KR102314178B1 - 전기차량 충전장치의 오차 시험 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충전기에서 인출되는 전력케이블로 인한 전력손실을 감안하여 오차율을 산출한 후, 산출된 오차율을 적용하여 전력 공급이 이루어지도록 구성됨으로써 전력 계량에 대한 신뢰도 및 정확성을 높일 수 있으며, 테스트 준비가 간단하게 이루어져 오차율 테스트로 인한 불필요한 시간 및 비용 소모를 절감시킬 수 있고, 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)가 수학식 1을 이용하여 예상 펄스 수량(N nom)을 산출함과 동시에 오차율 산출단계(S50)가 수학식 1에 의해 산출된 예상 펄스 수량(N nom)을 수학식 2에 대입시켜 충전전력량의 오차율을 산출하도록 구성됨으로써 연산처리의 속도 및 정확성을 개선시킬 수 있는 전기차량 충전장치의 오차 시험 방법에 관한 것이다.

Description

전기차량 충전장치의 오차 시험 방법{Error testing method for charger of electric vehicle}
본 발명은 전기차량 충전장치의 오차 시험 방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 충전기에서 인출되는 전력케이블로 인한 전력손실을 감안하여 오차율을 산출한 후, 산출된 오차율을 적용하여 전력 공급이 이루어지도록 구성됨으로써 전력 계량에 대한 신뢰도 및 정확성을 높일 수 있는 전기차량 충전장치의 오차 시험 방법에 관한 것이다.
최근 들어 환경문제가 대두됨과 동시에 전기에너지에 대한 기술이 발달함에 따라 차량의 동력원으로 배터리에 저장된 전기에너지를 사용하는 전기자동차(EV, Electric Vehicle)에 대한 관심이 급증하고 있다.
이러한 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 충전플러그로 이루어짐으로써 배터리 방전이 이루어지는 경우 차량 주행이 불가능하여 주기적으로 배터리에 전력을 필히 충전시켜야만 하는 특성을 갖는다.
이에 따라 전기차량으로 전력을 공급하기 위한 전기충전 시스템에 대한 다양한 연구가 진행되고 있을 뿐만 아니라 보급률이 점차 증가하고 있는 추세이다.
도 1은 국내공개특허 제10-2014-0061603호(발명의 명칭 : 전기 차량용 충전장치)에 개시된 전기 차량용 충전장치를 나타내는 구성도이다.
도 1의 전기 차량용 충전장치(이하 종래기술이라고 함)(100)는 충전기(110)와 인접한 위치에 독립적으로 설치되어 전기차량으로 공급되는 전력 공급량에 비례하는 광펄스를 출력하는 디지털 전력량계(120)와, 충전기(110)의 내부에 설치되어 디지털 전력량계(120)로부터 인출되는 전력선(112)을 개폐시키는 스위치(103)와, 사용자가 입력한 충전비용에 따른 전력을 전기차량으로 공급하며 외면에 디지털 전력량계(120)의 유효 전력계량 펄스부(125)에 대향되도록 설치되어 유효전력계량 펄스부(125)로부터 출사되는 광펄스 신호 수광하는 수광 센서부(111)와, 충전기(110)로부터 인출되는 충전케이블(118)과, 충전케이블(118)의 단부에 설치되는 플러그(119)로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 종래기술(100)은 디지털 전력량계(120)로부터 전력량에 따라 진폭이 가변되는 광펄스 신호를 수신하여 유효전력량을 검출한 후, 검출된 유효전력량에 따라 전력이 공급되도록 구성됨으로써 배터리 충전을 위해 차량이 공급받은 전력량과 부과되는 전력량의 오차를 주여 충전요금에 대한 사용자의 신뢰도를 높일 수 있는 장점을 갖는다.
일반적으로 전력선(112)을 통해 충전기(110)로 공급되는 전력은 충전케이블(118)을 경유하여 플러그(119)를 통해 전기차량으로 공급된다. 이때 충전케이블(118)은 일반적으로 대략 최소 0.5m 이상의 소정 길이로 형성됨에 따라 충전케이블(118)을 통해 전력 공급 시, 충전케이블(118) 및 플러그(119)의 자체적인 특성으로 인해 전력 손실이 발생하는 특성을 갖는다.
그러나 종래기술(100)은 이러한 충전케이블(118) 및 플러그(119)의 특성을 전혀 감안하지 않은 것으로서, 디지털 전력량계(120)에서 측정된 전력공급량과 실제 플러그(119)를 통해 출력되는 전력량이 다른 문제점이 발생하고, 이에 따라 전기차량으로 공급된 전력량 보다 비싼 충전요금이 부과되어 충전서비스의 정확성 및 신뢰도가 저하되는 단점을 갖는다.
