KR101222705B1 - 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충전을 요구하는 전기자동차가 특정 시간에 몰려 과부하 현상이 발생하는 것을 줄여 충전 전력을 안정적으로 공급하는 범위 내에서 전기 충전 고객의 만족을 극대화할 수 있도록 하기 위한 것으로, 본 발명에 의하면, 전기자동차에 충전 케이블이 연결된 상태에서, 전력공급기가 충전 케이블을 통해 연결되어 있는 충전단말기의 입력부를 통해 단위시간별로 입력시간, 이탈시간 및 충전 요구량 정보를 포함하는 충전정보를 입력받는 충전정보 입력단계와; 상기 충전정보에 따라 단위시간별로 현재의 충전 요구 자동차 수를 파악하는 충전 요구 자동차 수 파악 단계와; 충전 요구 자동차 수가 존재하면, 각 전기자동차의 요구 전력비가 큰 순서로 우선순위를 부여하는 우선순위 부여 단계와; 상기 전력공급기의 현재 공급 가능 최대 전력으로 충전 요구 자동차의 우선순위별로 충전할 수 있는 총 충전 가능 대수를 계산하는 총 충전 가능 대수 파악 단계와; 결정된 총 충전 가능 대수를 통해 우선순위별로 충전 가능한 자동차를 결정하는 충전 가능한 자동차 결정 단계; 및 상기 충전 가능한 자동차들에게 충전 서비스를 제공하는 충전 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법이 제공된다.

Description

대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법{Method of Allotting Dynamic Priority for Charging Electric Car in Large Scale Charging Facilities}

본 발명은 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대규모 전기자동차 충전소에서 제한된 전력으로 전기자동차 충전 전력을 효율적으로 분배하여 공급하기 위한 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법에 관한 것이다.

전기자동차는 한번 충전 시 기존의 석유자동차 보다 오랜 시간이 걸리며 한번 충전으로 주행거리가 석유자동차 보다 짧아 자주 충전해야 한다.

이러한 불편을 줄이기 위해 미래에는 아파트와 같은 공공주택이나 주상복합, 빌딩의 대규모 주차장에 충전 인프라를 구축하여 충전 서비스를 제공하게 될 것인 바, 전력 가격은 충전 시간에 따라 많은 변동이 있게 되므로 상기와 같은 대규모 주차 충전소에서 전기자동차가 주차된 시간 동안 충전서비스를 제공할 때, 주차 충전소에서 전력의 안정적 공급과 효율적 전력 사용을 위한 충전 알고리즘이 필요하게 될 것이다.

그러나 석유자동차의 주유 방식을 그대로 전기자동차 충전 방식에 적용할 경우에는 전력충전에 따른 전기자동차의 대기 시간이 많이 소요되므로 효율적이지 못하므로 전기 충전에 적합한 새로운 충전 알고리즘 개발이 절실한 실정이다.

보다 구체적으로 석유자동차의 주유방식을 이용하도록 제시된 전기자동차 충전방식은 도 1의 순서도에서 도시된 바와 같이, 순차적 충전 알고리즘을 적용하게 된다.

상기 순차적 충전 알고리즘 순서도는, 일정 시간 간격으로 현재 대규모 주차 충전소의 상황을 확인하고 각 전기자동차들의 정보를 토대로 충전할 전기자동차를 선정하여 충전 전력을 제공하게 된다.

도면에서 보는 바와 같이 충전할 전기자동차를 선택하도록, 우선 현재 대규모 주차충전소에 충전이 완료되지 않은 전기자동차들이 몇 대 있는지 확인한다.

현재 t시점에서 충전을 요구하는 전기자동차의 수가 X(t)>0이면, 즉 충전을 요구하는 전기자동차의 수가 존재하면, 각 전기자동차의 충전정보 입력 시점이 빠른 순서로 우선순위를 부여하고 대규모 주차 충전소에서 공급 가능 최대 전력으로 충전할 수 있는 총 충전 가능 대수(M)를 계산한다.

그 후, 상기의 연산을 통해 부여된 우선순위대로 총 충전 가능한 전기자동차 M 대에 충전서비스를 제공하게 되는 것이다.

그러나, 이러한 순차적 충전 알고리즘에 따른 차량 충전 방식은 제한된 전체 충전 전력을 충전을 요구하는 전체 전기자동차에 효율적으로 분배시킬 수 없는 문제점이 있다.

