KR20100111658A - System and method for transferring electrical power between grid and vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 그리드와 하나 이상의 차량 사이에서 전력을 전송하는 시스템을 개시한다. 상기 차량은 전지 전기 차량(BEV), 플러그인 하이브리드 차량(PHEV) 또는 연료전지 차량(FCV)이 될 수 있다. 상기 차량의 타입은 수요 반응 및 공급 측 에너지 관리를 지지하기 위해 상기 시스템에 의해 인식되고 제어될 것이다. 차량 인식은 로드 시그너쳐 분석, 전력 효율 측정 또는 RFID 기술에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 그리드는 스마트그리드이다. 본 발명은 또한 그리드와 차량 사이에서 전력 전송을 용이하게 하는 방법을 개시한다.The present invention discloses a system for transferring power between a grid and one or more vehicles. The vehicle may be a battery electric vehicle (BEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or a fuel cell vehicle (FCV). The type of vehicle will be recognized and controlled by the system to support demand response and supply side energy management. Vehicle recognition can be performed by load signature analysis, power efficiency measurement or RFID technology. In one embodiment of the invention, the grid is a smart grid. The invention also discloses a method for facilitating power transfer between the grid and the vehicle.
Description
본 발명은 그리드와 차량 사이에서 전력을 전송하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for transferring power between a grid and a vehicle.
전지 전기 차량(BEVs), 플러그인 하이브리드 전기 차량(PHEVs) 및 연료전지 차량(FCVs)은 전기 유틸리티 그리드와 그 사용자에게 많은 긍정적 기능을 제공할 수 있다.Battery electric vehicles (BEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) and fuel cell vehicles (FCVs) can provide many positive functions for the electric utility grid and its users.
가장 기본적인 예는 전기가 거주지에서 양방향으로 흐를 수 있고 사용자는 오직 청구 기간 동안 소비된 순 전기량에 대해서만 청구되는 넷 미터링(net metering)과 관계된다. 이 경우에, 차량은 거주지에서 소비되는 총 전기량을 감소하는 것을 돕기 위해 전기를 전기 그리드로 되돌려보내게 프로그램될 수 있다.The most basic example relates to net metering where electricity can flow in both directions at the residence and the user is charged only for the net amount of electricity consumed during the billing period. In this case, the vehicle can be programmed to return electricity to the electrical grid to help reduce the total amount of electricity consumed at the residence.
차량이 100% 효율이 아니며 고정 가격제에서 차량을 재충전하는 비용이 전력을 그리드로 되돌려보내는 것에서 절약된 비용보다 높기 때문에, 상기 예는 몇 개의 단점을 가진다.This example has several disadvantages because the vehicle is not 100% efficient and the cost of recharging the vehicle at a fixed price is higher than the cost saved in returning power to the grid.
상기 예는 더 향상된 시나리오로 이어지며, 여기서 차량은 오직 전지의 줄어든 수명에 대한 비용 및 사용자의 불편함뿐만 아니라 전지를 재충전하는 비용보다 벌어들인 비용이 클 때만, 변동 가격제로 전력을 그리드로 보낸다.The above example leads to a more advanced scenario, where the vehicle only sends power to the grid at variable pricing, when the cost of the battery's reduced life and user inconvenience as well as the cost earned above the cost of recharging the battery are large.
BEVs는 전력을 그리드로 보내기 위해 전지에 저장된 전력을 사용할 것이고, 충전하기 위해서는 전력을 그리드로부터 가지고 올 필요가 있을 것이다. 전지는 주로 그리드에 의해 충전되기 때문에(일부는 구동 중에 태양전지 또는 재생 발전 수단을 가진다), 전지가 모두 방전되었을 때는 더 이상 분산 발전을 지원할 수 없다.BEVs will use the power stored in the cell to send power to the grid, and to charge it will need to take power from the grid. Because the cells are mainly charged by the grid (some have solar cells or renewable power generation means during operation), they can no longer support distributed generation when the cells are all discharged.
고객이 상기와 같이 행동하는 것이 경제적이기만 하면, PHEVs와 FCVs는 계속 전력을 제공할 수 있다. FCVs에서 그러하듯이 PHEVs는 이차 연료원을 가지는데, 이는 가스, 천연가스 등이 될 수 있다. 차량으로부터 전기를 발전하기 위해 연료를 계속 제공하도록 가정의 천연가스 공급시설을 사용하는 몇 개의 시스템이 개시된 바 있다. 이는 유용하지만, 보상 금액이 차량의 발전기에서의 마멸 및 파열뿐만 아니라, 전지를 충전하는 전기의 비용 또는 발전 과정에서 사용되는 대체 연료의 비용을 초과하도록 주의해야 한다.As long as it is economical for the customer to act as above, PHEVs and FCVs can continue to provide power. As with FCVs, PHEVs have a secondary fuel source, which can be gas, natural gas, etc. Several systems have been disclosed that use domestic natural gas supplies to continue providing fuel to generate electricity from a vehicle. While this is useful, care must be taken to ensure that the amount of compensation exceeds not only the wear and tear of the vehicle's generator, but also the cost of electricity to charge the cell or the cost of alternative fuel used in the power generation process.
또 다른 미래 가치의 근원은 에너지 품질 조정이다. 유틸리티는 매우 낮은 영역 제어 에러(ACE; Area Control Error)를 유지하려고 노력하며, 이는 곧 그리드로부터 깨끗한 60Hz AC 전기 신호를 얻도록 보장한다. BEVs, PHEVs 및 FCVs의 상기 전지는 그리드의 종료점, 특히 주거지, 지역사회 및 직장 부근에서 전력 품질을 상당히 향상시킬 수 있다. 흡수되는 에너지가 일반적으로 일정한 60Hz 사인 파형으로 가용 전력을 유지하면서 되돌려보내지는 에너지와 같기 때문에, 전력 조정은 0의 순 에너지를 가진다. 이는 소비되어야 할 별도의 연료를 필요하지 않으며, 전지를 고갈시키지 않고, 서비스가 수행되는 동안 전지에 오직 최소한의 부담을 유발할 뿐이다.Another source of future value is energy quality adjustment. The utility tries to maintain a very low Area Control Error (ACE), which in turn ensures a clean 60Hz AC electrical signal from the grid. The cells of BEVs, PHEVs and FCVs can significantly improve the power quality at the end of the grid, especially near residential, community and workplace. The power regulation has a net energy of zero since the energy absorbed is generally equal to the energy returned by maintaining a usable power with a constant 60 Hz sine wave. This does not require a separate fuel to be consumed, does not deplete the cell, and only incurs minimal burden on the cell during service.
