KR20220058239A - V2g를 적용한 양방향 급속 충전 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템 및 그 방법을 개시한다. 즉, 본 발명은 V2G를 적용한 양방향 급속 충방전기를 통해 전기 자동차의 배터리를 빠르게 충전하고, 필요 시 전기 자동차의 배터리에 충전된 전력을 계통으로 방전함으로써, 동시에 충전과 방전을 진행하여 전체 시스템 운용 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템 및 그 방법{System for bidirectional rapid charging applying Vehicle-to-Grid and method thereof}
본 발명은 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 V2G를 적용한 양방향 급속 충방전기를 통해 전기 자동차의 배터리를 빠르게 충전하고, 필요 시 전기 자동차의 배터리에 충전된 전력을 계통으로 방전하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 환경문제 특히 지구온난화와 기후변화에 대한 관심이 높아지고 다수의 국가가 이산화탄소 배출량 감축에 대한 기후변화협약을 이행하기 위한 논의를 진행하였으며, 이러한 논의에서 지구온난화의 원인은 이산화탄소 발생의 증가이며 이산화탄소의 증가는 자동차에서 내뿜는 탄소가 주범으로 지적된 바가 있다.
탄소배출 규제 정책에 따라 자동차 업계에 석유를 기반으로 한 자동차는 연료 효율을 높이고 탄소 배출 감소를 요구하게 되었으며, 이에 전기에 의해 자동차를 구동하고, 배기가스를 발생시키지 않는 전기 자동차가 다양한 형태로 개발되고 있으며, 수요 또한 급속히 증가하고 있는 실정이다.
이러한 전기 자동차를 운행하는 전기 모터는 주행 중 전기 에너지를 과도하게 소모하므로, 배터리를 일회 충전시, 주행할 수 있는 거리는 일반 자동차에 비해 짧은 문제점이 발생하므로, 전기 자동차의 배터리 충전 작업을 자주 해야 하는 불편함이 있다.
이를 위해, 전기 자동차의 충전을 위한 충전소도 많이 건설되고 있다.
이러한 전기 자동차를 위한 충전소의 경우, 단방향 구조로 전기 자동차와 충전소의 충전기가 1:1로 연결되어, 상용전원에서 전기를 공급받아 전기 자동차를 충전하는 방식으로, 전기 자동차의 보급 확대로 인한 전기 에너지의 수요 증가에 효율적으로 대응하지 못하고 있다.
또한, 전기 자동차의 배터리의 충전 상태에 따라 가용 전력이 있더라도, 긴급으로 전력이 필요한 계통에 전기 자동차의 잉여 전력을 제공하지 못하고 있다.
한국공개특허 제10-2013-0130987호 [제목: 스마트 그리드를 구현하기 위한 전기 자동차 충전 시스템]
본 발명의 목적은 V2G를 적용한 양방향 급속 충방전기를 통해 전기 자동차의 배터리를 빠르게 충전하고, 필요 시 전기 자동차의 배터리에 충전된 전력을 계통으로 방전하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리, 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보, 양방향 급속 충방전기의 충방전 대기 시간, 계통의 전력 상태 등을 근거로 전기 자동차의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보를 생성하고, 상기 생성된 충방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차를 통한 충전 기능 또는 방전 기능을 수행하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템은 배터리에 대한 충전 기능 또는 방전 기능을 수행하는 전기 자동차; 상기 전기 자동차로부터 공급되는 전력을 충전하는 계통; 및 양방향 급속 충방전기에 구비된 충방전 커넥터를 통해 상기 전기 자동차가 연결될 때, 상기 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 상기 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보 및 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보와, 상기 계통의 전력 상태를 수집하고, 상기 수집된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 당일 예상 이동 거리를 산출하고, 상기 산출된 당일 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량을 산출하고, 상기 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 산출하고, 상기 수집된 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 요일별 최대 충전 레벨 및 최소 충전 레벨을 각각 산출하고, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 상기 수집된 양방향 급속 충방전기에 연결된 계통의 전력 상태, 상기 산출된 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최대 충전 레벨, 상기 산출된 요일별 최소 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간 중 적어도 하나를 근거로 상기 전기 자동차의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보를 생성하고, 상기 충방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차에 대한 충전 기능 또는 방전 기능의 수행을 제어하는 상기 양방향 급속 충방전기를 표시할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 양방향 급속 충방전기는, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태일 때, 상기 산출된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최대 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 근거로 상기 전기 자동차의 배터리를 충전하기 위한 충전 스케줄 정보를 생성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 양방향 급속 충방전기는, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태일 때, 상기 산출된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최대 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 근거로 상기 계통에 전원을 공급하고 상기 전기 자동차의 배터리를 충전하기 위한 다른 충전 스케줄 정보를 생성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 양방향 급속 충방전기는, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태일 때, 상기 산출된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최소 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 근거로 상기 전기 자동차의 배터리에 충전된 전원을 방전하기 위한 방전 스케줄 정보를 생성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 양방향 급속 충방전기는, 복수의 충/방전 채널 중에서 선택된 특정 충/방전 채널을 통해 연결된 상기 전기 자동차에 대해서 급속 충전 기능 또는 급속 방전 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 방법은 양방향 급속 충방전기에 구비된 충방전 커넥터를 통해 전기 자동차가 연결될 때, 상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 상기 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보 및 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보와, 상기 양방향 급속 충방전기에 연결된 계통의 전력 상태를 수집하는 단계; 상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 수집된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 당일 예상 이동 거리를 산출하고, 상기 산출된 당일 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량을 산출하는 단계; 상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 양방향 급속 충방전기에 접속 중이거나 접속 예정인 하나 이상의 다른 전기 자동차 및 하나 이상의 계통에 대한 정보를 근거로 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 산출하는 단계; 상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 수집된 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 요일별 최대 충전 레벨 및 최소 충전 레벨을 각각 산출하는 단계; 상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 상기 수집된 양방향 급속 충방전기에 연결된 계통의 전력 상태, 상기 산출된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최대 충전 레벨, 상기 산출된 요일별 최소 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간 중 적어도 하나를 근거로 상기 전기 자동차의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계; 및 상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 생성된 충방전 스케줄 정보를 근거로, 상기 전기 자동차와 연동하여 상기 전기 자동차의 배터리에 대한 충전 기능 또는 방전 기능을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계는, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태일 때, 상기 양방향 급속 충방전기에 연결된 상용 전원 공급부 및 에너지 저장 장치 중 적어도 하나로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 상기 전기 자동차의 배터리를 충전하기 위한 충전 스케줄 정보를 생성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계는, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태일 때, 상기 양방향 급속 충방전기에 연결된 상용 전원 공급부 및 에너지 저장 장치 중 적어도 하나로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 상기 전기 자동차의 배터리를 충전하고, 상기 적어도 하나로부터 공급되는 교류 전원을 상기 계통에 공급하기 위한 다른 충전 스케줄 정보를 생성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계는, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태일 때, 상기 양방향 급속 충방전기에 연결된 에너지 저장 장치에 저장하기 위한 방전 스케줄 정보를 생성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계는, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태일 때, 상기 전기 자동차의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 계통에 공급하기 위한 다른 방전 스케줄 정보를 생성할 수 있다.