예를 들어, 디지털 전력량계(120)로부터 전력선(112)을 통해 충전기(110)로 공급되는 전력량이 220V라고 가정할 때, 디지털 전력량계(120)는 220V에 대응되는 광펄스를 충전기(110)로 송출하고, 충전기(110)는 수광 센서부(111)를 통해 전송받은 광펄스에 따라 220V에 대한 충전요금을 부과하게 되나, 실질적으로 플러그(119)를 통해 차량으로 공급되는 전력량은 충전케이블(118) 및 플러그(119)에 의해 전력손실이 발생하여 220V 미만의 전력이 공급되게 된다.
즉 실제 차량에 공급되는 전력량과 충전요금 부과에 적용되는 전력량의 오차를 절감시키기 위한 전기차량용 충전장치에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 충전기에서 인출되는 전력케이블로 인한 전력손실을 감안하여 오차율을 산출한 후, 산출된 오차율을 적용하여 전력 공급이 이루어지도록 구성됨으로써 전력 계량에 대한 신뢰도 및 정확성을 높일 수 있는 전기차량 충전장치의 오차 시험 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)가 다음의 수학식 1을 이용하여 예상 펄스 수량(N nom)을 산출함과 동시에 오차율 산출단계(S50)가 수학식 1에 의해 산출된 예상 펄스 수량(N nom)을 다음의 수학식 2에 대입시켜 충전전력량의 오차율을 산출하도록 구성됨으로써 연산처리의 속도 및 정확성을 개선시킬 수 있는 전기차량 충전장치의 오차 시험 방법을 제공하기 위한 것이다.
[수학식 1]
Figure 112020018554100-pat00001
이때 ‘N dut‘는 전기자동차 충전기(또는 모듈)에서 발생한 펄스 수량 이고, ‘f nom‘은 기준전력량계에서 전력에 비례하여 발생하는 주파수이고, ‘m‘은 기준전력량계의 상수(예 : 단상 - 1, 3상 - 3)이고, ‘U r‘은 기준전력량계에 공급되는 전압이고, ‘I r‘은 기준전력량계에 공급되는 전류이고, ‘C m‘은 전기자동차 충전기(또는 모듈)의 계기정수 (pulse/kWh)임.
[수학식 2]
Figure 112020018554100-pat00002
이때 ‘δW dut‘는 충전전력량 오차율(%)이고, ‘N act‘는 기준전력량계로부터 발생한 펄스 수량이고, ‘N nom‘은 동일한 시간동안 전기차량 충전장치의 기준계로부터 발생되는 예상 펄스 수량임.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 전기차량 충전장치를 관리 및 제어하는 컨트롤러들과, 상기 컨트롤러들로부터 전송받은 충전정보를 분석하여 유효한 정보를 검출하는 충전관리서버를 포함하는 충전관리시스템에 있어서: 상기 컨트롤러는 연결된 전기차량 충전장치의 충전에 관련된 동작을 관리 및 제어하는 충전관리모듈; 기 설정된 주기 마다 실행되며, 기 설정된 오차 시험 방법(S1)을 이용하여 오차율을 산출하는 테스트모듈; 상기 전기차량 충전장치의 기준전력량계로부터 전력량 정보를 수집하는 데이터 수집모듈; 상기 데이터 수집모듈에 의해 수집된 전력량이 이전에 수집된 전력량을 기준으로 한 임계범위 이내에 포함되는지를 비교하며, 1)수집된 전력량이 이전 전력량을 기준으로 한 임계범위에 포함되지 않으면, 수집된 전력량을 유효데이터로 판별하며, 2)수집된 전력량이 이전 전력량을 기준으로 한 임계범위 이내에 포함되지 않으면, 수집된 전력량을 무효데이터로 판별하는 수집데이터 선별모듈; 상기 수집데이터 선별모듈에 의해 유효데이터 선별된 전력량 데이터를 상기 충전관리서버로 전송하는 데이터 송수신모듈을 포함하고, 상기 충전관리서버는 상기 컨트롤러들로부터 전송받은 전력량 데이터를 저장하되, 전력량 데이터를 전송하지 않은 컨트롤러가 존재할 때, 해당 컨트롤러의 이전 전력량을 현재 전력량으로 대체하여 저장하고, 상기 전기차량 충전장치는 일측으로 외부로부터 전력케이블이 인입되되, 단부에 충전플러그가 설치되는 충전케이블이 타측에 인출되며 내부에 기준계가 설치되고, 상기 오차 시험 방법(S1)은 기준전력량계를 상기 충전플러그와 전기적으로 연결시킨 후, 전류기를 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계와 연결시켜 전류가 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계의 순서로 이동되도록 하고, 전압기를 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계와 병렬로 연결시키는 전압기/전류기 설치단계(S10); 펄스계수기가 상기 전기차량 충전장치의 전력공급에 따른 펄스와 상기 충전플러그를 통해 공급되는 전력에 따른 펄스를 계수하도록 상기 펄스계수기를 상기 전기차량 충전장치의 상기 기준계 및 상기 기준전력량계에 연결시키는 펄스계수기 설치단계(S20); 상기 펄스계수기가 상기 기준계를 통한 펄스와 상기 기준전력량계를 