KR20210044355A

KR20210044355A - 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210044355A
Application number: KR1020190127093A
Authority: KR
Inventors: 이재석; 김용은; 손영욱
Original assignee: 한국자동차연구원
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-04-23
Also published as: KR102259780B1

Abstract

본 발명은 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법 및 장치에 관한 것으로서, 제어부가, 충전부에 연결된 복수의 전기자동차의 충전을 위해 분배될 분배전력량을 산출하고, 분배전력량으로 복수의 전기자동차 각각을 충전시키는 단계, 제어부가, 복수의 전기자동차 각각이 실제로 충전되는 실제 충전전력량을 각각 측정하는 단계, 제어부가, 복수의 전기자동차 중 제1 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 분배전력량과 동일함을 식별한 것에 응답하여, 충전부의 여유전력량을 산출하는 단계, 제어부가, 여유전력량에 기반하여 제1 전기자동차의 충전을 위해 추가로 분배될 추가 분배전력량을 산출하는 단계, 및 제어부가, 추가 분배전력량을 분배전력량에 추가하여 제1 전기자동차를 충전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치 및 방법{ELECTRIC VEHICLE CHARGING APPRARUS AND METHOD FOR MAXIMUM ELECTRIC POWER CONSUMPTION}

본 발명은 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법 및 장치에 관한 것으로, 전기자동차 배터리의 SOC를 반영하여 전기자동차의 충전 전력을 제어할 수 있는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 국제적으로 이산화탄소 배출량 감축에 대한 기후변화협약을 이행하기 위한 논의가 진행되었으며, 이러한 논의에서 자동차에서 배출되는 탄소가 지구온난화의 주된 원인으로 지적된 바가 있다.

이에 따른 탄소배출 규제 정책에 따라, 배기가스를 발생시키지 않는 전기자동차가 다양한 형태로 개발되고 있으며, 수요 또한 급속히 증가하고 있는 실정이다.

이러한 전기자동차는 외부로부터 공급받는 전기에너지를 배터리에 충전한 후, 배터리에 충전된 전압으로 차륜과 결합된 모터를 구동시켜 동력을 발생시킨다.

즉, 전기자동차는 배터리에 충전된 전압으로 모터를 구동시켜야 하기 때문에 대용량의 충전식 배터리를 사용하며, 이러한 대용량의 충전식 배터리를 충전하기 위한 배터리 충전장치를 구비하고 있다.

한편, 전기자동차의 보급 확대를 위해서는 전기자동차의 전원을 충전할 수 있는 인프라의 구축이 필수적이다. 특히, 전기자동차의 배터리의 용량을 늘리는 것은 차체의 무게를 가중시키는 단점이 있어, 한번의 완충으로 전기자동차가 운행 가능한 거리는 제한적일 수 밖에 없다.

따라서, 전기자동차의 중장거리 운행을 위해, 언제 어디서나 전기자동차를 충전할 수 있도록 도로망과 연계된 충전소의 설치는 필수적이다.