본 발명은 V2G를 적용한 양방향 급속 충방전기를 통해 전기 자동차의 배터리를 빠르게 충전하고, 필요 시 전기 자동차의 배터리에 충전된 전력을 계통으로 방전함으로써, 동시에 충전과 방전을 진행하여 전체 시스템 운용 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리, 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보, 양방향 급속 충방전기의 충방전 대기 시간, 계통의 전력 상태 등을 근거로 전기 자동차의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보를 생성하고, 상기 생성된 충방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차를 통한 충전 기능 또는 방전 기능을 수행함으로써, 전기 자동차와 계통의 여러 변수들을 고려하여 효율적으로 충전 기능 및/또는 방전 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차, 계통 및 양방향 급속 충전 시스템의 연결 관계를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양방향 급속 충방전기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신부의 구성 예를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 출력부의 구성 예를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템(10)은 전기 자동차(100), 계통(200) 및 양방향 급속 충방전기(300)로 구성된다. 도 1에 도시된 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템(10)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템(10)이 구현될 수도 있다.
상기 전기 자동차(100)는 양방향 충방전이 가능한 전기 자동차일 수 있다.
또한, 상기 전기 자동차(100)가 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 구성된 충방전 커넥터(미도시)에 연결되는 경우, 상기 전기 자동차(100)는 상기 양방향 급속 충방전기(300)의 제어에 의해, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 의해 생성된 충전 스케줄 정보 또는 다른 충전 스케줄 정보를 근거로 해당 전기 자동차(100)에 구성된 배터리에 대해 충전 기능을 수행하거나 또는, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 의해 생성된 방전 스케줄 정보 또는 다른 방전 스케줄 정보를 근거로 해당 전기 자동차(100)에 구성된 배터리에 저장된 전력을 해당 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 에너지 저장 장치(미도시)나 상기 계통(200)에 전달하기 위해 방전 기능을 수행한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전기 자동차(100)와 상기 양방향 급속 충방전기(300) 사이에는 제 1 릴레이(351)가 구성되며, 상기 제 1 릴레이(351)의 동작에 따라 상기 전기 자동차(100)와 상기 양방향 급속 충방전기(300)가 연결되거나 오픈(또는 개방)될 수 있다.
상기 계통(200)은 전력을 사용하는 부하(또는 그리드(grid)), 시설물 등을 포함한다.
또한, 상기 계통(200)이 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 구성된 충방전 커넥터에 연결되는 경우, 상기 계통(200)은 상기 양방향 급속 충방전기(300)의 제어에 의해, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 의해 생성된 방전 스케줄 정보 또는 다른 방전 스케줄 정보를 근거로 해당 전기 자동차(100)에 구성된 배터리에 저장된 전력을 공급받거나, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 상용 전원 공급부(미도시) 및/또는 에너지 저장 장치(미도시)로부터 제공되는 전력을 공급받는다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 계통(200)과 상기 양방향 급속 충방전기(300) 사이에는 제 2 릴레이(352)가 구성되며, 상기 제 2 릴레이(352)의 동작에 따라 상기 계통(200)과 상기 양방향 급속 충방전기(300)가 연결되거나 오픈(또는 개방)될 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 양방향 급속 충방전기(300)는 통신부(310), 저장부(320), 표시부(330), 음성 출력부(340), 복수의 릴레이부(350), 충전 모듈(360), 방전 모듈(370) 및 제어부(380)로 구성된다. 도 3에 도시된 양방향 급속 충방전기(300)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 3에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 양방향 급속 충방전기(300)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 양방향 급속 충방전기(300)가 구현될 수도 있다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 V2G 기능이 적용된 상태일 수 있다. 여기서, 상기 V2G(Vehicle to Grid : 비이클 투 그리드)는 전기차 배터리에 저장된 전력을 전력망에 보내는 기법이다.
상기 통신부(310)는 유/무선 통신망을 통해 내부의 임의의 구성 요소 또는 외부의 임의의 적어도 하나의 단말기와 통신 연결한다. 이때, 상기 외부의 임의의 단말기는 단말(미도시), 서버(미도시) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등이 있으며, 상기 통신부(310)는 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다. 또한, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication: NFC), 초음파 통신(Ultra Sound Communication: USC), 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC), 와이 파이(Wi-Fi), 와이 파이 다이렉트(Wi-Fi Direct) 등이 포함될 수 있다. 또한, 유선 통신 기술로는 전력선 통신(Power Line Communication: PLC), USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 등이 포함될 수 있다.
또한, 상기 통신부(310)는 유니버설 시리얼 버스(Universal Serial Bus: USB)를 통해 임의의 단말과 정보를 상호 전송할 수 있다.
또한, 상기 통신부(310)는 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 상기 단말, 상기 서버 등과 무선 신호를 송수신한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 통신부(310)는 상기 양방향 급속 충방전기(300) 내부에 구성되는 전력량계, 제어보드(또는 상기 제어부(380)), 산업용 PC 등과는 RS-485 방식으로 통신하고, 상기 산업용 PC와 RFID(미도시) 간에는 RS-232 방식으로 통신하고, 상기 제어보드와 충전 모듈(360) 및 방전 모듈(370) 간에는 CAN(Controller Area Network) 방식으로 통신하도록 구성한다.
상기 저장부(320)는 다양한 사용자 인터페이스(User Interface: UI), 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface: GUI) 등을 저장한다.
또한, 상기 저장부(320)는 상기 양방향 급속 충방전기(300)가 작동하는데 필요한 데이터와 프로그램 등을 저장한다.
즉, 상기 저장부(320)는 상기 양방향 급속 충방전기(300)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 양방향 급속 충방전기(300)의 작동을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한, 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는 양방향 급속 충방전기(300)의 기본적인 기능을 위하여 출고 당시부터 양방향 급속 충방전기(300) 상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은 상기 저장부(320)에 저장되고, 양방향 급속 충방전기(300)에 설치되어, 제어부(380)에 의하여 상기 양방향 급속 충방전기(300)의 작동(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
또한, 상기 저장부(320)는 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory: RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 양방향 급속 충방전기(300)는 인터넷(internet)상에서 저장부(320)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 운영하거나, 또는 상기 웹 스토리지와 관련되어 작동할 수도 있다.
