KR101973389B1 - 전기차량 충전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 운전자가 별도의 조작 및 작업을 수행하지 않아도 충전예약 어플리케이션을 통해 충전을 예약시키는 작업만으로 자동으로 전기차량의 충전이 무인으로 이루어짐에 따라 사용의 편의성을 극대화시킬 수 있고, 자동충전설비가 수평 및 수직 방향으로 이동 가능하도록 구성됨과 동시에 전기차량의 충전단자에 충전플러그를 긴밀하게 접속시키도록 구성됨으로써 충전기당 충전 가능한 주차면의 수량을 극대화시켜 설치비용 및 운영비용을 절감시킬 수 있으며, 충전기가 내부에 복수개의 차종별 충전플러그들을 구비함과 동시에 충전플러그의 교체가 자동화 시스템을 통해 이루어지도록 구성됨으로써 충전예약 어플리케이션을 통해 사용자가 입력한 차종에 대응되는 충전플러그를 자동으로 교체시킬 수 있기 때문에 제조사 및 차종에 따라 충전구 캡의 위치 및 충전단자의 종류가 각기 다른 특성을 감안하여 다양한 종류의 충전단자와 연동될 수 있는 전기차량 충전시스템에 관한 것이다.

Description

전기차량 충전시스템{Charging system for electric vehicle}
본 발명은 전기차량 충전시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 사용자가 별도의 조작을 하지 않아도 어플리케이션을 통해 기본정보(차종)를 입력하는 것만으로 자동화시설을 통해 충전기가 주차되어 있는 차량으로 충전기가 이동하도록 구성됨으로써 전기차량 충전이 자동으로 이루어짐과 동시에 충전기 대비 충전가능한 주차면수를 극대화함으로써 전기차량 충전 서비스의 신뢰도 및 편의성을 획기적으로 높일 수 있는 전기차량 충전시스템에 관한 것이다.
종래 자동차의 원료인 석유의 사용으로 인하여 이산화탄소의 배출이 증가되고, 이로 인한 지구온난화현상이 지속화되면서 이상기후현상이 발생되면서 이산화탄소의 배출을 줄이기 위한 전기자동차에 대한 관심이 급증하고 있다.
이러한 전기자동차(EV, Electric Vehicle)는 석유연료를 동력원으로 사용하는 것이 아니라, 배터리에 저장된 전기에너지 및 전기모터를 사용하여 주행이 이루어지는 자동차를 의미한다.
통상적으로 전기자동차(EV)는 통상의 차량에 구비된 차체 및 부속장비들과, 전기가 충전되는 배터리와, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 동력을 발생시키는 전기모터와, 차체의 일측에 설치되어 외부 충전플러그와 접속하는 충전단자로 이루어짐으로써 배터리 방전이 이루어지는 경우 차량 주행이 불가능하여 주기적으로 배터리에 전력을 필히 충전시켜야만 한다.
이와 같이 개발된 전기자동차를 상용화하여 활성화하기에는 여러 가지 문제가 있는데, 그 중 가장 많이 논의되고 있는 문제점 중의 하나는 아직까지 이러한 충전시설이 매우 미비하다는 점이다.
이에 따라 전기차량으로 전력을 공급하기 위한 전기차량 충전시스템에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
도 1은 종래의 전기차량 충전시스템을 나타내는 실사진이다.
도 1의 종래의 전기차량 충전시스템(290)은 차량 주차가 이루어지는 각 주차면(291)의 전방에 충전기(293)를 설치하고 있다.
이때 충전기(293)는 입력수단, 전시패널, 결제처리수단, 단부에 충전플러그가 구비된 전력케이블을 구비함으로써 사용자는 자신이 주차한 주차면의 충전기(120)로부터 전력선을 인출한 후 자신의 차량에 구비된 충전단자에 전력선의 충전플러그를 접속시켜 원하는 만큼의 전기를 충전할 수 있게 된다.
그러나 종래의 전기차량 충전시스템(290)은 충전기가 노면에 고정되게 설치되기 때문에 충전기당 충전가능한 주차면 수량이 소수로만 제한적으로 운영되고, 이에 따라 설치비용이 증가할 뿐만 아니라 편의성이 떨어지는 단점을 갖는다. 특히 전기차량 충전의 경우, 충전시간이 종래의 석유주입시간과 비교하여 현저히 길기 때문에 편의성이 더욱 떨어지는 단점을 갖는다.
또한 종래의 전기차량 충전시스템(290)은 충전정보입력, 충전플러그 및 충전단자 접속, 결제처리 등의 작업이 일일이 인력(운전자 또는 충전담당자)에 의해 운영되기 때문에 불필요한 인력소모 및 시간소모가 증가하는 문제점이 발생한다.
도 2는 국내등록특허 제10-1792792호(발명의 명칭 : 전기자동차용 충전기가 구비된 주차장)에 개시된 전기자동차용 충전기가 구비된 주차장을 나타내는 평면도이다.
도 2의 전기자동차용 충전기가 구비된 주차장(이하 종래기술이라고 함)(200)은 차량을 주차할 수 있도록 다수개의 주차면(212)으로 구획된 바닥면(210)과, 주차면(212)에 구비되며 태양전기를 저장하는 축전수단(240)과, 바닥면(210)의 일측에 구비되며 축전수단(240)에 저장된 전기를 이용하여 주차면(212)에 주차된 전기자동차(C)의 배터리를 충전하는 충전기(260)와, 주차면(212)의 일측에 구비되어 주차면(212)에 주차된 전기자동차(C)의 운전자가 조작할 수 있도록 구성된 입력수단(270)으로 이루어진다.
또한 바닥면(210)에는 가이드레일(250)이 주차면(212)이 이루는 직선과 평행을 이루도록 주차면(212)의 전방에 측 방향으로 연장되도록 구비된다.
또한 충전기(260)는 하측에 구비된 이송수단(261)에 의해 가이드레일(250)에 위치조절가능하게 구비된다.
또한 충전기(260)는 내부에 충전회로(262a)가 구비된 본체(262)와, 본체(262)의 일측에 후방으로 연장되도록 구비된 지지암(263)과, 지지암(263)에 연결되어 지지암(263)을 상하방향으로 회동시키는 구동모터(264)와, 후단부가 충전회로(262a)에 연결되고 선단부는 지지암(263)의 선단부로 연장되고 선단부에는 전기자동차(C)의 콘센트에 결합되는 플러그가 구비된 전원선(미도시)으로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 종래기술(200)은 충전기(260)가 가이드레일(250)을 따라 축 방향으로 이동 가능함과 동시에 충전기(260)의 지지암(263)이 회전에 따라 후방으로 연장되도록 구성되고, 지지암(263)의 단부에 플러그가 구비된 전원선이 인출되도록 구성됨으로써 한 대의 충전기(260)를 이용하여 다수의 주차면들의 차량(C)들로 충전이 가능한 장점을 갖는다.
그러나 종래기술(200)은 차량 운전자가 비어있는 주차면으로 차를 주차시킨 후, 제어수단을 이용하여 충전기(260)를 직접 이동시키며, 이동이 완료되면 지지암(263)을 직접 후방으로 연장시킨 후 플러그를 차량의 충전단자에 접속시켜야하기 때문에 작업이 번거롭고 복잡하며, 조작에 익숙하지 않아 사고가 빈번하게 발생하는 단점을 갖는다.
또한 종래기술(200)은 운전자가 충전정보 입력, 충전기(260)의 이동, 플러그 접속 및 해제, 결제 등과 같이 전기충전에 관련된 일련의 작업을 일일이 수행해야하기 때문에 사용의 편의성이 떨어지며, 시간이 지체되는 작업을 갖는다. 특히 운전자가 이러한 작업에 숙련되지 않은 상태에서 조작을 할 경우, 시간이 더욱 지체될 뿐만 아니라 사고발생율이 증가하는 단점을 갖는다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 운전자가 별도의 조작 및 작업을 수행하지 않아도 충전예약 어플리케이션을 통해 충전을 예약시키는 작업만으로 자동으로 전기차량의 충전이 무인으로 이루어짐에 따라 사용의 편의성을 극대화시킬 수 있는 전기차량 충전시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 자동충전설비가 수평 및 수직 방향으로 이동 가능하도록 구성됨과 동시에 전기차량의 충전단자에 충전플러그를 긴밀하게 접속시키도록 구성됨으로써 충전기당 충전 가능한 주차면의 수량을 극대화시켜 설치비용 및 운영비용을 절감시킬 수 있는 전기차량 충전시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 충전기가 내부에 복수개의 차종별 충전플러그들을 구비함과 동시에 충전플러그의 교체가 자동화 시스템을 통해 이루어지도록 구성됨으로써 충전예약 어플리케이션을 통해 사용자가 입력한 차종에 대응되는 충전플러그를 자동으로 교체시킬 수 있기 때문에 제조사 및 차종에 따라 충전구 캡의 위치 및 충전단자의 종류가 각기 다른 특성을 감안하여 다양한 종류의 충전단자와 연동될 수 있는 전기차량 충전시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 주차장에 설치되어 전기차량에게 전기를 충전시키는 자동충전설비와, 상기 주차장에 설치되어 상기 자동충전설비의 동작을 제어하는 로컬서버를 포함하는 전기차량 충전시스템에 있어서: 상기 전기차량 충전시스템은 차량 운전자가 소지하는 단말기; 상기 단말기에 설치되어 사용자로부터 차종정보를 입력받아 입력된 차종정보 및 예약대상인 주차면 위치정보를 포함하는 예약데이터를 생성하며, 생성된 예약데이터를 외부로 전송하는 충전예약 어플리케이션; 상기 충전예약 어플리케이션으로부터 예약데이터를 전송받으면, 차종별로 충전플러그의 종류를 나타내는 충전플러그 식별정보 및 충전구 캡의 차체 위치(길이 또는 폭, 높이)를 나타내는 위치정보가 매칭되는 기준테이블을 탐색하여 전송받은 예약데이터의 차종정보에 대응되는 충전플러그 식별정보, 위치정보, 차폭 및 차량길이 정보를 추출한 후, 추출된 충전플러그 식별정보, 위치정보, 차폭 및 차량길이 정보를 포함하는 차량관련 정보를 생성하는 관리서버를 더 포함하고, 상기 자동충전설비는 전원케이블을 권취 및 인출시키는 롤러부; 상기 롤러부로부터 인출되는 전원케이블을 특정 위치(x, y)로 이동시키는 이동수단; 상기 이동수단과 결합되며 내부에 차종별 충전플러그들이 수용되는 수용홈이 형성되는 함체로 형성되며 상기 롤러부로부터 인출되는 전원케이블이 내부로 인입되는 충전기몸체와, 상기 충전기몸체에 결합되어 상기 충전기몸체 내부로 인입된 전원케이블에 연결되는 충전플러그와, 상기 충전플러그를 전기차량의 충전단자에 접속시키는 접속이동수단을 포함하는 충전기; 상기 충전기 몸체의 내부에 설치되어 상기 로컬서버와 데이터 통신을 수행하는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 로컬서버는 상기 관리서버로부터 차량관련 상세정보 및 예약데이터를 전송받으면, 전송받은 차량관련 상세정보의 충전구 캡의 위치정보와 전송받은 예약데이터의 주차면 위치정보를 활용하여 충전이 이루어지는 수평상의 좌표인 이동 수평좌표(x, y) 및 충전플러그의 충전높이(h)를 검출하고, 추출된 충전플러그 식별정보와 이동 수평좌표(x, y), 충전높이(h)를 상기 자동충전설비로 전송하고, 상기 충전기 몸체는 충전플러그를 파지하는 파지수단과, 상기 파지수단을 이동시키는 제2 이동수단으로 구성되는 척킹수단을 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 로컬서버로부터 전송받은 이동 수평좌표(x, y)로 상기 충전기가 이동하도록 상기 이동수단을 제어하고, 상기 로컬서버로부터 전송받은 충전플러그의 식별정보에 맞는 충전플러그로 교체되도록 상기 척킹수단을 제어하고, 상기 로컬서버로부터 전송받은 충전높이(h)에 따라 상기 충전플러그가 상기 충전단자에 접속되도록 상기 접속이송수단을 제어하고, 상기 전기차량은 상기 충전단자를 개폐시키는 충전구 캡; 근거리 통신모듈을 구비하고, 상기 충전구 캡의 개폐를 제어하는 