KR20230012137A - 에너지 저장 시스템 및 이를 활용한 전기차 충전 시스템 - Google Patents

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정학근
채수용
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Abstract

일 실시예는, 빌딩 또는 아파트의 전력수요가 적은 시간에 전력을 저장해서 전기차의 충전용으로 사용할 수 있는 에너지 저장 시스템을 포함한 전기차 충전 시스템을 제공한다.

Description

에너지 저장 시스템 및 이를 활용한 전기차 충전 시스템{ENERGY STORAGE SYSTEM AND ELECTRIC VEHICLE CHARGING SYSTEM USING THE SAME}
본 실시예는 에너지 저장 시스템을 활용한 전기차 충전 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 전기차의 수요가 증가함에 따라 전기차를 원활하게 사용하기 위한 충전 시설의 설치도 증가하고 있다.
일반적으로 전기차의 충전 시설은 기존의 빌딩 또는 아파트의 주차장에 추가적으로 설치되어야 한다.
하지만, 기존의 빌딩 또는 아파트의 수전 용량이 제한되어 있기 때문에 주차장에 충전 시설을 충분하게 설치하기 위해서는 기존의 빌딩 또는 아파트의 수전 용량을 증가시키기 위한 송배전선로를 추가적으로 구축해야 한다.
이러한 송배전선로의 추가적인 구축은 비용과 시간면에서 비효율적이므로 송배전선로의 추가적인 구축없이 충전 시설을 충분하게 설치하기 위한 방안이 필요한 실정이다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면으로, 빌딩 또는 아파트의 전력수요가 적은 시간에 전력을 저장해서 전기차의 충전용으로 사용할 수 있는 에너지 저장 시스템을 포함한 전기차 충전 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서 일 실시예는, 수전 용량이 제한된 건물의 주차장에 설치되고, 카트리지 형태로 인입과 인출이 가능한 다수의 배터리 모듈을 포함하고, 상기 건물에서의 전력 수요가 많은 시간대인 피크 타임을 제외한 시간대에는 상기 건물의 전력계통으로부터 전력을 공급받아서 상기 다수의 배터리 모듈을 충전함과 아울러 상기 다수의 배터리 모듈 중에서 일 배터리 모듈을 상기 주차장의 일반 주차구역에 주차한 전기차의 충전용으로 사용하고, 상기 피크 타임에는 상기 다수의 배터리 모듈에 충전된 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하는 에너지 저장 시스템; 및 상기 전기차의 충전시에 상기 에너지 저장 시스템에서 인출한 상기 일 배터리 모듈을 상기 전기차가 위치한 상기 일반 주차구역까지 운반하고, 상기 전기차의 충전이 완료되면 상기 일반 주차구역에서 상기 일 배터리 모듈을 회수해서 상기 에너지 저장 시스템에 인입시키는 자율주행 장치를 포함하는 전기차 충전 시스템을 제공한다.
상기 다수의 배터리 모듈의 충방전 용량은 각각 상이하고, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 전기차의 충전을 요청받을 때에 상기 전기차의 배터리 용량을 확인한 후에 상기 다수의 배터리 모듈 중에서 상기 전기차의 배터리 용량보다 크거나 같은 충방전 용량을 가진 배터리 모듈을 상기 일 배터리 모듈로 선택할 수 있다.
상기 일 배터리 모듈이 상기 에너지 저장 시스템으로 인입된 시각이 상기 피크 타임에 해당하면, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 일 배터리 모듈의 전압을 확인하고, 상기 일 배터리 모듈의 전압이 제1기준 이상이면 상기 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하고, 상기 제1기준 미만이면 상기 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하지 않을 수 있다.
상기 일 배터리 모듈의 전압이 방전 종지 전압보다 작거나 같으면, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 건물의 전력계통에 전력을 공급중인 나머지 배터리 모듈들 중에서 전압이 상기 제1기준보다 큰 다른 일 배터리 모듈의 전력을 상기 일 배터리 모듈로 공급해서 상기 일 배터리 모듈의 전압이 상기 방전 종지 전압보다는 크고 상기 제1기준 보다는 작은 전압이 될때까지 상기 일 배터리 모듈을 충전할 수 있다.
