KR20240085935A - 전기차 배터리팩을 재사용한 ess를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템 및 그에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법 - Google Patents

전기차 배터리팩을 재사용한 ess를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템 및 그에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법 Download PDF

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신승태
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Abstract

전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 재사용 배터리팩을 모듈 단위로 분해하여 마련되고 충방전을 통해 전기차를 충전 가능한 배터리부, 배터리부의 상태를 감시하고 배터리부를 관리 가능한 감시부, 배터리부의 완속 충전을 위해 전원으로부터 배터리부로 공급되는 전기 에너지를 교류에서 직류로 변환하는 변환부, 전기차의 급속 충전을 위해 전기차와 연결되어 배터리부에서 발생된 전기 에너지를 직류로 전기차에 공급 가능한 충전 커넥터부, 전기차의 충전 프로세스를 관리 가능하도록 충전 커넥터부의 연결을 통해 전기차와 통신하는 통신부, 및 감시부, 변환부, 및 통신부를 제어하여 배터리부의 충방전 프로세스를 관리하는 제어부를 포함하는 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템이 제공된다.

Description

전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템 및 그에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법{MOVABLE ELECTRIC VEHICLE CHARGING SYSTEM INCLUDING ESS REUSING ELECTRIC VEHICLE BATTERY PACK AND METHOD FOR PROVIDING AND MANAGING ELECTRIC VEHICLE CHARGING SERVICE ACCORDINGLY}
본 발명은 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템 및 그에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법에 관한 것이다.
전기차는 충전 가능한 고전압 배터리에서 전기 모터로 전기 에너지를 공급하여 구동력을 발생시키는 차량으로서 최근 그 보급률이 증가하고 있다.
이와 같은 전기차를 충전하는 방식에는 교류 전원 직류 변환 방식의 완속 충전과 직류 전원 방식의 급속 충전이 있다.
여기서 급속 충전의 규격은 미국과 유럽에서 채택된 콤보 방식(combo, CCS; combined charging system)과 일본에서 채택된 차데모 방식(CHAdeMO)으로 나뉘어져 있으며 한국에서는 콤보 방식이 채택되어 사용되고 있다.
전기차 사용자들은 일반적으로 충전 시간 단축을 위해 완속 충전보다는 급속 충전을 선호하고 있으나 공공장소 등에 설치된 고정형의 급속 충전기의 대수는 급속 충전에 대한 사용자의 니즈를 따라가지 못하고 있는 실정이다.
또한 전술한 급속 충전기 설치 대수 부족과 맞물려 전기차 운행 중 배터리가 완전 방전되는 상황에 대한 불안감은 전기차 보급 확대에 큰 걸림돌이 되고 있다.
한편 전기차 보급률 증가와 상응해 폐배터리 배출이 증가함에 따라 폐배터리의 폐처리 시 발생되는 환경 오염을 저감하기 위해 폐배터리의 재사용 내지 재활용 방안에 대한 다양한 논의가 이루어지고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1675426호 (2016.11.11. 공고)
본 발명은 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템 및 그에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 재사용 배터리팩을 모듈 단위로 분해하여 마련되고 충방전을 통해 전기차를 충전 가능한 배터리부, 배터리부의 상태를 감시하고 배터리부를 관리 가능한 감시부, 배터리부의 완속 충전을 위해 전원으로부터 배터리부로 공급되는 전기 에너지를 교류에서 직류로 변환하는 변환부, 전기차의 급속 충전을 위해 전기차와 연결되어 배터리부에서 발생된 전기 에너지를 직류로 전기차에 공급 가능한 충전 커넥터부, 전기차의 충전 프로세스를 관리 가능하도록 충전 커넥터부의 연결을 통해 전기차와 통신하는 통신부, 및 감시부, 변환부, 및 통신부를 제어하여 배터리부의 충방전 프로세스를 관리하는 제어부를 포함하는 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른 시스템에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법에 있어서, 제어부가, 전기차의 충전 전 통신부를 통해 전기차의 배터리 소모량 정보를 수집하는 단계, 및 제어부가, 전기차의 충전 후 감시부 및 변환부를 제어하여 배터리 소모량 정보에 따라 전기차의 차후 충전 시부터 배터리부의 방전을 관리하는 단계를 포함하는 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법이 제공된다.
