KR102150044B1 - 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102150044B1
KR102150044B1 KR1020200001171A KR20200001171A KR102150044B1 KR 102150044 B1 KR102150044 B1 KR 102150044B1 KR 1020200001171 A KR1020200001171 A KR 1020200001171A KR 20200001171 A KR20200001171 A KR 20200001171A KR 102150044 B1 KR102150044 B1 KR 102150044B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electric vehicle
charging
power
frequency
power system
Prior art date
Application number
KR1020200001171A
Other languages
English (en)
Inventor
이용훈
Original Assignee
(주)호디
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)호디 filed Critical (주)호디
Priority to KR1020200001171A priority Critical patent/KR102150044B1/ko
Priority to KR1020200042642A priority patent/KR102246252B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102150044B1 publication Critical patent/KR102150044B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/305—Communication interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • G06Q50/30—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/40—Business processes related to the transportation industry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

신재생 에너지 기반의 전력 계통에서 변동성 및 간헐성에 실시간 대응하기 위한 고속 수요 반응용 전기차 충전기에 관한 것이다. 일 실시예에 따른 전기차 충전기는 전력을 공급하여 전기차를 충전하는 충전부, 전기차의 충전 중 전력계통의 주파수를 실시간 측정하는 주파수 측정부 및 측정된 주파수 및 제어 기준을 기초로 상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.

Description

전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치{ELECTRIC VEHICLE CHARGER APPLIED FAST DEMAND RESPONSE IN ANCILLARY SERVICE OF ELECTRIC POWER SYSTEM, METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING CHARGING POSER OF THE ELECTRIC VEHICLE CHARGER}
전력계통 보조서비스에 Fast DR(Fast Demand Response)이 적용된 전기자동차 충전기 제어기술에 관한 것이다. 보다 자세하게는 신재생 에너지 기반의 고속 수요 반응(Fast Demand Response)을 위한 전기차 충전기의 충전 전력 제어 방법 및 그 전기차의 충전기에 관한 것으로 전력계통에서 신재생 에너지의 변동성이나 전력계통의 유연성 강화에 대비하기 위하여 전기차 충전시 주파수 변동에 따른 충전 전력량을 자체적으로 실시간 제어하는 기술과 관련된다.
최근 정부는 에너지 정책 목표로 2030년까지 신재생에너지 발전량 비중 목표를 20%로 제시하였으며, 2030년 보급 목표를 살펴보면 신재생에너지 중 발전량의 변동이 많은 태양광과 풍력발전의 발전량 합계는 총 발전량에서 약 13%를 차지할 것으로 전망하였다. 이와 같이 신재생에너지 보급이 증가하면서 전력계통의 유연성 요구량의 확보의 필요성이 크게 대두되고 있다. 이러한 전력계통의 예비력확보를 위해 전력시장제도 개선, 전력계통운영의 개선, 양수 발전, 주파수제어용 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS), 수요반응자원(DR)등과 같은 다양한 방식들이 시행되고 있다.
전력계통운영기관에서는 비발전기 자원인 수요반응자원을 보조서비스로 참여시켜 예비력을 확보하고 있다. 수요반응자원이 참여하는 예비력으로는 주파수조정예비력, 자동발전제어예비력, 대기·대체예비력으로 구분하여 운영하고, 각 예비력의 요구수준을 제시하여 수요반응자원의 기술적 특성에 따라 분류되어 전력계통의 예비력으로 활용하고 있다. 국내의 경우 수요반응자원이 보조서비스로 참여하고 있는 것을 준용하여 다양한 연구가 진행되고 있으나 현행 계통운영보조서비스 세부운영기준에는 발전기 및 전기저장장치에 대한 운영만을 규정하고 있다. 수요반응자원의 보조서비스에 대한 제도 및 방안이 필요한 실정이며 전기자동차 충전기와 같이 보급이 확대되고 수요가 늘어날 예정인 자원에 대하여 보조서비스로 참여시켜 전력계통에 대한 예비력을 확보 할 수 있는 방안이 필요하다.
전기차는 2019년 약 8만대, 전기차 충전기는 2019년 말 현재 2만개를 넘고 있으며 매년 대폭 증가하고 있다. 또한 신재생에너지 증대로 인해 전력계통의 유연성에 문제가 발생하는 경우에도 전기차 충전으로 소모되는 전력량은 화력발전소 1기 정도의 전력량을 소모할 것으로 예상되며 전기차의 증대와 더불어 필요전력량은 지속적으로 증대될 것으로 판단된다. 현재 연구되는 기술은 V2G로 수요관리사업자가 전력량을 판단하여 해당 자동차의 전력을 계통(Grid)으로 전력을 역송하여 계통의 안정성을 확보하는 방안이 연구되고 있다. 하지만 현 실정상 전기차의 역송전 기술은 기술 개발 단계이고, 이러한 역송전에 대한 정부의 정책 또한 수립되어져 있지 않다.
따라서, 신재생 에너지 증대로 인한 전력계통의 간헐성으로 인한 전력수급의 불균형시 전력수요를 많이 필요로 하는 전기차 충전기의 충전 전력을 효율적으로 제어하여 전력 계통의 안정성을 확보하는 보조서비스로의 기술이 절실히 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0130568호
본 발명은 전력계통에 연계된 신재생에너지 변동성이나 전력계통의 상정사고(credible accident)에 대비하여 전력계통의 수요를 조절하기 위해 고속수요반응(Fast Demand Response)에서 주파수조정예비력 역할을 수행하는 전기자동차 충전기 및 전기자동차의 충전 전력 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 양상에 따르면, 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기는 전력을 공급하여 전기차를 충전하는 충전부, 전기차의 충전 중 전력계통의 주파수를 실시간 측정하는 주파수 측정부 및 측정된 주파수 및 제어 기준을 기초로 상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
전력 제어부는 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수가 기준 주파수로부터 미리 설정된 범위를 벗어나면 전기차의 충전을 일시 차단하고, 상기 전기차의 충전이 일시 차단된 이후 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수가 상기 미리 설정된 범위 이내로 들어오면 상기 일시 차단을 해제할 수 있다.
