KR20180016015A - 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치 및 그를 포함하는 제어 시스템 - Google Patents

홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치 및 그를 포함하는 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치는, 홈 에너지 관리 시스템(HEMS) 게이트웨이 및 단말기와 연결하기 위한 통신부, 상기 HEMS 게이트웨이와 연결된 가전 기기들 각각의 소비 전력에 관한 정보를 저장하는 저장부, 및 상기 HEMS 게이트웨이와 연결되는 태양광 발전 모듈의 전력 발전량을 예측하고, 예측 결과에 기초하여 상기 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 생성하고, 상기 가전 기기들 각각의 전력 소비 정보를 획득하고, 획득한 전력 소비 정보를 상기 단말기로 전송하는 제어부를 포함한다.

Description

홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치 및 그를 포함하는 제어 시스템{CONTROL DEVICE OF HOME ENERGY MANAGEMENT SYSTEM AND CONTROL SYSTEM INCLUDING SAME}
본 발명은 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하고, 예측 결과에 기초하여 가전 기기들의 동작을 제어하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치 및 그를 포함하는 제어 시스템에 관한 것이다.
홈 에너지 관리 시스템(home energy management system)이란, 가정 내의 가전 기기들의 전력 사용을 효율적으로 관리하기 위한 시스템을 의미한다. 홈 에너지 관리 시스템은 가정 내의 각종 전력 공급 장치 또는 전력 소비 장치들과 연결되어, 전력 공급 현황 및 전력 소비 현황을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 각 장치들의 동작을 제어할 수 있다.
최근에는 태양광 발전 모듈의 보급이 확대되고 있다. 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력은 별도의 전기 요금이 발생하지 않으므로, 전기 요금의 절감 측면에서 효과적이라 할 수 있다. 그러나, 현재 홈 에너지 관리 시스템의 경우 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력 중 잉여 전력에 대한 저장 장치가 구비되지 않거나, 구비되더라도 저장 장치의 배터리 용량이 충분하지 않다. 이에 따라, 잉여 전력이 계통으로 그대로 방출되거나, 낮은 가격으로 재판매될 수 있는 바, 상기 잉여 전력의 발생을 최소화함으로써 태양광 발전 모듈로부터 공급된 전력을 효율적으로 이용할 필요가 있다.
본 발명의 제1 과제는, 태양광 발전 모듈의 발전량 예측 결과에 기초하여 가전 기기별 사용 가능 시간에 대한 정보를 사용자에게 제공함으로써, 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력을 효율적으로 이용하는 것이다.
본 발명의 제2 과제는, 태양광 발전 모듈의 발전량 예측 결과에 기초하여 가전 기기별 동작 스케쥴을 생성하고, 생성된 동작 스케쥴에 기초하여 가전 기기들 각각의 동작을 자동으로 제어하는 것이다.
본 발명의 제3 과제는, 태양광 발전 모듈의 실제 발전량이 예측된 발전량과 상이한 경우, 생성된 동작 스케쥴을 능동적으로 변경하여 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력의 이용 효율을 극대화하는 것이다.
본 발명의 제1 과제를 해결하기 위하여, 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하고, 예측된 발전량과 가전 기기들 각각의 소비 전력 정보에 기초하여 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 생성하고, 생성된 정보를 사용자의 단말기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 과제를 해결하기 위하여, 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 예측하고, 예측된 시간대별 발전량 및 가전 기기들 각각의 소비 전력 정보에 기초하여, 가전 기기들 각각의 시간대별 사용 가능 여부에 관한 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 과제를 해결하기 위하여, 태양광 발전 모듈의 발전량 예측 결과 및 가전 기기들의 우선 순위 정보에 기초하여, 가전 기기들의 동작 스케쥴을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 과제를 해결하기 위하여, 생성된 동작 스케쥴에 기초하여 가전 기기들 각각의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 과제는, 태양광 발전 모듈의 실제 발전량이 예측된 발전량과 상이한 경우, 생성된 동작 스케쥴을 능동적으로 변경하여 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력의 이용 효율을 극대화하는 것이다.
본 발명의 제3 과제를 해결하기 위하여, 태양광 발전 모듈의 발전량 정보를 수신하고, 수신된 발전량과 예측된 발전량 사이의 차이가 기준값보다 큰 경우, 수신된 발전량에 기초하여 동작 스케쥴을 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치는 태양광 발전 모듈의 발전량을 예측하고, 예측 결과에 따른 가전 기기별 사용 가능 시간에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 사용자는 상기 정보에 기초하여 가전 기기를 사용함으로써 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력을 효율적으로 이용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치는 예측된 발전량과 가전 기기별로 설정된 우선 순위에 기초하여 가전 기기들의 동작 스케쥴을 생성하고, 생성된 동작 스케쥴에 기초하여 가전 기기들의 동작을 자동으로 제어함으로써 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력의 효율적 이용을 가능하게 해 준다.
또한, 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치는 태양광 발전 모듈의 발전량이 예측된 발전량과 상이한 경우, 생성된 동작 스케쥴을 능동적으로 변경함으로써 태양광 발전 모듈로부터 공급되는 전력의 이용 효율을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 홈 에너지 관리 시스템의 전력 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템을 제어하는 제어 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치가 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 예측한 경우, 상기 시간대별 발전량 예측 결과를 표 형태로 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 시간대별 발전량 예측 결과에 기초하여, 제어 장치가 생성한 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 표 형태로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치가, 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량 예측 결과에 기초하여 가전 기기들의 동작을 제어하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 8은 가전 기기들 각각에 대해 설정된 우선 순위 정보의 일 실시 예이다.
도 9는 도 5 및 도 8의 실시 예들에 기초하여, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치가 생성하는 가전 기기들의 동작 스케쥴의 일 실시 예이다.
도 10은 태양광 발전 모듈의 발전량이 예측된 발전량과 상이한 경우 제어 장치에 의해 변경되는 동작 스케쥴의 일 실시 예를 나타낸다.
도 11a와 도 11b 각각은, 제어 장치가 단말기로 제공하는 가전 기기별 전력 사용 정보의 일 실시 예이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 홈 에너지 관리 시스템(home energy management system(HEMS); 10)은 주로 가정에 구현되어, 가정 내의 에너지(전력) 공급, 소비, 저장 등을 관리할 수 있다. 홈 에너지 관리 시스템(10)은, HEMS 게이트웨이(100), 센서 제어 장치(200), 및 제어 장치(300)를 포함할 수 있다.
