KR101827790B1 - 주행차량 충전 및 과금 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충전차로가 차량중행방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성됨으로써 비접촉식으로 전기차량에게 전력을 공급함과 동시에 차량 정차 없이 충전이 효율적으로 이루어질 수 있으며, 인증되지 않거나 또는 요금 수납되지 않은 차량을 정확하게 단속할 수 있고, 다차선 도로 중 일반차로와 충전차로가 분류되어 형성됨에 따라 운전자의 선택에 따라 충전여부가 결정됨으로써 서비스 편의성을 높일 수 있으며, 충전차로 진입 시 전기차량의 차량 내 장치가 데이터송수신장치를 통해 컨트롤러로 충전시작정보를 포함하는 인증을 요청하며, 충전차로 진출 시 차량 내 장치가 데이터송수신장치를 통해 컨트롤러로 충전종료정보 및 충전전력량을 포함하는 정보를 전송함으로써 일반차로 주행 중 충전차로로 위빙하거나 또는 충전차로 이동 중 일반차로로 위빙하는 위빙차량에 대해서도 정확하게 요금을 산출하여 수납할 수 있는 주행차량 충전 및 과금 시스템에 관한 것이다.

Description

주행차량 충전 및 과금 시스템{Power charging and billing system for moving electric vehicle}
본 발명은 주행차량 충전 및 과금 시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 충전수단이 구비된 충전차로를 별도로 제공하여 주행 중인 전기차량(이하 주행차량이라고 함)의 정차 없이 충전서비스를 제공함과 동시에 충전량에 대응되는 요금을 자동으로 과금 처리할 수 있는 주행차량 충전 및 과금 시스템에 관한 것이다.
전기차량(Electric vehicle)이란 전기를 기계동력으로 변환하여 이를 동력원으로 사용하여 운전되는 차량으로 정의되고, 다른 동력원들에 비교하여 중량대비 발생출력이 크며, 배기가스를 유출하지 않아 친환경적이고, 소음이 적은 장점으로 인해 차세대 차량으로 주목받고 있고, 이에 따라 전기차량에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
이러한 전기차량은 전기방식에 따라 직류챠랑, 교류차량 및 교직류 차량으로 분류되고, 충전방식에 따라 접촉식 충전차량 및 비접촉식 충전차량으로 분류된다. 특히 접촉식 충전차량은 전력공급의 안전성이 높은 장점으로 인해 널리 사용되었으나, 충전을 위해서는 차량이 직접 충전장소로 이동하여야 하며, 해당 장소에 도착하더라도 플러그를 차량에 접속시키는 등의 충전과정이 복잡하고 번거로운 단점으로 인해 최근 들어서는 비접촉식 충전 차량에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
비접촉식 전기차량은 도로에 전원을 공급하기 위한 급전장치를 매설함과 동시에 차량에 집전장치를 구성함으로써 주행 중 또는 정차 중에 무선의 급전장치로부터 전원을 공급받을 수 있고, 이에 따라 고비중의 배터리를 줄일 수 있으며 충전을 위해서 따로 도로를 벗어나거나 대기할 필요가 없는 장점을 갖는다.
도 1은 국내공개특허 제10-2013-008251호(발명의 명칭 전기자동차 주행 중 자동충전 장치 및 방법)에 개시된 전기자동차 자동충전 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 1의 전기자동차 자동충전 시스템(이하 종래기술이라고 함)(100)은 전기차(110), 충전판(120), 충전요금징수기(300)를 포함한다.
전기차(110)는 전기충전단자를 장착한 타이어를 구비하며, 전기충전단자를 통해 전달되는 충전전원을 배터리에 저장하며, 충전된 전기량을 차량용 전자제어장치에 전송하여 충전량 데이터를 보유하고 있으며, 이를 이용하여 충전요금을 징수할 수 있는 RFID 장치를 제공한다.
충전판(120)은 횡단보도에 연결된 신호등과 연결되어 있으며, 차량의 배터리 충전에 필요한 전압과 전류를 제공한다.
충전요금징수기(130)는 대기 중 충전요금정산기를 장착하고 있는 전기차(110)의 유무를 판단하여, 장착된 전기차(110)가 충전요금징수기를 통과할 때, 충전요금정산기로부터 충전요금데이터를 무선으로 수신받아 요금을 징수한다.
이와 같이 구성되는 종래기술(100)은 차량용 타이어에 충전단자를 장착하여 언제 어느 곳에서나 차량 중행 중에도 지속적으로 충전을 하여 차량충전에 소비되는 충전시간을 줄여 시간 및 공간 효율성을 높일 수 있는 장점을 갖는다.
그러나 종래기술(100)은 충전판(120)이 도로의 폭을 가로질러 설치되기 때문에 전기차(110) 및 충전판(120)의 충전이 가능한 구간이 협소하여 충전효율이 떨어지고, 이에 따라 전기차(110)가 부족한 전력을 충전하기 위해서는 소정의 시간이 소요되어 차량 정체가 발생함으로써 실제 현장에 적용할 수 없는 구조적 한계를 갖는다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 도로 곳곳에 충전판(120)을 설치하여야 하나, 충전판(120)을 다수 설치하기 위해서는 설치 및 운용비용이 과도하게 증가하는 단점을 갖는다.