배터리부의 방전을 관리하는 단계는, 배터리 소모량 정보에 따라 배터리부에 포함된 복수의 배터리 모듈 중 방전이 휴지될 배터리 모듈인 휴지 배터리 모듈의 개수를 결정하는 단계, 휴지 배터리 모듈을 포함해 배터리부를 충전하는 단계, 및 전기차의 충전 시 휴지 배터리 모듈을 제외한 배터리부를 방전시키는 단계를 포함할 수 있다.
배터리부의 방전을 관리하는 단계는, 배터리부를 방전시키는 단계 이후에, 휴지 배터리 모듈의 대상이 되는 배터리 모듈을 설정 휴지 기간에 따라 스위칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
설정 휴지 기간은, 감시부에 의해 획득된 배터리 모듈의 누적 충방전량에 따라 배터리 모듈 별로 설정되되 배터리 모듈의 누적 충방전량에 비례하여 설정될 수 있다.
배터리부를 방전시키는 단계는, 배터리부 중 휴지 배터리 모듈을 제외한 복수의 배터리 모듈을 설정 개수 단위로 순차적으로 방전시키는 단계를 포함할 수 있다.
배터리부를 방전시키는 단계는, 배터리 모듈을 설정 개수 단위로 순차적으로 방전시키는 단계 이전에, 감시부에 의해 획득된 배터리 모듈의 누적 충방전량에 따라 배터리 모듈의 방전 순위를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
배터리부를 방전시키는 단계는, 배터리 모듈을 설정 개수 단위로 순차적으로 방전시키는 단계 이후에, 방전이 이루어진 배터리 모듈의 차후 전기차 충전에서의 방전 순위를 최후로 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
배터리부를 방전시키는 단계는, 방전 대상에 포함되는 복수의 배터리 모듈 중 적어도 어느 하나에 문제가 발생된 경우 휴지 배터리 모듈을 방전 대상에 포함시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
배터리부를 방전시키는 단계는, 휴지 배터리 모듈을 방전 대상에 포함시키는 단계 이후에, 방전 대상에 대체되어 포함된 휴지 배터리 모듈의 방전 순위를 최후로 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템 및 그에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법을 나타낸 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템(100) 및 그에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템(100)에 대해 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템을 나타낸 구성도이다.
본 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 재사용 배터리팩을 모듈 단위로 분해하여 마련되고 충방전을 통해 전기차(20)를 충전 가능한 배터리부(110), 배터리부(110)의 상태를 감시하고 배터리부(110)를 관리 가능한 감시부(120), 배터리부(110)의 완속 충전을 위해 전원(10)으로부터 배터리부(110)로 공급되는 전기 에너지를 교류에서 직류로 변환하는 변환부(130), 전기차(20)의 급속 충전을 위해 전기차(20)와 연결되어 배터리부(110)에서 발생된 전기 에너지를 직류로 전기차(20)에 공급 가능한 충전 커넥터부(140), 전기차(20)의 충전 프로세스를 관리 가능하도록 충전 커넥터부(140)의 연결을 통해 전기차(20)와 통신하는 통신부(150), 및 감시부(120), 변환부(130), 및 통신부(150)를 제어하여 배터리부(110)의 충방전 프로세스를 관리하는 제어부(160)를 포함하는 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템(100)이 제공된다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 배터리부(110)는 전기차(20) 배터리팩을 재사용해 마련된 것으로 감시부(120)에 의해 감시 관리되면서 변환부(130)를 통해 완속 충전된 후 충전 커넥터부(140)를 통해 전기차(20)를 급속 충전시키고 이 때 충전 커넥터부(140)를 통해 통신부(150)가 전기차(20)와 통신함으로써 전기차(20)의 충전 프로세스가 관리될 수 있으며 전술한 각 구성들이 제어부(160)에 의해 제어됨에 따라 배터리부(110)의 충방전 프로세스가 효과적으로 관리될 수 있다.
