KR20180121105A - 스마트그리드용 전기자동차의 양방향 충방전 방법 및 장치 - Google Patents

스마트그리드용 전기자동차의 양방향 충방전 방법 및 장치 Download PDF

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김지훤
김영찬
송혜진
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현대자동차주식회사
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Abstract

차량용 전력 장치는 제1전력 신호를 수신하여 전달하는 충전기능과 제2전력 신호를 송출하는 방전기능을 선택적으로 수행할 수 있는 충방전 장치, 제1전력 신호가 직류 변환되어 전달된 전기 에너지를 저장하는 배터리, 및 사용자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 충방전 장치를 제어하는 충방전 제어 장치를 포함할 수 있다.

Description

스마트그리드용 전기자동차의 양방향 충방전 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CHARGING AND DISCHARGING ELECTRIC VEHCILE UNDER SMART GRID ENVIRONMENT}
본 발명은 스마트그리드용 전기자동차의 양방향 충방전 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트그리드와 전기자동차간 전력 이동을 보다 효율적으로 관리할 수 있는 방법 과 장치에 관한 것이다.
친환경 자동차로서 하이브리드 차량 및 전기 차량이 사람들에게 알려져 있다. 통상적으로, 하이브리드 차량은 엔진과 모터와 같이 두 개 이상의 동력원을 가진 자동차로 정의될 수 있고, 전기 차량은 순수 배터리를 사용하는 자동차로 정의될 수 있다. 하이브리드 차량은 차량의 주행 중 발전기를 돌려 배터리를 자가충전하고 주행에너지로 바꿀 수 있다. 특히, 하이브리드 차량은 회생 제동 브레이크 시스템을 사용하여 차량 감속 시 역회전하는 전기 모터의 운동에너지를 전기 에너지로 변환하여 배터리에 저장하고, 주행 중에 저장된 에너지를 사용할 수 있도록 하여 에너지 효율을 높이고 있다.
한편, 전기 차량은 전자제품처럼 충전 후 사용할 수 있도록 설계되어 있다. 하지만, 차량을 충전하기 위한 인프라가 없다면 전기 차량을 사용하는 것이 매우 어려울 수 있다. 이러한 점을 극복하기 위해, 플러그인 하이브리드 차량(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV)이 제안되었다. 플러그인 하이브리드 차량(PHEV)은 하이브리드 차량과 전기차량의 중간 상태까지 에너지 활용의 효율성을 끌어 올린 차량으로, 운전자가 자동차를 전기차처럼 충전(Plug-in)한다는 점에서 하이브리드 차량과는 차이가 있다.
플러그인 하이브리드 차량 및 전기 차량을 사용하기 위해서는 차량을 충전할 수 있는 인프라가 필요하다. 또한, 전기 차량을 위한 이동성(E-Mobility)를 위해 인프라들의 상호 호환은 중요한 요소이다. 차량을 충전할 수 있는 인프라는 복수의 차종을 충전할 수 있어야 하며, 이에 따라 표준화 기구를 통해 차량을 충전하는 방법과 기술이 표준화 되어가고 있다.
스마트그리드(Smart Grid)란 기존의 전력망에 ICT(Information & Communication Technology)기술을 접목하여, 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 전력 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화할 수 있는 전력망을 포함할 수 있다. 여기서, 전력의 양방향 보급이란, 기존의 발전-송·배전-판매 단계로 전력의 보급이 단방향으로 이루어지는 것이 아니라, 전력망과 소비자 간에 양방향으로 전력을 주고받을 수 있는 보급 시스템을 말한다. 예를 들어, 단방향으로 전력이 제공되는 시스템의 경우 소비자는 전력을 소비만 하고 발전사 측은 수요만큼의 발전과 공급을 하지만, 스마트그리드 시스템에서는 소비자 측에 충전이 되어 있는 전기차 ESS(Energy Storage System)등 소비자 측에서 남는 전기에너지를 이용하여 전력망 운영자에게 에너지를 팔 수 있다.
KR 10-1629807 B1
본 발명은 스마트그리드용 전기자동차의 양방향 충방전 방법에 있어 전력 계통사업자가 제공하는 전기 요율을 전력선 통신망(Power Line Communication, PLC) 모뎀을 이용하여 수신하고, 수집된 정보를 사용자의 스케줄과 연동하여 최적의 조건을 자동으로 계산하여 전력을 수급할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자 또는 운전자의 이용 패턴에 대한 간단한 설정으로 주택(가정)과 전기자동차 간의 효율적인 전력 이동을 휴대용 단말기(예, 스마트폰 등), 또는 가정내 단말기(예, PC, 월패드 등)를 사용하여 제어, 관리할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량에 탑재된 충전기(On Board Charger, OBC)를 활용하여 주택(가정)에 배치된 축전지에 전력을 저장하고 차량에 탑재된 배터리를 충전할 뿐만 아니라 주택에서 사용되는 전력으로 활용할 수 있어 전력의 균형적인 사용을 통한 전력 수급문제를 원활히 할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전력 장치는 제1전력 신호를 수신하여 전달하는 충전기능과 제2전력 신호를 송출하는 방전기능을 선택적으로 수행할 수 있는 충방전 장치; 상기 제1전력 신호가 직류 변환되어 전달된 전기 에너지를 저장하는 배터리; 및 사용자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 상기 충방전 장치를 제어하는 충방전 제어 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1전력 신호는 교류 전력 신호이고, 상기 제2전력 신호는 직류 전력 신호일 수 있다.
또한, 상기 충방전 장치는 차량 내 상기 제1전력 신호 및 상기 제2전력 신호를 송수신하기 위한 하나의 충전구와 연결될 수 있다.
또한, 상기 충방전 장치는 차량 내 상기 제1전력 신호를 수신하기 위한 제1충전구 및 상기 제2전력 신호를 송신하기 위한 제2충전구와 연결될 수 있다.
또한, 차량용 전력 장치는 상기 배터리의 충전상태 및 온도를 모니터링하여 상기 충방전 제어 장치에 보고하는 배터리 관리장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어 패턴은 시간대, 상기 제1전력 신호에 대한 요금, 및 상기 배터리를 충전하기 위한 옵션 중 적어도 하나에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 제1전력 신호에 대한 요금은 상기 시간대에 따라 변화될 수 있으며, 상기 충방전 장치는 상기 요금이 낮은 경우, 상기 충전 기능을 수행하고, 상기 요금이 높은 경우, 상기 방전기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 방전기능은 상기 배터리가 기 설정된 충전 최소요구 잔량 이상으로 충전되어 있는 경우에만 수행될 수 있다.