차상제어부를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 근거리 데이터 통신을 지원하여 상기 충전기가 이동 수평좌표(x, y)로 이동한 후, 전기차량에 대응되는 충전플러그가 설치되면, 상기 근거리 데이터 통신을 통해 상기 차상제어부로 상기 충전구 캡을 개방시키기 위한 개방신호를 전송하고, 상기 차상제어부는 상기 컨트롤러로부터 개방신호를 전송받으면, 상기 충전구 캡을 개방시키고, 상기 접속이송수단은 상기 충전기몸체의 하면에 하방으로 승하강 가능하면서 회동 가능하도록 설치되는 수직암; 상기 수직암의 하부 일측면에 수직으로 결합되어 수평 방향으로 연장 가능하도록 설치되며, 전면에 충전플러그가 탈부착되는 수평암을 더 포함하고, 상기 척킹수단은 상기 수직암이 최고 높이로 승강되었을 때, 상기 충전기몸체의 수용홈에 수용되는 충전플러그들 중 상기 로컬서버로부터 전송받은 충전플러그 식별정보에 대응되는 충전플러그를 척킹한 후 상기 수평암의 전면에 부착시키고, 상기 충전기는 상기 수직암의 하부면에 설치되어 충전 예약된 주차면을 촬영하는 제1 카메라를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 차상제어부로 개방신호 송출이 완료되면, 상기 제1 카메라를 구동시켜 상기 주차면을 포함하는 제1 영상을 획득하며, 획득된 제1 영상을 상기 로컬서버로 전송하고, 상기 로컬서버는 상기 컨트롤러로부터 전송받은 제1 영상을 2D영상으로 변환시킨 후, 변환된 2D 영상을 분석하여 주차면 객체 및 차량객체를 검출하며, 검출된 차량객체의 주차면내 평면상의 위치 및 방향을 검출하는 제1 영상분석부; 상기 제1 영상분석부에 의해 검출된 차량객체의 주차면내 위치 및 방향을 활용하여 수평좌표 보정값(x’, y’)을 검출하는 수평좌표 보정값 검출부; 상기 제1 영상분석부에 의해 검출된 차량객체의 주차면내 위치 및 방향과, 전기차량의 주차 위치 및 방향에 따라 상기 충전플러그가 상기 충전단자로 삽입되기 위한 평면상의 각도인 충전각도(θ)를 검출하는 충전각도 검출부; 상기 수평좌표 보정값 검출부 및 상기 충전각도 검출부에 의해 검출된 수평좌표 보정값(x’, y’) 및 충전각도(θ)를 상기 컨트롤러로 전송하는 제어부를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 로컬서버로부터 수평좌표 보정값(x’, y’) 및 충전각도(θ)를 전송받으면, 상기 수직암을 하강시키기 이전에, 상기 충전기가 전송받은 수평좌표 보정값(x’, y’)에 위치하도록 제어하고, 상기 로컬서버로부터 충전각도(θ)를 전송받으면, 상기 수직암이 전송받은 충전각도(θ)를 향하도록 회전시키는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 이동수단은 상기 주차장의 천장 구조물에 X축 방향으로 설치되되, Y축 방향으로 이격되게 설치되는 제1 가이드레일; 상기 주차장의 천장 구조물에 Y축 방향으로 설치되되, X축 방향으로 이격되게 설치되는 제2 가이드레일; 상기 제1 가이드레일을 따라 X축 방향으로 이동 가능하도록 상기 제1 가이드레일과 결합하여 상기 롤러부로부터 전원케이블을 X축 방향으로 이동시키는 제1 이동체; 상기 제2 가이드레일을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2 가이드레일과 결합하여 상기 롤러로부터 전원케이블을 Y축 방향으로 이동시키는 제2 이동체를 더 포함하고, 상기 충전기몸체는 상기 제2 이동체의 하부에 결합되는 것이 바람직하다.
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또한 본 발명에서 상기 충전기는 상기 수평암의 상면에 설치되어 상기 수평암이 연장되는 방향을 향하여 촬영을 수행하는 제2 카메라를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 수직암의 하강이 이루어지면, 상기 제2 카메라를 구동시켜 개방된 충전구 캡 및 충전단자를 포함하는 제2 영상을 획득하며, 획득된 제2 영상을 상기 로컬서버로 전송하고, 상기 로컬서버는 상기 컨트롤러로부터 전송받은 제2 영상을 분석하여 충전단자 객체를 검출하는 제2 영상분석부; 상기 제2 영상분석부에 의해 검출된 충전단자 객체를 활용하여 충전단자 객체가 현재 부착되어 있는 충전플러그와 연동 가능한 종류인지를 판별한 후, 만약 충전플러그 및 충전단자가 연동 가능한 종류라고 판단되면, 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 높이 보정값(h’)을 검출하는 높이 보정값 검출부; 상기 제2 영상분석부를 통해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 상기 충전플러그 및 상기 충전단자 사이의 거리(d)를 검출하는 거리 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 높이 보정값 검출부 및 상기 거리 검출부에 의해 검출된 높이 보정값(h’) 및 거리(d) 데이터를 상기 컨트롤러로 전송하고, 상기 컨트롤러는 상기 로컬서버로부터 높이 보정값(h’)을 전송받으면, 상기 수평암을 연장시키기 이전에, 상기 수직암이 전송받은 높이 보정값(h’)에 위치하도록 제어하고, 상기 로컬서버로부터 거리(d) 데이터를 전송받으면, 전송받은 거리(d)에 따라 연장이 이루어지도록 상기 수평암을 제어하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 주차장의 지면에는 내측으로 형성되되, 평면상으로 X-Y축 방향으로 길게 형성되는 이동홈들이 교차되게 형성되고, 상기 이동수단은 상기 주차장의 상기 지면의 이동홈에 X축 방향으로 설치되되, Y축 방향으로 이격되게 설치되는 제1 가이드레일; 상기 주차장의 상기 지면의 이동홈에 Y축 방향으로 설치되되, X축 방향으로 이격되게 설치되는 제2 가이드레일; 상기 제1 가이드레일을 따라 X축 방향으로 이동 가능하도록 상기 제1 가이드레일과 결합하여 상기 롤러부로부터 전원케이블을 X축 방향으로 이동시키는 제1 이동체; 상기 제2 가이드레일을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2 가이드레일과 결합하여 상기 롤러로부터 전원케이블을 Y축 방향으로 이동시키는 제2 이동체를 더 포함하고, 상기 충전기몸체는 상기 제2 이동체의 상부에 결합되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 접속이송수단은 상기 충전기몸체의 상면에 상방으로 승하강 가능하면서 회동 가능하도록 설치되는 수직암; 상기 수직암의 상부 일측면에 수직으로 결합되어 수평 방향으로 연장 가능하도록 설치되며, 전면에 충전플러그가 탈부착되는 수평암을 더 포함하고, 상기 척킹수단은 상기 수직암이 최저 높이로 하강되었을 때, 상기 충전기몸체의 수용홈에 수용되는 충전플러그들 중 상기 로컬서버로부터 전송받은 충전플러그 식별정보에 대응되는 충전플러그를 척킹한 후 상기 수평암의 전면에 부착시키는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 충전기는 상기 수평암의 상면에 설치되어 상기 수평암이 연장되는 방향을 향하여 촬영을 수행하는 제3 카메라를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 수평암의 승강이 이루어지면, 상기 제3 카메라를 구동시켜 개방된 충전구 캡 및 충전단자를 포함하는 제3 영상을 획득하며, 획득된 제3 영상을 상기 로컬서버로 전송하고, 상기 로컬서버는 상기 컨트롤러로부터 전송받은 제3 영상을 분석하여 충전단자 객체를 검출하는 제3 영상분석부; 상기 제3 영상분석부에 의해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 수평좌표 보정값(x’, y’)를 검출하는 제2 수평좌표 보정값 검출부; 상기 제3 영상분석부에 의해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 상기 충전플러그가 삽입되는 평면상의 각도인 충전각도(θ)를 검출하는 제2 충전각도 검출부; 상기 제3 영상분석부를 통해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 높이 보정값(h’)을 검출하는 제2 높이 보정값 검출부; 상기 제3 영상분석부를 통해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 상기 충전플러그 및 상기 충전단자 사이의 거리(d)를 검출하는 제2 거리 검출부; 상기 제2 수평좌표 보정값 검출부, 상기 제2 충전각도 검출부, 상기 제2 높이 보정값 검출부 및 상기 제2 거리 검출부에 의해 검출된 수평좌표 보정값(x’, y’), 충전각도(θ), 높이 보정값(h’) 및 거리(d) 데이터를 상기 컨트롤러로 전송하는 제2 제어부를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 로컬서버로부터 수평좌표 보정값(x’, y’) 및 충전각도(θ)를 전송받으면, 상기 충전기가 전송받은 수평좌표 보정값(x’, y’)에 위치하도록 제어하고, 상기 로컬서버로부터 충전각도(θ)를 전송받으면, 상기 수직암이 전송받은 충전각도(θ)를 향하도록 회전시키고, 상기 로컬서버로부터 높이 보정값(h’)을 전송받으면, 상기 수직암이 전송받은 높이 보정값(h’)에 위치하도록 제어하고, 상기 로컬서버로부터 거리(d) 데이터를 전송받으면, 전송받은 거리(d)에 따라 연장이 이루어지도록 상기 수평암을 제어하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제1 가이드레일 및 상기 제2 가이드레일은 주차면의 라인을 따라 형성되는 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 운전자가 별도의 조작 및 작업을 수행하지 않아도 충전예약 어플리케이션을 통해 충전을 예약시키는 작업만으로 자동으로 전기차량의 충전이 무인으로 이루어짐에 따라 사용의 편의성을 극대화시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 별도로 특정화된 충전장소를 설치하지 않아도, 기 설치되어 있는 주차장에서 충전이 가능해지기 때문에 설치비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 시간 및 장소의 제한성을 현저히 개설시킬 수 있으며, 국가 에너지정책에 부합하여 사회적 기여도를 높일 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 자동충전설비가 수평 및 수직 방향으로 이동 가능하도록 구성됨과 동시에 전기차량의 충전단자에 충전플러그를 긴밀하게 접속시키도록 구성됨으로써 충전기당 충전 가능한 주차면의 수량을 극대화시켜 설치비용 및 운영비용을 절감시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 충전기가 내부에 복수개의 차종별 충전플러그들을 구비함과 동시에 충전플러그의 교체가 자동화 시스템을 통해 이루어지도록 구성됨으로써 충전예약 어플리케이션을 통해 사용자가 입력한 차종에 대응되는 충전플러그를 자동으로 교체시킬 수 있기 때문에 제조사 및 차종에 따라 충전구 캡의 위치 및 충전단자의 종류가 각기 다른 특성을 감안하여 다양한 종류의 충전단자와 연동될 수 있게 된다.