이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템(100)의 각 구성에 대하여 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템(100)은 별도 고정 설치 공간이 필요 없이 이동 가능하게 마련되므로 급속 충전기 설치 대수 부족에 따른 불편함과 전기차(20) 운행 중 완전 방전되는 상황에 대한 불안감을 해소함으로써 전기차(20) 보급의 확대에 기여할 수 있으며 또한 전기차(20)에 사용된 배터리팩을 재사용하므로 전기차(20) 사용 후의 배터리팩을 폐처리함에 따라 발생되는 환경 오염을 저감할 수 있다.
본 실시예에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템(100)은 그에 포함된 ESS(energy storage system)의 충전 용량에 따라 긴급 충전용 제품부터 완전 충전용 제품까지 다양한 충전 용도의 제품에 구현되어 활용될 수 있다.
배터리부(110)는, 재사용 배터리팩을 모듈 단위로 분해하여 마련되고 충방전을 통해 전기차(20)를 충전할 수 있다.
전기차(20)에 사용되는 배터리는 일반적으로 약 10년의 사용 주기를 갖는데 잔존 용량이 초기 용량 대비 약 70% 수준 이하가 되면 교체가 필요할 수 있다.
하지만 이러한 교체 대상 배터리는 전기차(20) 운행에 부적합한 것일 뿐 전기 에너지를 저장하는 용도로는 충분히 활용될 수 있다.
이에 따라 전기차(20) 사용 후 배터리의 재사용 필요성이 크다고 할 수 있으며 배터리에 포함된 유독 물질에 의한 환경 오염 발생 문제를 고려하면 더욱 그러하다.
배터리부(110)는 전기차(20)에 사용된 배터리팩을 재사용(reuse)한 것으로서 이와 같은 재사용 배터리팩이 모듈 단위로 분해되어 마련되어 전원(10)에 의해 충전된 후 전기차(20) 충전을 위해 방전될 수 있다.
여기서 배터리팩은 복수의 배터리 모듈을 포함하고 배터리 모듈은 복수의 배터리셀을 포함할 수 있다.
배터리부(110)에 사용되는 배터리팩은 구체적으로 전기차(20)에 주로 사용되는 리튬 이온(Li-ion) 배터리를 포함할 수 있다.
리튬 이온 배터리는 가볍고 관리가 쉬우며 에너지 밀도가 높고 전압이 크며 충방전에 따른 방전 용량 감소가 거의 없고 자기 방전에 따른 전력 손실이 적어 전기차(20)의 배터리로서 주로 사용되고 있으나 충방전에 따라 열적 안정성에 대한 문제가 발생될 수 있다.
따라서 리튬 이온 배터리를 포함하는 배터리부(110)에 대한 충방전 관리가 필요하다고 할 수 있으며 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
감시부(120)는, 배터리부(110)의 상태를 감시하고 배터리부(110)를 관리할 수 있다.
구체적으로 감시부(120)는 배터리부(110)의 용량, 성능, 충방전 상태, 온도, 변형 등을 포함하는 상태를 센서 등을 이용해 감시할 수 있으며 또한 센서 등을 통해 획득한 상태 정보에 따라 제어부(160)에 의해 제어되어 배터리부(110)를 관리할 수 있다.
변환부(130)는, 배터리부(110)의 완속 충전을 위해 전원(10)으로부터 배터리부(110)로 공급되는 전기 에너지를 교류에서 직류로 변환할 수 있다.
배터리부(110)는 교류 전원(10)과 연결되어 완속 충전될 수 있으며 배터리부(110)의 완속 충전 시 변환부(130)가 교류 전원(10)에서 공급되는 전기 에너지를 직류로 변환하여 배터리부(110)로 전달할 수 있다.