통한 펄스를 계수하는 펄스계수 측정단계(S30); 상기 펄스계수기에 연결되는 단말기가 상기 전기차량 충전장치의 펄스계수와, 상기 기준전력량계의 펄스계수를 활용하여 오차율을 산출하는 오차율 산출단계(S50)를 포함하고, 상기 전압기/전류기 설치단계(S10)는 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계에 동일한 전압이 부여되도록 상기 전압기를 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계와 병렬로 연결시키는 전압기 설치단계(S11); 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계에 동일한 전류가 흐르도록 상기 전류기를 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계에 직렬로 연결시키는 전류기 설치단계(S12); 상기 충전플러그 및 상기 기준전력량계를 전기적으로 연결시키는 라인연결단계(S13)를 더 포함하고, 상기 오차 시험 방법(S1)은 상기 펄스계수 측정단계(S30) 이후에 진행되는 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)를 더 포함하고, 상기 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)는 다음의 수학식 1을 이용하여 상기 전기차량 충전장치의 상기 기준계로부터 발생되는 예상 펄스 수량(N nom)을 산출하고, 상기 오차율 산출단계(S50)는 다음의 수학식 2와 상기 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)에 의해 산출된 예상 펄스 수량(N nom)을 이용하여 충전전력량의 오차율을 산출하는 것이다.
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[수학식 1]
Figure 112020018554100-pat00003
이때 ‘N dut‘는 전기자동차 충전기(또는 모듈)에서 발생한 펄스 수량 이고, ‘f nom‘은 기준전력량계에서 전력에 비례하여 발생하는 주파수이고, ‘m‘은 기준전력량계의 상수(예 : 단상 - 1, 3상 - 3)이고, ‘U r‘은 기준전력량계에 공급되는 전압이고, ‘I r‘은 기준전력량계에 공급되는 전류이고, ‘C m‘은 전기자동차 충전기(또는 모듈)의 계기정수 (pulse/kWh)이고,
[수학식 2]
Figure 112020018554100-pat00004
이때 ‘δW dut‘는 충전전력량 오차율(%)이고, ‘N act‘는 기준전력량계로부터 발생한 펄스 수량이고, ‘N nom‘은 동일한 시간동안 상기 전기차량 충전장치의 상기 기준계로부터 발생되는 예상 펄스 수량임
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 충전기에서 인출되는 전력케이블로 인한 전력손실을 감안하여 오차율을 산출한 후, 산출된 오차율을 적용하여 전력 공급이 이루어지도록 구성됨으로써 전력 계량에 대한 신뢰도 및 정확성을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 테스트 준비가 간단하게 이루어져 오차율 테스트로 인한 불필요한 시간 및 비용 소모를 절감시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)가 수학식 1을 이용하여 예상 펄스 수량(N nom)을 산출함과 동시에 오차율 산출단계(S50)가 수학식 1에 의해 산출된 예상 펄스 수량(N nom)을 수학식 2에 대입시켜 충전전력량의 오차율을 산출하도록 구성됨으로써 연산처리의 속도 및 정확성을 개선시킬 수 있게 된다.
도 1은 국내공개특허 제10-2014-0061603호(발명의 명칭 : 전기 차량용 충전장치)에 개시된 전기 차량용 충전장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 전기차량 충전장치 오차 시험 방법에 적용되는 전기차량 충전장치를 나타내는 개요도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 전기차량 충전장치 오차 시험 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 4는 도3을 나타내는 개요도이다.
도 5는 도 3의 전압기/전류기 설치단계를 나타내는 플로차트이다.
도 6은 도 3의 전기차량 충전장치 오차 시험 방법이 적용되는 충전관리시스템을 나타내는 구성도이다.
도 7은 도 6의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 수집데이터 선별모듈을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 전기차량 충전장치 오차 시험 방법에 적용되는 전기차량 충전장치를 나타내는 개요도이다.