아마도 가장 가치 있는 영역은 브라운아웃/블랙아웃을 방지하거나 유틸리티가 이로부터 회복하는 것을 돕는 것이다. BEVs, PHEVs 및 FCVs에서 사용가능한 발전 용량 및/또는 에너지 저장은 고객의 수요가 유틸리티 공급에 근접하고 있을 때 최대 에너지를 제공하는 것을 도울 수 있다. 근처의 유틸리티로부터 비싼 전력을 구입하거나 가용 전력을 모두 소모하는 것 대신에, 유틸리티는 차량으로부터의 에너지를 활용할 수 있다. 상기 시나리오는 일반적으로 1년에 수 회의 짧은 기간 동안에만 발생하고, 그리드로 전력을 제공하는데서 얻어지는 비용은 분명히 고객이 전력을 제공하는데 소요되는 비용을 초과할 것이다. 고객이 유틸리티가 직접 비용을 지불하지 않는 영역에 있고 상기 가장 수요량이 많은 기간 동안 발생된 에너지를 제어한다면, 고객은 가정에 전력을 제공하고 부족한 전력에 도움이 되기 위해 그리드로 여전히 일부 전력을 되돌려 보내기 위해 차량을 사용하여 여전히 돈을 절약하고 이 상황에 도움이 될 수 있다.Perhaps the most valuable area is to prevent brownout / blackout or to help the utility recover from it. Generating capacity and / or energy storage available in BEVs, PHEVs and FCVs can help provide maximum energy when customer demand is approaching utility supply. Instead of buying expensive power from a nearby utility or consuming all of the available power, the utility can utilize energy from the vehicle. The scenario typically only occurs for a few short periods per year, and the cost of providing power to the grid will certainly exceed the cost of providing power to the customer. If the customer is in an area where the utility is not paying directly and controls the energy generated during the most demanding periods, the customer still sends some power back to the grid to provide power to the home and help with the lack of power. Using a vehicle to save money can still save money and help in this situation.
블랙아웃의 상황에서, 아마도 충전할 수 없고 가정의 배선, 전기 미터 또는 차량의 전기 시스템을 손상시킬 수 있기 때문에, 차량은 스스로 그리드에 다시 전력을 공급하려고 해서는 안 된다. 또한, 비상 상황의 경우에, 사람들이 수송을 위해 차량이 필요하면 차량이 상당 거리를 운행할 수 있도록 준비될 필요가 있다.In a blackout situation, the vehicle should not attempt to power the grid on its own, perhaps because it can't be charged and can damage the home wiring, the electricity meter, or the vehicle's electrical system. In addition, in case of an emergency, if people need a vehicle for transportation, the vehicle needs to be prepared to travel a considerable distance.
본 발명은 유용한 기능을 복합적으로 고객과 전기 유틸리티에 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to provide useful functions to customers and electrical utilities in combination.
본 발명은 유용한 기능을 복합적으로 고객과 전기 유틸리티에 제공하기 위하여, 전기 그리드에 플러그 되어 있는 동안 BEVs, PHEVs 및 FCVs를 제어하는 시스템에 대한 것이며, 다음 사항을 포함한다.The present invention is directed to a system for controlling BEVs, PHEVs and FCVs while plugged into an electrical grid to provide useful functionality to customers and electrical utilities in combination, including:
1. 비용이 일정 비용 이하일 때는 전지를 충전하고 비용이 상기 일정 비용보다 더 높은 일정 비용 이상일 때는 전지를 방전하도록 하는 가격에 민감한 충전 및 방전(그리드에 연결된 장소에서 연료원을 구비한 PHEV 또는 FCV의 경우에, kWh의 총량이 일정기간 동안 과도하지 않도록 보장하기 위해 전력이 지속적으로 제공될 수 있다)1. A price-sensitive charge and discharge that charges the battery when the cost is below a certain cost and discharges the battery when the cost is above a certain cost, which is higher than the above cost. In this case, power can be continuously provided to ensure that the total amount of kWh is not excessive for a period of time)
2. 차량이 전력 그리드에 연결되어 있는 전 기간 동안 에너지 품질 조정2. Adjust energy quality for the entire time the vehicle is connected to the power grid
3. 브라운아웃/블랙아웃 상황의 위험을 줄이는데 도움이 되는 최대 전력 방전3. Maximum power discharge to help reduce the risk of brownout / blackout situations
4. 브라운아웃/블랙아웃 상황에서 그리드 회복 보조 또는 가정 전력 발전4. Grid recovery aid or home power generation in brownout / blackout situations
상기 시스템을 위한 제어는 이상적으로 전기 유틸리티로부터 온다. 이런 식으로, 전력을 조정하고 있는 동안 차량에 보상이 주어진다. 또한, 수요 최대치를 줄이기 위해 부하 분산을 가진 영역에서 공기조화기를 순환하는 것과 유사하게, 가용 차량을 순환함으로써 유틸리티는 브라운아웃 및 블랙아웃의 감소를 구성하고 최적화하거나 가장 좋은 위치에 있다. 이런 식으로, 여전히 그리드에 부족 현상이 있더라도, 가용 전력이 수 시간의 짧은 시간 후에 전혀 바닥나지 않는다.The control for the system ideally comes from an electrical utility. In this way, compensation is given to the vehicle while adjusting power. In addition, similar to cycling air conditioners in areas with load balancing to reduce demand peaks, by cycling the available vehicles, the utility configures and optimizes or reduces brownout and blackout. In this way, even if there is still a shortage in the grid, the available power does not run out after a few short hours.
유틸리티가 몇 종류의 제어 방법을 지원하거나 실행하지 않는다면, 상기 개시된 시스템은 여전히 고객을 이롭게 할 수 있다. 상기 시스템은 전기 비용이 이익을 발생시키기에 충분히 높을 때 전지를 방전하고, 전기 비용이 가장 쌀 때 충전을 하고, 가정의 부하를 보호하는데 도움이 되기 위해 가정의 전력을 조정하도록 프로그램될 수 있다. 설정 가능한 최저 충전량은 언제나 차량이 운행될 필요가 있을 때 구동될 수 있도록 유지될 것이다. PHEVs 또는 FCVs의 경우에, 전기의 가격이 발전기 또는 연료전지를 위한 연료 대체의 비용보다 크다면, 발전 수단이 사용될 것이다. 순 계측량이 사용가능하지 않다면, 고가격 기간 동안에 가정은 부분적으로 또는 전적으로 차량의 발전 수단 또는 전지에 의해 간단히 전력을 공급받을 수 있고, 그래서 주민이 유틸리티 최대 전기 가격을 지불하지 않는다.If the utility does not support or implement some kind of control method, the disclosed system may still benefit the customer. The system can be programmed to discharge the battery when the cost of electricity is high enough to generate a benefit, charge when the cost of electricity is the lowest, and adjust the power of the home to help protect the load of the home. The lowest charge that can be set will always be maintained so that it can be driven when the vehicle needs to be driven. In the case of PHEVs or FCVs, power generation means will be used if the price of electricity is greater than the cost of fuel replacement for the generator or fuel cell. If the net measurand is not available, during the high price period the home can simply be powered partially or wholly by the vehicle's power generation means or battery, so that the inhabitants do not pay the utility maximum electricity price.
상기 시스템은 이하의 내용으로 구성된다.The system consists of the following contents.
1. 적어도 입력 전력, 출력 전력, 전압, 주파수, 전력 효율(power factor)을 측정 및 관찰하는 것을 포함하는 양방향 아울렛 타입의 인터페이스(브라운아웃/블랙아웃과 같은 전력 관련 비상 상황을 확인하기 위하여 상기 측정 수단을 사용할 것이다).1. A bidirectional outlet type interface that includes measuring and observing at least input power, output power, voltage, frequency, and power factor (the measurement to identify a power-related emergency such as brownout / blackout) Means will be used).
2. 전력 중단 또는 다른 비상상황의 경우에 아울렛이 그리드로부터 차량을 연결 해제하도록 현장에서 또는 원격으로 제어되는 릴레이, 회로 차단기 또는 스위치(양방향 아울렛의 내부 또는 외부가 될 수 있음).2. Relays, circuit breakers, or switches (which may be inside or outside the two-way outlet) where the outlet is controlled remotely on site or remotely to disconnect the vehicle from the grid in the event of a power outage or other emergency.