이는 가용 체제시간 동안의 충전량을 나타내는 요구 전력비가 충전 시간에 따라 달라지게 되는 바, 상기의 방식은 일단 입력 시점별 전기자동차부터 충전을 수행하게 되어 충전 중인 해당 전기자동차의 충전이 모두 완료되어야만 다음 순위의 전기자동차가 충전을 받게 되므로 전체 충전 전력량이 모두 고갈될 경우에는 보다 많은 전기자동차에 전력을 효율적으로 분배할 수 없게 된다.

따라서 상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기존의 순차적 충전 알고리즘 방식을 탈피하여, 주차장의 전체 충전 전력량을 한정하고 전기자동차별 요구 전력비에 따라 충전 차량의 우선순위를 결정하도록 하는 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법을 제공하기 위함이다.

상기한 본 발명의 목적은, 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 우선순위 부여 방법에 있어서, 전기자동차에 충전 케이블이 연결된 상태에서, 전력공급기가 충전 케이블을 통해 연결되어 있는 충전단말기의 입력부를 통해 단위시간별로 입력시간, 이탈시간 및 충전 요구량 정보를 포함하는 충전정보를 입력받는 충전정보 입력단계와; 상기 충전정보에 따라 단위시간별로 현재의 충전 요구 자동차 수를 파악하는 충전 요구 자동차 수 파악 단계와; 충전 요구 자동차 수가 존재하면, 각 전기자동차의 요구 전력비가 큰 순서로 우선순위를 부여하는 우선순위 부여 단계와; 상기 전력공급기의 현재 공급 가능 최대 전력으로 충전 요구 자동차의 우선순위별로 충전할 수 있는 총 충전 가능 대수를 계산하는 총 충전 가능 대수 파악 단계와; 결정된 총 충전 가능 대수를 통해 우선순위별로 충전 가능한 자동차를 결정하는 충전 가능한 자동차 결정 단계; 및 상기 충전 가능한 자동차들에게 충전 서비스를 제공하는 충전 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법에 의해 달성된다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 충전 단계를 수행한 후, 단위시간마다 충전 요구 자동차 수 파악 단계로 되돌아가는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 요구 전력비(DPR(t))는,

DPR(t)=(전체 충전 요구 전력량 - 현 시점까지 충전된 전력량)/가용 체제시간

으로 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 총 충전 가능 대수 파악 단계는, 충전 가능한 자동차 수 n을 1로 입력하는 단계와; 상기 우선순위 부여 단계에서 결정된 충전 요구 자동차의 우선순위별로, 충전 가능한 자동차 수 n 만큼의 충전 요구 자동차들의 전체 합산된 충전 요구량을 산출하는 충전 요구량 산출 단계와; 산출된 전체 충전 요구량과 전력공급기의 전체 충전 공급 최대 전력량을 비교하는 단계와; 전체 충전 요구량이 충전 공급 최대 전력량보다 작거나 같을 경우, 충전 가능 대수 n에 1을 증가시킨 후 충전 요구 자동차 대수와 비교하는 단계와; 충전 요구 자동차 대수가 1이 증가된 충전 가능 대수보다 크거나 같을 경우, 충전 가능 대수에 1을 증가시킨 후 다시 충전 요구량 산출 단계로 되돌아가는 단계; 및 상기 전체 충전 요구량이 충전 공급 최대 전력량보다 크거나 혹은 1이 증가된 충전 가능 대수가 충전 요구 자동차 대수보다 클 경우, n 값을 통해 총 충전 가능 대수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 전체 충전 요구량이 충전 공급 최대 전력량보다 클 경우, n에서 1을 감소시킨 값이 총 충전 가능 대수가 되며, 1이 증가된 충전 가능 대수가 충전 요구 자동차 대수보다 클 경우, n값이 총 충전 가능 대수가 되는 것을 특징으로 한다.

따라서 상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명의 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법은 아파트와 같은 공공주택이나 주상복합, 빌딩의 대규모 주차장에서 전기자동차 충전을 수행함으로써 이용자들이 충전에 소비하는 시간을 최소화하고 충전의 편의를 제공받게 된다.

또한 이러한 대규모 주차장에서 충전을 요구하는 전기자동차가 특정 시간에 몰려 동시에 모든 전기자동차에게 충전 전력을 제공 시 과부하에 걸리면 화재의 위험이 있으므로 주차충전소의 충전 전력을 제한함으로써 충전 전력을 안정적으로 공급하는 범위 내에서 전기 충전 고객의 만족을 극대화할 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 순차적 충전 알고리즘에 따른 순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 있어서의 요구 전력비 충전 알고리즘에 따른 순서도.