본 발명에 적용되는 전기차량 충전장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 함체로 형성되어 외부로부터 전력케이블(10)이 연결되며, 내부로 인입된 전력케이블(10)에는 전력공급을 개폐시키기 위한 스위치 등의 개폐부재(11)가 설치된다.
또한 전기차량 충전장치(1)의 내부에는 계략측정모듈 등의 기준계(12)가 설치되고, 기준계(12)는 전기차량 충전장치(1)의 내부 전원선과 전기적으로 연결되어 전기차량 충전장치(1)의 전력량을 검출한다.
이때 기준계(12)는 전기차량 충전장치(1)로부터 충전케이블(C)로 공급되는 전력이 측정되도록 전기차량 충전장치(1)의 내부 전원선의 단부와 인접한 지점에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 전기차량 충전장치(1)의 타측에는 충전케이블(C)이 인출되고, 충전케이블(C)의 단부에는 충전플러그(5)가 설치된다.
이때 본 발명에서는 후술되는 도 3의 전기차량 충전장치 오차 시험 방법(S1)을 구현하기 위하여 충전플러그(5)를 통해 공급되는 전력량을 검출하기 위한 기준 전력량계(3)가 설치된다.
이와 같이 구성되는 전기차량 중전장치(1)는 충전 시, 개폐부재(11)가 폐쇄됨과 동시에 충전플러그(5)가 전기차량의 커넥터(미도시)와 전기적으로 접속됨으로써 충전플러그(5)를 통해 전기차량으로 사용자로부터 입력되거나 또는 예약된 바에 따른 전력을 공급하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 전기차량 충전장치 오차 시험 방법을 나타내는 플로차트이고, 도 4는 도3을 나타내는 개요도이다.
본 발명의 일실시예인 전기차량 충전장치 오차 시험 방법(S1)은 충전요금 부과에 적용되는 전력량과 실제 차량에 공급되는 전력량의 오차를 절감시켜 충전서비스의 정확성 및 신뢰도를 높이기 위한 것이다.
또한 전기차량 충전장치 오차 시험 방법(S1)은 도 3에 도시된 바와 같이, 전압기/전류기 설치단계(S10)와, 펄스계수기 설치단계(S20), 펄스계수 측정단계(S30), 기준계 펄스 수량 예측단계(S40), 오차율 산출단계(S50)로 이루어진다.
전압기/전류기 설치단계(S10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전압소스 및 전류소스를 공급하는 전압기(13) 및 전류기(14)를 전기차량 충전장치(1) 및 기준전력량계(3)에 각각 연결시키는 단계이다.
도 5는 도 3의 전압기/전류기 설치단계를 나타내는 플로차트이다.
전압기/전류기 설치단계(S10)는 전압기 설치단계(S11)와, 전류기 설치단계(S12), 라인연결단계(S13)로 이루어진다.
전압기 설치단계(S11)는 전기차량 충전장치(1) 및 기준전력량계(3)에 동일한 전압이 부여되도록 전압기(13)를 전기차량 충전장치(1) 및 기준전력량계(3)와 병렬로 연결되도록 한다.
즉 전압기 설치단계(S11)를 통해 전기차량 충전장치(1) 및 기준전력량계(3)는 동일한 전압이 부여되도록 한다.
이때 도 4는 본 발명을 설명하기 위한 간략한 개요도로 구성되어 도시되지 않았으나, 전압기(13)는 기준전력량계(3)에 의해 충전플러그(5)의 단부(P)의 전력량이 검출되면, 전기차량 충전장치(1) 및 기준전력량계(3)로 전압강하 손실을 감안하여 전압을 인가하도록 구성된다.
전류기 설치단계(S12)는 기준전력량계(3) 및 전기차량 충전장치(1)에 동일한 전류가 흐르도록 기준전력량계(3) 및 전기차량 충전장치(1)를 전류기(14)에 직렬로 연결되도록 한다.
즉 전류기 설치단계(S12)를 통해 전류기(14)에서 발생된 전류는 기준전력량계(3) -> 전기차량 충전장치(1)의 순서로 이동하게 된다.
라인연결단계(S13)는 전압기 설치단계(S11) 및 전류기 설치단계(S12) 이후에 진행되며, 충전케이블(C)의 단부에 설치되는 충전플러그(5)를 기준전력량계(3)에 연결시킨다.
즉 전류기(14)에서 발생된 전류는 전기차량 충전장치(1) -> 충전플러그(5) -> 기준전력량계(3)로 이동하게 된다.
펄스계수기 설치단계(S20)는 펄스계수기(7)를 전기차량 충전장치(1)의 기준계(12)와 연결하여 펄스계수기(7)가 전기차량 충전장치(1)의 전력공급에 따른 주기(T) 동안의 펄스를 계수하게 된다.
