KR101197569B1 - 지능형 전원충전 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

지능형 전원충전 시스템 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명에 따른 지능형 전원충전 시스템은, 스마트 그리드와 연계하여 지역단위로 충전 인프라를 구축하고, 사용자 요구정보를 받아 모계기로 전달하고, 모계기로부터 공급 가능한 최대 전력을 사용자에게 전달하며, 전력 품질 등의 상태정보와 사용자의 요구정보를 저장하고 관리서버로 전달하는 복수의 자계기; 복수의 자계기와 유선 또는 무선으로 데이터를 송수신하며, 사용자 요구정보 및 각 자계기의 상태정보에 기초하여 사용자의 충전 요구량을 분석하는 모계기; 및 모계기와 네트워크를 통해 연결되며, 분석된 사용자의 충전 요구량에 기초하여 요금 처리 및 관리를 수행하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지능형 전원충전 시스템 및 그 제어방법{Intelligent Power Source Charging System and Control Method thereof}

본 발명은 지능형 전원충전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 지역 단위로 전력을 공급하기 위한 충전 인프라를 구축하고, 그에 따라 효율적인 전력 공급 계획 수립 및 사용자에게 편리한 충전 방법을 제공하며, 체계적이고 정확한 요금 정산이 이루어지도록 할 수 있는 지능형 전원충전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

각종 에너지 자원의 고갈은 물론, 에너지 수요의 폭증에 따라 세계 각국은 석유 의존 경제로부터의 탈피와 이를 통한 에너지 안보 및 자주의 확보를 위하여 신재생 에너지 등을 활용한 분산 발전 시스템의 대중화와 석유 의존 경제의 핵심적 과제인 자동차의 구동 에너지원의 변화를 추구해 왔다.

이를 통해 태양광, 풍력, 연료전지 등의 지역 분산 발전 시스템이 전국적으로 널리 설치되었고, 이러한 흐름은 정부의 꾸준한 보급 노력으로 앞으로도 확대될 것으로 보여진다. 특히, 지역분산 발전 시스템은 지속적으로 증가하는 전력 수요에 대처하기 위한 국가 중앙 전력망의 일방적 확대를 지양하고, 각 수요처의 특성에 맞도록 전력 수급을 유연하게 할 수 있어, 단순히 신재생 에너지를 이용하여 환경 부담을 덜어주는 방식의 발전 방식이라는 특성, 그 이상의 효과가 있다.

한편, 자동차의 구동 에너지원의 변화로서는, 기존의 석유제품 즉, 가솔린, 경유, LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 연료의 사용량을 줄이기 위하여 배터리를 보조 동력원으로 이용한 하이브리드 전기자동차가 등장하였다. 하이브리드 전기자동차는 회생제동 또는 기존의 엔진을 구동하여 발전기를 구동하며, 발전기로부터 발생하는 전력을 자동차 내 설치된 배터리로 충전한다. 이 배터리에 충전된 전력은 하이브리드 특유의 동력 제어를 이용한 전기 모터의 구동력으로 전환되고, 이 구동력은 엔진의 구동력과 함께 속도 구간별, 토크 구간별로 적당히 분배 사용함으로써 단위 주행구간 당 연료 소모를 줄여 전체적인 연비를 상승시키는 효과를 내고 있다.