또한, 상기 충전기능은 상기 요금과 상기 배터리의 충전 목표량에 따라 수행될 수 있다.
또한, 상기 충방전 장치는 상기 제1전력 신호가 공급되지 않는 경우, 상기 제1전력 신호와 구별되는 제3전력 신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기 제3전력 신호는 직류 전력 신호일 수 있다.
또한, 상기 사용자의 입력은 차량에 탑재된 오디오-비디오-내비게이션 장치를 통해 전달되거나, 기 설정된 제어 패턴은 상기 오디오-비디오-내비게이션 장치와 연동하는 저장 장치에 저장될 수 있다.
또한, 상기 사용자의 입력 및 상기 제어 패턴의 설정은 상기 오디오-비디오-내비게이션 장치와 연동하는 무선통신장치를 통해 이루어질 수 있다.
또한, 상기 충방전 제어 장치는 상기 무선통신장치를 통해 상기 충전기능, 상기 방전기능, 상기 배터리 상태 중 적어도 하나에 대한 정보를 전달할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 충방전 제어 방법은 제1전력 신호의 요금에 대응하여 상기 제1전력 신호를 수신하여 배터리를 충전하는 단계; 및 상기 배터리의 충전 잔량이 기 설정된 레벨 이상이면 상기 요금에 대응하여 상기 배터리에 저장된 에너지를 제2전력 신호로 송출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리를 충전하는 단계는 상기 제1전력 신호를 직류 전원으로 변환하는 단계; 및 상기 직류 전원을 배터리에 축적하는 단계를 포함하고, 상기 제1전력 신호는 교류 전원일 수 있다.
또한, 상기 제2전력 신호로 송출하는 단계는 사용자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 제어 패턴은 시간대, 상기 제1전력 신호에 대한 요금, 및 상기 배터리를 충전하기 위한 옵션 중 적어도 하나에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 제1전력 신호의 요금은 상기 시간대에 따라 변화될 수 있으며, 상기 요금이 낮은 경우, 상기 배터리를 충전하는 단계를 수행하고, 상기 요금이 높은 경우, 상기 제2전력 신호를 송출하는 단계를 수행할 수 있다.
또한, 상기 배터리를 충전하는 단계는 상기 요금과 상기 배터리의 충전 목표량에 따라 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 전술한 차량의 충방전 제어 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 프로그램이 기록될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가정용 전력 관리 장치는 전력선 통신망과 연결되어 차량을 충전하기 위한 제1전력 신호를 공급하는 분배기; 상기 분배기로부터 전달되는 전기 에너지를 저장하는 배터리; 및 상기 배터리와 상기 차량 간 상기 전기 에너지를 송수신하기 위한 전력이동기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력이동기는 상기 차량의 요구에 의해 상기 배터리에 저장된 상기 전기 에너지를 송신하거나 상기 차량으로부터 상기 전기 에너지를 수신할 수 있다.
또한, 가정용 전력 관리 장치는 상기 제1전력 신호의 요금에 대응하여 상기 배터리를 충전하며 상기 배터리의 충전 상태 및 온도를 모니터링할 수 있는 배터리 관리장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분배기는 가정에서 사용하는 가전제품에 제4전력 신호를 공급하며, 상기 제1전력 신호 및 상기 제2전력 신호에 대한 과금 정보를 결정할 수 있다.
또한, 상기 전력이동기는 상기 차량에 공급되는 상기 제1전력 신호를 전달하고 상기 차량으로부터 제2전력 신호를 수신하기 위한 하나의 충전구와 연결될 수 있다.
또한, 상기 전력이동기는 상기 차량에 공급되는 상기 제1전력 신호를 전달하기 위한 제1충전구 및 상기 차량으로부터 제2전력 신호를 송신하기 위한 제2충전구와 연결될 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 스마트폰 이나 가정내 PC, 월패드, 차량내 AVN 등의 사용자가 용이하게 제어할 수 있는 단말기를 통한 간단한 조작, 입력만으로 전력의 효율적인 관리(예, 전력의 이동, 소모, 저장 등)를 가능하게 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 전기자동차 및 주택(가정)에서 사용되는 전력을 효율적으로 관리함으로써 사용자가 동일한 전력을 소비하더라도 사용하는 전력에 대한 요금을 절감할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 천재지변, 정전 등 유사시 가정 내 전력공급이 가능하며, 긴급하게 전기자동차를 충전해야 할 경우 충전소를 이용하지 않고도 가정내에서 빠르게 충전할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도1은 스마트 그리드를 이용하는 전력 이동 구상도이다.
도2는 스마트 그리드에서 전력 이동을 위한 차량 및 주택을 설명한다.
도3a 내지 도3c는 시간대, 요금에 대응하는 충방전 동작을 설명한다.
도4는 차량의 충방전 제어 방법을 설명한다.
도5는 충전모드의 설정과 요금에 대응하는 충전 동작의 예를 설명한다.
도6은 충전모드와 방전모드에 따른 전력이동의 예를 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
충전 인프라(charging infrastructures)를 위한 국제 표준으로 ISO/IEC 15118 및 IEC 61851-1을 들 수 있다. 이러한 표준은 전기 차량과 충전소(charge spots) 간의 효과적인 충전을 위한 통신절차와 신호처리과정에 있어서 기본적인 호환성을 높이기 위한 것이다.
예를 들어, 전기 자동차(EV)용 충전 규격인 보통 충전과 급속 충전을 1개의 연결기로 실시할 수 있는 콤보(Combined Charging System, Combo) 방식에서 사용하는 통신 프로토콜은 ISO/IEC 15118을 통해 국제 표준화 되고 있다. 구체적으로, ISO/IEC 15118의 물리층과 데이터 링크층의 요건은 ISO/IEC 15118-3로 규정되고 있고, IEEE 1901 Profile Green PHY와 IEEE802.3 MAC를 사용한다. IEEE 1901 Profile Green PHY는 IEEE 1901 준거 프로파일(Profile criterion)의 하나이며, HomePlug Powerline 얼라이언스가 전력선통신(Power Line Communication, PLC) 기술을 기반으로 HomePlug Green PHY(HPGP)로서 결정한 것이다. HPGP 기술은 1.8-28MHz 대역을 사용하는 광대역 전력선 통신기술로 통신 속도는 10Mbps 정도일 수 있다.
