KR20130119810A - 차량 정보를 이용한 전력 공급 장치 및 이의 전력 공급 방법 - Google Patents

차량 정보를 이용한 전력 공급 장치 및 이의 전력 공급 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치는, 전력 공급 장치에 있어서, 주변에 위치한 적어도 하나의 전기 자동차의 통신을 수행하여, 상기 전기 자동차의 배터리 정보를 수신하는 통신부; 상기 통신부를 통해 수신된 배터리 정보를 이용하여 필요 전력량을 예측하는 필요 전력량 예측부; 및 상기 필요 전력량 예측부를 통해 예측된 필요 전력량을 기준으로 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율을 설정하는 공급 비율 설정부를 포함한다.

Description

차량 정보를 이용한 전력 공급 장치 및 이의 전력 공급 방법{POWER SUPPLYING APPARATUS USING INFORMATION OF THE VEHICLE AND POWER SUPPLYING METHOD}
본 발명은 전력 공급장치에 관한 것으로, 특히 차량 정보를 이용하여 각 충전기에서 필요로 하는 전력량을 예측하고, 상기 예측한 전력량에 따라 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정할 수 있는 차량 정보를 이용한 전력 공급 장치 및 이의 전력 공급 방법에 관한 것이다.
아직까지 화석 연료인 휘발유, 경유, 액화석유가스등의 에너지를 사용하는 자동차가 전 세계에서 제조, 판매 및 운용되는 자동차의 대세를 차지하는 형편이지만, 한정된 석유 자원의 고갈 예측과 석유 자원의 급속한 가격상승, 유해 배기 가스로 인한 공해와 지구 온난화 등 환경 파괴의 문제점 때문에, 친환경의 대체 에너지 자동차의 개발이 국내외에서 활발히 진행되어왔고 점차 대체 에너지 자동차의 보급이 확대되고 있는 단계에 와 있다.
이러한 대체 에너지 자동차로는 순수 전기 자동차(Electric Vehicle, 줄여서 EV로도 불림), 화석 연료와 전기 에너지를 겸용하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, 줄여서 HEV로도 불림), 연료전지 전기 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, 줄여서 FCEV로도 불림)등이 있다.
상기와 같은 순수 전기 자동차는 배터리(BATTERY)로부터 전력을 공급받고 인버터(INVERTER)로 대표되는 전동기 제어장치(MOTOR CONTROLLER)에 의해 전동기를 제어하여 최적의 효율을 달성하고, 엔진을 전동기로 대체함으로써 유해가스의 배출이 전혀 없는 완전한 친환경 자동차이다.
도 1은 종래 기술에 따른 충전 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 충전 장치는 연결부(10), 전력량 산출부(20), 충전 스위칭부(30), 표시부(40) 및 제어부(50)를 포함한다.
연결부(10)는 전기 자동차의 배터리와 연결된다. 이때, 연결부(10)는 상기 연결된 전기 자동차로 전력을 공급하기 위한 급전 플러그를 가질 수 있다.
전력량 산출부(20)는 상기 연결부(10)에 연결된 전기 자동차의 배터리로 공급되는 전력량을 산출한다. 즉, 전력량 산출부(20)는 충전에 의해 전원단에서 부하단으로 소모되는 전기 에너지를 계량한다.
충전 스위칭부(30)는 상기 전기 자동차로 공급되는 전력을 단속한다.
표시부(40)는 상기 전기 자동차의 충전을 위해 필요한 다양한 정보를 표시한다.
제어부(50)는 상기 충전 장치의 전반적인 동작을 제어한다.
특히, 제어부(50)는 운전자의 요청에 따라 상기 전기 자동차의 배터리로 전력이 공급되도록 상기 충전 스위칭부(30)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(50)는 운전자의 결제 금액에 따른 양의 전력이 모두 공급된 경우, 상기 충전 스위칭부(30)를 제어하여 상기 공급되는 전력을 차단한다.
상기와 같이 구성된 충전 장치는 상기 전기 자동차가 진입한 시점에 상기 전기 자동차에서 필요로 하는 전력량을 상기 전기 자동차로 공급하게 된다.