상기 피크 타임에 상기 에너지 저장 시스템이 상기 전기차의 충전을 요청받으면, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 일 배터리 모듈을 상기 전기차의 충전용으로 사용하지 않고, 상기 일 배터리 모듈의 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템은 상기 주차장의 전기차 전용 주차구역에 설치된 전기차 충전기의 사용 여부를 확인하고 상기 전기차 충전기가 미사용 중이면, 상기 전기차의 운전자에게 상기 전기차 충전기의 위치를 안내하기 위한 안내 정보를 생성해서 상기 운전자의 통신 단말기로 전송할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템은 상기 건물의 전력사용량과 상기 주차장에 주차된 전기차들의 충전용으로 공급한 충전용 전력량을 일정 기간동안 모니터링해서 상기 피크타임에 상기 건물로 공급해야할 제1전력공급량과 상기 피크타임을 제외한 시간대에 전기차들의 충전용으로 공급해야할 제2전력공급량을 예측할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템은 상기 제1전력공급량과 상기 제2전력공급량의 합계가 상기 다수의 배터리 모듈의 가용전력량을 초과하는지를 확인하고, 상기 합계가 상기 가용전력량을 초과하면, 상기 가용전력량 중에서 상기 제1전력공급량에 해당하는 가용전력을 상기 건물의 전력계통에 우선적으로 배분하고, 나머지 가용전력을 전기차들의 충전용으로 배분할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템은 상기 일 배터리 모듈에서 상기 전기차로 공급되는 전력량을 평상시보다 작게 조절할 수 있다.
다른 측면에서 일 실시예는, 수전 용량이 제한된 건물의 주차장에 설치되는 몸체부; 상기 몸체부에 보관되되, 카트리지 형태로 인입과 인출이 가능하게 보관되는 다수의 배터리 모듈; 상기 건물에서의 전력 수요가 많은 시간대인 피크 타임에는 상기 다수의 배터리 모듈에 충전된 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하고, 상기 피크 타임을 제외한 시간대에는 상기 건물의 전력계통으로부터 전력을 공급받아서 상기 다수의 배터리 모듈을 충전함과 아울러 상기 주차장의 일반 주차구역에 위치한 전기차의 충전용으로 사용하기 위한 일 배터리 모듈을 상기 다수의 배터리 모듈 중에서 선택하는 충방전 관리부; 및 상기 주차장에 위치한 자율주행 장치를 제어해서 상기 자율주행 장치가 상기 일 배터리 모듈을 상기 전기차가 위치한 상기 일반 주차구역까지 운반하도록 하고, 상기 일 배터리 모듈에 의해 상기 전기차의 충전이 완료되면 상기 자율주행 장치가 상기 일 배터리 모듈을 회수해서 상기 몸체부까지 운반하도록 하는 주행 제어부를 포함하는 에너지 저장 시스템을 제공한다.
상기 몸체부는 상기 다수의 배터리 모듈을 수직 순환 방식으로 인입 또는 인출 가능하게 보관할 수 있다.
일 배터리 모듈은 상기 전기차의 충전 단자와 전기적으로 연결되는 커넥터가 일단에 형성된 로봇팔을 포함할 수 있다.
상기 자율주행 장치에 의해 회수된 상기 일 배터리 모듈이 상기 몸체부로 인입된 시각이 상기 피크 타임에 해당하면, 상기 충방전 관리부는 상기 일 배터리 모듈의 전압을 확인하고, 상기 일 배터리 모듈의 전압이 제1기준 이상이면 상기 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하고, 상기 제1기준 미만이면 상기 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하지 않을 수 있다.
상기 일 배터리 모듈의 전압이 방전 종지 전압보다 작거나 같으면, 상기 충방전 관리부는 상기 건물의 전력계통에 전력을 공급중인 나머지 배터리 모듈들 중에서 전압이 상기 제1기준보다 큰 다른 일 배터리 모듈의 전력을 상기 일 배터리 모듈로 공급해서 상기 일 배터리 모듈의 전압이 상기 방전 종지 전압보다는 크고 상기 제1기준 보다는 작은 전압이 될때까지 상기 일 배터리 모듈을 충전할 수 있다.
상기 충방전 관리부는 상기 전기차로부터 충전 요청을 받을 때에 상기 전기차의 배터리 용량을 확인하고, 상기 다수의 배터리 모듈 중에서 상기 전기차의 배터리 용량보다 크거나 같은 전력을 충전한 배터리 모듈을 상기 일 배터리 모듈로 선택할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 빌딩 또는 아파트와 같은 건물에서 전력수요가 적은 시간에는 에너지 저장 시스템이 건물로부터 공급된 전력을 저장해서 전기차의 충전용으로 사용할 수 있기 때문에 수전 용량이 제한된 건물에서 송배전선로의 추가적인 구축없이도 전기차들을 원활하게 충전할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 전기차 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에서 배터리 모듈을 인입/인출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 충방전 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 9는 일 실시예에 따른 전기차 충전 시스템이 전기차를 충전하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 전기차 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 주차장의 일반 주차구역에 주차한 전기차(10)를 충전하기 위한 전기차 충전 시스템은 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System, 110) 및 자율주행 장치(120)를 포함할 수 있다.