또한, 충전시스템의 표준인 IEC 61851-1(Electric Vehicle Conductive Charging System - Part1 : General Requirements)은 충전시스템의 정격전압 및 전류, 충전 연결방식, 충전모드, 충전인터페이스 등 일반적 사항을 다루고 있으며, 탑재형 충전기의 전기자기 적합성에 관한 표준은 IEC 61851-21-1(Electric Vehicle Onboard Charger EMC Requirements for Conductive Connection to A.C./D.C. Supply)에서, 직류 충전기 전기자기 적합성의 경우 IEC 61851-21-2(EMC Requirements for Off Board Electric Vehicle Chargng Systems)에서 각각 다루고 있다. 또한, IEC 61851-23(D.C. Electric Vehicle Charging Station)에서는 Off-Board Charger 충전시스템에 대한 표준이 개발되고 있다.
도1은 스마트 그리드를 이용하는 전력 이동 구상도이다.
도시된 바와 같이, 사용자 또는 운전자는 가정(집, 주택, 20)에서 자신의 전기자동차(30)를 충전할 수 있고, 전기자동차(30)를 이용하여 목적지인 사무용빌딩(40)으로 이동할 수 있다. 발전시설 또는 전력공급시설(48)은 전력선 통신망(PLC, 12)을 통해 가정(20)에서 요구하는 전력을 공급할 수 있다.
통상적으로 가정(20)으로 공급되는 전력은 전기자동차(30)를 충전하는 데 사용할 수 있지만, 전기자동차(30)에 축적된 전기에너지를 가정(20)이 사용하지 못해왔다. 이러한 점을 해결하여, 전기자동차(30)에 축적된 전기에너지를 가정(20)으로 이동시켜 가정(20)에서 소모될 수 있도록 하면, 전력을 효율적으로 이용할 수 있다.
가정(20)에는 전기자동차(30)의 충전을 위한 충전 아웃렛이 구비될 수 있고, 아울렛에 전기자동차(30)를 연결할 수 있다. 사용자 또는 운전자는 전기자동차(30)의 이용에 대해 익일 스케줄에 대하여 개인 PC(태블릿 PC), 스마트폰 등을 통해 기본 정보 입력(차량 내 AVN과 연동하여 공유)할 수 있다. 단말기 또는 통신매체를 통해 집(현재위치)의 위치(차량) 설정하고, 운행 거리 측정을 위한 목적지 설정하며, 충전 종료 시간 파악을 위한 출발 시간 설정할 수 있다. 예를 들어, 익일 전기자동차(30)의 사용에 대한 정보와 전기자동차(30)의 충전 스케줄을 설정하면, 보다 효율적으로 충전을 수행할 수 있다.
가정(20) 내 전기에너지를 저장할 수 있는 배터리, 축전지 등이 배치되어 있다면 전기자동차(30)의 충전과 방전을 통해 전기에너지를 가정(20)과 전기자동차(30) 사이에 전력을 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 가정(20)에 공급되는 전력은 사용 용도 또는 시간대에 따라 요금이 달라질 수 있다. 가정(20)과 전기자동차(30) 사이에 전력을 이동시킬 수 있다면, 보다 저렴한 시간대에 가정(20) 및 전기자동차(30)를 충전할 수 있고, 충전이 어려운 경우 전력을 이동시킬 수도 있다.
전기자동차(30)와 가정(20)에 배치된 배터리, 축전지 등을 전력 요금이 저렴한 시간대에 충전하고, 필요에 따라 전력을 이동시켜 사용할 수 있도록 할 수 있다. 이를 위해, 전기자동차(30)와 가정(20)에 배치된 배터리, 축전지의 충전 상태(State Of Charge, SOC)를 사용자에게 인식할 수 있게 전달할 필요가 있다. 배터리, 축전지의 충전 상태(State Of Charge, SOC)는 근거리 무선통신, 무선 통신 기술, 유선 통신 기술 등을 통해 사용자 또는 운전자가 소지하고 있는 단말기에 전달될 수 있다. 예를 들어, 차량에 설치된 전력선 통신(PLC) 모뎀과 가정 내 모뎀 간 전력선 통신(PLC) 신호를 이용하여 가정 내 월패드, PC, 스마트폰 등 사용자가 사용할 수 있는 단말기로 정보 공유할 수 있다. 단말기를 통해 사용자 또는 운전자는 충전 모드, 충전 방식 등을 제어할 수 있다.
충전모드는 사용자에 의해 구체적으로 설정이 가능하다. 예를 들어, 충전 모드를 무조건 완충, 스케줄 연동 맞춤, 요율/요금을 고려 완충, 최소 충전상태(SoC) 임계값(옵셋) 설정, 최소 충전 허용 전기 요금 기준 설정, 급속(빠른) 충전 등을 포함할 수 있다.
전력공급 시설물(48)에서는 교류(AC) 전력과 전기 요율 등의 정보가 포함 되어 있는 전력선 통신(PLC) 신호를 송신할 수 있다. 전력공급 시설물(48)로부터 공급되는 전력은 가정(20)의 부하(전등, 냉장고, 세탁기 등)에 전달될 수 있고, 또는 분배기를 통하여 전기자동차(30)에 전력을 공급될 수 있다. 전기자동차(30)에 공급된 교류(AC) 전원은 차량에 탑재된 충전기(On Board Charger, OBC)를 통해 차량 내부의 배터리를 충전하며, 이때 차량의 배터리 관리장치(Battery Management System, BMS)는 배터리의 상태를 확인하며 충전 동작을 제어할 수 있다.
전력공급 시설물(48)로부터 전달되는 전력선 통신(PLC) 신호 정보와 인터넷에 연결된 정보는 가정(20) 내 분배기에 있는 통신 모뎀을 거쳐 전력선 통신(PLC) 신호로 변환되고, 전기자동차(30)에 전달될 수 있다.
전기자동차(30)에 전달된 전력선 통신(PLC) 신호의 정보를 바탕으로 전기자동차(30)에 탑재된 전력선 통신(PLC) 모뎀은 최적의 조건을 판단하여 충전 모드, 방전 모드를 선택할 수 있다. 전기자동차(30)는 사용자 또는 운전자의 입력에 대응하여 충전모드, 방전모드를 수행할 수 있지만, 실시예에 따라 사용자의 기호에 따른 모드 선택과 스케줄 정보, 전력선 통신(PLC) 신호 내 전기 요금/요율 정보를 토대로 전력선 통신(PLC) 모뎀에서 자동으로 계산한 조건에 따라 충전모드, 방전모드가 수행될 수 있다.
