KR20230152893A

KR20230152893A - Ess를 통한 차량의 충전 시스템, 그 관리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230152893A
Application number: KR1020220052244A
Authority: KR
Inventors: 문동현; 이승호; 곽동환
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-11-06
Also published as: US20230347771A1; CN117002301A

Abstract

도로 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는지 확인하는 단계; 무선충전차량으로부터 차량 데이터를 수신하는 단계; ESS로부터 전력 데이터를 수신하는 단계; ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계; 및 ESS를 제어하는 단계;를 포함하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법, 이를 위한 장치 및 그 시스템이 소개된다.

Description

ESS를 통한 차량의 충전 시스템, 그 관리 방법 및 장치 {VEHICLE CHARGING SYSTEM BY ESS, METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING THE SAME}

본 발명은 무선 충전 기능이 탑재된 차량과의 협조 제어를 통해 ESS(Energy Storage System)의 전력 공급을 조절할 수 있도록 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템, 그 관리 방법 및 장치에 관한 것이다.

자동차 기술의 흐름이 내연기관에서 전기자동차로 바뀌게 됨에 따라 전기자동차 관련 기술들에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히 전기자동차 기술의 핵심이 되며, 전기자동차 보급에 가장 직결되는 충전 기술과 관련하여 여러가지 방안들이 제시되고 있다.

충전 기술은 전기차 이용의 편의성뿐만 아니라, 지구의 미래 환경 및 그에 따른 각 국가의 에너지 정책과도 직접적인 연관을 가지고 있는 것으로서 에너지 효율을 어떻게 확보할 것인가가 주로 문제된다. 이와 관련하여 에너지를 저장하였다가 필요한 곳에 공급하는 ESS의 활용이 확대되는 추세인데, ESS는 태양광, 풍력 등 친환경적인 신재생 에너지 전원과 결합해 전력을 공급할 수도 있으며, 비용이 저렴한 시기에 전력을 저장하였다가 피크 타임에 이를 공급하여 전력 분배 및 비용측면에서도 효율성을 확보할 수 있다.

다만, 종래의 전통적인 충전 방식의 경우 전기자동차 등이 발전소 등으로부터 유선을 통해, 일방향으로 전력을 공급받아 충전되도록 하였는데, 이와 같은 방식에 의할 경우 전력을 공급하는 경로가 길어지게 되고 그 과정이 복잡하여 전력 손실이 발생하게 되었으며, 관련 시설의 설치에 따른 비용적, 공간적 부담이 발생하였다.

또한, 도로를 따라 설치된 무선 전력 공급 수단을 통해 전력을 무선으로 공급하게 되더라도, 충전이 필요한 차량이 도로 상에 존재하지 않는 경우에도 전력이 공급되어 전력 손실이 발생하게 되거나, 별도의 과정을 통해 전력 공급을 조절하여야 되는 등의 문제점이 발생하게 된다.

이에 따라 종래의 ESS를 통한 전력 공급 시스템을 차량과 연계하여 무선 충전에 활용할 수 있도록 하는 기술의 필요성이 제기되고 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2239780

B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, ESS에 저장된 전력이 도로망에 설치된 전력 공급부를 통해 무선으로 차량에 공급되며, 충전 관리 장치를 통해 차량과 ESS가 연계되도록 제어함으로써 종래의 충전 기술에 비해 전력 공급 경로가 단축되고, 과정이 축소될 뿐만 아니라 차량과의 연계를 통해 전력 공급을 조절할 수 있도록 하여 향상된 에너지 효율을 갖도록 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템, 그 관리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법은, ESS에 의해 전력이 공급되는 도로 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는지 확인하는 단계; 확인 결과 도로 상에 무선충전차량이 존재하는 경우 무선충전차량으로부터 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 수신하는 단계; ESS로부터 잔여 전력량을 포함한 전력 데이터를 수신하는 단계; 차량 데이터 및 전력 데이터에 기반하여 ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계; 및 무선충전차량의 충전 완료가 가능하다고 판단되는 경우 무선충전차량이 전력을 공급받아 충전될 수 있도록 ESS를 제어하는 단계;를 포함한다.

차량의 충전 시스템 관리 방법은 ESS에 의해 전력이 공급되는 도로 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는지 확인하는 단계 이후 도로 상에 무선충전차량이 존재하지 않는 경우 전력 공급이 차단되도록 ESS를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

전력 공급이 차단되도록 ESS를 제어하는 단계 이후 도로 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는지 확인하는 단계로 돌아가는 것을 특징으로 할 수 있다.

ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계는 ESS의 잔여 전력량과 무선 충전 차량의 충전 필요량을 비교하여 잔여 전력량이 충전 필요량 이상인 경우에 무선 충전 완료가 가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

차량의 충전 시스템 관리 방법은 현재 위치, 목적지, 현재 전력량, 사용자의 배터리 설정 중 어느 하나 이상을 포함하는 차량의 입력 정보를 확인하는 단계; 차량의 입력 정보에 기반하여 요구 전력량을 계산하는 단계; 및 요구 전력량에서 차량의 입력 정보에 따른 현재 전력량을 공제한 값에 기반하여 충전 필요량을 계산하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

차량의 입력 정보를 확인하는 단계는 입력 정보에 기상 데이터가 포함될 수 있으며, 차량의 입력 정보를 확인한 후 입력 정보에 기반하여 태양광 발전을 통해 공급될 것으로 예상되는 예상 발전량을 계산하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 충전 필요량을 계산하는 단계는 요구 전력량에서 현재 전력량을 공제한 값에서 예상 발전량을 추가로 공제한 값에 기반하여 도출되는 것을 특징으로 할 수 있다.

차량의 충전 시스템 관리 방법은 예상 발전량을 계산하는 단계에 앞서 외부 서버로부터 기상 데이터를 수신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계는 잔여 전력량이 충전 필요량 미만인 경우 무선 충전 완료가 불가능한 것으로 판단할 수 있으며, 무선 충전이 불가능한 것으로 판단되는 경우 계통 전원에 의해 ESS가 충전되도록 ESS를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

차량의 충전 시스템 관리 방법은 ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계 이후 무선 충전 완료가 불가능한 것으로 판단된 경우 무선충전차량에 충전 완료 불가 알림을 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

차량의 충전 시스템 관리 방법은 ESS에 의한 무선충전차량의 충전이 시작된 후 일정 시간 경과 시 무선충전차량에 차량 데이터 갱신 및 갱신된 차량 데이터 전송을 요청하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 장치는, ESS에 의해 전력이 공급되는 도로 상에 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는 지 여부를 확인하는 모니터링부; 무선충전차량으로부터 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 수신하고, ESS로부터 잔여 전력량을 포함한 전력 데이터를 수신하는 통신부; 차량 데이터 및 전력 데이터에 기반하여 ESS를 통한 무선충전차량의 충전 완료 가능성을 판단하는 판단부; 및 ESS의 전력 공급 및 충전을 제어하는 제어부;를 포함한다.

판단부는 무선 충전 완료가 불가능한 것으로 판단된 경우 무선충전차량에 충전 완료 불가 알림을 전송할 수 있다.

제어부는 충전 후 일정 시간 경과 시 무선충전차량에 차량 데이터 갱신 및 전송을 요청할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템은, 전력을 저장하는 배터리 및 도로 상에 구현되며 저장된 전력을 차량에 공급하는 전력 공급부를 포함하는 ESS; ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전되는 무선충전차량; 및 ESS를 제어하는 충전 관리 장치;를 포함하며, 충전 관리 장치는, ESS에 의해 전력이 공급되는 도로 상에 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는 지 여부를 확인하는 모니터링부; 무선충전차량으로부터 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 수신하고, ESS로부터 잔여 전력량을 포함한 전력 데이터를 수신하는 통신부; 차량 데이터 및 전력 데이터에 기반하여 ESS를 통한 무선충전차량의 충전 완료 가능성을 판단하는 판단부; 및 ESS의 전력 공급 및 충전을 제어하는 제어부;를 포함한다.

무선충전차량은 현재 위치, 목적지, 현재 전력량, 사용자의 배터리 설정 중 어느 하나 이상을 포함하는 차량의 입력 정보를 확인하고, 입력 정보에 기반하여 충전 필요량을 계산하며, 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 충전 관리 장치의 통신부로 전송할 수 있다.

무선충전차량은 차량 데이터에 변동 사항이 발생한 경우 변동된 차량 데이터를 충전 관리 장치의 통신부로 전송할 수 있다.

차량의 입력 정보에 기상 데이터가 포함될 수 있으며, 무선충전차량은 외부 서버로부터 기상 데이터를 수신할 수 있다.

