KR102536218B1 - 충전 장치, 충전 관리 서버 및 충전 방법 - Google Patents

충전 장치, 충전 관리 서버 및 충전 방법 Download PDF

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Abstract

수신된 비콘 신호를 충전 관리 서버에 전송함으로써 충전 관리 서버가 정확한 현재 위치를 확인 가능하게 하고, 충전이 시작되면 충전 관리 서버에 충전량에 관한 정보를 전송함으로써 정확한 과금이 이루어지도록 하는 충전 장치, 충전 관리 서버 및 충전 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 충전 장치는, 차량과 연결 가능한 충전 커넥터; 전원에 연결 가능한 전원 커넥터; 복수의 비콘(Beacon)으로부터 비콘 신호를 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호에 포함된 비콘 정보를 충전 관리 서버에 전송하는 통신부; 및 상기 충전 관리 서버로부터 충전 허가 신호가 수신되면, 상기 충전 커넥터에 연결된 차량의 충전을 수행하고, 상기 차량의 충전에 사용된 전력량에 관한 정보를 상기 충전 관리 서버에 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

충전 장치, 충전 관리 서버 및 충전 방법{CHARGING APPARATUS, SERVER FOR MANAGING CHARGE AND CHARGING METHOD}
개시된 발명은 전기 에너지로 구동하는 차량을 충전하는 충전 장치, 상기 차량의 충전을 관리하는 충전 관리 서버 및 충전 방법에 관한 것이다.
최근에는 석유 자원의 고갈과 온실가스에 의한 지구 온난화 문제로 인해 친환경 차량에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
친환경 차량은 기존의 내연기관 차량에 비해 대기 오염물질이나 이산화탄소의 배출이 적고 연비가 우수한 차량으로서, 엔진과 모터 동력을 조합하여 구동하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle), 엔진과 모터 동력을 조합하여 구동하되, 모터에 필요한 전기 에너지를 외부 전원으로부터 공급받는 플러그인 하이브리드 자동차(Plug0in hybrid Electric Vehicle), 차량에 마련된 고전압 배터리에서 전기 모터로 전기 에너지를 공급하여 화석 연료를 전혀 사용하지 않는 전기 자동차(Electric Vehicle), 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 전기를 생산하는 연료 전지를 이용하는 연료전지 자동차(Fuel Cell electric Vehicle) 등이 있다.
외부 전원으로부터 전기 에너지를 공급받는 플러그인 하이브리드 자동차와 전기 자동차는 주행을 위해 배터리 충전이 필수적이다. 따라서, 플러그인 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 상용화를 위해서는 편리한 배터리 충전 인프라가 요구된다. 또한, 공공 전기를 무단 사용하는 부작용을 방지하기 위해 적절한 과금 시스템이 수반되어야 한다.
수신된 비콘 신호를 충전 관리 서버에 전송함으로써 충전 관리 서버가 정확한 현재 위치를 확인 가능하게 하고, 충전이 시작되면 충전 관리 서버에 충전량에 관한 정보를 전송함으로써 정확한 과금이 이루어지도록 하는 충전 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
또한, 충전 관리 서버로부터 현재 위치의 전원 사용을 허가 받은 경우에 한하여 충전이 이루어지게 함으로써, 공공 전기의 잘못된 사용을 방지할 수 있는 충전 장치 및 충전 방법을 제공한다.
충전 장치로부터 수신된 비콘 신호에 기초하여 충전 장치의 현재 위치를 판단하고, 판단된 충전 장치의 현재 위치에 기초하여 사용자에게 충전 가능 전원의 위치 안내, 충전의 허가 및 충전 요금의 부과를 수행함으로써 전기 자동차 또는 프로그인 하이브리드 자동차의 편리한 충전을 가능하게 하고, 공공 전기의 무단 사용을 방지할 수 있는 충전 관리 서버를 제공한다.
일 실시예에 따른 충전 장치는, 차량과 연결 가능한 충전 커넥터; 전원에 연결 가능한 전원 커넥터; 복수의 비콘(Beacon)으로부터 비콘 신호를 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호에 포함된 비콘 정보를 충전 관리 서버에 전송하는 통신부; 및 상기 충전 관리 서버로부터 충전 허가 신호가 수신되면, 상기 충전 커넥터에 연결된 차량의 충전을 수행하고, 상기 차량의 충전에 사용된 전력량에 관한 정보를 상기 충전 관리 서버에 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 차량의 충전에 사용된 전력량을 측정할 수 있다.
상기 통신부는, 상기 차량의 충전이 완료되면, 상기 충전 관리 서버에 충전 완료 신호를 전송할 수 있다.
상기 통신부는, 상기 차량의 충전이 완료되면, 상기 충전 관리 서버에 충전 완료 신호 및 충전에 사용된 총 전력량에 관한 정보를 전송할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 차량으로부터 수신한 충전 상태 정보가 상기 차량의 배터리가 충전 완료된 것을 나타내는 경우에 충전이 완료된 것으로 판단할 수 있다.
사용자로부터 충전량 또는 충전 금액에 관한 정보를 입력 받는 입력부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 입력부에 입력된 충전량 또는 충전 금액에 기초하여 상기 충전이 완료됐는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 디스플레이부는, 상기 통신부가 상기 충전 관리 서버로부터 현재 위치에서 가장 가까운 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 수신하면, 상기 수신된 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따른 충전 관리 서버는, 충전 장치로부터 복수의 비콘 정보를 수신하는 통신부; 및 상기 수신된 비콘 정보에 기초하여 상기 충전 장치의 위치를 판단하고, 상기 충전 장치의 위치에 기초하여 충전 가능 여부를 판단하고, 충전이 가능한 것으로 판단되면 상기 통신부를 제어하여 충전 허가 신호를 상기 충전 장치에 전송하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 충전 장치가 충전 콘센트와 인접한 위치에 있는 것으로 판단되면, 충전이 가능한 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 충전이 불가능한 것으로 판단되면, 상기 통신부를 제어하여 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 충전 장치에 전송할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 통신부가 상기 충전 장치로부터 충전 완료 신호 및 충전에 사용된 전력량에 관한 정보를 수신하면, 상기 충전에 사용된 전력량에 관한 정보에 기초하여 충전 요금을 산출할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 산출된 충전 요금을 상기 충전 콘센트의 소유주의 전기 요금에서 차감할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 산출된 충전 요금을 상기 차량의 소유주에게 부과할 수 있다.
상기 제어부는, 현재 충전 중인 차량의 미리 설정된 기준 대수 이상인 것으로 판단되면, 상기 통신부를 제어하여 상기 충전 장치에 추천 충전 최대 전류에 관한 정보를 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 충전 방법은, 복수의 비콘으로부터 비콘 신호를 수신하고; 상기 수신된 비콘 신호로부터 복수의 비콘 정보를 획득하고; 상기 획득된 복수의 비콘 정보를 충전 관리 서버에 전송하고; 상기 충전 관리 서버로부터 충전 허가 신호가 수신되면, 충전 커넥터에 연결된 차량의 충전을 수행하고; 상기 차량의 충전에 사용된 전력량에 관한 정보를 상기 충전 관리 서버에 전송하는 것;을 포함한다.
상기 차량의 충전에 사용되는 전력량을 측정하는 것;을 더 포함할 수 있다.
