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KR20130025201A - Centralized electric vehicle charging system, and power management method of centralized electric vehicle charging system - Google Patents

Centralized electric vehicle charging system, and power management method of centralized electric vehicle charging system Download PDF

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KR20130025201A
KR20130025201A KR1020110088580A KR20110088580A KR20130025201A KR 20130025201 A KR20130025201 A KR 20130025201A KR 1020110088580 A KR1020110088580 A KR 1020110088580A KR 20110088580 A KR20110088580 A KR 20110088580A KR 20130025201 A KR20130025201 A KR 20130025201A
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charging
power
electric vehicle
electric vehicles
power system
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이성준
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한국전기연구원
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Abstract

중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템은, 충전소들, 전력 계통, 및 제어기를 포함한다. 충전소들은 다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전한다. 전력 계통은 충전소들에 전력을 공급한다. 제어기는 전력 계통의 실시간 허용 전력 정보 및 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보 및 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 전력 계통의 전력이 충전소들에 공급되도록 제어한다.An electric vehicle charging system based on a central control includes charging stations, a power system, and a controller. Charging stations charge the batteries of multiple electric vehicles. The power system supplies power to the charging stations. The controller controls the power of the power system to be supplied to the charging stations based on the real-time allowable power information of the power system, the charging state information of the battery included in each of the electric vehicles, and the charge request information of each of the electric vehicles.

Description

중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법{Centralized electric vehicle charging system, and power management method of centralized electric vehicle charging system}Centralized electric vehicle charging system, and power management method of centralized electric vehicle charging system}

본 발명은 전기자동차 관련 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric vehicle related technology, and more particularly, to an energy management method of an electric vehicle charging system based on a central control and an electric vehicle charging system based on a central control.

플러그-인-하이브리드 전기 자동차(PHEV, plug-in-hybrid electric vehicle)와 같은 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)는 낮은 에너지 소비 및 낮은 공기 오염 등과 같은 장점을 가지고 있기 때문에, 최근에 이슈가 되어왔다. 전기 자동차는 특히 스마트 그리드(smart grid)의 파라다임(paradigm)에서 환경 오염과 에너지 절약을 해결하는 데 중요한 역할을 한다. 전기 자동차의 급격한 사용과 함께, 전력망(power grid)에 대한 전기 자동차 부하의 영향에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다.Electric vehicles (EVs), such as plug-in-hybrid electric vehicles (PHEVs), have recently been an issue because they have advantages such as low energy consumption and low air pollution. . Electric vehicles play an important role in solving environmental pollution and energy savings, especially in the paradigm of the smart grid. With the rapid use of electric vehicles, many studies have been conducted on the effects of electric vehicle loads on the power grid.

전기 자동차의 높은 보급은 부하 및 전력 품질의 측면에서 전력 시스템에 부담으로 작용한다. 전기 자동차의 충전 관리를 위한 연구결과물이 많이 발표되고 있다. 상기 연구결과물은 주택 전기 부하 프로파일(profile)을 근거로 하여 피크(peak) 부하를 최소화하는 것에 대해 초점을 맞추고 있다. 그러나 전력 계통(power grid) 운영측면의 요구 외에, 총 충전비용을 최소화하기, 또는 특정 시간 동안에 충전 상태(state of charge)를 최대화하기 등과 같은 전기 자동차 소유자의 다양한 요구가 있다.The high prevalence of electric vehicles places a strain on the power system in terms of load and power quality. Many research results for charging management of electric vehicles have been published. The findings focus on minimizing peak loads based on home electrical load profiles. However, in addition to the needs of the power grid operating side, there are a variety of needs of electric vehicle owners, such as minimizing the total charge cost or maximizing the state of charge for a certain time.

전기 자동차의 특성 때문에, 전기 자동차 소유자는 택시 승차장, 주차장, 공중전화 부스(booth), 차도, 또는 집의 차고에서 자신의 자동차를 충전할 수 있다. 전기 자동차를 충전하는 시스템에는, 일반적으로, 분산 충전 제어 시스템(distributed coordination) 및 중앙 충전 제어 시스템(centralized coordination)과 같은 두 가지 타입들의 전기 자동차 충전 제어 시스템들이 있다.Because of the nature of electric vehicles, electric vehicle owners can recharge their cars in taxi stands, parking lots, public phone booths, driveways, or garages of homes. BACKGROUND There are generally two types of electric vehicle charging control systems, such as distributed coordination and centralized coordination.

분산 충전 제어 시스템은 주택 또는 사무실에 있는 충전소, 또는 공공 충전소를 포함한다. 분산 충전 제어 시스템에서 충전 관리를 위해, 주택 에너지 제어 박스(home energy control box) 또는 스마트 충전기(smart charger)가 독립형의 주택 충전소 및 주택 충전소의 네트워크에 통합해야 한다.Distributed charging control systems include charging stations in homes or offices, or public charging stations. For charging management in a distributed charging control system, a home energy control box or smart charger must be integrated into a network of standalone home stations and home stations.

전기 자동차는 자동차 시장에서 상당한 부분을 차지함에 따라, 전기 자동차의 높은 보급 수준은 전기 분배 설비(전력 계통(power grid))에 잠재적인 문제를 가져올 수 있다. 따라서 전기 자동차 소유자와 전력망 측(power grid side)의 이익을 조정하는 탄력적인 충전 관리 전략이 필요하다.As electric vehicles make up a significant portion of the automotive market, the high levels of dissemination of electric vehicles can potentially pose a problem for electric distribution facilities (power grids). Thus, there is a need for a flexible charge management strategy that coordinates the interests of electric vehicle owners and the power grid side.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 플러그-인 하이브리드 전기차를 포함하는 전기자동차의 배터리 충전 상태 정보와 같은 전기 자동차의 상태 정보와 전력계통의 실시간 정보와 전기 자동차의 충전 요구 정보에 근거하여 충전시간 동안 다수의 전기 자동차들의 배터리 충전 상태를 다양하게 조절하는 전력 할당 동작을 수행하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반의 전기자동차 충전 시스템의 에너지 관리 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention, the charging time based on the electric vehicle state information, such as the battery state of charge information of the electric vehicle including a plug-in hybrid electric vehicle, the real-time information of the power system and the charge request information of the electric vehicle A central control-based electric vehicle charging system performing a power allocation operation for variously adjusting the battery charging state of a plurality of electric vehicles, and an energy management method of the central control-based electric vehicle charging system.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템은, 다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전하는 충전소들; 상기 충전소들에 전력을 공급하는 전력 계통; 및 상기 전력 계통의 실시간 허용 전력 정보 및 상기 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보 및 상기 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 상기 전력 계통의 전력이 상기 충전소들에 공급되도록 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the central control-based electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention, charging stations for charging the batteries of a plurality of electric vehicles; A power system for supplying power to the charging stations; And controlling power of the power system to be supplied to the charging stations based on real-time allowable power information of the power system, charge state information of a battery included in each of the electric vehicles, and charge request information of each of the electric vehicles. It may include a controller to.

상기 제어기의 제어에 의해 상기 충전소들 각각에 포함된 제어모듈은 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리 각각에 직류 충전 전류를 제공할 수 있다.The control module included in each of the charging stations may be controlled by the controller to provide a DC charging current to each of the batteries of the electric vehicles by controlling the current limiter included in each of the charging stations.

상기 제어기는 상기 다수의 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태들이 최대가 되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절할 수 있다.The controller may adjust the amount of AC charging current through the current limiter included in each of the charging stations so that the charging states of the batteries of the plurality of electric vehicles are maximized.

상기 제어기는 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 균등한 전류가 상기 전기 자동차들 각각의 배터리에 제공되도록 제어할 수 있다.The controller may control an equal current to be provided to a battery of each of the electric vehicles through a current limiter included in each of the charging stations.

상기 제어기는 상기 전기 자동차들 중 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 상기 전력 계통의 전력이 공급되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절할 수 있다.The controller may adjust the AC charging current amount through the current limiter included in each of the charging stations so that electric power of the power system is preferentially supplied to the electric vehicle having the lowest state of charge among the electric vehicles.

상기 제어기는 상기 충전소들의 충전부하가 상기 전력계통의 허용 전력을 초과할 경우 상기 전력 계통의 허용 전력이 증가되도록 상기 충전소들에 전력을 공급하는 변전소에 상기 전력 계통 내의 신재생 에너지원을 연결하도록 제어할 수 있다.The controller controls to connect a renewable energy source in the power system to a substation that supplies power to the charging stations such that the allowable power of the power system is increased when the charging load of the charging stations exceeds the allowable power of the power system. can do.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법은, (a) 제어기가 충전소들에 연결된 다수의 전기 자동차들의 전류상태 정보 및 상기 전기 자동차들의 사용자들에 의한 충전 요구 정보를 수신하는 단계; (b) 상기 제어기가 상기 전류상태 정보 및 상기 충전 요구 정보에 응답하여 전력 계통의 실시간 허용 전력 내에서 상기 충전소들 각각에 할당될 전력을 결정하는 단계; (c) 상기 제어기가 상기 전력 계통이 단위 시간 간격 동안 상기 충전소들에 할당된 전력을 공급하도록 제어하는 단계; 및 (d) 상기 제어기가 상기 충전소들 각각에 포함되고 상기 (c) 단계에서의 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 조절하는 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리들 각각에 직류 충전 전류를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the energy management method of the central control-based electric vehicle charging system according to an embodiment of the present invention, (a) the current state information of a plurality of electric vehicles connected to the charging station and the controller of the electric vehicles Receiving charge request information by users; (b) the controller determining power to be allocated to each of the charging stations in real time allowable power of a power system in response to the current state information and the charge request information; (c) the controller controlling the power system to supply the allocated power to the charging stations for a unit time interval; And (d) the controller providing a direct current charging current to each of the batteries of the electric vehicles by controlling a current limiter included in each of the charging stations and regulating the power supplied from the power system in step (c). It may include.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템은, 다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전하는 충전소들; 상기 충전소들에 전력을 공급하는 전력 계통; 및 상기 전력 계통의 실시간 정보 및 상기 전기 자동차들의 상태 정보 및 상기 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 상기 전력 계통의 전력이 상기 충전소들에 공급되도록 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, a central control-based electric vehicle charging system according to another embodiment of the present invention, charging stations for charging the batteries of a plurality of electric vehicles; A power system for supplying power to the charging stations; And a controller configured to control power of the power system to be supplied to the charging stations based on real time information of the power system, state information of the electric vehicles, and charge request information of each of the electric vehicles.

