KR101769467B1 - 전기자동차 충전 및 과금시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충전 전력 공급 상태에 따른 충전 품질과, 충전 이용시간 및 충전 전기량 등에 따라 달리 책정되는 산정요금 등 전기자동차 충전에 관련된 제반 사항들을 고려하여 최적의 충전 및 과금이 이루어지도록 한 전기자동차 충전 및 과금시스템을 개시한다. 본 발명은 최대 전기량 감지, 감지값에 의한 충전 전기량 설정, 시간별, 사용자별, 지역별 및 전력회사의 전력 예비율 및 지역 전력사정 등의 충전조건 설정기능을 구비하고, 최대 충전 전기량, 전압, 전류 변동 포인트, 전기공급부와 충전장치 연결 정보, 이용시간에 따른 요금, 충전 전기량에 따른 요금 정보를 지속적으로 관리하면서, 이용시간, 충전 전기량, 충전 개시시간, 충전 일시 중지, 충전 재개시간 등의 충전 조건에 따라 최적의 충전 및 과금이 이루어지도록 한다.

Description

전기자동차 충전 및 과금시스템{Electric car charging and cost calcuating system}

본 발명은 본 출원인의 선출원인 특허출원 제10-2013-0135930호(2013. 11. 09)에 관련된 발명이다.

본 발명은 전기자동차 충전 및 과금시스템에 관한 것이다.

본 발명은 특히, 본 발명의 충전장치가 설치된 건물 단위, 일부 지역 및 국가 단위의 충전 전력 공급 상태에 따른 충전 품질과, 충전 이용시간 및 충전 전기량 등에 따라 달리 책정되는 산정요금 등 전기자동차 충전에 관련된 제반 사항들을 고려하여 최적의 충전 및 과금이 이루어지도록 한 것이다.

전기자동차의 보급 확대를 위해서는 전기자동차 충전 인프라 구축이 무엇보다도 필수적으로 갖추어야 할 사항이다.

이를 위해서는 아파트나 일반주택 등에 구비될 수 있는 충전설비 뿐만 아니라, 장거리 운행 중 충전이 필요하다고 판단되면 언제 어디서나 손쉽게 충전할 수 있도록 많은 충전소가 적재적소에 설립되어야 한다.

그러나 법적으로 허가된 충전소를 통해 충전이 이루어질 경우에는 별다른 문제가 없겠으나, 아파트나 일반주택에 구비된 전기공급수단을 통해 충전할 경우에는 다음과 같은 문제가 필연적으로 발생하게 된다.

일반 아파트를 예로 들어보면, 전기자동차의 주차가 가능한 공간에 마련된 콘센트에 플러그(전기자동차에 연결된)를 연결하여 충전이 가능하겠지만, 전력사용량 등 기타 정보들을 기준으로 사용 요금을 산정하는 과금업자(예를 들어, 한국전력)로서는 이러한 충전행위(전력사용)가 전기자동차 충전을 위한 것인지 혹은 일반 가전제품 충전을 위한 것인지 등등을 정확하게 구분하기가 어렵고, 또 다른 예를 들어 일반주택에 구비된 콘센트를 통해서 충전하는 경우도 마찬가지이다.

더우기 이러한 구분이 되지 않을 경우 구간제 누진요금이 적용되는 전력요금체계에서는 일반 가정용 전력사용량에 전기차 충전 전력량이 합산되어 요금 구간의 상승으로 자칫 전력요금 폭증이 발생한다.

따라서 이러한 문제가 해소되지 않은 상태에서 무분별하게 전기자동차의 충전행위가 이루어진다면 상기 아파트 공용전기의 경우 아파트 주민들에게 손해를 끼칠 수 있고, 상기 일반주택의 경우 거주자에게 손해를 끼칠 수 있는 문제를 야기하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 본 출원인의 선출원인 특허출원 제10-2013-0135930호(2013. 11. 09)는 전기자동차 충전에 관련된 전기공급 주체와 전기수요 주체를 정확히 판단하여 충전 및 과금이 정확하게 이루어지도록 한 기술이다.

그러나 상기 선출원은 전력공급상태, 즉 충전이 정상적인 상황(예를 들어, 정격전압)에 의해 수행되는 것인지 제대로 파악되지 않으므로 충전 시간이 지연될뿐만 아니라, 충전 품질을 확실하게 담보할 수 없고, 전기요금 산정에 있어 고려되는 여러 가지 조건(예를 들어, 계절 및 이용시간 등)을 구체적으로 적용하지 않고 정확한 과금이 이루어지도록 하는 면에만 치우쳐, 사용자에게 주어지는 안정적이고 경제적인 효과가 약간 부족한 상황이었으며 또한 이용자들은 기존 전력 공급선로의 최대 용량 및 연결을 알 수 없으므로 사용중 과부하에 따른 전력 공급의 이상패턴 감지 및 이러한 감지결과를 통한 충전 전류량 조절 등의 기능이 충전기 내에 내장되어 작동되어야 안전한 사용이 가능하게 될 것이다.

