KR102469243B1 - Electric vehicle charging system - Google Patents
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Abstract
본 실시예들은 전기차 충전 시스템에 관한 것이다. 일 측면에서, 본 실시예들은 재생 에너지로부터 전력을 생산하는 에너지 발생 장치, 에너지 발생 장치로부터 공급되는 전력을 저장하거나 변환하는 에너지 저장 장치, 에너지 저장 장치로부터 공급되는 변환된 전력을 저장하거나 전기차에 공급하는 전기차 충전 장치 및 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치로부터 목표 전압의 제어를 위한 인자 및 목표 에너지 자립률의 제어를 위한 인자 각각에 대한 정보를 획득하여 비용함수를 산출하고, 산출된 비용함수가 가질 수 있는 최솟값에 기반하여 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치 중 적어도 하나의 전력을 제어하는 제어 장치를 포함하는 전기차 충전 시스템을 제공할 수 있다.The present embodiments relate to an electric vehicle charging system. In one aspect, the present embodiments are an energy generating device that generates power from renewable energy, an energy storage device that stores or converts power supplied from the energy generating device, and stores converted power supplied from the energy storage device or supplies it to an electric vehicle. A cost function is calculated by obtaining information on factors for controlling a target voltage and a factor for controlling a target energy self-sufficiency rate from an electric vehicle charging device, an energy generating device, an energy storage device, and an electric vehicle charging device. An electric vehicle charging system including a control device controlling power of at least one of an energy generating device, an energy storage device, and an electric vehicle charging device based on a minimum value that a function may have may be provided.
Description
본 실시예들은 전기차 충전 시스템에 관한 것이다. 구체적으로 본 실시예들은 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치의 전력을 통합적으로 제어할 수 있는 전기차 충전 시스템에 관한 것이다.The present embodiments relate to an electric vehicle charging system. Specifically, the present embodiments relate to an electric vehicle charging system capable of integrally controlling power of an energy generating device, an energy storage device, and an electric vehicle charging device.
전기차(Electric Vehicle, EV)는 배터리의 동력으로 모터를 구동하여, 종래의 가솔린 엔진차에 비해 배기 가스 및 소음 등과 같은 공기 오염원이 적으며, 고장이 적고, 수명이 길고, 운전 조작이 간단하다는 장점이 있다.An electric vehicle (EV) drives a motor with battery power, so it has fewer air pollutants such as exhaust gas and noise than conventional gasoline engine vehicles, has fewer breakdowns, longer lifespan, and simpler driving operation. there is
이러한 전기차의 장점으로 인해 최근 수요가 급증하고 있고, 전기차는 배터리 충전 문제가 가장 핵심이므로, 언제 어디서나 손쉽게 충전할 수 있는 전기차 충전 인프라 구축이 요구되고 있는 실정이다.Due to these advantages of electric vehicles, the demand for electric vehicles is rapidly increasing recently, and since the problem of battery charging is the most important issue for electric vehicles, there is a need to build an electric vehicle charging infrastructure that can be easily charged anytime, anywhere.
그러나, 무분별한 전기차 충전 시스템의 설치는 기존 전력 시스템의 전력 품질, 안정성 등에 악영향을 미칠 수 있으며, 기존 전기차 충전 시스템은 용량 초과로 인해 설비 증설이 필요하다는 문제점이 있다.However, indiscriminate installation of an electric vehicle charging system may adversely affect the power quality and stability of the existing power system, and the existing electric vehicle charging system has a problem in that facility expansion is required due to excess capacity.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 재생 에너지와 에너지 저장 장치를 결합한 전기차 충전시스템이 설치되고 있다. 하지만, 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치 등의 구성 요소를 개별적으로 제어하고 있어 전기차 충전 시스템의 운영 효율 상승에 제한 사항이 되고 있다. 또한, 에너지 저장 장치, 전기차 충전 장치 등이 비정상 상태임에도 전력 계통의 전력이 계속 공급됨에 따라 화재가 발생할 수 있어 전기차 충전 시스템의 안전성에 문제가 되고 있다.In order to solve this problem, an electric vehicle charging system combining renewable energy and an energy storage device has recently been installed. However, since components such as an energy generating device, an energy storage device, and an electric vehicle charging device are individually controlled, it becomes a limitation in increasing the operating efficiency of the electric vehicle charging system. In addition, as power from the power system is continuously supplied even though the energy storage device and the electric vehicle charging device are in an abnormal state, a fire may occur, which poses a safety problem of the electric vehicle charging system.
본 실시예들은 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치의 전력을 통합적으로 제어할 수 있는 전기차 충전 시스템을 제공할 수 있다.The present embodiments may provide an electric vehicle charging system capable of integrally controlling power of an energy generating device, an energy storage device, and an electric vehicle charging device.
또한, 본 실시예들은 비정상 상태인 장치와 전력 계통 장치를 분리하여 안정성을 확보할 수 있는 전기차 충전 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present embodiments can provide an electric vehicle charging system capable of securing stability by separating a device in an abnormal state and a power system device.
일 측면에서, 본 실시예들은 재생 에너지로부터 전력을 생산하는 에너지 발생 장치, 에너지 발생 장치로부터 공급되는 전력을 저장하거나 변환하는 에너지 저장 장치, 에너지 저장 장치로부터 공급되는 변환된 전력을 저장하거나 전기차에 공급하는 전기차 충전 장치 및 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치로부터 목표 전압의 제어를 위한 인자 및 목표 에너지 자립률의 제어를 위한 인자 각각에 대한 정보를 획득하여 비용함수를 산출하고, 산출된 비용함수가 가질 수 있는 최솟값에 기반하여 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치 중 적어도 하나의 전력을 제어하는 제어 장치를 포함하는 전기차 충전 시스템을 제공할 수 있다.In one aspect, the present embodiments are an energy generating device that generates power from renewable energy, an energy storage device that stores or converts power supplied from the energy generating device, and stores converted power supplied from the energy storage device or supplies it to an electric vehicle. A cost function is calculated by obtaining information on factors for controlling a target voltage and a factor for controlling a target energy self-sufficiency rate from an electric vehicle charging device, an energy generating device, an energy storage device, and an electric vehicle charging device. An electric vehicle charging system including a control device controlling power of at least one of an energy generating device, an energy storage device, and an electric vehicle charging device based on a minimum value that a function may have may be provided.
또한, 본 실시예들은 에너지 발생 장치로부터 전력을 공급받거나 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치에 전력을 공급하는 전력 계통 장치를 더 포함하고, 전력 계통 장치와 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치를 연결하는 각각의 라인에는 스위치가 구비되며, 제어 장치는 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치에 펄스 신호를 공급하여 비정상 상태 여부를 판단하고, 비정상 상태로 판단되는 경우 비정상 상태인 장치와 전력 계통 장치의 연결 라인에 구비되는 스위치가 개방되도록 제어하는 전기차 충전 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present embodiments further include a power system device that receives power from the energy generating device or supplies power to the energy storage device and the electric vehicle charging device, and includes the power system device, the energy generating device, the energy storage device, and the electric vehicle charging device. Each connected line is equipped with a switch, and the control device supplies a pulse signal to the energy generating device, energy storage device, and electric vehicle charging device to determine whether or not it is in an abnormal state. It is possible to provide an electric vehicle charging system that controls a switch provided in a connection line of a system device to be opened.
