KR20220025531A - 배터리 충전 상태 정보 기반 스마트 충전 시스템 및 이산 충전 방법 - Google Patents

배터리 충전 상태 정보 기반 스마트 충전 시스템 및 이산 충전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 충전 상태 정보 기반 스마트 충전 시스템은, 충전을 위한 차량 정보 및 배터리 정보를 획득하기 위한 인식부; 다수개의 이산 충전들로 구성된 이산 충전 스케쥴을 생성하고, 각 이산 충전 조건을 판정하는 연산부; 상기 연산부로부터 충전 신호를 전송받아 특정 충전기에 대한 충전 명령을 생성하여 상기 특정 충전기로 지시하는 충전 명령부; 상기 차량 정보, 배터리 정보 및 이산 충전 스케쥴을 저장하는 저장부; 외부의 운영 시스템과 통신을 수행하는 운영 통신부; 및 상기 이산 충전 스케쥴에 따른 충전 수행 결과에 대한 정산을 수행하는 정산부를 포함할 수 있다.

Description

배터리 충전 상태 정보 기반 스마트 충전 시스템 및 이산 충전 방법{SMART CHARGING SYSTEM AND DISCRETE CHARGING METHOD BASED ON BATTERY CHARGING STATUS INFORMATION}
본 발명은 전기자동차에 구비된 배터리의 충전 상태 정보 기반으로 이산 충전 스케쥴에 따른 스마트 충전을 수행하는 스마트 충전 시스템 및 이산 충전 방법에 관한 것이다.
전기자동차(EV, Electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 의미한다. 전기자동차는 배터리와 전기 모터로만 주행하는 순수 전기자동차(EV) 뿐만 아니라, 하이브리드 전기자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle)의 형태로도 연구 및 사용되고 있다.
전기자동차는 기본적으로 화석 연료를 사용하는 자동차 엔진을 동력원으로 이용하지 않으며, 배터리, 슈퍼 커패시터, 인버터(inverter), 모터(Motor)를 회전시켜 감속기를 경유하여 자동차의 바퀴를 구동시킨다. 인버터는 DC-DC 컨버터와 연결되어 전자 제어 장치(ECU, Electronic Control Unit)에 DC 전압을 공급하고, ECU는 조향 상태를 조절하는 전자식 파워 스티어링 시스템(EPS, Electronic Power Steering)와 연동되고 액츄에이터(actuator), 브레이크(brake)와 연결되며, 자동변속기, ABS(Anti-lock brake system)의 상태를 전자적으로 제어한다.
전기자동차 배터리는 예컨대, 리튬 전지를 사용하고 400V 구동 배터리와 12V 보조 배터리로 장착될 수 있다. 전기자동차의 경우 구동시 배터리가 방전되기 때문에 정기적으로 충전을 해야한다. 충전 시간은 완충전기를 사용시 4 내지 9시간, 급속 충전시 30분 내지 1시간이 소요되는 것으로 알려져 있으며, 배터리 기술의 발전에 따라 완속 충전 또는 급속 충전 속도가 개선되고 있다. 전기자동차 충전기는 충전 케이블을 전기자동차의 충전 단자에 연결하여 전기 에너지를 충전시키는 기능을 제공하며, 통상적으로 고속 또는 저속 충전 타입을 지원한다.
연결 즉시 목표값까지 연속 충전하는 기존 전기차 충전기술은 특정 시간대 또는 일부 지역에 충전수요가 집중될 수 있어 전력부하 쏠림 현상을 유발할 개연성이 있다. 이러한 현상에 대한 선제조치 또는 사후완화 방안으로써 전기차 충전전력에 대한 직접 제어가 필요하다.
정확한 충전제어를 위해 배터리의 충전 상태 정보(SOC, State of Charge) 등 EV 내부 정보를 외부로 가져와야 하지만, 현재 내부 정보의 취득방법에 제약이 있다. 비록 EV와 충전기 간 디지털 통신으로 배터리 상태정보를 교환할 수 있다고 하나 아직 디지털 통신이 가능한 상용 충전기와 차량은 출시되지 않은 상태이다.
이에 따라, 전기자동차 배터리의 충전 상태 정보에 기반한 스마트 충전 시스템을 구축하기가 곤란하였다.
대한민국 특허공보 10-0229168호
본 발명은 디지털 통신의 연계 여부와 상관없이 배터리 상태정보를 취득해 충전전력 부하의 직접 제어가 가능한 충전 상태 정보 기반 스마트 충전 시스템 및 이산 충전 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 충전 상태 정보 기반 스마트 충전 시스템은, 충전을 위한 차량 정보 및 배터리 정보를 획득하기 위한 인식부; 다수개의 이산 충전들로 구성된 이산 충전 스케쥴을 생성하고, 각 이산 충전 조건을 판정하는 연산부; 상기 연산부로부터 충전 신호를 전송받아 특정 충전기에 대한 충전 명령을 생성하여 상기 특정 충전기로 지시하는 충전 명령부; 상기 차량 정보, 배터리 정보 및 이산 충전 스케쥴을 저장하는 저장부; 외부의 운영 시스템과 통신을 수행하는 운영 통신부; 및 상기 이산 충전 스케쥴에 따른 충전 수행 결과에 대한 정산을 수행하는 정산부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 인식부는, 상기 배터리의 초기 SOC 및 상기 차량 사용자의 스마트 충전 동의 여부를 수집할 수 있다.
여기서, 상기 인식부는, 상기 차량의 OBD 단자에 접속된 차량 단말기로부터 상기 배터리의 초기 SOC 정보 및 갱신 SOC 정보를 전송받을 수 있다.
