KR20130119808A

KR20130119808A - 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치

Info

Publication number: KR20130119808A
Application number: KR1020120042903A
Authority: KR
Inventors: 권기현
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2013-11-01
Also published as: KR101442899B1

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 장치는 전력을 저장하고, 상기 저장한 전력을 출력하는 에너지 저장부; 외부로부터 부하량 예측을 위한 예측 데이터를 수신하는 통신부; 상기 통신부를 통해 수신된 예측 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 및 상기 저장된 예측 데이터를 이용하여 제 1 기간 동안의 부하량을 예측하고, 상기 예측한 부하량 및 그리드 전력의 계약량을 비교하여 상기 에너지 저장부의 일정을 스케줄링하는 제어부를 포함하며, 상기 에너지 저장부는, 상기 제어부의 스케줄링에 따라 선택적으로 방전 및 충전 동작 중 어느 하나의 동작을 수행한다.

Description

부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치{APPARATUS FOR CHARGING BATTERY OF ELECTRIC VEHICLE USING ESTIMATION OF LOAD}

본 발명은 전기 자동차의 충전 장치에 관한 것으로, 특히 일정 기간 동안의 부하량 패턴을 예측하여 에너지 저장 장치의 동작을 제어하여 소스를 확보하고, 그에 따라 실제 부하량 패턴을 확인하여 상기 확보한 소스의 보상이 이루어질 수 있도록 한 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치에 관한 것이다.

전기자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 전기자동차는 1873년도에 최초 제작되었으나, 배터리의 무거운 중량, 충전시간 등의 기술적 한계로 인해 실용화되지 못했다.

한편, 전기자동차는 간단한 구조와 내구성이 크며 운전이 쉬운 점 등의 장점으로 미국에서 1920년대 중반까지 소량 생산되었다. 최근에는 미국과 유럽을 중심으로 환경오염(공해) 문제로 인해 차량의 배기가스 규제가 높아지고 있으며, 유가가 급등하고 있어 전기자동차가 차세대 차량으로 주목되고 있다. 즉, 공해 없는 전기 에너지를 사용하는 전기 자동차는, 대기오염 요인의 70% 내외를 차지한다고 하는 내연식 엔진 자동차의 유해한 배기가스나 소음 등 환경 문제를 근본적으로 해결할 수 있고, 또 석유 등 화석 연료의 자원수명을 배 이상으로 연장할 수 있다.

그에 따라, 1990년부터 전기자동차와 관련된 다양한 기술이 개발되었다. 즉, 자동차 생산 업체에서는 전기자동차의 기술적 문제인 상대적으로 낮은 배터리 용량, 긴 충전시간, 짧은 운행거리, 늦은 운행 속도를 개선하기 위한 다양한 기술을 개발하고 있는 추세에 있다.

최근에는 전기자동차의 문제점 중 하나인 긴 충전시간을 극복하기 위해서 전기자동차의 충전을 위한 충전 인프라용 인터페이스 부품이 개발되었다. 전기자동차 충전 인프라용 인터페이스 부품은 전기를 동력원으로 사용하는 자동차에 외부에서 전기에너지를 공급하기 위한 차량과 외부 전력계통 사이를 연결하는 충전 인터페이스 모듈과 충전스탠드가 있다. 충전스탠드는 기존 주유기에 해당하는 장치로, 전기자동차와 상용 교류전력계통을 연계하기 위한 전력제어 장치 및 충전 모니터링 장치 등이 포함되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기 자동차 충전 장치를 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 충전 장치는, 충전 동작을 제어하는 제어 수단(70)과, 충전 데이터를 표시하는 표시 수단(40)과, 충전에 관한 명령을 입력하는 키 입력 수단(50)과, 상기 제어 수단(70)으로부터 출력되는 제어 신호에 따라 외부로부터(예를 들어, 그리드, 10) 공급되는 교류 전압을 변환하고, 출력 단자(30)를 통해 상기 변환된 전력을 전기 자동차로 출력하는 전력 변환 회로(20)와, 상기 전기 자동차로 공급되는 전력량을 산출하고, 상기 산출된 전력 량에 따른 요금 정산을 수행하는 요금 정산 수단(60)으로 구성되어 진다.