만약, 전기자동차(30) 내 탑재된 배터리에 충분한 전기 에너지가 축적되어 있는 상태에서, 가정(20)으로 공급되는 전력의 요율이 높다면, 전기자동차(30) 내에 저장된 전력을 가정(20)으로 이동시킬 수 있다. 이러한 방법은 가정(20)에서의 전력 사용의 경제적 효율을 높일 수 있다.
도2는 스마트 그리드에서 전력 이동을 위한 차량 및 주택을 설명한다.
도시된 바와 같이, 전력선 통신망(PLC)은 가정, 주택(20)에 전력을 공급할 수 있다. 사용자 또는 운전자는 전기자동차(30)를 가정, 주택(20)에 연결하여 전기자동차(30) 내에 탑재된 배터리(34)를 충전할 수 있다.
보다 구체적으로, 차량용 전력 장치는 제1전력 신호를 수신하여 전달하는 충전기능과 제2전력 신호를 송출하는 방전기능을 선택적으로 수행할 수 있는 충방전기(32), 제1전력 신호가 직류 변환되어 전달된 전기 에너지를 저장하는 배터리(34), 및 사용자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 충방전기(32)를 제어하는 충방전 제어 장치(38)를 포함할 수 있다.
전력선 통신망(12)으로부터 전달되어 가정(20)에 배치된 분배기(26)를 통해 차량(30)에 전달되는 제1전력 신호는 교류 전력(AC) 신호이지만, 충방전기(32)가 출력하는 제2전력 신호는 직류 전력(DC) 신호일 수 있다. 이는 전력선 통신망(12)을 통해 전달되는 교류 전력 신호인 반면, 배터리(34)에 저장되는 전기에너지는 직류 전력 형태이기 때문이다. 실시예에 따라 충방전기(32)는 교류 전력 신호를 출력할 수도 있으나, 교류 전력 신호를 출력하기 위해서는 배터리(34)에 저장된 전기에너지를 교류 전력으로 다시 변경해야 한다.
한편, 충방전기(32)는 하나의 모듈로 구현되거나 복수의 모듈을 포함하는 장치의 형태로 구현될 수 있다. 이는 충반전 장치(32)의 설계 방식 및 차량(30)의 설계에 따라, 충방전기(32)는 차량(30) 내 제1전력 신호 및 제2전력 신호를 송수신하기 위한 하나의 충전구와 연결될 수 있다. 또한, 충방전기(32)는 차량(30) 내 제1전력 신호를 수신하기 위한 제1충전구 및 제2전력 신호를 송신하기 위한 제2충전구와 연결될 수 있다.
또한, 차량용 전력 장치는 배터리(34)의 충전상태 및 온도를 모니터링하여 충방전 제어 장치(38)에 보고하는 배터리 관리장치(36)를 더 포함할 수 있다. 배터리 관리장치(36)는 차량(30)의 주행 중 배터리(34)의 상태를 모니터링 할 뿐만 아니라 충전 또는 방전 과정에서도 배터리(34)의 상태를 보고할 수 있다.
충방전 제어 장치(38)는 충방전기(32)의 동작을 제어할 수 있다. 충방전기(32)의 제어는 사용자 또는 운전자의 입력에 의해 이루어질 수도 있고, 사용자 또는 운전자가 설정해 놓은 정보에 따라 결정될 수 있는 제어 패턴에 대응하여 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 제어 패턴은 시간대, 제1전력 신호에 대한 요금, 및 상기 배터리를 충전하기 위한 옵션 중 적어도 하나에 따라 결정될 수 있다.
충반전 제어 장치(38)는 가정(20) 내 분배기(26)로부터 차량(30)의 충전과 관련한 신호를 전달받을 수 있고, 전달된 신호를 바탕으로 차량(30) 내 충반전기(32)와 배터리 관리장치(36)를 제어하여, 차량(30)의 외부에서 전달된 전력신호를 이용하여 배터리(34)를 충전하는 과정을 제어할 수 있다.
분배기(26)를 통해 전달되는 제1전력 신호에 대한 요금은 상기 시간대에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 충방전기(32)는 요금이 낮은 경우 충전 기능을 수행하고, 요금이 높은 경우 방전기능을 수행할 수 있다. 가정(20)에서 충전하는 차량(30)은 도로, 시가지 등에 위치하는 충전소에서 급속 충전을 하고 충전 요금을 지불하는 것과는 다를 수 있다. 특히, 가정(20)에서 충전하는 차량(30)은 배터리(34)를 충전할 수 있는 시간적인 여유가 더 많기 때문에 가정(20)에 공급되는 전력량, 전력 요금에 대응하여 충전 기능을 수행할 필요가 있다. 예를 들어, 분배기(26)와 충방전기(32)가 연결된 시간이 긴 경우, 충방전기(32)는 전력 요금이 저렴한 시간에 차량(30) 내 배터리(34)를 충전하고 전력 요금이 비싼 시간에 차량(30) 내 배터리(34)가 충전되는 것을 피할 수 있다.
한편, 충방전기(32)는 배터리(34)가 기 설정된 충전 최소요구 잔량 이상으로 충전되어 있는 경우에, 사용자 또는 운전자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 방전기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 차량(30) 내 배터리(34)의 충전 상태(SOC)가 충분한 경우(예, 80%), 차량(30) 내 배터리(34)에 저장된 전력을 가정(20)으로 이동시킬 수 있다. 만약, 전력선 통신망(12)을 통해 가정(20)에 공급되는 제1전력 신호의 요금이 높을 때 차량(30) 내 배터리(34)에 저장된 전기 에너지를 활용한 후, 제1전력 신호의 요금이 낮을 때 차량(30) 내 배터리(34)를 충전할 수 있다. 이 경우, 가정(20) 및 차량(30)에서 소비하는 전력에 대한 요금은 낮아질 수 있다.
전술한 바와 같이, 차량(30)에서 가정(20)으로 전력을 이동시키기 위해서는 가정(20)에도 배터리(22)가 배치될 필요가 있다. 가정(20)에 배치된 배터리(22)는 일시적으로 전기 에너지를 저장할 수 있어, 가정(20)에서 사용하는 가전제품, 조명 등의 부하(28)를 사용할 수 있도록 도울 수 있다. 가정(20)에 공급되는 제1전력 신호의 요금이 낮은 경우, 분배기(26)는 부하(28)에 전력을 공급할 수 있다. 다만, 제1전력 신호의 요금이 높을 경우, 분배기(26)는 부하(28)에 전력을 공급하기 보다는 배터리(22)에 저장된 전력을 사용할 수 있도록 하거나, 차량(30) 내 배터리(34)의 전력을 사용할 수 있다.