충전 관리 장치는 ESS에 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 ESS를 통한 차량의 충전 시스템, 그 관리 방법 및 장치에 따르면, 무선 충전을 통해 전력 공급을 위한 경로와 과정을 단축시킬 수 있으며, 충전 관리 장치에 의해 차량과 ESS의 협조 제어가 이뤄짐에 따라 차량의 데이터를 통해 파악되는 각 상황별로 전력 공급이 최적화되도록 조절할 수 있게 되어 전력의 손실을 방지하고 에너지 효율을 높일 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템에서 무선충전차량이 충전되는 모습을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법 중 충전 관리 장치와 ESS에서 이루어지는 과정의 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법 중 무선충전차량에서 이루어지는 과정의 순서도.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템의 구성도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 장치의 구성도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템에서 무선충전차량이 충전되는 모습을 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법 중 충전 관리 장치와 ESS에서 이루어지는 과정의 순서도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법 중 무선충전차량에서 이루어지는 과정의 순서도이다.

본 발명의 실시예들에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법을 설명하기 앞서, 실시예들에 적용될 수 있는 충전 시스템을 먼저 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템의 구성도로서, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템은 무선충전차량(100), 충전 관리 장치(200), ESS(300), 외부 서버(400) 및 계통 전원(500)을 포함할 수 있다. 도 1은 본 발명의 실시예들과 관련된 구성 요소를 위주로 나타낸 것으로, 실제 충전 시스템의 구현은 이보다 많거나 적은 구성 요소를 포함할 수 있음은 물론이다. 이하, 각 구성 요소를 설명한다.

무선충전차량(100)은 전기 공급원으로부터 충전 받은 전기에너지를 동력원으로 사용하는 자동차로, 유선으로 전력을 공급받아 충전될 수도 있으며, 태양광 발전 또는 자기 공명 방식 등을 통해 무선으로 충전될 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 무선충전차량(100)은 ESS(300)에 의해 무선으로 전력을 공급받아 충전되며, 이 경우 주행 중 전력을 공급받아 충전됨에 따라 주행경로를 이탈하여 충전장소로 이동하여야 하거나, 충전을 위해 별도의 시간을 투자할 필요가 없어지게 된다.

또한, 무선충전차량(100)은 현재 위치, 목적지, 현재 전력량, 사용자의 배터리 설정 중 어느 하나 이상을 포함하는 차량의 입력 정보를 확인하고, 입력 정보에 기반하여 충전 필요량을 계산하며, 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 충전 관리 장치(200)에 제공할 수 있다.

그리고, 무선충전차량(100)은 차량 데이터에 변동 사항이 발생한 경우 변동된 차량 데이터를 충전 관리 장치(200)에 제공할 수 있는데, 이를 통해 충전 후 일정 시간이 지나 충전 관리 장치(200)측에서 차량 데이터 갱신을 요청하지 않더라도 무선충전차량(100)측에서 능동적으로 변동 사항에 대한 차량 데이터를 충전 관리 장치(200)로 전송하여 변화된 조건에 신속하게 대응할 수 있게 되고, 전력 공급 효율을 더욱 확보할 수 있게 된다.

이 때, 차량의 입력 정보에는 기상 데이터가 포함될 수 있으며, 무선충전차량(100)은 외부 서버(400)로부터 기상 데이터를 수신할 수도 있다. 이 때 수신한 기상 데이터는 태양광 발전에 따른 예상 발전량 계산 시에 활용될 수 있으며, 외부 서버(400)는 기상청 서버 등 날씨정보를 제공하는 서버가 될 수 있다. 예상 발전량 계산 시에 외부 서버(400)로부터 제공받은 기상 데이터를 활용함에 따라 기상상황에 영향을 크게 받는 태양광 발전에 따른 발전량을 비교적 정확하게 예측할 수 있게 된다.

충전 관리 장치(200)는 무선충전차량(100)과 통신을 통해 차량 데이터를 수신하고 이를 반영하여 ESS(300)의 전력 공급을 제어한다. 충전 관리 장치(200)가 무선충전차량(100) 및 ESS(300)가 연계되도록 협조 제어를 수행함에 따라 무선충전차량의 존재유무, 충전 필요량 등을 반영하여 ESS의 전력 공급을 조절할 수 있게 되고, 이를 통해 각 상황별로 최적화된 전력 공급이 이루어질 수 있게 된다. 보다 구체적인 충전 관리 장치(200)의 구성은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.

한편, 도 1에서는 충전 관리 장치(200)가 ESS(300)와 구분되는 별도의 장치로 도시되었으나, 다른 구현례에 의하면 충전 관리 장치(200)는 ESS(300)에 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다. 그에 따라, 기존에 ESS(300)를 구성하던 제어기를 충전 관리 장치(200)로 활용할 수도 있으며, 그 외에도 충전 관리 장치(200)를 별도로 구비하는 대신 무선충전차량(100)과 ESS(300)에 이미 포함되어 있는 제어기에 기능을 추가하는 방식으로도 구현될 수도 있다.