상기 차량의 충전이 완료되면, 상기 충전 관리 서버에 충전 완료 신호를 전송하는 것;을 더 포함할 수 있다.
상기 차량의 충전 완료 여부를 판단하는 것;을 더 포함할 수 있다.
상기 차량의 충전 완료 여부를 판단하는 것은, 상기 차량으로부터 수신한 충전 상태 정보가 상기 차량의 배터리가 충전 완료된 것을 나타내는 경우에 충전이 완료된 것으로 판단하는 것;을 포함할 수 있다.
사용자로부터 충전량 또는 충전 금액에 관한 정보를 입력 받는 것;을 더 포함할 수 있다.
상기 차량의 충전 완료 여부를 판단하는 것은, 상기 입력된 충전량 또는 충전 금액에 기초하여 상기 충전이 완료됐는지 여부를 판단하는 것;을 포함할 수 있다.
상기 충전 관리 서버로부터 현재 위치에서 가장 가까운 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 수신하면, 상기 수신된 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 표시하는 것;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 충전 장치 및 충전 방법에 의하면, 비콘 정보를 충전 관리 서버에 전송함으로써 충전 관리 서버가 정확한 현재 위치를 확인 가능하게 하고, 충전이 시작되면 충전 관리 서버에 충전량에 관한 정보를 전송함으로써 정확한 과금이 이루어지도록 한다.
또한, 충전 관리 서버로부터 현재 위치의 전원 사용을 허가 받은 경우에 한하여 충전이 이루어지게 함으로써, 공공 전기의 잘못된 사용을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 충전 관리 서버에 의하면, 충전 장치로부터 수신된 비콘 정보에 기초하여 충전 장치의 현재 위치를 판단하고, 판단된 충전 장치의 현재 위치에 기초하여 사용자에게 충전 가능 전원의 위치 안내, 충전의 허가 및 충전 요금의 부과를 수행함으로써 전기 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차의 편리한 충전을 가능하게 하고, 공공 전기의 무단 사용을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 충전 장치에 의해 충전되는 차량을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 충전 장치에 의해 충전되는 차량의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 충전 장치의 제어 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 충전 장치의 위치 파악에 사용되는 비콘의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 충전 관리 서버의 제어 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 충전 장치의 구성이 더 구체화된 예시를 나타낸 제어 블록도이다.
도 7 은 일 실시예에 따른 충전 장치와 충전 관리 서버가 서로 신호를 주고 받으면서 차량의 충전을 수행하는 과정의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 충전 관리 서버가 제공한 충전 콘센트의 위치 정보를 표시하는 모바일 기기의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 3개 이상의 비콘 신호 수신이 불가능할 경우에 일 실시예에 따른 충전 관리 서버가 충전 장치의 위치를 판단하는 동작을 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 충전 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 충전 방법에 있어서, 충전 관리 서버에 의해 수행되는 충전 방법에 관한 순서도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA (field-programmable gate array)/ ASIC (application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.
각 단계들에 붙여지는 부호는 각 단계들을 식별하기 위해 사용되는 것으로 이들 부호는 각 단계들 상호 간의 순서를 나타내는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 충전 장치, 충전 관리 서버 및 충전 방법에 관한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 충전 장치에 의해 충전되는 차량을 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 충전 장치에 의해 충전되는 차량의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따른 충전 장치에 의해 충전되는 차량은 배터리에서 모터로 전기 에너지를 공급하여 구동력을 발생시키고, 배터리에 저장되는 전기 에너지를 외부 전원으로부터 공급받는 차량으로서, 동력 발생원으로 엔진과 모터를 모두 사용하는 플러그인 하이브리드 자동차와 모터만을 사용하는 전기 자동차를 모두 포함할 수 있다. 후술하는 실시예에서는 설명의 편의를 위해 전기 자동차를 예로 들어 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 차량(1) 내부에 마련되는 모터(91)는 배터리(70)로부터 공급된 전기 에너지를 토크로 변환하여 구동력을 발생시키고, 발생된 구동력을 전륜(21) 또는 후륜(22)에 제공한다.
차량(1)이 전륜 구동 방식인 경우에는 모터(91)가 전륜(21)에 회전력을 제공하고, 후륜 구동 방식인 경우에는 후륜(22)에 회전력을 제공한다. 또한, 차량(1)이 사륜 구동 방식인 경우에는 전륜(21)과 후륜(22)에 모두 회전력을 제공할 수 있다.
전기 자동차의 배터리 충전 방식에는 완속 충전과 급속 충전 두 가지 방식이 있다. 완속 충전은 일반 전원에서 인가되는 전류를 통해 저속으로 충전하는 방식이고, 급속 충전은 고전류를 인가하여 단시간에 충전하는 방식이다.
차체(10)에는 배터리(70)를 충전하기 위해, 외부 전원으로부터 전력을 공급받는데 사용되는 충전 포트(41, 42)가 마련될 수 있다. 충전 포트는 일반 전원(2)으로부터 전원을 공급받는데 사용되는 완속 충전 포트(41) 및 외부의 급속 충전기(3)로부터 전력을 공급받는데 사용되는 급속 충전 포트(42)를 포함할 수 있다.
도 1의 예시에서는 설명의 편의를 위해, 충전 포트(41, 42)를 모두 같은 방향에 도시하였으나, 배터리(70)와 모터(91)의 위치, 설계 사양 등에 따라 충전 포트(41, 42)가 서로 반대 편에 마련되거나, 둘 중 적어도 하나는 차량의 전면 또는 후면에 마련되는 것도 가능하다. 또한, 충전 포트(41, 42)가 하나로 통합되는 것도 가능하다.
일 실시예에 따른 충전 장치(100)는 일반 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 차량(1)을 충전하는 완속 충전 장치일 수 있다.
지역(국가) 별로 일반 전원의 크기가 달라질 수 있는바, 완속 충전에 의해 공급되는 전원의 크기는 지역마다 다를 수 있다. 일 예로, 충전 장치(100)는 일반 전원에 연결되어 차량(1)에 220V 교류 전원을 공급할 수 있고, 이 경우 배터리(70)가 완전 충전되는데 소요되는 시간은 약 4-5시간일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 충전 장치(100)는 후술하는 동작을 수행하는 프로세서 및 메모리가 내장되고 사용자 인터페이스가 마련된 본체(105), 본체의 양 단에 연결된 충전 케이블(C1), 충전 케이블(C1)의 일 단에 마련되어 차량(1)의 충전 포트(41)에 접속되는 차량 커넥터(101) 및 충전 케이블(C1)의 타 단에 마련되어 전원(2)에 접속되는 전원 커넥터(103)를 포함한다. 일 예로, 전원 커넥터(103)는 일반 전원의 콘센트에 삽입되는 플러그 형태로 구현될 수 있다.
또한, 급속 충전기(3)는 100-500V 정도의 직류 전원을 공급할 수 있고, 이 경우 배터리(70)가 완전 충전되는데 소요되는 시간이 25분 내외일 수 있다. 차량(1)은 급속 충전기(3)의 충전 케이블(C2)이 차량(1)의 급속 충전 포트(42)에 연결되면, 급속 충전기(3)로부터 전력을 공급받아 급속으로 충전될 수 있다.
도 2를 참조하여, 배터리(70)를 충전하는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.
차량(1)의 배터리(70)는 충전과 방전을 반복할 수 있는 2차 전지를 포함하며, 일 예로 리튬이온 배터리를 채용할 수 있다.