여기서, 상기 인식부는, 충전 초기 또는 충전 진행중 시차를 두고 2회 이상 상기 배터리의 SOC값을 사용자가 인터페이스 수단 - 타이핑, 음성인식, 화상인식 중 하나 이상을 활용하도록 스마트폰에 로딩된 어플 또는 전기차량의 대시보드 또는 충전기의 조작부에 구비됨 - 으로 직접 입력한 값을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 연산부는, 상기 이산 충전 스케줄을 생성하는 스케쥴러; 및 충전 일시중지 또는 계속 여부를 판단하여 충전 신호를 생성하는 비교 판정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스케쥴러는, 상기 인식부로부터 전달받은 구동신호를 감지하면 제1 충전을 위한 단시간 충전 신호를 상기 충전 명령부로 전송하는 단시간 충전 지시부; 상기 제1 충전 실행 후, 상기 인식부를 경유해 갱신된 잔량 SOC 값인 갱신 SOC를 취득하여, 초기 SOC와 상기 갱신 SOC로 충전특성값(K1)과 완충 필요충전량(△S)을 각각 산출하는 충전특성값 계산부와, 필요충전량 계산부; 및 상기 충전특성값(K1)과 완충 필요충전량(△S)을 전송받아, 충전 스케쥴을 생성하는 서브루틴을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 서브루틴은, 상기 저장부에서 수신받은 연단위 기간의 다수 개 매시간 충전전력 요금 단가(Wi)와 총 충전시간(tc)을 조합하여 완충까지의 충전전력요금 합계가 최소가 되도록 총 충전시간(tc) 범위 내에서 전력요금피크 시간대에는 충전일시중지 신호(txi)를 발생시키고, 그 외의 시간대에는 충전계속신호(toi)를 발생시키는, 상기 충전 스케쥴을 생성할 수 있다.
여기서, 상기 비교 판정부는, 상기 스케쥴러로부터 수신받은 상기 충전 스케줄을 인지하여, 다음 충전 시간대가 충전계속(toi) 인지 충전일시중지(txi) 시간대인지 판정하는 프로세스를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 정산부는, 상기 충전 명령부로부터 수신받은 충전기 충전종료 상태신호를 시작신호로 하여, 상기 연산부로부터 수신받은 스마트충전 요금(₩e)을 상기 저장부로 전송하고, 상기 비교 판정부로부터 수신받은 충전시간(ti)과 충전시간대별 충전요금 단가(Wi)를 고려한 충전 요금을 계산할 수 있다.
여기서, 상기 스마트 충전 시스템은, 상기 차량 사용자의 스마트폰 또는 상기 특정 충전기의 MCU 또는 차량을 제외한 충방전 관련기기에서 실행되는 소프트웨어 패키지 모듈 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 SOC 기반 충전 제어 시스템은, 충전을 위한 차량 정보 및 배터리 정보를 획득하는 기능과, 다수개의 이산 충전들로 구성된 이산 충전 스케쥴을 생성하는 기능과, 각 이산 충전 조건을 판정하여 충전 일시중지 또는 계속 여부를 판단하여 충전 신호를 생성하는 기능을 수행하는 패키지 모듈;
상기 충전 신호에 따라 차량에 충전을 수행하는 충전기; 및 상기 패키지 모듈 및 상기 충전기와 데이터 통신을 수행하며, 상기 이산 충전 스케쥴 생성을 위한 정보를 제공하며, 상기 이산 충전 스케쥴에 따른 충전에 대한 정산을 지원하는 운영 시스템을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 패키지 모듈은, 상기 차량 사용자의 스마트폰 또는 상기 특정 충전기의 MCU 또는 차량을 제외한 충방전 관련기기에서 실행되는 소프트웨어 패키지 모듈 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 충전 상태 정보 기반 이산 충전 방법은, 충전 시스템에 연결된 충전기에 접속된 차량에 대한 차량 배터리의 초기 SOC를 확인하는 단계; 소정의 제1 기간 동안 제1 충전을 수행하는 단계; 제1 충전 실행 후 상기 차량 배터리의 갱신 SOC를 확인하는 단계; 상기 초기 SOC와 갱신 SOC로부터 충전 특성값 및 완충 소요 충전량을 산출하는 단계; 상기 차량 배터리에 대한 이산 충전 스케쥴을 설정하는 단계; 및 상기 이산 충전 스케쥴에 따른 각 이산 충전을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 초기 SOC를 확인하는 단계 및 상기 갱신 SOC를 확인하는 단계는, 상기 차량의 OBD 단자에 접속된 차량 단말기로부터 초기 SOC 정보 및 갱신 SOC 정보를 전송받을 수 있다.
여기서, 상기 초기 SOC를 확인하는 단계 및 상기 갱신 SOC를 확인하는 단계는, 사용자 인터페이스 수단에 대한 상기 차량의 사용자의 초기 SOC 정보 및 갱신 SOC 정보의 입력값을 확보할 수 있다.
여기서, 상기 이산 충전 스케쥴을 설정하는 단계에서는, 상기 차량의 운행 스케쥴 정보에 따라 향후 상기 차량이 위치할 다른 충전소에서의 이산 충전을 포함한 이산 충전 스케쥴을 생성할 수 있다.
여기서, 상기 이산 충전을 수행하는 단계에서는, 상기 이산 충전 스케쥴에 지정된 시간대, 실제 충전 비용, 차량의 위치 중 하나 이상의 조건 충족 여부를 확인할 수 있다.
여기서, 상기 이산 충전을 수행하는 단계에서는, 충전 시간대가 상기 이산 충전 스케쥴상 충전계속 인지 충전일시중지 시간대인지 여부에 따라, 충전지령 또는 충전보류 지령 프로세스를 실행하고, 상기 배터리의 SOC가 완충 상태(SOC X%)이거나 또는 누적 충전시간이 총 충전시간(tc)과 같은 경우 충전을 종료할 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 충전 상태 정보 기반 스마트 충전 시스템 및/또는 이산 충전 방법을 실시하면, 디지털 통신의 연계 여부와 상관없이 배터리 상태정보를 취득해 충전전력 부하의 직접 제어가 가능한 이점이 있다.
본 발명의 충전 상태 정보 기반 스마트 충전 시스템 및/또는 이산 충전 방법은, 전기자동차 충전 편의성과 경제성을 높임과 동시에 전기자동차를 전력망 운영에 필요한 유효 자원으로 활용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 스마트 충전 방법을 주도적으로 수행하는 스마트 충전 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 도 1의 스마트 충전 시스템을 포함하는 SOC기반 충전 제어 시스템의 동작 구성도.