한편, 기존 전기자동차 충전기는 계약된 전력가용량을 충전기에 연결된 전기자동차의 수(N)에 맞춰 1/N으로 충전 전력을 분배한다. 이때, 충전기에 연결된 전기자동차 배터리의 SOC가 최대 충전전력량의 20% 미만이거나 80%를 초과하는 경우, 전기자동차는 CV(Constant Voltage)모드로 작동하여 충전기에서 공급되는 충전 전력 중 일부를 사용할 수 없는 문제가 존재한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1556058호(2015.09.21.)의 ‘다중 충전 포트를 가지는 충전장치 및 그 충전 방법’에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전기자동차 배터리의 SOC를 반영하여 전기자동차의 충전 전력을 제어할 수 있는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기차충전 방법은 제어부가, 충전부에 연결된 복수의 전기자동차의 충전을 위해 분배될 분배전력량을 산출하고, 상기 분배전력량으로 상기 복수의 전기자동차 각각을 충전시키는 단계, 상기 제어부가, 상기 복수의 전기자동차 각각이 실제로 충전되는 실제 충전전력량을 각각 측정하는 단계, 상기 제어부가, 상기 복수의 전기자동차 중 제1 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 상기 분배전력량과 동일함을 식별한 것에 응답하여, 상기 충전부의 여유전력량을 산출하는 단계, 상기 제어부가, 상기 여유전력량에 기반하여 상기 제1 전기자동차의 충전을 위해 추가로 분배될 추가 분배전력량을 산출하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 추가 분배전력량을 상기 분배전력량에 추가하여 상기 제1 전기자동차를 충전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 복수의 전기자동차 각각을 충전시키는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 충전부의 전력가용량이 상기 복수의 전기자동차 각각에 동일한 크기로 분배되도록 상기 분배전력량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 실제 충전전력량을 각각 측정하는 단계에서, 상기 제어부는, 완속 충전의 경우 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 통해 상기 실제 충전전력량을 측정하고, 급속 충전의 경우 PLC(Power Line Communication) 방식을 통해 상기 실제 충전전력량을 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 충전부의 여유전력량을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 충전부의 전력가용량 및 상기 실제 충전전력량에 기초하여 상기 여유전력량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부가, 상기 복수의 전기자동차 중 제2 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 상기 분배전력량 미만임을 식별한 것에 응답하여, 상기 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 분배전력량을 재설정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 제2 전기자동차의 실제 충전전력량 및 기 설정된 마진에 기초하여 상기 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제2 전기자동차에 대하여 측정된 상기 실제 충전전력량이 상기 재설정된 분배전력량에 도달함을 식별한 것에 응답하여, 상기 재설정된 분배전력량에 추가 마진을 부여하여 상기 제2 전기자동차에 대하여 재설정된 분배전력량을 변경시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기차충전 장치는 복수의 전기자동차를 충전시키는 충전부, 상기 복수의 전기자동차와 통신하여 충전 상태를 획득하는 통신부, 및 상기 통신부 및 상기 충전부와 연결되는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 충전부에 연결된 복수의 전기자동차의 충전을 위해 분배될 분배전력량을 산출하고, 상기 분배전력량으로 상기 복수의 전기자동차 각각을 충전시키고, 상기 복수의 전기자동차 각각이 실제로 충전되는 실제 충전전력량을 각각 측정하고, 상기 복수의 전기자동차 중 제1 전기자동차에 대하여 측정된 상기 실제 충전전력량이 상기 분배전력량과 동일함을 식별한 것에 응답하여, 상기 충전부의 여유전력량을 산출하고, 상기 여유전력량에 기반하여 상기 제1 전기자동차의 충전을 위해 추가로 분배될 추가 분배전력량을 산출하고, 상기 추가 분배전력량을 상기 분배전력량에 추가하여 상기 제1 전기자동차를 충전시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 충전부의 전력가용량이 상기 복수의 전기자동차 각각에 동일한 크기로 분배되도록 상기 분배전력량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 완속 충전의 경우 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 통해 상기 실제 충전전력량을 측정하고, 급속 충전의 경우 PLC(Power Line Communication) 방식을 통해 상기 실제 충전전력량을 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 충전부의 전력가용량 및 상기 실제 충전전력량에 기초하여 상기 여유전력량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 복수의 전기자동차 중 제2 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 상기 분배전력량 미만임을 식별한 것에 응답하여, 상기 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제2 전기자동차의 실제 충전전력량 및 기 설정된 마진에 기초하여 상기 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제2 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 상기 재설정된 분배전력량에 도달함을 식별한 것에 응답하여, 상기 재설정된 분배전력량에 추가 마진을 부여하여 상기 제2 전기자동차에 대하여 재설정된 분배전력량을 변경시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법 및 장치는 전기자동차 배터리의 SOC를 반영하여 전기자동차의 충전 전력을 제어함으로써 전기자동차 충전기의 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법이 적용되지 않은 실시예를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법이 적용된 실시예를 나타내는 예시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치는 충전부(100), 통신부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.

충전부(100)는 복수의 충전 단자를 구비하여 복수의 전기자동차를 동시에 충전시킬 수 있다. 충전부(100)는 제어부(300)의 충전 명령에 따라 전기자동차의 배터리를 충전시킬 수 있다.