리튬이온 배터리는 리튬이온이 양극과 음극 사이를 이동하면서 도핑(doping)/언도핑(undoping)되는 과정을 통해 충전과 방전이 이루어진다.
충전 시에는 리튬을 함유한 화합물로 구성된 양극으로부터 리튬이 언도핑되고, 음극의 탄소층 간에 리튬이 도핑된다. 방전 시에는 음극의 탄소층으로부터 리튬이 언도핑되고 양극 화합물의 층간에 리튬이 도핑된다.
도 2를 참조하면, 복수의 셀(Cell)이 하나의 프레임에 의해 결합되어 배터리 모듈을 이루고, 복수의 배터리 모듈이 하나의 배터리(70)를 구성할 수 있다. 복수의 배터리 모듈로 이루어진 배터리(70)를 배터리 팩이라 할 수 있다.
또한, 각각의 배터리 모듈마다 단위 셀의 전압을 측정하여 필요에 따라 방전을 개시하는 셀 모니터 유닛이 마련될 수 있다.
한편, 배터리(70)에는 직류 전원이 공급되어야 한다. 따라서, 충전 장치(100)로부터 공급된 교류 전원은 차량(1)에 마련된 내부 충전기(62)에서 직류로 변환되어 배터리(70)로 공급된다. 차량(1)에 마련된 내부 충전기(62)를 On Board Charger라 한다.
일 예로, 내부 충전기(62)는 PFC(Power Factor Correction) 부스트 컨버터(Boost converter) 회로, 풀 브릿지 컨버터(Full bridge converter) 회로 및 풀 브릿지 정류(Full bridge rectifier) 회로를 포함할 수 있다. 충전 장치(100)를 통해 일반 전원으로부터 200V AC가 공급된 경우, PFC 부스트 컨버터 회로에서 200V AC를 정류시키고, 정류된 전압은 부스트 컨버터 회로를 통해 승압된다. 풀 브릿지 컨버터 회로는 승압된 전압을 고주파의 교류 전압으로 변환시키고, 고주파의 교류 전압은 트랜스포머를 통해 고전압으로 변압된다. 고전압의 교류 전압은 풀 브릿지 정류 회로를 통해 정류되며, 정류된 파형은 LC 필터 회로를 통해 DC 전압으로 변환되어 배터리(70)에 충전된다.
급속 충전기(3)로부터 공급되는 전원은 직류 전원이므로 내부 충전기(62)를 거치지 않고, 배터리(70)에 직접 공급될 수 있다.
배터리(70)에 충전된 전기 에너지는 모터(91)에 공급된다. 차량(1)에 사용되는 대부분의 부품들은 저전압(예: 12V)에서 동작한다. 따라서, 배터리(70)에 충전된 전기 에너지는 모터(92)로 공급되기 전에, LDC(Low voltage DC-DC Converter)(81)를 통해 저전압으로 변환될 수 있다.
모터(92)는 사용 전원 및 브러시의 유무에 따라 DC 모터, AC 모터, BLDC 모터 등이 사용될 수 있다. 당해 예시에서는 AC 모터가 사용되는 경우를 예로 들어 설명한다.
인버터(82)는 저전압으로 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하고, 교류 전원의 전압 및 주파수를 조절하여 모터(91)의 토크를 제어할 수 있다.
또한, 모터(91)는 감속기(92)와 연결될 수 있다. 감속기(92)는 모터의 속도를 줄여 토크를 증가시킬 수 있다. 감속기(92)를 사용하면 작은 모터를 사용하여도 큰 힘을 발생시킬 수 있으므로, 비용 절감, 공간 절약, 무게 감소 및 발열 감소의 효과를 얻을 수 있다.
모터(91)는 배터리(70)로부터 공급받은 전기 에너지를 토크로 변환하여 구동력을 발생시킨다. 발생된 구동력은 전륜(21) 또는 후륜(22)에 전달되어 차량(1)을 가속시킬 수 있다.
또한, 차량(1)을 감속 또는 제동시키는 경우에는 모터(91)가 발전기가 되어, 발생되는 전기 에너지를 배터리(70)에 저장하는 것도 가능하다. 이를 회생 제동이라 한다.
모터(91)에 전류를 공급하여 토크가 발생되면 차량(1)이 가속될 수 있고, 모터(91)에 공급되는 전류를 차단하면 모터(91)는 폐회로 상태가 된다. 차량(1)의 관성력으로 인해 차륜(21, 22)에 연결된 회전자가 계속 돌아가면서 폐회로 상태의 모터(91)는 전기 에너지를 발생시킬 수 있다.
모터(91)에서 발생된 전기 에너지는 교류 전원에 해당하므로, 인버터(82)를 통해 직류 전원으로 변환되어 배터리(70)에 저장될 수 있다.
배터리 제어부(61)는 배터리(70)의 전압, 전류, 온도 등을 측정 및 관리하여 최적의 상태로 유지할 수 있고, 충전 상태(SOC: State of Charge)를 계산할 수 있다. 또한, 배터리(70)의 수명(SOH: State of Health)을 예측하고, 배터리(70)의 과충전 및 과방전을 억제하여 셀을 균등한 충전 상태로 유지시켜주는 셀 밸런싱(Cell Balancing)을 수행할 수 있다. 또한, 열에 민감한 배터리(70)의 온도 관리(Thermal Management)를 수행할 수 있다.
차량(1)에 대해 전반적인 제어를 수행하는 ECU(53)가 엑셀(52)과 브레이크(51)를 통해 입력된 사용자의 가속 명령 또는 감속 명령을 차량 내부 통신 프로토콜을 통해 배터리 제어부(61)에 전달하면, 배터리 제어부(61)는 배터리(70)의 충전/방전을 제어하여 전술한 바와 같이 모터(91)에 전기 에너지를 공급하여 차량(1)을 가속시키거나, 모터(91)에 공급되는 전기 에너지를 차단하여 차량(1)을 감속시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 충전 장치의 제어 블록도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 충전 장치의 위치 파악에 사용되는 비콘의 예시를 나타낸 도면이며, 도 5는 일 실시예에 따른 충전 관리 서버의 제어 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 충전 장치(100)는 복수의 비콘(Beacon)(B: B1, B2, B3)으로부터 비콘 정보를 포함하는 비콘 신호를 수신하고, 수신된 비콘 신호에 포함된 비콘 정보를 충전 관리 서버(200)에 전송하는 통신부(120) 및 충전 관리 서버(200)로부터 충전 허가 신호가 수신되면, 충전 커넥터(101)에 연결된 차량(1)의 충전을 수행하고, 충전량에 관한 정보를 충전 관리 서버(200)에 전송하도록 통신부(120)를 제어하는 제어부(110)를 포함한다.
또한, 충전 장치(100)에는 사용자로부터 원하는 충전량이나 충전 요금 등에 관한 정보를 입력 받는 입력부(131) 및 현재 또는 충전 완료 후의 충전량이나 충전량에 따른 충전 요금 등에 관한 정보를 표시하는 디스플레이부(132)를 포함하는 사용자 인터페이스(130)가 더 마련될 수 있다.
제어부(110)는 전술한 동작 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램이 저장된 적어도 하나의 메모리 및 저장된 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 메모리와 적어도 하나의 프로세서는 하나의 칩(Chip) 상에 집적될 수도 있고, 물리적으로 분리될 수도 있다.
