KR20150078749A

KR20150078749A - 전기 자동차용 배터리팩을 이용한 전력 운용 방법

Info

Publication number: KR20150078749A
Application number: KR1020130168431A
Authority: KR
Inventors: 강병혁
Original assignee: 강병혁
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-07-08
Also published as: US20160311412A1; KR101542674B1; WO2015102151A1; CN105874675A

Abstract

본 발명은 전기 자동차용 배터리팩을 이용한 전력 운용 방법에 관한 것이다. 본 발명은 전기자동차의 배터리를 충전 또는 교환하기 위한 충전 스테이션에서 전기자동차용 배터리 팩을 교체하는 방법에 있어서, 상기 충전 스테이션에 도착한 전기자동차의 방전된 배터리팩을 탈거하는 단계와, 탈거된 상기 방전 배터리 팩을 충방전라인으로 운반하는 단계와, 상기 방전된 배터리 팩을 충전하여 보관하는 단계와, 상기 배터리 팩의 완충능을 1차 체크하는 단계와, 상기 배터리 팩의 완충능이 제1 완충능보다 높으면 배터리 교체용인 버퍼 배터리 팩으로 분류하는 단계와, 상기 배터리 팩의 완충능이 제1 완충능보다 낮으면 에너지 저장 전용라인으로 이동하여 분류하는 단계와, 상기 배터리 팩의 완충능을 2차 체크하는 단계와, 상기 배터리 팩을 ESS 전용 배터리 팩으로 분류하는 단계와, 상기 배터리 팩을 3차 체크하여 상기 배터리 팩의 완충능이 2차 체크 완충 능 이하이면 폐기하는 단계와, 상기 버퍼 배터리 팩과 상기 ESS 배터리 팩을 전력으로 변환시켜 전력 송전을 하는 제10단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다수의 배터리팩을 충전하여 보관함으로써, 안정적인 예비전력을 확보하여 국가 또는 국가 지정기관에 송전하여 전기 에너지를 효율적으로 사용하여 국가 에너지 절약에 이바지할 수 있다는 장점이 있는 것이다.

Description

전기 자동차용 배터리팩을 이용한 전력 운용 방법 {Electric power management Method using elecctric vehicle Battery pack }

본 발명은 전기자동차용 배터리팩을 이용한 전력 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트 그리드 장치와 연계하여 필요한 전력을 계통선 등의 수단에 연결하여 국가기관 등에 전력을 송전할 수 있도록 하는 전기 자동차용 배터리팩을 이용한 전력 운용 방법에 관한 것이다.

지구 온난화가 가속되면서 기상 재앙이 발생하고 심각한 기후변화로 삶을 위협받고 있다. 이에 대해 전세계적으로 강력한 이산화탄소 규제에 한목소리를 내고 있고, 이러한 환경적, 사회적 요청에 따라 자동차 산업은 새로운 국면을 맞이하고 있으며 그 일환으로 내연기관 자동차에서 배출되는 배기가스의 배출을 최소화할 수 있는 친환경 자동차에 대한 관심이 높아지고 있다.

이러한 친환경 자동차는 동력원에 따라 내연기관과 전기에너지를 겸용하는 하이브리드 자동차(HEV;Hybrid Electric Vehicle), 전기에너지만을 사용하는 전기자동차(EV;Electric Vehicle) 및 연료전지를 사용하는 연료전지 자동차(FCEV;Fuel Cell Electric Vehicle) 등으로 구분된다.

우리나라도 이산화탄소의 배출을 감소시키고자 하는 세계적 추세에 호응하여 전기자동차를 양산하기로 하는 등 전기자동차의 수요 및 보급이 급증할 것으로 예상된다.

또한, 플러그-인-하이브리드 전기자동차(PHEV : Plug-in-Hybrid Electric Vehicle)와 같은 전기자동차는 낮은 에너지 소비 및 낮은 공기 오염 등과 같은 장점을 가지고 있다. 이와 같은 전기자동차는 특히 스마트 그리드(smart grid)의 패러다임에서 환경 오염과 에너지 절약을 해결하는데 중요한 역할을 한다. 전기자동차의 급격한 사용과 함께, 전력망(power grid)에 대한 전기자동차 부하의 영향에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다.