본 실시예들의 전기차 충전 시스템은 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치의 전력을 통합적으로 제어할 수 있으므로 전기차 충전 시스템의 운영 효율 상승시킬 수 있다.The electric vehicle charging system of the present embodiments can control the power of the energy generating device, the energy storage device, and the electric vehicle charging device in an integrated manner, thereby increasing the operating efficiency of the electric vehicle charging system.
또한, 본 실시예들의 전기차 충전 시스템은 비정상 상태인 장치와 전력 계통 장치를 분리시킬 수 있으므로 전기차 충전 시스템의 안정성을 확보할 수 있다.In addition, since the electric vehicle charging system of the present embodiments can separate a device in an abnormal state from a power system device, the stability of the electric vehicle charging system can be secured.
도 1은 본 실시예들에 의한 전기차 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 실시예들에 의한 전기차 충전 시스템에 포함되는 제어 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 실시예들에 의한 목표 전압 제어를 위한 인자에 대한 정보에 포함되는 전압 가중치를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 실시예들에 의한 목표 에너지 자립률 제어를 위한 인자에 대한 정보를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 실시예들에 의한 목표 에너지 자립률 제어를 위한 인자에 대한 정보에 포함되는 자립률 가중치를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 실시예들의 추가 실시예에 의한 전기차 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating an electric vehicle charging system according to the present embodiments.
2 is a block diagram schematically illustrating a control device included in an electric vehicle charging system according to the present embodiments.
3 is a graph showing voltage weights included in information about factors for target voltage control according to the present embodiments.
4 is a block diagram schematically showing information on factors for target energy independence rate control according to the present embodiments.
5 is a graph showing self-reliance rate weights included in information on factors for target energy self-reliance rate control according to the present embodiments.
6 is a block diagram schematically illustrating an electric vehicle charging system according to a further embodiment of the present embodiments.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.DETAILED DESCRIPTION Some embodiments of the present disclosure are described in detail below with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same components may have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present technical idea, the detailed description may be omitted. When "comprises", "has", "consists of", etc. mentioned in this specification is used, other parts may be added unless "only" is used. In the case where a component is expressed in the singular, it may include the case of including the plural unless otherwise explicitly stated.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the components of the present disclosure. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, order, or number of the corresponding component is not limited by the term.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다. In the description of the positional relationship of components, when it is described that two or more components are "connected", "coupled" or "connected", the two or more components are directly "connected", "coupled" or "connected". ", but it will be understood that two or more components and other components may be further "interposed" and "connected", "coupled" or "connected". Here, other components may be included in one or more of two or more components that are “connected”, “coupled” or “connected” to each other.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the description of the temporal flow relationship related to components, operation methods, production methods, etc., for example, "after", "continued to", "after", "before", etc. Alternatively, when a flow sequence relationship is described, it may also include non-continuous cases unless “immediately” or “directly” is used.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.On the other hand, when a numerical value or corresponding information (eg, level, etc.) for a component is mentioned, even if there is no separate explicit description, the numerical value or its corresponding information is not indicated by various factors (eg, process factors, internal or external shocks, noise, etc.) may be interpreted as including an error range that may occur.
도 1은 본 실시예들에 의한 전기차 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 실시예들에 의한 전기차 충전 시스템에 포함되는 제어 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing an electric vehicle charging system according to the present embodiments, and FIG. 2 is a block diagram schematically showing a control device included in the electric vehicle charging system according to the present embodiments.
도 1을 참조하면, 전기차 충전 시스템은 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200), 전기차 충전 장치(300) 및 제어 장치(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , an electric vehicle charging system includes an
에너지 발생 장치(100)는 재생 에너지로부터 전력을 생산할 수 있다.The
에너지 발생 장치(100)는 태양광 에너지로부터 전력을 생산하는 태양광 발전 장치일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 에너지 발생 장치(100)는 바람 에너지로부터 전력을 생산하는 풍력 발전 장치, 물의 위치에너지로부터 전력을 생산하는 수력 발전 장치 등일 수도 있다. 또한, 에너지 발생 장치(100)는 태양광 발전, 풍력 발전 및 수력 발전 중 적어도 2개 이상이 조합될 수도 있다.The
