KR20200098101A - 전기차 충전기 운영 최적화 시스템 및 그 처리 방법 - Google Patents

전기차 충전기 운영 최적화 시스템 및 그 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충전기 운영에 중요한 내외부 환경요인들을 파악하여 변수화 하고, 이들 변수에 해당하는 변수 값들을 충전기 내외부의 각종 센서로 측정하며, 측정된 정보는 충전기 중앙서버 시스템으로 수집하여 관계형 데이터베이스로 구축하므로, 추후 설치될 충전기가 다양한 환경에서도 최적화 될 수 있도록 적합한 충전기 기종(모델)이 선정되어 설치될 수 있으며, 설치된 이후에는 충전기의 운영효율을 극대화 하도록 충전기 내외부 환경변수를 조절 및 모니터링 하기 위한 충전기 운영 최적화 시스템 및 방법에 관한 구성이다.
본 발명은 각 센서에서 발생하는 막대한 량의 데이터를 실시간으로 수집/처리하기 위한 새로운 데이터 관리 구성에 의해 충전기 관리/운영과 서비스에 새로운 개선요인을 발견하고 충전기 관리/ 운영과 고객 서비스를 효율적으로 개선하게 된다.
따라서 본 발명은 충전기 운영에 영향을 미칠 수 있는 모든 가능한 요소들의 데이터를 수집하여 내외부환경 요소와 충전기 관리 운영간의 상관관계가 추정하고, 예측된 추정치와 실시간 실측치를 비교하여, 이들로부터 충전기의 정상적인 작동상태인 경우의 예측치와 추정치가 근접하도록 최적의 추정모델을 선정하고, 선정된 추정모델을 사용하여 상시 감시함으로써 예측치와 실측치가 임계범위 이상으로 달라지는 비정상적인 상태 발생시에는 원인을 분석하여, 외적요인에 의한 이상발생인지 충전기 내부요인에 의한 이상발생(충전기의 이상 작동이나 오류)인지를 분석하게 되고, 장애나 사고를 미리 예측하는 분석절차를 가지는 것으로, 충전기의 이상상태 분석에서는 충전기의 시간 추이에 따른 변화를 추적할 수 있으며, 충전기와 내외부 환경 요인 상호간의 관계를 분석하여 충전기 운영규칙을 갱신하고, 운영규칙에 기반하여 정밀한 분석을 시행함으로써 더욱 안정된 운영상태 관리가 가능한 체계를 제공하게 된다.

Description

전기차 충전기 운영 최적화 시스템 및 그 처리 방법{A System and methods for optimizing the operation of battery charging infrastructure for electric vehicle}
본 발명은 전기차 충전 인프라의 효율적 설치 및 운영을 위해 이미 운영 중인 전기차 충전 인프라의 시간, 공간, 환경에 대한 각종 정보(환경요소, 운영요소)를 매개변수로 분류하여 데이터베이스화하고 수집된 데이터베이스를 분석하여 충전 인프라의 설치 환경요소와 운영요소 간의 관계를 추출함으로써 추후 구축되는 충전기 인프라의 설치에 사용되는 환경 요인에 이들 수집된 매개변수 데이터베이스 추출결과를 사용할 뿐만 아니라 구축된 충전기의 운영에도 이들 변수 데이터베이스의 추출결과를 효과적으로 사용함으로써 각종 환경에 최적화 된 전기차 충전 인프라를 설치하고 운영하기 위한 시스템 및 방법에 관한 구성이다.
전기차 충전기의 설치는 일정한 전기적 요건을 가지는 위치에 설치하도록 표준화된 규정이 마련되어 있으나, 설치되는 충전기의 위치는 규정되는 전기적 요건을 제외한 각종 환경요인(온도, 습도, 진동, 소음, 기후변화, 일광 조건 등)에 대해서는 일일이 표준화 단체가 규제할 수도 없는 것이다. 그러나 충전기의 효율은 설치된 위치의 환경요인에 따라 충전기 효율과 내구성, 장애 및 사고 발생 빈도가 다르게 되고 그로 인한 충전사업자들의 운영방식 및 운영비도 영향을 받게 되므로 충전기가 설치된 위치에서 충전기 내부요인과 함께 외부 환경요인은 충전기 운영효율과 밀접한 관계를 가질 수밖에 없다.