본 발명은 상기와 같은 전기자동차 충전에 관련된 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은, 충전장치가 설치된 건물, 지역 또는 국가 전체의 전력 공급 상황과 다른 조건(대상 전기자동차, 시간, 건물 또는 지역, 차량 제조사, 기 충전 전력량 등)별로 전기자동차 충전을 원격 제어할 수 있도록 한 전기자동차 충전 및 과금시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 충전 전기요금을 절약할 수 있도록 한 전기자동차 충전 및 과금시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 충전장치에 온도센서가 내장되어 과부하 등의 위험 상황을 충전 전 또는 충전 중에 감지함에 따라 즉각적이고 적절한 조치가 가능한 전기자동차 충전 및 과금시스템을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 충전기가 이용하는 기존 전력공급 라인의 용량을 자동적으로 감지하고 이러한 감지 결과에 따라 충전기의 충전 전류량을 안전한 용량으로 자동셋팅하고 그 결과값을 센터에 전송하여 충전 사용시 안전에 만전을 기할수 있도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차 충전 및 과금시스템은, 전기를 공급하는 전기공급부; 전기공급부의 전기를 전기자동차에 충전하도록, 전기공급부에 전기적으로 연결되는 제1접속부와, 충전 제어조건에 따른 동작 및 운영사업자서버와의 통신을 제어하는 컨트롤러와, 충전개시로부터 완료까지의 동작수행을 위해 조작되는 조작부와, 전기자동차에 전기적으로 연결되고, 온도를 감지하는 온도센서가 내장된 제2, 제3접속부와, 충전될 특정 전기자동차에 부여된 고유 ID를 인식하는 ID 인식부와, 조작부 및 ID 인식부를 통해 진행되는 동작을 음성으로 안내하는 음향부와, 전기자동차의 충전을 행하는 동안 홍보 또는 광고 등을 디스플레이하는 제1디스플레이와, 전기자동차의 충전 상태를 표시하는 제2디스플레이와, 긴급상황시 조작되는 버튼부와, 전방에 위치하는 사물을 촬영하는 카메라부를 포함하여 구성되는 충전장치; 충전장치에 의해 충전되는 전기자동차; 전기공급부를 통해 사용된 총전기량을 일반사용 전기량과 충전 전기량으로 구분하여 요금을 산정하는 전력회사(과금서버); 전기공급부, 충전장치 및 전기자동차에 대한 정보를 저장 관리하고, 전기 자동차의 충전 전기량을 충전장치로부터 전송받아 과금서버에 전송하며, 충전 전기량에 대한 산정요금을 과금서버로부터 전송받아 이를 전기자동차 소유자에게 청구하고, 전력회사와 비용을 처리하는 운영사업자(서버); 및 충전 전기량에 대한 산정요금을 전기자동차 소유자로부터 결제받는 결제 회사서버로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 충전장치는 전기공급부로부터 공급되고 있는 전력을 자동 측정하여 그 측정값을 운영사업자서버로 전송함으로써 운영사업자 서버의 제어 혹은 충전 장치의 자동제어에 의해 측정값에 따라 전기공급부마다 충전 전기량이 자동 설정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 운영사업자는 전기공급부가 설치된 건물 또는 지역에 대한 전력수급상황 정보를 전력회사와 공유하고, 각 전기공급부에 대해 충전 전기량을 실시간으로 분배,통제,조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 운영사업자서버는, 충전 전기량 자동설정, 충전조건 설정기능을 구비하고, 최대 충전 전기량 DB, 전압,전류 변동 포인트 DB, 전기공급부와 충전장치가 연결된 정보 DB, 이용시간에 따른 요금 DB, 충전 전기량에 따른 요금 DB가 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 충전조건은, 운영사업자 홈페이지, 스마트폰, 충전장치 중 어느 하나를 통해 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 충전장치는 전기공급부 및 전기자동차에 대한 정보를 저장 관리하고, 전기 자동차의 충전 전기량을 운영사업자서버 및 과금서버에 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전기자동차 충전 및 과금시스템에 따르면, 다음과 같은 뛰어난 효과들이 있다.

첫째, 전력회사의 전력 수급 상황이나 대상 전기자동차, 시간, 구역, 차량 제조사, 기 충전 전력량별로 충전을 원격 제어하여 한꺼번에 많은 자동차의 동시 충전에 따른 건물, 지역 및 국가 전체의 전력 부족 사태를 미연에 방지하고, 동일 전기선에 연결된 복수 개의 전기공급부(콘센트)에 대한 새로운 충전상황 발생에 따른 단전 등을 방지하도록 복수 대의 전기자동차에 대한 충전 전기량을 분배함으로써, 기존의 인프라 이용률을 극대화하고 다양한 사고 및 상황에 적절하게 대처가 가능하다.

둘째, 전기요금을 고려하여 사용자가 원하는 바를 설정하고, 그에 따라 충전이 수행되도록 하여 사용자의 비용 부담을 최소화할 수 있다.

셋째, 충전장치에 온도센서가 내장되므로 과부하 등의 위험 상황을 감지하여 적절한 조치가 가능하다.

도 1은 본 발명의 전기자동차 충전 및 과금시스템의 전체 구성 블록도.
도 2는 도 1의 충전장치의 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 운영사업체 서버의 구성도.
도 4는 본 발명의 충전조건을 설정하기 위한 구성도.
도 5는 본 발명의 전기자동차 충전 및 과금 동작의 기본 흐름도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 충전 및 과금 동작의 기본 흐름도.
도 7은 본 발명의 전기자동차 충전 및 과금 동작에 있어서 충전장치의 기본 동작 흐름도.
도 8은 본 발명에 적용되는 충전 조건 예시도.
도 9는 본 발명의 충전장치의 제품 사진.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 전기자동차 충전 및 과금시스템은, 전기를 공급하는 전기공급부(100); 전기공급부(10)로부터 공급되는 전기를 전기자동차(300)에 충전하는 충전장치(200); 충전장치(200)에 의해 충전되는 전기자동차(300); 전기자동차(300)의 충전 전기량을 토대로 전기요금을 산정하는 과금서버(400); 전기공급부(100), 충전장치(200) 및 전기자동차(300) 정보들을 저장 관리하고, 전기자동차(300)의 충전 전기량을 충전장치(200)로부터 전송받아 과금서버(400)에 전송하며, 충전 전기량에 대한 산정요금을 과금서버(400)로부터 전송받아 이를 전기자동차 소유자에게 청구하는 운영사업자서버(500); 및 상기 충전 전기량에 대한 산정요금을 전기자동차 소유자로부터 결제받는 결제회사서버(600)로 이루어진다.