또한 종래기술(100)은 충전판(120)이 도로를 가로지르는 방향으로 설치되기 때문에 운전자의 선택과 상관없이 모든 전기차량에 충전이 이루어지는 문제점이 발생한다.
또한 종래기술(100)은 정식으로 경찰청에 등록되지 않은 전기차량, 즉 불법 개조한 전기차량이 전기를 충전하거나 또는 충전요금징수기(130)와 요금수납을 위한 데이터통신을 수행하기 위한 전자제어장치가 구비되지 않은 차량을, 별도로 검출한 후 요금을 징수하기 위한 수단이 기재되어 있지 않기 때문에 이들을 단속할 수 없는 문제점이 발생한다.
즉 1)비접촉식으로 전기차량에게 전력을 공급하되, 충전효율성을 개선할 수 있으며, 2)비정상적인 차량을 정확하게 검출하여 이들을 단속할 수 있고, 3)운전자의 선택에 따라 충전여부가 결정될 수 있으며, 4)충전량에 따라 정확하게 요금을 수납할 수 있는 주행차량 충전 및 과금 시스템에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 충전차로가 차량중행방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성됨으로써 비접촉식으로 전기차량에게 전력을 공급함과 동시에 차량 정차 없이 충전이 효율적으로 이루어질 수 있으며, 인증되지 않거나 또는 요금 수납되지 않은 차량을 정확하게 단속할 수 있는 주행차량 충전 및 과금 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 다차선 도로 중 일반차로와 충전차로가 분류되어 형성됨에 따라 운전자의 선택에 따라 충전여부가 결정되는 주행차량 충전 및 과금 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 충전차로 진입 시 전기차량의 차량 내 장치(차량의 정보를 관리하고 기지국과 통신이 가능한 장치 등)가 데이터송수신장치를 통해 컨트롤러로 충전시작정보를 포함하는 인증을 요청하며, 충전차로 진출 시 차량 내 장치가 데이터송수신장치를 통해 컨트롤러로 충전종료정보 및 충전전력량을 포함하는 정보를 전송함으로써 일반차로 주행 중 충전차로로 위빙하거나 또는 충전차로 이동 중 일반차로로 위빙하는 위빙차량에 대해서도 정확하게 요금을 산출하여 수납할 수 있는 주행차량 충전 및 과금 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 다차선 도로(S)를 주행하는 전기차량으로 무선전력을 공급하기 위한 주행차량 충전 및 과금 시스템에 있어서: 전기차량; 상기 다차선 도로(S)들 중 적어도 하나 이상의 차선인 충전차로(S1)에 차량 주행방향으로 장방향으로 설치되는 급전수단들; 상기 충전차로(S1)의 진출지점으로부터 이격되게 설치되며, 상기 충전차로(S1)를 통과하여 전기를 충전한 전기차량의 요금을 처리하는 과금처리장치; 상기 충전차로(S1)의 진출지점 및 상기 과금처리장치 사이에 설치되며, 길이 방향으로 상기 충전차로(S1)의 진입시점부터 진출지점까지의 상기 다차선 도로를 통신영역으로 설정하는 데이터송수신장치; 상기 데이터송수신장치 및 상기 과금처리장치를 관리하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 전기차량은 상기 급전수단들로부터 무선전력을 전송받는 집전수단; 상기 집전수단에 의해 공급받은 전력을 저장하는 배터리; 상기 배터리의 잔여 전력량인 잔여전력량 정보와, 상기 배터리의 충전 전력량인 충전전력량 정보, 상기 배터리의 충전이 시작되었다는 충전시작정보, 상기 배터리의 충전이 완료되었다는 충전종료정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 충전상태정보를 생성하여 출력하는 충전제어부; 전기차량의 차량식별정보가 기 설정되어 저장되며, 상기 충전제어부로부터 주기적으로 상기 충전상태정보를 전송받으며, 전송받은 충전상태정보에 충전시작정보가 포함될 때 상기 차량식별정보 및 상기 충전상태정보를 상기 데이터송수신장치로 전송하며, 전송받은 충전상태정보에 충전종료정보가 포함될 때 상기 차량식별정보 및 상기 충전종료정보를 상기 데이터송수신장치로 전송하는 차량 내 장치를 더 포함하고, 상기 차량 내 장치는 충전차로(S1) 진입 시 상기 데이터송수신장치로 충전시작정보를 포함하는 충전상태정보를 전송하되, 충전차로(S1) 진출 시 상기 데이터송수신장치로 충전종료정보 및 충전전력량을 포함하는 충전상태정보를 전송함으로써 일반차로 주행 중 충전차로(S1)로 위빙하거나 또는 충전차로(S1) 이동 중 진출지점 이전에 일반차로로 위빙하는 위방차량을 정확하게 과금 처리 할 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 데이터송수신장치를 통해 상기 차량 내 장치로부터 전송받은 충전상태정보에 충전시작정보가 포함될 때 차량인증을 수행하는 외부 서버에 접속하여 상기 전송받은 충전상태정보의 차량식별정보를 이용하여 차량인증을 수행하고, 상기 차량 내 장치는 상기 컨트롤러로부터 인증실패를 포함하는 인증결과 데이터를 전송받으면 상기 집전수단의 회로를 개방시키고, 충전 및 인증에 관련된 데이터 통신을 수행하는 상기 데이터 송수신장치와, 과금에 관련된 데이터 통신을 수행하는 상기 과금처리장치와, 외부 서버와의 데이터 통신을 수행하는 상기 컨트롤러가 독립되게 설치되고, 상기 과금처리장치는 상기 데이터 송수신장치로부터 차량 주행방향으로 이격되게 전방에 설치되는 것이다.