또한, 상기 저장부(320)는 상기 제어부(380)의 제어에 의해 생성되는 충방전 스케줄 정보(예를 들어 전기자동차별/계통별 충전 스케줄 정보, 전기자동차별/계통별 방전 스케줄 정보 등 포함) 등을 저장한다.
상기 표시부(또는 디스플레이부)(330)는 상기 제어부(380)의 제어에 의해 상기 저장부(320)에 저장된 사용자 인터페이스 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스를 이용하여 다양한 메뉴 화면 등과 같은 다양한 콘텐츠를 표시할 수 있다. 여기서, 상기 표시부(330)에 표시되는 콘텐츠는 다양한 텍스트 또는 이미지 데이터(각종 정보 데이터 포함)와 아이콘, 리스트 메뉴, 콤보 박스 등의 데이터를 포함하는 메뉴 화면 등을 포함한다. 또한, 상기 표시부(330)는 터치 스크린 일 수 있다.
또한, 상기 표시부(330)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display: TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode: OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display), LED(Light Emitting Diode) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시부(330)는 상기 제어부(380)의 제어에 의해 충방전 스케줄 정보(예를 들어 전기자동차별/계통별 충전 스케줄 정보, 전기자동차별/계통별 방전 스케줄 정보 등 포함), 해당 양방향 급속 충방전기(300)의 실시간 작동 현황 정보 등을 표시한다.
상기 음성 출력부(340)는 상기 제어부(380)에 의해 소정 신호 처리된 신호에 포함된 음성 정보를 출력한다. 여기서, 상기 음성 출력부(340)에는 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다.
또한, 상기 음성 출력부(340)는 상기 제어부(380)에 의해 생성된 안내 음성을 출력한다.
또한, 상기 음성 출력부(340)는 상기 제어부(380)의 제어에 의해 충방전 스케줄 정보(예를 들어 전기자동차별/계통별 충전 스케줄 정보, 전기자동차별/계통별 방전 스케줄 정보 등 포함), 해당 양방향 급속 충방전기(300)의 실시간 작동 현황 정보 등에 대응하는 음성 정보(또는 음향 정보)를 출력한다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 릴레이부(350)는 상기 제어부(380)의 제어에 의해, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 하나 이상의 전기 자동차(100), 하나 이상의 계통(200)에 대한 연결 상태를 제어한다.
즉, 상기 복수의 릴레이부(350)는 상기 제어부(380)에 의해 생성된 충전 스케줄 정보 또는 방전 스케줄 정보를 근거로 온/오프 제어 기능을 수행한다.
상기 충전 모듈(360)은 상기 제어부(380)의 제어에 의해, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 전기 자동차(100)에 대해서 입력된 60Hz의 교류 전압 380V를 변환하여, 직류 전압 50V ~ 500V, 0A ~ 120A의 전원을 공급하여 급속 충전 기능을 수행한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 충전 모듈(360)은 상기 제어부(380)의 제어에 의해, 복수의 충/방전 채널 중 해당 제어부(380)에 의해 선택된 특정 충/방전 채널을 통해 연결된 전기 자동차(100)에 대해 급속 충전 기능을 수행한다. 이때, 충/방전 모듈(360, 370)은 충/방전 n채널 CHAdeMO(차데모), 충방전 n채널 DC Combo(콤보) 등을 포함한다.
이때, 상기 충전 모듈(360)은 최대 50kW급 급속 충전 기능(예를 들어 500V/120A)을 제공할 수 있다.
상기 방전 모듈(370)은 상기 제어부(380)의 제어에 의해, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 전기 자동차(100)로부터 방전되는 전력을 상기 에너지 저장 장치에 저장하거나 또는, 상기 계통(200)에 공급하는 기능을 수행한다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 방전 모듈(370)은 상기 제어부(380)의 제어에 의해, 상기 복수의 충/방전 채널 중 해당 제어부(380)에 의해 선택된 다른 충/방전 채널을 통해 전기 자동차(100)에 대해 급속 방전 기능을 수행한다.
이때, 상기 방전 모듈(370)은 최대 15kW급 급속 방전 기능(예를 들어 33A)을 제공할 수 있다.
또한, 복수의 충전 모듈(360) 및 복수의 방전 모듈(370)로 복수의 충/방전 채널을 구성하여, 상기 복수의 충/방전 채널을 통해, 동시에 충전 및 방전 기능을 수행할 수 있다.
상기 제어부(controller, 또는 MCU(microcontroller unit)(380)는 상기 양방향 급속 충방전기(300)의 전반적인 제어 기능을 실행한다.
또한, 상기 제어부(380)는 상기 저장부(320)에 저장된 프로그램 및 데이터를 이용하여 양방향 급속 충방전기(300)의 전반적인 제어 기능을 실행한다. 상기 제어부(380)는 RAM, ROM, CPU, GPU, 버스를 포함할 수 있으며, RAM, ROM, CPU, GPU 등은 버스를 통해 서로 연결될 수 있다. CPU는 상기 저장부(320)에 액세스하여, 상기 저장부(320)에 저장된 O/S를 이용하여 부팅을 수행할 수 있으며, 상기 저장부(320)에 저장된 각종 프로그램, 콘텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 작동을 수행할 수 있다.
또한, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 구비된 충방전 커넥터(미도시)를 통해 전기 자동차(100)가 연결되는 경우, 상기 제어부(380)는 상기 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태(State Of Charge: SOC) 등을 수집(또는 획득)한다.
또한, 상기 제어부(380)는 상기 통신부(310)를 통해 상기 전기 자동차(100)에 탑승 중인 운전자가 소지한 단말(미도시)과 근거리 통신 연결하여, 해당 단말로부터 상기 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보 등을 수집(또는 획득/수신)한다.
또한, 상기 제어부(380)는 상기 충방전 커넥터를 통해 해당 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 계통(200)의 전력 상태 등을 수집(또는 획득)한다.
또한, 상기 제어부(380)는 상기 수집된(또는 획득된) 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 당일 예상 이동 거리를 산출(또는 계산)한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 해당 양방향 급속 충방전기(300)의 위치 정보와 상기 일정 정보를 근거로 해당 운전자가 모든 일정을 마감하고 최종 목적지(예를 들어 집, 회사 등 포함)까지 도착하는 과정을 고려하여 해당 운전자가 탑승 중인 전기 자동차(100)의 당일 예상 이동 거리를 산출한다.
또한, 상기 제어부(380)는 해당 양방향 급속 충방전기(300)에 접속 중이거나 접속 예정인 하나 이상의 다른 전기 자동차(100) 및/또는 하나 이상의 다른 계통(200)에 대한 정보(또는 실시간 접속 정보 및/또는 예약 정보)를 근거로 해당 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간을 산출(또는 계산)한다.
또한, 상기 제어부(380)는 상기 수집된(또는 획득된) 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 요일별 최대 충전 레벨 및 최소 충전 레벨을 각각 산출(또는 계산/확인)한다.