이하 본 발명의 실시예에 따른 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법은, 한정된 일정 전력량 하에서 주차되어 있는 전기자동차들에게 충전 전력을 제공하기 위한 중앙의 전력공급기와, 각 전기자동차 충전을 위해 전기자동차 충전부와 상기 전력공급기를 서로 연결시켜 전력공급기로부터 전기자동차에 전력을 공급하는 충전 케이블 그리고 충전 케이블과 전력공급기 사이에서 충전정보를 입력받아 이를 전력공급기로 전달하여 해당 전력을 해당 시간과 전력량만큼 공급시키는 충전단말기를 포함하여 구성된다.

상기 전력공급기는 대규모 주차공간에 1대가 구비되어 있으며, 충전 케이블과 충전단말기는 주차와 충전이 동시에 요구되는 차량의 주차 공간에 각각 구비되어 있다.

우선, 도 2에서 보는 바와 같이 전력 충전을 위해 상기 전기자동차에 충전 케이블이 연결된 상태에서, 충전 케이블과 전력공급기를 연결하는 충전단말기의 입력부에 입력시간, 이탈시간, 충전 요구량 정보를 입력받게 되는 충전정보 입력단계를 수행하게 된다.

이때, 입력시간이라 함은 대규모 주차 충전소에 도착한 전기자동차들 중 주차와 충전을 모두 요구하는 전기자동차가 충전 케이블과 연결되는 시간이며 이때의 시점을 입력시점이라 한다.

또한 이탈시간이라 함은 대규모 주차 충전소에 도착한 전기자동차들 중 주차와 충전을 모두 요구하는 전기자동차가 충전케이블과 연결되어 충전을 수행한 후 전기자동차가 주차를 끝내고 대규모 주차 충전소를 떠나기 위해 충전기와 분리되는 시간이며, 이때 충전기와 분리되는 시점을 이탈 시점이라 한다.

또한 충전 요구 전력량이라 함은 입력시점으로부터 이탈시점까지 충전하고자 하는 전력량이며, 충전을 원하는 전력량을 직접 입력하는 방식과 충전요금으로 입력하는 방식이 있다. 만약 충전 요구 전력량을 충전요금으로 입력한 경우 단말기나 전력공급기 내에서 전력량으로 다시 환산시키게 된다.

상기 전력공급기는 충전정보를 입력받은 충전 자동차들에 대해 단위시간마다 충전 자동차들에게 우선순위를 부여하여 부여된 우선순위별로 충전이 되도록 한다.

이때 단위시간이라 함은, 대규모 주차 충전소에서 충전 알고리즘에 따라 전기자동차에게 우선순위를 부여받게 되는 바, 충전 공급 최대 전력으로 총 충전 가능한 대수 내에서 우선순위에 따라 충전 전력을 제공하며 이러한 과정에서 일정 시점 간격마다 우선순위가 정해지도록 알고리즘이 실행되어지는데 이때 충전 알고리즘이 수행되는 간격을 단위시간이라 한다. 즉, 대규모 주차충전소에서 충전하기 위해 전기자동차들에게 우선순위를 부여하기 위한 기초 단위 시간이다.

또한 상기 충전 공급 최대 전력이라 함은, 대규모 주차 충전소에서 충전 중인 전기자동차에게 충전 전력을 공급할 수 있는 전체 전력을 의미한다. 상기 충전 공급 최대 전력은 주변 환경의 영향과 전기 시설 등과 같은 상황에 따라 충전 공급 최대 전력이 전력공급기 내에서 결정되며 따라서 충전에 사용되는 전력이 한정적이라는 것을 의미한다.

또한 상기 총 충전 가능 대수(M)라 함은, 대규모 주차충전소에서 충전 공급 최대 전력 내에서 충전할 수 있는 전기자동차 수를 총 충전 가능 대수(M)이라고 한다.

또한 상기 우선순위라 함은, t시점에서 충전을 요구하는 전기자동차들을 대상으로 고객의 충전만족도가 최대화 되도록 순서를 부여하는데 이때, 부여된 순서를 우선순위라고 한다.

이때 우선순위는 t시점에서 충전을 요구하는 X(t)대의 전기자동차를 전기자동차의 요구 전력비(DPR(t))가 큰 순서대로 우선순위를 정하게 된다.