이하에서 에너지 발생 장치(100)는 태양광 발전 장치를 예시로 설명하나, 전술한 바와 같이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예에 따른 에너지 발생 장치(100)는 재생 에너지로부터 전력을 생산할 수 있는 발전 장치를 모두 포함할 수 있다.Hereinafter, the
에너지 저장 장치(200)는 에너지 발생 장치(100)로부터 공급되는 전력을 저장하거나 변환할 수 있다.The
에너지 저장 장치(200)는 공급되는 전력을 저장하는 배터리, 공급되는 전력을 변환하는 PCS(Power Condition System)를 포함할 수 있다. 또한, 에너지 저장 장치(200)는 배터리의 상태 및 동작을 감시하는 BMS(Battery Management System) 및 에너지 저장 장치 내의 전력을 관리하는 PMS(Power Management System)를 더 포함할 수도 있다. 배터리, PCS, BMS 및 PMS는 에너지 저장 장치(200) 내에 각각 별도로 구비될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 일체로 구비될 수도 있다.The
에너지 저장 장치(200)는 에너지 발생 장치(100)로부터 공급되는 전력 중 저장하고 남은 전력 또는 에너지 발생 장치(100)로부터 공급되는 모든 전력을 변환하여 전기차 충전 장치(300)에 공급할 수 있다. 에너지 저장 장치(200)는 저장되어 있던 전력을 변환하여 전기차 충전 장치(300)에 공급할 수도 있다.The
전기차 충전 장치(300)는 에너지 저장 장치(200)로부터 공급되는 변환된 전력을 저장하거나 전기차에 공급할 수 있다.The electric
전기차 충전 장치(300)는 에너지 저장 장치(200)로부터 공급되는 전력 모두를 전기차에 공급할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전기차 충전 장치(300)는 내부에 별도의 소형 배터리 및 소형 PCS(Power Condition System)를 구비하여 에너지 저장 장치(200)로부터 공급되는 전력 중 일부를 변환하여 저장하고 남은 전력을 전기차에 공급하거나 저장되어 있던 전력을 변환하여 전기차에 공급할 수도 있다.The electric
전기차 충전 장치(300)는 지면에 고정되어 설치되는 스탠드형일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 벽에 고정되어 설치되는 벽부형일 수도 있다.The electric
전기차 충전 장치(300)는 공급 전력이 3.3kW, 7.7kW 및 15.4kkW 중 어느 하나인 완속 충전 장치일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 50kW 또는 100kW인 급속 충전 장치일 수도 있다. 또한, 전기차 충전 장치(300)는 완속 충전 장치 및 급속 충전 장치의 조합일 수도 있다. 전기차 충전 장치(300)는 완속 충전 장치, 급속 충전 장치 및 완속 충전 장치와 급속 충전 장치의 조합 중 어느 하나로써 복수개로 구비될 수 있다.The electric
제어 장치(400)는 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)로부터 전압의 제어를 위한 인자 및 에너지 자립률의 제어를 위한 인자 각각에 대한 정보를 획득하여 비용함수를 산출할 수 있다.The
도 1 및 도 2를 참조하면, 제어 장치(400)가 획득하는 전압의 제어를 위한 인자에 대한 정보(410)는 목표 전압(411), 현재 전압(413) 및 전압 가중치(415)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 ,
목표 전압(411)은 전기차 충전 시스템의 전압 안정화를 위하여 기준이 되는 값일 수 있다.The
현재 전압(413)은 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300) 중에서 선별된 가장 높은 전압 및 가장 낮은 전압의 평균과 목표 전압을 비교하여 산출될 수 있다. 예를 들어, 현재 전압(413)은 평균이 목표 전압(411) 이상일 경우 가장 높은 전압으로 산출되며, 평균이 목표 전압(411) 미만일 경우 가장 낮은 전압으로 산출될 수 있다.The
전압 가중치(415)는 목표 전압을 중심으로 구분되는 제1 전압범위, 제2 전압범위 및 제3 전압범위에서 서로 다른 값으로 설정되며, 제1 전압범위는 제1 전압의 양의 값 및 음의 값을 상한 및 하한으로 하며, 제2 전압범위는 제1 전압보다 절대값이 큰 제2 전압의 양의 값 및 음의 값을 상한 및 하한으로 하고 제1 전압범위와 중첩되지 않으며, 제3 전압범위는 제2 전압의 양의 값 이상과 제2 전압의 음의 값 이하에서 제1 전압범위 및 제2 전압범위와 중첩되지 않을 수 있다.The
전압 가중치(415)는 제1 전압범위에서 0의 값으로 설정되고, 제2 전압범위에서 전압의 절대값 증가에 비례하여 증가되는 값으로 설정되며, 제3 전압범위에서 일정한 최댓값으로 설정될 수 있다.The
도 1 및 도 2를 참조하면, 제어 장치(400)가 획득하는 에너지 자립률의 제어를 위한 인자에 대한 정보(420)는 목표 에너지 자립률(421), 현재 예측된 에너지 자립률(423) 및 자립률 가중치(425)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 ,
현재 예측된 에너지 자립률(423)은 에너지 발전 예측량을 에너지 소비 예측량으로 나누어 산출되며, 에너지 발전 예측량 및 에너지 소비 예측량은 하루를 기준으로 예측되는 값일 수 있다.The currently predicted energy self-
에너지 발전 예측량 및 에너지 소비 예측량은 산출 시점부터 미리 설정된 제1 시점까지의 예측 에너지량인 제1 값에 보정치를 곱하고 미리 설정된 제2 시점부터 산출 시점까지의 에너지량인 제2 값을 더한 값에 기반하여 산출될 수 있다.The predicted energy generation amount and the predicted energy consumption amount are based on a value obtained by multiplying a first value, which is the predicted energy amount from the calculation time to the first preset time point, by a correction value, and adding a second value, which is the energy amount from the second preset time point to the calculated time point. can be calculated.
산출 시점부터 미리 설정된 제1 시점까지의 예측 에너지량인 제1 값은 일사량, 온도, 근무일, 휴무일 및 요일 중 적어도 어느 하나를 입력 인자로 하여 딥러닝 알고리즘에 의해 산출될 수 있다.The first value, which is the predicted amount of energy from the calculation time to the first preset time point, may be calculated by a deep learning algorithm using at least one of insolation, temperature, working day, non-working day, and day of the week as an input factor.
보정치는 미리 설정된 제2 시점부터 산출 시점까지의 에너지량인 제2 값을 미리 설정된 제2 시점부터 산출 시점까지의 예측되었던 예측 에너지량인 제3 값으로 나누어 산출될 수 있다.The correction value may be calculated by dividing a second value, which is an amount of energy from a preset second time point to a calculated time point, by a third value, which is a predicted amount of energy from a preset second time point to a calculated time point.
자립률 가중치(425)는 미리 설정된 제2 시점을 기준으로 구분되는 제1 시간범위, 제2 시간범위 및 제3 시간범위에서 서로 다른 값으로 설정되며, 제1 시간범위는 미리 설정된 제2 시점부터 제2 시점 이후인 T1 시점까지로 설정되고, 제2 시간범위는 T1 시점부터 T1 시점 이후인 T2 시점까지로 설정되며, 제3 시간범위는 T2 시점부터 T2 시점 이후인 미리 설정된 제1 시점까지로 설정될 수 있다.The self-
자립률 가중치(425)는 제1 시간범위에서 0의 값으로 설정되고, 제2 시간범위에서 시간 경과에 비례하여 증가되는 값으로 설정되며, 제3 시간범위에서 일정한 최댓값으로 설정될 수 있다.The self-
제어 장치(400)는 획득된 전압의 제어를 위한 인자 및 에너지 자립률의 제어를 위한 인자 각각에 대한 정보(410, 420)에 기반하여 하기의 수식 1에 의해 비용함수(430)를 산출할 수 있다.The
[수식 1][Equation 1]
(J(k): 비용함수, V*: 목표 전압, V(k): 현재 전압, Wv: 전압 가중치, SSR*: 목표 에너지 자립률, : 현재 예측된 에너지 자립률, WSSR: 자립률 가중치)(J(k): cost function, V * : target voltage, V(k): current voltage, W v : voltage weighting, SSR * : target energy independence rate, : current predicted energy self-sufficiency rate, W SSR : self-sufficiency rate weight)
제어 장치(400)는 수식 1에 의해 산출된 비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440)에 기반하여 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300) 중 적어도 하나의 전력을 제어할 수 있다.The
제어 장치(400)는 수식 1에 의해 산출된 비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440)에 기반하여 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300) 중 적어도 하나의 전력을 제어할 수 있다.The