전력 제어부는 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수가 기준 주파수로부터 미리 설정된 범위를 벗어나면, 상기 충전부로부터 상기 전기차의 예상 잔여 충전 시간 또는 예상 잔여 충전량 정보를 수신하고, 예상 잔여 충전 시간 또는 예상 잔여 충전량이 소정 임계치를 초과하는 경우 전기차의 충전을 일시 차단할 수 있다.
전력 제어부는 기준 주파수 대비 상기 측정된 주파수의 변동폭을 기초로 상기 전기차의 충전 전력을 자동으로 조절할 수 잇다.
이때, 제어 기준은 모든 전기차 충전기에 동일한 기준으로 설정되거나, 전기차 종류별, 전기차 충전기 그룹별 또는 시간대별로 다르게 설정될 수 있다.
전기차 충전기 그룹은 수요관리사업자, 고속수요반응에 참여하는 고객 및 전기차 충전기의 설치 위치 중의 적어도 하나를 기초로 분류될 수 있다.
또한, 전기차 충전기는 사용자로부터 상기 전기차의 충전 요청을 수신하고, 충전 요청 수신시 또는 충전 중에 충전 관련 정보를 안내하는 충전 지원부를 더 포함할 수 있다.
또한, 전기차 충전기는 전기차의 충전 여부를 판단하여, 충전 여부에 따라 상기 주파수 측정부의 주파수 측정을 제어하는 충전 판단부를 더 포함할 수 있다.
또한, 전기차 충전기는 전력 제어부를 통해 제어된 충전 전력에 상응하는 인센티브 산출을 위해 상기 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수 데이터 및 상기 전력 제어부를 통해 제어된 충전 전력량을 수요관리 서버에 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 방법은 전기차 충전기가, 전기차에 전력을 공급하여 충전하는 단계, 전기차 충전기가, 상기 전기차의 충전 중 전력계통의 주파수를 실시간 측정하는 측정하는 단계 및 전기차 충전기가, 상기 측정된 주파수 및 소정 제어 기준을 기초로 상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 단계는 측정된 주파수가 기준 주파수로부터 미리 설정된 범위를 벗어나면 전기차의 충전을 일시 차단하는 단계 및 전기차의 충전이 일시 차단된 이후 상기 측정된 주파수가 상기 미리 설정된 범위 이내로 들어오면 상기 일시 차단을 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 단계는 상기 측정된 주파수가 기준 주파수로부터 미리 설정된 범위를 벗어나면, 상기 전기차의 예상 잔여 충전 시간 또는 예상 잔여 충전량을 소정 임계치와 비교하고, 비교 결과 소정 임계치를 초과하는 경우 전기차의 충전을 일시 차단할 수 있다.
제어 기준은 모든 전기차 충전기에 동일한 기준으로 설정되거나, 전기차 종류별, 전기차 충전기 그룹별 또는 시간대별로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 충전 전력 제어 방법은 전기차의 충전 여부를 판단하는 단계 및 충전 여부에 따라 주파수 측정을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 충전 전력 제어 방법은 상기 측정된 주파수에 따라 제어된 충전 전력에 상응하는 인센티브 산출을 위해 상기 측정된 주파수 데이터 및 제어된 충전 전력량을 수요관리 서버에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따른 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 장치는 전기차 충전기의 충전 여부를 판단하고, 충전 여부에 따라 주파수 측정부의 주파수 측정을 제어하는 충전 판단부, 전기차의 충전 중 전력계통의 주파수를 실시간 측정하는 주파수 측정부 및, 측정된 주파수 및 소정 제어 기준을 기초로 상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
전력 제어부는 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수가 기준 주파수로부터 미리 설정된 범위를 벗어나면 전기차의 충전을 일시 차단하고, 상기 전기차의 충전이 일시 차단된 이후 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수가 상기 미리 설정된 범위 이내로 들어오면 상기 일시 차단을 해제할 수 있다.
또한, 충전 전력 제어 장치는 상기 전력 제어부를 통해 제어된 충전 전력에 상응하는 인센티브 산출을 위해 상기 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수 데이터 및 상기 전력 제어부를 통해 제어된 충전 전력량을 수요관리 서버에 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 첫째 전기자동차 충전 시 전기자동차 충전기에서 전력계통의 주파수를 감지하여 주파수에 따라 충전 전력량을 제어함으로써 신재생에너지 변동성에 신속하게 반응할 수 있는 주파수조정예비력의 역할을 수행할 수 있고, 이를 통해 신재생에너지 변동성 및 전력계통의 상정사고를 대비할 수 있는 전력계통의 유연성 확보가 가능하다. 현재 국내에는 전력계통의 보조서비스 시장이 없으나 추후 시장의 개설시 고속수요관리자원을 통한 계통의 주파수 안정성 확보에 활용할 수 있다.
둘째, 고속수요관리사업과 연계된 주파수제어용 ESS의 보조역할 수행이 가능하다. 2019년 기준 전기차충전소는 2만개를 상회하며 평균 5KW기준 시 100MW정도의 주파수 보조서비스의 효과가 있다. 기존 전력기관에서 설치하는 주파수 보조서비스의 ESS에 대한 설비금액 및 유지보수 금액등에 영향을 받지 않은 가상발전소 역할을 수행하는 친환경 시스템으로 확대 적용가능하다.
셋째, 본 발명을 통해 현재 설치된 다량의 전기충전기에 주파수 측정을 통한 전력 조절 및 차단장치의 장착이 용이하고 자체적으로 작동되기 때문에 손쉽게 확대가 가능하여, 신재생에너지 변동성에 대응하는 보조서비스 수단으로 경제성 있는 적용이 가능하다.
넷째, 본 발명을 통해 전기차 충전기에서의 간단한 장비 추가로 기존의 주파제어용 ESS에 대한 대체가 가능하여 경제적 효과가 발생한다. 또한, 전기차 충전시 전력수요관리상품을 추가함으로써 전기차 충전소와 전기차 소유주에게도 전력수요관리를 통해 인센티브 혜택을 제공할 수 있다.
도 1은 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기를 포함한 고속 수요 반응 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전기차 충전기의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전기차 충전기의 충전 전력 제어 장치의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전기차 충전기에서 충전 전력 제어 방법의 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전기차 충전 전력 제어 단계(420)의 상세 흐름도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도면을 참조로 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기, 그 전기차 충전기의 충전 전력 제어 방법 및, 전기차 충전기의 충전 전력 제어 장치의 실시예들을 설명한다.