통신부(120)는 무선 통신 모듈 및 근거리 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈은 와이파이(Wifi), 와이브로(Wireless broadband), GSM(Global System for Mobile Communication), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution), 4세대 이동통신, 5세대 이동통신 등과 같은 무선 통신 방식으로 인터넷망과 연결될 수 있는 다양한 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 블루투스 통신 모듈, 블루투스 저전력(BLE) 통신 모듈, WLAN(Wireless Local Access Network) 통신 모듈, 지그비(Zigbee) 통신 모듈 등 다양한 근거리 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
비콘 신호를 수신하는데 사용되는 통신 모듈과 충전 관리 서버(200)와 통신하는데 사용되는 통신 모듈은 동일한 통신 모듈일 수도 있고, 상이한 통신 모듈일 수도 있다. 이에 관한 구체적인 예시는 후술하도록 한다.
사용자 인터페이스(130)의 입력부(131)는 버튼, 터치 패드, 조그 셔틀, 다이얼 등 사용자가 조작 가능한 다양한 형태로 구현될 수 있다.
사용자 인터페이스(130)의 디스플레이부(132)는 LCD, LED, OLED, PDP, CRT 등 문자, 이미지 등을 표시할 수 있는 다양한 디스플레이 장치 중 하나를 채용하여 구현될 수 있다.
도 4를 함께 참조하면, 충전 관리 서버(200)에 의해 관리되는 일정 구역(이하, 충전 구역이라 함)에는 복수의 비콘(B)이 설치될 수 있고, 충전 관리 서버(200)는 복수의 비콘(B)이 설치된 위치에 대한 정보를 미리 저장할 수 있다.
충전 구역(R)은 지하 주차장을 포함하는 건물 내부일 수도 있고, 옥외 주차장일 수도 있으며, 충전을 위해 마련된 별도의 공간일 수도 있다.
충전 구역(R)에 설치된 복수의 비콘(B)은 일정 주기마다 비콘 신호를 출력할 수 있다. 비콘은 주기적으로 신호를 출력하는 일종의 신호 발신기에 해당하며, 비콘 신호에 포함되는 비콘 정보는 비콘(B)의 ID 정보 및 수신 신호 세기(RSSI) 정보를 포함할 수 있다. 비콘 신호는 수신 대상을 특정하지 않고 주기적으로 출력되는 신호이므로 애드버타이징(Advertising) 신호 또는 브로드캐스트(Broadcast) 신호라고도 한다.
예를 들어, 비콘의 ID 정보는 UUID(Universally Unique Identifier), Major ID, Minor ID를 포함할 수 있고, 블루투스 패킷 형태로 생성될 수 있다. UUID는 복수의 비콘을 구분하기 위해 랜덤으로 생성된 값일 수 있고, Major ID는 동일한 UUID를 가진 비콘들을 구분하기 위해 사용될 수 있으며, Minor ID는 동일한 UUID 및 동일한 Major ID를 가진 비콘들을 구분하기 위해 사용될 수 있다.
충전 장치(100)가 비콘(B)의 신호 송신 가능 범위, 즉 출력 범위에 위치하면, 충전 장치(100)의 통신부(120)가 비콘(B)으로부터 출력되는 비콘 신호를 수신할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 충전 장치(100)가 복수의 비콘(B1, B2, B3)의 출력 범위에 포함되면, 통신부(120)는 복수의 비콘(B1, B2, B3)으로부터 출력되는 복수의 비콘 신호를 수신할 수 있다.
제어부(110)는 수신된 복수의 비콘 신호에 포함된 비콘 정보를 통신부(120)를 통해 충전 관리 서버(200)에 전송할 수 있다.
충전 관리 서버(200)는 적어도 하나의 충전 구역(R)을 관리할 수 있다. 하나의 충전 관리 서버(200)가 복수의 충전 구역(R)을 관리할 수도 있고, 하나의 충전 구역(R)을 관리할 수도 있다. 후술하는 바와 같이, 비콘을 이용하여 충전 장치(100)의 충전 동작을 관리할 수만 있으면 되고, 충전 관리 서버(200)의 위치나 충전 관리 서버(200)가 관리하는 충전 구역(R)의 위치 또는 개수 등에 대해서는 별도의 제한을 두지 않는다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 충전 관리 서버(200)는 충전 장치(100)로부터 비콘 정보를 수신하는 통신부(220), 수신된 비콘 정보에 기초하여 충전 장치(100)의 위치를 판단하는 제어부(210) 및 복수의 비콘의 위치에 관한 정보를 저장하는 저장부(240)를 포함할 수 있다.
제어부(210)는 전술한 동작 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램이 저장된 적어도 하나의 메모리 및 저장된 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 메모리와 적어도 하나의 프로세서는 하나의 칩(Chip) 상에 집적될 수도 있고, 물리적으로 분리될 수도 있다. 또한, 후술하는 저장부(240)와 메모리를 공유하는 것도 가능하다.
통신부(220)는 충전 장치(100)와 무선 통신을 가능하게 하는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 충전 장치(100)와 충전 관리 서버(200)의 거리에 따라 근거리 통신 모듈을 포함하는 것도 가능하다. 무선 통신 모듈과 근거리 통신 모듈에 관한 설명은 앞서 충전 장치(100)의 통신부(120)에 대해 설명한 내용과 동일하다.
저장부(240)는 롬(ROM), 플래시 메모리, 하드 디스크, 광디스크 드라이브 등과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있고, 필요에 따라 DRAM, SRAM과 같은 휘발성 메모리를 더 포함할 수도 있다.
충전 장치(100)로부터 비콘 정보가 수신되면, 제어부(210)는 저장부(230)에 저장된 복수의 비콘의 위치에 관한 정보 및 수신된 비콘 정보에 기초하여 충전 장치(100)의 위치를 판단할 수 있다.
다시 도 4의 예시를 참조하면, 충전 장치(100)가 세 개의 비콘(B1, B2, B3)으로부터 비콘 신호를 수신한 경우, 충전 관리 서버(200)의 제어부(220)는 비콘 1(B1)의 RSSI에 기초하여 비콘 1(B1)과 충전 장치(100) 사이의 거리(D1), 비콘 2(B2)의 RSSI에 기초하여 비콘 2(B2)와 충전 장치(100) 사이의 거리(D2), 비콘 3(B3)의 RSSI에 기초하여 비콘 3(B3)과 충전 장치(100) 사이의 거리(D3)를 판단할 수 있다.
또한, 제어부(210)는 충전 장치(100)와 세 개의 비콘(B1, B2, B3) 사이의 거리(D1, D2, D3)에 기초하여 충전 장치(100)의 위치를 판단할 수 있다.
구체적으로, 저장부(240)는 충전 구역(R) 내에 설치된 각각의 비콘의 위치 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 각각의 비콘의 ID를 해당 비콘의 위치 정보와 매칭시켜 저장할 수 있다.
제어부(210)는 충전 장치(100)로부터 수신된 비콘 정보에 포함된 ID 정보를 저장부(240)에서 검색하고, 검색된 ID 정보에 대응되는 비콘의 위치를 획득할 수 있다.