즉, 상기 제어부(380)는 상기 수집된(또는 획득된) 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 해당 전기 자동차(100)의 요일별로 소요되는 최대 전력량과 최소 전력량을 각각 산출하고, 상기 산출된 요일별 최대 전력량에 대응하는 최대 충전 레벨(또는 최대 충전 상태/해당 전기 자동차(100)의 배터리에 대해 % 단위의 충전 상태)을 산출하고, 상기 산출된 요일별 최소 전력량에 대응하는 최소 충전 레벨(또는 최소 충전 상태/해당 전기 자동차(100)의 배터리에 대해 % 단위의 충전 상태)을 산출한다.
또한, 상기 제어부(380)는 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태, 상기 수집된(또는 획득된) 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 계통(200)의 전력 상태, 상기 산출된(또는 계산된) 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최대 충전 레벨 및 최소 충전 레벨, 상기 산출된(또는 계산된) 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 상기 전기 자동차(100)의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보(예를 들어 충전 스케줄 정보, 방전 스케줄 정보 등 포함)를 생성한다. 여기서, 상기 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량은 상기 전기 자동차(100)와 관련한 전비(Miles per gallon gasoline equivalent : MPGe)(또는 복합 연비)를 근거로 상기 운전자가 당일 이동해야 할 예상 이동 거리를 위해 필요한 전력량(또는 에너지/전원)에 대응한다.
즉, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태인 경우(또는 상기 계통(200)이 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 미접속 중인 상태에서 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만인 경우), 상기 제어부(380)는 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 상용 전원 공급부(미도시) 및/또는 에너지 저장 장치(미도시)로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하기 위한 충전 스케줄 정보를 생성한다. 이때, 상기 제어부(380)는 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최대 충전 레벨, 상기 산출된 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하기 위한 상기 충전 스케줄 정보를 생성할 수 있다. 또한, 상기 충전 스케줄 정보는 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 오프시키기 위한 제어 신호를 더 포함한다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태인 경우, 상기 제어부(380)는 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하고, 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 상기 계통(200)에 제공하기 위한 다른 충전 스케줄 정보를 생성한다. 이때, 상기 제어부(380)는 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최대 충전 레벨, 상기 산출된 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 해당 계통(200)에 전원을 공급하고 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하기 위한 상기 다른 충전 스케줄 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(380)는 미리 설정된 우선순위에 따라, 상기 계통(200)에 전원을 먼저 공급하고, 상기 계통(200)에 공급되는 전력이 안정화되는 경우(또는 상기 계통(200)의 전력 상태가 상기 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지하는 경우) 상기 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하도록 스케줄링하거나 또는, 상기 전기 자동차(100)의 충전 상태가 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량을 유지하도록 상기 전기 자동차(100)의 배터리를 우선적으로 충전하고, 이후 상기 계통(200)에 전원을 공급하도록 스케줄링하거나 또는, 동시에 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 전원 중 일부를 상기 계통(200)에 공급하고 나머지를 상기 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하도록 스케줄링할 수 있다. 또한, 상기 다른 충전 스케줄 정보는 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 온시키기 위한 제어 신호를 더 포함한다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태인 경우(또는 상기 계통(200)이 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 미접속 중인 상태에서 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상인 경우), 상기 제어부(380)는 상기 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 에너지 저장 장치에 저장하기 위한 방전 스케줄 정보를 생성한다. 이때, 상기 제어부(380)는 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최소 충전 레벨, 상기 산출된 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 해당 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 전원을 방전하기 위한 상기 방전 스케줄 정보를 생성할 수 있다. 또한, 상기 방전 스케줄 정보는 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 오프시키기 위한 제어 신호를 더 포함한다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태인 경우, 상기 제어부(380)는 상기 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 계통(200)에 공급하기 위한 다른 방전 스케줄 정보를 생성한다. 이때, 상기 제어부(380)는 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최소 충전 레벨, 상기 산출된 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 해당 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 전원을 방전하여 상기 계통(200)에 공급하기 위한 상기 다른 방전 스케줄 정보를 생성할 수 있다. 또한, 상기 다른 방전 스케줄 정보는 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 온시키기 위한 제어 신호를 더 포함한다.
또한, 상기 제어부(380)는 상기 생성된 충방전 스케줄 정보(예를 들어 충전 스케줄 정보, 방전 스케줄 정보 등 포함)를 근거로 상기 전기 자동차(100)와 연동하여 또는, 상기 전기 자동차(100)와 상기 계통(200)과 연동하여, 상기 전기 자동차(100)에 대한 충전 기능 또는 방전 기능, 상기 계통(200)에 대한 전원 공급 기능 등을 수행한다.
즉, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태인 경우(또는 상기 계통(200)이 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 미접속 중인 상태에서 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만인 경우), 상기 제어부(380)는 상기 충전 모듈(360)을 통해 상기 생성된 충전 스케줄 정보를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 급속 충전하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 제어부(380)는 상기 충전 스케줄 정보에 포함된 제어 신호를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 오프시킨다. 여기서, 상기 제어부(380)는 상기 전기 자동차(100)에 대한 급속 충전을 위해 450V ~ 500V 사이로 출력 전압을 제어할 수 있다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태인 경우, 상기 제어부(380)는 상기 충전 모듈(360)을 통해 상기 생성된 다른 충전 스케줄 정보를 근거로 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하는 기능, 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 상기 계통(200)에 제공하는 기능 등을 수행한다. 이때, 상기 제어부(380)는 상기 다른 충전 스케줄 정보에 포함된 제어 신호를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 온시킨다. 여기서, 상기 제어부(380)는 상기 전기 자동차(100) 및 상기 계통(200)에 대한 일반 충전 및/또는 급속 충전을 위해 50V ~ 450V 사이로 출력 전압을 제어할 수 있다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태인 경우(또는 상기 계통(200)이 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 미접속 중인 상태에서 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상인 경우), 상기 제어부(380)는 상기 방전 모듈(370)을 통해 상기 생성된 방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 에너지 저장 장치에 저장하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 제어부(380)는 상기 방전 스케줄 정보에 포함된 제어 신호를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 오프시킨다. 여기서, 상기 제어부(380)는 상기 전기 자동차(100)에 대한 일반 방전을 위해 3A ~ 20A 사이로 전류를 제어할 수 있다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태인 경우 또는, 미리 설정된 계통 비상 전력 공급 버튼/스위치가 선택되는 경우, 상기 제어부(380)는 상기 방전 모듈(370)을 통해 상기 생성된 다른 방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 계통(200)에 공급하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 제어부(380)는 상기 다른 방전 스케줄 정보에 포함된 제어 신호를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 온시킨다. 여기서, 상기 제어부(380)는 상기 전기 자동차(100)에 대한 급속 방전을 위해 20A ~ 33A 사이로 전류를 제어할 수 있다.
