KR20190138082A - 전기 자동차를 위한 충전 예약 시스템 - Google Patents

Abstract

전기 자동차를 위한 충전 예약 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따른 충전 예약 시스템은 전기 자동차의 식별자 및 선호 리스트를 포함하는 예약 요청들을 전송하는 전기 자동차들-상기 선호 리스트는 선호하는 충전기의 식별자, 상기 선호하는 충전기에 관해 선호하는 타임 슬롯, 및 입찰 금액을 각각 포함하는 적어도 하나의 선호 엔트리를 포함함-, 충전 스케줄을 나타내는 타임 슬롯들을 포함하고, 상기 타임 슬롯들에 할당된 전기 자동차를 충전하는 충전기들, 및 상기 전기 자동자들 각각의 식별자, 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 및 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 여부를 추적하기 위한 포인터에 기초하여, 상기 전기 자동차들 각각을 위한 제1 데이터 세트를 구성하고, 상기 충전기들 각각의 식별자, 상기 충전기들의 상기 타임 슬롯들 및 상기 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 상태를 나타내는 매칭 정보에 기초하여, 상기 충전기들 각각을 위한 제2 데이터 세트를 구성하고, 동일한 충전기에 관해 복수의 선호 엔트리들이 경합할 경우 경합하는 선호 엔트리들 중 어느 하나를 선택하기 위한 적어도 하나의 기준을 포함하는 선호 함수에 기초하여, 상기 매칭 정보를 갱신하는 스케줄러를 포함한다.

Description

전기 자동차를 위한 충전 예약 시스템{CHARGER RESERVATION SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLES}

아래 실시예들은 전기 자동차를 위한 충전 예약 시스템에 관한 것이다.

EV(electric vehicle)의 수가 증가함에 따라, EV를 위한 충전 인프라가 많은 국가에서 광범위하게 건설되고 있다. 그러나 최근 배터리 기술의 상당한 개선에도 불구하고 충전 편의는 아직 휘발유 차량에 서비스를 제공하는 기존 연료 공급 네트워크에 비해 경쟁력이 없다. 주요 문제는 빠른 충전기로도 수십 분의 긴 충전 시간이 발생하는 점에서 비롯된다. 시설 부족에 더불어, 충전기가 이미 다른 차량에 의해 점유되어 있는 경우, 운전자는 많은 시간을 할애하게 된다. 이러한 희소 자원을 공유하는 가장 효율적인 방법 중 하나는 FCFS(First Come First Service)와 같은 우선순위가 지정된 액세스를 지원하는 예약 메커니즘을 사용하는 것이다. 각 우선순위 정책에는 공정성, 처리 시간 등과 같은 자체 성능 목표가 있다. EV 충전은 본질적으로 비선점 태스크에 해당한다.

EV의 수와 충전기의 수는 급속히 증가하고 있으며 하나의 충전기는 EV에 여러 타임 슬롯을 할당할 수 있다. 또한, 통신 채널 및 모바일 장치가 이용 가능한 경우, 예약 프로세스에서 많은 참가자를 호스트할 수 있게 한다. 이러한 환경은 예약 기법의 실행 시간이 폭발적으로 증가시킬 수 있으므로, 양 당사자간에 효율적인 매칭 알고리즘을 개발할 필요가 있다. 여기서 문제를 관리하기 쉽게 하기 위해, 예약 프로세스는 시간 축을 고정 크기의 슬롯으로 나눈다. 슬롯 길이는 바람직하게는 실시간 가격 신호 변화와 일치할 수 있고, 완충 거리를 지원하기에 충분히 클 수 있다. EV 운전자가 배터리 충전에 너무 많은 시간을 대기하는 부담을 덜어주고, 특정 충전기에서 예약에 성공했는지 여부에 따라 여행 경로를 수정할 수 있다.

제주도에는 현재 약 300대의 DC 충전기가 가동되고 있으며, 도로에 약 10,000대 이상의 EV가 있다. 각 충전기의 실시간 상태를 모니터링한 결과, 및 로컬 데이터베이스에 저장된 상태 아카이브가 존재한다. 이러한 데이터에 기반하여 EV의 밀도, 낮은 충전 비용, 쉬운 접근성, 충분한 대체 충전기 등과 같은 이유로 인해 충전 요구가 일부 장소 및 시간 간격으로 왜곡될 수 있다는 것이 발견되었다. 여기서, 공간적 또는 시간적 부하 집중은 긴 대기 대기열을 말하기 위해 시스템 그리드에서 급격한 에너지 불균형을 초래할 수 있다. 지방 정부가 적극적으로 EV 보급을 가속화하고 있기 때문에, 지능형 컴퓨터를 지원하는 중앙 조정자가 충전 요구 사항을 관리해야 한다.