HEMS 게이트웨이(100)는 센서 제어 장치(200)로부터 센서 제어 장치(200)가 획득된 센싱 정보를 수신할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 수신된 센싱 정보를 제어 장치(300)에 전달할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 센서 제어 장치(200)와 근거리 무선 통신 모듈을 통해 정보를 교환할 수 있다. 근거리 무선 통신 모듈은 블루투스, 와이파이, 지그비 중 어느 하나일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
HEMS 게이트웨이(100)는 가정에 설치된 전력 관리와 관련된 장치들로부터 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 수신된 전력에 대한 정보를 제어 장치(300)에 전송할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)와 제어 장치(300)는 인터넷을 통해 연결될 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
HEMS 게이트웨이(100)는 가정에 설치 또는 구비된 전력 공급, 전력 소모, 전력 저장과 관련된 장치들과 연결되고, 연결된 장치들의 동작을 제어할 수 있다. 도 1에 도시된 바에 의하면, HEMS 게이트웨이(100)는 PV 인버터(photovoltaic inverter; 110), 미터기(또는 스마트 미터기; 120), 에너지 저장 장치(또는 에너지 저장 시스템(energy storage system(ESS)); 130), EV 충전 장치(electric vehicle charger; 140), 및 스마트 플러그(150) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 다만, 실시 예에 따라 HEMS 게이트웨이(100)에 연결되는 장치들의 종류는 다양하게 변경될 수 있다.
PV 인버터(110)는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 구체적으로, 태양광 발전 모듈(111)은 광전 효과를 이용하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 가정에 공급할 수 있다. 태양광 발전 모듈(111)에 의해 생산된 전력은 직류 전력이나, 일반적으로 가정에 포함된 각종 전력 소비 장치는 교류 전력을 이용하여 동작한다. 따라서, PV 인버터(110)는 상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 변환된 교류 전력을 가정에 공급할 수 있다. 본 명세서에서는 홈 에너지 관리 시스템(10)이 PV 인버터(110)와 태양광 발전 모듈(111)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 홈 에너지 관리 시스템(10)은 다양한 방식의 친환경 발전 모듈 및 이에 대응하는 인버터를 포함할 수도 있다. 풍력 발전 모듈 및 풍력 발전 모듈에 대응하는 인버터가 그 예가 될 수 있다.
미터기(120)는, 전력 계통(121)으로부터 가정으로 공급되어 소모된 전력의 사용량을 측정할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 미터기(120)는 스마트 미터기(smart meter)로 구현될 수 있다. 스마트 미터기는 HEMS 게이트웨이(100)로 전력 사용량에 관한 정보를 전송하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
에너지 저장 장치(130)는, 태양광 발전 모듈(111), 전력 계통(121), 및/또는 EV(141)의 배터리로부터 공급된 전력, 또는 상기 공급된 전력이 소비된 후 남는 잔여 전력을 저장할 수 있다. 에너지 저장 장치(130)의 구조 및 동작에 대해서는 추후 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
EV 충전 장치(140)는 EV(141)와 연결되고, EV(141)에 포함된 배터리에 대한 충전 및 방전을 제어할 수 있다.
스마트 플러그(150)는 연결된 가전 기기의 전력 사용량을 측정하는 전력 사용량 측정 모듈과, 측정된 전력 사용량을 HEMS 게이트웨이(100)로 전송하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 또한, HEMS 게이트웨이(100) 등으로부터 수신되는 제어 신호에 따라, 연결된 가전 기기에 대한 전력 공급 및 차단을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 가전 기기(151)에 별도의 통신 모듈이 포함되는 경우, HEMS 게이트웨이(100)는 가전 기기(151)와 연결됨으로써 가전 기기(151)의 동작을 제어할 수도 있다.
일 실시 예에 따라, 가전 기기(151)의 동작을 감지하는 별도의 센서(예컨대, 스마트씽큐(SmartThinQTM) 센서 등)가 가전 기기(151)에 부착되는 경우, HEMS 게이트웨이(100)는 해당 센서와 연결되어 가전 기기(151)의 동작 여부를 확인할 수도 있다.
도 1에서는 하나의 스마트 플러그(150)와, 이에 연결된 하나의 가전 기기(151)가 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 스마트 플러그(150) 및 가전 기기(151) 각각은 복수 개일 수 있다. 이 경우, 가전 기기들 각각은 서로 다른 어느 하나의 스마트 플러그와 연결될 수 있다.
센서 제어 장치(200)는, 카메라(210), 모션 감지 센서(220), 조명 장치(230), 및 도어/윈도우 센서(240) 중 적어도 하나와 연결되고, 연결된 센서로부터 각종 정보를 수신할 수 있다. 센서 제어 장치(200)는 수신한 각종 정보를 HEMS 게이트웨이(100) 또는 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 또한, 센서 제어 장치(200)는 연결된 센서의 동작을 제어할 수도 있다. 센서 제어 장치(200)와 연결되는 센서의 종류가 이에 한정되는 것은 아닌 바, 보다 다양한 센서가 센서 제어 장치(200)와 연결될 수 있다.
카메라(210)는 이미지 센서를 이용하여 획득되는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 센서 제어 장치(200)로 전송할 수 있다. 센서 제어 장치(200)는 수신된 화상 프레임을 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 제어 장치(300)는 수신된 화상 프레임을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 사용자의 재실/부재, 외부인의 침입, 또는 화재 발생 등과 같은 각종 상황들을 감지할 수 있다. 실시 예에 따라, 센서 제어 장치(200)가 수신된 화상 프레임을 직접 분석하여 상술한 각종 상황들을 감지할 수도 있다.
모션 감지 센서(220)는 주로 적외선 센서로서 구현될 수 있다. 모션 감지 센서(220)는 적외선의 변화를 감지하고, 감지된 변화에 대응하는 신호를 센서 제어 장치(200)로 전송할 수 있다. 센서 제어 장치(200)는 수신된 신호를 제어 장치(300)로 전송하고, 제어 장치(300)는 수신된 신호에 기초하여 사용자의 재실/부재 등을 감지할 수 있다.
조명 장치(230)는 가정 내외의 다양한 위치(예컨대, 현관, 주방, 거실, 화장실 등)에 설치되어 빛을 발생할 수 있다. 센서 제어 장치(200)는 조명 장치(230)의 온/오프, 빛의 밝기, 색상, 또는 깜빡임 등을 제어할 수 있다.
도어/윈도우 센서(240)는, 도어 또는 윈도우의 열림/닫힘을 감지함으로써 사용자의 재실/부재를 판단하거나, 외부인의 침입을 판단하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 및 센서 제어 장치(200) 각각과 연결될 수 있다. 예컨대, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 및 센서 제어 장치(200) 각각과 인터넷을 통해 연결될 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 가정 내에 구비되어 있을 수도 있다. 이 경우, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 및 센서 제어 장치(200) 각각과 LAN 케이블 등을 이용하여 유선으로 연결될 수 있다. 또는, 와이파이를 통해 무선으로 연결될 수도 있다.
제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100)로부터 장치들(110, 120, 130, 140, 141, 150, 151)과 관련된 각종 정보를 수신할 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 센서 제어 장치(200)로부터 센서들(210, 220, 240)에 의해 생성된 각종 정보를 수신할 수 있다.
