KR20230172650A - 전기 구동 차량을 위한 충/방전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템 - Google Patents

전기 구동 차량을 위한 충/방전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템 Download PDF

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KR20230172650A
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Abstract

본 발명은 전기 구동 차량을 위한 충/방전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 본 개시의 일 측면에 따른 전기 구동 차량에서의 충/방전 방법은 충전 스테이션 별 충/방전 요율 정책이 매핑된 지도 정보를 생성하여 네비게이션 시스템에 등록하는 단계와 상기 지도 정보에 기반하여 상기 전기 구동 차량의 현재 위치에 상응하여 충/방전이 가능한 적어도 하나의 충전 스테이션을 식별하는 단계와 상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 중 충/방전을 위한 최적의 충전 스테이션을 선택하는 단계와 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄을 결정하는 단계와 상기 선택된 충전 스테이션으로 이동 후 상기 결정된 충/방전 스케줄에 따라 충/방전을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전력 계통을 보호하고 비용 효율적인 V2G(Vehicle-to-Grid) 시스템을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

전기 구동 차량을 위한 충/방전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템{Wireless charging and discharging method for electric powered vehicle and apparatus and system therefor}
본 발명은 전기 구동 차량을 위한 충/방전 기술에 관한 것으로서, 상세하게, V2G(Vehicle to Grid) 시스템에서 전력 계통 보호 및 비용 효율적인 충/방전을 위한 충/방전 제어 기술에 관한 것이다.
차량 운행에 필요한 대표적인 친환경 기술은 화석연료를 사용하는 내연기관 엔진을 대체하는 것이다. 이는 내연기관 엔진을 이용한 차량이 전기자동차로 대체됨을 의미한다. 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)는 배터리로 전동기를 구동하기 때문에, 내연기관의 사용을 어느 정도 혹은 완전히 피할 수 있어 환경오염과 화석연료 자원소모의 의존성을 상당히 감소시킬 수 있다. 현재 전기 자동차는 내연기관 엔진과 전동기 및 배터리로 구동하는 하이브리드 방식 (Plug -in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)과 배터리와 전동기로만 구동하는 방식 (Battery Electric Vehicle, BEV)으로 상용화 되고 있다.
플러그 앤 충전(Plug and Charging)은 전기 자동차 충전에 대한 국제 표준인 ISO 15118에서 처음 도입된 기술 개념이다. 해당 표준의 미래 지향적인 개념은 사용자가 더욱 편리하고 안전한 EV 충전 방법을 가능하게 하며 해당 표준을 완전히 지원하는 모든 충전소에서 사용할 수 있다.
운전자가 필요로 하는 유일한 조치는 충전 케이블을 EV 및/또는 충전 스테이션에 연결하는 것이고, 충전 케이블이 연결되면 EV는 자동으로 운전자를 대신하여 충전소에 자신을 식별하고 배터리 충전을 위한 에너지를 받을 수 있는 권한이 부여된다.
최근, 전기 구동 차량을 위한 충전은 충전 케이블을 통한 유선 충전 방식뿐만 아니라 무선으로 전력을 수신하여 충전하는 무선 충전 방식에 대해서도 활발히 연구되고 있다.
따라서, 향후의 플러그 앤 충전은 종래 유선 충전-예를 들면, AC 환속 충전기를 이용한 AC 충전 및 DC 급속 충전기를 이요한 DC 충전을 포함-뿐만 아니라 전자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식 등의 무선 충전에 모두 적용될 수 있을 전망이다.
향후, 플러그 앤 충전은 전기 자동차뿐만 아니라 상업용 드론, 전기 버스, 전동 킥보드, 전기 자전거 등의 퍼스널 모빌리티, 수륙 양용 차량, 수직 이착륙 전기 비행기인 도심항공모빌리티rban Air Mobility, UAM) 등 다양한 모터 구동 이동 수단에도 적용될 것이 예상된다.
도심항공모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)의 개념은 미항공우주국(NASA)에서 "유인 항공기 및 무인 항공기 시스템을 위한 대도시 지역의 안전하고 효율적인 항공 교통 운영"으로 최초 정의되었다. 최근 정부, 기업 및 연구 기관이 UAM에 대한 관심이 높아지면서 이 새로운 개념이 빠르게 확산되고 있다.
Global Information, Inc.의 시장 보고서에 따르면, 도심항공모빌리티(Urban Air Mobility, UAM) 시장 규모는 13.5%의 연평균 복합 성장률(CAGR)로 확대되어 2020년 26억 달러에서 2030년에는 91억 달러 규모로 성장할 것으로 예측됩니다. 효율 향상, 사람에 대한 안전성, 투자 수요 증가 등의 요인이 시장 성장을 촉진할 전망이다.
UAM은 고속도로, 철도, 항공 및 수로를 포함한 기존 운송 모드에 혁명을 일으킬 것으로 예상된다. 2018년 모건스탠리(Morgan Stanley) blue paper는 2040년까지 전 세계 UAM 주소 지정 가능 시장이 1조 5천억 달러에 이를 것으로 추정합니다.
UAM 개념은 기존 지상 교통 인프라가 불충분한 농촌 지역의 응용 프로그램으로 더 확장될 수 있다. 특히, 운송 분야 외에도 UAM 차량은 관광, 산업, 응급 의료 서비스, 화재 통제 등의 특정 시나리오에서 적용될 수 있을 것으로 예상되고 있다.
향후, 스마트 UAM 차량은 기내에 조종사가 필요하지 않도록 자율 주행 기능 및 원격 제어 기능이 탑재될 수 있다. 이는 차량 내 조종사 및 관련 비용의 필요성을 제거할 뿐만 아니라 인적 오류로 인한 안전 사고 위험을 미연에 방지하고, 지상에서 차량을 보다 쉽고 안전하게 관제 및 제어할 수 있다.
UAM 차량은 도시 지역 내 특정 지점 간 경로로 승객이나 화물을 운송하는 비행 차량입니다. 건물, 공장, 도로 교통 및 도시의 군중의 제약으로 인해 기존 활주로를 이용하는 항공기와는 달리 이상적인 차량 모델은 수직으로 이착륙할 수 있는 기능과 함께 자율적이고 작고 효율적이며 민첩하고 기동성이 있어야 한다.
또한, 전기 구동 UAM 차량은 대기 환경 이슈 등을 고려하여 기존 화석 연료가 아닌 태양광, 전기 에너지, 수소 연료 등 친환경 에너지를 이용함으로써, 친환경적이며, 배기 가스가 전혀 없는 장점을 가지고 있다.
UAM 차량은 개인과 화물이 직선 항공 노선으로 도시 간 이동할 수 있다는 점에서 기존의 지상 운송에 비해 보다 빠르고 효율적인 장점을 가진다.
중앙 집중식 UAM 플랫폼은 편리한 네트워크를 제공하므로, 개인이 자신의 UAM 차량을 소유할 필요가 없다. 이를 통해 자산 활용도를 높일 뿐만 아니라 자원 낭비를 줄일 수 있습니다.
또한, 중앙 집중식 UAM 플랫폼은 오늘날 도시 생활의 많은 부분을 지배하는 주차 문제를 제거할 수 있으며, 기존 자동차와 비교하여 진정한 공유 경제 실현할 수 있는 장점이 있다.
UAM은 단거리(3km - 100km) 항공 서비스를 제공할 수 있으며, 도시 거주자를 위해 설계되어 현재 항공사가 제공할 수 없는 "마지막 50km" 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
전기 구동 차량을 효율적으로 운영하기 위해서는 안전하고 효율적인 충/방전 방식이 요구된다.
특히, 계통 파라메터 및 요율 정책의 지역 별 상이함을 고려하여 전기 구동 차량의 충/방전을 효율적으로 제어하는 것은 전기 구동 차량의 안전성 확보뿐만 아니라 비용 효율적인 관리를 위해 매우 중요하다.
본 개시의 목적은 전기 구동 차량을 위한 충/방전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 개시의 목적은 전력 계통 보호 및 충전 비용 절감이 가능한 전기 구동 차량을 위한 충/방전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 개시의 목적은 전기 구동 차량의 현재 위치 및/또는 현재(또는 미래) 주행 경로 등에 최적화된 충/방전 스케줄링을 제공함으로써 사용자의 불편을 최소화하고, 차량 유지 비용을 최소화시키는 것이 가능한 V2G(Vehicle-to-Grid) 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 개시의 목적은 지역별/전력사업자별/충전소별 상이한 충/방전 요율 정책에 기반하여 적응적으로 유/무선 충/방전 스케줄을 결정함으로써 충전 비용을 최소화시키는 것이 가능한 전기 구동 차량을 제공하는 것이다.
또한, 본 개시의 목적은 지역별/전력사업자별/충전소별 계통 파라메터를 전기 구동 차량의 현재 위치 및/또는 미래 주행 계획에 따라 동적으로 보정함으로써 전력 계통을 안전하게 보호할 수 있는 V2G(Vehicle-to-Grid) 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 개시의 목적은 전기 구동 차량의 배터리에 충전된 유휴 전력을 전력 계통으로 역송전함으로써 전력 계통의 부하 변동을 최소화하여 안정적인 전력 공급을 가능하게 하는 V2G(Vehicle-to-Grid) 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 개시의 목적은 전기 구동 차량을 위한 최적의 충/방전 스케줄링을 제공함으로써, 빈번한 배터리 충/방전에 따른 배터리 열화 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 V2G(Vehicle-to-Grid) 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 개시의 목적은 빅 데이터 기반의 사전 학습을 통해 지역별/전력사업자별/충전소별/시간대별/ 전력 수요를 실시간 예측하고, 그에 따른 충/방전 요율을 자동으로 갱신함으로써, 전력 수요를 효과적으로 분산시키는 것이 가능한 V2G(Vehicle-to-Grid) 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 측면에 따른 전기 구동 차량에서의 충/방전 방법은 충전 스테이션 별 충/방전 요율 정책이 매핑된 지도 정보를 생성하여 네비게이션 시스템에 등록하는 단계와 상기 지도 정보에 기반하여 상기 전기 구동 차량의 현재 위치에 상응하여 충/방전이 가능한 적어도 하나의 충전 스테이션을 식별하는 단계와 상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 중 충/방전을 위한 최적의 충전 스테이션을 선택하는 단계와 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄을 결정하는 단계와 상기 선택된 충전 스테이션으로 이동 후 상기 결정된 충/방전 스케줄에 따라 충/방전을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 최적의 충전 스테이션을 선택하는 단계는 가용한 충/방전 시간대를 결정하는 단계와 상기 결정된 가용한 충/방전 시간대의 상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 각각의 충/방전 요율에 기반하여 최적 비용을 발생시키는 충전 스테이션을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 방법은 상기 측정된 현재 위치에 상응하는 지역 코드 및 상기 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터를 수신하는 단계와 상기 선택된 충전 스테이션으로부터 수신되는 전력 신호에 대한 측정 결과에 기반하여 상기 수신된 계통 파라메터를 보정하는 단계를 더 포함하고, 상기 계통 파라메터는 상기 선택된 충전 스테이션 또는 네트워크를 통해 연결된 서버로부터 수신될 수 있다.
실시 예로, 상기 계통 파라메터는 동작 주파수 값 및 유효 전력 값을 포함하되, 상기 수신된 동작 주파수 값과 상기 수신된 전력 신호로부터 실측된 동작 주파수 값을 비교하여 동작 주파수가 보정되고, 상기 수신된 유효 전력 값과 상기 수신된 전력 신호로부터 실측된 유효 전력 값을 비교하여 유효 전력이 보정될 수 있다.
실시 예로, 상기 충/방전 스케줄을 결정하는 단계는 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최대 비용이 발생하는 방전 시간대를 결정하는 단계와 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최소 비용이 발생하는 충전 시간대를 결정하는 단계와 상기 결정된 방전 시간대와 상기 결정된 충전 시간대에 기반하여 충/방전 스케줄링 테이블을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 충/방전 스케줄링 테이블은 시간대 별 요율을 지시하는 요율 필드와 방전 모드로 동작할 시간대, 방전 시작 시간대, 충전 모드로 동작할 시간대 및 충전 시작 시간대를 지시하는 모드 필드와 해당 시간대에 실제 방전 또는 충전이 수행되었는지를 지시하는 충/방전 플래그 필드와 해당 시간대에 수행된 방전 또는 충전에 대해 사용자 계정에 대한 비용 입금 또는 비용 출금이 완료되었는지 여부를 지시하는 입출금 현황 필드 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 충/방전 스케줄은 사용자 설정된 미래 주행 계획, 현재 주행 경로, 사전 분석된 주행 패턴 및 현재 배터리 충전 상태 중 적어도 하나에 더 기반하여 결정될 수 있다.
실시 예로, 상기 방법은 네트워크를 통해 서버로 차량 상태 정보를 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 차량 상태 정보에 기반하여 사전 학습된 상기 주행 패턴이 상기 서버로부터 수신될 수 있다.
실시 예로, 상기 차량 상태 정보는 상기 전기 구동 차량의 위치 정보, 네비게이션 시스템에 설정된 주행 경로에 대한 정보, 배터리 충전 상태에 대한 정보, 주행 속도에 관한 정보, 주행중인 도로에 대한 정보, 단위 시간 당 소모되는 배터리 전력에 대한 정보 및 사용자 선호 전력 사업자 및/또는 충전 스테이션에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 충전 스테이션에 상응하는 충/방전 요율 정책은 해당 충전 스테이션의 분기/월/주/일 단위의 시간대 별 전력 소비 통계 정보에 기반하여 동적으로 갱신될 수 있다.
본 개시의 다른 측면에 따른 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 전기 구동 차량의 충/방전을 수행하게 하는 명령을 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 저장하는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서, 상기 동작들은 충전 스테이션 별 충/방전 요율 정책이 매핑된 지도 정보를 생성하여 네비게이션 시스템에 등록하는 단계와 상기 지도 정보에 기반하여 상기 전기 구동 차량의 현재 위치에 상응하여 충/방전이 가능한 적어도 하나의 충전 스테이션을 식별하는 단계와 상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 중 충/방전을 위한 최적의 충전 스테이션을 선택하는 단계와 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄을 결정하는 단계와 상기 선택된 충전 스테이션으로 이동 후 상기 결정된 충/방전 스케줄에 따라 충/방전을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 측면에 따른 전기 구동 차량은 배터리와 현재 위치를 측정하는 측위 시스템과 네트워크를 통해 외부 장치와 통신을 수행하는 차량 통신 단말과 상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 전기차 충전 제어기와 상기 전기차 충전 제어기의 제어에 따라 충전 스테이션과 연동하여 상기 배터리를 충전시키거나 방전시키는 충/방전 디바이스를 포함하고, 상기 전기차 충전 제어기가 충전 스테이션 별 충/방전 요율 정책이 매핑된 지도 정보를 생성하여 네비게이션 시스템에 등록하고, 상기 지도 정보에 기반하여 자차의 현재 위치에 상응하여 충/방전이 가능한 적어도 하나의 충전 스테이션을 식별하고, 상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 중 충/방전을 위한 최적의 충전 스테이션을 선택하고, 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄을 결정하고, 상기 선택된 충전 스테이션으로 이동 후 상기 결정된 충/방전 스케줄에 따라 상기 선택된 충전 스테이션과 충/방전이 수행되도록 제어할 수 있다.