제어 장치(400)는 비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440) 결정시 제한 사항(450)을 고려할 수 있다. 제한 사항(450)은 에너지 저장 장치(200)의 충전 잔량, 전력량, 변환 전력량 등일 수 있다.The
예를 들어, 제어 장치(400)는 비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440) 결정시 에너지 저장 장치의 화재 방지 및 성능 유지를 위하여 에너지 저장 장치(200)의 충전 잔량이 설정되어 있는 최댓값 및 최솟값의 범위 내로 유지되는 지를 고려할 수 있다. 또한, 제어 장치(400)는 비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440) 결정시 에너지 저장 장치(200)로 공급되는 전력량이 에너지 저장 장치(200)의 성능에 따라 결정되는 최대 전력량보다 작게 되는지 및 에너지 발생 장치(100)로부터 공급된 전력이 변환되는 전력량 및 에너지 저장 장치(200)에 저장되어 있던 전력이 변환되는 전력량의 합이 에너지 저장 장치(200)의 성능에 따라 결정되는 최대 변환 전력량보다 작게 되는지를 고려할 수 있다.For example, when the
비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440)은 현재 전압(413)을 목표 전압(411)을 중심으로 설정된 범위로써 전압의 제어가 요구되지 않는 정상전압범위 이내로 유지되도록 하며, 현재 예측된 에너지 자립률(423)을 목표 에너지 자립률(421)에 도달되게 하는 가장 작은 값일 수 있다. 따라서, 제어 장치(400)는 전기차 충전 시스템 내의 현재 전압(413)이 정상전압범위를 벗어나거나 전기차 충전 시스템의 현재 예측된 에너지 자립률(423)이 목표 에너지 자립률(421)을 벗어날 것으로 예측되는 경우에, 현재 전압(413)이 정상전압범위 이내가 되도록 하면서 현재 예측된 에너지 자립률(423)이 목표 에너지 자립률(411)에 도달되게 하는 비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440)에 기반하여 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300) 중 적어도 하나의 전력을 제어할 수 있다.The
예를 들어, 제어 장치(400)는 현재 전압(413)이 정상전압범위를 벗어난 음의 전압이며 현재 예측된 에너지 자립률(423)이 목표 에너지 자립률(421)보다 낮을 것으로 예측되는 경우에, 현재 전압을 증가시키고 현재 예측된 에너지 자립률(423)이 높아지게 하는 비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440)에 기반하여, 에너지 발생 장치(100)의 생산 전력 증가, 에너지 저장 장치(200)에 저장되어 있던 전력을 변환하여 전기차 충전 장치(300)에 공급 및 전기차 충전 장치(300)의 저장되어 있던 전력을 변환하여 전기차에 공급 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.For example, the
제어 장치(400)는 현재 전압(413)이 정상전압범위를 벗어난 양의 전압이며, 현재 예측된 에너지 자립률(423)이 목표 에너지 자립률(421)보다 높을 것으로 예측되는 경우에, 현재 전압을 감소시키면서 현재 예측된 에너지 자립률(423)이 낮아지게 하는 비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440)에 기반하여, 에너지 발생 장치(100)의 생산 전력 감소, 에너지 저장 장치(200)에 저장되는 전력 증가 및 전기차 충전 장치(300)에 저장되는 전력 증가 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.The
제어 장치(400)는 현재 전압(413)이 정상전압범위를 벗어난 음의 전압이며, 현재 예측된 에너지 자립률(423)이 목표 에너지 자립률(421)보다 높을 것으로 예측되는 경우 또는 현재 전압(413)이 정상전압범위를 벗어난 양의 전압이며, 현재 예측된 에너지 자립률(423)이 목표 에너지 자립률(421)보다 낮을 것으로 예측되는 경우에는, 전압 가중치(415) 및 자립률 가중치(425) 중 큰 값에 비중을 두고 비용함수(430)가 가질 수 있는 최솟값(440)에 기반하여, 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300) 중 적어도 하나 이상의 전력을 제어할 수 있다.The
도 1 및 도 2에 도시되지 않았으나, 전기차 충전 시스템은 에너지 발생 장치(100)로부터 전력을 공급받거나 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)에 전력을 공급하는 전력 계통 장치를 더 포함할 수 있다. 전력 계통 장치와 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)를 연결하는 각각의 라인에는 스위치가 구비될 수 있다. 제어 장치(400)는 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)에 펄스 신호를 공급하여 비정상 상태 여부를 판단하고, 비정상 상태로 판단되는 경우 비정상 상태인 장치와 전력 계통 장치의 연결 라인에 구비되는 스위치가 개방되도록 제어할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 실시예는 도 6을 참조하여 후술한다.Although not shown in FIGS. 1 and 2 , the electric vehicle charging system may further include a power system device that receives power from the
전술한 전기차 충전 시스템은 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)의 전력을 통합적으로 제어할 수 있으므로 전기차 충전 시스템의 운영 효율 상승시킬 수 있다. 또한, 전술한 전기차 충전 시스템은 비정상 상태인 장치와 전력 계통 장치를 분리시킬 수 있으므로 전기차 충전 시스템의 안정성을 확보할 수 있다.The above-described electric vehicle charging system can control the power of the
전술한 실시예에서, 미리 설정된 제1 시점은 T2 시점 이상의 값이며, 미리 설정된 제2 시점은 T1 시점 이하의 값으로 제한 없이 설정될 수 있다.In the above-described embodiment, the preset first time point may be set to a value equal to or greater than time T2, and the preset second point of time may be set to a value equal to or less than time T1 without limitation.
이하에서는, 미리 설정된 제1 시점은 하루 종료 시점이며, 미리 설정된 제2 시점은 하루 시작 시점인 것을 예를 들어 설명하며, 하루 종료 시점은 미리 설정된 제1 시점과 동일한 의미의 용어일 수 있고, 하루 시작 시점은 미리 설정된 제2 시점과 동일한 의미의 용어일 수 있다.Hereinafter, the first preset time point is the end of the day, and the second preset time is the start of the day. The end of the day may be a term with the same meaning as the first preset time, The starting time point may be a term having the same meaning as a preset second time point.
또한, 전술한 실시예에서, 현재라는 용어는 산출 시점과 동일한 의미의 용어일 수 있고, 이하에서 설명되는 실시예서에서도, 현재라는 용어는 산출 시점과 동일한 의미의 용어일 수 있다.Also, in the above-described embodiment, the term present may have the same meaning as the calculation time point, and in the embodiments described below, the term present may also have the same meaning as the calculation time point.
아래에서는 전기차 충전 시스템의 보다 다양한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Below, various embodiments of an electric vehicle charging system will be described with reference to the drawings.
다시 도 2를 참조하면, 전압의 제어를 위한 인자에 대한 정보(410)는 목표 전압(411), 현재 전압(413) 및 전압 가중치(415)를 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 2 , the
목표 전압(411)은 전기차 충전 시스템의 전압의 제어를 위한 기준으로 제어 장치(400)에 의해 설정된 값일 수 있다. 목표 전압(411)은 일정한 고정값일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 날씨, 온도 등에 따라 다르게 설정되는 변동값일 수도 있다.The
현재 전압(413)은 전기차 충전 시스템 내의 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)의 전압에 대한 정보에 기반하여 제어 장치(400)에 의해 산출될 수 있다.The
구체적으로 현재 전압(413)은 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300) 중에서 선별된 가장 높은 전압 및 가장 낮은 전압의 평균과 목표 전압(411)을 비교하여 산출될 수 있다. 예를 들어, 현재 전압(413)은 평균이 목표 전압(411) 이상일 경우 가장 높은 전압으로 산출될 수 있으며, 평균이 목표 전압(411) 미만일 경우 가장 낮은 전압으로 산출될 수 있다.Specifically, the
