용되면, 예를 들어 일반적인 수집 서버 이외의 수집 서버를 이용하기 위해, VL(103)은 추가 인가가 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다.
단계630에서, 인가되면, EVE(102)는 수집 서버(106)에 연결을 시도할 것이다. 실시예에서, EVSE(104)가 로컬 수집 서버의 이용을 요구하여 차량 사용자가 대체 수집 서버의 이용을 인가하면, VL(103)은 로컬 수집 서버에 연결을 시도할 것이다. 그렇지 않으면, VL(103)은 차량용 일반 수집서버의 이용을 시도할 것이다.
단계632에서, EVE(102)는 전력 플로우를 수행한다. 실시예에서, VL(103)은 VMS(206)을 통한 PEM(204)을 지시함으로써 전력 플로우를 가능하게 한다.
도 7은 EVE(102)가, 수집 서버(106)와의 연결이 수립되면 수집 서버(106)와 접속하는, 또는 수집 서버와의 연결이 수립되지 않으면 자율적으로 동작하는 예시적인 단계들의 순서도(700)이다. 양쪽 경우에, 순서도(700)는 EVE(102)의 관점에서 전력 플로우를 관리하는 방법을 나타낸다.
단계702에서, EVE(102)는 수집 서버(106)와 통신 중인지 여부를 판단한다. 실시예에서, VL(103)은 수집 서버(106)와의 통신이 있는지 여부를 판단한다. 수집 서버(106)와의 통신이 있다면, 처리(프로세스)는 단계704로 진행한다. 수집 서버(106)와의 통신이 없다면, 처리(프로세스)는 EVE(102)가 자율 모드로 동작하는 단계726으로 진행한다.
단계704에서 EVE는 통신을 수립하기 위해, 수집 서버(106)와 “신호를 교환한다”. 실시예에서, VL(103)은 통신 프로토콜을 설정하고, 수집 서버(106)에 VL(103)의 존재함을 등록하기 위해 수집 서버와 신호를 교환한다. 이 요구는 수집 서버에 의해 처리된다. 예를 들어, 아래에 서술된 순서도(1100), 단계1106을 보라.
단계706에서, EVE(102)는 수집 서버(106)에 EVE 조작 파라미터를 보낸다. 실시예에서, VL(103)은 EVE로부터 복사된 것과 EVSE 속성으로부터 복사된 것뿐만 아니라, VL(103)에 의해 계산된 것을 포함하는 EVE 조작 파라미터를 수집 서버에 전송할 수 있다.
단계708에서, EVE(102)는 또한 “다음 여행 예측”이라고 불리는 주행 스케쥴을 동기화한다. 실시예에서, VL(103)과 수집 서버(106)는 각각, EVE(102)가 위치되어 있는 차량의 주행 스케쥴을 유지한다. 주행 스케쥴은 사람 입력에 기초한 미래 여행의 예측, 그리고 선택적인 컴퓨터 예측일 수 있다. 실시예에서, 사람 입력은, 입력될 때 시간이 각인되고, 주행 스케쥴은 동기되어, EVE 상의 스케쥴 대 수집 서버상의 스케쥴 사이에 경쟁의 상황에서, 사람 입력은 컴퓨터 예측을 우선하고, 더 최근의 사람 입력은 오래된 입력을 우선한다. 또다른 실시예에서, 단계708에서 명확히 나타내지는 않았으나, 수집 서버가 알려지지 않고, 신뢰되면, EVE(102)는 제한된 주행 스케쥴을 보내는 것, 예를 들어, 다음 출발 시각만을 주차 조작자의 수집기에게 보내는 것을 제한할 수 있다.
단계710에서, EVE(102)는 저장된 데이터를 수집 서버에 선택적으로 전송한다. 실시예에서, 순서도(700)의 단계726 내지 단계736을 참조하여 아래에서 서술된, 예를 들어, 수집 서버(106)와 이전의 통신 장애로 인해, EVE(102)가 자율 모드로 동작되는 동안, VL(103)은 저장된 데이터를 체크한다. 저장된 데이터는, VL(103)이 수집 서버(106)와 통신 중이 아닌 동안, 메모리(212)에 로그(log)로 저장되고 미리 수행된 충전 또는 그리드 서비스를 포함할 수 있다.
단계712에서, EVE(102)는 이용가능 용량을 판단한다. 실시예에서, VL(103)은 배터리 에너지, 배터리 헤드웨이(headway), 주행 스케쥴, EVE 속성 및 EVSE 속성에 차례로 기초하여, EVE 조작 파라미터에 기초한 이용가능한 전력 용량을 판단한다. 주행 스케쥴은 복수의 방식으로 이용가능 용량에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 차량이 배터리 에너지의 75%를 요구하는 1시간 거리보다 적게 주행되기로 스케쥴되어 있다면, VL(103)은 현재 이용가능한 전체 전력 용량이 작거나, 현재 이용가능 용량이 없다고 판단한다. 실시예에서, EVE(102)는 다양한 충전 레벨(예를 들어, 배터리 제조자 상세설명에 기초한)에 도달 및 유지하는 배터리에 대한 영향을 판단하고, 배터리 수명을 연장하기 위해, 배터리의 소모를 최소화하면서, EVE(102)는 주행 스케쥴로부터 판단된 예측된 여행을 수행하기 위해, 이용가능 용량 계산은 전기 차량에 충분한 레벨까지 배터리를 충전하는 것에 기초한다.
단계714에서, EVE(102)는 수집 서버(106)에 이용가능 용량을 보고한다. 실시예에서, VL(103)은 수집 서버(106)에 이용가능 용량을 통보한다.
단계716에서, EVE(102)는 수집 서버(106)로부터의 급송 신호를 수신한다. 실시예에서, VL(103)은 수집 서버(106)로부터의 급송 신호를 수신한다. 수집 서버로부터의 전송 신호는 그리드(108)로부터 전력을 수신하고, 그리드(108)에 전력을 공급하기 위한 요구를 포함한다. 순서도(1300), 단계1304 및 단계1306을 참조하여 하기한 바와 같이, 수집 서버는 보고된 용량보다 크게, 차량에 또는 차량으로부터 전력을 요구하지 않을 것이다.
단계718에서, EVE(102)는 EVE(102)와 그리드(108) 사이의 전력 플로우를 제어한다. 실시예에서, VL(103)은 단계716에서 처리된 급송 신호에 기초하여 EVSE(104)를 통해 EVE(102)와 그리드(108)사이의 전력 플로우를 제어한다. 전력 플로우는 그리드(108)를 향하거나 그리드(108)로부터 일 것이다.