도 1은 종래의 전기차량 충전시스템을 나타내는 실사진이다.
도 2는 국내등록특허 제10-1792792호(발명의 명칭 : 전기자동차용 충전기가 구비된 주차장)에 개시된 전기자동차용 충전기가 구비된 주차장을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 전기차량 충전시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3의 차상제어부를 나타내는 구성도이다.
도 5는 도 4의 차상제어부에 의해 제어되는 충전구 캡을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 3의 스마트폰을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 3의 충전예약 어플리케이션을 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 인터페이스 처리부에서 최초 제공되는 선택 인터페이스를 나타내는 예시도이다.
도 9는 도 7의 예약모드 관리부를 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 9의 예약 인터페이스 전시모듈에서 전시되는 예약 인터페이스를 나타내는 예시도이다.
도 11은 도 3의 관리서버를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 11의 차량관련 상세정보 생성부를 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 3의 로컬서버를 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 이동 수평좌표 검출부를 나타내는 블록도이다.
도 15는 도 14를 설명하기 위한 예시도이다.
도 16은 도 13의 충전각도 검출부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 17은 도 3의 자동충전설비의 일실시예를 나타내는 구성도이다.
도 18은 도 17의 자동충전설비를 측면상에서 바라본 예시도이다.
도 19는 도 18을 평면상으로 바라본 예시도이다.
도 20은 본 발명의 충전방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 21은 도 20의 충전플러그 교체 및 충전기 이동단계(S20)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 22는 도 20의 수직암 하강단계(S70) 및 제2 촬영단계(S80)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 23은 도 20의 수평암 인출단계(S110)와 접속확인단계(S120)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 24는 본 발명의 제2 실시예인 전기충전 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 25는 도 24의 제2 자동충전설비를 나타내는 블록도이다.
도 26은 도 24의 제2 로컬서버를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 전기차량 충전시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명의 일실시예인 전기차량 충전시스템(1)은 사용자가 별도의 조작을 하지 않아도 어플리케이션을 통해 기본정보(차종)를 입력하는 것만으로 전기차량 충전이 자동으로 이루어짐과 동시에 충전기 대비 충전가능한 주차면수를 극대화함으로써 전기차량 충전 서비스의 신뢰도 및 편의성을 획기적으로 높이기 위한 것이다.
또한 전기차량 충전시스템(1)은 차량에 설치되어 부속장비들을 관리 및 제어하는 차상제어부(8)와, 차량 운전자가 소지한 휴대단말기인 스마트폰(4)과, 스마트폰(4)에 설치되어 차량충전 예약 서비스를 제공하는 어플리케이션인 충전예약 어플리케이션(5)과, 주차장에 설치되어 충전 예약된 주차차량에 자동으로 전기를 충전하는 자동충전설비(9)와, 자동충전설비(9)의 동작을 제어하는 로컬서버(7)와, 충전예약 어플리케이션(5) 및 로컬서버(7)를 관리 및 제어하는 관리서버(3)와, 스마트폰(4), 로컬서버(7) 및 관리서버(3) 사이의 데이터 이동경로를 제공하는 통신망(10)과, 자동충전설비(9) 및 차상제어부(8) 사이의 근거리 무선통신을 지원하는 근거리 무선통신망(20)으로 이루어진다.
이때 자동충전설비(9)는 실외 또는 실내 주차장에 적용될 수 있고, 운전자가 별도의 조작 및 작업을 수행하지 않아도 충전 예약된 차량으로 자동으로 전기 충전이 이루어지도록 하기 위한 설비시스템이고, 이러한 자동충전설비(9)는 후술되는 도 18 내지 26에서 상세하게 설명하기로 한다.
통신망(10)은 스마트폰(4), 로컬서버(7) 및 관리서버(3) 사이의 데이터 이동경로를 제공하며, 상세하게로는 광역통신망(WAN), 유무선 네트워크(Network)망, 이동통신망, LTE 등으로 구성될 수 있다.
근거리 통신망(20)은 차상제어부(8) 및 자동충전설비(9) 사이의 근거리 통신을 지원하며, 상세하게로는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wifi), 지그비(Zig-bee), NFC(Near Field Communication) 등으로 구성될 수 있다.
도 4는 도 3의 차상제어부를 나타내는 구성도이고, 도 5는 도 4의 차상제어부에 의해 제어되는 충전구 캡을 설명하기 위한 예시도이다.
차상제어부(8)는 차량에 설치되어 내부 부속장비(80-1), ..., (80-N)들의 동작을 관리 및 제어하기 위한 컨트롤러이다. 이때 차상제어부(8) 및 내부 부속장비(80-1), ..., (80-N)들은 통상의 캔(CAN) 통신망(82)으로 연결될 수 있고, 내부 부속장비(80-1), ..., (80-N)들로는 공지된 차량 내 장비들로 구성될 수 있으며, 특히 본 발명에서는 도 5의 충전구 캡(820)이 필수적으로 포함된다.
또한 차상제어부(8)는 근거리 통신망(20)을 통해 충전기(93)와 데이터를 송수신하는 근거리 통신 인터페이스모듈을 구비한다.
즉 차상제어부(8)는 근거리 통신망(20)을 통해 자동충전설비(9)의 충전기(93)로부터 충전구 캡(820)의 개방을 요청받으면, 캔(CAN) 통신망을 통해 충전구 캡(820)을 개방시킴으로써 사용자(운전자)가 별도로 충전구 캡(820)을 직접 개방시키지 않아도 충전구 캡(820)이 개발될 수 있게 된다. 이때 충전구 캡(820)은 차량 제조사 및 종류에 따라 각기 다른 차체의 위치에 배치되기 된다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 충전기(93)가 차상제어부로 개방신호를 전송하는 것으로 구성되었으나, 충전관리 어플리케이션(5)을 통해 차상제어부로 전기차량의 충전구 캡(820)을 개방시키는 개방신호를 전송하는 것으로 구성될 수 있음은 당연하다.
예를 들어, A제조사의 a차량은 충전구 캡(820)의 위치가 차체 우측의 후방에 배치될 수 있으나, B제조사의 b차량은 충전구 캡(820)의 위치가 차체 좌측의 후방에 배치될 수 있다.
또한 충전구 캡(820)의 내부에는 도 5에 도시된 바와 같이, 충전단자(830)가 설치되고, 충전단자(830)에는 적어도 하나 이상의 단자-핀(8310)들을 포함하여 후술되는 도 18의 자동충전설비(9)의 충전플러그(939)와 접속하여 충전플러그(939)로부터 전력을 공급받는다.
즉 충전구 캡(820)이 개방되면, 충전단자(830)가 외부로 노출되고, 충전구 캡(820)이 폐쇄되면, 충전단자(830)가 충전구 캡(820)에 의해 밀폐된다.
또한 충전단자(830)의 내부에는 복수개의 단자-핀(831)들을 포함하는데, 이러한 충전단자(830)는 아직 규격화되지 않았기 때문에 차량 제조사 및 종류에 따라 단자-핀(831)들의 수량(N), 직경, 형상 및 위치가 각기 다르게 이루어지게 된다.
또한 차상제어부(8)는 전기충전이 완료되어 충전기(93)로부터 폐쇄신호를 요청받으면 충전구 캡(820)을 폐쇄시킨다.
이때 도면에는 도시되지 않았지만 전기차량에는 충전구 캡(820)이 개방될 경우, 충전구 캡(820)의 개방각도를 증가시킴과 동시에 개방상태를 고정시키기 위한 개방고정수단(미도시)이 설치될 수 있다.
도 6은 도 3의 스마트폰을 나타내는 블록도이다.
스마트폰(4)은 통신망(10)과의 접속을 지원하는 차량 운전자가 소지(휴대)한 디지털 디바이스이며, 충전예약 어플리케이션(5)이 설치된다.
또한 스마트폰(4)은 도 6에 도시된 바와 같이, 데이터들이 저장되는 메모리(41)와, 통상의 스마트폰에 구비되어 일반 문자나 기호, 이미지 등의 콘텐츠가 전시되는 디스플레이 수단(42)과, 통신망(10)과의 접속을 지원하는 통신 인터페이스모듈(43)과, 휴대단말기의 O.S를 담당하며 제어대상을 제어하는 제어모듈(44)과, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 충전예약 어플리케이션(5)을 관리 및 제어하는 어플리케이션 관리모듈(45)로 이루어진다.
도 7은 도 3의 충전예약 어플리케이션을 나타내는 블록도이다.
충전예약 어플리케이션(5)은 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(50)와, 데이터 입출력부(51), 인터페이스 처리부(52), 데이터 저장부(53), 예약모드 관리부(55), 결제모드 관리부(57)로 이루어진다.
제어부(50)는 충전예약 어플리케이션(5)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(51), (52), (53)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(50)는 인터페이스 처리부(52)에서 최초 제공되는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, Graphic User Interface) 또는 그래픽 사용자 익스피어런스(GUX, Graphic User Experience)인 선택 인터페이스를 통해, 1)사용자로부터 예약모드를 선택받으면 예약모드 관리부(55)를 구동시키고, 2)사용자로부터 결제를 요청받으면 결제모드 관리부(57)를 구동시킨다.
데이터 입출력부(51)는 스마트폰(4)과 데이터를 입출력한다.
인터페이스 처리부(52)는 기 제작된 GUI(또는 GUX)들을 스마트폰(4)의 모니터(41)에 전시함과 동시에 사용자의 요청(명령)에 따른 연산 처리된 결과데이터를 제공한다.
또한 인터페이스 처리부(52)는 충전예약 어플리케이션(5)의 최초 구동 시 후술되는 도 8의 선택 인터페이스(610)를 제공한다.
도 8은 도 7의 인터페이스 처리부에서 최초 제공되는 선택 인터페이스를 나타내는 예시도이다.
선택 인터페이스(610)는 충전예약 어플리케이션(5)이 최초 구동될 때, 스마트폰(4)에 전시되는 GUI(또는 GUX)이다.
또한 선택 인터페이스(610)는 도 8에 도시된 바와 같이, 사용자로부터 예약서비스를 요청받기 위한 클릭버튼(아이콘)인 제1 버튼(611)과, 사용자로부터 결제서비스를 요청받기 위한 클릭버튼(아이콘)인 제2 버튼(612)으로 이루어진다.
이때 인터페이스 처리부(52)는 선택 인터페이스(610)를 통해 사용자로부터 1)제1 버튼(611)이 클릭 또는 터치되면, 예약모드 관리부(55)를 구동시키고, 2)제2 버튼(612)이 클릭 또는 터치되면, 결제모드 관리부(57)를 구동시킨다.
즉 사용자는 충전예약 어플리케이션(5)을 최초 구동 시, 스마트폰(4)에 전시되는 선택 인터페이스(610)를 통해 예약모드 또는 결제모드를 택일하여 이에 따른 서비스를 제공받을 수 있게 된다.