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또한 본 발명에서 상기 전기차량은 하이패스 단말기를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 데이터송수신장치를 통해 상기 차량 내 장치로부터 전송받은 충전상태정보에 충전종료정보가 포함될 때 기 설정된 요금정보를 활용하여 상기 전송받은 충전상태정보의 충전전력량정보에 대응되는 요금을 산출한 후 산출된 요금정보를 해당 전기차량의 차량식별정보와 매칭하여 상기 과금처리장치로 전송하고, 상기 과금처리장치는 자신에게 할당된 통신영역으로 전기차량이 진입할 때 진입한 전기차량의 하이패스 단말기에 속하여 해당 충전요금을 정산하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 주행차량 충전 및 과금 시스템은 전기차량의 차량식별정보, 운전자의 개인정보, 결제수단정보가 등록되는 밴 사 서버를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 충전종료정보를 전송받은 이후 상기 과금처리장치에 의해 요금정산이 이루어지지 않는 전기차량이 검출되는 경우 상기 밴 사 서버에 접속하여 기 등록된 결제수단정보를 통해 산출된 요금정보를 정산하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 급전수단은 한 쌍의 급전코일들을 포함하며, 상기 충전차로(S1)의 길이 방향으로 상호 이격되게 설치되는 세그먼트들과, 상기 세그먼트들로 전력을 공급하는 급전인버터를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 충전차로가 차량중행방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성됨으로써 비접촉식으로 전기차량에게 전력을 공급함과 동시에 차량 정차 없이 충전이 효율적으로 이루어질 수 있으며, 인증되지 않거나 또는 요금 수납되지 않은 차량을 정확하게 단속할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 다차선 도로 중 일반차로와 충전차로가 분류되어 형성됨에 따라 운전자의 선택에 따라 충전여부가 결정됨으로써 서비스 편의성을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 충전차로 진입 시 전기차량의 차량 내 장치가 데이터송수신장치를 통해 컨트롤러로 충전시작정보를 포함하는 인증을 요청하며, 충전차로 진출 시 차량 내 장치가 데이터송수신장치를 통해 컨트롤러로 충전종료정보 및 충전전력량을 포함하는 정보를 전송함으로써 일반차로 주행 중 충전차로로 위빙하거나 또는 충전차로 이동 중 일반차로로 위빙하는 위빙차량에 대해서도 정확하게 요금을 산출하여 수납할 수 있는 주행차량 충전 및 과금 시스템을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 국내공개특허 제10-2013-008251호(발명의 명칭 전기자동차 주행 중 자동충전 장치 및 방법)에 개시된 전기자동차 자동충전 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 주행차량 충전 및 과금 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 2의 예시도이다.
도 4는 도 2의 급전수단을 나타내는 예시도이다.
도 5는 도 2의 전기차량을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 5의 전기차량의 충전과정을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 7은 도 2의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 전기차량의 이 기종 간 정보 교환을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 충전차로 충전상태정보 획득 및 통신기술을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 과금처리를 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 주행차량 충전 및 과금 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 3은 도 2의 예시도이다.
도 2와 3의 주행차량 충전 및 과금 시스템(1)은 배터리, 집전수단, 충전제어부, 하이패스 단말기 및 차량 내 장치(차량의 정보를 관리하고 기지국과 통신이 가능한 장치 등)가 설치되어 충전차로(S1)의 주행을 통해 전력을 공급받는 무선충전 전기자동차(OLEV, On-Line Electric Vehicle)(이하 전기차량이라고 함)(3)와, 다차선 도로(S) 중 일측 도로에 형성되는 충전차로(S1)와, 충전차로(S1)의 지면에 설치되어 충전차로(S1)로 진입한 전기차량(OLEV)(3)으로 무선전력을 전송하는 급전수단(2)과, 충전차로(S1)의 진출지점으로부터 도로 주행방향으로 이격되게 설치되는 겐트리(11-1), (11-2), (11-3)들과, 제1 겐트리(11-1)에 설치되어 충전차로(S1)로 진입한 전기차량(3)의 차량 내 장치와 데이터 통신을 수행하는 데이터송수신장치(5)와, 제2 겐트리(11-2)에 설치되어 전기차량(3)의 차량 내 장치로부터 전송받은 전기충전정보에 따라 요금을 산출하여 과금을 수행하는 과금처리장치(6)와, 데이터송수신장치(5) 및 과금처리장치(6)를 관리 및 제어하는 컨트롤러(7)와, 컨트롤러(7)와 데이터통신을 수행하여 차량인증, 과금처리 등을 수행하는 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들과, 컨트롤러(7) 및 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들 사이의 데이터 이동경로를 제공하는 통신망(10)으로 이루어진다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 충전차로(S1)가 하나인 것으로 예를 들어 설명하였으나, 충전차로(S1)의 수량은 이에 한정되지 않으며, 다차선 도로(S) 중 적어도 하나 이상의 차선에 형성되는 것이 바람직하다.