단계720에서, EVE(102)는 실제 전력 플로우를 측정한다. 실시예에서, VL(103)은 EVE(102)와 그리드(108) 사이의 실제 전력 플로우를 나타내는 PEM(204)으로부터 전력 플로우 신호를 수신한다. 또다른 실시예에서, VL은 전류 센서(220)를 이용한 전력과, PME(204)로부터의 전압을 측정하여, 두 개를 조합하여 전력을 계산한다.
단계722에서, EVE(102)는 측정된 전력 플로우를 보고한다. 실시예에서, VL(103)은 측정된 전력 플로우를 수집 서버(106)에 보고한다.
단계724에서, EVE(102)는 급송에 대한 응답이 끝난 것인지 여부를 판단한다, 응답이 끝난 것이 아니면, 처리(프로세스)는 또다른 급송 신호를 수신하는 단계716 또는 용량의 업데이트된 보고를 하는 단계712로 진행한다. 응답이 끝난 것이면, 처리(프로세스)가 끝난다. 예를 들어, EVE가 오직 충전을 위해 이동할 것을 판단하면, 처리(프로세스)는 끝날 것이고, EVE(102)와 수집 서버(106) 사이가 분리되면, 차량은 언플러그(unplug) 되고, 그리드 전력의 손실 및/또는 장애(fault)가 일어난다.
전력 플로우가 계속되면, 단계725에서, VL(103)은 단계714에서 보고된 용량을 조정할 것인지 여부를 판단한다. 보고된 용량이 조정되면, 처리(프로세스)는, 주기적으로 예를 들어, 15분마다 및/또는 급송 신호에 명시된 용량과 단계720에서 실제 전력 측정사이의 차이에 반응하여, 단계712를 계속할 수 있다. 보고된 용량이 조정되지 않으면, 처리(프로세스)는 주기적으로 예를 들어 5분마다, 및/또는 단계716에서 수신된 급송 신호에 명시된 종료 시각에 응답하여, 단계716을 계속할 수 있다.
단계726에서, EVE(102)가 수집 서버(106)와 통신을 수립할 수 없다면, EVE(102)는 자율 모드로 들어간다.
단계728에서, EVE(102)는 수집 서버에 의한 제어를 오프로 설정하고, 자율 제어를 온 설정한다. 실시예에서, VL(103)은 모든 수집자-제어 그리드 서비스를 오프로 전환하고, 예를 들어 지역 주파수 감지와 같은 로컬 감지와, 무효 전력 또는 간단히 오프 피크 충전에 기초한 충전 및 서비스 제공과 같은 로컬 정보에 기초하여 그리드 서비스를 온으로 전환한다.
단계729에서, EVE(102)는 충전할 것인지 여부, 및/또는 어떤 로컬 서비스를 제공할 것인지 여부를 판단한다. 실시예에서, VL(103)은 주파수, 전압 또는 무효 전력과 같은 로컬 그리드 상태를 감지함으로써, VL 메모리(212) 내의 EVSE 속성과 주행 스케쥴을 포함하는 EVE 조작 파라미터에 기초하여, 로컬 그리드 서비스를 제공하는 것을 판단한다. 또다른 실시예에서, VL(103)은 메모리(212) 내의 EVE 조작 파라미터로부터 충전 전류를 ‘0’으로 설정하는 것과 오프 피크 전기 비율을 대기하는 것을 판단하고, 그런 다음, 이들 비율이 발효될 때, 다음 여행 시작에 필요한 충전까지 충전한다.
단계730에서, EVE(102)는 전력 플로우(예를 들어 충전 또는 방전)을 제어한다. 실시예에서, VL(103)은 단계729에서 이루어진 판단에 기초하여 충전 및 방전한다.
단계732에서, EVE(102)는 선택적으로 로컬 그리드 서비스를 제공한다.
단계734에서, EVE(102)는 전력 플로우 처리를 기록한다. 실시예에서 수집 서버(106)와의 통신이 수립되거나 재수립되었을 때(단계710 참조), 차후의 보고를 위해, EVE(102)가 수집 서버(106)로부터의 분리되는 동안, VL(103)은 모든 전력 플로우 처리와 로컬 그리드 서비스를 기록한다.
단계736에서, EVE(102)는 자율 처리 모드를 끝낸다. 실시예에서, VL(103)은 수집 서버에 연결을 재수립하거나, EVSE(104)로부터 EVE(102)가 언플러그된 것에 대해 응답하여 자율 처리를 끝낸다.
도 8은 전력 정전의 경우에, EVE(102)로부터 전력을 공급하는 예시적인 단계들의 순서도(800)이다.
단계802에서, EVE(102)는 그리드 전력 손실이 있는지 여부를 판단한다. 실시예에서, PEM(204)는 종래의 방식으로 전력 손실을 감지하고, VL(103)은 PEM(204)와 통신을 통해 그리드 전력 손실이 있는지 여부를 판단한다. 그리드 전력 손실이 있으면, 처리(프로세스)는 단계804로 진행한다. 그렇지 않으면, VL(103)은 순서도(700)의 다른 처리(프로세스) 단계를 수행하는 동안, 그리드 전력 손실을 계속해서 주기적으로 체크한다.
단계804에서, EVE(102)는 그리드(108)로 전력 플로우를 정지한다. 실시예에서, VL(103)은 전력을 전달하지 말 것을 PEM(104)에 즉각 지시한다(전형적인 단독 운전 방지 제공임). 이것은 다른 처리보다 앞서서 이루어지고, 일실시예에서, 하드웨어의 로우 레벨에서 수행되거나, 안전 장치(fail safe)의 차단(cutoff)을 보장하기 위해 다른 수단에 의해 수행될 수 있다.
단계806에서, EVE(102)는 그리드 전력 손실의 경우에, 사용을 위해 EVSE(104)가 인가됐는지 여부, 그리고 그렇게 할 능력이 있는지 여부를 판단한다. 실시예에서, VL(103)은 그리드 전력 손실의 경우에, EVSE(104)가 전력을 수신하도록 인가됨(예를 들어, 설치된 적절한 장치를 가질 때, 전기기술자에 의해 승인됨)을 나타내는 EVSE 속성이 수신되었는지 여부를 판단한다. EVSE(104)가 인가되면, 처리(프로세스)는 단계812로 진행한다. 그렇지 않으면 VL(103)은 EVE(102)로부터 EVSE(104)로 전력의 공급을 중단하거나 공급하지 않을 것이다.