데이터 저장부(53)는 데이터들을 스마트폰(4)의 메모리(41)에 저장한다.
도 9는 도 7의 예약모드 관리부를 나타내는 블록도이고, 도 10은 도 9의 예약 인터페이스 전시모듈에서 전시되는 예약 인터페이스를 나타내는 예시도이다.
예약모드 관리부(55)는 도 9에 도시된 바와 같이, 예약 인터페이스 전시모듈(551)과, 예약데이터 생성모듈(553), 예약데이터 전송모듈(555)로 이루어진다.
예약 인터페이스 전시모듈(551)은 예약모드 관리부(55) 구동 시 인터페이스 처리부(52)로부터 입력받은 예약 인터페이스(620)를 스마트폰(4)의 모니터(41)에 전시한다.
예약 인터페이스(620)는 도 10에 도시된 바와 같이, 사용자로부터 예약시간을 입력받는 제1 입력란(621)과, 사용자로부터 전기충전 서비스를 제공받을 주차장 정보를 입력받는 제2 입력란(622)과, 사용자로부터 전기충전 서비스를 제공받을 주차면 정보를 입력받는 제3 입력란(623)과, 사용자로부터 차종을 입력받는 제4 입력란(624)과, 사용자로부터 충전량을 입력받는 제5 입력란(625)을 포함한다.
예약데이터 생성모듈(553)은 예약 인터페이스(620)를 통해 사용자로부터 입력받은, 예약시간 정보, 주차장정보, 주차면정보, 차종정보, 충전량 정보 및 기 등록된 식별정보(사용자 또는 차량)를 포함하는 예약데이터를 생성한다.
이때 예약데이터 생성모듈(553)에 의해 생성되는 예약데이터에는 차종정보가 필수적으로 포함되어야 하는데, 이는 차종에 따라 전술하였던 바와 같이, 충전구 캡(820)의 위치 및 단자-핀(831)의 종류가 각기 다르기 때문에 관리서버(3)에서 전송받은 예약데이터의 차종정보에 따라 충전구 캡(820)의 위치 및 단자-핀(831)의 종류를 정확하게 검출될 수 있게 된다.
예약데이터 전송모듈(55)은 스마트폰(4)의 통신 인터페이스모듈(43)을 제어하여 예약데이터 생성모듈(55)에 의해 생성되는 예약데이터를 관리서버(3)로 전송한다.
다시 도 7로 돌아가서 결제모드 관리부(57)를 살펴보면, 결제모드 관리부(57)는 선택 인터페이스(610)를 통해 사용자로부터 결제를 요청받을 때 구동되며, 충전된 전력량에 따른 결제서비스를 제공한다.
이때 결제수단으로는 카드, 소액결제, 계좌이체 등과 같은 공지된 결제수단들이 적용될 수 있고, 이러한 결제수단은 모바일 결제서비스에서 통상적으로 널리 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 11은 도 3의 관리서버를 나타내는 블록도이다.
관리서버(3)는 도 11에 도시된 바와 같이, 제어부(30)와, 데이터베이스부(31), 통신 인터페이스부(32), 예약접수부(33), 차량관련 상세정보 생성부(35), 결제처리부(37), 어플리케이션 관리부(39)로 이루어진다.
제어부(30)는 관리서버(3)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(31), (32), (33), (35), (37)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(30)는 통신 인터페이스부(32)를 통해 충전예약 어플리케이션(5)으로부터 예약데이터를 전송받으면, 예약접수부(33)를 구동시킨다.
또한 제어부(30)는 차량관련 상세정보 생성부(35)에 의해 차량관련 상세정보가 생성되면, 예약데이터 및 생성된 차량관련 상세정보가 해당 로컬서버(7)로 전송되도록 통신 인터페이스부(32)를 제어한다.
데이터베이스부(31)에는 충전예약 어플리케이션(5)의 회원정보 등이 저장된다.
또한 데이터베이스부(31)에는 예약접수부(33)에 의해 등록된 예약데이터가 저장된다.
또한 데이터베이스부(31)에는 각 로컬서버(7)의 위치정보, 식별정보가 저장된다.
또한 데이터베이스부(31)에는 차종별로 충전플러그 식별정보, 위치정보, 차폭 및 차량길이 정보가 매칭되는 기준테이블이 기 설정되어 저장된다.
또한 데이터베이스부(31)에는 차량관련 상세정보 생성부(35)에 의해 생성되는 차량관련 상세정보가 저장된다.
통신 인터페이스부(32)는 통신망(10)에 접속하여 스마트폰(4) 및 로컬서버(7)와 데이터를 송수신한다.
결제처리부(37)는 충전예약 어플리케이션(5)의 결제모드 관리부(57)와 연동하여 사용자에 의해 선택된 결제수단에 따라 결제를 처리한다.
예약접수부(33)는 통신 인터페이스부(32)를 통해 충전예약 어플리케이션(5)으로부터 전송받은 예약데이터를 데이터베이스부(31)에 저장함과 동시에 차량관련 상세정보 생성부(35)로 입력한다.
도 12는 도 11의 차량관련 상세정보 생성부를 나타내는 블록도이다.
차량관련 상세정보 생성부(35)는 도 12에 도시된 바와 같이, 예약데이터 입력모듈(351)과, 기준테이블 탐색 및 추출모듈(353), 차량관련 상세정보 생성모듈(355)로 이루어진다.
예약데이터 입력모듈(351)은 예약접수부(33)로부터 예약데이터를 입력받는다.
기준테이블 탐색 및 추출모듈(353)은 예약데이터 입력모듈(351)을 통해 입력된 예약데이터로부터 차종정보를 추출한 후, 데이터베이스부(31)에 저장된 기준테이블을 탐색하여 추출된 차종에 해당하는 충전플러그의 식별정보, 위치정보, 차폭 및 차량길이 정보를 추출한다.
차량관련 상세정보 생성모듈(355)은 기준테이블 탐색 및 추출모듈(353)에 의해 추출된 해당 차종에 따른 충전플러그의 식별정보, 위치정보, 차폭 및 차량길이 정보를 포함하는 차량관련 상세정보를 생성한다.
이때 제어부(30)는 차량관련 상세정보 생성모듈(355)에 의해 차량관련 상세정보가 생성되면, 생성된 차량관련 상세정보 및 예약데이터가 해당 로컬서버(7)로 전송되도록 통신 인터페이스부(32)를 제어한다.
어플리케이션 관리부(39)는 충전예약 어플리케이션(5)의 데이터 백업 및 업데이트 등을 관리한다.
도 13은 도 3의 로컬서버를 나타내는 블록도이다.
로컬서버(7)는 주차장에 설치되어 관리서버(3)와 데이터를 송수신하며, 해당 주차장의 자동충전설비(9)를 관리 및 제어하는 컴퓨터 또는 서버이다.
또한 로컬서버(7)는 도 13에 도시된 바와 같이, 제어부(70)와, 메모리(71), 데이터 송수신부(72), 충전플러그 식별정보 검출부(73), 이동 수평좌표 검출부(74), 충전높이 검출부(75), 제1 영상분석부(76), 수평좌표 보정값 검출부(77), 충전각도 검출부(78), 제2 영상분석부(79), 높이 보정값 검출부(80), 거리 검출부(81), 결제요청부(82)로 이루어진다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 구체적으로 도시되지 않았지만, 추전관리 어플리케이션을 통한 예약차량과, 실제전기차량의 매칭은 차량번호를 기반으로 이루어질 수 있고, 이러한 매칭방식 및 기술은 주차관련 어플리케이션 및 시스템에서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제어부(70)는 로컬서버(7)의 O,S(Operating System)이며, 제어대상(71), (72), (73), (74), (75), (76), (77), (78), (79), (80), (81), (82)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(70)는 데이터 송수신부(72)를 통해 관리서버(3)로부터 예약데이터 및 차량관련 상세정보를 입력받으면, 입력된 예약데이터 및 차량관련 상세정보를 충전플러그 식별정보 검출부(73), 이동 수평좌표 검출부(74) 및 충전높이 검출부(75)로 입력한다.
메모리(71)에는 데이터들이 저장된다.
데이터 송수신부(72)는 통신망(10)에 접속하여 관리서버(3)와 데이터를 송수신한다.
충전플러그 식별정보 검출부(73)는 관리서버(3)로부터 전송받은 예약데이터 및 차량관련 상세정보를 활용 및 참조하여 충전대상인 차량의 충전단자에 대응되는 충전플러그의 식별정보를 검출한다.
이때 충전단자는 전술하였던 바와 같이, 차종에 따라 충전구 캡(820)의 위치와, 단자-핀의 수량(N), 직경, 형상 및 위치가 다르기 때문에 본 발명에서는 충전플러그 식별정보 검출부(73)가 해당 차량의 충전단자에 대응되는 충전플러그의 식별정보를 검출하여 이를 자동충전설비(9)로 전송하도록 구성한다.
이때 자동충전설비(9)의 충전기(93)는 기 출시된 모든 충전플러그들을 모두 수용함과 동시에 이들 중 어느 하나를 택일하여 부착할 수 있도록 구성됨으로써 차종에 따른 다양한 충전단자들과 연동하여 전기를 효율적으로 충전시킬 수 있는 장점을 갖는다.
다시 말하면, 종래에는 운전자가 전기충전기의 주차면에 주차를 한다고 하더라도, 자신의 차량의 충전단자와 충전기의 충전플러그가 연동 가능하지 못한 경우, 전기충전 서비스를 제공받을 수 없었으나, 본 발명에서는 운전자가 충전예약 어플리케이션을 통해 자신의 차종을 입력하는 것만으로, 자동충전설비(9)의 충전기(93)가 자동으로 해당 차량에 연동 가능한 충전플러그로 교체하여 전기충전을 수행할 수 있기 때문에 사용의 편의성 및 서비스의 질을 획기적으로 개선시킬 수 있게 된다.
또한 충전플러그 식별정보 검출부(73)에 의해 검출된 충전플러그 식별정보는 제어부(70)의 제어에 따라 자동충전설비(9)로 출력된다.
도 14는 도 13의 이동 수평좌표 검출부를 나타내는 블록도이고, 도 15는 도 14를 설명하기 위한 예시도이다.
이동 수평좌표 검출부(74)는 후술되는 도 17 내지 23의 자동충전설비(9)의 충전기(93)가 이동하는 X-Y축의 좌표값인 이동 수평좌표를 검출한다. 이때 충전기(93)는 주차장의 지면 또는 천장 구조물에서 평면(X-Y축)상으로 이동 가능하도록 설치된다.
또한 이동 수평좌표 검출부(74)는 도 14에 도시된 바와 같이, 충전대상 주차면 위치 검출모듈(741), 충전구 방향 검출모듈(743), 충전구 상대적 위치 검출모듈(745), 이동 수평좌표 검출모듈(747)로 이루어진다.
충전대상 주차면 위치 검출모듈(741)은 입력된 예약데이터를 통해 충전 예약된 주차면의 위치를 검출한다.
충전구 방향 검출모듈(743)은 입력된 차량관련 상세정보에 포함되는 충전플러그의 식별정보, 위치정보, 차폭 및 차량길이 정보를 참조하여 충전구가 차체 전후좌우 중 어디에 위치하는지를 나타내는 충전구 방향을 검출한다.