ESS(300)는 전력을 공급받아 저장하고 있다가 이를 다시 공급하는 역할을 수행한다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 ESS(300)는 배터리(310)에 전력을 저장하고, 도로(330)에 구현된 전력 공급부(320)를 통해 도로(330)를 주행하는 무선충전차량(100)이 충전될 수 있게 된다. 이 경우 ESS(300)의 전력 저장과 공급은 충전 관리 장치(200)에 의해 제어된다.

도 1은 본 발명의 ESS를 통한 차량의 충전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 것으로 충전 시스템에 있어서 충전 관리 장치(200)에 대하여는 이하 도 2를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 장치의 구성도로서, 본 발명의 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 장치(200)는 ESS에 의해 전력이 공급되는 도로 상에 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는 지 여부를 확인하는 모니터링부(210); 무선충전차량으로부터 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 수신하고, ESS로부터 잔여 전력량을 포함한 전력 데이터를 수신하는 통신부(220); 차량 데이터 및 전력 데이터에 기반하여 ESS를 통한 무선충전차량의 충전 완료 가능성을 판단하는 판단부(230); 및 ESS의 전력 공급 및 충전을 제어하는 제어부(240);를 포함한다. 실제 충전 시스템 관리 장치의 구현은 이보다 많거나 적은 구성 요소를 포함할 수 있음은 물론이다. 이하, 각 구성 요소를 설명한다.

모니터링부(210)는 ESS(300)에 의해 전력이 공급되는 도로(330) 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량(100)이 존재하는지 확인하는 역할을 수행한다. 무선충전차량(100)의 존재 여부 확인은 센서를 통해 움직임을 감지하거나 무게를 감지하는 등의 방식으로 이루어질 수 있고, 카메라를 통해 인식하는 방식으로 이루어지거나 무선충전차량(100)과의 통신을 통해 이루어질 수도 있다.

통신부(220)는 모니터링부(210)를 통해 무선충전차량(100)이 도로(330)상에 존재하는 것이 확인된 경우 무선충전차량(100)과 ESS(300)로부터 각각 차량 데이터와 전력 데이터를 수신하는 역할을 수행한다. 이 때 차량 데이터는 무선충전차량(100)의 충전 필요량을 포함하며, 전력 데이터는 ESS(300)의 잔여 전력량을 포함한다. 수신한 차량 데이터와 전력 데이터는 무선충전차량(100)의 충전 완료 가능 여부 판단을 위해 판단부에 제공된다.

판단부(230)는 무선충전차량(100)과 ESS(300)로부터 수신한 차량 데이터와 전력 데이터를 기반으로 ESS(300)를 통한 무선충전차량(100)의 충전 시 충전 완료 가능 여부를 판단하며, 전술한 바와 같이 충전 완료 가능 여부는 충전 필요량과 잔여 전력량의 비교를 통해 이루어질 수 있다. 이후 판단부(230)는 판단결과를 제어부(240)에 제공한다. 또한, 판단부(230)는 무선 충전 완료가 불가능한 것으로 판단된 경우 무선충전차량에 충전 완료 불가 알림을 전송하는 역할도 수행할 수 있다.

제어부(240)는 판단부(230)의 판단결과에 따라 ESS(300)의 전력 공급 및 충전을 제어하는 역할을 수행한다. 판단 결과 충전 완료가 가능한 경우에는 ESS(300)가 전력을 공급하도록 제어할 수 있으며, 판단 결과 충전 완료가 불가능한 경우에는 ESS(300)가 충전되도록 제어할 수 있으며, 이 경우 ESS(300)의 충전은 계통 전원(500)에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 제어부(240)는 충전 후 일정 시간 경과 시 무선충전차량에 차량 데이터 갱신 및 전송을 요청하는 역할도 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 장치의 구성에 대한 설명으로 실제 무선충전차량(100)이 ESS(300)를 통해 충전되는 모습에 대하여는 이하 도 3을 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템에서 무선충전차량이 충전되는 모습을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 ESS를 통한 차량의 충전 시스템에서 무선충전차량(100)은 태양광 발전 또는 자기 공명 방식에 의해 전력을 공급받아 무선 충전될 수 있으며, 이를 위해 ESS를 통한 무선 충전을 위한 자기 공명 패널(110) 및 태양광 발전을 위한 태양광 패널(120)을 구비할 수 있다. 태양광 패널(120)을 통해 발전된 전력은 컨버터(130)와 전력분배기(140)를 거쳐 일부는 차량 배터리(150)에 저장되고, 일부는 자기 공명 패널(110)로 전달되어 자기 공명 패널(110)이 도로(330)에 구현된 ESS 전력 공급부(320)와 전력을 교환할 수 있도록 한다. 자기 공명 패널(110)이 ESS 전력 공급부(320)를 통해 공급받은 전력은 차량 배터리(150)로 저장되게 되며 이러한 방식으로 무선충전차량(100)의 충전이 이루어질 수 있게 된다.