상기에서 전기공급부 정보는 전기공급부가 설치된 건물 등의 명칭, 건물주 성명, 건물 주소, 콘센트 정보, 콘센트에 연결된 계량기 정보와 함께 콘센트의 최대 충전 전기량 정보 등이 될 수 있다.

상기에서 전기자동차 정보는, 전기자동차 번호, 소유자 성명, 주소 등이 될 수 있다.

상기 정보들은 전기공급부와 전기자동차에 부착 또는 구성된 RFID에 의해 판독될 수 있고, 운영사업자서버(500)가 이들 정보들을 저장 관리할 수 있다.

상기 운영사업자서버(500)와 과금서버(400), 운영사업자서버(500)와 충전장치(200), 운영사업자서버(500)와 결제회사서버(600)는, 예를 들어 wifi, PLC, 무선통신 및 전력선 통신을 통해 연결되고, 선택적으로 유선 또는 기타 요금이 발생하는 각종 통신수단을 통해 상호 연결될 수 있다.

전기공급부(100)는 전력회사에서 공급되는 외부전기를 전기자동차(300)에 공급할 수 있도록 충전장치(200)와 연결되는 하나 이상의 플러그 접속부가 구성된 것으로, 충전소, 아파트, 일반주택 및 건물 등 특정장소에 한정하지 않고 모든 장소에 구성될 수 있고, 전력회사에서 설치하는 계량기와는 별도의 계량기에 연결될 수 있다.

전기공급부(100)는 콘센트 정보, 콘센트에 연결된 계량기 정보와 함께 콘센트의 최대 충전 전기량 정보가 판독될 수 있도록 예를 들어, 바코드나 RF형태의 고유ID가 부여된다.

따라서 전기공급부(100)와 전기자동차(300)가 충전장치(200)를 통해 전기적으로 연결되면, 전기공급부(100)의 고유 ID가 충전장치(200)에 의해 판독되고, 충전장치(200)로부터 고유 ID를 전송받은 운영사업자서버(500)에 의해 전기공급부(100)의 정보, 이에 연결된 계량기 정보와 함께 최대 충전 전기량 정보가 판단된다.

충전장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다.

제1접속부(201)는 전기공급부(100)와 충전장치(200)를 전기적으로 연결시키는 것이다.

컨트롤부(202)는 충전 제어조건에 따른 동작 및 운영사업자서버(500)와의 통신을 제어하는 것이다. 컨트롤부(202)는 본 발명의 전기공급부(100)를 통한 전기자동차 충전 및 그에 따라 수반되는 과금 등의 동작이 정확하게 이루어지도록 제어 프로그램이 저장된다.

조작부(203)는 충전개시로부터 완료까지의 동작수행을 위해 조작되는 것이다. 조작부(203)는 덮개로 커버되어 있어, 눈, 비, 바람 등의 자연재해와 외부의 물리적인 타격으로부터 장치를 안전하게 보호할 수 있게 된다.

제2, 제3접속부(204, 205)는 전기자동차(300)에 전기적으로 연결되는 것이다. 이들 접속부(204, 205)는 누적 전력량 실시간 전류전압 측정회로, 출력 제어회로가 각 접속부를 통해 접속된 전기자동차에 대한 충전이 가능하도록 구성된다. 접속부(204, 205)는 또한, 조작부(203)와 마찬가지로 자연재해와 외부 물리력으로부터 보호할 수 있도록 덮개로 커버되도록 한다. 접속부(204, 205)는 또한, 온도센서(206)가 내장된다. 따라서 과부하(예를 들어, 접촉불량에 의한 열 발생)가 발생하면 그 감지신호가 컨트롤부(202)에서 처리된 후 운영사업자서버(500)로 전송되어 충전과 충전량을 제어하게 된다.

ID 인식부(207)는 충전될 전기자동차에 부여된 고유 ID를 인식하는 것이다. ID 인식부(207)는 전기자동차(300)에 할당된 고유 ID 혹은 이 전기자동차에 연결된 플러그의 고유 ID를 인식하는 것으로, 스마트카드의 인식도 가능하도록 하여 예를 들어, 요금 충전 등의 동작도 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

스마트카드는 개인이 소유하는 것으로, 전기자동차의 충전시 전기자동차에 연결된 플러그를 통해 전기자동차의 ID가 확인되도록 하는 방법 대신에, 스마트카드를 ID 인식부를 통해 인식하면 소유자 정보가 전기자동차 고유 ID와 대조된 후, 과금되도록 하여도 될 것이다.

측정부(208)는 전기자동차 충전이 정상적으로 수행되는지를 판단하기 위하여 충전중에 충전전류, 전기공급부가 공급 가능한 전력 최대치를 측정하는 것이다.

음향부(209)는 상기 조작부(203) 및 ID 인식부(207)를 통해 진행되는 동작을 음성으로 안내하는 것이다.

제1디스플레이(210)는 전기자동차의 충전을 행하는 동안 홍보 또는 광고 등을 디스플레이하는 것이다.