충전구 상대적 위치 검출모듈(745)은 입력된 차량관련 상세정보에 포함되는 충전플러그의 식별정보, 위치정보, 차폭 및 차량길이 정보를 참조하여 전체 차량길이(또는 폭) 대비 충전구의 상대적인 위치를 검출한다.
이동 수평좌표 검출모듈(747)은 충전대상 주차면 위치 검출모듈(741)에 의해 검출된 주차면 위치정보와, 충전구 방향 검출모듈(743)에 의해 검출되는 충전구 방향정보와, 충전구 상대적 위치 검출모듈(745)에 의해 충전구 상대적 위치정보를 활용하여 도 17 내지 23의 자동충전설비(9)의 충전기(93)가 이동해야할 X-Y축의 위치좌표인 이동 수평좌표를 검출한다.
이때 이동 수평좌표 검출모듈(747)은 도 15에 도시된 바와 같이, 해당 차량(C)의 주차면(400)의 중간 지점에 주차되었다고 가정하여, 충전기(93)의 이동 수평좌표를 검출한다.
다시 말하면, 일반적으로 차량 주차 시 주차된 차량의 주차면 내 위치 및 방향은 상황에 따라 다르기 때문에 본 발명은 우선, 주차면(400)의 중간 지점에 차량이 주차되었다고 가정하였을 때의 이동 수평좌표로 충전기(93)가 이동한 후, 차량 주차 위치 및 방향에 따라 미세한 위치보정을 수행하도록 함으로써 충전플러그 및 충전단자의 접속이 긴밀하게 이루어질 수 있게 된다.
충전높이 검출부(75)는 입력된 차량관련 상세정보를 참조하여 충전구의 높이값인 충전높이(h)를 검출한다.
다시 말하면, 일반적으로 차량은 동일한 차종이라고 하더라도, 타이어의 상태, 적재된 물품의 무게, 주차면의 지형 및 상태 등의 다양한 원인에 의하여 충전구 캡(820)의 높이, 즉 충전높이(h)가 달라질 수 있기 때문에, 본 발명은 우선, 충전높이 검출부(75)에 의해 검출된 충전높이(h)로 도 17 내지 23의 충전기(93)의 수직암(937)을 하강시킨 후, 미세한 높이보정을 수행하도록 함으로써 충전플러그 및 충전단자의 접속이 긴말하게 이루어질 수 있게 된다.
이와 같이 충전플러그 식별정보 검출부(73), 이동 수평좌표 검출부(74) 및 충전높이 검출부(75)에 의해 검출되는 충전플러그 식별정보, 이동 수평좌표 및 충전높이 데이터는 제어부(70)의 제어에 따라 자동충전설비(9)로 전송되고, 자동충전설비(9)의 충전기(93)는 로컬서버(7)로부터 입력받은 충전플러그 식별정보에 대응되게 충전플러그를 교체시킨 후, 로컬서버(7)로부터 입력받은 이동 수평좌표로 이동한다.
이때 충전기(93)는 이동 수평좌표로 이동하면, 상부에서 하부를 향하는 방향으로 촬영을 수행한 후 획득된 영상(이하 제1 영상이라고 함)을 로컬서버(7)로 전송하게 된다.
제1 영상분석부(76)는 충전기(93)로부터 직상부에서 촬영한 제1 영상을 입력받으면, 입력된 제1 영상을 2D영상으로 변환시킨다.
이때 충전기(93)는 주차면의 라인 중 어느 위치의 직상부에서 촬영을 수행하기 때문에 촬영 각도가 발생하여 입체영상을 획득하게 된다.
따라서 제1 영상분석부(76)는 획득된 입체영상을 2D영상으로 변환한 후, 변환된 2D영상을 이용하여 후속 연산처리를 수행하게 된다.
또한 제1 영상분석부(76)는 변환된 2D영상을 분석하여 차량객체를 검출하며, 검출된 차량객체의 주차면내 위치 및 방향을 검출한다.
수평좌표 보정값 검출부(77)는 제1 영상분석부(76)에 의해 검출된 차량객체의 주차면내 위치 및 방향에 따른 수평좌표 보정값을 검출한다.
이때 충전기(93)는 최조 주차면의 중간 지점에 차량이 위치하였을 때를 가정하여 산출된 이동 수평좌표로 이동한 상태이기 때문에, 제1 영상분석부(76)를 통해 검출된 실제 주차면내 차량의 위치에 따른 보정값을 별도로 검출할 필요가 있다.
또한 제어부(70)는 수평좌표 보정값 검출부(77)에 의해 수평좌표 보정값이 검출되면, 자동충전설비(9)의 충전기(93)로 검출된 수평좌표 보정값을 전송한다.
도 16은 도 13의 충전각도 검출부를 설명하기 위한 예시도이다.
충전각도 검출부(78)는 제1 영상분석부(76)에 의해 검출된 차량객체의 주차면내 위치 및 방향에 따른 충전각도(θ)를 검출한다.
이때 본 발명에서는 도 17 내지 23의 충전기(93)의 충전플러그(939)의 충전각도가 변경 가능하도록 수직암(937)이 회동 가능하도록 설치되기 때문에 차량의 주차방향에 따라 충전각도(θ)를 검출하여 수직암(937)을 회동시킨 후 충전플러그(939)를 충전단자에 접속시킴으로써 충전단자 및 충전플러그의 접속의 긴밀성을 극대화시킬 수 있게 된다.
즉 차량은 주차면(400)에 주차될 때, 도 16에 도시된 바와 같이, 상황에 따라 각기 다른 주차방향 및 위치로 주차되기 때문에 본 발명에서는 차량의 주차방향에 따른 충전각도(θ)를 별도로 검출하도록 구성됨으로써 전기충전의 효율성을 높일 수 있게 된다.
이때 충전기(93)는 로컬서버(7)로부터 전송받은 수평좌표 보정값으로 위치를 보정한 후, 로컬서버(7)로부터 전송받은 충전각도(θ)로 수직암(937)을 회전시키면, 근거리 무선통신망(20)을 통해 차상제어부(8)로 개방신호를 전송하고, 차상 제어부(70)는 충전기(93)로부터 개방신호를 전송받으면, 충전구 캡(820)을 개방시킨다.
또한 충전기(93)는 차상 제어부(70)로 개방신호를 전송하면, 단부에 충전플러그가 장착된 수직암(937)을 로컬서버(7)로부터 전송받은 충전높이(h)에 맞춰 하강시킨 후, 수직암에 설치된 제2 카메라가 개방된 충전구 캡(920)에 의해 노출되는 충전단자(930)를 촬영하여 영상(이하 제2 영상이라고 함)을 획득하며, 획득된 제2 영상을 로컬서버(7)로 전송한다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 충전기(93)가 차상제어부로 개방신호를 전송하는 것으로 구성되었으나, 충전관리 어플리케이션(5)을 통해 차상제어부로 전기차량의 충전구 캡(820)을 개방시키는 개방신호를 전송하는 것으로 구성될 수 있음은 당연하다.
제2 영상분석부(79)는 충전기(93)로부터 전송받은 제2 영상을 분석하여 충전단자의 단자-핀 객체들을 검출하며, 검출된 각 단자-핀 객체의 프레임내 위치를 검출한다.
높이 보정값 검출부(80)는 제2 영상분석부(79)를 통해 검출된 단자-핀 객체들의 수량 및 위치를 이용하여, 해당 충전단자가 현재 설치되어 있는 충전플러그와 연동 가능한 종류인지를 판별한다.
또한 높이 보정값 검출부(80)는 만약 충전플러그 및 충전단자가 연동 가능한 종류라고 판단되면, 단자-핀 객체의 프레임내 위치정보를 이용하여 높이 보정값을 검출한다.
또한 높이 보정값 검출부(80)에 의해 높이 보정값은 제어부(70)의 제어에 따라 충전기(93)로 전송된다.
충전기(93)는 로컬서버(7)로부터 전송받은 높이 보정값에 따라 수직암(937)의 높이를 조절한다.
거리 검출부(81)는 제2 영상분석부(79)를 통해 검출된 충전구 캡(920)의 직경을 검출한 후, 검출된 직경을 이용하여 충전단자로부터 충전플러그 사이의 거리(d)를 산출한다. 이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 거리 검출부(81)가 제2 영상 분석을 통해 충전플러그 및 충전단자 사이의 거리를 측정하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 거리검출수단은 이에 한정되지 않으며, 거리센서 등과 같은 공지된 센서들이 적용될 수 있음은 당연하다.
또한 거리 검출부(81)에 의해 검출되는 거리 산출값은 제어부(70)의 제어에 따라 충전기(93)로 전송된다.
이때 충전기(93)는 로컬서버(7)로부터 전송받은 거리 산출값에 따라 수직암의 하부 측면에 설치되는 수평암을 연장시켜 충전단자에 충전플러그를 접속시키고, 접속이 이루어지면 로컬서버(7)로 접속완료 데이터를 전송한다.
또한 충전기(93)는 충전단자 및 충전플러그의 접속이 이루어지면, 전송받은 예약데이터의 충전량에 맞춰 전력을 공급하며, 충전이 완료되면 로컬서버(7)로 충전완료 데이터를 전송한다.
결제요청부(82)는 충전기(93)로부터 충전완료 데이터를 전송받으면, 관리서버(3)로 충전완료에 따른 결제를 요청한다. 이때 관리서버(3)는 로컬서버(7)로부터의 결제요청에 따라 해당 충전예약 어플리케이션(5)과 연계하여 충전요금을 정산한다.
도 17은 도 3의 자동충전설비의 일실시예를 나타내는 구성도이고, 도 18은 도 17의 자동충전설비를 측면상에서 바라본 예시도이고, 도 19는 도 18을 평면상으로 바라본 예시도이다.
도 17 내지 19의 자동충전설비(9)는 본 발명의 일실시예이고, 이동수단이 천장구조물에 설치되는 경우에 적용된다.
또한 자동충전설비(9)는 도 17 내지 19에 도시된 바와 같이, 천장 구조물에 X축 방향으로 길게 설치되되 Y축 방향으로 이격되게 설치되는 제1 가이드레일(91)과, 천장 구조물에 Y축 방향으로 길게 설치되되 X축 방향으로 이격되게 설치되어 제1 가이드레일(91)과 교차되게 설치되는 제2 가이드레일(92)과, 천장구조물의 일측에 설치되어 전원케이블을 권취시키는 롤러부(93)와, 제1, 2 가이드레일(91), (92)들에 이동 가능하도록 설치되는 충전기(93)로 이루어진다.
이때 제1, 2 가이드레일(91), (92)들은 각 주차면(400)의 라인의 직상부에 라인을 따라 형성되는 것이 바람직하다.
롤러부(95)는 전력케이블을 권취 또는 인출시키는 롤러이다. 이때 전력케이블의 단부는 충전기(93)에 연결되기 때문에 제1, 2 가이드레일(91), (92)들을 따라 이동하는 충전기(93)의 이동방향 및 거리에 따라 롤러부(95)는 전력케이블을 권취 또는 인출시키도록 구성된다.
충전기(93)는 제1 이동체(931)와, 제2 이동체(932), 제1 모터(934), 제2 모터(935), 충전기 몸체(933), 수직암(937), 수평암(938), 제1 카메라(941), 제2 카메라(942)를 포함한다.
