KR20210055109A - 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템 - Google Patents

스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210055109A
KR20210055109A KR1020190140345A KR20190140345A KR20210055109A KR 20210055109 A KR20210055109 A KR 20210055109A KR 1020190140345 A KR1020190140345 A KR 1020190140345A KR 20190140345 A KR20190140345 A KR 20190140345A KR 20210055109 A KR20210055109 A KR 20210055109A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electric vehicle
energy storage
storage unit
power
control
Prior art date
Application number
KR1020190140345A
Other languages
English (en)
Inventor
안상석
김광호
Original Assignee
주식회사 한성시스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 한성시스코 filed Critical 주식회사 한성시스코
Priority to KR1020190140345A priority Critical patent/KR20210055109A/ko
Publication of KR20210055109A publication Critical patent/KR20210055109A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • B60L53/665—Methods related to measuring, billing or payment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
    • G06K9/00805—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/58—Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/60—Navigation input
    • B60L2240/64—Road conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/10—Driver interactions by alarm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • G05D2201/0213—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 케이스, 상기 케이스의 내부에 구비되는 하나 또는 복수의 배터리셀, 상기 케이스의 내부에 구비되어 상기 배터리셀의 상태를 검사하는 관리부재, 상기 케이스에 설치되어 공급되는 전력으로 상기 배터리셀을 충전시키는 전력변환부재 및 상기 케이스에 설치되어 상기 관리부재와 전력변환부재를 제어하는 제어부재가 포함되는 하나 또는 복수의 에너지저장부; 일 측은 상기 전력변환부재에 연결되고, 타 측은 전기자동차에 연결되어 상기 전기자동차에 전력을 공급하도록 구성되는 전력공급부; 및 상기 케이스부의 하부에 구비되는 이동수단을 포함하는 구동부가 포함되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 케이스의 하부에 이동수단이 구비되어 에너지저장부가 이동 가능하도록 구성됨으로써, 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치로 이동시켜 전기자동차를 충전시킬 수 있도록 구성되는 효과가 있다.

Description

스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템{REMOVABLE ELECTRIC VEHICLE CHARGING SYSTEM EQUIPPED WITH SMART ENERGY STORAGE UNIT}
본 발명은 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 케이스의 하부에 이동수단이 구비되어 에너지저장부가 이동 가능하도록 구성됨으로써, 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치로 이동시켜 전기자동차를 충전시킬 수 있도록 구성되는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템에 관한 것이다.
전기는 공급처와 수요처의 물리적 거리 차이로 인하여 생산(Generation), 송전(Transmission), 배전(Distribution)의 단계를 거치게 된다. 주로 원자력발전(Nuclear Power Generation)을 통하여 생산된 전력을 저장하기 위한 초기 주요기술로 양수발전(Pumped hydro)이 대두되었는데, 이 기술은 여전히 전체 전력계통에서 중요한 역할을 하고 있으나, 지형지물에 따른 발전소 건설 제약, 높은 건축 및 유지보수 비용, 시기에 따른 적정량의 전력예비율 확보의 어려움, 그로 인한 정전사태 등으로 인하여 대체 모델이 필요한 상황이다.
이 같은 중앙집중식전력 계통상의 문제해결 방안으로 분산전원 기술이 제안되었고, 에너지저장시스템(ESS : Energy Storage System)이 주목받게 되었다.
그러나 전기자동차 전용 충전소에서 충전에 사용되는 에너지저장시스템은 일반적으로 급속 충전이 가능하도록 설계되어야 하기 때문에 그 크기가 크며, 고정식으로 설치되어 해당 위치에 차량이 주차 상태이면 다른 차량을 충전할 수 없는 문제가 있다.
한국 등록특허공보 제 10-0963529 호에는 연료전지시스템을 구비한 전기자동차 충전소와 충전기 및 그의 제어 방법이 개시되어 있다.
등록특허공보 제 10-0963529 호(2010.06.07.) 등록특허공보 제 10-1957835 호(2019.03.07.) 공개특허공보 제 10-2016-0108962 호(2016.09.21.)
본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 케이스의 하부에 이동수단이 구비되어 에너지저장부가 이동 가능하도록 구성됨으로써, 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치로 이동시켜 전기자동차를 충전시킬 수 있도록 구성되는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템에 관한 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템은, 케이스, 상기 케이스의 내부에 구비되는 하나 또는 복수의 배터리셀, 상기 케이스의 내부에 구비되어 상기 배터리셀의 상태를 검사하는 관리부재, 상기 케이스에 설치되어 공급되는 전력으로 상기 배터리셀을 충전시키는 전력변환부재 및 상기 케이스에 설치되어 상기 관리부재와 전력변환부재를 제어하는 제어부재가 포함되는 하나 또는 복수의 에너지저장부; 일 측은 상기 전력변환부재에 연결되고, 타 측은 전기자동차에 연결되어 상기 전기자동차에 전력을 공급하도록 구성되는 전력공급부; 및 상기 본체의 하부에 구비되는 이동수단, 상기 제어부재에게 주행 경로 정보를 전송하는 주행보조부재, 주행 경로 상의 장애물을 인식하는 장애물인식센서 및 주행 중 발생되는 상황에 따른 경보를 알림하는 경보알림부가 포함되는 구동부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부재에는 전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘이 탑재되며, 상기 전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘은 차량 유동 시간 정보를 근거로 전기자동차의 전력 수요량을 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기자동차 전력 수요량 예측 알고리즘에는 딥러닝 기법이 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부재는, 딥러닝 기법이 적용된 전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘을 통해 전력 수요량 및 전력 공급량을 예측하고, 이를 이용하여 상기 에너지저장부의 운전 계획을 생성, 운용 및 관리하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 에너지저장부가 복수로 구성되는 경우, 상기 제어부재는, 상기 에너지저장부의 운전 계획에 따라 상기 구동부를 제어함으로써, 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 낮은 위치에 위치한 제1에너지저장부가 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치에 위치한 제2에너지저장부에 인접한 위치로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부재는 전기자동차 및 운전자의 모바일 단말 중 어느 하나 또는 복수에 충전요금 정보 및 충전소의 상태 정보를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력변환부재는 3상4선식 IGBT PWM 정류기를 포함하며, 상기 3상4선식 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) PWM(Pulse Width Modulation) 정류기에는 각 상마다 교류 입력 측 리액터가 구비되고, 