실시 예로, 상기 전기차 충전 제어기가 가용한 충/방전 시간대를 결정하고, 상기 결정된 가용한 충/방전 시간대의 상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 각각의 충/방전 요율에 기반하여 최적 비용을 발생시키는 충전 스테이션을 결정할 수 있다.
실시 예로, 상기 전기차 충전 제어기가 상기 측정된 현재 위치에 상응하는 지역 코드 및 상기 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터를 수신하고, 상기 선택된 충전 스테이션으로부터 수신되는 전력 신호에 대한 측정 결과에 기반하여 상기 수신된 계통 파라메터를 보정하되, 상기 계통 파라메터는 상기 선택된 충전 스테이션 또는 네트워크를 통해 연결된 서버로부터 수신될 수 있다.
실시 예로, 상기 계통 파라메터는 동작 주파수 값 및 유효 전력 값을 포함하되, 상기 전기차 충전 제어기가 상기 수신된 동작 주파수 값과 상기 수신된 전력 신호로부터 실측된 동작 주파수 값을 비교하여 동작 주파수를 보정하고, 상기 수신된 유효 전력 값과 상기 수신된 전력 신호로부터 실측된 유효 전력 값을 비교하여 유효 전력을 보정할 수 있다.
실시 예로, 상기 전기차 충전 제어기가 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최대 비용이 발생하는 방전 시간대를 결정하고, 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최소 비용이 발생하는 충전 시간대를 결정하고, 상기 결정된 방전 시간대와 상기 결정된 충전 시간대에 기반하여 충/방전 스케줄링 테이블을 생성할 수 있다.
실시 예로, 상기 충/방전 스케줄링 테이블은 시간대 별 요율을 지시하는 요율 필드와 방전 모드로 동작할 시간대, 방전 시작 시간대, 충전 모드로 동작할 시간대 및 충전 시작 시간대를 지시하는 모드 필드와 해당 시간대에 실제 방전 또는 충전이 수행되었는지를 지시하는 충/방전 플래그 필드와 해당 시간대에 수행된 방전 또는 충전에 대해 사용자 계정에 대한 비용 입금 또는 비용 출금이 완료되었는지 여부를 지시하는 입출금 현황 필드 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 전기차 충전 제어기가 사용자 설정된 미래 주행 계획, 현재 주행 경로, 사전 분석된 주행 패턴 및 현재 배터리 충전 상태 중 적어도 하나에 더 기반하여 상기 충/방전 스케줄을 결정할 수 있다.
실시 예로, 상기 전기차 충전 제어기가 상기 차량 통신 단말을 통해 서버로 차량 상태 정보를 전송하고, 상기 차량 상태 정보에 기반하여 사전 학습된 상기 주행 패턴이 상기 서버로부터 수신될 수 있다.
실시 예로, 상기 차량 상태 정보는 상기 전기 구동 차량의 위치 정보, 네비게이션 시스템에 설정된 주행 경로에 대한 정보, 배터리 충전 상태에 대한 정보, 주행 속도에 관한 정보, 주행중인 도로에 대한 정보, 단위 시간 당 소모되는 배터리 전력에 대한 정보 및 사용자 선호 전력 사업자 및/또는 충전 스테이션에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 충전 스테이션에 상응하는 충/방전 요율 정책은 해당 충전 스테이션의 분기/월/주/일 단위의 시간대 별 전력 소비 통계 정보에 기반하여 동적으로 갱신될 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 전기 구동 차량을 위한 충/방전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 전기 구동 차량의 현재 위치 및 주행 경로에 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행함으로써 차량 유지 비용을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 지역별/전력사업자별/충전소별 상이한 충/방전 요율 정책에 기반하여 적응적으로 전기 구동 차량의 유/무선 충/방전을 스케줄을 설정함으로써 충전 비용을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 지역별/전력사업자별/충전소별 계통 파라메터를 전기 구동 차량의 현재 위치 및/또는 주행 계획에 따라 동적으로 보정함으로써 전력 계통을 안전하게 보호할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 전기 구동 차량의 배터리에 충전된 유휴 전력을 전력 계통으로 역송전함으로써 전력 계통의 부하 변동을 최소화하여 안정적인 전력 공급을 가능하게 하는 장점이 있다.
또한, 본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 전기 구동 차량을 위한 최적의 충/방전 스케줄링을 제공함으로써, 빈번한 배터리 충/방전에 따른 배터리 열화 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 빅 데이터 기반의 사전 학습을 통해 지역별/전력사업자별/충전소별/시간대별/ 전력 수요를 실시간 예측함으로써 충/방전 요율을 자동으로 갱신하여 적용 가능하므로 전력 수요를 효과적으로 분산시킬 수 있는 장점이 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량 충/방전을 위한 전체 시스템 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량에서의 충/방전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량에서의 충/방전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전기 구동 차량에서의 충/방전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 개시의 실시 예에 따른 지역 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반한 충/방전 스케줄링 테이블을 보여준다.
도 12는 본 개시의 실시 예에 따른 전력 사업자 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반한 충/방전 스케줄링 테이블을 보여준다.
도 13은 본 개시의 실시 예에 따른 충전 스테이션 식별 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반한 충/방전 스케줄링 테이블을 보여준다.
도 14는 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량을 위한 충/방전 스케줄링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 본 개시의 실시 예에 따른 서버와의 연동을 통해 전기 구동 차량의 충/방전 스케줄링을 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16은 본 개시의 실시 예에 따른 네비게이션 정보를 활용한 전기 구동 차량의 충/방전 스케줄링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 17은 본 개시의 실시 예에 따른 국경 진입에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 스케줄링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 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 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 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. 또한, 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 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 개시의 다양한 예에서, “/” 및 “,”는 “및/또는”을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, “A/B”는 “A 및/또는 B”를 의미할 수 있다. 나아가, “A, B”는 “A 및/또는 B”를 의미할 수 있다. 나아가, “A/B/C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 어느 하나”를 의미할 수 있다. 나아가, “A, B, C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 어느 하나”를 의미할 수 있다.
본 개시의 다양한 예에서, “또는”은 “및/또는”을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, “A 또는 B”는 “오직 A”, “오직 B”, 및/또는 “A 및 B 모두”를 포함할 수 있다. 다시 말해, “또는”은 “부가적으로 또는 대안적으로”를 나타내는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템(100)은 크게 공급 디바이스(supply device, 10)와 충전 디바이스(electrically powerd device, 20)를 포함하여 구성될 수 있다.
공급 디바이스(10)는 전력공급망(Power Supply Network, 30)으로부터 공급되는 AC(또는 DC) 전기 에너지를 충전 디바이스(20)에 의해 요구되는 AC 전기 에너지로 변환한 후, 변환된 AC 전기 에너지를 소정 무선 에너지 전송 방식을 통해 충전 디바이스(20)로 전송할 수 있다. 여기서, 무선 에너지 전송 방식은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식(또는 자기 공명 방식), 마이크로파 방식, RF 무선 전력 전송 방식 등을 포함할 수 있다. 전자기 유도 방식은 공급 디바이스(10)에 구비된 1차 코일과 충전 디바이스(20)에 구비된 2차 코일 간의 교류 전력에 대한 자기 유도 현상을 이용하여 생성되는 유도 기전력을 이용하여 에너지를 전달하는 방식이다. 반면, 전자기 공진 방식은 공급 디바이스(10)가 구비된 1차 코일을 통해 특정 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하면, 충전 디바이스(20)가 동일한 공진 주파수를 가지는 2차 코일에 자기장을 유도하는 과정을 통해 에너지를 전달하는 방식이다. RF 무선 전력 전송 방식은 송신기의 위상 배열 안테나 시스템을 이용하여 RF 무선 전력 신호를 빔포밍하여 수신기에 전송하는 방식으로서 기존 전자기 유도 방식이나 전자기 공지 방식에 비해 수 m 거리 반경까지 원거리 무선 충전이 가능한 장점이 있다.
공급 디바이스(10)와 충전 디바이스(20)와 근거리 무선 통신을 통해 상호 연결되어 무선 전력 전송을 위한 다양한 정보를 교환할 수 있다.
충전 디바이스(20)는 공급 디바이스(10)로부터 수신된 무선 전력을 정류한 후 디바이스 내 장착된-즉, 온 보드(on-board)- RESS(rechargeable energy storage systems) 또는 고전압(High Voltage, HV) 배터리에 정류된 전력을 공급할 수 있다.
실시 예에 따른 공급 디바이스(10)는 건물, 도로, 주차장, 충전 허브, 도심 항공 모빌리티가 이착륙하기 위한 기반 시설로서 육상, 공중, 수상 또는 건물 옥상 등에 위치하는 버티포트(Vertiport) 등에 설치될 수 있다. 무선 전력 전송을 위한 무선 전력 송신 패드가 충전 디바이스(20)에 장착되는 경우, 충전 디바이스(20)는 공급 디바이스로서의 기능을 수행할 수 있으며, 이를 통해 충전 디바이스(20) 간의 무선 충전 및 충전 디바이스(20)로부터 공급 디바이스(10)로의 무선 방전이 수행될 수도 있다.
일 예로, 충전 디바이스(20)에 복수의 무선 전력 수신 패드가 장착된 경우, 충전 디바이스(20)는 무선 전력 송신 패드가 구비된 적어도 하나의 다른 충전 디바이스(20)로부터 동시에 무선 전력을 수신하여 구비된 배터리를 충전할 수 있다.
다른 일 예로, 충전 디바이스(20)에 복수의 무선 전력 송신 패드가 장착된 경우, 충전 디바이스(20)는 무선 전력 수신 패드가 구비된 적어도 하나의 다른 충전 디바이스(20)로 무선 전력을 전송하여 적어도 하나의 다른 충전 디바이스(20)를 충전할 수도 있다. 즉, 충전 디바이스(20)는 현재 배터리 잔여량 등의 상태 정보에 기초하여 공급 디바이스(10)로의 이동이 불가한 경우, 인접 다른 충전 디바이스(20)와 연동하여 충전 디바이스(20) 간 충전을 수행할 수도 있다. 일 예로, 충전 디바이스(20)의 현재 배터리 충전량에 기반하여 무선 전력을 공급하는 충전 디바이스와 무선 전력을 수신하는 충전 디바이스가 동적으로 결정될 수 있다.
실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 다양한 이동 수단에 장착될 수 있다. 일 예로, 충전 디바이스(20)는 전기 차량, 퍼스널 모빌리티, 무인 드론, 도심 항공 모빌리티, 지상과 상공 또는 지상과 해상을 포괄하여 운행하는 멀티모달 모빌리티(또는 하이브리드 항공 모빌리티) 등에 적용될 수 있다.
이하의 실시 예에서는 충전 디바이스(20)가 도심 항공 모빌리티에 장착되는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.
실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 도심 항공 모빌리티의 하부 일측에 장착될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라 도심 항공 모빌리티의 상부 일측, 전방 일측, 후방 일측, 좌/우 측방 일측 등에 장착될 수도 있다.
실시 예에 따른 공급 디바이스(10)는 유선 또는 무선 통신 시스템을 통해 다른 공급 디바이스(10)와 상호 연동될 수도 있다.
실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 무선 통신 시스템을 통해 다른 충전 디바이스(20)와 상호 연동될 수도 있다. 이를 위해 충전 디바이스(20)는 전기 구동 차량의 내부 통신망을 통해 해당 전기 구동 차량에 장착된 무선 통신 단말(미도시)과 연결되어 신호 및 정보를 교환할 수 있다.
일 예로, 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(예를 들어, 대역폭, 전송 전력 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원하는 다중 접속(multiple access) 시스템일 수 있다. 다중 접속 시스템의 예로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 와이파이 통신 시스템, 4G LTE(Long Term Evolution) 통신 시스템. 5G NR(New Radio) 통신 시스템, 위성 통신 시스템, IEEE 802.11p 기반의 WAVE(Wireless Access for Vehicle Environment) 통신 시스템 등을 포함할 수도 있다.
실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 무선 통신을 통해 적어도 하나의 다른 공급 디바이스와 연결될 수도 있다. 일 예로, 충전 디바이스(20)는 복수의 공급 디바이스(10)와 동시에 연결될 수도 있으며, 이 경우, 복수의 공급 디바이스(10)로부터 동시에 무선 전력을 수신하여 급속 충전을 수행할 수도 있다. 일 예로, 충전 디바이스(20)와 공급 디바이스(10) 사이의 무선 충전 효율에 기반하여, 충전 디바이스(20)는 전력을 수신할 적어도 하나의 공급 디바이스(10)를 동적으로 결정할 수 있다. 다른 일 예로, 충전 디바이스(20)와 공급 디바이스(10) 사이의 무선 충전 효율에 기반하여, 공급 디바이스(10)는 무선 전력을 전송할 적어도 하나의 충전 디바이스(20)를 동적으로 결정하여 스케줄링할 수도 있다.
상술한 실시 예에서는 무선 충전 효율에 기반하여 무선 충전을 수행할 공급 디바이스(10)와 충전 디바이스(20)가 동적으로 결정되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 공급 디바이스(10)의 타입 및 캐퍼빌러티, 충전 디바이스(20)의 타입 및 캐퍼빌러티 등을 더 고려하여 무선 충전을 수행할 공급 디바이스(10)와 충전 디바이스(20)가 동적으로 결정될 수도 있다. 일 예로, 충전 디바이스(10)가 장착된 이동 수단의 타입의 따라 충전 디바이스(10)의 타입 및 캐퍼빌러티는 상이할 수 있으며, 그에 따라 해당 충전 디바이스(10)에 매칭되는 공급 디바이스(10)의 타입 및 캐퍼빌러티도 상이할 수 있다.
실시 예예 따른 충전 디바이스(20)는 공급 디바이스(10)로부터 수신된 전력을 다른 충전 디바이스로 전송하는 무선 전력 전송 릴레이-이하, 설명의 편의를 위해, 릴레이 또는 릴레이 노드라 명함-로서의 기능을 수행할 수도 있다. 이 경우, 충전 디바이스(20)는 무선 전력을 수신하기 위한 무선 전력 수신기(또는 무선 전력 수신 패드) 및 무선 전력을 전송하기 위한 무선 전력 송신기(무선 전력 송신 패드)가 모두 구비될 수 있다. 실시 예로, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기가 하나의 도심 항공 모빌리티 내 장착되는 위치는 서로 상이할 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기가 하나의 모듈로 구성되어 특정 위치에 장착될 수도 있다. 일 예로, 도심 항공 모빌리티의 하부 일측에는 공급 디바이스(10)로부터 전력을 수신하기 위한 무선 전력 수신 패드가 장착되고, 도심 항공 모빌리티의 상부 일측에는 다른 도심 항공 모빌리티로부터 무선 전력을 수신하거나 다른 도심 항공 모빌리티에 무선 전력을 전송하기 위한 무선 전력 송수신 패드가 장착될 수 있다.