제2디스플레이(211)는, 전기자동차의 충전 상태를 표시하는 것이다.

버튼부(212)는 긴급상황시 조작되는 것이다. 버튼부(212)는 비상용 버튼으로 장치의 동작 불능, 오동작 및 기타 사용자가 필요로 할 경우 조작되는 것으로 조작된 비상신호는 통제실로 전송되어 즉각적인 조치가 가능하도록 한다.

카메라(213)는 전방에 위치하는 사물을 촬영하는 것이다. 카메라(213)는 전방에 위치하는 사물의 움직임 등을 촬영하는 것이므로, 충전을 위한 사용자의 움직임 동작 등을 촬영하여 추후 영상이 필요할 경우 사용할 수 있도록 한다.

충전장치(200)는 전략량계를 내장할 수 있다.

충전장치(200)의 세팅은 CDMA, GSM, 3G, 4G, LTE 등 원거리 통신모듈을 이용하거나, wifi, 지그비, RF, 적외선 통신 등이 가능한 블루투스 모듈을 이용할 수 있다.

충전장치(200)의 세팅은 운영사업자서버(500)로부터 데이터를 가져오는 방법과, 스마트폰 등 기타 단말기로부터 가져오는 방법 등이 있을 수 있는바, 이러한 모든 방법들을 사용할 수 있도록 하는 것이다.

이와 같이 구성된 충전장치(200)는, 연결된 전기공급부 정보, 전기자동차 정보, 충전 전기량 측정 등의 충전정보를 저장 관리함과 아울러, 이들 정보들을 운영사업자서버(500)로 전송한다.

전기자동차(300)는 상기 전기공급부(100)와 마찬가지로 충전장치(200)에 의해 정보가 판독될 수 있도록 예를 들어, 바코드나 RF형태의 고유 ID가 부여되어 관리된다.

따라서 전기공급부(100)와 전기자동차(300)가 충전장치(200)를 통해 전기적으로 연결되면, 전기자동차(300)의 고유 ID가 충전장치(200)에 의해 판독되고, 충전장치(200)로부터 고유 ID를 전송받은 운영사업자서버(500)에 의해 전기자동차(300)의 정보가 판단된다.

과금서버(400)는 상기 운영사업자서버(500)로부터 전송되어 오는 전기공급부 정보, 충전 전기량 정보, 충전장치 정보, 전기자동차 정보들을 토대로 전기공급주체, 즉 전기공급부를 통해 사용된 전기량에 대한 산정요금과, 전기수요 주체, 즉 본 발명의 충전장치를 통해 사용된 충전 전기량에 대한 산정요금을 각각 전기공급부 소유자와 운영사업자서버를 구분하여 청구하는 것으로, 예를 들어 전력회사의 서버이다.

즉 과금서버(400)는 전기공급부를 통해 사용된 총전기량 중 일반 전기량에 대한 산정요금은 전기공급부 소유자에게 청구하고, 전기자동차 충전 전기량에 대한 산정요금은 운영사업자에게 청구한다.

운영사업자서버(500)는 전기자동차(300)의 충전 전기량에 대한 산정요금을 과금서버(400)로부터 받으면, 이를 전기자동차 소유자에게 청구한다.

운영사업자는 전력회사로부터 청구된 요금을 전기자동차 소유자로부터 결제받되, 전력회사에 이체하는 비용에 대해서는 별도로 정한 바에 따른다.

한편, 상기에서 전기공급부 정보, 전기자동차 정보 등이 모두 충전장치(200)에 의해 감지되면, 이를 운영사업자서버(500)가 전송받아 처리한 후 과금서버(400)로 전송하는 흐름을 갖는 것으로 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

예를 들어, 충전장치(200)에 의해 감지된 전기공급부 정보, 전기자동차 정보들은 운영사업자서버(500) 및 과금서버(400)로 동시에 전송되고, 산정요금 등을 과금서버(400)로부터 운영사업자서버(500)가 전송받아 이를 전기자동차 소유자에게 청구하는 흐름을 갖도록 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명의 구성에서 전기공급부(100)와 충전장치(200)를 개별 구성요소로 한정하지 않고, 충전장치(200)를 기존 콘센트 형태의 전기공급부와 일체화되도록 고정식으로 구성할 수도 있다. 따라서 전기공급부(100)에 인접한 장소에 RFID 등의 표지를 부착하여 전기자동차(300)의 접속시 이를 판독하도록 할 수도 있으나, 충전장치(200)가 이미 전기공급부(100)의 정보를 내장하고 있으면, 전기자동차(300)와 충전장치(200)의 접속시 전기공급주체가 파악될 수 있을 것이다.

도 3은 운영사업자서버(500)의 구성을 도시한 것으로, 전기공급부DB, 충전장치DB, 전기자동차DB가 최초 등록되어 관리되는 상태에서, 가입자(전기공급부, 전기자동차)의 변동에 따라 갱신되며, 이들 DB들은 과금서버(400)에도 연동 저장 관리된다.

운영사업자서버(500)는 전국 지역 및 시간 등에 따른 전력공급 상황에 대응할 수 있도록 충전 전기량을 원격 조정할 수 있는 충전 전기량 자동 및 원격설정 기능을 포함한다.