통신망(10)은 컨트롤러(7) 및 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들 사이의 데이터 이동경로를 제공하며, 상세하게로는 광역 통신망(WAN), 이동통신망, 유선통신망, 와이파이(Wi-fi), 3G/4G/5G, LTE 등으로 구성될 수 있다.
충전차로(S1)는 다차선 도로(S1) 중 적어도 하나 이상의 차선에 형성되며, 상세하게로는 다차선 도로(S1) 중 외측에 형성되는 것이 바람직하다.
또한 충전차로(S1)는 차량 주행방향으로 소정의 거리로 형성됨과 동시에 지면에 급전수단(2)이 설치됨으로써 충전차로(S1)로 진입한 전기차량(3)은 급전수단(2)에 의하여 무선전력을 전송받아 동력원인 전기를 충전할 수 있게 된다.
급전수단(2)은 기 설정된 거리로 인접한 전기차량(3)으로 무선전력을 송신하기 위한 장치로서, 충전차로(S1)의 지면에 매설되게 설치된다.
또한 급전수단(2)의 무선전력 송신방식은 자기유도 방식(WPC, Wireless Power Consortium), 비방사(non-radiated) 자기공명 방식, 방사(radiated) 방식 등의 공지된 다양한 방식이 적용될 수 있으며, 이러한 무선전력 송신방식은 비접촉식 전기차량 충전시스템에서 통상적으로 사용되는 것이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 도 2의 급전수단을 나타내는 예시도이다.
도 4의 급전수단(31)은 자기유도 방식(WPC, Wireless Power Consortium)으로 무선전력을 송신하는 것으로서, 본 발명에 적용되는 급전수단의 일실시예일 뿐이며, 다른 방식 및 구성이 적용될 수 있음은 당연하다.
또한 급전수단(2)은 전력을 공급하는 급전인버터(23)와, 전력선을 통해 급전인버터(23)와 연결되되 지면에 매설되게 설치되어 인접한 전기차량(3)의 집전수단으로 무선전력을 송신하는 급전코일(211), (213)들로 이루어진다. 이때 한 쌍의 급전코일(211), (213)들을 세그먼트라고 한다.
또한 급전코일(211), (213)들은 소정 간격(d)을 두고 이격되며, 소정 간격(d)는 무선충전신호의 신호 레벨에 따라 다른 코일에 저장된 전류에 의한 간섭에 영향이 미치지 않는 최소한의 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 급전코일(211), (213)들은 전기전도성이 높으며 저항이 낮은 재질로 형성되며, 상세하게로는 구리 등으로 이루어지는 동박으로 형성되는 것이 바람직하다.
즉 급전수단(2)은 충전차로(S1)의 길이 방향으로 복수개의 세그먼트(21)들이 촘촘하게 설치됨으로써 충전차로(S1)를 주행하는 전기차량(3)으로 전력을 공급할 수 있게 된다.
데이터송수신장치(5)는 제1 겐트리(11-1)에 설치되어 기 설정된 통신영역 내 차량 내 장치와 데이터통신을 수행한다. 이때 데이터송수신장치(5)의 통신방식은 비콘(beacon) 등의 근거리 무선통신망이 적용될 수 있다.
또한 데이터송수신장치(5)의 통신영역은 충전차로(S1)의 진입지점(P1)과 진출지점(P2)까지로 길이를 갖는 소정 면적으로 설정되는 것이 바람직하다.
또한 데이터송수신장치(5)는 차량 내 장치로부터 인증을 요청받으면, 컨트롤러(7)로 인증요청정보를 전송하여 컨트롤러(7)에 의하여 차량인증이 수행될 수 있게 된다.
또한 데이터송수신장치(5)는 전기차량(3)의 충전이 완료되면, 차량 내 장치로부터 충전이 완료되었다는 정보 및 충전전력량을 포함하는 충전상태정보를 전송받으며, 컨트롤러(7)로 충전상태정보를 전송한다. 이때 컨트롤러(7)는 데이터송수신장치(5)로부터 차량식별정보, 충전종료정보 및 충전전력량을 포함하는 충전상태정보를 전송받으면 충전전력량에 대응되는 요금정보를 산출하며, 산출된 요금정보를 차량식별정보와 매칭하여 과금처리장치(6)로 전송한다.
과금처리장치(6)는 제2 겐트리(11-2)에 설치되며, 기 설정된 통신영역(S2)으로 진입한 전기차량(3)의 차량식별정보에 따라 컨트롤러(7)에 의해 산출된 요금정보 과금을 처리한다.
도 5는 도 2의 전기차량을 설명하기 위한 블록도이다.