예를 들면, 충전부(100)는 220V 교류를 사용하여 최대 7.7kWh의 전력을 공급하는 완속충전기, 또는 380V의 3상 교류를 사용하여 최대 50kWh의 전력을 공급하는 급속충전기일 수 있다.

통신부(200)는 충전부(100)에 연결된 전기자동차의 충전 상태를 수신할 수 있다.

예를 들어, 통신부(200)는 전기자동차에 구비된 배터리 상태 감지 센서를 통해 측정된 해당 전기자동차 배터리의 SOC를 수신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(300)는 충전부(100) 및 통신부(200)와 연결되어, 통신부(200)를 통해 충전부(100)에 연결된 각 전기자동차 배터리의 SOC를 측정하고, 측정된 각 전기자동차 배터리의 SOC에 기반하여 각 전기자동차를 충전시키기 위한 분배전력량을 각각 산출하며, 산출된 분배전력량으로 각각의 전기자동차를 충전시킬 수 있으며, 제어부(300)는 프로세서로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서는 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 프로세서에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 프로세서는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 메모리에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 메모리에 저장할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치를 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법이 적용되지 않은 실시예를 나타내는 예시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법이 적용된 실시예를 나타내는 예시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법은 복수의 전기자동차 각각을 충전시키는 단계(S100), 실제 충전전력량을 각각 측정하는 단계(S200), 여유전력량을 산출하는 단계(S300), 추가 분배전력량을 산출하는 단계(S400), 및 제1 전기자동차를 충전시키는 단계(S500)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 전기자동차 각각을 충전시키는 단계(S100)에서, 제어부(300)는 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차의 충전을 위해 분배될 분배전력량을 산출하고, 산출된 분배전력량으로 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 각각을 충전시킬 수 있다. 여기서, 분배전력량은 충전부(100)에 연결된 전기자동차 각각의 배터리 충전을 위해 각 전기자동차에 분배되는 충전 전력을 의미한다.

이때, 제어부(300)는 충전부(100)의 전력가용량이 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 각각에 동일한 크기로 분배되도록 분배전력량을 산출할 수 있다. 여기서, 전력가용량은 충전부(100)에서 출력할 수 있는 최대전력을 의미한다.

예를 들어, 제어부(300)는, 충전부(100)에 연결된 전기자동차의 수(n)로 전력가용량을 나누어 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 각각에 분배될 분배전력량을 산출할 수 있다.

충전부(100)의 전력가용량이 28kW라고 가정할 때, 충전부(100)에 연결된 전기자동차의 수가 4대까지는 최대 7kW로 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차에 충전 전력이 분배될 수 있으며, 충전부(100)에 연결된 전기자동차의 수가 5대인 경우 5.6kW, 충전부(100)에 연결된 전기자동차의 수가 6대인 경우 4.6kW로 충전부(100)의 전력가용량을 충전부(100)에 연결된 전기자동차의 수로 나우어 충전 전력을 분배할 수 있다.

여기서 산출되는 분배전력량은 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 각각을 충전시키기 위한 초기 충전 전력으로, 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 각각에 동일한 크기로 분배될 수 있다.

한편, 실제 충전전력량을 각각 측정하는 단계(S200)에서, 제어부(300)는 복수의 전기자동차 각각이 실제로 충전되는 실제 충전전력량을 측정할 수 있다.

제어부(300)는 전기자동차 배터리에 구비된 배터리 감지센서 및 통신부(200)를 통해 전기자동차로부터 수신받은 충전메세지를 통해 실제 충전전력량을 측정할 수 있다. 충전메세지는 충전부(100)와 배터리 간 충전 제어를 위한 정보(예: 전기자동차 배터리의 SOC)를 포함할 수 있다.

실제 충전전력량을 각각 측정하는 단계(S200)에서, 제어부(300)는 완속 충전의 경우 PWM 방식을 통해 실제 충전전력량을 측정하고, 급속 충전의 경우 PLC 방식을 통해 실제 충전전력량을 측정할 수 있다.

충전부(100)와 전기자동차 사이의 통신방법은 PWM(Pulse Width Modulation), PLC(Power Line Communication), CAN(Controller Area Network) 등의 다양한 방법이 사용되는데, CAN 통신을 이용하는 경우 출력 전압 및 전류값 자체를 각 전기자동차에 전달할 수 있고, 각 전기자동차는 전달받은 정보를 이용하여 충전 전력을 조절할 수 있다.