에너지 저장 시스템(110)은 수전 용량이 제한된 건물의 주차장에 설치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해서 상기 건물을 특정 건물로 호칭하기로 한다.
일 실시예에서 에너지 저장 시스템(110)은 도 2와 같이 카트리지 형태로 입입과 인출이 가능한 다수의 배터리 모듈(112)을 포함할 수 있다. 여기서, 다수의 배터리 모듈(112)의 충방전 용량은 각각 상이할 수 있다.
그리고 에너지 저장 시스템(110)은 도 3과 같이 다수의 배터리 모듈(112)을 수직으로 순환 이동해서 인입/인출구(114)를 통해 인입 또는 인출할 수 있다. 다시 말해서, 에너지 저장 시스템(110)은 다수의 배터리 모듈(112)을 수직 순환 방식으로 인입 또는 인출할 수 있다.
이러한 에너지 저장 시스템(110)은 도 4와 같이 특정 건물에서의 전력 수요가 많은 시간대인 피크타임(t1)에는 다수의 배터리 모듈(112)에 충전된 전력을 건물의 전력계통으로 공급하고, 도 5와 같이 피크타임(t1)을 제외한 시간대(t2, t3), 즉 비피크타임에는 특정 건물의 전력계통으로부터 전력을 공급받아서 다수의 배터리 모듈(112)을 충전할 수 있다.
여기서, 피크타임(t1)과 비피크타임(t2, t3)을 구분하기 위한 특정 건물의 전력사용량은 특정 건물의 전력계통에 포함된 수배전반에서 계측할 수 있다.
에너지 저장 시스템(110)은 수배전반과의 통신을 통해 특정 건물의 전력사용량을 확인할 수 있다. 그리고 에너지 저장 시스템(110)은 특정 건물의 전력사용량을 이용해서 피크타임(t1)과 비피크타임(t2, t3)을 구분함과 아울러 피크타임(t1)에는 특정 건물의 전력계통으로 전력을 공급하고, 비피크타임(t2, t3)에는 특정 건물의 전력계통으로부터 전력을 공급받기 위한 제어를 자체적으로 수행할 수 있다.
한편, 특정 건물의 수배전반에서 피크타임(t1)과 비피크타임(t2, t3)을 구분할 수도 있다. 그리고 피크타임(t1)에는 에너지 저장 시스템(110)으로부터 전력을 공급받고, 비피크타임(t2, t3)에는 특정 건물의 전력을 에너지 저장 시스템(110)으로 공급하기 위한 제어를 특정 건물의 수배전반에서 수행할 수도 있다.
일 실시예에서 에너지 저장 시스템(110)은 비피크타임(t2, t3)에 특정 건물의 전력계통으로부터 전력을 공급받아서 다수의 배터리 모듈(112)을 충전함과 아울러 다수의 배터리 모듈(112) 중에서 일 배터리 모듈(도 2의 b1)을 주차장의 일반 주차구역에 위치한 전기차(10)의 충전용으로 사용할 수 있다.
구체적으로, 도 6과 같이 배터리의 충전이 필요한 전기차(10)가 전기차 전용 주차구역(p2)이 아닌 일반 주차구역(도 1의 p1)에 주차한 경우, 에너지 저장 시스템(110)은 전기차(10)의 충전을 요청받을 수 있다. 여기서, 전기차(10)의 충전을 요청하는 주체는 전기차(10)에 탑재된 차량용 통신 단말기 또는 전기차(10)의 운전자가 소지한 휴대용 통신 단말기일 수 있고, 차량용 통신 단말기 또는 휴대용 통신 단말기는 인터넷 통신을 통해 에너지 저장 시스템(110)으로 전기차(10)의 충전을 요청할 수 있다.
한편, 일 실시예에서 에너지 저장 시스템(110)은 전기차(10)의 충전을 요청받을 때에 차량용 통신 단말기 또는 휴대용 통신 단말기로부터 전기차(10)의 배터리 용량 정보를 수신해서 전기차(10)의 배터리 용량을 확인할 수 있다. 이후, 에너지 저장 시스템(110)은 다수의 배터리 모듈(112) 중에서 전기차의 배터리 용량보다 크거나 같은 충방전 용량을 가진 배터리 모듈을 일 배터리 모듈(b1)로 선택할 수 있다.
다수의 배터리 모듈(112) 중에서 일 배터리 모듈(b1)을 선택한 에너지 저장 시스템(110)은 도 2와 같이 일 배터리 모듈(b1)을 인출하고, 자율주행 장치(120)를 호출할 수 있다.