이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에서 상기 충방전 스케줄 정보를 근거로 충전 기능 또는 방전 기능을 수행 중인 상태에서 새로운 전기 자동차(100) 및/또는 새로운 계통(200)이 해당 양방향 급속 충방전기(300)에 연결되는 경우, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 현재 수행 중인 충방전 스케줄 정보에 따른 충전 기능 또는 방전 기능을 유지한 상태로, 해당 양방향 급속 충방전기(300)의 가용 상태와 새로 연결된 새로운 전기 자동차(100)의 상태 및/또는 새로운 계통(200)의 상태를 근거로 해당 새로 연결된 새로운 전기 자동차(100)에 대한 새로운 충방전 스케줄 정보를 생성하고, 상기 생성된 새로운 충방전 스케줄 정보에 따라 해당 새로운 전기 자동차(100)에 대해 충전 기능 또는 방전 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 양방향 급속 충방전기(300)에서 상기 충방전 스케줄 정보를 근거로 충전 기능 또는 방전 기능을 수행 중인 상태에서 새로운 전기 자동차(100) 및/또는 새로운 계통(200)이 해당 양방향 급속 충방전기(300)에 연결되는 경우, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 현재 수행 중인 충방전 스케줄 정보에 따른 충전 기능 또는 방전 기능을 일시 정지하고, 현재 충전 기능 또는 방전 기능을 수행 중인 기존 전기 자동차(100)의 상태, 기존 계통(200)의 상태, 새로운 전기 자동차(100)의 상태, 새로운 계통(200)의 상태 등을 근거로 기존 전기 자동차(100)와 새로운 전기 자동차(100)에 대한 통합 충방전 스케줄 정보를 생성하고, 상기 생성된 통합 충방전 스케줄 정보를 근거로 기존 전기 자동차(100), 기존 계통(200), 새로운 전기 자동차(100), 새로운 계통(200) 등에 대한 충전 기능 및/또는 방전 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부(380)는 상기 전기 자동차(100)에 탑승 중인 운전자(또는 동승자)가 소지한 단말 및 결제 서버(미도시)와 연동하여, 상기 전기 자동차(100)에서의 충전 기능, 방전 기능 등의 수행에 따른 충전 요금, 전력 공급 요금 등에 대한 결제 기능을 수행한다.
상기 전기 자동차(100)에서의 충전 기능 수행에 따른 결제 기능이 실패한 경우, 상기 단말은 상기 제어부(380)(또는 상기 결제 서버)로부터 전송되는 결제 기능이 실패한 상태임을 나타내는 정보(예를 들어 한도 초과, 잔액 부족 등 포함)를 수신하고, 상기 수신된 결제 기능이 실패한 상태임을 나타내는 정보(예를 들어 한도 초과, 잔액 부족 등 포함)를 표시(또는 출력)한다.
또한, 상기 전기 자동차(100)에서의 충전 기능 수행 및/또는 방전 기능 수행에 따른 결제 기능이 성공한 경우, 상기 단말은 상기 제어부(380)(또는 상기 결제 서버)로부터 전송되는 기능 수행 결과를 수신하고, 상기 수신된 결제 기능 수행 결과를 표시(또는 출력)한다. 여기서, 상기 결제 기능 수행 결과는 결제 일자 및 시각 정보, 충전 전력량, 방전 전력량, 충전 요금, 전력 공급 요금 등을 포함한다.
상기 전기 자동차(100)에서의 충전 기능, 방전 기능 등의 수행 시, 상기 제어부(380)는 전력 수요와 전력 공급에 따라, 충전 요금 또는 전력 공급 요금(또는 전기 자동차(100)에서의 방전 기능 수행에 따른 전력 공급에 따른 요금)을 미리 설정된 kwh당 기준 요금에 가중치를 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 상기 양방향 급속 충전 시스템(10)을 이용해서 상기 전기 자동차(100)와 상기 계통(200) 간의 급속 방전 기능, 상기 전기 자동차(100)에 대한 급속 충전 기능을 주로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 양방향 급속 충전 시스템(10)을 이용해서 복수의 전기 자동차(100) 간의 급속 충전 및 방전 기기능을 수행할 수도 있다.
상기 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템(10)은 상기 상용 전원 공급부로부터 공급되는 교류 전압(예를 들어 220V, 330V 등 포함)을 상기 전기 자동차(100)에서 사용할 수 있는 직류 전압으로 승압하기 위한 승압부(또는 컨버터)(미도시), 파워 공급을 위한 파워모듈(미도시), 낮은 전압의 전기 및 전자 장치 또는 회로에서의 서지 전압을 제한하기 위해 하나 이상의 피뢰기와 장비 부품으로 구성된 서지보호기(미도시), 상용 전원으로부터 공급되는 교류(AC) 전기를 컴퓨터, 통신 기기, 가전 기기 등 각종 기기에 맞도록 변환시켜 주는 모듈형의 전원 공급 장치인 스위칭 모드 파워 서플라이(switching mode power supply : SMPS)(미도시), 전자석으로 회로를 개폐하는 스위치인 전자개폐기(미도시), 전기 자동차의 고유 식별 코드를 확인하기 위한 RFID(미도시), 노이즈 제거를 위한 노이즈 필터(미도시), 배터리 보호를 위한 배터리 보호 회로(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템(10)은 충전 효율이 미리 설정된 기준인 93% 이상, 방전 효율이 92% 이상, 충전 전류 정밀도가 2% 이상, 방전 전류 정밀도가 2% 이상, 출력 전압 정밀도가 0.5% 이상, 절연 저항 측정이 7MΩ이상, 비상시 출력 차단이 0.5초 이내이도록 구성한다.
이와 같이, V2G를 적용한 양방향 급속 충방전기를 통해 전기 자동차의 배터리를 빠르게 충전하고, 필요 시 전기 자동차의 배터리에 충전된 전력을 계통으로 방전할 수 있다.
또한, 이와 같이, 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리, 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보, 양방향 급속 충방전기의 충방전 대기 시간, 계통의 전력 상태 등을 근거로 전기 자동차의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보를 생성하고, 상기 생성된 충방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차를 통한 충전 기능 또는 방전 기능을 수행할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 방법을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 양방향 급속 충방전기(300)에 구비된 충방전 커넥터(미도시)를 통해 전기 자동차(100)가 연결되는 경우, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태 등을 수집(또는 획득)한다.
또한, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 전기 자동차(100)에 탑승 중인 운전자가 소지한 단말(미도시)과 근거리 통신 연결하여, 해당 단말로부터 상기 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보 등을 수집(또는 획득)한다.
또한, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 해당 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 계통(200)의 전력 상태 등을 수집(또는 획득)한다.