상기 전력 계통의 실시간 정보는 상기 전력 계통의 허용 전력 정보 또는 상기 전력 계통의 전기 요금 정보를 포함하고, 상기 전기 자동차들의 상태 정보는 상기 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보를 포함하고, 상기 충전 요구 정보는 충전요구 시간 또는 충전 요구량을 포함할 수 있다.The real-time information of the power system includes the allowable power information of the power system or the electric charge information of the power system, the state information of the electric vehicles includes the state of charge of the battery included in each of the electric vehicles, The charge request information may include a charge request time or a charge request amount.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법은,(a) 제어기가 충전소들의 상태들과 상기 충전소들에서 충전되는 다수의 전기 자동차들의 상태들과 전력계통의 상태를 모니터링하는 단계; 및 (b) 상기 제어기가 상기 모니터링된 충전소들의 상태들과 전기 자동차들의 상태들과 전력계통의 상태에 근거하여 상기 충전소들을 통해 상기 전력계통의 실시간 허용 전력 내에서 상기 전기 자동차들의 배터리들의 충전을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the energy management method of the central control-based electric vehicle charging system according to another embodiment of the present invention, (a) the controller of the state of the charging stations and the plurality of electric vehicles that are charged at the charging stations Monitoring conditions and status of the power system; And (b) the controller controls the charging of the batteries of the electric vehicles within the real time allowable power of the power system via the charging stations based on the conditions of the monitored charging stations, the states of the electric vehicles and the state of the power system. It may include the step.

상기 (b) 단계는, 상기 제어기가 상기 충전소들 각각에 포함되고 교류 충전 전류를 제한하는 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태가 최대가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b) may include controlling the current state of the battery of the electric vehicles to be maximized by controlling the current limiter included in each of the charging stations and limiting the AC charging current.

상기 (b) 단계는, 상기 제어기가 상기 충전소들의 충전부하가 상기 전력계통의 실시간 허용 전력을 초과할 경우 상기 전력 계통의 실시간 허용 전력이 증가되도록 상기 충전소들에 전력을 공급하는 변전소에 상기 전력 계통 내의 신재생 에너지원을 연결하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In the step (b), the controller supplies the power system to a substation that supplies power to the charging stations such that the real time allowable power of the power system is increased when the charging load of the charging stations exceeds the real time allowable power of the power system. And controlling to connect a renewable energy source within.

본 발명에 따른 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법은 전력 계통의 요구와 전기 자동차들의 사용자(예를 들어, 소유자)의 요구를 조정하는 다양한 충전 알고리즘을 이용하여 다수개의 전기 자동차를 동시에 충전할 수 있다. 따라서 본 발명은 전기 자동차 사용자의 요구를 충족시킬 수 있으므로, 전기 자동차의 보급을 활성화시킬 수 있고 전기 자동차에 대한 편의성을 제공할 수 있다.The central control-based electric vehicle charging system and the energy management method of the central control-based electric vehicle charging system according to the present invention are various charging algorithms for adjusting the needs of the power system and the needs of users (eg, owners) of the electric vehicles. Using a plurality of electric vehicles can be charged at the same time. Therefore, the present invention can meet the needs of the electric vehicle user, can activate the dissemination of the electric vehicle and can provide convenience for the electric vehicle.

본 발명은 최대 충전 방법을 이용하여 택시 또는 버스와 같은 다수의 전기 자동차들을 높은 충전 상태를 가지도록 가능한 빨리 충전할 수 있다.The present invention can use a maximum charging method to charge a plurality of electric vehicles, such as a taxi or a bus, as soon as possible to have a high state of charge.

또한, 본 발명은 전력 계통의 허용 전력 내에서 전기 자동차들을 충전할 수 있으므로 다수의 전기 자동차들을 충전하는 에너지 절감형이며 스마트 기능을 겸비하는 충전 운영 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a charging operation system having a smart function and energy-saving to charge a plurality of electric vehicles because it can charge the electric vehicles within the allowable power of the power system.

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템(100)을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법(200)을 나타내는 흐름도(flow chart)이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법(300)을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 전기 자동차 충전 방법을 시뮬레이션하기 위한 전기 자동차의 충전 시나리오를 제공하는 도표(table)이다.
도 5는 도 4에 도시된 시뮬레이션 파라미터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 시스템의 전력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 4에 도시된 시뮬레이션 파라미터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 각 전기 자동차의 충전 상태 정보를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 각 전기 자동차의 충전 상태 정보의 분포를 설명하는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 충전 방법이 적용되지 않는 하나의 전기 자동차의 충전을 할 때 나타내는 전압, 전류, 및 전력을 설명하는 그래프(graph)이다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
1 is a view illustrating a central control based electric vehicle charging system 100 according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an energy management method 200 of a central control based electric vehicle charging system according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an energy management method 300 of a central control based electric vehicle charging system according to another embodiment of the present invention.
4 is a table providing a charging scenario of an electric vehicle for simulating the electric vehicle charging method of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating a change in power of a system when a maximum charging method according to an exemplary embodiment of the present invention is simulated using the simulation parameter illustrated in FIG. 4.
FIG. 6 is a graph illustrating charging state information of each electric vehicle in the case of simulating an equal charging method, a priority charging method, and a maximum charging method according to an embodiment of the present invention using the simulation parameters shown in FIG. 4.
FIG. 7 is a graph illustrating distribution of charging state information of each electric vehicle in the case of simulating an equal charging method, a priority charging method, and a maximum charging method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph illustrating voltage, current, and power when charging one electric vehicle to which the charging method of the present invention is not applied.

본 발명 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.In order to fully understand the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail by explaining embodiment of this invention with reference to attached drawing. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

본 발명은 다양한 전기 자동차의 상태 정보(다수의 전기자동차의 배터리 충전 상태(SOC, State of Charge) 등), 충전소의 상태(충전중인 전기 자동차(EV)의 대수 등), 전력계통의 실시간 정보(전력요금 또는 피크(Peak) 부하 시간대 등), 또는 운전자의 정보와 같은 전기 자동차의 충전 요구 정보(충전요구 시간 또는 충전량 등)를 모니터링하여 최적의 충전 알고리즘을 통해 사용자의 요구조건을 반영할 뿐만 아니라, 빠르고 안전하게 동시에 충전하는 정보통신기술(Information & Communication Technology, ICT)을 접목한 새로운 통합 전기자동차 충전 운영시스템을 제공할 수 있다.The present invention provides a variety of electric vehicle state information (state of charge (SOC, etc.) of a plurality of electric vehicles), the state of the charging station (number of electric vehicles (EV) being charged, etc.), real-time information of the power system ( In addition to monitoring the charge demand information (such as charge time or charge amount) of the electric vehicle, such as power charges or peak load times, or the driver's information, the optimal charging algorithm reflects the user's requirements. We can provide a new integrated electric vehicle charging operation system that combines Information & Communication Technology (ICT), which charges simultaneously and quickly and safely.

상기 정보통신기술은 정보기술과 통신기술을 합한 기술이며, 정보기기의 하드웨어, 운영, 또는 정보 관리에 필요한 소프트웨어(S/W) 기술과 이들 기술을 이용하여 정보를 수집, 생산, 가공, 보존, 전달, 또는 활용하는 모든 방법으로서 필요한 자료를 수집하고, 가공하고, 재창출하기 위한 융합기술이다.The information and communication technology is a combination of information technology and communication technology, and software (S / W) technology necessary for hardware, operation, or information management of information equipment, and information collection, production, processing, preservation, It is a convergence technology for collecting, processing and re-creating the necessary data as any means of transmission or utilization.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템(100)을 설명하는 도면이다.1 is a view illustrating a central control based electric vehicle charging system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전기자동차 충전시스템(100)은, 전력계통(105), 제어기(controller)(110), 다수의 충전소들(charging spots)(전기충전소들)(131~13n, n은 2 이상의 자연수), 및 다수의 전기 자동차들(EV1~EVn)을 포함한다. 충전 시스템(100)은, 예를 들어, 주차장에 설치될 수 있다.Referring to FIG. 1, the electric vehicle charging system 100 includes a power system 105, a controller 110, a plurality of charging spots (electric charging stations) 131 to 13n, and n is 2. Natural numbers above), and a plurality of electric vehicles EV1 to EVn. The charging system 100 may be installed, for example, in a parking lot.