차량(30) 내 배터리(34)와 가정(20) 내 배터리(22)는 사용자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 전력을 서로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 가정(20)에 공급되는 제1전력 신호가 여러 가지 이유로 차단된 경우에도 차량(30) 내 배터리(34)와 가정(20) 내 배터리(22)가 서로 전력을 이동시킬 수 있다면 전력을 보다 효율적으로 이용할 수 있다. 만약 차량(30) 내 배터리(34)에 충전이 필요하지만 분배기(26)를 통한 제1전력 신호가 공급되지 않는 경우, 가정(20) 내 배터리(22)에 저장된 전력을 이용하여 충전할 수도 있다. 즉, 충방전기(32)는 제1전력 신호가 공급되지 않는 경우, 제1전력 신호와 구별되는 제3전력 신호를 배터리(22)로부터 수신할 수 있다. 이때, 제3전력 신호는 직류 전력 신호일 수 있다.
충방전기(32)는 요금과 배터리의 충전 목표량에 따라 충전 기능을 수행할 수 있다. 때로는 차량(30)이 충전을 수행하는 데 어려움이 없을 정도로 가정(20) 내 분배기(26)에 연결되기 어려울 수 있다. 이런 경우, 사용자 또는 운전자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 포함된 요금, 배터리의 충전 목표량 등과 같은 인자(factor)에 대응하여 충전 기능이 수행될 수 있다. 예를 들어, 가정(20)에 공급되는 제1전력 신호의 요금이 높은 경우, 배터리의 충전 목표량이 100%가 아닌 70%로 설정되어 있다면 해당 목표량에 도달하면 충전 기능이 실행되지 않을 수 있다.
사용자의 입력은 차량에 탑재된 오디오-비디오-내비게이션 장치를 통해 전달될 수 있다. 예를 들어, 차량(30)에 탑재된 오디오-비디오-내비게이션 장치에서 제공되는 입력버튼, 터치스크린을 통해 사용자 또는 운전자가가 선호도에 맞는 충전, 방전 옵션을 선택할 수 있다. 또한, 사용자 또는 운전가가 입력하거나 설정한 내용은 오디오-비디오-내비게이션 장치와 연동하는 저장 장치에 저장되어 기 설정된 제어 패턴으로 사용될 수 있다.
실시예에 따라, 사용자 또는 운전자는 차량에 탑재된 오디오-비디오-내비게이션 장치가 아닌 무선 통신망(14), 근거리 통신망 등을 통해 충방전 제어 장치(38)에 접속할 수 있다. 사용자 또는 운전자가 사용하는 휴대용 단말기, 가정용 컴퓨터 등등을 이용하여 무선 통신망(14) 또는 근거리 통산망 등을 통하여 충방전 제어 장치(38)에 접속할 수 있다. 예를 들어, 사용자 또는 운전자는 무선 통신망(14) 또는 근거리 통신망을 통해 충방전 제어 장치(38) 또는 차량에 탑재된 오디오-비디오-내비게이션 장치에 접속하여 충전 방식, 충전 시간, 충전 시간대, 충전 요율/요금 등등을 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자 또는 운전자는 휴대용 단말기와 같은 컴퓨팅 장치를 이용하여 무선 통신망(14)을 통해 차량(30) 내 충반전 제어 장치(38)에 접속하여 충전 과정, 충전 상태를 모니터링하거나 제어할 수 있다.
한편, 가정(20)에 배치되는 가정용 전력 관리 장치는 전력선 통신망과 연결되어 차량을 충전하기 위한 제1전력 신호를 공급하는 분배기(26)를 포함할 수 있다. 여기서 제1전력 신호는 교류전압을 포함할 수 있다. 또한, 가정(20)은 직류전압의 형태로 변환된 전기 에너지를 저장할 수 있는 배터리(22)를 더 포함할 수 있다. 한편, 가정(20)에는 일반적으로 교류전압의 형태인 제1전력 신호를 직류 전압의 형태로 변환하여 배터리(22)로 전달하기 위한 변환기(converter)가 설치되지 않기 때문에, 배터리(22)에 전기 에너지를 저장하기 어렵다. 하지만, 차량(30)에는 차량 내 배터리(34)를 충전하기 위한 충방전기(32)가 공급 전력을 변환(예를 들어, 교류에서 직류로의 변환)하는 기능을 포함하고 있기 때문에, 가정(20) 내 배터리(22)는 차량(30)에 탑재된 충방전기(32)를 통해 전기 에너지를 전달받을 수 있다. 실시예에 따라, 가정(20) 내 배터리(22)는 차량(30)으로부터 제2전력 신호를 송신하기 위한 제2충전구를 포함하는 복수의 충전구와 연결될 수 있다.
도시되지 않았지만, 가정용 전력 관리 장치는 제1전력 신호의 요금에 대응하여 배터리(22)를 충전하며 배터리의 충전 상태 및 온도를 모니터링할 수 있는 배터리 관리장치를 더 포함할 수 있다.
차량(30)에 탑재된 충방전기(32)를 통해, 가정(20) 내 배터리(22)와 차량(30) 내 배터리(34) 간의 양방향 전력이동을 가능하게 할 수 있다. 이러한 양방향 전력이동은 차량(30) 내 배터리(34)의 충전잔량, 완충시간, 전력 요금(예, 전력선 통신망(12)을 통해 인가되는 전력의 시간대별 요금 등) 등의 요소를 고려하여 진행될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 차량(30)에 탑재된 충방전기(32)는 차량(30) 내 배터리(34)가 완충상태 등의 경우 분배기(26)로부터 전달되는 전력을 변환하여 가정(20) 내 배터리(22)를 충전할 수도 있다. 이러한 충방전기(32)의 동작도 차량(30) 내 배터리(34)의 충전잔량, 완충시간, 전력 요금(예, 전력선 통신망(12)을 통해 인가되는 전력의 시간대별 요금 등) 등의 요소를 고려하여 진행될 수 있다.
가정용 전력 관리 장치에 포함된 분배기(26)는 가정에서 사용하는 가전제품 등을 포함하는 부하(28)에 제4전력 신호를 공급할 수 있으며, 제1전력 신호 및 제2전력 신호에 대한 사용량 등의 과금 정보를 결정할 수 있다. 또한, 분배기(26)는 통신 모뎀을 포함할 수 있어, 전력선 통신망(PLC, 12)뿐만 아니라 무선 통신망(14)과 연결되어 전력 신호, 과금 정보 등을 수신할 수 있고, 사용자 또는 운전자가 사용하는 휴대용 단말기 또는 가정용 PC 등과 연동할 수 있다.