일 예로, 제 1 양방향 급속 충방전기(300)에 구비된 충방전 커넥터에 제 1 전기 자동차(100)가 연결될 때, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기는 상기 제 1 전기 자동차의 배터리의 제 1 충전 상태를 수집하고, 상기 제 1 전기 자동차에 탑승 중인 제 1 운전자가 소지한 제 1 단말(미도시)과 블루투스 통신에 의해 연결하여 상기 제 1 운전자의 제 1 일정 정보(예를 들어 2020년 10월 24일 토요일 오후 2시 강남구 테헤란로 518 스카이뷰 섬유센터웨딩홀 홍길동 결혼식 등 포함), 상기 제 1 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보 등을 수집한다.
또한, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기는 해당 제 1 양방향 급속 충방전기의 다른 충방전 커넥터에 연결된 제 1 계통의 전력 상태 등을 수집한다(S610).
이후, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 수집된(또는 획득된) 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 당일 예상 이동 거리를 산출(또는 계산)한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 해당 양방향 급속 충방전기(300)의 위치 정보와 상기 일정 정보를 근거로 해당 운전자가 모든 일정을 마감하고 최종 목적지(예를 들어 집, 회사 등 포함)까지 도착하는 과정을 고려하여 해당 운전자가 탑승 중인 전기 자동차(100)의 당일 예상 이동 거리를 산출한다.
또한, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 해당 양방향 급속 충방전기(300)에 접속 중이거나 접속 예정인 하나 이상의 다른 전기 자동차(100) 및/또는 하나 이상의 다른 계통(200)에 대한 정보(또는 실시간 접속 정보 및/또는 예약 정보)를 근거로 해당 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간을 산출(또는 계산)한다.
또한, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 수집된(또는 획득된) 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 요일별 최대 충전 레벨 및 최소 충전 레벨을 각각 산출(또는 계산/확인)한다.
즉, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 수집된(또는 획득된) 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 해당 전기 자동차(100)의 요일별로 소요되는 최대 전력량과 최소 전력량을 각각 산출하고, 상기 산출된 요일별 최대 전력량에 대응하는 최대 충전 레벨(또는 최대 충전 상태/해당 전기 자동차(100)의 배터리에 대해 % 단위의 충전 상태)을 산출하고, 상기 산출된 요일별 최소 전력량에 대응하는 최소 충전 레벨(또는 최소 충전 상태/해당 전기 자동차(100)의 배터리에 대해 % 단위의 충전 상태)을 산출한다.
일 예로, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기는 상기 수집된 제 1 일정 정보(예를 들어 2020년 10월 24일 토요일 오후 2시 강남구 테헤란로 518 스카이뷰 섬유센터웨딩홀 홍길동 결혼식 등 포함)에 따른 당일 예상 이동 거리(예를 들어 현재 제 1 양방향 급속 충방전기가 위치한 제 1 위치에서 상기 제 1 일정 정보에 따른 결혼식장이 위치한 제 2 위치로 이동하고, 상기 제 2 위치에서 해당 제 1 운전자의 집까지의 제 3 위치로 이동함에 따른 30km)를 산출한다.
또한, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기는 해당 제 1 양방향 급속 충방전기에 접속 중이거나 접속 예정인 제 2 전기 자동차(100) 내지 제 5 전기 자동차(100)의 실시간 접속 정보 및 예약 정보와, 해당 제 1 양방향 급속 충방전기에 접속 중이거나 접속 예정인 제 1 계통(200)의 실시간 접속 정보를 근거로 다음의 [표 1]과 같이, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 산출한다.
2020년 10월 24일 대기 시간(분)
오전 7시 ~ 8시 0
오전 8시 ~ 9시 10
오전 9시 ~ 10시 60
오전 10시 ~ 11시 90
오전 11시 ~ 12시 120
오후 12시 ~ 1시 100
오후 1시 ~ 2시 90
오후 2시 ~ 3시 60
오후 3시 ~ 4시 30
오후 4시 ~ 5시 20
오후 5시 ~ 6시 30
오후 6시 ~ 7시 30
또한, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기는 상기 수집된 상기 제 1 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 다음의 [표 2]와 같이, 요일별로 해당 제 1 전기 자동차에서의 전력 사용에 따른 최소 충전 레벨 내지 최대 충전 레벨을 포함하는 충전 범위에 따른 요일별 최대 충전 레벨 및 최소 충전 레벨을 산출한다(S620).
요일 최소 충전 레벨(%) 최대 충전 레벨(%)
일 50 100
월 45 95
화 45 90
수 45 95
목 50 90
금 65 100
토 60 90
이후, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태, 상기 수집된(또는 획득된) 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 계통(200)의 전력 상태, 상기 산출된(또는 계산된) 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최대 충전 레벨 및 최소 충전 레벨, 상기 산출된(또는 계산된) 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 상기 전기 자동차(100)의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보(예를 들어 충전 스케줄 정보, 방전 스케줄 정보 등 포함)를 생성한다. 여기서, 상기 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량은 상기 전기 자동차(100)와 관련한 전비(MPGe)(또는 복합 연비)를 근거로 상기 운전자가 당일 이동해야 할 예상 이동 거리를 위해 필요한 전력량(또는 에너지/전원)에 대응한다.
즉, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태인 경우(또는 상기 계통(200)이 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 미접속 중인 상태에서 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만인 경우), 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 상용 전원 공급부(미도시) 및/또는 에너지 저장 장치(미도시)로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하기 위한 충전 스케줄 정보를 생성한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최대 충전 레벨, 상기 산출된 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하기 위한 상기 충전 스케줄 정보를 생성할 수 있다. 또한, 상기 충전 스케줄 정보는 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 오프시키기 위한 제어 신호를 더 포함한다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태인 경우, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하고, 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 상기 계통(200)에 제공하기 위한 다른 충전 스케줄 정보를 생성한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최대 충전 레벨, 상기 산출된 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 해당 계통(200)에 전원을 공급하고 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하기 위한 상기 다른 충전 스케줄 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 미리 설정된 우선순위에 따라, 상기 계통(200)에 전원을 먼저 공급하고, 상기 계통(200)에 공급되는 전력이 안정화되는 경우(또는 상기 계통(200)의 전력 상태가 상기 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지하는 경우) 상기 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하도록 스케줄링하거나 또는, 상기 전기 자동차(100)의 충전 상태가 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량을 유지하도록 상기 전기 자동차(100)의 배터리를 우선적으로 충전하고, 이후 상기 계통(200)에 전원을 공급하도록 스케줄링하거나 또는, 동시에 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 전원 중 일부를 상기 계통(200)에 공급하고 나머지를 상기 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하도록 스케줄링할 수 있다. 또한, 상기 다른 충전 스케줄 정보는 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 온시키기 위한 제어 신호를 더 포함한다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태인 경우(또는 상기 계통(200)이 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 미접속 중인 상태에서 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상인 경우), 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 에너지 저장 장치에 저장하기 위한 방전 스케줄 정보를 생성한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최소 충전 레벨, 상기 산출된 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 해당 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 전원을 방전하기 위한 상기 방전 스케줄 정보를 생성할 수 있다. 또한, 상기 방전 스케줄 정보는 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 오프시키기 위한 제어 신호를 더 포함한다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태인 경우, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 계통(200)에 공급하기 위한 다른 방전 스케줄 정보를 생성한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 산출된 전기 자동차(100)와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 해당 전기 자동차(100)의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 요일별 최소 충전 레벨, 상기 산출된 양방향 급속 충방전기(300)의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 해당 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 전원을 방전하여 상기 계통(200)에 공급하기 위한 상기 다른 방전 스케줄 정보를 생성할 수 있다. 또한, 상기 다른 방전 스케줄 정보는 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 온시키기 위한 제어 신호를 더 포함한다.