그러나, 현재 각종 충전기 감시 및 관리 시스템은 전기차 배터리의 상태와 충전기의 충전효율을 관리하고 감시하는 구성에 대한 선행기술들이 다수 존재하여 이들 관리 시스템에 의해 충전기를 운영하고 있으나, 충전기 자체의 설치 환경변화에 따른 효율 변화 관리와 각종 환경변수 정보 수집이 불가능하고 각종 운영상의 문제점이나 설치 시에 고려해야 될 환경요인과 충전 기종간의 특성관계 파악 등에 대한 어려움이 상존하며, 충전기 효율 관리시스템과 운영체계에 의해 수집된 정보로 부터 동일 시스템이 다른 환경에 설치될 경우 각종 장애나 사고 발생 시에 대비한 사전정보가 구축되지 않아 예측가능한 대응시나리오가 없다는 문제점이 지속되어 왔다.
이는 전기차가 상용화 될 경우 충전시스템의 안정적 운영에 매우 큰 걸림돌이 될 것이다.
본 발명은 이러한 충전기 운영에 중요한 내외부 환경요인들을 파악하여 변수화하고, 이들 변수에 해당하는 측정값들을 충전기 내외부의 각종 센서로 측정하며, 측정된 정보는 중앙서버로 수집하여 관계형 데이터베이스로 구축함으로써, 현장에서 실질적으로 필요한 충전기 내외부의 각종 환경요인(변수), 즉 충전기 운영에 필요한 실질적 정보가 무엇인지를 한눈에 파악할 수 있고, 이를 바탕으로 추후 설치될 충전기가 다양한 환경에서도 최적화 될 수 있도록 적합한 충전기 기종(모델)을 선정할 수 있으며, 설치된 이후에는 충전기의 운영효율을 극대화 하도록 충전기 내외부 환경변수를 조절 및 모니터링 하도록 하는 구성이다.
따라서 본 발명은 어떠한 전기차 충전기라도 동일한 충전기 뿐만 아니라 다른 기종의 충전기가 유사 환경변수를 가질 경우에는 충전기의 설치에 대한 사전 환경변수 데이터베이스가 미리 조사되어 있기 때문에 후발적으로 설치되는 어떠한 충전기라도 선행된 충전기의 환경ㆍ관리ㆍ운영데이터를 수집하여 데이터베이스화함으로써 유지보수 및 운영에 매우 커다란 이득을 가져올 수 있는 것이다.
따라서 본 특허발명은 급속히 성장하는 전기차 인프라에 안정적이고 효율적인 시스템을 구축하기 위해서는 필수불가결한 구성이 아닐 수 없다.
전기차는 전기 구동 모터를 동력원으로 하는 차량의 총칭으로, 전기차의 축전지로부터 전력을 공급받아 모터를 구동 시키고 있다. 전기차는 EV (electric vehicle)라고도 하는데, 지구 온난화 대책과 에너지 절약, CO2 배출량의 관점에서 전기차가 주목 받고 있으며, 국내에서의 보급이 급속히 진행되고 있다.
국내에도 전기차의 보급이 착수되어 충전 인프라의 구축에 대한 사회적 요구가 현실로 다가옴에 따라, 인프라 설치비용이나 관리비용을 줄이기 위한 노력은 지속적으로 진행되고 있다.