도 3은 도 1의 스마트 충전 시스템에 구비되는 연산부의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 4는 SOC 기반 충전 스케쥴을 이용한 이산 충전 제어 방식을 예시한 그래프.
도 5는 도 1의 스마트 충전 시스템에 구비되는 스케쥴러의 일 실시예에 의해 작성되는 스케쥴을 도시한 흐름 구성도.
도 6은 도 1의 스마트 충전 시스템에 구비되는 비교 판정부의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 7 본 발명의 사상에 따른 배터리 충전상태정보 기반 스마트 충전 시스템에서 수행하는 이산 충전 방법을 도시한 흐름도.
도 8 및 도 9는 도 7의 흐름도에 도시한 이산 충전 방법을 전기차량(EV) 및 충전기를 포함한 스마트 충전 시스템에서의 일 예로 구체적으로 도시한 상세 흐름도.
도 10은 도 7의 흐름도에 도시한 이산 충전 방법을 전기차량(EV) 및 충전기를 포함한 스마트 충전 시스템에서의 다른 예로 구체적으로 도시한 상세 흐름도.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명에서는 전기 차량의 연속충전시간을 이산 충전 시간으로 재분배하는 이산 충전 방법으로서, 단시간 충전 실행 후 갱신 배터리 잔량(갱신 SOC)을 취득하고, 초기 배터리 잔량(초기 SOC)과 갱신 배터리 잔량(갱신 SOC)으로 충전특성값(K1)과 완충 필요충전량(△S) 산출하여, 이산 충전 스케쥴을 작성하여, 이산 충전에 적용한다.
또한, 배터리 충전 상태 정보(SOC) 기반 스마트 충전 시스템을 구축하기 위해, 이산 충전 방법을 수행하는 스마트 충전 시스템을 구성한다.
이에 따라, 비교적 높은 교체 비용을 가지는 기설치된 충전기들을 교체하지 않고, 충전소 사이트에 도시한 스마트 충전 시스템을 설치하는 것으로 SOC 기반 스마트 충전 시스템을 구성할 수 있다.
상기 SOC 기반 스마트 충전 시스템은 기존 전기차의 연속 충전시간을 이산 충전시간으로 재배분하는 것을 제안한다. 이때, 충전시간 재분배 스케줄(스마트충전 스케줄) 입력값은 충전요금수준, 입력SOC, 출차시간, 전력품질상태, 전력수급균형 상황 등 전기차충전 관련 이해관계자들의 주요 의사결정 인자들일 수 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 스마트 충전 방법을 주도적으로 수행하는 충전 시스템을 도시한 블록도이다.
도시한 충전 시스템(1000)는, 충전을 위한 차량 정보 및 차량 내 배터리 정보를 획득하기 위한 인식부(200); 다수개의 이산 충전들로 구성된 이산 충전 스케쥴을 생성하고, 각 이산 충전 조건을 판정하는 연산부(300); 연결된 충전기에 대하여 충전을 지시하는 충전 명령부(600); 상기 차량 정보, 배터리 정보 및 이산 충전 스케쥴을 저장하는 저장부(800); 외부의 운영 시스템과 통신을 수행하는 운영 통신부(700); 및 상기 이산 충전 스케쥴에 따른 충전 수행 결과에 대한 정산을 수행하는 정산부(500)를 포함할 수 있다.
상기 스마트 충전 시스템(1000)는 상기 SOC 기반 스마트 충전 시스템의 주요 인자들을 수집하고, 이해관계자별 요구에 맞게 재구성 및 가공해 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 충전 편의성과 경제성을 높임과 동시에 전기차를 전력망 운영에 필요한 유효 자원으로 활용할 수 있도록 체계적으로 관리하는 것을 지원할 수 있다.
도시한 인식부(200)는, 충전소 사이트에 위치한 다수의 전기차 또는 충전기로부터 정보를 취득해 개별 충전기 및 전기자동차의 충전 준비 상태를 인식하고, 연산 및 시스템 구동에 필요한 각종 정보를 수집할 수 있다.
도시한 연산부(300)는, 스마트 충전 스케줄을 생성하는 스케쥴러(330); 및 충전 일시중지 또는 계속 여부를 판단하여 충전 신호를 생성하는 비교 판정부(340)로 구분될 수 있다.
도시한 정산부(500)는 스마트 충전 스케쥴에 따른 총 충전요금을 추산하고 보조금 산출에 필요한 기초데이터를 확보할 수 있다. 여기서, 보조금은 본 발명의 사상에 따른 이산 충전에 대한 동의 및/또는 협조에 대하여 책정된 것일 수 있다.
도시한 충전 명령부(600)는 상기 연산부(300)로부터 충전 신호를 전송받아, 특정 충전기에 대한 충전 명령을 생성하여, 상기 특정 충전기로 전송할 수 있다.
도시한 운영 통신부(700)는 외부 시스템(상위 운영 서버)과 정보 교환을 위한 유/무선 방식의 양방향 통신 기능을 수행할 수 있다.
도시한 저장부(800)는 상기 구성요소들이 수집/생성한 데이터를 저장하고, 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.
상기 인식부(200)는, 고객(사용자) - 충전기 - 전기차량 매칭정보, 커플러(충전기의 커넥터와 차량의 인렛)의 연결상태, EV 배터리 초기 SOC(State of Charge, 잔량 %, S1) 등의 수집, 스마트 충전 동의 여부 등을 수집/확보할 수 있다. 이때, 관련 요소들 간에 적정한 유/무선 통신 방식을 활용하여 상호 연계할 수 있으며, 수집 정보를 고객(사용자) - 충전기 - 전기차량 별로 매칭 구분하여 상기 저장부(800)에 기록할 수 있다.