도 1은 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기를 포함한 고속 수요 반응 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 공급 전력의 생산은 자원이 한정되어 있는 발전기와 신재생 에너지를 포함한다. 국내 전력계통에 포함되어 있는 발전기들은 전기를 생산하여 공급함에 있어 60Hz±0.2Hz의 주파수를 유지하여 전기 소비자에게 제공하고 있으나, 신재생 에너지 발전 자원은 태양의 위치, 바람의 세기, 날씨 등 기상상황에 매우 많은 영향을 받는 자원이며 그로 인한 변동성이 발생되어 전력계통 상용 주파수 유지의 어려움이 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시예들에 따르면 전기차(EV)의 충전을 수행하는 동안 전력계통이 불안정할 경우 전기차 충전기(10)에서 주파수 회복시까지 전기차 충전 전력량을 제어함으로써 전력계통의 안정성 향상 효과를 거둘 수 있다.
기존 V2G(Vehicle To Grid)기술은 전기차배터리차, 플러그인하이브리드차 등 충전식 친환경차를 전력망과 연결해 주차 중 남은 전력을 이용하는 개념으로, 전력망을 통해 전기차를 충전했다가 주행 후 남은 전기를 전력망으로 다시 송전(방전)하는 것으로 전기차가 움직이는 에너지저장장치(ESS·Energy Storage System)로 동작하는 방식이다.
하지만 본 실시예들은 전기차 충전기(10) 자체 내에서 전력계통의 주파수를 판단하여 자동으로 충전 전력을 차단하거나 소정 비율로 제어하며, 차단 또는 제어된 결과를 수요관리사업자(20)에 전송하여 해당 결과에 대한 보상을 받는 구조라는 점에서 기존 V2G 기술과 차이가 있다. V2G를 통한 기술은 중앙센터에서 전력을 판단하여 제어하는 과정을 거치기 때문에 30분이상의 시간이 소요되기 때문에 고속 수요관리에 적용하기 힘들다. 본 기술은 전기자동차 충전기내에 설치되어 자동으로 차단하도록 하는 방안이며, 단지 자동으로 차단하는 셋팅값에 대한 부분만 중앙에서 컨트롤 할 수 있도록 할 수 있다. 계통의 빠른 응답이 가능하다는 장점이며 발전기의 조속기(GF)역할을 수행할 수 있도록 하는 방안이다.
본 실시예에 따른 전기차 충전기(10)는 사용자의 전기차 충전 요청에 따라 전기차에 전력을 공급한다. 또한, 전기차 충전기(10)는 전기차에 충전이 시작되면 전력계통의 주파수를 측정하고, 측정된 주파수 및 미리 설정된 충전 제어 기준에 따라 전기차의 충전 전력을 제어할 수 있다. 이때, 충전 제어 기준은 모든 전기차 충전기에 대해 동일하게 설정될 수 있다. 또는, 수요관리사업자별, 고객별, 전기차별, 전기차 그룹별, 시간대별, 전기차의 목표 충전량, 잔여 충전량, 잔여 충전 시간 또는 그들의 조합마다 다르게 설정될 수 있다.
예를 들어, 충전 제어 기준은 기준 범위, 제어 방식 또는 제어 시간을 포함할 수 있다. 기준 범위는 기준 주파수(예:60Hz) 대비 주파수 변동폭으로서 하나 또는 복수의 단계로 설정될 수 있다. 제어 방식은 충전 전력 차단, 단계별 충전 비율 조절 방식 및/또는 충전 속도 제어일 수 있다. 제어 시간은 충전 전력 제어 방식에 따라 미리 설정된 시간(예: 30초) 동안 차단, 충전 비율 및/또는 충전 속도를 조절하도록 하거나, 측정 주파수가 기준 범위 이내로 들어올 때까지 그 충전 전력 제어를 유지하도록 하는 것일 수 있다.
일 예로, 충전 제어 기준은 기준 범위를 ±0.2Hz로 설정하고, 측정 주파수가 기준 주파수 대비 기준 범위를 벗어나면 충전 전력 공급을 실시간 예컨대 3초 이내에 차단하고, 차단 상태를 30초 동안 유지한 이후 차단을 자동으로 해제할 수 있다. 또는, 충전 전력 공급이 일시 차단된 이후 실시간 측정된 주파수가 다시 기준 범위 이내로 들어온 경우 차단을 해제하도록 설정될 수 있다.
다른 예로, 충전 제어 기준은 기준 범위를 기준 주파수 대비 주파수 변동폭을 복수의 단계로 구분하여 각 단계별로 충전 전력 제어 비율을 설정하고, 측정된 주파수가 해당하는 단계의 충전 전력 제어 비율에 따라 전기차의 충전 비율을 조절하도록 설정될 수 있다. 이때, 충전 비율 조절을 소정 시간 예: 30초동안 유지되도록 하거나, 실시간 측정된 주파수가 해당하는 단계의 충전 전력 제어 비율로 실시간 조절되도록 설정될 수 있다. 아래의 표 1은 미리 설정된 단계별 충전 전력 제어 비율의 일 예로 이에 제한되는 것이 아니며 다양하게 변형 설정될 수 있다.
측정 주파수 범위(Hz) 전력 제어 비율(%) 비고
60.20 이상 0 최대치 충전 가능
59.80 ~ 60.20 미만 5 5% 전력 확보
59.70 ~ 59.80 미만 10 전력제어비율조정가능
59.60 ~ 59.70 미만 50 전력제어비율조정가능
59.60 미만 100 충전기 충전차단
또 다른 예로, 충전 제어 기준은 기준 주파수 대비 측정 주파수의 변동폭이 기준 범위를 벗어난 경우 충전 속도를 조절되도록 설정될 수 있다. 60.2Hz 이상에서는 충전기의 전력을 100% 이상 충전이 가능하도록 설정하는 이유는 계통의 주파수 상방에 대해서도 대비할 수 있도록 하며, 보조서비스의 기준인 59.8미만에서 충전기의 전력량 비율을 조정하여 다수의 충전기에 적용 시뮬레이션하여 수요관리사업자가 설정값을 통해 조정이 가능하도록 할 수 있다. 다수의 충전기가 계통의 주파수 하락시 단계적으로 자동 조정됨으로 인해 전력의 하강에 대한 관성율을 높일 수 있고 계통주파수 회복시에도 효과적으로 대응이 가능하도록 설정할 수 있다. 전력제어비율은 수요관리사업자가 동적으로 설정 가능하며 전력제어 동작은 충전기 자체의 제어장치를 통해 작동하도록 설정 가능하다.