상술한 실시 예들을 통해, 본 발명에 따른 충전 디바이스(20)가 장착된 도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스(10)로부터 무선 전력을 수신하여 자신의 배터리를 충전할 수 있을 뿐만 아니라 정차 중(또는 비행 중)인 다른 도심 항공 모빌리티와의 협업을 통해 무선 전력을 송수신할 수도 있다. 일 예로, 비행 중 배터리 충전 레벨이 가장 근접한 공급 디바이스(10)까지 비행하는데 충분하지 않거나 기상 이변 등으로 항로를 이탈한 경우, 해당 도심 항공 모빌리티는 주변 다른 도심 항공 모빌리티(또는 중앙 관제 센터)로 긴급 공중 충전을 요청할 수 있다.
일 예로, 긴급 공중 충전을 요청을 수신한 주변 다른 도심 항공 모빌리티는 자신의 배터리 충전 상태에 기반하여 긴급 공중 충전이 가능한 경우, 긴급 공중 충전을 요청한 도심 항공 모빌리티로 이동하여 비행 중 무선 충전을 통해 무선 전력을 공급할 수 있다.
다른 일 예로, 긴급 공중 충전을 요청받은 중앙 관제 센터(또는 도심 항공 모빌리티 운영자(UAM Air Operator))는 긴급 공중 충전을 요청한 도심 항공 모빌리티 주변의 다른 도심 항공 모빌리티를 탐색하고, 탐색된 다른 도심 항공 모빌리티의 현재 배터리 충전 상태에 기반하여 긴급 공중 충전에 참여할 대상을 결정할 수 있다. 긴급 공중 충전에 참여할 대상이 결정된 경우, 중앙 관제 센터는 긴급 공중 충전 참여 대상으로 결정된 주변 도심 항공 모빌리티로 소정 제어 신호를 전송하여 긴급 공중 충전을 요청한 도심 항공 모빌리티의 위치로 유도한 후 비행 중 무선 충전을 수행하도록 제어할 수 있다.
충전 디바이스(20)는 무선 전력 송신 패드 및 무선 전력 수신 패드에 구비된 적어도 하나의 스위치를 제어하여 해당 무선 전력 송신 패드 및(또는) 무선 전력 수신 패드의 동작을 ON/OFF 제어할 수 있다.
이상의 실시 예에서는 충전 디바이스(20)가 하나의 공급 디바이스(10)로부터 무선 전력을 수신하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 충전 디바이스(20)는 복수의 무선 전력 수신 패드가 구비되어 복수의 공급 디바이스(10)로부터 동시에 무선 전력을 수신하여 고속 충전을 수행할 수도 있다.
또 다른 실시 예로, 충전 디바이스(20)는 무선 충전 수단 뿐만 아니라 유선 충전 수단을 더 구비할 수 있으며, 이 경우, 무선 충전 수단 및 유선 충전 수단 중 적어도 하나를 이용하여 고속 충전을 수행할 수도 있다.
실시 예에 따른 제1 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)는 제2 도심 항공 모빌리티에 구비된 충전 디바이스(20)와의 협상을 통해 공급 디바이스(10)로부터 수신되는 무선 전력을 분할하여 제2 도심 항공 모빌리티에 전송할 수도 있다. 일 예로, 제1 도심 항공 모빌리티 및 제2 도심 항공 모빌리티에 의해 충전되는 전력의 양은 각 도심 항공 모빌리티의 배터리 충전 상태에 기반하여 동적으로 결정될 수 있다. 다른 일 예로, 제1 도심 항공 모빌리티 및 제2 도심 항공 모빌리티에 의해 충전되는 전력의 양은 제1 도심 항공 모빌리티 및 제2 도심 항공 모빌리티 각각의 배터리 충전 상태뿐만 아니라 비행 예약 상태에 기반하여 동적으로 결정될 수도 있다. 즉, 각 도심 항공 모빌리티에 상응하여 예약된 비행 거리가 길수록 더 많은 전력 소모가 예상되므로, 전력 배분은 비행 계획, 비행 거리 등이 더 고려될 필요가 있다.
실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 자신의 RESS(40)의 배터리 충전 상태에 기반하여 다른 도심 항공 모빌리티로의 전력 릴레이가 가능한지 여부를 판단할 수도 있다. 일 예로, 제1 도심 항공 모빌리티의 배터리 충전 레벨(또는 배터리 출력 전압)이 소정 기준치 이상인 경우, 제1 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)는 공급 디바이스(10)로부터 수신된 전력을 제2 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)로 전송할 수 있다. 반면, 제1 도심 항공 모빌리티의 배터리 충전 레벨(또는 배터리 출력 전압)이 소정 기준치 미만인 경우, 제1 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)는 공급 디바이스(10)로부터 수신된 전력이 제2 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)에 릴레이되지 않고 자신의 RESS(40)의 충전에만 사용되도록 제어할 수 있다.
도심 항공 모빌리티에 장착된 통신 단말은 4G LTE/5G NR 통신이 지원하는 V2X(Vehicle to Everything) 통신을 통해 공급 디바이스(10), 다른 도심 항공 모빌리티, 중앙 관제 센터 등과 연결되어 각종 정보를 교환할 수도 있다.
도심 항공 모빌리티는 GPS(Global Positioning System) 수신기가 구비되어 GPS 위성 신호를 수신 및 복호할 수 있다. 도심 항공 모빌리티는 GPS 위성 신호로부터 현재 GPS 좌표 정보를 획득하여 통신 단말을 통해 공급 디바이스(10) 및(또는) 다른 도심 항공 모빌리티에 제공할 수도 있다. 물론, 도심 항공 모빌리티에 장착된 통신 단말은 공급 디바이스(10) 및(또는) 다른 도심 항공 모빌리티의 GPS 좌표 정보를 획득할 수도 있다.
V2X는 유/무선 통신을 통해 다른 차량, 보행자, 인프라가 구축된 사물 등과 정보를 교환하는 통신 기술을 의미한다. V2X는 차량 간 통신을 위한 V2V(vehicle-to-vehicle), 차량과 인프라 사이의 통신을 위한 V2I(vehicle-to-infrastructure), 차량과 통신 네트워크 사이의 통신을 위한 V2N(vehicle-to-network) 및 차량과 보행자 사이의 통신을 위한 V2P(vehicle-to-pedestrian)와 같은 4 가지 유형으로 구분될 수 있다. V2X 통신은 PC5 인터페이스 및/또는 Uu 인터페이스를 통해 제공될 수 있다.
사이드 링크(Sidelink, SL)란 도심 항공 모빌리티에 장착된 통신 단말들 간에 직접적인 무선 링크를 설정하여, 기지국(Base Station, BS) 또는 인프라-예를 들면, RSU(Road Side Unit)-를 거치지 않고도 도심 항공 모빌리티 간에 직접 정보를 주고 받을 수 있는 통신 방식을 의미한다. SL는 급속도로 증가하는 데이터 트래픽에 따른 기지국의 부담을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 도심 항공 모빌리티 간 통신 시 전송 지연을 최소화시킬 수 있는 하나의 방안으로서 고려될 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량 충/방전을 위한 전체 시스템 구조를 설명하기 위한 도면이다.
스마트그리드란 전력망에 정보기술(IT)를 접목하여, 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환, 에너지효율을 최적화하며 새로운 부가가치를 창출하는 차세대 전력망이다. 이에 따라 양방향 전력 정보 교환을 통하여 합리적 에너지 소비를 유도하고, 고품질의 에너지 및 다양한 부가서비스를 제공해줄 수 있다. 신재생에너지 등 청정 녹색기술의 접목외에, 전기자동차가 스마트그리드를 구현하는 중요한 요소로 주목받고 있다.
전기 구동 차량은 OBC(On-Board Charger) 적용을 통해 전력을 역송전하여 V2G(Vehicle-to-Grid)를 구현할 수 있다. V2G에서 전기 구동 차량은 전력을 수신하여 소비하는 소비 개체이면서 분산 전원의 하나로써 배터리에 저장된 전력을 다른 개체에 제공할 수 있는 공급 개체로 본다.
일 예로, 전기 수요가 적은 야간 시간대에는 전기 구동 차량에 전기 에너지를 공급하여 배터리를 충전하고, 전기 수요가 많아지는 낮 피크 시간대에는 전기 구동 차량에 충전된 배터리 전력을 전력망으로 역송전하여 전기를 되팔 수 있는 것이다.
이러한 개념을 도입하면 전력의 피크 시간대의 전력 부하를 완화할 수 있으며 전기 구동 차량 소유주 및 전력 사업자 등에게는 새로운 수익 모델이 생겨날 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해 전기 구동 차량의 충전 및 방전을 위한 전체 시스템을 간단히, V2G 시스템(Vehicle-to-Grid system)이라 명하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, V2G 시스템(200)은 크게 전력 사업자(Power Grid, 210), 공장 및/또는 댁내 전력 시스템(220), 충전 스테이션 운영 서버(CSO(Charging Station Operating) system, 230), 스마트 유무선 충전 스테이션(240), 전기 구동 차량(250) 및 네트워크(260) 중 적어도 하나의 조합으로 구성될 수 있다.
스마트 유무선 충전 스테이션(240), 충전 시스템 운영 서버(230), 전기 구동 차량(250), 전력 사업자(210) 및 공장 또는 댁내 전력 시스템(220) 중 적어도 둘 이상은 네트워크(260)를 통해 상호 정보를 교환할 수 있다.
일 예로, 네트워크(260)는 유선망 뿐만 아니라 무선망을 포함할 수 있다. 일 예로, 무선망은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 기반의 V2X(Vehicle to Everything) 통신망, 3GPP 5G NR(New Radio) 기반의 V2X 통신망, IEEE 802.11p 기반의 WAVE(Wireless Access for Vehicle Environment) 통신망 및 와이파이 통신망 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 스마트 미터(Smart Meter, 241), 에너지 저장 시스템(Energy Storage System(ESS), 242), 공급 장치 통신 제어기(Supply Equipment Communication Controller(SECC), 243), 충/방전 계통 및 요율 데이터베이스(244), 무선 통신 장치(245) 및 전기차 공급 장치(Electric. Vehicle Supply Equipment(EVSE), 246) 중 적어도 하나의 조합으로 구성될 수 있다. 여기서, EVSE(246)는 충전 케이블을 통해 유선으로 전력을 전송하거나 수신하여 전기 구동 차량(250)의 고전압 배터리를 충전하거나 방전시키는 유선 충/방전 장치(247)과 전자기 유도 방식 또는 전자기 공진 방식 등으로 무선 전력을 전송하거나 수신하여 전기 구동 차량(250)에 구비된 고전압 배터리를 충전하거나 방전시키는 무선 충/방전 장치(248)를 포함하여 구성될 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 전기차 공급 장치(246)와의 전력 협상을 통해 유선 전력 또는 무선 전력을 전송하거나 수신하는 충/방전 디바이스(252)와 스마트 유무선 충전 스테이션(240)의 무선 통신 장치(245), 충전 시스템 운영 서버(230) 및 다른 차량 등과 통신을 수행하기 위한 차량 통신 단말(251)을 포함하여 구성될 수 있다.
일 예로, 전기차 공급 장치(246)과 충/방전 디바이스(252) 사이의 유선 충/방전을 위해 전력선 통신(Power Line Communication, PLC)이 사용될 수 있으며, 무선 충/방전을 위해 인밴드 통신(In-band Communication), 지그비 통신(Zigbee Communication) 및 블루투스 통신(Bluetooth Communication) 중 적어도 어느 하나의 근거리 무선 통신이 사용될 수 있다.
충/방전 계통/요율 데이터베이스(244)는 해당 스마트 유무선 충전 스테이션(240)에 상응하는 계통 파라메터 및 충/방전 요율 정책에 관한 정보가 유지될 수 있다.
실시 예에 따른 스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 자신의 지역 코드(또는 국가 코드) 및 해당 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터 및 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 전기 구동 차량(250)에 제공할 수 있다. 전기 구동 차량(250)은 수신된 계통 파라메터에 기반하여 충전 또는 방전을 위한 각종 전력 제어 파라메터를 결정하여 설정하고, 충/방전 요율 정책에 기초하여 충/방전 스케줄을 결정하여 설정할 수 있다. 여기서, 계통 파라메터는 유효 전력 값, 무효 전력 값, 유효 전류/전압 값, 무효 전류/전압 값 등에 관한 파라메터, 동작 주파수에 관한 파라메터, 계통 폴트 정보 및 각종 법규 사항 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 당업자의 설계에 따라 다른 계통 파라메터가 추가되거나 일부 계통 파라메터가 삭제될 수 있다.
실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 방전 또는 충전 개시 후 수신되는 전력 신호에 기반하여 유효 전력 값을 실측하고, 실측된 유효 전력 값과 수신된 유효 전력 파라메터를 비교하여 전력 계통 보호를 위해 실제 적용할 유효 전력 값을 산출하여 보정할 수 있다.
실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 방전 또는 충전 개시 후 수신되는 전력 신호에 기반하여 동작 주파수 값을 실측하고, 실측된 동작 주파수 값과 수신된 주파수 파라메터를 비교하여 전력 계통 보호를 위해 실제 적용할 동작 주파수 값을 산출 및/또는 보정할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 보정된 유효 전력 값 및 동작 주파수 보정 값에 기반하여 방전 또는 충전을 수행할 수 있다.
실시 예에 따른 계통 파라메터 및 충/방전 요율 정책에 관한 정보는 공급 장치 통신 제어기(243)의 제어에 따라 무선 통신 장치(245)를 통해 전기 구동 차량(250)에 전송될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예에 따른 계통 파라메터 및 충/방전 요율 정책에 관한 정보는 공급 장치 통신 제어기(243)의 제어에 따라 전기차 공급 장치(246)를 통해 전력선 통신 또는 근거리 무선 통신을 통해 전기 구동 차량(250)에 전송될 수도 있다.
충/방전 계통/요율 데이터베이스(244)에 저장된 정보는 충전 시스템 운영 서버(230)에 의해 동적으로 갱신될 수 있다.
또 다른 실시 예로, 계통 파라메터 및 충/방전 요율 정책에 관한 정보는 전기 구동 차량(250) 또는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)의 요청에 따라 충전 시스템 운영 서버(230)가 전기 구동 차량(250)으로 제공할 수도 있다.
일 예로, 전기 구동 차량(250)은 자신의 현재 위치 또는 자신의 주행 경로에 상응하는 계통 파라메터 및 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 충전 시스템 운영 서버(230)에 요청하고, 충전 시스템 운영 서버(230)는 전기 구동 차량(250)의 요청에 상응하는 계통 파라메터 및 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 전기 구동 차량(250)에 제공할 수 있다.