제어 장치(400)는 가장 높은 전압 및 가장 낮은 전압의 선별시 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)의 전압 외에 부하 장치의 전압을 더 고려할 수 있다. 부하 장치는 냉난방기, 전등 등 전기차 충전 시스템 내의 성능 유지 및 향상을 위한 모두 부하를 포함할 수 있다.When selecting the highest voltage and the lowest voltage, the
가장 높은 전압 및 가장 낮은 전압의 평균은 목표 전압(411)을 중심으로 하여 벗어난 정도를 판별하기 위한 것이며, 현재 전압(413)은 목표 전압을 중심으로 더 멀리 벗어난 가장 높은 전압 또는 가장 낮은 전압으로 산출된다.The average of the highest and lowest voltages is to determine the degree of deviation from the center of the
따라서, 제어 장치(400)는 목표 전압(411)을 중심으로 가장 멀리 벗어난 장치의 전압을 현재 전압(413)으로 산출할 수 있다.Accordingly, the
전압 가중치(415)는 현재 전압이 목표 전압을 벗어난 정도에 따라 가중되는 값으로 제어 장치에 의해 설정된 값일 수 있다.The
도 3은 본 실시예들에 의한 목표 전압 제어를 위한 인자에 대한 정보에 포함되는 전압 가중치를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing voltage weights included in information about factors for target voltage control according to the present embodiments.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전압 가중치(415)는 목표 전압(411, V*)을 중심으로 구분되는 제1 전압범위, 제2 전압범위 및 제3 전압범위에서 서로 다른 값으로 설정될 수 있다. 제1 전압범위는 제1 전압의 양의 값 및 음의 값을 상한 및 하한으로 하며, 제2 전압범위는 제1 전압보다 절대값이 큰 제2 전압의 양의 값 및 음의 값을 상한 및 하한으로 하고 제1 전압범위와 중첩되지 않으며, 제3 전압범위는 제2 전압의 양의 값 이상과 제2 전압의 음의 값 이하에서 제1 전압범위 및 제2 전압범위와 중첩되지 않을 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 3 , the
제1 전압범위, 제2 전압범위 및 제3 전압범위는 실험적으로 얻어지는 범위이며, 에너지 발전 장치(100)의 발전 성능, 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)의 저장 성능, 설치된 전기차 충전 시스템 주변의 온도 및 환경 등에 따라 제1 전압범위, 제2 전압범위 및 제3 전압범위 각각은 더 넓거나 좁게 설정될 수도 있다.The first voltage range, the second voltage range, and the third voltage range are experimentally obtained ranges, and are the power generation performance of the
전압 가중치(415)는 제1전압범위에서 0의 값으로 설정될 수 있다. 따라서, 제1 전압범위는 목표 전압(411, V*)을 기준으로 설정된 범위로써 전압의 제어가 요구되지 않는 정상전압범위일 수 있다. 정상전압범위는 목표 전압(411, V*)을 중심으로 4%를 벗어난 양의 전압 및 음의 전압을 상한 및 하한으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 정상전압범위는 달리 설정될 수도 있다.The
현재 전압(413)이 제1 전압범위 내에 있는 경우에 전압 가중치는 0이므로 제어 장치(400)에 의해 산출되는 비용함수(430)는 에너지 자립률의 제어를 위한 함수일 수 있다.Since the voltage weight is 0 when the
전압 가중치(415)는 제2 전압범위에서 전압의 절대값 증가에 비례하여 증가되는 값으로 설정될 수 있다. 현재 전압(413)이 제2 전압범위 내에 있으며, 목표 전압(411, V*)으로부터 더 멀리 벗어날수록 전압 가중치는 증가하여 제어 장치(400)에 의해 산출되는 비용함수(430)에서 전압의 제어를 위한 인자의 영향이 점차 증가할 수 있다.The
도 3을 참조하면, 전압 가중치(415)는 제2 전압범위에서 전압의 절대값 증가에 비례하여 0으로부터 선형적으로 증가되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 전압 가중치(415)는 제2 전압범위에서 절대값 증가에 비례하여 0으로부터 비선형적으로 증가될 수도 있다.Referring to FIG. 3 , the
전압 가중치(415)는 제3 전압범위에서 일정한 최댓값으로 설정될 수 있다. 전압 가중치(415)의 일정한 최댓값은, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 전압범위에서 전압 가중치(415)의 최댓값과 동일한 값일 수 있다. 전압 가중치(415)의 최댓값은 전기차 충전 시스템 내의 장치 각각의 전압이 급격히 변화하여 불안정해지는 것을 방지하기 위한 한계값일 수 있다.The
산출된 현재 전압(413)이 제3 전압범위 내에 있는 경우 전압 가중치(415)는 최댓값으로 일정하여 제어 장치(400)에 의해 산출되는 비용함수(430)에서 전압의 제어를 위한 인자의 영향은 최대일 수 있다.When the calculated
도 3에 도시되지 않았으나, 전압 가중치(415)가 부여되는 현재 전압(413)은 한계치로써 임계치 전압이 설정될 수 있다. 임계치 전압은 목표전압(411, V*)에서 6%를 벗어난 전압의 양의 값 및 음의 값을 상한 및 하한으로 할 수 있으나, 달리 설정될 수도 있다. 임계치 전압은 제2 전압범위 내에서 설정될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 제3 전압범위 내에서 설정될 수도 있다. 임계치 전압 설정에 따라 전기차 충전 시스템의 각 장치의 전압은 임계치 전압 내에서 제어될 수 있다.Although not shown in FIG. 3 , the
도 4는 본 실시예들에 의한 목표 에너지 자립률 제어를 위한 인자에 대한 정보를 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 5는 본 실시예들에 의한 목표 에너지 자립률 제어를 위한 인자에 대한 정보에 포함되는 자립률 가중치를 나타내는 그래프이다.4 is a block diagram schematically showing information on factors for controlling the target energy self-sufficiency rate according to the present embodiments, and FIG. 5 is included in the information on factors for controlling the target energy self-sufficiency rate according to the present embodiments. It is a graph showing the self-reliance rate weight.
도 4를 참조하면, 제어 장치(400)에 의해 획득되는 목표 에너지 자립률의 제어를 위한 인자에 대한 정보(420)는 목표 에너지 자립률(421), 현재 예측된 에너지 자립률(423) 및 자립률 가중치(425)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 ,
목표 에너지 자립률(421)은 전기차 충전 시스템 내에서 에너지 발생 장치(100)만 에너지 저장 장치(200)로 전력을 공급하는 경우에는 목표 에너지 자립률(421)은 100%의 값으로 설정될 수 있다. 다만, 전기차 충전 시스템은 전력 계통 장치를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 목표 에너지 자립률(421)은 100% 미만의 임의의 값 또는 임의의 범위로 설정될 수 있다.The target energy self-
현재 예측된 에너지 자립률(423)은 에너지 발전 예측량(423a)을 에너지 소비 예측량(423b)으로 나누어 산출되며, 에너지 발전 예측량(423a) 및 에너지 소비 예측량(423b)은 하루를 기준으로 예측될 수 있다.The currently predicted
에너지 발전 예측량(423a)은 하루를 기준으로 에너지 발생 장치(100)가 생산할 것으로 예측되는 에너지 예측량, 에너지 저장 장치(200)에 저장되어 있던 에너지가 전기차 충전 장치로 공급될 것으로 예측되는 에너지 예측량, 전기차 충전 장치(300)에 저장되어 있는 에너지가 전기차로 공급할 것으로 예측되는 에너지 예측량의 합으로 산출된다.The predicted
에너지 소비 예측량(423b)은 하루를 기준으로 에너지 저장 장치(200)가 저장할 것으로 예측되는 에너지 예측량, 전기차 충전 장치(300)가 저장하거나 전기차로 공급할 것으로 예측되는 에너지 예측량의 합으로 산출될 수 있다. 에너지 소비 예측량(423b)은 산출 시 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300) 외에 부하 장치에 의해 소비될 것으로 예측되는 에너지 예측량과 전력 공급 과정에서 손실될 것으로 예측되는 손실 에너지 에측량이 고려되어 합산될 수 있다.The predicted
에너지 발전 예측량(423a) 및 에너지 소비 예측량(423b)은 산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)인 제1 값에 보정치(429)를 곱하고 하루 시작 시점부터 산출 시점까지의 에너지량(428)인 제2 값을 더한 값에 기반하여 산출될 수 있다.The predicted energy generation amount (423a) and the predicted energy consumption amount (423b) are obtained by multiplying the first value, which is the predicted amount of
구체적으로, 에너지 발전 예측량(423a) 및 에너지 소비 예측량(423b)은 하기의 수식 2에 의한 현재의 하루 기준 에너지 예측량에 기반하여 산출될 수 있다.Specifically, the energy generation predicted
[수식 2][Equation 2]