제어 장치(300)는 수신된 각종 정보를 이용하여 가정의 전체적인 전력 관리를 수행할 수 있다. 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 또는 센서 제어 장치(200)로부터 수신되는 각종 정보를 이용하여 가정의 전력 상태, 사용자의 재실/부재 등을 확인할 수 있다. 확인 결과에 기초하여, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100)와 연결된 각종 장치들(110, 120, 130, 140, 150), 및 센서 제어 장치(200)에 연결된 각종 센서들(210, 220, 230, 240)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 HEMS 게이트웨이(100) 또는 센서 제어 장치(200)로 전송할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 주체는 제어 장치(300)에 해당할 수 있다. 이러한 제어 장치(300)는 서버의 형태로 구현될 수 있다.
다만, 실시 예에 따라, HEMS 게이트웨이(100)와 센서 제어 장치(200)가 직접 연결되어 각종 정보, 제어 신호 등을 주고받을 수도 있다. 이 경우, HEMS 게이트웨이(100)는, HEMS 게이트웨이(100)의 기능 및 제어 장치(300)의 기능을 모두 수행할 수도 있다. 따라서, 이하 도면들을 통해 설명할 제어 장치(300)의 동작들은 HEMS 게이트웨이(100)에 의해 수행될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100) 또는 센서 제어 장치(200)로부터 수신된 정보, 또는 수신된 정보를 이용하여 확인된 전력 상태, 재실/부재 정보 등을 단말기(400)로 전송할 수 있다.
단말기(400)는 PC, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등으로 구현될 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 장치(300)와 연결하여 상술한 각종 정보를 수신하거나, 장치들(110, 120, 130, 140, 150, 151) 및 센서들(210, 220, 230, 240)의 동작을 제어하기 위한 애플리케이션이 단말기(400)에 설치되어 실행될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 홈 에너지 관리 시스템의 전력 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
홈 에너지 관리 시스템의 전력 흐름을 설명하기에 앞서, 에너지 저장 장치(130)의 구성 및 각 구성의 동작에 대해 설명하기로 한다.
에너지 저장 장치(130)는 에너지 관리 모듈(131), 전력 변환 장치(132), 및 배터리(133)를 포함할 수 있다.
에너지 관리 모듈(131)은 HEMS 게이트웨이(100) 또는 HEMS 게이트웨이(100)와 연결된 제어 장치(300)의 제어하에서 동작할 수 있다. 에너지 관리 모듈(131)은 에너지 저장 장치(130)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다.
전력 변환 장치(132)는 복수의 인버터 및 컨버터를 포함할 수 있다. 예컨대, 전력 변환 장치(132)는 배터리(133)에 저장된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 외부에 공급할 수 있다. 전력 변환 장치(132)는 잔여 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 전력 변환 장치(132)는 변환된 직류 전력을 배터리(133)에 저장하기 위한 DC/AC 인버터를 포함할 수 있다.
비록 도시되지는 않았으나, 실시 예에 따라 홈 에너지 관리 시스템은 태양광 발전 모듈(111)이 전력 변환 장치(132)와 연결되는 형태로 구성될 수도 있다. 이 때, 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되는 전력은 전력 변환 장치(132)에 의해 변환되고, 변환된 전력은 배터리(133)에 저장되거나, EV(141) 또는 가전 기기(151)로 공급될 수 있다. 이 경우, 전력 변환 장치(132)는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되는 전력을 배터리(133)에 저장할 수 있도록 변환시키는 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
상술한 전력 변환 장치(132)의 전력 변환 동작은 에너지 관리 모듈(131)에 의해 제어될 수 있다.
비록 도시되지는 않았으나, 에너지 저장 장치(130)는 전력 관리 모듈 및 배터리 관리 모듈을 포함할 수 있다. 전력 관리 모듈은 전력 변환 장치(132) 및 배터리 관리 모듈 등 에너지 저장 장치(130)의 전원을 관리할 수 있다. 배터리 관리 모듈은 배터리(133)의 온도, 전류, 전압, 충전량 등을 측정하고, 배터리(133)의 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 측정 및 모니터링된 배터리(133)의 상태에 기초하여 배터리(133)의 동작 환경을 최적화하도록 제어할 수 있다. 에너지 관리 모듈(131)은 전력 관리 모듈 및 배터리 관리 모듈의 동작을 제어할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 전력 흐름을 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, PV 인버터(110)는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 변환된 전력은 EV 충전 장치(140)에 연결된 EV(141), 또는 스마트 플러그(150)에 연결된 가전 기기(151)로 공급되어 소비될 수 있다. 실시 예에 따라, 소비 후 잔여 전력이 발생하는 경우, 발생된 잔여 전력은 미터기(120)를 통해 전력 계통(121)으로 방출 또는 재판매되거나, 에너지 저장 장치(130)의 배터리(133)에 저장될 수 있다.
미터기(120)는 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력에 기초하여 전력 사용량을 측정할 수 있다. 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력은 EV(141) 또는 가전 기기(151)에 의해 소비되거나, 전력 변환 장치(132)에 의해 직류 형태의 전력으로 변환되어 배터리(133)에 저장될 수 있다.
EV 충전 장치(140)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 생산된 전력, 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력, 또는 에너지 저장 장치(130)에 저장된 전력을 이용하여 EV(141)의 배터리를 충전할 수 있다. EV(141)의 배터리를 충전하기 위해, EV 충전 장치(140)는 교류 형태의 전력을 직류 형태의 전력으로 변환할 수 있다.
또한, EV 충전 장치(140)는 EV(141)의 배터리에 충전된 전력을 방전시킬 수도 있다. 이 경우, EV 충전 장치(140)는 EV(141)의 배터리에 충전된 직류 형태의 전력을 교류 형태의 전력으로 변환할 수 있다. 변환된 전력은 가전 기기(151)로 공급되거나, 에너지 저장 장치(130)에 저장되거나, 전력 계통(121)으로 방출 또는 판매될 수 있다.
스마트 플러그(150)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 생산된 전력, 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력, 또는 에너지 저장 장치(130)에 저장된 전력을 가전 기기(151)로 공급할 수 있다.
도 1 내지 도 2를 통해 설명한 바에 의하면, HEMS 게이트웨이(100)는 가정 내의 전력 경로별로 존재하는 각종 구성 요소들(110, 120, 130, 140, 150)과 연결되므로, 각 전력 경로별 전력 흐름 또는 전력 상태와 관련된 각종 정보를 획득할 수 있다. 이에 기초하여, HEMS 게이트웨이(100)와 연결되는 제어 장치(300)는 가정 내의 전력 공급, 소비, 및 저장 동작을 제어할 수 있다.
이하 도 3에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 제어 장치의 구성에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 동작을 제어하는 제어 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3을 참조하면, 제어 장치(300)는 통신부(310), 저장부(320), 및 제어부(330)를 포함할 수 있다. 제어 장치(300)에 포함되는 구성들이 이에 한정되는 것은 아니므로, 실시 예에 따라 제어 장치(300)는 보다 많은 구성요소를 포함할 수 있다. 또한, 도 1에서 상술한 바와 같이, HEMS 게이트웨이(100)가 제어 장치(300)를 포함하는 개념으로 사용되는 경우, HEMS 게이트웨이(100)는 제어 장치(300)와 마찬가지로 통신부, 저장부, 및 제어부를 포함할 수 있다.