이러한 기능은 예를 들어, 모든 지역에 설치된 전기공급부마다 전기공급 용량이 다를 수 있음에 따라 예기치 않은 전국적인 블랙아웃 사태는 물론, 전력이 약해짐으로써 발생될 수 있는 충전중지 사태 등을 미연에 방지하기 위한 것으로써, 예를 들어, 충전장치(200)의 측정부에 의해 전기공급부(100)로부터 전기자동차(300)에 대해 안전하게 공급할 수 있는 최대 전기량이 측정되면, 이 정보를 전송받아 이 전기량 범위 내에서만 충전이 수행되도록 충전장치(200)를 제어하는 것이다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 전기량을 조금씩 상승하여 충전할 경우 일정전류에서 전압 전류가 변동되어 떨어지거나 흔들리는 충전전력 품질 저하 포인트가 발생하는바, 이러한 포인트를 찾아내어 그에 해당하는 전기량으로 충전함으로써 상기와 같은 충전 중지 사태 등을 미연에 방지하게 된다.

또한 운영사업자서버(500)는 하나의 전기공급부에 2 개 이상의 충전장치가 동시에 혹은 시간차를 두고 연결되어 충전을 수행할 경우, 그에 연결된 하나 이상의 전기자동차에 대한 충전 품질이 저하될 수 있으므로, 운영사업자서버(500)가 전기공급부(100)를 구성하는 접속구마다 각각 충전 전기량을 원격 및 단말 자체에서 자동 설정하는 기능을 포함하며, 이들 충전 전기량의 합이 해당 전기공급부에서 공급할 수 있는 최대 충전 전기량을 초과하지 않도록 한다.

상기 충전 품질 저하는 하나의 전기공급부에 하나 이상의 충전장치를 연결하였을 경우는 물론, 두 개의 전기공급부에 각각 하나의 충전장치를 연결하였을 경우, 즉 동일 전기선에 연결된 하나 이상의 전기공급부에 각각 충전장치가 연결되어 있을 경우에도 발생할 수 있다.

예를 들어, 주차장에 설치된 콘센트들은 모두 동일한 전기선에 연결되어 있는 경우가 대부분이므로 하나 이상의 콘센트에 전기자동차 또는 다른 전기제품이 전기적으로 연결되면 그로 인해 전력이 약해져서 품질이 저하되는 것이다.

또한 운영사업자서버(500)는 상기 전압 전류 변동 포인트, 하나의 전기공급부에 연결된 충전장치의 개수, 하나 이상의 전기공급부에 연결된 충전장치의 개수 등 그동안 충전이 수행되던 조건들을 모두 DB로 저장 관리하고, 다른 충전장치(200)의 연결시 이들 정보들을 토대로 한계 충전 전기량 범위 내에서 충전이 수행되도록 제어함으로써 충전 품질 저하가 초래되지 않도록 한다.

상기와 같이 운영사업자서버(500)에 의해 판단된 정보들은 모두 충전장치(200)에 전송되어 새로이 설정되는 조건에 따라 충전이 수행되도록 한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 전력회사의 전력 수급 상황이나 대상 전기자동차, 시간, 구역, 차량 제조사, 기 충전 전력량별로 전기자동차 충전을 원격 제어하여 한꺼번에 많은 대수의 전기자동차 충전에 따른 해당 지역 및 국가 전체의 전력 부족사태를 미연에 예방하고, 동일 전기선에 연결된 복수 개 콘센트에 새로운 충전상황이 발생할 경우, 과부하에 따른 단전 등의 문제를 방지하도록 충전 전기량을 나누어 동시에 복수의 전기자동차가 충전토록 한다.

이러한 기능은, 전력회사와 운영사업자간에 정보를 주고받음으로써 가능하다.

예를 들어, 전력회사에서는 전력 수급 상황을 실시간 파악하고 있으므로, 전기공급부가 설치된 지역의 전력 수급상황을 운영사업자와 실시간으로 공유하게 되고, 운영사업자는 충전장치에 제어신호를 전송하여 충전을 제어하는 것이다.

예를 들어 서울 전지역에 2 개의 접속구가 구성된 전기공급부가 100개 설치되어 있다고 가정하고, 2014. 03. 25. 총 백만kw의 공급 전력 중 일반전기 사용 추정량이 80만kw라면, 20만kw가 전기자동차 충전에 사용될 수 있는 전력이라 추정할 수 있으므로, 이를 서울 지역에 설치된 100개 전기공급부에 미리 설정된 최대 전기량에 비례하여 분배할 수 있을 것이다.

상기에서 일반전기 사용 추정량과 전기자동차 충전 전기량을 구분하지 않고, 일반전기 및 전기자동차 충전 전기 사용 상태를 종합적으로 실시간 판단하여 일반전기 사용에 지장을 주지 않는 범위 내에서 충전 전기량을 조절할 수도 있다.

더 나아가 전기공급부를 통한 충전 여부가 실시간으로 운영사업자에게 전송되므로, 이를 바탕으로 상술한 바와 같이 예를 들어, 동시에 충전이 수행되는 전기공급부가 동일 전기선에 연결된 것인지 등을 판단하여 전기공급부별로 다시 세분하여 충전전기 공급량을 설정할 수도 있고, 동일 전기선에 연결된 것이 아니라면 전기공급부가 설치된 건물 혹은 지역 범위에서 세분하여 충전전기 공급량을 설정할 수 있을 것이다.

또한 본 발명은 충전시간 및 충전 전기량에 따라 사용요금이 달리 산정될 수

있는 점을 감안하여, 예를 들어 전기자동차가 연결된 충전장치를 전기공급부에 연결하여 놓고, 충전 개시시간 및 완료시간을 설정하여 그 설정된 바에 따라 충전이 수행되도록 충전동작조건 설정 기능을 포함한다.