PWM 방법을 이용하는 경우, 전류 및 전압값 자체가 아니라 전달되는 PWM 신호의 듀티 사이클(Duty Cycle)을 이용하여 출력 전력을 계산할 수 있다. 제어부(300)는 각 전기자동차로 출력되는 전력을 계산하고, 출력에 해당하는 전류값을 계산한 다음 전류값에 대응하는 PWM 신호의 듀티 사이클을 찾아내서 각 전기자동차로 전달할 수 있다.

PLC 방법은 전력선을 통신망으로 이용하여 전기자동차의 충전 전력 정보 또는 전기자동차 배터리의 SOC가 포함된 충전메시지를 송수신할 수 있다.

일반적으로, 전기자동차를 충전시키는 경우에 있어서, 전기자동차 배터리의 SOC(State Of Charge)가 특정 범위(예: 최대 충전량의 20~80%)에 속할 때, 전기자동차는 충전부(100)가 출력하는 전력을 배터리가 모두 수전받을 수 있는 CC(Constant Current)모드로 작동한다. 반면, 전기자동차 배터리의 SOC가 특정 범위(예: 최대 충전량의 20~80%)를 벗어난 경우, 전기자동차는 충전부(100)가 출력하는 전력 중 일부를 수전받을 수 없는 CV(Constant Voltage)모드로 작동하여, 전기자동차 배터리의 SOC에 따라 전기자동차를 충전시키는 전력량이 조절된다.

이에 따라, 전기자동차가 CV모드로 작동하는 경우, 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 중 배터리의 SOC가 특정 범위(예:최대 충전량의 20~80%)를 벗어난 전기자동차에서 실제로 충전되는 실제 충전전력량은 앞서 충전부(100)에 분배한 분배전력량에 미치지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

예를 들어, 충전부(100)에 연결된 특정 전기자동차의 SOC가 90%이면, 해당 전기자동차는 CV모드로 작동하여, 충전부(100)에 의해 공급되는 분배전력량을 중 일부를 충전에 사용하지 못하고, 이에 따라 해당 전기자동차의 실제 충전전력량은 분배전력량보다 작은 값으로 측정된다.

위와 같이, 본 발명은 전기자동차 배터리의 SOC가 기 설정된 특정 범위(예:최대 충전량의 20~80%)를 벗어남에 따라 전기자동차가 CV모드로 작동하여, 충전부(100)에 의해 공급되는 분배전력량 중 일부가 충전에 사용되지 못하여 발생하는 여유 전력을, 배터리의 SOC가 기 설정된 특정 범위(예:최대 충전량의 20~80%)에 속하는 전기자동차, 즉 CC모드로 작동하는 전기자동차에 공급하여, 충전부(100)의 충전 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

한편, 여유전력량을 산출하는 단계(S300)에서, 제어부(300)는 복수의 전기자동차 중 제1 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 분배전력량과 동일함을 식별한 것에 응답하여, 충전부(100)의 여유전력량을 산출할 수 있다.

여기서, 제1 전기자동차는 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 중 실제 충전전력량이 분배전력량과 동일한 전기자동차, 즉 CC모드로 작동하는 전기자동차를 의미한다.

다시 말해, 실제 충전전력량이 분배전력량과 동일한 경우는 전기자동차 배터리의 SOC가 기 설정된 특정 범위(예: 최대충전량의 20~80%) 내에 속하여, 충전부(100)가 출력하는 전력을 전기자동차 배터리가 모두 수전받을 수 있는 CC모드로 작동하는 경우를 의미한다.

이 경우, 제1 전기자동차에 충전부(100)가 추가적인 충전 전력을 공급하면, 제1 전기자동차가 추가적인 충전 전력을 전부 수전받을 수 있어, 보다 신속하게 제1 전기자동차의 배터리를 충전하는 것이 가능하다.

여유전력량을 산출하는 단계(S300)에서, 제어부(300)는, 충전부(100)의 전력가용량 및 실제 충전전력량에 기초하여 여유전력량을 산출할 수 있다.