또한 펄스계수기 설치단계(S20)는 펄스계수기(7)를 기준전력량계(3)와 연결한다. 이때 펄스계수기(7)는 충전플러그(5)의 단부(P)를 통해 공급되는 전력에 따라 발생한 주기(T) 동안의 펄스를 계수한다.
또한 펄스계수기 설치단계(S20)는 펄스계수기(7)가 설치되면, 단말기(9)를 펄스계수기(7)와 접속되도록 이들을 연결시킨다.
일반적으로 전기차량 충전장치(1)로부터 인출되는 충전케이블(C)은 대략 최소 0.5m 이상의 길이로 제작됨에 따라 전기차량 충전장치(1)로부터 공급되는 전력은 충전케이블(C) 및 충전플러그(5)의 자체적인 부하에 의해 전력손실이 이루어지게 되고, 이에 따라 충전플러그(5)를 통해 차량으로 공급되는 실제 전력량은 전기차량 충전장치(1)로부터 공급되는 전력량 보다 줄어드는 문제점이 발생한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펄스계수기(7)가 전기차량 충전장치(1)로부터 공급되는 전력량에 따른 펄스를 계수함과 동시에 충전플러그(5)를 통해 공급되는 전력량에 따른 펄스를 계수하도록 구성됨으로써 충전플러그(5)를 통해 차량으로 공급되는 실제 전력량과 전기차량 충전장치(1)로부터 공급되는 전력량에 대한 펄스를 정확하게 계수할 수 있게 된다.
펄스계수 측정단계(S30)는 펄스계수기(7)가 전기차량 충전장치(1)의 기준계(12)와 연결되어 전기차량 충전장치(1)로부터 공급되는 전력량에 따른 펄스를 계수함과 동시에 기준전력량계(3)와 연결되어 충전플러그(5)를 통해 공급되는 전력량에 따른 펄스를 계수하는 단계이다.
이때 전술하였던 바와 같이, 전기차량 충전장치(1)로부터 인출되는 충전케이블(C) 및 충전플러그(5)에는 자체 특성으로 인한 소정의 부하를 갖고, 이에 따라 전기차량 충전장치(1) 및 충전플러그(5)의 구간에는 소정의 전력손실이 발생하기 때문에 기준 전력량계(3)의 전력량은 전기차량 충전장치(1)의 전력량 보다 감소하게 된다.
기준계 펄스 수량 예측단계(S40)는 펄스계수 측정단계(S30)에 의해 전기차량 충전장치(1) 및 충전플러그(5)의 전력공급에 따른 펄스계수가 완료될 때 진행되며, 단말기(9)가 펄스계수기(7)로부터 수신 받은 펄스계수값을 활용하여 주기(T) 동안 전기차량 충전장치(1)의 기준계(12)로부터 발생되는 예상 펄스 수량(N nom)을 산출하는 단계이다.
또한 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)는 다음의 수학식 1을 통해 전기차량 충전장치(1)로부터 발생되는 예상 펄스 수량(N nom)을 산출한다.
Figure 112020018554100-pat00005
이때 ‘N dut‘는 전기자동차 충전기(또는 모듈)에서 발생한 펄스 수량 이고, ‘f nom‘은 기준전력량계에서 전력에 비례하여 발생하는 주파수이고, ‘m‘은 기준전력량계의 상수(예 : 단상 - 1, 3상 - 3)이고, ‘U r‘은 기준전력량계에 공급되는 전압이고, ‘I r‘은 기준전력량계에 공급되는 전류이고, ‘C m‘은 전기자동차 충전기(또는 모듈)의 계기정수 (pulse/kWh)이다.
즉 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)는 전술하였던 수학식 1을 이용하여 주기(T) 동안 전기차량 충전장치(1)의 전력 공급에 따라 발생되는 예상 펄스 수량(N nom)을 산출한다.
오차율 산출단계(S50)는 기준계 펄스 수량 예측단계(S30)에 의해 산출된 ‘N nom‘을 활용하여 충전전력량의 오차율을 산출하는 단계이다.
또한 오차율 산출단계(S40)는 다음의 수학식 2를 이용하여 충전전력량의 오차율(δW dut)을 산출한다.
Figure 112020018554100-pat00006
이때 ‘δW dut‘는 충전전력량 오차율(%)이고, ‘N act‘는 기준전력량계로부터 발생한 펄스 수량이고, ‘N nom‘은 동일한 시간동안 전기차량 충전장치로부터 발생되는 예상 펄스 수량이다.
