KR-20260060619-A - BIDIRECTIONAL CHARGING AND DISCHARGING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLES CAPABLE OF EFFICIENT DISTRIBUTED RESOURCE MANAGEMENT AND POWER TRADING IN V2G ENVIRONMENT, PREVENTIVE MAINTENANCE THROUGH POWER QUALITY ANALYSIS, ELECTRIC VEHICLES FIRE PREVENTION AND UNINTERRUPTED CHARGING AND DISCHARGING USING RPA

Abstract

본 발명은 V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템에 관한 것으로, 배터리가 마련되며, 상기 배터리를 충전 또는 방전하는 전기자동차; 상기 전기자동차와 전기적으로 연결되며, 충전 모듈 및 방전 모듈이 구비되어 상기 전기자동차를 충전하거나 방전시키는 양방향 충방전 장치; 및 상기 양방향 충방전 장치와 전기적으로 연결되며, 상기 양방향 충방전 장치로부터 전력을 제공받거나 상기 양방향 충방전 장치에 전력을 공급하는 계통을 포함하고, 상기 양방향 충방전 장치는, 상기 전기자동차에 저장된 전력을 상기 계통을 통해 거래하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 배터리에 저장된 전력이 효율적으로 관리되어, 전력 수급 안정성이 대폭 증대되며, 배터리에 저장된 잉여 전력을 거래할 수 있으므로, 전기자동차 운행자의 경제적 이익을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

Inventors

• 김성두

Assignees

• (주)모던텍

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241025

Claims (5)

1. 배터리가 마련되며, 상기 배터리를 충전 또는 방전하는 전기자동차; 상기 전기자동차와 전기적으로 연결되며, 충전 모듈 및 방전 모듈이 구비되어 상기 전기자동차를 충전하거나 방전시키는 양방향 충방전 장치; 및 상기 양방향 충방전 장치와 전기적으로 연결되며, 상기 양방향 충방전 장치로부터 전력을 제공받거나 상기 양방향 충방전 장치에 전력을 공급하는 계통을 포함하고, 상기 양방향 충방전 장치는, 상기 전기자동차에 저장된 전력을 상기 계통을 통해 거래하는 것을 특징으로 하는, V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 양방향 충방전 장치는, 상기 전기자동차와 전기적으로 연결되며, 상기 전기자동차를 충전 또는 방전시키는 커넥터부와, 상기 커넥터부 및 상기 계통과 전기적으로 연결되며, 상기 전기자동차의 전력량에 대한 정보를 포함하는 제1 전력정보 및 상기 계통의 전력량에 대한 정보를 포함하는 제2 전력정보를 수집하는 전력정보수집부와, 사용자의 단말기와 연동되며, 상기 전기자동차의 운행정보를 수집하는 운행정보수집부와, 전력거래관리주체 서버와 연동되어 전력가격정보를 수집하는 전력가격정보수집부와, 상기 커넥터부, 상기 전력정보수집부, 상기 운행정보수집부 및 상기 전력가격정보수집부와 전기적으로 연결되며, 상기 전기자동차의 충방전 일정을 생성하는 충방전일정관리부와, 상기 충방전일정관리부 및 상기 계통과 전기적으로 연결되며, 상기 전기자동차에 저장된 전력을 판매하거나 상기 계통에 저장된 전력을 구매하는 전력거래부를 포함하는, V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 전력정보는, 상기 전기자동차에 저장될 수 있는 최대 전력량에 대한 정보와, 상기 전기자동차에 현재 저장된 전력량에 대한 정보와, 상기 전기자동차의 시간당 충전 전력량에 대한 정보와, 상기 전기자동차의 시간당 방전 전력량에 대한 정보를 포함하고, 상기 제2 전력정보는, 상기 계통에 현재 저장된 전력량에 대한 정보와, 상기 계통에 저장 예정인 전력량에 대한 정보와, 상기 계통이 소비 예정인 전력량에 대한 정보를 포함하는, V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 전력가격정보는, 월별, 요일별, 시간별 전력가격에 대한 정보를 포함하는, V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 충방전일정관리부는, 상기 전력가격정보, 상기 제1 전력정보, 상기 제2 전력정보 및 상기 운행정보를 이용하여 충방전 일정을 생성하는 것을 특징으로 하는, V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템.