제1 이동체(931)는 제1 가이드레일(91)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하도록 제1 가이드레일(91)에 결합된다.
이때 제1 이동체(931) 및 제1 가이드레일(91) 사이에는 제1 모터(934)가 결합됨으로써 제1 모터(934)의 회전에 의하여 제1 이동체(931)는 X축 방향으로 제1 가이드레일(91)을 따라 수평 이동할 수 있게 된다.
제2 이동체(932)는 제1 이동체(931)의 하부에 설치되어 제2 가이드레일(92)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하도록 제2 가이드레일(92)에 결합된다.
이때 제2 이동체(932) 및 제2 가이드레일(92) 사이에는 제2 모터(935)가 결합됨으로써 제2 모터(935)의 회전에 의하여 제2 이동체(932)는 Y축 방향으로 제2 가이드레일(92)을 따라 수평 이동할 수 있게 된다.
충전기 몸체(933)는 제2 이동체(932)의 하부에 결합되며, 내부에 전력케이블이 인입된다.
또한 충전기 몸체(933)의 내부에는 충전기(93)의 주행 및 동작을 제어함과 동시에 로컬서버(7)와 데이터를 송수신하는 컨트롤러(97)가 설치된다.
또한 충전기 몸체(933)의 내부에는 단자-핀의 수량(N) 및 배치가 서로 다른 각종 규격의 충전플러그(939)들이 복수개가 수용되는 수용홈(9331)이 형성되고, 이때 수용홈(9331)은 충전기 몸체(933)의 하면까지 연장된다.
또한 충전기 몸체(933)의 내부에는 컨트롤러(97)의 제어에 따라 수용홈(9331)에 수용된 충전플러그(939)들 중 어느 하나를 척킹한 후, 척킹된 충전플러그(939)를 수평암(938)의 전면에 부착시키는 척킹수단(9332)이 설치된다. 이때 척킹수단(9332)은 충전플러그 교체 시 수평암(938)의 전면에 부착된 충전플러그(939)를 척킹한 후, 척킹된 충전플러그(939)를 수용홈(9331)의 내부로 이동시키는 기능도 수행할 수 있다.
즉 척킹수단(9332)은 도면에는 도시되지 않았지만, 충전플러그를 파지하기 위한 파지수단과, 파지수단을 이동시킬 수 있는 이동수단을 포함하는 것으로 구성될 수 있고, 이러한 척킹수단은 로봇설비에 있어서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 이러한 충전플러그(939)의 탈부착은 수직암(937)이 최고 높은 위치로 승강하였을 때 이루어지는 것이 바람직하다.
즉 본 발명의 충전기(93)는 컨트롤러(97)가 로컬서버(7)로부터 충전플러그 식별정보를 전송받으면, 척킹수단(9332)을 이용하여 내부에 수용된 충전플러그(939)들 중 전송받은 식별정보에 해당하는 충전플러그를 택일하여 수평암(938)의 전면에 부착시킴으로써 충전 예약한 차량의 충전단자와 매칭되는 충전플러그를 사용할 수 있게 된다.
수직암(937)은 충전기 몸체(933)의 하면에 승하강 가능함과 동시에 회동 가능하도록 설치되며, 하부 측면에는 수직으로 수평암(938)이 결합된다.
또한 수직암(937)의 하면에는 제1 카메라(941)가 설치되고, 제1 카메라(941)는 주차된 충전 예약한 차량을 촬영하여 제1 영상을 획득한다. 이때 컨트롤러(97)는 제1 카메라(941)의 촬영에 의해 획득된 제1 영상을 로컬서버(7)로 전송한다.
다시 말하면, 제1 카메라(941)는 충전기(93)가 수평 이동좌표값으로 이동하면, 해당 주차면(400)을 촬영하여 제1 영상을 획득하고, 로컬서버(7)는 전술하였던 바와 같이, 컨트롤러(97)로부터 전송받은 제1 영상을 분석하여 수평좌표 보정값을 검출하고, 충전기(93)는 로컬서버(7)로부터 전송받은 수평좌표 보정값에 따라 위치가 이동된다.
또한 수직암(937)은 수평좌표 보정, 개방신호 송출, 충전플러그 교체가 완료되면, 컨트롤러(97)의 제어에 따라 충전높이(h)에 맞춰 하강하게 된다.
수평암(938)은 수직암(937)의 하부 측면들 중 어느 하나에 수평으로 연장 가능하도록 설치된다.
또한 수평암(938)의 단면에는 제2 카메라(942)가 설치되고, 제2 카메라(942)는 충전구 캡(820)이 개방된 충전단자(830)를 촬영하여 제2 영상을 획득한다. 이때 컨트롤러(97)는 제2 카메라(942)의 촬영에 의해 획득된 제2 영상을 로컬서버(7)로 전송한다.
다시 말하면, 제2 카메라(942)는 충전기(93)의 수직암(937)이 충전높이(h)로 하강하면, 해당 충전단자(830)를 촬영하여 제2 영상을 획득하고, 로컬서버(7)는 전술하였던 바와 같이, 컨트롤러(97)로부터 전송받은 제2 영상을 분석하여 높이 보정값 및 거리를 검출하고, 수직암(937)은 전송받은 높이 보정값에 따라 높이가 조절된다.
또한 수평암(938)은 수직암(937)의 높이 보정이 완료되면, 로컬서버(7)로부터 전송받은 거리에 맞춰 전방으로 연장됨으로써 충전플러그(939)가 차량의 충전단자(830)와 접속하게 된다.
이때 컨트롤러(97)는 충전플러그(939) 및 충전단자(830)의 접속이 이루어지면, 예약된 충전량에 맞춰 전력을 공급한다.
이하 로컬서버(7) 및 자동충전설비(9)의 동작 과정에 대해 후술되는 도 20을 참조하여 다시 한 번 상세하게 설명하기로 한다.
도 20은 본 발명의 충전방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 충전방법(S1)은 도 20에 도시된 바와 같이, 제1 연산처리단계(S10)와, 충전플러그 교체 및 충전기 이동단계(S20), 제1 촬영단계(S30), 제2 연산처리단계(S40), 수평위치 보정 및 수직암 회전단계(S50), 개방신호 전송단계(S60), 수직암 하강단계(S70), 제2 촬영단계(S80), 제3 연산처리단계(S90), 수직암 충전높이 보정단계(S100), 수평암 인출 단계(S110), 접속확인단계(S120), 충전단계(S130)로 이루어진다.
제1 연산처리단계(S10)는 로컬서버(7)가 관리서버(3)로부터 전송받은 예약데이터 및 차량관련 상세정보를 활용하여 충전대상인 차량의 충전단자에 대응되는 충전플러그의 식별정보를 검출함과 동시에 이동 수평좌표(x, y), 충전높이(h)를 검출하는 단계이다.
또한 제1 연산처리단계(S10)에 의해 검출된 충전플러그의 식별정보, 이동 수평좌표(x, y) 정보 및 충전높이(h) 정보는 자동충전설비(9)의 충전기(93)로 전송된다.
도 21은 도 20의 충전플러그 교체 및 충전기 이동단계(S20)를 설명하기 위한 예시도이다.
충전플러그 교체 및 충전기 이동단계(S20)는 도 21에 도시된 바와 같이, 충전기(93)가 척킹수단(9332)을 이용하여 충전기 몸체(933)의 수용홈(9331)에 배치된 충전플러그(939)들 중, 로컬서버(7)로부터 전송받은 충전플러그의 식별정보에 대응하는 충전플러그를 수평암(938)의 전면에 부착시키는 단계이다.
이때 수직암(937)은 충전플러그의 교체가 용이하게 이루어지도록 최대한 높은 위치에 배치되는 것이 바람직하고, 척킹수단(9332)은 도면에는 도시되지 않았지만, 충전플러그를 파지하기 위한 파지수단과, 파지수단을 이동시킬 수 있는 이동수단을 포함하는 것으로 구성될 수 있고, 이러한 척킹수단은 로봇설비에 있어서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 충전플러그 교체 및 충전기 이동단계(S20)는 충전기(93)가 충전플러그(939)의 교체가 완료되면, 제1, 2 가이드레일(91), (92)을 따라 전송받은 이동 수평좌표(x, y)로 이동한다.
제1 촬영단계(S30)는 충전기(93)의 이동이 완료되면 진행되며, 제1 카메라(941)가 직상부에서 충전 예약된 차량을 촬영하여 제1 영상을 획득하는 단계이다.
이때 제1 영상은 해당 주차면 영역까지 모두 포함하는 것이 바람직하다.
또한 충전기는 제1 촬영단계(S30)에 의해 획득된 제1 영상을 로컬서버(7)로 전송한다.
제2 연산처리단계(S40)는 로컬서버(7)가 제1 촬영단계(S30)에 의해 충전기(93)로부터 전송받은 제1 영상을 분석하여 수평좌표 보정값(x’, y’)을 검출함과 동시에 충전각도(θ)를 검출하는 단계이다. 이때 제2 연산처리단계(S40)에서 수평좌표 보정값(x’, y’) 및 충전각도(θ)를 검출하는 방법은 도 13의 수평좌표 보정값 검출부(77) 및 충전각도 검출부(78)에서 전술하였기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 로컬서버(7)는 제2 연산처리단계(S40)에 의해 검출된 수평좌표 보정값(x’, y’) 및 충전각도(θ) 정보를 충전기(93)로 전송한다.
수평위치 보정 및 수직암 회전단계(S50)는 충전기(93)가 제2 연산처리단계(S40)를 통해 로컬서버(7)로부터 수평좌표 보정값(x’, y’) 및 충전각도(θ) 정보를 전송받으면 진행되며, 전송받은 수평위치 보정값(x’, y’)으로 충전기(93)가 이동한 후, 전송받은 충전각도(θ)를 향하도록 수직암(937)을 회전시킨다.
개방신호 전송단계(S60)는 충전기(93)가 근거리 통신망(20)을 통해 차상제어부(8)로 충전구 캡(820)을 개방시키기 위한 개방신호를 송출한다.
도 22는 도 20의 수직암 하강단계(S70) 및 제2 촬영단계(S80)를 설명하기 위한 예시도이다.
수직암 하강단계(S70)는 도 22에 도시된 바와 같이, 충전기(93)의 수직암(937)이 제1 연산처리단계(S10)를 통해 전송받은 충전높이(h)에 맞춰 하강한다.
제2 촬영단계(S80)는 제2 카메라(942)가 충전단자(830)를 정면에서 촬영하여 제2 영상을 획득한다.
또한 제2 촬영단계(S80)는 충전기(93)가 제2 카메라(942)의 촬영에 의해 획득된 제2 영상을 로컬서버(7)로 전송한다.
제3 연산처리단계(S90)는 로컬서버(7)가 제2 촬영단계(S80)를 통해 충전기(93)로부터 전송받은 제2 영상을 분석하여 높이 보정값(h’) 및 거리(d)를 검출하는 단계이다. 이때 제3 연산처리단계(S90)에서 높이 보정값(h’) 및 거리(d)를 검출하는 방법은 도 13의 높이 보정값 검출부(80) 및 거리 검출부(81)에서 전술하였기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 로컬서버(7)는 제3 연산처리단계(S90)에 의해 검출된 높이 보정값(h’) 및 거리(d) 정보를 충전기(93)로 전송한다.