각 상마다 두 갈래로 분기되는 IGBT가 포함되며, 각각의 상기 IGBT의 출력이 직류 출력과 연결되고, 상기 직류 출력의 양 단 사이에는 두 개 또는 두 군의 커패시터가 직렬로 연결되며, 두 개 또는 두 군의 커패시터 사이에는 직류 출력의 중성점이 형성되고, 교류 입력의 중성점은 직류 출력의 중성점과 서로 연결되는 구조인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전력변환부재는, 교류입력 측의 3상 전압과 전류 신호를 디지털 제어를 위해 abc 좌표계-정지 좌표계(αβ)-동기 좌표계(d-q)로의 변환 과정을 거치되, 기준신호와 크기는 같고 위상만 90ㅀ 뒤지는 가상의 신호를 만드는 APF(All Pass Filter)를 사용하여 단상 제어 d-q 변환에 적용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리셀에는 충전 선로 및 상기 충전 선로에 구비되어 전기적 연결을 제어하는 스위치가 포함되고, 상기 관리부재는 상기 배터리셀의 전압을 측정하며, 상기 제어부재는 상기 관리부재의 전압 측정을 통해 상기 배터리셀에 전압 불균형이 발생된 것으로 판단되는 경우, 충전 시 전압이 낮은 배터리셀에 더 많은 충전이 이루어져 셀 밸런싱이 이루어지도록 상기 스위치를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리셀에는 방전 선로 및 상기 방전 선로에 구비되어 전기적 연결을 제어하는 스위치가 포함되고, 상기 제어부재는 상기 방전 선로로 전력이 공급되는 경우, 상기 전기자동차의 충전에 필요한 전력이 공급되도록 상기 스위치를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템에 의하면, 케이스의 하부에 이동수단이 구비되어 에너지저장부가 이동 가능하도록 구성됨으로써, 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치로 이동시켜 전기자동차를 충전시킬 수 있도록 구성되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 제어부재가 전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘을 이용하여 전기자동차의 전력 수요량을 예측하도록 구성됨으로써, 변동되는 충전 수요에 효율적으로 대응할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 딥러닝 기법이 적용된 전력 수요량을 예측하도록 구성됨으로써, 에너지저장부의 운전 계획을 생성, 운용 및 관리하여 별도의 제어 없이 평상시의 저력 공급과 완전 방전 등의 비상사태에 용이하게 대처할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 전기자동차 및 운전자의 모바일 단말 중 어느 하나 또는 복수에 충전요금 정보 및 충전소의 상태 정보를 전송하도록 구성됨으로써, 운전자의 불필요한 낭비를 사전에 예방할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 3상4선식 IGBT PWM 정류기를 이용함으로써, 기존 3상3선식 PWM 제어의 단점을 해결하고, 동작의 안정성을 확보하며 중성선 전류를 최소로 줄이는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, APF(All Pass Filter)를 사용하여 단상 제어 d-q 변환에 적용하여 동기좌표계 상에서 제어함으로써, 벡터가 정지해 있는 것과 같이 보이므로 제어과정이 DC로 처리되어 제어가 안정되고 튜닝이 용이한 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 배터리관리부의 스위치 제어에 의해 배터리셀의 셀 밸런싱이 이루어지도록 함으로써, 셀 밸런싱을 더욱 정교하고 빠르게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 배터리관리부의 스위치 제어에 의해 전기자동차의 충전에 필요한 전력이 공급되도록 함으로써, 전력변환부의 전력변환에 의한 에너지 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 에너지관리부의 스위치 제어에 의해 전기자동차의 충전에 필요한 전력이 공급되도록 함으로써, 설비 용량을 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 전기자동차 충전 수요 예측 시스템, 모니터링 인터페이스 제공, 기존 통신망(SK, LG, KT )과의 연동으로 인한 여러 상황과 조건을 만족하는 수익 모델을 제안하여 사용자에게 쉽고 강력한 전력 프로슈머로의 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 개념도.
도 1b는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 구동부를 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 IGBT를 이용하여 전력변환부재를 3상4선 식으로 정류회로 구성한 예를 보여주는 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 APF(All Pass Filter)를 이용하여 전력변환부재를 단상 제어 d-q 변환에 적용한 알고리즘의 예를 보여주는 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 배터리셀이 관리부재의 스위치 제어에 의해 제어되는 구성의 예를 보여주는 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 배터리셀이 관리부재의 스위치 제어에 의해 제어되는 구성의 다른 예를 보여주는 개념도.
도 6는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 에너지저장부가 관리부재의 스위치 제어에 의해 제어되는 구성의 예를 보여주는 개념도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
본 발명은 케이스의 하부에 이동수단이 구비되어 에너지저장부가 이동 가능하도록 구성됨으로써, 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치로 이동시켜 전기자동차를 충전시킬 수 있도록 구성되는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템에 관한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 개념도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 구동부를 나타내는 개념도이다.
첨부된 도 1a 및 도 1b에 따르면, 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템에는 에너지저장부(100), 전력공급부(200) 및 구동부(300)가 포함되며, 상기 전력공급부(200)에는 본체(150), 배터리셀(110), 관리부재(120), 전력변환부재(130) 및 제어부재(140)가 포함되며, 상기 구동부(300)에는 이동수단(310)이 포함된다.
이러한 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템은 상기 본체(150)의 하부에 이동수단(310)이 구비되어 상기 에너지저장부(100)가 이동 가능하도록 구성됨으로써, 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치로 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 에너지저장부(100)를 이동시켜 전기자동차를 충전시킬 수 있도록 구성되는 것이다.
즉, 본 발명의 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템은 전기자동차의 충전이 비교적 적게 이루어지는 위치에 배치된 에너지저장부(100)를 전기자동차의 충전이 비교적 많이 이루어지는 위치로 이동시킴으로써, 전력 공급량과 전력 수요량이 서로 밸런싱을 이루도록 구성되는 것이다.
상기 에너지저장부(100)에는, 본체(150), 상기 본체(150)의 내부에 구비되는 하나 또는 복수의 배터리셀(110), 상기 본체(150)의 내부에 구비되어 상기 배터리셀(110)의 상태를 검사하는 관리부재(120), 상기 본체(150)에 설치되어 공급되는 전력으로 상기 배터리셀(110)을 충전시키는 전력변환부재(130) 및 상기 본체(150)에 설치되어 상기 관리부재(120)와 전력변환부재(130)를 제어하는 제어부재(140)가 포함된다.
이때, 상기 하나 또는 복수의 배터리셀(110)은 2차 전지를 이용할 수 있으며, 2차 전지의 종류로는 LiB(리튬이온 전지)가 가장 주목을 받고 있고, RFB(Redox Flow 전지), NaS(나트륨 유황 전지), Super Capacitor 등이 있다.
상기 하나 또는 복수의 배터리셀(110)은 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)으로 구성될 수 있으며, 상기 셀(Cell)은 제한된 공간에서 최대한의 성능을 발현할 수 있도록 단위 부피당 높은 용량을 지니도록 구성될 수 있고, 일반 모바일 기기용 배터리에 비해 훨씬 긴 수명을 필요로 하며, 저온/고온에서의 높은 신뢰성과 안정성을 갖도록 구성될 수 있다.
이러한 복수의 셀은 열과 진동 등의 외부 충격에 더 보호되도록 하기 위해 하나로 묶어 프레임에 보관되도록 구성되는데, 이러한 것을 모듈이라고 한다.
그리고 이 복수의 모듈을 배터리 관리 시스템(BMS : Battery Managemant System)과 냉각장치 등을 추가하여 팩을 이루게 되는 것이다.