ESS 전력공급부(320)는 주행 중인 차량에 전력을 공급할 수 있도록 도로(330)에 구현되며, ESS 배터리(310)에 저장된 전력을 무선충전차량(100)에 공급한다. 이 때 ESS 배터리(310)에 잔여 전력량이 충분하지 않은 경우에는 계통 전원(500)으로부터 ESS 배터리(310)가 충전될 수 있으며, 계통 전원은 인근 발전소 등이 될 수 있다.

도 3은 본 발명의 ESS를 통한 차량의 충전 시스템에 있어서 무선충전차량(100)이 ESS(300)에 의해 충전되는 모습을 나타낸 것으로, 충전 관리 장치(200)를 통해 무선충전차량(100)과 ESS(300)가 연동되어 ESS(300)를 제어하는 방법에 대하여는 이하 도 4를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법 중 충전 관리 장치와 ESS에서 이루어지는 과정의 순서도로서, 본 발명에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법은 ESS에 의해 전력이 공급되는 도로(330) 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량(100)이 존재하는지 확인하는 단계(S110); 확인 결과 도로(330) 상에 무선충전차량(100)이 존재하는 경우 무선충전차량(100)으로부터 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 수신하는 단계(S130); ESS(300)로부터 잔여 전력량을 포함한 전력 데이터를 수신하는 단계(S140); 차량 데이터 및 전력 데이터에 기반하여 ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계(S150); 및 무선충전차량의 충전 완료가 가능하다고 판단되는 경우 무선충전차량(100)이 전력을 공급받아 충전될 수 있도록 ESS(300)를 제어하는 단계(S170);를 포함한다. 실제 충전 시스템 관리 방법의 구현은 이보다 많거나 적은 구성 요소를 포함할 수 있음은 물론이다. 이하, 각 구성 요소를 설명한다.

ESS에 의해 전력이 공급되는 도로(330) 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량(100)이 존재하는지 확인하는 단계(S110)는 충전 관리 장치(200)의 모니터링부(210)에 의해 이루어지며, 도로(330) 상에 충전 대상이 되는 무선충전차량(100)이 존재하는 지 여부를 확인한다. 확인 결과 도로(330) 상에 무선충전차량(100)이 존재하는 경우 무선충전차량(100)으로부터 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 수신하는 단계(S130) 및 ESS(300)로부터 잔여 전력량을 포함한 전력 데이터를 수신하는 단계(S140)가 진행된다. 차량 데이터 및 전력 데이터의 수신은 차량 관리 장치(200)의 통신부(210)에서 이루어지며, 이후 수신한 차량 데이터 및 전력 데이터에 기반하여 ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계(S150)가 진행되게 된다. 판단 결과 무선충전차량의 충전 완료가 가능하다고 판단되는 경우 무선충전차량(100)이 전력을 공급받아 충전될 수 있도록 ESS를 제어하는 단계(S170)를 통해 무선 충전이 시작된다.

한편, 본 발명에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법은 ESS에 의해 전력이 공급되는 도로(330) 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량(100)이 존재하는지 확인하는 단계 이후 도로 상에 무선충전차량이 존재하지 않는 경우 전력 공급이 차단되도록 ESS를 제어하는 단계(S120);를 더 포함할 수 있다. 도로(330) 상에 무선충전차량(100)이 존재하지 않는 경우에도 전력 공급이 계속되는 경우 전력이 불필요하게 낭비되며 ESS의 배터리(310)에 저장된 전력이 빠르게 고갈되어 ESS의 충전 주기가 짧아지게 된다. 그러나 위와 같은 단계(S120)를 갖는 경우, 도로(330) 상에 무선충전차량(100)이 존재하지 않아 전력 공급이 불필요하게 되면 전력 공급을 차단함으로써 전력 손실을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 전력 공급이 차단되도록 ESS를 제어하는 단계(S120) 이후 도로 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는지 확인하는 단계(S110)로 돌아가도록 할 수도 있으며, 위와 같은 단계를 거치게 됨에 따라 도로(330)에 전력 공급이 중지된 후에도 도로(330) 상에 무선충전차량(100)이 확인되어 전력 공급이 필요한 경우에는 다시 전력이 공급되도록 할 수 있다.