Description

V2G 환경에서 효율적인 분산 자원 관리 및 전력거래가 가능하며 전력품질 분석을 통한 예방보전, 전기자동차 화재예방 및 RPA를 이용한 무중단 충방전이 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템{BIDIRECTIONAL CHARGING AND DISCHARGING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLES CAPABLE OF EFFICIENT DISTRIBUTED RESOURCE MANAGEMENT AND POWER TRADING IN V2G ENVIRONMENT, PREVENTIVE MAINTENANCE THROUGH POWER QUALITY ANALYSIS, ELECTRIC VEHICLES FIRE PREVENTION AND UNINTERRUPTED CHARGING AND DISCHARGING USING RPA} 본 발명은 V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양방향 충방전 장치를 이용하여 전기자동차의 배터리에 저장된 전력을 거래함으로써 효율적으로 전력을 관리할 수 있는 V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템에 관한 것이다. 최근 기후변화 및 환경문제에 대한 관심이 증가함에 따라 전 세계적으로 전기차(EV, Electric Vehicle) 보급이 빠르게 확산되고 있다. 전기차는 화석연료를 사용하지 않아 탄소 배출을 감소시키는 데 큰 기여를 할 수 있으며, 이에 따라 각국의 정부와 기업들은 전기차 도입을 적극적으로 장려하고 있다. 그러나 전기차의 보급이 증가함에 따라 이를 충전하기 위한 전력 수요도 급격히 증가하고 있어, 기존 전력망의 부하가 크게 늘어나고 있는 실정이다. 이와 함께, 전력 생산의 탈탄소화를 목표로 한 재생에너지(태양광, 풍력 등)의 비중도 높아지고 있다. 재생에너지는 친환경적이지만, 기상 조건에 따라 생산량이 변동되기 때문에 안정적인 전력 공급이 요구된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전기차의 배터리를 일종의 에너지 저장 장치로 활용하는 양방향 충전 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 양방향 충전기(Bi-directional Charger)는 전기차 배터리로 전력을 충전하는 것뿐만 아니라, 필요할 경우 전기차 배터리에 저장된 전력을 다시 전력망(Grid)으로 공급하는 기능을 제공한다. 이를 통해 전기차는 이동 수단의 역할뿐만 아니라, 분산된 에너지 저장 장치로서의 역할도 수행할 수 있다. 특히, 전력 수요가 높은 시간대에는 전기차 배터리에 저장된 전력을 전력망에 공급함으로써 전력망의 부하를 줄이고, 잉여 전력을 판매하는 방식으로 전력 거래도 가능하다. 이러한 시스템을 V2G(Vehicle-to-Grid)라고 하며, 전력 수급 균형을 맞추는 데 중요한 역할을 할 수 있다. V2G 시스템을 통해 전력 소비자는 필요 시 전력을 효율적으로 관리하고, 재생에너지의 변동성을 보완할 수 있으며, 전기차 사용자는 전력을 공급함으로써 경제적인 이익을 창출할 수 있다. 그러나 기존의 V2G 시스템은 전력 거래와 관리의 효율성이 제한적이며, 충전 인프라와 전력망의 상호작용이 복잡하다는 한계가 있었다. 따라서, 전기차의 양방향 충전 기술을 이용하여 전력망과 보다 효율적으로 연계하고, 잉여 전력을 거래하여 전력망의 부하를 감소시키며, 안정적으로 전력을 수급하여 효율적으로 전력을 관리할 수 있는 시스템이 필요한 실정이다. 이와 관련된 종래 기술로 대한민국 공개특허 제10-2023-0075757호에 개시되는 V2G를 연계하여 전력을 관리하기 위한 분산자원 관리시스템이 있다. 종래 기술의 V2G를 연계하여 전력을 관리하기 위한 분산자원 관리시스템은 애그리게이터(Aggregator)로부터 복수의 전기차에 대한 각각의 전력 정보를 획득하는 전기차 정보 수집부, 마이크로 그리드에 포함된 분산 자원에서의 총 공급 전력량 및 소비 전력량에 대한 정보를 획득하는 전력량 수집부, 복수의 전기차에 대한 각각의 전력 정보를 이용하여 분산 자원으로 사용 가능한 총 가용 전력량을 산출하는 산출부, 산출된 총 가용 전력량과 분산 자원에서의 생산 전력량 및 소비 전력량을 이용하여 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS)에 대한 충방전 스케줄링을 도출하는 전력량 관리부, 계절별, 시간별, 지역별에 따른 탄력 요금제를 기반으로 하여 전기차에 대한 충전 스케줄을 도출하고, 도출된 전기차 충전 스케줄을 애그리게이터(Aggregator)에 전달하는 제어부를 포함하며, 이러한 V2G를 연계하여 전력을 관리하기 위한 분산자원 관리시스템에 따르면, 전기차의 충전 부하 관리 및 분산자원관리시스템을 통합적으로 관리할 수 있으므로 계속적으로 증가하여 보급되는 전기차 인프라에 따른 전력망의 충격을 최소화할 수 있다. 그러나 상술한 종래 기술의 V2G를 연계하여 전력을 관리하기 위한 분산자원 관리시스템에 따르면, 충전 스케줄에 따라 전기차를 충전하거나 방전할 뿐, 전기차를 운행하지 않는 시간대에 잉여 전력의 거래를 수행하여 전기차 운행자의 경제적 이익을 발생시키지 못하는 문제가 있다. 