EV 충전을 위한 예약 메커니즘의 예로, ChargePoint는 충전 스테이션 소유자가 예약 프로세스를 활성화하고 자체 가격을 개별적으로 설정할지 여부를 설정할 수 있다. 그런 다음 로그인 인증에 의해 승인된 사용자는 충전 스테이션을 선택하고 스스로 사용할 수 있는 경우 원하는 타임 슬롯을 예약할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 다른 스테이션 및 타임 슬롯을 시도한다. 따라서 이 메커니즘은 FCFS 정책을 따른다. 또한 예약 취소는 최소 24 시간 전에 취소해야만 쇼 페널티가 발생하지 않는다. 또한 다른 예약 메커니즘은 이동중인 EV에 대한 과금 관리를 제안하여, 교통 상황의 변화로 인한 이동 불확실성에 대처하기 위해 주기적인 예약 업데이트를 제공한다. 여기서 글로벌 어그리게이터는 각 충전기에 대해 가능한 가장 빠른 가용 시간을 지속적으로 추정하고, EV의 예상 도착 시간을 고려하여 적절한 충전기를 지정한다. 충전 스테이션에 이미 주차된 EV에 대해 더 많은 충전 스케줄러가 설계될 수 있다.

제주도는 200km 길이의 해안선으로 둘러싸인 섬 지역에 약 300대의 공중 DC 충전기를 가동한다. 작동 아카이브에 따르면 약 50대의 충전기가 EV에 집중적으로 사용되고 일부는 거의 사용되지 않는다. 즉 긴 대기 시간을 피하거나 완화하기 위해 충전기의 예약 메커니즘이 요구된다. 또한 수입 증대, 에너지 소비 분배 및 기타 목표 달성을 위해 충전기에 대해 서로 다른 에너지 가격을 설정하는 것도 가능하다.

일 실시예에 따르면, 충전기들의 충전 스케줄을 나타내는 타임 슬롯들 및 전기 자동차들의 예약 요청들을 매칭하는 스케줄러의 동작 방법은, 전기 자동차들 각각으로부터 전기 자동차의 식별자 및 선호 리스트를 포함하는 예약 요청들을 수신하는 단계-상기 선호 리스트는 선호하는 충전기의 식별자, 상기 선호하는 충전기에 관해 선호하는 타임 슬롯, 및 입찰 금액을 각각 포함하는 적어도 하나의 선호 엔트리를 포함함-; 상기 전기 자동자들 각각의 식별자, 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 및 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 여부를 추적하기 위한 포인터에 기초하여, 상기 전기 자동차들 각각을 위한 제1 데이터 세트를 구성하는 단계; 상기 충전기들 각각의 식별자, 상기 충전기들의 상기 타임 슬롯들 및 상기 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 상태를 나타내는 매칭 정보에 기초하여, 상기 충전기들 각각을 위한 제2 데이터 세트를 구성하는 단계; 및 동일한 충전기에 관해 복수의 선호 엔트리들이 경합할 경우 경합하는 선호 엔트리들 중 어느 하나를 선택하기 위한 적어도 하나의 기준을 포함하는 선호 함수에 기초하여, 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계를 포함한다.

상기 선호 함수는 입찰 금액을 나타내는 제1 기준 파라미터, 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수를 나타내는 제2 기준 파라미터 및 예약 요청의 도착 시간을 나타내는 제3 기준 파라미터를 포함할 수 있고, 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계는 상기 동일한 충전기에 관해 상기 복수의 선호 엔트리들이 경합할 경우 상기 제1 기준 파라미터, 상기 제2 기준 파라미터 및 상기 제3 기준 파라미터를 순차적으로 고려하여 선택된 상기 경합하는 선호 엔트리들 중 어느 하나를 상기 동일한 충전기와 매칭하는 단계를 포함할 수 있다.

제1 전기 자동차의 제1 선호 리스트 내 복수의 선호 엔트리들이 존재하는 경우, 상기 복수의 선호 엔트리들 중 현재 선호 엔트리의 매칭이 실패함에 따라 상기 제1 전기 자동차를 위한 포인터의 값은 다음 선호 엔트리를 지시하도록 증가하고, 상기 포인터의 값이 상기 제1 선호 리스트 내 복수의 선호 엔트리들의 수보다 큰 경우 상기 제1 전기 자동차의 매칭은 실패한 것으로 처리될 수 있다.