또 다른 예로, 충전 제어 기준은 측정 주파수의 변동폭과 사용자가 충전하고자 하는 목표 충전량, 예상 잔여 충전량, 예상 잔여 충전 시간 등을 조합하여 설정될 수 있다. 예컨대, 측정된 주파수의 변동폭과 그 주파수 측정 시점에 전기차의 예상되는 잔여 충전 시간 또는 잔여 충전량을 조합하여, 측정된 주파수 변동폭이 기준 범위를 벗어나고 동시에 그 잔여 충전 시간 또는 잔여 충전량이 소정 임계치를 초과하는 경우에 전력 공급을 차단하도록 설정될 수 있다. 이에 따르면 전기차의 주파수 변동폭이 기준 범위를 벗어나 충전 전력을 차단해야 하는 상황이더라도 그 시점에서 짧은 시간 내에 충전이 완료될 수 있는 경우에는 전력 공급을 차단하지 않고 계속 충전을 진행할 수 있어 다양한 상황을 고려한 탄력적인 대응이 가능하다.
이상 설명된 충전 제어 기준의 예들은 특별히 어느 하나에 한정되는 것이 아니고, 이상 설명된 둘 이상의 충전 제어 기준들을 조합할 수 있다.
전기차 충전기(10)는 전기차 충전 실적 데이터 예컨대 측정 주파수 데이터 및 제어된 충전 전력량 데이터를 인센티브 산출을 위하여 수요관리사업자(20)에게 전송할 수 있다.
수요관리사업자(20)는 고속수요반응(Fast Demand Response) 사업을 관리하는 기관으로서, 고속수요반응(Fast Demand Response)에 참여할 고객들을 모집하고, 고객들에 대하여 고속수요반응을 위한 기준 설정 및 수요 반응 실적 등을 관리할 수 있다.
예를 들어, 수요관리사업자(20)는 전기차 충전기(10)를 관리하는 아파트, 충전소, 공공기관 등을 고속수요반응 사업에 참여할 고객으로 관리하며, 각 고객별로 참여할 전기차 충전기(10)의 설치 위치, 참여 대수, 충전 제어 기준 등을 관리할 수 있다.
수요관리사업자(20)는 전기차 충전기(10) 및 전력운영기관(30)과 통신하고 고속수요반응에 대한 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 고속수요반응 참여 실적에 따른 인센티브를 산출하기 위해 전기차 충전기(10)로부터 측정 주파수 데이터 및 제어된 충전 전력량 등의 실적 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 각 전기차 충전기(10)의 실적 데이터를 이용하여 각 전기차 충전기별, 전기차 충전기를 관리하는 고객별 또는 그 밖의 다양한 기준으로 인센티브를 산출할 수 있다.
전력운영기관(30)은 한국전력(KEPCO)과 전력거래소(KPX)와 같은 전력 계통 운영 기관(ISO에 설치될 수 있다. 전력운영기관(30)은 전력 관리 사업에 참여하는 고객들의 계약 용량, 실시간 전력량 및 부하 차단 실적 등의 정보를 취합하고, 취합된 정보들을 이용하여 실시간 고속 수요 반응(Fast Demand Response) 현황 파악을 하여 전력 계통의 안정적 운영을 지원할 수 있다.
전력운영기관(30)은 참여한 전기차 충전기(10)의 실시간 사용 용량, 제어된 충전 전력량 등에 관한 현황을 수집할 수 있다. 전력운영기관(30)은 취합된 데이터를 종합적으로 분석 및 모니터링하고 전력 계통(40)과 연계하여 실시간 참여 전기차 충전기(10)의 전력 변동 추이 및 계통 주파수의 현황을 파악할 수 있다.
전력운영기관(30)은 수요관리사업자(20)로부터 전력관리사업에 참여하는 고객들의 전기차 충전기(10) 설치 위치, 참여할 전기차 충전기(10) 개수, 전기차 충전기 이용 시간대, 계약 용량, 제어된 충전 전력 용량 등의 데이터를 수집할 수 있다. 또한, 전력운영기관(30)은 수요관리사업자(20)로부터 수집된 데이터들을 전기차 충전기(10)별, 고객별, 전기차 충전기 그룹별 또는 고객들의 그룹별로 분류 및 취합할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 전력운영기관(30)은 고속수요반응 사업에 참여하는 고객들의 전기차 충전기에 대한 고속수요반응 자원 기본 정산 금액 및/또는 전기차 충전기(10)의 제어된 충전 용량에 따른 인센티브를 산출하고, 산출된 인센티브 내역을 수요관리사업자(20)에 전송할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 전기차 충전기의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전기차 충전기(200)는 충전 지원부(210), 충전부(220) 및 전력 제어 장치(230)를 포함한다.
전기차 충전기(200)는 별도의 본체 및 그 본체로부터 연장되어 전기차에 전력을 공급하는 충전 케이블을 포함하는 형태일 수 있다. 이때, 충전 지원부(210), 충전부(220) 및 전력 제어 장치(230)는 본체 내에 장착될 수 있다. 또는, 전기차 충전기(200)는 아파트, 빌딩 등의 주차장 등의 벽에 매립된 콘센트와 그 콘센트로부터 연결되어 전기차에 전력을 공급하는 충전 케이블을 갖는 형태일 수 있다. 이때, 충전 케이블 상에 통신 모듈, 전력 제어 장치(230) 등 전기차 충전과 관련된 일부 기능이 다른 구성들과 분리 장착되는 것이 가능하다.
충전 지원부(210)는 전기차 충전과 관련된 각종 동작을 지원한다. 예를 들어, 충전 지원부(210)는 사용자의 충전 요청을 수신하며, 사용자에게 충전 관련 안내 정보를 출력하는 인터페이스를 포함할 수 있다.