단계808에서, EVE(102)는 EVSE(104)가 그리드(108)로부터 분리되어 있는지 여부를 판단한다. 실시예에서, VL(103)은 EVSE(104) 자체 또는 또다른 장치, 예를 들어 수동 또는 자동 건물 분리 스위치로부터의 양(positive)의 표시에 기초하여 EVSE(104)가 분리되어 있는지 여부를 판단한다. EVSE(104)가 분리되면, 처리(프로세스)는 단계810으로 진행된다. 그렇지 않으면, VL(103)은 EVE(102)로부터 EVSE(104)로의 전력 플로우를 중단하거나 더 이상 공급하지 않을 것이다. 기존의 전기 코드는 건물의 부하를 전원이 접속되지 않은 그리드(dead grid)로부터 전기적으로 분리하기 위한 분리 스위치를 요구한다. 이러한 코드들은 건물이나 부하측에 전원을 공급하기 위한 비상 발전기(generator)를 켜기 전에 그리드(108)로부터 그러한 분리를 요구한다. 실시예에서, EVSE(104)는 분리 스위치로부터 요구되는 분리 확인(verification)을 처리하며, 그것은 이후 전기적 전력 발전의 자원(source)이 될 것이라고 EVE(102)에 신호한다.
표준 분리 스위치 또는 개량된 분리 스위치는 그리드 전력의 손실을 감지하거나 그리드(108)로부터 건물/집 또는 부하를 분리시키거나, 예를 들어, EVSE(104)에 연결된 "발전기 시동"으로 표기된 전선을 통해 이와 같은 분리가 이루어졌음을 알리기 위해 사용될 수 있다. EVSE(104)는 고정 EVSE 속성, 예를 들어 "비상 전력 플래그"를 설정하여 비상 전력 사용을 위해 구성될 수 있다. 즉, "비상 전력 플래그"는 분리스위치가 EVSE(104)에 정확하게 연결되었음을, 그리고 중앙-탭 변압기가 아래 명시된 바와 같이 제공되었음을, 자격이 있는 전기 기술자가 확인했음을 나타낸다. 또한 세 가지 동적 속성이 다음을 생성할 준비가 되었음을 알리기 위해 사용될 수 있다. (1) "발전기 시동" 또는 분리 스위치로부터의 유사 신호가 온(on)임을 나타내는 동적 EVSE 속성 (2) 중앙-탭 변압기가 컨택터에 의해 연결되어있음을 나타내는 동적 EVSE 속성 (3) 현재 연결된 차량이 이런 종류의 발전 모드를 할 수 있음을 나타내는 동적 EVSE 속성. 다른 EVSE 속성과 같이, 이러한 동적 및 정적 속성들은 EVE(102)로 전송된다. 발명의 일실시예에서, EVSE 속성이 올바르게 설정되어 있지 않고, 분리 스위치가 동작중임을 표시하는 속성이 지속적으로 온(on)이 아니면, EVE(102)는 차량에 전력 생성을 지시하지 않는다.
단일 위상에서, 중앙-탭 중립 전기적 연결들에 대해, EVSE 회로의 최대 출력으로서 같은 전력 등급(rating)으로 정격화된, 중앙 탭 240V 인덕터는 EVSE(104)에 추가될 수 있다. 중앙 탭 240V 인덕터는 컨택터 또는 릴레이를 통해 EVSE(104)로부터 정상적으로 분리될 수 있다. 그리드 집적 차량이 비상 전력을 제공하고 있을 때, 인덕터는 차량으로부터 240VAC를 거쳐 연결될 수 있다. 이 구성에 의해 240볼트를 제공하는 차량이, 중앙-탭 중립(neutral) 없이, 중앙-탭 중립을 건물 전기 시스템에 공급할 수 있다. 여기서 3상(three-phase) 건물이 Y 또는 델타(Delta) 구성에서 대응 변압기를 유사하게 사용하는 방법은 여기서 당업자가 상세한 설명으로부터 알 수 있을 것이다.
단계810에서 EVE(102)는 전력을 EVSE(104)에 제공한다. 실시예에서, VL(103)은 PEM(204)에게 지시하여, 예를 들어 정전의 경우에 집에 전력을 공급하기 위해 EVSE(104)에 전력을 전달한다.
단계812에서 EVE(102)는 비상 전력의 공급을 종료할 것인지 여부를 판단한다. 실시예에서 누전이 감지될 때, 그리드 전력이 감지될 때, 또는 배터리 충전이 스레숄드(threshold) 이하, 예를 들어 15% 이하로 떨어질 때, VL(103)은 비상 전력을 공급하는 것을 중지할 것인지 여부를 판단한다. EVE(102)가 비상 전력을 계속 공급하는 것으로 판단하면, 처리(프로세스)는 806단계로 진행한다.
단계814에서 EVE(102)는 전력 플로우를 중단한다. 실시예에서, VL(103)은 PEM(204)에 지시하여 EVE(102)로부터 EVSE(104)로 전력 플로우를 중단하거나 공급하지 않게 한다. 한계가 로우(low) 배터리까지 도달하면, VL(103)은 배터리 전력을 보호하기 위해 EVE(102)를 추가로 중지할 수 있다.
발명의 구성이 그리드 집적 차량에 대한 전력을 제어하는 것을 나타내고 있지만, VL(103)은 저장소 기능, 에너지가 저장소로부터 인출되는 것을 필요로 하는 시간에 대한 일부 예측력을 가지는 다른 장치를 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 그리드 서비스를 제공하기 위해 에너지 입력을 조절함으로써 충전(열에 의해)될 수 있고, 유사하게 예측가능한 용도(추운 날씨에)를 가지는 저장소 공간 히터 또는 저장소 보일러에 이 발명의 구성이 적용될 수 있다. 그런 구성에서, 열 저장소로부터 전기를 배출하지 않고, 저장소 공간 히터로의 오직 한 방향의 전력 플로우가 제공되도록 열 저장소가 구성될 수 있다. EVE(102)는 역공급 제한 파라미터를 0으로 설정하는 것과 같은 대응(adaptation)을 가지고 이 발명에서 서술된 것처럼 동작하고, 배터리 용량, 여행의 시간 및 기간을 예측하기보다는, EVE(102)는 공간 열기, 냉각, 뜨거운 물 또는 깨끗한 반사기와 같은 열 서비스에 관한 건물 또는 입주자 요구를 예측한다. 다른 건물 전기 사용은 에너지 저장소를 포함하므로, 냉각 또는 물 가열과 같은 전위의 관리는 유사하게 VL(103)에 의해 제어될 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 상술한 단계를 구현하기 위해, EVE(102)내에서 VL(103)을 구성하는 예시적인 알고리즘은 이제부터 설명한다.
예시적인 VL 알고리즘
EVSE에 차량의 플러그인시 구현되는 처리(프로세스)
파일롯 신호를 통해 EVSE 전력 용량을 수신한다.
EVSE가 통신하면,
그때 EVSE 속성을 취하고, 차량 속성을 EVSE에 보낸다.