일 예로, 전기 구동 차량(250)은 이동 거리, 이동 시간, 단위 거리 및/또는 단위 시간 별 에너지 소모량, 주행 스케줄 등에 관한 주행 정보를 충전 시스템 운영 서버(230)에 전송할 수도 있다. 이 경우, 충전 시스템 운영 서버(230)는 전기 구동 차량(250)으로부터 수신된 주행 정보에 기반하여 일/주/월/분기/계절/연 단위의 주행 통계 데이터를 생성 및 유지할 수 있다. 실시 예로, 충전 시스템 운영 서버(230)는 해당 전기 구동 차량(250)에 대한 주행 통계 데이터를 전기 구동 차량(250)에 제공할 수 있다. 전기 구동 차량(250)은 자신의 현재 위치에 상응하는 지역 코드 및/또는 전기 사업자 코드 및/또는 충전소 식별 코드에 기반한 충/방전 요율 정책 정보 및 주행 통계 데이터에 기반하여 최적의 충/방전 스케줄링을 수행할 수 있다. 다른 실시 예로, 충전 시스템 운영 서버(230)는 전기 구동 차량(250)의 현재 위치 및/또는 미래 주행 스케줄에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이 경우, 충전 시스템 운영 서버(230)는 기 생성된 주행 통계 데이터와 획득된 현재 위치 및/또는 미래 주행 스케줄에 대한 정보를 기반으로 해당 전기 구동 차량(250)을 위한 최적의 충/방전 스케줄을 결정하고, 결정된 충/방전 스케줄에 대한 정보를 해당 전기 구동 차량(250)으로 전송할 수도 있다.
이상의 실시 예에서는 충전 시스템 운영 서버(230) 또는 전기 구동 차량(250)에 의해 충/방전 스케줄이 결정되는 것으로 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예에 따른 충/방전 스케줄은 네트워크에 연결된 별도 클라우드 서버를 통해 결정될 수도 있다. 이를 통해 충전 시스템 운영 서버(230) 및/또는 전기 구동 차량(250)의 충/방전 스케줄링을 위한 프로세싱 부하를 효율적으로 분산시킬 수 있다.
스마트 미터(241)는 에너지 저장 시스템(242)의 배터리 충전 시 전력 사업자(210) 또는 공장 또는 댁내 전력 시스템(220)으로부터 수신되는 전력량을 측정할 수 있다.
또한, 스마트 미터(241)는 에너지 저장 시스템(242)의 배터리 방전을 위해 전력 사업자(210) 또는 공장 또는 댁내 전력 시스템(220)으로 전송되는 전력량을 측정할 수 있다.
스마트 미터(241)는 전력 사업자/공장 전력 시스템/댁내 전력 시스템 별 측정된 충전량과 방전량의 차이 값을 계산하고, 계산된 차이 값에 대한 정보를 충전 시스템 운영 서버(230)에 제공할 수 있다. 이 경우, 충전 시스템 운영 서버(230)는 스마트 미터(241)로부터 수신된 정보에 기초하여 일/주/월/분기/연 단위의 빌링 정보를 생성하고, 생성된 빌링 정보를 해당 전력 사업자(210)에 연계된 단말 및/또는 공장 또는 댁내 전력 시스템(220)에 연계된 단말로 전송할 수 있다.
실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 해당 지역 코드에 상응하는 요율 정책 정보에 기반하여 최대 방전 요금이 발생하는 방전 시간대를 동적으로 결정하여 방전 스케줄링을 수행할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 해당 지역 코드에 상응하는 요율 정책 정보에 기반하여 최소 충전 요금이 발생하는 충전 시간대를 동적으로 결정하여 충전 스케줄링을 수행할 수 있다.
정차 또는 주행 중 전기 구동 차량(250)은 스케줄링 결과에 기초하여 해당 시간대에 충전 또는 방전을 자동으로 수행할 수 있다.
실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 정차 중인 상태에서 뿐만 아니라 주행 중인 상태에서도 충/방전을 수행할 수 있다. 일 예로, 도로상에 무선 전력 송수신이 가능한 전력 송수신 장치가 매설된 경우, 전기 구동 차량(250)은 결정된 충/방전 스케줄 정보에 따라 주행 중인 상태에서 충/방전을 수행할 수 있다.
이를 위해, 본 개시의 실시 예에 따른 V2G 시스템(200)은 정차 중 충/방전 뿐만 아니라 주행 중 충/방전이 가능하도록 구현될 수 있다.
일 예로, V2G 시스템(200)은 정차 중에는 유선 충/방전 및 무선 충/방전 중 어느 하나의 방식으로 충/방전이 가능하도록 구현되고, 주행 중에는 무선 충/방전만이 수행될 수 있도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 전기 구동 차량(250)의 현재 주행 상태를 모니터링하고, 현재 주행 상태 모니터링 결과에 기반하여 어떤 충/방전 모드로 동작할지 적응적으로 결정할 수 있다. 여기서, 충/방전 모드는 크게 유선 충/방전 모드 및 무선 충/방전 모드로 구분될 수 있다. 만약, 유선 충/방전 모드 및 무선 충/방전 모드가 모두 적용 가능한 경우, 스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 두 모드의 충전 효율을 측정하여 비교하고 보다 우수한 충전 효율을 가지는 모드로 동작하도록 구현될 수 있다. 물론, 스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 복수의 전기 구동 차량(250)을 동시에 충/방전 가능하도록 구현될 수 있으며, 이 경우, 현재 가용한 충/방전 모드를 결정할 수도 있다.
실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 전력 사업자 별 요율 정책에 관한 정보를 충전 시스템 운영 서버(230) 또는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로부터 획득할 수도 있다. 이 경우, 전기 구동 차량(250)은 전력 사업자 별 요율 정책에 기반하여 어느 전력 사업자와 충/방전을 수행할지 동적으로 결정할 수 있으며, 결정된 전력 사업자의 요율 정책에 기초하여 충/방전 스케줄링을 수행할 수 있다.
일 예로, 전기 구동 차량(250)은 전력 사업자 별 충/방전 요율 정책을 분석 및 비교하여 최대 방전 비용이 발생하고, 최소 충전 비용이 발생하는 전력 사업자를 적응적으로 선택할 수 있다.
실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 네비게이션에 설정된 현재 주행 경로에 상응하는 지역 코드 및/또는 전력 사업자 코드 별 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 충전 시스템 운영 서버(230)로부터 수신할 수도 있다. 이 경우, 전기 구동 차량(250)은 현재 주행 경로상에서 최대 방전 비용 및 최소 충전 비용이 발생하는 지역 코드 및/또는 전력 사업자 코드를 선택하고, 선택된 지역 코드 및/또는 전력 사업자 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 동적으로 충/방전 스케줄링을 수행할 수도 있다.
실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 자차의 현재 위치 및/또는 현재 주행 경로에 대한 정보를 충전 시스템 운영 서버(230)로 전송하여 현재 위치 및/또는 현재 주행 경로상에 배치된 스마트 유무선 충전 스테이션(240)의 위치에 관한 정보를 획득할 수 있다.
다른 실시 예로, 전기 구동 차량(250)에 구비된 네비게이션 시스템의 지도 정보에 스마트 유무선 충전 스테이션의 위치 정보 및 스마트 유무선 충전 스테이션 별 충/방전 요율 정보가 유지되어 있는 경우, 전기 구동 차량(250)은 네비게이션 정보에 기반하여 충/방전 스케줄링을 수행할 수도 있다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 차량 센서(310), 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System(GNSS), 320), 네비게이션 시스템(330), 전기차 충전 제어기(Electric Vehicle Charging Controller(EVCC), 340), 충/방전 디바이스(360) 및 RESS(Rechargeable Energy Storage Systems) 또는 고전압 배터리(High Voltage Battery)(380) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
차량 센서(310)는 카메라, 초음파센서, SPAS(Smart Parking Assistance System) 센서, 레이다 및 라이다(Light Detection and Ranging(RiDAR) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 카메라는 전방 카메라, 후방 카메라, 좌/우 측방 카메라, 상부 카메라, 하부 카메라 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 카메라는 SVM(Surround View Monitor) 카메라, RGB 카메라 및 적외선 카메라 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
GNSS(320)는 네비게이션 시스템(330)에 연결된 GPS 수신기 외에 별도의 고정 기준국으로부터 수신된 정보를 GPS 수신 정보와 융합하는 DGPS(Differential Global Positioning System) 또는 RTK(Real Time Kinematic) 기술 등을 이용하여 위치 정보-즉, GSP (X,Y) 좌표 정보-를 보정함으로써, cm 급의 보다 높은 정밀도의 위치 정보를 획득할 수 있다. 또한, 전기 구동 차량(250)-예를 들면, 전기차 충전 제어기(340)-는 DGPS(Differential Global Positioning System) 또는 RTK(Real Time Kinematic) 기술에서 발생되는 오차를 소프트웨어적인 방법으로 완화하거나 주행계, 가속도계 및 자이로스코프 등의 관성 항법 센서의 센싱 정보를 융합하여 보다 높은 정밀도의 전기 구동 차량(250)의 위치 정보를 획득할 수도 있다. 다른 일 예로, 전기 구동 차량(250)-예를 들면, 전기차 충전 제어기(340)-는 동적 지도 정보를 제공하는 LDM(Local Dynamic Map) 등의 정밀 전자 지도를 이용하여 카메라 영상 및 라이다 센서로 탐지된 도로 및 랜드마크를 지도상의 위치와 매핑시키는 맵매칭 방식으로 GNSS 수신 정보를 보정함으로써 측위의 정확도를 향상시킬 수도 있다.
네비게이션 시스템(330)은 고정밀 지도 정보에 매핑된 스마트 유무선 충전 스테이션의 위치 정보 및 해당 스마트 유무선 충전 스테이션의 충/방전 요율 정보를 제공할 수 있다.
전기차 충전 제어기(340)는 전기 구동 차량(250)과의 유무선 충/방전을 위한 통신 및 전체적인 동작을 제어할 수 있다. 실시 예로, 전기차 충전 제어기(340)는 ISO/IEC 15118 V2GCI(Vehicle to Grid Communication Interface)를 제공하여, 전기 구동 차량(250)에 대한 인증 및 보안 절차를 수행할 수 있다.
전기 구동 차량(250)의 EVCC(340) 및 스마트 유무선 충전 스테이션(240)의 SECC(243)은 전송 계층 보안(Transport Layer Security, TLS) 핸드셰이크를 사용하여 암호화된 통신 세션을 설정할 수 있다.
TLS 핸드셰이크 동안 스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 자신을 신뢰할 수 있는 충전소로 식별하기 위해 일련의 디지털 인증서-예를 들면, SECC 인증서- 를 전기 구동 차량(250)에 제공할 수 있다. 이 후 전기 구동 차량(250)은 SECC 인증서를 포함하는 모든 인증서의 디지털 서명을 확인하고 인증서가 만료되었는지 여부를 확인할 수 있다. 만약, 인증서가 모두 문제 없이 확인된 경우, TLS 세션은 성공적으로 설정될 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 원활한 인증 및 권한 부여를 위해 계약 인증서를 사용할 수 있다. 여기서, 계약 인증서는 충전 시스템 운영 서버(230)에 의해 발행될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 전기차 서비스 제공자(e-mobility service provider, EMSP)의 서버를 통해 발행될 수도 있다.
일 예로, 새롭게 발행된 계약 인증서는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)을 통해 해당 전기 구동 차량(250)으로 전송될 수 있다. 새로운 계약 인증서를 전기 구동 차량(250)에 설치하기 위한 인증서 설치 요청 및 인증서 설치 응답 메시지 등과 같이 전기 구동 차량(250)과 스마트 유무선 충전 스테이션(240) 사이에 직접적으로 교환되는 메시지가 정의될 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 스마트 유무선 충전 스테이션(240)로부터 유/무선 전력을 수신하여 자신의 RESS(380)를 충전하거나 자신의 RESS(380)에 충전되어 있는 전력을 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로 방전하기 이전에 충/방전을 승인 받기 위한 유효한 계약 인증서(contract certificate)에 대한 정보를 스마트 유무선 충전 스테이션(240)에 전송할 수 있다. 여기서, 계약 인증서는 전기차 계정 식별자(E-Mobility Account Identifier, EMAID)라고 불리는 고유 식별자를 통해 충전 시스템 운영 서버(230)에 의해 관리되는 청구 계정에 연계될 수 있다.
일 예로, 충전 시스템 운영 서버(230)는 해당 요율 정책에 따라 전기 구동 차량(250)에 대한 충/방전 요금을 계산하고, 계산 결과를 해당 청구 계정에 반영한 후 전기 구동 차량(250) 또는 전기 구동 차량(250)에 연계된 사용자 단말(미도시)로 전송할 수 있다. 다른 일 예로, 스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 해당 요율정책에 따라 전기 구동 차량(250)에 대한 충/방전 요금을 계산하고, 계산 결과를 전기 구동 차량(250)에 직접 전송하거나, 충전 시스템 운영 서버(230)로 계산 결과를 전송하여 충전 시스템 운영 서버(230)가 전기 구동 차량(250)에 충/방전 요금에 대한 처리 정보를 전송하도록 제어할 수 있다.
실시 예에 따른, 전기차 충전 제어기(340)는 네트워크(260)를 통해 충전 시스템 운영 서버(230)과 통신을 수행함으로써 각종 정보를 교환할 수 있다. 일 예로, 전기차 충전 제어기(340)는 전기 구동 차량(250)의 현재 위치 및/또는 현재 설정된 주행 경로에 상응하는 지역 코드 정보, 전력 사업자 코드 정보 및 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드 정보 중 적어도 하나와 해당 적어도 하나의 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책 정보를 충전 시스템 운영 서버(230)에 요청하여 획득할 수 있다. 이 경우, 전기차 충전 제어기(340)는 현재 위치 및/또는 현재 주행 경로상의 최대 방전 비용 및 최소 충전 비용이 발생하는 지역 코드 및/또는 전력 사업자 코드 및/또는 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드를 선택하고, 선택된 지역 코드 및/또는 전력 사업자 코드 및/또는 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄링을 수행할 수도 있다.
다른 실시 예에 따른, 전기차 충전 제어기(340)는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로부터 해당 스마트 유무선 충전 스테이션(240)에 상응하는 충/방전 계통 파라메터 정보 및 충/방전 요율 정책 정보를 획득할 수도 있다. 이 경우, 전기차 충전 제어기(340)는 충/방전 계통 파라메터 정보에 기반하여 충/방전을 위한 최적의 동작 주파수, 최적의 유효 전력 값 및 최적의 무효 전력 값 중 적어도 하나를 산출하여 보정할 수 있다. 또한, 전기차 충전 제어기(340)는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄링을 최적화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 전기차 충전 제어기(340)는 GNSS(320)로부터 수집된 센싱 정보 및 네비게이션 지도 정보에 기반하여 자차의 현재 상세 위치를 식별하고, 식별된 현재 상세 위치에 기반하여 자차의 전방 국경 진입 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 전방 국경 진입인 경우, 전기차 충전 제어기(340)는 국경 통과 직후(또는 국경 통과 직전에) 해당 진입 국가에 상응하는 지역 코드 및 해당 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터 및/또는 충/방전 요율 정책을 충전 시스템 운영 서버(230)와 연동하여 자동 갱신할 수도 있다.
실시 예에 따른 전기차 충전 제어기(340)는 자차의 주행 중 측정된 현재 위치에 기반하여 국경 진입 여부를 판단하고, 국경 통과 직전(또는 국경 통과 직후) 전력 사업자 코드 및 해당 전력 사업자 코드에 상응하는 계통 파라메터 및/또는 충/방전 요율 정책을 충전 시스템 운영 서버(230)와 연동하여 자동 갱신할 수도 있다.