수직암 충전높이 보정단계(S100)는 충전기(93)가 제3 연산처리단계(S90)를 통해 로컬서버(7)로부터 수직암(937)이 전송받은 높이 보정값(h’)을 향하도록 수직암(937)의 높이를 보정한다.
도 23은 도 20의 수평암 인출단계(S110)와 접속확인단계(S120)를 설명하기 위한 예시도이다.
수평암 인출단계(S110)는 도 23에 도시된 바와 같이, 충전기(93)의 수평암(938)이 제3 연산처리단계(S90)를 통해 로컬서버(7)로부터 전송받은 거리(d)에 맞춰 전방으로 인출되는 단계이다.
접속확인단계(S120)는 충전기(93)가 수평암 인출단계(S110)를 통해 충전플러그(939)가 차량의 충전단자(830)와 접속하였는지를 판단하는 단계이다.
이때 충전기(93)는 충전플러그(939) 및 충전단자(830)의 접속이 확인되면, 로컬서버(7)로 접속확인 데이터를 전송하고, 로컬서버(7)는 충전기(93)로부터 접속확인 데이터를 전송받으면 충전기(93)로 충전개시를 요청한다.
충전단계(S130)는 예약된 충전량 만큼 충전기(93)의 충전이 이루어지는 단계이다.
도 24는 본 발명의 제2 실시예인 전기충전 시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명의 제2 실시예인 도 24의 전기충전 시스템(100)은 천장 구조물에 가이드레일을 설치할 수 없는 옥외 주차장에 적용되는 시스템이다.
또한 전기충전 시스템(100)은 전술하였던 도 3과 동일한 기능 및 구성을 갖는 관리서버(3), 스마트폰(4), 충전예약 어플리케이션(5), 차상제어부(8), 통신망(10), 근거리 통신망(20)을 포함한다.
또한 전기충전 시스템(100)은 제2 로컬서버(107)와, 제2 자동충전설비(109)를 더 포함한다.
도 25는 도 24의 제2 자동충전설비를 나타내는 블록도이다.
제2 자동충전설비(109)는 도 25에 도시된 바와 같이, 지면(R)에 내측으로 X, Y축 방향으로 이동홈(S)들이 교차되게 형성된다. 이때 이동홈(S)들은 주차면의 라인들을 따라 형성된다.
또한 제2 자동충전설비(109)는 이동홈(S)의 내부 공간에 X축 방향으로 길게 설치되되 Y축 방향으로 이격되게 설치되는 제3 가이드레일(1931)과, 이동홈(S)의 내부 공간에 Y축 방향으로 길게 설치되되 X축 방향으로 설치되는 제4 가이드레일(1932)과, 제3, 4 가이드레일(1931), (1932)들을 따라 이동 가능하도록 설치되는 충전기(1933)로 이루어진다.
이때 도면에는 도시되지 않았지만 전원케이블을 권취 및 인출시키는 롤러부(미도시)를 더 포함한다.
충전기(1093)는 제3 이동체(1931)와, 제2 이동체(1932), 제1 모터(1934), 제2 모터(1935), 충전기 몸체(1933), 수직암(1937), 수평암(1938), 제3 카메라(1941), 충전플러그(1939)를 포함한다.
제3 이동체(1931)는 제3 가이드레일(1091)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하도록 제3 가이드레일(1091)에 결합되고, 제4 이동체(1932)는 제4 가이드레일(1092)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하도록 제4 가이드레일(1092)과 결합된다.
또한 충전기(1093)의 충전기 몸체(1933), 수직암(1937), 수평암(1938)충전플러그(1939)는 전술하였던 도 18 내지 23의 충전기(93)의 충전기몸체(933), 수직암(937), 수평암(938), 충전플러그(939)와 동일한 구성 및 기능을 수행하되, 이들과 상하가 반전되게 거꾸로 설치된다.
또한 충전기(1093)의 제3 카메라(1941)는 수평암(1938)의 상면에 설치된다.
도 26은 도 24의 제2 로컬서버를 나타내는 블록도이다.
제2 로컬서버(107)는 전술하였던 도 13의 로컬서버(7)와 동일한 기능 및 구성을 갖는 제어부(70)와, 메모리(71), 데이터 송수신부(72), 충전플러그 식별정보 검출부(73), 이동 수평좌표 검출부(74), 충전높이 검출부(75), 결제요청부(82)를 포함한다.
또한 제2 로컬서버(107)는 제3 영상분석부(1076)와, 제2 수평좌표 보정값 검출부(1077), 제2 충전각도 검출부(1078), 제2 높이 보정값 검출부(1080), 제2 거리 검출부(1081)를 더 포함한다.
또한 제2 로컬서버(107)는 이동 수평좌표 검출부(74) 및 충전높이 검출부(75)에 의해 검출되는 이동 수평좌표(x, y) 및 충전높이(h)를 충전기(1093)로 전송하고, 충전기(1093)는 제2 로컬서버(107)로부터 이동 수평좌표(x, y) 및 충전높이(h)를 전송받으면, 전송받은 이동 수평좌표(x, y)로 이동한 후, 수직암(1937)을 전송받은 충전높이(h)로 승강시키고, 이후 충전구 캡(820)을 개방시키기 위한 개방신호를 차상제어부(8)로 전송한다. 이때 충전기(1093)는 제3 카메라(1941)를 구동시켜 충전단자(830)를 촬영하여 제3 영상을 획득한 후 획득된 제3 영상을 제2 로컬서버(107)로 전송한다.
제3 영상분석부(1076)는 충전기(1093)로부터 전송받은 제3 영상을 분석한다.
제2 수평좌표 보정값 검출부(1077), 제2 충전각도 검출부(1078), 제2 높이 보정값 검출부(1080) 및 제2 거리 검출부(1081)는 제3 영상분석부(1076)에 의한 제3 영상의 분석을 통해 수평좌표 보정값(x’, y’), 충전각도(θ), 높이 보정값(h’) 및 거리(d)를 검출한다.
또한 제2 수평좌표 보정값 검출부(1077), 제2 충전각도 검출부(1078), 제2 높이 보정값 검출부(1080) 및 제2 거리 검출부(1081)에 의해 검출되는 수평좌표 보정값(x’, y’), 충전각도(θ), 높이 보정값(h’) 및 거리(d) 데이터는 충전기(1093)로 전송된다.
이때 충전기(1093)는 제2 로컬서버(107)로부터 전송받은 1)수평좌표 보정값(x’, y’)에 맞춰 수평 이동하여 위치를 보정하고, 2)충전각도(θ)에 따라 수직암(1937)을 회전시키고, 3)높이 보정값(h’)에 따라 수직암(1937)의 높이를 조절하고, 4)거리(d)에 맞춰 수평암(1938)을 전방으로 인출시킴으로써 운전자가 별도의 조작 및 작업을 수행하지 않아도 충전플러그(1939)가 차량의 충전단자(830)와 긴밀하게 접속시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 전기차량 충전시스템(1)은 운전자가 별도의 조작 및 작업을 수행하지 않아도 충전예약 어플리케이션을 통해 충전을 예약시키는 작업만으로 자동으로 전기차량의 충전이 무인으로 이루어짐에 따라 사용의 편의성을 극대화시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명의 전기차량 충전시스템(1)은 자동충전설비가 수평 및 수직 방향으로 이동 가능하도록 구성됨과 동시에 전기차량의 충전단자에 충전플러그를 긴밀하게 접속시키도록 구성됨으로써 충전기당 충전 가능한 주차면의 수량을 극대화시켜 설치비용 및 운영비용을 절감시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명의 전기차량 충전시스템(1)은 충전기가 내부에 복수개의 차종별 충전플러그들을 구비함과 동시에 충전플러그의 자동화 시스템을 통해 이루어지도록 구성됨으로써 충전예약 어플리케이션을 통해 사용자가 입력한 차종에 대응되는 충전플러그를 자동으로 교체시킬 수 있기 때문에 제조사 및 차종에 따라 충전구 캡의 위치 및 충전단자의 종류가 각기 다른 특성을 감안하여 다양한 종류의 충전단자와 연동될 수 있게 된다.