그렇지 않으면 속성에 대한 초기값을 사용한다.
EVSE 전력 용량, EVE 전력 용량, EVSE 속성, 배터리 kWh, 충전 상태, 주행
스케쥴 등에 기초하여 충전 및 방전 전력 용량을 kW로 계산한다.
EVSE 속성 내 그리드 위치이면,
그때 EVSE로부터 그리드 위치를 처리한다.
그렇지 않으면 GPS 위치를 취하고, 위치 파라미터를 추론 또는 계산한
다.
EVSE로부터 이용할 수 있는 전기 계좌, 전기 충전 판매자 등이면,
그때, 계좌 및 인가를 취한다.
그렇지 않으면 불명확한 것으로 표시된 계좌에 대해 최대한 추론한다.
EVSE로부터 다음을 포함하는 인가를 처리한다.
충전의 OK, 요구된/요구되지 않은 지불, 허용된 되먹임(backfeeding),
그리드 전력의 손실에 대한 조치, 요구되는 수집 서버, 로컬 IP 어드레스
EVSE가 로컬 수집기를 요구하고, 운전자가 인가된 대리가 있으면,
그때 로컬 수집 서버에 통보하는 것을 시도한다.
그렇지 않으면 차량의 정상 수집 서버의 사용을 시도한다.
어느 수집기에 연결이 수행되면,
그때,
연결 모드(실시간 명령 및 보고),
정상 수집기이면,
그때 개인 데이터 이동을 허용한다.
그렇지 않으면 데이터 이동을 제한한다.
그렇지 않으면 자율 모드(예를 들어 로그 데이터)
수집기에 연결시, 연결된 모드
수집 서버와 신호를 교환한다
개인 데이터 이동이 허용되면,
그때 VL과 수집 서버상의 주행 스케쥴을 동기화한다.
분리하는 동안 이전의 충전 또는 그리드 서비스에 대해 저장된 데이터
를 수집 서버로 이동한다.
주행 스케줄, EVE 및 EVSE 속성 등에 기초하여 이제부터 이용가능한 전 력 용량을 판단한다.
전력 용량을 수집 서버에 보고한다.
반복한다
수집기로부터 급송 신호를 수신한다.
배터리의 충전 또는 방전을 위해 VMS에 명령한다.
그리드로의/그리드로부터의 전력 플로우의 결과를 측정한다.
전력 플로우를 수집기에 보고한다.
이전의 n 응답, 배터리 충전 상태 등에 기초하여 보고된 전력
용량을 조정한다.
수집기가 분리되고, 차량은 플러그가 뽑히고, 그리드 전력이 손실되거 나 누전이 발생할 때까지.
EVSE에 꼽혀있지만 수집 서버에는 연결되지 않는 자율 모드
자율 모드로 들어간다.
모든 자동 발전 제어(Automatic Generation Control: AGC) 서비 스를 오프로 전환한다.
다음을 포함하는 로컬 정보에 기초하여 그리드 서비스를 온으로 전 환한다.
충전, 예를 들어 로컬 주파수 감지와 정확한 무효 전력과 같은
로컬 감지에 기초한 서비스를 제공한다.
반복한다.
하루 시간, 주행 스케쥴 및 서비스에 기초하여 충전/방전한다.
가능한한 로컬 그리드 서비스를 제공한다.
재연결시 차후 보고를 위한 모든 처리를 기록한다.
수집기에 재연결 또는 EVSE로부터 플러그가 뽑힐 때까지
그리드 전력의 손실시 처리
EVE로부터 그리드로 전력 플로우를 정지(단독운전방지 보호)한다. 로컬 비상 전력이 인가되지 않으면,
차량 전력을 중지한다.
그렇지 않으면
반복한다.
확인된 그리드로부터 건물 분리이면,
그때 EVE로부터 건물에 전압을 가한다.
누전이 있거나 건물이 분리되지 않거나 그리드 전력이 복구되거나 배터리가 너무 낮아질 때까지
VL 알고리즘의 종료
도 9는 본 발명의 국면에 따른 전력 플로우를 관리하기 위해 EVSE에 의해 취해지는 예시적인 단계들의 순서도(900)이다.
단계902에서, EVSE(104)는 EVSE 속성을 유지한다. 실시예에서, EVSE 속성을 유지하는 것은, 고정 EVSE 속성과 인가된 직원에 의한 서명의 초기화, 및 EVSE 마이크로프로세서(304)에 의해 유동 EVSE 속성을 업데이트하는 것을 포함할 수 있다.
단계904에서, EVSE(104)는 EVE(102)와 통신을 수립한다. 실시예에서, EVSE(104)는 EVE(102)의 VL(103)와 통신을 수립한다. 단계906에서 EVSE(104)는 유지된 EVSE 속성을 EVE(102)에 전송한다. 실시예에서 EVSE(104)는 EVSE 속성을 EVE(102)의 VL(103)에 전송한다.
도 10은 EVSE(104)의 견지로부터 전력 플로우를 관리하기 위해, EVSE(104)가 EVE(102)와 접속하기 위한 예시적인 단계들의 순서도(1000)이다.
단계1002에서 EVSE(104)는 플러그인 이벤트를 감지한다. 실시예에서, 예를 들어 핀(350e)에 의해 발생된 플러그 존재 신호에 기초하여, EVSE(104)는, EVSE(104)의 대응 커넥터(350)에 의해 EVE 커넥터(250)의 존재를 감지한다. 플러그인이 감지되면 처리(프로세스)는 단계1004로 진행한다. 그렇지 않으면 EVSE(104)는 플러그인 이벤트를 계속 대기한다.
단계1004에서 EVSE(104)는 EVE(102)와 통신을 수립한다. 실시예에서 통신은 상술한 방법 중 하나에 따라 수립된다.
단계1006에서 EVSE(104)는 속성을 이동한다. 실시예에서 마이크로프로세서(304)는 메모리(306)로부터 EVSE 속성을 검색하고, EVSE 속성을 VL(103)에 전송한다. 또한, EVSE(104)는 EVE(102)로부터 EVSE 속성을 수신하여 그것을 EVSE 메모리(306)에 저장한다.
단계1008에서 EVSE(104)는 지불이 요구되는지 여부를 판단한다. 지불이 요구되지 않으면, 처리(프로세스)는 단계1012로 진행한다. 지불이 요구되면 처리(프로세스)는 단계1010로 진행한다.