상술한 정보들 인식 결과들 중, 스마트 충전 미동의 경우, 상기 인식부(200)는, 상기 충전 명령부(600)로 단순 충전 신호(기존 방식 충전 수행 명령)를 전송할 수 있다. 반면, 스마트 충전 동의 경우 상기 인식부(200)는, 상기 연산부(300)로 충전 스케줄 생성 요청 신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 사상을 구현에 있어 필요한 정보들 중 가장 중요한 것이 EV 배터러의 SOC 등 차량 내부 정보인 바, 상기 인식부(200)가 이를 획득하기 위한 구체적인 방안들을 다음과 같이 제시한다.
첫번째 방안으로서 전기 차량에 데이터 수집(취득) 전용 단말기를 부착하고, 상기 단말기로부터 자동 수집 및 전송받을 수 있다. 즉, 상기 인식부(200)는 상기 차량의 OBD 단자에 접속된 차량 단말기로부터 초기 SOC 정보 및 갱신 SOC 정보를 전송받을 수 있다.
구체적으로, 차량 OBD 단자에 단말장치를 설치하고 이를 통해 차량 내부정보 취득하는 것으로, 취득전용 무선통신단말은 차량 내부 CAN 정보를 외부로 전송할 수 있는 장치로 차량 OBD(On Board Diagnostics) 단자에 사용자가 손쉽게 연결할 수 있도록 구성될 수 있다.
두번째 방안으로서 사용자(고객)의 직접 입력에 기반할 수 있다. 즉, 사용자 인터페이스 수단에 대한 상기 차량의 사용자의 초기 SOC 정보 및 갱신 SOC 정보의 입력값을 확보하는 것이다. 상기 인식부(200)는 상기 인터페이스 수단으로부터 상기 입력값들을 전달받을 수 있다.
구체적으로, 충전 초기 또는 충전 진행중 시차를 두고 2회 이상 차량의 SOC값을 사용자가 인터페이스 수단으로 직접 입력한 값을 획득하는 것이다. 이때 입력시각을 사용자 설정 또는 입력 시점으로 자동설정하도록 구성할 수 있다.
또한, 직접 입력 방법으로서, 타이핑, 음성인식, 화상인식 등 현존하는 활용 가능한 모든 Human-Machine Interface들이 적용될 수 있다. 상기 사용자 인터페이스 수단은, 사용자의 스마트폰에 로딩된 어플, 전기차량의 대시보드, 충전기의 조작부 등에 구비될 수 있다.
세번째 방안은, 과거 충전 이력을 누적/패턴화/추정/보정 과정을 거쳐 충전 특성값을 자동 산출해 저장할 수 있도록 구성하고 사용자가 이를 조회해 선택적으로 입력할 수 있도록 구성하는 것이다. 상기 인식부(200)는 상기 입력되는 충전 특성값을 바로 입력받을 수 있다.
네번째 방안은, 차량에 별도로 데이터 취득을 위한 무선통신 단말을 부착하고, 도 2의 스마트 충전 시스템 패키지 모듈과 통신하여 취득할 수 있다. 예컨대, 카메라 및 마이크 내장형 통신기기로 차량 클러스터 또는 전면 유리HUD(Head Up Display) 표시정보, 사용자 음성 등을 인식하여 취득할 수 있다.
다섯번째 방안은, 중간의 데이터 전달을 매개하는 사용자 어플리케이션(예: 제조사 또는 제3자가 제공하는 차량 관리용 응용프로그램)을 이용하여, 전기차량으로부터의 SOC 값을 전달받는 것이다. 데이터 전달 매개는 응용프로그램 화면 인식 또는 응용프로그램-응용프로그램 방식 입력이 적용될 수 있다. 즉, 상기 사용자 어플리케이션이 상기 인식부(200)로서 기능한다.
최근 차량 제조사에서는 주로 사용자의 스마트폰으로 차량 정보를 제공하는 기능을 적극적으로 구현하고 있는 바, 상기 데이터 전달 매개 사용자 어플리케이션은 사용자 스마트폰 어플 형태인 것이 유리하나, 이에 한정하지는 않는다.
구체적으로, 차량 제조사에서 제공하는 차량정보 앱에서 SOC 값을 인식하고, 사전 설정 등으로 이를 상기 스마트 충전 시스템로 전달하면, 이를 사용자 입력 SOC 값으로 사용(앱의 화면 정보 인식, DB 직접 읽어오기, 앱간 통신방식 등 사용)할 수 있다.
상기 스마트 충전 시스템은, 하나의 충전소 사이트에 배치된 충전기들만을 제어하여 본 발명의 사상에 따른 이산 충전 방법을 수행하도록 구현하거나, 복수개의 이격된 충전소 사이들에 배치된 많은 개수의 충전기들을 제어하여 본 발명의 사상에 따른 이산 충전 방법을 수행하도록 구현할 수 있다.
또한, 상술한 특정 차량에 대한 상기 이상 충전 스케쥴은, 상기 특정 차량의 운행 스케쥴 정보에 따라 향후 상기 차량이 위치할 다른 충전소에서의 이산 충전을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 스마트 충전 시스템이 패키지모듈 형태로 구현된 SOC 기반 충전 제어 시스템의 동작 구성도이다.
도시한 스마트 충전 시스템 패키지 모듈은, 스마트폰 내부의 어플(앱) 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 일종의 연산부 분산 배치_Edge Computing 수행 구조를 형성한다. 이와 같이, 스마트 충전 스케줄을 생성하는 연산 모듈을 최상위 서버에 두지 않고 로컬(예: 스마트폰 앱 등)에 둠으로써 연산 속도 저하, 통신 과부하 등 발생 가능한 병목 지점을 원천 차단할 수 있다.
다른 구현에서는, 충전기 MCU(Main Control Unit) 등 충방전 관련기기 중 차량을 제외한 제3의 기기에서 쉽게 다운로드 및 설치해 구동시킬 수 있는 소프트웨어 패키지로 적용될 수 있다.
도시한 구성에서, 예컨대, ①번 경로는 Wifi나 블루투스, LTE/3G/5G 통신이 적용될 수 있으며, ②번 경로는 Wifi나 이더넷, LTE/3G/5G 통신이 적용될 수 있으며, ③번 경로는 Wifi나 LTE/3G/5G 통신이 적용될 수 있다.