전기자동차 배터리(용량)는 200km 중, 후반을 달릴 수 있는 40kWh가 대세를 이루고 있다. 이러한 추세는 대용량(60kWh 이상) 배터리를 장착한 전기자동차에 비해 중량이 20% 가량 낮고 이에 따른 전지효율성 및 각종 부품 경량화와 고효율 모터와 파워트레인 등으로 출력 등 성능향상의 용이함에 기인한다. 이러한 추세에 더하여 자체적인 전기자동차 수요 예측을 알고리즘화 하여 배터리 팩의 총 용량과 사양을 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 관리부재(120)는 상기 배터리셀(110)의 전압, 전류 및 온도 중 어느 하나 또는 복수를 측정하여 안전 상태와 고장 유무를 진단하고, 온도 및 배터리 셀 밸런싱(Balancing)을 제어하도록 구성된다.
상기 관리부재(120)는 상기 배터리셀(110)을 모니터링하고 충전 및 방전을 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 관리부재(120)는 상기 배터리셀(110)과 연결되어 각종 상태를 센싱하는 센서를 포함하고, 센서들로부터 감지된 정보를 바탕으로 배터리셀(110)의 전압이 일정 전압(방전종지전압 등) 이하로 떨어지지 않도록 유지해주며, 일정 전압 이상 충전을 막아주는 역할을 담당하고, 상기 배터리셀(110)의 충전상태(SOC : State Of Charge), 전압, 전류 및 온도 중 어느 하나 또는 복수를 모니터링 및 제어하는 등 배터리셀(110)을 전반적으로 관리하도록 구성된다.
특히, 상기 배터리셀(110)의 제조 특성상 각 배터리셀(110)의 특성이 동일하지 않기 때문에 지속적인 충전 및 방전에 의해 병렬 연결된 배터리 간에 전압의 차가 발생될 수 있으며, 이에 따라 배터리 밸런싱은 배터리 수명에 있어 아주 중요한 역할을 한다.
예를 들어, 리튬 이온 배터리가 과충전될 경우, 리튬 이온 배터리의 활성 물질이 대부분 다른 물질 및 전해질과 반응할 것이며, 이는 잠재적으로 배터리 자체에 손상을 입히거나 심지어 폭발을 일으킬 수도 있다. 또한, 배터리가 완전 방전(Deep-discharge)될 때, 또는 계속 방전될 때, 차단 전압(Cutoff voltage)이라고 불리는 특정한 임계값(Threchold) 아래의 단자 전압(Terminal Voltage)에도 불구하고, 배터리가 단락될 수도 있으며, 이로 인해 배터리를 불가역적 상태(Irreversible Condition)로 변화시킬 위험이 있다.
이때, 상기 관리부재(120)는 상기 배터리셀(110)의 전압이 균형판단범위에 속하지 않을 경우 전압 불균형이 발생된 배터리로 판단하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 각각의 배터리셀(110) 전압 또는 충전상태 등의 평균 또는 편차(Deviation)를 판단 기준값으로 하여, 판단 기준값에서 미리 결정된 오차허용값 만큼 가감한 사이의 값을 균형 판단 범위로 하여, 균형 판단 범위를 벗어난 배터리를 전압 불균형이 발생된 배터리셀(110)로 판단할 수 있다.
또한, 상기 관리부재(120)의 셀 밸런싱은 전압 불균형이 감지된 배터리셀(110) 중 일부 또는 전부를 포함하여 밸런싱 대상 배터리를 결정할 수 있다.
다시 말해, 전압 불균형이 감지된 배터리셀(110) 모두를 밸런싱 대상으로 하는 것이 아니며, 전압 불균형이 감지된 배터리셀(110)이 있을 경우, 그 중 일부 또는 전부를 밸런싱 대상 배터리로 결정하는 것이다.
이때, 상기 밸런싱 대상 배터리는 충전할 배터리와 발전할 배터리로 구분될 수 있다. 예를 들어, 각각의 배터리 전압의 평균값을 판단 기준값으로 할 경우, 5개의 배터리가 병렬로 연결되고, 각각의 배터리 전압이 210V, 220V, 225V, 225V이며, 미리 결정된 오차허용값이 6V이면, 균형 판단범위는 214~226V가 되며, 균형 판단범윙 속하지 않은 배터리는 210V 한 개가 된다. 이때, 210V 배터리 하나와 225V 배터리 두 개를 병렬로 연결하고, 저항에 의해 소모되는 전류가 없다고 가정할 경우, 모든 배터리가 220V가 되어 모든 배터리가 균형 판단범위 내에 포함되게 된다. 여기서, 충전할 배터리는 210V의 배터리가 되고, 방전할 배터리 225V의 배터리가 된다.
상기 전력변환부재(130)는 발전원 또는 계통, 부하 및 상기 배터리셀(110)과 연결되며, 발전원 또는 계통으로부터 전력을 공급받아 상기 배터리셀(110)을 충전시키고 충전된 전력을 부하 측으로 보내준다.
상기 계통은 화력, 수력, 원자력, 태양광, 태양열, 풍력 및 조력 등의 발전설비로부터 생산되는 전원, 송/배전 설비로부터 공급받는 전원, 가정용 전원(220V) 및 산업용 전원(380V) 등이 될 수 있다.
상기 전력변환부재(130)는 PMS(Power Management System) 소프트웨어를 포함하여 지칭하기도 한다.
상기 전력변환부재(130)는 태양광 등 다양한 전력 생산원에서 발생한 직류형태의 전력을 교류로 전환시켜 사용 가능한 상태로 제어하는 역할을 한다. 또한 충반전 양방향을 모두 제어가 가능하며 용도에 따라 전압 및 주파수를 조정하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 전력변환부재(130)는 AC-DC 변환을 계통 전력을 배터리 충전에 사용할 수 있고, DC-DC 변환을 태양광 등 신 재생 에너지의 전력 변환에 사용할 수 있으며, DC-AC 변환을 계통으로 전력을 송전 시 사용할 수 있다.
상기 전력변환부재(130)는 각 단위별 BMS 상태 모니터링이 가능하도록 할 수 있고, 유효전력, 무효전력 등의 품질 제어를 할 수 있으며, 전압 측정 및 연결, 운전 상태를 감시할 수 있고, 태양광 등 신 재생 전력 최대점 추종 제어를 할 수 있다.
상기 전력변환부재(130)는 정전 시 계통 보호를 수행할 수 있고, 신 재생 전력에 따른 품질을 제어할 수 있으며, 계통 차단 시 배터리를 이용한 단독 발전을 수행할 수 있고, 문제 발생 시 로그 기록이 저장되도록 구성될 수 있다.
이러한 기능을 배터리셀(110) 내에서 담당하기 위해 상기 관리부재(120) 및 후술되는 제어부재(140)와 유기적인 통신이 가능한 것이 바람직하다.
또한, 사용자에게 HMI(Human Machine Interface) 등을 통하여 모니터링이 가능토록 설계되는 것이 바람직하다.
상기 제어부재(140)는 상기 관리부재(120) 및 전력변환부재(130)를 감시 및 분석하고, 상기 관리부재(120) 및 전력변환부재(130)를 제어하며, 통신망을 통하여 충전 및 방전 정보를 제공하도록 구성된다.