예를 들어, 제어부(300)는 수학식 1을 통해 여유전력량을 계산할 수 있다. 상기 수학식 1에서 Y는 충전부(100)의 여유전력량, G는 충전부(100)의 전력가용량, B는 현재 충전부(100)에서 사용중인 총 전력량에 해당한다.

즉, G는 충전부(100)에서 출력할 수 있는 최대전력인 전력가용량을 의미하고, B는 현재 충전부(100)에서 사용중인 총 전력량, 다시 말해 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 각각에서의 실제 충전전력량을 합산한 값이다. 따라서, G - B를 계산하면, 전기자동차가 CV모드로 작동함에 따라 발생하는 사용되지 않는 충전 전력의 총 합산값을 산출할 수 있다.

이어서, 추가 분배전력량을 산출하는 단계(S400)에서, 제어부(300)는 여유전력량에 기반하여 제1 전기자동차의 충전을 위해 추가로 분배될 추가 분배전력량을 산출할 수 있다.

실제 충전전력량이 분배전력량과 동일한 전기자동차(제1 전기 자동차)는 배터리의 SOC가 기 설정된 특정 범위(예:최대 충전량의 20~80%)에 속하여 CC모드로 작동하므로, 추가로 충전 전력을 분배하더라도 추가되는 충전 전력을 전부 수전받을 수 있다. 반면, 실제 충전전력량이 분배전력량 미만인 전기자동차(제2 전기자동차)는 CV모드로 작동하여 추가로 충전 전력을 분배하더라도 추가되는 충전 전력을 수전받을 수 없으므로, 추가로 충전 전력을 분배할 필요가 없다.

예를 들어, 제어부(300)는 충전부(100)에 연결된 전기자동차 중 실제 충전전력량과 분배전력량이 동일한 전기자동차(제1 전기자동차)의 수(m)로 산출된 여유전력량을 나누어 추가 분배전력량을 산출할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 충전 방법은, 제어부(300)가 복수의 전기자동차 중 제2 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 분배전력량 미만임을 식별한 것에 응답하여, 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정하는 단계(S600)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 제2 전기자동차는 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 중 실제 충전전력량이 분배전력량 미만인 전기자동차, 즉 CV모드로 작동하는 전기자동차를 의미한다.

실제 충전전력량이 분배전력량 미만인 전기자동차(제2 전기자동차) 배터리의 SOC가 기 설정된 특정 범위(예:최대 충전량의 20~80%)를 벗어나면 전기자동차는 CV모드로 작동한다. 이 경우, 충전부(100)에 의해 공급되는 분배전력량의 일부가 충전에 사용되지 못하므로, 제어부(300)는 제2 전기자동차의 분배전력량을 재설정함으로써 여유 전력을 확보하는 것이 가능하다.

분배전력량을 재설정하는 단계(S600)에서, 제어부(300)는 제2 전기자동차의 실제 충전전력량 및 기 설정된 마진에 기초하여 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정할 수 있다.

예를 들어, 제어부(300)는, 수학식 2를 통해 재설정되는 전력량을 계산될 수 있다. 상기 수학식 2에서 C는 재설정되는 전력량, A는 해당 제2 전기자동차의 실제 충전전력량, M은 기 설정된 마진이다.

예를 들어, 도 4를 참조하면, 마진이 5%로 설정된 경우, 제어부(300)는 실제 충전전력량이 분배전력량 미만인 전기자동차(차량 3)에서 측정된 실제 충전전력량(2kW)에 1.05를 곱하여 재설정되는 분배전력량(2.1kW)을 산출할 수 있다.

이에 따라, 제어부(300)는 기존에 설정된 분배전력량(4.62kW)에서 재설정된 분배전력량(2.1kW)으로 분배전력량을 감소시켜, CV모드로 작동하는 전기자동차에 과다한 충전 전력이 분배되는 것을 방지할 수 있다.

