KR20130035711A - 단위 과금 방식의 전기 자동차 충전기 및 이를 포함한 전기 자동차 충전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라 전기자동차를 충전하기 위한 충전기가 개시되며, 상기 충전기는 사용자 또는 전기자동차를 인증하기 위해 상기 사용자 또는 상기 전기자동차의 인증에 관한 정보를 입력받는 충전인증부; 상기 전기자동차의 충전을 위해 소모된 전력량 정보를 생성하기 위한 전력량계측부; 및 상기 사용자 또는 전기자동차의 인증에 관한 정보를 인증서버로 전송하고, 상기 충전에 대한 과금을 위해 상기 전력량 정보를 상위레벨의 과금서버로 전송하기 위한 통신부를 포함할 수 있다.

Description

단위 과금 방식의 전기 자동차 충전기 및 이를 포함한 전기 자동차 충전 시스템{AN ELECTRIC VEHICLE CHARGER USING UNIT BASED ACCOUNTING AND ELECTRIC VEHICLE SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전기 자동차(또는 전기차)의 충전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주기적으로 전력량을 과금서버로 전송하여 단위 시간별 과금을 구현한 전기 자동차의 충전기에 관한 것이다.
수백년 동안 주된 에너지원이었던 석유 에너지가 고갈되고 있고, 석유 에너지 소비에 따른 대기 오염, 대기 변화로 인해 대체 에너지원에 대한 연구가 활발해지고 있다. 이미 몇몇 분야에서는 석유 에너지원이 아닌 풍력, 수력, 태양 에너지 등의 대체 에너지원이 상용화되었고, 자동차 분야에서도 이에 대한 시장 선점을 위해 대체 에너지원을 연료로 사용하는 자동차에 대한 연구가 한창 진행 중이다. 완벽한 대체 에너지원은 아니지만 이러한 추세에 따라 전기를 에너지원으로 소비하는 전기 자동차가 개발되어 상용화를 눈 앞에 두고 있다.
전기 자동차의 상용화에 따라, 전기 자동차의 충전기 또는 충전 설비에 대한 수요도 증가할 것으로 보인다. 전기 자동차의 충전기 또는 충전 설비에 대한 새로운 이슈가 존재하며, 이는 종래의 휘발유로 운행되는 자동차와 달리 그 연료의 주입, 즉 충전에 소요되는 시간이 상대적으로 길다는 것이다. 예컨대, 자동차에 휘발유를 넣기 위해 주유소에 가서 주유하는 경우에, 수십초 내지 수분 내의 주유가 완료되면 운전자는 현금 또는 카드로 요금을 결제할 수 있다. 그러나, 전기 자동차의 경우에는 배터리의 충전 시간이 수십분 내지 수시간 정도되기 때문에 충전 시간 동안 운전자가 차량과 함께 충전기 또는 충전 설비에 대기하고 있을 가능성이 적어, 충전에 대해 어떠한 과금 방식을 적용할 것인가가 문제가 되고 있다.
따라서, 종래의 전기 자동차 충전기 또는 충전 설비에 대한 새로운 과금 방식을 적용한 충전기 또는 충전 시스템이 필요하다.
본 발명은 종래의 기술에 따른 문제점을 해소하기 위한 새로운 과금방식을 적용한 전기자동차 충전기 또는 이를 포함한 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 전기자동차를 충전하기 위한 충전기가 개시되며, 상기 충전기는 사용자 또는 전기자동차를 인증하기 위해 상기 사용자 또는 상기 전기자동차의 인증에 관한 정보를 입력받는 충전인증부; 상기 전기자동차의 충전을 위해 소모된 전력량 정보를 생성하기 위한 전력량계측부; 및 상기 사용자 또는 전기자동차의 인증에 관한 정보를 인증서버로 전송하고, 상기 충전에 대한 과금을 위해 상기 전력량 정보를 상위레벨의 과금서버로 전송하기 위한 통신부를 포함할 수 있다.
상기 전력량 정보는 상기 충전을 위해 소모된 전력량 또는 상기 충전이 수행된 시간 정보를 포함할 수 있다. 상기 통신부는 주기적으로 상기 전력량 정보를 상기 과금서버로 전송할 수 있다.
또한, 상기 전력량 정보는 단위 시간 동안에 소모된 전력량을 포함하고, 이전에 생성된 전력량 정보가 상기 과금서버로 전송되고나면, 상기 전력량 정보가 다시 생성될 수 있다.