상기와 같이 구성된 충전 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 제어 수단(70)은 전기 자동차가 연결됨에 따라 상기 연결된 전기 자동차의 배터리 사양을 확인한다.

그리고, 제어 수단(70)은 상기 확인한 배터리 사양을 토대로 상기 전력 변환 회로(20)를 통해 출력되는 출력 전력을 설정한다.

전력 변환 회로(20)는 상기 제어 수단(70)을 통해 설정된 출력 전력을 상기 전기 자동차로 공급한다.

이때, 도 1에 도시된 바와 같은 전기 자동차 충전 장치는 에너지 저장 장치를 포함하고 있다.

상기 에너지 저장 장치는 계약된 그리드 전원만으로 부하량을 감당하지 못하는 경우, 방전 동작을 통해 상기 부하량에 따른 전력을 공급해주게 된다.

그러나, 종래에서의 에너지 저장 장치는 부하 또는 소스 예측과 상관없이 상기 에너지 저장장치를 완충시켜 놓았으며, 이에 따라 상기 에너지 저장 장치의 수명에 악영향을 미치는 문제가 있다.

또한, 종래에는 소스 예측 또는 부하 예측을 통해 상기 에너지 저장 장치를 제어하는 방식이 사용되고 있으나, 이 경우 실제 부하 또는 소스와 상기 에너지 저장장치의 충/방전이 정확히 대응되지 못하여 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 실시 예에서는, 부하량 예측을 통해 에너지 저장장치의 충전 및 방전 동작을 제어할 수 있는 부하 예측에 따른 전기 자동차 충전 장치 및 이의 충전 방법을 제공하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 실제 일정 기간 동안에 발생하는 부하량을 확인하고, 이에 따라 이전에 예측한 부하량과 상기 확인한 부하량의 차이에 따른 에너지 보상 기능을 구현할 수 있는 전기 자동차 충전 장치 및 이의 충전 방법을 제공하도록 한다.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상기 예측 데이터는, 충전기 사용량, 충전기 주변의 교통량을 포함하는 부하 예측 데이터와, 기상청 자료, 회귀 분석 및 그리드 전력의 계약량을 포함하는 소스 예측 데이터 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 그리드 전력의 계약량보다 상기 예측한 부하량이 높은 제 1 구간에서는 상기 에너지 저장부의 방전이 이루어지도록 하고, 상기 그리드 전력의 계약량보다 상기 예측한 부하량이 낮은 제 2 구간에서는 상기 에너지 저장부의 충전이 이루어지도록 스케줄링한다.

또한, 상기 제어부는, 제 2 기간 동안에 발생하는 실제 부하량을 감시하고, 상기 감시한 실제 부하량 및 상기 예측한 부하량의 차이에 따라 상기 에너지 저장부의 일정을 재스케줄링한다.

또한, 상기 제 2 기간은 상기 제 1 기간보다 짧은 기간이다.

또한, 상기 제어부는, 상기 예측 부하량보다 실제 부하량이 높은 구간에서는 상기 실제 부하량과 예측 부하량의 차이에 따른 전력 보상이 이루어지도록 한다.

또한, 상기 에너지 저장부는, 상기 제어부의 재스케줄링에 따라 상기 예측 부하량보다 실제 부하량이 높은 전력 보상 구간에 상기 예측 부하량과 실제 부하량의 차이에 따른 전력을 추가 방전한다.

또한, 상기 에너지 저장부는, 상기 그리드 전력의 계약량보다 상기 예측 부하량이 높은 제 1 조건 및 상기 실제 부하량이 상기 예측 부하량보다 높은 제 2 조건을 모두 만족하는 구간에서 상기 추가 방전을 수행한다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 부하량 예측을 통해 에너지 저장장치의 동작을 제어함으로써, 부하량의 급격한 변화에 따른 전력 부족 현상을 대비할 수 있으며, 상기 에너지 저장 장치의 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 실제 부하량을 감시하여 이전에 계획한 에너지 저장장치의 동작을 보상해줌으로써, 실제 부하량에 대응되게 상기 에너지 저장 장치를 동작시킬 수 있으며, 이에 따른 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기 자동차 충전 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄링 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 보상 방법을 설명하는 도면이다.
도 6 내지 7은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 방법을 단계별로 설명하는 도면이다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는, 예측 데이터를 통해 부하량을 예측하여 에너지 저장장치의 충전 및 방전 동작에 대해 스케줄링하고, 실제 부하량 및 상기 예측 부하량의 차이에 따라 이를 보상해줄 수 있는 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치 및 이의 충전 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 충전 시스템을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 충전 시스템은 충전 장치(100) 및 상기 충전 장치(100)의 충전 케이블에 연결되어, 상기 충전 장치(100)로부터 제공되는 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 전기 자동차(200)를 포함한다.