실시 예에 따른 전기차 충전 제어기(340)는 네이게이션 시스템(330)(또는 사전 지정된 사용자 단말)상에서의 사용자 입력 정보에 기반하여 지역 코드 및 해당 지역 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책 및 계통 파라메터를 갱신할 수도 있다. 여기서, 사용자 입력 정보는 충/방전을 선호하는 국가(또는 지역) 정보를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 전기차 충전 제어기(340)는 네이게이션 시스템(330)(또는 사전 지정된 사용자 단말)상에서의 사용자 입력 정보에 기반하여 전력 사업자 코드 및 해당 전력 사업자 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책 및 계통 파라메터를 갱신할 수도 있다. 여기서, 사용자 입력 정보는 충/방전을 선호하는 전력 사업자에 대한 정보를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 전기차 충전 제어기(340)는 네이게이션 시스템(330)(또는 사전 지정된 사용자 단말)상에서의 사용자 입력 정보에 기반하여 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드 및 해당 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책 및/또는 계통 파라메터를 갱신할 수도 있다. 여기서, 사용자 입력 정보는 충/방전을 선호하는 스마트 유무선 충전 스테이션에 대한 정보를 포함할 수 있다.
실시 예로, 전기차 충전 제어기(340)는 사용자 입력에 따라 갱신된 계통 파라메터에 기반하여 충/방전을 위한 동작 주파수 및 유효 전력 값을 갱신 및 저장하고, 이후 실제 충/방전 시 실제 측정된 동작 주파수 및 유효 전력 값과 기 저장된 동작 주파수 및 유효 전력 값을 비교하여 계통 보호를 위한 최적의 동작 주파수 및 유효 전력 값을 계산 및 보정할 수 있다.
실시 예로, 전기차 충전 제어기(340)는 충/방전 스케줄링을 위한 사전 학습된 인공 지능이 탑재될 수 있으며, 사용자 입력에 따라 갱신된 충/방전 요율 정책에 기반하여 최적의 충/방전 스케줄링을 수행할 수도 있다. 여기서, 충/방전 스케줄링은 최적의 방전 시간대에 정보 및 최적의 충전 시간대에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 전기차 충전 제어기(340)는 최대 방전 비용이 발생되고, 최소 충전 비용이 발생되도록 학습된 로직에 따라 충/방전 스케줄링을 수행할 수 있다.
충/방전 디바이스(360)는 무선 충/방전 디바이스(361) 및 유선 충/방전 디바이스(366) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
무선 충/방전 디바이스(361)는 제1 제어통신부(362), 제1 전력변화부(363), 무선 전력 송신부(364) 및 무선 전력 수신부(365)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 제어통신부(362)는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)과의 무선 충/방전을 위한 통신 및 하부 모듈에 대한 제어 동작을 수행할 수 있다.
제1 제어통신부(362)는 인밴드 통신 또는 대역외 통신을 통해 스마트 유무선 충전 스테이션(240)과 상호 인증, 전력 협상 및 전력 제어 등의 동작을 수행할 수 있다. 실시 예로, 제1 제어통신부(362)는 전기차 충전 제어기(340)의 제어 신호에 따라 계통 파라메터 값-예를 들면, 동작 주파수, 유효 전력 값, 무효 전력 값 등-을 설정할 수 있다.
제1 전력변환부(363)는 제1 제어통신부(362)의 제어에 따라 구비된 인버터를 제어하여 RESS(380)로부터 방전된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 무선 전력 송신부(364)에 전송할 수 있다.
무선 전력 송신부(364)는 제1 전력변환부(363)로부터 인가되는 교류 전력을 구비된 LC 회로를 통해 특정 동작 주파수로 변환하여 무선으로 출력할 수 있다.
무선 전력 수신부(365)는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로부터 수신되는 교류 전력 신호를 수신하여 정류 후 제1 전력변환부(363)으로 전송할 수 있다.
제1 전력변환부(363)는 무선 전력 수신부(365)로부터 정류된 전력을 수신하여 RESS(380) 충전에 요구되는 직류 전력으로 변환하여 RESS(380)를 충전할 수 있다.
유선 충/방전 디바이스(366)는 제2 제어통신부(367), 제2 전력변환부(368) 및 유선방전부(369) 및 유선충전부(370)를 포함하여 구성될 수 있다.
제2 제어통신부(367)는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)과의 유선 충/방전을 위한 통신 및 하부 모듈에 대한 제어 동작을 수행할 수 있다.
제2 제어통신부(367)는 유선 통신-예를 들면, PLC-을 통해 스마트 유무선 충전 스테이션(240)과 상호 인증, 전력 협상 및 전력 제어 등의 동작을 수행할 수 있다. 실시 예로, 제2 제어통신부(367)는 전기차 충전 제어기(340)의 제어 신호에 따라 계통 파라메터 값-예를 들면, 동작 주파수, 동작 주파수에 따른 유효 전력 값 및 무효 전력 값 등-을 설정할 수 있다.
제2 전력변환부(368)는 제2 제어통신부(367)의 제어에 따라 RESS(380)로부터 인가되는 직류 또는 교류 전력을 스마트 유무선 충전 스테이션(240)에 의해 요구되는 직류 또는 교류 전력으로 변환할 수 있다. 이때, 변환된 전력은 유선 방전 플러그(369)를 통해 스마트 유무선 충전 스테이션(240)의 유선 충/방전 장치(247)로 전송될 수 있다..
제2 전력변환부(368)는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)의 유선 충/방전 장치(247)로부터 유선 충전 인렛(370)을 통해 교류 또는 직류 전력을 수신하고, 수신된 교류 또는 직류 전력을 RESS(380)에 의해 요구되는 교류 또는 직류 전력으로 변환하여 RESS(380)를 충전시킬 수 있다.
전기차 충전 제어기(340)는 차량 통신 단말(350)을 통해 스마트 유무선 충전 스테이션(240), 충전 시스템 운영 서버(230), 전력 사업자(210), 공장 또는 댁내 전력 시스템(220) 및 사용자 단말(미도시) 중 적어도 하나와 무선으로 연결되어 정보를 교환할 수 있다.
실시 예로, 유럽과 같이, 다수의 국가가 국경을 접하고 있고, 국가간 이동이 자유로운 지역인 경우, 전기차 충전 제어기(340)는 사용자 정의에 따라 GNSS(320) 정보를 이용하거나 및/또는 네비게이션 시스템(330)과 연동하여 자신의 현재 위치(또는 현재 위치에 상응하는 주소)를 자동 업데이트하거나 사용자 입력 정보에 기반하여 자신의 현재 위치(또는 현재 위치에 상응하는 주소)를 업데이트할 수 있다. 전기차 충전 제어기(340)는 국경 접근 시 사용자에게 국경 접근 상태임을 알리는 소정 알림 메시지를 생성하여 출력할 수 있다.
다른 실시 예로, 전기차 충전 제어기(340)는 사용자 정의에 따라 사용자 입력된 위치(또는 주소) 정보와 GNSS(320) 정보 및/또는 네비게이션 시스템(330)에 의해 제공된 정보에 기반하여 식별된 위치(또는 주소) 정보가 서로 상이하여 오류가 발생된 경우, 사용자 확인 후 GNSS(320) 정보 및/또는 네비게이션 시스템(330) 제공 정보에 기반하여 식별된 위치(또는 주소)로 자신의 현재 위치(또는 주소)를 자동 결정할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 따른 전기 구동 장치(250)는 현재 위치 및/또는 현재 주행 경로 및/또는 사용자 입력 등에 따라 충/방전을 위한 지역 코드 및/또는 전력 사업자 코드 및/또는 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드에 상응하는 계통 파라메터 및/또는 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 네트워크(260) 및/또는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)을 통해 동적으로 획득함으로써, 계통 보호를 위한 최적의 계통 파라메터를 설정할 수 있을 뿐만아니라 비용 최적화된 충/방전 스케줄링을 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량에서의 충/방전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상세하게, 도 4는 전기 구동 차량(250)에서의 충/방전을 위한 계통 파라메터 설정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 계통 파라메터에 관한 정보를 수신할 수 있다(S420). 여기서, 계통 파라메터는 식별 코드 정보, 해당 식별 코드에 상응하는 동작 주파수에 관한 정보, 해당 식별 코드에 상응하는 유효 전력에 대한 정보, 해당 식별 코드에 상응하는 무효 전력에 대한 정보 및 해당 식별 코드에 상응하는 법규 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로 식별 코드 정보는 국가 및/또는 행정 구역을 식별하기 위한 지역 코드, 전력 사업자를 식별하기 위한 전력 사업자 코드 및 충전소를 식별하기 위한 충전소 식별 코드(또는 스마트 유무선 충전 스테이션 코드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로부터 수신되는 신호-예를 들면, 소정 레퍼런스 전력 신호-에 기반하여 사전 정의된 계통 파라메터 값을 보정할 수 있다(S420). 여기서, 보정되는 계통 파라메터 값은 전력 계통 보호를 위한 동작 주파수 값 및 유효 전력 값을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무효 전력 값 등을 더 포함할 수 있다.
전기 구동 차량(250)는 사전 설정된 충/방전 스케줄에 따라 보정된 계통 파라메터에 기반하여 충/방전을 수행할 수 있다(S430).
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량에서의 충/방전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상세하게, 도 5는 전기 구동 차량(250)에서의 충/방전을 위한 유효 전력 값을 설정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 스마트 유무선 충전 스테이션(240)과 통신이 연결할 수 있다(S510). 여기서, 전기 구동 차량(250)와 스마트 유무선 충전 스테이션(240)과의 통신 방식은 무선 통신일 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, PLC과 같은 유선 통신이 사용될 수도 있다.
전기 구동 차량(250)은 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터에 관한 정보를 수신할 수 있다(S520). 여기서, 계통 파라메터는 전력 충/방전을 위한 동작 주파수에 관한 정보 및 유효 전력 값에 대한 정보를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 실시 예로, 동작 주파수는 무선 충/방전을 위한 동작 주파수와 유선 충/방전을 위한 동작 주파수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 유효 전력 값도 무선 충/방전을 위한 유효 전력 값과 유선 충/방전을 위한 유효 전력 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로부터 수신되는 전력 신호-예를 들면, 소정 레퍼런스 전력 신호-에 기반하여 동작 주파수를 측정할 수 있다(S530).
전기 구동 차량(250)은 전력 계통 보호를 위해 수신된 동작 주파수 값과 측정된 동작 주파수 값을 비교하여 보정할 수 있다(S540). 일 예로, 전기 구동 차량(250)은 AC 3상 입력에 대해 측정된 주파수 값-즉, L1 주파수 값, L2 주파수 값 및 L2 주파수 값- 중 적어도 2개가 일치하면, 측정된 주파수 값을 유효한 동작 주파수 값으로 결정할 수 있다. 전기 구동 차량(250)은 유효하게 측정된 동작 주파수 값과 수신된 동작 주파수 값을 비교하여 둘 중 어느 하나를 최종 동작 주파수 값으로 결정할 수 있다. 일 예로, 전기 구동 차량(250)은 계통 보호를 위해 유효하게 측정된 동작 주파수 값과 수신된 동작 주파수 값 중 보다 작은 주파수 값을 최종 동작 주파수 값으로 결정하여 보정할 수 있다. 일 예로, 계통 파라메터에 포함되어 수신된 동작 주파수 값이 49.5Hz이고 전기 구동 차량(250)의 OBC에 의해 측정된 동작 주파수 값이 50Hz인 경우, 계통 보호 목적으로 낮은 값인 49.5Hz가 최종 동작 주파수 값으로 결정될 수 있다. 만약, 전기 구동 차량(250)은 유효한 동작 주파수가 측정되지 않은 경우, 수신된 동작 주파수 값을 최종 동작 주파수 값으로 결정할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 사전 정의된 동작 주파수/유효 전력 값 매핑 테이블 또는 수학식에 기반하여 보정된 동작 주파수에 상응하는 유효 전력 값을 계산할 수 있다(S550). 일 예로, 유효 전력 값은 최대 전송 전력(PMAX)의 0.3배로 계산될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 지역/전력사업자/스마트 유무선 충전 스테이션 별 유효 전력 계산 방법은 상이하게 정의될 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로부터 수신되는 전력 신호-예를 들면, 소정 레퍼런스 전력 신호-에 기반하여 유효 전력 값을 측정할 수 있다(S560).
전기 구동 차량(250)은 계통 보호를 위해 계산된 유효 전력 값과 측정된 유효 전력 값을 비교하여 유효 전력 값을 보정할 수 있다(S570). 일 예로, 전기 구동 차량(250)은 측정된 유효 전력 값이 계산된 유효 전력 값보다 작은 경우, 측정된 유효 전력 값이 계산된 유효 전력 값 이상이 되도록 스마트 유무선 충전 스테이션(240)과 전력 협상을 수행하여 유효 전력 값을 보정할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 유효 전력 값 보정에 성공한 경우, 사전 결정된 충/방전 스케줄링에 따라 충/방전을 수행할 수 있다.
도 6은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전기 구동 차량에서의 충/방전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상세하게, 도 6은 전기 구동 차량(250)에서 지역 코드에 기반하여 충/방전 스케줄링을 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 유선 또는 무선 통신을 통해 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 수신할 수 있다(S610). 여기서, 충/방전 요율 정책에 관한 정보는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)과의 통신을 통해 수신될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 전기 구동 차량(250)의 별도 요청에 따라 충전 시스템 운영 서버(230)로부터 수신되거나 또는 전기 구동 차량(250)의 현재 위치에 기반하여 충전 시스템 운영 서버(230)가 자동으로 전송하여 갱신될 수 있다. 여기서, 충/방전 요율 정책에 관한 정보는 시간대 별 충전 및 방전 요금에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 충/방전 요율 정책은 지역 코드 단위로 사전 정의될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라 전력 사업자 코드 단위 및/또는 스마트 유무선 충전 스테이션 단위로 정의될 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 충/방전 요율 정책에 관한 정보에 기반하여 자신의 충/방전 스케줄을 결정할 수 있다(S620).일 예로, 충/방전 스케줄은 최대 방전 비용 및 최소 충전 비용이 발생되도록 결정될 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 결정된 충/방전 스케줄에 따라 자동으로 OBC(On-Board Charger)를 제어하여 충전 또는 방전을 수행할 수 있다(S630).
실시 예로, 전기 구동 차량(250)은 충/방전에 따른 계정 입출금 정보를 충전 시스템 운영 서버(230) 또는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)로부터 수신할 수 있다(S640). 사용자는 전기 구동 차량(250)에 구비된 소정 사용자 인터페이스 화면을 통해 계정 입출금 현황을 실시간 파악할 수 있다. 물론, 충/방전에 따른 계정 입출금 정보는 전기 구동 차량(250)에 연계된 사전 설정된 사용자 단말(미도시)로 전송될 수도 있다.
이상의 도 6의 실시 예에서는 지역 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 전기 구동 차량(250)의 충/방전 스케줄링 수행되는 것으로 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 전력 사업자 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 전기 구동 차량(250)의 충/방전 스케줄링 수행되거나 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 전기 구동 차량(250)의 충/방전 스케줄링 수행될 수 있다.
또 다른 실시 예로, 전기 구동 차량(250)의 충/방전 스케줄링은 사용자 설정에 따라 지역 코드, 전력 사업자 코드 및 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드 중 적어도 하나에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 수행될 수도 있다.