통신부(310)는 제어 장치(300)와 HEMS 게이트웨이(100) 사이, 제어 장치(300)와 센서 제어 장치(200) 사이, 및 제어 장치(300)와 단말기(400) 사이의 유선 통신 또는 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
제어 장치(300)는 통신부(310)를 통하여 HEMS 게이트웨이(100), 센서 제어 장치(200), 및/또는 단말기(400)와 홈 에너지 관리 시스템의 동작과 관련된 각종 정보 또는 데이터를 수신하고, 홈 에너지 관리 시스템의 동작을 제어하는 제어 신호 또는 명령을 전송할 수 있다.
저장부(320)는 통신부(310)를 통해 수신되는 각종 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(320)는 수신된 정보 또는 데이터를 이용하여 홈 에너지 관리 시스템의 동작을 제어하는 제어 신호 또는 명령을 생성하기 위한 각종 알고리즘, 응용 프로그램, 또는 애플리케이션을 저장할 수 있다.
제어부(330)는 제어 장치(300)에 포함된 각종 구성들의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(330)는 저장부(320)에 저장된 알고리즘, 응용 프로그램, 또는 애플리케이션을 실행하고, 수신된 정보 또는 데이터를 처리하여 홈 에너지 관리 시스템의 동작을 제어하는 제어 신호 또는 명령을 생성할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치(300)가, 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 예측 결과에 기초하여 수행하는 동작의 실시 예들에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 4를 참조하면, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량을 예측할 수 있다(S100).
예컨대, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 발전 성능, 일기 예보, 과거 발전량 정보, 태양광 조사 각도 등에 기초하여 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량을 예측할 수 있다.
상기 발전 성능 및 과거 발전량 정보는 제어 장치(300)의 저장부(320)에 저장되어 있을 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 상기 일기 예보나 태양광 조사 각도와 관련된 정보의 경우, 네트워크를 통해 연결되는 기상청 서버로부터 수신하거나, 인터넷을 통해 관련된 정보를 획득할 수 있다.
본 명세서에서는 제어 장치(300)가 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 시간대별로 예측하는 것으로 설명하나, 실시 예에 따라 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 일일 발전량을 합산하여 예측할 수도 있다.
제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량 예측 결과에 기초하여, 가전 기기의 사용 가능 시간에 대한 정보를 생성할 수 있다(S110).
제어 장치(300)는 S100 단계에 따라 예측한 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량에 기초하여, HEMS 게이트웨이(100)와 연결되는 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 생성할 수 있다. 이를 위해, 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100)와 연결되는 가전 기기들의 정보, 및 상기 가전 기기들 각각의 평균 소비 전력에 대한 정보를 저장부(320)에 저장할 수 있다.
실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 가전 기기들의 정보 대신 상기 가전 기기들 각각과 연결되는 스마트 플러그들의 정보를 저장부(320)에 저장할 수도 있다.
제어 장치(300)는 S110 단계에 따라 생성된 정보를 제어 장치(300)와 연결되는 단말기(400)로 전송할 수 있다(S120).
단말기(400)는 수신된 정보를 디스플레이부를 통해 표시함으로써, 상기 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 사용자는 표시된 정보에 기초하여 시간대별로 각 가전 기기의 사용 여부를 결정할 수 있다.
S100 단계 내지 S120 단계에 대해서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치가 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량을 예측한 경우, 상기 시간대별 발전량 예측 결과를 표 형태로 도시한 것이다.
도 5에는 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량에 대한 예측 정보를 포함하는 제1 테이블(TABLE1)이 도시되어 있다. 제어 장치(300)는 상술한 바와 같이 태양광 발전 모듈(111)의 발전 성능, 일기 예보, 과거 발전량 정보, 및/또는 태양광 조사 각도에 기초하여 상기 예측 정보를 생성할 수 있다.
도 5에 도시된 실시 예에 따르면, 8시부터 9시까지의 예측 발전량은 시간당 1kWh이고, 9시부터 11시까지의 예측 발전량은 시간당 2kWh이다. 11시부터 15시까지의 예측 발전량은 시간당 2.5kWh이고, 15시부터 17시까지의 예측 발전량은 시간당 1.5kWh이며, 17시부터 19시까지의 예측 발전량은 시간당 0.5kWh일 수 있다. 일반적으로, 태양광 조사 각도가 높은 11시부터 15시까지의 예측 발전량이 다른 시간대에 비해 높을 수 있으나, 이는 일기 예보에 따라 변동될 수 있다.
실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 생성된 예측 정보를 저장부(320)에 저장할 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 생성된 예측 정보를 단말기(400)로 전송하여 사용자에게 예측 정보를 제공할 수도 있다.
도 6은 도 5의 시간대별 발전량 예측 결과에 기초하여, 제어 장치가 생성한 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 표 형태로 도시한 것이다.
도 6에서는 설명의 편의를 위해 가전 기기들은 세탁기와 에어컨인 것으로 가정하였다. 그러나, 실시 예에 따라 가전 기기들의 종류 및 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5와 도 6을 참조하면, 제어 장치(300)는 생성된 예측 정보에 기초하여, 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 생성할 수 있다. 상기 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간이란, 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전되는 전력만을 이용하여 가전 기기를 사용할 수 있는 시간대를 의미할 수 있다.
이하에서는 제1 테이블(TABLE1) 및 제2 테이블(TABLE2)을 참조하여 상기 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대해 설명하기로 한다. 본 명세서에서는 세탁기의 소비 전력은 시간당 700Wh이고, 에어컨의 소비 전력은 시간당 2kWh인 것으로 가정하였으나, 실시 예에 따라 세탁기 및 에어컨 각각의 소비 전력은 다양할 수 있다.
8시부터 9시까지의 예측 발전량이 시간당 1kWh이므로, 제어 장치(300)는 해당 시간대에서 세탁기의 사용은 가능하고, 에어컨의 사용은 불가능한 것으로 판단할 수 있다.
반면, 9시부터 11시까지의 예측 발전량은 시간당 2kWh이고, 11시부터 15시까지의 예측 발전량은 시간당 2.5kWh이므로, 제어 장치(300)는 해당 시간대에서 세탁기의 사용이 가능하고, 에어컨의 사용 또한 가능한 것으로 판단할 수 있다. 다만, 제2 테이블(TABLE)에 도시된 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보는 세탁기 및 에어컨 각각에 대한 사용 가능 여부를 의미하는 것으로서, 세탁기 및 에어컨을 동시에 사용 가능한지에 대한 정보를 포함하는 것은 아니다.