전기 자동차(200)는 배터리(BATTERY)로 전력을 공급받고, 인버터(INVERTER)로 대표되는 전동기 제어장치(MOTER CONTROLLER)에 의해 전동기를 제어하여 최적의 효율을 달성하고, 엔진을 전동기로 대체함으로써 유해가스의 배출이 전혀 없는 완전한 친환경 자동차이다.

이를 위해, 전기 자동차(200)는 필요 전력을 공급받기 위해 다수 개의 배터리 셀로 구성된 배터리 팩을 탑재한다.

상기 배터리 팩에 포함되어 있는 다수 개의 배터리 셀은 안정성과 수명 향상, 그리고 고출력을 얻기 위해 각 배터리 셀의 전압을 균일하게 해줄 필요가 있다.

상기 전기 자동차(200) 내에 구비된 배터리 제어 장치(미도시)는 배터리 팩의 배터리들을 충전 또는 방전하면서 각 배터리가 적절한 전압을 가질 수 있게 한다.

반면, 다수 개의 배터리 셀은 내부 임피던스의 변화 등의 여러 요인에 의해 평형 상태를 안정적으로 유지하기가 어려우며, 이에 따라 별도의 배터리 관리 시스템(미도시)에서는 다수의 배터리 셀의 충전 상태를 평형화시키기 위한 밸런싱 기능을 가진다.

예를 들면, 배터리 팩 내의 배터리 셀의 방전률 차이에 의해 시간이 지남에 따라 배터리 팩 내의 배터리 셀들간의 잔존 용량(STATE OF CHARGE, 이하, SOC라 함)의 차이가 발생하게 된다. 이에 따라 전기 자동차(200)는 상기 배터리 셀들간의 용량 불균형을 극복하기 위해 배터리 셀들마다 충전(BOOST) 및/또는 방전(BUCK)을 해주기 위한 별도의 회로를 구성한다.

이러한, 전기 자동차(200)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 전기 자동차(200)는 엔진과 모터/발전기 유닛을 포함한다. 동력원에 의하여 구동되는 구동륜은 전륜 구동 차량에서는 전륜, 그리고 후륜 구동 차량에서는 후륜이다.

상기 모터/발전기 유닛은 구동 상태에 따라 모터나 발전기로 선택적으로 기능하는 장치로, 당업자에게는 자명하다.

충전 장치(100)는 상기 전기 자동차(200)와 연결되고, 상기 전기 자동차(200)의 요청에 따라 상기 전기 자동차(200)에 구비된 배터리에 전력을 공급한다.

충전 장치(100)는 충전 케이블에 상기 전기 자동차(200)가 연결됨을 감지하고, 그에 따라 상기 전기 자동차(200)의 운전자로부터 요청되는 충전 요청에 따라 상기 충전 케이블을 통해 상기 전기 자동차(200)의 배터리로 전력을 공급한다.

이때, 충전 장치(100)는 일반적으로 리더기(미도시)를 구비하고 있으며, 상기 리더기를 이용하여 운전자의 인증을 수행하고, 상기 인증 수행 결과에 따라 결제 금액만큼의 전력을 상기 전기 자동차(200)에 구비된 배터리로 공급한다.

상기와 같은 충전 장치(100)는 부하량을 예측하기 위한 다양한 예측 데이터를 수신하고, 상기 수신한 예측 데이터를 이용하여 제 1 기간 동안의 부하량을 예측한다.

상기 예측 데이터는 부하 예측 데이터 및 소스 예측 데이터를 포함할 수 있다.

상기 부하 예측 데이터에는 충전기 사용량, 충전기 주변에 위치한 차량의 교통량 등을 포함할 수 있다.