3. 유틸리티 미터, 하나 이상의 BEVs/PHEVs/FCVs 및/또는 컴퓨터, PDAs, 기타 전자 장치 또는 유틸리티와 직접적으로 통신을 형성하기 위하여 사용되는, 전력선을 통한 통신(COPL), 블루투스, 802.15.4, 지그비(ZigBee), 셀룰라 무선, IP 컴퓨터 네트워크 중 하나 이상인 통신 수단.3. Power line communications (COPL), Bluetooth, 802.15.4, ZigBee, used to establish communications directly with utility meters, one or more BEVs / PHEVs / FCVs and / or computers, PDAs, other electronic devices or utilities. (ZigBee), cellular radio, communication means that is one or more of an IP computer network.
4. GPS를 사용하여 결정되거나 차량을 그리드로 연결하도록 사용되는 아울렛 또는 전기 유틸리티 미터와 같은 알려진 위치와 관련된 상대적인 위치 수단을 사용하여 외삽되는 절대적인 위치 수단.4. Absolute positioning means that are determined using GPS or extrapolated using relative positioning means associated with a known position, such as an outlet or electrical utility meter used to connect the vehicle to the grid.
5. PHEV 또는 FCV의 경우에, 차량의 생산 용량을 늘리기 위해 천연가스 또는 기타 연료원에 연결하는 연료 라인.5. In the case of PHEV or FCV, a fuel line that connects to natural gas or other fuel sources to increase the vehicle's production capacity.
표준 110V/220V 벽 콘센트를 통해 연결되거나 하드와이어되어(hardwired) 있는지에 관계없이, 양방향 아울렛은 가정 전기 배선과 연결하는 수단을 가질 것이다. 또한 상기는 차량으로의 전기 연결을 받는 수신 수단을 가질 것이고, 상기 수단은 표준 110V/220V 플러그 형태일 수 있다. 상기 아울렛은 로드 시그너쳐 분석(load signature analysis)(전력 효율, 커런트 드로(current draw), 조화(harmonics), 조합 또는 다른 방법, 차량과의 전자 통신 등에 의한) 중 하나 이상에 의하여 어떤 차량이 아울렛에 플러그 될 것인지 결정할 것이다.Regardless of whether it is connected through a standard 110V / 220V wall outlet or hardwired, the bi-directional outlet will have a means to connect with home electrical wiring. It will also have a receiving means for receiving an electrical connection to the vehicle, which means can be in the form of a standard 110V / 220V plug. The outlet may be connected to an outlet by a vehicle by one or more of load signature analysis (power efficiency, current draw, harmics, combination or other means, electronic communication with the vehicle, etc.). Will decide whether to plug in.
통신 정보Communication information
유틸리티에 의해 공유되고 시스템에 의해 직접적으로 또는 유틸리티 미터를 통하여 접근되는 정보는 복수의 정보를 포함할 수 있으며, 이는 다음을 포함할 수 있다.Information shared by the utility and accessed directly by the system or through the utility meter may include a plurality of information, which may include the following.
1. 현재 및 예상 가격 정보1. Current and Estimated Price Information
2. 보존 또는 전력 발전 요청을 포함하는 에너지 공급 정보2. Energy supply information including conservation or power generation requests
3. 전력을 그리드로 보내거나 그리드로부터 전지를 충전하기 위한 차량 안의 전지/발전 수단/연료전지를 제어하는 개별 명령3. Individual commands to control the battery / power generation / fuel cell in the vehicle for sending power to the grid or charging the battery from the grid.
4. 현재 또는 앞으로의 전력 비상상황 또는 실패에 대한 통지4. Notification of current or future power emergencies or failures
유틸리티가 더 많은 제어 및 정보를 보내고 제공할수록, 그리드는 더 효과적으로 사용된다. 많은 차량 사이에서의 순환 충전은 밤이나 다른 인기있는 충전시간 동안 부하가 일정하게 존재하는 것을 보장하고 그래서 그리드에 과부하가 걸리지 않는다. 유사한 방법으로 전지를 사용하는 것은 비상 최대 전력의 가용 원을 모두 사용하지 않도록, 유틸리티가 차량 전력을 사용할 수 있는 기간을 더 길게 보장하도록 한다.The more control and information the utility sends and provides, the more effectively the grid is used. Cyclic charging between many vehicles ensures that the load is constant during the night or during other popular charging times and so does not overload the grid. Using the battery in a similar manner allows the utility to guarantee longer periods of available vehicle power, so as not to use all available sources of emergency maximum power.
유틸리티 또는 시스템을 제어하는 다른 개체에 의해 수집된 정보는 다음을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.Information collected by utilities or other entities controlling the system may include, but is not limited to:
1. 전지 용량, 발전기/연료전지 크기 및 가용 연료/충전을 포함하는 차량의 타입1. Type of vehicle including cell capacity, generator / fuel cell size and available fuel / charge
2. 차량이 에너지 조정, 전기 발전 또는 충전을 허용하는 모드에 있는지 여부2. Whether the vehicle is in a mode that allows energy regulation, electrical generation or charging
3. 유틸리티 미터 또는 양방향 아울렛과 같은 알려진 위치를 참조하거나, GPS와 같은 절대적 수단을 통하여 얻어진 위치3. A location obtained by referring to a known location, such as a utility meter or two-way outlet, or by absolute means such as a GPS.
상기 시스템은 유틸리티, 에너지 수집자(aggregator), 가정 및/또는 차량 사이에서 매개자로의 역할을 하는데, 이는 각자가 백넷(BACnet), 론웍스(LonWorks), 오픈웨이(OpenWay) 등을 포함하여, 다른 세트의 관찰, 제어, 통신하기 위한 통신 프로토콜을 사용할 수 있기 때문이다. 최신의 통신 프로파일로 상기 시스템은 어떠한 유틸리티, 가정 시스템, 차량 및 에너지 수집자 사이의 처리 및 명령을 최소화할 수 있을 것이다. 이런 식으로, 시스템이 작동하도록 하기 위해 필요한 셋업은 없다. 어떤 차량도 임의의 아울렛에서 사용가능하며, 그 소유자는 그 차량으로부터 이익을 얻는다.The system acts as an intermediary between utilities, energy aggregators, homes and / or vehicles, each of which includes other, including BACnet, LonWorks, OpenWay, etc. This is because communication protocols can be used to observe, control, and communicate sets. With the latest communication profiles the system will be able to minimize the processing and commands between any utility, home system, vehicle and energy collector. In this way, no setup is required for the system to work. Any vehicle can be used at any outlet and the owner benefits from the vehicle.
차량 타입과 발전소 정보를 아는 것으로 인해 유틸리티 또는 수집자가 부하 제한 및 전력 신뢰성 프로그램의 효율성을 최대화하기 위해 충전/발전을 선택적으로 허용할 수 있다. 상기 유틸리티는 항상 또는 ACE가 유틸리티에 의해 특정된 바람직한 범위를 벗어날 때에만 조정을 허용할 수 있다.Knowing vehicle type and plant information allows utilities or collectors to selectively allow charging / generation to maximize the efficiency of load limiting and power reliability programs. The utility can only allow adjustments at all times or only when the ACE is outside the desired range specified by the utility.