제어부(210)는 획득된 비콘의 위치를 중심으로 하고, 비콘과 충전 장치(100) 사이의 거리를 반지름으로 하는 원들의 교차점을 찾을 수 있다. 예를 들어, 비콘 1(B1)의 위치를 중심으로 하고, 비콘 1(B1)과 충전 장치(100) 사이의 거리(D1)를 반지름으로 하는 원(C1), 비콘 2(B2)의 위치를 중심으로 하고, 비콘 2(B2)과 충전 장치(100) 사이의 거리(D2)를 반지름으로 하는 원(C2) 및 비콘 3(B3)의위치를 중심으로 하고, 비콘3(B3)과 충전 장치(100) 사이의 거리(D3)를 반지름으로 하는 원(C3)의 교차점(P)을 획득하고, 획득된 교차점을 충전 장치(100)의 위치로 추정할 수 있다.
제어부(210)는 충전 장치(100)의 위치에 기초하여 충전 가능 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(210)는 충전 장치(100)가 충전 가능한 전원에 인접한 위치에 있는지 여부를 판단할 수 있다. 충전 가능한 전원의 위치는 해당 전원을 공급하기 위해 설치된 콘센트의 위치에 의해 정의될 수 있다.
저장부(240)에는 충전 가능한 전원의 콘센트(이하, 충전 콘센트라 함)의 위치에 관한 정보를 저장할 수 있고, 충전 구역(R) 내에는 적어도 하나의 충전 콘센트가 마련될 수 있다. 또한, 저장부(240)에 충전 불가능한 콘센트의 위치에 관한 정보가 함께 저장되는 것도 가능하다. 일 예로, 제어부(210)는 충전 콘센트와 충전 장치(100)가 미리 설정된 거리 이내에 있으면, 충전 장치(100)가 충전 콘센트에 인접한 것으로 판단할 수 있다.
제어부(210)는 충전 장치(100)가 충전 콘센트와 인접한 위치에 있으면, 충전이 가능한 것으로 판단하고, 통신부(220)를 통해 충전 장치(100)에 충전 허가 신호를 전송할 수 있다.
충전 장치(100)가 충전 콘센트와 인접한 위치에 있지 않으면, 제어부(210)는 충전 장치(100)의 현재 위치 및 충전 콘센트의 위치에 기초하여 충전 장치(100)의 현재 위치에서 가장 가까운 충전 콘센트의 위치를 판단할 수 있다.
제어부(210)는 통신부(220)를 통해 충전 장치(100)에 가장 가까운 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 통신부(220)는 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 충전 장치(100)에 전송할 수도 있고, 사용자의 스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑 컴퓨터 등과 같은 모바일 기기에 전송할 수도 있다.
사용자의 모바일 기기에 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 전송하는 경우에는, 모바일 기기가 비콘 신호를 수신하고, 수신된 비콘 신호로부터 비콘 정보를 추출하여 충전 관리 서버(200)에 전송할 수 있다. 충전 관리 서버(200)는 비콘 정보를 전송한 모바일 기기에 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 전송할 수 있다.
모바일 기기에는 전술한 동작을 수행하기 위한 충전 프로그램이 설치될 수 있고, 충전 프로그램은 모바일 기기에 기본적으로 설치되어 있는 임베디드 프로그램이거나, 외부 서버에 포함된 기록매체로부터 다운로드되는 서드파티 프로그램일 수 있다.
충전 관리 서버(200)로부터 충전 허가 신호를 수신한 충전 장치(100)는 허가된 충전 콘센트로부터 전원을 공급받아 차량(1)의 충전을 수행할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 충전 장치의 구성이 더 구체화된 예시를 나타낸 제어 블록도이다.
도 6을 참조하면, 제어부(110)는 수신된 비콘 신호를 처리하여 비콘 정보를 추출하는 비콘 신호 처리부(111), 충전량을 측정하는 전력 측정부(112), 차량(1)의 충전을 제어하는 충전 제어부(113), 충전 중 발생 가능한 고장 상황들을 감지하는 고장 진단부(114) 및 입력부(131)에 입력된 사용자 명령을 처리하고, 디스플레이부(132)를 통해 사용자에게 필요한 정보를 제공하는 인터페이스 처리부(115)를 포함할 수 있다.
통신부(120)는 비콘 신호를 수신하는 제1통신부(121), 충전 관리 서버와 통신하는 제2통신부(122) 및 차량(1)과 통신하는 제3통신부(123)를 포함할 수 있다.
일 예로, 제1통신부(121)는 블루투스 통신 방식을 사용할 수 있고, 제2통신부(122)는 와이파이 통신 방식을 사용할 수 있으며, 제3통신부(123)는 전기차와 충전 장치의 데이터 교환을 위한 통신 프로토콜인 ISO/IEC 15118을 사용할 수 있다.
또한, 충전 장치(100)는 차량(1)에 전원을 공급/차단하는 스위칭부(150)를 더 포함할 수 있다.
제어부(110)에 포함되는 비콘 신호 처리부(111), 전력 측정부(112), 충전 제어부(113), 고장 진단부(114) 및 인터페이스 처리부(115)가 반드시 물리적으로 분리되는 구성인 것은 아니며, 하나 이상의 프로세서 및 메모리를 공유할 수 있음은 물론이다.
이하, 전술한 충전 장치(100) 및 충전 관리 서버(200)의 구성과 도 7 및 도 8을 참조하여 충전 장치(100)가 차량(1)의 충전을 수행하는 과정을 구체적으로 설명한다.
도 7 은 일 실시예에 따른 충전 장치와 충전 관리 서버가 서로 신호를 주고 받으면서 차량의 충전을 수행하는 과정의 예시를 나타낸 도면이고, 도 8은 일 실시예에 따른 충전 관리 서버가 제공한 충전 콘센트의 위치 정보를 표시하는 모바일 기기의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7의 예시를 참조하면, 복수의 비콘(B1, B2, B3)은 주기적으로 비콘 신호를 출력하고, 충전 장치(100)가 비콘의 출력 범위에 포함되면, 충전 장치(100)의 통신부(120)가 복수의 비콘(B1, B2, B3)으로부터 각각 ① 비콘 신호를 수신할 수 있다 예를 들어, 블루투스 통신 방식을 사용하는 제1통신부(121)가 비콘 신호를 수신할 수 있다.
제어부(110)는 비콘 신호에 포함된 비콘 정보를 추출하고, ② 추출된 비콘 정보를 통신부(120)를 통해 충전 관리 서버(200)에 전송한다. 예를 들어, 비콘 신호 처리부(111)가 블루투스 패킷 형태의 비콘 신호를 디코딩하고, 비콘 신호에 포함된 비콘 ID 정보, RSSI 정보 등의 비콘 정보를 획득할 수 있다.
제2통신부(122)는 와이파이 통신을 통해 비콘 정보를 충전 관리 서버(200)에 전송할 수 있고, 충전 관리 서버(200)의 통신부(220)가 비콘 정보를 수신할 수 있다.
충전 관리 서버(200)의 제어부(210)는 수신된 비콘 정보에 기초하여 ③ 충전 장치(100)의 위치를 판단한다. 전술한 바와 같이, 충전 관리 서버(200)의 저장부(240)에는 충전 구역(R) 내에 설치된 각각의 비콘의 위치 정보가 저장될 수 있고, 제어부(210)는 충전 장치(100)로부터 수신된 비콘 정보에 포함된 ID 정보를 저장부(240)에서 검색하고, 검색된 ID 정보에 대응되는 비콘의 위치를 획득할 수 있다. 또한, 제어부(210)는 복수의 비콘(B1, B2, B3)의 위치 및 충전 장치(100)와 각각의 비콘 사이의 거리를 이용하여 충전 장치(100)의 위치를 판단할 수 있다.