또 다른 실시 예로, 전기 구동 차량(250)의 충/방전 스케줄링은 상술한 충/방전 요율 정책뿐만 아니라 해당 전기 구동 차량(250)에 대해 수집된 주행 통계 정보에 더 기반하여 수행될 수도 있다.
또 다른 실시 예로, 전기 구동 차량(250)의 충/방전 스케줄링은 상술한 충/방전 요율 정책 및 주행 통계 정보 중 적어도 하나뿐만 아니라 사용자 입력된 미래 주행 계획에 더 기반하여 수행될 수도 있다.
또 다른 실시 예로, 전기 구동 차량(250)의 충/방전 스케줄링은 상술한 충/방전 요율 정책, 주행 통계 정보 및 미래 주행 계획 중 적어도 하나뿐만 아니라 빅데이터 및 소정 전력 수용 예측 알고리즘에 기반하여 추정된 전력 수요 예측 정보에 더 기반하여 수행될 수도 있다. 일 예로, 빅 데이터는 일자 별/지역 별/시간대 별/날씨 별/온도 별 총 전력 소모량 및 전력 생산량에 대한 정보를 포함할 수 있다. 일 예로, 전력 소모량이 전력 생산량을 초과하는 양(또는 비율)에 기초하여 방전 요율은 상승하고, 전력 소모량이 전력 생산량을 하회하는 양(또는 비율)에 기초하여 방전 요율은 감소할 수 있다. 반면, 전력 소모량이 전력 생산량을 초과하는 양(또는 비율)에 기초하여 충전 요율은 상승하고, 전력 소모량이 전력 생산량을 하회하는 양(또는 비율)에 기초하여 충전 요율은 감소할 수 있다. 또한, 빅데이터는 지역 별 충/방전이 가능한 전기 자동차의 비중과 수, 전기 구동 차량 타입 별 평균 충전 시간 및 평균 방전 시간, 생활 패턴, 운전자의 성별 및 나이, 교통량, 운전거리, 배터리 충전 특성 등과 같은 추가적인 통계 데이터를 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 지역/전력사업자/충전소 별 충/방전 요율은 전력 수요 예측에 따라 실시간 변경될 수 있다. 따라서, 전기 구동 차량(250)는 해당 지역/전력사업자/충전소 별 갱신된 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 실시간 수신하여 동기화시킬 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
상세하게 도 7은 V2G 시스템에서 지역 코드 별 충/방전 요율 정책에 기반하여 결정된 전기 구동 차량의 충/방전 스케줄에 따라 충/방전을 제어하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 네트워크(260)를 통해 현재 위치 정보를 충전 시스템 운영 서버(230)로 전송할 수 있다(S701).
충전 시스템 운영 서버(230)는 전기 구동 차량(250)의 현재 위치 정보에 사응하는 지역 코드를 식별하고, 식별된 지역 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 내부 데이터베이스로부터 추출할 수 있다(S702 내지 S703). 여기서, 충/방전 요율 정책은 지역 별 전력 수요 예측에 따라 동적으로 갱신될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 전력 사업자의 요청 또는 스마트 유무선 충전 스테이션(240) 운영자의 요청 등에 따라 갱신될 수 있다.
충전 시스템 운영 서버(230)는 식별된 지역 코드 및 해당 지역 코드에 상응하여 추출된 충/방전 요율 정책에 대한 정보를 전기 구동 차량(250)에 전송할 수 있다(S704).
전기 구동 차량(250)은 사용자 입력된 주행 계획 및 수신된 충/방전 요율 정책에 기반하여 최적의 충/방전 스케줄을 결정할 수 있다(S705). 실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 수신된 충/방전 요율 정책뿐만 아니라 사용자 입력된 주행 계획(또는 주행 패턴) 및 배터리 충전 상태 중 적어도 하나에 더 기반하여 최적의 충/방전 스케줄을 결정할 수도 있다.
전기 구동 차량(250)은 결정된 충/방전 스케줄에 기반하여 스마트 유무선 충전 스테이션(240)는 충/방전을 수행할 수 있다(S706).
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 충전 및/또는 방전이 종료된 경우, 충전량 및/또는 방전량을 산출하고, 산출된 충전량 및/또는 방전량에 기반하여 요금을 산출할 수 있다(S707 내지 S708).
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 산출된 요금 정보를 전기 구동 차량(250)에 전송할 수 있다(S709).
또한, 스마트 유무선 충전 스테이션(240)는 전기 구동 차량(250)에 상응하여 산출된 충전량 및/또는 방전량과 산출된 요금 정보가 포함된 빌링 요청 메시지를 충전 시스템 운영 서버(230)로 전송할 수 있다(S710).
충전 시스템 운영 서버(230)는 수신된 빌링 요청 메시지에 기반으로 계정을 식별하고, 식별된 계정에 상응하는 빌링 정보를 생성할 수 있다(S711).
실시 예에 따른 충전 시스템 운영 서버(230)는 생성된 빌링 정보를 기초로 자동 결재를 수행하고, 자동 결재 결과를 전기 구동 차량(250) 또는 전기 구동 차량(250)에 연계된 사용자 단말(미도시)에 전송할 수 있다.
도 8은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
상세하게 도 8은 V2G 시스템에서 전력 사업자 코드 별 충/방전 요율 정책에 기반하여 결정된 전기 구동 차량의 충/방전 스케줄에 따라 충/방전을 제어하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 네트워크(260)를 통해 차량 주행 상태 정보를 충전 시스템 운영 서버(230)로 전송할 수 있다(S801). 일 예로, 차량 상태 정보는 해당 차량의 현재 위치 정보, 현재 주행 경로에 대한 정보 및 현재 배터리 충전 상태에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 차량의 주행 속도에 관한 정보, 단위 시간 당 소모되는 전력에 대한 정보(kWh) 및 사용자 선호 전력 사업자에 대한 정보 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
충전 시스템 운영 서버(230)는 전기 구동 차량(250)의 차량 상태 정보에 상응하여 충/방전이 가능한 적어도 하나의 전력 사업자를 식별하고, 식별된 적어도 하나의 전력 사업자 각각에 상응하는 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 내부 데이터베이스로부터 추출할 수 있다(S802 내지 S803). 여기서, 충/방전 요율 정책은 전력 사업자 별 전력 수요 예측에 따라 충전 시스템 운영 서버(230)에 의해 동적으로 갱신될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 전력 사업자의 요청 또는 스마트 유무선 충전 스테이션(240) 운영자의 요청 등에 따라 갱신될 수 있다.
충전 시스템 운영 서버(230)는 식별된 적어도 하나의 전력 사업자에 관한 코드 정보 및 해당 전력 사업자 코드에 상응하여 추출된 충/방전 요율 정책에 대한 정보를 전기 구동 차량(250)에 전송할 수 있다(S804).
전기 구동 차량(250)은 수신된 전력 사업자 코드 별 충/방전 요율 정책에 기반하여 최적의 전력 사업자를 결정하고, 결정된 전력 사업자에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 최적의 충/방전 스케줄 결정할 수 있다(S805). 실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 사용자 입력된 주행 계획에 더 기반하여 충/방전을 위한 최적의 전력 사업자를 결정하고, 결정된 전력 사업자의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최적의 충/방전 스케줄을 결정할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 결정된 충/방전 스케줄에 기반하여 스마트 유무선 충전 스테이션(240)는 충/방전을 수행할 수 있다(S806).
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 충전 및/또는 방전이 종료된 경우, 충전량 및/또는 방전량을 산출하고, 산출된 충전량 및/또는 방전량에 기반하여 요금을 산출할 수 있다(S807 내지 S808).
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 산출된 요금 정보를 전기 구동 차량(250)에 전송할 수 있다(S809).
또한, 스마트 유무선 충전 스테이션(240)는 전기 구동 차량(250)에 상응하여 산출된 충전량 및/또는 방전량과 산출된 요금 정보가 포함된 빌링 요청 메시지를 충전 시스템 운영 서버(230)로 전송할 수 있다(S810).
충전 시스템 운영 서버(230)는 수신된 빌링 요청 메시지에 기반으로 계정을 식별하고, 식별된 계정에 상응하는 빌링 정보를 생성할 수 있다(S811).
실시 예에 따른 충전 시스템 운영 서버(230)는 생성된 빌링 정보를 기초로 자동 결재를 수행하고, 자동 결재 결과를 전기 구동 차량(250) 또는 전기 구동 차량(250)에 연계된 사용자 단말(미도시)에 전송할 수 있다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
상세하게 도 9는 V2G 시스템에서 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드 별 사전 정의된 충/방전 요율 정책을 기반으로 결정된 전기 구동 차량의 충/방전 스케줄에 따라 충/방전을 제어하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 네트워크(260)를 통해 차량 주행 상태 정보를 충전 시스템 운영 서버(230)로 전송할 수 있다(S901). 일 예로, 차량 상태 정보는 해당 차량의 현재 위치 정보, 네비게이션 시스템에 설정된 현재 주행 경로(또는 목적지)에 대한 정보 및 현재 배터리 충전 상태-예를 들면, 현재 배터리 잔량-에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 차량의 현재 주행 속도(또는 단위 시간 동안의 평균 주행 속도-에 관한 정보, 차량의 현재 주행중인 도로명(및/또는 도로 타입)에 대한 정보, 단위 시간 당 소모되는 전력에 대한 정보(kWh) 및 사용자 선호 전력 사업자 및/또는 충전 스테이션에 대한 정보 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
충전 시스템 운영 서버(230)는 전기 구동 차량(250)의 차량 상태 정보에 상응하는 충/방전이 가능한 적어도 하나의 스마트 유무선 충전 스테이션을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 스마트 유무선 충전 스테이션 각각에 상응하여 사전 정의된 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 내부 데이터베이스로부터 추출할 수 있다(S902 내지 S903). 여기서, 충/방전 요율 정책은 스마트 유무선 충전 스테이션 별 전력 수요 예측에 따라 충전 시스템 운영 서버(230)에 의해 동적으로 갱신될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예로, 스마트 유무선 충전 스테이션 운영자의 요청에 따라 갱신될 수 있다.
충전 시스템 운영 서버(230)는 식별된 적어도 하나의 스마트 유무선 충전 스테이션 각각에 상응하는 식별 코드에 관한 정보 및 해당 식별 코드에 상응하여 추출된 충/방전 요율 정책에 대한 정보를 전기 구동 차량(250)에 전송할 수 있다(S904).
전기 구동 차량(250)은 수신된 스마트 유무선 충전 스테이션 식별 코드 별 충/방전 요율 정책에 기반하여 최적의 충전 스테이션을 결정하고, 결정된 충전 스테이션에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 최적의 충/방전 스케줄을 결정할 수 있다(S905). 실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 네비게이션 시스템(330)상의 소정 입력 수단을 통해 사용자에 입력된 목적지 정보에 상응하여 선택된 주행 경로에 더 기반하여 충/방전을 위한 최적의 충전 스테이션을 결정하고, 결정된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최적의 충/방전 스케줄을 결정할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 결정된 충/방전 스케줄에 기반하여 스마트 유무선 충전 스테이션(240)는 충/방전을 수행할 수 있다(S906).
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 충전 및/또는 방전이 종료된 경우, 충전량 및/또는 방전량을 산출하고, 산출된 충전량 및/또는 방전량에 기반하여 요금을 산출할 수 있다(S907 내지 S908).
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 산출된 요금 정보를 전기 구동 차량(250)에 전송할 수 있다(S809).
또한, 스마트 유무선 충전 스테이션(240)는 전기 구동 차량(250)에 상응하여 산출된 충전량 및/또는 방전량과 산출된 요금 정보가 포함된 빌링 요청 메시지를 충전 시스템 운영 서버(230)로 전송할 수 있다(S910).
충전 시스템 운영 서버(230)는 수신된 빌링 요청 메시지에 기반으로 계정을 식별하고, 식별된 계정에 상응하는 빌링 정보를 생성할 수 있다(S911).
실시 예에 따른 충전 시스템 운영 서버(230)는 생성된 빌링 정보를 기초로 자동 결재를 수행하고, 자동 결재 결과를 전기 구동 차량(250) 또는 전기 구동 차량(250)에 연계된 사용자 단말(미도시)에 전송할 수 있다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
상세하게, 도 10은 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로부터 획득된 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터 정보에 기반하여 계통 보호를 위한 파라메터 보정을 수행하고, 보정된 파라메터를 기초로 전력 제어를 수행하여 전기 구동 차량(250)의 방전을 수행하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 스마트 유무선 충전 스테이션(240)는 감지된 전기 구동 차량(250)과 통신 채널을 설정하고, 소정 시그널링을 통해 상호 인증 및 보안 절차를 수행할 수 있다(S1001).
실시 예에 따른 스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 상호 인증 및 보안 절차가 성공적으로 완료된 경우 전기 구동 차량(250)과의 전력 전송 협상을 통해 충/방전 모드를 결정할 수 있다. 여기서, 충/방전 모드는 유선 충/방전 모드와 무선 충/방전 모드를 포함할 수 있다. 스마트 유무선 충전 스테이션(240)는 전기 구동 차량(250)의 주행 상태, 충/방전 캐퍼빌러티, 충/방전 요구 전력량, 배터리 잔량 및 충/방전 가용 시간 중 적어도 하나에 기반하여 최적의 충/방전 모드를 동적으로 결정할 수 있다. 일 예로, 주행 상태는 정차 상태와 주행 상태로 구분될 수 있다. 일 예로, 충/방전 캐퍼빌러티는 유선 충/방전 가능 여부에 관한 정보 및 무선 충/방전 가능 여부에 관한 정보를 포함할 수 있다. 충/방전 가용 시간은 사전 결정된 전기 구동 차량(250)의 충/방전 스케줄에 기반하여 결정될 수 있다.
스마트 유무선 충전 스테이션(240)에 상호 인증 및 보안 절차가 성공적으로 완료된 경우, 해당 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터를 전기 구동 차량(250)으로 전송할 수 있다(S1002).
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 소정 레퍼런스 전력 신호를 생성하여 전기 구동 차량(250)에 전송할 수 있다(S1003 내지 S1004).
전기 구동 차량(250)은 수신된 레퍼런스 전력 신호에 기반하여 동작 주파수를 측정할 수 있다(S1005).
전기 구동 차량(250)은 계통 파라메터에 기반하여 측정된 동작 주파수를 보정할 수 있다(S1006).
전기 구동 차량(250)은 보정된 동작 주파수에 상응하는 유효 전력 값을 기 저장된 동작 주파수/유효 전력 값 매핑 테이블 또는 사전 정의된 수학식에 기초하여 유효 전력 값을 결정(또는 계산)할 수 있다(S1007).
전기 구동 차량(250)은 결정된 유효 전력 값과 계통 파라메터에 포함된 유효 전력 값의 비교 결과에 기반하여 전력 제어가 필요한지 판단할 수 있다(S1008).
판단 결과, 전력 제어가 필요한 경우, 전기 구동 차량(250)은 전력 제어 요청 메시지를 생성하여 스마트 유무선 충전 스테이션(240)에 전송할 수 있다(S1009 내지 S1010). 여기서, 전력 제어 요청 메시지는 결정된 유효 전력 값과 계통 파라메터에 포함된 유효 전력 값의 차이 값에 기반하여 결정된 제어 오류 값을 포함할 수 있다.