한편, ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계(S150)는 ESS의 잔여 전력량과 무선 충전 차량의 충전 필요량을 비교하여 잔여 전력량이 충전 필요량 이상인 경우에 무선 충전 완료가 가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우 무선 충전이 완료 가능한 경우란, 무선충전차량(100)이 주행함에 있어 요구되는 전력량에 도달하기 위해 필요한 충전 필요량만큼을 ESS(300)가 공급할 수 있는 경우를 의미할 수 있다. 충전 필요량과 잔여 전력량을 비교하여 충전 완료 가능 여부를 판단함으로써 무선충전차량(100)의 충전 시 필요로 하는 전력량을 공급받을 수 있게 된다.

반대로, 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계(S150)에서 충전 관리 장치의 판단부(230)는 잔여 전력량이 충전 필요량 미만인 경우 무선 충전 완료가 불가능한 것으로 판단할 수 있으며(S150의 No), 무선 충전이 불가능한 것으로 판단되는 경우 계통 전원(500)에 의해 ESS가 충전되도록 ESS를 제어하는 단계(S160);를 더 포함할 수 있다. 잔여 전력량이 충전 필요량보다 적어 무선충전차량(100)의 충전이 완료될 수 없는 경우 계통 전원(500)에 의해 ESS의 배터리(310)가 충전되도록 하며, 이후 충전을 통해 잔여 전력량이 충전 필요량 이상이 되는 경우 전력 공급을 통해 무선 충전이 완료되도록 할 수 있다.

한편, ESS(300)를 통한 전력 공급과 ESS(300)의 충전이 동시에 이루어질 수 있는 경우에는 ESS 배터리(310)의 잔여 전력량이 충전 필요량 미만인 경우에도 ESS(300)가 전력을 공급하도록 하여 무선 충전이 일단 시작되도록 하고, 무선 충전이 진행되는 와중에 ESS의 배터리도 동시에 전력을 공급받아 충전되도록 할 수 있다.

위와 같이 충전 필요량과 잔여 전력량을 비교하여 무선 충전 가능 여부를 판단함에 따라 잔여 전력량이 무선충전차량(100)을 충전시키기에 충분한 경우에는 ESS가 전력을 공급하도록 하고, 이와 달리 잔여 전력량이 무선충전차량을 충전시키기에 부족한 경우에는 ESS의 배터리(310)가 충전되도록 하여 충전 시스템이 지속적으로 순환될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법은 ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계(S150) 이후 무선 충전 완료가 불가능한 것으로 판단된 경우 무선충전차량에 충전 완료 불가 알림을 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있으며, 충전 완료 불가 알림을 전달 받은 무선충전차량 탑승자는 충전 완료가 불가능함을 미리 인지하고, 다른 충전 수단을 고려할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법은 ESS(300)에 의한 무선충전차량(100)의 충전이 시작된 후 일정 시간 경과 시 무선충전차량(100)에 차량 데이터 갱신 및 갱신된 차량 데이터 전송을 요청하는 단계(S180);를 더 포함할 수 있다. 충전이 시작된 후 일정 시간이 경과되는 경우에는 충전 필요량을 포함한 차량 데이터가 변동될 수 있으며, 변동된 차량 데이터에 대응하도록 ESS를 제어할 필요가 있으므로 무선충전차량(100)에 차량 데이터 갱신 및 갱신된 차량 데이터 전송을 요청하도록 한다. 이와 같은 단계(S180)은 충전 후 일정시간 경과 시 가장 첫 단계인 ESS에 의해 전력이 공급되는 도로(330) 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량(100)이 존재하는지 확인하는 단계(S110)로 돌아가는 것에 의해 이루어질 수도 있다. 이와 같이 충전 후 일정시간이 경과될 때 마다 차량 데이터를 갱신하고 이를 반영함으로써 무선충전차량(100)의 주행에 따라 발생하는 변수에 대응하여 전력 공급을 조절할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법 중 충전 관리 장치(200)와 ESS(300)에서 이루어지는 과정을 나타낸 도면으로, 무선충전차량(100)에서 이루어지는 과정에 대해서는 이하 도 5를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법 중 무선충전차량에서 이루어지는 과정의 순서도로서, 본 발명의 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법은 현재 위치, 목적지, 현재 전력량, 사용자의 배터리 설정 중 어느 하나 이상을 포함하는 차량의 입력 정보를 확인하는 단계(S210); 차량의 입력 정보에 기반하여 요구 전력량을 계산하는 단계(S220); 및 요구 전력량에서 차량의 입력 정보에 따른 현재 전력량을 공제한 값에 기반하여 충전 필요량을 계산하는 단계(S250);를 더 포함할 수 있다.