배터리부(110)를 변환부(130)를 통해 완속 충전함으로써 배터리팩별 배터리셀 편차에 따라 충전 시 발생 가능한 배터리부(110)의 성능 불안정성을 효과적으로 해결할 수 있다.
또한 전기 요금이 상대적으로 저렴한 전기 사용량이 적은 시간대에 충전 속도에 구애됨 없이 배터리부(110)를 변환부(130)를 통해 완속 충전하여 전기 에너지를 저장하고 전기 요금이 상대적으로 비싼 전기 사용량이 많은 시간대에 충전된 배터리부(110)를 통해 전기차(20)를 급속 충전함으로써 전기차(20) 충전 비용을 효과적으로 감축할 수 있다.
충전 커넥터부(140)는, 전기차(20)의 급속 충전을 위해 전기차(20)와 연결되어 배터리부(110)에서 발생된 전기 에너지를 직류로 전기차(20)에 공급할 수 있다.
충전 커넥터부(140)는 전기차(20)와 연결되어 전기차(20)를 급속 충전시킬 수 있으며 이 때 배터리부(110)에서 발생된 전기 에너지는 충전 커넥터부(140)를 통해 직류로서 전기차(20)에 공급될 수 있다.
이에 따라 사용자는 전기차(20) 운행 중 완전 방전되는 상황에서 충전 커넥터부(140)를 전기차(20)와 연결해 전기차(20)를 급속 충전함으로써 문제를 신속하게 해결할 수 있게 된다.
여기서 구체적으로 충전 커넥터부(140)의 규격은 차데모 방식을 따를 수도 있으나 바람직하게는 한국, 미국, 유럽에서 채택되어 사용되는 콤보 방식을 따를 수 있다.
통신부(150)는, 전기차(20)의 충전 프로세스를 관리 가능하도록 충전 커넥터부(140)의 연결을 통해 전기차(20)와 통신할 수 있다.
전기차(20) 충전 동안 전기차(20)의 충전 프로세스를 관리 가능하도록 통신부(150)는 전기차(20)와 통신할 수 있으며 구체적으로 통신부(150)와 전기차(20)는 충전 커넥터부(140)에 포함되어 전기 에너지를 전송하는 전력선을 이용해 통신 데이터를 전달함으로써 통신할 수 있다.
통신부(150)와 전기차(20)의 통신을 통해 충전 커넥터부(140)의 연결 여부를 포함하는 충전 진행 과정이 관리될 수 있으며 또한 충전 인증 내지 허가 관리나 충전 스케쥴 관리 등이 이루어질 수 있다.
제어부(160)는, 감시부(120), 변환부(130), 및 통신부(150)를 제어하여 배터리부(110)의 충방전 프로세스를 관리할 수 있다.
제어부(160)는 충전 서비스 제공 관리의 중추가 되는 구성으로서 배터리부(110)의 충방전 프로세스를 관리하기 위해 감시부(120), 변환부(130) 및 통신부(150)를 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부(160)는 감시부(120)로부터 배터리부(110)의 상태 정보를 수신하여 감시부(120)가 배터리부(110)의 상태를 관리하도록 감시부(120)를 제어할 수 있다.
또한 제어부(160)는 변환부(130)로부터 배터리 충전 진행 정보를 수신하여 변환부(130)를 제어해 배터리 충전 진행 과정을 관리할 수 있다.
제어부(160)는 통신부(150)로부터 전기차(20)와의 통신 정보를 수신하여 배터리부(110)의 방전 프로세스를 관리하고 통신부(150)를 제어해 전기차(20)의 충전 프로세스의 관리를 위한 배터리 방전/전기차(20) 충전 정보를 전기차(20)로 전달할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템(100)에 따른 전기차(20) 충전 서비스 제공 관리 방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법을 나타낸 순서도이다.