상기 소스 예측 데이터에는 기상청 자료, 회귀분석 및 그리드 전원의 계약량 등을 포함할 수 있다.

상기 충전 장치(100)는 상기와 같은 예측 데이터를 이용하여 제 1 기간 동안에 발생할 수 있는 부하량 패턴을 예측하고, 상기 예측한 부하량 패턴에 따라 전력 공급을 위한 스케줄링을 한다.

이때, 상기 충전 장치(100)는 그리드 전원을 이용하여 전기 자동차의 배터리에 전력을 공급한다.

일반적으로, 상기 그리드 전원은 일정 계약량만큼만 충전 장치로 제공되며, 충전 장치(100)는 상기 그리드 전원을 이용하여 배터리를 충전하게 된다.

이때, 예를 들어, 상기 그리드 전원의 계약량이 100일 경우, 충전 장치(100)는 상기 계약량보다 높은 부하량을 발생시킬 수 있는 충전기를 구비하고 있다. 일반적으로, 충전 장치(100)에는 복수 개의 충전기가 구비되는데, 일반적으로 상기 충전기가 모두 동작하는 경우는 없으므로, 많은 대수의 충전기를 구비하게 된다. 만약, 상황에 따라 상기 충전 장치(100) 내에 구비된 충전기가 모두 동작해야 하는 경우에는 상기 충전 장치(100)에서 발생하는 부하량이 상기 그리드 전원의 계약량보다 높으며, 이에 따라 상기 부하량만큼의 전력을 공급할 수 없게 된다.

이에 따라, 본 발명에서는 에너지 저장부를 두고, 상기 그리드 전원의 계약량과 상기 예측한 부하량을 토대로 상기 에너지 저장부의 동작을 스케줄링한다.

예를 들어, 충전 장치(100)는 상기 그리드 전원의 계약량(제 1 전력 공급량) 및 상기 예측한 부하량 패턴을 토대로 상기 부하량보다 계약량이 높은 구간에서는 상기 에너지 저장부의 충전 동작이 이루어지도록 하고, 상기 부하량보다 계약량이 낮은 구간에서는 상기 에너지 저장부의 방전 동작이 이루어지도록 에너지 저장부를 스케줄링한다.

또한, 충전 장치(100)는 상기 스케줄링에 의해 에너지 저장부가 동작하는 동안에 제 2 기간 동안의 실제 부하량을 확인한다.

충전 장치(100)는 상기 예측 부하량과 상기 확인한 실제 부하량에 차이가 발생하면, 상기 발생한 차이만큼의 전력을 보상하기 위해 상기 에너지 저장부를 재스케줄링한다.

예를 들어, 예측 부하량이 A인데, 상기 실제 부하량이 A보다 큰 B인 경우, 상기 충전 장치(100)는 상기 A와 B의 차이만큼의 전력이 상기 에너지 저장부의 방전에 의해 발생하도록 한다.

이때, 상기 A와 B가 상기 계약량에 미치지 못하는 경우에는 상기 전력을 보상할 필요는 없다.

그러나, 상기 A가 상기 계약량보다 낮았지만, 상기 B가 상기 계약량보다 높은 경우에는 상기 A와 B의 차이만큼, 또는 상기 계약량과 상기 B의 차이만큼의 전력 공백이 생기기 때문에, 상기 충전 장치(100)는 상기 에너지 저장부의 방전에 의해 상기 공백만큼의 전력이 발생하도록 한다.

이하에서는, 상기 충전 장치(100)의 동작 및 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 장치를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 충전 장치(100)는 전력 제어 회로(110)와 출력 단자(120)와, 표시 수단(130)과 키 입력 수단(140)과 요금 정산 수단(150)과, 에너지 저장부(160)와, 통신부(170)와, 데이터 저장부(180)와 제어부(190)를 포함한다.

전력 제어 회로(110)는 그리드 전원으로부터 공급되는 전력을 변환하여 출력 단자를 통해 전기 자동차의 배터리로 공급한다.

전력 제어 회로(110)는 충전기의 타입에 따라 교류 전력을 별도의 변환 없이 바로 상기 배터리로 공급할 수 있으며, 이와 다르게 상기 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 배터리로 공급할 수 있다.