전력계통(105)은, 예를 들어, 변전소(substation), 전력거래소, 통합 운영 센터, 신재생 에너지원(renewable sources), 또는 에너지 저장 시스템(ESS, energy storage system) 등과 같은 스마트 그리드 관련 시스템을 포함할 수 있다. 상기 신재생 에너지원은 풍력, 태양력, 지열, 또는 폐기물 등을 이용한 에너지원이다. 전력 계통(105)은 제어기(110)의 제어에 의해 충전소들(131~13n)에 허용 전력(또는 최대 전력)(Pmax)(또는 허용 교류 전류(IACmax)) 범위 내의 전력을 공급할 수 있다.The power system 105 may include, for example, a smart grid related system such as a substation, a power exchange, an integrated operation center, renewable sources, or an energy storage system (ESS). It may include. The renewable energy source is an energy source using wind, solar power, geothermal heat or waste. The power system 105 may supply power within the range of allowable power (or maximum power) P max (or allowable alternating current I ACmax ) to the charging stations 131 to 13n under the control of the controller 110. .

경우에 따라 다수의 전기 자동차들(EV1~EVn)이 한꺼번에 특정지역의 충전소들(131~13n)에 집중될 경우에는 전력계통(105)의 허용전력의 최대치가 가변될 수도 있다. 즉, 계통운영을 제어하는 전력거래소나 에너지 관리 시스템(EMS, energy management system)에서 에너지 저장 시스템(ESS, energy storage system)과 같은 예비의 발전원을 투입하거나 주변의 신재생 에너지원을 투입하여 전력 용량을 늘려 충전소들에 공급할 수도 있다.In some cases, when the plurality of electric vehicles EV1 to EVn are concentrated at the charging stations 131 to 13n in a specific region at a time, the maximum allowable power of the power system 105 may vary. In other words, in the power exchange or energy management system (EMS) that controls the system operation, a reserve power source such as an energy storage system (ESS) is input or nearby renewable energy sources are input. The capacity can be increased to supply charging stations.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 허용 전력은 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보(전기 자동차 사용자들의 충전 요구량)에 의해 전기 자동차들(EV1~EVn)에 공급되는 전력이 부족한 경우 제어기(110)의 제어에 의해 증가될 수 있다. 즉, 제어기(110)는 충전소들의 충전부하(전기 자동차의 부하)가 전력계통(105)의 허용 전력을 초과할 경우 전력 계통(105)의 허용 전력이 증가되도록 충전소들(131~13n)에 전력을 공급하는 변전소에 전력 계통(105) 내의 신재생 에너지원(또는 에너지 저장 시스템(ESS))이 추가로 연결(투입)되도록 하는 스위치를 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 신재생 에너지원의 추가 연결 제어는 제어기(110)와 통신을 수행하고 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보를 수신하는 에너지 관리 시스템(EMS)(미도시)에 의해 수행될 수도 있다.More specifically, the allowable power may be controlled by the controller 110 when the electric power supplied to the electric vehicles EV1 to EVn is insufficient by the charge request information (charge demand of the electric vehicle users) of the electric vehicles. Can be increased by. That is, the controller 110 powers the charging stations 131 to 13n such that the allowable power of the power system 105 is increased when the charging load of the charging stations (load of the electric vehicle) exceeds the allowable power of the power system 105. It is possible to control a switch to further connect (input) a renewable energy source (or energy storage system (ESS)) in the power system 105 to a substation for supplying power. In another embodiment of the invention, further connection control of the renewable energy source is in an energy management system (EMS) (not shown) that communicates with the controller 110 and receives charging request information for each of the electric vehicles. It may also be performed by.

제어기(110)는 전기자동차 충전시스템(100)에 포함된 구성요소들의 전체적인 동작을 제어한다. 제어기(110)는 애그리게이터(aggregator)로서, 유선 또는 무선 통신망(115)을 통해 충전소들(131~13n)에 연결된 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리 용량, 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리의 충전 상태(SoC, state of charge), 전력선(120)에 흐르는 정격 전류, 전력선(120)에 걸리는 정격 전압, 또는 전기 자동차 사용자(예를 들어, 소유자)의 요구와 같은 정보를 수집한다. 전기 자동차 사용자의 요구는, 충전소들 각각에 포함된 통신 수단을 통해 제어기(110)에 전달되거나 또는 사용자의 휴대폰과 같은 통신 수단을 통해 제어기(110)에 전달될 수 있다.The controller 110 controls the overall operation of the components included in the electric vehicle charging system 100. Controller 110 is an aggregator, the battery capacity of the electric vehicles (EV1 ~ EVn) connected to the charging stations (131 ~ 13n) via a wired or wireless communication network 115, electric vehicles (EV1 ~ EVn) Collects information such as the state of charge (SoC) of the battery, the rated current flowing through the power line 120, the rated voltage across the power line 120, or the request of an electric vehicle user (eg, owner). . The electric vehicle user's request may be communicated to the controller 110 via communication means included in each of the charging stations or to the controller 110 via communication means such as a user's mobile phone.

제어기(110)는 유무선 통신망을 통해 전력계통(105)과 정보를 교환하고, 유무선통신망(115)인 이더넷(ethernet), 전력선 통신(PLC), 또는 와이파이(Wifi)와 같은 랜(LAN) 접속을 통해 충전소들(131~13n)과 데이터(정보)를 교환한다.The controller 110 exchanges information with the power system 105 through a wired or wireless communication network, and establishes a LAN connection such as Ethernet, power line communication (PLC), or Wi-Fi, which is a wired or wireless communication network 115. Exchange data (information) with the charging stations 131-13n.

제어기(110)는 전기 자동차 고객의 이익과 전력계통의 요구를 조정한다. 본 발명의 전기자동차 충전시스템(100)의 충전 방법은 전기 자동차 고객(사용자)의 선호도를 만족시킨다. 상기 전기 자동차 사용자의 선호도는, 예를 들어, 전기 요금이 예상 임계값 미만일 때 비용을 지불하려고 하는 고객을 위한 실시간 요금을 근거로 하는 총 충전 비용을 최소화하는 것일 수 있다. 특정 충전시간 동안 가능한 빨리 전기 자동차의 배터리의 최대 충전 상태를 필요로 하는 고객의 경우, 충전 방법은 전기 자동차의 충전 상태를 최대화로 할 필요가 있다. 충전 시간과 관계없이 비용을 적게 지불하려고 하는 고객의 경우, 총 충전 비용을 최소화하는 방법이 이용될 수 있다.The controller 110 coordinates the interests of the electric vehicle customer and the needs of the power system. The charging method of the electric vehicle charging system 100 of the present invention satisfies the preference of the electric vehicle customer (user). The preference of the electric vehicle user may be, for example, to minimize the total charging cost based on real time rates for customers who are willing to pay when the electrical charge is below an expected threshold. For customers who require the maximum charge state of an electric vehicle's battery as soon as possible during a particular charge time, the charging method needs to maximize the charge state of the electric vehicle. For customers who want to pay less regardless of the charging time, a method of minimizing the total charging cost can be used.

또한, 제어기(110)는 전력계통(105)의 요구를 만족시킨다. 상기 전력계통(105)의 요구는, 예를 들어, 특히 첨두(peak) 시간에 전력계통(105)에서 허용되는 전기 충전 시스템(100)의 전력 소비를 최소화하는 것일 수 있다. 즉, 전력 계통 부하의 첨두 시간동안 총 충전 전력은 전력 계통(105)에 의해 허용되는 값 미만이다.The controller 110 also satisfies the requirements of the power system 105. The demand of the power system 105 may be, for example, to minimize the power consumption of the electrical charging system 100 allowed in the power system 105, especially at peak times. That is, the total charging power during the peak time of the power system load is less than the value allowed by the power system 105.

따라서 제어기(110)는 전력 계통(105)의 실시간 정보 및 전기 자동차들(EV1~EVn)의 상태 정보 및 전기 자동차들(EV1~EVn) 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 전력 계통(105)의 전력이 전력 계통(105)의 허용 전력범위 내에서 충전소들(131~13n)에 공급되도록 제어한다.Therefore, the controller 110 is based on the real-time information of the power system 105, the state information of the electric vehicles (EV1 ~ EVn) and the charge request information of each of the electric vehicles (EV1 ~ EVn), The power is controlled to be supplied to the charging stations 131 to 13n within the allowable power range of the power system 105.

전력 계통(105)의 실시간 정보는 전력 계통(105)의 허용 전력 정보 또는 전력 계통(105)의 전기 요금 정보를 포함하고, 전기 자동차들(EV1~EVn)의 상태 정보는 전기 자동차들(EV1~EVn) 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보(SoC)를 포함하고, 충전 요구 정보는 전기 자동차 사용자의 충전요구 시간 또는 충전 요구량을 포함할 수 있다.The real-time information of the power system 105 includes the allowable power information of the power system 105 or the electric charge information of the power system 105, and the state information of the electric vehicles EV1 to EVn includes the electric vehicles EV1 to EV. EVn) includes the state of charge (SoC) of the battery included in each, and the charge request information may include a charge request time or a charge request amount of the electric vehicle user.

충전소들(131~13n)은 다수의 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리들을 충전한다. 충전소들(131~13n) 각각은 각 전기 자동차에 전류 할당 동작을 수행하는 교류(AC) 전류 제한기(limiter)를 포함한다. 또한, 충전소들(131~13n) 각각은 전기 자동차의 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system), 및 제어기(110)와 정보를 교환하는 제어 모듈을 포함한다. 제어기(110)의 제어에 의해 상기 제어모듈은 전류 제한기(교류 전류 제한기)를 제어하여 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리 각각에 직류 충전 전류를 제공한다.The charging stations 131 to 13n charge the batteries of the plurality of electric vehicles EV1 to EVn. Each of the charging stations 131 to 13n includes an alternating current (AC) current limiter that performs a current allocation operation to each electric vehicle. In addition, each of the charging stations 131 to 13n includes a battery management system (BMS) of the electric vehicle, and a control module for exchanging information with the controller 110. By the control of the controller 110, the control module controls a current limiter (AC current limiter) to provide a DC charging current to each of the batteries of the electric vehicles EV1 to EVn.