상기 수신된 예약 요청들은 제1 전기 자동차로부터 수신된 제1 선호 리스트를 포함하는 제1 예약 요청 및 제2 전기 자동차로부터 수신된 제2 선호 리스트를 포함하는 제2 예약 요청을 포함할 수 있고, 상기 제1 선호 리스트 내 제1 선호 엔트리 및 상기 제2 선호 리스트 내 제2 선호 엔트리가 제1 충전기에 관해 경합하는 경우, 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계는 상기 제1 선호 엔트리에 따른 제1 입찰 금액 및 상기 제2 선호 엔트리에 따른 제2 입찰 금액을 비교하는 단계; 상기 제1 입찰 금액 및 상기 제2 입찰 금액이 동일한 경우, 상기 제1 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수 및 상기 제2 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수를 비교하는 단계; 상기 제1 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수 및 상기 제2 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수가 상이한 경우, 상기 제1 선호 리스트 및 상기 제2 선호 리스트 중 선호 엔트리의 수가 더 많은 선호 리스트에 대응하는 선호 엔트리를 상기 제1 충전기에 매칭하여 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계; 및 상기 제1 예약 요청 및 상기 제2 예약 요청 중 도착 시간이 더 빠른 예약 요청에 대응하는 선호 엔트리를 상기 제1 충전기에 매칭하여 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 동작 방법은 상기 제1 입찰 금액 및 상기 제2 입찰 금액이 상이한 경우, 제1 선호 엔트리 및 제2 선호 엔트리 중 더 큰 금액에 대응하는 선호 엔트리를 상기 제1 충전기에 매칭하여 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 동작 방법은 상기 제1 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수 및 상기 제2 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수가 동일한 경우, 상기 제1 예약 요청 및 상기 제2 예약 요청의 도착 시간을 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 예약 요청들을 수신하는 단계, 상기 제1 데이터 세트를 구성하는 단계, 상기 제2 데이터 세트를 구성하는 단계 및 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계는 사전 예약 스테이지를 구성하고, 상기 동작 방법은 상기 사전 예약 스테이지에서 매칭이 완료되지 않은 예약 요청이 존재하는 경우, 상기 매칭이 완료되지 않은 예약 요청을 FCFS(First Come First Service) 방식의 일반 예약 스테이지를 통해 잔여 타임 슬롯들에 매칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전기 자동차 충전을 예약하기 위한 예약 시스템은, 전기 자동차의 식별자 및 선호 리스트를 포함하는 예약 요청들을 전송하는 전기 자동차들-상기 선호 리스트는 선호하는 충전기의 식별자, 상기 선호하는 충전기에 관해 선호하는 타임 슬롯, 및 입찰 금액을 각각 포함하는 적어도 하나의 선호 엔트리를 포함함-; 충전 스케줄을 나타내는 타임 슬롯들을 포함하고, 상기 타임 슬롯들에 할당된 전기 자동차를 충전하는 충전기들; 및 상기 전기 자동자들 각각의 식별자, 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 및 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 여부를 추적하기 위한 포인터에 기초하여, 상기 전기 자동차들 각각을 위한 제1 데이터 세트를 구성하고, 상기 충전기들 각각의 식별자, 상기 충전기들의 상기 타임 슬롯들 및 상기 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 상태를 나타내는 매칭 정보에 기초하여, 상기 충전기들 각각을 위한 제2 데이터 세트를 구성하고, 동일한 충전기에 관해 복수의 선호 엔트리들이 경합할 경우 경합하는 선호 엔트리들 중 어느 하나를 선택하기 위한 적어도 하나의 기준을 포함하는 선호 함수에 기초하여, 상기 매칭 정보를 갱신하는 스케줄러를 포함한다.

도 1은 일 실시예에 따른 두 단계의 충전기 예약 스킴을 나타낸 동작 흐름도.
도 2은 일 실시예에 따른 EV의 충전을 위한 예약 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 예약 스케줄링을 위한 클래스들을 나타낸 도면.
도 4는 일 실시예에 따른 예약 스케줄링 프로세스를 설명하는 도면.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 일 실시예에 따른 두 단계의 충전기 예약 스킴을 나타낸 동작 흐름도이다.