에너지 저장 시스템(110)의 호출에 의해 에너지 저장 시스템(110)으로 이동한 자율주행 장치(120)는 에너지 저장 시스템(110)에서 인출한 일 배터리 모듈(b1)을 도 7과 같이 전기차(10)가 위치한 일반 주차구역(p1)까지 운반할 수 있다.
자율주행 장치(120)에 의해 일반 주차구역(p1)까지 이동한 일 배터리 모듈(b1)은 도 8과 같이 전기차(10)의 충전 단자와 전기적으로 연결돼서 전기차(10)의 배터리를 충전할 수 있다. 여기서, 일 배터리 모듈(b1)은 전기차의 충전 단자와 전기적으로 연결되는 커넥터가 일단에 형성된 로봇팔(도 7의 RA)을 포함할 수 있다.
전기차(10)의 충전이 완료되면, 자율주행 장치(120)는 일반 주차구역(p1)에서 일 배터리 모듈(b1)을 회수해서 도 9와 같이 일 배터리 모듈(b1)을 에너지 저장 시스템(110)에 인입시킬 수 있다.
일 실시예에서 일 배터리 모듈(b1)이 에너지 저장 시스템(110)으로 인입된 시각이 비피크타임(t2, t3)에 해당하면, 에너지 저장 시스템(110)은 특정 건물의 전력계통으로부터 공급받은 전력으로 일 배터리 모듈을 충전할 수 있다.
일 실시예에서 일 배터리 모듈(b1)이 에너지 저장 시스템(110)으로 인입된 시각이 피크타임(t1)에 해당하면, 에너지 저장 시스템(110)은 일 배터리 모듈(b1)의 전압을 확인할 수 있다.
일 배터리 모듈(b1)의 전압이 제1기준 이상이면, 에너지 저장 시스템(110)은 일 배터리 모듈(b1)의 잔여 전력을 특정 건물의 전력계통으로 공급할 수 있다.
일 배터리 모듈(b1)의 전압이 제1기준 미만이면, 에너지 저장 시스템(110)은 일 배터리 모듈(b1)의 잔여 전력을 특정 건물의 전력계통으로 공급하지 않을 수 있다. 여기서, 제1기준은 일 배터리 모듈(b1)의 방전 여부를 결정하기 위한 기준일 수 있다.
일 배터리 모듈(b1)의 전압을 확인한 결과, 일 배터리 모듈(b1)의 전압이 방전 종지 전압보다 작거나 같으면, 에너지 저장 시스템(110)은 특정 건물의 전력계통에 전력을 공급중인 나머지 배터리 모듈들 중에서 전압이 제1기준보다 큰 다른 일 배터리 모듈(미도시)의 전력을 일 배터리 모듈(b1)로 공급할 수도 있다. 이를 통해, 일 배터리 모듈(b1)의 전압이 방전 종지 전압보다는 크고 제1기준 보다는 작은 전압이 될때까지 일 배터리 모듈(b1)을 충전할 수 있다. 다시 말해서, 에너지 저장 시스템(110)은 배터리 모듈의 과방전으로 인해 발생하는 배터리 모듈의 성능 저하를 방지하기 위해서 피크타임(t1) 동안에 일 배터리 모듈(b1)의 전압을 방전 종지 전압보다 높게 유지되도록 한다.
한편, 일 실시예에서 피크 타임(t1)에 에너지 저장 시스템(110)이 전기차(10)의 충전을 요청받는 경우, 에너지 저장 시스템(110)은 일 배터리 모듈(b1)을 전기차(10)의 충전용으로 사용하지 않고, 일 배터리 모듈(b1)의 전력을 특정 건물의 전력계통으로 공급할 수 있다.
그리고 에너지 저장 시스템(110)은 주차장의 전기차 전용 주차구역(도 6의 p2)에 설치된 전기차 충전기(c1)의 사용 여부를 확인하고 전기차 충전기(c1)가 미사용 중이면, 전기차(10)의 운전자에게 전기차 충전기(c1)의 위치를 안내하기 위한 안내 정보를 생성해서 운전자의 통신 단말기로 전송할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 일 실시예에서는 수전 용량이 제한된 특정 건물에서 전력수요가 적은 시간에는 에너지 저장 시스템(110)이 특정 건물로부터 공급된 전력을 저장해서 전기차(10)의 충전용으로 사용할 수 있기 때문에 수전 용량이 제한된 건물에서 송배전선로의 추가적인 구축없이도 전기차들을 원활하게 충전할 수 있다.
이상의 설명에서는 에너지 저장 시스템(110)이 다수의 배터리 모듈(112)을 충전할 때에 특정 건물부터만 전력을 공급받는 것으로 한정하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 특정 건물의 인근에 위치한 인근 건물로부터도 전력을 공급받아서 다수의 배터리 모듈(112)을 충전할 수 있다.