전기 자동차들(EV1~EVn) 각각은 배터리 관리 시스템(BMS)을 포함한다. 배터리 관리 시스템은 배터리 충전 프로세스(process)를 제어한다. 전기 자동차들(EV1~EVn) 각각은 충전시간 동안 시스템(100)에 전력을 요구하는 능동 부하(active load)로서 기능한다.Each of the electric vehicles EV1 to EVn includes a battery management system BMS. The battery management system controls the battery charging process. Each of the electric vehicles EV1 to EVn functions as an active load that requires power to the system 100 during a charging time.

전기 자동차의 배터리를 충전하기 위해 전력 계통(105)의 교류를 직류로 변환하는 충전기는 전기 자동차들(EV1~EVn) 각각에 포함된 온-보드 충전기(on-board charger) 또는 충전소들(131~13n) 각각에 포함되는 오프-보드 충전기(off-board charger)일 수 있다. The charger for converting the alternating current of the power system 105 into direct current to charge the battery of the electric vehicle is an on-board charger or charging stations 131 to included in each of the electric vehicles EV1 to EVn. 13n) may be an off-board charger included in each.

본 발명에 따른 전기 자동차의 충전 과정은 동적으로 변하는 비선형 전력소비곡선처럼 연속적이다. 충전시스템(100)은 전기 자동차의 초기 충전 상태, 전기 자동차의 플러그-인(plug-in) 시간, 또는 전기 자동차의 플러그-아웃(plug-out) 시간, 시간에 따라 변하는 제한된 전력계통(105)의 전력, 전기 자동차 사용자의 다양한 요구에 따라 충전소들(131~13n) 사이의 전력 할당 동작을 수행한다.The charging process of the electric vehicle according to the present invention is as continuous as the dynamically changing nonlinear power consumption curve. Charging system 100 is a limited power system 105 that changes with the initial charging state of the electric vehicle, the plug-in time of the electric vehicle, or the plug-out time of the electric vehicle, time The power allocation operation between the charging stations (131 ~ 13n) according to the various needs of the electric vehicle user.

본 발명에 따른 제1 충전 전력 할당 방법(최대 충전 방법)은 충전 시간동안 전기 자동차들(EV1~EVn)의 충전 상태(또는 평균 충전 상태)의 최대화 방법으로서, 전기 자동차의 플러그-아웃 시간에서의 전기 자동차들(EV1~EVn)의 충전 상태를 최대화하기 위한 것이다. 상기 방법은 플러그-인 시간(충전 시작 시간)동안 자신의 전기 자동차들의 배터리를 가능한 충분히 충전시키기를 원하는 고객에게 적용될 수 있다. 즉, 전기 자동차들의 충전 요구 정보가 전기 자동차들의 충전 상태를 최대로 원하는 정보일 때 상기 방법이 적용된다.The first charging power allocation method (maximum charging method) according to the present invention is a method of maximizing the charging state (or average charging state) of the electric vehicles EV1 to EVn during the charging time, In order to maximize the state of charge of the electric vehicles (EV1 ~ EVn). The method can be applied to a customer who wants to charge the battery of his electric vehicles as sufficiently as possible during the plug-in time (charging start time). That is, the above method is applied when the charging request information of the electric vehicles is information which desires the maximum charging state of the electric vehicles.

상기 방법의 목적을 달성하기 위해, 목적 함수(objective function)는 아래의 [수학식1]과 같다.In order to achieve the object of the method, the objective function is represented by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식 1]에서, n은 충전시간 동안 충전 시스템(100)에 플러그-인(plug-in)한 전기 자동차의 수이고, k는 충전 시간 동안 단위 시간 간격(단위 시간 구간)(T)의 개수이다. SoCij는 j번째 단위 시간 간격의 종료시간(end)의 i번째 전기 자동차(전기 자동차 배터리)의 충전 상태(SoC)이고, i 및 j는 각각 전기 자동차의 인덱스(index) 및 단위 시간 간격의 인덱스이다.In Equation 1, n is the number of electric vehicles plugged in to the charging system 100 during the charging time, and k is the unit time interval (unit time interval) T during the charging time. Count SoC ij is the state of charge (SoC) of the i-th electric vehicle (electric vehicle battery) of the end time (end) of the j-th unit time interval, i and j are the index of the electric vehicle and the index of the unit time interval, respectively to be.

[수학식 1]의 목적 함수는 아래의 [수학식 2]로 단순화될 수 있다.The objective function of Equation 1 may be simplified to Equation 2 below.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

[수학식 2]에서, m은 T 동안 충전되는 전기 자동차의 수이고, SoCi(t+T)는 시간 t+T에서의 i번째 전기 자동차의 충전 상태이다.In Equation 2, m is the number of electric vehicles charged during T, and SoC i (t + T) is the state of charge of the i-th electric vehicle at time t + T.

전기 자동차 배터리의 충전 상태(SoC) 예측(estimation)을 위한 방법으로는, 배터리 개방 회로 전압 곡선에 근거한 예측 방법, 전류 적분(current integral) 방법, 칼만 필터(Kalman filter) 방법, Ni-MH 배터리를 위한 RC 모델에 근거한 예측 방법이 있을 수 있다.Methods for SoC estimation of electric vehicle batteries include prediction method based on battery open circuit voltage curve, current integral method, Kalman filter method and Ni-MH battery. There may be a prediction method based on the RC model.

본 발명의 실시예는 전기 자동차 배터리의 충전 상태를 계산(추정)하기 위한 방법으로 전류 적분(전류 적산)(current integral) 방법을 사용한다. 충전 프로세스 동안, 배터리의 충전 상태는 시간에 대한 직류 전류(직류 충전 전류)의 적분에 의해 증가된다. t+T에서의 SoC와 t에서의 SoC의 관계는 아래의 [수학식 3]과 같다.Embodiments of the present invention use a current integral method as a method for calculating (estimating) the state of charge of an electric vehicle battery. During the charging process, the state of charge of the battery is increased by the integration of direct current (direct current) over time. The relationship between SoC at t + T and SoC at t is shown in Equation 3 below.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00003
Figure pat00003

[수학식 3]에서, Qmax는 전기 자동차 배터리의 용량(capacity)[Ah]이고, IDC는 전기 자동차 배터리에 공급되는 직류(DC) 전류(직류 충전 전류)[A]이다.In Equation 3, Q max is the capacity [Ah] of the electric vehicle battery, and I DC is a direct current (DC) current (DC charging current) [A] supplied to the electric vehicle battery.

실시간 제어(real time controlling)의 경우, 배터리의 충전 상태는 배터리 전류가 이산(discrete) 시간 간격(T) 동안 일정하다고 가정할 정도로 샘플링 시간이 충분히 작은 이산 시간 간격(T)에서 계산될 수 있다. 따라서 [수학식 3]은 아래의 [수학식 4]로 변환된다.In the case of real time controlling, the state of charge of the battery can be calculated at a discrete time interval T that is small enough for the sampling time to assume that the battery current is constant for a discrete time interval T. Therefore, Equation 3 is converted into Equation 4 below.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00004
Figure pat00004

[수학식 4]에서, IDCi는 i번째 전기 자동차의 배터리에 공급되는 직류(DC) 전류이고, Qimax는 i번째 전기 자동차의 배터리의 정격 용량(rated capacity)[Ah]이다.In Equation 4, I DCi is a direct current (DC) current supplied to the battery of the i-th electric vehicle, and Q imax is a rated capacity [Ah] of the battery of the i-th electric vehicle.

전기 자동차를 위한 충전기의 경우, 교류(AC) 입력 전력과 직류(DC) 출력 전력은 충전기의 효율(efficiency)(α)을 통해 관련된다. 즉, 직류(DC) 출력 전력과 교류(AC) 입력 전력의 관계는 아래의 [수학식 5]와 같다.In the case of a charger for an electric vehicle, the AC input power and the DC output power are related through the charger's efficiency α. That is, the relationship between the DC output power and the AC input power is shown in Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

[수학식 5]에서, VBi(t)는 i번째 전기 자동차의 배터리의 개방 회로 전압(V)이고, IACi는 i번째 전기 자동차를 위한 충전기에 공급되는 교류 전류(교류 충전 전류량)(A)이고, VAC는 전기 자동차를 위한 충전기에 공급되는 교류 전압의 실효값(rms)이다.In Equation 5, V Bi (t) is the open circuit voltage (V) of the battery of the i-th electric vehicle, and I ACi is the alternating current (AC charging current amount) supplied to the charger for the i-th electric vehicle (A And V AC is the rms of the AC voltage supplied to the charger for the electric vehicle.

[수학식 5]를 [수학식 4]에 대입하면, [수학식 4]는 아래의 [수학식 6]로 변환된다.Substituting [Equation 5] into [Equation 4], [Equation 4] is converted to [Equation 6] below.

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00006
Figure pat00006

[수학식 6]을 [수학식 2]에 대입하면, [수학식 2]는 아래의 [수학식 7]로 변환된다.Substituting [Equation 6] into [Equation 2], [Equation 2] is converted to [Equation 7] below.