즉 오차율 산출단계(S50)는 수학식 2를 통해 실제 기준전력량계(3)에서 발생한 펄스수량 및 전기차량 충전장치(1)의 예상 펄스 수량을 이용하여 오차율을 신속하게 용이하게 산출할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 전기차량 충전장치 오차 시험 방법(S1)은 충전플러그(C) 및 충전플러그(9)의 부하로 인한 전력손실을 감안하여 오차율을 산출하도록 구성됨으로써 충전요금 부과에 적용되는 전력량과 실제 차량에 공급되는 전력량의 오차를 절감시켜 충전서비스의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있게 된다.
도 6은 도 3의 전기차량 충전장치 오차 시험 방법이 적용되는 충전관리시스템을 나타내는 구성도이다.
충전관리시스템(20)은 도 6에 도시된 바와 같이, 전술하였던 도 3의 전기차량 충전장치(1)를 관리 및 제어하는 컨트롤러(21-1), ..., (21-N)들과, 컨트롤러(21-1), ..., (21-N)들로부터 충전정보를 전송받아 이를 저장함과 동시에 분석하여 유효한 정보를 검출하는 충전관리서버(23)와, 충전관리서버(23)에서 제공하는 충전서비스 플랫폼(24)에 연계하여 충전서비스를 제공받는 클라이언트(25)와, 충전관리서버(23) 및 컨트롤러(21-1), ..., (21-N)들 사이의 데이터 이동경로를 제공하는 통신망(29)으로 이루어진다.
통신망(29)은 충전관리서버(23) 및 컨트롤러(21-1), ..., (21-N)들 사이의 데이터 이동경로를 제공하며, 상세하게로는 광역통신망(WAN), 이동통신망, 유선통신망, LTE, 3G, 4G, 5G 등으로 구성될 수 있다.
클라이언트(25)는 사용자(User)가 소지한 단말기이며, 상세하게로는 데스크탑 PC(Desk-top PC), 노트북(Note-book), 스마트폰(Smart-phone), 태블릿PC(Tablet PC) 등으로 구성될 수 있다.
또한 클라이언트(25)는 사용자의 요청에 따라, 충전관리서버(23)에서 제공하는 충전서비스 플랫폼(24)에 연동하여 충전관리서버(23)로 데이터를 요청하며, 요청데이터에 대응되는 응답데이터를 디스플레이 할 수 있다. 이때 충전서비스라고 함은, 전기차량 충전장치가 구비된 주차장에 대한 정보, 충전예약, 충전에 따른 결제 서비스 등을 포함할 수 있다.
또한 클라이언트(9)에는 충전서비스 플랫폼(8)과 연동하여 사용자에게 충전서비스를 제공하기 위한 소프트웨어, 어플리케이션 및 응용프로그램이 설치될 수 있다.
도 7은 도 6의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 7의 컨트롤러(21)는 전기차량 충전장치(1)의 전반적인 동작을 관리 및 제어한다.
또한 컨트롤러(21)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제어모듈(210)과, 메모리(211), 데이터 송수신모듈(212), 충전관리모듈(213), 테스트 모듈(214), 데이터 수집모듈(215), 수집데이터 선별모듈(216), 충전전력정보 생성모듈(217)로 이루어진다.
제어모듈(210)은 컨트롤러(21)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(211), (212), (213), (214), (215), (216), (217)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(210)는 기 설정된 주기에 따라 테스트 모듈(214)을 실행시키고, 테스트 모듈(214)에 의해 오차율이 산출되면, 산출된 오차율 데이터를 충전관리모듈(213)로 입력한다.
메모리(211)에는 해당 전기차량 충전장치(1)의 식별정보가 기 설정되어 저장된다.
또한 메모리(211)에는 데이터 수집모듈(215)에 의해 수집된 수집데이터와, 충전전력정보 생성모듈(217)에 의해 생성된 충전전력정보가 임시 저장된다.
충전관리모듈(213)은 전기차량 충전장치(1)의 전반적인 동작을 관리 및 제어한다.
테스트 모듈(214)은 제어모듈(210)의 제어에 따라 기 설정된 주기 마다 실행되며, 전술하였던 도 3 내지 5의 전기차량 충전장치 오차 시험 방법(S1)을 이용하여 오차율을 산출한다.
이때 테스트 모듈(214)에 의해 산출된 오차율은 제어모듈(210)의 제어에 따라 충전관리모듈(213)로 입력되고, 충전관리모듈(213)은 테스트모듈(214)로부터 입력된 오차율을 감안하여 충전이 이루어지도록 전기차량 충전장치(1)를 제어한다.