구체적으로, 특정 건물의 비피크타임에 에너지 저장 시스템(110)이 다수의 배터리 모듈(112)을 모두 충전해야하는 경우, 특정 건물의 전력사용량과 에너지 저장 시스템(110)에서 필요로하는 전력량의 합계가 특정 건물의 수전 용량을 초과할 수 있다.
이러한 경우, 에너지 저장 시스템(110)은 특정 건물의 전력계통뿐만 아니라 특정 건물의 인근에 위치한 인근 건물의 전력계통으로부터도 전력을 공급받아서 다수의 배터리 모듈(112)을 충전할 수도 있다. 여기서, 에너지 저장 시스템(110)은 특정 건물의 전력계통으로부터 공급받은 제1전력량과 인근 건물의 전력계통으로부터 공급받은 제2전력량을 구분해서 계측할 수 있고, 제1전력량과 제2전력량을 특정 건물의 관리 시스템으로 송신할 수 있다.
제1전력량과 제2전력량을 수신한 특정 건물의 관리 시스템은 제2전력량을 이용해서 인근 건물로 지급해야할 전력 사용 요금을 계산할 수 있다.
한편, 일 실시예에서 에너지 저장 시스템(110)은 특정 건물의 전력사용량을 일정 기간동안 모니터링해서 특정 건물의 피크타임과 비피크타임을 일정 기간별로 예측할 수 있고, 피크타임에서의 전력수요량과 비피크타임에서의 전력수요량을 예측할 수 있다.
예를 들어, 에너지 저장 시스템(110)은 당일 동안에 모니터링한 특정 건물의 전력사용량을 이용해서 명일(明日)에 적용할 특정 건물의 피크타임과 비피크타임을 예측할 수 있다. 그리고 에너지 저장 시스템(110)은 명일의 피크타임에서의 전력수요량과 명일의 비피크타임에서의 전력수요량도 예측할 수 있다.
여기서, 에너지 저장 시스템(110)은 특정 건물의 피크타임과 비피크타임을 예측할 때에 기상 정보를 더 이용할 수도 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(110)은 휴무일 정보를 더 이용할 수도 있다.
일 실시예에서 에너지 저장 시스템(110)은 특정 건물의 전력사용량과 전기차들의 충전용으로 공급한 충전용 전력량을 일정 기간동안 모니터링해서 피크타임에 특정 건물로 공급해야할 제1전력공급량과 비피크타임에 전기차들의 충전용으로 공급해야할 제2전력공급량을 예측할 수도 있다.
일 실시예에서 에너지 저장 시스템(110)은 제1전력공급량과 제2전력공급량, 그리고 다수의 배터리 모듈(112)의 가용전력량을 고려해서 전력 배분 전략을 수립할 수도 있다. 여기서, 다수의 배터리 모듈(112)의 가용전력량은 다수의 배터리 모듈(112)이 일정 기간(예를 들어, 1일)동안에 공급할 수 있는 전력량을 의미할 수 있다.
구체적으로, 에너지 저장 시스템(110)은 제1전력공급량과 제2전력공급량의 합계가 가용전력량을 초과하는지를 확인할 수 있다. 여기서 가용전력량은 다수의 배터리 모듈(112)에 충전된 전력량과 비피크타임에 다수의 배터리 모듈(112)로 충전될 수 있는 전력량을 반영해서 결정될 수 있다.
제1전력공급량과 제2전력공급량의 합계가 가용전력량을 초과하는 경우, 에너지 저장 시스템(110)은 인근 건물들 중에서 전기차 충전 시스템(100)이 구비된 인근 건물로부터 배터리 모듈을 하나 이상 대여하고, 대여한 하나 이상의 배터리 모듈의 전력으로 가용전력량을 초과하는 전력공급량을 충당하는 전력 배분 전략을 수립할 수 있다. 여기서, 에너지 저장 시스템(110)은 자율주행 장치(120)가 인근 건물에 위치한 하나 이상의 배터리 모듈을 특정 건물로 운반하도록 하는 제어를 수행할 수 있다.
제1전력공급량과 제2전력공급량의 합계가 가용전력량을 초과하는 경우, 에너지 저장 시스템(110)은 가용전력량 중에서 제1전력공급량에 해당하는 가용전력을 특정 건물에 우선적으로 배분하고, 나머지 가용전력을 전기차들의 충전용으로 배분하는 전력 배분 전략을 수립할 수도 있다.
여기서, 나머지 가용전력은 제2전력공급량보다 작은 전력량을 가진다. 따라서, 에너지 저장 시스템(110)은 충전을 요청한 전기차들의 충전량을 평상시보다 작게 조절하는 전략을 전력 배분 전략에 포함시킬 수 있다.