도 1은 본 발명의 일시예에 따른 V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템의 전체적인 구성을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템의 구성간 전기적인 연결을 도시한 것이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 충방전 장치의 구성간 전기적인 연결을 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 충전구를 도시한 것이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 충방전 장치의 커넥터부에 설치되는 에어쿠션부를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 에어쿠션부의 동작을 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전력관리장치의 구성을 도시한 것이다. 이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성요소를 설명함에 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 각각의 "부", "모듈" 또는 "단계"는 프로세서 및 메모리를 통해 구현될 수 있다. 프로세서는 범용 프로세서, 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 제어기, 마이크로제어기 및 상태 머신 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 몇몇 환경에서는, 프로세서는 주문형 반도체(ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스(PLD), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 등을 지칭할 수도 있다. 프로세서는, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들의 조합, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들의 조합 또는 임의의 다른 그러한 구성들의 조합과 같은 처리 디바이스들의 조합을 지칭할 수도 있다. 또한, 메모리는 전자 정보를 저장 가능한 임의의 전자 컴포넌트를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 메모리는 임의 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 비-휘발성 임의 액세스 메모리(NVRAM), 프로그램 가능 판독-전용 메모리(PROM), 소거-프로그램가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능 PROM(EEPROM), 플래쉬 메모리, 자기 또는 광학 데이터 저장장치, 레지스터들 등과 같은 프로세서-판독가능 매체의 다양한 유형들을 지칭할 수도 있다. 프로세서가 메모리로부터 정보를 판독하거나 메모리에 정보를 기록할 수 있다면 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다고 불리며, 각각의 "부", "모듈" 또는 "단계"는 전자 통신 상태에 있는 프로세서와 메모리에 기반한 프로그램 내지 어플리케이션을 통해 구현될 수 있다. 또한, 통신망은 유무선 통신망으로 LAN(local area network), WLAN(wireless LAN), Wibro(wireless broadband), Wimax(world interoperability for microwave access), HSDPA(high speed downlink packetaccess) 및 그 밖의 다양한 통신규격 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 또한 통신망은 이동 통신망일 수 있으며, 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 상기 비동기식 이동 통신망의 실시예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 상기 이동 통신망은 예컨대, RNC(Radio Network Controller) 등을 포함할 수 있다. 한편, 상기WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3GLTE망, 4G망, 5G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 WI-FI, Bluetooth, zigbee등 저전력 통신망과 유/무선 IP 망일 수 있다. 지금부터는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템(100)에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일시예에 따른 V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템의 전체적인 구성을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 V2G 환경에서 전력거래가 가능한 전기자동차의 양방향 충방전 시스템의 구성간 전기적인 연결을 도시한 것이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 충방전 장치의 구성간 전기적인 연결을 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 충