본 발명은 충전 서비스 제공자의 수익을 높이고 EV의 배터리 충전 시간을 줄이기 위한 두 단계의 충전기 예약 스킴을 제안한다. 본 발명에 따르면 고객-주도 FCFS(First Come First Service)에 따른 일반 예약 스테이지(120) 이전에, 참여 EV(Electric Vehicle)들의 모든 예약 요청이 사전에 수집되고 사전 예약 스테이지(110)가 수행된다. EV는 충전기, 슬롯 및 입찰 필드를 포함하는 서로 다른 수의 요청 엔트리들로 구성된 선호 리스트를 지정한다. 본 발명은 Gale-Shapley 알고리즘을 기반으로 충전기의 타임 슬롯을 적절한 요청자에게 할당한다. 본 발명에 따르면 입찰가가 높을수록, 리스트 길이가 짧을수록, 및 요청이 빠르게 도착할수록의 순서대로 높은 우선순위가 부여될 수 있다.

본 발명은 이와 관련하여 EV의 충전을 위한 효율적인 예약 방식을 제공한다. 특히 동일한 수의 멤버를 갖는 두 파티 간에 일대일 매칭을 위해 개발된 Gale-Shapley 알고리즘을 기반으로 한다. SMP(Stable Marriage Problem)라는 원래의 문제와 달리, EV 충전기 매칭에서 두 그룹의 참가자 수는 다를 수 있다. 더욱이, 동일한 그룹에 속하는 엔티티들은 상대 그룹에서 다른 수의 엔티티들을 선택할 수 있고, 독립적인 선호 기준을 정의할 수도 있다. 일부 EV에 관해서 슬롯 매칭에 실패할 수도 있다.

EV의 수가 매우 많기 때문에, 각 EV마다 충전기 측 선호를 개별적으로 지정할 수는 없다. 따라서, 더 나은 것을 선택하기 위해 선호 메트릭이 정의되어야 한다. 여기서, 예약 어플리케이션은 입찰 프로세스와 같은 특정 시간 인스턴트에 의해 수집되며, 주어진 성능 목표를 최대화하도록 슬롯 할당 스케줄이 만들어진다. 이 프로세스는 일반적으로 FCFS 기반으로 작업하는 일반 예약 메커니즘과 매우 다르다.

도 2은 일 실시예에 따른 EV의 충전을 위한 예약 시스템을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 예약 시스템(200)은 EV들(210), 충전기들(220) 및 스케줄러(230)를 포함한다.

충전기들(220)의 충전 스케줄은 타임 슬롯들로 관리될 수 있다. 관리의 편의를 위해 타임 슬롯의 길이는 고정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 타임 슬롯은 30분에 대응할 수 있고, 6시간 동안의 예약이 필요한 경우 총 12개의 타임 슬롯이 이용될 수 있다.

EV들(210)의 관점에서 예약은 사전 예약과 일반 예약의 두 스테이지로 수행된다. 사전 예약 스테이지에서 EV들(210)은 기본적으로 예약 요청 시 원하는 여러 개의 (충전기, 타임 슬롯) 쌍을 지명할 수 있다. 예약 결과는 EV들(210)의 예약 요청이 있을 때마다 생성되지 않으며, 일정한 마감 기한까지 EV(210)들의 예약 요청 세트가 수집되고, 수집된 예약 요청 세트에 대해 충전기들(220)이 설정한 선호 함수 및 EV들(210)의 선호에 따라 타임 슬롯들이 EV들(210)에 매칭된다. 모든 요청 엔트리들이 다른 EV에 의해 선점될 경우, EV는 타임 슬롯의 예약에 실패할 수 있다. 반대로 아무런 예약 요청에도 매칭되지 않으면, 타임 슬롯은 할당될 수 없다.

사전 예약 스테이지에서 매칭이 완료되지 않은 예약 요청이 존재하는 경우, 매칭이 완료되지 않은 예약 요청은 FCFS(First Come First Service) 방식의 일반 예약 스테이지를 통해 잔여 타임 슬롯들에 매칭될 수 있다. 일반 예약 스테이지에서 운전자는 사전 예약 스테이지 이후에 남은 슬롯을 검색하고, 일반 FCFS 프로세스와 마찬가지로 운전 스케줄을 가장 잘 충족하는 슬롯을 선택한다.