유틸리티 또는 유틸리티 지원 충전 및 발전 제어 프로그램은 충전이 즉시 필요한 상황 또는 완전 충전(또는 가득한 가스 탱크)이 고객에게 바람직한 상황에서 벗어날 수 있는 방법이 있을 때에만 허용되기 때문에 차량에 설정된 모드는 중요하다. 또한, 그리고 차량 또는 아울렛은 고객 설정을 추적할 수 있으며, 많은 데이터 검색(data retrieval) 및 프로세싱은 유틸리티에 저장된다.The mode set in the vehicle is important because a utility or utility-assisted charge and generation control program is only allowed when there is a need for charging immediately or when there is a way to get a full charge (or full gas tank) out of the desired situation for the customer. In addition, the vehicle or outlet can track customer settings, and many data retrieval and processing are stored in the utility.
분산 조정, 조정 및 부하 제한의 유효성은 일반적으로 분산된 장비의 국부적인 지역에서만 효과적이다. 각각의 차량을 위치로 확인할 수 있게 하는 것은 어느 유틸리티 또는 회사가 이익을 받고 있는지 그리고 누가 차량 서비스에 대하여 보상을 받을지를 아는 것에 있어서 중요하다. GPS는 일반적으로 많은 차량이 대부분의 시간 동안 주차되고 따라서 그들이 그리드에 연결되기 쉬운 장소인 실내 또는 지하에서 작동하지 않기 때문에 위치를 위한 상대적 수단을 사용하는 것이 바람직하다. The effectiveness of distributed coordination, coordination and load limiting is generally effective only in localized areas of distributed equipment. Being able to identify each vehicle by location is important in knowing which utility or company is benefiting and who will be rewarded for vehicle service. GPS is generally preferred to use relative means for location because many vehicles are parked most of the time and therefore do not operate indoors or underground where they are easily connected to the grid.
브라운아웃Brown Out /블랙아웃으로부터의 회복/ Recovery from blackout
심각한 브라운아웃 또는 블랙아웃의 상황에서, 상기 개시된 시스템은 전력을 공급하는 차량으로부터 가정이 전기를 공급받도록 하면서, 그리드로부터 가정과 차량을 보호할 것이다. 그리드에서 부하의 양을 줄이기 위해 브라운아웃/블랙아웃에 영향을 받는 가정으로 전류가 흐르는 것을 막기 위하여 스마트 미터를 구비한 유틸리티는 전지로 작동하는 AMI 미터를 사용함으로써 에너지 비상상황으로부터 회복하는 것을 도울 수 있다. 그리고 나서 EVs, PHEVs 및 FCVs를 구비한 주거지 및 장소는 가용 전력을 증가시키는 것을 돕기 위해 그리드로 전력이 돌아가고, 그리고 발전 수단이 없는 가정은 모든 주거지의 전력을 동시에 켜는 것에 의해 그리드가 다시 엉망으로 되는 걱정 없이 다시 접속될 수 있다.In the event of severe brownout or blackout, the disclosed system will protect the home and the vehicle from the grid, while allowing the home to be powered from the powered vehicle. In order to reduce the amount of load on the grid, utilities with smart meters to prevent current flow to homes affected by brownout / blackout can help recover from energy emergencies by using battery-powered AMI meters. have. The dwellings and places with EVs, PHEVs and FCVs are then returned to the grid to help increase available power, and homes without power means the grid is again messed up by turning on all dwellings simultaneously. You can reconnect without worry.
상기 시나리오에서, 상기 개시된 시스템은 차량을 그리드의 문제로부터 분리시킴으로써, 개별 주거지에서 차량을 보호한다. 이는 가정 전자제품 및 차량을 보호한다. 대부분의 인버터는 인버터가 매치하려고 하는 전기 신호가 변경되거나 없어지면 차단될 것이지만, 이 경우에 문제로부터 회복되는 것을 돕는 차량의 능력은 없어진다. 차량이 지역 그리드로 전력을 공급하는 것을 돕도록 하는 것이 안전할 때까지 차량을 그리드로부터 분리하는 것은 전력을 유틸리티 고객에게 공급하는 것을 돕기 위하여 효율적이고 빠른 대응이다.In this scenario, the disclosed system protects the vehicle in a separate residence by separating the vehicle from the problem of the grid. This protects home appliances and vehicles. Most inverters will be shut off if the electrical signal the inverter is trying to match is changed or lost, but in this case the vehicle's ability to help recover from the problem is lost. Separating the vehicle from the grid is an efficient and quick response to help supply power to utility customers until it is safe to help the vehicle power up the local grid.
유틸리티 또는 에너지 수집자와 통신하는 수단이 없다면, 상기 시스템은 전력 실패 동안 간단하게 가정을 그리드로부터 분리하고, 차량의 발전기로부터 직접 자신에게 전력을 공급할 것이다.Without the means to communicate with a utility or energy collector, the system would simply disconnect the home from the grid during a power failure and power itself directly from the vehicle's generator.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서 사용자 모듈의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서 전력을 그리드로부터 차량으로 그리고 차량으로부터 그리드로 전송하는 시스템의 작동을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서 전지 전기 차량(BEV)을 위한 시스템의 정상 작동 상태를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서 플러그인 하이브리드 전기 차량(PHEV) 또는 연료전지 차량(FCV)을 위한 시스템의 정상 작동 상태를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서 시스템의 비상 작동 상태를 도시한다.1 shows a block diagram of a user module as one embodiment of the invention.
2 illustrates the operation of a system for transferring power from a grid to a vehicle and from a vehicle to the grid as one embodiment of the invention.
3 shows a normal operating state of a system for a battery electric vehicle (BEV) as one embodiment of the invention.
4 shows a normal operating state of a system for a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) or fuel cell vehicle (FCV) as one embodiment of the invention.
5 illustrates an emergency operating state of the system as one embodiment of the present invention.
본 발명은 그리드와 하나 이상의 차량 사이에서 전력을 전송하기 위한 시스템을 개시한다. 또한 상기 시스템은 브라운아웃 또는 블랙아웃 상황의 경우에 차량, 그리드 및 빌딩 사이의 전기 절연을 제공한다. 또한 상기 시스템은 전력을 차량으로부터 빌딩으로 제공하는 것을 용이하게 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 하나 이상의 전지가 차량에 전력을 저장하기 위한 수단으로써 사용된다. 그러나, 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서 또한 다른 전력 저장 장치가 사용될 수 있다.The present invention discloses a system for transferring power between a grid and one or more vehicles. The system also provides electrical isolation between vehicles, grids and buildings in the case of brownout or blackout situations. The system also facilitates providing power from the vehicle to the building. In one embodiment of the invention, one or more batteries are used as a means for storing power in a vehicle. However, other power storage devices can also be used without limiting the scope of the invention.