제어부(210)는 충전 장치(100)의 위치에 기초하여 ④ 충전 가능 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어부(210)는 충전 장치(100)의 위치 및 저장부(240)에 저장된 충전 콘센트의 위치 정보에 기초하여, 충전 장치(100)가 충전 콘센트와 인접한 위치에 있는지 여부를 판단할 수 있다. 제어부(210)는 충전 장치(100)가 충전 콘센트로부터 미리 설정된 반경 이내에 위치하면, 충전 콘센트와 인접한 위치에 있는 것으로 판단할 수 있다.
충전 장치(100)가 충전 콘센트와 인접한 위치에 있으면, 제어부(210)는 통신부(220)를 통해 충전 장치(100)에 ⑤ 충전 허가 신호를 전송한다.
또한, 충전 관리 서버(200)는 충전 구역(R)에 충전 중인 차량이 많다고 판단될 경우, 예를 들어 제어부(210)가 현재 충전 중인 차량이 미리 설정된 기준 대수 이상이라고 한단한 경우, 통신부(220)를 통해 충전 장치(100)에 추천 최대 충전 전류 정보를 전송함으로써, 사용자로 하여금 낮은 최대 충전 전류로 차량(1)을 충전하도록 유도할 수 있다.
충전 장치(100)의 제2통신부(122)는 충전 관리 서버(200)로부터 추천 최대 충전 전류에 관한 정보를 수신하고, 인터페이스 처리부(115)가 디스플레이부(132)를 제어하여 추천 최대 충전 전류를 표시할 수 있다.
한편, 충전 장치(100)가 충전 콘센트와 인접한 위치에 있지 않은 경우, 제어부(210)는 충전 장치(100)의 현재 위치에서 가장 가까운 충전 콘센트의 위치를 판단하고, 이에 관한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 8의 예시를 참조하면, 제어부(210)가 사용자의 모바일 기기(300)에 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 전송하면, 모바일 기기(300)는 디스플레이부(332)에 현재 위치에서 가장 가까운 충전 콘센트를 안내하는 화면을 출력할 수 있다. 전술한 바와 같이, 사용자의 모바일 기기(300) 역시 비콘(B)으로부터 비콘 신호를 수신하고, 수신된 비콘 신호에서 비콘 정보를 추출하여 충전 관리 서버(200)에 전송하는 방식으로 자신의 위치를 충전 관리 서버(200)에 알릴 수 있다.
또한, 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 충전 장치(100)에 전송하는 것도 가능하다. 충전 장치(100)의 제2통신부(122)가 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 수신하면, 인터페이스 처리부(115)가 디스플레이부(132)에 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 시각적으로 표시할 수 있다.
충전 장치(100)의 제2통신부(122)가 충전 허가 신호를 수신하면, 제어부(110)는 ⑥ 차량(1)의 충전을 시작한다. 예를 들어, 충전 제어부(113)가 스위칭부(150) 및 제3통신부(123)를 제어하여 차량(1)의 충전을 시작할 수 있다. 스위칭부(150)는 전원의 공급을 온/오프할 수 있는 릴레이를 포함할 수 있다. 충전 제어부(113)는 릴레이를 온시켜 충전 콘센트를 통해 공급되는 전원을 차량(1)에 전달할 수 있고, 제3통신부(123)를 통해 차량(1)과 통신하여 차량(1)의 충전 상태에 관한 정보를 수신할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 충전 관리 서버(200)로부터 충전 허가 신호가 수신되었으나, 충전 케이블(Ca1)의 커넥터(101, 103)가 충전 콘센트 또는 차량(1)의 충전 포트(41)에 연결되지 않은 경우에는 사용자 인터페이스(130)를 통해 커넥터(101, 103)를 연결하라는 메시지를 출력할 수 있다.
충전이 시작되면, 고장 진단부(114)가 충전 중 발생 가능한 고장 상황들을 감지하고, 고장 상황이 발생했거나 고장 상황의 발생 위험이 있는 것으로 판단되면, 충전 제어부(113)에 충전 중단을 위한 위험 신호를 전송할 수 있다.
위험 신호를 수신한 충전 제어부(113)는 스위칭부(150)를 제어하여 전원 공급을 차단함으로써 충전을 중단할 수 있다.
전력 측정부(112)는 충전 콘센트의 전원으로부터 차량(1)에 공급되는 전력을 측정한다. 실시예에 따라, 측정된 전력량과 같은 정보를 포함하는 충전 데이터를 실시간으로 충전 관리 서버(200)에 전송하는 것도 가능하고, 충전이 완료된 이후에 충전에 사용된 총 전력량만 충전 관리 서버(200)에 전송하는 것도 가능하다.
또한, 인터페이스 처리부(115)는 전력 측정부(112)가 측정한 전력량에 관한 정보를 표시하도록 디스플레이부(132)를 제어할 수 있다.
또한, 통신부(120)는 충전 관리 서버(200)로부터 충전 허가 신호가 수신된 이후에도 실시간으로 충전 장치(100)의 비콘 신호를 수신하고, 비콘 정보를 충전 관리 서버(200)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 충전 허가 이후에 충전 장치(100)가 허가된 충전 콘센트 외에 다른 콘센트로 이동하면 충전 관리 서버(200)는 충전 허가 신호를 취소할 수 있다.
충전이 완료되면, 통신부(120)는 충전 관리 서버(200)에 ⑦ 충전 완료 신호를 전송한다. 예를 들어, 충전 제어부(113)가 충전 완료 여부를 판단할 수 있다. 제3통신부(123)를 통해 수신한 차량(1)의 충전 상태에 관한 정보가 배터리(70)의 충전 완료를 나타내는 경우에 충전이 완료된 것으로 판단할 수도 있고, 사용자가 입력한 충전량에 도달한 경우에 충전이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 후자의 경우, 충전을 시작하기 전에 사용자가 입력부(131)를 통해 목표 충전량 또는 목표 충전 금액을 입력할 수 있다. 인터페이스 처리부(115)는 사용자의 입력을 처리하여 사용자가 입력한 충전량 또는 목표 충전 금액만큼 전원이 공급될 수 있도록 충전 제어부(113)에 충전량에 관한 정보를 전송할 수 있다.
제2통신부(122)가 충전 완료 신호를 충전 관리 서버(200)에 전송할 때, 전력 측정부(112)가 측정한 총 전력량, 즉 실제 충전에 사용된 전력량에 관한 정보를 함께 전송할 수 있다.
충전 관리 서버(200)의 제어부(210)는 전송된 전력량에 관한 정보에 기초하여 충전 요금을 계산하고, ⑧-1 충전 전원(2)의 소유주가 지불해야 하는 전기 요금에서 충전 요금을 차감하고, ⑧-2 차량(1)의 소유주에게는 충전 요금을 부과한다. 또는, 충전 전원(2)의 소유주가 사용한 전력량에서 차량(1)의 충전에 사용된 전력량을 차감하는 방식으로 충전 요금을 차감하는 것도 가능하다.