스케줄러(230)는 EV들(210)에 관해 수집된 정보 및 EV 클래스에 기초하여 제1 데이터 세트를 구성하고, 충전기들(220)에 관해 수집된 정보 및 충전기 클래스에 기초하여 제2 데이터 세트를 구성하고, 제1 데이터 세트 및 제2 데이터 세트에 기초하여 예약을 스케줄링할 수 있다. 스케줄러(230)는 사전 예약 스테이지 및 일반 예약 스테이지를 통해 충전기들(220)의 각 타임 슬롯을 EV들(210)에 할당하고, 이를 EV들(210) 및 충전기들(220)에 알릴 수 있다. 본 명세서에서는 편의상 EV와 관련된 동작을 EV의 동작으로 설명하지만, 본 명세서에 기재된 EV의 동작은 EV 운전자의 동작이거나, 혹은 EV와 관련된 디바이스, 예를 들어 EV 운전자가 사용하는 스마트 폰과 같은 디바이스의 동작일 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 예약 스케줄링을 위한 클래스들을 나타낸 도면이다.

EV들 각각은 자신의 식별자 및 선호 리스트를 포함하는 예약 요청들을 스케줄러에게 전송할 수 있다. 선호 리스트는 선호하는 충전기의 식별자, 선호하는 충전기에 관해 선호하는 타임 슬롯, 및 입찰 금액을 각각 포함하는 적어도 하나의 선호 엔트리를 포함할 수 있다. 즉 선호 리스트는 하나의 선호 엔트리, 혹은 둘 이상의 선호 엔트리들을 포함할 수 있고, 각 선호 엔트리에는 충전기, 타임 슬롯 및 입찰 금액에 관한 정보가 포함될 수 있다. 대부분의 경우 한 번의 완전 충전으로 일일 여행이 커버될 수 있기 때문에, 본 발명에서는 단일 EV가 두 개 이상의 슬롯을 동시에 예약하려는 경우는 고려되지 않는다.

스케줄러는 EV에 관해 수집된 정보 및 EV 클래스에 기초하여 제1 데이터 세트를 구성할 수 있다. 예를 들어, 스케줄러는 EV들 각각의 식별자, EV들 각각의 선호 리스트 및 EV들 각각의 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 여부를 추적하기 위한 포인터에 기초하여, 상기 EV들 각각을 위한 제1 데이터 세트를 구성할 수 있다. pos 필드는 포인터 값을 포함할 수 있다. 포인터 값은 선호 엔트리의 수를 초과 할 수 없으며, 만약 포인터 값이 선호 엔트리의 수를 초과하는 경우 EV는 슬롯을 할당 받을 수 없고 매칭 프로세스에서 제거될 수 있다.

스케줄러는 충전기에 관해 수집된 정보 및 충전기 클래스에 기초하여 제2 데이터 세트를 구성할 수 있다. 예를 들어, 스케줄러는 충전기들 각각의 식별자, 충전기들의 타임 슬롯들 및 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 상태를 나타내는 매칭 정보에 기초하여, 충전기들 각각을 위한 충전기 제2 데이터 세트를 구성할 수 있다. 매칭 정보는 각 타임 슬롯 별로 매칭된 EV의 식별자가 기록된 매칭 테이블을 포함할 수 있다.

EV의 예약 요청에 따른 (충전기, 슬롯)이 아직 매칭되지 않았으면 해당 (충전기, 슬롯)은 EV에 할당된다. 즉, 충전기 클래스의 매칭 필드는 대응하는 EV에 설정된다. 그렇지 않으면, 현재 EV와 경쟁 EV는 미리 정해진 기준에 따라 경쟁한다. 경쟁의 패자가 다음 요청 항목으로 경쟁을 계속하는 동안, 경쟁의 승자는 매칭 필드에서 자리를 차지한다. 여기서 pos 포인터는 하나씩 진행한다. 다시 말해, 제1 전기 자동차의 제1 선호 리스트 내 복수의 선호 엔트리들이 존재하는 경우, 복수의 선호 엔트리들 중 현재 선호 엔트리의 매칭이 실패함에 따라 제1 전기 자동차를 위한 포인터의 값은 다음 선호 엔트리를 지시하도록 증가하고, 포인터의 값이 제1 선호 리스트 내 복수의 선호 엔트리들의 수보다 큰 경우 제1 전기 자동차의 매칭은 실패한 것으로 처리될 수 있다.

동일한 충전기에 관해 복수의 선호 엔트리들이 경합할 경우, 스케줄러는 경합하는 선호 엔트리들 중 어느 하나를 선택하기 위한 적어도 하나의 기준을 포함하는 선호 함수에 기초하여 매칭 정보를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 선호 함수는 입찰 금액을 나타내는 제1 기준 파라미터, 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수를 나타내는 제2 기준 파라미터 및 예약 요청의 도착 시간을 나타내는 제3 기준 파라미터를 포함할 수 있다. 예약 요청의 도착 시간은 예약 요청이 스케줄러에 수신된 시간을 나타낼 수 있다. 이 경우, 스케줄러는 제1 기준 파라미터, 제2 기준 파라미터 및 제3 기준 파라미터를 순차적으로 고려하여 경합하는 선호 엔트리들 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 선호 엔트리를 충전기의 타임 슬롯에 매칭할 수 있다.