즉 도 4에 도시된 바와 같이 사용자의 스마트폰, 운영사업자의 홈페이지 및 충전장치 중 어느 하나를 통해 조건을 설정하면, 그 설정정보가 충전장치에 의해 판단되어 설정정보에 따라 충전이 수행되도록 할 수도 있다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명은 이용시간 등에 따라 전기요금 산정기준이 다름을 감안하여 이러한 정보들을 바탕으로 합리적인 요금산정이 이루어지도록, 이들 정보들을 모두 운영사업자서버(500)에 저장 관리하고, 예를 들어 시간대별, 사용량별 그리고 기본요금을 확인한 상태에서 충전을 개시하도록 운영사업자 홈페이지에 이용시간 및 충전 전기량 모두를 반영한 산정요금DB, 이용시간 또는 충전 전기량 중 택일에 따른 산정요금DB를 각각 저장 관리하고, 이용시간 및 충전 전기량 모두를 선택하는 조건, 이용시간 및 충전 전기량 중 택일하는 조건에 따라 요금이 정확하게 산정되도록 하는 것이다.

이러한 기능은 예를 들어 충전장치가 전기공급부에 연결된 상태만 유지하다가 요금이 저렴하게 발생되는 설정 시간에 충전이 개시되도록 할 수 있는 것으로, 당장 자동차 사용이 필요하지 않은 경우 및 요금을 절약하고자 할 경우 등에 유용할 것이다.

본 발명은 또한, 전기자동차에 대한 전체 충전 전기량 중에 일부 전기량만 충전하고, 나머지 전기량은 설정한 시점(시간)에 충전하도록 충전동작설정 기능을 포함한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 소정 전기자동차에 대한 충전 전기량이 20킬로와트라고 가정할 경우, 전기공급부에 충전장치를 연결하는 즉시 예를 들어 10킬로와트를 충전하고, 나머지 10킬로와트는 설정된 시간에 충전을 다시 개시하여 완료하도록 하는 것이다.

이는 상기와 같이 충전 이용시간 등에 따라 전기요금이 달리 산정되는 경우 등을 감안한 것으로, 예를 들어 당장 자동차 사용이 필요 없을 경우 사용자의 비용부담을 완화할 수 있게 된다.

상기와 같이 통상적인 상황 또는 특별하게 설정한 조건에 따라 충전이 이루어지면, 운영사업자는 충전을 위해 사용된 전기량에 대해 산정된 요금만 전기자동차 소유자에게 부과하여 징수하고, 징수된 요금 중 운영사업자와 전력회사 간에 정해진 바를 전력회사에 입금 처리하는 방식으로 비용을 처리한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 시스템은, 충전이 필요한 전기자동차는 운영사업자가 관리하는 모든 전기공급부를 자유롭게 이용할 수 있으면서 요금도 합리적으로 산정될 수 있도록 한 것으로, 일반사용은 물론 본 발명의 충전이 가능하도록 설치된 전기공급부와, 이에 연결된 계량기(예를 들어, 전력회사 요금부과 계량기 식별번호)를 운영사업자서버(500)에 미리 등록 관리하고, 전기자동차 충전을 위해 사용된 전기량과 일반전기 사용량을 구분하여 요금을 산정함에 따라 가능하게 된다.

도 5를 참조하여 본 발명의 충전동작 흐름에 대해 설명한다.

먼저 전기공급부(100)에 충전장치(200)가 연결되고(S1), 충전장치(200)의 ID 인식부(207)에 의해 전기공급부(100)의 정보가 RF 또는 바코드 등의 식별표지를 통해 판독된다(S2).

이와 같이 판독된 전기공급부(100)와 전기자동차(300)의 정보들은 충전장치(200)로부터 운영사업자서버(500)로 전송되고(S3), 운영사업자서버(500)에서는 충전장치(200)로부터 전송받은 정보를 토대로 전기공급자와 전기수요자를 구분 판단한다(S4).

이러한 상태가 충전 개시 가능 조건이 된다.

이후, 도 8에 도시된 바와 같이 상술한 바와 같은 여러 가지 충전조건이 모두 혹은 선택적으로 설정되었는지를 판단한다(S5).

이 판단결과, 충전조건이 설정되었다면 운영사업자서버(500)에서 이를 인지하여 설정된 조건에 맞는 충전 및 요금산정이 이루어지도록 하고, 그렇지 않다면 통상적인 충전 및 요금산정이 이루어지도록 한다.

충전장치(200)의 조작부(203)를 통해 충전이 개시되었는지를 판단하고(S6), 충전이 개시되었으면 측정부(208)에 의해 충전 전기량이 측정되면서 충전이 수행된다(S7).

충전이 완료되면, 측정된 충전 전기량이 충전장치(200)로부터 운영사업자서버(500)로 전송되고(S8), 운영사업자서버(500)는 컨트롤부(202)에서 처리된 전기자동차 정보와 상기 측정된 충전 전기량을 연계한 충전정보를 과금서버(400)로 전송한다(S9).

따라서 과금서버(400)에서는 운영사업자서버(500)로부터 전송되어 온 충전정보를 토대로 요금을 산정하여(S10) 이를 운영사업자서버(500)로 전송한다(S11).

운영사업자서버(500)에서는 과금서버(400)로부터 전송받은 산정요금을 전기자동차 소유자에게 청구하여(S12), 결제하도록 한다(S13).

전기자동차 소유자에 의해 결제가 완료되면, 운영사업자는 전력회사와 미리 정해진 바에 따라 비용을 처리한다(S14).