충전 관리 서버(200)의 운영 주체에 따라 충전 요금의 부과 방식은 달라질 수 있다. 충전 관리 서버(200)의 운영 주체가 전기 요금을 직접 부과할 수 없는 경우에는, 충전 관리 서버(200)가 전기 요금을 관리하는 서버에 차량(1)의 소유주가 지불해야할 충전 요금과 충전 전원(2)의 소유주의 전기 요금에서 차감되어야 할 충전 요금에 관한 정보를 전송할 수 있다.
도 9는 3개 이상의 비콘 신호 수신이 불가능할 경우에 일 실시예에 따른 충전 관리 서버가 충전 장치의 위치를 판단하는 동작을 나타내는 도면이다.
충전 장치(100)가 비콘 1(B1)의 비콘 신호와 비콘 2(B2)의 비콘 신호만을 수신한 경우, 충전 장치(100)로부터 비콘 정보를 수신한 충전 관리 서버(200)는 먼저 비콘 1(B1)의 비콘 정보와 비콘 2(B2)의 비콘 정보에 기초하여 충전 장치(100)의 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(210)는 비콘 1(B1)의 위치를 중심으로 하고 비콘 1(B1)과 충전 장치(100) 사이의 거리(D1)를 반지름으로 하는 원(C1)과 비콘 2(B2)의 위치를 중심으로 하고, 비콘 2(B2)와 충전 장치(100) 사이의 거리(D2)를 반지름으로 하는 원(C2)의 두 개의 교차점(P1, P2) 중 하나에 충전 장치(100)가 위치한 것으로 판단할 수 있다.
제어부(210)는 2개의 비콘 정보만으로 충전 가능 여부를 판단하고, 충전이 가능한 것으로 판단하면, 전술한 바와 같이 충전 장치(100)에 충전 허가 신호를 전송할 수 있다.
제어부(210)는 2개의 비콘 정보로 충전 장치(100)의 위치를 확인할 수 없는 것으로 판단되면, 이웃 건물 등 다른 구역에 위치한 비콘(Bn)으로부터 출력되는 비콘 신호를 이용하거나 제2통신부(122)의 수신 신호 세기(RSSI)를 이용하여 원(Cn)을 형성하고, 형성된 원(Cn)에 기초하여 충전 장치(100)의 위치를 확인할 수 있다. 충전 장치(100)의 위치 확인이 가능하면, 충전 장치(100)에 충전 허가 신호를 전송할 수 있다.
제2통신부(122)의 수신 신호 세기나 다른 구역의 비콘 신호를 이용하더라도 충전 장치(100)의 위치를 확인할 수 없는 경우에는 충전 장치(100)에 충전 불가 메시지를 전송할 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른 충전 방법에 대해 설명한다. 일 실시예에 따른 충전 방법에는 전술한 실시예에 따른 충전 장치(100) 또는 충전 관리 서버(200)가 사용될 수 있다. 따라서, 앞서 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 내용은 특별한 언급이 없더라도 일 실시예에 따른 충전 방법에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 10은 일 실시예에 따른 충전 방법을 나타낸 순서도이다. 도 10의 충전 방법은 충전 장치(100)에 의해서 수행될 수 있다.
도 10에 도시된 충전 방법에 따르면, 충전 장치(100)의 통신부(120)가 주변의 비콘(B)으로부터 비콘 신호를 수신하면(410의 예), 제어부(110)는 수신된 비콘 신호로부터 비콘 정보를 획득한다(411). 예를 들어, 제어부(110)가 블루투스 패킷 형태의 비콘 신호를 디코딩하고, 비콘 신호에 포함된 비콘 ID 정보, RSSI 정보 등의 비콘 정보를 획득할 수 있다.
통신부(120)는 충전 관리 서버(200)에 비콘 정보를 전송한다(412). 비콘 신호를 수신하는데 사용된 통신 방식과 충전 관리 서버(200)에 비콘 정보를 전송하는데 사용되는 통신 방식은 서로 다를 수도 있고, 동일할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 충전 관리 서버(200)는 충전 장치(100)로부터 전송된 비콘 정보에 기초하여 충전 장치(100)의 위치를 판단할 수 있고, 판단된 충전 장치(100)의 위치에 기초하여 충전 허가 여부를 판단할 수 있다.
통신부(120)가 충전 관리 서버(200)로부터 충전 허가 신호를 수신하면(413의 예), 제어부(110)는 스위칭부(150)를 제어하여 충전 콘센트를 통해 연결된 충전 전원으로부터 공급되는 전원을 차량(1)에 전달함으로써 충전을 시작할 수 있다(414).
충전 관리 서버(200)로부터 충전 허가 신호가 수신되지 않으면(413의 아니오), 디스플레이부(132)에 충전 불가 메시지를 표시할 수 있다(418). 또는, 충전 관리 서버(200)로부터 다른 충전 가능한 전원의 위치에 관한 정보를 수신하여 디스플레이부(132)에 표시하는 것도 가능하다.
충전이 진행되는 동안에 제어부(110)는 충전 전원으로부터 차량(1)에 공급되는 전력을 측정할 수 있다(415). 측정된 전력은 실시간으로 충전 관리 서버(200)에 전송되거나, 디스플레이부(132)에 표시될 수 있다.
충전이 완료되면(416의 예), 충전 관리 서버에 충전 완료 신호를 전송한다(417). 제어부(110)는 통신부(120)를 통해 수신한 차량(1)의 충전 상태에 관한 정보가 배터리(70)의 충전 완료를 나타내는 경우에 충전이 완료된 것으로 판단할 수도 있고, 사용자가 입력한 충전량에 도달한 경우에 충전이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 후자의 경우, 충전을 시작하기 전에 사용자가 입력부(131)를 통해 목표 충전량 또는 목표 충전 금액을 입력할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 충전 방법에 있어서, 충전 관리 서버에 의해 수행되는 충전 방법에 관한 순서도이다.
도 11에 도시된 충전 방법에 따르면, 충전 관리 서버(200)의 통신부(220)가 충전 장치(100)로부터 비콘 정보를 수신하면(420의 예), 제어부(210)가 비콘 정보에 기초하여 충전 장치의 위치를 판단한다(421). 저장부(240)는 충전 구역(R) 내에 설치된 각각의 비콘의 위치 정보를 저장할 수 있다. 제어부(210)는 충전 장치(100)로부터 수신된 비콘 정보에 포함된 ID 정보를 저장부(240)에서 검색하고, 검색된 ID 정보에 대응되는 비콘의 위치를 획득할 수 있다. 제어부(210)는 획득된 비콘의 위치를 중심으로 하고, 비콘과 충전 장치(100) 사이의 거리를 반지름으로 하는 원들의 교차점을 이용하여 충전 장치(100)의 위치를 판단할 수 있다.
제어부(210)는 충전 장치(100)의 위치에 기초하여 충전 콘센트의 위치를 판단할 수 있다(422). 제어부(210)는 충전 장치(100)가 충전 콘센트와 인접한 위치에 있는지 여부를 판단하고, 충전 장치(100)가 충전 콘센트와 인접한 위치에 있지 않은 경우에는 충전 장치(100)의 현재 위치에서 가장 가까운 충전 콘센트의 위치를 판단할 수도 있다.