EV 운전자는 다양한 경우의 수를 고려하여 선호 리스트에 복수의 선호 엔트리들을 포함시킬 수 있다. 이들 선호 엔트리들 중 어느 하나가 매칭되면 해당 EV는 작업 목록에서 제거될 수 있다. 즉 EV가 충전기의 타임 슬롯에 매칭되는 것은 선호 엔트리가 충전기의 타임 슬롯에 매칭되는 것으로 이해될 수 있다. 매칭이 완료되면 매칭 정보에는 EV의 식별자가 기록될 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 예약 스케줄링 프로세스를 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, n대의 충전기들 및 m대의 EV들이 존재하고, 각 충전기는 0 내지 k의 타임 슬롯을 관리한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 시간이 오후 12시부터 오후 6시까지이고, 타임 슬롯이 30분이고, n이 50인 경우, 매칭이 필요한 총 슬롯의 수는 600개이다.

두 단계의 매칭 프로세스에서 각 파티의 선호 대상이 정의되어야 한다. 각 EV는 선호 순위에 따라 (충전기, 타임 슬롯) 쌍을 나열한다. 통상적인 매칭 방식과는 달리, 어플리케이션 항목의 수는 총 슬롯 수보다 훨씬 작으며, EV 마다 다를 수 있다. 반면에 충전기 측면에서는 충전기의 수익 증대를 위해 더 많은 비용을 지불하려는 EV에 우선순위를 부여할 수 있다. 이를 위해 EV는 지불하고자 하는 가격을 결정하여, 예약 항목을 (충전기, 타임 슬롯, 입찰 금액)으로 만든다.

도 4의 예에서 EV 0의 선호 리스트는 2개의 선호 엔트리들을 포함하고, EV 1의 선호 리스트는 하나의 선호 리스트를 포함하고, 각 EV 2 및 EV m의 선호 리스트는 4개의 선호 엔트리들을 포함한다. 도 4의 [a-b-c]는 (충전기, 타임 슬롯, 입찰 금액)에 대응된다. 예를 들어, EV 1의 선호 엔트리는 충전기 5, 타임 슬롯 4에 관해 A의 입찰 금액이 제시된 것을 나타낸다.

경합이 발생할 경우 스케줄러는 선호 함수에 기초하여 이들 요청을 타임 슬롯과 매칭한다. 두 개 이상의 입찰 금액이 같은 경우, 선호 리스트의 길이가 짧은 요청이 선택된다. 선호 리스트의 길이가 짧은 요청에는 선택될 기회가 적게 부여되기 때문이다. 선호 리스트의 길이는 선호 리스트에 포함된 선호 엔트리의 수를 나타낸다. 또 다시 동률이 발생하면, 먼저 도착한 예약 요청이 선택된다.

예를 들어, 스케줄러에 의해 수신된 예약 요청들이 제1 전기 자동차로부터 수신된 제1 선호 리스트를 포함하는 제1 예약 요청 및 제2 전기 자동차로부터 수신된 제2 선호 리스트를 포함하는 제2 예약 요청을 포함하는 것을 가정한다.

제1 선호 리스트 내 제1 선호 엔트리 및 상기 제2 선호 리스트 내 제2 선호 엔트리가 제1 충전기에 관해 경합하는 경우, 스케줄러는 제1 선호 엔트리에 따른 제1 입찰 금액 및 제2 선호 엔트리에 따른 제2 입찰 금액을 비교할 수 있다. 스케줄러는 제1 입찰 금액 및 제2 입찰 금액이 상이한 경우, 제1 선호 엔트리 및 제2 선호 엔트리 중 더 큰 금액에 대응하는 선호 엔트리를 제1 충전기에 매칭하여 매칭 정보를 갱신할 수 있다.

제1 입찰 금액 및 제2 입찰 금액이 동일한 경우, 스케줄러는 제1 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수 및 상기 제2 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수를 비교할 수 있다. 제1 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수 및 제2 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수가 상이한 경우, 스케줄러는 제1 선호 리스트 및 제2 선호 리스트 중 선호 엔트리의 수가 더 많은 선호 리스트에 대응하는 선호 엔트리를 제1 충전기에 매칭하여 상기 매칭 정보를 갱신할 수 있다.