일반적으로 전기차는 내연 기관 엔진을 전혀 가지지 않고, 전기만으로 구동하는 전기차로 개발되었기 때문에 한번 충전으로 100㎞ 이상 수백㎞의 항속 거리를 가지고 있지만 외부 전원으로 전기차를 충전하는 충전기 인프라 계획이 필수적이며, 전기차 보급을 위해서는 우선적으로 충전시설 확보가 되어야 하므로 이에 대한 체계적인 시스템 구축이 필요하다.
이러한 전기차 충전 인프라 구축은 크게 전력공급설비, 충전기, 인터페이스 및 정보시스템으로 도 1과 같은 시스템으로 구성된다. 전력공급설비에 있어서는 전기차에 전원을 공급하기 위한 전기설비로서 전력량계로 인입구 배선, 분전반, 배선용 차단기 등이 포함되며 충전기는 전원을 단상 2선식 220V로 공급받는 완속충전기와 3상 4선식으로 380V로 공급받는 급속충전기로 구분된다.
급속 충전기는 그 특성상 매우 큰 전력을 필요로 하는데, 30분에 80~90% 정도까지 충전 할 수 있는 급속 충전기는 50kW라는 큰 전력을 소비하기 때문에, 50kW라는 큰 전력을 문제없이 공급할 수 있는 변전 설비가 구비 되어야 하는 것이 전제조건이다.
이러한 전기차의 충전 인프라 관리비용 중, 미래 충전영업의 인건비를 줄이기 위해 전기차 충전기 인프라는 무인화를 기본 목표로 진행되고 있으며, 충전기도 대용량 직류(DC)를 공급하는 고가의 급속충전기의 설치뿐만 아니라 가격 경쟁력이 우수한 완속 충전스탠드 또는 홈 충전기 등의 교류충전기를 유리한 입장에서 검토하고 있다.
충전기는 한국전력과 같은 전기공급자로부터 송전 받은 전기를 전기차의 배터리에 공급하는 역할을 하며, 직접 충전, 비접촉식 충전, 전지교환 방식 등이 있다. 직접 충전방식은 전기차의 충전구와 충전기를 직접 연결하여 전력을 공급하며, 전기차 내부에 장착된 배터리를 일정 수준까지 재충전하는 방식으로 충전시간에 따라 완속충전과 급속충전으로 구분하는데 완속충전은 충전기에 연결된 케이블을 통해 전기차에 교류 220V를 공급하여 전기차의 배터리를 충전하는 방식으로 차량에 장착된 약 3~7kW의 충전기가 인가된 교류 220V를 직류로 변환하여 배터리를 충전하고 배터리 용량에 따라 3~10시간 정도 소요되며 약 3~7kW 전력용량을 가진 충전기가 주로 설치된다. 급속충전은 충전기가 자동차와 제어신호를 주고받으며 직류 100~450V 또는 교류 380V를 가변적으로 공급하여 전기차의 배터리를 충전하는 방식으로 고전압, 고용량으로 충전시간이 짧고 배터리 용량에 따라 15~30분 정도 걸리며 충전기는 고용량의 전력을 공급하므로 50kW급이 주로 설치된다.
충전 정보시스템은 충전기의 위치 및 이용 상태 정보를 수집하여 전기차 이용자에게 제공하고, 충전시설의 운영 상태를 실시간 모니터링 하는 시스템인데, 공공 충전시설에 설치되는 충전기(급속)는 전기차 충전기능과 더불어 사용자 인터페이스, 충전전력량계, 사용자인식장치 및 통신단말장치를 설치하고 통신장치를 통해 환경부 전기차 충전정보시스템과 연계하여 운영되며, 중앙의 충전 정보시스템 서버와 설치된 각 로컬 충전기와의 데이터 통신을 위하여 환경부에서 정한 통신규격(Protocol)을 사용하게 된다.
한편, 이러한 충전 정보시스템은 통상 각 지역 전기차 충전기와 중앙의 충전기 중앙서버 시스템이 각종 통신채널을 통해 온라인 상태를 유지하고 있고, 중앙서버 시스템은 다시 다른 운영 사업자 서버(결제 서비스 운영사업자, 전력 서비스 운영 사업자 등)와 통신채널을 통해 연결되어 있다.