데이터 수집모듈(214)은 기준전력량계(3)로부터 실시간으로 전력량 정보를 수집한다.
수집데이터 선별모듈(215)은 데이터 수집모듈(214)에 의해 수집된 수집데이터 중 유효한 데이터를 선별한다.
도 8은 도 7의 수집데이터 선별모듈을 나타내는 블록도이다.
측정데이터 선별모듈(216)은 도 8에 도시된 바와 같이, 수집데이터 입력모듈(2161)과, 비교 및 판별모듈(2162)로 이루어진다.
수집데이터 입력모듈(2161)은 데이터 수집모듈(215)에 의해 수집된 전력량데이터를 입력받는다.
비교 및 판별모듈(2162)은 기 설정된 임계범위를 활용하여, 수집데이터 입력모듈(2161)에 의해 입력된 전력량 데이터가, 이전에 수집된 전력량을 기준으로 한 임계범위 이내에 포함되는지를 비교한다.
또한 비교 및 판별모듈(2162)은 입력된 전력량이 이전 전력량의 임계범위에 포함되지 않으면, 해당 입력된 전력량 데이터를 유효한 데이터인 유효데이터로 판별한다.
또한 비교 및 판별모듈(2162)은 입력된 전력량이 이전 전력량의 임계범위에 포함되면, 해당 입력된 전력량 데이터를 유효하지 않은 데이터인 무효데이터로 판별한다.
이때 비교 및 판별모듈(2162)에 의해 유효데이터로 선별된 전력량 데이터는 제어모듈(210)의 제어에 따라 충전전력정보 생성모듈(217)로 입력된다.
충전전력정보 생성모듈(217)은 수집데이터 선별모듈(216)에 의해 유효데이터로 선별된 충전량 데이터를 입력받으면, 입력된 충전량 데이터, 시간정보, 전기차량 충전장치의 식별정보를 포함하는 충전전력정보를 생성하고, 생성된 충전전력정보는 제어모듈(210)의 제어에 따라 데이터 송수신모듈(212)을 통해 충전관리서버(23)로 전송된다.
충전관리서버(23)는 컨트롤러(21-1), ..., (21-N)들로부터 전송받은 충전전력정보를 데이터베이스서버에 저장함과 동시에 데이터베이스서버에 저장된 충전전력정보들인 빅데이터를 분석하여 유의미한 정보를 생성 및 검출한다. 이때 유의미한 정보라고 함은 각 충전소의 이용 상태, 각 충전장치의 충전량 통계데이터 생성 등을 의미한다.
또한 충전관리서버(23)는 컨트롤러(21-1), ..., (21-N)들로부터 충전전력정보를 전송받지 않는 경우, 해당 컨트롤러의 이전 충전전력량을 현재의 충전전력량으로 대체하여 데이터베이스서버에 저장한다.
이때 만약 컨트롤러(21-1), ..., (21-N)들이 방대한 수량이라고 할 때, 충전관리서버(23)가 실시간으로 각 컨트롤러(21-1), ..., (21-N)들로부터 충전전력정보를 전송받는다고 가정할 때, 불필요한 네트워크 부하 및 데이터소모가 발생하게 되나, 본 발명에서는 컨트롤러(21-1), ..., (21-N)들이 현재 전력량이 이전 전력량을 기준으로 임계범위를 벗어나는 경우에만, 충전전력정보를 충전관리서버(23)로 전송하고, 충전관리서버(23)가 충전전력정보를 전송받지 않는 경우, 해당 컨트롤러의 이전 충전전력량을 현재 충전전력량으로 대체시켜 저장함으로써 데이터 전송량을 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.