상기 전력량 정보는 단위 시간 동안에 상기 전기자동차로부터 상위 레벨의 전력망으로 제공된 전력량을 포함하고, 이전에 생성된 전력량 정보가 상기 과금서버로 전송되고나면, 상기 전력량 정보가 다시 생성될 수 있다.
상기 사용자 또는 상기 전기자동차의 인증에 관한 정보는 상기 사용자 ID 또는 상기 전기자동차 ID일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 앞서 설명된 전기자동차 충전기; 및 상기 전기자동차 충전기로부터 전력량 정보를 수신하여, 상기 전력량 정보에 따른 과금을 수행하기 위한 과금서버를 포함하는 전기자동차 충전 시스템이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전기는 과금표를 사용하지 않고 단위시간별 충방전 전력량만을 계산 또는 계측하여, 전기자동차의 충전을 연속적으로 진행할 수 있다
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전기를 사용하는 경우 전체 충전 인프라에서 각 부분의 역할이 쉽게 구분될 수 있다. 그리고, 충전 인프라의 운영시 충전기가 과금표를 가지고 있을 필요가 없고, 충전시 충전 전력량만을 상위로 전송하는 단순한 전기자동차 충전기의 역할만 하면 되므로 이에 따른 충전 과금에 대한 충전기별 검증작업이 필요하지 않다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전기의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전기와 종래 기술에 따른 전기자동차 충전기의 충전 동작 과정을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 시스템의 충전 동작 과정을 도시한다.
아래에서 설명되는 발명의 실시예들은 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 범위를 제한하거나 감축하기 위한 것은 아니다. 또한, 당해 기술 분야에 속한 통상의 지식을 가진 자는 이러한 실시예들이 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 변경, 변형, 수정될 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 표현 "포함하다"는 배타적인 의미가 아닌, 다른 기술적 구성을 포괄할 수 있는 의미로 사용되었다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전기의 블록도를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(100)는 사용자 또는 전기자동차를 인증하기 위해 상기 사용자 또는 상기 전기자동차의 인증에 관한 정보를 입력받는 충전인증부(110), 상기 전기자동차의 충전을 위해 소모된 전력량 정보를 생성하기 위한 전력량계측부(130), 및 상기 사용자 또는 전기자동차의 인증에 관한 정보를 인증서버로 전송하고, 상기 충전에 대한 과금을 위해 상기 전력량 정보를 상위레벨의 과금서버로 전송하기 위한 통신부(120)를 포함할 수 있다.
충전인증부(110)는 전기자동차를 충전하기 위해 전기자동차 또는 사용자(운전자)의 신원 식별을 위한 것으로서, 전기자동차의 충전 시에 최초로 수행되는 인증 작업을 위한 것이다. 예컨대, 전기자동차 또는 사용자의 신원 식별을 위한 인증에 관한 정보는 전기자동차 ID 또는 사용자 ID일 수 있다.
전기자동차 또는 사용자가 인가된 전기자동차 또는 사용자인지를 확인할 수 있고, 이를 통해 그 전기자동차 또는 사용자가 충전기 또는 충전 설비를 사용할 수 있도록 인증할 수 있다. 이러한 인증 작업은 인가된 전기자동차 또는 사용자인지를 확인할 뿐만 아니라, 추후에 충전기 사용 요금에 대한 과금을 위한 용도로 이용될 수 있다.
충전인증부(110)는 전기자동차 또는 사용자에게 부여된 RFID 카드 등으로부터 상기 전기자동차 또는 상기 사용자의 인증에 관한 정보를 입력받고, 이를 인증서버 등으로 전송하여 인증절차를 수행할 수 있다.
전력량계측부(130)는 전기자동차 또는 사용자 인증이 완료되고나서 전기자동차의 배터리 충전을 수행하는 경우에 소모된 전력량을 계측 또는 계산하기 위한 것이다. 소모된 전력량의 계측 방식은 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 종래 기술에 따른 적산전력량계와 유사한 방식을 이용할 수 있다.
또한, 전력량계측부(130)는 후술할 과금 방식과 관련하여 일정 시간 동안의 소비 전력량을 계산 또는 계측하여 전력량 정보를 생성할 수 있다. 상기 전력량 정보는 소비 전력량, 전력 사용 시간(개시/종료 시간) 등을 포함할 수 있다.
일정 시간 동안의 소비 전력량을 계산 또는 계측하는 것은, 소비 전력량을 주기적으로 계산하고 이를 분리하여 각각 별도로 전력량 정보로 생성함을 의미한다. 예컨대, 시간 T=T1에서의 소비 전력량(즉, T0 ~ T1 사이의 소비 전력량)에 대한 전력량 정보를 생성하고, 시간 T=T2에서의 소비 전력량(즉, T1 ~ T2 사이의 소비 전력량)에 대한 전력량 정보를 생성할 수 있다.