상기 시스템은 통신 네트워크를 통해 그리드 및 차량으로 연결된 사용자 모듈을 포함한다. 상기 사용자 모듈은 연료원으로 또 연결된다. 상기 통신 네트워크는 전력선을 통한 통신(COPL), 블루투스, IEEE 802.15.4, 지그비(ZigBee), 셀룰라 무선 네트워크 또는 IP 기반 컴퓨터 네트워크를 포함한다. 상기 통신 네트워크는 예를 들어 백넷(BACnet), 론웍스(LonWorks), 오픈웨이(OpenWay), OpenAMI, 스마트 그리드, 지그비 또는 AMI 프로파일과 같은 프로토콜을 사용한다. 그러나 당업자에게 명백하듯이, 상기와 다른 통신 네트워크와 프로토콜이 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서 여기서 사용될 수 있다.The system includes a user module connected to a grid and a vehicle via a communication network. The user module is further connected to a fuel source. The communication network includes a communication over a power line (COPL), Bluetooth, IEEE 802.15.4, ZigBee, cellular wireless network or IP-based computer network. The communication network uses protocols such as, for example, BACnet, LonWorks, OpenWay, OpenAMI, Smart Grid, ZigBee or AMI profiles. As will be apparent to one skilled in the art, however, other communication networks and protocols may be used herein without limiting the scope of the present invention.
또한 사용자 모듈은 유틸리티 미터, 컴퓨터, 예를 들어 PDA와 같은 원격 통신 장치와 직접 통신을 형성할 수 있다. 또한 사용자 모듈은 하나 이상의 유틸리티 회사와 정보를 교환할 수 있다. 상기 정보는 전력의 비용, 에너지 공급 정보, 상태 정보 및 사용자 통지 사항을 포함할 수 있다. 전력의 비용은 전력의 현재 비용 및 예상 비용을 모두 포함한다. 에너지원 정보는 사용자를 위한 에너지 보존 요청 및 발전 요청을 포함한다. 상태 정보는 발전 상태 및 차량 전지의 충전/방전 상태를 포함한다. 사용자 통지 사항은 앞으로 전력 비상 상황 및 실패가 있을지 여부를 사용자에게 알려준다. 사용자 모듈, 유틸리티 회사 및 차량 사이에서 교환되는 상기 정보는 그리드의 사용을 증진하기 위한 것이며, 이 점에 있어서 어떤 변경도 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 함은 당업자에게 명백할 것이다.The user module may also establish direct communication with a utility meter, a computer, for example a telecommunication device such as a PDA. User modules can also exchange information with one or more utility companies. The information may include the cost of power, energy supply information, status information and user notifications. The cost of power includes both the current cost and the estimated cost of power. Energy source information includes energy conservation requests and generation requests for users. The state information includes a power generation state and a charge / discharge state of the vehicle battery. The user notification informs the user whether there will be a power emergency and failure in the future. It will be apparent to those skilled in the art that the above information exchanged between user modules, utility companies and vehicles is intended to promote the use of the grid, and no changes in this regard should be construed as limiting the scope of the invention.
또한, 상기 유틸리티 회사는 사용자 모듈을 통해 사용자와 차량으로부터 제어 정보를 수집할 수 있다. 상기 제어 정보는 차량의 타입, 차량의 전지 용량, 발전기 크기, 연료전지 크기, 가용 연료, 가용 충전량 및 차량의 작동 모드를 포함할 수 있으나, 이제 국한되는 것은 아니다. 또한 전력 전송은 차량이 작동 모드로서 전력 조정 모드 또는 전력 발전 모드에 있는지 체크함으로써 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 유틸리티 회사는 차량이 그리드에 연결되어 있는 모든 기간 동안 전력 조정을 허용한다. 또 다른 실시예에서, 전력 조정은 오직 한정된 시간 동안에 제공된다. 상기 한정된 시간은 유틸리티 회사에 의해 설정된다. 또 다른 실시예에서, 전력 조정은 영역 제어 에러(ACE)에 따라 제공된다. 낮은 ACE 값은 그리드로부터 깨끗한 60Hz AC 신호 전력을 얻을 수 있도록 한다. 따라서 유틸리티는 매우 낮은 ACE 값을 유지하도록 노력한다. 일 실시예에서 ACE가 사용자의 의해 설정된 소정의 범위를 넘었을 때 전력 조정이 제공된다. 또 다른 실시예에서, ACE에 대한 소정의 범위는 유틸리티 회사에 의해 설정된다. In addition, the utility company may collect control information from the user and the vehicle through the user module. The control information may include, but is not limited to, the type of vehicle, the battery capacity of the vehicle, the generator size, the fuel cell size, the available fuel, the available charge and the mode of operation of the vehicle. The power transfer can also be controlled by checking whether the vehicle is in power adjustment mode or power generation mode as the operating mode. In one embodiment, the utility company allows power regulation for all periods of time when the vehicle is connected to the grid. In yet another embodiment, power regulation is provided for a limited time only. The limited time is set by the utility company. In another embodiment, power adjustment is provided according to an area control error (ACE). Low ACE values allow clean 60Hz AC signal power from the grid. Therefore, the utility tries to maintain a very low ACE value. In one embodiment, power adjustment is provided when the ACE exceeds a predetermined range set by the user. In another embodiment, the predetermined range for the ACE is set by the utility company.
그리드로부터 차량으로 그리고 차량으로부터 그리드로 전력을 전송하기 위하여, 차량의 절대적인 지리적 위치를 아는 것이 유용하다. 차량의 절대적인 지리적 위치는 어떤 유틸리티가 전력 전송과 관련이 있는지 결정하는데 도움을 준다. 또한, 사용자는 전력을 그리드로 전송하는 것에 대해 유틸리티 회사로부터 보상받을 수 있다. 차량의 절대적인 지리적 위치를 아는 것은 유틸리티 회사가 어떤 사용자가 보상을 받을 필요가 있는지 확인하는데 도움을 준다. 사용자 모듈은 차량의 절대적인 지리적 위치를 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, GPS 기술이 차량의 절대적인 지리적 위치를 확인하기 위해 사용된다. 또 다른 실시예에서, 차량의 절대적인 지리적 위치는 알려진 지리적 위치에 대하여 상대적인 지리적 위치를 외삽하여 결정된다. 상기 알려진 지리적 위치는 또한 유틸리티 미터를 사용함으로써 결정될 수 있다. 차량의 절대적인 지리적 위치를 결정하기 위해 외삽법 수단을 사용하는 것은 대부분의 차량이 대부분의 시간 동안 주차되어 있거나 지하에 있을 때 더욱 유용하다.In order to transfer power from the grid to the vehicle and from the vehicle to the grid, it is useful to know the absolute geographical position of the vehicle. The absolute geographic location of the vehicle helps determine which utility is associated with power transmission. In addition, the user can be compensated from the utility company for transferring power to the grid. Knowing the vehicle's absolute geographic location helps utility companies identify which users need to be rewarded. The user module can identify the absolute geographical location of the vehicle. In one embodiment of the invention, GPS technology is used to determine the absolute geographical position of the vehicle. In another embodiment, the absolute geographic location of the vehicle is determined by extrapolating the geographic location relative to the known geographic location. The known geographic location can also be determined by using a utility meter. Using extrapolation means to determine the absolute geographical position of a vehicle is more useful when most vehicles are parked or underground for most of the time.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서 사용자 모듈의 블록도를 도시한다. 사용자 모듈은 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스를 포함한다. 상기 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스는 예를 들어 입력 전력, 출력 전력, 전압, 주파수 및 전력 효율(power factor)과 같은 파라미터를 감시한다. 또한 상기 파라미터는 브라운아웃 및 블랙아웃 상황을 확인하기 위해 사용될 수 있다.1 shows a block diagram of a user module as one embodiment of the invention. The user module includes a bidirectional outlet type electrical interface. The bidirectional outlet type electrical interface monitors parameters such as, for example, input power, output power, voltage, frequency and power factor. The parameter can also be used to identify brownout and blackout situations.