도3a 내지 도3c는 시간대, 요금에 대응하는 충방전 동작을 설명한다. 보다 구체적으로, 차량에 탑재된 배터리의 총용량은 30kWh이고, 가정에 배치된 배터리의 총용량은 15kWh라고 가정할 수 있고, 차량은 시간당 충전 용량이 3kW이며, 차량의 연비는 10km/kWh라고 가정한다.
먼저, 도3a는 차량에 탑재된 배터리의 충전 상태(SOC)가 9kWh(전체의 약 30%)이고, 사용자 또는 운전자는 충전 시작 시간은 20시(8pm), 차량 출발 시간은 8am, 익일 목적지(거리 자동 계산)는 30km(왕복 60km)라고 가정할 수 있다. 가정으로 공급되는 전력을 통해 차량을 충전하는 모드를 설명한다.
사용자가 설정한 충전 스케줄 모드에 따라 충전 기능이 다르게 수행될 수 있다.
먼저, 충전 모드의 스케줄이 무조건 완충으로 선택된 경우에는 충전 시작(아웃렛 연결)부터 완충에 필요한 부족 전력 21kW를 요금/요율에 무관하게 7시간동안 연속 충전하여 3am까지 충전이 완료될 수 있다.
충전 모드의 스케줄이 요율을 고려한 완충으로 선택된 경우에는 충전 시작(아웃렛 연결)부터 완충에 필요한 부족 전력 21kW를 충전하기 위한 7시간을 전기 요율이 낮은 구간에서만 충전하여 22시(10pm)부터 4am까지 6시간과 6am부터 7am까지 1시간 동안 충전을 수행하여 7am까지 충전을 완료할 수 있다.
또한, 충전 모드의 스케줄이 최대 충전량 적용 충전으로 선택된 경우에는 사용자가 최대 충전량을 설정하여 충전하는 방법으로 최대 충전량을 80%(24kWh)로 설정하면 부족분 50%(15kWh, 5시간)을 충전하여 3am까지 충전할 수 있다.
또한, 충전 모드의 스케줄이 최소 충전량 적용 충전으로 선택된 경우에는 사용자가 익일 스케줄에 의한 사용예상량 외 최소 충전량을 설정하는 방법으로 최소 충전(옵셋)을 40%(12kWh)로 설정하면 부족분 10%(3kWh, 1시간)와 익일 스케줄에서 필요로 하는 60km(6kWh, 2시간)을 충전하여 1am까지 충전할 수 있다.
도3b를 참조하면, 차량에 탑재된 배터리의 현재 충전 상태(SOC)는 3kWh(10%)이고, 가정에 배치된 배터리의 현재 충전 상태(SOC)는 12kWh(80%)라고 가정한다. 사용자 또는 운전자는 충전 시작 시간을 9am, 차량 출발 시간은 14시(2pm), 다음 목적지(거리 자동 계산)은 90km(왕복 180km)이라고 가정한다. 여기서는 가정으로 공급되는 전력을 바탕으로 한 충전(실선)과 가정에 배치된 배터리를 바탕으로 한 충전(점선)이 함께 진행될 수 있다.
사용자가 설정한 충전 스케줄 모드가 빠른 완충인 경우, 충전 상태(SOC)는 부족하고 목적지까지 거리가 멀기 때문에 짧은 시간 동안 가정에 배치된 배터리를 이용하여 빠르게 충전하는 방법으로 부족분 90%(27kWh)을 가정에 배치된 배터리로부터 12kWh(40%)를 수신하고, 분배기를 통해 나머지 50%(15kWh, 5시간)를 병렬로 충전하여 14시(2pm)까지 충전할 수 있다.
또한, 사용자가 설정한 충전 스케줄 모드가 빠른 최대 충전량 적용 충전인 경우, 항목에서 최대 충전을 90%로 설정하면 충전에 필요한 전력인 24kWh중 차량의 배터리에 12kWh를 제외한 12kWh(4시간)을 충전하여 13시(1pm)까지 충전할 수 있다.
또한, 사용자가 설정한 충전 스케줄 모드가 빠른 최소 충전 잔량 적용 충전인 경우, 배터리의 최소 충전 잔량을 10%(6kWh)로 설정 할 경우 목적지까지 필요량 18kWh(180km)과 최소 충전잔량 6kWh의 부족분 60%(18kWh)을 가정에 배치된 배터리로부터 40%(12kWh), 분배기를 통해 20%(6kWh) 충전하여 11시까지 충전할 수 있다. 예를 들면, 전력선 통신을 통해 공급되는 전기 요율이 '중'/'고'일 때는 가정에 배치된 배터리에 저장된 전력을 우선하여 충전을 위해 사용할 수 있고, 요율이 '저'일 경우 분배기를 통해 공급되는 전력을 우선하여 사용할 수 있다.
도3c를 참조하면, 차량에 탑재된 배터리의 충전 상태(SOC)는 21kWh(70%)이고, 가정에 배치된 배터리의 충전 상태(SOC)는 9kWh(60%)이고, 가정에서의 시간당 전력 사용량은 3kWh이라고 가정한다. 사용자 또는 운전자는 충전 시작 시간을 18시(6pm), 충전 출발 시간은 14시(2pm), 다음 목적지까지의 거리(거리 자동 계산)는 5km(왕복 10km)이라고 가정한다. 여기서는, 방전 모드와 충전 모드가 시간대 별로 발생할 수 있으며, 차량 내 배터리에서 방전 또는 차량 내 배터리로 충전이 수행되는 것(실선)과 가정 내 배터리에서 방전 또는 가정 내 배터리로 충전되는 것(점선)을 설명한다.
사용자 또는 운전자가 설정하는 충전 스케줄 모드가 방전 모드인 경우, 차량에 탑재된 배터리의 방전모드 최소요구 잔량을 20%(6kWh)로 설정하면, 전기 요율이 높은 시간대(18:00~20:00, 6pm~8pm)에 6kWh를 방전을 하고 전기 요율이 낮은 시간대(22:00~04:00 (10pm~4am), 06:00~08:00)에 설정된 방법(도3a 및 도3b의 충전 모드 참조)로 차량을 충전할 수 있다.