이와는 별도로 전력 공급 부족사태를 대비하고자 에너지 저장시스템(ESS; Energy Storage System)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 에너지 저장시스템은 발전소에서 과잉 생산된 전력을 저장해 두었다가 일시적으로 전력이 부족할 때 송전해주는 시스템으로, 현재의 발전시스템을 최대한 효율적으로 활용하기 위한 방안으로 급속히 부각되고 있다.

그러나, 종래의 배터리 충전시스템은 상용전원 만을 사용하여 전기자동차의 배터리를 충전하는 시스템이라서 전력원을 이용하는 에너지를 재생하여 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

KR2011-0129518 10 KR2013-0101235 10 KR2013-0071923 10

상기된 요구를 충족시키기 위해 안출된 본 발명은, 전기 에너지를 전기 자동차 배터리에 충전하기 위하여 배터리를 교체하는 과정에서 배터리에 있는 전력을 필요에 따라 국가 및 지정기관 등에 전송할 수 있으며, 관련되는 수익원을 창출할 수 있는 전기자동차용 배터리팩 전력 운용방법을 제공하고자 하는데 있는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전기자동차의 배터리를 충전 또는 교환하기 위한 충전 스테이션에서의 전기자동차용 배터리 팩을 교체하는 방법에 있어서, 상기 충전 스테이션에 도착한 전기자동차의 방전된 배터리팩을 탈거하는 단계와, 탈거된 상기 방전 배터리 팩을 충방전라인으로 운반하는 단계와, 상기 방전된 배터리 팩을 충전하여 보관하는 단계와, 상기 배터리 팩의 완충능을 1차 체크하는 단계와, 상기 배터리 팩의 완충능이 제1 완충능보다 높으면 배터리 교체용인 버퍼 배터리 팩으로 분류하는 단계와, 상기 배터리 팩의 완충능이 제1 완충능보다 낮으면 에너지 저장 전용라인으로 이동하여 분류하는 단계와, 상기 배터리 팩의 완충능을 2차 체크하는 단계와, 상기 배터리 팩을 ESS 전용 배터리 팩으로 분류하는 단계와, 상기 배터리 팩을 3차 체크하여 상기 배터리 팩의 완충능이 2차 체크 완충 능 이하이면 폐기하는 단계와, 상기 버퍼 배터리 팩과 상기 ESS 배터리 팩을 전력변환시켜 전력을 송전을 하는 제10단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 단계는 국가기관으로부터 전력 비상 수급에 필요한 송전 전력량이 할당되면 상기 ESS 배터리 팩의 전력량과 상기 송전할 전력량을 비교하여 판단하는 단계와, 상기 ESS 배터리 팩의 전력량이 불충분하면 상기 ESS 배터리 팩과 버퍼 배터리 팩의 일부를 할당하는 단계와, 상기 할당된 전력량에 따라 축전하여 보관하고 있는 다수의 상기 ESS 전용 배터리 팩 및 다수의 상기 버퍼 배터리 팩을 전력변환하여 전력을 송전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 상기 충전 스테이션의 임대는 국가 또는 국가 위탁 지정기관이 하고 임차는 사업자에게 하는 방식으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 사업자는 배터리를 리스하고 그 비용을 국가 또는 국가 위탁 지정기관에 지불하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 사업자는 국가 또는 국가 위탁 지정기관에 배터리 스테이션 관리에 들어가는 비용을 청구할 수 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 단계에서 상기 전력의 송전은 중앙 제어장치가 상기 스마트 그리드 장치와 연동하여 전력소비 피크 시간대에 상기 배터리 팩에 충전된 전력을 외부로 공급하도록 하고 그 외 시간에는 버퍼 배터리팩을 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 중앙 제어 장치는 전력수급 비상시에는 각 충전 스테이션에 구비되어 있는 ESS 배터리에 충전된 전원을 계통선에 연계할수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

더 나아가, 상기 스마트 그리드 장치는 전력 소비 피크 시간대에 대한 정보와 국가 전력수급 비상시에 대한 정보를 상기 중앙 제어 장치에 전송하는 것을 특징으로 한다.