상기 요구 전력비(DPR(t))라 함은, 충전 알고리즘은 대규모 주차충전소에 충전을 요구하는 전기자동차들을 대상으로 매 시간마다 요구 전력비를 확인하는 바, 시간별로 충전 요구량을 달리하는 요구 전력비는 가용 체제시간과 앞으로 충전해야 하는 전력량의 비율에 해당되며 이에 대한 식은 다음과 같다.

요구 전력비=(충전 요구 전력량 - 현 시점까지 충전된 전력량)/가용 체제시간

이때, 가용 체제시간 (T(t))이라 함은, 대규모 주차 충전소에 충전을 요구하는 전기자동차들을 대상으로 매 시점마다 체제시간을 확인함에 있어서, 체제시간은 현 시점에서 충전기와 연결된 전기자동차들 중 충전이 완료되지 않은 전기자동차들의 이탈 시점까지의 남은 시간을 의미한다.

이때, 현 시점을 t라고 할 때, 체제시간은 다음과 같이 계산된다.

가용 체제시간 (T(t)) = 이탈 시점 현 시점

또한 충전된 전력량이라 함은, 충전 알고리즘을 통해 충전을 요구하는 전기자동차들을 대상으로 매 시간마다 요구 전력비를 확인하게 되는 바, 대규모 주차 충전소에서 충전을 요구하는 전기자동차들이 현 시점 t까지 충전 받은 전력량을 의미한다.

또한 충전 요구 입력 자동차 수라 함은, 대규모 주차 충전소에서 단순히 주차를 목적으로 입장할 전기자동차와 충전, 주차를 모두 목적으로 하는 전기자동차 중에서 처음 대규모 주차충전소가 시작하는 시점부터 t시점까지 충전과 주차를 동시에 목적으로 하는 전기자동차의 총 입장 수를 말한다.

또한 충전 요구 자동차 수라 함은, t시점에 충전 알고리즘을 실행 중인 대규모 주차 충전소에서 충전을 요구하는 전기자동차 수를 말한다.

따라서 주차된 충전 요구 입력 자동차 수에서 충전정보의 입력에 따라 충전 요구 자동차 수가 결정되고, 상기 충전 요구 자동차 수에서 충전 공급 최대 정보에 따라 총 충전 가능 대수가 결정된다.

전력공급기는 충전 알고리즘에 따라 단위 시간 간격으로 현재 대규모 주차 충전소의 충전 공급 최대 전력 정보를 확인함과 동시에, 각 전기자동차들로부터 단위 시간별로 전달되는 충전정보를 토대로 충전 요구 자동차 수를 파악하게 된다.

따라서 S10에서와 같이 t 시점에서 전달되는 충전정보에 따라 현재 대규모 주차충전소에 충전이 완료되지 않은 전기자동차들이 몇 대 있는지 확인하여 충전 요구 자동차 수를 파악하고, 현재 t시점에서 충전을 요구하는 자동차 수 X(t)>0이면, S20에서와 같이 각 전기자동차의 요구 전력비 (DPR(t))가 큰 순서로 우선순위를 부여하게 된다.

상기와 같이 충전 요구 자동차들의 우선순위를 부여한 다음, S30에서와 같이 주차 충전소에서 공급 가능 최대 전력으로 충전할 수 있는 총 충전 가능 대수(M)를 계산하게 된다.

상기 단계에서는 충전 요구 자동차 수 중에서 총 충전 가능 대수를 결정하는 단계로써, 우선 S31과 같이 최초로 충전 가능 대수 n을 1로 입력한 다음 S32와 같이 우선순위에 따라 충전 요구 자동차 수 j의 충전 가능한 자동차 수 n 대 만큼의 충전 요구량을 구하게 된다.

즉, 최초의 충전 가능 대수 1에 따라 충전 요구 자동차 수는 1대이며 요구 전력비에 따라 우선순위가 가장 높은 1대의 자동차로부터 요구되는 충전 요구량을 구하게 된다.

산출된 전체 충전 요구량은 S33과 같이 전체 충전 공급 최대 전력량과 비교되어 전체 충전 요구량이 충전 공급 최대 전력량보다 작으면, S35와 같이 전체 충전 가능 대수 n에 1을 증가시킨 후, 충전 요구 자동차 대수 j가 증가된 전체 충전 가능 대수인 n+1 보다 크면 전체 충전 가능 대수 n에 1을 증가시키는 S37을 수행한 다음 다시 S32 단계로 되돌아가게 된다.