전기차량(OLEV, On-Line Electric Vehicle)(3)은 외부 급전수단으로부터 비접촉식으로 전력을 공급받아 충전하며, 충전된 전력을 동력원으로 하여 주행하는 차량이다.
또한 전기차량(3)은 도 5에 도시된 바와 같이, 집전수단(31), 배터리(33), 충전제어부(35), 차량 내 장치(37)를 포함한다.
집전수단(31)은 차체 하부에 설치되어 급전수단(2)으로부터 무선전력을 전송받으며, 상세하게로는 주행 시 직하부의 지면에 배치되는 전술하였던 도 4의 세그먼트의 급전코일(211), (213)들로부터 발생한 에너지를 전달받기 위한 수신코일, 수신코일의 진동을 억제하여 충전 효율의 감소를 개선하기 위한 고정수단 등이 장착된다.
배터리(33)는 전기차량(3)의 동력원인 전기를 충전하는 장치로서, 집전수단(31)을 통해 전송받은 전력을 공급받아 저장하며, 상세하게로는 리튬 이온 배터리인 것이 바람직하다.
또한 도면에는 도시되지 않았지만 배터리(33)에 의해 충전된 전력은 인버터(Inverter)(미도시)를 통과하여 모터(미도시)로 공급된다.
충전제어부(35)는 배터리(33)의 상태를 감지하여 충전상태정보를 검출한다. 이때 충전상태정보는 현재 배터리에 남아있는 전력량인 잔여전력량과, 충전이 시작되었다는 충전시작정보와, 충전이 종료되었다는 충전종료정보와, 충전이 종료되었을 때 충전시작부터 충전종료까지 충전된 전력량인 충전전력량 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
또한 충전제어부(35)는 차량 내 장치(37)와 캔 통신(CAN, Controller Area Network) 등의 방식으로 연결되어 차량 내 장치(37)와 데이터 통신을 수행, 상세하게로는 차량 내 장치(37)로 충전상태정보를 전송한다. 이때 차량 내 장치(37)는 충전제어부(35)로부터 전송받은 충전상태정보를 통해 현재 차량이 충전되고 있는지 또는 차량충전이 완료되었는지, 현재 남아있는 전력량이 얼마인지, 충전된 전력량이 얼마인지를 인지할 수 있게 된다.
차량 내 장치(37)는 근거리 무선통신망과의 접속을 지원하여 데이터송수신장치(5) 및 과금처리장치(6)와 데이터통신을 수행한다.
또한 차량 내 장치(37)는 전기차량(3)이 충전차로(S1)로 진입하여 충전제어부(35)로부터 전송받은 충전상태정보를 통해 충전이 시작되었다는 정보를 인지할 때 데이터송수신장치(5)로 기 저장된 차량식별정보로 전송한다. 이때 데이터송수신장치(5)는 차량 내 장치로부터 전송받은 차량식별정보를 컨트롤러(7)로 전송하고, 컨트롤러(7)는 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들과의 접속을 통해 해당 전기차량이 등록된 전기차량인지를 인증한 후 인증결과정보를 데이터송수신장치(5)를 통해 차량 내 장치(37) 로 전송한다.
또한 차량식별정보는 차량 내 장치 식별코드번호, 인증정보, 인증정보, 식별코드, 차량번호 등과 같이 전기차량을 식별할 수 있는 다양한 정보로 구성될 수 있음은 당연하다.
또한 차량 내 장치(37)는 만약 데이터송수신장치(5)를 통해 컨트롤러(7)로부터 전송받은 인증결과정보의 내용이 `인증실패`인 경우 집전수단(31)의 회로를 개방시킴으로써 전기차량 등록이 되지 않은 전기차량에게 충전서비스가 제공되지 않도록 한다.
도 6은 도 5의 전기차량의 충전과정을 설명하기 위한 플로차트이다.
전기차량의 동작과정(S1)은 차량이 충전차로(S1)로 진입하는 진입단계(S10)와, 충전제어부(35)가 충전상태정보를 차량 내 장치(37)로 전송하는 충전상태정보 송신단계(S20)와, 차량 내 장치(37)가 충전상태정보 및 기 저장된 차량식별정보를 근거리 무선통신망을 통해 데이터송수신장치(5)로 전송하여 인증을 요청하는 인증요청단계(S30)와, 컨트롤러(7)가 외부 서버(인증서버)와의 통신을 통해 인증을 수행하는 인증단계(S40)와, 인증단계(S40)를 통해 인증결과정보가 `인증실패`인 경우 집전수단(31)의 회로를 개방시키는 회로개방단계(S50)와, 인증단계(S40) 시 인증결과정보가 `인증성공`인 경우 배터리(33)로 전기가 충전되는 전기충전단계(S60)로 이루어진다.
다시 도 5로 돌아가서 차량 내 장치(37)를 살펴보면, 전기차량(3)의 차량 내 장치(37)는 주기적으로 충전제어부(35)로부터 충전상태정보를 전송받는데, 만약 전기차량(3)이 충전차로(S1)를 주행하는 중 충전이 완료되었거나 또는 전기차량(3)이 충전차로(S1)의 주행이 완료되어 충전차로(S1)로부터 진출하는 경우 충전제어부(35)로부터 전송되는 충전상태정보에는 충전이 완료되었다는 충전종료정보 및 충전전력량을 포함하게 되고, 이에 따라 차량 내 장치(37)가 충전이 완료되었다는 정보를 인지할 수 있게 된다.