출력 단자(120)는 전기 자동차의 배터리와 연결되며, 상기 전력 제어 회로(110)를 통해 공급되는 전력을 상기 배터리로 전달한다. 이때, 출력 단자(120)는 급전 플러그를 가질 수 있다.

표시 수단(130)은 충전 데이터를 표시한다.

이때, 표시 수단(130)은 음성을 출력하는 음성 출력부와, 영상을 출력하는 영상 출력부를 포함할 수 있다.

상기 표시 수단(130)은 충전중인 선로, 유휴 충전 스테이션, 충전 예상시간, 충전 진행 경과, 충전 금액, 고객 정보 등을 테이블 및 그래픽을 통해 표시할 수 있다. 또한, 상기 표시 수단(130)을 통해 표시되는 데이터는 충전소 내에 설치된 대형 표시장치를 통해 고객이 미리 충전 진행 상황을 파악할 수 있도록 제공할 수 있으며, 나아가 고객의 전기 자동차 내부 시스템 혹은 휴대 단말기로 전송하여 충전 진행 상황 정보를 알릴 수도 있다.

키 입력 수단(140)은 충전에 관한 명령을 입력받는다.

요금 정산 수단(150)은 상기 전기 자동차의 배터리로 공급되는 전력량을 산출하고, 상기 산출된 전력량에 따른 요금 정산을 수행한다.

즉, 요금 정산 수단(150)은 충전에 의해 전원단에서 부하단으로 소모되는 전기 에너지를 계량한다.

에너지 저장부(160)는 제어부(190)에 의해 결정된 스케줄링에 따라 충전 및 방전 동작을 수행하여, 전기 에너지를 저장하거나, 상기 저장된 에너지를 외부로 공급한다.

통신부(170)는 외부와의 통신을 통해 부하량 예측을 위한 예측 데이터를 수신한다. 통신부(170)는 와이-파이, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), DLNA(Digital Living Network Alliance) 등의 통신 규격에 따라 외부와의 통신을 수행할 수 있다.

상기 통신부(170)를 통해 수신되는 예측 데이터에는 충전기 사용량이나 충전기 주변의 교통량 등을 포함하는 부하 예측 데이터와, 기상청 자료, 회귀분석 및 그리드 전원의 계약량 등을 포함하는 소스 예측 데이터를 포함할 수 있다.

데이터 저장부(180)는 상기 통신부(170)를 통해 수신된 예측 데이터를 저장한다.

데이터 저장부(180)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램, 롬(EEPROM 등) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다

제어부(190)는 충전 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.

예를 들어, 제어부(190)는 상기 출력 단자(120)에 연결된 전기 자동차의 배터리로 전력이 공급되도록 제어한다. 이를 위해, 제어부(190)는 운전자의 요청에 따라 결제된 전력량을 확인하고, 상기 확인한 전력량만큼의 전력이 상기 배터리로 공급되도록 한다.

또한, 제어부(190)는 상기 통신부(170)를 통해 수신된 예측 데이터를 이용하여, 제 1 기간 동안에 발생할 수 있는 부하량 패턴을 예측한다.

즉, 제어부(190)는 상기 주변 지역의 교통량, 충전기 사용량 등을 이용하여 자신의 충전소에서 충전이 예상되는 전기 자동차들을 확인하고, 그에 따라 상기 전기 자동차들의 배터리 잔존 용량을 토대로 상기 전기 자동차의 예상 충전량을 확인한다.

이와 같이, 제어부(190)는 상기 예상 충전량에 따른 부하량을 예측하고, 그에 따라 일정 기간 동안 발생할 수 있는 부하량 패턴을 예측한다.

또한, 제어부(190)는 전년에 실제 발생하였던 부하량 등을 참조하여 상기 일정 기간 동안의 부하량을 예측할 수 있다.

이후, 제어부(190)는 상기 부하량이 예측되면, 상기 예측한 부하량에 따라 상기 에너지 저장부(160)를 스케줄링한다.

예를 들어, 제어부(190)는 상기 그리드 전원의 계약량(제 1 전력 공급량)을 토대로 상기 예측한 부하량이 상기 제 1 전력 공급량보다 낮으면, 상기 낮은 구간에서는 상기 에너지 저장부(160)의 충전이 이루어지도록 스케줄링한다.