본 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 전술한 본 발명의 일 실시예의 시스템(100)에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법에 있어서, 제어부(160)가, 전기차(20)의 충전 전 통신부(150)를 통해 전기차(20)전기차(20)의 배터리 소모량 정보를 수집하는 단계(S110), 및 제어부(160)가, 전기차(20)의 충전 후 감시부(120) 및 변환부(130)를 제어하여 배터리 소모량 정보에 따라 전기차(20)의 차후 충전 시부터 배터리부(110)의 방전을 관리하는 단계(S120)를 포함하는 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법이 제공된다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 제어부(160)가 감시부(120)과 변환부(130)를 제어해 전기차(20)의 충전 전 통신부(150)를 통해 수집한 전기차(20)의 배터리 소모량 정보에 따라 전기차(20)의 차후 충전 시부터의 배터리부(110) 방전을 관리함으로써 전기차(20) 충전 서비스가 안정적으로 제공되도록 관리할 수 있다.
이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법의 각 단계에 대하여 설명하도록 한다.
배터리부(110)는 무분별하게 반복되는 복수의 배터리 모듈의 충방전에 의해 열화되어 성능이 저하될 수 있으므로 배터리부(110)의 성능 안정성을 도모하기 위해 배터리부(110)의 충방전을 관리가 필요가 있다고 할 수 있다.
또한 상이한 전기차(20)에 사용되었던 복수의 배터리팩에서 각각 분리된 복수의 배터리 모듈은 누적 충방전량이 서로 다를 것이므로 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리부(110)를 통한 안정적 전기 에너지를 공급을 위해서는 배터리 모듈 각각에 대한 누적 충방전량(누적 충방전 사이클 횟수)을 조정할 필요가 있다고 할 수 있다.
더욱이 배터리부(110)는 전기차(20)에 주로 사용되는 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있으므로 무분별한 충방전 반복에 따라 리튬 이온 배터리를 포함하는 배터리부(110)의 열적 안정성에 문제가 발생되는 것을 방지할 필요성 또한 있다고 할 수 있다.
본 실시예는 전술한 문제들을 해결하기 위한 것으로서 배터리부(110)의 충전과 특히 방전 관리를 통해 배터리부(110)의 상태 및 성능에 대한 안정성을 유지함으로써 전기차(20) 충전 서비스를 안정적이고 효과적으로 제공하기 위한 것이다.
단계110에서는, 제어부(160)가, 전기차(20)의 충전 전 통신부(150)를 통해 전기차(20)의 배터리 소모량 정보를 수집할 수 있다.
즉 제어부(160)는 전기차(20)가 충전 커넥터와 연결된 후 충전되기 전 통신부(150)가 충전 커넥터부(140)의 연결을 통해 전기차(20)와 통신하여 획득한 전기차(20)의 배터리 소모량 정보를 수신하여 수집할 수 있다
배터리 소모량 정보는 전기차(20)의 매 충전 시마다 수집되어 갱신될 수 있으며 구체적으로 제어부(160)는 최근 수집된 배터리 소모량 정보를 포함하여 누적된 배터리 소모량 정보 중 이례적인 값을 제외한 나머지의 평균을 산출하여 이를 배터리부(110)의 방전 관리를 위한 정보로서 이용할 수 있다.
여기서 배터리 소모량 정보의 수집 대상이 되는 전기차(20)는 1대일 수 있음은 물론 복수대일 수도 있다.
단계120에서는, 제어부(160)가, 전기차(20)의 충전 후 감시부(120) 및 변환부(130)를 제어하여 배터리 소모량 정보에 따라 전기차(20)의 차후 충전 시부터 배터리부(110)의 방전을 관리할 수 있다.
일반적인 전기차(20) 충방전의 모습은 하루동안 출퇴근과 같은 반복적인 패턴의 운행을 통해 배터리 방전이 일어나고 해당 방전량 만큼 배터리를 충전하는 것일 수 있다.