제1 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수 및 제2 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수가 동일한 경우, 스케줄러는 제1 예약 요청 및 제2 예약 요청의 도착 시간을 비교하고, 제1 예약 요청 및 제2 예약 요청 중 도착 시간이 더 빠른 예약 요청에 대응하는 선호 엔트리를 제1 충전기에 매칭하여 상기 매칭 정보를 갱신할 수 있다.

도 4에서 엔트리(410) 및 엔트리(420) 간에 경합이 발생한다. EV 1의 선호 리스트의 길이가 EV 0의 선호 리스트의 길이에 비해 더 짧으므로, EV 1이 충전기 5의 타임 슬롯 4에 매칭된다. 엔트리(410)의 매칭이 실패한 뒤, EV 0의 선호 리스트에 관한 포인터가 증가되고, EV 0는 엔트리(430)을 통해 예약을 시도하게 된다. 엔트리(430)는 엔트리(440)과 경합한다. 입찰 금액 B가 입찰 금액 C보다 높은 것으로 가정한다면, 엔트리(430) 및 엔트리(440) 중에 엔트리(430)이 선택되어 EV 0가 충전기 13의 타임 슬롯 6에 매칭된다.

엔트리(440)의 매칭이 실패한 뒤, EV 2의 선호 리스트에 관한 포인터가 증가되고, EV 2는 엔트리(450)을 통해 예약을 시도하게 된다. 엔트리(450)는 엔트리(460)과 경합한다. EV 2의 예약 요청이 도착한 시간이 EV m의 예약 요청이 도착한 시간에 비해 빠르다고 가정하면, 엔트리(450) 및 엔트리(460) 중에 엔트리(450)이 선택되어 EV 2가 충전기 5의 타임 슬롯 6에 매칭된다. 이와 같은 방식으로 충전기 측의 선호 함수가 완료된다.

본 발명은 두 단계의 EV 충전기 예약 방식을 제안한다. 주로 안정적인 결혼 문제를 커스터마이징하여, EV 측 어플리케이션 엔트리 수가 다른 것을 허용하고, 충전기 측 선호 함수를 정의했다. 성능 평가 결과에 따르면 기존 FCFS와 비교하여 일치 항목 수를 희생하지 않고, 최대 8.6 %까지 충전 서비스 제공 업체의 수익을 향상시킬 수 있음이 나타났다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (8)