양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스는 스위치에 연결된다. 상기 스위치는 릴레이 또는 회로 차단기가 될 수 있다. 상기 스위치는 전력 중단, 브라운아웃 또는 블랙아웃 상황의 경우에, 차량을 그리드로부터 전기적으로 절연하기 위해 사용된다. 또한 상기 스위치는 전력 중단, 브라운아웃 또는 블랙아웃 상황의 경우에, 빌딩을 그리드로부터 전기적으로 절연한다. 본 발명의 일 실시예에서, 스위치는 유틸리티 미터에 통합된다. 또 다른 실시예에서, 상기 스위치는 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스에 통합된다. 또한, 스위치는 현장에서 제어되거나 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스에 의해 원격으로 제어될 수 있다.The bidirectional outlet type electrical interface is connected to the switch. The switch can be a relay or a circuit breaker. The switch is used to electrically insulate the vehicle from the grid in case of power interruption, brownout or blackout situations. The switch also electrically insulates the building from the grid in case of power interruption, brownout or blackout situations. In one embodiment of the invention, the switch is integrated into a utility meter. In yet another embodiment, the switch is integrated into a bidirectional outlet type electrical interface. The switch can also be field controlled or remotely controlled by a bidirectional outlet type electrical interface.
양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스는 빌딩의 전기 배선에 연결할 수 있다. 일 실시예에서, 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스와 빌딩의 전기 배선 사이의 연결이 하드와이어(hardwired)된다. 또 다른 실시예에서, 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스와 빌딩의 전기 배선 사이의 연결은 표준 110V/220V 출력을 통한다.The bidirectional outlet type electrical interface can be connected to the electrical wiring of the building. In one embodiment, the connection between the bidirectional outlet type electrical interface and the electrical wiring in the building is hardwired. In yet another embodiment, the connection between the bidirectional outlet type electrical interface and the building electrical wiring is through a standard 110V / 220V output.
또한 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스는 차량으로부터 전기 연결을 얻을 수 있다. 일 실시예에서, 차량으로부터의 전기 연결은 표준 110V/220V 아울렛을 통해 얻어진다. The bidirectional outlet type electrical interface can also obtain electrical connections from the vehicle. In one embodiment, the electrical connections from the vehicle are obtained through standard 110V / 220V outlets.
차량의 타입은 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스에 의해 결정될 수 있다. 차량 타입을 결정하기 위해, 예를 들어 로드 시그너쳐 분석(load signature 분석), 전력 효율 측정 또는 RFID와 같은 방법이 사용될 수 있다. 로드 시그너쳐 분석의 경우에, 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스에 의해 얻어진 정보는 로드 시그너쳐 데이터베이스 또는 뉴럴 네트워크(neural network)로 입력될 수 있다. 로드 시그너쳐 분석은 전력 효율 분석, 커런트 드로(current draw) 및 조화 분석(harmonics analysis)을 더 포함한다. 또한 상기 설명된 것과 다른 방법이 본 발명의 범위를 제한하지 않는 방법으로 차량의 타입를 결정하기 위해 사용될 수 있음은 당업자에게 명백하다.The type of vehicle may be determined by a bidirectional outlet type electrical interface. To determine the vehicle type, methods such as, for example, load signature analysis, power efficiency measurement or RFID can be used. In the case of load signature analysis, the information obtained by the bidirectional outlet type electrical interface can be entered into a load signature database or neural network. Load signature analysis further includes power efficiency analysis, current draw, and harmonics analysis. It is also apparent to those skilled in the art that methods other than those described above can be used to determine the type of vehicle in a manner that does not limit the scope of the invention.
사용자 모듈은 프로세싱 유닛, 메모리 모듈, 센서 모듈, 제어 모듈 및 전원을 더 포함한다. 상기 프로세싱 유닛은 제어 논리를 포함한다. 상기 제어 논리는 그리드와 차량 사이의 전력을 전송하기 위하여, 예를 들어 차량으로의 전력 공급 제어, 전력 조정 및 차량으로부터의 전력 취득 제어와 같은 다양한 기능을 제어한다. 차량으로의 전력 공급 단계는 차량의 전지를 충전하는 것을 더 포함한다. 차량으로부터 전력을 취득하는 단계는 차량의 전지를 방전하는 것을 더 포함한다. 당업자에게 명백하듯이, 전지는 간단하게 전력의 저장 수단으로서 사용되지만 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 또한, 플러그인 하이브리드 전기 차량(PHEV) 및 연료전지 차량(FCV)의 경우에, 전력은 외부 연료에 의해 공급될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 천연가스는 외부 연료로서 사용된다. 그러나, 또한 천연가스가 아닌 연료가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않으면서 사용될 수 있다.The user module further includes a processing unit, a memory module, a sensor module, a control module and a power supply. The processing unit includes control logic. The control logic controls various functions such as, for example, power supply control to the vehicle, power regulation and power acquisition control from the vehicle to transfer power between the grid and the vehicle. The step of supplying power to the vehicle further includes charging the battery of the vehicle. Acquiring power from the vehicle further includes discharging the battery of the vehicle. As will be apparent to those skilled in the art, the battery is simply used as a means of storing power, but the scope of the present invention is not limited. In addition, in the case of a plug-in hybrid electric vehicle PHEV and a fuel cell vehicle FCV, power may be supplied by an external fuel. In one embodiment of the invention, natural gas is used as external fuel. However, fuels other than natural gas may also be used without affecting the scope of the present invention.
또한 상기 시스템은 가격에 민감한 방법으로 차량 전지를 충전하고 방전할 수 있다. 이 경우에, 차량 전지는 전력 비용이 소정의 수준보다 낮을 때 충전된다. 전력의 가격이 소정의 수준보다 높을 때, 전력은 차량 전지를 방전함으로써 차량으로부터 전력을 얻을 수 있다. 상기 소정의 수준은 사용자 또는 유틸리티 회사에 의해 설정될 수 있다. 또한 플러그인 하이브리드 전기 차량(PHEV) 또는 연료전지 차량(FCV)의 경우에, 차량 전지는 특정 수치의 kWh가 특정 기간 동안 그리드에 사용 가능하도록 충전되고 방전될 수 있다. kWh의 특정한 수치는 유틸리티 회사에 의해 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 특정 기간은 최대 전력 사용 기간으로서 선택된다. 이 방법으로, 브라운아웃 또는 블랙아웃 상황 발생의 가능성이 감소할 수 있다. 또한 사용자는 차량으로부터 일정 기간 동안 전력을 공급하는 것에 대하여 유틸리티 회사에 의해 보상을 받을 수 있다. The system can also charge and discharge vehicle batteries in a cost-sensitive manner. In this case, the vehicle battery is charged when the power cost is lower than the predetermined level. When the price of power is higher than a predetermined level, the power can obtain power from the vehicle by discharging the vehicle battery. The predetermined level may be set by a user or a utility company. Also in the case of plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) or fuel cell vehicles (FCVs), the vehicle cells may be charged and discharged such that a certain amount of kWh is available to the grid for a certain period of time. The specific value of kWh can be selected by the utility company. In one embodiment, the particular time period is selected as the maximum power usage period. In this way, the likelihood of occurrence of a brownout or blackout situation can be reduced. The user can also be compensated by the utility company for supplying power from the vehicle for a period of time.