하지만, 일반적으로 전기 자동차의 운전자는 배터리 잔량이 부족함에 따라 충전소를 찾게 되는데, 이때 상기 충전장치는 상기 전기 자동차의 진입을 미리 예측하지 못함에 따라 예상하지 못한 부하를 받게 되며, 이에 따라 필요 전력량을 미리 예측하지 못하여 부하 평준화를 구현할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 상기 전기 자동차의 운전자는 자신이 진입한 충전소의 상황에 따라 충전 완료 시간이 지연될 수 있고, 이에 따라 큰 불편함을 겪을 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 차량 정보를 이용하여 필요 전력량을 미리 예측할 수 있도록 한 차량 정보를 이용한 전력 공급 장치 및 이의 전력 공급 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 미리 예측한 전력량에 따라 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정하여 효율적으로 전력 관리를 행할 수 있는 전력 공급 장치 및 이의 전력 공급 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 미리 획득한 배터리 잔존 용량(SOC:State Of Charge)에 따라 차등적인 충전 조건을 부여할 수 있는 전력 공급 장치 및 이의 전력 공급 방법을 제공하도록 한다.
본 발명에서 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.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치는, 전력 공급 장치에 있어서, 주변에 위치한 적어도 하나의 전기 자동차의 통신을 수행하여, 상기 전기 자동차의 배터리 정보를 수신하는 통신부; 상기 통신부를 통해 수신된 배터리 정보를 이용하여 필요 전력량을 예측하는 필요 전력량 예측부; 및 상기 필요 전력량 예측부를 통해 예측된 필요 전력량을 기준으로 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율을 설정하는 공급 비율 설정부를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치의 전력 공급 방법은 충전소 주변의 일정 영역 내에 위치한 적어도 하나의 전기 자동차를 추적하는 단계; 상기 추적한 적어도 하나의 전기 자동차로부터 배터리 잔존 용량을 획득하는 단계; 상기 획득한 배터리 잔존 용량을 토대로 상기 충전소의 필요 전력량을 예측하는 단계; 및 상기 예측한 필요 전력량을 기준으로 상기 충전소의 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율을 설정하는 단계를 포함한다.하는 전력 공급 방법.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 충전소 주변에 위치한 차량 정보를 이용하여 필요 전력량을 예측하고, 상기 예측 결과에 따라 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정해줌으로써, 예상하지 못한 부하량에 따른 전력 부족 문제를 해결할 수 있으며, 상기 필요 전력량 예측에 따라 부하 평준화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 충전소에 진입한 차량의 충전을 신속하게 처리하여 운전자의 편의성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 충전 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 개략적인 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치(200)의 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 의해 취합되는 배터리 잔존 용량을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의해 취합되는 배터리 잔존 용량을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
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.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 충전소 주변에 위치한 차량 정보를 이용하여 필요 전력량을 예측하고, 상기 예측 결과에 따라 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정해줄 수 있는 차량 정보를 이용한 전력 공급 장치 및 이의 전력 공급 방법을 제공한다.
도 2는 본 발명의 개략적인 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 충전 시스템은 전력 공급 장치(충전 스탠드)(200) 및 상기 전력 공급 장치(200)의 충전 케이블에 연결되어, 상기 전력 공급 장치(200)로부터 제공되는 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 전기 자동차(100)를 포함한다.
전기 자동차(100)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(100)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(100) 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(100)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(100)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 전기 자동차(100)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.
전력 공급 장치(200)는 상기 전기 자동차(100)와 연결되고, 상기 전기 자동차(100)의 요청에 따라 상기 전기 자동차(100)에 구비된 배터리에 전력을 공급한다.
전력 공급 장치(200)는 충전 케이블에 상기 전기 자동차(100)가 연결됨을 감지하고, 그에 따라 상기 전기 자동차(100)의 운전자로부터 요청되는 충전 요청에 따라 상기 충전 케이블을 통해 상기 전기 자동차(100)의 배터리로 전력을 공급한다.
이때, 전력 공급 장치(200)는 일반적으로 리더기(미도시)를 구비하고 있으며, 상기 리더기를 이용하여 운전자의 인증을 수행하고, 상기 인증 수행 결과에 따라 결제 금액만큼의 전력을 상기 전기 자동차(100)에 구비된 배터리로 공급한다.
전력 공급 장치(200)는 충전소에 설치되어, 상기 충전소에 설치된 충전 스탠드들을 관리하는 관리 장치일 수 있으며, 이와 다르게 상기 충전소 내에 설치된 충전 스탠드일 수 있다.