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 전력 제어 요청 메시지에 포함된 제어 오류 값에 기반으로 동작 주파수를 조정하여 전력 제어를 수행할 수 있다(S1011). 이후, 스마트 유무선 충전 스테이션(240)는 전력 제어된 레퍼런스 전력 신호를 전송할 수 있다.
전기 구동 차량(250)는 전력 제어 요청 후 수신되는 레퍼런스 전력 신호에 대해 상술한 S1005 단계 내지 S1007 단계를 수행하여 전력 제어가 필요한지 다시 판단할 수 있다.
판단 결과, 전력 제어가 더 이상 필요 없는 경우, 전기 구동 차량(250)은 최종 보정된 동작 주파수에 상응하는 유효 전력 값으로 초기 방전 전력을 설정하여 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로의 전력 전송-즉, 방전 전력 신호 전송-을 수행할 수 있다(S1012 내지 S1013).
스마트 유무선 충전 스테이션(240)은 전기 구동 차량(250)으로부터 수신되는 전력을 해당 그리드에 요구되는 전력으로 변환하여 역송전할 수 있다(S1014).
도 11은 본 개시의 실시 예에 따른 지역 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반한 충/방전 스케줄링 테이블을 보여준다.
도 11을 참조하면, 0x17은 오스트리아를 위한 지역 코드(또는 국가 코드)로 사전 정의될 수 있으며, 충전 및 방전을 위한 각각의 요율은 시간대에 따라 서로 상이하게 정의될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 충/방전 스케줄링 테이블은 방전 스케줄링 테이블(1110)과 충전 스케줄링 테이블(1120)을 포함하여 구성될 수 있다.
방전 스케줄링 테이블(1110)은 시간대 별 방전 요율을 지시하는 방전 요율 필드(1111), 방전 모드로 동작할 시간대 및 방전 시작 시간대를 지시하기 위한 방전 모드 필드(1112), 해당 시간대에 실제 방전이 수행되었는지 여부를 지시하는 방전 플래그 필드(1113) 및 해당 시간대에 수행된 방전에 대해 차량 소유주 계좌로의 비용 입금이 완료되었는지 여부를 식별하기 위한 입금 현황 필드(1114)를 포함하여 구성될 수 있다.
충전 스케줄링 테이블(1120)은 시간대 별 충전 요율을 지시하는 충전 요율 필드(1121), 충전 모드로 동작할 시간대 및 충전 시작 시간대를 지시하기 위한 충전 모드 필드(1122), 해당 시간대에 실제 충전이 수행되었는지 여부를 지시하는 충전 플래그 필드(1123) 및 해당 시간대에 수행된 충전에 대해 차량 소유주 계좌로부터의 비용 출금이 완료되었는지 여부를 식별하기 위한 출금 현황 필드(1124)를 포함하여 구성될 수 있다.
도면 번호 1120을 참조하면, 2-4 시간대는 충전 시간대로 사전 스케줄링되었으나, 충전 플래그 값이 "0"이므로 실제 충전은 이루어지지 않은 것을 의미한다.
상기 도 11에 도시된 바와 같이, 충전 시간대 및 방전 시간대 중 적어도 하나는 연속된 시간대로 설정되지 않을 수도 있다.
도 12는 본 개시의 실시 예에 따른 전력 사업자 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반한 충/방전 스케줄링 테이블을 보여준다.
도 12를 참조하면, 0x17은 오스트리아를 위한 지역 코드(또는 국가 코드)로 사전 정의될 수 있으며, 오스트리아내에서 충/방전이 가능한 전력 사업자는 복수일 수 있다. 전력 사업자 별 충/방전 요율은 전력 사업자 별 정책에 따라 서로 상이하게 정의될 수 있다.
실시 예에 따른 충/방전 스케줄링 테이블은 방전 스케줄과 충전 스케줄을 모두 통합하여 구성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 충/방전 스케줄링 테이블(1200)은 전력 사업자 별 시간대에 따른 요율을 지시하는 요율 필드(1201), 방전 및 충전 중 어느 모드로 동작할 시간대인지를 지시하기 위한 모드 필드(1202), 해당 시간대에 실제 방전이 수행되었는지 여부를 지시하는 방전 플래그 필드(1203), 해당 시간대에 실제 충전이 수행되었는지 여부를 지시하는 충전 플래그 필드(1204) 및 해당 시간대에 수행된 방전 또는 충전에 대해 차량 소유주 계좌로의 비용 입금 또는 비용 출금이 완료되었는지 여부를 식별하기 위한 입출금 현황 필드(1205)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 해당 전기 구동 차량에 대해 충/방전이 가능한 전력 사업자는 전력사업자1(코드:0x2a), 전력사업자2(코드:0x2b) 및 전력사업자3(코드:0x2c)를 포함할 수 있다. 전기 구동 차량(250)은 전력 사업자 별 요율에 기반하여 충/방전을 위한 최적의 전력 사업자를 전력사업자3으로 결정할 수 있다.
도면 번호 1200을 참조하면, 12-14 시간대는 방전 시간대로 사전 스케줄링되어 실제 방전이 수행되었으나, 아직 해당 방전에 대한 비용이 미입금되었음을 보여준다.
상기 도 12에 따른 충/방전 스케줄은 충전 시간대 및 방전 시간대가 연속된 시간대로 설정된 것으로 보여지고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 해당 차량의 사전 설정된 주행 계획(또는 사전 학습을 통해 인지된 주행 패턴)에 기반하여 비연속적으로 설정될 수도 있다.
도 13은 본 개시의 실시 예에 따른 충전 스테이션 식별 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반한 충/방전 스케줄링 테이블을 보여준다.
도 13을 참조하면, 0x17은 오스트리아를 위한 지역 코드(또는 국가 코드)로 사전 정의될 수 있으며, 오스트리아내에서 충/방전이 가능한 전력 사업자를 위한 전력 사업자 코드는 0x2c로 정의될 수 있다. 전력 사업자 별 복수의 스마트 유무선 충전 스테이션이 운영될 수 있으며, 스마트 유무선 충전 스테이션 별 충/방전 요율은 전력 사업자의 정책 또는 충전 스테이션 운영자의 정책에 따라 서로 상이하게 정의될 수 있다.
상기 도 13의 실시 예에 따른 충/방전 스케줄링 테이블은 방전 스케줄과 충전 스케줄을 모두 통합하여 구성될 수 있다.
도 13을 참조하면, 충/방전 스케줄링 테이블(1300)은 충전 스테이션 별 시간대에 따른 요율을 지시하는 요율 필드(1301), 방전 및 충전 중 어느 모드로 동작할 시간대인지를 지시하기 위한 모드 필드(1302), 해당 시간대에 실제 방전이 수행되었는지 여부를 지시하는 방전 플래그 필드(1303), 해당 시간대에 실제 충전이 수행되었는지 여부를 지시하는 충전 플래그 필드(1304) 및 해당 시간대에 수행된 방전 또는 충전에 대해 차량 소유주 계좌로의 비용 입금 또는 비용 출금이 완료되었는지 여부를 식별하기 위한 입출금 현황 필드(1305)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 해당 전기 구동 차량에 대해 충/방전이 가능한 스마트 유무선 충전 스테이션은 충전스테이션1(코드:0x3a), 충전스테이션2(코드:0x3b) 및 충전스테이션3(코드:0x3c)를 포함할 수 있다. 전기 구동 차량(250)은 충전 스테이션 별 요율에 기반하여 충/방전을 위한 최적의 충전 스테이션을 결정할 수 있으며, 본 실시 예에서는 충전스테이션3이 최적의 충/방전 스테이션으로 결정된 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
도면 번호 1300을 참조하면, 12-14 시간대는 방전 시간대로 사전 스케줄링되어 실제 방전이 수행되었으나, 아직 해당 방전에 대한 비용이 미입금되었음을 보여준다. 또한, 2-4 시간대는 충전 시간대로 사전 스케줄링되어 실제 충전이 수행되었으나, 아직 해당 충전에 대한 비용 출금이 이루어지지 않았음을 보여준다.
상기 도 13에 따른 충/방전 스케줄은 충전 시간대 및 방전 시간대가 연속된 시간대로 설정된 것으로 보여지고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 해당 차량의 사전 설정된 주행 계획(또는 사전 학습을 통해 인지된 주행 패턴)에 기반하여 비연속적으로 설정될 수도 있다.
도 14는 본 개시의 실시 예에 따른 전기 구동 차량을 위한 충/방전 스케줄링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14를 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 지역(또는 국가) 및/또는 전력사업자 및/또는 충전스테이션 별 충/방전 요율 정책에 관한 정보를 충전 시스템 운영 서버(230) 및/또는 전력 사업자 서버(미도시) 및/또는 스마트 유무선 충전 스테이션(240)으로부터 수신할 수 있다(S1401). 여기서, 충/방전 요율 정책에 관한 정보는 지역 코드(또는 국가 코드), 전력 사업자 코드 및 충전 스테이션 식별 코드 중 적어도 하나에 매핑되어 수신될 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 자차의 주행 패턴에 관한 정보를 충전 시스템 운영 서버(230) 또는 별도의 클라우드 서버(미도시)로부터 수신할 수 있다(S1402). 일 예로, 주행 패턴은 해당 차량에 대해 사전 수집된 주행 정보를 기초한 빅데이터에 대한 사전 학습을 통해 분석될 수 있다. 일 예로, 주행 패턴은 연/월/주/요일 단위의 주행 시간대 및 정차 시간대에 정보를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 연/월/주/요일 단위의 시간대 별 평균 주행 거리 및 평균 전력 소모량 등에 대한 정보를 더 포함할 수도 있다.
전기 구동 차량(250)은 주행 패턴에 관한 정보에 기반하여 충/방전이 가능한 시간대를 예측할 수 있다(S1403).
전기 구동 차량(250)은 예측된 충/방전 가능 시간대 및 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전을 위한 최적의 지역 코드(또는 국가 코드) 및/또는 전력 사업자 코드 및/또는 충전 스테이션 식별 코드를 결정할 수 있다(S1404).
전기 구동 차량(250)은 결정된 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄링 테이블을 생성할 수 있다(S1405).
전기 구동 차량(250)은 충/방전 스케줄링 테이블에 기초로 충/방전을 수행한 후 충/방전 수행 결과에 따라 충/방전 스케줄링 테이블을 갱신할 수 있다(S1406). 여기서, 갱신되는 정보는 스케줄된 충/방전 시간대 별 실제 충/방전의 수행되었는지 여부에 대한 정보, 해당 충/방전에 대한 비용 결재가 완료되었는지 여부에 관한 정보를 포함할 수 있다.
이상의 실시 예에서는 전기 구동 차량(250)이 직접 충/방전 스케줄을 결정하는 것으로 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예는 충전 시스템 운영 서버(230)가 해당 전기 구동 차량(250)에 대한 충/방전 스케줄을 결정하고, 결정된 충/방전 스케줄에 대한 정보를 전기 구동 차량(250)으로 전송할 수도 있다. 이 경우, 충전 시스템 운영 서버(230)는 지역/전력사업자/충전스테이션 별 현재 충/방전 요율 정책뿐만 아니라 전기 구동 차량(250)에 대해 사전 분석된 주행 패턴에 관한 정보, 전기 구동 차량(250)의 유/무선 충전 캐퍼빌러티 정보, 전기 구동 차량(250)의 현재 위치 정보, 전기 구동 차량(250)의 네비게이션 시스템(330)을 통해 설정된 주행 경로에 대한 정보, 전기 구동 차량(250)의 현재 배터리 충전 상태에 관한 정보, 사용자 입력된 미래 주행 계획에 대한 정보 및 전력사업자 및/또는 스마트 유무선 충전 스테이션 별 사전 수집된 분기/월/주/일 단위 시간대 별 전력 사용량 통계 정보, 스마트 유무선 충전 스테이션의 고장 여부에 관한 정보 중 적어도 하나에 더 기반하여 충/방전 스케줄링을 수행할 수 있다.
도 15는 본 개시의 실시 예에 따른 서버와의 연동을 통해 전기 구동 차량의 충/방전 스케줄링을 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15를 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 구비된 측위 수단을 이용하여 측정된 현재 위치 및/또는 네비게이션 시스템(330)을 통해 사용자 설정된 주행 경로(또는 목적지)에 대한 정보를 서버로 전송할 수 있다(S1501). 여기서, 서버는 상술한 도 2의 충전 시스템 운영 서버(230)일 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 네트워크(260)에 연결된 다른 서버-예를 들면, 클라우드 서버-일 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 현재 위치 및/또는 주행 경로(또는 목적지)에 상응하는 적어도 하나의 전력 사업자 코드에 대한 정보, 적어도 하나의 전력 사업자 코드 각각에 상응하는 충/방전 요율 정책에 관한 정보 및 계통 파라메터에 대한 정보를 서버로부터 수신할 수 있다(S1502).
전기 구동 차량(250)은 사전 분석된 주행 패턴 및/또는 사용자 설정된 주행 계획에 기반하여 자차의 가용 충/방전 시간대를 결정할 수 있다(S1503).
전기 구동 차량(250)은 결정된 가용 충/방전 시간대 및 전력 사업자 코드 별 충/방전 요율 정책에 기반으로 최적 비용이 발생하는 전력 사업자를 선택하고, 선택된 전력 사업자의 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄을 결정할 수 있다(S1504).
전기 구동 차량(250)은 자차의 충/방전 캐퍼빌러티 정보, 선택된 전력 사업자 코드에 대한 정보 및 사용자 설정된 주행 경로에 대한 정보가 포함된 소정 충전 스테이션 추천 요청 메시지를 서버로 전송할 수 있다(S1505).
전기 구동 차량(250)은 충전 스테이션 추천 요청 메시지에 상응하여 서버에 의해 추천된 충전 스테이션의 위치 정보-또는 충전 스테이션 식별 코드 정보-를 서버로부터 수신할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 충전 스테이션의 위치 정보-또는 충전 스테이션 식별 코드 정보-를 네비게이션 시스템(330)에 입력한 후 해당 충전 스테이션으로 이동하여 초기 전력 신호-즉, 레퍼런스 전력 신호-를 충전 스테이션으부터 수신할 수 있다(S1507). 실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 충전 스테이션의 위치 정보가 입력된 경우, 자율 주행 모드로 전환하여 충전 스테이션으로 이동할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 레퍼런스 전력 신호 측정 결과에 기반하여 개통 파라메터를 보정한 후 결정된 충/방전 스케줄에 따라 충전 스테이션과 충/방전 수행할 수 있다(S1508).
도 16은 본 개시의 실시 예에 따른 네비게이션 정보를 활용한 전기 구동 차량의 충/방전 스케줄링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 충전 스테이션 별 충/방전 요율 정책 및 계통 파라메터가 매핑된 지도 정보를 생성하여 자차의 네비게이션 시스템(330)에 등록할 수 있다(S1601).
전기 구동 차량(250)은 지도 정보를 참조하여 자차의 현재 위치 및/또는 이동 경로에 상응하여 충/방전이 가능한 적어도 하나의 충전 스테이션을 식별할 수 있다(S1602).