단계1010에서 EVSE(104)는 충전이 인가되는지 여부를 판단한다. 예를 들어 계좌 번호 검색, 카드 판독(card swipe), 코인 저장소 등에 응답하여, 충전이 인가되면, 처리(프로세스)는 단계1012로 진행한다. 충전이 인가되지 않으면 EVSE(104)는 인가를 대기한다. 실시예에서, 인가가 수신되지 않으면, 예를 들어 EVSE(104)에 연결된 디스플레이(미도시) 상에 메시지를 표시하거나, 차량 내 운전자에게 표시하기 위해 EVE(102)에 메시지를 보내고, 다른 지불 방법을 대기함으로써, EVSE(104)는 차량의 사용자에게 경고할 수 있다.
단계1012에서 EVSE(104)는 커넥터에 전압을 가한다. 실시예에서, 마이크로프로세서(304)는 컨택터(302)를 닫음으로써 커넥터(350)에 전압을 가한다. 선택적으로 EVSE(104)는 에너지 사용을 기록한다. 실시예에서 마이크로프로세서(304)는 컨택터(302)가 닫혔을 때 시간 주기 동안 사용을 기록한다. 또한, 그리드 서비스가 주차 특권을 갖는 차량에 제공되면, EVSE(104)는 이것을 기록할 수 있다. EVSE는 또한 전기 충전 판매자에 주기적으로 선택적으로 보고할 수 있다.
단계1014에서 EVSE(104)는 커넥터에 전압을 가하지 않는다. 실시예에서 마이크로프로세서(304)는 컨택터(302)를 열어서 커넥터(350)에 전압을 가하지 않는다. 선택적으로 EVE(102)는 기록된 사용을 기록한다. 실시예에서, 마이크로프로세서(304)는 기록된 사용을 메모리(306)에 기록한다. EVSE(104)는 예를 들어 망(net) 에너지 사용, 주차 주기 등과 같은 전체 전력 플로우 처리를 계산할 수 있다.
단계1016에서 EVSE(104)는 기록된 사용을 전기 충전 판매자에 전송한다. 실시예에서 마이크로프로세서(304)는 메모리(306)로부터 기록된 사용을 검색하고, 전기 충전 판매자에 전송한다. 또한, EVSE(104)는 분리, 계산된 전체 에너지 처리 정보를 전기 충전 판매자와 주차 조작자에게 보고할 수 있다.
도 10을 참조하여 상술한 단계들을 구현하도록 EVSE(104)를 구성하기 위한 예시적인 알고리즘이 이제부터 제공된다.
예시적인 EVSE 연결 알고리즘
실시예에서, EVSE는 다음 3부분의 알고리즘을 갖는 차량과 통신한다. 차량의 플러그인과 분리는 사건 중심이다.
차량의 플러그인시
제어 선(예를 들어 직렬 암호화, CAN버스 또는 단일 선 이더넷) 상의 통
신이면
그때 EVSE 속성을 VL로 보내고, EVE 속성을 수신한다.
지불이 요구되지 않으면,
그때 차량 전력을 공급한다
그렇지 않으면,
차량으로부터의 인가, 운전자에 의한 로컬 조치(예컨대 전자카드 판
독, 코인 저장소) 또는 전기 충전 판매자로부터의 인가를 대기한다.
인가되면,
그때 차량 전력을 공급한다.
그렇지 않으면 운전자에게 메시지를 쓰고 주차 조작자에게 경고한다.
차량에 전원 공급의 성공시
인가시, 충전 및/또는 그리드 서비스를 위한 전선관을 제공한다.
EVSE가 계량기가 있으면,
그때 전기 충전 판매자에 주기적으로 보고한다.
차량이 주차용 그리드 서비스를 제공하고 있으면,
그때 주차 조작자에게 주기적으로 보고한다.
차량 분리시,
차량 커넥터에 전압을 가하지 않는다.
EVSE가 계량기가 있으면, 전체 처리, 즉 망 에너지 사용, 주차 주기 등
을 계산한다.
EVSE가 통신 능력을 가지면,
그때 분리와 전체 처리를 전기 충전 판매자 및 주차 조작자에게 보고 한다.
다음 차량의 플러그인을 대기한다.
알고리즘의 종료
도 11은 수집 서버(106)의 견지로부터 전력 플로우를 관리하기 위해 EVE(102)가 수집 서버(106)와 접속하는 예시적인 단계들의 순서도(1100)이다.
단계1102에서 수집 서버(106)는 부팅 되고, 단계1104에서 수집 서버(106)는 구성 파라미터를 로드(load)한다. 실시예에서 수집 서버(106)는 로컬 저장소로부터, DSO 지도, 등록된 충전 위치 리스트(DSO 위치 및 계좌), 등록된(계좌를 갖는) VL(103)의 리스트, 및 각 등록된 VL(103)에 대해 계좌 번호(들), 마지막 알려진 주행 스케쥴, 또한 소위 예측된 다음 여행을 로드한다. 또한, 수집 서버는 이더넷을 통해 TSO(그리드 서비스 구매자의 이름, 시장 규칙과 신호 규칙), DSO(갱신된 DSO 회로와 시스템 지도, 및 스위치 상태), 및/또는 IPP(발전기 상태, 저장소 자원을 필요로 하는 발전기)를 검색할 수 있다.
단계1106에서 수집 서버(106)는 차량으로부터 연결 요구(즉, 전화 요구 또는 재다이얼/재연결 요구)을 수신한다.
단계1108에서 수집 서버(106)는 EVE 속성을 포함하는 EVE 조작 파라미터를 수신한다. 실시예에서 수집 서버(106)는 VL(103)로부터 EVE 조작 파라미터를 수신한다. 실시예에서 EVE 속성은 고유한 EVE ID, 고유한 EVSE ID 및 EVE 알고리즘 618단계 및 628단계에서 계산된 모든 조작 파라미터를 포함한다.
단계1110에서 수집 서버(106)는 하나 또는 그 이상의 EVE 속성 및 EVE 조작 파라미터를 수집한다. 실시예에서 수집 서버(106)는 전력 용량, 배터리 에너지, 배터리 헤드웨이(headway) 및 주행 스케쥴 정보를 수집한다.