이와 반대로, 제어부(190)는 상기 그리드 전원의 계약량(제 1 전력 공급량)을 토대로 상기 예측한 부하량이 상기 제 1 전력 공급량보다 높으면, 상기 높은 구간에서는 상기 에너지 저장부(160)의 방전이 이루어지도록 스케줄링한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄링 방법을 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 그리드 전원의 계약에 따라 상기 제 1 전력 공급량은 항상 일정한 레벨을 유지하게 된다.

이때, 상기 제어부(190)는 상기 예측한 부하량을 토대로 상기 제 1 전력 공급량과 상기 부하량을 비교한다.

이후, 제어부(190)는 상기 부하량이 제 1 전력 공급량보다 낮은 기간을 상기 에너지 저장부(160)의 에너지 충전 기간으로 스케줄링하고, 상기 부하량이 제 1 전력 공급량보다 높은 기간을 상기 에너지 저장부(160)의 에너지 방전 기간으로 스케줄링한다.

한편, 제어부(190)는 상기 부하량을 예측한 기간(제 1 기간)보다 짧은 제 2 기간 동안에 발생하는 실제 부하량을 확인한다. 이는 상기 제 1 기간 동안에 발생할 수 있는 부하량을 예측하고, 그에 따라 상기 에너지 저장부(160)를 스케줄링하였지만, 실제 발생하는 부하량과 상기 예측 부하량에 차이가 있을 수 있으므로, 상기 제 1 기간보다 짧은 제 2 기간 동안 상기 예측 부하량과 실제 부하량의 차이만큼을 보상하기 위함이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 보상 방법을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 예측 부하량과 실제 부하량에는 차이가 있음을 알 수 있다.

제어부(190)는 상기 예측 부하량과 실제 부하량에 차이가 있으면, 상기 차이만큼의 부하량을 보상하기 위해 상기 에너지 저장부(160)를 재스케줄링한다.

예를 들어, 상기 예측 부하량이 실제 부하량보다 낮으면, 상기 낮은 구간에서는 상기 에너지 저장부(160)의 추가적인 충전이 이루어지도록 할 수 있다.

그러나, 상기 예측 부하량이 실제 부하량보다 높으면, 상기 제어부(190)는 상기 높은 구간에서 상기 예측 부하량과 실제 부하량의 차이만큼의 전력을 보상하기 위해 상기 에너지 저장부(160)의 추가 방전이 이루어지도록 재스케줄링을 한다.

결론적으로, 제어부(190)는 상기 그리드 전력의 계약량보다 상기 예측 부하량이 높은 제 1 조건 및 상기 실제 부하량이 상기 예측 부하량보다 높은 제 2 조건을 모두 만족하는 구간에서는 상기 예측 부하량과 실제 부하량의 차이만큼의 전력이 추가 발생하도록 상기 에너지 저장부(160)를 재스케줄링한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 부하량 예측을 통해 에너지 저장장치의 동작을 제어함으로써, 부하량의 급격한 변화에 따른 전력 부족 현상을 대비할 수 있으며, 상기 에너지 저장 장치의 수명을 향상시킬 수 있다.

도 6 내지 7은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 방법을 단계별로 설명하는 도면이다.

먼저, 도 6을 참조하면 충전 장치(100)는 외부로부터 전송되는 예측 데이터를 수신하고, 상기 수신한 예측 데이터를 저장한다(101단계).

이후, 상기 예측 데이터가 수신되면, 충전 장치(100)는 상기 수신한 예측 데이터를 이용하여 제 1 기간 동안에 발생할 수 있는 부하량 패턴을 예측한다(102단계).

상기 부하량 패턴이 예측되면, 상기 충전 장치(100)는 상기 예측한 부하량 패턴에 따라 에너지 저장부의 동작을 스케줄링한다(103단계).

즉, 충전 장치(100)는 그리드 전원의 계약량(제 1 전력 공급량)을 기준으로, 상기 제 1 전력 공급량보다 부하량이 높은 구간에서는 상기 에너지 저장부의 방전이 이루어지도록 스케줄링하고, 상기 제 1 전력 공급량보다 부하량이 낮은 구간에서는 상기 에너지 저장부의 충전이 이루어지도록 스케줄링한다.

