KR20150110864A - 차량 에너지 충전 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량 에너지 충전 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 에너지 충전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 에너지 충전 시스템은 환경 에너지를 수집하기 위한 에너지 수집 장치; 상기 환경 에너지 수집 장치로부터 수집되는 에너지를 취득하고, 차량에 에너지를 공급하는 차량 충전 장치에 상기 취득된 에너지를 공급하는 에너지 저장장치; 상기 에너지 저장장치로부터 취득되는 에너지를 이용하여 도로를 주행하는 차량에 에너지를 공급하기 위한 적어도 하나의 차량 충전 장치; 도로를 주행하는 차량의 정보를 취득하고, 상기 차량 정보로부터 에너지 충전 여부를 확인하고, 상기 차량 충전 장치로부터 차량으로 에너지를 공급하도록 제어하고, 상기 차량으로 공급되는 에너지를 기초하여 충전 과금정보를 산출하는 차량 제어 장치;를 포함하고, 상기 차량 제어 장치는 도로의 소정 구간 또는 영역 마다 구비됨을 특징으로 한다.

Description

차량 에너지 충전 시스템 및 그 제어 방법{System and method for charge controlling of vehicle}
본 발명은 차량 에너지 충전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
대체 에너지를 이용한 자동차는 순수 전기 차량(EV: Electric Vehicle), 화석 연료와 전기 에너지를 겸용하는 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)등이 있다.
상기와 같은 순수 차량은 배터리로부터 전력을 공급받고 인버터로 대표되는 전동기 제어 장치에 의해 전동기를 제어하여 최적의 효율을 달성하고, 엔진을 전동기로 대체함으로써 유해가스의 배출이 전혀 없는 완전한 친환경 자동차이다.
일반적인 차량의 충전 시스템은 충전기에 차량이 연결되고, 운전자의 요청에 의하여 차량의 에너지 충전 요청이 발생하면, 충전기로부터 차량의 충전 에너지를 공급받고, 사용자의 요금정산이 완료되면 차량의 에너지 충전을 완료할 수 있다.
상기한 방법과 같은 종래의 차량 에너지 충전 방법은 차량을 충전하기 위한 특정 장치 및 장소에 한정되어 실행될 수 있으며, 사용자의 결재가 즉시 이루어져야 하는 사용상의 불편한 요소를 가지고 있다.
이외에도 근래에는 다양한 친환경 에너지를 이용하여 차량의 에너지를 충전하기 위한 방법이 개시 및 이용되고 있다. 하지만 상기와 같은 방법 역시 차량을 충전하기 위한 기점 및 장치가 존재하고, 사용자의 충전 요청 또는 결재가 이루어져야 실행될 수 있는 단점을 가지고 있다,
본 발명은 다양한 친환경 에너지를 이용한 차량의 충전을 용이하게 실행할 수 있도록 하는 차량 충전 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 특정 장소에 한정되지 않은 차량의 상태 및 사용자의 요구에 부합하는 다양한 형태로의 차량 에너지를 충전할 수 있도록 하는 차량 충전 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 에너지 충전 시스템은 환경 에너지를 수집하기 위한 에너지 수집 장치; 상기 환경 에너지 수집 장치로부터 수집되는 에너지를 취득하고, 차량에 에너지를 공급하는 차량 충전 장치에 상기 취득된 에너지를 공급하는 에너지 저장장치; 상기 에너지 저장장치로부터 취득되는 에너지를 이용하여 도로를 주행하는 차량에 에너지를 공급하기 위한 적어도 하나의 차량 충전 장치; 도로를 주행하는 차량의 정보를 취득하고, 상기 차량 정보로부터 에너지 충전 여부를 확인하고, 상기 차량 충전 장치로부터 차량으로 에너지를 공급하도록 제어하고, 상기 차량으로 공급되는 에너지를 기초하여 충전 과금정보를 산출하는 차량 제어 장치;를 포함하고, 상기 차량 제어 장치는 도로의 소정 구간 또는 영역 마다 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량 에너지 충전 시스템 및 그 제어 방법은 한정되지 않은 환경에서 차량의 상태에 따른 차량 에너지를 충전할 수 있도록 하고, 다양한 에너지를 이용하여 차량 에너지를 충전할 수 있도록 함으로써, 충전의 대기시간을 절약하고, 충전에 요구되는 사용자의 이용 편의를 증대시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 차량 에너지 충전 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 차량 에너지 충전 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예가 적용되는 차량 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 차량 에너지 충전 시스템에 적용되는 차량 제어 장치의 일부 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제어장치 중 제어부의 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 에에 따른 차량 제어 장치의 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 에너지 충전 동작 흐름도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 차량 에너지 충전 시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 차량 에너지 충전 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예가 적용되는 차량 에너지 충전 시스템은 에너지 수집 장치(10), 에너지 저장장치(20) 차량 충전 장치(30) 및 차량 제어 장치(100)로 구성될 수 있다.