제어부(300)는 제2 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 재설정된 분배전력량에 도달함을 식별한 것에 응답하여, 재설정된 분배전력량에 추가 마진을 부여하여 제2 전기자동차에 대하여 재설정된 분배전력량을 변경시킬 수 있다.(S700)

전기자동차가 CV모드로 작동하는 경우, 다양한 이유로 인하여 실제 충전전력량이 높아지는 경우가 발생할 수 있다. 본 발명은 상기 경우를 대비하여, 제2 전기자동차의 실제 충전전력량이 재설정된 분배전력량에 도달하는 경우, 제어부(300)가, 제2 전기자동차에 대하여 재설정된 분배전력량에 추가 마진을 부여하여 재설정된 분배전력량을 변경시킬 수 있다.

추가 마진의 부여는 기 설정된 마진을 한번 더 부여하는 방식으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 마진이 5%인 경우, 제어부(300)는 재설정된 분배전력량(2.1kW)에 1.05를 곱하여 새로운 분배전력량(2.205kW)을 산출할 수 있다.

제어부(300)는 충전부(100)의 전력가용량을 초과하지 않는 범위에서 반복하여 추가 마진을 부여할 수 있다. 예를 들어, 제2 전기자동차의 실제 충전전력량이 변경된 분배전력량(2.205kW)에 도달한 경우, 또다시 추가 마진을 부여할 수 있다. 제어부(300)는 이 과정을, 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량의 총 합산값이 충전부(100)의 전력가용량을 초과하지 않는 범위에서 반복하여 수행할 수 있다.

도 3을 참조하면, 종래의 충전부(100)는 전기자동차의 SOC를 고려하지 않고 충전부(100)에 연결된 전기자동차의 수로 충전부(100)의 전력가용량을 나누어 모든 전기자동차에 동일한 크기로 충전 전력을 분배한다. 이에 따라, 사용되지 않는 전력이 발생(차량 3, 4 및 5)하여 전력사용량(20.86kW)과 전력가용량(28kW) 간 7.14kW의 차이가 발생하는 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 충전 방법이 적용된 도 4를 참조하면, 전기자동차 배터리의 SOC를 고려하여, CV모드로 작동하는 전기자동차(차량 3, 4 및 5)의 분배전력량을 감소(제2 전기자동차 분배전력량 재설정)시키고, CC모드로 작동하는 전기자동차(차량 1, 2 및 6)의 분배전력량을 증가(제1 전기자동차에 추가 분배전력량 분배)시켜, 전력사용량(27.54kW)과 전력가용량(28kW) 간 0.64kW의 차이가 발생한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 충전부(100)에 연결된 전기자동차를 충전시키는 충전 전력이 전력가용량에 근접하도록 이용함으로써 충전부(100)의 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(300)는 기 설정된 시간 간격으로 도 2의 과정을 수행하여, 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 배터리 SOC가 변화함을 반영하는 것이 가능하다.

예를 들어, 제어부(300)는 기 설정된 시간 간격으로 도 2의 과정을 반복 수행하여, 제2 전기자동차의 분배전력량을 재설정하고, 제2 전기자동차의 분배전력량이 재설정됨에 따라 변경되는 여유전력량을 산출하여, 새롭게 산출된 여유전력량을 제1 전기자동차에 분배할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 제어부(300)는 충전부(100)에 연결된 복수의 전기자동차 각각의 SOC 상태변화를 전기자동차 배터리에 구비된 배터리 감지센서 및 통신부(200)를 통해 전기자동차로부터 수신받은 충전메세지를 통해 감지하여, 상태변화가 감지될 때마다 도 2의 과정을 반복하여 수행함으로써 충전에 따른 전기자동차 배터리의 SOC 변화를 반영하여 복수의 전기자동차에 분배되는 충전 전력량을 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치 및 방법은 전기자동차 배터리의 SOC를 반영하여 전기자동차의 충전 전력을 제어함으로써 전기자동차 충전기의 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 충전부
200: 통신부
300: 제어부