전기차 충전인프라는 전기자동차(EV)를 재충전하기 위한 것으로, 장소에 따라 구성과 기능이 달라 크게 주택용 충전설비, 주차장용 충전스탠드, 충전소용 충전설비, 배터리교환소로 대별된다. 이러한 전기차 충전 인프라는 전기차가 자동차 운행을 위해 필수 구성인 충전기와 전력공급 시스템, 전력제어 및 변환 시스템, 전기자동차 운영시스템 플랫폼 등을 포함하고 있기 때문에 전기차와 상호 인터페이스 정합뿐만 아니라 전력 공급과 전반적인 충전기 통합관리 및 충전기들의 원활한 충전을 위해서는 차량과 충전기와의 정보통신 인터페이스 및 에너지 공급을 위한 부품들이 필요하며, 이들을 총괄할 수 있는 종합적 운영시스템이 필요하다.
전기차 충전 인프라 운영시스템은 이들 충전기와 충전정보시스템을 포함하는 충전 인프라를 원활하고 효율적으로 관리하는 것으로, 충전기의 운영 및 사용의 효율성과 신뢰성을 높이고, 사용자를 위한 다양한 부가서비스를 제공하는 시스템이다. 대부분의 충전기는 충전인프라 운영시스템과 통신하며 관리되는데 현재 전기차 충전기의 경우 공공기관(한전, 환경부 등)을 중심으로 충전인프라 운영시스템이 운영 중이다. 충전인프라 운영시스템은 단가 제공, 충전기 상태 확인, 과금 등의 충전서비스와 모바일, Web 등을 통하여 충전소 및 충전기위치, 충전기 예약, 충전 정보, 요금 정보 등의 사용자편의 부가서비스를 제공한다.
전기차 충전 인프라 운영시스템의 주요 기능은 사용자에 따라 충전기 및 전력 계통 장비 등을 유지 관리하고, 운영하기 위한 기능과 전기자동차를 운행하는 사용자에게 제공할 수 있는 충전 등의 서비스 기능이며, 설계 사양에 따라 주요 기본 사항은 EV사용자 인증, 권한 관리 서비스, 충전 요금 관리 및 결제(과금) 서비스, 사용자 정보와 결제 정보 보안 서비스, 전력 계통 상태 감시 및 보상을 위한 전기 품질 유지 서비스, 충전기 상태 모니터링 및 충전 예약 관리 서비스, EV사용자 서비스 측면에서 웹 기반 충전기 위치 정보 및 충전 가용, 상태 정보 서비스와 전력 피크 억제를 위한 충전기 부하 제어, 신재생 분산 전원과 연계한 운영 관리 기능 등 충전기의 효율적인 운영에 필요한 절차를 포함할 수 있다.
전기차 충전 인프라 운영시스템의 주요 구성은 충전기 하드웨어구성과 함께 전기차, 충전기, 사용자, 서버들 간의 미들웨어 등 소프트웨어를 통한 프로토콜 정합(인터페이스), 그리고 과금 결제와 인증 및 기타 정보를 위한 외부서버로 구분된다.
도 2는 종래 충전 운영시스템 기본 구성으로 각종 충전기, 결제서버, 인증서버, 고객관리 서버 및 전력공급업체 서버 등 각종 외부 연동 서버들, 충전기를 관리하는 충전 인프라 서버, 그리고 모바일 서비스, 웹 서비스 및 고객 포탈서비스 등 각종 부가서비스 등으로 구성되어 있다.
충전기 운영시스템 소프트웨어는 충전기 하드웨어 구성들로부터 입력되는 데이터를 표준 프로토콜을 사용한 네트워크 장비를 통해 운영시스템 플랫폼과 통신하며, 충전기 운영시스템의 주요 기능으로는 휴대 단말과 PC, 웹 서비스를 통해 부가 서비스를 제공하고, 이를 위하여 외부 연동 서버와 통신하여 과금, 인증 등 각종 정보를 수집하고 서비스를 제공한다.