(ET: 현재의 하루 기준 에너지 예측량, : 하루 시작 시점부터 산출 시점까지의 에너지량인 제2 값, : 산출 시점부터 하루 종료 시점까지의 예측 에너지량인 제1 값, α: 보정치)(E T : Current daily energy forecast, : The second value, which is the amount of energy from the start of the day to the time of calculation, : The first value, which is the predicted energy amount from the time of calculation to the end of the day, α: correction value)
하루 시작 시점부터 현재까지의 에너지량(428)인 제2 값은 하루 시작 시점부터 산출 시점까지의 각각의 시점에서의 전력량의 합으로 산출될 수 있으며, 산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)인 제1 값은 현재 직후부터 하루 종료 시점까지의 각각의 시점에서의 예측 전력량의 합으로 산출될 수 있다.The second value, which is the amount of
산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)인 제1 값은 일사량, 온도, 근무일, 휴무일 및 요일 중 적어도 어느 하나를 입력 인자로 하여 딥러닝 알고리즘에 의해 산출될 수 있다.The first value, which is the predicted amount of
예를 들어, 에너지 발생 장치(100)의 산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)은 일사량 및 온도 중 적어도 하나를 입력 인자로 할 수 있고, 일사량이 많거나 온도가 높고 맑은 날에는 높은 값으로 예측될 수 있다.For example, the predicted amount of
전기차 충전 장치(300)의 산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)은 근무일, 휴무일 및 요일 중 적어도 어느 하나를 입력 인자로 할 수 있으며, 근무일이 아니거나 휴무일에는 높은 값으로 예측될 수 있고, 요일별로 전기차 충전 시스템의 이용 패턴에 따라 높거나 낮은 값으로 예측될 수 있다.The predicted amount of
에너지 저장 장치(200)의 산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)은 근무일, 휴무일 및 요일 중 적어도 어느 하나를 입력 인자로 할 수 있으며, 휴무일이 아니거나 근무일에는 높은 값으로 예측될 수 있고, 요일별로 전기차 충전 시스템의 이용 패턴에 따라 높거나 낮은 값으로 예측될 수 있다.The predicted amount of
부하 장치의 산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)은 온도, 근무일, 휴무일 및 요일 중 적어도 어느 하나를 입력 인자로 할 수 있고, 온도가 높은 날에는 냉방기의 사용을 인하여 높은 값으로 예측될 수 있고, 휴무일에는 전기차 충전 시스템의 이용 고객의 증가로 인하여 높은 값으로 예측될 수 있다.The predicted amount of
손실과 관련된 산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)은 온도, 근무일 및 요일 중 적어도 어느 하나를 입력 인자로 할 수 있고, 전기차 충전 시스템의 이용 고객의 방문이 적은 근무일에는 낮은 값으로 예측될 수 있고, 요일별로 전기차 충전 시스템의 이용 패턴에 따라 높거나 낮은 값으로 예측될 수 있다.The predicted amount of
산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)인 제1 값의 산출에 이용되는 딥러닝 알고리즘은 일반적으로 사용되는 알고리즘이 이용될 수 있으나, 바람직하게는 LSTM(Long Short-Term Memory models)일 수 있다.The deep learning algorithm used to calculate the first value, which is the predicted
보정치(429)는 하루 시작 시점부터 산출 시점까지의 에너지량(428)인 제2 값을 하루 시작 시점부터 산출 시점까지의 예측되었던 예측 에너지량인 제3 값으로 나누어 산출될 수 있다.The
보정치(429)는 하루 시작 시점부터 산출 시점까지의 예측 에너지량 대비 실제 에너지량의 오차를 보정하는 인자이다. 따라서, 보정치(429)는 시점에 따라 달라지는 산출 시점부터 하루 종료 시점까지 예측 에너지량(427)인 제1 값을 보정하여 현재의 하루 기준 에너지 예측량을 정확하게 예측하게 할 수 있다.The
자립률 가중치(425)는 시간 경과에 따라 가중되는 값으로 제어 장치(400)에 의해 설정된 값일 수 있다.The self-
도 5를 참조하면, 자립률 가중치(425)는 하루 시작 시점을 기준으로 구분되는 제1 시간범위, 제2 시간범위 및 제3 시간범위에서 서로 다른 값으로 설정되며, 제1 시간범위는 하루 시작 시점부터 하루 시작 시점 이후인 T1 시점까지로 설정되고, 제2 시간범위는 T1 시점부터 T1 시점 이후인 T2 시점까지로 설정되며. 제3 시간범위는 T2 시점부터 T2 시점 이후인 하루 종료 시점까지로 설정될 수 있다.Referring to FIG. 5, the self-
제1 시간범위, 제2 시간범위 및 제3 시간범위는 경험적으로 얻어지는 범위이며, 제어 가능한 인자의 특정 가능 여부, 에너지 발생 장치(100)의 발전 시간, 전기차 충전 시스템의 이용 고객의 사용 패턴 등을 고려하여 설정되는 T1 시점 및 T2 시점에 따라 제1 시간범위, 제2 시감범위 및 제3 시간범위 각각은 더 넓거나 좁게 설정될 수도 있다.The first time range, the second time range, and the third time range are ranges obtained empirically, and whether controllable factors can be specified, the generation time of the
T1 시점은 제어 가능한 인자가 특정 가능하고, 에너지 발생 장치가(100) 에너지 생산을 시작하였으며, 전기차 충전 시스템의 이용 고객이 증가되는 시점일 수 있다. T2 시점은 제어 가능한 인자가 한정되고, 에너지 발생 장치(100)가 에너지 생산이 감소 또는 중단되었으며, 전기차 충전 시스템의 이용 고객이 꾸준한 시점일 수 있다. 예를 들어, T1 시점은 오전 9시 내지 12시 사이의 특정 시점일 수 있고, T2 시점은 오후 3시 내지 6시 사이의 특정 시점일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 다르게 설정될 수도 있다.Time T1 may be a time point when a controllable factor can be specified, the
자립률 가중치(425)는 제1 시간범위에서 0의 값으로 설정되고, 제2 시간범위에서 시간 경과에 비례하여 증가되는 값으로 설정되며, 제3 시간범위에서 일정한 최댓값으로 설정될 수 있다.The self-
자립률 가중치(425)는 제1 시간범위에서 0의 값으로 설정될 수 있다. 제1 시간범위는 에너지 자립률을 제어할 수 있는 인자가 특정되지 않아 현재 예측된 에너지 자립률(423)의 변경 가능성이 큰 구간으로써 에너지 자립률의 제어가 요구되는 않는 구간일 수 있다. 현재 예측된 에너지 자립률(423)의 산출 시점이 제1 시간범위 내에 있는 경우에 자립률 가중치(425)는 0이므로 제어 장치(400)에 의해 산출되는 비용함수(430)는 전압의 제어를 위한 함수일 수 있다.The self-
자립률 가중치(425)는 제2 시간범위에서 시간 경과에 비례하여 증가되는 값으로 설정될 수 있다. 제2 시간범위는 현재 예측된 에너지 자립률(423)을 변경시킬 수 있는 인자가 특정 가능하여 에너지 자립률의 제어에 대한 필요성이 점차 증가하는 구간일 수 있다. 현재 예측된 에너지 자립률(423)의 산출 시점이 제2 시간범위 내에 있는 경우 시간의 경과에 따라 자립률 가중치(425)는 증가하여 제어 장치(400)에 의해 산출되는 비용함수(430)에서 에너지 자립률의 제어를 위한 인자의 영향이 점차 증가할 수 있다.The self-
도 5를 참조하면, 자립률 가중치(425)는 제2 시간범위에서 시간의 경과에 비례하여 0으로부터 선형적으로 증가되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 자립률 가중치(425)는 전력의 계시별 요금제(TOU, Time Of Use), 실시간 요금제(RTP, Real-Time Pricing), 균등화 발전비용(LCOE, Levelized Cost Of Electricity) 등을 고려하여 비선형적으로 증가될 수도 있다.Referring to FIG. 5 , the self-
자립률 가중치(425)는 제3 시간범위에서 일정한 최댓값으로 설정될 수 있다. 자립률 가중치(425)의 일정한 최댓값은, 도 5 에 도시된 바와 같이 제2 시간범위에서 자립률 가중치의 최댓값과 동일한 값일 수 있다. 제3 시간범위는 현재 예측된 에너지 자립률(423)을 변경시킬 수 있는 인자가 한정되어 에너지 자립률의 제어에 대한 필요성이 매우 큰 구간일 수 있다. 현재 예측된 에너지 자립률(423)의 산출 시점이 제3 시간범위 내에 있는 경우 자립률 가중치(425)는 최댓값으로 일정하여 제어 장치(400)에 의해 산출되는 비용함수(430)에서 에너지 자립률의 제어를 위한 인자의 영향은 최대일 수 있다.The self-
전술한 바와 같이, 본 실시예들의 전기차 충전 시스템은 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)의 전력을 통합적으로 제어할 수 있으므로 전기차 충전 시스템의 운영 효율 상승시킬 수 있다.As described above, the electric vehicle charging system of the present embodiments can control the power of the
도 6은 본 실시예들의 추가 실시예에 의한 전기차 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram schematically illustrating an electric vehicle charging system according to a further embodiment of the present embodiments.