15시부터 17시까지의 예측 발전량은 시간당 1.5kWh이므로, 제어 장치(300)는 해당 시간대에서 세탁기의 사용은 가능하고, 에어컨의 사용은 불가능한 것으로 판단할 수 있다. 마지막으로 17시부터 19시까지의 예측 발전량은 시간당 0.5kWh이므로, 제어 장치(300)는 해당 시간대에서 세탁기 및 에어컨 각각의 사용은 불가능한 것으로 판단할 수 있다.
제어 장치(300)는 시간대별 가전 기기 사용 가능 여부의 판단 결과에 기초하여 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 생성할 수 있다. 제어 장치(300)는 생성된 정보를 저장부(320)에 저장하거나, 통신부(310)를 통해 단말기(400)로 전송할 수 있다. 단말기(400)는 수신된 정보를 디스플레이부를 통해 표시함으로써 사용자에게 알릴 수 있다. 사용자는 상기 정보에 기초하여 세탁기 또는 에어컨에 대한 최적의 사용 시간대를 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치가, 태양광 발전 모듈의 시간대별 발전량 예측 결과에 기초하여 가전 기기들의 동작을 제어하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 7을 참조하면, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량을 예측할 수 있다(S200). S200 단계는 도 4의 S100 단계와 실질적으로 동일한 바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제어 장치(300)는 예측된 발전량 및 가전 기기별 우선 순위에 기초하여, 가전 기기들의 동작 스케쥴을 생성할 수 있다(S210).
가전 기기별 우선 순위는 다양한 방식으로 설정될 수 있다. 예컨대, 제어 장치(300)의 저장부(320)에 가전 기기들 각각의 평균 소비 전력 정보가 저장될 수 있다. 이 경우, 제어 장치(300)는 저장된 가전 기기들 각각의 평균 소비 전력 정보에 기초하여, 소비 전력이 높은 순 또는 낮은 순으로 가전 기기들 각각의 우선 순위를 설정할 수 있다.
실시 예에 따라, 저장부(320)에 가전 기기들 각각의 사용 시간대 정보가 저장될 수 있다. 이 경우, 제어 장치(300)는 저장된 가전 기기들 각각의 사용 시간대 정보에 기초하여, 시간대별로 가장 빈번하게 사용되는 가전 기기의 우선 순위를 높게 설정하고, 사용 빈도가 낮은 가전 기기의 우선 순위를 낮게 설정할 수 있다. 즉, 제어 장치(300)는 시간대별로 가전 기기들 각각의 우선 순위를 서로 다르게 설정할 수도 있다.
다른 실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 가전 기기별 우선 순위를 설정하기 위한 정보를 단말기(400)로부터 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 가전 기기별 우선 순위를 설정할 수도 있다. 구체적으로, 단말기(400)는 사용자로부터 우선 순위의 기준을 입력받거나, 가전 기기들 각각의 우선 순위를 직접 입력받을 수 있다. 단말기(400)는 입력된 우선 순위의 기준 또는 가전 기기들 각각의 우선 순위를 포함하는 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 제어 장치(300)는 수신된 정보에 기초하여 가전 기기별 우선 순위를 설정할 수 있다.
상술한 가전 기기별 우선 순위 설정 방식들은 설명의 편의를 위한 실시 예들에 지나지 않으므로, 제어 장치(300)는 다양한 방식을 이용하여 가전 기기별로 우선 순위를 설정할 수 있다.
제어 장치(300)는 설정된 가전 기기별 우선 순위를 저장부(320)에 저장하거나, 단말기(400)로 전송할 수 있다. 단말기(400)는 수신된 우선 순위를 디스플레이부를 통해 표시할 수 있다. 실시 예에 따라, 단말기(400)는 표시된 우선 순위에 기초하여 사용자로부터 수정 요청을 수신할 수도 있다. 이 경우, 단말기(400)는 수정 요청을 제어 장치(300)로 전송하고, 제어 장치(300)는 수신된 수정 요청에 응답하여 우선 순위를 수정할 수도 있다.
S210 단계와 관련하여, 도 8 내지 도 9를 참조하여 가전 기기별 우선 순위 및 가전 기기들의 동작 스케쥴에 대한 구체적인 예를 설명하기로 한다.
도 8은 가전 기기들 각각에 대해 설정된 우선 순위 정보의 일 실시 예이다.
도 8에서는 에어컨, 세탁기, 냉장고, 및 식기 세척기 각각에 대한 우선 순위 정보가 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 가전 기기들의 종류는 다양할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제어 장치(300)는 에어컨, 세탁기, 냉장고, 및 식기 세척기에 관한 우선 순위를 설정할 수 있다. 도 8에서는 시간대별로 가전 기기들의 우선 순위가 서로 다르게 설정되는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 가전 기기들의 우선 순위는 시간대와 관계없이 일정하게 설정될 수도 있다.
제어 장치(300)는 에어컨, 세탁기, 냉장고, 및 식기 세척기 각각의 사용 시간대 정보에 기초하여, 시간대별로 우선 순위를 설정할 수 있다. 상술한 바와 같이 상기 사용 시간대 정보는 제어 장치(300)의 저장부(320)에 저장되어 있을 수 있다. 상기 사용 시간대 정보는 소정 기간 동안(예컨대, '3개월' 등)의 시간대별 가전 기기들 각각의 사용 빈도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서 사용 빈도란, 가전 기기가 해당 시간대에서 동작한 일수의 합을 의미할 수 있다. 즉, 사용 빈도는 소정 기간(3개월) 동안 해당 시간대에서 가전 기기들이 동작한 일수의 합(예컨대, 8시부터 11시까지의 시간대에서 냉장고의 경우 '90일', 식기 세척기의 경우 '75일', 세탁기의 경우 '30일', 에어컨의 경우 '5일' 등)을 의미할 수 있다.
제3 테이블(TABLE3)을 참조하여 설명하면, 8시부터 11시까지의 시간대에서 냉장고, 식기 세척기, 세탁기, 및 에어컨 순으로 사용 빈도가 높은 경우, 제어 장치(300)는 냉장고의 우선 순위를 첫 번째, 식기 세척기의 우선 순위를 두 번째, 세탁기의 우선 순위를 세 번째, 에어컨의 우선 순위를 네 번째로 설정할 수 있다.
이에 기초하여 제3 테이블(TABLE3)을 살펴보면, 11시부터 15시까지의 시간대에서 냉장고, 에어컨, 세탁기, 식기 세척기 순으로 사용 빈도가 높으므로, 제어 장치(300)는 냉장고의 우선 순위를 첫 번째, 에어컨의 우선 순위를 두 번째, 세탁기의 우선 순위를 세 번째, 식기 세척기의 우선 순위를 네 번째로 설정할 수 있다. 15시부터 17시까지의 시간대에서는 냉장고, 세탁기, 에어컨, 식기 세척기 순으로 사용 빈도가 높으므로, 제어 장치(300)는 냉장고의 우선 순위를 첫 번째, 세탁기의 우선 순위를 두 번째, 에어컨의 우선 순위를 세 번째, 식기 세척기의 우선 순위를 네 번째로 설정할 수 있다. 마지막으로, 17시부터 19시까지의 시간대에서는 냉장고, 식기 세척기, 세탁기, 에어컨 순으로 사용 빈도가 높으므로, 제어 장치(300)는 냉장고의 우선 순위를 첫 번째, 식기 세척기의 우선 순위를 두 번째, 세탁기의 우선 순위를 세 번째, 에어컨의 우선 순위를 네 번째로 설정할 수 있다.