도시한 구조를 스마트폰을 통신매개로 활용하는 방식으로 구체화하여 설명하면 다음과 같다.
스마트폰에 적용된 통신기술(BlueTooth, NFC, LTE/3G 등)을 매개로 개별 차량으로부터는 SOC값 등 필수정보를 취득하고, 상위 운영시스템과는 필요시 정보를 주고받을 수 있도록 구성할 수 있다. 이때, 차량 내 배터리 SOC 취득을 위해 차량에 통신용 단말장치를 부착할 수 있다.
또한, 상위 운영시스템 등과의 원거리 통신으로서 LTE/3G와 같은 스마트폰 기본 통신 모듈 이용하여, 주기적인 집계 응동, 비주기적인 요청 응동 방식으로, 도시한 스마트 충전 시스템 패키지 모듈과 상위 운영시스템과의 스마트 이산 충전 방법의 수행을 위한 SOC 기반 충전 제어 시스템으로서의 기능적 연결성을 확보할 수 있다. 다시 말해, 사용자의 특정 스마트폰에 설치된 패키지 모듈 어플과, 특정 사이트의 충전기와, 상위 운영시스템이 SOC 기반 충전 제어 시스템을 형성할 수 있다.
도 3은 도 1의 스마트 충전 시스템에 구비되는 연산부의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도시한 연산부는 스케쥴러(330) 부분을 보다 구체적으로 예시한 것으로서, 상기 인식부(200)로부터 전달받은 서브루틴 구동신호를 감지하고, 감지와 동시에 제1 충전을 위한 단시간 충전 신호를 충전 명령부(600)로 전송하는 단시간 충전 지시부(331); 상기 제1 충전(즉, 단시간 충전) 실행 후, 상기 인식부(200)를 경유해 갱신된 잔량 SOC 값인 갱신 SOC를 취득하여, 취득한 초기 SOC(S1)와 갱신 SOC(S2)로 충전특성값(K1)과 완충 필요충전량(△S)을 각각 산출하는 충전특성값 계산부(332) 및 필요충전량 계산부(333); 상기 충전특성값(K1)과 완충 필요충전량(△S)을 전송받아, 충전 스케쥴을 생성하는 서브루틴(334)을 포함할 수 있다.
상기 단시간 충전 지시부(331)에서, 단시간이라 함은 전기차 배터리의 단위 시간당 충전특성을 파악할 수 있는 충분한 테스트 시간을 의미하며, 이 테스트 시간 동안 본 발명의 사상에 따른 제1 충전을 수행한다.
상기 제1 충전 시간은, 상기 스마트 충전 시스템나 상위 서버에서 차량별 적정 시간값을 누적/패턴화/추정/보정 과정을 거쳐 자동산출할 수 있는 가급적 짧은 시간으로 구성될 수 있다. 이때, 자동산출시 고려사항은 시작시점 SOC, 배터리 온도, 외기온습도, 직전 주차-주행 여부 및 주차-주행 기간 등이 될 수 있다.
상기 충전특성값 계산부(332)는 예컨대, 하기 수학식 1에 따라 충전특성값(K1)을 계산할 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1은 상기 제1 충전 시간을 10분으로 설정된 경우로 예시한 것으로, 이보다 짧거나 긴 다른 시간으로도 설정될 수 있음은 물론이다.
상기 필요충전량 계산부(333)는 예컨대, 하기 수학식 2에 따라 필요충전량(△S)을 계산할 수 있다.
Figure pat00002
상기 수학식 2에서 필요충전량(△S)은 초기 SOC(S1)를 제외한 갱신 SOC(S2)로부터 고객 입력 SOC(X) 까지의 충전량을 의미할 수 있다.
도 4는 SOC 기반 이산 충전 스케쥴을 이용한 이산 충전 제어 방식을 예시한 그래프이다.
도 5는 도 1의 스마트 충전 시스템에 구비되는 스케쥴러(330)의 일 실시예에 의해 작성되는 스케쥴을 도시한 흐름 구성도이다.
여기서, 상기 이산 충전 스케쥴은 복수 개의 이산 충전들로 구성된다. 각 이산 충전은 상기 이산 충전 스케쥴에 규정된 이산 충전 시간에 수행되는 이산 단위 충전을 의미한다.
상기 서브루틴(334)은, 상기 충전특성값 계산부(332) 및 필요충전량 계산부(333)로부터 수신받은 K1과 △S를 이용하여, 총 충전시간(tc)을 계산할 수 있다.
상기 서브루틴(334)은, 충전 스케쥴을 생성(작성)함에 있어서, 예컨대, 저장부(800)에서 수신받은 1년 8760개 매시간 충전전력 요금 단가(Wi)와 총 충전시간(tc)을 조합하여 완충까지의 충전전력요금 합계가 최소가 되도록 총 충전시간(tc) 범위 내에서 전력요금피크 시간대에는 충전일시중지 신호(txi)를 발생시키고, 그 외의 시간대에는 충전계속신호(toi)를 발생시키도록 할 수 있다.
구현에 따라, 상기 비교 판정부(340)가 기 작성된 상기 충전 스케쥴을 수행함에 있어서도, 상기 서브루틴(334)이 판정을 위한 충전일시중지 신호(txi) 또는 충전계속신호(toi)를 발생시켜 상기 비교 판정부(340)로 전송할 수도 있다.
또한, 충전 스케줄 변경사항을 외부 상위 서버로 주기 또는 비주기적 태그를 붙여 통신부(700)를 통해 전달할 수 있다. 이때, 매시간 충전전력 요금 단가(Wi)는 사용량요금제(TOU, Time of Use), 피크요금제(CPP, Critical Peak Pricing), 실시간요금제(RTP, Real Time Price)를 모두 반영할 수 있도록 하고 필요시 선택 적용 가능하도록 구성할 수 있다.