단계1112에서 수집 서버(106)는 하나 또는 그 이상의 연결된 EVE들의 수집으로부터 전체 이용가능 용량을 예측한다. 실시예에서 수집 서버(106)는 에너지, 헤드웨이 및 각 연결된 EVE의 스케쥴에 기초하여 전체 이용가능 용량을 예측한다. 실시예에서, 수집 서버(106)는 예를 들어, 6분, 10분, 15분, 1시간, 2시간 등의 특정 시간 블록에서 이용가능할 것 같은 EVE(102)들을 확인한다. 예를 들어, 차량이 월요일 오후 2시 10분에 여행하기로 스케쥴되어 있다면, 수집 서버(106)는 스케쥴된 블록 후에 짧게 그리드(108)로부터 분리되기로 스케쥴된 차량을 사용하지 않는 것을 선택할 수 있다. 미래의 시간 블록에 대해, 수집 서버(108)는 단계1112가 수행되는 시간에 연결되지 않을지라도 주행 스케쥴에 기초하여 이용가능하다고 예측된 차량의 용량을 또한 포함할 수 있다. 그때 수집 서버(106)는 각 블록의 시간 동안 이용가능한 차량으로부터 용량을 합한다. 예를 들어, 월요일 오후 2시와 3시 사이에 특정 시간 주기 동안, 수집 서버(106)는 달력 정보에 기초하여 이용가능한 각 차량으로부터 전력, 배터리 충전 및 배터리 헤드웨이와 같은 용량을 합할 수 있다. 예를 들어, 1200대의 차량이 있고 그들 중 1000대가 월요일 오후 2시와 3시 사이에 이용가능하다고 예측되고 각 차량이 그 시간 주기 동안 평균적으로 10kW를 전달 수 있다면, 전체 예측 전력 용량은 10MW일 것이다. 그들의 스케쥴이 이용가능하다고 나타낼 때(즉 계획되지 않고 예측 되지 않는 여행), 수집 서버(106)는 시간 블록 동안 분리된 차량의 소재를 파악하는 동안, 신뢰할 만한 전력 용량 제공을 달성하기 위해, 전체 용량에서 일부 퍼센트, 예를 들어 15%를 추가로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 전체 용량 10MW는 보고된 전체 이용가능 용량으로서, 8.5MW로 감소될 수 있다. 퍼센티지 조정은 그리드에 용량을 제공하는 수집 서버의 역사적 능력과 제안된 용량을 제공하지 못함에 대한 벌금액에 기초하여 판단될 수 있다. 예를 들어, 급송시 전체 이용가능 용량이 99.9퍼센트 전달되면, 감소율은 감소할 수 있다(예를 들어, 10퍼센트까지). 반면에, 급송시 전체 이용가능한 용량이 10퍼센트 전달되지 못하면, 감소율은 증가할 수 있다(예를 들어, 25퍼센트까지).
단계1114에서 수집 서버는 예측된 전체 이용가능 용량을 위한 시장을 확인한다. 실시예에서 수집 서버(106)(또는 그의 조작자)는 각 시간 블록에 대해 수집된 EVE용량을 이용하여 채워질 수 있는 그리스 서비스에 대해 이용가능한 가장 높은 가격을 판단하기 위해 이용가능한 시장 정보를 분석한다.
단계1116에서 수집 서버(106)는 전체 이용가능 용량을 하나 또는 그 이상의 확인된 시장에 제공한다.
단계1118에서 수집 서버(106)는 제공된 전체 이용가능 용량이 그리드(108)에 의해 수락되는지 여부를 판단한다. 그리드(108)가 그 제공을 수락하면, 처리(프로세스)는 제공된 전체 이용가능 용량을 급송용 그리드(108)에 등록하는 단계1120로 진행한다. 수집 서버에 의한 처리(프로세스)는 도 13을 참조하여 서술한 순서도(1300)의 단계에 따라 처리될 수 있다. 그리드가 그 제공을 수락하지 않으면, 처리(프로세스)는 또다른 시장을 확인하기 위해 단계1114로 돌아간다.
도 12는 수집 서버(106)의 견지에서 그리드(108)로부터 EVE(102)를 제거하는 예시적인 단계들의 순서도(1200)이다.
단계1202에서 수집 서버(106)는 차량이 여전히 연결되었는지 여부를 판단한다. 실시예에서 VL(103)과 통신이 끊어지거나 스레숄드(threshold) 시간 주기 동안 통신이 수신되지 않을 때 수집 서버(106)는, 차량이 분리되었다고 판단한다. 차량이 더 이상 연결되지 않으면 처리(프로세스)는 단계1204로 진행한다. 그렇지 않으면, 수집 서버는 순서도(1100) 및 순서도(1300)의 단계들에 따라 처리를 계속하면서 분리된 차량으로부터 대기한다.
단계1204에서 수집 서버(106)는 단계1110에서 수집 계산으로부터 차량을 제거한다(도 11).
도 13은 수집 서버(106)의 견지에서 전체 이용가능 용량을 차량에 급송하기 위한 예시적인 단계들의 순서도(1300)이다.
단계1302에서 수집 서버(106)는, 그리드(108)가 급송 신호를 발생했는지 여부를 판단한다. 실시예에서 그리드 급송 신호는 TSO, DSO 또는 IPP로부터 수신된다. 그리드(108)가 급송 신호를 발생하면, 처리(프로세스)는 1304단계로 진행한다. 그렇지 않으면 수집 서버는 급송 신호를 대기한다.
단계1304에서 수집 서버(106)는 연결된 차량 중에서 급송될 용량을 할당한다. 예를 들어, 그리드(108)로부터 급송 신호가 10,000와트를 요구하고 있고, 각각 1,000와트를 공급할 수 있다고 나타내는 20대 차량이 있다면, 수집 서버는 각 연결된 차량에 500와트를 할당할 수 있다. 더 완전한 실시예에서, 할당은 주행 스케쥴과 그리드 위치를 포함하는 다른 EVE 속성, 및 조작 파라미터에 기초할 수 있다.
단계1306에서 수집 서버(106)는 각 차량의 할당된 용량을 차량에 급송한다. 실시예에서 수집 서버(106)는 할당된 용량에 따라 VL(103)에 급송 명령을 발한다.
단계1308에서 수집 서버(106)는 차량으로부터 보고를 수신한다. 차량 보고는 전달된 실제 와트를 포함한다. 전달된 실제 와트가 할당된 양(amount) 미만이면, 수집 서버는 단계1304에서의 차량들 중에서 재할당을 시도할 수 있다.
단계1310에서 수집 서버(106)는 단계1308에서 수신된 보고를 합하고, 1312단계에서 급송 요구를 발생시킨, 그리드(108), 예를 들어 TSO/DSO 또는 IPP와 같은 그리드 조작자에게 보고를 보낸다.
단계1314에서 수집 서버(106)는 전달된 수집 전력이 급송 요구를 충족할 만큼 충분한지 판단한다. 실시예에서, 수집 서버는 할당된 전체 용량을 보고에서 확인된 실제 용량과 비교한다. 급송이 충분하면, 처리(프로세스)는 다음 급송을 위해 1302단계로 진행한다. 급송이 충분하지 않으면, 처리(프로세스)는, 그리드(108)로부터 급송된 양을 충족하기 위해 이용가능 용량을 재할당하는 것을 시도하는 수집 서버(106)를 갖는 1304단계를 진행한다. 시장 규칙에 따라, 긴 시간 프레임, 예를 들어 15분에서 1시간에 걸쳐, 1314단계에서 판단된 불충분한 급송은 단계1116에서 그리드에 제공된 용량의 감소를 초래(lead)할 것이다.