상기와 같이 전체 충전 가능 대수가 최초의 1부터 시작하여 S31부터 S37의 단계를 m번 반복함으로써 n+m 개로 증가된 상태로 S32를 수행하게 되면, S32에서는 상기와 마찬가지로 현재 시점의 충전 요구 자동차에 대해 증가된 충전 가능 대수만큼의 우선순위별 충전 요구량을 전체 합산하게 된다.

또한 합산된 전체 충전 요구량이 충전 공급 최대 전력량 미만이 아니면 S34와 같이 해당 n의 개수에서 1을 감소시킨 개수를 충전 요구 자동차 수로 결정하게 된다.

또한 합산된 전체 충전 요구량이 충전 공급 최대 전력량 미만이라고 하더라도 1이 증가된 충전 가능 대수가 충전 요구량 개수 미만이 아니면 S36에서와 같이 충전 가능 대수는 해당 n 개로 결정하게 된다.

상기 S34 혹은 S36 단계 중 어느 하나의 단계에 의해 결정된 충전 가능 대수에 따라 S40에서는 충전 가능한 대수를 통해 우선순위별로 충전 가능한 자동차를 결정하게 되고 S50에서와 같이 해당 자동차들에게 충전 서비스를 제공하면서 계속적으로 S10의 단위 시간별로 알고리즘을 반복함으로써 본 발명의 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법의 전 과정을 마치게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

1. 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 우선순위 부여 방법에 있어서,
   전기자동차에 충전 케이블이 연결된 상태에서, 전력공급기가 충전 케이블을 통해 연결되어 있는 충전단말기의 입력부를 통해 단위시간별로 입력시간, 이탈시간 및 충전 요구량 정보를 포함하는 충전정보를 입력받는 충전정보 입력단계와;
   상기 충전정보에 따라 단위시간별로 현재의 충전 요구 자동차 수를 파악하는 충전 요구 자동차 수 파악 단계와;
   충전 요구 자동차 수가 존재하면, 각 전기자동차의 요구 전력비가 큰 순서로 우선순위를 부여하는 우선순위 부여 단계와;
   상기 전력공급기의 현재 공급 가능 최대 전력으로 충전 요구 자동차의 우선순위별로 충전할 수 있는 총 충전 가능 대수를 계산하는 총 충전 가능 대수 파악 단계와;
   결정된 총 충전 가능 대수를 통해 우선순위별로 충전 가능한 자동차를 결정하는 충전 가능한 자동차 결정 단계; 및
   상기 충전 가능한 자동차들에게 충전 서비스를 제공하는 충전 단계를 포함하며,
   상기 총 충전 가능 대수 파악 단계는,
   충전 가능한 자동차 수 n을 1로 입력하는 단계와;
   상기 우선순위 부여 단계에서 결정된 충전 요구 자동차의 우선순위별로, 충전 가능한 자동차 수 n 만큼의 충전 요구 자동차들의 전체 합산된 충전 요구량을 산출하는 충전 요구량 산출 단계와;
   산출된 전체 충전 요구량과 전력공급기의 전체 충전 공급 최대 전력량을 비교하는 단계와;
   전체 충전 요구량이 충전 공급 최대 전력량보다 작거나 같을 경우, 충전 가능 대수 n에 1을 증가시킨 후 충전 요구 자동차 대수와 비교하는 단계와;
   충전 요구 자동차 대수가 1이 증가된 충전 가능 대수보다 크거나 같을 경우, 충전 가능 대수에 1을 증가시킨 후 다시 충전 요구량 산출 단계로 되돌아가는 단계; 및
   상기 전체 충전 요구량이 충전 공급 최대 전력량보다 크거나 혹은 1이 증가된 충전 가능 대수가 충전 요구 자동차 대수보다 클 경우, n 값을 통해 총 충전 가능 대수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 충전 단계를 수행한 후, 단위시간마다 충전 요구 자동차 수 파악 단계로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 요구 전력비(DPR(t))는,
   DPR(t)=(전체 충전 요구 전력량 - 현 시점까지 충전된 전력량)/가용 체제시간
   으로 산출되는 것을 특징으로 하는 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   전체 충전 요구량이 충전 공급 최대 전력량보다 클 경우, n에서 1을 감소시킨 값이 총 충전 가능 대수가 되며,
   1이 증가된 충전 가능 대수가 충전 요구 자동차 대수보다 클 경우, n값이 총 충전 가능 대수가 되는 것을 특징으로 하는 대규모 전기자동차 충전소에서의 자동차 충전을 위한 동적 우선순위 부여 방법.
   

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