운영시스템 소프트웨어 정합 구성은 운영시스템의 중간적 소프트웨어 계층으로서 상위계층으로는 충전기 응용 서비스, 하위 계층으로는 하드웨어 장치 관리 드라이버와 연결된 구성이다. 이들 계층의 계층별 소프트웨어 구성들은 응용 프로그램 인터페이스(API) 단위로 구성되며 국제전기규격(IEC)에서 제안하는 표준과 호환되는 매개변수와 클래스로 구성되며, 확장성을 가지는 객체지향적 절차구성(소프트웨어 응용 프로그램)을 가짐으로써 변경되는 새로운 소프트웨어 규격(웹, OS, 네트워크 모듈 등)에 대해서도 쉽게 호환이 가능하다.
그런데 종래 충전기 운영 시스템은 전기차 배터리의 상태와 충전기의 충전효율을 관리하고 감시하는 구성에 대한 선행기술들이 다수 존재하여 이들 관리 시스템에 의해 충전기의 효율적 운영을 유지하고 있으나, 충전기 자체의 내외부 환경요인 변화에 따른 충전기의 운영 효율 변화 정보와 각종 환경변수 정보를 수집하는 구성이나 절차가 제시되어 있지 않고, 수집되는 충전기 운영시스템의 정보로부터 각종 운영상의 문제점이나 설치 시에 고려해야 될 환경변수, 충전 기종의 선정 등에 대한 기초자료를 추출할 수 없는 어려움이 상존하며, 운영 시스템 정보수집 체계와 데이터베이스 관리 기술에 대한 상세한 구성이 없고 데이터베이스로부터 충전기 환경변수가 운영체제에 미치는 영향 및 기여도, 장애 및 고장과 유지보수에 관한 상관관계를 추출하는 절차 및 구성이 없어, 동일 기종의 충전기 및 동일 기종의 운영 시스템이 다른 환경에 설치될 경우 미리 고려해야 될 주요 환경변수와 장애, 사고 발생 시 대책에 필요한 충전기 운영정보가 없는 문제점이 지속되어 왔다. 이는 전기차가 상용화 될 경우 충전시스템의 안정적 운영에 매우 큰 걸림돌이 될 것이다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 충전기 운영에 중요한 내외부 환경요인들을 파악하여 변수화 하고, 이들 변수에 해당하는 변수 값들을 충전기 내외부의 각종 센서로 측정하며, 측정된 정보는 충전기 중앙서버 시스템으로 수집하여 관계형 데이터베이스로 구축하므로, 현장에서 실질적으로 필요한 충전기 내외부의 각종 환경요인(변수), 즉 충전기 운영에 필요한 실질적 정보가 무엇인지 파악할 수 있고, 이를 바탕으로 추후 설치될 충전기가 다양한 환경에서도 최적화 될 수 있도록 적합한 충전기 기종(모델)이 선정되어 설치될 수 있으며, 설치된 이후에는 충전기의 운영효율을 극대화 하도록 충전기 내외부 환경변수를 조절 및 모니터링 하도록 하는 구성이다.
본 발명은 각 센서에서 발생하는 막대한 량의 데이터를 실시간으로 수집/처리하기 위한 새로운 데이터 관리 구성을 제시한다. 특히, 오픈 소스를 이용한 빅데이터 분석 기술과 클라우드 기반 환경을 활용하여 수집된 실시간 대량 충전기 운영 및 환경 정보 데이터들로부터 데이터들간의 상호 연관성을 2차적으로 추출하여 데이터베이스화 함으로써 충전기 관리/운영과 서비스에 새로운 개선요인을 발견하여 충전기 관리/ 운영과 고객 서비스를 효율적으로 개선하게 된다.