인터페이스는 예컨대 사용자의 RFID 카드 또는 전기차에 부착된 RFID 태그를 인식하기 위한 RFID 리더를 포함할 수 있다. 또한, 충전 지원부(210)는 사용자가 RFID 카드 또는 RFID 태그를 RFID 리더에 접촉하면 사용자 또는 전기차를 인증할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 등록된 사용자 정보 입력, 전기차 번호 등의 전기차 정보를 입력하는 것과 같이 미리 정의된 다양한 방식으로 사용자 인증을 수행할 수 있다. 사용자 인증을 통해 해당 고속수요관리에 참여여부를 판단하여 추후에 사용자에게도 인센티브를 제공하기 위함이다.
충전 지원부(210)는 인증이 완료되면 충전에 관한 정보 예컨대, 충전 케이블 연결, 충전 진행, 충전 완료, 충전시간, 측정 주파수, 주파수 변동에 따른 충전 제어 중, 충전 비용, 충전 제어에 따른 충전 전력량 등을 안내하는 텍스트, 아이콘 등으로 시각적으로 출력하는 디스플레이, 그 정보들을 음성으로 출력하는 스피커 모듈, 충전 제어 중임을 안내하는 LED 경고등 등을 포함할 수 있다.
충전 지원부(210)는 또한 인터페이스를 통해 사용자가 원하는 전기차의 목표 충전량을 수신할 수 있다. 충전 지원부(210)는 사용자 인증이 완료되고 목표 충전량을 수신하면 충전부(220)에게 동작 신호를 전송할 수 있다.
충전 지원부(210)는 사용자 인증이 완료되면 사용자에 대해 등록된 전기차의 종류 또는 전기차와의 직접 통신을 수행하여 충전하고자 하는 전기차의 충전 가능한 최대 전력을 확인하고, 확인된 최대 전력을 충전부(220)에 전송하여
또한, 충전 지원부(210)는 인터페이스를 통해 전기차 충전기(200)의 관리자가 전기차 충전기(200)의 충전 제어 기준을 설정하거나 변경하면, 전력 제어 장치(230)가 충전 전력 제어를 위해 활용할 수 있도록 설정 또는 변경된 충전 제어 기준을 수신하여 메모리(미도시)에 저장할 수 있다. 메모리는 데이터를 저장하는 각종 장치를 의미하는 것으로, 플래시 메모리, RAM, 광데이터 장치 등을 포함할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
충전부(220)는 충전 지원부(210)로부터 동작 신호가 수신되면 충전 케이블이 전기차에 연결되었는지를 확인하여 충전 가능 상태인지 판단하고, 충전 가능 상태인 경우 전기차에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 충전부(220)는 전기차의 충전량이 목표 충전량이 목표 충전량에 도달한 경우 전력 공급을 중단하고, 충전 지원부(220)에 충전이 완료 신호를 전송할 수 있다.
전력 제어 장치(230)는 충전부(220)에 의해 전기차에 충전이 진행되는 동안 신재생 에너지 기반의 전력계통의 변동성을 모니터링하고, 전력계통의 불안정성이 발생한 경우 충전부(220)를 제어하여 실시간으로 전기차 충전을 일시 차단, 단계별 충전 전력 제어 비율에 따라 충전 비율을 조절 또는 충전 속도를 조절할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 전력 제어 장치(230)의 실시예들을 보다 상세히 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 전기차 충전기의 충전 전력 제어 장치의 블록도이다. 일 실시예의 전력 제어 장치는 전술한 전기차 충전기(200) 내부에 제어 회로 형태로 일체로 형성될 수 있다. 또한, 전력 제어 장치는 별도의 소형 모듈로 제작되어 원격으로 전기차 충전기를 제어하는 장치에 탑재될 수 있다. 또는 전력 제어 장치는 그 자체가 별도의 하드웨어 장치로 형성되어 전기차 충전기와 전기적으로 연결되거나 무선 통신 연결을 통해 전기차 충전기를 제어하는 것도 가능하다.
도 3을 참조하면, 전력 제어 장치(300)는 충전 판단부(310), 주파수 측정부(320), 전력 제어부(330) 및 통신부(340)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 충전 판단부(310)는 충전부(220)의 충전 진행 여부를 실시간 모니터링하고 충전이 시작되면 주파수 측정부(320)에 주파수 측정을 시작하도록 하는 신호를 전송할 수 있다. 충전 판단부(310)는 충전부(220)의 충전이 완료되면 주파수 측정부(320)에 주파수 측정을 종료하도록 하는 신호를 전송할 수 있다.
주파수 측정부(320)는 미터기를 포함할 수 있으며 충전 판단부(310)로부터 측정 신호가 수신되면 실시간 전력계통 주파수를 측정하고, 측정된 주파수를 전력 제어부(330)에 전송할 수 있다. 주파수 측정부(320)는 충전 판단부(310)로부터 측정 종료 신호가 수신되면 전력계통 주파수 측정을 종료할 수 있다.
전력 제어부(330)는 주파수 측정부(320)로부터 측정 주파수 데이터가 수신되면, 메모리에 저장된 충전 제어 기준을 참조하여 측정 주파수가 미리 설정된 제어 기준에 해당하는지를 판단하고, 제어 기준에 해당하면 충전부(220)를 제어하여 전기차의 충전 전력을 제어할 수 있다.
일 예로, 제어 기준이 측정 주파수가 정격 주파수 60Hz 대비 ±0.2 범위를 벗어나는 경우 전력 공급을 차단하고, 주파수가 정격 주파수 60Hz 대비 ±0.2 범위 이내로 들어올 때 차단을 해제하는 것으로 설정된 경우, 전력 제어부(330)는 측정 주파수가 59.8Hz 미만이면 충전부(220)를 제어하여 전력 공급을 일시 차단할 수 있다. 전력 공급이 일시 차단된 이후 주파수 측정부(320)로부터 실시간 수신되는 측정 주파수가 59.8Hz에서 60Hz 이내이면 전력 공급 차단을 해제할 수 있다.