위와 같은 전력 배분 전략이 적용된 경우, 에너지 저장 시스템(110)은 일 배터리 모듈(b1)에서 전기차(10)로 공급되는 전력량을 평상시보다 작게 조절할 수 있다.
이를 통해, 에너지 저장 시스템(110)은 제2전력공급량보다 작은 나머지 가용전력으로 가급적 많은 전기차들을 충전할 수 있도록 한다. 에너지 저장 시스템(110)은 평상시보다 작은 충전량으로 충전된 전기차가 추후에 재충전할 때에 재충전에 대한 요금을 할인해주는 전략을 전력 배분 전략에 포함시킬 수도 있다.
제1전력공급량과 제2전력공급량의 합계가 가용전력량을 초과하는 경우, 에너지 저장 시스템(110)은 특정 건물의 주차장에 주차된 전기차들 중에서 충전량이 일정 기준 이상인 전기차를 선별하고, 선별한 전기차로부터 전력을 공급받아서 가용전력량을 초과하는 전력공급량을 충당하는 전력 배분 전략을 수립할 수도 있다. 여기서, 에너지 저장 시스템(110)은 전력을 공급받은 전기차의 차주에게 요금을 지불하는 전략을 전력 배분 전략에 포함시키거나, 전력을 공급받은 전기차를 추후에 충전할 때에 공급받은 전력량만큼의 충전량에 대해서는 과금을 하지 않는 전략을 전력 배분 전략에 포함시킬 수도 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(110)의 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 10은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 에너지 저장 시스템(110)은 몸체부(1010), 다수의 배터리 모듈(1020), 충방전 관리부(1030) 및 주행 제어부(1040)를 포함할 수 있다.
몸체부(1010)는 수전 용량이 제한된 건물의 주차장에 설치될 수 있다.
이러한 몸체부(1010)는 다수의 배터리 모듈(1020)을 인입 또는 인출 가능하게 보관할 수 있다. 여기서, 몸체부(1010)는 다수의 배터리 모듈(1020)을 일렬로 인입 또는 인출 가능하게 보관하거나 도 3과 같이 수직 순환 방식으로 인입 또는 인출 가능하게 보관할 수 있다.
다수의 배터리 모듈(1020)은 몸체부(1010)에 보관되되, 카트리지 형태로 인입과 인출이 가능하게 보관될 수 있다.
충방전 관리부(1030)는 건물에서 전력 수요가 많은 시간대인 피크타임에는 다수의 배터리 모듈(1020)에 충전된 전력을 건물의 전력계통으로 공급하고, 피크타임을 제외한 시간대, 즉 비피크타임에는 건물의 전력계통으로부터 전력을 공급받아서 다수의 배터리 모듈(1020)을 충전할 수 있다.
이와 함께 충방전 관리부(1030)은 다수의 배터리 모듈(1020) 중에서 일 배터리 모듈을 주차장의 일반 주차구역에 위치한 전기차의 충전용으로 사용할 수 있다.
여기서, 충방전 관리부(1030)는 전기차로부터 충전 요청을 받을 수 있다. 전기차로부터 충전 요청을 받았을 때에 충방전 관리부(1030)는 전기차의 배터리 용량을 확인하고, 다수의 배터리 모듈(1020) 중에서 전기차의 배터리 용량보다 크거나 같은 전력을 충전한 배터리 모듈을 일 배터리 모듈로 선택할 수 있다.
주행 제어부(1040)는 주차장에 위치한 자율주행 장치(도 1의 120)를 제어해서 자율주행 장치(120)가 일 배터리 모듈을 전기차가 위치한 일반 주차구역까지 운반하도록 한다. 여기서, 일 배터리 모듈은 전기차의 충전 단자와 전기적으로 연결되는 커넥터가 일단에 형성된 로봇팔을 포함할 수 있다.
일 배터리 모듈에 의해 상기 전기차의 충전이 완료되면, 주행 제어부(1040)는 자율주행 장치(120)를 제어해서 자율주행 장치(120)가 일 배터리 모듈을 회수해서 몸체부(1010)까지 운반하도록 한다.
자율주행 장치(120)에 의해 몸체부(1010)로 운반된 일 배터리 모듈은 몸체부(1010)로 인입될 수 있다.
일 실시예에서 일 배터리 모듈이 몸체부(1010)로 인입된 시각이 비피크타임에 해당하면, 충방전 관리부(1030)는 건물의 전력계통으로부터 공급받은 전력으로 일 배터리 모듈을 충전할 수 있다.
일 실시예에서 일 배터리 모듈이 몸체부(1010)로 인입된 시각이 피크타임에 해당하면, 충방전 관리부(1030)는 일 배터리 모듈의 전압을 확인할 수 있다.