에너지 수집 장치(10)는 본 발명의 실시 예에 따라 도로를 주행중인 차량에 에너지를 충전하기 위한 환경 에너지를 수집 및 생성하는 장치일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 수집 장치(10)로는 태양 에너지 수집 장치(11), 수력 에너지 수집장치(12) 및 풍력 에너지 수집장치(13)를 포함할 수 있다.
에너지 수집 장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 각 에너지 수집 장치의 특성을 고려하여 에너지 수집이 용이한 위치에 구성될 수 있다.
에너지 수집 장치(10)는 본 발명의 실시 예에 따라 도로(R)의 소정 구간 또는 영역에 설치될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 태양 에너지 수집 장치(11) 및 풍력 에너지 수집 장치(13)는 차량의 정보를 수집하고, 처리할 수 잇는 차량 제어 장치(100)를 포함하는 게이트 형태로 일체화 하여 구성될 수 있다.
태양 에너지 수집 장치(11)는 태양열 및 태양광 에너지를 흡수하기 위한 모듈을 포함하고, 상기 수집된 태양열 및 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
수력 에너지 수집 장치(12)는 도로(R)의 주변에서 모이는 빗물 등에 의해 지하 하수구로 내려가는 위치에너지로 인하여 터빈을 구동하고, 그에 따른 전기 에너지를 생성할 수 있다.
풍력 에너지 수집 장치(13)는 차량이 풍력 에너지 수집 장치(13)를 통과 하는 시점에 발생하는 바람을 이용하여 전기 에너지를 생성할 수 있다.
에너지 저장장치(20)는 에너지 저장 장치(10)로부터 수집 및 생성되는 에너지를 저장할 수 있다. 상기 에너지 저장장치(20)에 저장되는 에너지는 도로(R)의 하부, 측부 등 비접촉 충전 장치 형태로 설치되는 복수의 차량 충전 장치(30)로 전달될 수 있다.
차량 충전 장치(30)는 차량이 주행하는 도로(R)에 소정 구간 또는 영역마다 설치될 수 있으며, 차량 제어 장치(100)의 요청에 의하여 주행 중인 차량의 에너지를 공급할 수 있다.
차량 제어 장치(100)는 본 발명의 실시 예에 따라 다양한 에너지 수집 장치(10)와 일체화하여 게이트 형태로 구성되어 도로(R)의 소정 구간 마다 설치될 수 있다. 또한 차량 제어 장치(100)는 도로를 주행하는 차량과 통신을 수행하고, 차량으로부터 차량의 상태 정보 및 충전 정보를 획득할 수 있다. 또한 차량 제어 장치(100)는 에너지 수집 장치(10)에서 수집되어 에너지 저장 장치(20)에 저장된 에너지를 이용하여 도로 주행 중 소정 구간 또는 영역 마다 구비된 차량 충전 장치를 이용하여 차량의 충전을 제어하고 그에 따른 요금 정산에 대한 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 제어 시스템은 도로상의 소정 구간 마다 게이트 형태로 일체화하여 구성될 수 있으며, 상기 차량 제어 시스템 간의 통신을 통하여 도로를 주행하는 차량의 상태 정보 및 충전 정보를 공유할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 다른 차량 제어 시스템에 구비되는 차량 제어 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예가 적용되는 차량 제어 장치의 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 차량 에너지 충전 시스템에 적용되는 차량 제어 장치의 일부 구성을 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제어장치 중 제어부의 블록 구성도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)는 도로(R)의 소정 구간 또는 소정 영역 마다 설치되는 게이트(G)와 일체화하여 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)는 통신부(110), 저장부(120) 및 제어부(130)로 구성될 수 있다.