[수학식 7][Equation 7]

Figure pat00007
Figure pat00007

[수학식 7]을 통해, 전기 자동차들의 충전 상태를 최대화하기 위한 목적 함수는 단위 시간 간격(T)동안 각 전기 자동차에 할당되는 교류(AC) 전류(IACi)의 함수임을 알 수 있다. 즉, 제어기(110)는 다수의 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리들의 충전 상태들이 최대가 되도록 충전소들(131~13n) 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절한다.Equation 7 shows that the objective function for maximizing the state of charge of the electric vehicles is a function of the alternating current (AC) current (I ACi ) allocated to each electric vehicle during the unit time interval (T). That is, the controller 110 adjusts the amount of AC charging current through the current limiter included in each of the charging stations 131 to 13n such that the charging states of the batteries of the plurality of electric vehicles EV1 to EVn are maximized.

[수학식 2] 또는 [수학식 7]은 아래의 [수학식 8] 또는 [수학식 9]의 조건을 만족한다.[Equation 2] or [Equation 7] satisfies the condition of [Equation 8] or [Equation 9] below.

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00008
Figure pat00008

[수학식 8]에서, SoCiInit(t)는 전기 자동차가 충전되기 시작하는 플러그-인 시간에서 i번째 전기 자동차 배터리의 초기 충전 상태이고, SoCimax는 i번째 전기 자동차의 배터리의 최대 충전 상태이다. Pi는 i번째 전기 자동차(전기 자동차의 배터리)에 공급되는 유효 전력(active power)이고, Pmax는 단위 시간 간격(T)에서 전력 계통(105)에 의해 허용되는 최대 전력이다.In Equation 8, SoC iInit (t) is the initial charging state of the i-th electric vehicle battery at the plug-in time at which the electric vehicle starts to charge, and SoC imax is the maximum charging state of the battery of the i-th electric vehicle. . P i is the active power supplied to the i-th electric vehicle (battery of the electric vehicle), and P max is the maximum power allowed by the power system 105 in the unit time interval T.

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure pat00009
Figure pat00009

[수학식 9]에서, IACmax는 단위 시간 간격(T)에서 전력 계통에 의해 허용되는 최대 교류 전류이다.In Equation 9, I ACmax is the maximum alternating current allowed by the power system in a unit time interval T.

본 발명에 따른 제2 충전 전력 할당 방법은 균등 할당(equalized allocation) 방법(균등 충전 방법)으로서 각 전기 자동차에 균등하게 전력을 할당하는 방법이다. 전기 자동차들의 충전 요구 정보가 특정 전기 자동차의 충전 상태를 우선 충전 순위로 하지 않고 다른 전기 자동차들과 동등한 충전 전력을 원하는 정보일 때 상기 방법이 적용될 수 있다.The second charging power allocation method according to the present invention is an equalized allocation method (equal charging method), which equally allocates power to each electric vehicle. The above method can be applied when the charge request information of the electric vehicles is information which desires charging power equivalent to other electric vehicles without prioritizing the state of charge of the specific electric vehicle.

제어기(110)는 전력 계통(105)의 업데이트(update)된 허용 전력 정보를 수신한 후, 전기 자동차들(EV1~EVn)의 충전 상태 정보에 근거하고 다른 전기 자동차들의 충전 상태와 무관하게 각 전기 자동차에 동등한 전력이 공급되도록 전력 계통의 전류를 제어한다. 즉, 제어기(110)는 충전소들(131~13n) 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 균등한 직류 충전 전류가 전기 자동차들 각각의 배터리에 제공되도록 제어한다.After the controller 110 receives the updated allowable power information of the power system 105, the controller 110 is based on the state of charge information of the electric vehicles EV1 to EVn and is independent of the state of charge of other electric vehicles. The current in the power system is controlled to provide equal power to the vehicle. That is, the controller 110 controls an equal direct charge charging current to be provided to the battery of each of the electric vehicles through the current limiter included in each of the charging stations 131 to 13n.

본 발명에 따른 제3 충전 전력 할당 방법은 우선순위 할당(prioritized allocation) 방법(우선순위 충전 방법)으로서 각 전기 자동차에 전력을 서서히 할당하는 방법이다. 전기 자동차들의 충전 요구 정보가 전기 자동차들의 충전 상태에 대한 우선 충전 순위가 있는 경우의 정보일 때 상기 방법이 적용될 수 있다.The third charging power allocation method according to the present invention is a priority allocation method (priority charging method) which gradually allocates power to each electric vehicle. The above method can be applied when the charge request information of the electric vehicles is information when there is a priority charging order for the state of charge of the electric vehicles.

제어기(110)는 전기 자동차들(EV1~EVn)의 충전 상태 정보 및 전력 계통(105)의 허용 전력 정보를 수신한 후, 현재의 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 허용 전력이 공급되도록 전력 계통(105) 및 충전소들(131~13n)을 제어한다. 즉, 제어기(110)는 전기 자동차들 중 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 전력 계통(105)의 전력이 공급되도록 충전소들(131~13n) 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절한다.After the controller 110 receives the charging state information of the electric vehicles EV1 to EVn and the allowable power information of the power system 105, the controller 110 preferentially supplies power to the electric vehicle having the lowest current state of charge. The system 105 and the charging stations 131 to 13n are controlled. That is, the controller 110 controls the AC charging current through the current limiter included in each of the charging stations 131 to 13n so that electric power of the power system 105 is preferentially supplied to the electric vehicle having the lowest state of charge among the electric vehicles. Adjust.

본 발명의 제3 충전 전력 할당 방법의 다른 실시예에 있어서, 현재의 충전 상태가 가장 높은 전기 자동차의 배터리에 우선적으로 전력 계통의 전력이 공급될 수도 있다.In another embodiment of the third charging power allocation method of the present invention, the power of the power system may be preferentially supplied to the battery of the electric vehicle having the highest state of charge.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법(200)을 나타내는 흐름도(flow chart)이다. 에너지 관리 방법(200)은 도 1에 도시된 전기자동차 충전시스템(100)에 적용될 수 있다.2 is a flowchart illustrating an energy management method 200 of a central control based electric vehicle charging system according to an exemplary embodiment of the present invention. The energy management method 200 may be applied to the electric vehicle charging system 100 shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 수신단계(205)에서, 제어기(110)는 각 전기 자동차의 전류 상태 정보 및 전기 자동차들(EV1~EVn)의 사용자들에 의한 충전 요구 정보를 단위 시간 간격(T)마다 전기 자동차의 배터리 관리 시스템을 통해 각 충전소로부터 수신한다. 상기 전류 상태 정보는 시간 t에서 i번째 전기 자동차 배터리의 충전 상태(충전용량(잔존 충전용량)) SoCi(t) 및 시간 t에서 i번째 전기 자동차 배터리의 개방 회로 전압 VBi(t)을 포함한다. 상기 충전 요구 정보는 충전 요구 시간(예를 들어, 전기 요금이 가장 낮을 때의 시간) 또는 충전 요구량일 수 있다.1 and 2, in a receiving step 205, the controller 110 displays the current state information of each electric vehicle and the charge request information by the users of the electric vehicles EV1 to EVn in unit time intervals ( T) Receives from each charging station through the electric vehicle's battery management system. The current state information includes the state of charge (charge amount (remaining charge capacity)) SoC i (t) of the i-th electric vehicle battery at time t and the open circuit voltage V Bi (t) of the i-th electric vehicle battery at time t. do. The charge request information may be a charge request time (eg, a time when the electric charge is the lowest) or a charge request amount.

결정 단계(210)에 따르면, 제어기(110)는 전력계통(105)의 실시간 허용전력 정보에 근거하여 전기 자동차들(EV1~EVn)에 할당될 전력을 결정한다. 즉, 제어기(110)는 수신단계(205)에서 수신된 전류상태 정보 및 충전 요구 정보에 응답하여 전력 계통(105)의 실시간 허용 전력 내에서 충전소들(131~13n) 각각에 할당될 전력을 결정한다. 제어기(110)는 상기 전류 상태 정보를 수신한 후 각 충전소에 전류 할당 정보를 출력하기 전에 에너지 관리 동작을 수행한다. 예를 들어, 제어기(110)는 시간 간격(T)마다 전기 자동차들 각각의 충전 상태가 최대가 되도록 전력 계통(105)으로부터 전달되는 전력을 결정할 수 있다. 또한, 제어기(110)는 각 전기 자동차의 배터리에 균등한 전력이 공급되도록 전력 계통(105)으로부터 전달되는 전력을 결정할 수 있다. 또한, 제어기(110)는 낮은 충전 상태를 가지는 전기 자동차에 우선적으로 충전 전력이 공급되도록 하는 전력 계통(105)의 공급 전력을 결정할 수 있다.According to the determination step 210, the controller 110 determines the power to be allocated to the electric vehicles EV1 to EVn based on the real-time allowable power information of the power system 105. That is, the controller 110 determines the power to be allocated to each of the charging stations 131 to 13n within the real time allowable power of the power system 105 in response to the current state information and the charge request information received in the receiving step 205. do. The controller 110 performs an energy management operation after receiving the current state information and before outputting the current allocation information to each charging station. For example, the controller 110 may determine the power delivered from the power system 105 such that the charging state of each of the electric vehicles is maximized at each time interval T. In addition, the controller 110 may determine the power delivered from the power system 105 such that power is equally supplied to the battery of each electric vehicle. In addition, the controller 110 may determine a supply power of the power system 105 to preferentially supply charging power to an electric vehicle having a low state of charge.