일 배터리 모듈의 전압이 제1기준 이상이면, 충방전 관리부(1030)는 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 건물의 전력계통으로 공급할 수 있다.
일 배터리 모듈의 전압이 제1기준 미만이면, 충방전 관리부(1030)는 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 건물의 전력계통으로 공급하지 않을 수 있다.
일 배터리 모듈의 전압을 확인한 결과, 일 배터리 모듈의 전압이 방전 종지 전압보다 작거나 같으면, 충방전 관리부(1030)는 건물의 전력계통에 전력을 공급중인 나머지 배터리 모듈들 중에서 전압이 제1기준보다 큰 다른 일 배터리 모듈의 전력을 일 배터리 모듈로 공급할 수도 있다. 이를 통해, 일 배터리 모듈의 전압이 방전 종지 전압보다는 크고 제1기준 보다는 작은 전압이 될때까지 일 배터리 모듈을 충전할 수 있다. 다시 말해서, 충방전 관리부(1030)는 배터리 모듈의 과방전으로 인해 발생하는 배터리 모듈의 성능 저하를 방지하기 위해서 피크타임 동안에 일 배터리 모듈의 전압을 방전 종지 전압보다 높게 유지되도록 한다.
한편, 일 실시예에서 피크 타임에 충방전 관리부(1030)가 전기차의 충전을 요청받는 경우, 충방전 관리부(1030)는 일 배터리 모듈을 전기차의 충전용으로 사용하지 않고, 일 배터리 모듈의 전력을 건물의 전력계통으로 공급할 수 있다.
그리고 충방전 관리부(1030)는 주차장의 전기차 전용 주차구역(도 6의 p2)에 설치된 전기차 충전기(c1)의 사용 여부를 확인하고 전기차 충전기(c1)가 미사용 중이면, 전기차의 운전자에게 전기차 충전기(c1)의 위치를 안내하기 위한 안내 정보를 생성해서 운전자의 통신 단말기로 전송할 수도 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 최적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 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.

Claims (15)

  1. 수전 용량이 제한된 건물의 주차장에 설치되고, 카트리지 형태로 인입과 인출이 가능한 다수의 배터리 모듈을 포함하고, 상기 건물에서의 전력 수요가 많은 시간대인 피크 타임을 제외한 시간대에는 상기 건물의 전력계통으로부터 전력을 공급받아서 상기 다수의 배터리 모듈을 충전함과 아울러 상기 다수의 배터리 모듈 중에서 일 배터리 모듈을 상기 주차장의 일반 주차구역에 주차한 전기차의 충전용으로 사용하고, 상기 피크 타임에는 상기 다수의 배터리 모듈에 충전된 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하는 에너지 저장 시스템; 및
    상기 전기차의 충전시에 상기 에너지 저장 시스템에서 인출한 상기 일 배터리 모듈을 상기 전기차가 위치한 상기 일반 주차구역까지 운반하고, 상기 전기차의 충전이 완료되면 상기 일반 주차구역에서 상기 일 배터리 모듈을 회수해서 상기 에너지 저장 시스템에 인입시키는 자율주행 장치
    를 포함하는 전기차 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 모듈의 충방전 용량은 각각 상이하고, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 전기차의 충전을 요청받을 때에 상기 전기차의 배터리 용량을 확인한 후에 상기 다수의 배터리 모듈 중에서 상기 전기차의 배터리 용량보다 크거나 같은 충방전 용량을 가진 배터리 모듈을 상기 일 배터리 모듈로 선택하는 전기차 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 일 배터리 모듈이 상기 에너지 저장 시스템으로 인입된 시각이 상기 피크 타임에 해당하면, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 일 배터리 모듈의 전압을 확인하고, 상기 일 배터리 모듈의 전압이 제1기준 이상이면 상기 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하고, 상기 제1기준 미만이면 상기 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하지 않는 전기차 충전 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 일 배터리 모듈의 전압이 방전 종지 전압보다 작거나 같으면, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 건물의 전력계통에 전력을 공급중인 나머지 배터리 모듈들 중에서 전압이 상기 제1기준보다 큰 다른 일 배터리 모듈의 전력을 상기 일 배터리 모듈로 공급해서 상기 일 배터리 모듈의 전압이 상기 방전 종지 전압보다는 크고 상기 제1기준 보다는 작은 전압이 될때까지 상기 일 배터리 모듈을 충전하는 전기차 충전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피크 타임에 상기 에너지 저장 시스템이 상기 전기차의 충전을 요청받으면, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 일 배터리 모듈을 상기 전기차의 충전용으로 사용하지 않고, 상기 일 배터리 모듈의 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하는 전기차 충전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은 상기 주차장의 전기차 전용 주차구역에 설치된 전기차 충전기의 사용 여부를 확인하고 상기 전기차 충전기가 미사용 중이면, 상기 전기차의 운전자에게 상기 전기차 충전기의 위치를 안내하기 위한 안내 정보를 생성해서 상기 운전자의 통신 단말기로 전송하는 전기차 충전 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은 상기 건물의 전력사용량과 상기 주차장에 주차된 전기차들의 충전용으로 공급한 충전용 전력량을 일정 기간동안 모니터링해서 상기 피크타임에 상기 건물로 공급해야할 제1전력공급량과 상기 피크타임을 제외한 시간대에 전기차들의 충전용으로 공급해야할 제2전력공급량을 예측하는 전기차 충전 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은 상기 제1전력공급량과 상기 제2전력공급량의 합계가 상기 다수의 배터리 모듈의 가용전력량을 초과하는지를 확인하고, 상기 합계가 상기 가용전력량을 초과하면, 상기 가용전력량 중에서 상기 제1전력공급량에 해당하는 가용전력을 상기 건물의 전력계통에 우선적으로 배분하고, 나머지 가용전력을 전기차들의 충전용으로 배분하는 전기차 충전 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은 상기 일 배터리 모듈에서 상기 전기차로 공급되는 전력량을 평상시보다 작게 조절하는 전기차 충전 시스템.