부가적으로, 상기 중앙 제어 장치는 각 지역에서 필요로 하는 전력량과 비례하여 ESS 배터리를 각각의 배터리 스테이션에 적절하게 배급할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

더 나아가, 상기 중앙 제어 장치는 각 지역에서 필요로 하는 버퍼 배터리 팩을 각각의 배터리 스테이션에 적절하게 배분할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 한다.

그리고, 상기 중앙 제어 장치는 충전 스테이션에 출입하는 전기자동차의 번호를 판독하여 출입 횟수를 사업자에게 통보함으로서, 상기 충전 스테이션의 출입 횟수에 비례하여 사용자에게 배터리 팩의 리스 비용을 청구할 수 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 다수의 배터리팩을 충전하여 보관함으로써, 안정적인 예비전력을 확보하여 국가 또는 국가 지정기관에 송전하는 등 전기 에너지를 효율적으로 사용하여 국가 에너지 절약에 이바지할 수 있다는 장점이 있는 것이다.

또한, 사업자에게 일정한 수익 모델을 줄수 있고 국가도 재정적으로 수익을 얻을수 있으므로 국가와 국민간에 윈윈(Win-Win)이 가능하다.

또한, 스마트 그리드 장치와 연계하여 필요한 시간 대에 적적한 양의 전기 에너지를 송전 사용할 수 있으므로 에너지 활용의 효율을 극대화를 실현시킬 수 있는 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안된다는 것을 밝혀두고자 한다.
도 1은 충전 스테이션에서 버퍼 배터리팩과 ESS 배터리팩을 분류하는 것을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 의한 전기자동차용 배터리팩 전력 운용 방법에 관한 방법의 흐름도.
도 3은 본 전력 변화 방법의 흐름도.
도 4는 본 발명의 전체적인 구성도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 충전 스테이션에서 버퍼 배터리팩과 ESS 배터리팩을 분류하는 것을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 전기자동차용 배터리팩 전력 운용 방법에 관한 방법의 흐름도이고, 도 3은 본 전력 송전 방법의 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 전체적인 구성도이다.

본 발명에 의한 전기 자동차용 배터리팩을 이용한 전력 운용 방법은 배터리팩 교체 시스템과 에너지 저장시스템(ESS: Energy Storage System)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 전기자동차에 설치되어 전기를 충전시키는 배터리 팩은 매우 고가(高價)이므로 이를 일반적인 소비자가 직접 구매한다는 것은 매우 어려우므로 국가에서 배터리 팩을 소비자에게 저가(低價)로 임대한다는 것을 전제로 하여 설명하기로 한다. 즉, 전기자동차의 구매시에 각 소비자들에게 배터리 팩을 제외한 자동차만 우선 구입하도록 하는 것이다.

그러면, 이하에서는 본 발명에 의한 방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 전기 자동차의 운전자는 자동차 운행 중 배터리를 소모하게 되면, 배터리를 충전 또는 교환을 하기 위한 충전 스테이션(S)에 도달하게 된다. 상기 충전 스테이션(S)은 충전을 위한 시스템으로 아파트의 주차장, 공영 주차장 및 기존의 주요소 등에 설치될 수 있다.

여기서, 상기 충전 스테이션(S)의 임대는 국가 또는 국가 위탁 지정기관이 하고 임차는 사업자에게 하는 방식으로 하여 기존의 충전 스테이션(S)을 설치하는데 있어서 드는 비용을 국가 또는 국가 위탁 지정기관과 사업자가 서로 임대차 관계를 유지하여 일정한 수익 구조를 창출해 낼 수가 있는 것이다. (이하에서 언급하는 '사업자'는 민간 사업자를 의미한다.)

먼저 도 2를 보면, 상기 충전 스테이션(S)에 도착한 전기자동차의 방전된 배터리팩을 탈거하게 된다. (제1단계)

다음으로 충전 스테이션(S)에서 전기자동차가 입고하면 방전된 배터리 팩을 전기자동차에서 탈거하여 충방전 라인으로 운송하게 된다. (제2단계)

상기 방전된 배터리 팩을 충전하여 보관한다. (제3단계)

상기 과정에 대하여 설명하면, 방전된 배터리팩(100)을 충전하여 보관하는 것으로, 배터리팩(100)은 방전 및 급전 회로를 통해 완전 방전시킨 후, 급충전장치를 통해 완충한다.