실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 가전 기기별 우선 순위 정보를 단말기(400)로부터 수신할 수 있다. 이 경우, 가전 기기별 우선 순위 정보는 단말기(400)에 의해 자동으로 생성된 것이거나, 단말기(400)의 사용자에 의해 수동으로 생성된 것일 수 있다.
도 9는 도 5 및 도 8의 실시 예들에 기초하여, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치가 생성하는 가전 기기들의 동작 스케쥴의 일 실시 예이다.
여기서, 상기 가전 기기들 중 에어컨의 소비 전력은 시간당 2kWh이고, 세탁기의 소비 전력은 시간당 700Wh이며, 냉장고의 소비 전력은 시간당 150Wh이고, 식기 세척기의 소비 전력은 시간당 500Wh인 것으로 가정한다.
제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 예측 발전량과, 가전 기기별 우선 순위 정보에 기초하여 가전 기기들의 동작 스케쥴을 생성할 수 있다.
도 5, 도 8, 및 도 9를 참조하면, 8시부터 9시까지의 예측 발전량은 시간당 1kWh이고, 첫 번째 우선 순위를 갖는 냉장고와 두 번째 우선 순위를 갖는 식기 세척기의 소비 전력의 합이 시간당 650Wh이다. 이에 기초하여, 제어 장치(300)는 8시부터 9시 사이의 시간대에서는 냉장고와 식기 세척기를 동작 가능 기기로 분류할 수 있다. 실시 예에 따라, 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력을 모두 사용하기 위해, 제어 장치(300)는 세 번째 우선 순위를 갖는 세탁기를 동작 가능 기기에 포함시킬 수도 있다.
9시부터 11시까지의 예측 발전량은 시간당 2kWh이고, 냉장고, 식기 세척기, 및 세탁기의 소비 전력의 합은 시간당 1.35kWh이다. 이에 기초하여, 제어 장치(300)는 9시부터 11시 사이의 시간대에서는 냉장고, 식기 세척기, 및 세탁기를 동작 가능 기기로 분류할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력을 모두 사용하기 위해, 네 번째 우선 순위를 갖는 에어컨을 동작 가능 기기에 포함시킬 수도 있다.
11시부터 15시까지의 예측 발전량은 시간당 2.5kWh이고, 냉장고와 에어컨의 소비 전력의 합은 시간당 2.15kWh이다. 이에 기초하여, 제어 장치(300)는 11시부터 15시 사이의 시간대에서는 냉장고와 에어컨을 동작 가능 기기로 분류할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력을 모두 사용하기 위해, 세 번째 우선 순위를 갖는 세탁기를 동작 가능 기기에 포함시킬 수도 있다.
도 5, 도 8, 및 도 9를 계속 참조하면, 15시부터 17시까지의 예측 발전량은 시간당 1.5kWh이고, 냉장고와 세탁기의 소비 전력의 합은 시간당 850Wh이다. 이에 기초하여, 제어 장치(300)는 15시부터 17시 사이의 시간대에서는 냉장고와 세탁기를 동작 가능 기기로 분류할 수 있다. 여기서, 세 번째 우선 순위를 갖는 에어컨을 동작시킬 경우에는 총 소비 전력량이 시간당 2.85kWh이므로 예측 발전량보다 높아진다. 그러나, 네 번째 우선 순위를 갖는 식기 세척기를 동작시킬 경우에는 총 소비 전력량이 시간당 1.35kWh이므로 예측 발전량보다 낮다. 따라서, 제어 장치(300)는 냉장고와 세탁기뿐만 아니라 식기 세척기까지도 동작 가능 기기로 분류할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력을 모두 사용하기 위해, 에어컨까지도 동작 가능 기기에 포함시킬 수 있다.
마지막으로, 17시부터 19시까지의 예측 발전량은 시간당 0.5kWh이고, 냉장고의 소비 전력은 시간당 150Wh이다. 이에 기초하여, 제어 장치(300)는 17시부터 19시 사이의 시간대에서는 냉장고만을 동작 가능 기기로 분류할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력을 모두 사용하기 위해, 두 번째 우선 순위를 갖는 식기 세척기를 동작 가능 기기에 포함시킬 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 시간대별 발전량에 대한 예측 정보와 시간대별 가전 기기들의 우선 순위 정보에 기초하여, 시간대별로 가전 기기들 중 적어도 일부를 동작 가능 기기로 분류할 수 있다. 제어 장치(300)는 시간대별로 분류된 동작 가능 기기의 정보에 기초하여, 가전 기기들의 동작 스케쥴을 생성할 수 있다. 즉, 상기 동작 스케쥴은 시간대별로 가전 기기들의 동작 가능 또는 동작 불가능에 대한 정보를 포함한다고 볼 수 있다. 따라서, 상기 동작 스케쥴은 도 4에서 상술한 가전 기기별 사용 가능 시간에 대한 정보의 일 실시 예를 의미할 수도 있다.
제어 장치(300)는 생성된 동작 스케쥴을 저장부(320)에 저장하거나, 단말기(400)로 전송할 수 있다.
다시 도 7을 설명한다.
제어 장치(300)는 생성된 동작 스케쥴에 기초하여 가전 기기들(151) 각각의 동작을 제어할 수 있다(S220).
구체적으로, 제어 장치(300)는 동작 스케쥴에 기초하여 가전 기기들(151) 각각이 동작하도록 제어하거나, 동작하지 않도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어 장치(300)는 가전 기기들(151) 각각에 대한 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 HEMS 게이트웨이(100)로 전송할 수 있다. HEMS 게이트웨이(100)는 수신된 제어 신호에 기초하여 가전 기기들(151) 각각과 연결된 스마트 플러그들(150) 각각으로 전력 공급 신호 또는 전력 차단 신호를 전송할 수 있다.
스마트 플러그(150)는, 수신된 전력 공급 신호에 응답하여 스마트 플러그(150)와 연결된 가전 기기(151)로 전력을 공급할 수 있다. 이 경우, 가전 기기(151)는 전력이 공급되므로 동작할 수 있다. 또한, 스마트 플러그(150)는, 수신된 전력 차단 신호에 응답하여 가전 기기(151)로의 전력 공급을 차단할 수 있다. 이 경우, 가전 기기(151)는 전력을 공급받지 못하므로 동작하지 않을 수 있다.
실시 예에 따라, HEMS 게이트웨이(100)와 가전 기기(151)가 직접 연결되는 경우, HEMS 게이트웨이(100)는 제어 장치(300)로부터 수신된 제어 신호에 기초하여 가전 기기(151)로 동작 신호 또는 동작 중지 신호를 전송할 수 있다. 가전 기기(151)는 수신된 동작 신호에 응답하여 동작을 수행하거나, 동작 중지 신호에 응답하여 동작을 중지할 수 있다.