본 발명에서 각 충전기를 관리 감시하는 충전기 중앙서버 시스템을 포함한 전기차 충전기의 원격 관리 시스템은 기본적으로 구축되는 상용 충전 인프라에 발전된 IT 기술과 센서기술, 네트워크 및 무선통신기술 및 제어기능이 융합되어 IoT 기반 기술이 접목된 원격 모니터링 기술을 제시한다. 따라서 본 발명의 기술 구성은 전기차 충전기의 충전기 수요 예측뿐만 아니라 다양한 충전기 부가 서비스를 가능케 하고 나아가 각 지역에 분산된 충전기를 효율적으로 관리할 수 있으며, 실시간 유무선 양방향 디지털 네트워크를 통해 충전기 관리 효율을 개선하여 충전기와 충전사업자의 운영 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있게 되어, 전기차 충전기의 에너지 소비 효율개선 뿐만 아니라 전력 수요와 공급에 있어서도 최적화를 이루어 사회전반에 걸친 안정적 전력 공급에도 기여하게 된다.
또한 본 발명은 충전기가 보급될수록 각 충전기에서 발생되는 충전기 상태 정보와 관리정보는 막대한 량으로 발생되어 방대한 량의 처리과제로 남게 되는데 이러한 막대한 문제적 정보를 효율적으로 처리하여 유용한 정보로 변환하고 그로부터 충전기 인프라의 진화를 예측하여 예측된 결과에 따라 효과적이고 최적화된 충전기 운영 환경을 구축하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
본 발명에서 충전기 운영에 영향을 미칠 수 있는 모든 가능한 요소들의 데이터를 센서로 부터 일정한 간격으로 수집되면 충전기 내외부 환경 요소와 충전기 관리 운영간의 상관관계가 추정가능하게 되는데, 예측된 추정치와 실시간 실측치를 비교하고, 이들로부터 1차적으로는 충전기의 정상적인 작동상태인 경우 측정되는 정상상태 실측치와 통계적 추정모델에 의한 정상상태 추정치가 근접하도록 추정모델 변수를 분석하여 정상상태의 실측치와 추정모델에 의한 추정치가 신뢰할 수 있는 범위 내에서 최적의 추정모델 매개변수와 환경요인 변량을 선정하게 되고, 2차적으로는 선정된 추정모델과 환경요인 매개변수 및 가중치를 사용하여 상시 감시함으로써 추정치와 실측치가 임계범위 이상으로 달라지는 비정상적인 상태 발생 시에는 원인을 분석하여, 외적요인에 의한 이상발생인지 충전기 내부요인에 의한 이상발생(충전기의 이상 작동이나 오류)인지를 분석하고, 장애나 사고를 미리 예측하도록 하는 분석절차를 가지는 것으로, 충전기의 이상상태 분석에서는 충전기의 시간 추이에 따른 시계열 변화를 추적할 수 있으며, 충전기와 내외부 환경 요인 상호간의 관계를 분석하여 충전기 운영규칙을 갱신하고, 운영규칙에 기반하여 정밀한 분석을 시행함으로써 더욱 안정된 운영상태 관리가 가능한 체계를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기차 충전기의 운영최적화 시스템 및 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 전기차 충전기 운영최적화 시스템 및 설계 방법의 일예로서 전기차 충전기 운영최적화 시스템은 전기차; 전기차 충전기; 충전기 제어부; 충전기 센서 관리부; 충전기 통신 제어부; 근거리 무선통신 수단; 충전고객 이동통신 기기; 공중 통신망; 전기차 충전기 중앙서버 시스템; DB 관리 서버; 관리자 단말 및 스마트단말; 충전기 중앙 서버 관리부; 를 포함하여 구성된다.