도 11 내지 도 13을 참조하여 상술한 단계를 구현하도록 수집 서버(106)를 구성하기 위한 예시적인 알고리즘은 이제부터 제공된다.
그리드 집적 차량의 수집기용 예시적인 알고리즘
수집 서버의 최고 레벨 상세 설명은 서버 시동(부팅)과 3개의 구별되는 조작 루프(loop)로 구성된다. 각 조작 루프는 대략적인 시간을 괄호 안에 넣어 제공한다. 3개의 루프는 배타적일 필요없다. 예를 들어, 그것들은 적절한 신호와 함께 동시에 실행할 수 있다.
서버 시동(부팅 또는 새로운 프로그램 로드시)
제2저장소로부터 로드(예를 들어 하드 디스크):
DSP 지도
DSO 위치 및 계좌를 갖는 등록된 충전 위치의 리스트
계좌를 갖는 등록된 VL의 리스트
각 VL에 대해, 계좌 번호(들), 및 마지막 알려진 주행 스케쥴
인터넷을 통해 외부에서 연결하고 다음을 로드한다:
TSO: 그리드 서비스 구매자의 이름, 및 시장/신호 규칙
DSO: 갱신된 DSO 회로와 시스템 지도 및 스위치 상태
IPP: 발전기 상태, 저장소 자원을 필요로 하는 발전기
차량/VL을 등록 및 비등록하기 위한 루프(사건 중심)
VL이 수집 서버를 호출시 또는 재다이얼/재연결시
VL 조작 파라미터를 수신하여 지역적으로 저장한다:
차량 ID, EVSE ID, 그리드 위치, 전력 용량, 배터리 에너지
(크기 및 현재 충전 상태), 예측된 다음 용도, 버퍼 범위 등
그리드 서비스의 이용가능한 시간을 계산한다.
이 VL이 제공할 수 있는 전력 용량을 계산하고 서버의 수집 용량으
로 이 VL을 얼마나 오래 포함하는지 측정한다.
미리 연결된 VL로부터 연결이 끊어질 때
서버의 수집 용량으로부터 차량의 용량을 제거한다.
용량을 계획하고 제공하기 위한 루프(예를 들어 매시간 루프)
차량 용량 계산을 갱신한다.
영역당 모든 차량의 용량을 수집한다.
예측을 실행, 다음 시간 또는 목표 기간동안 확실한 용량을 계산한다.
선택적인 잠재적 시장을 평가한다.
최적의 시장 또는 최적의 시장 수(n)를 판단한다.
시장(들)에 용량을 제공한다.
제공(들)이 수락되면,
그때 급송을 위해 수락된 제공을 등록한다.
“용량을 계획하고 제공하기 위해” 루프의 처음으로 돌아간다.
급송용 루프(예를 들어 1초 루프)
TSO, DSO 또는 IPP로부터 급송 신호를 대기한다.
TSO/DSO/IPP로부터 급송 신호시
다음의 모든 것을 고려하여 차량들 중에서 응답을 할당한다.:
다음 여행 시간
역사적인 경험 및 평가 알고리즘에 기초한 에러 마진(margin)
응답의 할당은 지방적 또는 지역적, 예를 들어 정확한 TSO에서 로컬 가격책정 노드, 변전소 또는 분배 공급 장치일 수 있다.
명령을 통해 전력을 각 할당된 VL에 급송한다.
할당된 리스트에서 각 VL로부터 보고를 수신한다.
영역 및 지역적 그리드 위치에 의해 VL로부터 보고를 합한다.
응답이 청구된 용량과 동일하지 않으면 등록된 용량을 갱신한다.
전달된 수집된 전력에 대한 보고를 TSO, DSO 및/또는 IPP에 보낸다.
“급송 신호 대기”로 돌아간다.
참고: 급송에 대한 루프의 변형은 심야 과금을 포함하는 차익 거래이다. 이 변형에서 급송은 가격에 의하고, 타이밍은 이상적이지 않을 수 있고, 보고는 선택적이거나 계산 또는 비용 청구 기간의 끝까지 지연될 수 있다.
수집 알고리즘의 종료
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 도시 및 서술하였으나, 본 발명은 개시된 설명에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명을 벗어나지 않고 청구범위와 동일한 범위 내에서 다양한 수정이 상세하게 이루어질 수 있다.

Claims (35)

  1. 전기 차량 장치에 의해, 전기 차량 스테이션 장치 속성을 가지는 전기 차량 스테이션 장치와 통신을 수립하는 단계;
    상기 전기 차량 장치에 의해, 상기 전기 차량 스테이션 장치 속성을 수신하는 단계; 및
    상기 전기 차량 장치에 의해, 상기 전기 차량 스테이션 장치 속성에 기초하여 상기 전기 차량 장치와 상기 전기 전력 그리드 사이의 전력 공급을 유지하는 단계를 포함하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    배터리와 관련된 충전 파라미터를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 유지하는 단계는 상기 판단된 충전 파라미터에 기초하여 전력 공급을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전기 차량 스테이션 장치 속성에 기초하여 상기 전기 그리드 위치를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 유지하는 단계는 상기 판단된 전기 그리드 위치에 기초하여 전력 공급을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    GPS 위치를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 유지하는 단계는 상기 판단된 GPS 위치에 기초하여 전력 공급을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 판단된 충전 파라미터는 배터리 에너지 및 배터리 헤드웨이(headway)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량을 전기 전력 그리드와 접속하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전기 차량 장치의 작동 파라미터를 수집 서버에 보내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전기 차량 장치의 메모리에 주행 스케쥴을 저장하는 단계; 및
    상기 전기 차량 장치에 의해, 상기 주행 스케쥴을 원격의 주행 스케쥴과 동기시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량을 전기 전력 그리드와 접속하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전기 차량 장치의 이용 가능 용량을 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 이용 가능 용량을 상기 수집 서버에 보고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    급송 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 유지하는 단계는 또한 상기 수신된 급송 신호에 기초하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    전력 공급을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 전력 공급을 상기 수집 서버에 보고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전기 차량 스테이션 장치는 건물과 전기적으로 연결되고,
    그리드 전력이 손실되는지 판단하는 단계; 및
    상기 그리드 전력이 손실되었으면, 상기 전기 차량 스테이션 장치에 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 그리드 전력의 손실 동안 상기 전기 차량 스테이션 장치가 전력을 수신하도록 인가되었는지 상기 전기 차량 장치에 의해 판단하는 단계 및
    상기 전기 차량 스테이션 장치에 전력을 공급하기에 앞서, 상기 전기 차량 스테이션 장치와 연결된 건물이 상기 그리드와 분리되어 있는지 상기 전기 차량 장치에 의해 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 공급하는 단계는, 상기 전기 차량 스테이션 장치가 인가되고 상기 전기 차량 스테이션 장치에 전기적으로 연결된 상기 건물이 상기 그리드와 분리되어 있는 경우에만 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 전기 차량의 여행을 예측하는 단계;