반면, 순수 전기자동차 또는 플러그인 하이브리드 전기자동차(이하 플러그인 전기 자동차)는 기존의 하이브리드 전기자동차의 배터리가 단순히 엔진의 연료 소모율을 높이고 주행 중 에너지를 효과적으로 사용하기 위한 보조 동력원으로서 이용되는 것에 비해, 적극적으로는 자동차 주행에서 에너지를 효과적으로 공급하는 방식으로 발전된 방식이다. 특히 플러그인 전기자동차는 기존의 하이브리드 전기자동차에 없는 콘센트 접속구가 있어, 배터리의 충전 전력을 공급받는 방식을 외부 전력망에서 얻고자 한다. 기존 하이브리드 전기자동차의 배터리 충전을 위한 전력은 회생제동과 엔진의 발전기 구동에 의해 공급되었지만, 플러그인 전기자동차의 경우는 국가 중앙 전력망 혹은 지역 분산 발전시스템의 전력망으로부터 충전을 위한 전력을 공급받을 수 있게 됨에 따라 배터리 용량의 증대를 가능케 한다. 이와 같은 배터리 용량의 증대는 결과적으로 차량 내 배터리의 최대 전력사용량을 증가시킴에 따라, 차량의 일부 주행거리 전체를 배터리의 전력에너지만으로 충당할 수 있게 되었다. 이를 통해 플러그인 전기자동차는 20마일, 33마일, 40마일, 60마일 등의 일정 구간을 배터리의 용량에 따라, 엔진의 도움없이 전기모터의 구동만으로 주행할 수 있게 된다. 이와 같은 플러그인 전기자동차는 향후 큰 시장 확장세를 보일 것으로 예측되고 있으며, 이에 따른 국가 중앙 전력망 혹은 지역 분산 발전시스템에서 플러그인 전기자동차를 위한 충전 전력 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 예측된다.

이는 향후 플러그인 전기자동차의 등장과 대중화에 따른 충전 수요의 폭발적 증가와 이를 위한 사회적 인프라 조성을 위해, 첫째로 전력을 어떻게 공급할 것인가의 문제와, 둘째로 충전을 위한 전력 요금의 정산을 어떤 방식으로 이루어야 하는지에 대한 문제를 해결하기 위한 기술적 환경을 조성해야 할 필요성을 시사하고 있다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 기술적 환경을 조성해야 할 필요성에 부응하기 위하여 창안된 것으로서, 지역 단위로 전력을 공급하기 위한 충전 인프라를 구축하고, 그에 따라 효율적인 전력 공급 계획 수립 및 사용자에게 편리한 충전 방법을 제공하며, 체계적이고 정확한 요금 정산이 이루어지도록 할 수 있는 지능형 전원충전 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전원충전 시스템은, 지역단위로 설치되며, 상기 지역단위 내의 접속된 사용자로부터 사용자 요구정보를 수신하고, 상기 사용자 요구정보에 대응하는 전력을 상기 사용자에게 전달하며, 상기 요구정보와 상태정보를 저장하는 복수의 자계기; 복수의 상기 자계기와 유선 또는 무선으로 데이터를 송수신하며, 상기 자계기로부터 수신한 상기 사용자 요구정보 및 상기 상태정보에 기초하여 상기 사용자의 충전 요구량을 분석하고 공급 가능 전력량을 산출하여, 각 자계기의 공급 전력량을 제어하도록 명령하는 모계기; 및 상기 모계기와 네트워크를 통해 연결되며, 모든 모계기와 자계기를 관리하고, 상기 등록된 사용자에게 충전 요구량에 기초한 요금 처리 및 다양한 통계정보 제공을 수행하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 관리 서버는, 스마트 그리드와 연계하여 외부 전력 공급자의 서버로부터 전달 받은 지역단위별 요금정보 및 시간대별 요금정보 리스트를 저장하며 저장된 상기 요금정보 및 상기 사용자에게 공급한 전력량에 기초한 요금 계산 및 다양한 요금에 대한 통계를 제공하는 요금 계산부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 관리 서버는, 각 지역단위의 필요 전력량을 예측하고, 스마트 그리드와 연계하여 탄력적인 전력 공급을 통해 각 모계기의 사용가능한 전력량을 이벤트 단위로 저장하고, 모든 모계기와 자계기의 상태정보를 관리하는 충전기 관리부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 관리 서버는, 사용자에게 다양한 통계정보를 제공하고, 등록된 사용자인지 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 요금의 징수 방법을 결정하는 사용자 관리부를 포함할 수 있다.

상기 자계기는, 상기 요구정보와 상태정보를 저장하는 저장부; 상기 사용자에게 인터페이스를 제공하는 사용자 인터페이스부; 상기 사용자 요구정보 및 상기 상태정보를 상기 모계기에 유선 또는 무선으로 전송하는 통신부; 전압 및 전류, 누적전력량을 측정하고, 상기 모계기로부터 전달된 지시에 따라 전류의 양을 조절하는 전력 관리부; 및 상기 저장부, 상기 사용자 인터페이스부, 상기 통신부 및 상기 전력 관리부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 모계기는, 각각의 상기 자계기에 대한 정보를 저장하는 저장부; 관리자에게 인터페이스를 제공하는 관리자 인터페이스부; 상기 자계기와 관리서버와 유선 또는 무선으로 통신하는 통신부; 상기 사용자 요구정보, 상기 자계기의 상태정보, 자계기에 연결된 플러그인 전기자동차의 환경정보 및 상기 관리자 인터페이스부를 통해 수신한 관리자 제어신호에 기초하여 상기 사용자의 충전 요구량을 분석하고, 그에 따라 상기 자계기를 통해 전달되는 전력을 제어하는 전력 제어부; 및 상기 저장부, 상기 관리자 인터페이스부, 상기 통신부 및 상기 전력 제어부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전원충전 시스템의 제어방법은, 자계기 또는 모계기를 통해 수신한 사용자 정보에 기초하여 사용자 인증을 수행하는 단계; 상기 사용자 요구정보 및 각 자계기의 상태정보, 각 자계기에 연결된 플러그인 전기자동차의 환경정보에 기초하여 사용자의 공급 가능 최대 전력량을 분석하는 단계; 분석된 상기 사용자의 충전 요구량에 기초하여 요금 처리 및 관리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 지능형 전원충전 시스템의 제어방법은, 상기 분석된 공급 가능 최대 전력량에 기초하여 다른 자계기에 공급 전류량의 변경을 요청하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 지능형 충전시스템과 제어 방법에 따르면, 전력을 체계적이고 효율적으로 공급하기 위한 충전 인프라를 지역 단위로 구축하고, 그에 따라 안정적인 전력 공급 계획 수립이 가능하다. 또한, 사용자에게 편리하고 융통성 있는 실용적인 충전 제어 방법을 제공하고, 체계적이고 정확한 요금 정산이 이루어지도록 할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전원충전 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 자계기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 모계기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 관리 서버의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전원충전 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 당업자에게 주지 저명한 기술에 대해서는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전원충전 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 지능형 전원충전 시스템은 복수의 자계기(100), 모계기(200), 및 네트워크(300)를 통해 지역단위로 설치되는 다수의 모계기(200)와 연결되는 관리서버(400)를 포함한다. 그러나, 자계기(100)가 유선 LAN을 이용하여 네트워크(300)에 연결되어 있다면 직접 관리서버(400)와 연결이 가능하다. 또한, 자계기(100)의 통신부가 네트워크(300)에 직접 접속할 수 없는 물리적 연결을 이용하여 모계기(200)와 연결되어 있더라도 게이트웨이 역할을 수행함으로써 자계기(100)는 모계기(200)와 가시적으로 직접 연결되어져 있다고 판단할 수 있다. 즉, 데이터 전달에 있어서는 자계기(100)는 관리서버(400)와 논리적으로 네트워크 연결이 확립되어, 직접 연결되어 있는 것으로 간주한다.

자계기(100)는 지역단위로 설치되며, 사용자 요구정보에 대응하는 전력을 사용자에게 전달하며, 자계기(100)의 전력품질 등의 상태정보와 사용자의 요구정보를 저장한다. 예를 들어, 자계기(100)는 아파트 단지, 주상 복합 빌딩 등과 같은 지역단위에 복수로 설치될 수 있다.

또한, 자계기(100)는 전력의 상태를 주기적으로 계측하고, 관리서버(400)로 전달하며, 모계기(200)로부터 지역별 / 시간별 요금 정보 리스트를 수신한다. 동시에 계측 정보와 요금 정보를 자계기의(100)의 디스플레이 장치에 실시간으로 표시함으로써 사용자가 용이하게 인지하고, 충전의 결정에 도움을 줄 수 있도록 한다.

또한, 자계기(100)는 사용자가 요청한 요구 정보를 모계기(200)로 전달하고, 모계기(200)로부터 회신 받은 전력량 제어 데이터에 근거하여 공급 가능한 전력량을 제어할 수 있으며, 충전이 완료 되면 자계기(100)는 사용자가 충전한 전력량을 관리서버(400)로 전달한다.

모계기(200)는 복수의 자계기(100)와 다양한 물리적 통신 방법을 이용할 수 있다. 즉, 모계기(200)와 자계기(100)는 PLC(Power Line Communication), 무선 LAN(Wireless Local Area Network), 유선 LAN(Wire Local Area Network), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), MODBUS, CAN(Control Area Network) 등의 통신 방법을 통해 데이터를 송수신한다. 이때, 자계기(100)와 모계기(200)는 동일한 종류의 유선 또는 무선 모듈을 구비하는 것이 바람직하다.

모계기(200)는 사용자가 충전을 위해 요청한 요구정보와 자계기(100)로부터 수집한 상태정보에 기초하여 공급 가능한 전력량을 분석한다. 여기서, 요구정보는 사용자의 플러그인 전기자동차의 충전용량, 단위시간당 평균 사용량, 요구되는 충전용량 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 모계기(200)는 전력량 분석을 위해 모든 자계기(100)에 연결된 플러그인 전기자동차의 정보를 포함하는 상태정보를 전달할 것을 요구할 수 있다.

모계기(200)는 요금 정보의 고시를 위해 관리서버(400)로부터 받은 지역별 / 시간별 요금 정보 리스트를 자계기(100)에 전파한다.

관리서버(400)는 네트워크(300)를 통해 연결된 복수의 자계기(100)와 모계기(200)의 사용자 관리를 수행한다.

관리서버(400)는 충전 요금의 고시를 전력 공급자의 서버로부터 요금 리스트를 받아 저장하고, 네트워크(300)를 통해 모계기(200)로 전달한다.

관리서버(400)는 자계기(100)로부터 주기적으로 전달되는 전력품질 등의 상태정보와 사용자의 요구와 변화에 따른 정보를 비동기적으로 전달하는 요구정보를 수집한다. 또한, 관리서버(400)는 모계기(200)로부터 자계기의 전류량 제어신호 등과 같은 이벤트정보와 주기적인 상태정보를 수신한다.

또한 관리서버(400)는 사용자를 등록 및 저장하고, 자계기(100)를 통해 접속한 사용자에 대하여 등록된 사용자인지 여부를 판단할 수 있으며, 그 판단결과에 따라 요금의 징수방법을 다르게 처리할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 등록된 사용자인 경우에는 일정 기간 동안에 해당 사용자에게 제공된 충전량을 누적하고 그에 따라 월별, 주별 등의 일정 단위로 요금을 정산하여 청구하고, 다양한 분석 자료를 제공할 수 있으며, 사용자가 등록된 사용자가 아닌 경우에는 사용자의 충전 요구량에 따라 즉시 요금을 청구하도록 모계기(200)에 전달한다.

도 2는 도 1의 자계기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 자계기(100)는 저장부(110), 사용자 인터페이스부(120), 통신부(130), 전력 관리부(140) 및 제어부(150)를 구비할 수 있다. 기술된 바와 같이 물리적으로 자계기(100)는 모계기(200)를 통해 관리서버(400)와 연결되어 있다 하더라도, 논리적 데이터 통신에 있어 가시적으로 자계기(100)와 관리서버(400)는 직접 연결되어져 있는 것으로 간주한다.

저장부(110)는 자계기(100)의 상태정보와 요구정보를 저장한다. 예를 들어, 저장부(110)는 관리서버(400)로 부터 받은 지역별 / 시간별 요금정보 리스트 및, 지정된 기간 단위 전력품질 등의 상태정보와, 사용자 충전요구 변화에 대한 요구정보를 저장한다.

사용자 인터페이스부(120)는 사용자의 조작 및 명령어 입력을 위한 입력부(도시하지 않음), 및 전력 품질 및 단위당 금액을 고시하고, 동작에 대한 처리과정을 표시하기 위한 디스플레이부(도시하지 않음)를 포함하며, 사용자가 요구 정보를 입력하기 위한 인터페이스를 제공한다.

통신부(130)는 PLC(Power Line Communication), 무선 LAN(Wireless Local Area Network), 유선 LAN(Wire Local Area Network), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), MODBUS, CAN(Control Area Network) 등의 다양한 통신 방법을 통해 데이터를 송수신하는 것이 가능하며, 복수로 구성되어질 수 있다.

전력 관리부(140)는 주기적으로 전압 및 전류에 대해 계측하고 통신부(130)를 통해 관리서버(400)로 전달하고, 충전 시 사용자의 플러그인 전기자동차에 제공되는 누적 전류량을 사용자 인터페이스부(120)에 표시한다. 또한, 모계기(200)를 통해 수신되는 제어신호에 따라 사용자의 플러그인 전기자동차에 제공되는 전력의 전류량을 조절한다.

제어부(150)는 자계기(100)의 구동을 위한 제어용 펌웨어(firmware)에 따라 저장부(110), 사용자 인터페이스부(120), 통신부(130) 및 전력 관리부(140)의 상호 연결 및 동작을 제어한다.

제어부(150)는 사용자 인터페이스부(120)를 통해 수신된 플러그인 전기자동차에 대한 전원 충전을 요청하는 사용자 요구정보를 통신부(130)를 통해 모계기(200)로 전달하고, 상태정보를 실시간으로 관리서버(400)로 전송한다. 또한 모계기(200)로부터 전류량 제어 메시지를 수신하면 이를 전력 관리부(140)로 전달한다.

도 3은 도 1의 모계기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 모계기(200)는 저장부(210), 관리자 인터페이스부(220), 통신부(230), 전력 제어부(240) 및 제어부(250)를 구비할 수 있다.

저장부(210)는 모계기(200)가 설치된 환경의 환경정보와 각 자계기(100) 요구정보와 를 저장한다. 즉, 저장부(210)는 특정 시간에 모계기(200)가 공급 가능한 총 전력량, 각 자계기(100)가 사용 중인 전력량의 합, 관리하는 모계기(100)의 수 등과 같은 환경정보를 저장한다.

또한, 저장부(210)는 각 자계기(100)의 정보, 충전중인 자계기의 요금 처리 방법, 사용자가 자계기(100)가 충전을 위해 요구한 요구정보, 및 요구정보에 대한 모계기의 충전 제어정보를 정의된 기간 동안 저장할 수 있다.

관리자 인터페이스부(220)는 관리자가 모계기(200)를 모니터링하고 환경을 설정하기 위한 것으로 모계기(200)의 저장부(210)에 저장된 내용 또는 자계기(100)로부터 전달되는 메시지를 표시하는 디스플레이부(도시하지 않음)와 관리자가 환경설정 파일의 변경, 또는 특정 데이터의 검색, 특정 자계기(100)의 실시간 상태 정보 요청을 위해 입력장치부(도시하지 않음)를 포함한다. 입력장치는 PDA나 스마트 폰(Smart phone)과 같은 사용자의 휴대용 단말장치 또는 키보드 일 수 있다.

통신부(230)는 PLC(Power Line Communication), 무선 LAN(Wireless Local Area Network), 유선 LAN(Wire Local Area Network), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), MODBUS, CAN(Control Area Network) 등의 다양한 통신 방법을 통해 데이터를 송수신하는 것이 가능하며, 복수로 구성되어질 수 있다.

또한, 통신부(230)는 네트워크(300)를 통해 관리 서버(400)와 데이터를 송수신하고, 자계기(100)가 관리서버(400)로 데이터를 전달하기 위한 게이트웨이 역할을 수행 할 수 있다.

전력 제어부(240)는 사용자가 충전을 위해 요구한 요구정보와, 모계기에 저장된 환경정보 및 관리자 인터페이스(220)를 통해 관리자가 지정한 변수에 기초하여 각 자계기(100)의 최소 필요 전력량을 분석한다. 이를 위해 전력 제어부(240)는 모든 자계기(100)의 현재 상태정보와 충전을 위해 연결된 플러그인 전기자동차의 환경정보를 요구할 수 있다.

제어부(250)는 자계기(100)로부터 전달된 사용자 요구정보를 전력 제어부(240)로 전달하고, 동시에 관리자 인터페이스부(220)의 디스플레이 장치에 표시한다. 전력 제어부(240)가 공급 가능 전력량을 산출하면 제어부(250)는 이를 요구한 자계기(100)로 회신한다.

또한, 제어부(250)는 자계기(100)로부터 충전시작 메시지를 받으면 모계기(200)는 각 자계기(100)의 변형된 전력량을 저장부(210)에 저장 후, 각 자계기(100)와 관리서버(400)로 전달한다.

또한, 제어부(250)는 관리서버(400)로부터 전달되는 요금 정보 리스트를 고시하기 위해 통신부(230)를 이용하여 각 자계기(100)로 전파한다.

도 4는 도 1의 관리서버의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 관리 서버(400)는 요금 관리부(410), 충전기 관리부(420) 및 사용자 관리부(430)를 구비할 수 있다. 도 4에는 요금 관리부(410), 충전기 관리부(420) 및 사용자 관리부(430)가 하나의 관리 서버(400) 내의 구성요소로 구비되는 것으로 도시하였지만, 각각의 요금 관리부(410), 충전기 관리부(420) 및 사용자 관리부(430)는 서로 독립적인 서버로 구현될 수 있으며, 각각의 서버의 연계 동작을 통해 관리 서버(400)와 동일한 기능을 수행할 수도 있다.

요금 관리부(410)는 스마트 그리드와 연계하여 실질적인 전력공급자의 서버로부터 전달 받은 공급자별 요금정보, 시간대별 요금정보 등 다양한 요금정보를 저장하고, 주기적으로 모계기(200)로 전달한다.

충전기 관리부(420)는 각 자계기(100)가 설치된 위치, 자계기(100)의 유형, 연결된 모계기(200)의 ID, 설치후 공급한 전력량의 합, 전력 공급에 관한 다양한 정보 등 자계기(100)에 대한 장치정보를 저장한다.

또한 충전기 관리부(420)는 모계기(200)의 위치, 관리하는 자계기(100)의 수, 총 공급가능 전력량, 특정 시간의 공급 가능 전력, 시간대별 충전량, 사용자 요구에 대응한 전력량 등과 같은 환경정보를 저장한다.

사용자 관리부(430)는 등록된 사용자를 관리하는 것으로 등록 여부에 따라 요금의 징수 방법을 결정할 수 있다. 즉, 사용자 관리부(430)는 자계기(100)를 통해 사용자 요구정보가 수신되면 그 사용자가 등록된 사용자 인지 판단 할 수 있으며, 등록된 사용자의 경우 일정 기간 동안에 해당 사용자에게 제공된 충전량을 누적하고 그에 따라 월별, 주별 등의 일정 단위로 요금을 정산하여 청구하거나, 사용자의 충전 요구량에 따라 즉시 요금을 청구할 수 있다. 이를 위해, 거주자 관리부(430)는 자계기(100)를 통해 접속한 사용자에 대하여 인증처리 과정을 수행하고, 다양한 방법으로 전력량에 대한 요금이 부과되도록 구현된다.

또한, 사용자 관리부(430)는 관리자에게 사용자별 및 자계기별, 모계기별 통계를 제공한다. 예를 들어 사용자별 월별 충전량, 사용자별 자계기별 충전량, 모계기별 시간대별 소모 전력량 등에 대한 통계 정보를 제공한다. 또한, 사용자 관리부(430)는 등록된 사용자에게 기간별 자계기별 통계 정보를 제공한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전원충전 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 관리서버(400)는 스마트 그리드와 연계함으로써 탄력적인 전력공급이 가능하다. 관리서버(400)는 자계기(100)들의 누적된 정보를 분석함으로써 전력 공급량을 예측하고 지역 전력공급업자로부터 전력을 공급 받을 것인지 판단한다. 이를 통해 관리서버(400)는 각 모계기(200)가 사용가능한 전력량을 분배하고, 전달한다. 이 과정은 충전시스템의 제어를 위한 초기화 작업으로 이루어 져야 하며 충전을 위해 항상 앞서 발생하는 것은 아니며, 특정 자계기(100)가 충전 중이더라도 발생할 수 있기 때문에 충전 제어 방법에서는 도시하지 않는다.

이후, 자계기(100)를 통해 사용자 인증을 요청하면, 관리서버(400)은 접속된 사용자가 등록된 사용자인지의 여부를 판단하기 위한 인증처리 과정을 수행한다(S510). 이를 위해 RFID 또는 NFC 칩을 장착한 스마트 카드 등을 이용하여 사용자를 자동으로 인증할 수 있는 시스템을 도입할 수 있으며, 관리 서버(400)는 사용자 관리부를 운영하는 것이 바람직하다.

인증과정이 완료되면 사용자는 자계기(100)를 통해 충전량 또는 충전시간을 입력하고, 이러한 요구정보는 모계기(200)로 전달된다. 현재 공급 가능량이 사용자의 요구보다 적은 경우 최대의 공급 가능량을 판단하기 위해 모계기(200)는 모든 자계기(100)의 상태정보와 연결된 플러그인 전기자동차의 환경정보를 요구할 수 있다. 이를 기반으로 모계기(200)는 최대의 공급 가능 전력량을 판단하고 자계기(100)로 통보한다(S520).

자계기(100)는 모계기(200)로부터 수신한 정보를 디스플레이장치에 표시하고, 사용자의 결정을 위해 대기한다. 사용자의 결정이 완료되면 자계기(100)는 모계기(200)로 사용자의 결정을 전달한다(S530). 자계기(100)는 사용자가 허가를 결정하고 등록된 사용자가 아닌 경우 요금결제를 요청 할 수 있다. 사용자의 의사 결정을 위해, 사용자의 요구정보 입력과 그로 인한 모계기의 공급 가능량 산출(S520), 사용자의 결정(S530)은 반복적으로 발생할 수 있다.

모계기(200)는 사용자로부터 허가메시지를 받고, 몇몇 또는 모든 자계기(100)의 전력량에 대한 변경이 필요하다면 필요 자계기(100)로 전력량 변경 메시지를 전달하고, 사용자가 접근한 자계기(100)로 전원공급 허가 메시지를 전송한다(S540). 이러한 방법을 통해 어떤 시점에서 모계기(200)가 제공 가능한 전류량의 합은 일정하게 유지할 수 있다.

자계기(100)는, 모계기(200)의 전원공급 허가 메시지에 의해 전원을 공급하고, 전원공급이 완료되었을 때, 사용자의 ID와 자계기 ID, 공급한 전력량, 소비시간 등을 관리서버(400)로 전달한다. 등록되지 않은 사용자가 충전 전에 요구금액을 지불한 후 지불금액보다 적은 충전요금이 산출되었다면 환불작업을 추가할 수 있다. 등록된 사용자의 경우, 다양한 통계정보 제공을 위해 관리서버(400)에 저장된다. 또한, 관리서버(400)는 충전이 완료된 자계기(100)를 관리하는 모계기(200)로 공급 전력량을 재산출하는 메시지를 전달한다(S550).

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이며, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 자계기 110: 저장부
120: 사용자 인터페이스부 130: 통신부
140: 전력 관리부 150: 전력 관리부
200: 모계기 210: 저장부
220: 관리자 인터페이스부 230: 통신부
240: 제어부

Claims (8)

1. 지역단위로 설치되며, 상기 지역단위 내의 접속된 사용자로부터 사용자 요구정보를 수신하고, 상기 사용자 요구정보에 대응하는 전력을 상기 사용자에게 전달하며, 상기 사용자 요구정보와 상태정보를 저장하는 복수의 자계기;
   하나 이상의 자계기와 유선 또는 무선으로 데이터를 송수신하며, 자계기로부터 수신한 상기 사용자 요구정보 및 상기 상태정보에 기초하여 상기 사용자의 충전 요구량을 분석하고 공급 가능 최대 전력량을 산출하여, 각 자계기의 공급 전력량을 제어하도록 명령하는 하나 이상의 모계기; 및
   상기 모계기와 네트워크를 통해 연결되며, 상기 모계기와 상기 복수의 자계기를 관리하고, 상기 사용자에게 충전 요구량에 기초한 요금 처리 및 통계정보 제공을 수행하는 관리 서버를 포함하고,
   상기 모계기는 상기 분석에 따른 상기 공급 가능 최대 전력량에 기초하여 하나 이상의 자계기에 공급 전력량의 변경을 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 전원충전 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 관리 서버는,
   스마트 그리드와 연계하여 외부 전력 공급자의 서버로부터 전달 받은 지역단위별 요금정보 및 시간대별 요금정보 리스트를 저장하며 저장된 상기 요금정보 및 상기 사용자에게 공급한 전력량에 기초한 요금 계산 및 요금에 대한 통계를 제공하는 요금 계산부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 전원충전 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 관리 서버는,
   각 지역단위의 필요 전력량을 예측하고, 스마트 그리드와 연계하여 탄력적인 전력 공급을 통해 각 모계기의 사용가능한 전력량을 이벤트 단위로 저장하고, 상기 모계기와 상기 복수의 자계기의 상태정보를 관리하는 충전기 관리부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 전원충전 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 관리 서버는,
   사용자에게 상기 통계정보를 제공하고, 등록된 사용자인지 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 요금의 징수 방법을 결정하는 사용자 관리부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 전원충전 시스템.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 자계기는,
   상기 요구정보와 상태정보를 저장하는 저장부;
   상기 사용자에게 인터페이스를 제공하는 사용자 인터페이스부;
   상기 사용자 요구정보 및 상기 상태정보를 상기 모계기에 유선 또는 무선으로 전송하는 통신부;
   전압 및 전류, 누적전력량을 측정하고, 상기 모계기로부터 전달된 지시에 따라 전류의 양을 조절하는 전력 관리부; 및
   상기 저장부, 상기 사용자 인터페이스부, 상기 통신부 및 상기 전력 관리부를 제어하는 제어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 전원충전 시스템.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 모계기는,
   각각의 상기 자계기에 대한 정보를 저장하는 저장부;
   관리자에게 인터페이스를 제공하는 관리자 인터페이스부;
   상기 자계기와 관리서버와 유선 또는 무선으로 통신하는 통신부;
   상기 사용자 요구정보, 상기 자계기의 상태정보, 상기 자계기에 연결된 플러그인 전기자동차의 환경정보 및 상기 관리자 인터페이스부를 통해 수신한 관리자 제어신호에 기초하여 상기 사용자의 충전 요구량을 분석하고, 그에 따라 상기 자계기를 통해 전달되는 전력을 제어하는 전력 제어부; 및
   상기 저장부, 상기 관리자 인터페이스부, 상기 통신부 및 상기 전력 제어부를 제어하는 제어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 전원충전 시스템.
   
7. 자계기 또는 모계기를 통해 수신한 사용자 정보에 기초하여 사용자 인증을 수행하는 단계;
   상기 사용자의 요구정보 및 각 자계기의 상태정보, 각 자계기에 연결된 플러그인 전기자동차의 환경정보에 기초하여 사용자로의 공급 가능 최대 전력량을 분석하는 단계; 및
   분석된 상기 사용자의 충전 요구량에 기초하여 요금 처리 및 관리를 수행하는 단계를 포함하고,
   상기 분석에 따른 상기 공급 가능 최대 전력량에 기초하여 하나 이상의 자계기에 공급 전력량의 변경을 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 전원충전 시스템의 제어방법.
8. 삭제

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