차량에 탑재된 배터리의 방전모드 최소요구 잔량을 60%(18kWh)로 설정하면, 전기 요율이 높은 시간대(18:00~20:00, 6pm~8pm)에 차량의 배터리에서 10%(3kWh), 가정에 배치된 배터리에서 3kWh를 방전하고 전기 요율이 낮은 시간대(22:00~04:00, 06:00~08:00)에 설정된 도3a 및 도3b에서 설명한 충전 모드로 차량을 충전할 수 있다.
가정에 배치된 배터리를 충전하기 위해, 배터리에 전력을 저장하는 방식으로 설정된 모드(예, 도3a 및 도3b의 충전 모드 참조)를 수행할 수 있다. 또한, 전기 요율이 낮은 시간대(22:00~04:00 (10pm~4am), 06:00~08)에 가정에 배치된 배터리의 완충 부족분 6kWh을 추가로 충전할 수 있다. 실시예에 따라, 전기 요율이 높은 시간대 계통에 전력 판매가 가능할 수 있다.
도4는 차량의 충방전 제어 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량의 충방전 제어 방법은 제1전력 신호의 요금에 대응하여 제1전력 신호를 수신하여 배터리를 충전하는 단계(42), 및 배터리의 충전 잔량이 기 설정된 레벨 이상이면 요금에 대응하여 배터리에 저장된 에너지를 제2전력 신호로 송출하는 단계(44)를 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만, 배터리를 충전하는 단계(42)는 제1전력 신호를 직류 전원으로 변환하는 단계, 및 직류 전원을 배터리에 축적하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 전력선 통신을 통해 전달되는 제1전력 신호는 교류 전원일 수 있고, 배터리에는 직류 전원이 저장될 수 있다. 한편, 배터리를 충전하는 단계(42)는 요금과 배터리의 충전 목표량에 따라 수행될 수 있다.
한편, 제2전력 신호로 송출하는 단계(44)는 사용자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 수행될 수 있다. 여기서, 제어 패턴은 시간대, 제1전력 신호에 대한 요금, 및 배터리를 충전하기 위한 옵션 중 적어도 하나에 따라 결정될 수 있다.
예를 들면, 차량의 충방전은 공급되는 제1전력 신호의 요금이 시간대에 따라 변화될 수 있기 때문에, 요금이 낮은 경우 배터리를 충전하는 단계(42)를 수행하고, 요금이 높은 경우 제2전력 신호를 송출하는 단계(44)를 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 충전하는 단계(42) 및 송출하는 단계(44) 모두 사용자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 시간대별로 수행될 수 있다. 사용자 또는 운전자가 시간대별로 충전 또는 방전을 지정하거나 결정할 필요없이, 충전과 방전을 위한 몇가지 인자(factor)에 대한 선호도를 결정하면, 제어장치는 사용자의 선호도에 대응하는 제어 패턴을 생성할 수 있다.
도5는 충전모드의 설정과 요금에 대응하는 충전 동작의 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 충전 모드는 조건이 없는 경우, 최대 충전량을 기준으로 결정하는 경우, 최소 충전량을 기준으로 결정하는 경우 등이 있을 수 있다. 이러한 충전 모드는 집과 차량에 다르게 설정될 수도 있고, 동일하게 설정될 수도 있다. 한편, 실시예에 따라, 차량에 충전 모드를 설정하면 집에 배치된 배터리는 차량에 설정된 충전 모드에 연동할 수도 있다.
가정, 집에 공급되는 전력의 요율/요금은 다양할 수 있으나, 여기서는 '저', '중', '고'로 분류할 수 있다고 가정한다. 충전 모드는 사용자가 설정한 옵션을 바탕으로 기 설정된 전력의 요율/요금 또는 전력선 통신을 통해 전달되는 전력의 요율/요금에 따라 충전 패턴을 자동으로 결정할 수 있다. 간략하게는 전력의 요율/요금이 낮을 경우에는 차량 및 집에 포함된 배터리를 완충할 때까지 충전모드가 수행될 수 있다. 하지만, 전력의 요율이 '중' 또는 '고'에 해당하는 시간대인 경우에는 집 및 차량에 포함된 배터리는 선택적으로 충전모드가 수행될 수 있다.
예를 들면, 만약 차량의 경우 현재 시간대의 요율이 높을 경우, 차량의 다음 사용 시간까지 요율이 낮은 시간대가 존재한다면 현재 충전 동작을 곧바로 수행할 필요가 없다. 하지만, 차량의 다음 사용 시간까지 요율이 낮은 시간대가 없다면 차량 내 배터리를 충전할 수 있다. 반면, 차량과 달리 집의 경우, 공급되는 전력의 요율이 높은 경우, 집에 배치되는 배터리를 충전할 필요가 없어질 수 있다.
도6은 충전모드와 방전모드에 따른 전력이동의 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 전력 이동을 위한 충전 모드와 방전 모드는 가정에 공급되는 전력의 요금/요율에 대응하여 결정될 수 있다. 실시예에 따라 차량은 충전 모드와 방전 모드 중 하나를 선택적으로 수행하거나, 충전 모드와 방전 모드를 동시에 수행할 수도 있다. 충전 모드와 방전 모드를 동시에 수행할 수 있는 가에 따라 충전구의 수 및 충전 장치의 내부 설계가 달라질 수 있다.
예를 들어, 가정에 공급되는 전력의 요금/요율이 낮은 경우, 차량은 내부에 포함된 배터리에 저장된 전기 에너지를 송출할 필요가 없다. 이유는 가정에서도 저렴한 요금의 전력을 충전할 수 있기 때문이다.
반면, 가정에 공급되는 전력의 요금/요율이 높은 경우에는 차량의 운행 여부와 충전 가능한 시간 여부에 따라 차량 내부에 포함된 배터리에 저장되어 있는 전기 에너지를 가정으로 송출할 수도 있다. 이 경우, 가정에서는 보다 저렴한 전력을 이용할 수 있으며, 전력의 요금/요율이 낮아지면 차량 내부의 배터리를 충전할 수 있다.
전술한 실시예를 통해, 종래에 스마트 그리드용 전기자동차의 양방향 전력 공급 시 개발자 중심의 충전 시스템으로 구현되어 있어 사용자에 대한 편의성이 고려되어 있지 않은 불편함을 극복하고, 스마트폰이나 가정내 PC, 월패드, 차량내 AVN 등을 통해 간단한 입력만으로 전력의 효율적인 관리가 가능할 수 있다.