충전 필요량의 계산 및 충전 필요량을 포함한 차량 데이터의 발신은 무선충전차량(100)에서 이루어지며, 차량의 입력 정보는 현재 위치, 목적지, 현재 전력량, 사용자의 배터리 설정 등을 포함할 수 있다. 이러한 입력 정보는 사용자에 의해 직접 입력될 수도 있고, 네비게이션 또는 차량의 제어기 등에 의해 입력될 수도 있다. 요구 전력량은 현재 위치에서 목적지 도달 시까지 주행하기 위해 필요한 전력량이 될 수 있으며, 또는 사용자가 별도로 정한 배터리 설정에 따라 정해질 수도 있다. 충전 필요량은 요구 전력량에서 현재 전력량을 공제한 값에 기반하여 도출되어 충전 필요량만큼 충전 시 무선충전차량(100)이 요구 전력량만큼 전력을 확보할 수 있도록 한다.

이 때, 차량의 입력 정보를 확인하는 단계(S210)에서 입력 정보에 기상 데이터가 포함될 수 있으며, 차량의 입력 정보를 확인한 후 입력 정보에 기반하여 태양광 발전을 통해 공급될 것으로 예상되는 예상 발전량을 계산하는 단계(S230);를 더 포함할 수 있고, 충전 필요량을 계산하는 단계(S250)는 요구 전력량에서 현재 전력량을 공제한 값에서 예상 발전량을 추가로 공제한 값에 기반하여 도출될 수 있다.

나아가, 예상 발전량을 계산하는 단계에 앞서 외부 서버로부터 기상 데이터를 수신하는 단계(S240);를 더 포함할 수도 있다.

무선충전차량(100)이 ESS(300)를 통해 무선 충전되는 외에 자체적으로 태양광 발전을 수행하여 전력을 생산할 수 있는 경우 태양광 발전을 통해 얻을 수 있을 것으로 예상되는 예상 발전량을 추가적으로 고려할 수 있으며, 태양광 발전 시에는 예상 발전량만큼의 전력은 ESS를 통해 추가적으로 공급되지 않더라도 수급 가능하므로 충전 필요량의 계산 시 요구 전력량에서 현재 전력량뿐만 아니라 예상 발전량을 추가로 공제하게 되는 것이다. 이를 통해 차량의 무선 충전 시스템을 조화롭고 효율적으로 활용할 수 있게 되며, 예상 발전량만큼의 전력을 ESS에서 공급받지 않도록 하여 전력 공급을 줄이고 추가적인 에너지 효율을 도모할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 무선충전차량
200 : 충전관리장치
300 : ESS