이렇게 생성된 전력량 정보를 후술할 통신부를 통해 상위 레벨에 존재하는 서버인 과금서버(200)로 전송할 수 있다.
다시 말하면, 종래의 기술처럼 하나의 충전 작업에 소비된 전력량을 계속 누적하여 이를 과금하는 것이 아니라, 하나의 충전 작업에 소비된 전력량을 복수(n개)로 분할하여 과금할 수 있다. 이러한 과금 방식은 전기자동차 충전기가 별도로 과금을 위해 과금표(또는 과금데이터표)를 상위 레벨의 과금서버로부터 내려받아 과금액을 결정할 필요없이, 복수로 분할된 소비 전력량 정보를 순차적으로 상위레벨의 과금서버로 전송하고, 복수로 분할된 소비 전력량 정보 각각에 대한 과금액을 과금서버에서 책정할 수 있도록 한다. 책정된 과금액은 인증된 사용자 또는 전기자동차의 명의자로 일정 주기마다 한번씩(예컨대, 한달에 한번 후불방식으로) 청구될 수 있다.
이러한 과금 방식은 과금서버에서 단위 시간 동안의 과금액을 계산하므로, 전기자동차 충전기와 전기자동차 사이의 연결이 일시적으로 해제되거나 충전 작업이 다시 시작되더라도 과금액 계산을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 과금액 결정을 상위 레벨의 과금서버에서 하므로, 전기자동차 충전기(100) 자체가 과금액을 계산할 필요가 없다. 또한, 전기자동차 충전기의 제조, 생산, 보급 또는 배급 등을 위해 사전에 이루어지는 과금액 결정에 대한 충전기 검증 절차가 필요하지 않다.
이러한 과금 방식을 이용하면, 각 전기자동차의 사용자는 충전기 또는 충전 설비에서 전기자동차 충전 작업을 수행하고, 또한 충전 작업 중에 언제든지 충전을 중단하고 요금 결제 없이 목적지로 이동할수 있다.
통신부(120)는 앞서 설명한 충전인증부(110)에서 입력받은 상기 사용자 또는 전기자동차의 인증에 관한 정보를 인증서버로 전송할 수 있다. 또한, 인증 완료 이후의 전기자동차 충전에 대한 과금을 위해 상기 전력량 정보를 상위레벨의 과금서버로 전송할 수 있다.
앞서 설명한 것처럼, 충전에 대한 전력량 정보가 일정 시간 마다, 단위 시간 마다 또는 주기적으로 생성될 수 있으므로, 이를 전송하는 통신부(120)도 상기 전력량 정보를 일정 시간 마다, 단위 시간 마다 또는 주기적으로 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전기와 종래 기술에 따른 전기자동차 충전기의 충전 동작을 도시한다. 도 2에서는, 설명의 간단함을 위해, 사용자 또는 전기자동차 인증에 대한 동작은 생략하여 설명하기로 한다. 따라서, 도 2는 전기자동차 충전기(100)와 과금서버(200) 만을 도시한다.
도 2의 (a)는 종래 기술에 따른 전기자동차 충전기의 충전 동작을 도시한다. 인증이 완료된 이후, 전기자동차 충전기(100)는 충전을 개시할 수 있다(S10). 그리고나서, 충전이 완료될 수 있으며(S20), 전기자동차 충전기(100)는 충전에 소비된 전력사용량을 계산할 수 있다(S30).
전력 요금은 휘발유나 경유 등의 기름 요금과 달리 시간별, 사용량별 등의 차등 요금제가 존재한다. 따라서, 휘발유 또는 경유의 주유와는 달리, 종래의 전기자동차 충전의 전력 사용 요금의 계산은 충전이 완료된 이후에만 가능하다.
전기자동차 충전기(100)가 전력 사용량을 계산하고 나면, 전력 사용량 정보를 과금서버(200)로 전송할 수 있다. 전력 사용량 정보를 수신한 과금서버(200)는 인증된 사용자 또는 전기자동차의 인증 정보와 전력 사용량 정보에 따른 과금데이터표(과금표)를 전기자동차 충전기(100)로 전송할 수 있다.
과금데이터표를 수신한 전기자동차 충전기(100)는 수신된 과금데이터표를 기초로 과금액을 결정할 수 있다(S40). 또한, 이 과금액에 관한 정보를 과금서버(200)로 전송하여 사용자 또는 전기자동차의 ID와 함께 관리할 수 있다.