또한 차량 내 장치(37)는 충전종료정보를 포함하는 충전상태정보를 입력받으면, 차량식별정보, 충전종료정보 및 충전전력량 정보를 포함하는 충전상태정보를 데이터송수신장치(5)로 전송하고, 컨트롤러(7)는 데이터송수신장치(5)를 통해 전송받은 충전상태정보를 통해 충전전력량에 따른 요금을 산출한 후 산출된 충전요금정보를 차량식별정보에 매칭하여 과금처리장치(6)로 전송한다.
도 7은 도 2의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 7의 컨트롤러(7)는 데이터들이 저장되는 데이터베이스부(72)와, 데이터송수신장치(5), 과금처리장치(6) 및 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들과의 데이터 통신을 수행하는 통신 인터페이스부(73)와, 데이터송수신장치(5)를 통해 차량 내 장치(37)로부터 전송받은 인증요청에 따라 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들 중 인증을 수행하는 서버에 접속하여 인증처리를 수행하는 인증처리부(74)와, 데이터송수신장치(5)를 통해 차량 내 장치(37)로부터 충전종료정보 및 충전전력량을 포함하는 충전상태정보를 전송받을 때 구동되어 기 설정된 요금정보를 활용하여 충전전력량에 대응되는 요금정보를 산출하는 요금정보 산출부(75)와, 요금정보 산출부(75)에 의해 산출된 요금정보의 과금이 처리되지 않은 경우 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들 중 밴(Van) 사와의 통신을 통해 해당 전기차량의 운전자로 등록된 결제정보를 통해 과금을 처리하는 과금처리부(76)와, 과금처리부(76)에 의해서도 과금이 처리되지 않은 차량의 영상을 분석하여 해당 차량에 대한 영상을 획득하는 위반차량 검출부(77)와, 이들 제어대상(72), (72), (73), (74), (75), (76), (77)들을 관리 및 제어하는 제어부(71)로 이루어진다.
제어부(71)는 컨트롤러(7)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(72), (72), (73), (74), (75), (76), (77)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(71)는 데이터송수신장치(5)를 통해 전송받은 충전상태정보와, 인증처리부(74)에 의해 검출된 인증결과정보와, 요금정보 산출부(75)에 의해 산출된 요금정보와, 과금처리부(76)에 의해 처리된 과금처리결과정보를 데이터베이스부(72)에 저장한다.
또한 제어부(71)는 통신 인터페이스부(73)를 통해 데이터송수신장치(5)로부터 인증요청 데이터를 전송받으면 전송받은 인증요청 데이터를 인증처리부(74)로 입력한다.
또한 제어부(71)는 요금정보 산출부(75)에 의해 요금정보가 산출되면, 산출된 요금정보와 해당 전기차량의 차량식별정보를 매칭시킨 후 매칭된 데이터가 과금처리장치(6)로 전송되도록 통신 인터페이스부(73)를 제어한다.
데이터베이스부(72)에는 데이터송수신장치(5)를 통해 전송받은 충전상태정보와, 인증처리부(74)에 의해 검출된 인증결과정보와, 요금정보 산출부(75)에 의해 산출된 요금정보와, 과금처리부(76)에 의해 처리된 과금처리결과정보가 저장된다.
또한 데이터베이스부(72)에는 충전차로(S1)의 위치정보와, 과금처리장치(6)의 통신영역 위치정보와, 데이터송수신장치(5)의 통신영역 위치정보가 저장된다.
인증처리부(74)는 데이터송수신장치(5)를 통해 차량 내 장치(37)로부터 인증을 요청받을 때 구동되며, 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들 중 차량인증을 수행하는 서버에 접속하여 해당 차량식별정보에 대한 인증을 수행한다.
이때 인증처리부(74)에 의해 검출되는 인증결과 데이터는 제어부(71)의 제어에 따라 데이터송수신장치(5)를 통해 해당 차량 내 장치(37)로 전송된다.
요금정보 산출부(75)는 데이터송수신장치(5)를 통해 차량 내 장치(37)로부터 충전종료정보 및 충전전력량을 포함하는 충전상태정보를 전송받을 때 구동되어 기 설정된 요금정보를 활용하여 충전전력량에 대응되는 요금정보를 산출한다.
과금처리부(76)는 요금정보 산출부(75)에 의해 산출된 요금정보의 과금이 처리되지 않은 경우 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들 중 밴사(Van) 서버와의 통신을 통해 해당 전기차량의 운전자로 등록된 결제정보를 통해 과금을 처리한다.