제어 단계(215)에 따르면, 제어기(110)는 단위 시간 간격(T)동안 결정 단계(210)에 결정된 전력이 충전소들(131~13n)에 공급되도록 전력 계통(105)의 출력 전력(또는 출력 전류)을 제어한다.According to the control step 215, the controller 110 outputs (or outputs) the output power of the power system 105 such that the power determined in the decision step 210 is supplied to the charging stations 131-13n during the unit time interval T. Current).

조절 단계(220)에 따르면, 제어기(110)의 제어에 의해 각 충전소의 제어모듈은 전력 계통(105)으로부터 공급되는 전류(또는 전력)을 조절하는 전류 제한기를 제어하여 플러그(plug)를 통해 연결된 각 전기 자동차에 충전 전력을 제공한다. 즉, 제어기는 충전소들(131~13n) 각각에 포함되고 제어 단계(215)에서의 전력 계통(105)으로부터 공급되는 전력(전류)를 조절하는 전류 제한기를 제어하여 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리들 각각에 직류 충전 전류를 제공한다.According to the adjustment step 220, the control module of each charging station under the control of the controller 110 is connected via a plug by controlling a current limiter for regulating the current (or power) supplied from the power system 105 Provide charging power to each electric vehicle. That is, the controller controls the current limiter which is included in each of the charging stations 131-13n and regulates the power (current) supplied from the power system 105 in the control step 215, thereby controlling the electric vehicles EV1-EVn. Provides direct current charging current to each of the batteries.

시간 증가 단계(225)에 따르면, 시간을 시간 간격(T)만큼 증가하여 전술한 수신단계(205), 결정 단계(210), 제어 단계(215), 및 조절 단계(220)가 다시 수행되도록 한다. 시간 증가 단계(225)는 전기 충전소들에 연결된 전기 자동차들이 원하는 충전 상태가 되어 전기 자동차가 플러그-아웃될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.According to the time increasing step 225, the time is increased by the time interval T so that the above-described receiving step 205, determining step 210, controlling step 215, and adjusting step 220 are performed again. . The time increasing step 225 may be performed repeatedly until the electric vehicles connected to the electric charging stations are in the desired state of charge and the electric vehicle is plugged out.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법(300)을 설명하는 흐름도이다. 에너지 관리 방법(300)은 도 1에 도시된 전기자동차 충전시스템(100)에 적용될 수 있다.3 is a flowchart illustrating an energy management method 300 of a central control based electric vehicle charging system according to another embodiment of the present invention. The energy management method 300 may be applied to the electric vehicle charging system 100 shown in FIG. 1.

도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 모니터링 단계(305)에 따르면, 제어기(110)는 충전소들(131~13n) 각각의 상태를 유선망 또는 무선망을 통해 모니터링(monitoring)할 수 있다. 충전소들(131~13n)의 상태는, 예를 들어, 충전소의 위치, 충전소에 포함된 충전기의 타입(type)(예를 들어, 급속 충전기 또는 완속 충전기) 및 충전용량, 충전소(또는 충전기)의 제조사, 충전소의 관리기관, 충전소에 연결되는 전기 자동차의 대수, 또는 충전소의 충전잔여 시간 등일 수 있다.1 and 3, according to the first monitoring step 305, the controller 110 may monitor a state of each of the charging stations 131 ˜ 13n through a wired network or a wireless network. The state of the charging stations 131 to 13n may include, for example, the location of the charging station, the type of the charger included in the charging station (for example, the quick charger or the slow charger) and the charging capacity, the charging station (or the charger). It may be a manufacturer, a management agency of a charging station, the number of electric vehicles connected to the charging station, or the remaining time of charging of the charging station.

제2 모니터링 단계(310)에 따르면, 제어기(110)는 충전소들(131~13n)에서 충전되는 다수개의 전기 자동차의 상태를, 예를 들어, 충전소들(131~13n)의 통신 수단을 통해 모니터링할 수 있다. 전기 자동차의 상태는, 예를 들어, 충전소들에 연결되는 전기 자동차의 대수, 연결된 전기 자동차의 충전소에서의 위치, 전기 자동차의 배터리의 충전 상태(SOC), 전기 자동차의 제조일 및 주행거리(range)와 같은 전기 자동차의 이력 상태(SOH, state of history), 운전자 정보, 또는 운전자의 충전 요구 정보 등일 수 있다. 전기 자동차의 이력 상태, 및 운전자 정보(주소, 이름, 나이, 또는 충전 성향 등)는 전기 자동차에 내장된 저장부에 기록된 내용을 모니터링하는 것에 의해 알 수 있고, 전기 자동차의 배터리의 충전 상태(SOC)는 제어기(110)가 충전소를 통해 전기 자동차의 배터리 관리 시스템을 모니터링하는 것에 의해 알 수 있다.According to the second monitoring step 310, the controller 110 monitors the state of the plurality of electric vehicles charged at the charging stations 131 to 13n, for example, through communication means of the charging stations 131 to 13n. can do. The state of the electric vehicle is, for example, the number of electric vehicles connected to the charging stations, the position at the charging station of the connected electric vehicle, the state of charge (SOC) of the battery of the electric vehicle, the date of manufacture and the range of the electric vehicle. It may be a state of history (SOH) of the electric vehicle, driver information, or driver's charge request information. The history of the electric vehicle, and driver information (such as address, name, age, or propensity to charge) can be known by monitoring the contents recorded in the storage built into the electric vehicle, and the state of charge of the battery of the electric vehicle ( SOC) can be known by the controller 110 monitoring the battery management system of the electric vehicle through the charging station.

제3 모니터링 단계(315)에 따르면, 제어기(110)는 전력 계통(105)의 상태를 유선망 또는 무선망을 통해 모니터링한다. 전력 계통의 상태는, 예를 들어, 전력 계통의 실시간 허용 전력 정보, 전력 계통의 실시간 전기 요금 정보, 전력 계통의 실시간 전원 공급 상태, 또는 신재생 발전 정보 등일 수 있다.According to the third monitoring step 315, the controller 110 monitors the state of the power system 105 via a wired or wireless network. The state of the power system may be, for example, real-time allowable power information of the power system, real-time electricity bill information of the power system, real-time power supply state of the power system, renewable energy generation information, or the like.

충전 제어 단계(320)에 따르면, 제어기(110)는 상기 모니터링된 충전소 상태 정보, 전기 자동차 상태 정보, 및 전력 계통 상태 정보에 근거하여 충전소들에 연결된 전기 자동차의 충전을 제어한다. 즉, 제어기(110)는 충전소들(131~13n)을 통해 전력계통(105)의 실시간 허용 전력 내에서 전기 자동차들(131~13n)의 배터리들의 충전을 제어한다. 제어기(110)는, 예를 들어, 다수의 전기 자동차들의 충전 상태가 최대가 되도록 하는 최적 SOC 충전, 우선순위 충전, 균등 충전, 피크 부하(peak load)회피 충전, 또는 최적 비용 충전을 수행할 수 있다. 최적 비용 충전은 전력 계통(105)의 실시간 전기 요금에 근거하는 충전이다. 또한, 제어기(110)는, 예를 들어, 충전소들(131~13n) 각각에 포함되고 교류 충전 전류를 제한하는 전류 제한기를 제어하여 전기 자동차들(EV1~EVn)의 배터리들의 충전 상태가 최대가 되도록 제어할 수 있다. According to the charge control step 320, the controller 110 controls the charging of the electric vehicle connected to the charging stations based on the monitored charging station state information, the electric vehicle state information, and the power system state information. That is, the controller 110 controls the charging of the batteries of the electric vehicles 131 to 13n within the real time allowable power of the power system 105 through the charging stations 131 to 13n. Controller 110 may, for example, perform optimal SOC charging, priority charging, even charging, peak load avoidance charging, or optimal cost charging to maximize the state of charge of multiple electric vehicles. have. The optimal cost charging is charging based on the real time electricity bill of the power system 105. In addition, the controller 110 controls the current limiter included in each of the charging stations 131 to 13n and limits the AC charging current, so that the state of charge of the batteries of the electric vehicles EV1 to EVn is maximized. Can be controlled.

제어기(110)는 전력계통(105)의 허용 전력 내에서 충전소들을 제어할 뿐만 아니라 충전소의 충전부하가 전력계통(105)의 허용 전력을 초과할 경우에, 예비 발전원 혹은 신 재생에너지를 투입하여 일시적으로 전력계통의 허용 전력을 가변시킬 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 실시간 허용 전력은 전기 자동차 상태 정보(전기 자동차 사용자들의 충전 요구량)에 의해 전기 자동차들(EV1~EVn)에 공급되는 전력이 부족한 경우 제어기(110)의 제어에 의해 증가될 수 있다. 즉, 제어기(110)는 충전소들의 충전부하가 전력계통의 실시간 허용 전력을 초과할 경우 전력 계통(105)의 실시간 허용 전력이 증가되도록 충전소들(131~13n)에 전력을 공급하는 변전소에 전력 계통(105) 내의 신재생 에너지원(또는 예비 발전원)이 추가로 연결되도록 하는 스위치를 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 신재생 에너지원의 추가 연결 제어는 제어기(110)와 통신을 수행하고 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보를 수신하는 에너지 관리 시스템(EMS)에 의해 수행될 수도 있다.The controller 110 not only controls charging stations within the allowable power of the power system 105, but also when a charging load of the charging station exceeds the allowable power of the power system 105, the controller 110 inputs a reserve power source or renewable energy. It is possible to temporarily change the allowable power of the power system. More specifically, the real-time allowable power may be increased by the control of the controller 110 when the electric power supplied to the electric vehicles EV1 to EVn by the electric vehicle state information (charge demand of the electric vehicle users) is insufficient. Can be. That is, the controller 110 supplies a power system to a substation that supplies power to the charging stations 131 to 13n such that when the charging load of the charging stations exceeds the real time allowable power of the power system, the real time allowable power of the power system 105 is increased. It is possible to control the switch to further connect the renewable energy source (or reserve power source) in 105. In another embodiment of the present invention, further connection control of the renewable energy source may be performed by an energy management system (EMS) that communicates with the controller 110 and receives charging request information for each of the electric vehicles. have.