도 2의 (a)에서 도시된 충전 동작을 정리하면, 전기자동차 충전기(100)가 전력사용량을 계측 또는 계산하고, 또한 직접 과금서버로부터 과금데이터표를 내려받아 과금액을 결정한다.
도 2의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전기의 충전 동작을 도시한다. 인증이 완료된 후, 전기자동차 충전기(100)는 충전을 개시할 수 있다(S11). 충전을 개시한 이후에, 전기자동차 충전기(100)는 T=T1에 전기자동차 충전을 위해 소비된 전력사용량을 계산 또는 계측하고, 상기 전력사용량 등을 포함하는 전력량 정보를 생성할 수 있다(S21-1). 전기자동차 충전기(100)는 T=T1에서 생성된 전력량 정보를 과금서버(200)로 전송할 수 있다. 상기 전력량 정보를 수신한 과금서버(200)는 과금데이터표(과금표) 등을 참조하여 T=T1에서의(T0 ~ T1 사이) 전력사용량을 계산, 결정할 수 있다(S22-1).
또한, 전기자동차 충전기(100)는 T=T2에 전기자동차 충전을 위해 소비된 전력 사용량을 계산 또는 계측하여, 상기 전력사용량 등을 포함하는 전력량 정보를 생성할 수 있다(S21-2). 이처럼, 전기자동차 충전기(100)는 단위 시간(예컨대, T2-T1) 마다 전력사용량 등을 포함하는 전력량 정보를 생성하여 과금서버(200)로 전송할 수 있다. 또한, 과금서버(200)는 단위 시간 마다 과금액을 계산, 결정할 수 있다.
이후에, 전기자동차의 충전 작업이 종료하거나 다른 어떤 이유에서 충전 커넥터가 전기자동차로부터 분리되면 충전작업은 완료(S31)될 수 있다.
이와 같이, 전기자동차 충전기(100)가 하나의 전기자동차의 충전을 수행하면서 전력량 정보를 단위 시간마다 또는 주기적으로 과금서버(200)로 전송하고, 이에 따라 과금서버(200)가 충전에 소비된 전력량에 대한 과금액을 단위 시간마다 또는 주기적으로 정산함으로써, 전기자동차 충전기(100)는 과금액 결정을 위한 과정을 수행할 필요가 없고 이에 따라 전기자동차 충전기(100)의 제조, 생산, 납품 등을 위한 검증 작업이 간단해질 수 있다. 또한, 종래의 기술에서 충전 작업이 모두 완료되고 난 뒤에 과금액을 정산하는 방식에 비해, 충전 작업 중에 발생할 수 있는 각종 오류나 사고로부터 과금작업이 안정적으로 수행될 수 있다. 그리고, 전기자동차 충전기(100)가 과금서버(200)로부터 과금데이터표를 내려받을 필요도 없어 충전 작업의 과정이 간단해진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 시스템의 동작을 도시한다.
전기자동차 충전기(100)는 사용자(또는 운전자)로부터 인증 정보를 입력받을 수 있다(S100). 이 작업은 사용자가 전기자동차 충전기에 구비된 충전인증부(110)에 RFID 카드 등을 포함하는 신원 확인용 ID 카드를 갖다 대거나, 전기자동차에 부착된 스마트 카드 또는 RFID 카드 등과 같은 수단을 충전인증부(110)가 별도의 안테나(미도시)를 통해 인식하여 이루어질 수 있다. 전기자동차 충전기(100)는 입력받은 인증 정보를 과금서버(200)와 인증서버(300)로 전송할 수 있다.
인증서버(300)는 인증 정보를 처리하여 인증 작업을 수행할 수 있다(S200). 인증 작업은 사용자 또는 전기자동차의 ID가 인가된 사용자 또는 전기자동차인지를 확인하며, 또한 과금을 위한 정보로 이용할 수 있다. 예컨대, 인증받은 사용자 또는 전기자동차로 충전에 소비된 전력량에 대한 요금을 청구할 수 있다.
인증이 완료되면, 인증서버(300)는 과금서버(200) 및 전기자동차 충전기(100)로 인증확인 메시지를 전송할 수 있다. 이에 따라, 전기자동차 충전기(100)는 충전을 개시할 수 있다(S300).