다른 예로, 제어 기준이 측정 주파수가 정격 주파수 59.8Hz 아래로 내려가는 경우 전력 공급을 30 초 동안 차단하는 것으로 설정된 경우, 전력 제어부(330)는 측정 주파수가 59.78Hz이면 3초 이내에 전력 차단 신호를 발생하며 30초 동안 전력 공급 차단을 유지하고 30초가 경과하면 차단을 자동으로 해제하거나 계통의 주파수 회복 상태를 판단하여 판단 결과 계통의 주파수가 회복된 경우 차단을 해제할 수 있다.
또 다른 예로, 위 표 1과 같이 주파수 변동폭 단위로 나누어진 복수의 단계별로 충전 전력 제어 비율이 다르게 설정된 경우, 전력 제어부(330)는 주파수 측정부(320)에 의해 측정된 주파수가 해당하는 단계의 전력 제어 비율을 적용하여 전기차의 충전을 제어할 수 있다. 예컨대, 측정 주파수가 59.85Hz인 경우 위 표 1을 참조하면 충전 전력 제어 비율은 5%이다. 이때, 전력 제어부(330)는 사용자가 설정한 전기차의 원래 목표 충전 전력량에 전력 제어 비율 5%를 적용하여 목표 충전 전력량 대비 95%의 충전이 되도록 제어할 수 있다. 이와 같이 주파수가 안정될 때까지 주파수 위험 수위를 단계별로 적용하여 전력 수요의 감발 효과를 유발할 수 있다. 이상 전기차 충전 전력 제어의 일 실시예들을 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 예에 따르면, 충전 제어 기준이 예컨대 59.8Hz 이내이면 급속, 59.8 Hz를 벗어나면 완속으로 충전하는 방식으로 설정된 경우, 전력 제어부(330)는 측정된 주파수에 따라 전기차 충전 방식을 급속 또는 완속으로 가변적으로 제어할 수 있다.
또 다른 예에 따르면, 제어 기준이 59.8Hz 아래로 내려가고 예상 잔여 충전 시간 또는 잔여 충전량이 소정 임계치를 초과하는 경우 전력 공급을 차단하는 것으로 설정된 경우, 전력 제어부(330)는 현재 시점에 측정된 주파수가 59.75Hz이면 충전부(220)로부터 예상 잔여 충전 시간 또는 잔여 충전량 정보를 수신하고, 예상 잔여 충전 시간 또는 잔여 충전량이 임계치를 초과하면 전력 공급을 차단하고, 임계치 이내이면 전력 공급을 차단하지 않을 수 있다.
한편, 이상 예시된 충전 제어 기준은 서로 조합될 수 있다. 또한, 추가적으로 사용자가 선호하는 충전 속도, 충전 시간대 등을 하나 이상 조합하여 충전 속도를 제어하는 기준이 다르게 설정될 수 있다.
통신부(340)는 전기차, 전기차 사용자의 단말, 전기차 충전기 관리서버, 전기차 충전기 관리자의 단말 또는 수요관리사업자와 통신할 수 있다. 이때, 통신부(340)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 3G 통신, 4G 통신 및 5G 통신 등을 활용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 통신부(340)는 전기차와 통신하여 전기차의 종류, 전기차의 최대 충전 전력 등의 정보를 수신할 수 있다. 또한, 통신부(340)는 충전이 완료되면 전기차에 충전일시, 충전 전력량, 충전 제어량, 충전 비용 등의 정보를 전송하여 전기차의 메모리에 저장되도록 하고, 사용자가 전기차의 디스플레이 등을 통해 충전 이력 등에 관한 정보를 쉽게 확인할 수 있도록 지원할 수 있다. 또한, 통신부(340)는 미리 등록된 전기차 사용자의 단말에 충전 완료 여부, 충전 비용, 충전 전력량, 충전 제어량 등의 충전 관련 정보를 전송할 수 있다.
또한, 통신부(340)는 사용자의 충전 요청에 따라 인증된 사용자 정보, 전기차의 충전이 완료되면 충전 관련 정보를 전기차 충전기 관리소 예컨대 아파트 등의 관리사무소, 공공기관 등의 관리서버에 전송하여, 사용자의 비용 과금 등의 정산에 활용하도록 할 수 있다.
또한, 통신부(340)는 전기차 충전기의 측정 주파수 데이터 및 제어된 충전 전력량 등의 데이터를 수요관리사업자에 전송하여 전기차 충전기의 전력제어 실적에 따른 인센티브를 산출하도록 할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 전기차 충전기에서 충전 전력 제어 방법의 흐름도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 전기차 충전 전력 제어 단계(420)의 상세 흐름도이다. 도 4 및 도 5는 도 2의 실시예에 따른 전기차 충전기(200)에 의해 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 전기차 충전기(200)는 사용자로부터 전기차 충전 요청이 수신되면 전기차에 전력을 공급하여 전기차를 충전할 수 있다(410). 사용자는 전기차 충전기(200)의 인터페이스를 통해 RFID 카드 인식, 사용자 정보 입력, 전기차 정보 예컨대 전기차 번호 등을 인식 등 미리 정의된 다양한 방식으로 사용자 인증을 수행하고, 사용자 인증이 완료되면 목표 충전량 금액을 입력함으로써 충전 요청을 입력할 수 있다. 전기차 충전기(200)는 충전 요청이 입력되면 충전에 필요한 정보 예컨대 충전 케이블 연결 등에 관한 정보를 안내하며, 충전 케이블이 전기차에 연결되면 전기차에 전력 공급을 시작할 수 있다. 또한, 전기차 충전기(200)는 충전 중, 충전 완료, 충전 비용, 충전량 등에 관한 정보를 사용자에게 출력할 수 있다.
그 다음, 단계(410)에서 전기차의 충전이 시작되는지 모니터링하고, 전기차의 충전이 시작되면 전기차 충전 전력을 제어할 수 있다(420).
도 5를 참조하면, 전기차 충전기의 충전 판단부는 전기차의 충전 여부를 실시간 모니터링할 수 있다(510). 전기차 충전기의 충전 판단부는 전기차의 충전 여부에 따라 주파수 측정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전기차의 충전이 시작되면 주파수 측정부에 전력계통의 주파수를 측정하도록 하는 동작 신호를 전송하고, 전기차의 충전이 종료되면 주파수 측정을 종료하도록 하는 동작 신호를 전송할 수 있다.