상기 제어부재(140)는 에너지저장부(100)의 컨트롤타워로서 상기 에너지저장부(100)의 작동 방식을 제어하고 감시하는 에너지 관리 솔루션으로, 상기 관리부재(120)를 포함하여 에너지저장부(100)의 센서 및 계측 장비를 통하여 에너지저장부(100)를 실시간으로 감시 및 분석하고 통신망을 통하여 모니터링과 제어를 동시에 진행할 수 있는 시스템을 제공할 수 있다.
상기 제어부재(140)는 충전 및 방전 시간 제어 등의 단순한 기능으로부터 전력 수요 예측 요소 및 딥러닝 모델을 통하여 제공받는 전력 소비 패턴 정보, 전력 가격 정보 등을 알고리즘화하여 수요와 공급량을 예측하고 이를 통해 상기 에너지저장부(100)의 운전 계획을 생성 및 운용하고 관리하는 기능을 담당할 수 있다.
상기 에너지저장부(100)는 제어부재(140)를 통하여 제공되는 충방전 정보를 손쉽게 모니터링하고 충전소를 제어할 수 있다.
또한 태양관 전력원과 호환 가능하여 에너지저장부(100)를 신재생 에너지 사업자와의 연계 또한 고려할 수 있다.
상기 에너지저장부(100)는 AC저압반, DC분전반, 역전력계전지, 최대수요전력량계, 미터기, 각종 보호 장비 등을 고려한 설계가 가능함은 물론이다.
상기 전력공급부(200)는 일 측은 상기 전력변환부재(130)에 연결되고, 타 측은 전기자동차에 연결되어 상기 전기자동차에 전력을 공급하도록 구성된다.
즉 상기 전력공급부(200)는 전기자동차를 충전하기 위한 것으로서, 전기자동차의 충전구에 연결 가능한 커넥터가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 구동부(300)는 상기 본체(150)의 하부에 구비되는 이동수단(310)을 포함하는 것으로서, 상기 이동수단(310)은 상기 에너지저장부(100)에 구비되어 상기 에너지저장부(100)의 이동이 가능하도록 하는 것이다.
상기 이동수단(310)은 상기 에너지저장부(100)를 이동시키기 위한 것으로서, 상기 에너지저장부(100)의 하부 또는 측부 등에 결합되어 상기 에너지저장부(100)를 이동시키는 바퀴가 구비될 수 있다.
바퀴는 회전을 목적으로 축에 장치한 둥근 테 모양의 물체를 말하는 것이나, 본 발명에서 바퀴의 형상을 한정한 것은 아니며, 회전을 목적으로 축에 장치한 다각형 모양 등 다양한 형상도 적용 가능함은 물론이다.
또한, 바퀴가 직접 바닥에 닿아 상기 에너지저장부(100)를 이동시키도록 하는 것도 가능하나, 캐터필러나 궤도 등 다른 구성을 회전시켜 상기 에너지저장부(100)를 이동시키도록 하는 것도 가능함은 물론이다.
아울러, 상기 구동부(300)는 상기 바퀴를 회전시키기 위한 모터를 구비할 수 있으며, 상기 모터는 상기 바퀴를 직업 회전시킬 수도 있으나, 기어 등을 이용해 간접적으로 회전시킬 수도 있는 등 상기 바퀴를 회전시킬 수 있다면 다양한 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 제어부재(140)에는 전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘이 탑재될 수 있고, 상기 전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘은 차량 유동 시간 정보를 근거로 전기자동차의 전력 수요량을 예측하도록 구성될 수 있다.
특히 자주식 충전시스템의 경우는 자동차 충전수요가 발생하는 지역에 수시로 이동하여 역할을 해야 하기 때문에 기존의 고정식의 충전시스템에 비해 충전수요에 대한 예측이 더욱 필요하다. 일시적으로 설치될 수 있는 지역을 대상으로 해당지역의 충전수요의 정확한 예측이 이루어진다면 지역 내에서 변동하는 충전수요에 보다 효율적으로 대응할 수 있게 된다.
이때, 상기 전기자동차 전력 수요량 예측 알고리즘에는 딥러닝 기법이 적용될 수 있다.
기존의 해석적인 모델(시계열, 회귀분석)과 다르게 딥러닝 기법을 적용하고자 하는 것은 전기차의 충전수요값과 함께 요일별로 다양한 충전 수요패턴이 존재하기 때문에, 이들을 모두 고려한 예측모델을 만드는데는 신경회로망과 같은 딥러닝 기법이 대단히 효율적이기 때문이다.
딥러닝은 사물이나 데이터를 군집화하거나 분류하는 데 사용하는 기술이다. 예를 들어 컴퓨터는 사진만으로 개와 고양이를 구분하지 못한다. 하지만 사람은 아주 쉽게 구분할 수 있다. 이를 위해 '기계학습(Machine Learning)'이라는 방법이 고안됐다. 많은 데이터를 컴퓨터에 입력하고 비슷한 것끼리 분류하도록 하는 기술이다. 저장된 개 사진과 비슷한 사진이 입력되면, 이를 개 사진이라고 컴퓨터가 분류하도록 한 것이다.
데이터를 어떻게 분류할 것인가를 놓고 이미 많은 기계학습 알고리즘이 등장했다. '의사결정나무'나 '베이지안망', '서포트벡터머신(SVM)', '인공신경망' 등이 대표적이다. 이 중 딥러닝은 인공신경망의 후예다.
딥러닝 중에서도 신경회로망이 이용될 수 있다.
신경회로망은 인간의 두뇌나 신경세포의 반응과 유사하게 설계된 회로로, 인간과 같이 사고하는 능력을 갖는 반도체칩이다. 많은 수의 간단한 소자를 통신으로 연결하고 이를 통해 정보를 표현하고 기억하도록 만들어졌다. 인간 두뇌의 신경회로인 뉴런(neuron)의 구조를 그대로 본 뜬 것이며, 이는 인공지능 컴퓨터의 핵심기술로 음성인식, 문자인식, 영상처리, 자연언어 이해 등의 분야에 주로 이용되며 선진국을 중심으로 연구가 활발히 진행 중이다.
딥러닝기법을 통해 정확한 충전수요예측을 수행하고 그 예측값에 따라 최적의 스케쥴링을 수행한다면 전기차충전시스템의 효율성 및 경제성은 대단히 높아질 것이다.
또한, 본 발명의 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 제어부재(140)에는 전력 가격정책에 따른 스케쥴링 알고리즘이 탑재될 수 있고, 전력 가격정책에 따른 스케쥴링 알고리즘에 의해 계통 연계 최적 운전 알고리즘을 찾고 최적 수익 모델을 제시하도록 구성될 수 있다.
최적의 충ㅇ방전 스케줄링이 이루어지면 충전사업자의 수익 극대화를 기대할 수 있다.
즉, 전력 가격정책에 따른 스케쥴링 알고리즘에 의해, 차량 유동 시간 정보, 전력 가격 정보 등을 통하여 알맞은 전력 충ㅇ방전 스케쥴링을 제공받아 별도의 제어 없이 평상시의 전력 공급과 완전 방전 등의 비상사태에 대비할 수 있게 된다.