그리드의 과부하를 피하기 위하여, 상기 시스템은 또한 주기적 방법으로 차량을 충전하고 방전할 수 있다. 이 경우에, 차량 그룹은 밤 또는 다른 인기있는 충전 시간 동안 일정한 부하를 보장하기 위하여 주기적 방법으로 충전된다. 주기적 방법으로 차량 전지를 방전하는 것은 차량이 더 긴 시간 동안 전력을 공급할 수 있도록 하고, 따라서 최대 전력 사용 기간에 유틸리티 회사를 돕는다.In order to avoid overloading the grid, the system can also charge and discharge the vehicle in a periodic manner. In this case, the vehicle group is charged in a periodic manner to ensure a constant load during the night or other popular charging time. Discharging the vehicle battery in a periodic manner allows the vehicle to power for longer periods of time, thus assisting the utility company in peak power usage.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 그리드로부터 차량으로 그리고 차량으로부터 그리드로 전력을 전송하는 시스템의 작동을 도시한다. 101 단계에서, 상기 시스템은 차량이 사용자 모듈에 플러그 되었는지 감지한다. 102 단계에서, 차량 파라미터가 확인된다. 차량 파라미터는 차량의 타입, 차량의 절대적인 지리적 위치 및 차량에 저장된 전력의 양을 포함한다. 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서, 상기와 다른 몇 개의 파라미터가 또한 확인될 수 있다. 103 단계에서, 시스템은 그리드가 접속되었는지 감지한다. 그리드가 접속되어 있지 않으면, 시스템은 106 단계의 비상 작동 상태로 들어간다. 104 단계에서, 시스템은 그리드와 동기화하려고 시도하며 그리드와 성공적으로 동기화되었는지 체크한다. 105 단계에서, 시스템은 정상 작동 상태로 들어간다. 102 단계 또는 104 단계가 실패하면, 시스템은 디버깅 상태로 들어간다.2 illustrates the operation of a system for transferring power from a grid to a vehicle and from a vehicle to the grid, as an embodiment of the invention. In
도 3은 본 발명의 일 실시예로 전지 전기 차량(BEV)을 위한 시스템의 정상 작동 상태를 도시한다. 201 단계에서, 시스템은 차량이 전력 조정이 필요한지를 체크한다. 이는 현재 전력의 가격과 사용자로부터의 서비스 요청을 사용하여 결정된다. 202 단계에서 전력 조정이 시스템에 의해 시작된다. 203 단계에서, 시스템은 BEV의 전지가 충전이 필요한지 결정한다. 전지가 충전이 필요하다면, 시스템은 204 단계로 이어지고, 여기서 차량 전지는 그리드로부터의 전력을 사용하여 충전된다. 205 단계에서, 시스템은 완전히 충전된 전지 또는 사용자로부터의 중지 요청을 감지한다. 차량으로부터 전력이 얻어질 때, 시스템은 208 단계로 이어지고, 여기서 차량 전지는 방전된다. 207 단계에서, 차량은 전력을 그리드로 공급한다. 시스템이 206 단계에서 낮은 전지량 또는 사용자로부터 중지 요청을 감지할 때, 시스템은 203 단계로 재진입하고 차량 전지를 다시 충전하기 시작한다.3 shows a normal operating state of a system for a battery electric vehicle (BEV) in one embodiment of the invention. In
도 4는 본 발명의 일 실시예로, 플러그인 하이브리드 차량(PHEV) 또는 연료전지 차량(FCV)를 위한 시스템의 정상 작동 상태를 도시한다. 301 단계에서, 시스템은 차량이 전력 조정이 필요한지 체크한다. 이는 현재 전력의 가격 또는 사용자로부터의 서비스 요청을 사용하여 결정된다. 302 단계에서, 전력 조정은 시스템에 의해 시작된다. 303 단계에서, 시스템은 PHEV 또는 FCV의 전지가 충전이 필요한지 결정한다. 전지가 충전이 필요하다면, 시스템은 305 단계로 이어지고, 여기서 차량 전지는 그리드로부터의 전력을 사용하여 충전된다. 그리드로부터 차량의 전지를 충전하는 것이 불가능하다면, 시스템은 304 단계로 이어진다. 304 단계에서, 차량 전지가 외부 연료원을 사용하여 충전될 수 있는지 체크한다. 본 발명의 일 실시예에서, 천연가스는 외부 연료원으로 사용된다. 306 단계에서, 시스템은 완전히 충전된 전지 또는 사용자로부터의 중지 요청을 감지한다. 전력이 차량으로부터 얻어질 때, 시스템은 309 단계로 이어지고, 여기서 차량 전지는 방전된다. 308 단계에서, 차량은 전력을 그리드로 공급한다. 시스템이 307 단계에서 조금 충전된 전지 또는 사용자로부터의 중지 요청을 감지할 때, 시스템은 303 단계로 재진입하고 차량 전지를 다시 충전하기 시작한다.4 shows, in one embodiment, the normal operating state of a system for a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or fuel cell vehicle (FCV). In
도 5는 시스템의 비상 작동 상태를 도시한다. 401 단계에서, 시스템은 그리드로부터 빌딩을 연결 해제한다. 이는 양방향 아울렛 타입 전기 인터페이스에 연결될 스위치를 사용함으로써 수행될 수 있다. 402 단계에서, 시스템은 빌딩이 그리드로부터 성공적으로 연결 해제되었는지 감지한다. 그리고나서, 403 단계에서, 시스템은 사용자의 수요 반응 프로그램 참여를 체크한다. 사용자가 참여하면, 시스템은 404 단계로 이어지고, 여기서 전력이 빌딩으로 제공된다. 405 단계에서, 시스템은 빌딩을 위한 전력 발전을 시작하기 위한 명령을 한다. 그리고 406 단계에서, 시스템은 사용자의 요청과 같이 유틸리티가 빌딩을 그리드로 다시 연결하도록 한다. 407 단계에서, 전지 전기 차량(BEV)은 유틸리티 회사가 내놓은 지시를 따르기 시작한다. 408 단계에서 시스템은 그리드가 복구되었는지 체크한다. 그리드가 복구되었다면, 시스템은 501 단계로 넘어가고 여기서 그리드와의 동기화가 이루어진다. 502 단계에서 그리드와의 성공적인 동기화를 감지한 후, 시스템은 정상 작동 상태로 되돌아 간다. 그리드가 복구되지 않았다면, 시스템은 409 단계에서 BEV의 전지의 충전이 설정 가능한 최저 수준인지 체크한다. 차량이 플러그인 하이브리드 전기 차량(PHEV) 또는 연료전지 차량(FCV)이라면, 시스템은 500 단계로 이어지고, 여기서 외부 연료원의 사용가능성이 감지된다. 외부 연료원이 사용가능하다면 시스템은 503 단계로 이어지고 여기서 유틸리티 회사가 내놓은 지시를 따른다. 504 단계에서, 시스템은 그리드가 회복되었는지 체크한다. 그리드가 회복되었다면, 시스템은 501 단계로 넘어가고 여기서 그리드와의 동기화가 이루어진다. 502 단계에서 그리드와의 성공적인 동기화를 감지한 후, 시스템은 정상 작동 상태로 돌아간다. 502 단계에서 그리드와의 성공적이지 않은 동기화가 감지되면, 시스템은 디버깅 모드로 들어간다.5 shows an emergency operating state of the system. In step 401, the system disconnects the building from the grid. This can be done by using a switch to be connected to the bidirectional outlet type electrical interface. In
403 단계에서, 사용자의 참여가 감지되지 않는다면, 시스템은 505 단계로 이어지고, 여기서 전력은 빌딩으로 공급된다. 506 단계에서, 전지 전기 차량(BEV)는 전력을 빌딩으로 제공하는 것을 계속한다. 507 단계에서, 시스템은 그리드가 회복되었는지 체크한다. 그리드가 회복되었다면 시스템은 600 단계로 넘어가고 여기서 그리드와의 동기화가 이루어진다. 601 단계에서 그리드와의 성공적인 동기화를 감지한 후, 시스템은 정상 작동 상태로 되돌아 간다. 그리드가 회복되지 않았다면, 508 단계에서 시스템은 BEV의 전지가 설정 가능한 최저 수준인지 체크한다. 차량이 플러그인 하이브리드 전기 차량(PHEV) 또는 연료전지 차량(FCV)라면, 시스템은 509 단계로 이어지고 여기서 외부 연료원의 사용가능성이 감지된다. 외부 연료원이 사용가능하다면 시스템은 602 단계로 이어지고 여기서 시스템은 완전 전지 충전을 유지하면서 전력을 가정으로 공급한다. 603 단계에서, 시스템은 그리드가 회복되었는지 감지한다. 그리드가 회복되었다면, 시스템은 600 단계로 넘어가고 여기서 그리드와의 동기화가 이루어진다. 601 단계에서 그리드와의 성공적인 동기화를 감지한 후 시스템은 정상 작동 상태로 되돌아 간다. 601 단계에서 그리드와의 성공적이지 않은 동기화가 감지되면, 시스템은 디버깅 모드로 들어간다.In