상기와 같은 전력 공급 장치(200)는 충전소 위치를 기준으로 하여 기설정된 영역 내에 위치한 전기 자동차(100)들과 통신을 수행하며, 상기 통신 수행에 따라 상기 전기 자동차(100)의 차량 정보를 수신한다.
이때, 상기 차량 정보는 상기 전기 자동차(100)의 배터리 정보일 수 있으며, 보다 구체적으로는, 상기 배터리의 잔존 용량 정보일 수 있다.
전력 공급 장치(200)는 상기 기설정된 영역 내에 위치한 전기 자동차들의 배터리 잔존 용량이 수신되면, 상기 수신된 잔존 용량을 이용하여 자신의 충전소로의 진입이 예상되는 전기 자동차를 확인한다.
전력 공급 장치(200)는 상기 전기 자동차가 확인되면, 상기 확인된 전기 자동차의 배터리 잔존 용량을 토대로 각각의 전기 자동차에서 필요로 하는 전력량을 확인한다.
또한, 전력 공급 장치(200)는 상기 각각의 전기 자동차에서 필요로 하는 전력량이 확인되면, 상기 확인된 전력량을 합산하여, 자신이 충전소에서 필요한 전력량을 산출한다.
다시 말해서, 전력 공급 장치(200)는 자신의 충전소로 진입 가능한 전기 자동차들의 배터리 잔존 용량을 토대로 필요 전력량을 예측한다.
전력 공급 장치(200)는 상기 필요 전력량이 예측되면, 상기 예측한 필요 전력량을 토대로 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정한다.
일반적으로, 충전소들은 전력 사용에 대한 계약을 진행하며, 그에 따라 계약 금액만큼의 상용 전력만을 사용할 수 있다.
이에 따라, 전력 공급 장치(200)는 상기 필요 전력량이 예측되면, 상기 예측한 필요 전력량을 토대로 상기 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정한다.
상기 분산 전력의 비율은 상기 상용 전력의 계약량이나, 상기 상용 전력의 시간별 단가 및 상기 분산 전력의 충전 용량에 의해 결정될 수 있다.
이하, 상기 전력 공급 장치(200)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
이때, 상기 전력 공급 장치(200)는 충전 인프라 구축에 따라 충전소들을 관리하는 관리 서버일 수 있으며, 이와 다르게 각각의 충전소에 설치된 충전 스탠드일 수 있으며, 또한 이와 다르게 상기 충전소 내에 설치된 관리 장치일 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 전력 공급 장치(200)가 충전 스탠드나 충전소 자체, 또는 충전소 내에 설치된 관리 장치임을 가정하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치(200)의 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 전력 공급 장치(200)는 통신부(210), 연결부(220), 전력량 산출부(230), 충전 스위칭부(240), 표시부(250) 및 제어부(260)를 포함한다.
통신부(210)는 상기 전력 공급 장치의 위치(예를 들어, 충전소의 위치 또는 충전 스탠드의 위치)를 기준으로 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차와 통신을 수행한다.
통신부(210)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 상기 전기 자동차(100)(보다 구체적으로는 전기 자동차에 구비된 무선랜 모듈)과 통신을 수행할 수 있다.
연결부(220)는 전기 자동차(100)의 배터리와 연결되며, 상기 연결된 배터리로 전력을 공급한다. 이를 위해, 연결부(220)는 전력 공급부(미도시)를 통해 공급되는 전력을 전기 자동차(100)의 배터리로 공급하기 위한 급전 플러그를 가질 수 있다.
전력량 산출부(230)는 상기 연결된 전기 자동차(100)의 배터리로 공급되는 전력량을 산출한다. 즉, 전력량 산출부(230)는 충전에 의해 전원단에서 부하단(전기 자동차)으로 소모되는 전기 에너지를 계량한다.
충전 스위칭부(240)는 상기 전기 자동차(100)의 배터리로 공급되는 전력을 단속한다. 다시 말해서, 상기 충전 스위칭부(240)는 상기 배터리로 전력이 공급되도록 하거나, 상기 배터리로 공급되는 전력을 차단한다.
표시부(250)는 충전 동작에 따른 정보를 표시한다. 이때, 표시부(250)는 음성을 출력하는 음성 출력부와, 영상을 출력하는 영상 출력부를 포함할 수 있다.