일 예로, 상기 수집된 상기 제 1 전기 자동차의 배터리의 제 1 충전 상태(예를 들어 37%)가 미리 설정된 기준 충전 레벨(예를 들어 40%) 미만이고, 상기 제 1 계통의 전력 상태(예를 들어 80%)가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨(예를 들어 40%) 이상일 때, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기는 상기 제 1 양방향 급속 충방전기에 연결된 상용 전원 공급부로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 제 1 전기 자동차의 배터리를 충전하기 위해서, 상기 산출된 제 1 전기 자동차와 관련한 제 1 운전자의 제 1 일정 정보에 따른 예상 이동 거리(30km)를 반영한 최소 필요 전력량(예를 들어 상기 제 1 전기 자동차의 복합 연비가 5km/kwh인 경우, 해당 예상 이동 거리인 30km를 주행하기 위해 필요한 6kwh), 상기 제 1 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 토요일 최대 충전 레벨(예를 들어 배터리 용량 72kWh에 대해서 90%), 상기 산출된 제 1 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 제 1 충전 스케줄 정보(예를 들어 2020년 10월 24일 오전 8시 ~ 오전 9시, 배터리 용량 72kWh에 대해서 90% 충전 등 포함)를 생성한다. 이때, 상기 제 1 충전 스케줄 정보는 상기 제 1 양방향 급속 충방전기와 상기 제 1 전기 자동차 사이에 위치한 제 1 릴레이를 온시키고, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기와 상기 제 1 계통 사이에 위치한 제 2 릴레이를 오프시키기 위한 제 1 제어 신호를 포함한다.
다른 일 예로, 상기 수집된 상기 제 1 전기 자동차의 배터리의 제 1 충전 상태(예를 들어 95%)가 미리 설정된 기준 충전 레벨(예를 들어 40%) 이상이고, 상기 제 1 계통의 전력 상태(예를 들어 30%)가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨(예를 들어 40%) 미만일 때, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기는 해당 제 1 전기 자동차의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 제 1 계통에 공급하기 위해서, 상기 산출된 제 1 전기 자동차와 관련한 제 1 운전자의 제 1 일정 정보에 따른 예상 이동 거리(30km)를 반영한 최소 필요 전력량(예를 들어 상기 제 1 전기 자동차의 복합 연비가 5km/kwh인 경우, 해당 예상 이동 거리인 30km를 주행하기 위해 필요한 6kwh), 상기 제 1 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 토요일 최소 충전 레벨(예를 들어 배터리 용량 72kWh에 대해서 60%), 상기 산출된 제 1 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간 등을 근거로 제 1 방전 스케줄 정보(예를 들어 2020년 10월 24일 오전 7시 30분 ~ 오전 8시 30분, 배터리 용량 72kWh에 대해서 제 1 충전 상태 95%에서 60%까지 35%에 해당하는 25.2kwh의 전력에 대한 방전 기능 등 포함)를 생성한다. 이때, 상기 제 1 방전 스케줄 정보는 상기 제 1 양방향 급속 충방전기와 상기 제 1 전기 자동차 사이에 위치한 제 1 릴레이를 온시키고, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기와 상기 제 1 계통 사이에 위치한 제 2 릴레이를 온시키기 위한 제 2 제어 신호를 포함한다(S630).
이후, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 생성된 충방전 스케줄 정보(예를 들어 충전 스케줄 정보, 방전 스케줄 정보 등 포함)를 근거로 상기 전기 자동차(100)와 연동하여 또는, 상기 전기 자동차(100)와 상기 계통(200)과 연동하여, 상기 전기 자동차(100)에 대한 충전 기능 또는 방전 기능, 상기 계통(200)에 대한 전원 공급 기능 등을 수행한다.
즉, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태인 경우(또는 상기 계통(200)이 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 미접속 중인 상태에서 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만인 경우), 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 생성된 충전 스케줄 정보를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 연결된 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 충전 스케줄 정보에 포함된 제어 신호를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 오프시킨다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태인 경우, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 생성된 다른 충전 스케줄 정보를 근거로 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 전기 자동차(100)의 배터리를 충전하는 기능, 상기 상용 전원 공급부 및/또는 상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 교류 전원을 상기 계통(200)에 제공하는 기능 등을 수행한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 다른 충전 스케줄 정보에 포함된 제어 신호를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 온시킨다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태인 경우(또는 상기 계통(200)이 상기 양방향 급속 충방전기(300)에 미접속 중인 상태에서 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상인 경우), 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 생성된 방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 에너지 저장 장치에 저장하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 방전 스케줄 정보에 포함된 제어 신호를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 오프시킨다.
또한, 상기 수집된(또는 획득된) 해당 전기 자동차(100)의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통(200)의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태인 경우 또는, 미리 설정된 계통 비상 전력 공급 버튼/스위치가 선택되는 경우, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 생성된 다른 방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차(100)의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 계통(200)에 공급하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 양방향 급속 충방전기(300)는 상기 다른 방전 스케줄 정보에 포함된 제어 신호를 근거로 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 전기 자동차(100) 사이에 위치한 제 1 릴레이(351)를 온시키고, 상기 양방향 급속 충방전기(300)와 상기 계통(200) 사이에 위치한 제 2 릴레이(352)를 온시킨다.
일 예로, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기는 상기 생성된 제 1 충전 스케줄 정보에 포함된 제 1 제어 신호를 근거로 상기 제 1 양방향 급속 충방전기와 상기 제 1 전기 자동차 사이에 위치한 제 1 릴레이를 온시키고, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기와 상기 제 1 계통 사이에 위치한 제 2 릴레이를 오프시키며, 상기 생성된 제 1 충전 스케줄 정보를 근거로 상기 제 1 전기 자동차의 배터리의 제 1 충전 상태(예를 들어 37%)를 상기 제 1 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 토요일 최대 충전 레벨(예를 들어 배터리 용량 72kWh에 대해서 90%)을 만족하도록 상기 양방향 급속 충방전기에 연결된 상용 전원 공급부로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 해당 제 1 전기 자동차의 배터리를 충전하는 기능을 수행한다.