S1:전기차량 충전장치 오차 시험 방법
S10:전압기/전류기 설치단계 S11:전압기 설치단계
S12:전류기 설치단계 S13:라인연결단계
S20:펄스계수기 설치단계 S30:펄스계수 측정단계
S40:기준계 펄스 수량 예측단계 S50:오차율 산출단계
1:전기차량 충전장치 3:기준 전력량계 5:충전플러그
7:펄스계수기 9:단말기 10:전력케이블
13:전압기 14:전류기

Claims (3)

  1. 전기차량 충전장치를 관리 및 제어하는 컨트롤러들과, 상기 컨트롤러들로부터 전송받은 충전정보를 분석하여 유효한 정보를 검출하는 충전관리서버를 포함하는 충전관리시스템에 있어서:
    상기 컨트롤러는
    연결된 전기차량 충전장치의 충전에 관련된 동작을 관리 및 제어하는 충전관리모듈;
    기 설정된 주기 마다 실행되며, 기 설정된 오차 시험 방법(S1)을 이용하여 오차율을 산출하는 테스트모듈;
    상기 전기차량 충전장치의 기준전력량계로부터 전력량 정보를 수집하는 데이터 수집모듈;
    상기 데이터 수집모듈에 의해 수집된 전력량이 이전에 수집된 전력량을 기준으로 한 임계범위 이내에 포함되는지를 비교하며, 1)수집된 전력량이 이전 전력량을 기준으로 한 임계범위에 포함되지 않으면, 수집된 전력량을 유효데이터로 판별하며, 2)수집된 전력량이 이전 전력량을 기준으로 한 임계범위 이내에 포함되지 않으면, 수집된 전력량을 무효데이터로 판별하는 수집데이터 선별모듈;
    상기 수집데이터 선별모듈에 의해 유효데이터 선별된 전력량 데이터를 상기 충전관리서버로 전송하는 데이터 송수신모듈을 포함하고,
    상기 충전관리서버는
    상기 컨트롤러들로부터 전송받은 전력량 데이터를 저장하되, 전력량 데이터를 전송하지 않은 컨트롤러가 존재할 때, 해당 컨트롤러의 이전 전력량을 현재 전력량으로 대체하여 저장하고
    상기 전기차량 충전장치는
    일측으로 외부로부터 전력케이블이 인입되되, 단부에 충전플러그가 설치되는 충전케이블이 타측에 인출되며 내부에 기준계가 설치되고,
    상기 오차 시험 방법(S1)은
    기준전력량계를 상기 충전플러그와 전기적으로 연결시킨 후, 전류기를 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계와 연결시켜 전류가 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계의 순서로 이동되도록 하고, 전압기를 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계와 병렬로 연결시키는 전압기/전류기 설치단계(S10);
    펄스계수기가 상기 전기차량 충전장치의 전력공급에 따른 펄스와 상기 충전플러그를 통해 공급되는 전력에 따른 펄스를 계수하도록 상기 펄스계수기를 상기 전기차량 충전장치의 상기 기준계 및 상기 기준전력량계에 연결시키는 펄스계수기 설치단계(S20);
    상기 펄스계수기가 상기 기준계를 통한 펄스와 상기 기준전력량계를 통한 펄스를 계수하는 펄스계수 측정단계(S30);
    상기 펄스계수기에 연결되는 단말기가 상기 전기차량 충전장치의 펄스계수와, 상기 기준전력량계의 펄스계수를 활용하여 오차율을 산출하는 오차율 산출단계(S50)를 포함하고,
    상기 전압기/전류기 설치단계(S10)는
    상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계에 동일한 전압이 부여되도록 상기 전압기를 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계와 병렬로 연결시키는 전압기 설치단계(S11);
    상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계에 동일한 전류가 흐르도록 상기 전류기를 상기 전기차량 충전장치 및 상기 기준전력량계에 직렬로 연결시키는 전류기 설치단계(S12);
    상기 충전플러그 및 상기 기준전력량계를 전기적으로 연결시키는 라인연결단계(S13)를 더 포함하고,
    상기 오차 시험 방법(S1)은 상기 펄스계수 측정단계(S30) 이후에 진행되는 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)를 더 포함하고,
    상기 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)는 다음의 수학식 1을 이용하여 상기 전기차량 충전장치의 상기 기준계로부터 발생되는 예상 펄스 수량(N nom)을 산출하고,
    상기 오차율 산출단계(S50)는 다음의 수학식 2와 상기 기준계 펄스 수량 예측단계(S40)에 의해 산출된 예상 펄스 수량(N nom)을 이용하여 충전전력량의 오차율을 산출하는 것을 특징으로 하는 충전관리시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112021092638016-pat00007

    이때 ‘N dut‘는 전기자동차 충전기(또는 모듈)에서 발생한 펄스 수량 이고, ‘f nom‘은 기준전력량계에서 전력에 비례하여 발생하는 주파수이고, ‘m‘은 기준전력량계의 상수(예 : 단상 - 1, 3상 - 3)이고, ‘U r‘은 기준전력량계에 공급되는 전압이고, ‘I r‘은 기준전력량계에 공급되는 전류이고, ‘C m‘은 전기자동차 충전기(또는 모듈)의 계기정수 (pulse/kWh)이고,
    [수학식 2]
    Figure 112021092638016-pat00008

    이때 ‘δW dut‘는 충전전력량 오차율(%)이고, ‘N act‘는 기준전력량계로부터 발생한 펄스 수량이고, ‘N nom‘은 동일한 시간동안 상기 전기차량 충전장치의 상기 기준계로부터 발생되는 예상 펄스 수량임
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