인증 및 과금 단계(325)에 따르면, 제어기(110)는 전기 자동차의 이력 상태를 충전소를 통해 수신하고 충전된 전기 자동차를 인증하고 전력 계통의 실시간 전기 요금 정보에 근거하여 충전된 전력에 대해 전기 자동차의 사용자에게 과금(billing)을 할 수 있다. 제어기(110)에 의한 전기 자동차의 인증은 제2 모니터링 단계(310)에서 수행될 수도 있다.According to the authentication and charging step 325, the controller 110 receives the historical state of the electric vehicle through the charging station, authenticates the charged electric vehicle, and based on the real-time electric charge information of the power system, the electric vehicle for the charged electric vehicle. Billing may be made to a user of. Authentication of the electric vehicle by the controller 110 may be performed in the second monitoring step 310.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템, 및 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법은 전력 계통의 요구와 전기 자동차들의 사용자의 요구를 조정하는 다양한 충전 알고리즘을 이용하여 다수개의 전기 자동차를 동시에 충전할 수 있다. 본 발명은 최대 충전 방법(최대 전력 충전 방법)을 이용하여 택시 또는 버스와 같은 다수의 전기 자동차들을 높은 충전 상태를 가지도록 가능한 빨리 충전할 수 있다. 또한, 본 발명은 전력 계통의 허용 전력 내에서 전기 자동차들의 사용자 요구에 따라 전기 자동차들을 충전할 수 있으므로 다수의 전기 자동차들을 충전하는 에너지 절감형이며 스마트 기능을 겸비하는 충전 운영 시스템을 제공할 수 있다.As described above, the central control-based electric vehicle charging system according to the present invention, and the energy management method of the central control-based electric vehicle charging system use a variety of charging algorithms that coordinate the needs of the power system and the needs of users of electric vehicles. To charge multiple electric vehicles simultaneously. The present invention can use a maximum charging method (maximum power charging method) to charge a plurality of electric vehicles such as a taxi or a bus as soon as possible to have a high state of charge. In addition, the present invention can provide a charging operation system having a smart function and energy-saving to charge a plurality of electric vehicles because the electric vehicles can be charged according to the user demand of the electric vehicles within the allowable power of the power system. .

도 4는 본 발명의 전기 자동차 충전 방법을 시뮬레이션하기 위한 전기 자동차의 충전 시나리오를 제공하는 도표(table)이다. 도 4에서 SoCInit는 전기 자동차의 배터리의 초기 충전 상태를 지시(indication)하고, VInit는 배터리의 초기 충전 전압을 지시하고, Plug-in time은 전기 자동차의 충전 시작 시간을 의미한다. 도 4에서 충전 상태(SoC)는 0 이상이고 1 이하로 표현될 수 있다.4 is a table providing a charging scenario of an electric vehicle for simulating the electric vehicle charging method of the present invention. In FIG. 4, SoC Init indicates an initial charging state of a battery of an electric vehicle, V Init indicates an initial charging voltage of a battery, and Plug-in time means a charging start time of the electric vehicle. In FIG. 4, the state of charge SoC may be greater than or equal to zero and less than or equal to one.

도 4를 참조하면, 본 발명의 시뮬레이션을 위해 5개의 전기 자동차가 사용됨을 알 수 있다. 각 전기 자동차의 배터리 타입(type)은 공칭 전압(nominal voltage)이 직류 84[V]인 리튬-이온(Lithium-ion) 배터리 팩(pack)이고 배터리 용량은 100[Ah]이고 충전기 타입은 온-보드 충전기이고, 충전기의 효율은 72[%]이고, 충전기에 인가되는 교류 전압의 실효값은 220[V]이다. 본 발명의 충전 방법을 실시하기 위한 시간 간격(T)은 5 분(minute)이다.Referring to Figure 4, it can be seen that five electric vehicles are used for the simulation of the present invention. The battery type of each electric vehicle is a lithium-ion battery pack with a nominal voltage of 84 [V] DC, the battery capacity is 100 [Ah], and the charger type is on- It is a board charger, the efficiency of the charger is 72 [%], and the effective value of the AC voltage applied to the charger is 220 [V]. The time interval T for carrying out the charging method of the present invention is 5 minutes.

도 8은 본 발명의 충전 방법이 적용되지 않는 하나의 전기 자동차의 충전을 할 때 나타내는 전압, 전류, 및 전력을 설명하는 그래프(graph)이다. 도 8에 도시된 전압 등의 특성을 가지는 전기 자동차가 도 4의 시뮬레이션을 위한 전기 자동차에 이용될 수 있다.FIG. 8 is a graph illustrating voltage, current, and power when charging one electric vehicle to which the charging method of the present invention is not applied. An electric vehicle having characteristics such as voltage shown in FIG. 8 may be used in the electric vehicle for the simulation of FIG. 4.

도 8을 참조하면, 위에서 첫 번째 선(line)은 전기 자동차의 배터리 전압(battery voltage)을 지시(indication)하고, 위에서 두 번째 선은 충전기에 입력되는 교류 입력 전력(AC input power)을 지시하고, 위에서 세 번째 선은 배터리 전류(battery current)를 지시하고, 위에서 네 번째 선은 배터리에 입력되는 직류 입력 전력(DC input power)을 지시한다.Referring to FIG. 8, the first line from the top indicates battery voltage of the electric vehicle, and the second line from the top indicates AC input power input to the charger. , The third line from the top indicates the battery current, and the fourth line from the top indicates the DC input power input to the battery.

도 5는 도 4에 도시된 시뮬레이션 파라미터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 시스템의 전력 변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a change in power of a system when a maximum charging method according to an exemplary embodiment of the present invention is simulated using the simulation parameter illustrated in FIG. 4.

도 5를 참조하면, 위에서 첫 번째 선(line)은 전력 계통의 허용 전력(실시간 허용 전력)을 지시하고, 위에서 두 번째 선은 5개의 전기 자동차들에 충전되는 전력을 지시하고, 위에서 세 번째 선은 제1 전기 자동차(EV1)의 충전 전력을 지시하고, 위에서 네 번째 선은 제2 전기 자동차(EV2)의 충전 전력을 지시하고, 위에서 다섯 번째 선은 제3 전기 자동차(EV3)의 충전 전력을 지시하고, 위에서 여섯 번째 선은 제4 전기 자동차(EV4)의 충전 전력을 지시하고, 위에서 일곱 번째 선은 제5 전기 자동차(EV5)의 충전 전력을 지시한다.Referring to FIG. 5, the first line from the top indicates allowable power (real time allowable power) of the power system, the second from the top indicates power charged to five electric vehicles, and the third line from the top. Indicates the charging power of the first electric vehicle EV1, the fourth line from the top indicates the charging power of the second electric vehicle EV2, and the fifth line from the top indicates the charging power of the third electric vehicle EV3. The sixth line from the top indicates the charging power of the fourth electric vehicle EV4, and the seventh line from the top indicates the charging power of the fifth electric vehicle EV5.

도 6은 도 4에 도시된 시뮬레이션 파라미터를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 각 전기 자동차의 충전 상태 정보를 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating charging state information of each electric vehicle in the case of simulating an equal charging method, a priority charging method, and a maximum charging method according to an embodiment of the present invention using the simulation parameters shown in FIG. 4.

도 6의 그래프는 전기 자동차들의 플러그-아웃(plug-out) 시간이 각각 21:50, 22:00, 21:30, 21:45, 및 21:20인 경우의 그래프이다.The graph of FIG. 6 is a graph when the plug-out times of electric vehicles are 21:50, 22:00, 21:30, 21:45, and 21:20, respectively.

도 6을 참조하면, 최대 충전 방법(Opimized)이 다른 두 개의 충전 방법들인 균등 충전 방법(Equalized) 및 우선순위 충전 방법(Prioritized)보다 충전 상태가 높다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the maximum charging method (Opimized) has a higher state of charge than the other two charging methods, the equalized charging method and the priority charging method (Prioritized).

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우의 각 전기 자동차의 충전 상태 정보의 분포를 설명하는 그래프이다. 도 7은 각 전기 자동차의 플러그-인 시간을 5분마다 증가시켜 전기 자동차의 충전 시작 시간을 변경시키고, 플러그-인 시간에서 전기 자동차의 충전 상태를 0.1에서 0.6으로 0.1만큼 증가시키면서 균등 충전 방법, 우선순위 충전 방법, 및 최대 충전 방법을 시뮬레이션 하는 경우를 나타낸다. 시뮬레이션 시간은 4 시간이다.FIG. 7 is a graph illustrating distribution of charging state information of each electric vehicle in the case of simulating an equal charging method, a priority charging method, and a maximum charging method according to another embodiment of the present invention. 7 is an even charging method of increasing the plug-in time of each electric vehicle every 5 minutes to change the charging start time of the electric vehicle, and increasing the state of charge of the electric vehicle by 0.1 from 0.6 to 0.1 at the plug-in time, It shows the case of simulating the priority charging method and the maximum charging method. The simulation time is 4 hours.