또한, 실시예를 통해, 종래에 전기 요율 분석의 구체적인 방법 및 정보 수신 방법이 없거나 사용자가 직접 전기 요율 로우 데이터를 입력하는 방식으로 사용 편의성이 고려되어 있지 않은 불편함을 극복하고, 전기자동차 및 가정에서 사용되는 전력을 효율적으로 관리함으로써 전기요금 절감 가능할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 포함된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
48: 발전소, 전력공급시설물 20: 가정, 주택
30: 전기자동차 40: 사무용 빌딩
12: 전력선 통신 32: 충방전기
26: 분배기

Claims (27)

  1. 제1전력 신호를 수신하여 전달하는 충전기능과 제2전력 신호를 송출하는 방전기능을 선택적으로 수행할 수 있는 충방전 장치;
    상기 제1전력 신호가 직류 변환되어 전달된 전기 에너지를 저장하는 배터리; 및
    사용자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 상기 충방전 장치를 제어하는 충방전 제어 장치
    를 포함하는, 차량용 전력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전력 신호는 교류 전력 신호이고, 상기 제2전력 신호는 직류 전력 신호인, 차량용 전력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 장치는 차량 내 상기 제1전력 신호 및 상기 제2전력 신호를 송수신하기 위한 하나의 충전구와 연결되는, 차량용 전력 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 장치는 차량 내 상기 제1전력 신호를 수신하기 위한 제1충전구 및 상기 제2전력 신호를 송신하기 위한 제2충전구와 연결되는, 차량용 전력 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 충전상태 및 온도를 모니터링하여 상기 충방전 제어 장치에 보고하는 배터리 관리장치
    를 더 포함하는, 차량용 전력 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 패턴은 시간대, 상기 제1전력 신호에 대한 요금, 및 상기 배터리를 충전하기 위한 옵션 중 적어도 하나에 따라 결정되는, 차량용 전력 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1전력 신호에 대한 요금은 상기 시간대에 따라 변화될 수 있으며,
    상기 충방전 장치는
    상기 요금이 낮은 경우, 상기 충전 기능을 수행하고,
    상기 요금이 높은 경우, 상기 방전기능을 수행하는, 차량용 전력 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방전기능은 상기 배터리가 기 설정된 충전 최소요구 잔량 이상으로 충전되어 있는 경우에만 수행될 수 있는, 차량용 전력 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 충전기능은 상기 요금과 상기 배터리의 충전 목표량에 따라 수행되는, 차량용 전력 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 장치는 상기 제1전력 신호가 공급되지 않는 경우, 상기 제1전력 신호와 구별되는 제3전력 신호를 수신하는, 차량용 전력 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3전력 신호는 직류 전력 신호인, 차량용 전력 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 입력은 차량에 탑재된 오디오-비디오-내비게이션 장치를 통해 전달되거나, 기 설정된 제어 패턴은 상기 오디오-비디오-내비게이션 장치와 연동하는 저장 장치에 저장되는, 차량용 전력 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 사용자의 입력 및 상기 제어 패턴의 설정은 상기 오디오-비디오-내비게이션 장치와 연동하는 무선통신장치를 통해 이루어질 수 있는, 차량용 전력 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 충방전 제어 장치는 상기 무선통신장치를 통해 상기 충전기능, 상기 방전기능, 상기 배터리 상태 중 적어도 하나에 대한 정보를 전달할 수 있는, 차량용 전력 장치.
  15. 제1전력 신호의 요금에 대응하여 상기 제1전력 신호를 수신하여 배터리를 충전하는 단계; 및
    상기 배터리의 충전 잔량이 기 설정된 레벨 이상이면 상기 요금에 대응하여 상기 배터리에 저장된 에너지를 제2전력 신호로 송출하는 단계
    를 포함하는, 차량의 충방전 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배터리를 충전하는 단계는
    상기 제1전력 신호를 직류 전원으로 변환하는 단계; 및
    상기 직류 전원을 배터리에 축적하는 단계를 포함하고,
    상기 제1전력 신호는 교류 전원인, 차량의 충방전 제어 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2전력 신호로 송출하는 단계는 사용자의 입력 또는 기 설정된 제어 패턴에 대응하여 수행되는, 차량의 충방전 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어 패턴은 시간대, 상기 제1전력 신호에 대한 요금, 및 상기 배터리를 충전하기 위한 옵션 중 적어도 하나에 따라 결정되는, 차량의 충방전 제어 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1전력 신호의 요금은 상기 시간대에 따라 변화될 수 있으며,
    상기 요금이 낮은 경우, 상기 배터리를 충전하는 단계를 수행하고,
    상기 요금이 높은 경우, 상기 제2전력 신호를 송출하는 단계를 수행하는, 차량의 충방전 제어 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 배터리를 충전하는 단계는 상기 요금과 상기 배터리의 충전 목표량에 따라 수행되는, 차량의 충방전 제어 방법.
  21. 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 청구항 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 기재된 차량의 충방전 제어 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  22. 전력선 통신망과 연결되어 차량을 충전하기 위한 제1전력 신호를 공급하는 분배기;
    상기 분배기로부터 전달되는 전기 에너지를 저장하는 배터리; 및
    상기 배터리와 상기 차량 간 상기 전기 에너지를 송수신하기 위한 전력이동기
    를 포함하는, 가정용 전력 관리 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전력이동기는 상기 차량의 요구에 의해 상기 배터리에 저장된 상기 전기 에너지를 송신하거나 상기 차량으로부터 상기 전기 에너지를 수신하는, 가정용 전력 관리 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제1전력 신호의 요금에 대응하여 상기 배터리를 충전하며 상기 배터리의 충전 상태 및 온도를 모니터링할 수 있는 배터리 관리장치
    를 더 포함하는, 가정용 전력 관리 장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 분배기는 가정에서 사용하는 가전제품에 제4전력 신호를 공급하며,
    상기 제1전력 신호 및 상기 제2전력 신호에 대한 과금 정보를 결정하는, 가정용 전력 관리 장치.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 전력이동기는 상기 차량에 공급되는 상기 제1전력 신호를 전달하고 상기 차량으로부터 제2전력 신호를 수신하기 위한 하나의 충전구와 연결되는, 가정용 전력 관리 장치.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 전력이동기는 상기 차량에 공급되는 상기 제1전력 신호를 전달하기 위한 제1충전구 및 상기 차량으로부터 제2전력 신호를 송신하기 위한 제2충전구와 연결되는, 가정용 전력 관리 장치.
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