충전이 진행됨에 따라, 전기자동차 충전기(100)는 단위 시간마다, 또는 주기적으로 충전에 소비된 전력 사용량을 계측 또는 계산하여 전력량 정보를 생성하고(S300-1), 이를 과금서버(200)로 전송할 수 있다. 전력량 정보를 수신한 과금서버(200)는 단위 시간마다, 또는 주기적으로 충전에 소비된 전력 사용량에 따른 사용금액에 대한 과금을 수행할 수 있다(S310-1).
이처럼, 단위 시간 마다(또는 주기적으로) 전력 사용량 계측 및 이에 대한 과금이 수행될 수 있다. 한편, 단위 시간 마다(또는 주기적으로) 전력 사용량을 계측하고 과금하는 것은, 계측 또는 계산 시간 사이의 사용량 만을 대상으로 하는 것으로써, 누적하거나 누산하지 않는다. 따라서, 1번의 전기자동차 충전에 대해 n번의 단위 시간이 소요된 경우에, n번의 계산 또는 계측, 그리고 과금이 수행될 수 있다. 다시 말하면, 종래에는 1번의 전기자동차 충전에 대해서는 1번의 계산 또는 계측, 그리고 과금이 수행되었지만, 본 발명의 일 실시예에서는 단위 시간 마다 계산 또는 계측, 그리고 과금이 수행될 수 있다.
충전이 완료되면, 전기자동차 충전기(100)는 충전 완료를 확인할 수 있고(S400), 이를 과금서버(200) 또는 인증서버(300)로 전송할 수 있다.
한편, 도 1 내지 3에서는 전기자동차의 충전 작업에 대해서만 설명하였으나, 앞서 언급한 충전뿐만이 아니라 전기자동차로부터 상위 레벨의 전력망으로의 전력 이동도 가능하다. 다시 말하면, 상기 전기자동차로부터 상위 레벨의 전력망으로 전력이 제공될 수 있다.
이는 스마트 그리드(smart grid)를 구성함에 있어서 전력 부하 관리를 위해 충전 중인 전기자동차로부터 스마트 그리드(전력망) 측으로 전력을 제공할 수 있음을 의미한다. 이러한 경우에도 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전기 또는 충전 시스템을 적용하면, 전기자동차로부터 스마트 그리드 측으로 제공된 전력량을 과금서버(200)에서 차감하면 쉽게 과금결정이 가능할 것이다.
위에서 본 발명의 실시예들이 설명되었으며, 당해 기술 분야에 속한 통상의 지식을 가진 자는 이러한 실시예들은 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 예시적인 것임을 인식할 수 있고, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 변형, 수정 등이 가능함을 인식할 것이다.
110: 충전 인중부 120: 통신부
130: 전력량 계측부 200: 과금서버
300: 인증서버

Claims (7)

  1. 전기자동차를 충전하기 위한 충전기로서,
    사용자 또는 전기자동차를 인증하기 위해 상기 사용자 또는 상기 전기자동차의 인증에 관한 정보를 입력받는 충전인증부;
    상기 전기자동차의 충전을 위해 소모된 전력량 정보를 생성하기 위한 전력량계측부; 및
    상기 사용자 또는 전기자동차의 인증에 관한 정보를 인증서버로 전송하고, 상기 충전에 대한 과금을 위해 상기 전력량 정보를 상위레벨의 과금서버로 전송하기 위한 통신부를 포함하는, 전기자동차 충전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력량 정보는 상기 충전을 위해 소모된 전력량 또는 상기 충전이 수행된 시간 정보를 포함하는, 전기자동차 충전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는 단위 시간마다 상기 전력량 정보를 상기 과금서버로 전송하는, 전기자동차 충전기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력량 정보는 단위 시간 동안에 소모된 전력량을 포함하고,
    이전에 생성된 전력량 정보가 상기 과금서버로 전송되고나면, 상기 전력량 정보는 다시 생성되는, 전기자동차 충전기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력량 정보는 단위 시간 동안에 상기 전기자동차로부터 상위 레벨의 전력망으로 제공된 전력량을 포함하고,
    이전에 생성된 전력량 정보가 상기 과금서버로 전송되고나면, 상기 전력량 정보는 다시 생성되는, 전기자동차 충전기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 사용자 또는 상기 전기자동차의 인증에 관한 정보는 상기 사용자 ID 또는 상기 전기자동차 ID인, 전기자동차 충전기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 의한 전기자동차 충전기; 및
    상기 전기자동차 충전기로부터 전력량 정보를 수신하여, 상기 전력량 정보에 따른 과금을 수행하기 위한 과금서버를 포함하는, 전기자동차 충전 시스템.


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