이 때 전기차(20)는 특수한 경우를 제외하고는 완전 방전이 아닌 일부 방전이 일어나게 되므로 이와 같은 일반적인 전기차(20)의 배터리 소모량을 이용해 배터리부(110)의 충전과 특히 방전을 관리할 수 있다.
구체적으로, 배터리부(110)의 방전을 관리하는 단계(S120)는, 배터리 소모량 정보에 따라 배터리부(110)에 포함된 복수의 배터리 모듈 중 방전이 휴지될 배터리 모듈인 휴지 배터리 모듈의 개수를 결정하는 단계(S130), 휴지 배터리 모듈을 포함해 배터리부(110)를 충전하는 단계(S140), 및 전기차(20)의 충전 시 휴지 배터리 모듈을 제외한 배터리부(110)를 방전시키는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
여기서 휴지 배터리 모듈은 누적 충방전량이 관리될 대상 배터리 모듈로서 전기차(20) 충전 시 복수의 배터리 모듈 중 방전 대상에서 제외되는 배터리 모듈로 이해될 수 있다.
다만 배터리 모듈의 방전 상태가 지속됨에 따라 발생되는 성능 저하를 방지하기 위하여 배터리부(110) 충전 시 휴지 배터리 모듈도 제외하지 않고 배터리부(110) 전체를 충전할 수 있다.
이 때 배터리 모듈의 충전과 방전은 배터리 모듈의 열화에 따른 성능 저하와 열적 불안정성 증가를 방지하기 위해 과충전 및 과방전이 이루어지지 않도록 설정 제한량에 맞춰 이루어질 수 있다.
전술한 바에 따라 휴지 배터리 모듈은 설정 제한량에 맞춰 충전된 상태로 방전 대상에서 제외됨으로써 누적 충방전량이 관리될 수 있게 된다.
배터리부(110)의 방전을 관리하는 단계(S120)는, 배터리부(110)를 방전시키는 단계(S150) 이후에, 휴지 배터리 모듈의 대상이 되는 배터리 모듈을 설정 휴지 기간에 따라 스위칭하는 단계(S160)를 더 포함할 수 있다.
복수의 배터리 모듈에 대한 전체적인 상태 및 성능 관리와 충전 후 미사용(미방전) 상태 지속에 따른 성능 저하 등을 방지하기 위해 휴지 배터리 모듈은 설정 휴지 기간을 기준으로 복수의 배터리 모듈 중 어느 하나에서 다른 하나로 변경될 수 있다.
설정 휴지 기간은, 감시부(120)에 의해 획득된 배터리 모듈의 누적 충방전량에 따라 배터리 모듈 별로 설정되되 배터리 모듈의 누적 충방전량에 비례하여 설정될 수 있다.
설정 휴지 기간은, 배터리 모듈에 따라 열화 정도 내지 잔존 성능이 상이할 수 있으므로 배터리 모듈 별로 설정될 수 있으며 구체적으로 각 배터리 모듈의 누적 충방전량에 비례하여 설정될 수 있다.
예를 들어 누적 충방전량이 50인 배터리 모듈에 1회의 설정 휴지 기간이 설정되었다면 누적 충방전량이 100인 배터리 모듈에 대해서는 2회의 설정 휴지 기간이 설정될 수 있다.
여기서 누적 충방전량은 전기차(20) 충전을 위한 배터리 모듈의 충방전이 반복해서 이루어짐에 따라 지속적으로 업데이트될 수 있다.
배터리부(110)를 방전시키는 단계(S150)는, 배터리부(110) 중 휴지 배터리 모듈을 제외한 복수의 배터리 모듈을 설정 개수 단위로 순차적으로 방전시키는 단계(S152)를 더 포함할 수 있다.
전기차(20)의 충전을 위한 방전 시 복수의 배터리 모듈을 동시에 방전시키는 경우 불필요하게 복수의 배터리 모듈 모두의 누적 충방전량을 증가시킬 수 있으므로 복수의 배터리 모듈을 순차적으로 방전시키되 충전 속도 저하 방지를 위한 설정 개수 단위로 방전시킬 수 있다.