Claims

제어부가, 충전부에 연결된 복수의 전기자동차의 충전을 위해 분배될 분배전력량을 산출하고, 상기 분배전력량으로 상기 복수의 전기자동차 각각을 충전시키는 단계;
상기 제어부가, 상기 복수의 전기자동차 각각이 실제로 충전되는 실제 충전전력량을 각각 측정하는 단계;
상기 제어부가, 상기 복수의 전기자동차 중 제1 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 상기 분배전력량과 동일함을 식별한 것에 응답하여, 상기 충전부의 여유전력량을 산출하는 단계;
상기 제어부가, 상기 여유전력량에 기반하여 상기 제1 전기자동차의 충전을 위해 추가로 분배될 추가 분배전력량을 산출하는 단계; 및
상기 제어부가, 상기 추가 분배전력량을 상기 분배전력량에 추가하여 상기 제1 전기자동차를 충전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 전기자동차 각각을 충전시키는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 충전부의 전력가용량이 상기 복수의 전기자동차 각각에 동일한 크기로 분배되도록 상기 분배전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법.
제 1항에 있어서,
상기 실제 충전전력량을 각각 측정하는 단계에서, 상기 제어부는, 완속 충전의 경우 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 통해 상기 실제 충전전력량을 측정하고, 급속 충전의 경우 PLC(Power Line Communication) 방식을 통해 상기 실제 충전전력량을 측정하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법.
제 1항에 있어서,
상기 충전부의 여유전력량을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 충전부의 전력가용량 및 상기 실제 충전전력량에 기초하여 상기 여유전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제어부가, 상기 복수의 전기자동차 중 제2 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 상기 분배전력량 미만임을 식별한 것에 응답하여, 상기 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법.
제 5항에 있어서,
상기 분배전력량을 재설정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 제2 전기자동차의 실제 충전전력량 및 기 설정된 마진에 기초하여 상기 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제2 전기자동차에 대하여 측정된 상기 실제 충전전력량이 상기 재설정된 분배전력량에 도달함을 식별한 것에 응답하여, 상기 재설정된 분배전력량에 추가 마진을 부여하여 상기 제2 전기자동차에 대하여 재설정된 분배전력량을 변경시키는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 방법.
복수의 전기자동차를 충전시키는 충전부;
상기 복수의 전기자동차와 통신하여 충전 상태를 획득하는 통신부; 및
상기 통신부 및 상기 충전부와 연결되는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 충전부에 연결된 복수의 전기자동차의 충전을 위해 분배될 분배전력량을 산출하고, 상기 분배전력량으로 상기 복수의 전기자동차 각각을 충전시키고,
상기 복수의 전기자동차 각각이 실제로 충전되는 실제 충전전력량을 각각 측정하고,
상기 복수의 전기자동차 중 제1 전기자동차에 대하여 측정된 상기 실제 충전전력량이 상기 분배전력량과 동일함을 식별한 것에 응답하여, 상기 충전부의 여유전력량을 산출하고,
상기 여유전력량에 기반하여 상기 제1 전기자동차의 충전을 위해 추가로 분배될 추가 분배전력량을 산출하고,
상기 추가 분배전력량을 상기 분배전력량에 추가하여 상기 제1 전기자동차를 충전시키는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치.
제 8항에 있어서,
상기 충전부의 전력가용량이 상기 복수의 전기자동차 각각에 동일한 크기로 분배되도록 상기 분배전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치.
제 8항에 있어서,
완속 충전의 경우 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 통해 상기 실제 충전전력량을 측정하고, 급속 충전의 경우 PLC(Power Line Communication) 방식을 통해 상기 실제 충전전력량을 측정하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치.
제 8항에 있어서,
상기 충전부의 전력가용량 및 상기 실제 충전전력량에 기초하여 상기 여유전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치.
제 8항에 있어서,
상기 복수의 전기자동차 중 제2 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 상기 분배전력량 미만임을 식별한 것에 응답하여, 상기 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치.
제 12항에 있어서,
상기 제2 전기자동차의 실제 충전전력량 및 기 설정된 마진에 기초하여 상기 제2 전기자동차의 충전을 위한 분배전력량을 재설정하는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치.
제 12항에 있어서,
상기 제2 전기자동차에 대하여 측정된 실제 충전전력량이 상기 재설정된 분배전력량에 도달함을 식별한 것에 응답하여, 상기 재설정된 분배전력량에 추가 마진을 부여하여 상기 제2 전기자동차에 대하여 재설정된 분배전력량을 변경시키는 것을 특징으로 하는 최대 전력사용이 가능한 전기자동차 충전 장치.