더 나아가 머신러닝에 기반, 발전되는 최적화 알고리즘을 적용하여 사용자 및 환경 적응력 및 경쟁력을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 상기 제어부재(140)는 딥러닝 기법이 적용된 전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘을 통해 전력 수요량 및 전력 공급량을 예측하고, 이를 이용하여 상기 에너지저장부(100)의 운전 계획을 생성, 운용 및 관리하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 운전 계획은 충전 및 방전시간을 계획하는 것이며, 이에 따라 상기 에너지저장부(100)의 충전 및 방전시간을 제어하도록 구성될 수 있다.
전력 수요와 공급량의 정확한 예측이 이루어진다면 충전사업자의 수익 극대화 시킬 수 있도록 변동하는 충전수요에 보다 효율적으로 대응할 수 있게 된다.
즉, 전력 가격정책에 따른 스케쥴링 알고리즘에 의해, 차량 유동 시간 정보, 전력 가격 정보 등을 통하여 알맞은 전력 충ㅇ방전 스케쥴링을 제공받아 별도의 제어 없이 평상시의 전력 공급과 완전 방전 등의 비상사태에 자동으로 대비할 수 있게 된다.
또한, 상기 에너지저장부(100)가 복수로 구성되는 경우, 본 발명의 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 제어부재(140)는, 상기 에너지저장부(100)의 운전 계획에 따라 상기 구동부(300)를 제어함으로써, 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 낮은 위치에 위치한 제1에너지저장부(100)가 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치에 위치한 제2에너지저장부(100)에 인접한 위치로 이동되도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 에너지저장부(100)는 구동부(300)에 의해 주행이 가능하도록 구성되어 본 발명의 에너지저장부(100)가 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 낮은 위치에서 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치로 이동되도록 구성되는 것이다.
다시 말하자면, 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 낮은 위치에 위치한 에너지저장부(100)가 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치로 이동되어 전기자동차의 충전이 이루어지도록 함으로써, 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치에 위치한 에너지저장부(100)가 부족하여 전기자동차의 충전이 부족하게 되는 것을 방지하는 것이다.
이를 위해, 상기 구동부(300)에는 서버로부터 수신되는 맵 정보에 기초하여 상기 전력 공급량 및 전력 수요량을 근거로 주행 경로 정보를 생성하고, 상기 주행 경로 정보에 따라 상기 에너지저장부(100)가 주행되도록 상기 제어부재(140)에게 필요한 정보를 전송하도록 구성되는 주행보조부재(320)가 포함될 수 있다.
이때, 상기 구동부(300)에는 상기 에너지저장부(100)의 주행 시에 안전 주행을 위해 주행 경로 상의 장애물을 인식하는 장애물인식센서(330) 및 주행 중 발생되는 상황에 따른 경보를 알림하는 경보알림부(340)가 포함될 수 있으며, 상기 주행보조부재(320)는 상기 에너지저장부(100)가 자율 주행되도록 구성될 수도 있다.
이러한 자율 주행은 작업자가 직접 상기 에너지저장부(100)의 이동을 제어하지 않아도 스스로 이동 가능하게 하는 것으로서, 상기 자율주행보조부재(320)가 상기 에너지저장부(100)의 위치를 인식하여 장애물을 피하면서 원하는 위치로 이동되도록 하는 기술을 의미한다.
이때, 상기 에너지저장부(100)의 자율 주행에 필요한 별도의 구성에 대한 제세한 설명은 일반적인 것이므로 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 상기 제어부재(140)는 전기자동차 및 운전자의 모바일 단말 중 어느 하나 또는 복수에 충전요금 정보 및 충전소의 상태 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부재(140)는 전력 충전 수요를 예측하여 요금체계를 사용자들에게 실시간 제공하고 운전자에게 충전요금 정보 및 충전소의 상태 정보 등 충전소의 상태를 전달할 수 있다.
상기 에너지저장부(100)와 사용자와의 통신만이 존재하는 로컬 라이징 시스템이 아니라, 기존 통신 사업망(LGU+, KT, SKT 등)의 규격인 NB-IoT, LoRa 등을 통하여 ESS의 AMI 및 모니터링 기능을 수행하여 충전소의 운영 모니터링의 접근성을 높일 수 있다.
상기 제어부재(140)는 외장형 모뎀 및 내장형 모듈 두 가지 형태로 상용화에 적합한 모델을 적용하고 이를 통하여 다양한 사업 모델에 적용될 수 있는 환경을 제공 및 관리할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 IGBT를 이용하여 전력변환부재를 3상4선 식으로 정류회로 구성한 예를 보여주는 개념도이다.
첨부된 도 2에 따르면, 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 전력변환부재(130)는 3상4선식 IGBT PWM 정류기를 포함하며, 상기 3상4선식 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) PWM(Pulse Width Modulation) 정류기에는 각 상마다 교류 입력 측 리액터가 구비되고, 각 상마다 두 갈래로 분기되는 IGBT가 포함되며, 각각의 상기 IGBT의 출력이 직류 출력과 연결되고, 상기 직류 출력의 양 단 사이에는 두 개 또는 두 군의 커패시터가 직렬로 연결되며, 두 개 또는 두 군의 커패시터 사이에는 직류 출력의 중성점이 형성되고, 교류 입력의 중성점은 직류 출력의 중성점과 서로 연결되는 구조로 구성될 수 있다.
이때, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터라고도 하며, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)를 게이트부에 짜 넣은 접합형 트랜지스터이다. 게이트-이미터간의 전압이 구동되어 입력 신호에 의해서 온/오프가 생기는 자기소호형이므로, 대전력의 저속 스위칭이 가능한 반도체 소자이다.
상기 3상4선식 IGBT PWM 정류기는 각 상마다 두 갈래로 분기되는 IGBT를 연결하되, 일 측은 이미터가 연결되고, 타 측은 콜렉터가 연결된다.
상기 IGBT가 각 상과 연결된 측을 입력, 반대 측을 출력이라 표현하였다.
즉, 상에 이미터가 연결된 IGBT는 이미터가 입력, 콜렉터가 출력이 되고, 상에 콜렉터가 연결된 IGBT는 콜렉터가 입력, 이미터가 출력이 된다.
도 2를 예로 설명하면, 초기 동작 시에 전원전압(Vs)은 다이오드 브리지 회로를 통해서 직류 측으로 전력을 공급하며, 출력 측 커패시터 C1 에는 √2 Vs로 직류전압이 충전되고, 충전이 끝나면 다이오드는 모두 역바이어스 상태가 된다.
이때 직류 음극 단자와 연결된 IGBT가 턴온(Turn-on)하면 Vs 전압은 리액터를 통해 단락모드가 되므로 전류는 리액터와 C2를 통해 흐르게 되어 리액터 양단에 에너지가 축적되고, 직류 양극 단자와 연결된 IGBT가 Off되면 이 에너지는 직류 음극 단자와 연결된 IGBT를 통해 방전하며 C1을 충전시키게 된다.
이러한 원리로 교류입력 측 리액터의 스텝-업 기능에 의해 직류 출력 측 커패시터의 양단 전압은 입력 전압보다 높은 전압을 가지게 된다.