    다양한 충전 레벨에 도달 및 유지하는 배터리에 대한 영향을 판단하는 단계; 및
    배터리 수명을 연장하기 위해, 상기 배터리를 최소로 사용하면서 상기 예측된 여행을 수행하기 위해 상기 전기 차량에 충분한 레벨로 상기 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전기 차량용 여행을 예측하는 단계;
    현재 온도를 판단하는 단계; 및
    상기 예측된 여행 및 상기 현재 온도에 기초하여 상기 전기 차량의 적어도 일부를 미리 가열 또는 미리 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 미리 가열 또는 미리 냉각은 또한 상기 예측된 여행에 대해 예상된 날씨에 기초하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  16. 제2항에 있어서,
    제1 직접 통신 채널을 이용하여 수집 서버와 통신을 시도하는 단계;
    상기 제1 직접 통신 채널을 이용한 실패한 시도에 대한 응답으로, 상기 수집 서버에 대한 적어도 하나의 다른 직접 통신 채널을 이용하여 상기 수집 서버와 통신을 시도하는 단계; 및
    상기 예측된 여행, 배터리 충전 상태, 시각 및 지역 정보에 기초하여 상기 배터리의 충전을 제어하는 자율 모드로 들어가는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    자율 모드로 처리를 기록하는 단계, 및
    상기 수집 서버와 통신이 수립되었을 때, 상기 수집 서버에 상기 기록된 처리를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 전기 차량 장치가 또다른 전기 차량의 또다른 전기 차량 장치에 연결되는지 판단하는 단계; 및
    상기 다른 전기 차량이 상기 전기 차량 스테이션 장치에 연결된 것처럼 동작하도록, 상기 전기 차량 스테이션 장치를 시뮬레이션하여, 상기 다른 전기 차량이 연결되었을 때만 상기 다른 전기 차량이 충전되고, 상기 전기 차량이 전기를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량과 전기 전력 그리드의 접속 방법.
  19. 전기 차량 스테이션 장치와 접속하기 위한 적어도 하나의 스테이션 통신 포트;
    차량 관리 시스템과 접속하기 위한 적어도 하나의 차량 통신 포트; 및
    상기 적어도 하나의 스테이션 통신 포트 및 상기 적어도 하나의 차량 통신 포트에 연결되며,
    상기 적어도 하나의 스테이션 통신 포트를 통해 상기 전기 차량 스테이션 장치와 통신을 수립하고 상기 전기 차량 스테이션 장치로부터 상기 전기 차량 스테이션 장치 속성을 수신하고 상기 전기 차량 스테이션 장치 속성에 기초하여 상기 전기 차량과 상기 전기 차량 스테이션 장치 사이의 전력 공급을 유지하기 위해 상기 차량 관리 시스템에 명령을 발생하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 전기 차량 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한 상기 스테이션 통신 포트를 통해 상기 수집 서버와 통신을 수립하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 수집기와 백업 통신 포트를 수립하기 위해 적어도 하나의 다른 통신 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 전기 차량은 배터리를 포함하고, 상기 프로세서는 또한 상기 배터리와 연결된 충전 파라미터를 판단하고, 또한 상기 충전 파라미터에 기초하여 상기 전력 공급을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한 GSP 데이터에 기초하여 상기 전력 공급을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한 그리드 위치에 기초하여 상기 전력 공급을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 판단된 충전 파라미터는 배터리 에너지 및 배터리 헤드웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한 상기 전기 차량 장치용 속성을 상기 스테이션 통신 포트 또는 상기 백업 통신 포트를 통해 상기 수집 서버에 보내도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 프로세서에 연결된 메모리를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 주행 스케쥴을 저장하고, 상기 주행 스케쥴을 원격의 주행 스케쥴과 동기시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 프로세서는 급송 신호를 수신하고, 상기 수신된 급송 신호에 기초하여 전력 공급을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 프로세서는 전력 공급을 측정하고 상기 측정된 전력 공급을 상기 수집 서버에 보고하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  30. 제19항에 있어,
    상기 전기 차량 스테이션 장치는 건물과 연결되고,
    상기 프로세서는 그리드 전력이 손실되는지 판단하고, 상기 그리드 전력이 손실되면 상기 전기 차량 스테이션 장치를 통해 상기 건물에 전력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 전기 차량 스테이션 장치를 통해 전력이 공급되도록 상기 건물이 관리적인 승인을 가지는지 판단하기 위해, 또는 안전하게 전력을 공급하도록 적절한 그리드 위치 안전 장치가 정확하게 스위치되었는지 판단하기 위해, 상기 프로세서는 전기 차량 스테이션 장치 속성을 이용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  32. 제19항에 있어서,
    상기 프로세서가 수집 서버와의 통신이 수립되지 않거나 손실되었는지 판단하고 상기 수집 서버와 통신의 손실에 대한 응답으로 자율 제어 모드로 들어가도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  33. 제18항에 있어서,
    상기 전기 차량의 적어도 하나의 스테이션 통신 포트에 연결을 위한 제1단부상의 제1커넥터와, 다른 전기 차량의 다른 스테이션 통신 포트에 연결을 위한 제2단부상의 제2커넥터를 가지고, 상기 제1커넥터는 실질적으로 상기 제2커넥터와 동일한 충전 코드 세트; 및
    상기 충전 코드 세트를 이용하여 상기 전기 차량으로부터 상기 다른 전기 차량을 충전하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 프로세서에 연결되는 충전 차량 스위치를 더 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 충전 차량 스위치의 구동에 응답하여 상기 전기 차량으로부터 전력이 상기 다른 전기 차량을 향하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량 장치.
  35. 전기 차량 스테이션 장치 속성을 가지는 전기 차량 스테이션 장치와 통신을 수립하는 수단;
    상기 전기 차량 스테이션 장치 속성을 수신하는 수단; 및
    상기 전기 차량 스테이션 장치 속성에 기초하여 상기 전기 차량과 상기 전기 전력 그리드 사이의 전력 공급을 유지하는 수단을 포함하는 전기 차량과 전기 전력 그리드를 접속하기 위한 시스템.
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