그 다음, 전기차 충전기의 주파수 측정부는 주파수 측정 동작 신호가 수신되면 주파수 측정을 수행하고 전력 제어부에 측정된 주파수 데이터를 전송할 수 있다(520).
그 다음, 전기차 충전기의 전력 제어부는 측정 주파수가 제어 기준에 해당하는지를 판단할 수 있다(530). 예를 들어, 제어 기준은 전술한 바와 같이 기준 주파수 대비 측정 주파수의 변동폭을 기초로 다양하게 설정될 수 있다.
그 다음, 단계(530)에서 판단한 결과 측정 주파수가 제어 기준에 해당하면 전기차 충전 전력을 제어할 수 있다(540). 예를 들어, 기준 주파수 대비 측정 주파수의 변동폭이 0.2 Hz를 초과하는 경우 전력 공급을 차단할 수 있다. 다른 예로 측정 주파수가 해당하는 단계에 설정된 충전 전력 제어 비율에 따라 충전 전력을 제어할 수 있다. 이에 대하여 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 자세한 설명은 생략한다.
만약, 단계(540)에서 충전 전력이 차단되거나 충전 비율이 조정된 이후 단계(520)에서 측정된 실시간 주파수가 주파수 제어 기준에 해당하지 않으면(530), 즉, 전력계통의 주파수가 안정상태로 회복된 경우 일시 차단 상태를 해제하거나 정상 충전 비율로 충전되도록 할 수 있다(550).
이상 개시된 본 발명의 실시예들에 따르면 신재생 에너지 기반의 전력계통에서 실시간 주파수 변동에 따른 즉각적인 대응이 가능하여 전력계통의 유연성을 증대시킬 수 있다. 특히, 현재 신재생 에너지 기반의 전력계통의 유연성에 문제가 발생한 경우에도 전기차 충전으로 인해 소모되는 전력량은 매우 큰 데 반해, 이를 해결하기 위해 현재 연구되고 있는 V2G 기술은 아직 기술 초기 단계이며 정부 정책 또한 수립되어 있지 않다. 또한, V2G 기술은 본 발명의 실시예들과는 근본적으로 상이하다. 개시된 본 발명의 실시예들에 따르면 향후 급격히 증가할 것으로 예상되는 전기차의 보급으로 인해 신재생 에너지 기반의 전력계통에서 전기차 충전에 따른 전력계통 안정성 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
한편, 본 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
200: 전기차 충전기 210: 충전 지원부
220: 충전부 230,300: 전력 제어 장치
310: 충전 판단부 320: 주파수 측정부
330: 전력 제어부 340: 통신부

Claims (18)

  1. 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기에 있어서,
    전력을 공급하여 전기차를 충전하는 충전부;
    상기 전기차의 충전 중 전력계통의 주파수를 실시간 측정하는 주파수 측정부; 및
    상기 측정된 주파수 및 제어 기준을 기초로 상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 전력 제어부를 포함하고,
    상기 전력 제어부는
    주파수 측정부에 의해 측정된 주파수가 기준 주파수로부터 미리 설정된 범위를 벗어나면, 상기 충전부로부터 상기 전기차의 예상 잔여 충전 시간 또는 예상 잔여 충전량 정보를 수신하고, 예상 잔여 충전 시간 또는 예상 잔여 충전량이 소정 임계치를 초과하는 경우 전기차의 충전을 일시 차단하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어부는
    상기 전기차의 충전이 일시 차단된 이후 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수가 상기 미리 설정된 범위 이내로 들어오면 상기 일시 차단을 해제하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어부는
    기준 주파수 대비 상기 측정된 주파수의 변동폭을 기초로 상기 전기차의 충전 전력량을 자동으로 조절하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 기준은
    모든 전기차 충전기에 동일한 기준으로 설정되거나, 전기차 종류별, 전기차 충전기 그룹별 또는 시간대별로 다르게 설정되는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기.
  6. 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기에 있어서,
    전력을 공급하여 전기차를 충전하는 충전부;
    상기 전기차의 충전 중 전력계통의 주파수를 실시간 측정하는 주파수 측정부; 및
    상기 측정된 주파수 및 제어 기준을 기초로 상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 전력 제어부를 포함하고,
    상기 제어 기준은
    모든 전기차 충전기에 동일한 기준으로 설정되거나, 전기차 종류별, 전기차 충전기 그룹별 또는 시간대별로 다르게 설정되고,
    상기 전기차 충전기 그룹은
    수요관리사업자, 고속수요반응에 참여하는 고객 및 전기차 충전기의 설치 위치 중의 적어도 하나를 기초로 분류되는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기.
  7. 제1항에 있어서,
    사용자로부터 상기 전기차의 충전 요청을 수신하는 충전 지원부; 및
    상기 충전 요청 수신시 또는 충전 중에 충전 관련 정보를 안내하는 충전 안내부를 더 포함하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전기차의 충전 여부를 판단하여, 충전 여부에 따라 상기 주파수 측정부의 주파수 측정을 제어하는 충전 판단부를 더 포함하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어부를 통해 제어된 충전 전력에 상응하는 인센티브 산출을 위해 상기 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수 데이터 및 상기 전력 제어부를 통해 제어된 충전 전력량을 수요관리 서버에 전송하는 통신부를 더 포함하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기.
  10. 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 방법에 있어서,
    전기차 충전기가, 전기차에 전력을 공급하여 충전하는 단계;
    상기 전기차 충전기가, 상기 전기차의 충전 중 전력계통의 주파수를 실시간 측정하는 측정하는 단계; 및
    상기 전기차 충전기가, 상기 측정된 주파수 및 소정 제어 기준을 기초로 상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 단계는
    상기 측정된 주파수가 기준 주파수로부터 미리 설정된 범위를 벗어나면, 상기 전기차의 예상 잔여 충전 시간 또는 예상 잔여 충전량을 소정 임계치와 비교하고, 비교 결과 소정 임계치를 초과하는 경우 전기차의 충전을 일시 차단하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 단계는
    상기 전기차의 충전이 일시 차단된 이후 상기 측정된 주파수가 상기 미리 설정된 범위 이내로 들어오면 상기 일시 차단을 해제하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어 기준은
    모든 전기차 충전기에 동일한 기준으로 설정되거나, 전기차 종류별, 전기차 충전기 그룹별 또는 시간대별로 다르게 설정되는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 전기차의 충전 여부를 판단하는 단계; 및
    충전 여부에 따라 주파수 측정을 제어하는 단계를 더 포함하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 측정된 주파수에 따라 제어된 충전 전력에 상응하는 인센티브 산출을 위해 상기 측정된 주파수 데이터 및 제어된 충전 전력량을 수요관리 서버에 전송하는 단계를 더 포함하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 방법.