또한 IGBT는 PWM 변조방식으로 입력전류의 크기와 위상을 제어하여, 입력 전류를 정현파에 가깝게 함으로서 고조파성분을 제거하여 역률운전이 가능하도록 하며, 부하 측 전압이 일정하게 유지되도록 입력 전류를 제어한다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 APF(All Pass Filter)를 이용하여 전력변환부재를 단상 제어 d-q 변환에 적용한 알고리즘의 예를 보여주는 개념도이다.
첨부된 도 3에 따르면, 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 전력변환부재(130)는 교류입력 측의 3상 전압과 전류 신호를 디지털 제어를 위해 abc 좌표계-정지 좌표계(αβ)-동기 좌표계(d-q)로의 변환 과정을 거치되, 기준신호와 크기는 같고 위상만 90ㅀ 뒤지는 가상의 신호를 만드는 APF(All Pass Filter)를 사용하여 단상 제어 d-q 변환에 적용하도록 구성될 수 있다.
즉, 기존의 아날로그 각상 개별제어 방식을 디지털 제어 기반으로 구현하고 개별 제어 방식의 제어를 원활하게 수행하기 위하여 d-q 제어 알고리즘 접목시키도록 구성될 수 있다.
3상 d-q 제어를 단상 제어에 적용하기 위하여 APF(All Pass Filter)를 사용하는 메커니즘을 사용하고 고속 디지털 제어를 위하여 DSP(Digital Signal Processor)를 사용한다.
디지털 제어 알고리즘 수행하기 위하여 3상 입력의 전압과 전류를 고정좌표계와 동기좌표계 사이에서 서로 변환하는 자체 알고리즘을 구축하고 적용한다.
기존의 제어방식은 정지좌표계 상에서 제어하므로 벡터가 회전하는 상태로 제어해야 해서 sine wave 상태에서 제어하게 되는데 비해 본 방식과 같이 동기좌표계 상에서 제어하면 벡터가 정지해있는 것과 같이 보이므로 제어과정이 DC로 처리되어 제어가 안정되고 튜닝이 쉽다는 장점이 있다.
한편, 3상 제어에 사용되는 d-q 제어를 단상 제어에 적용시키기 위하여 본 발명에서는 다음과 같이 APF를 적용하였다 즉, 교류입력 측의 3상 전압과 전류 신호는 디지털 제어를 위해 abc 좌표계-정지 좌표계(αβ)-동기 좌표계(dq)로의 변환 과정을 거친다. 그러나 각 상 개별 제어 방식에서는 전압, 전류 신호 입력이 단상이므로 abc-αβ 변환기를 사용할 수 없다. 여기서 정지좌표계는 2상α-β로 구성되며, 이α-β는 서로90ㅀ 위상차인 점을 이용해 정지좌표계로의 변환을 위해 a상 신호와 크기는 같고 위상만 90ㅀ 뒤지는 가상의 파형을 생성한 후 αβ-dq변환기의 입력에 인가 시킨다 즉, 기준신호와 크기는 같고 위상만 90ㅀ 뒤지는 가상의 신호를 만드는 APF 필터를 사용하여 단상제어 d-q 변환에 적용하였다 도 3은 각상의 전압과 전류를 검출하는 데에 이러한 APF를 이용하여, αβ-dq 변환기의 입력에 인가하는 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 배터리셀이 관리부재의 스위치 제어에 의해 제어되는 구성의 예를 보여주는 개념도이다.
첨부된 도 4에 따르면, 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 상기 배터리셀(110)에는 충전 선로 및 상기 충전 선로에 구비되어 전기적 연결을 제어하는 스위치(111)가 포함되고, 상기 관리부재(120)는 상기 배터리셀(110)의 전압을 측정하며, 상기 제어부재(140)는 상기 관리부재(120)의 전압 측정을 통해 상기 배터리셀(110)에 전압 불균형이 발생된 것으로 판단되는 경우, 충전 시 전압이 낮은 배터리셀(110)에 더 많은 충전이 이루어져 셀 밸런싱이 이루어지도록 상기 스위치(111)를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리셀(110)은 복수개가 직렬로 연결되고, 상기 복수의 배터리셀(110)의 사이에 각각의 도선이 연결되어 있으며, 상기 복수의 배터리셀(110)의 사이에도 스위치(111)가 구비될 수 있다.
이는, 상기 배터리셀(110)의 단자로 공급되는 충전 전력으로 충전하고자 하는 복수의 배터리셀(110) 중 어느 하나 또는 복수를 선택적으로 충전할 수 있도록 전기적 연결을 제어하기 위함이다.
이때, 단자로 공급되는 충전전력은 상기 배터리셀(110) 하나를 충전할 수 있는 충전전력이 공급되는 것이 바람직하며, 충전하고자 하는 배터리셀(110)을 단자와 병렬로 연결되도록 하여 충전 시킬 수 있다.
상기에서 복수의 배터리셀(110) 각각을 개별충전 시키는 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 일정 수의 배터리셀(110)이 직렬로 연결되도록 하고 직렬로 연결된 배터리셀(110) 그룹 다수를 병렬로 충전하거나, 일정 수의 배터리셀(110)이 직렬로 연결되도록 하고, 직렬로 연결된 복수의 배터리셀(110)을 직렬로 충전하는 등 다양한 충전이 가능함은 물론이다.
즉, 상기 관리부재(120)는 상기 스위치(111)를 스위칭 제어하여 상기 복수의 배터리셀(110) 중 어느 하나 또는 복수를 개별 충전시키는 것이 가능하고, 일정 수를 한 번에 충전시키는 것도 가능하도록 구성되는 것이다.
예를 들어, 1번 배터리셀이 낮을 경우, 1번 배터리셀을 가장 먼저 충전하며, 다른 배터리셀의 전압이 1번 배터리셀과 동일해지면 1번 배터리셀과 전압이 동일해진 다른 배터리셀들도 충전하여 모든 배터리셀의 셀 밸런싱을 조절하도록 구성되는 것이다.
더욱 상세하게 설명하면, 1번 배터리셀이 1.1V, 2번 배터리셀이 1.2V, 3번 배터리셀이 1.3V일 때, 1번 배터리셀을 가장 먼저 충전하고, 1번 배터리셀이 1.2V가 되면 2번 배터리셀도 함께 충전시을 시작하고, 1번 배터리셀과 2번 배터리셀이 1.3V가 되면 3번 배터리셀도 함께 충전을 시작하도록 구성되는 것이다.
상기에서는 가장 낮은 전압의 배터리셀을 가장 먼저 충전시키는 것으로 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 모든 배터리셀을 동시에 충전하다가 만충된 배터리셀부터 충전을 중지하는 등 다양한 방법으로 셀 밸런싱이 이루어지도록 상기 스위치를 스위칭 제어하는 것이 가능함은 물론이다.
상기 배터리셀(110)의 전극 단자 간에 구비된 스위치(111)를 차단(OFF) 시키면, 각각의 배터리셀(110)을 개별 충전시킬 수 있고, 상기 배터리셀(110)의 전극 단자 간에 구비된 스위치(111)를 단락(ON)시키면 서로 전기적으로 연결된 배터리셀(110)을 통합 충전시킬 수 있게 된다.