Claims

ESS(Energy Storage System)에 의해 전력이 공급되는 도로 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는지 확인하는 단계;
확인 결과 도로 상에 무선충전차량이 존재하는 경우 무선충전차량으로부터 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 수신하는 단계;
ESS로부터 잔여 전력량을 포함한 전력 데이터를 수신하는 단계;
차량 데이터 및 전력 데이터에 기반하여 ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계; 및
무선충전차량의 충전 완료가 가능하다고 판단되는 경우 무선충전차량이 전력을 공급받아 충전될 수 있도록 ESS를 제어하는 단계;를 포함하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
청구항 1에 있어서,
ESS에 의해 전력이 공급되는 도로 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는지 확인하는 단계 이후 도로 상에 무선충전차량이 존재하지 않는 경우 전력 공급이 차단되도록 ESS를 제어하는 단계;를 더 포함하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
청구항 2에 있어서,
전력 공급이 차단되도록 ESS를 제어하는 단계 이후 도로 상에 ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는지 확인하는 단계로 돌아가는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
청구항 1에 있어서,
ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계는 ESS의 잔여 전력량과 무선 충전 차량의 충전 필요량을 비교하여 잔여 전력량이 충전 필요량 이상인 경우에 무선 충전 완료가 가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
청구항 1에 있어서,
현재 위치, 목적지, 현재 전력량, 사용자의 배터리 설정 중 어느 하나 이상을 포함하는 차량의 입력 정보를 확인하는 단계;
차량의 입력 정보에 기반하여 요구 전력량을 계산하는 단계; 및
요구 전력량에서 차량의 입력 정보에 따른 현재 전력량을 공제한 값에 기반하여 충전 필요량을 계산하는 단계;를 더 포함하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
청구항 5에 있어서,
차량의 입력 정보를 확인하는 단계는 입력 정보에 기상 데이터가 포함될 수 있는 것을 특징으로 하고,
차량의 입력 정보를 확인한 후 입력 정보에 기반하여 태양광 발전을 통해 공급될 것으로 예상되는 예상 발전량을 계산하는 단계;를 더 포함하고,
충전 필요량을 계산하는 단계는 요구 전력량에서 현재 전력량을 공제한 값에서 예상 발전량을 추가로 공제한 값에 기반하여 도출되는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
청구항 6에 있어서,
예상 발전량을 계산하는 단계에 앞서 외부 서버로부터 기상 데이터를 수신하는 단계;를 더 포함하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
청구항 1에 있어서,
ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계는 잔여 전력량이 충전 필요량 미만인 경우 무선 충전 완료가 불가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하고,
무선 충전이 불가능한 것으로 판단되는 경우 계통 전원에 의해 ESS가 충전되도록 ESS를 제어하는 단계;를 더 포함하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
청구항 1에 있어서,
ESS에 의한 무선충전차량의 충전 완료 가능 여부를 판단하는 단계 이후 무선 충전 완료가 불가능한 것으로 판단된 경우 무선충전차량에 충전 완료 불가 알림을 전송하는 단계;를 더 포함하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
청구항 1에 있어서,
ESS에 의한 무선충전차량의 충전이 시작된 후 일정 시간 경과 시 무선충전차량에 차량 데이터 갱신 및 갱신된 차량 데이터 전송을 요청하는 단계;를 더 포함하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 방법.
ESS에 의해 전력이 공급되는 도로 상에 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는 지 여부를 확인하는 모니터링부;
무선충전차량으로부터 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 수신하고, ESS로부터 잔여 전력량을 포함한 전력 데이터를 수신하는 통신부;
차량 데이터 및 전력 데이터에 기반하여 ESS를 통한 무선충전차량의 충전 완료 가능성을 판단하는 판단부; 및
ESS의 전력 공급 및 충전을 제어하는 제어부;를 포함하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 장치.
청구항 11에 있어서,
판단부는 무선 충전 완료가 불가능한 것으로 판단된 경우 무선충전차량에 충전 완료 불가 알림을 전송하는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 장치.
청구항 11에 있어서,
제어부는 충전 후 일정 시간 경과 시 무선충전차량에 차량 데이터 갱신 및 전송을 요청하는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템 관리 장치.
전력을 저장하는 배터리 및 도로 상에 구현되며 저장된 전력을 차량에 공급하는 전력 공급부를 포함하는 ESS;
ESS로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전되는 무선충전차량; 및
ESS를 제어하는 충전 관리 장치;를 포함하며,
충전 관리 장치는,
ESS에 의해 전력이 공급되는 도로 상에 무선으로 전력을 공급받아 충전될 수 있는 무선충전차량이 존재하는 지 여부를 확인하는 모니터링부;
무선충전차량으로부터 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 수신하고, ESS로부터 잔여 전력량을 포함한 전력 데이터를 수신하는 통신부;
차량 데이터 및 전력 데이터에 기반하여 ESS를 통한 무선충전차량의 충전 완료 가능성을 판단하는 판단부; 및
ESS의 전력 공급 및 충전을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템.
청구항 14에 있어서,
무선충전차량은 현재 위치, 목적지, 현재 전력량, 사용자의 배터리 설정 중 어느 하나 이상을 포함하는 차량의 입력 정보를 확인하고, 입력 정보에 기반하여 충전 필요량을 계산하며, 충전 필요량을 포함한 차량 데이터를 충전 관리 장치의 통신부로 전송하는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템.
청구항 15에 있어서,
무선충전차량은 차량 데이터에 변동 사항이 발생한 경우 변동된 차량 데이터를 충전 관리 장치의 통신부로 전송하는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템.
청구항 15에 있어서,
차량의 입력 정보에 기상 데이터가 포함될 수 있는 것을 특징으로 하고,
무선충전차량은 외부 서버로부터 기상 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템.
청구항 14에 있어서,
충전 관리 장치는 ESS에 포함되는 것을 특징으로 하는 ESS를 통한 차량의 충전 시스템.