  10. 수전 용량이 제한된 건물의 주차장에 설치되는 몸체부;
    상기 몸체부에 보관되되, 카트리지 형태로 인입과 인출이 가능하게 보관되는 다수의 배터리 모듈;
    상기 건물에서 전력 수요가 많은 시간대인 피크 타임에는 상기 다수의 배터리 모듈에 충전된 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하고, 상기 피크 타임을 제외한 시간대에는 상기 건물의 전력계통으로부터 전력을 공급받아서 상기 다수의 배터리 모듈을 충전함과 아울러 상기 주차장의 일반 주차구역에 위치한 전기차의 충전용으로 사용하기 위한 일 배터리 모듈을 상기 다수의 배터리 모듈 중에서 선택하는 충방전 관리부; 및
    상기 주차장에 위치한 자율주행 장치를 제어해서 상기 자율주행 장치가 상기 일 배터리 모듈을 상기 전기차가 위치한 상기 일반 주차구역까지 운반하도록 하고, 상기 일 배터리 모듈에 의해 상기 전기차의 충전이 완료되면 상기 자율주행 장치가 상기 일 배터리 모듈을 회수해서 상기 몸체부까지 운반하도록 하는 주행 제어부
    를 포함하는 에너지 저장 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 몸체부는 상기 다수의 배터리 모듈을 수직 순환 방식으로 인입 또는 인출 가능하게 보관하는 에너지 저장 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 일 배터리 모듈은 상기 전기차의 충전 단자와 전기적으로 연결되는 커넥터가 일단에 형성된 로봇팔을 포함하는 에너지 저장 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 자율주행 장치에 의해 회수된 상기 일 배터리 모듈이 상기 몸체부로 인입된 시각이 상기 피크 타임에 해당하면, 상기 충방전 관리부는 상기 일 배터리 모듈의 전압을 확인하고, 상기 일 배터리 모듈의 전압이 제1기준 이상이면 상기 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하고, 상기 제1기준 미만이면 상기 일 배터리 모듈의 잔여 전력을 상기 건물의 전력계통으로 공급하지 않는 에너지 저장 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 일 배터리 모듈의 전압이 방전 종지 전압보다 작거나 같으면, 상기 충방전 관리부는 상기 건물의 전력계통에 전력을 공급중인 나머지 배터리 모듈들 중에서 전압이 상기 제1기준보다 큰 다른 일 배터리 모듈의 전력을 상기 일 배터리 모듈로 공급해서 상기 일 배터리 모듈의 전압이 상기 방전 종지 전압보다는 크고 상기 제1기준 보다는 작은 전압이 될때까지 상기 일 배터리 모듈을 충전하는 에너지 저장 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 충방전 관리부는 상기 전기차로부터 충전 요청을 받을 때에 상기 전기차의 배터리 용량을 확인하고, 상기 다수의 배터리 모듈 중에서 상기 전기차의 배터리 용량보다 크거나 같은 전력을 충전한 배터리 모듈을 상기 일 배터리 모듈로 선택하는 에너지 저장 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102652701B1 (ko) 2023-08-10 2024-03-29 (주)건일엠이씨 집합건물에서의 전기차량의 충전관리 시스템 및 그 운용방법

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KR102652701B1 (ko) 2023-08-10 2024-03-29 (주)건일엠이씨 집합건물에서의 전기차량의 충전관리 시스템 및 그 운용방법

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