이후, 상기 스케줄링에 따라 상기 에너지 저장부의 충전 및 방전 동작을 수행하여, 에너지를 저장하거나, 저장한 에너지를 외부로 출력한다(104단계).

다음으로, 도 7을 참조하면, 상기 부하량 패턴을 예측한 제 1 기간보다 짧은 제 2 기간 동안의 실제 부하량을 확인한다(201단계).

상기 실제 부하량이 확인되면, 충전 장치(100)는 상기 실제 부하량과 상기 예측 부하량의 차이를 토대로 상기 실제 부하량이 상기 예측 부하량보다 높은지 여부를 판단한다(202단계),

상기 판단결과(202단계), 상기 실제 부하량이 상기 예측 부하량보다 높으면, 상기 충전 장치(100)는 상기 실제 부하량과 예측 부하량의 차이만큼 전력 보상이 이루어지도록 상기 에너지 저장부를 재스케줄링한다(203단계).

이후, 상기 재스케줄링한 일정에 따라 상기 에너지 저장부(100)의 동작이 수행되도록 하여, 상기 실제 부하량과 예측 부하량의 차이에 따른 보상이 이루어지도록 한다(203단계).

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

110: 전력 제어 회로
120: 출력 단자
130: 표시 수단
140: 키 입력 수단
150: 요금 정산 수단
160: 에너지 저장부
170: 통신부
180:데이터 저장부
190: 제어부

Claims

전력을 저장하고, 상기 저장한 전력을 출력하는 에너지 저장부;
외부로부터 부하량 예측을 위한 예측 데이터를 수신하는 통신부;
상기 통신부를 통해 수신된 예측 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 및
상기 저장된 예측 데이터를 이용하여 제 1 기간 동안의 부하량을 예측하고, 상기 예측한 부하량 및 그리드 전력의 계약량을 비교하여 상기 에너지 저장부의 일정을 스케줄링하는 제어부를 포함하며,
상기 에너지 저장부는,
상기 제어부의 스케줄링에 따라 선택적으로 방전 및 충전 동작 중 어느 하나의 동작을 수행하는 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치.
제 1항에 있어서,
상기 예측 데이터는,
충전기 사용량, 충전기 주변의 교통량을 포함하는 부하 예측 데이터와,
기상청 자료, 회귀 분석 및 그리드 전력의 계약량을 포함하는 소스 예측 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 그리드 전력의 계약량보다 상기 예측한 부하량이 높은 제 1 구간에서는 상기 에너지 저장부의 방전이 이루어지도록 하고,
상기 그리드 전력의 계약량보다 상기 예측한 부하량이 낮은 제 2 구간에서는 상기 에너지 저장부의 충전이 이루어지도록 스케줄링하는 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치.
제 3항에 있어서,
상기 제어부는,
제 2 기간 동안에 발생하는 실제 부하량을 감시하고, 상기 감시한 실제 부하량 및 상기 예측한 부하량의 차이에 따라 상기 에너지 저장부의 일정을 재스케줄링하는 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치.
제 4항에 있어서,
상기 제 2 기간은 상기 제 1 기간보다 짧은 기간인 것을 특징으로 하는 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치.
제 4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 예측 부하량보다 실제 부하량이 높은 구간에서는 상기 실제 부하량과 예측 부하량의 차이에 따른 전력 보상이 이루어지도록 하는 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치.
제 6항에 있어서,
상기 에너지 저장부는,
상기 제어부의 재스케줄링에 따라 상기 예측 부하량보다 실제 부하량이 높은 전력 보상 구간에 상기 예측 부하량과 실제 부하량의 차이에 따른 전력을 추가 방전하는 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치.
제 7항에 있어서,
상기 에너지 저장부는,
상기 그리드 전력의 계약량보다 상기 예측 부하량이 높은 제 1 조건 및 상기 실제 부하량이 상기 예측 부하량보다 높은 제 2 조건을 모두 만족하는 구간에서 상기 추가 방전을 수행하는 부하 예측에 따른 전기 자동차의 충전 장치.