상술한 과정에서 총 충전시간(tc)의 계산은 하기 수학식 3에 따라 수행될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, 계산 결과값은 도 4의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 완충시까지 소요되는 실제충전시간의 총합(tc=k1+c2+c3+c4)을 의미할 수 있다.
상술한 과정에서 스마트충전요금(₩e) 계산은 하기 수학식 4에 따라 수행될 수 있다.
Figure pat00004
상기 수학식 4에 따른 결과값은 정산부(500)를 경유하여 저장부(800)에 저장될 수 있다.
상기 수학식들을 이용한 설명에서는, 시간대별로 충전요금 단가가 차등 적용되는 경우를 예시하였지만, 다른 구현에서는 시간대별로 전기사용에 대한 소정 규칙에 따른 사회적 비용이 적용될 수도 있다. 예컨대, 해당 시간대에 소모되는 단위 전력을 생산하는데 유발되는 평균 탄소 배출량에 의해 환산된 값이 적용될 수 있다. 예컨대, 전력 생산 비용 뿐만 아니라, 해당 충전소 사이트에 전력을 공급하기 위한 송/배전 비용을 함께 반영한 비용이 적용될 수 있다.
도 6은 도 1의 스마트 충전 시스템에 구비되는 비교 판정부(340)의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도시한 비교 판정부(340)는, 상기 스케쥴러(330)로부터 수신받은 스마트 이산 충전 스케줄을 인지하여, 다음 충전 시간대가 충전계속(toi) 인지 충전일시중지(txi) 시간대인지 판정하는 프로세스를 수행한다. 이때, 충전계속(toi)인 경우 도시한 ‘충전지령(S701)’ 프로세스로 이동하여, 충전 명령부(600)로 충전신호를 전송하고, 충전보류(txi) 시간대에 속하는 경우 ‘충전보류 지령(S702)’ 프로세스로 이동하여, 충전 명령부(600)로 충전보류신호 전송 후, 충전 명령부(600)로부터 배터리 SOC 측정 결과를 전송받아 배터리 충전상태가 완충 상태(SOC X%)이거나 또는 현재까지의 누적 충전시간이 총 충전시간(tc)과 같은 경우 ‘충전종료 지령(S703)’ 프로세스로 이동하여 충전종료 지령을 준비하고, 완충 상태가 아니거나 누적 충전시간이 총 충전시간보다 작은 경우 상기 과정을 반복하여 배터리 완충 요구값 도달까지 스마트 충전이 가능하도록 한다.
상기 정산부(500)는 상기 충전 명령부(600)로부터 수신받은 충전기 충전종료 상태신호를 시작신호로 하여, 상기 연산부(300)로부터 수신받은 스마트충전 요금(₩e)을 상기 저장부(800)로 전송하고, 상기 비교 판정부(340)로부터 수신받은 충전시간(ti)과 충전시간대별 충전요금 단가(Wi)를 고려한 스마트충전 요금을 최종 계산하여 상기 저장부(800)로 전송하고, 이를 기반으로 보조금 산정 기초자료를 확보할 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 사상에 따른 배터리 충전 상태 정보 기반 스마트 충전 시스템에서 수행하는 이산 충전 방법을 도시한 흐름도이다. 도시한 이산 충전 방법은 주로 스마트 충전 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도시한 이산 충전 방법은, 상기 충전 시스템에 연결된 충전기에 접속된 차량에 대한 차량 배터리의 초기 SOC를 확인하는 단계(S150); 소정의 제1 기간 동안 제1 충전(단기 충전)을 수행하는 단계(S200); 제1 충전 실행 후 상기 차량 배터리의 갱신 SOC를 확인하는 단계(S250); 상기 초기 SOC와 갱신 SOC로부터 충전 특성값 및 완충 소요 충전량을 산출하는 단계(S300); 상기 차량 배터리에 대한 이산 충전 스케쥴을 설정하는 단계(S500); 및 상기 이산 충전 스케쥴에 따른 각 이산 충전을 수행하는 단계(S700)를 포함할 수 있다.
도 8은 도 7의 흐름도에 도시한 이산 충전 방법을 전기차량(EV) 및 충전기를 포함한 스마트 충전 시스템에서의 일 예로서 구체적으로 도시한 상세 흐름도이다.
도시한 상세 흐름도에서 스마트 충전 시스템 패키지 모듈은, 주로 스마트 충전 시스템을 중심으로 사용자(운전자) 인터페이스들을 포함하는 개념이다. 전기차량(EV)과 충전기(#n 충전기)가 직접적으로 연결되어 있지만, 도면에서는 스마트 충전 시스템을 중심으로 살펴보기 위해, 스마트 충전 시스템 패키지 모듈을 중앙에 위치시켜 표현하였다.
도 8에서는 전기차량과 충전기의 접속 과정부터 표현한다. 충전 단자를 통해 전기차량과 충전기가 연결되면, 전기차량에서 충전기를 경유하여 상기 스마트 충전 시스템로 차량번호, 차대번호, 기타 EV제원의 정보가 전달되고, 상기 경유하는 충전기로부터는 충전기 식별 번호와, 충전기에 사용자가 인식시킨 충전 서비스용 RFID 카드의 독출 정보가 전달된다.
사용자가 스마트폰 어플 등 사용자 인터페이스로 목표 충전량 값을 입력하면, 상기 목표 충전량 값은 목표 SOC로 변환되어 상기 스마트 충전 서버에 획득된다. 도시한 것과 다른 구현에서는 상기 목표 충전량 값을 충전기에 구비된 입력 수단에 의해 입력받을 수 있다.
또한, 도 8에서는 본 발명의 사상에 따른 스마트 이산 충전을 적용하는지 여부를 확인하는 단계를 더 표현한다. 상기 확인하는 단계에서 종래 기술에 따른 단순 충전을 적용한다고 확인되면, 종래 기술에 따른 일반 충전을 수행하며, 본 발명의 사상에 따른 절차는 종료된다.