상기 표시부(250)는 충전중인 선로, 유휴 충전 스테이션, 충전 예상시간, 충전 진행 경과, 충전 금액, 고객 정보 등을 테이블 및 그래픽을 통해 표시할 수 있다. 또한, 상기 표시부(250)를 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.
제어부(260)는 상기 전력 공급 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다.
특히, 제어부(260)는 상기 연결부(220)에 전기 자동차(100)가 연결됨에 따라 상기 연결된 전기 자동차(100)로 전력이 공급되도록 충전 스위칭부(240)를 제어한다.
또한, 제어부(260)는 기설정된 전력량만큼의 전력이 상기 전기 자동차(100)로 공급되면, 상기 전기 자동차(100)로 공급되는 전력이 차단되도록 상기 충전 스위칭부(240)를 제어한다.
제어부(260)는 상기 전기 자동차(100)의 충전을 위한 준비 동작을 수행한다.
즉, 제어부(260)는 상기 통신부(210)를 통해 수신된 차량 정보를 이용하여 필요 전력량을 예측하고, 상기 예측한 필요 전력량을 토대로 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정한다.
또한, 제어부(260)는 상기 전기 자동차(100)의 충전이 요청되면, 상기 전기 자동차(100)의 배터리 잔존 용량을 토대로 상기 전기 자동차(100)의 충전을 위한 충전 조건을 설정한다.
예를 들어, 제어부(260)는 상기 배터리 잔존 용량이 높으면, 상기 배터리로 공급되는 최대 공급 전력을 감소시키고, 상기 배터리 잔존 용량이 낮으면 상기 배터리로 공급되는 최대 공급 전력을 증가시킨다.
이하, 상기 제어부(260)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 도 3에 도시된 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제어부(260)는 취합부(261), 필요 전력량 예측부(262), 공급 비율 설정부(263) 및 충전 제어부(264)를 포함한다.
취합부(261)는 상기 통신부(210)를 통해 수신된 배터리 잔존 용량을 취합한다. 특히, 취합부(261)는 충전소를 중심으로 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차들로부터 획득한 배터리 잔존 용량들을 취합한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 의해 취합되는 배터리 잔존 용량을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 충전소의 위치를 기준으로 전기 자동차가 다수 대 존재하는 것을 확인할 수 있다.
이때, 취합부(261)는 충전소의 위치를 기준으로 기설정된 영역(510) 내에 위치한 전기 자동차들(520)로부터 획득한 배터리 잔존 용량을 취합한다.
특히, 통신부(210)는 상기 기설정된 영역(510) 내에 위치한 전기 자동차들(520)과, 상기 기설정된 영역(510)을 벗어난 곳에 위치한 전기 자동차(530)들로부터 배터리 잔존 용량을 수신할 수 있다.
이에 따라, 취합부(261)는 상기 통신부(210)를 통해 상기 수신한 배터리 잔존 용량을 수신하고, 상기 수신한 배터리 잔존 용량 중 상기 설정된 영역(510) 내에 위치한 전기 자동차들(520)에 대응하는 배터리 잔존 용량만을 취합한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의해 취합되는 배터리 잔존 용량을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 취합부(261)를 통해 취합되는 배터리 잔존 용량은 충전소와 전기 자동차의 거리를 기준으로 서로 다른 가중치가 부여되어 취합될 수 있다.
예를 들어, 상기 설정된 영역(510)은 충전소의 위치를 기준으로 제 1 영역(610), 제 2 영역(620) 및 제 3 영역(630)으로 구분될 수 있다.
이때, 상기 충전소에서 가까운 제 1 영역(610) 내에 위치한 전기 자동차들은 자신의 충전소에 진입할 가능성이 보다 높기 때문에, 취합부(261)는 상기 제 1 영역(610) 내에 위치한 전기 자동차들로부터 획득한 배터리 잔존 용량에 제 1 가중치를 부여한다.
또한, 취합부(261)는 제 2 영역(620) 내에 위치한 전기 자동차들로부터 획득한 배터리 잔존 용량에 상기 제 1 가중치보다 낮은 제 2 가중치를 부여한다.
또한, 취합부(261)는 상기 제 3 영역(630) 내에 위치한 전기 자동차들로부터 획득한 배터리 잔존 용량에 상기 제 1 및 2 가중치보다 낮은 제 3 가중치를 부여한다.
필요 전력량 예측부(262)는 상기 취합부(261)를 통해 취합된 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차들의 배터리 잔존 용량을 토대로 필요 전력량을 예측한다.
이때, 필요 전력량 예측부(262)는 기설정된 기준 배터리 잔존 용량을 토대로 상기 필요 전력량을 예측할 수 있다.
예를 들어, 상기 기준 배터리 잔존 용량은 70%로 설정될 수 있으며, 이에 따라 필요 전력량 예측부(262)는 상기 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차들의 배터리 잔존 용량을 70%로 맞추기 위한 필요 전력량을 산출한다.
이때, 상기 배터리 잔존 용량은 해당 자동차에 구비된 배터리의 사용에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 상기 필요 전력량 예측부(262)는 상기 배터리의 사양을 확인하고, 상기 확인한 사양에 따라 해당 배터리의 잔존 용량을 70%로 맞추기 위한 필요 전력량을 산출한다.
이와 같이, 필요 전력량 예측부(262)는 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차들에 대한 각각의 필요 전력량을 산출하고, 상기 산출한 필요 전력량을 토대로 해당 충전소에서 필요로 하는 총 전력량을 예측한다.
공급 비율 설정부(263)는 상기 필요 전력량 예측부(262)를 통해 예측한 필요 전력량(총 전력량)을 기준으로 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정한다.
이때, 공급 비율 설정부(263)는 상기 상용 전력에 대한 계약량 및 단가를 확인하고, 또한 상기 분산 전력의 발전 상태 및 저장 용량을 확인한다.
그리고, 공급 비율 설정부(263)는 상기 확인한 계약량, 단가, 발전 상태 및 저장 용량을 토대로 상기 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정한다. 여기에서 비율이라 함은 부하로 전력을 공급하기 위한 공급 비율을 의미한다. 예를 들어, 총 부하량이 100이고, 상기 상용 전력과 분산 전력의 비율이 7:3으로 설정되었다면, 상기 총 부하량 중 70은 상기 상용 전력에서 공급하고, 나머지 30은 분산 전력에서 공급하게 된다.
또한, 공급 비율 설정부(263)는 상기 설정한 비율을 토대로 상기 상용 전력의 계약량을 증가시키거나, 상기 분산 전력의 상태를 변경시킬 수 있다.
예를 들어, 공급 비율 설정부(263)는 상기 상용 전력 및 분산 전력이 상기 필요 전력량에 미치지 못함에 따라 상기 상용 전력의 공급량을 증가시킬 수 있다.
또한, 공급 비율 설정부(263)는 상기 상용 전력이 부족함에 따라 상기 분산 전력의 공급량이 증가되도록 할 수 있다. 예를 들어, 공급 비율 설정부(263)는 태양광이나 풍력 발전을 통해 상기 상용 전력의 부족량을 채울 수 있도록 하거나, 에너지 저장 장치에 상기 태양광 및 풍력의 발전에 의한 에너지가 저장되도록 할 수 있다. 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지는 상기 설정된 비율에 따라 추후 방전 동작을 수행하여 상기 전기 자동차의 배터리로 전력을 공급한다.
충전 제어부(264)는 상기 공급 비율 설정부(263)를 통해 설정된 비율에 따라 전기 자동차의 충전을 제어한다.
예를 들어, 상기 상용 전력과 분산 전력의 비율이 7:3으로 설정되었다면, 상기 충전 제어부(264)는 부하로 공급되는 전력량 중 70%를 상기 상용 전력을 이용하고, 나머지 30%를 상기 분산 전력을 충당하여 충전이 이루어지도록 한다.
또한, 충전 제어부(264)는 상기 전기 자동차를 통해 획득한 배터리 잔존 용량을 토대로 상기 전기 자동차의 배터리로 공급되는 최대 공급 전력을 설정한다.
예를 들어, 충전 제어부(264)는 상기 전기 자동차의 배터리 잔존 용량이 기준치보다 낮은 경우, 상기 최대 공급 전력을 증가시키고, 상기 배터리 잔존 용량이 기준치보다 높은 경우, 상기 최대 공급 전력을 감소시킨다.
이는, 배터리 잔존 용량이 높은 전기 자동차의 충전 시간은 정상적으로 유지하면서, 배터리 잔존 용량이 낮은 전기 자동차의 충전 시간을 효율적으로 줄이기 위함이다.
한편, 상기와 같이 구성된 제어부(260)는 실시간으로 상기 필요 전력량을 재예측하고, 상기 재예측한 필요 전력량을 기준으로 상기 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율을 재설정한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 충전소 주변에 위치한 차량 정보를 이용하여 필요 전력량을 예측하고, 상기 예측 결과에 따라 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정해줌으로써, 예상하지 못한 부하량에 따른 전력 부족 문제를 해결할 수 있으며, 상기 필요 전력량 예측에 따라 부하 평준화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 충전소에 진입한 차량의 충전을 신속하게 처리하여 운전자의 편의성을 증대시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 먼저 전력 공급 장치(200)는 자신의 위치(충전소의 위치, 충전 스탠드의 위치)를 기준으로 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차를 추적한다(101단계).
이때, 상기 일정 영역은 상기 전력 공급 장치의 위치를 기준으로 300m로 설정될 수 있으며, 이에 따라 전력 공급 장치(200)는 300m 내에 위치해 있는 전기 자동차들을 추적한다.
이후, 전력 공급 장치(200)는 상기 추적한 전기 자동차들로부터 배터리 정보(배터리 잔존 용량)를 획득한다(102단계). 즉, 전력 공급 장치(200)는 상기 추적한 전기 자동차들과 통신을 수행하여, 해당 전기 자동차 내에 구비된 배터리의 잔존 용량 정보를 취득한다.
이때, 전력 공급 장치(200)는 상기 일정 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 나뉜 영역별로 서로 다른 가중치를 두어 상기 배터리 잔존 용량 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 300m로 설정된 영역 중 100m 이내에 위치한 전기 자동차의 배터리 정보에 제 1 가중치를 적용하고, 100m에서 200m사이에 위치한 전기 자동차의 배터리 정보에 상기 제 1 가중치보다 낮은 제 2 가중치를 적용하고, 200m에서 300m 사이에 위치한 전기 자동차의 배터리 정보에 상기 제 1 및 2 가중치보다 낮은 제 3 가중치를 적용한다.
즉, 전력 공급 장치(200)는 자신의 충전소로 진입할 가능성이 큰 전기 자동차에 높은 가중치를 두어, 상기 배터리 정보를 획득한다.
이후, 전력 공급 장치(200)는 상기 배터리 정보, 즉 배터리 잔존 용량이 획득되면, 상기 획득한 배터리 잔존 용량을 토대로 필요 전력량을 예측한다(103단계).
즉, 전력 공급 장치(200)는 상기 취합된 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차들의 배터리 잔존 용량을 토대로 필요 전력량을 예측한다. 이때, 전력 공급 장치(200)는 기설정된 기준 배터리 잔존 용량을 토대로 상기 필요 전력량을 예측할 수 있다.
예를 들어, 상기 기준 배터리 잔존 용량은 70%로 설정될 수 있다면, 전력 공급 장치(200)는 상기 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차들의 배터리 잔존 용량을 70%로 맞추기 위한 필요 전력량을 산출한다.
이때, 상기 배터리 잔존 용량은 해당 자동차에 구비된 배터리의 사용에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 상기 전력 공급 장치(200)는 상기 배터리의 사양을 확인하고, 상기 확인한 사양에 따라 해당 배터리의 잔존 용량을 70%로 맞추기 위한 필요 전력량을 산출한다.
이와 같이, 전력 공급 장치(200)는 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차들에 대한 각각의 필요 전력량을 산출하고, 상기 산출한 필요 전력량을 토대로 해당 충전소에서 필요로 하는 총 전력량을 예측한다.
이후, 전력 공급 장치(200)는 상기 필요 전력량이 예측되면, 상기 예측한 필요 전력량을 토대로 상용 전력과 분산 전력의 공급 비율을 설정한다(104단계).
이를 위해, 전력 공급 장치(200)는 상기 상용 전력에 대한 계약량 및 단가를 확인하고, 또한 상기 분산 전력의 발전 상태 및 저장 용량을 확인한다.
그리고, 전력 공급 장치(200)는 상기 확인한 계약량, 단가, 발전 상태 및 저장 용량을 토대로 상기 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정한다. 여기에서 비율이라 함은 부하로 전력을 공급하기 위한 공급 비율을 의미한다. 예를 들어, 총 부하량이 100이고, 상기 상용 전력과 분산 전력의 비율이 7:3으로 설정되었다면, 상기 총 부하량 중 70은 상기 상용 전력에서 공급하고, 나머지 30은 분산 전력에서 공급하게 된다.
또한, 전력 공급 장치(200)는 상기 설정한 비율을 토대로 상기 상용 전력의 계약량을 증가시키거나, 상기 분산 전력의 상태를 변경시킬 수 있다.
예를 들어, 전력 공급 장치(200)는 상기 상용 전력 및 분산 전력이 상기 필요 전력량에 미치지 못함에 따라 상기 상용 전력의 공급량을 증가시킬 수 있다.
또한, 전력 공급 장치(200)는 상기 상용 전력이 부족함에 따라 상기 분산 전력의 공급량이 증가되도록 할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 장치(200)는 태양광이나 풍력 발전을 통해 상기 상용 전력의 부족량을 채울 수 있도록 하거나, 에너지 저장 장치에 상기 태양광 및 풍력의 발전에 의한 에너지가 저장되도록 할 수 있다. 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지는 상기 설정된 비율에 따라 추후 방전 동작을 수행하여 상기 전기 자동차의 배터리로 전력을 공급한다.
이때, 상기 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율이 설정되면, 실시간으로 상기 필요 전력량을 재예측하고, 상기 재예측한 필요 전력량을 기준으로 상기 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율을 재설정한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 먼저 전력 공급 장치(200)는 충전 동작이 수행되는지 여부를 판단한다(201단계). 다시 말해서, 전력 공급 장치(200)는 전기 자동차가 진입하고, 그에 따라 상기 전기 자동차의 운전자로부터 충전이 요청되었는지 여부를 판단한다.
상기 판단결과(201단계), 상기 충전이 요청되었다면, 전력 공급 장치(200)는 상기 충전이 요청된 전기 자동차로부터 획득한 배터리 잔존 용량을 확인한다(202단계).
이후, 전력 공급 장치(200)는 상기 확인한 배터리 잔존 용량을 토대로 상기 전기 자동차의 충전 조건을 결정한다(203단계).
이를 위해, 전력 공급 장치(200)는 기설정된 기준 배터리 잔존 용량을 확인하고, 그에 따라 상기 전기 자동차의 배터리 잔존 용량이 상기 기준 배터리 잔존 용량보다 낮은지 여부를 판단한다.
이후, 전력 공급 장치(200)는 상기 전기 자동차의 배터리 잔존 용량이 기준 배터리 잔존 용량보다 낮으면, 상기 전기 자동차의 배터리로 공급되는 최대 공급 전력을 증가시킨다.
또한, 전력 공급 장치(200)는 상기 전기 자동차의 배터리 잔존 용량이 상기 기준 배터리 잔존 용량보다 높으면, 상기 전기 자동차의 배터리로 공급되는 최대 공급 전력을 감소시키거나, 기준 최대 공급 전력을 적용한다.
이후, 전력 공급 장치(200)는 상기 결정된 충전 조건(최대 공급 전력)을 기준으로 상기 전기 자동차의 배터리로 전력을 공급한다(204단계).
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 충전소 주변에 위치한 차량 정보를 이용하여 필요 전력량을 예측하고, 상기 예측 결과에 따라 상용 전력과 분산 전력의 비율을 설정해줌으로써, 예상하지 못한 부하량에 따른 전력 부족 문제를 해결할 수 있으며, 상기 필요 전력량 예측에 따라 부하 평준화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 충전소에 진입한 차량의 충전을 신속하게 처리하여 운전자의 편의성을 증대시킬 수 있다.
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.
100: 전기 자동차
200: 전력 공급 장치
210: 통신부 220: 연결부
230: 전력량 산출부 240: 충전 스위칭부
250: 표시부 260: 제어부
261: 취합부 262: 공급 비율 설정부
263: 필요 전력량 예측부 264: 충전 제어부

Claims (16)

  1. 전력 공급 장치에 있어서,
    주변에 위치한 적어도 하나의 전기 자동차의 통신을 수행하여, 상기 전기 자동차의 배터리 정보를 수신하는 통신부;
    상기 통신부를 통해 수신된 배터리 정보를 이용하여 필요 전력량을 예측하는 필요 전력량 예측부; 및
    상기 필요 전력량 예측부를 통해 예측된 필요 전력량을 기준으로 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율을 설정하는 공급 비율 설정부를 포함하는 전력 공급 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 정보는,
    상기 전기 자동차의 배터리 잔존 용량 및 배터리 사양 중 적어도 하나를 포함하는 전력 공급 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 통신부로부터 상기 배터리 잔존 용량을 수신하고, 상기 수신한 배터리 잔존 용량 중 기설정된 영역 내에 위치한 배터리 잔존 용량을 취합하는 취합부가 더 포함되는 전력 공급 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 취합부는,
    상기 기설정된 영역을 복수의 영역으로 구분하고, 상기 구분된 복수의 영역별로 서로 다른 가중치를 적용하여 상기 배터리 잔존 용량을 취합하며,
    상기 가중치는
    상기 전력 공급 장치와 근접할수록 증가하는 전력 공급 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 필요 전력량 예측부는,
    기설정된 기준 용량을 기준으로 상기 일정 영역 내에 위치한 전기 자동차들의 배터리 잔존 용량을 상기 기준 용량으로 맞추기 위한 필요 전력량을 예측하는 전력 공급 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 필요 전력량 예측부는,
    상기 배터리 사양에 따른 총 배터리 용량과 상기 배터리 잔존 용량을 이용하여 각각의 전기 자동차에서 필요로 하는 전력량을 산출하고, 상기 산출한 전력량을 토대로 상기 필요 전력량을 예측하는 전력 공급 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 공급 비율 설정부는,
    상기 상용 전력의 계약량 및 단가와, 상기 분산 전력의 발전 상태 및 저장 용량 중 어느 하나를 이용하여 상기 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율을 설정하는 전력 공급 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 설정된 전력 공급 비율에 따른 상용 전력과 분산 전력을 이용하여 전기 자동차의 배터리로 충전 전력을 공급하는 충전 제어부를 더 포함하는 전력 공급 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 충전 제어부는,
    상기 전기 자동차의 배터리 잔존 용량을 기준으로 상기 전기 자동차로 공급되는 최대 공급 전력을 설정하는 전력 공급 장치.
  10. 충전소 주변의 일정 영역 내에 위치한 적어도 하나의 전기 자동차를 추적하는 단계;
    상기 추적한 적어도 하나의 전기 자동차로부터 배터리 잔존 용량을 획득하는 단계;
    상기 획득한 배터리 잔존 용량을 토대로 상기 충전소의 필요 전력량을 예측하는 단계; 및
    상기 예측한 필요 전력량을 기준으로 상기 충전소의 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율을 설정하는 단계를 포함하는 전력 공급 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 필요 전력량을 예측하는 단계는,
    상기 추적한 각각의 전기 자동차에 대하여, 상기 배터리 잔존 용량을 기설정된 기준 용량으로 증가시키기 위한 전력량을 산출하는 단계와,
    상기 산출한 전력량을 합산하여 상기 충전소에서 필요로 하는 필요 전력량을 예측하는 단계를 포함하는 전력 공급 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 추적한 적어도 하나의 전기 자동차로부터 배터리 사양 정보를 획득하는 단계를 포함하며,
    상기 각각의 전기 자동차에 대하여 산출된 전력량은,
    상기 획득한 배터리 사양, 배터리 잔존 용량 및 상기 기준 용량을 기준으로 산출되는 전력 공급 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 전력 공급 비율을 설정하는 단계는,
    상기 상용 전력의 계약량 및 단가와, 상기 분산 전력의 발전 상태 및 저장 용량 중 어느 하나를 이용하여 상기 상용 전력 및 분산 전력의 전력 공급 비율을 설정하는 단계를 포함하는 전력 공급 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 설정된 전력 공급 비율에 따른 상용 전력과 분산 전력을 이용하여 전기 자동차의 배터리로 충전 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 전력 공급 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 획득한 전기 자동차의 배터리 잔존 용량을 기준으로 상기 전기 자동차로 공급되는 최대 공급 전력을 설정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 최대 공급 전력은 상기 배터리 잔존 용량을 반비례하게 증감하는 전력 공급 방법.
  16. 제 10항에 있어서,
    실시간으로 상기 필요 전력량을 재예측하여, 상기 충전소의 상용 전력과 분산 전력의 전력 공급 비율을 재설정하는 단계를 더 포함하는 전력 공급 방법.
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