상기 배터리셀(110)의 전기적 연결은 복수의 배터리셀(110)이 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 구조로 상기 배터리셀(110)의 단자(+ 단자, - 단자)와 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 배터리셀이 관리부재의 스위치 제어에 의해 제어되는 구성의 다른 예를 보여주는 개념도이고, 도 6는 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 에너지저장부가 관리부재의 스위치 제어에 의해 제어되는 구성의 예를 보여주는 개념도이다.
첨부된 도 5 및 도 6에 따르면, 본 발명에 따른 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템의 배터리셀(110)에는 방전 선로 및 상기 방전 선로에 구비되어 전기적 연결을 제어하는 스위치(111)가 포함될 수 있고, 상기 제어부재(140)는 상기 방전 선로로 전력이 공급되는 경우, 상기 전기자동차의 충전에 필요한 전력이 공급되도록 상기 스위치(111)를 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 제어부재(140)는 상기 스위치(111)를 스위칭 제어하여 각각의 상기 배터리셀(110)을 개별 방전시키는 것이 가능하며, 일정 수를 한 번에 방전시키는 것도 가능하고, 일부는 충전시키고 일부는 방전시키는 것도 가능하도록 구성되는 것이다.
예를 들어, 1번 배터리셀의 전압이 가장 높을 경우, 1번 배터리셀을 먼저 방전시키며, 다른 배터리셀의 전압이 1번 배터리셀의 전압과 동일해지면, 1번 배터리셀과 전압이 동일해진 다른 배터리셀들도 방전시켜 모든 배터리셀의 셀 밸런싱을 조절하도록 구성되는 것이다.
더욱 상세하게 설명하면, 1번 배터리셀이 2.2V, 2번 배터리셀이 2.1V, 3번 배터리셀이 2.0V일 때, 1번 배터리셀을 가장 먼저 방전을 시작하고, 1번 배터리셀이 2.1V가 되면 2번 배터리셀도 방전을 시작하며, 1번 배터리셀과 2번 배터리셀이 2.0V가 되면 3번 배터리셀도 방전을 시작하도록 구성된다.
상기에서는 가장 높은 전압의 배터리셀을 가장 먼저 방전시키는 것으로 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 모든 배터리셀을 동시에 방전시키다가 기준치를 벗어난 배터리셀부터 방전을 중지하는 등 다양한 방법으로 셀 밸런싱을 이루도록 상기 스위치(111)를 스위칭 제어하는 것도 가능함은 물론이다.
상기 배터리셀(110)의 전극 단자 간에 구비된 스위치(111)를 차단(OFF) 시키면, 각각의 배터리셀(110)을 개별방전 시킬 수 있고, 상기 배터리셀(110)의 전극 단자 간에 구비된 스위치(111)를 단락(ON) 시키면 서로 전기적으로 연결된 배터리셀(110)을 통합 충전시킬 수 있다.
또한, 일부 배터리셀(110)은 충전시키고, 다른 일부 배터리셀(110)은 방전시키도록 구성될 수도 있다.
이때, 충전과 방전을 동시에 수행한다면 더욱 빠르게 셀 밸런싱이 이루어지도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 배터리셀(110)이 부하로 전력을 공급 시에는 방전전력이 공급되도록 상기 스위치(111)를 스위칭 제어할 수 있다.
이때, 상기 충전전력(예: 2V)과 방전전력(예: 12V)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 충전전력은 충전이 필요한 셀이 병렬로 연결되도록 스위칭 할 수 있고, 방전전력은 부하로 전력을 공급할 셀이 직렬로 연결되도록 스위칭 할 수 있다.
충전은 셀을 선택적으로 선택하여 충전할 수 있고, 방전은 정해진 전압으로 방전할 수 있다.
상기 배터리셀(110)은 히터코일을 구비할 수 있으며, 상기 관리부재(120)는, 상기 배터리셀(110)의 과충전 상태로 인하여 바이패스(Bypass)되는 잉여전력을 상기 히터코일이 전원을 필요로 할 경우(관리부재(120) 내부의 온도가 적정온도(예, 13℃) 이하로 떨어질 경우) 상기 히터코일에 전원을 공급할 수 있도록 전기적인 연결을 제어할 수 있다.
상기 에너지저장부(100)는 복수의 배터리셀(110)이 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 구조로 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부재(140)가 방전 선로로 전력을 공급 시 전기 자동차의 충전에 필요한 전력이 공급되도록 하는 것은 상기 제어부재(140)가 상기 전기자동차의 충전은 저속 충전, 완속 충전, 급속 충전 등 충전 요구사항에 따른 배터리셀(110) 간의 전기적 연결을 제어하기 위한 것이다.
급속 충전을 위해서는 전기 자동차의 충전 전압에 맞는 복수의 배터리셀(110)의 조합이 병렬로 연결되어 사용되는 것이 바람직하다. 그러나 항시 급속 충전만 필요한 것이 아니고, 다양한 충전 요구사항이 발생될 수 있다.
이러한 모든 요구사항을 만족시키기 위해 설비의 용량을 증가시키는 것 보다는 요구사항에 맞도록 가변시킬 수 있되, 설비의 용량을 최소화 시키는 것이 바람직하다.
즉, 배터리셀(110)의 직렬연결과 병렬연결을 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이상 본 발명에 의하면, 케이스의 하부에 이동수단이 구비되어 에너지저장부가 이동 가능하도록 구성됨으로써, 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치로 이동시켜 전기자동차를 충전시킬 수 있도록 구성되는 효과가 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 알 수 있다.