  16. 전기차 충전기의 충전 여부를 판단하고, 충전 여부에 따라 주파수 측정부의 주파수 측정을 제어하는 충전 판단부;
    상기 전기차의 충전 중 전력계통의 주파수를 실시간 측정하는 주파수 측정부; 및
    상기 측정된 주파수 및 소정 제어 기준을 기초로 상기 전기차의 충전 전력을 실시간 제어하는 전력 제어부를 포함하고,
    상기 전력 제어부는
    주파수 측정부에 의해 측정된 주파수가 기준 주파수로부터 미리 설정된 범위를 벗어나면, 상기 전기차 충전기로부터 상기 전기차의 예상 잔여 충전 시간 또는 예상 잔여 충전량 정보를 수신하고, 예상 잔여 충전 시간 또는 예상 잔여 충전량이 소정 임계치를 초과하는 경우 전기차의 충전을 일시 차단하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전력 제어부는
    상기 전기차의 충전이 일시 차단된 이후 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수가 상기 미리 설정된 범위 이내로 들어오면 상기 일시 차단을 해제하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 전력 제어부를 통해 제어된 충전 전력에 상응하는 인센티브 산출을 위해 상기 주파수 측정부에 의해 측정된 주파수 데이터 및 상기 전력 제어부를 통해 제어된 충전 전력량을 수요관리 서버에 전송하는 통신부를 더 포함하는 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기차 충전기의 충전 전력 제어 장치.
KR1020200001171A 2020-01-06 2020-01-06 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치 KR102150044B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200001171A KR102150044B1 (ko) 2020-01-06 2020-01-06 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치
KR1020200042642A KR102246252B1 (ko) 2020-01-06 2020-04-08 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200001171A KR102150044B1 (ko) 2020-01-06 2020-01-06 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200042642A Division KR102246252B1 (ko) 2020-01-06 2020-04-08 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102150044B1 true KR102150044B1 (ko) 2020-08-31

Family

ID=72234299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200001171A KR102150044B1 (ko) 2020-01-06 2020-01-06 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102150044B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024106577A1 (ko) * 2022-11-18 2024-05-23 재단법인차세대융합기술연구원 전기차 충전기 관리 방법 및 이를 위한 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003092829A (ja) * 2001-09-18 2003-03-28 Hitachi Ltd 電気機器システム
JP2012065432A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Mazda Motor Corp 電力安定化方法、充電制御方法、充電装置及び電動車両
JP5170100B2 (ja) * 2007-09-10 2013-03-27 トヨタ自動車株式会社 車両用充電装置および車両の充電方法
KR20150130568A (ko) 2014-05-12 2015-11-24 한국전기연구원 수요반응형 전기자동차 교류 충전 방법 및 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003092829A (ja) * 2001-09-18 2003-03-28 Hitachi Ltd 電気機器システム
JP5170100B2 (ja) * 2007-09-10 2013-03-27 トヨタ自動車株式会社 車両用充電装置および車両の充電方法
JP2012065432A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Mazda Motor Corp 電力安定化方法、充電制御方法、充電装置及び電動車両
KR20150130568A (ko) 2014-05-12 2015-11-24 한국전기연구원 수요반응형 전기자동차 교류 충전 방법 및 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024106577A1 (ko) * 2022-11-18 2024-05-23 재단법인차세대융합기술연구원 전기차 충전기 관리 방법 및 이를 위한 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10763692B2 (en) Method and apparatus for controlling the power supply from an electric vehicle to a dwelling or to an AC power distribution network
US9331511B2 (en) Method for controlling an energy storage system
KR102536670B1 (ko) 건물 및 계통의 충방전 우선순위를 고려하는 ｖ２ｘ­ｅｓｓ 연계 시스템 및 방법
CN102055215B (zh) 一种电动汽车充换电站控制方法和运行监控***
US20140200724A1 (en) Methods and Systems for Bidirectional Charging of Electrical Devices Via an Electrical System
He et al. An optimal charging/discharging strategy for smart electrical car parks
US10778028B2 (en) Power information management system, management method, computer-readable storage medium, power information management server, communication terminal, and power system
KR101629807B1 (ko) 전력계통 운영 보조서비스를 위한 전기자동차 충전개소의 참여용량 제어방법 및 시스템
Hashemi et al. Frequency regulation provision using cross-brand bidirectional V2G-enabled electric vehicles
US9209623B1 (en) Methods and systems for charging electrical devices via an electrical system
KR102150044B1 (ko) 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치
KR102246252B1 (ko) 전력계통 보조서비스에 Fast DR이 적용된 전기자동차 충전기 및 전기차 충전 전력 제어 방법 및 장치
US20230256860A1 (en) Intelligent charging system for electric vehicle batteries in direct current
Robledo et al. Fuel cell electric vehicle-to-grid feasibility: a technical analysis of aggregated units offering frequency reserves
KR102201680B1 (ko) 소규모 마이크로그리드 운영방법
Ghofrani et al. V2G services for renewable integration
US20220111751A1 (en) Systems and methods for charging electric vehicles
Radu et al. Participation of the Electric Vehicles in the Balancing Market
CN114906001A (zh) 一种电网和蓄电池混合输入的电动汽车充电***
Gharbaoui et al. Effective management of a public charging infrastructure through a smart management system for electric vehicles
Lu et al. Automated scheduling of deferrable PEV/PHEV load by power-profile unevenness
Mocci et al. Exploiting distributed energy storage to increase network hosting capacity with a Multi-Agent control system
CN117200261B (zh) 一种基于电网调频的储能设备控制方法、装置和存储介质
Lu et al. Automated scheduling of deferrable PEV/PHEV load in the smartgrid
US20230286409A1 (en) Techniques for balancing an electric load of a system by estimating power losses of dc charging stations of the system

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant