KR101481015B1 - 교통 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 교통 전력 관리 방법 - Google Patents

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KR101481015B1 KR20130073214A KR20130073214A KR101481015B1 KR 101481015 B1 KR101481015 B1 KR 101481015B1 KR 20130073214 A KR20130073214 A KR 20130073214A KR 20130073214 A KR20130073214 A KR 20130073214A KR 101481015 B1 KR101481015 B1 KR 101481015B1
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Abstract

본 발명은 차량의 구동으로 인해 발생한 전기에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 교통 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 교통 전력 관리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 교통 전력 관리 시스템은 차량에 장착되며, 자성수단을 포함하는 차량장치; 도로에 마련된 적어도 하나의 축전구간에 설치되는 전력선을 포함하여, 상기 차량이 상기 전력선 상을 통과함에 따라 전자기 유도를 통해 발생하는 전력을 저장하고, 상기 차량의 축전정보를 분석하는 축전시스템; 및 상기 축전정보를 관리하는 관리서버를 포함할 수 있다.

Description

교통 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 교통 전력 관리 방법{SYSTEM FOR MANAGING TRANSPORTATION POWER AND METHOD FOR MANAGING TRANSPORTATION POWER USING THE SAME}
본 발명은 교통 전력 관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교통 수단을 통해 발생하는 전력을 관리하는 시스템 및 이를 이용한 교통 전력 관리 방법에 관한 것이다.
다방면으로 사용되고 있는 전기에너지를 생성하기 위하여, 최근에는 다양한 에너지들을 전기에너지로 전환하는 방법이 대두되고 있다.
특히, 실생활에서 다양하게 발생하는 운동에너지를 전기에너지로 전환하는 방법은 그 대표적인 예라고 할 수 있다.
운동에너지 중에서도 현대사회에 있어서 필수적이라 할 수 있는 차량의 구동을 통해 발생하는 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 생성하는 방법에 대한 연구가 진행된 바 있다.
이러한 방법에 대해 구체적으로 설명하면, 우선 도로에는 전력선을 배치하고 차량의 내부에는 자성체를 장착한다. 이에 따라 전력선 위를 차량의 자성체가 통과하게 되면 전기에너지가 발생하고, 발생한 전기에너지를 차량의 배터리에 축전하여 활용한다. 즉, 자기장의 변화를 통해 유도전류를 발생하는 패러데이의 전자기 유도 법칙을 적용한 방법이다.
이와 같이 운동에너지를 통해 전자기를 유도함으로써 차량의 배터리를 축전하는 방법은 차량의 배터리를 충전하기 위하여 직접적으로 전기에너지를 소모할 필요가 없어 전기에너지의 절약면에서 효과적이다.
하지만 상기와 같은 방법은 차량 내의 배터리를 충전하는 것이기 때문에, 차량 내에 설치 가능한 배터리의 용량으로 인해 축전 용량이 제한적일 수밖에 없다. 또한, 차량 내에 상기와 같은 방식을 통해 충전 가능한 배터리를 필수적으로 마련해야하므로 배터리의 무게로 인해 오히려 차량의 연비가 악화되는 문제가 있다.
한편, 전자기 유도를 통해 발생한 전기에너지를 차량의 배터리에 축전하는 것이 아니라, 전력선이 설치된 현장의 배터리에 축전하는 방법이 개발된 바 있다. 이에 따르면, 배터리가 차량에 설치되는 것이 아니므로, 축전 용량 등에 있어서 차량 내 축전 방식에 비해 효율적인 장점이 있다.
하지만 이러한 방법은 배터리가 설치된 현장의 특정한 목적, 예컨대 주변의 가로등이나 신호등의 점등, 해당 현장에서의 전기차 충전 등에만 한정적으로 적용될 수밖에 없는 단점이 있다.
KR 10-2012-0037722 A KR 10-2011-0007736 A
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차량의 구동으로 인해 발생한 전기에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 교통 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 교통 전력 관리 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 차량에 장착되며, 자성수단을 포함하는 차량장치; 도로에 마련된 적어도 하나의 축전구간에 설치되는 전력선을 포함하여, 상기 차량이 상기 전력선 상을 통과함에 따라 전자기 유도를 통해 발생하는 전력을 저장하고, 상기 차량의 축전정보를 분석하는 축전시스템; 및 상기 축전정보를 관리하는 관리서버를 포함하는 교통 전력 관리 시스템을 제공할 수 있다.
상기 차량장치는 상기 차량의 정보를 외부로 전달하는 정보전송수단을 더 포함할 수 있다.
상기 차량의 정보는 상기 차량의 식별정보를 포함할 수 있다.
상기 정보전송수단은 상기 차량의 정보가 저장되는 차량정보 저장부; 및 저장된 상기 차량의 정보를 외부로 전송하는 차량 통신부를 포함할 수 있다.
상기 축전시스템은 상기 전력선과 연결되어, 발생한 상기 전력을 저장하는 축전수단; 상기 축전시스템을 관리하며, 상기 차량의 축전정보를 분석하고 저장하는 축전관리수단; 상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간을 인식하는 차량인식수단; 및 상기 차량의 축전정보를 상기 관리서버로 전송하는 통신수단을 포함할 수 있다.
상기 축전수단은 이동식 축전지를 포함할 수 있다.
상기 축전관리수단은 전력계를 포함할 수 있다.
상기 차량인식수단은 상기 축전구간의 시작 지점 및 종료 지점에 각각 배치된 차량인식모듈을 포함할 수 있다.
상기 관리서버는 상기 축전시스템으로부터 상기 차량의 축전정보를 수신하는 서버 통신부; 차량별 축전정보가 저장되는 데이터베이스; 및 상기 관리서버를 관리하며, 수신된 상기 차량의 축전정보를 상기 데이터베이스에 저장하는 차량정보 관리부를 포함할 수 있다.
상기 차량정보 관리부는 상기 데이터베이스에 저장된 상기 차량별 축전정보를 사용자 단말기로 제공하는 유저 인터페이스를 포함할 수 있다.
상기 교통 전력 관리 시스템은 상기 차량에 충전용 전력을 충전하고, 상기 관리서버와 통신망을 통해 연결되어, 상기 관리서버에 저장된 상기 차량의 축전정보를 제공받는 전력저장소를 더 포함할 수 있다.
상기 전력저장소는 상기 충전용 전력이 저장되는 전력저장장치; 상기 전력저장장치에 저장된 상기 충전용 전력을 상기 차량에 공급하는 충전장치; 상기 차량의 정보를 인식하는 차량인식장치; 상기 전력저장소를 관리하며, 상기 차량에 충전된 상기 충전용 전력에 대한 과금을 산정하는 충전관리장치; 및 상기 차량의 축전정보를 수신하는 통신장치를 포함할 수 있다.
상기 충전관리장치는 상기 차량에 충전된 상기 충전용 전력량에 상기 관리서버로부터 제공받은 상기 차량의 축전정보를 반영하여 과금을 산정할 수 있다.
상기 충전관리장치는 상기 통신장치를 통해, 과금에 반영된 상기 차량의 축전정보를 상기 관리서버로 전송할 수 있다.
상기 차량정보 관리부는 상기 과금에 반영된 상기 차량의 축전정보를 상기 데이터베이스에 저장된 상기 차량의 축전정보에 반영하여 갱신할 수 있다.
상기 교통 전력 관리 시스템은 적어도 하나의 상기 축전시스템과 전력망을 통해 연결된 원거리 전력저장장치를 더 포함할 수 있다.
상기 원거리 전력저장장치는 상기 전력망을 통해 공급된 상기 축전수단의 전력을 저장할 수 있다.
상기 차량의 축전정보는 상기 축전구간에서 발생한 상기 차량의 전력량 또는 발생한 상기 차량의 전력량을 변환한 기여도 점수일 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 상기 교통 전력 관리 시스템을 이용한 교통 전력 관리 방법에 있어서, 상기 축전시스템에서 상기 차량의 정보를 인식하는 단계; 인식 결과, 상기 차량이 상기 관리서버에 등록된 차량이면, 상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간을 인식하여 저장하는 단계; 상기 차량이 상기 전력선 상을 통과함에 따라 발생한 상기 전력의 양을 계산하는 단계; 및 계산된 상기 전력의 양을 상기 차량의 축전정보로서 상기 관리서버로 전송하여 상기 관리서버의 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함하는 교통 전력 관리 방법을 제공할 수 있다.
상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간을 인식하여 저장하는 단계는, 상기 차량이 상기 축전구간으로 진입하는 시각을 인식하는 단계; 및 상기 차량이 상기 축전구간을 통과 완료하는 시각을 인식하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전력의 양을 계산하는 단계에서 상기 전력의 양은 하기 식에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112013056893818-pat00001
(여기서,
Figure 112013056893818-pat00002
는 상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간 동안 발생한 총 전력량, N은 상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간 동안 상기 축전구간을 통과한 전체 차량의 총 대수, αi는 상기 차량에 대한 가중치를 각각 의미함)
상기 전력의 양을 계산하는 단계는 하기 식에 따라 상기 가중치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
Figure 112013056893818-pat00003
(여기서, vi는 상기 축전구간을 통과한 상기 차량의 속도,
Figure 112013056893818-pat00004
는 상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간 동안 상기 축전구간을 통과한 전체 차량의 평균 속도를 각각 의미함)
상기 전력의 양을 계산하는 단계는 하기 식에 따라 상기 전체 차량의 평균 속도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
Figure 112013056893818-pat00005
본 발명의 제3 실시 예에 따르면, 상기 교통 전력 관리 시스템을 이용한 교통 전력 관리 방법에 있어서, 상기 전력저장소에서 상기 차량의 정보를 인식하는 단계; 상기 차량의 배터리를 충전하는 단계; 인식 결과, 상기 차량이 상기 관리서버에 등록된 차량이면, 상기 관리서버로부터 상기 차량의 축전정보를 수신하고, 수신된 상기 차량의 축전정보를 검토하여 과금에 반영하는 단계; 및 과금에 반영된 상기 차량의 축전정보를 상기 관리서버로 전송하여, 상기 관리서버의 데이터베이스에 저장된 상기 차량의 축전정보를 갱신하는 단계를 포함하는 교통 전력 관리 방법을 제공할 수 있다.
상기 차량의 축전정보를 검토하여 과금에 반영하는 단계는 상기 차량의 배터리에 충전된 전력량에서 상기 차량의 축전정보에 포함된 전력량을 차감하여 과금하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 차량의 구동을 통해 발생한 전기에너지를 직접적으로 사용하는 것에서 더 나아가, 차량별로 해당 차량의 구동을 통해 발생된 전기에너지의 축전정보를 통합적으로 관리함으로써 2차적으로 다양한 활용이 가능하다.
구체적으로 본 발명의 실시 예에 따르면, 전자기 유도를 통해 발생한 교통 전력을 차량 내에 저장하는 것이 아니라 축전구간에 저장하기 때문에, 설치 공간이 확보되어 축전 용량에 제한이 없다. 아울러, 차량에 불필요한 축전장치를 설치할 필요가 없기 때문에 차량의 무게 증가로 인한 연비 악화의 염려가 없다.
또한, 교통 전력을 축전한 인근의 전기기기에만 사용하는 것이 아니라 전력망을 통해 원거리에서 사용할 수 있고, 더 나아가 대규모로 취합하여 활용할 수 있기 때문에 활용면에서 매우 효율적이다.
뿐만 아니라, 교통 전력의 발생 주체가 되는 차량별로 축전정보를 저장 및 관리하기 때문에, 축전정보에 따라 다양한 활용 방법을 모색할 수 있어 활용성이 더욱 뛰어난 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 교통 전력 관리 시스템 중 교통 전력을 축전하는 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 교통 전력 관리 시스템 중 교통 전력을 사용하는 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 교통 전력을 축전하는 실시 예에 관한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 교통 전력을 축전하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 교통 전력을 사용하는 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
마찬가지로 층, 막, 영역, 판, 부 등의 구성요소가 다른 구성요소의 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소의 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 구성요소가 없는 것을 뜻한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정 일 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 교통 전력 관리 시스템 중 교통 전력을 축전하는 구성을 나타내는 도면이다. 본 발명에서 교통 전력이란 교통 수단, 즉 차량의 구동을 통해 발생하는 전기에너지를 의미한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 교통 전력 관리 시스템은 차량장치(100), 축전시스템(200), 및 관리서버(300)를 포함할 수 있다.
차량장치(100)는 차량(10)의 내부에 장착되는 장치로서, 자성수단(110) 및 정보전송수단(120)을 포함할 수 있다.
자성수단(110)은 자석 등의 자성체를 포함할 수 있다. 정보전송수단(120)은 차량(10)의 정보를 외부로 전달하기 위한 수단으로서, 차량정보 저장부(121) 및 차량 통신부(122)를 포함할 수 있다.
차량정보 저장부(121)는 차량(10)의 정보가 저장되는 곳으로서, 예컨대 메모리 등이 차량정보 저장부(121)로 사용될 수 있다. 차량정보는 차량(10)을 식별할 수 있도록 하는 정보로서, 예컨대 차량 ID 등이 각 차량(10)마다 부여될 수 있다.
차량 통신부(122)는 차량정보 저장부(121)에 저장된 차량정보를 외부로 전송하는 장치이다. 이때 통신 방식으로는 RFID(Radio Frequency Identification), USN(Ubiquitous Sensor Network) 등이 사용될 수 있다. 차량 통신부(122)는 차량정보를 외부로 전송하는 일방향 통신을 수행하도록 마련될 수도 있고, 필요에 따라 외부의 정보를 차량(10) 측으로 수신하는 양방향 통신을 수행하도록 마련될 수도 있다.
설명의 편의를 위하여 정보전송수단(120)을 차량정보 저장부(121)와 차량 통신부(122)로 구분하였으나, 이는 단지 역할에 따라 구성을 구분한 것에 불과하며 통신 방식에 따라 일체형으로 형성될 수도 있다.
축전시스템(200)은 도로나 선로 등과 같이 차량(10)이 통과하는 길에 마련된 축전구간(S)에 설치될 수 있다. 이하에서는 차량(10)이 통과하는 길을 "도로"로 통칭하기로 하며, 따라서 본 발명에서의 "도로"는 도로 자체의 의미는 물론 선로 등의 의미를 모두 포함할 수 있다. 한편, 축전구간(S)이란 전자기 유도를 통해 전기에너지를 생산하기 위하여 설정된 구간으로서, 도로(R)에 적어도 하나의 축전구간(S)이 마련될 수 있다. 즉, 축전시스템(200)은 필요에 따라 복수개가 도로(R) 상에 설치될 수 있으며, 예컨대 소정 간격마다 배치되도록 설치될 수도 있다.
축전시스템(200)은 차량(10)이 통과함에 따라 차량장치(100)의 자성수단(110)으로 인해 발생하는 전기에너지, 즉 교통 전력을 저장하기 위한 시스템으로, 전력선(210), 축전수단(220), 축전관리수단(230), 차량인식수단(240), 및 통신수단(250)을 포함할 수 있다.
전력선(210)은 도로(R)의 설정된 축전구간(S) 내에 설치되며, 도로(R)의 길이 방향으로 연장되는 코일 형태로 배치될 수 있다. 일 실시 예에서 전력선(210)은 도 1에 도시된 바와 같이 도로(R)의 양 측면 사이를 왕복하는 곡선의 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 하지만 이 외에도 전력선(210)은 차량장치(100)의 자성수단(110)으로부터 유도전류를 발생할 수 있는 구조라면 어떠한 형태로든 배치될 수 있다.
축전수단(220)은 전력선(210)에 연결되어 자성수단(110)과 전력선(210)에 의해 발생한 유도전류를 저장할 수 있다. 즉, 축전수단(220)은 전자기 유도를 통해 발생하는 교통 전력이 저장되는 수단이다. 축전수단(220)에 저장된 교통 전력은 전기에너지를 필요로 하는 전기기기 등에 사용될 수 있다.
일 실시 예에서 축전수단(220)은 축전시스템(200)에 탈부착 가능한 이동식 축전지(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 같은 실시 예에 따르면, 축전이 이루어진 이동식 축전지를 축전시스템(200)으로부터 탈거하여 외부의 수요처에서 사용할 수 있다.
차량인식수단(240)은 전력선(210)이 설치된 축전구간(S)을 통과하는 차량(10)을 인식하는 수단으로서, 축전구간(S)의 시작 지점과 종료 지점에 각각 적어도 하나씩 배치된 차량인식모듈(241, 242)을 포함할 수 있다.
차량인식모듈(241, 242)은 차량장치(100)의 정보전송수단(120)을 통해 차량정보를 인식하며, 인식된 차량정보는 유선 또는 무선 통신 방식 등을 통해 축전관리수단(230)으로 전송될 수 있다.
축전관리수단(230)은 축전시스템(200) 내의 모든 구성들을 전반적으로 제어 및 관리하는 구성으로서, 축전구간(S)을 통과하는 차량별 축전정보를 분석하고 이를 저장할 수 있다. 이를 위하여 축전관리수단(230)은 전력계(미도시)를 포함할 수 있다. 전력계는 차량(10)이 축전구간(S)을 통과함으로써 발생한 교통 전력을 계측하며, 축전관리수단(230)은 이를 기반으로 차량별 축전정보를 분석할 수 있다. 여기서 축전정보는 축전구간(S)에서 발생한 차량별 전력량 또는 발생 전력량을 소정 기준에 따라 변환한 기여도 점수 등 필요에 따라 다양한 형태의 정보를 포함할 수 있다.
차량별 축전정보는 통신수단(250)을 통해 관리서버(300)로 전송될 수 있다.
관리서버(300)는 축전시스템(200)과 별도로 마련되며, 축전시스템(200)과 통신망을 통해 연결 가능하다. 이때 축전시스템(200)과 관리서버(300)의 통신망으로는 근거리 통신망, 광역 통신망, 유선 통신망, 무선 통신망 등 일반적인 통신 방식이 모두 사용될 수 있으며, 그 종류가 한정되지 않는다.
관리서버(300)는 여러 축전시스템(200)으로부터 차량별 축전정보를 수집하고, 이를 관리하는 구성으로서, 서버 통신부(310), 차량정보 관리부(320), 및 데이터베이스(DB)(330)를 포함할 수 있다.
서버 통신부(310)는 축전시스템(200) 내 통신수단(250)과의 통신을 통해 축전관리수단(230)으로부터 차량별 축전정보를 수신할 수 있다.
차량정보 관리부(320)는 서버 통신부(310)를 통해 수신된 차량별 축전정보를 데이터베이스(330)에 저장하고, 차량별 축전정보에 변동이 발생하면 데이터베이스(330)에 저장된 내용을 갱신하여 저장할 수 있다.
또한, 차량정보 관리부(320)는 최초에 차량정보를 데이터베이스(330)에 등록함으로써, 이후 해당 차량에 대한 축전정보가 저장될 수 있도록 한다.
아울러, 차량정보 관리부(320)는 데이터베이스(330)에 저장된 차량별 축전정보를 외부에 제공하는 유저 인터페이스(User Interface, UI)를 포함할 수 있다. 즉, 차량별 축전정보를 웹페이지 또는 어플리케이션 등의 형태로 구현하여, 등록된 차량의 사용자가 자기 차량의 축전정보를 사용자 단말기(400)를 통해 확인할 수 있도록 한다. 여기서 사용자 단말기(400)는 데스크탑, 노트북 등의 컴퓨터는 물론 휴대폰, 스마트폰 등의 휴대용 기기일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 교통 전력 관리 시스템 중 교통 전력을 사용하는 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 교통 전력 관리 시스템은 전력저장소(500)를 더 포함할 수 있다.
전력저장소(500)는 외부 기기에 전력을 충전하기 위한 일종의 충전소로서, 전력저장장치(510), 충전장치(520), 차량인식장치(530), 충전관리장치(540), 및 통신장치(550)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 전력저장소(500)는 충전을 필요로 하는 전기기기라면 어떠한 기기에든 전력을 제공할 수 있으나, 대표적으로 차량(10)을 실시 예로 설명하도록 하며, 차량(10)의 충전에만 국한되지 않는다. 한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 전력이 저장되는 것을 "축전", 외부로 전력을 공급하여 전력이 저장되도록 하는 것을 "충전"으로 각각 구분하도록 한다.
전력저장장치(510)는 충전용 전력이 저장되어 있는 장치이고, 충전장치(520)는 전력저장장치(510)에 저장된 전력이 차량(10)으로 충전될 수 있도록 한다. 이때, 전력저장장치(510)에 저장된 전력은 도 1을 통해 설명한 과정에서 생성된 교통 전력일 수도 있고, 별도로 생성되거나 외부로부터 공급받아 저장된 전력일 수도 있다.
전력저장소(500)에서 전력이 충전되는 차량(10)은 일반 차량 또는 전기 자동차일 수 있다. 일반 차량인 경우 차량의 전기 시스템에 전기를 공급하기 위한 배터리에 전기에너지가 충전될 수 있으며, 전기 자동차인 경우 차량의 동력이 되는 배터리에 전기에너지가 충전될 수 있다.
충전장치(520)를 통해 배터리(11)가 충전되는 방법은 일반적인 충전 방법에 따르므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
차량인식장치(530)는 차량(10)의 정보전송수단(120)을 통해 차량정보를 인식하며, 인식된 차량정보는 충전관리장치(540)로 전송된다. 차량인식장치(530)를 통한 차량정보 인식 방법은 축전시스템(200)의 차량인식수단(240)에서 사용되는 통신 방식과 동일하게 설정될 수 있다.
충전관리장치(540)는 전력저장소(500) 내의 모든 구성들을 전반적으로 제어 및 관리하며, 전력이 충전되는 차량(10)의 정보를 기반으로 충전된 전력량에 따른 과금을 산정할 수 있다.
한편, 충전관리장치(540)는 통신장치(550)를 이용한 관리서버(300)와의 통신을 통해 관리서버(300)와 데이터를 송수신할 수 있다. 차량인식장치(530)에서 인식되어 충전관리장치(540)로 전송된 차량정보는 통신장치(550)를 통해 관리서버(300)로 전송된다. 관리서버(300) 내 차량정보 관리부(320)에서는 수신된 차량정보에 따른 축전정보를 데이터베이스(330)로부터 읽어내서, 충전관리장치(540)로 전송되도록 한다.
충전관리장치(540)에서는 이와 같이 수신된 차량(10)의 축전정보를 과금 산정에 반영할 수 있다. 예컨대, 축전정보가 전력량인 경우, 충전된 전력량에서 해당 차량(10)을 통해 발생한 전력량을 차감한 양에 대해 과금할 수 있고, 축전정보가 기여도인 경우, 충전된 전력량 또는 그에 해당하는 요금에서 소정 기준에 따른 기여도를 차감하여 과감할 수 있다.
과금에 반영된 축전정보는 통신장치(550)를 통해 다시 관리서버(300)로 전송될 수 있으며, 관리서버(300) 내 차량정보 관리부(320)는 수신된 축전정보를 반영하여 데이터베이스(330)에 저장된 해당 차량(10)의 축전정보를 갱신할 수 있다.
도 3은 교통 전력을 축전하는 실시 예에 관한 것으로, 축전시스템(200)과 원거리의 전력저장장치(600)가 연동되는 실시 예를 나타내는 도면이다.
축전시스템(200)의 축전수단(220)으로 축전된 교통 전력은 축전수단(220)과 연결되는 전기기기에 직접적으로 사용될 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 전력망(610)을 통해 외부의 원거리 전력저장장치(600)로 이송될 수도 있다. 일 실시 예에서, 전력망(610)은 전력의 원거리 이송이 가능한 지중선로 등일 수 있다.
한편, 축전수단(220)으로부터의 전력망(610)으로의 전력 공급은 축전관리수단(230)을 통해 제어될 수 있다.
전력망(610)의 소정 위치 또는 원거리 전력저장장치(600)에는 축전수단(220)으로부터 이송되는 교통 전력을 증폭하기 위한 증폭장치(미도시)가 마련될 수 있다.
도 3의 실시 예에 따르면, 축전수단(220)으로 축전된 교통 전력을 축전시스템(200)의 인근에 위치한 전기기기에서만 활용 가능한 것이 아니라, 축전시스템(200)의 원거리에 위치한 원거리 전력저장장치(600)를 통해 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 축전수단(220)에서 축전된 교통 전력을 취합하여 대규모로 저장할 수 있기 때문에, 활용성이 매우 높아지는 장점이 있다.
여기서, 원거리 전력저장장치(600)는 도 2를 통해 설명한 전력저장소(500) 내 전력저장장치(510)일 수도 있고, 전력저장소(500)와는 별도로 마련될 수도 있다. 예컨대, 원거리 전력저장장치(600)는 전력공급처 등에 설치되어 필요한 수요처에 전력을 공급할 수 있다.
도 4는 상술한 바와 같은 교통 전력 관리 시스템을 이용한 교통 전력 관리 방법을 나타내는 도면으로서, 교통 전력을 축전하는 방법에 대한 흐름도이다. 즉, 도 1에 도시된 교통 전력 관리 시스템에서 이루어지는 과정이므로, 도 1을 함께 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 축전구간(S)으로 차량(10)이 진입하면(S401), 축전구간(S)의 시작 지점에 배치된 차량인식모듈(241)에서 차량정보를 인식한다(S402). 이때, 축전관리수단(230)에는 차량인식모듈(241)을 통해 인식된 차량(10)의 진입 시각이 저장된다.
축전시스템(200)과 관리서버(300)의 통신을 통해 인식된 차량(10)이 관리서버(300)에 등록된 차량으로 확인되면(S403-Y), 축전관리수단(230)에서는 축전구간(S)의 종료 지점에 배치된 차량인식모듈(242)을 통해 해당 차량(10)이 축전구간(S)을 통과 완료하는 시점을 모니터링한다(S404). 차량 확인 단계(S403)에서 인식된 차량(10)이 등록된 차량이 아닌 것으로 확인되면(S403-N), 이후 단계는 진행되지 않고 종료된다.
해당 차량(10)이 축전구간(S)을 통과 완료하면(S405-Y), 축전관리수단(230)에는 차량인식모듈(242)을 통해 인식된 차량(10)의 통과 시각이 저장된다(S406).
차량(10)의 진입 시각과 통과 시각이 준비되면, 축전관리수단(230)에서는 해당 차량(10)의 전력량을 분석한다(S407).
이하에서는 축전관리수단(230)에서 이루어지는 전력량 분석 방법의 일 실시 예에 대해 설명하도록 한다.
하기 수학식 1은 해당 차량(10)으로부터 발생한 전력량(Pi)을 계산하는 식이다.
Figure 112013056893818-pat00006
여기서,
Figure 112013056893818-pat00007
는 해당 시간 동안 발생한 총 전력량, N은 해당 시간 동안 축전구간(S)을 통과한 차량의 총 대수, αi는 해당 차량(10)에 대한 가중치를 각각 의미한다.
전자기 유도를 통해 발생된 전력량은 해당 축전구간(S)을 통과한 차량(10)의 속도에 비례한다. 따라서, 동일한 축전구간(S)을 통과하더라도 차량(10)에 따라 발생 전력량에 차이가 있기 때문에, 차량별로 가중치를 부여할 수 있다.
해당 차량(10)의 가중치(αi)는 하기 수학식 2를 통해 산출될 수 있다.
Figure 112013056893818-pat00008
여기서, vi는 축전구간(S)을 통과한 해당 차량(10)의 속도,
Figure 112013056893818-pat00009
는 해당 시간 동안 축전구간(S)을 통과한 전체 차량의 평균 속도를 각각 의미한다. 여기서, 축전구간(S)의 거리는 미리 설정된 수치이고, 차량인식수단(240)을 통해 차량(10)이 통과하는 시각을 체크하였으므로, 차량별 속도를 마련할 수 있다.
전체 차량의 평균 속도인
Figure 112013056893818-pat00010
는 하기 수학식 3을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112013056893818-pat00011
즉, 해당 시간 동안 축전구간(S)을 통과한 전체 차량의 평균 속도는 각 차량들의 속도 합계를 차량의 총 대수(N)로 나눈 값이다.
이와 같이 동일한 축전구간(S)을 통과하였다 하더라도, 속도가 빠른 차량에서 발생한 전력량이 높기 때문에, 속도에 따라 차량별로 가중치를 부여하여 차량(10)에 대해 공정하게 전력량을 산정할 수 있다.
또한, 동시에 복수의 차량이 축전구간(S)을 통과하더라도, 차량별로 각각 전력량을 산정할 수 있다.
축전된 전력량의 계산이 완료되면(S407), 계산된 전력량은 해당 차량(10)의 축전정보로서, 통신수단(250) 및 서버 통신부(310)를 거쳐 차량정보 관리부(320)로 전송되고, 차량정보 관리부(320)는 수신된 축전정보로 데이터베이스(330)를 갱신하여 저장한다(S408). 이때 차량정보 관리부(320)는 데이터베이스(330)에 차량별 발생 전력량만을 축전정보로 저장할 수도 있고, 발생 전력량으로부터 계산된 기여도 점수 등을 축전정보로 단독으로 저장하거나 전력량과 함께 저장할 수도 있다.
도 5는 상술한 바와 같은 교통 전력 관리 시스템을 이용한 교통 전력 관리 방법을 나타내는 도면으로서, 교통 전력을 사용하는 방법에 대한 흐름도이다. 즉, 도 2에 도시된 교통 전력 관리 시스템에서 이루어지는 과정이므로, 도 2를 함께 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 전력저장소(500)로 차량(10)이 진입한 후(S501), 충전장치(520)를 통해 차량(10)의 배터리가 충전됨과 아울러(S502), 전력저장소(500)의 차량인식장치(530)에서 차량정보를 인식한다(S503).
도 5의 흐름도에서는 차량의 인식(S503)이 충전(S502)과 동시에 진행되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 동시에 진행될 필요는 없으며, 충전(S502) 시작 이전 또는 이후에 진행될 수도 있다.
차량(10)의 충전(S502)이 완료되면, 과금 산정이 진행된다. 이에 앞서, 차량(10)이 관리서버(300)에 등록된 차량인 경우, 저장된 축전정보를 과금에 반영하기 위한 과정이 진행된다.
구체적으로, 차량(10)의 충전(S502)과 차량(10)에 대한 인식(S503)이 완료되면, 해당 차량(10)이 관리서버(300)에 등록된 차량인지 여부를 확인한다(S504). 해당 차량(10)이 관리서버(300)에 등록된 차량으로 확인되면(S504-Y), 관리서버(300)로부터 해당 차량(10)의 축전정보를 수신하고, 수신된 축전정보를 검토하여(S505), 과금에 반영한다(S506). 차량 확인 단계(S504)에서 해당 차량(10)이 등록된 차량이 아닌 것으로 확인되면(S504-N), 충전된 전력량만큼 과금된다(S507). 충전량에 대한 과금 방법은 설정된 과금 방식을 따를 수 있으며, 특정 방식에 한정되지 않는다.
과금에 반영된 해당 차량(10)의 축전정보는 다시 관리서버(300)로 전송되며, 데이터베이스(330)에 기저장된 축전정보에 변동이 발생하였으므로, 관리서버(300)의 차량정보 관리부(320)는 해당 차량(10)에 대해 데이터베이스(330)에 저장된 축전정보를 갱신하여 저장한다(S508).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 차량 11 : 배터리
100 : 차량장치 110 : 자성수단
120 : 정보전송수단 121 : 차량정보 저장부
122 : 차량 통신부 200 : 축전시스템
210 : 전력선 220 : 축전수단
230 : 축전관리수단 240 : 차량인식수단
250 : 통신수단 300 : 관리서버
310 : 서버 통신부 320 : 차량정보 관리부
330 : 데이터베이스 400 : 사용자 단말기
500 : 전력저장소 510 : 전력저장장치
520 : 충전장치 530 : 차량인식장치
540 : 충전관리장치 550 : 통신장치
600 : 원거리 전력저장장치

Claims (25)

  1. 차량에 장착되며, 자성수단을 포함하는 차량장치;
    도로에 마련된 적어도 하나의 축전구간에 설치되는 전력선을 포함하여, 상기 차량이 상기 전력선 상을 통과함에 따라 전자기 유도를 통해 발생하는 전력을 저장하고, 상기 차량의 축전정보를 분석하는 축전시스템; 및
    상기 축전정보를 관리하는 관리서버
    를 포함하고,
    상기 차량의 축전정보는 상기 축전구간에서 발생한 상기 차량의 전력량을 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량장치는,
    상기 차량의 정보를 외부로 전달하는 정보전송수단을 더 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차량의 정보는 상기 차량의 식별정보를 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 정보전송수단은,
    상기 차량의 정보가 저장되는 차량정보 저장부; 및
    저장된 상기 차량의 정보를 외부로 전송하는 차량 통신부
    를 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 축전시스템은,
    상기 전력선과 연결되어, 발생한 상기 전력을 저장하는 축전수단;
    상기 축전시스템을 관리하며, 상기 차량의 축전정보를 분석하고 저장하는 축전관리수단;
    상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간을 인식하는 차량인식수단; 및
    상기 차량의 축전정보를 상기 관리서버로 전송하는 통신수단
    을 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 축전수단은 이동식 축전지를 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 축전관리수단은 전력계를 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 차량인식수단은 상기 축전구간의 시작 지점 및 종료 지점에 각각 배치된 차량인식모듈을 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    상기 축전시스템으로부터 상기 차량의 축전정보를 수신하는 서버 통신부;
    차량별 축전정보가 저장되는 데이터베이스; 및
    상기 관리서버를 관리하며, 수신된 상기 차량의 축전정보를 상기 데이터베이스에 저장하는 차량정보 관리부
    를 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차량정보 관리부는 상기 데이터베이스에 저장된 상기 차량별 축전정보를 사용자 단말기로 제공하는 유저 인터페이스를 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 차량에 충전용 전력을 충전하고, 상기 관리서버와 통신망을 통해 연결되어, 상기 관리서버에 저장된 상기 차량의 축전정보를 제공받는 전력저장소를 더 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력저장소는,
    상기 충전용 전력이 저장되는 전력저장장치;
    상기 전력저장장치에 저장된 상기 충전용 전력을 상기 차량에 공급하는 충전장치;
    상기 차량의 정보를 인식하는 차량인식장치;
    상기 전력저장소를 관리하며, 상기 차량에 충전된 상기 충전용 전력에 대한 과금을 산정하는 충전관리장치; 및
    상기 차량의 축전정보를 수신하는 통신장치
    를 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 충전관리장치는 상기 차량에 충전된 상기 충전용 전력량에 상기 관리서버로부터 제공받은 상기 차량의 축전정보를 반영하여 과금을 산정하는 교통 전력 관리 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 충전관리장치는 상기 통신장치를 통해, 과금에 반영된 상기 차량의 축전정보를 상기 관리서버로 전송하는 교통 전력 관리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차량정보 관리부는 상기 과금에 반영된 상기 차량의 축전정보를 상기 데이터베이스에 저장된 상기 차량의 축전정보에 반영하여 갱신하는 교통 전력 관리 시스템.