도 6을 참조하면, 전기차 충전 시스템은 에너지 발생 장치(100)로부터 전력을 공급받거나 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)에 전력을 공급하는 전력 계통 장치(500)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the electric vehicle charging system may further include a
전력 계통 장치(500)는 에너지 발생 장치(100)로부터 생산되어 에너지 저장 장치(100)로 공급하고 남은 전력을 공급받을 수 있으며, 에너지 발생 장치(100)로부터 공급이 부족한 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)에 전력을 공급할 수 있다.The
전력 계통 장치(500)와 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)를 연결하는 각각의 라인에는 스위치(S1, S2, S3)가 구비될 수 있다. 스위치(S1, S2, S3)는 제어 장치(400)가 공급하는 신호에 의해 개방될 수 있다.Switches S1, S2, and S3 may be provided on each line connecting the
제어 장치(400)는 에너지 발생 장치(100), 에너지 저장 장치(200) 및 전기차 충전 장치(300)에 펄스 신호를 공급하여 비정상 상태 여부를 판단할 수 있다. 제어 장치(400)가 공급하는 펄스 신호는 직류 전압으로서 0V 전압과 +5V 전압이 교번하는 신호일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 낮은 전압과 높은 전압이 교번하는 신호를 모두 포함할 수 있다.The
제어 장치(400)는 공급하는 펄스 신호의 변화 여부를 수신하여 해당 장치의 비정상 상태 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어 장치(400)는 에너지 저장 장치(200)에 공급한 펄스 신호가 변화하지 않는 것으로 수신되면 에너지 저장 장치(200)는 동작이 정지되어 비정상 상태라고 판단할 수 있다.The
제어 장치(400)는 비정상 상태로 판단되는 경우 비정상 상태인 장치와 전력 계통 장치(500)의 연결 라인에 구비되는 스위치(S1, S2, S3)가 개방되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(400)는 에너지 저장 장치(200)가 비정상으로 판단되는 경우 에너지 저장 장치(200)와 전력 계통 장치(500)의 연결 라인에 구비되는 스위치(S1, S2, S3)가 개방되도록 제어할 수 있다. When it is determined that the
전술한 실시예는 에너지 저장 장치(200)가 비정상 상태인 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 제한되지 않으며, 에너지 발생 장치(100) 또는 전기차 충전 장치(300)에도 전술한 실시예가 적용될 수 있다.Although the foregoing embodiment has been described as an example of the
전술한 본 실시예들의 전기차 충전 시스템은 비정상 상태인 장치와 전력 계통 장치를 분리시킬 수 있으므로 전기차 충전 시스템의 안정성을 확보할 수 있다.Since the electric vehicle charging system of the present embodiments described above can separate the device in an abnormal state from the power system device, the stability of the electric vehicle charging system can be secured.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present disclosure, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the technical idea. In addition, since the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present disclosure, but to explain, the scope of the present technical idea is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present disclosure should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of rights of the present disclosure.
100: 에너지 발생 장치 200: 에너지 저장 장치
300: 전기차 충전 장치 400: 제어 장치
410: 전압 제어 인자 정보 411: 목표 전압
413: 현재 전압 415: 전압 가중치
420: 에너지 자립률 제어 인자 정보 421: 목표 에너지 자립률
423: 현재 예측된 에너지 자립률 425: 자립률 가중치
430: 비용함수 440: 비용함수 최솟값
500: 전력 계통 장치 S1, S2, S3: 스위치100: energy generating device 200: energy storage device
300: electric vehicle charging device 400: control device
410: voltage control factor information 411: target voltage
413
420: energy self-sufficiency rate control factor information 421: target energy self-sufficiency rate
423: current predicted energy self-sufficiency rate 425: self-sufficiency rate weight
430: cost function 440: minimum cost function
500: power system device S1, S2, S3: switch
Claims (17)
상기 에너지 발생 장치로부터 공급되는 전력을 저장하거나 변환하는 에너지 저장 장치;
상기 에너지 저장 장치로부터 공급되는 변환된 전력을 저장하거나 전기차에 공급하는 전기차 충전 장치; 및
상기 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치로부터 전압의 제어를 위한 인자 및 에너지 자립률의 제어를 위한 인자 각각에 대한 정보를 획득하여 비용함수를 산출하고, 산출된 비용함수가 가질 수 있는 최솟값에 기반하여 상기 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치 중 적어도 하나의 전력을 제어하는 제어 장치를 포함하며,
상기 전압의 제어를 위한 인자에 대한 정보는,
목표 전압, 현재 전압 및 전압 가중치를 포함하고,
상기 현재 전압은,
상기 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치 중에서 선별된 가장 높은 전압 및 가장 낮은 전압의 평균과 목표 전압을 비교하여 산출되는 전기차 충전 시스템.energy generating devices that produce power from renewable energy;
an energy storage device that stores or converts power supplied from the energy generating device;
an electric vehicle charging device that stores the converted power supplied from the energy storage device or supplies it to the electric vehicle; and
A cost function is calculated by obtaining information on factors for controlling voltage and factors for controlling energy self-sufficiency rate from the energy generating device, energy storage device, and electric vehicle charging device, and the minimum value that the calculated cost function can have A control device for controlling power of at least one of the energy generating device, the energy storage device, and the electric vehicle charging device based on
Information on the factor for controlling the voltage,
contains target voltage, current voltage and voltage weight;
The current voltage is,
An electric vehicle charging system calculated by comparing an average of the highest voltage and the lowest voltage selected from the energy generating device, the energy storage device, and the electric vehicle charging device with a target voltage.