1. 충전기들의 충전 스케줄을 나타내는 타임 슬롯들 및 전기 자동차들의 예약 요청들을 매칭하는 스케줄러의 동작 방법에 있어서,
   전기 자동차들 각각으로부터 전기 자동차의 식별자 및 선호 리스트를 포함하는 예약 요청들을 수신하는 단계-상기 선호 리스트는 선호하는 충전기의 식별자, 상기 선호하는 충전기에 관해 선호하는 타임 슬롯, 및 입찰 금액을 각각 포함하는 적어도 하나의 선호 엔트리를 포함함-;
   상기 전기 자동자들 각각의 식별자, 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 및 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 여부를 추적하기 위한 포인터에 기초하여, 상기 전기 자동차들 각각을 위한 제1 데이터 세트를 구성하는 단계;
   상기 충전기들 각각의 식별자, 상기 충전기들의 상기 타임 슬롯들 및 상기 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 상태를 나타내는 매칭 정보에 기초하여, 상기 충전기들 각각을 위한 제2 데이터 세트를 구성하는 단계; 및
   동일한 충전기에 관해 복수의 선호 엔트리들이 경합할 경우 경합하는 선호 엔트리들 중 어느 하나를 선택하기 위한 적어도 하나의 기준을 포함하는 선호 함수에 기초하여, 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계
   를 포함하는 동작 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 선호 함수는
   입찰 금액을 나타내는 제1 기준 파라미터, 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수를 나타내는 제2 기준 파라미터 및 예약 요청의 도착 시간을 나타내는 제3 기준 파라미터를 포함하고,
   상기 매칭 정보를 갱신하는 단계는
   상기 동일한 충전기에 관해 상기 복수의 선호 엔트리들이 경합할 경우 상기 제1 기준 파라미터, 상기 제2 기준 파라미터 및 상기 제3 기준 파라미터를 순차적으로 고려하여 선택된 상기 경합하는 선호 엔트리들 중 어느 하나를 상기 동일한 충전기와 매칭하는 단계를 포함하는,
   동작 방법.
3. 제1항에 있어서,
   제1 전기 자동차의 제1 선호 리스트 내 복수의 선호 엔트리들이 존재하는 경우,
   상기 복수의 선호 엔트리들 중 현재 선호 엔트리의 매칭이 실패함에 따라 상기 제1 전기 자동차를 위한 포인터의 값은 다음 선호 엔트리를 지시하도록 증가하고,
   상기 포인터의 값이 상기 제1 선호 리스트 내 복수의 선호 엔트리들의 수보다 큰 경우 상기 제1 전기 자동차의 매칭은 실패한 것으로 처리되는,
   동작 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 수신된 예약 요청들은 제1 전기 자동차로부터 수신된 제1 선호 리스트를 포함하는 제1 예약 요청 및 제2 전기 자동차로부터 수신된 제2 선호 리스트를 포함하는 제2 예약 요청을 포함하고,
   상기 제1 선호 리스트 내 제1 선호 엔트리 및 상기 제2 선호 리스트 내 제2 선호 엔트리가 제1 충전기에 관해 경합하는 경우, 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계는
   상기 제1 선호 엔트리에 따른 제1 입찰 금액 및 상기 제2 선호 엔트리에 따른 제2 입찰 금액을 비교하는 단계;
   상기 제1 입찰 금액 및 상기 제2 입찰 금액이 동일한 경우, 상기 제1 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수 및 상기 제2 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수를 비교하는 단계;
   상기 제1 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수 및 상기 제2 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수가 상이한 경우, 상기 제1 선호 리스트 및 상기 제2 선호 리스트 중 선호 엔트리의 수가 더 많은 선호 리스트에 대응하는 선호 엔트리를 상기 제1 충전기에 매칭하여 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계; 및
   상기 제1 예약 요청 및 상기 제2 예약 요청 중 도착 시간이 더 빠른 예약 요청에 대응하는 선호 엔트리를 상기 제1 충전기에 매칭하여 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계
   를 포함하는, 동작 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 입찰 금액 및 상기 제2 입찰 금액이 상이한 경우, 제1 선호 엔트리 및 제2 선호 엔트리 중 더 큰 금액에 대응하는 선호 엔트리를 상기 제1 충전기에 매칭하여 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계
   를 더 포함하는, 동작 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 제1 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수 및 상기 제2 선호 리스트 내 선호 엔트리의 수가 동일한 경우, 상기 제1 예약 요청 및 상기 제2 예약 요청의 도착 시간을 비교하는 단계;
   를 더 포함하는, 동작 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 예약 요청들을 수신하는 단계, 상기 제1 데이터 세트를 구성하는 단계, 상기 제2 데이터 세트를 구성하는 단계 및 상기 매칭 정보를 갱신하는 단계는 사전 예약 스테이지를 구성하고,
   상기 사전 예약 스테이지에서 매칭이 완료되지 않은 예약 요청이 존재하는 경우, 상기 매칭이 완료되지 않은 예약 요청을 FCFS(First Come First Service) 방식의 일반 예약 스테이지를 통해 잔여 타임 슬롯들에 매칭하는 단계
   를 더 포함하는, 동작 방법.
8. 전기 자동차 충전을 예약하기 위한 예약 시스템에 있어서,
   전기 자동차의 식별자 및 선호 리스트를 포함하는 예약 요청들을 전송하는 전기 자동차들-상기 선호 리스트는 선호하는 충전기의 식별자, 상기 선호하는 충전기에 관해 선호하는 타임 슬롯, 및 입찰 금액을 각각 포함하는 적어도 하나의 선호 엔트리를 포함함-;
   충전 스케줄을 나타내는 타임 슬롯들을 포함하고, 상기 타임 슬롯들에 할당된 전기 자동차를 충전하는 충전기들; 및
   상기 전기 자동자들 각각의 식별자, 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 및 상기 전기 자동자들 각각의 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 여부를 추적하기 위한 포인터에 기초하여, 상기 전기 자동차들 각각을 위한 제1 데이터 세트를 구성하고, 상기 충전기들 각각의 식별자, 상기 충전기들의 상기 타임 슬롯들 및 상기 선호 리스트 내 적어도 하나의 선호 엔트리 간의 매칭 상태를 나타내는 매칭 정보에 기초하여, 상기 충전기들 각각을 위한 제2 데이터 세트를 구성하고, 동일한 충전기에 관해 복수의 선호 엔트리들이 경합할 경우 경합하는 선호 엔트리들 중 어느 하나를 선택하기 위한 적어도 하나의 기준을 포함하는 선호 함수에 기초하여, 상기 매칭 정보를 갱신하는 스케줄러
   를 포함하는 예약 시스템.

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