배터리부(110)를 방전시키는 단계(S150)는, 배터리 모듈을 설정 개수 단위로 순차적으로 방전시키는 단계(S152) 이전에, 감시부(120)에 의해 획득된 배터리 모듈의 누적 충방전량에 따라 배터리 모듈의 방전 순위를 결정하는 단계(S151)를 더 포함할 수 있다.
복수의 배터리 모듈을 순차적으로 방전시킴에 있어서 휴지 배터리 모듈을 제외한 복수의 배터리 모듈 간에도 누적 충방전량에 차이가 있을 수 있으므로 누적 충방전량에 따라 배터리 모듈의 방전 순위를 결정함으로써 휴지 배터리 모듈을 제외한 복수의 배터리 모듈에 대한 누적 충방전량의 관리도 함께 이루어질 수 있게 된다.
배터리부(110)를 방전시키는 단계(S150)는, 배터리 모듈을 설정 개수 단위로 순차적으로 방전시키는 단계(S152) 이후에, 방전이 이루어진 배터리 모듈의 전기차(20)차후 전기차(20) 충전에서의 방전 순위를 최후로 배치하는 단계(S153)를 포함할 수 있다.
전기차(20) 충전을 위해 방전이 이루어진 배터리 모듈의 이후 방전 순위를 차후 전기차(20) 충전에서 최후로 배치함으로써 연속 방전에 의한 충방전 부하 축적에 따라 배터리 모듈의 열화가 촉진되거나 열적 안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
배터리부(110)를 방전시키는 단계(S150)는, 방전 대상에 포함되는 복수의 배터리 모듈 중 적어도 어느 하나에 문제가 발생된 경우 휴지 배터리 모듈을 방전 대상에 포함시키는 단계(S154)를 더 포함할 수 있다.
휴지 배터리 모듈을 지정해 배터리 모듈의 상태 및 성능을 관리하되 방전 대상에 포함된 배터리 모듈에 문제가 발생된 경우에는 휴지 배터리 모듈을 방전 대상에 추가 포함시킴으로써 전기차(20) 충전 시 발생되는 문제 상황에 즉각적으로 대처할 수도 있게 된다.
휴지 배터리 모듈을 방전 대상에 포함시키는 단계(S154)는, 문제가 발생된 배터리 모듈을 단선하여 방전 대상에서 제외시키고 사용자에게 경고 알림을 제공할 수 있다.
문제가 발생된 배터리 모듈은 단선되어 방전 대상에서 제외되므로 해당 배터리 모듈에 의해 더 큰 문제가 야기하지 않도록 방지할 수 있고 배터리 모듈에 발생된 문제를 신속히 해결하도록 사용자에게 문제 발생에 대한 경고 알림을 제공할 수 있다.
배터리부(110)를 방전시키는 단계(S150)는, 휴지 배터리 모듈을 방전 대상에 포함시키는 단계(S154) 이후에, 방전 대상에 대체되어 포함된 휴지 배터리 모듈의 방전 순위를 최후로 배치하는 단계(S155)를 더 포함할 수 있다.