충전 장치(100)가 충전 콘센트와 인접한 위치에 있는 경우에는 충전이 가능한 것으로 판단하고(423의 예), 통신부(220)가 충전 장치(100)에 충전 허가 신호를 전송할 수 있다.
전술한 바와 같이, 충전 허가 신호를 수신한 충전 장치(100)는 차량(1)의 충전을 수행하고, 충전에 사용되는 전력량을 측정할 수 있다. 또한, 측정된 전력량은 충전 관리 서버(200)에 전송될 수 있다.
전력량을 수신하고(425의 예), 충전 완료 신호가 수신되면(426의 예), 제어부(210)는 충전에 사용된 총 전력량에 기초하여 충전 요금을 산출한다(427).
충전 콘센트 소유주의 전기 요금에서 산출된 충전 요금을 차감하고, 차량 소유주에게 충전 요금을 부과한다(428).
지금까지 상술한 충전 장치, 충전 관리 서버 및 충전 방법에 의하면, 수신된 비콘 신호를 충전 관리 서버에 전송함으로써 충전 관리 서버가 정확한 현재 위치를 확인 가능하게 하고, 충전이 시작되면 충전 관리 서버에 충전량에 관한 정보를 전송함으로써 정확한 과금이 이루어지도록 한다.
또한, 충전 관리 서버로부터 현재 위치의 전원 사용을 허가 받은 경우에 한하여 충전이 이루어지게 함으로써, 공공 전기의 잘못된 사용을 방지할 수 있다.
또한,충전 장치로부터 수신된 비콘 신호에 기초하여 충전 장치의 현재 위치를 판단하고, 판단된 충전 장치의 현재 위치에 기초하여 사용자에게 충전 가능 전원의 위치 안내, 충전의 허가 및 충전 요금의 부과를 수행함으로써 전기 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차의 편리한 충전을 가능하게 하고, 공공 전기의 무단 사용을 방지할 수 있다.
100: 충전 장치
200: 충전 관리 서버
110, 210: 제어부
120, 220: 통신부
130: 사용자 인터페이스
240: 저장부

Claims (23)

  1. 충전 장치에 있어서,
    차량과 연결 가능한 충전 커넥터;
    전원에 연결 가능한 전원 커넥터;
    복수의 비콘(Beacon)으로부터 비콘 신호를 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호에 포함된 비콘 ID 정보 및 수신 신호 세기를 충전 관리 서버에 전송하는 통신부; 및
    상기 충전 관리 서버로부터 충전 허가 신호가 수신되면, 상기 충전 커넥터에 연결된 차량의 충전을 수행하고, 상기 차량의 충전에 사용된 전력량에 관한 정보를 상기 충전 관리 서버에 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 충전 허가 신호는, 상기 충전 장치의 위치가 상기 전원으로부터 미리 설정된 반경 이내라고 판단되었을 때 상기 충전 관리 서버로부터 수신되는 신호이고,
    상기 충전 장치의 위치는, 상기 수신된 비콘 신호에 포함된 수신 신호 세기와 비콘 ID 정보에 의해 획득되는 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 충전에 사용된 전력량을 측정하는 충전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 차량의 충전이 완료되면, 상기 충전 관리 서버에 충전 완료 신호를 전송하는 충전 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 차량의 충전이 완료되면, 상기 충전 관리 서버에 충전 완료 신호 및 충전에 사용된 총 전력량에 관한 정보를 전송하는 충전 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량으로부터 수신한 충전 상태 정보가 상기 차량의 배터리가 충전 완료된 것을 나타내는 경우에 충전이 완료된 것으로 판단하는 충전 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    사용자로부터 충전량 또는 충전 금액에 관한 정보를 입력 받는 입력부;를 더 포함하는 충전 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 입력부에 입력된 충전량 또는 충전 금액에 기초하여 충전이 완료됐는지 여부를 판단하는 충전 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신부가 상기 충전 관리 서버로부터 현재 위치에서 가장 가까운 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 수신하면, 상기 수신된 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하는 충전 장치.
  9. 충전 장치로부터 복수의 비콘 신호를 수신하는 통신부; 및
    상기 수신된 복수의 비콘 신호에 포함된 비콘 ID 정보와 수신 신호 세기에 기초하여 상기 충전 장치의 위치를 판단하고, 상기 충전 장치의 위치가 전원으로부터 미리 설정된 반경 이내라고 판단되면 상기 통신부를 제어하여 충전 허가 신호를 상기 충전 장치에 전송하는 제어부;를 포함하는 충전 관리 서버.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    충전이 불가능한 것으로 판단되면, 상기 통신부를 제어하여 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 충전 장치에 전송하는 충전 관리 서버.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통신부가 상기 충전 장치로부터 충전 완료 신호 및 충전에 사용된 전력량에 관한 정보를 수신하면, 상기 충전에 사용된 전력량에 관한 정보에 기초하여 충전 요금을 산출하는 충전 관리 서버.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 충전 요금을 충전 콘센트의 소유주의 전기 요금에서 차감하는 충전 관리 서버.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 충전 요금을 차량의 소유주에게 부과하는 충전 관리 서버
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    현재 충전 중인 차량의 미리 설정된 기준 대수 이상인 것으로 판단되면, 상기 통신부를 제어하여 상기 충전 장치에 추천 충전 최대 전류에 관한 정보를 전송하는 충전 관리 서버.
  16. 충전 장치의 충전 방법에 있어서,
    복수의 비콘으로부터 비콘 신호를 수신하고;
    상기 수신된 비콘 신호로부터 복수의 비콘 정보를 획득하고;
    상기 획득된 복수의 비콘 정보를 충전 관리 서버에 전송하고;
    상기 충전 관리 서버로부터 충전 허가 신호가 수신되면, 충전 커넥터에 연결된 차량의 충전을 수행하고;
    상기 차량의 충전에 사용된 전력량에 관한 정보를 상기 충전 관리 서버에 전송하고,
    상기 충전 허가 신호는, 상기 충전 관리 서버에 의해 상기 충전 장치의 위치가 전원으로부터 미리 설정된 반경 이내라고 판단되었을 때, 상기 충전 관리 서버로부터 수신된 신호이고,
    상기 충전 장치의 위치는, 상기 수신된 비콘 신호에 포함된 수신 신호 세기와 비콘 ID 정보에 의해 획득되는 충전 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 차량의 충전에 사용되는 전력량을 측정하는 것;을 더 포함하는 충전 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 차량의 충전이 완료되면, 상기 충전 관리 서버에 충전 완료 신호를 전송하는 충전 방법
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 차량의 충전 완료 여부를 판단하는 것;을 더 포함하는 충전 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 차량의 충전 완료 여부를 판단하는 것은,
    상기 차량으로부터 수신한 충전 상태 정보가 상기 차량의 배터리가 충전 완료된 것을 나타내는 경우에 충전이 완료된 것으로 판단하는 충전 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    사용자로부터 충전량 또는 충전 금액에 관한 정보를 입력 받는 것;을 더 포함하는 충전 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 차량의 충전 완료 여부를 판단하는 것은,
    상기 입력된 충전량 또는 충전 금액에 기초하여 상기 충전이 완료됐는지 여부를 판단하는 것;을 포함하는 충전 방법
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 충전 관리 서버로부터 현재 위치에서 가장 가까운 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 수신하면, 상기 수신된 충전 콘센트의 위치에 관한 정보를 표시하는 것;을 더 포함하는 충전 방법.
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