상기 현재 전압은,
상기 평균이 목표 전압 이상일 경우 상기 가장 높은 전압으로 산출되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 1,
The current voltage is,
An electric vehicle charging system, characterized in that when the average is greater than the target voltage, the highest voltage is calculated.
상기 현재 전압은,
상기 평균이 목표 전압 미만일 경우 상기 가장 낮은 전압으로 산출되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 1,
The current voltage is,
An electric vehicle charging system, characterized in that when the average is less than the target voltage, the lowest voltage is calculated.
상기 전압 가중치는 목표 전압을 중심으로 구분되는 제1 전압범위, 제2 전압범위 및 제3 전압범위에서 서로 다른 값으로 설정되며,
상기 제1 전압범위는 제1 전압의 양의 값 및 음의 값을 상한 및 하한으로 하며,
상기 제2 전압범위는 제1 전압보다 절대값이 큰 제2 전압의 양의 값 및 음의 값을 상한 및 하한으로 하고 제1 전압범위와 중첩되지 않으며,
상기 제3 전압범위는 제2 전압의 양의 값 이상과 제2 전압의 음의 값 이하에서 제1 전압범위 및 제2 전압범위와 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 1,
The voltage weights are set to different values in a first voltage range, a second voltage range, and a third voltage range divided around the target voltage,
The first voltage range has a positive value and a negative value of the first voltage as upper and lower limits,
The second voltage range has positive and negative values of the second voltage having a greater absolute value than the first voltage as upper and lower limits and does not overlap with the first voltage range,
The electric vehicle charging system, characterized in that the third voltage range does not overlap with the first voltage range and the second voltage range when more than the positive value of the second voltage and less than the negative value of the second voltage.
상기 전압 가중치는,
상기 제1 전압범위에서 0의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 6,
The voltage weight is,
An electric vehicle charging system, characterized in that set to a value of 0 in the first voltage range.
상기 전압 가중치는,
상기 제2 전압범위에서 전압의 절대값 증가에 비례하여 증가되는 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 6,
The voltage weight is,
An electric vehicle charging system, characterized in that set to a value that increases in proportion to the increase in the absolute value of the voltage in the second voltage range.
상기 전압 가중치는,
상기 제3 전압범위에서 일정한 최댓값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 6,
The voltage weight is,
An electric vehicle charging system, characterized in that set to a constant maximum value in the third voltage range.
상기 에너지 자립률의 제어를 위한 인자에 대한 정보는,
목표 에너지 자립률, 현재 예측된 에너지 자립률 및 자립률 가중치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 1,
Information on factors for controlling the energy self-sufficiency rate,
An electric vehicle charging system comprising a target energy self-sufficiency rate, a currently predicted energy self-sufficiency rate, and a self-sufficiency rate weight.
상기 현재 예측된 에너지 자립률은,
에너지 발전 예측량을 에너지 소비 예측량으로 나누어 산출되며,
상기 에너지 발전 예측량 및 에너지 소비 예측량은 하루를 기준으로 예측되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 10,
The currently predicted energy self-sufficiency rate is,
It is calculated by dividing the energy generation forecast by the energy consumption forecast,
The electric vehicle charging system, characterized in that the predicted energy generation amount and the predicted energy consumption amount are predicted on a daily basis.
상기 에너지 발전 예측량 및 에너지 소비 예측량은,
산출 시점부터 미리 설정된 제1 시점까지의 예측 에너지량인 제1 값에 보정치를 곱하고 미리 설정된 제2 시점부터 산출 시점까지의 에너지량인 제2 값을 더한 값에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 11,
The energy generation predicted amount and energy consumption predicted amount,
An electric vehicle characterized in that it is calculated based on a value obtained by multiplying a first value, which is the amount of predicted energy from the time of calculation to the first time in advance, by a correction value, and adding a second value, which is the amount of energy from the second time in advance to the time of calculation. charging system.
상기 제1 값은,
일사량, 온도, 근무일, 휴무일 및 요일 중 적어도 어느 하나를 입력 인자로 하여 딥러닝 알고리즘에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 12,
The first value is,
An electric vehicle charging system, characterized in that calculated by a deep learning algorithm using at least one of solar radiation, temperature, working day, non-working day, and day of the week as an input factor.
상기 보정치는,
상기 제2 값을 미리 설정된 제2 시점부터 산출 시점까지의 예측되었던 예측 에너지량인 제3 값으로 나누어 산출되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 12,
The correction value is
The electric vehicle charging system, characterized in that calculated by dividing the second value by a third value, which is a predicted amount of energy predicted from a preset second time point to a calculated time point.
상기 자립률 가중치는 미리 설정된 제2 시점을 기준으로 구분되는 제1 시간범위, 제2 시간범위 및 제3 시간범위에서 서로 다른 값으로 설정되며,
상기 제1 시간범위는 미리 설정된 제2 시점부터 제2 시점 이후인 T1 시점까지로 설정되고,
상기 제2 시간범위는 T1 시점부터 T1 시점 이후인 T2 시점까지로 설정되며,
상기 제3 시간범위는 T2 시점부터 T2 시점 이후인 미리 설정된 제1 시점까지로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 10,
The self-reliance rate weight is set to different values in a first time range, a second time range, and a third time range divided based on a preset second time point,
The first time range is set from a preset second time point to a time point T1 after the second time point,
The second time range is set from time T1 to time T2 after time T1,
The electric vehicle charging system, characterized in that the third time range is set from time T2 to a first preset time point after time T2.
상기 자립률 가중치는,
상기 제1 시간범위에서 0의 값으로 설정되고, 상기 제2 시간범위에서 시간 경과에 비례하여 증가되는 값으로 설정되며, 상기 제3 시간범위에서 일정한 최댓값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 15,
The self-reliance rate weight,
The electric vehicle charging system, characterized in that set to a value of 0 in the first time range, set to a value that increases in proportion to time in the second time range, and set to a constant maximum value in the third time range.
상기 에너지 발생 장치로부터 전력을 공급받거나 상기 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치에 전력을 공급하는 전력 계통 장치를 더 포함하고,
상기 전력 계통 장치와 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치를 연결하는 각각의 라인에는 스위치가 구비되며,
상기 제어 장치는 에너지 발생 장치, 에너지 저장 장치 및 전기차 충전 장치에 펄스 신호를 공급하여 비정상 상태 여부를 판단하고, 비정상 상태로 판단되는 경우 비정상 상태인 장치와 전력 계통 장치의 연결 라인에 구비되는 스위치가 개방되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전 시스템.According to claim 1,
Further comprising a power system device receiving power from the energy generating device or supplying power to the energy storage device and the electric vehicle charging device;
A switch is provided on each line connecting the power system device, the energy generating device, the energy storage device, and the electric vehicle charging device,
The control device supplies a pulse signal to an energy generating device, an energy storage device, and an electric vehicle charging device to determine whether or not an abnormal state exists. An electric vehicle charging system, characterized in that controlled to open.
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KR1020200162216A KR102469243B1 (en) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Electric vehicle charging system |
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KR20220074102A KR20220074102A (en) | 2022-06-03 |
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Country | Link |
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