다음으로 상기 배터리 팩의 완충능을 1차 체크한다. (제4단계)

이때, 배터리 팩(100)의 제1완충능을 일예로 대략 70% 정도이고 제1완충능을 기준으로 배터리팩(100)을 1차적으로 분류한다.

다음으로, 상기 배터리 팩(100)의 완충능이 제1 완충능보다 높으면 배터리 교체용인 버퍼 배터리 팩으로 분류한다. (제5단계) 이때, 분류된 버퍼 배터리 팩(110)은 방전된 배터리 팩과 교체할 수 있도록 하는 교체 시스템에서 관리한다.

다음으로, 상기 배터리 팩(100)의 완충능이 제1 완충능보다 낮으면 에너지 저장 전용라인으로 이동하여 분류한다. (제6단계)

그 다음으로, 상기 배터리 팩(100)의 완충능을 2차 체크한다. (제7단계) 이때, 상기 배터리팩(100)의 완충능을 확인한다. 이것을 통하여 각각의 ESS 전용 배터리팩(120)의 완충능을 확인하여 ESS 전용 배터리팩(120)들 간의 전체 충전량과 더불어 전력 계통선을 통하여 송전을 하게 될 송전량을 산출할 수 있다.

다음으로, 상기 배터리 팩(100)을 ESS 전용 배터리 팩(120)으로 분류하게 된다.(제8단계) 상기와 같이 차량에서 탈거(脫去)된 배터리팩(100)을 관리하게 되는 것이다.

그 다음에, 상기 배터리 팩을 3차 체크하게 되는데 이것은 상기 ESS 전용 배터리팩(120)으로 사용하는 동안에 저하된 완충능을 실시간으로 반복하여 체크하기 위한 것이다. 이때 완충능은 대략 10~40% 정도로 하고 이 제2완충능을 기준으로 ESS 전용 배터리팩(120)을 2차로 분류한다.

상기 배터리 팩(100)의 완충능이 2차 체크 완충능의 이하가 되면 폐기하는 것이다. (제9단계)

이러한 단계를 거친 상기 버퍼 배터리 팩(110)과 다수의 상기 ESS 배터리 팩(120)을 전력으로 변환시켜 계통선을 통하여 전력 송전이 이루어진다. (제10단계)

여기서, 주목할 것은 충전 스테이션(S)의 임차인인 사업자는 국가 또는 국가 위탁 지정기관에 상기 배터리를 관리하는데 들어가는 비용을 청구할 수 있는 것으로 폐배터리를 유지, 관리하는데 필요한 비용을 충당할 수 있는 것이다.

또한, 상기 사업자는 배터리를 리스하고 그 리스비용을 국가 또는 국가 위탁 지정기관에 지불하는 것이다.

따라서, 이전에서도 언급하였지만 전기자동차에 설치하여 사용되는 배터리 비용이 일반적으로 상당한 고가(高價)임에 비추어 이를 비교적 저렴한 비용으로 임대할 수 있도록 하여 전기 자동차를 구매하는데 있어서 부담을 크게 줄여줄 수 있는 것이다.

그리고, 상기 사업자는 국가 또는 국가 위탁 지정기관에 배터리 팩의 관리에 들어가는 비용을 청구할 수 있으며, 충전율이 약 70% 이하의 폐 배터리를 관리하는데 있어서의 유지 및 관리 비용을 별도로 국가 또는 국가 위탁 지정기관에 청구할 수 있는 것이다.

이하에서는 상기 버퍼 배터리 팩(110)과 ESS 배터리 팩(120)을 가지고 전력 변환을 시켜 전력을 송전(送電)하는 방법에 관하여 설명하기로 한다.

상기 제10단계는 국가 및 지정기관에서 스마트 그리드(Smart Grid) 장치(50)를 통하여 비상시에 각각의 지역에 산재한 ESS 배터리로부터 얼마만큼의 전력수급이 필요한 것인가를 판단하는 것이다.

이하에서는 도 3을 참조하여, 스마트 그리드 장치(50)에 관한 설명을 간략히 하기로 한다.

상기 스마트 그리드 장치(50)는 전력 네트워크에 정보통신기술을 활용한 차세대 전력 네트워크로 네트워크 측정 시스템과 소비자의 전력 사용정보를 포함하는 기존 전력 그리드를 오버레이(overlay)하여 공급자와 소비자 간의 양방향 디지털 통신을 통해 전력을 제어할 수 있도록 하여 에너지 절약과 신뢰성 및 투명성을 증가시켜 준다.

국가기관으로부터 전력 수급이 필요하다는 전송이나 연락을 받으면 전력 비상 수급에 필요한 송전 전력량이 할당되도록 하여 상기 ESS 배터리 팩(120)의 전력량과 상기 송전할 전력량을 비교하여 판단한다. (S10단계)

이때, 버퍼 배터리팩(110)의 축전량에서 송전할 전력량을 할당하는데 송전할 전력량이 상기 ESS 전용 배터리 팩의 모든 전력량보다 더 많으면 버퍼 배터리 팩(110)의 일부를 제공하는 것으로서, 상기 ESS 배터리 팩(120)의 전력량이 불충분하면 상기 ESS 배터리 팩(120)과 버퍼 배터리 팩(110)의 일부를 할당한다.(S20)

그 다음으로, 상기 할당된 전력량에 따라 축전하여 보관하고 있는 다수의 상기 ESS 전용 배터리 팩(120) 및 다수의 상기 버퍼 배터리 팩(110)을 전력변환하여 전력을 송전하는 단계를 거친다. (S30 단계)

이때, 상기 ESS 전용 배터리 팩(120) 및 다수의 상기 버퍼 배터리 팩(110)을 전력변환시켜 전력 계통선을 통하여 전력을 송전하는 것이다.

즉, 중앙제어장치(200)는 할당된 전력량에 따라 ESS전용 배터리팩(120) 및 버퍼 배터리팩(110)을 직,병렬연결함과 동시에 전력변환장치를 통하여 계통선에 전력을 공급한다. 이처럼 ESS전용 배터리팩(120)의 모든 전력과 할당된 전력량에 따른 버퍼 배터리팩(110)의 일부 또는 모든 전력을 송전할 수 있도록 제어하는 것이다. 또한, 비상시에는 각 충전 스테이션(S)에 구비된 ESS 배터리팩(120)에 충전된 전력을 계통선에 연결하여 전력공급을 하는 것이다.

이하에서는 본 발명의 구성요소 중 하나인 중앙 제어 장치(200)에 관하여 설명하기로 한다.

상기 제10단계에서 상기 전력의 송전은 중앙 제어 장치(200)가 상기 스마트 그리드 장치(50)와 연동하여 전력소비 피크 시간대에 상기 배터리팩(110,120)에 충전된 전력을 외부로 공급하도록 하고, 그 외 시간에는 배터리 충전을 하도록 제어하는 것이다.

따라서, 전력소비의 소모가 적은 시간에 배터리 팩(110,120)을 충전하여 두고 스마트 그리드 장치(50)에서 전력 송전을 요구하는 전력소비의 피크 시간대에 상기 배터리 팩(110,120)에 충전된 전력을 외부로 공급하여 전력의 활용효율을 높일 수 있는 것이다. 기타 그 밖의 시간에는 버퍼 배터리 팩(110)을 충전하도록 제어하는 것이다.

유의할 것은, 상기와 같은 전력공급 방식은 규칙적인 것이 아님을 밝혀두고자 한다. 다시 말해서, 전력 피크 시간이라 하더라도 융통성있게 담당 작업자가 배터리 충전이 가능하도록 수동적으로 작동시킬 수도 있는 것이다.

그리고, 상기 중앙 제어장치(200)는 비상시에는 각 충전 스테이션(S)에 있는 ESS 배터리 팩(120)만 따로 전력으로 변환시켜 사용하도록 제어할 수 있는 것인데, 비상시에 전력을 공급하여야 할 경우 버퍼 배터리 팩(110)을 사용하기가 곤란할 경우에는 보관되어 있는 상기 ESS 배터리 팩(120)만으로 전력을 공급할 수도 있는 것이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 상기 스마트 그리드 장치(50)는 전력 소비의 피크 시간 대에 대한 정보와 국가 또는 국가 위탁 지정기관에 전력수급의 비상시에 대한 정보를 상기 중앙 제어장치(200)에 전송하여 줌으로서, 계절의 변화나 전력 소모 상황의 변화에 능동적으로 초동 대처가 가능한 장점이 있는 것이다. 이밖에, 상기 스마트 그리드 장치(50)를 통한 실시간 정보의 교환으로 배터리 팩(110,120)을 유용하게 이용 가능하게 한다.

즉, 중앙 제어 장치(200)는 각 지역에서 필요로 하는 전력량과 비례하여 각각의 ESS 배터리 팩(120)을 각 지역의 배터리 스테이션(도시는 생략) 내에 적절하게 배급할 수 있도록 제어하는 것으로, 상기 각 배터리 스테이션에 최적의 ESS 배터리 팩(120)이 구비되도록 하여 비상시에 차질없이 송전이 이루어 질 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 중앙 제어장치(200)는 각 지역의 특성에 따라 소비되는 전력량과 비례하여 ESS 배터리(120)를 적절하게 위치할 수 있도록 분배 제어할 수 있는 것이다. 이를 테면, 공장 지대와 같은 산업지대에서는 버퍼 배터리 팩(110)의 수요보다는 ESS 배터리 팩(120)의 수요가 더 많으므로 상기 공장 지대에 위치한 충전 스테이션(S)에서는 ESS 배터리(120)를 배치시키는 것이다.

그리고, 상기 중앙 제어 장치(200)는 각 지역에서 필요로 하는 버퍼 배터리 팩(110)을 각각의 배터리 스테이션에 적절하게 배분할 수 있도록 제어하는 것인데, 이를 테면 특별시나 광역시같은 대도시에서는 당연히 전기자동차 배터리 팩의 충전수요가 많을 것이고, 지방의 소도시에서는 충전 수요가 많지 않을 것이므로 이에 비례하여 버퍼 배터리 팩(110)을 적절하게 안분할 수 있도록 제어하는 역할도 하는 것이다.

상기 중앙 제어장치(200)는 충전 스테이션(S)에 출입하는 전기 자동차의 번호를 판독하여 출입 횟수를 사업자에게 통보함으로서, 상기 충전 스테이션(S)의 출입 횟수에 비례하여 사용자에게 버퍼 배터리 팩(110)의 리스 비용을 청구할 수 있는 것이다. 따라서, 사업자는 버퍼 배터리 팩을 많이 사용하는 사람에게 많은 비용을 적게 사용하는 사람에게는 적은 비용을 청구할 수가 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 전력변환장치를 통한 원활한 전력공급이 이루어질수 있으며 스마트 그리드 장치(50)와 연동하여 전력의 원활한 공급 및 분배와 재생산을 통하여 효과적인 에너지 활용과 자원의 절감에 일조할 수 있는 탁월한 장점을 가지고 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

그리고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

50 : 스마트 그리드 장치
100 : 배터리팩
110 : 버퍼 배터리팩
120 : ESS전용 배터리팩
150 : 충방전라인
200 : 중앙 제어 장치
S : 충전 스테이션

Claims

전기자동차의 배터리를 충전 또는 교환하기 위한 충전 스테이션(S)에서의 전기자동차용 배터리 팩을 교체하는 방법에 있어서,
상기 충전 스테이션(S)에 도착한 전기자동차의 방전된 배터리팩을 탈거하는 제1단계;와
탈거된 상기 방전된 배터리 팩을 충방전라인(150)으로 운반하는 제2단계;와
상기 방전된 배터리 팩을 충전하여 보관하는 제3단계;와
상기 배터리 팩의 완충능을 1차 체크하는 제4단계;와
상기 배터리 팩의 완충능이 제1 완충능보다 높으면 배터리 교체용인 버퍼 배터리 팩(110)으로 분류하는 제5단계;와
상기 배터리 팩의 완충능이 제1 완충능보다 낮으면 에너지 저장 전용라인으로 이동하여 분류하는 제6단계;와
상기 배터리 팩의 완충능을 2차 체크하는 제7단계;와
상기 배터리 팩을 ESS 전용 배터리 팩(120)으로 분류하는 제8단계;와
상기 배터리 팩을 3차 체크하여 상기 배터리 팩의 완충능이 2차 체크 완충 능 이하이면 폐기하는 제9단계;와
상기 버퍼 배터리 팩(110)과 상기 ESS 배터리 팩(120)을 전력으로 변환시켜 전력 송전을 하는 제10단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리팩 전력운용 방법.
제1항에 있어서, 상기 제10단계는 국가기관으로부터 전력 비상수급에 필요한 송전 전력량이 할당되면 상기 ESS 배터리 팩(120)의 전력량과 상기 송전할 전력량을 비교하여 판단하는 S10단계;와
상기 ESS 배터리 팩(120)의 전력량이 불충분하면 상기 ESS 배터리 팩(120)과 버퍼 배터리 팩(110)의 일부를 할당하는 S20단계;와
상기 할당된 전력량에 따라 축전하여 보관하고 있는 다수의 상기 ESS 전용 배터리 팩(120) 및 다수의 상기 버퍼 배터리 팩(110)을 전력변환하여 전력을 송전하는 S30단계를 포함하는 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 팩을 이용한 전력운용 방법.
제1항에 있어서, 상기 충전 스테이션(S)의 임대는 국가 또는 국가 위탁 지정기관이 하고 임차는 사업자에게 하는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 팩을 이용한 전력운용 방법.
제3항에 있어서, 상기 사업자는 배터리를 리스(Lease)하고 그 비용을 국가 또는 국가 위탁 지정기관에 지불하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 팩을 이용한 전력운용 방법.
제3항에 있어서, 상기 사업자는 국가 또는 국가 위탁 지정기관에 충전 스테이션(S)의 관리에 들어가는 비용을 청구할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 팩을 이용한 전력운용 방법.
제1항에 있어서, 상기 제10단계에서 상기 전력의 송전은 중앙 제어장치(200)가 상기 스마트 그리드 장치(50)와 연동하여 전력 소비 피크 시간대에 상기 배터리 팩(110,120)에 충전된 전력을 외부로 공급하도록 하고, 그 외 시간에는 버퍼 배터리 팩(110)을 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 팩을 이용한 전력운용 방법.
제6항에 있어서, 상기 중앙 제어 장치(200)는 비상시에는 각 충전 스테이션(S)에 구비된 ESS 배터리 팩(120)에 충전된 전력을 계통선에 연계할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 팩을 이용한 전력운용 방법.
제6항에 있어서, 상기 스마트 그리드 장치(50)는 전력소비 피크 시간대에 대한 정보와 국가 또는 국가 위탁 지정 기관에 전력 수급 비상시에 대한 정보를 상기 중앙 제어 장치(200)에 전송하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 팩을 이용한 전력 운용 방법.
제6항에 있어서, 상기 중앙 제어 장치(200)는 각 지역에서 필요로 하는 전력량과 비례하여 ESS 배터리 팩(120)을 각각의 배터리 스테이션에 적절하게 배급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리팩을 이용한 전력운용 방법.
제6항에 있어서, 상기 중앙 제어 장치(200)는 각 지역에서 필요로 하는 버퍼 배터리 팩(110)을 각각의 배터리 스테이션에 적절하게 배분할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리팩을 이용한 전력운용 방법.
제6항에 있어서, 상기 중앙 제어 장치(200)는 충전 스테이션(S)에 출입하는 전기자동차의 번호를 판독하여 출입 횟수를 사업자에게 통보함으로서, 상기 충전 스테이션(S)의 출입 횟수에 비례하여 사용자에게 배터리 팩(110,120)의 리스 비용을 청구할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리팩을 이용한 전력운용 방법.