도 7을 참조하면, 최대 충전 방법(Optimized)을 이용하여 전기 자동차들을 시뮬레이션 하는 경우 전기 자동차의 충전 상태 값이 0.6을 초과하는 전기 자동차가 총 시뮬레이션 전기 자동차들 중 58[%]를 차지하고, 균등 충전 방법(Equalized)을 이용하여 전기 자동차들을 시뮬레이션 하는 경우 전기 자동차의 충전 상태값이 0.6을 초과하는 전기 자동차가 총 시뮬레이션 전기 자동차들 중 34[%]를 차지하고, 우선순위 충전 방법(Prioritized)을 이용하여 전기 자동차들을 시뮬레이션 하는 경우 전기 자동차의 충전 상태값이 0.6을 초과하는 전기 자동차가 총 시뮬레이션 전기 자동차들 중 35.5[%]를 차지한다.Referring to FIG. 7, when the electric vehicles are simulated using the maximum charging method (Optimized), electric vehicles having a state of charge value of more than 0.6 occupies 58 [%] of the total simulated electric vehicles, and are evenly charged. In the case of simulating electric vehicles using the Equalized method, an electric vehicle having a state of charge of more than 0.6 occupies 34 [%] of the total simulated electric vehicles, and using the priority charging method (Prioritized) When simulating electric vehicles, electric vehicles with an electric vehicle charge state value of more than 0.6 account for 35.5 [%] of the total electric vehicles.

또한, 도 7을 참조하면, 최대 충전 방법(Opimized)에 의한 낮은 충전 상태값을 가지는 전기 자동차의 분포가 다른 두 개의 충전 방법들인 균등 충전 방법(Equalized) 및 우선순위 충전 방법(Prioritized) 각각에 의한 낮은 충전 상태값을 가지는 전기 자동차의 분포보다 작다는 것을 알 수 있다.In addition, referring to FIG. 7, the distribution of an electric vehicle having a low state of charge value according to the maximum charging method (Opimized) is determined by two charging methods, the equalized charging method (Equalized) and the priority charging method (Prioritized), respectively. It can be seen that it is smaller than the distribution of electric vehicles with low state of charge values.

이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the embodiments have been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible from the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

105: 전력 계통
110: 제어기
131~13n: 충전소들105: power system
110: controller
131-13n: charging stations

Claims (12)

다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전하는 충전소들;
상기 충전소들에 전력을 공급하는 전력 계통; 및
상기 전력 계통의 실시간 허용 전력 정보 및 상기 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보 및 상기 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 상기 전력 계통의 전력이 상기 충전소들에 공급되도록 제어하는 제어기를 포함하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.Charging stations for charging batteries of a plurality of electric vehicles;
A power system for supplying power to the charging stations; And
Controlling power of the power system to be supplied to the charging stations based on real-time allowable power information of the power system, charge state information of a battery included in each of the electric vehicles, and charge request information of each of the electric vehicles; Central control-based electric vehicle charging system comprising a controller. 제1항에 있어서,
상기 제어기의 제어에 의해 상기 충전소들 각각에 포함된 제어모듈은 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리 각각에 직류 충전 전류를 제공하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.The method of claim 1,
And a control module included in each of the charging stations under control of the controller to control a current limiter included in each of the charging stations to provide a DC charging current to each of the batteries of the electric vehicles. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 다수의 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태들이 최대가 되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.The method of claim 1,
And the controller adjusts the amount of alternating current charging current through a current limiter included in each of the charging stations so that the charging states of the batteries of the plurality of electric vehicles are maximized. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 균등한 전류가 상기 전기 자동차들 각각의 배터리에 제공되도록 제어하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.The method of claim 1,
The controller is a central control based electric vehicle charging system for controlling the equal current is provided to the battery of each of the electric vehicle through the current limiter included in each of the charging stations. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 전기 자동차들 중 충전 상태가 가장 낮은 전기 자동차에 우선적으로 상기 전력 계통의 전력이 공급되도록 상기 충전소들 각각에 포함된 전류 제한기를 통해 교류 충전 전류량을 조절하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.The method of claim 1,
The controller charges a central control-based electric vehicle through the current limiter included in each of the charging stations so that electric power of the power system is preferentially supplied to the electric vehicle having the lowest state of charge among the electric vehicles. system. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 충전소들의 충전부하가 상기 전력계통의 허용 전력을 초과할 경우 상기 전력 계통의 허용 전력이 증가되도록 상기 충전소들에 전력을 공급하는 변전소에 상기 전력 계통 내의 신재생 에너지원을 연결하도록 제어하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.The method of claim 1,
The controller controls to connect a renewable energy source in the power system to a substation that supplies power to the charging stations such that the allowable power of the power system is increased when the charging load of the charging stations exceeds the allowable power of the power system. Central control based electric vehicle charging system. (a) 제어기가 충전소들에 연결된 다수의 전기 자동차들의 전류상태 정보 및 상기 전기 자동차들의 사용자들에 의한 충전 요구 정보를 수신하는 단계;
(b) 상기 제어기가 상기 전류상태 정보 및 상기 충전 요구 정보에 응답하여 전력 계통의 실시간 허용 전력 내에서 상기 충전소들 각각에 할당될 전력을 결정하는 단계;
(c) 상기 제어기가 상기 전력 계통이 단위 시간 간격 동안 상기 충전소들에 할당된 전력을 공급하도록 제어하는 단계; 및
(d) 상기 제어기가 상기 충전소들 각각에 포함되고 상기 (c) 단계에서의 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 조절하는 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리들 각각에 직류 충전 전류를 제공하는 단계를 포함하는 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법.(a) a controller receiving current state information of a plurality of electric vehicles connected to charging stations and charging request information by users of the electric vehicles;
(b) the controller determining power to be allocated to each of the charging stations in real time allowable power of a power system in response to the current state information and the charge request information;
(c) the controller controlling the power system to supply the allocated power to the charging stations for a unit time interval; And
(d) the controller providing a direct current charging current to each of the batteries of the electric vehicles by controlling a current limiter which is included in each of the charging stations and regulates the power supplied from the power system in step (c). Energy management method of a central control based electric vehicle charging system comprising. 다수의 전기 자동차들의 배터리들을 충전하는 충전소들;
상기 충전소들에 전력을 공급하는 전력 계통; 및
상기 전력 계통의 실시간 정보 및 상기 전기 자동차들의 상태 정보 및 상기 전기 자동차들 각각의 충전 요구 정보에 근거하여, 상기 전력 계통의 전력이 상기 충전소들에 공급되도록 제어하는 제어기를 포함하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.Charging stations for charging batteries of a plurality of electric vehicles;
A power system for supplying power to the charging stations; And
A central control-based electricity comprising a controller for controlling power of the power system to be supplied to the charging stations based on real time information of the power system, state information of the electric vehicles, and charging request information of each of the electric vehicles; Car charging system. 제8항에 있어서,
상기 전력 계통의 실시간 정보는 상기 전력 계통의 허용 전력 정보 또는 상기 전력 계통의 전기 요금 정보를 포함하고, 상기 전기 자동차들의 상태 정보는 상기 전기 자동차들 각각에 포함된 배터리의 충전 상태 정보를 포함하고, 상기 충전 요구 정보는 충전요구 시간 또는 충전 요구량을 포함하는 중앙제어기반의 전기 자동차 충전 시스템.9. The method of claim 8,
The real-time information of the power system includes the allowable power information of the power system or the electric charge information of the power system, the state information of the electric vehicles includes the state of charge of the battery included in each of the electric vehicles, The charging request information is a central control-based electric vehicle charging system including a charging request time or a charging request amount. (a) 제어기가 충전소들의 상태들과 상기 충전소들에서 충전되는 다수의 전기 자동차들의 상태들과 전력계통의 상태를 모니터링하는 단계; 및
(b) 상기 제어기가 상기 모니터링된 충전소들의 상태들과 전기 자동차들의 상태들과 전력계통의 상태에 근거하여, 상기 충전소들을 통해 상기 전력계통의 실시간 허용 전력 내에서 상기 전기 자동차들의 배터리들의 충전을 제어하는 단계를 포함하는 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법.(a) the controller monitoring the states of the charging stations, the states of the plurality of electric vehicles charged at the charging stations and the state of the power system; And
(b) the controller controls charging of the batteries of the electric vehicles within the real time allowable power of the power system via the charging stations based on the conditions of the monitored charging stations, the states of the electric vehicles and the state of the power system. Energy management method of a central control based electric vehicle charging system comprising the step of. 제10항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상기 제어기가 상기 충전소들 각각에 포함되고 교류 충전 전류를 제한하는 전류 제한기를 제어하여 상기 전기 자동차들의 배터리들의 충전 상태가 최대가 되도록 제어하는 단계를 포함하는 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법.The method of claim 10, wherein step (b) comprises:
And controlling the current limiter included in each of the charging stations and limiting an AC charging current to control the charging state of the batteries of the electric vehicles to a maximum. . 제10항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상기 제어기가 상기 충전소들의 충전부하가 상기 전력계통의 실시간 허용 전력을 초과할 경우 상기 전력 계통의 실시간 허용 전력이 증가되도록 상기 충전소들에 전력을 공급하는 변전소에 상기 전력 계통 내의 신재생 에너지원을 연결하도록 제어하는 단계를 포함하는 중앙제어기반 전기자동차 충전시스템의 에너지 관리 방법.The method of claim 10, wherein step (b) comprises:
The controller connects a renewable energy source in the power system to a substation that supplies power to the charging stations so that the real time allowable power of the power system is increased when the charging load of the charging stations exceeds the real time allowable power of the power system. Energy management method of a central control-based electric vehicle charging system comprising the step of controlling to.
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