  16. 제5항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 축전시스템과 전력망을 통해 연결된 원거리 전력저장장치를 더 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 원거리 전력저장장치는 상기 전력망을 통해 공급된 상기 축전수단의 전력을 저장하는 교통 전력 관리 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 축전정보는 상기 축전구간에서 발생한 상기 차량의 전력량을 변환한 기여도 점수를 더 포함하는 교통 전력 관리 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 교통 전력 관리 시스템을 이용한 교통 전력 관리 방법에 있어서,
    상기 축전시스템에서 상기 차량의 정보를 인식하는 단계;
    인식 결과, 상기 차량이 상기 관리서버에 등록된 차량이면, 상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간을 인식하여 저장하는 단계;
    상기 차량이 상기 전력선 상을 통과함에 따라 발생한 상기 전력의 양을 계산하는 단계; 및
    계산된 상기 전력의 양을 상기 차량의 축전정보로서 상기 관리서버로 전송하여 상기 관리서버의 데이터베이스에 저장하는 단계
    를 포함하는 교통 전력 관리 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간을 인식하여 저장하는 단계는,
    상기 차량이 상기 축전구간으로 진입하는 시각을 인식하는 단계; 및
    상기 차량이 상기 축전구간을 통과 완료하는 시각을 인식하는 단계
    를 포함하는 교통 전력 관리 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 전력의 양을 계산하는 단계에서,
    상기 전력의 양은 하기 식에 따라 계산되는 교통 전력 관리 방법.
    Figure 112013056893818-pat00012

    (여기서,
    Figure 112013056893818-pat00013
    는 상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간 동안 발생한 총 전력량, N은 상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간 동안 상기 축전구간을 통과한 전체 차량의 총 대수, αi는 상기 차량에 대한 가중치를 각각 의미함)
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전력의 양을 계산하는 단계는,
    하기 식에 따라 상기 가중치를 산출하는 단계를 포함하는 교통 전력 관리 방법.
    Figure 112013056893818-pat00014

    (여기서, vi는 상기 축전구간을 통과한 상기 차량의 속도,
    Figure 112013056893818-pat00015
    는 상기 차량이 상기 축전구간을 통과하는 시간 동안 상기 축전구간을 통과한 전체 차량의 평균 속도를 각각 의미함)
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전력의 양을 계산하는 단계는,
    하기 식에 따라 상기 전체 차량의 평균 속도를 산출하는 단계를 포함하는 교통 전력 관리 방법.
    Figure 112013056893818-pat00016

  24. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 교통 전력 관리 시스템을 이용한 교통 전력 관리 방법에 있어서,
    상기 전력저장소에서 상기 차량의 정보를 인식하는 단계;
    상기 차량의 배터리를 충전하는 단계;
    인식 결과, 상기 차량이 상기 관리서버에 등록된 차량이면, 상기 관리서버로부터 상기 차량의 축전정보를 수신하고, 수신된 상기 차량의 축전정보를 검토하여 과금에 반영하는 단계; 및
    과금에 반영된 상기 차량의 축전정보를 상기 관리서버로 전송하여, 상기 관리서버의 데이터베이스에 저장된 상기 차량의 축전정보를 갱신하는 단계
    를 포함하는 교통 전력 관리 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 차량의 축전정보를 검토하여 과금에 반영하는 단계는,
    상기 차량의 배터리에 충전된 전력량에서 상기 차량의 축전정보에 포함된 전력량을 차감하여 과금하는 단계를 포함하는 교통 전력 관리 방법.
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