도 6은 도 5의 동작 흐름에서 측정된 충전 전기량을 과금서버와 운영사업자서버에 동시에 전송하는 것이 다른 부분이다. 즉 전기자동차 충전시 측정된 충전 전기량을 충전장치로부터 직접 과금서버로 전송하여 운영사업자와 전력회사간에 요금을 산정하고 결제 처리하도록 하는 것으로, 이러한 동작은 운영사업자서버와 과금서버와 전기공급부와 전기자동차 정보를 공유함에 따라 가능하게 된다.

도 7을 참조하여 본 발명의 전기자동차 충전 및 과금 동작에 있어서 충전장치의 기본 동작 흐름도를 설명한다.

전기공급부(100)와 충전장치(200)가 전기적으로 연결된 상태에서 컨트롤부(202)에서는 전기공급부(100)의 정보, 즉 전기공급주체를 판단한다.

이러한 상태에서 전기자동차(300)가 ID 인식부(207)를 통해 ID가 인식되어 전기자동차 소유주, 즉 전기수요주체가 컨트롤부(202)에서 판단되고, 플러그 등의 접속수단을 통해 충전장치(200)의 제2 접속부(204) 또는 제3 접속부(205) 중 어느 하나의 접속부에 전기자동차(300)가 연결된다.

전기자동차 소유주는 조작부(203)를 이용하여 충전 동작 조건을 설정하게 된다

컨트롤부(202)에서는 상기에서 입력된 충전조건을 판단하고, 그에 적합한 충전이 수행되도록 한다. 충전이 수행되는 동안 제2디스플레이(211)를 통해 충전 상태가 표시되며, 제1디스플레이(210)를 통해서는 광고 또는 홍보물이 디스플레이될 수 있다.

충전이 수행되는 동안에도 충전이 정상적으로 수행되는지를 판단하도록 측정부(208)에 의해 충전전류가 측정된다.

충전이 완료되면 그에 따른 과금동작이 수행된다.

100 : 전기공급부 200 : 충전장치
300 : 전기자동차 400 : 과금서버
500 : 운영사업자서버 600 : 결제회사서버

Claims (12)