상기 전기차는 충전 배터리의 전기 에너지를 동력원으로 주행하는 자동차로 저속전기차, 전기자동차, 온라인 전기차, 플러그인 하이브리드전기차 등을 포함하며, 이들 전기차에는 CAN(Controller Area Network, 차량용 통신 네트워크) 및 충전용 배터리 관리 시스템을 구비하여 충방전시와 운전 시에 명령 신호 및 데이터를 주고받으며 PLC(Power Line Communication) 통신기능도 가능하다.
상기 충전기는 센서 유닛과 통신유닛을 포함하며, 센서 유닛은 충전기 센서 관리부와 충전기 내부/외부 센서모듈, 그리고 센서모듈 확장포트로 구성되며 충전기에 존재하는 모든 센서 모듈로부터 수신되는 데이터를 패킷으로 가공하여 충전기 통신유닛을 통해 충전기 중앙서버 시스템으로 전송한다. 충전기 통신 제어부는 내부 통신모듈들(M2M 통신모듈, 근거리 무선통신 수단 등)을 통해 충전기의 정보를 중앙서버 시스템으로 전송하는 구성이다.
또한 충전기 통신 제어부는 충전기의 통신유닛부에 속한 구성으로, 충전기와 전기차 충전기 중앙서버 시스템간의 통신채널에 장애가 발생할 경우 M2M 통신모듈의 이상여부를 점검하여 통신모듈 이상으로 통신채널 형성이 어렵다고 판단되면 충전기 통신유닛의 근거리 무선통신(블루투스, NFC, 피코 셀/펨토 셀 수준의 통신반경을 가지는 통신거리가 짧은 근거리 무선통신기능)수단을 가동하고, 충전고객 이동통신기기(스마트 기기)를 통해 중앙서버 시스템과의 통신채널을 형성하도록 충전기 통신유닛부를 제어할 수 있다.
충전고객의 이동통신기기는 개인용 휴대단말로서 각 이동통신사의 데이터 통신망(3G, 4G, LTE 데이터 통신망)을 통해 데이터 통신채널 형성이 가능한 스마트 기기로서 근거리 무선통신 채널 형성 기능을 갖추고 있어 충전기와 통신가능하며 충전기와 충전고객 이동통신 기기에 내재된 근거리 무선통신수단(블루투스, NFC, 피코 셀/펨토 셀 수준의 통신반경을 가지는 통신거리가 짧은 근거리 무선통신기능)에 의해 형성된 통신채널을 통해 주고 받은 정보를 이동통신사의 데이터 통신망으로 접속하여 전기차 충전기 중앙 서버 시스템으로 송수신 가능하도록 통신채널을 형성할 수 있다.
충전기는 충전하는 동안 전기차와 연결되어 통신을 수행하며 상기 M2M 통신모듈을 포함한 충전기 통신유닛과 공중통신망을 통해 전기차 충전기 중앙서버 시스템과 연결된 중앙서버, 결제서비스 운영사업자 서버, 전력서비스 운영사업자서버, 충전기 사용고객 이동통신기기와 양방향 통신채널로 통신하여 전기차와 충전기의 관리 정보를 송수신하고 중앙서버 시스템의 중앙서버와 충전량에 따른 각종 과금 결제정보 및 충전상태 정보를 주고 받으며 전기차와 CAN을 통해 충전기로 전송된 차량정보 또한 중앙서버로 전송되도록 한다.
그리고 전기차 충전기는 M2M 통신모듈을 장착하고 사용요금 징수, 관리 등을 위해 중앙서버와 통신채널을 통해 각종 데이터(결제, 운영, 관리 등을 위한 데이터)를 교환하게 되는데, 이동통신사 통신망을 이용하여 무선으로 중앙서버와 통신하거나, 또는 WiFi를 내장하여 충전기 근처의 게이트웨이를 통해 유선통신망으로 중앙서버와 통신하며 때로는 두 가지 방식을 모두 채용하여 통신하기도 한다.