즉, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 예측 발전량과, 가전 기기별로 설정된 우선 순위에 기초하여 가전 기기들의 동작 스케쥴을 자동으로 생성할 수 있다. 생성된 동작 스케쥴에 기초하여, 제어 장치(300)는 가전 기기들의 동작을 제어함으로써 태양광 발전 전력의 효율적인 이용을 가능하도록 하는 효과를 제공할 수 있다.
도 7을 계속 참조하면, 실시 예에 따라, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 모니터링할 수 있다(S230).
태양광 발전 모듈(111) 또는 PV 인버터(110)는 태양광 발전 모듈(111)로부터 발생하는 전력의 발전량 정보를 HEMS 게이트웨이(100)로 전송하고, HEMS 게이트웨이(100)는 수신된 발전량 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100)로부터 상기 발전량 정보를 수신함으로써 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 모니터링할 수 있다.
모니터링된 발전량과 예측된 발전량의 차이가 기준값 이상인 경우(S240의 YES), 제어 장치(300)는 모니터링된 발전량에 기초하여 동작 스케쥴을 변경할 수 있다(S250).
제어 장치(300)에 의해 예측된 발전량은 일기 예보 등에 기초하여 생성되는 것인 바, 날씨의 변경이나 구름의 영향 등과 같은 요소에 의해 실제 발전량과 차이가 발생할 수 있다. 그러므로, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)의 실제 발전량과 예측된 발전량 사이의 차이를 계산하고, 계산된 차이가 기준 값 이상인 경우 동작 스케쥴을 변경할 수 있다.
도 10은 태양광 발전 모듈의 발전량이 예측된 발전량과 상이한 경우 제어 장치에 의해 변경되는 동작 스케쥴의 일 실시 예를 나타낸다.
도 5, 도 8 내지 도 10을 참조하면, 17시부터 19시 사이의 시간대에 대한 예측 발전량은 시간당 0.5kWh이고, 제어 장치(300)는 예측 발전량에 기초하여 17시부터 19시 사이에서 냉장고를 동작 가능 기기로 분류하는 동작 스케쥴을 생성할 수 있다.
제어 장치(300)는 HEMS 게이트웨이(100)를 통해 발전량 정보를 수신함으로써 태양광 발전 모듈(111)의 발전량을 모니터링할 수 있다. 여기서, HEMS 게이트웨이(100)를 통해 수신되는 발전량 정보는 시간당 0.7kWh에 해당하고, 모니터링된 발전량과 예측 발전량 사이의 차이가 기준값 이상인 것으로 가정한다.
제어 장치(300)는 모니터링된 발전량과 예측 발전량 사이의 차이가 기준값 이상인 경우 동작 스케쥴을 변경할 수 있다. 도 9의 제4 테이블(TABLE4)과 도 10의 제5 테이블(TABLE5)을 비교하면, 17시부터 19시 사이의 시간대에 대한 동작 가능 기기가 냉장고에서 냉장고와 식기 세척기로 변경되어 있음을 알 수 있다. 즉, 제어 장치(300)는 모니터링된 발전량인 시간당 0.7kWh에 기초하여, 냉장고와 식기 세척기를 동작 가능 기기로 분류하도록 동작 스케쥴을 변경할 수 있다. 즉, 제어 장치(300)는 실제 발전량에 기초하여 능동적으로 가전 기기들의 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력은 보다 효율적으로 사용될 수 있다.
도 11a와 도 11b 각각은, 제어 장치가 단말기로 제공하는 가전 기기별 전력 사용 정보의 일 실시 예이다.
제어 장치(300)는 도 4 내지 도 10에서 상술한 바와 같이 태양광 발전 모듈(111)의 발전량 예측에 기초하여 가전 기기들의 동작을 제어할 수 있다. 제어 장치(300)는 제어 결과에 기초한 가전 기기들의 전력 소비 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, HEMS 게이트웨이(100)는 가전 기기들 각각에 연결된 스마트 플러그들 각각으로부터 전력 사용량 정보를 수신하고, 수신된 가전 기기들 각각의 전력 사용량 정보를 제어 장치(300)로 전송할 수 있다. 제어 장치(300)는 수신된 가전 기기들 각각의 전력 사용량 정보에 기초하여, 상기 전력 소비 정보를 획득할 수 있다. 획득된 전력 소비 정보는 저장부(320)에 저장되거나, 단말기(400)로 제공될 수 있다.
도 11a와 도 11b를 참조하면, 단말기(400)는 제어 장치(300)로부터 수신한 가전 기기들의 전력 소비 정보를 디스플레이부를 통해 표시할 수 있다. 도 11a와 도 11b에 도시된 전력 소비 정보 화면(401, 402)은 설명의 편의를 위한 일 실시 예에 불과한 바, 전력 소비 정보 화면(401, 402)의 형태 및 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 전력 소비 정보 화면(401, 402)은 가전 기기의 명칭, 총 전력 사용량 정보, 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급되는 전력 사용량 정보, 전력 계통(121)으로부터 공급되는 전력 사용량 정보, 발생 전기료 정보를 포함할 수 있다. 즉, 제어 장치(300)는 가전 기기들 각각에 대한 총 전력 사용량 정보, 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 전력의 사용량 정보, 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력의 사용량 정보, 및 발생 전기료 정보를 생성하고, 생성된 정보를 단말기(400)로 전송할 수 있다.
총 전력 사용량 정보는 소정 기간 동안 해당 가전 기기가 사용한 총 전력의 양을 나타낸다. 도 11a 내지 도 11b에서는 전력 소비 정보 화면(401, 402)이 1일 동안의 전력 사용량 정보를 제공하는 것으로 도시되어 있으나, 기간은 자유롭게 변경될 수 있다.
실시 예에 따라, 전력 소비 정보 화면(401, 402)은 총 전력 사용량 정보에 대응하는 요금 정보를 더 포함할 수 있다. 도 11a의 경우 세탁기가 1일 동안 사용한 전력은 2.1kWh이고, 이에 따른 전기 요금은 600원임을 알 수 있다. 해당 전기 요금은 2.1kWh 전체가 전력 계통(121)으로부터 공급된 경우에 대한 전기 요금을 의미한다. 이와 마찬가지로, 도 11b의 경우 에어컨이 1일 동안 사용한 전력은 8kWh이고, 8kWh 전체가 전력 계통(121)으로부터 공급된 경우에 대한 전기 요금은 2,500원임을 알 수 있다.
전력 소비 정보 화면(401, 402)은 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 전력 사용량 정보와, 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력 사용량 정보를 포함할 수 있다. 도 11a를 참조하면, 세탁기가 1일 동안 사용한 전력 중 1.4kWh는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 전력이고, 0.7kWh는 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력임을 알 수 있다. 도 11b를 참조하면, 에어컨이 1일 동안 사용한 전력 중 6.4kWh는 태양광 발전 모듈(111)로부터 공급된 전력이고, 1.6kWh는 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력임을 알 수 있다.