방전 대상에 포함된 배터리 모듈에 문제가 발생된 경우 휴지 배터리 모듈을 방전 대상에 포함시키되 이 경우에도 휴지 배터리 모듈의 방전 휴지를 일정 수준으로 보장 관리해주기 위하여 방전 대상에 포함된 휴지 배터리 모듈의 방전 순위가 최후로 배치될 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 전원
20: 전기차
100: 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템
110: 배터리부
120: 감시부
130: 변환부
140: 충전 커넥터부
150: 통신부
160: 제어부

Claims (10)

  1. 재사용 배터리팩을 모듈 단위로 분해하여 마련되고 충방전을 통해 전기차를 충전 가능한 배터리부;
    상기 배터리부의 상태를 감시하고 상기 배터리부를 관리 가능한 감시부;
    상기 배터리부의 완속 충전을 위해 전원으로부터 상기 배터리부로 공급되는 전기 에너지를 교류에서 직류로 변환하는 변환부;
    상기 전기차의 급속 충전을 위해 상기 전기차와 연결되어 상기 배터리부에서 발생된 전기 에너지를 직류로 상기 전기차에 공급 가능한 충전 커넥터부;
    상기 전기차의 충전 프로세스를 관리 가능하도록 상기 충전 커넥터부의 연결을 통해 상기 전기차와 통신하는 통신부; 및
    상기 감시부, 상기 변환부, 및 상기 통신부를 제어하여 상기 배터리부의 충방전 프로세스를 관리하는 제어부를 포함하는 전기차 배터리팩을 재사용한 ESS를 포함하는 이동형 전기차 충전 시스템.
  2. 제1항의 시스템에 따른 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 전기차의 충전 전 상기 통신부를 통해 상기 전기차의 배터리 소모량 정보를 수집하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 전기차의 충전 후 상기 감시부 및 상기 변환부를 제어하여 상기 배터리 소모량 정보에 따라 상기 전기차의 차후 충전 시부터 상기 배터리부의 방전을 관리하는 단계를 포함하는 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리부의 방전을 관리하는 단계는,
    상기 배터리 소모량 정보에 따라 상기 배터리부에 포함된 복수의 배터리 모듈 중 방전이 휴지될 상기 배터리 모듈인 휴지 배터리 모듈의 개수를 결정하는 단계;
    상기 휴지 배터리 모듈을 포함해 상기 배터리부를 충전하는 단계; 및
    상기 전기차의 충전 시 상기 휴지 배터리 모듈을 제외한 상기 배터리부를 방전시키는 단계를 포함하는, 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배터리부의 방전을 관리하는 단계는,
    상기 배터리부를 방전시키는 단계 이후에,
    상기 휴지 배터리 모듈의 대상이 되는 상기 배터리 모듈을 설정 휴지 기간에 따라 스위칭하는 단계를 더 포함하는, 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 설정 휴지 기간은,
    상기 감시부에 의해 획득된 상기 배터리 모듈의 누적 충방전량에 따라 상기 배터리 모듈 별로 설정되되 상기 배터리 모듈의 상기 누적 충방전량에 비례하여 설정되는, 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 배터리부를 방전시키는 단계는,
    상기 배터리부 중 상기 휴지 배터리 모듈을 제외한 복수의 상기 배터리 모듈을 설정 개수 단위로 순차적으로 방전시키는 단계를 포함하는, 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리부를 방전시키는 단계는,
    상기 배터리 모듈을 설정 개수 단위로 순차적으로 방전시키는 단계 이전에,
    상기 감시부에 의해 획득된 상기 배터리 모듈의 누적 충방전량에 따라 상기 배터리 모듈의 방전 순위를 결정하는 단계를 더 포함하는, 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 배터리부를 방전시키는 단계는,
    상기 배터리 모듈을 설정 개수 단위로 순차적으로 방전시키는 단계 이후에,
    방전이 이루어진 상기 배터리 모듈의 차후 상기 전기차 충전에서의 방전 순위를 최후로 배치하는 단계를 더 포함하는, 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 배터리부를 방전시키는 단계는,
    방전 대상에 포함되는 복수의 상기 배터리 모듈 중 적어도 어느 하나에 문제가 발생된 경우 상기 휴지 배터리 모듈을 방전 대상에 포함시키는 단계를 더 포함하는, 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리부를 방전시키는 단계는,
    상기 휴지 배터리 모듈을 방전 대상에 포함시키는 단계 이후에,
    방전 대상에 대체되어 포함된 상기 휴지 배터리 모듈의 방전 순위를 최후로 배치하는 단계를 더 포함하는, 전기차 충전 서비스 제공 관리 방법.
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