전기 구동 차량(250)은 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 각각에 매핑된 충/방전 요율 정책을 추출할 수 있다(S1603).
전기 구동 차량(250)은 추출된 충/방전 요율 정책에 기반하여 최적 비용이 발생하는 충전 스테이션을 선택하고, 선택된 충전 스테이션에 상응하는 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄을 결정할 수 있다(S1604).
전기 구동 차량(250)은 결정된 충/방전 스케줄에 따라 선택된 충전 스테이션으로 이동하여 통신 채널 설정 후 충전 스테이션으로부터 계통 파라메터에 대한 정보를 수신할 수 있다(S1605). 실시 예로, 계통 파라메터에 대한 정보는 상기 1601 단계의 지도 생성 시 충전 스테이션에 사전 매핑될 수도 있다.
전기 구동 차량(250)은 충전 스테이션으로부터 수신되는 레퍼런스 전력 신호에 기반하여 계통 파라메터를 보정할 수 있다(S1606). 여기서, 레퍼런스 전력 신호는 실제 충/방전을 위한 전력 신호보다 상대적으로 낮은 전력으로 설정되어 수신될 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 결정된 충/방전 스케줄에 따라 충/방전을 수행할 수 있다(S1607).
전기 구동 차량(250)은 충/방전 수행 결과에 따라 충/방전 스케줄링 테이블을 갱신할 수 있다(S1608).
도 17은 본 개시의 실시 예에 따른 국경 진입에 따른 전기 구동 차량의 충/방전 스케줄링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 17을 참조하면, 전기 구동 차량(250)은 주행 중 네비게이션 시스템(330)과 연동하여 국경 진입 여부를 판단할 수 있다(S1701).
판단 결과, 국경 진입한 경우, 전기 구동 차량(250)은 현재 위치(또는 현재 주행 경로) 및 현재 설정된 지역 코드에 대한 정보를 네트워크(260)를 통해 서버로 전송할 수 있다(S1702 내지 S1703). 일 예로, 서버는 상술한 도 2의 충전 시스템 운영 서버(230)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으면, 네트워크(260)에 연결된 별도 클라우드 서버일 수도 있다. 여기서, 클라우드 서버는 네트워크(260)를 통해 충전 시스템 운영 서버(230)와 연동될 수도 있다.
전기 구동 차량(250)은 새로운 지역 코드 및 새로운 지역 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책에 관한 정보가 포함된 지역 코드 갱신 요청 메시지를 서버로부터 수신할 수 있다(S1703).
전기 구동 차량(250)은 기존 설정된 지역 코드를 새로운 지역 코드로 개신한 후 새로운 지역 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책을 기반으로 새로운 충/방전 스케줄을 결정하여 기존 설정된 충/방전 스케줄을 갱신할 수 있다(S1705). 여기서, 충/방전 스케줄을 결정하는 구체적인 방법은 상술한 도면들의 설명으로 대체한다.
전기 구동 차량(250)은 갱신된 충/방전 스케줄에 기반하여 충/방전을 수행할 수 있다(S1706).
실시 예로, 새로운 지역 코드에 상응하는 충/방전 요율 정책은 해당 지역 코드에 상응하는 국가의 분기/월/주/일 단위의 시간대 별 전력 소비 통계 정보에 기반하여 동적으로 갱신될 수 있다. 이때, 상기 새로운 지역 코드에 상응하여 갱신된 충/방전 요율 정책에 관한 정보가 포함된 소정 충/방전 요율 갱신 요청 메시지가 상기 서버로부터 상기 전기 구동 차량(250)에 수신될 수 있다. 전기 구동 차량(250)은 충/방전 요율 갱신 요청 메시지에 따라 충/방전 스케줄을 갱신할 수 있다.
실시 예에 따른 전기 구동 차량(250)은 현재 위치(또는 주행 경로)에 상응하여 충/방전이 가능한 충전 스테이션에 대한 정보를 서버로부터 획득할 수도 있다. 서버는 전기 구동 차량(250)의 차량 상태 정보를 획득할 수 있으며, 이 경우, 서버는 차량 상태 정보에 기반하여 해당 전기 구동 차량(250)을 위한 최적의 충전 스테이션을 결정하여 추천할 수 있다. 여기서, 차량 상태 정보에 대한 구체적인 설명은 상술한 도면들의 설명으로 대체한다.
서버는 추천할 충전 스테이션에 대한 정보-예를 들면, 충전 스테이션 식별 코드, 충전 스테이션의 상세 위치 정보 등-를 전기 구동 차량(250)에 제공할 수 있다.
전기 구동 차량(250)은 갱신된 충/방전 스케줄에 따라 충전 시간대 또는 방전 시간대가 도래하면, 해당 충전 스테이션으로 이동하여 자동으로 충/방전을 수행할 수 있다. 일 예로, 전기 구동 차량(250)은 충전 시간대 또는 방전 시간대가 도래하면, 자동으로 자율 주행 모드로 전환될 수 있으며, 네비게이션 시스템(330)에 설정된 충전 스테이션의 위치 정보에 기초로 자율 주행을 수행하여 해당 충전 스테이션으로 이동할 수 있다.
실시 예에 따른 서버는 국경 진입에 따라 갱신될 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터가 기 설정된 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터와 서로 상이한 경우, 새로운 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터에 대한 정보를 전기 구동 차량(250)에 전송할 수도 있다. 여기서, 계통 파라메터의 종류 및 계통 파라메터의 보정 방법은 상술한 도면의 설명으로 대체한다.
실시 예에 따른 서버는 전기 구동 차량(250)이 국경 근처에 진입한 경우, 어느 국가에서 충/방전을 수행하는 것이 비용 측면에서 유리한지 해당 국가의 지역 코드 별 충/방전 요율 정책에 기반하여 판단할 수 있다. 서버는 비용 측면에서 유리한 국가를 판단하고, 판단 결과를 전기 구동 차량(250)으로 전송할 수도 있다. 이를 통해, 전기 구동 차량(250) 사용자는 최적의 비용이 발생하는 국가에서 충/방전을 수행할 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리 및/또는 스토리지)에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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 (21)

  1. 전기 구동 차량에서의 충/방전 방법에 있어서,
    충전 스테이션 별 충/방전 요율 정책이 매핑된 지도 정보를 생성하여 네비게이션 시스템에 등록하는 단계;
    상기 지도 정보에 기반하여 상기 전기 구동 차량의 현재 위치에 상응하여 충/방전이 가능한 적어도 하나의 충전 스테이션을 식별하는 단계;
    상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 중 충/방전을 위한 최적의 충전 스테이션을 선택하는 단계;
    상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄을 결정하는 단계; 및
    상기 선택된 충전 스테이션으로 이동 후 상기 결정된 충/방전 스케줄에 따라 충/방전을 수행하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최적의 충전 스테이션을 선택하는 단계는,
    가용한 충/방전 시간대를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 가용한 충/방전 시간대의 상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 각각의 충/방전 요율에 기반하여 최적 비용을 발생시키는 충전 스테이션을 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정된 현재 위치에 상응하는 지역 코드 및 상기 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터를 수신하는 단계; 및
    상기 선택된 충전 스테이션으로부터 수신되는 전력 신호에 대한 측정 결과에 기반하여 상기 수신된 계통 파라메터를 보정하는 단계
    를 더 포함하고, 상기 계통 파라메터는 상기 선택된 충전 스테이션 또는 네트워크를 통해 연결된 서버로부터 수신되는, 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 계통 파라메터는 동작 주파수 값 및 유효 전력 값을 포함하되,
    상기 수신된 동작 주파수 값과 상기 수신된 전력 신호로부터 실측된 동작 주파수 값을 비교하여 동작 주파수가 보정되고, 상기 수신된 유효 전력 값과 상기 수신된 전력 신호로부터 실측된 유효 전력 값을 비교하여 유효 전력이 보정되는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충/방전 스케줄을 결정하는 단계는,
    상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최대 비용이 발생하는 방전 시간대를 결정하는 단계;
    상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최소 비용이 발생하는 충전 시간대를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 방전 시간대와 상기 결정된 충전 시간대에 기반하여 충/방전 스케줄링 테이블을 생성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충/방전 스케줄링 테이블은,
    시간대 별 요율을 지시하는 요율 필드;
    방전 모드로 동작할 시간대, 방전 시작 시간대, 충전 모드로 동작할 시간대 및 충전 시작 시간대를 지시하는 모드 필드;
    해당 시간대에 실제 방전 또는 충전이 수행되었는지를 지시하는 충/방전 플래그 필드; 및
    해당 시간대에 수행된 방전 또는 충전에 대해 사용자 계정에 대한 비용 입금 또는 비용 출금이 완료되었는지 여부를 지시하는 입출금 현황 필드
    중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 충/방전 스케줄은 사용자 설정된 미래 주행 계획, 현재 주행 경로, 사전 분석된 주행 패턴 및 현재 배터리 충전 상태 중 적어도 하나에 더 기반하여 결정되는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    네트워크를 통해 서버로 차량 상태 정보를 전송하는 단계를 더 포함하되,
    상기 차량 상태 정보에 기반하여 사전 학습된 상기 주행 패턴이 상기 서버로부터 수신되는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차량 상태 정보는 상기 전기 구동 차량의 위치 정보, 네비게이션 시스템에 설정된 주행 경로에 대한 정보, 배터리 충전 상태에 대한 정보, 주행 속도에 관한 정보, 주행중인 도로에 대한 정보, 단위 시간 당 소모되는 배터리 전력에 대한 정보 및 사용자 선호 전력 사업자 및/또는 충전 스테이션에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충전 스테이션에 상응하는 충/방전 요율 정책은 해당 충전 스테이션의 분기/월/주/일 단위의 시간대 별 전력 소비 통계 정보에 기반하여 동적으로 갱신되는, 방법.
  11. 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 전기 구동 차량의 충/방전을 수행하게 하는 명령을 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 저장하는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서,
    상기 동작들은,
    충전 스테이션 별 충/방전 요율 정책이 매핑된 지도 정보를 생성하여 네비게이션 시스템에 등록하는 단계;
    상기 지도 정보에 기반하여 상기 전기 구동 차량의 현재 위치에 상응하여 충/방전이 가능한 적어도 하나의 충전 스테이션을 식별하는 단계;
    상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 중 충/방전을 위한 최적의 충전 스테이션을 선택하는 단계;
    상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄을 결정하는 단계; 및
    상기 선택된 충전 스테이션으로 이동 후 상기 결정된 충/방전 스케줄에 따라 충/방전을 수행하는 단계
    를 포함하는, 저장 매체.
  12. 배터리;
    현재 위치를 측정하는 측위 시스템;
    네트워크를 통해 외부 장치와 통신을 수행하는 차량 통신 단말;
    상기 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 전기차 충전 제어기; 및
    상기 전기차 충전 제어기의 제어에 따라 충전 스테이션과 연동하여 상기 배터리를 충전시키거나 방전시키는 충/방전 디바이스
    를 포함하고,
    상기 전기차 충전 제어기가 충전 스테이션 별 충/방전 요율 정책이 매핑된 지도 정보를 생성하여 네비게이션 시스템에 등록하고, 상기 지도 정보에 기반하여 자차의 현재 위치에 상응하여 충/방전이 가능한 적어도 하나의 충전 스테이션을 식별하고, 상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 중 충/방전을 위한 최적의 충전 스테이션을 선택하고, 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 충/방전 스케줄을 결정하고, 상기 선택된 충전 스테이션으로 이동 후 상기 결정된 충/방전 스케줄에 따라 상기 선택된 충전 스테이션과 충/방전이 수행되도록 제어하는, 전기 구동 차량.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전기차 충전 제어기가 가용한 충/방전 시간대를 결정하고, 상기 결정된 가용한 충/방전 시간대의 상기 식별된 적어도 하나의 충전 스테이션 각각의 충/방전 요율에 기반하여 최적 비용을 발생시키는 충전 스테이션을 결정하는, 전기 구동 차량.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전기차 충전 제어기가 상기 측정된 현재 위치에 상응하는 지역 코드 및 상기 지역 코드에 상응하는 계통 파라메터를 수신하고, 상기 선택된 충전 스테이션으로부터 수신되는 전력 신호에 대한 측정 결과에 기반하여 상기 수신된 계통 파라메터를 보정하되, 상기 계통 파라메터는 상기 선택된 충전 스테이션 또는 네트워크를 통해 연결된 서버로부터 수신되는, 전기 구동 차량.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 계통 파라메터는 동작 주파수 값 및 유효 전력 값을 포함하되,
    상기 전기차 충전 제어기가 상기 수신된 동작 주파수 값과 상기 수신된 전력 신호로부터 실측된 동작 주파수 값을 비교하여 동작 주파수를 보정하고, 상기 수신된 유효 전력 값과 상기 수신된 전력 신호로부터 실측된 유효 전력 값을 비교하여 유효 전력을 보정하는, 전기 구동 차량.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 전기차 충전 제어기가 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최대 비용이 발생하는 방전 시간대를 결정하고, 상기 선택된 충전 스테이션의 충/방전 요율 정책에 기반하여 최소 비용이 발생하는 충전 시간대를 결정하고, 상기 결정된 방전 시간대와 상기 결정된 충전 시간대에 기반하여 충/방전 스케줄링 테이블을 생성하는, 전기 구동 차량.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 충/방전 스케줄링 테이블은,
    시간대 별 요율을 지시하는 요율 필드;
    방전 모드로 동작할 시간대, 방전 시작 시간대, 충전 모드로 동작할 시간대 및 충전 시작 시간대를 지시하는 모드 필드;
    해당 시간대에 실제 방전 또는 충전이 수행되었는지를 지시하는 충/방전 플래그 필드; 및
    해당 시간대에 수행된 방전 또는 충전에 대해 사용자 계정에 대한 비용 입금 또는 비용 출금이 완료되었는지 여부를 지시하는 입출금 현황 필드
    중 적어도 하나를 포함하는, 전기 구동 차량.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 전기차 충전 제어기가 사용자 설정된 미래 주행 계획, 현재 주행 경로, 사전 분석된 주행 패턴 및 현재 배터리 충전 상태 중 적어도 하나에 더 기반하여 상기 충/방전 스케줄을 결정하는, 전기 구동 차량.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전기차 충전 제어기가 상기 차량 통신 단말을 통해 서버로 차량 상태 정보를 전송하고, 상기 차량 상태 정보에 기반하여 사전 학습된 상기 주행 패턴이 상기 서버로부터 수신되는, 전기 구동 차량.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 차량 상태 정보는 상기 전기 구동 차량의 위치 정보, 네비게이션 시스템에 설정된 주행 경로에 대한 정보, 배터리 충전 상태에 대한 정보, 주행 속도에 관한 정보, 주행중인 도로에 대한 정보, 단위 시간 당 소모되는 배터리 전력에 대한 정보 및 사용자 선호 전력 사업자 및/또는 충전 스테이션에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 전기 구동 차량.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 충전 스테이션에 상응하는 충/방전 요율 정책은 해당 충전 스테이션의 분기/월/주/일 단위의 시간대 별 전력 소비 통계 정보에 기반하여 동적으로 갱신되는, 전기 구동 차량.







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