스마트 이산 충전을 적용하는 경우, 도시한 S150 단계 및 S200, S250 단계로써 단기 충전(제1 충전) 및 SOC 확인을 수행하고, 도시한 S300 단계에서 충전특성값(K1)과 완충 필요충전량(△S)을 구하여 서브루틴으로 제공한다.
도시한 초기 SOC를 확인하는 단계(S150) 및 갱신 SOC를 확인하는 단계(S250)는, 전기차량(EV)에 구비된 데이터 수집(취득) 전용 단말기로부터 전송받거나, 사용자(운전자) 인터페이스 장치로부터 스캔 받는 방식으로 구현되었다.
도시한 S500 단계는 서브루틴에서 상기 충전특성값(K1)과 완충 필요충전량(△S)을 이용하여 이산 충전 스케쥴을 작성 및 저장하는 방식으로 수행되는 것을 표현한 것이다.
도시한 S700 단계는 후속 이산 충전 스케쥴에 따라 충전 시간대가 충전계속(toi) 인지 충전일시중지(txi) 시간대인지 여부에 따라, ‘충전지령(S701)’ 또는 ‘충전보류 지령(S702)’프로세스를 실행하고, 배터리 SOC가 완충 상태(SOC X%)이거나 또는 누적 충전시간이 총 충전시간(tc)과 같은 경우 충전을 종료한다(S703).
도 8 및 도 9에 도시한 이산 충전 방법을 실시함에 있어서, SOC 기반 스마트충전시스템 주요 인자들을 수집하고 이해관계자별 요구에 맞게 재구성할 수 있다.
예컨대, 도시한 S100 단계에서 충전요금수준, 입력SOC, 출차시간, 전력품질상태, 전력수급균형 상황 등 전기차충전 관련 이해관계자들의 주요 의사결정 인자를 반영할 수 있다.
이에 따라, S190 단계에서는 스마트 충전 미동의 경우 단순 충전을 수행하고, 스마트충전 동의 경우 스마트 이산 충전 스케쥴에 따른 충전을 수행한다. 또한, 충전 초기 또는 충전 진행 중 시차를 두고 2회 이상 차량의 SOC값을 사용자가 직접 입력, 이때 입력시각을 사용자 설정 또는 입력 시점으로 자동설정하도록 구성할 수 있다.
도 10은 도 8의 흐름도에 도시한 이산 충전 방법을 전기차량(EV) 및 충전기를 포함한 스마트 충전 시스템에서의 다른 예를 구체적으로 도시한 상세 흐름도이다. 도시한 흐름 구성에서 A 분기 및 B 분기 이후의 과정들은 도 9에 도시한 바와 같다.
도시한 초기 SOC를 확인하는 단계(S150') 및 갱신 SOC를 확인하는 단계(S250')는, 충전기의 측정값을 전달받는 방식으로 구현됨에 도 7의 경우와 차이가 존재한다. 이를 위해, 도 9의 이산 충전 방법을 수행하기 위해서는, 충전 중인 전기차량 배터리의 SOC를 실시간적으로 측정하는 것을 디지털 통신 등을 연계하여 지원하는 충전기가 요구된다.
상기 SOC 확인 방법을 제외하고는 도 8의 구성과 거의 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하겠다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200 : 인식부
300 : 연산부
330 : 스케쥴러
340 : 비교 판정부
500 : 정산부
600 : 충전 명령부
800 : 저장부
1000 : 스마트 충전 시스템

Claims (18)

  1. 충전을 위한 차량 정보 및 배터리 정보를 획득하기 위한 인식부;
    다수개의 이산 충전들로 구성된 이산 충전 스케쥴을 생성하고, 각 이산 충전 조건을 판정하는 연산부;
    상기 연산부로부터 충전 신호를 전송받아 특정 충전기에 대한 충전 명령을 생성하여 상기 특정 충전기로 지시하는 충전 명령부;
    상기 차량 정보, 배터리 정보 및 이산 충전 스케쥴을 저장하는 저장부;
    외부의 운영 시스템과 통신을 수행하는 운영 통신부; 및
    상기 이산 충전 스케쥴에 따른 충전 수행 결과에 대한 정산을 수행하는 정산부
    를 포함하는 스마트 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인식부는,
    상기 배터리의 초기 SOC 및 상기 차량 사용자의 스마트 충전 동의 여부를 수집하는 스마트 충전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인식부는,
    상기 차량의 OBD 단자에 접속된 차량 단말기로부터 상기 배터리의 초기 SOC 정보 및 갱신 SOC 정보를 전송받는 스마트 충전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인식부는,
    충전 초기 또는 충전 진행중 시차를 두고 2회 이상 상기 배터리의 SOC값을 사용자가 인터페이스 수단 - 타이핑, 음성인식, 화상인식 중 하나 이상을 활용하도록 스마트폰에 로딩된 어플 또는 전기차량의 대시보드 또는 충전기의 조작부에 구비됨 - 으로 직접 입력한 값을 획득하는 스마트 충전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 이산 충전 스케줄을 생성하는 스케쥴러; 및
    충전 일시중지 또는 계속 여부를 판단하여 충전 신호를 생성하는 비교 판정부
    를 포함하는 스마트 충전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스케쥴러는,
    상기 인식부로부터 전달받은 구동신호를 감지하면 제1 충전을 위한 단시간 충전 신호를 상기 충전 명령부로 전송하는 단시간 충전 지시부;
    상기 제1 충전 실행 후, 상기 인식부를 경유해 갱신된 잔량 SOC 값인 갱신 SOC를 취득하여, 초기 SOC와 상기 갱신 SOC로 충전특성값(K1)과 완충 필요충전량(△S)을 각각 산출하는 충전특성값 계산부와, 필요충전량 계산부; 및
    상기 충전특성값(K1)과 완충 필요충전량(△S)을 전송받아, 충전 스케쥴을 생성하는 서브루틴
    을 포함하는 스마트 충전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 서브루틴은,
    상기 저장부에서 수신받은 연단위 기간의 다수 개 매시간 충전전력 요금 단가(Wi)와 총 충전시간(tc)을 조합하여 완충까지의 충전전력요금 합계가 최소가 되도록 총 충전시간(tc) 범위 내에서 전력요금피크 시간대에는 충전일시중지 신호(txi)를 발생시키고, 그 외의 시간대에는 충전계속신호(toi)를 발생시키는, 상기 충전 스케쥴을 생성하는 스마트 충전 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비교 판정부는,
    상기 스케쥴러로부터 수신받은 상기 충전 스케줄을 인지하여, 다음 충전 시간대가 충전계속(toi) 인지 충전일시중지(txi) 시간대인지 판정하는 프로세스를 수행하는 스마트 충전 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 정산부는,
    상기 충전 명령부로부터 수신받은 충전기 충전종료 상태신호를 시작신호로 하여, 상기 연산부로부터 수신받은 스마트충전 요금(₩e)을 상기 저장부로 전송하고, 상기 비교 판정부로부터 수신받은 충전시간(ti)과 충전시간대별 충전요금 단가(Wi)를 고려한 충전 요금을 계산하는 스마트 충전 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 충전 시스템은, 상기 차량 사용자의 스마트폰 또는 상기 특정 충전기의 MCU 또는 차량을 제외한 충방전 관련기기에서 실행되는 소프트웨어 패키지 모듈 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 스마트 충전 시스템.