즉 과금처리부(76)는 요금이 산출된 전기차량(3)들 중 일정 시간이 소요되어도 과금처리장치(6)에 의해 요금수납이 수행되지 않은 차량이 검출될 때, 상세하게로는 해당 전기차량(3)이 요금 수납을 할 수 있는 장치(39)가 설치되지 않은 차량인 경우 외부 서버(8-1), ..., (8-N)들 중 밴사 서버에 접속하여 해당 차량식별정보에 대응되는 운전자의 결제정보를 통해 요금수납을 수행한다. 이때 운전자는 사전에 밴사 서버에 개인정보, 결제정보 및 차량식별정보를 기 등록함으로써 차량 내 장치 가 없어도 자동으로 전기충전에 대한 과금이 수행되도록 한다.
이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 기술을 다시 한번 설명하기로 한다.
- 주행 중 무선충전 기술
도 4에 도시된 바와 같이, 충전차로(S1)로 전기차량(3)이 진입하여 주행하면, 주행 중인 전기차량(3)의 직하부에 배치되는 세그먼트(21)의 급전코일(211), (213)들이 해당 전기차량(3)의 집전수단(31)으로 무선전력을 전송하게 된다.
이때 전기차량(3)은 집전수단(31)을 통해 전송받은 전력을 배터리(33)에 저장하여 충전하고, 이러한 충전은 해당 전기차량(3)이 충전차로(S1)를 벗어날 때까지 지속된다.
- 이 기종 정보 교환 기술
도 8은 본 발명의 전기차량의 이 기종 간 정보 교환을 설명하기 위한 예시도이다.
전기차량(3)은 도 8에 도시된 바와 같이, 차량 내 장치(37) 및 충전제어부(35)가 캔 통신(CAN, Controller Area Network) 등의 통신망으로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있도록 구성되고, 충전제어부(35)는 배터리(33)의 상태를 감지하여 잔여전력량 정보, 충전시작정보, 충전종료정보 및 충전전력량 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 충전상태정보를 검출하여 이를 주기적으로 차량 내 장치(37)로 입력한다.
다시 말하면, 차량 내 장치(37)는 충전제어부(35)로부터 전송받은 충전상태정보를 통해 배터리의 충전상태를 인지할 수 있으며, 만약 충전상태정보에 충전시작정보가 포함되면 기 저장된 차량식별정보 및 충전상태정보를 데이터송수신장치(5)로 전송하고, 만약 충전상태정보에 충전종료정보가 포함되면 차량식별정보 및 충전상태정보를 데이터송수신장치(5)로 전송함으로써 컨트롤러(7)에 의하여 차량인증 및 요금산출이 이루어질 수 있게 된다.
- 충전차로 충전상태정보 획득 및 통신기술
도 9는 본 발명의 충전차로 충전상태정보 획득 및 통신기술을 설명하기 위한 예시도이다.
전기차량(3)은 도 9에 도시된 바와 같이, 충전차로(S1)를 진입할 때 차량 내 장치(37)가 충전시작정보를 포함하는 충전상태정보를 데이터송수신장치(5)로 전송하여 인증을 요청하고, 이에 따라 컨트롤러(7)는 외부 서버에 접속하여 해당 차량식별정보를 이용하여 차량인증을 수행할 수 있게 되고, 인증결과 데이터를 전기차량(3)의 차량 내 장치(차량의 정보를 관리하고 기지국과 통신이 가능한 장치 등)(37)로 전송하여 인증되지 않은 전기차량에 대해서는 전력충전이 이루어지지 않도록 한다.
또한 전기차량(3)은 위빙을 통해 충전차로(S1)를 벗어나거나 또는 충전차로(S1)로부터 진출할 때 차량 내 장치(37)가 충전종료정보를 포함하는 충전상태정보를 데이터송수신장치(5)로 전송하고, 이에 따라 컨트롤러(7)는 해당 전기차량의 충전이 완료되었다는 정보를 인지하여 요금을 산출하게 된다.
또한 컨트롤러(7)는 산출된 요금정보를 차량식별정보에 매칭하여 과금처리장치(6)로 전송함으로써 과금처리장치(6)에 의해 해당 전기차량(3)의 전력충전에 따른 요금을 수납할 수 있게 된다.
- 하이패스 연동방안
도 10은 본 발명의 과금처리를 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명의 과금처리장치(6)는 컨트롤러(7)로부터 차량식별정보 및 요금정보를 전송받으며, 기 설정된 통신영역으로 차량 내 장치(39)가 접속되면, 해당 전기차량에 대응되는 산출된 요금을 차감하여 충전요금 수납을 수행한다.
또한 컨트롤러(7)는 도 10에 도시된 바와 같이, 일정 시간이 소요되어도 과금처리장치(6)에 의해 요금수납이 수행되지 않은 전기차량이 검출되는 경우 외부 밴 서버에 접속하여 해당 운전자가 등록한 결제수단을 이용하여 산출된 요금을 정산한다.