통신부(110)는 서버 통신부(111), 차량 정보 통신부(112), 게이트 통신부(113) 및 사용자 단말 통신부(114)로 구성될 수 있다.
서버 통신부(111)는 차량 제어 장치(100)와 원격지의 서버(미도시)와의 통신을 수행하기 위한 모듈일 수 있다. 서버 통신부(111)는 적어도 하나의 차량 제어 장치, 에너지 저장 장치 및 에너지 수집 장치를 포함하는 게이트의 정보 등을 저장하고 제어하는 서버와 통신을 수행할 수 있다. 또한 서버 통신부(111)는 본 발명의 실시 예에 따라 게이트(G)를 통과하는 차량의 충전 정보 및 충전 요금 정보를 송수신할 수 있다.
차량 정보 통신부(112)는 차량 제어 장치(100)를 포함하는 게이트(G)를 차량이 통과하는 경우 상기 차량(V)과의 통신을 수행할 수 있다. 차량 정보 통신부(112)는 도 4에 도시된 바와 같이 게이트(G)의 일측에 차량과의 통신이 용이한 위치에 설치될 수 있다.
게이트 통신부(113)는 도로(R)의 소정 구간 또는 소정 영역마다 설치되는 게이트(G)(차량 제어 장치)간의 통신을 수행하는 모듈일 수 있다. 게이트 통신부(113)는 차량 제어 장치, 에너지 저장장치 및 에너지 수집 장치를 포함하는 게이트 간의 통신을 수행하고, 게이트를 통과하는 차량에 대한 충전 정보를 포함하는 차량 정보를 송수신할 수 있다.
사용자 단말 통신부(114)는 차량제어장치(100)에서 감지되는 차량의 정보 및 그에 따른 충전 정보를 사용자 단말(미도시)로 전송할 수 있다. 또한 사용자 단말로부터 수신되는 데이터 및 정보 요청 신호를 수신할 수 있다.
저장부(120)는 차량 제어 장치(100)에서 감지되는 차량에 대한 정보 및 충전 정보를 저장할 수 있다. 또한 저장부(120)는 에너지 저장 장치(20) 및 게이트(G)에 대한 정보를 저장할 수 있다.
제어부(130)는 차량의 정보 및 충전 정보를 획득하고, 그에 따른 충전 요금에 대한 정보를 산출할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(130)는 차량 인식부(131), 충전 정보 획득부(132) 및 요금 정산부(133)를 포함할 수 있다.
차량 인식부(131)는 차량 정보 통신부(112)를 통하여 획득되는 차량(V)의 정보를 획득할 수 있다. 차량 인식부(131)는 획득된 차량에 대한 정보를 기초하여 차량의 이동 방향, 주행 속도, 등록 정보 등에 대한 차량의 전반적인 정보를 획득할 수 있다.
충전 정보 획득부(132)는 차량 정보 통신부(112)를 통하여 획득되는 차량의 정보 중 에너지의 정보를 획득하고, 차량의 에너지 충전 여부를 확인할 수 있다. 또한 충전 정보 획득부(132)는 차량이 주행하는 중에 도로(R)의 소정 구간 마다 설치되는 차량 충전 장치(30)로부터 충전되는 에너지 충전 정보를 취득하고, 충전 완료 여부 및 지속 여부를 결정할 수 있다, 충전 정보 획득부(32)에서 확인되는 차량의 충전 정보는 요금 정산부(133)로 출력될 수 있다. 또한, 원격지의 서버 또는 도로 상에 설치되는 다른 게이트 및 게이트에 포함되는 차량 제어 장치로 통신부(110)를 통하여 전송될 수 있다.
요금 정산부(133)는 충전 정보 획득부(132)에서 획득되는 차량의 충전 정보를 기초하여 충전 요금을 정산하고, 요금 정보를 산출할 수 있다. 요금 정산부(133)에서 정산되는 차량 에너지의 충전 요금 정보는 통신부(110)를 통하여 원격지의 서버 또는 다른 게이트에 설치되는 차량 제어 장치로 전송될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)는 도로(R)의 소정 구간 또는 소정 영역마다 설치되는 게이트(G)와 일체화하여 구성될 수 있다. 상기 게이트(G)에는 차량 제어 장치(100)외에 에너지 수집 장치를 포함할 수 있으며, 에너지 수집 장치에서 생성되는 에너지는 에너지 저장장치 및 차량 충전 장치로 될 수 있다. 차량 제어 장치(100)는 차량의 충전 상태를 확인할 수 있고, 그에 따른 요금 정산을 실행할 수 있다.