발생 전기료 정보는 가전 기기의 총 전력 사용량 중 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력의 사용량에 대응할 수 있다. 도 11a의 경우 세탁기가 사용한 전력 중 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력은 0.7kWh이고, 0.7kWh에 대한 전기료는 200원이므로, 세탁기의 발생 전기료는 200원일 수 있다. 도 11b의 경우 에어컨이 사용한 전력 중 전력 계통(121)으로부터 공급된 전력은 1.6kWh이고, 1.6kWh에 대한 전기료는 500원이다. 따라서, 에어컨의 발생 전기료는 500원일 수 있다.
제어 장치(300)는 가전 기기별 전력 소비 정보를 사용자에게 제공함으로써, 사용자는 가전 기기들의 전력 소비 현황을 간편하게 확인할 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 태양광 발전 모듈(111)에 의해 발전된 전력을 사용함에 따른 이익을 사용자에게 보다 직관적으로 제공할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 제어 장치의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (17)

  1. 홈 에너지 관리 시스템(HEMS) 게이트웨이(100) 및 단말기(400)와 연결하기 위한 통신부(310);
    상기 HEMS 게이트웨이와 연결된 가전 기기들(151) 각각의 소비 전력에 관한 정보를 저장하는 저장부(320); 및
    상기 HEMS 게이트웨이와 연결되는 태양광 발전 모듈(111)의 전력 발전량을 예측하고,
    예측 결과 및 상기 소비 전력에 관한 정보에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 생성하고,
    생성된 정보를 상기 단말기로 전송하는 제어부(330)를 포함하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치(300).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양광 발전 모듈의 시간대별 전력 발전량을 예측하고,
    상기 예측 결과 및 상기 가전 기기들 각각의 소비 전력에 관한 정보에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각의 시간대별 사용 가능 여부에 관한 정보를 포함하는 상기 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간 정보를 생성하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저장부는 상기 가전 기기들의 우선 순위 정보를 저장하고,
    상기 제어부는,
    상기 예측 결과 및 상기 가전 기기들의 우선 순위 정보에 기초하여, 상기 가전 기기들의 동작 스케쥴을 생성하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생성된 동작 스케쥴에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각의 동작을 제어하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가전 기기들 각각의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 HEMS 게이트웨이로 전송하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 HEMS 게이트웨이로부터 상기 태양광 발전 모듈의 발전량에 관한 정보를 수신하고,
    수신된 발전량과 상기 예측된 발전량 사이의 차이를 계산하고,
    계산된 차이가 기준값보다 큰 경우, 상기 수신된 발전량에 기초하여 상기 동작 스케쥴을 변경하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  7. 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치(300), 및 상기 제어 장치와 연결되는 HEMS 게이트웨이(100)를 포함하는 제어 시스템에 있어서,
    상기 HEMS 게이트웨이는,
    상기 HEMS 게이트웨이와 연결되는 가전 기기들 각각의 전력 사용량 정보를 상기 제어 장치로 전송하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 HEMS 게이트웨이와 연결되는 태양광 발전 모듈의 전력 발전량을 예측하고,
    예측 결과에 기초하여 상기 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 생성하고,
    생성된 정보를 상기 제어 장치와 연결되는 단말기로 전송하는 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 태양광 발전 모듈의 시간대별 전력 발전량을 예측하고,
    상기 예측 결과 및 상기 가전 기기들 각각의 평균 소비 전력에 관한 정보에 기초하여 상기 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보를 생성하고,
    상기 가전 기기들 각각의 사용 가능 시간에 대한 정보는, 시간대별로 상기 가전 기기들의 사용 가능 여부를 포함하는 제어 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 제어 장치에 저장된 가전 기기들의 우선 순위 정보와 상기 예측 결과에 기초하여, 상기 가전 기기들의 동작 스케쥴을 생성하는 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 생성된 동작 스케쥴에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각의 동작을 제어하는 제어 신호를 상기 HEMS 게이트웨이로 전송하고,
    상기 HEMS 게이트웨이는,
    수신된 제어 신호에 기초하여, 상기 가전 기기들에 연결된 스마트 플러그들로 전력 공급 신호 또는 전력 차단 신호를 전송함으로써 상기 가전 기기들 각각의 동작을 제어하는 제어 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 HEMS 게이트웨이는,
    상기 태양광 발전 모듈의 발전량에 관한 정보를 수신하고, 수신된 정보를 상기 제어 장치로 전송하고,
    상기 제어 장치는,
    수신된 발전량과 상기 예측된 발전량 사이의 차이를 계산하고,
    계산된 차이가 기준값보다 큰 경우, 상기 수신된 발전량에 기초하여 상기 동작 스케쥴을 변경하는 제어 시스템.
  12. 홈 에너지 관리 시스템(HEMS) 게이트웨이(100) 및 단말기(400)와 연결하기 위한 통신부(310); 및
    상기 HEMS 게이트웨이와 연결되는 태양광 발전 모듈(111)의 전력 발전량을 예측하고,
    예측 결과 및 가전 기기들(151) 각각의 소비 전력 정보에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각이 상기 태양광 발전 모듈로부터 발전된 전력만을 이용하여 동작 가능한지 여부를 판단하고,
    판단 결과에 기초하여 상기 가전 기기들 각각의 동작 스케쥴을 생성하는 제어부(330)를 포함하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치(300).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 판단 결과 및 상기 가전 기기들의 우선 순위 정보에 기초하여, 상기 가전 기기들의 동작 스케쥴을 생성하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생성된 동작 스케쥴에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각의 동작을 제어하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가전 기기들 각각의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 HEMS 게이트웨이로 전송하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 HEMS 게이트웨이로부터 상기 태양광 발전 모듈의 발전량에 관한 정보를 수신하고,
    수신된 발전량과 예측된 발전량 사이의 차이가 기준값보다 큰 경우, 상기 수신된 발전량에 기초하여 상기 동작 스케쥴을 변경하는 홈 에너지 관리 시스템의 제어 장치.
  17. 홈 에너지 관리 시스템(HEMS) 게이트웨이(100)에 있어서,
    태양광 발전 모듈(111) 및 가전 기기들(151)과 연결하기 위한 통신부; 및
    상기 태양광 발전 모듈의 전력 발전량을 예측하고,
    예측 결과 및 상기 가전 기기들 각각의 소비 전력 정보에 기초하여, 상기 가전 기기들 각각이 상기 태양광 발전 모듈로부터 발전된 전력만을 이용하여 동작 가능한지 여부를 판단하고,
    판단 결과에 기초하여 상기 가전 기기들 각각의 동작 스케쥴을 생성하고,
    생성된 동작 스케쥴에 기초하여 상기 가전 기기들 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 HEMS 게이트웨이.
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