1:주행차량 충전 및 과금 시스템 2:급전수단
3:전기차량 5:데이터송수신장치 6:과금처리장치
7:컨트롤러 8-1, ..., 8-N:외부 서버들
10:통신망 31:집전수단 33:배터리
35:충전제어부 37:차량 내 장치 39:하이패스 단말기
71:제어부 72:데이터베이스부 73:통신 인터페이스부
74:인증처리부 75:요금정보 산출부 76:과금처리부
77:위반차량 검출부

Claims (6)

  1. 다차선 도로(S)를 주행하는 전기차량으로 무선전력을 공급하기 위한 주행차량 충전 및 과금 시스템에 있어서:
    전기차량;
    상기 다차선 도로(S)들 중 적어도 하나 이상의 차선인 충전차로(S1)에 차량 주행방향으로 장방향으로 설치되는 급전수단들;
    상기 충전차로(S1)의 진출지점으로부터 이격되게 설치되며, 상기 충전차로(S1)를 통과하여 전기를 충전한 전기차량의 요금을 처리하는 과금처리장치;
    상기 충전차로(S1)의 진출지점 및 상기 과금처리장치 사이에 설치되며, 길이 방향으로 상기 충전차로(S1)의 진입지점부터 진출지점까지의 상기 다차선 도로를 통신영역으로 설정하는 데이터송수신장치;
    상기 데이터송수신장치 및 상기 과금처리장치를 관리하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 전기차량은
    상기 급전수단들로부터 무선전력을 전송받는 집전수단;
    상기 집전수단에 의해 공급받은 전력을 저장하는 배터리;
    상기 배터리의 잔여 전력량인 잔여전력량 정보와, 상기 배터리의 충전 전력량인 충전전력량 정보, 상기 배터리의 충전이 시작되었다는 충전시작정보, 상기 배터리의 충전이 완료되었다는 충전종료정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 충전상태정보를 생성하여 출력하는 충전제어부;
    전기차량의 차량식별정보가 기 설정되어 저장되며, 상기 충전제어부로부터 주기적으로 상기 충전상태정보를 전송받으며, 전송받은 충전상태정보에 충전시작정보가 포함될 때 상기 차량식별정보 및 상기 충전상태정보를 상기 데이터송수신장치로 전송하며, 전송받은 충전상태정보에 충전종료정보가 포함될 때 상기 차량식별정보 및 상기 충전종료정보를 상기 데이터송수신장치로 전송하는 차량 내 장치를 더 포함하고,
    상기 차량 내 장치는 충전차로(S1) 진입 시 상기 데이터송수신장치로 충전시작정보를 포함하는 충전상태정보를 전송하되, 충전차로(S1) 진출 시 상기 데이터송수신장치로 충전종료정보 및 충전전력량을 포함하는 충전상태정보를 전송함으로써 일반차로 주행 중 충전차로(S1)로 위빙하거나 또는 충전차로(S1) 이동 중 진출지점 이전에 일반차로로 위빙하는 위방차량을 정확하게 과금 처리 할 수 있고,
    상기 컨트롤러는 상기 데이터송수신장치를 통해 상기 차량 내 장치로부터 전송받은 충전상태정보에 충전시작정보가 포함될 때 차량인증을 수행하는 외부 서버에 접속하여 상기 전송받은 충전상태정보의 차량식별정보를 이용하여 차량인증을 수행하고,
    상기 차량 내 장치는 상기 컨트롤러로부터 인증실패를 포함하는 인증결과 데이터를 전송받으면 상기 집전수단의 회로를 개방시키고,
    충전 및 인증에 관련된 데이터 통신을 수행하는 상기 데이터 송수신장치와, 과금에 관련된 데이터 통신을 수행하는 상기 과금처리장치와, 외부 서버와의 데이터 통신을 수행하는 상기 컨트롤러가 독립되게 설치되고, 상기 과금처리장치는 상기 데이터 송수신장치로부터 차량 주행방향으로 이격되게 전방에 설치되는 것을 특징으로 하는 주행차량 충전 및 과금 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 제1항에 있어서, 상기 전기차량은 하이패스 단말기를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 데이터송수신장치를 통해 상기 차량 내 장치로부터 전송받은 충전상태정보에 충전종료정보가 포함될 때 기 설정된 요금정보를 활용하여 상기 전송받은 충전상태정보의 충전전력량정보에 대응되는 요금을 산출한 후 산출된 요금정보를 해당 전기차량의 차량식별정보와 매칭하여 상기 과금처리장치로 전송하고,
    상기 과금처리장치는 자신에게 할당된 통신영역으로 전기차량이 진입할 때 진입한 전기차량의 하이패스 단말기에 접속하여 해당 충전요금을 정산하는 것을 특징으로 하는 주행차량 충전 및 과금 시스템.
  5. 청구항 제4항에 있어서, 상기 주행차량 충전 및 과금 시스템은
    전기차량의 차량식별정보, 운전자의 개인정보, 결제수단정보가 등록되는 밴 사 서버를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 충전종료정보를 전송받은 이후 상기 과금처리장치에 의해 요금정산이 이루어지지 않는 전기차량이 검출되는 경우 상기 밴 사 서버에 접속하여 기 등록된 결제수단정보를 통해 산출된 요금정보를 정산하는 것을 특징으로 하는 주행차량 충전 및 과금 시스템.
  6. 청구항 제5항에 있어서, 상기 급전수단은 한 쌍의 급전코일들을 포함하며, 상기 충전차로(S1)의 길이 방향으로 상호 이격되게 설치되는 세그먼트들과, 상기 세그먼트들로 전력을 공급하는 급전인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행차량 충전 및 과금 시스템.
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