1:전기차량 충전시스템 3:관리서버 4:스마트폰
5:충전예약 어플리케이션 7:로컬서버 8:차상제어부
9:자동충전설비 10:통신망 20:근거리 통신망
30:제어부 31:데이터베이스부 32:통신 인터페이스부
33:예약접수부 35:차량관련 상세정보 생성부
37:결제처리부 39:어프리케이션 관리부
50:제어부 51:데이터 입출력부 52:인터페이스 처리부
53:데이터저장부 55:예약모드 관리부 57:결제모드 관리부
70:제어부 71:메모리 72:데이터 송수신부
73:충전플러그 식별정보 검출부 74:이동 수평좌표 검출부
75:충전높이 검출부 76:제1 영상분석부 77:수평좌표 보정값 검출부
78:제2 영상분석부 79:높이 보정값 검출부
80:거리 검출부 81:결제요청부 91:제1 가이드레일
92:제2 가이드레일 93:충전기 95:롤러부
820:충전구 캡 830:충전단자 831:단자-핀
931:제1 이동체 932:제2 이동체 933:충전기 몸체
934:제1 모터 935:제2 모터 937:수직암
938:수평암 939:충전플러그 941:제1 카메라
942:제2 카메라

Claims (10)

  1. 주차장에 설치되어 전기차량에게 전기를 충전시키는 자동충전설비와, 상기 주차장에 설치되어 상기 자동충전설비의 동작을 제어하는 로컬서버를 포함하는 전기차량 충전시스템에 있어서:
    상기 전기차량 충전시스템은
    차량 운전자가 소지하는 단말기;
    상기 단말기에 설치되어 사용자로부터 차종정보를 입력받아 입력된 차종정보 및 예약대상인 주차면 위치정보를 포함하는 예약데이터를 생성하며, 생성된 예약데이터를 외부로 전송하는 충전예약 어플리케이션;
    상기 충전예약 어플리케이션으로부터 예약데이터를 전송받으면, 차종별로 충전플러그의 종류를 나타내는 충전플러그 식별정보 및 충전구 캡의 차체 위치(길이 또는 폭, 높이)를 나타내는 위치정보가 매칭되는 기준테이블을 탐색하여 전송받은 예약데이터의 차종정보에 대응되는 충전플러그 식별정보, 위치정보, 차폭 및 차량길이 정보를 추출한 후, 추출된 충전플러그 식별정보, 위치정보, 차폭 및 차량길이 정보를 포함하는 차량관련 정보를 생성하는 관리서버를 더 포함하고,
    상기 자동충전설비는
    전원케이블을 권취 및 인출시키는 롤러부;
    상기 롤러부로부터 인출되는 전원케이블을 특정 위치(x, y)로 이동시키는 이동수단;
    상기 이동수단과 결합되며 내부에 차종별 충전플러그들이 수용되는 수용홈이 형성되는 함체로 형성되며 상기 롤러부로부터 인출되는 전원케이블이 내부로 인입되는 충전기몸체와, 상기 충전기몸체에 결합되어 상기 충전기몸체 내부로 인입된 전원케이블에 연결되는 충전플러그와, 상기 충전플러그를 전기차량의 충전단자에 접속시키는 접속이동수단을 포함하는 충전기;
    상기 충전기 몸체의 내부에 설치되어 상기 로컬서버와 데이터 통신을 수행하는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 로컬서버는
    상기 관리서버로부터 차량관련 상세정보 및 예약데이터를 전송받으면, 전송받은 차량관련 상세정보의 충전구 캡의 위치정보와 전송받은 예약데이터의 주차면 위치정보를 활용하여 충전이 이루어지는 수평상의 좌표인 이동 수평좌표(x, y) 및 충전플러그의 충전높이(h)를 검출하고, 추출된 충전플러그 식별정보와 이동 수평좌표(x, y), 충전높이(h)를 상기 자동충전설비로 전송하고,
    상기 충전기 몸체는
    충전플러그를 파지하는 파지수단과, 상기 파지수단을 이동시키는 제2 이동수단으로 구성되는 척킹수단을 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 로컬서버로부터 전송받은 이동 수평좌표(x, y)로 상기 충전기가 이동하도록 상기 이동수단을 제어하고,
    상기 로컬서버로부터 전송받은 충전플러그의 식별정보에 맞는 충전플러그로 교체되도록 상기 척킹수단을 제어하고,
    상기 로컬서버로부터 전송받은 충전높이(h)에 따라 상기 충전플러그가 상기 충전단자에 접속되도록 상기 접속이동수단을 제어하고,
    상기 전기차량은
    상기 충전단자를 개폐시키는 충전구 캡;
    근거리 통신모듈을 구비하고, 상기 충전구 캡의 개폐를 제어하는 차상제어부를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 근거리 데이터 통신을 지원하여 상기 충전기가 이동 수평좌표(x, y)로 이동한 후, 전기차량에 대응되는 충전플러그가 설치되면, 상기 근거리 데이터 통신을 통해 상기 차상제어부로 상기 충전구 캡을 개방시키기 위한 개방신호를 전송하고,
    상기 차상제어부는 상기 컨트롤러로부터 개방신호를 전송받으면, 상기 충전구 캡을 개방시키고,
    상기 접속이동수단은
    상기 충전기몸체의 하면에 하방으로 승하강 가능하면서 회동 가능하도록 설치되는 수직암;
    상기 수직암의 하부 일측면에 수직으로 결합되어 수평 방향으로 연장 가능하도록 설치되며, 전면에 충전플러그가 탈부착되는 수평암을 더 포함하고,
    상기 척킹수단은 상기 수직암이 최고 높이로 승강되었을 때, 상기 충전기몸체의 수용홈에 수용되는 충전플러그들 중 상기 로컬서버로부터 전송받은 충전플러그 식별정보에 대응되는 충전플러그를 척킹한 후 상기 수평암의 전면에 부착시키고,
    상기 충전기는 상기 수직암의 하부면에 설치되어 충전 예약된 주차면을 촬영하는 제1 카메라를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 차상제어부로 개방신호 송출이 완료되면, 상기 제1 카메라를 구동시켜 상기 주차면을 포함하는 제1 영상을 획득하며, 획득된 제1 영상을 상기 로컬서버로 전송하고,
    상기 로컬서버는
    상기 컨트롤러로부터 전송받은 제1 영상을 2D영상으로 변환시킨 후, 변환된 2D 영상을 분석하여 주차면 객체 및 차량객체를 검출하며, 검출된 차량객체의 주차면내 평면상의 위치 및 방향을 검출하는 제1 영상분석부;
    상기 제1 영상분석부에 의해 검출된 차량객체의 주차면내 위치 및 방향을 활용하여 수평좌표 보정값(x’, y’)을 검출하는 수평좌표 보정값 검출부;
    상기 제1 영상분석부에 의해 검출된 차량객체의 주차면내 위치 및 방향과, 전기차량의 주차 위치 및 방향에 따라 상기 충전플러그가 상기 충전단자로 삽입되기 위한 평면상의 각도인 충전각도(θ)를 검출하는 충전각도 검출부;
    상기 수평좌표 보정값 검출부 및 상기 충전각도 검출부에 의해 검출된 수평좌표 보정값(x’, y’) 및 충전각도(θ)를 상기 컨트롤러로 전송하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 로컬서버로부터 수평좌표 보정값(x’, y’) 및 충전각도(θ)를 전송받으면, 상기 수직암을 하강시키기 이전에, 상기 충전기가 전송받은 수평좌표 보정값(x’, y’)에 위치하도록 제어하고,
    상기 로컬서버로부터 충전각도(θ)를 전송받으면, 상기 수직암이 전송받은 충전각도(θ)를 향하도록 회전시키는 것을 특징으로 하는 전기차량 충전시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 이동수단은
    상기 주차장의 천장 구조물에 X축 방향으로 설치되되, Y축 방향으로 이격되게 설치되는 제1 가이드레일;
    상기 주차장의 천장 구조물에 Y축 방향으로 설치되되, X축 방향으로 이격되게 설치되는 제2 가이드레일;
    상기 제1 가이드레일을 따라 X축 방향으로 이동 가능하도록 상기 제1 가이드레일과 결합하여 상기 롤러부로부터 전원케이블을 X축 방향으로 이동시키는 제1 이동체;
    상기 제2 가이드레일을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2 가이드레일과 결합하여 상기 롤러로부터 전원케이블을 Y축 방향으로 이동시키는 제2 이동체를 더 포함하고,
    상기 충전기몸체는 상기 제2 이동체의 하부에 결합되는 것을 특징으로 하는 전기차량 충전시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 제3항에 있어서, 상기 충전기는 상기 수평암의 상면에 설치되어 상기 수평암이 연장되는 방향을 향하여 촬영을 수행하는 제2 카메라를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 수직암의 하강이 이루어지면, 상기 제2 카메라를 구동시켜 개방된 충전구 캡 및 충전단자를 포함하는 제2 영상을 획득하며, 획득된 제2 영상을 상기 로컬서버로 전송하고,
    상기 로컬서버는
    상기 컨트롤러로부터 전송받은 제2 영상을 분석하여 충전단자 객체를 검출하는 제2 영상분석부;
    상기 제2 영상분석부에 의해 검출된 충전단자 객체를 활용하여 충전단자 객체가 현재 부착되어 있는 충전플러그와 연동 가능한 종류인지를 판별한 후, 만약 충전플러그 및 충전단자가 연동 가능한 종류라고 판단되면, 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 높이 보정값(h’)을 검출하는 높이 보정값 검출부;
    상기 제2 영상분석부를 통해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 상기 충전플러그 및 상기 충전단자 사이의 거리(d)를 검출하는 거리 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 높이 보정값 검출부 및 상기 거리 검출부에 의해 검출된 높이 보정값(h’) 및 거리(d) 데이터를 상기 컨트롤러로 전송하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 로컬서버로부터 높이 보정값(h’)을 전송받으면, 상기 수평암을 연장시키기 이전에, 상기 수직암이 전송받은 높이 보정값(h’)에 위치하도록 제어하고,
    상기 로컬서버로부터 거리(d) 데이터를 전송받으면, 전송받은 거리(d)에 따라 연장이 이루어지도록 상기 수평암을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차량 충전시스템.
  7. 청구항 제1항에 있어서, 상기 주차장의 지면에는 내측으로 형성되되, 평면상으로 X-Y축 방향으로 길게 형성되는 이동홈들이 교차되게 형성되고,
    상기 이동수단은
    상기 주차장의 상기 지면의 이동홈에 X축 방향으로 설치되되, Y축 방향으로 이격되게 설치되는 제1 가이드레일;
    상기 주차장의 상기 지면의 이동홈에 Y축 방향으로 설치되되, X축 방향으로 이격되게 설치되는 제2 가이드레일;
    상기 제1 가이드레일을 따라 X축 방향으로 이동 가능하도록 상기 제1 가이드레일과 결합하여 상기 롤러부로부터 전원케이블을 X축 방향으로 이동시키는 제1 이동체;
    상기 제2 가이드레일을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2 가이드레일과 결합하여 상기 롤러로부터 전원케이블을 Y축 방향으로 이동시키는 제2 이동체를 더 포함하고,
    상기 충전기몸체는 상기 제2 이동체의 상부에 결합되는 것을 특징으로 하는 전기차량 충전시스템.
  8. 청구항 제7항에 있어서, 상기 접속이동수단은
    상기 충전기몸체의 상면에 상방으로 승하강 가능하면서 회동 가능하도록 설치되는 수직암;
    상기 수직암의 상부 일측면에 수직으로 결합되어 수평 방향으로 연장 가능하도록 설치되며, 전면에 충전플러그가 탈부착되는 수평암을 더 포함하고,
    상기 척킹수단은 상기 수직암이 최저 높이로 하강되었을 때, 상기 충전기몸체의 수용홈에 수용되는 충전플러그들 중 상기 로컬서버로부터 전송받은 충전플러그 식별정보에 대응되는 충전플러그를 척킹한 후 상기 수평암의 전면에 부착시키는 것을 특징으로 하는 전기차량 충전시스템.
  9. 청구항 제8항에 있어서, 상기 충전기는 상기 수평암의 상면에 설치되어 상기 수평암이 연장되는 방향을 향하여 촬영을 수행하는 제3 카메라를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 수평암의 승강이 이루어지면, 상기 제3 카메라를 구동시켜 개방된 충전구 캡 및 충전단자를 포함하는 제3 영상을 획득하며, 획득된 제3 영상을 상기 로컬서버로 전송하고,
    상기 로컬서버는
    상기 컨트롤러로부터 전송받은 제3 영상을 분석하여 충전단자 객체를 검출하는 제3 영상분석부;
    상기 제3 영상분석부에 의해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 수평좌표 보정값(x’, y’)를 검출하는 제2 수평좌표 보정값 검출부;
    상기 제3 영상분석부에 의해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 상기 충전플러그가 삽입되는 평면상의 각도인 충전각도(θ)를 검출하는 제2 충전각도 검출부;
    상기 제3 영상분석부를 통해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 높이 보정값(h’)을 검출하는 제2 높이 보정값 검출부;
    상기 제3 영상분석부를 통해 검출된 충전단자 객체의 프레임내 위치 및 크기를 활용하여 상기 충전플러그 및 상기 충전단자 사이의 거리(d)를 검출하는 제2 거리 검출부;
    상기 제2 수평좌표 보정값 검출부, 상기 제2 충전각도 검출부, 상기 제2 높이 보정값 검출부 및 상기 제2 거리 검출부에 의해 검출된 수평좌표 보정값(x’, y’), 충전각도(θ), 높이 보정값(h’) 및 거리(d) 데이터를 상기 컨트롤러로 전송하는 제2 제어부를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 로컬서버로부터 수평좌표 보정값(x’, y’) 및 충전각도(θ)를 전송받으면, 상기 충전기가 전송받은 수평좌표 보정값(x’, y’)에 위치하도록 제어하고,
    상기 로컬서버로부터 충전각도(θ)를 전송받으면, 상기 수직암이 전송받은 충전각도(θ)를 향하도록 회전시키고,
    상기 로컬서버로부터 높이 보정값(h’)을 전송받으면, 상기 수직암이 전송받은 높이 보정값(h’)에 위치하도록 제어하고,
    상기 로컬서버로부터 거리(d) 데이터를 전송받으면, 전송받은 거리(d)에 따라 연장이 이루어지도록 상기 수평암을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차량 충전시스템.
  10. 청구항 제3항 또는 제7항에서, 상기 제1 가이드레일 및 상기 제2 가이드레일은 주차면의 라인을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 전기차량 충전시스템.
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