상기와 같은 구성을 기초하여 본 발명의 실시 예에 따른 차량 에너지의 충전을 위한 방법을 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 에에 따른 차량 제어 장치의 동작 흐름도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)는 도로(R)의 소정 구간 또는 소정 영역 마다 설치되는 게이트(G)와 일체로 설치되는 경우를 예를 들어 설명한다. 상기 차량 제어 장치(100)를 포함하는 게이트는 도로 상에 복수개 설치될 수 있다.
이하, 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)의 제어부(130)는 게이트(G)를 통과하는 차량의 정보를 획득할 수 있다.(S602)
제어부(130)는 게이트(G)를 통과하는 차량의 정보에 기초하여 차량에 충전된 에너지의 정보를 확인할 수 있다.(S604)
제어부(130)는 차량에 충전된 에너지의 양(에너지 잔존량)이 기준 에너지 잔존량 이하인지를 확인할 수 있다.(S606) 상기 기준 에너지 잔존량은 사용자 설정에 의하여 최소 충전량이거나, 차량의 구동에 영향을 미치는 최소한의 에너지 양일 수 있다.
제어부(130)는 차량의 에너지 잔존량이 기준 에너지 잔존량 이하인 경우 에너지 저장장치(20), 서버(미도시)에 차량의 충전 요청 신호를 송신하고, 그에 따라 도로에 설치되는 차량 충전 장치에 의하여 차량 충전모드를 수행할 수 있다. 상기 차량 충전 모드는 게이트(G)가 설치되는 구간 마다 확인될 수 있다.
반면, 제어부(130)는 에너지 잔존량이 기준 에너지 잔존량을 초과하는 경우 차량이 주행 하는 중 게이트(G)를 통과하기 이전 구간에서 에너지 충전 모드가 실행되었는지를 판단하기 위한 충전 이력 정보를 확인할 수 있다. 상기 충전 이력 정보는 차량 제어 장치(100)의 저장부(120)에 저장되거나, 서버(미도시)로부터 정보를 획득하거나, 충전 모드 시작 신호가 감지된 게이트(G)에 구비되는 차량 제어 장치로부터 획득될 수 있다.
제어부(130)는 확인된 충전 이력 정보에 기초하여 이전 구간에서 실행된 충전 이력이 존재하는지를 판단하고, 충전 이력이 존재하는 경우 충전된 에너지만큼의 요금을 정산할 수 있다. 상기 요금 정산 기준은 서버로부터 수신되는 현재 에너지 단위량에 따른 기준 금액을 기초하여 정산될 수 있다. 또는 에너지 충전에 대한 정산은 차량 제어 장치(100)의 제어부(130)에서 실행되거나, 충전 정보를 외부 서버로 전송하여 상기 서버에서 정산된 요금정보를 수신하여 획득할 수 있다.
제어부(130)는 상기 산출된 충전 요금에 대한 정보를 사용자 단말로 전송하거나, 서버로 전송할 수 있다.(S616)
또한 제어부(130)는 차량의 에너지 정보 및 충전 이력 정보를 확인 시 사용자 설정 또는 기 설정된 에너지 완충량에 충전량이 도달하지 못한 경우 게이트(G)를 통과하는 다음 구간에서도 충전 모드를 지속적으로 수행할 수 있다. 상기 실행되는 충전모드에 대한 정보는 다음 통과 예정의 게이트(G)에 포함되는 차량 제어 장치 또는 원격지의 서버로 전송될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 에너지 충전 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량(V) 소정 구간 또는 영역 마다 게이트(G)가 설치되는 도로(R)를 주행하는 주행 모드를 실행할 수 있다.(S702)
차량(V)은 차량 제어 장치(100)를 포함하는 게이트를 통과하였는지를 판단할 수 있다.(S704) 상기 게이트의 통과 여부는 상기 게이트(G)에 포함되는 차량 제어 장치(100)와의 통신을 기초하여 차량의 정보를 송출하거나, 상기 차량 제어 장치(100)로부터 차량 정복 획득에 따른 응답신호(ACK)를 수신하는 것으로 확인할 수 있다.