100 : 에너지저장부
110 : 배터리셀 111 : 스위치
120 : 관리부재 130 : 전력변환부재
140 : 제어부재 150 : 본체
200 : 전력공급부
300 : 구동부 310 : 이동수단
320 : 자율주행보조부재 330 : 장애물인식센서
340 : 경보알림부

Claims (10)

  1. 본체(150), 상기 본체(150)의 내부에 구비되는 하나 또는 복수의 배터리셀(110), 상기 본체(150)의 내부에 구비되어 상기 배터리셀(110)의 상태를 검사하는 관리부재(120), 상기 본체(150)에 설치되어 공급되는 전력으로 상기 배터리셀(110)을 충전시키는 전력변환부재(130) 및 상기 본체(150)에 설치되어 상기 관리부재(120)와 전력변환부재(130)를 제어하는 제어부재(140)가 포함되는 하나 또는 복수의 에너지저장부(100);
    일 측은 상기 전력변환부재(130)에 연결되고, 타 측은 전기자동차에 연결되어 상기 전기자동차에 전력을 공급하도록 구성되는 전력공급부(200); 및
    상기 본체(150)의 하부에 구비되는 이동수단(310), 상기 제어부재(140)에게 주행 경로 정보를 전송하는 주행보조부재(320), 주행 경로 상의 장애물을 인식하는 장애물인식센서(330) 및 주행 중 발생되는 상황에 따른 경보를 알림하는 경보알림부(340)가 포함되는 구동부(300);
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부재(140)에는,
    전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘이 탑재되며,
    상기 전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘은,
    차량 유동 시간 정보를 근거로 전기자동차의 전력 수요량을 예측하는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전기자동차 전력 수요량 예측 알고리즘에는,
    딥러닝 기법이 적용되는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부재(140)는,
    딥러닝 기법이 적용된 전기자동차의 전력 수요량 예측알고리즘을 통해 전력 수요량 및 전력 공급량을 예측하고, 이를 이용하여 상기 에너지저장부(100)의 운전 계획을 생성, 운용 및 관리하는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에너지저장부(100)가 복수로 구성되는 경우,
    상기 제어부재(140)는,
    상기 에너지저장부(100)의 운전 계획에 따라 상기 구동부(300)를 제어함으로써, 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 낮은 위치에 위치한 제1에너지저장부(100)가 상기 전력 공급량 대비 전력 수요량이 높은 위치에 위치한 제2에너지저장부(100)에 인접한 위치로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부재(140)는,
    전기자동차 및 운전자의 모바일 단말 중 어느 하나 또는 복수에 충전요금 정보 및 충전소의 상태 정보를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환부재(130)는 3상4선식 IGBT PWM 정류기를 포함하며,
    상기 3상4선식 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) PWM(Pulse Width Modulation) 정류기에는 각 상마다 교류 입력 측 리액터가 구비되고, 각 상마다 두 갈래로 분기되는 IGBT가 포함되며, 각각의 상기 IGBT의 출력이 직류 출력과 연결되고,
    상기 직류 출력의 양 단 사이에는 두 개 또는 두 군의 커패시터가 직렬로 연결되며,
    두 개 또는 두 군의 커패시터 사이에는 직류 출력의 중성점이 형성되고,
    교류 입력의 중성점은 직류 출력의 중성점과 서로 연결되는 구조인 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전력변환부재(130)는,
    교류입력 측의 3상 전압과 전류 신호를 디지털 제어를 위해 abc 좌표계-정지 좌표계(αβ)-동기 좌표계(d-q)로의 변환 과정을 거치되, 기준신호와 크기는 같고 위상만 90ㅀ 뒤지는 가상의 신호를 만드는 APF(All Pass Filter)를 사용하여 단상 제어 d-q 변환에 적용하는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리셀(110)에는,
    충전 선로 및 상기 충전 선로에 구비되어 전기적 연결을 제어하는 스위치(111)가 포함되고,
    상기 관리부재(120)는,
    상기 배터리셀(110)의 전압을 측정하며,
    상기 제어부재(140)는,
    상기 관리부재(120)의 전압 측정을 통해 상기 배터리셀(110)에 전압 불균형이 발생된 것으로 판단되는 경우, 충전 시 전압이 낮은 배터리셀(110)에 더 많은 충전이 이루어져 셀 밸런싱이 이루어지도록 상기 스위치(111)를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리셀(110)에는,
    방전 선로 및 상기 방전 선로에 구비되어 전기적 연결을 제어하는 스위치(111)가 포함되고,
    상기 제어부재(140)는,
    상기 방전 선로로 전력이 공급되는 경우, 상기 전기자동차의 충전에 필요한 전력이 공급되도록 상기 스위치(111)를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템.
KR1020190140345A 2019-11-05 2019-11-05 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템 KR20210055109A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190140345A KR20210055109A (ko) 2019-11-05 2019-11-05 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190140345A KR20210055109A (ko) 2019-11-05 2019-11-05 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210055109A true KR20210055109A (ko) 2021-05-17

Family

ID=76158118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190140345A KR20210055109A (ko) 2019-11-05 2019-11-05 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210055109A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230088089A (ko) * 2021-12-10 2023-06-19 한국전력공사 V2b 다중 직렬 연결 시스템 및 방법
KR20230153827A (ko) * 2022-04-29 2023-11-07 (주)프리모 이동식 전기차 충전장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963529B1 (ko) 2010-04-22 2010-06-15 한국에너지기술연구원 연료전지시스템을 구비한 전기차충전소와 충전기 및 그의 제어 방법
KR20160108962A (ko) 2015-03-09 2016-09-21 주식회사 루비 이동식 전기 자동차 충전기
KR101957835B1 (ko) 2018-06-15 2019-03-14 주식회사 케프리 전기자동차용 이동식 충전장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963529B1 (ko) 2010-04-22 2010-06-15 한국에너지기술연구원 연료전지시스템을 구비한 전기차충전소와 충전기 및 그의 제어 방법
KR20160108962A (ko) 2015-03-09 2016-09-21 주식회사 루비 이동식 전기 자동차 충전기
KR101957835B1 (ko) 2018-06-15 2019-03-14 주식회사 케프리 전기자동차용 이동식 충전장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230088089A (ko) * 2021-12-10 2023-06-19 한국전력공사 V2b 다중 직렬 연결 시스템 및 방법
KR20230153827A (ko) * 2022-04-29 2023-11-07 (주)프리모 이동식 전기차 충전장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bhatti et al. Electric vehicles charging using photovoltaic: Status and technological review
CN102005817B (zh) 基于微电网的不间断电源装置及其调度控制方法
Qiu et al. A field validated model of a vanadium redox flow battery for microgrids
CN103532158B (zh) 一种微网新能源混合储能系统
Chen et al. Design and implementation of energy management system with fuzzy control for DC microgrid systems
KR101863141B1 (ko) 리튬이온배터리와 슈퍼캐패시터를 이용한 전력제어형 에너지관리시스템
KR101775957B1 (ko) 태양광 발전 장치 연계형 전원공급시스템
CN102422242A (zh) 控制设备和控制方法
CN103390900A (zh) 一种分布式光伏储能系统及能量管理方法
CN104247201A (zh) 蓄电系统、以及盒
KR102185938B1 (ko) 자주식 스마트 에너지저장시스템이 포함된 그리드 참여형 전기자동차 충전시스템
CN105846419A (zh) 基于直流微电网的光伏、柴油互补供电系统
KR20210055109A (ko) 스마트 에너지저장부가 포함된 이동식 전기자동차 충전시스템
KR101863138B1 (ko) 리튬이온배터리와 슈퍼캐패시터를 이용한 전력제어형 에너지저장장치
CN102496961A (zh) 一种基于直流母线的风电独立电网系统
Xu et al. Energy management and control strategy for DC micro-grid in data center
Atcitty et al. Battery energy storage system
KR102284859B1 (ko) 다수의 충전기 관리가 용이한 그리드 참여형 전기자동차 충전시스템
US20170136915A1 (en) Power System Using Switched Reluctance Motor as Power Transformer
CN102969754B (zh) 蓄电池组连接电路及智能蓄电池组
Arfeen et al. V2G facts and facets with modeling of electric vehicle fast-charging station-status and technological review
KR20200088524A (ko) 통합커넥터가 구비된 그리드 참여형 전기자동차 충전시스템
CN214204966U (zh) 一种基于燃料电池的微网结构
CN212909049U (zh) 一种适用于静音发电的双向变流装置
CN112491083B (zh) 一种基于燃料电池的微网结构和运行控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application