  11. 충전을 위한 차량 정보 및 배터리 정보를 획득하는 기능과,
    다수개의 이산 충전들로 구성된 이산 충전 스케쥴을 생성하는 기능과,
    각 이산 충전 조건을 판정하여 충전 일시중지 또는 계속 여부를 판단하여 충전 신호를 생성하는 기능을 수행하는 패키지 모듈;
    상기 충전 신호에 따라 차량에 충전을 수행하는 충전기; 및
    상기 패키지 모듈 및 상기 충전기와 데이터 통신을 수행하며, 상기 이산 충전 스케쥴 생성을 위한 정보를 제공하며, 상기 이산 충전 스케쥴에 따른 충전에 대한 정산을 지원하는 운영 시스템
    을 포함하는 SOC 기반 충전 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 패키지 모듈은, 상기 차량 사용자의 스마트폰 또는 상기 충전기의 MCU 또는 차량을 제외한 충방전 관련기기에서 실행되는 소프트웨어 패키지 모듈 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 SOC 기반 충전 제어 시스템.
  13. 충전 시스템에 연결된 충전기에 접속된 차량에 대한 차량 배터리의 초기 SOC를 확인하는 단계;
    소정의 제1 기간 동안 제1 충전을 수행하는 단계;
    제1 충전 실행 후 상기 차량 배터리의 갱신 SOC를 확인하는 단계;
    상기 초기 SOC와 갱신 SOC로부터 충전 특성값 및 완충 소요 충전량을 산출하는 단계;
    상기 차량 배터리에 대한 이산 충전 스케쥴을 설정하는 단계; 및
    상기 이산 충전 스케쥴에 따른 각 이산 충전을 수행하는 단계
    를 포함하는 이산 충전 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 초기 SOC를 확인하는 단계 및 상기 갱신 SOC를 확인하는 단계는,
    상기 차량의 OBD 단자에 접속된 차량 단말기로부터 초기 SOC 정보 및 갱신 SOC 정보를 전송받는 이산 충전 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 초기 SOC를 확인하는 단계 및 상기 갱신 SOC를 확인하는 단계는,
    사용자 인터페이스 수단에 대한 상기 차량의 사용자의 초기 SOC 정보 및 갱신 SOC 정보의 입력값을 확보하는 이산 충전 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 이산 충전 스케쥴을 설정하는 단계에서는,
    상기 차량의 운행 스케쥴 정보에 따라 향후 상기 차량이 위치할 다른 충전소에서의 이산 충전을 포함한 이산 충전 스케쥴을 생성하는 이산 충전 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 이산 충전을 수행하는 단계에서는,
    상기 이산 충전 스케쥴에 지정된 시간대, 실제 충전 비용, 차량의 위치 중 하나 이상의 조건 충족 여부를 확인하는 이산 충전 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 이산 충전을 수행하는 단계에서는, 충전 시간대가 상기 이산 충전 스케쥴상 충전계속 인지 충전일시중지 시간대인지 여부에 따라, 충전지령 또는 충전보류 지령 프로세스를 실행하고, 상기 배터리의 SOC가 완충 상태(SOC X%)이거나 또는 누적 충전시간이 총 충전시간(tc)과 같은 경우 충전을 종료하는 이산 충전 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024101681A1 (ko) * 2022-11-09 2024-05-16 주식회사 엘지에너지솔루션 서버 및 이를 포함하는 충전 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100229168B1 (ko) 1996-07-13 1999-11-01 류정열 전기자동차 배터리의 초기잔존용량 측정장치
JP2011015521A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Hitachi Ltd 電気自動車充電制御システム、電気自動車充電制御方法、サーバ、およびスマートメータ
KR101512899B1 (ko) * 2013-10-17 2015-04-17 피에스텍주식회사 멀티 충전기 운영 시스템
JP2015141465A (ja) * 2014-01-27 2015-08-03 株式会社日立製作所 電気自動車の管理装置及び方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101262459B1 (ko) * 2010-10-12 2013-05-08 기아자동차주식회사 원격 충전 제어를 위한 전기 자동차의 텔레매틱스 장치 및 그 서비스 제공 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100229168B1 (ko) 1996-07-13 1999-11-01 류정열 전기자동차 배터리의 초기잔존용량 측정장치
JP2011015521A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Hitachi Ltd 電気自動車充電制御システム、電気自動車充電制御方法、サーバ、およびスマートメータ
KR101512899B1 (ko) * 2013-10-17 2015-04-17 피에스텍주식회사 멀티 충전기 운영 시스템
JP2015141465A (ja) * 2014-01-27 2015-08-03 株式会社日立製作所 電気自動車の管理装置及び方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024101681A1 (ko) * 2022-11-09 2024-05-16 주식회사 엘지에너지솔루션 서버 및 이를 포함하는 충전 시스템

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