1. 설치된 건물 명칭, 건물주 성명, 건물 주소, 콘센트 정보, 콘센트에 연결된 계량기 정보와 함께 콘센트의 최대 충전 전기량 정보를 저장하고, 전기를 공급하는 전기공급부;
   상기 전기공급부의 전기를 전기자동차에 충전하도록, 전기공급부에 전기적으로 연결되는 제1접속부와, 충전 제어조건에 따른 동작 및 운영사업자서버와의 통신을 제어하는 컨트롤러와, 충전개시로부터 완료까지의 동작수행을 위해 조작되는 조작부와, 전기자동차에 전기적으로 연결되고, 온도를 감지하는 온도센서가 내장된 제2, 제3접속부와, 충전될 전기자동차 및 전기공급부에 부여된 고유 ID를 인식하는 ID 인식부와, 조작부 및 ID 인식부를 통해 진행되는 동작 등에 대해 음성으로 안내하는 음향부와, 충전전류 및 전기공급부가 공급 가능한 전력 최대치를 측정하는 측정부와, 전기자동차의 충전 중 홍보 또는 광고를 디스플레이하는 제1디스플레이와, 전기자동차의 충전 상태를 표시하는 제2디스플레이와, 긴급상황시 조작되는 버튼부와, 전방에 위치하는 사물을 촬영하는 카메라부를 포함하여 구성되는 충전장치;
   자동차 번호, 소유자 성명, 주소를 ID로 저장하고, 상기 충전장치에 의해 충전되며, 상기 ID 인식부에 의해 인식되는 스마트카드를 통해 충전 요금을 결제하는 전기자동차;
   상기 전기공급부를 통해 사용된 총전기량을 일반사용 전기량과 충전 전기량으로 구분하여 요금을 산정하는 과금서버;
   상기 전기공급부, 충전장치 및 전기자동차에 대한 정보를 저장 관리하고, 전기 자동차의 충전 전기량을 충전장치로부터 전송받아 과금서버에 전송하며, 충전 전기량에 대한 산정요금을 과금서버로부터 전송받아 이를 전기자동차 소유자에게 청구하고, 전력회사와 비용을 처리하는 운영사업자서버; 및
   상기 운영사업자 서버는,
   전기공급부가 설치된 건물 또는 지역에 대한 전력수급상황 정보를 전력회사 과금서버와 공유하고,
   복수 개의 접속구를 구비하는 전기공급부의 최대 전기량을 토대로 각 접속구마다 최대 충전 전기량을 자동으로 설정하여 최대 충전 전기량 범위내에서 전기자동차가 충전되도록 충전장치를 제어하며,
   전기량을 상승시키면서 충전할 경우 일정전류에서 전압 및 전류가 변동되는 충전전력 품질 저하 포인트를 찾아내고,
   두 대 이상의 전기자동차에 대해 동시에 충전이 수행되는 복수 개의 전기공급부가 동일 전기선에 연결된 것인지를 판단한 후 각 전기공급부별로 다시 세분하여 충전 전기 공급량을 설정하거나 동일 전기선에 연결되지 않은 경우 전기공급부가 설치된 건물 또는 지역 단위로 충전 전기 공급량을 설정하며,
   일정 단위에 포함된 복수 개의 전기공급부에 대해 미리 설정된 최대 전기량에 비례하여 각 전기공급부마다 최대 충전 전기량을 실시간으로 분배하고,
   충전장치에 전기공급부 및 전기자동차가 연결된 상태만 유지하다가 요금이 저렴하게 발생되는 설정시간에 충전이 개시되도록 제어하며,
   전기자동차에 대한 총 충전 전기량 중 일부 전기량만 충전하고, 나머지 전기량은 설정시간에 충전되도록 제어하는 것,
   상기 충전 전기량에 대한 산정요금을 전기자동차 소유자의 스마트카드를 통해 결제받는 결제회사서버로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 및 과금시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 충전장치는 전기공급부로부터 공급되고 있는 전력을 자동 측정하여 그 측정값을 이용하여 충전장치에서 충전 전류량을 자동 셋팅 또는 운영사업자 서버로 전송함으로써 운영사업자 서버의 제어에 의해 측정값에 따라 전기공급부마다 충전 전기량이 자동 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 및 과금시스템.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 운영사업자서버는, 최대 충전 전기량 DB, 전압,전류 변동 포인트 DB, 전기공급부와 충전장치가 연결된 정보 DB, 이용시간에 따른 요금 DB, 충전 전기량에 따른 요금 DB가 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 및 과금시스템.
6. 삭제
7. 설치된 건물 명칭, 건물주 성명, 건물 주소, 콘센트 정보, 콘센트에 연결된 계량기 정보와 함께 콘센트의 최대 충전 전기량 정보를 저장하고, 전기를 공급하는 전기공급부;
   상기 전기공급부의 전기를 전기자동차에 충전하도록, 전기공급부에 전기적으로 연결되는 제1접속부와, 충전 제어조건에 따른 동작 및 운영사업자서버와의 통신을 제어하는 컨트롤러와, 충전개시로부터 완료까지의 동작수행을 위해 조작되는 조작부와, 전기자동차에 전기적으로 연결되고, 온도를 감지하는 온도센서가 내장된 제2, 제3접속부와, 충전될 전기자동차에 부여된 고유 ID와 전기공급부의 ID를 인식하는 ID 인식부와, 조작부 및 ID 인식부를 통해 진행되는 동작 등에 대해 음성으로 안내하는 음향부와, 충전전류 및 전기공급부가 공급 가능한 전력 최대치를 측정하는 측정부와, 전기자동차의 충전 중 홍보 또는 광고를 디스플레이하는 제1디스플레이와, 전기자동차의 충전 동작을 표시하는 제2디스플레이와, 긴급상황시 조작되는 버튼부와, 전방에 위치하는 사물을 촬영하는 카메라부를 포함하여 구성되는 충전장치; 상기 충전장치는 전기공급부 및 전기자동차에 대한 정보를 저장 관리하고, 전기 자동차의 충전 전기량을 운영사업자서버 및 과금서버에 전송하고;
   자동차 번호, 소유자 성명, 주소를 ID로 저장하고, 상기 충전장치에 의해 충전되며, 상기 ID 인식부에 의해 인식되는 스마트카드를 통해 충전 요금을 결제하는 전기자동차;
   상기 전기공급부를 통해 사용된 총전기량을 일반사용 전기량과 충전 전기량으로 구분하여 요금을 산정하는 과금서버;
   상기 충전 전기량에 대한 산정요금을 과금서버로부터 전송받아 이를 전기자동차 소유자에게 청구하고, 전력회사와 비용을 처리하는 운영사업자서버; 및
   상기 운영사업자 서버는,
   전기공급부가 설치된 건물 또는 지역에 대한 전력수급상황 정보를 전력회사 과금서버와 공유하고,
   복수 개의 접속구를 구비하는 전기공급부의 최대 전기량을 토대로 각 접속구마다 최대 충전 전기량을 자동으로 설정하여 최대 충전 전기량 범위내에서 전기자동차가 충전되도록 충전장치를 제어하며,
   전기량을 상승시키면서 충전할 경우 일정전류에서 전압 및 전류가 변동되는 충전전력 품질 저하 포인트를 찾아내고,
   두 대 이상의 전기자동차에 대해 동시에 충전이 수행되는 복수 개의 전기공급부가 동일 전기선에 연결된 것인지를 판단한 후 각 전기공급부별로 다시 세분하여 충전 전기 공급량을 설정하거나 동일 전기선에 연결되지 않은 경우 전기공급부가 설치된 건물 또는 지역 단위로 충전 전기 공급량을 설정하며,
   일정 단위에 포함된 복수 개의 전기공급부에 대해 미리 설정된 최대 전기량에 비례하여 각 전기공급부마다 최대 충전 전기량을 실시간으로 분배하고,
   충전장치에 전기공급부 및 전기자동차가 연결된 상태만 유지하다가 요금이 저렴하게 발생되는 설정시간에 충전이 개시되도록 제어하며,
   전기자동차에 대한 총 충전 전기량 중 일부 전기량만 충전하고, 나머지 전기량은 설정시간에 충전되도록 제어하는 것,
   상기 충전 전기량에 대한 산정요금을 전기자동차 소유자의 스마트카드를 통해 결제받는 결제회사서버로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 및 과금시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 충전장치는 전기공급부의 전력을 측정하여 그 측정값을 운영사업자서버로 전송하고, 운영사업자 서버의 제어에 의해 측정값에 따라 전기공급부마다 충전 전기량이 자동 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 및 과금시스템.
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10. 삭제
11. 제7항에 있어서, 상기 운영사업자서버는, 최대 충전 전기량 DB, 전압, 전류 변동 포인트 DB, 전기공급부와 충전장치가 연결된 정보 DB, 이용시간에 따른 요금 DB, 충전 전기량에 따른 요금 DB가 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 및 과금시스템.
    
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