차량(V)은 게이트를 통과하였는지를 판단하고, 게이트 통과가 감지도면 게이트(G)로 차량의 정보를 전송할 수 있다.(S706)
차량(V)은 게이트(G)의 차량 제어 장치(100)로부터 충전 실행 신호를 수신하였는지 판단할 수 있다.(S708)
차량(V)은 충전 실행 신호가 수신됨을 감지하면 도로(R)상에 구비되는 적어도 하나의 차량 충전 장치(30)를 통하여 에너지를 충전하는 충전 모드를 실행할 수 있다.(S710) 충전 실행 모드는 통과가 감지된 게이트(G)로부터 다음 게이트 통과 시까지의 제1구간으로 설정될 수 있다.
차량(V)은 충전이 기 설정된 완충 범위 까지 완료되었는지 또는 차량 제어 장치로부터 설정된 충전량만큼 충전이 완료되었는지를 판단할 수 있다.(S712)
차량(V)은 에너지 충전이 완료된 경우 강기 충전 완료 정보를 다음 게이트(G)의 차량 제어장치(100)로 전송하거나, 상기 차량 제어 장치(100)에서 감지할 수 있다.(S714)
반면 에너지 충전이 완료되지 않은 경우 다음 게이트(G)를 통과한 이후에도 지속적으로 충전모드를 수행할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 환경 에너지를 수집하기 위한 에너지 수집 장치;
    상기 환경 에너지 수집 장치로부터 수집되는 에너지를 취득하고, 차량에 에너지를 공급하는 차량 충전 장치에 상기 취득된 에너지를 공급하는 에너지 저장장치;
    상기 에너지 저장장치로부터 취득되는 에너지를 이용하여 도로를 주행하는 차량에 에너지를 공급하기 위한 적어도 하나의 차량 충전 장치;
    도로를 주행하는 차량의 정보를 취득하고, 상기 차량 정보로부터 에너지 충전 여부를 확인하고, 상기 차량 충전 장치로부터 차량으로 에너지를 공급하도록 제어하고, 상기 차량으로 공급되는 에너지를 기초하여 충전 과금정보를 산출하는 차량 제어 장치;를 포함하고,
    상기 차량 제어 장치는
    도로의 소정 구간 또는 영역 마다 구비됨을 특징으로 하는
    차량 에너지 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어 장치는
    차량으로부터 차량 정보를 수신하고, 상기 획득된 정보에 기초하여 에너지 충전 정보를 전송하고, 상기 차량으로부터 충전 상태 정보를 수신하고, 다른 차량 제어 장치와의 통신을 수행하는 통신부;
    상기 통신부로부터 획득된 차량의 정보에 기초하여 충전 여부를 확인하고, 차량의 충전 정보 및 그에 따른 요금 정보를 산출하고는 제어부;
    상기 통신부로부터 획득된 정보를 저장하고, 상기 제어부에서 확인되는 차량의 충전 정보 및 요금 정보를 저장하는 저장부;를 포함하는
    차량 에너지 충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    통신부로부터 획득되는 차량 정보를 인식하기 위한 차량 인식부;
    상기 차량 인식부에서 획득된 정보를 기초하여 차량의 충전 정보를 확인하고, 다른 차량 제어 장치로부터 수신되는 차량의 충전 정보를 확인하는 충전 정보 획득부;
    상기 충전 정보 획득부에서 확인되는 차량의 충전 정보에 기초하여 충전 요금을 정산하는 요금 정산부;를 포함하는
    차량 에너지 충전 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 통신부는
    차량과 통신을 수행하기 위한 차량 정보 통신부;
    차량의 정보 및 충전 정보를 원격지 서버로 전송하기 위한 서버 통신부;
    차량의 상태 정보 또는 충전 정보를 사용자 단말에 전송하기 위한 사용자 단말 통신부;
    도로 상에 설치되는 차량 제어 장치들간의 통신을 수행하기 위한 게이트 통신부; 중 적어도 하나를 포함하는
    차량 에너지 충전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어 장치는
    상기 에너지 수집 장치와 일체형으로 구비됨을 특징으로 하는
    차량 에너지 충전 시스템.
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