다른 일 예로, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기는 상기 생성된 제 1 방전 스케줄 정보에 포함된 제 2 제어 신호를 근거로 상기 제 1 양방향 급속 충방전기와 상기 제 1 전기 자동차 사이에 위치한 제 1 릴레이를 온시키고, 상기 제 1 양방향 급속 충방전기와 상기 제 1 계통 사이에 위치한 제 2 릴레이를 온시키며, 상기 생성된 제 1 방전 스케줄 정보를 근거로 상기 제 1 전기 자동차의 배터리의 제 1 충전 상태(예를 들어 95%)를 상기 제 1 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 산출된 토요일 최소 충전 레벨(예를 들어 배터리 용량 72kWh에 대해서 60%)을 만족하도록 상기 제 1 전기 자동차의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 해당 제 1 계통에 충전하는 기능을 수행한다(S640).
본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, V2G를 적용한 양방향 급속 충방전기를 통해 전기 자동차의 배터리를 빠르게 충전하고, 필요 시 전기 자동차의 배터리에 충전된 전력을 계통으로 방전하여, 동시에 충전과 방전을 진행하여 전체 시스템 운용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리, 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보, 양방향 급속 충방전기의 충방전 대기 시간, 계통의 전력 상태 등을 근거로 전기 자동차의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보를 생성하고, 상기 생성된 충방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차를 통한 충전 기능 또는 방전 기능을 수행하여, 전기 자동차와 계통의 여러 변수들을 고려하여 효율적으로 충전 기능 및/또는 방전 기능을 수행할 수 있다.
전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템
100: 전기 자동차 200: 계통
300: 양방향 급속 충방전기 310: 통신부
320: 저장부 330: 표시부
340: 음성 출력부 350: 복수의 릴레이부
351: 제 1 릴레이 352: 제 2 릴레이
360: 충전 모듈 370: 방전 모듈
380: 제어부

Claims (10)

  1. 배터리에 대한 충전 기능 또는 방전 기능을 수행하는 전기 자동차;
    상기 전기 자동차로부터 공급되는 전력을 충전하는 계통; 및
    양방향 급속 충방전기에 구비된 충방전 커넥터를 통해 상기 전기 자동차가 연결될 때, 상기 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 상기 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보 및 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보와, 상기 계통의 전력 상태를 수집하고, 상기 수집된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 당일 예상 이동 거리를 산출하고, 상기 산출된 당일 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량을 산출하고, 상기 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 산출하고, 상기 수집된 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 요일별 최대 충전 레벨 및 최소 충전 레벨을 각각 산출하고, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 상기 수집된 양방향 급속 충방전기에 연결된 계통의 전력 상태, 상기 산출된 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최대 충전 레벨, 상기 산출된 요일별 최소 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간 중 적어도 하나를 근거로 상기 전기 자동차의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보를 생성하고, 상기 충방전 스케줄 정보를 근거로 상기 전기 자동차에 대한 충전 기능 또는 방전 기능의 수행을 제어하는 상기 양방향 급속 충방전기를 포함하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 급속 충방전기는,
    상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태일 때, 상기 산출된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최대 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 근거로 상기 전기 자동차의 배터리를 충전하기 위한 충전 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 급속 충방전기는,
    상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태일 때, 상기 산출된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최대 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 근거로 상기 계통에 전원을 공급하고 상기 전기 자동차의 배터리를 충전하기 위한 다른 충전 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 급속 충방전기는,
    상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태일 때, 상기 산출된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최소 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 근거로 상기 전기 자동차의 배터리에 충전된 전원을 방전하기 위한 방전 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 급속 충방전기는,
    복수의 충/방전 채널 중에서 선택된 특정 충/방전 채널을 통해 연결된 상기 전기 자동차에 대해서 급속 충전 기능 또는 급속 방전 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 시스템.
  6. 양방향 급속 충방전기에 구비된 충방전 커넥터를 통해 전기 자동차가 연결될 때, 상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 상기 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보 및 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보와, 상기 양방향 급속 충방전기에 연결된 계통의 전력 상태를 수집하는 단계;
    상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 수집된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 당일 예상 이동 거리를 산출하고, 상기 산출된 당일 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량을 산출하는 단계;
    상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 양방향 급속 충방전기에 접속 중이거나 접속 예정인 하나 이상의 다른 전기 자동차 및 하나 이상의 계통에 대한 정보를 근거로 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간을 산출하는 단계;
    상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 수집된 전기 자동차의 요일별 충방전 이력 정보를 근거로 요일별 최대 충전 레벨 및 최소 충전 레벨을 각각 산출하는 단계;
    상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태, 상기 수집된 양방향 급속 충방전기에 연결된 계통의 전력 상태, 상기 산출된 전기 자동차와 관련한 운전자의 일정 정보에 따른 예상 이동 거리를 반영한 최소 필요 전력량, 상기 산출된 요일별 최대 충전 레벨, 상기 산출된 요일별 최소 충전 레벨 및 상기 산출된 양방향 급속 충방전기의 시간대별 충방전 대기 시간 중 적어도 하나를 근거로 상기 전기 자동차의 충전 기능 또는 방전 기능에 대한 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 양방향 급속 충방전기에 의해, 상기 생성된 충방전 스케줄 정보를 근거로, 상기 전기 자동차와 연동하여 상기 전기 자동차의 배터리에 대한 충전 기능 또는 방전 기능을 수행하는 단계를 포함하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계는,
    상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태일 때, 상기 양방향 급속 충방전기에 연결된 상용 전원 공급부 및 에너지 저장 장치 중 적어도 하나로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 상기 전기 자동차의 배터리를 충전하기 위한 충전 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계는,
    상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 미만이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태일 때, 상기 양방향 급속 충방전기에 연결된 상용 전원 공급부 및 에너지 저장 장치 중 적어도 하나로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 상기 전기 자동차의 배터리를 충전하고, 상기 적어도 하나로부터 공급되는 교류 전원을 상기 계통에 공급하기 위한 다른 충전 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계는,
    상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 이상을 유지한 상태일 때, 상기 양방향 급속 충방전기에 연결된 에너지 저장 장치에 저장하기 위한 방전 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 충방전 스케줄 정보를 생성하는 단계는,
    상기 수집된 전기 자동차의 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 기준 충전 레벨 이상이고, 상기 계통의 전력 상태가 미리 설정된 다른 기준 충전 레벨 미만을 유지한 상태일 때, 상기 전기 자동차의 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 계통에 공급하기 위한 다른 방전 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 V2G를 적용한 양방향 급속 충전 방법.
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