또한 제어 논리는 아이들링(idling) 모드로 들어갈 수 있고, 여기서 시스템에 어떤 제어 기능도 의해 수행되지 않는다. 시스템은 정상 또는 비상 작동 상태에서 에러가 발생했을 때에는 언제라도 디버깅 모드로 들어간다. 또한 상기 에러는 그리드의 손실을 포함하고, 차량의 전지를 충전하거나 방전하는 것이 불가능하다.The control logic may also enter an idling mode, where no control function is performed by the system. The system enters debugging mode whenever an error occurs in normal or emergency operation. The error also includes loss of the grid and it is not possible to charge or discharge the battery of the vehicle.
본 발명의 일 실시예에서, 제어 논리는 프로세싱 유닛에 통합된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 제어 논리는 프로세싱 유닛의 외부에 위치한다.In one embodiment of the invention, the control logic is integrated into the processing unit. In another embodiment of the invention, the control logic is located outside of the processing unit.
유틸리티 회사가 제어 기능을 지원하지 않는다면, 제어 논리는 브라운아웃 또는 블랙아웃 상황에서 차량으로부터 전력을 얻도록 여전히 프로그램될 수 있다. 또한 차량으로부터 전력을 얻는 비용이 그리드로부터 전력을 얻는 비용보다 낮다면, 제어 논리는 차량으로부터 전력을 얻는다. 차량으로부터 전력을 얻는 비용을 결정하기 위해서, 제어 논리는 차량으로 전력을 공급하는 비용과 전력 공급 및 획득의 과정에 관계된 구성품의 피로 비용(fatigue cost)을 계산한다. 플러그인 하이브리드 차량(PHEV) 또는 연료전지 차량(FCV)의 경우에, 제어 논리는 차량에 전력을 공급하기 위한 외부 연료를 사용하는 비용을 고려한다. If the utility company does not support the control function, the control logic can still be programmed to draw power from the vehicle in brownout or blackout situations. Also, if the cost of getting power from the vehicle is lower than the cost of getting power from the grid, the control logic gets power from the vehicle. To determine the cost of getting power from the vehicle, the control logic calculates the cost of powering the vehicle and the fatigue cost of the components involved in the process of powering and obtaining. In the case of a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or a fuel cell vehicle (FCV), the control logic takes into account the cost of using external fuel to power the vehicle.
또한, 시스템은 필요하다면 차량이 사용자의 의해 구동될 수 있게 하기 위해 전지 전기 차량(BEV)의 설정 가능한 최저 수준의 충전을 유지한다. 플러그인 하이브리드 차량(PHEV) 또는 연료전지 차량(FCV)의 경우에, 차량에서 설정 가능한 최저 수준의 외부 연료는 시스템에 의해 유지된다.In addition, the system maintains the lowest settable charge of the battery electric vehicle (BEV) to allow the vehicle to be driven by the user if necessary. In the case of a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or fuel cell vehicle (FCV), the lowest external fuel configurable in the vehicle is maintained by the system.
물론, 당업자라면 여기서 개시된 실시예를 고려해서 본 발명의 범위 내의 많은 변형과 변경을 가할 수 있을 것이다. 그러나, 이러한 변형과 변경은 본 발명의 범위를 제한하는 요소로 여겨져서는 안 된다.Of course, those skilled in the art will be able to make many modifications and variations within the scope of the present invention in light of the embodiments disclosed herein. However, such modifications and variations are not to be considered as limiting the scope of the invention.
Claims (66)
(a) 사용자 모듈과,
(b) 사용자 모듈을 그리드 및 차량에 연결하는 통신 네트워크를 포함하는 전력 전송 시스템.Power transmission system between the grid and one or more vehicles,
(a) a user module,
(b) a power transmission system comprising a communication network connecting the user module to the grid and the vehicle.
(b) 프로세싱 유닛,
(c) 센서 모듈,
(d) 제어 모듈,
(e) 메모리 모듈,
(f) 전원을 더 포함하는 전력 전송 시스템.The system of claim 1, wherein the user module comprises (a) a bidirectional outlet type electrical interface,
(b) a processing unit,
(c) sensor module,
(d) control module,
(e) memory modules,
(f) a power transfer system further comprising a power source.
(a) 전력을 차량으로 공급하는 단계,
(b) 상기 전력을 조정하는 단계 및
(c) 전력을 차량으로부터 얻는 단계를 포함하는 전력 전송 방법.Is a method of transferring power between the grid and one or more vehicles,
(a) supplying power to the vehicle,
(b) adjusting the power; and
(c) obtaining power from the vehicle.
(b) 상기 전력을 조정하는 단계 및
(c) 전력을 차량으로부터 얻는 단계는 제어 논리에 의해 제어되는 전력 전송 방법.38. The method of claim 37, further comprising: (a) supplying power to the vehicle,
(b) adjusting the power; and
(c) obtaining power from the vehicle is controlled by control logic.
(b) 상기 전력을 조정하는 단계 및
(c) 전력을 차량으로부터 얻는 단계는 유틸리티 회사에 의해 보상을 받는 전력 전송 방법.38. The method of claim 37, further comprising: (a) supplying power to the vehicle,
(b) adjusting the power; and
(c) obtaining power from the vehicle is a power transfer method that is compensated by a utility company.
(b) 상기 전력을 조정하는 단계 및
(c) 전력을 차량으로부터 얻는 단계는 주기적으로 수행되는 전력 전송 방법.
38. The method of claim 37, further comprising: (a) supplying power to the vehicle,
(b) adjusting the power; and
(c) obtaining power from the vehicle is performed periodically.
Applications Claiming Priority (1)
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