상기 충전기 통신유닛의 M2M 통신모듈은 통신료를 지불하는 통신사업자의 상용 유선 또는 무선 통신망을 통해 각종 공중망(인터넷, TRS망 등 공중데이터망)으로 통신채널을 형성하여 충전기와 중앙서버가 양방향 통신채널을 가지도록 구성될 수 있으며, WiFi 무선 랜을 통해 공중망으로 통신채널을 형성할 수도 있다.
전기차 충전기 운영 최적화 시스템의 핵심 구성인 충전기 중앙 서버시스템은 과금(계량포함), 충전기의 상태 감시 및 유지보수, 원격제어와 데이터베이스 분석 정보에 의한 운영관리요소 (충전 수요, 장애)의 예측 기능을 수행한다. 운영모드는 중앙서버에 의한 원격관리 모드와 충전기 자체 단말에 의한 충전기 단말 모드가 있다.
전기차 충전기 운영 최적화에 필요한 중앙서버 시스템 구성은 현장의 충전기에서는 직접 충전기 단말을 통해 중앙서버와 연결되어 상세정보를 확인하고 현장에서 조치하는 기능을 제공할 수 있으며, 충전기 중앙서버의 사용자 단말을 통해 중앙서버에서 원격으로 곳곳의 현장에 설치된 모든 충전기들의 운영에 관여하고 제어할 수 있으며, 고객과 차량의 정보를 관리하는 원격 관리기능을 수행한다.
충전기 중앙서버 시스템은 인증, 결제, 과금(Billing), 계량, 충전기 상태 및 부가서비스제공, 데이터베이스 정보 분석 등의 응용계층 기능을 가지며, 충전기 및 전기차와 통신모듈을 통해 연결되고 전력을 공급하는 배전망과도 연계되어 관리 가능하며, 고객 충전 이용 정보관리, 충전기의 운영관리, 유지보수, 계량, 과금 등을 수행하도록 구성된다.
충전기 중앙서버 시스템에서는 충전기의 각 센서유닛으로부터 수집된 센서정보와 각 충전기의 운전데이터를 바탕으로 충전기 상태를 진단, 분석가능하며 충전 상태정보는 충전단계, 충전모드, 충전요구량, 충전전압 및 전류, 배터리 SOC등과, 고장정보 등이 있고 퓨즈, 부품온도 및 고장, BMS(Battery Management System)의 고장 등을 진단한다. 그 외 결재방법이나 충전누적시간, 충전요금이나 충전전력량 등의 데이터도 분석한다.
운영시스템 중앙서버와 충전기 간의 통신 절차는 상호간에 인증은 충전기 요청 패킷에 의해 중앙 서버 시스템의 승인이후 통신접속이 체결된다. 충전기가 중앙서버로 통신요청 시 서버가 응답하지 않는 경우는 재요청하고, 데이터는 서버의 요청에 의해 충전기가 제공하며, 충전기 상태정보나 Event 정보는 서버의 요청과 관계없이 충전기에 의해 일방적으로 제공된다. 충전기 데이터는 헤더, 데이터, CRC등으로 구분되며, 특히 충전기 이력데이터는 서버의 요청에 의해 충전기가 제공하는데 보통 1개의 이력데이터는 53~62Byte를 가진다.
본 발명은 충전기별로 각 센서에서 발생하는 막대한 량의 데이터를 실시간으로 수집/처리하기 위한 새로운 데이터 관리 구성을 제시한다. 특히, 오픈 소스를 이용한 빅데이터 분석 기술과 클라우드 기반 환경을 활용하여 수집된 실시간 대량 충전기 운영 및 환경 정보 데이터들로부터 데이터들간의 상호 연관성을 2차적으로 추출하여 데이터베이스화 함으로써 충전기 관리/운영과 서비스에 새로운 개선요인을 발견하여 충전기 관리/ 운영과 고객 서비스를 효율적으로 개선하게 된다.
본 발명에서 각 충전기를 관리 감시하는 충전기 중앙서버 시스템을 포함한 전기차 충전기의 원격 관리 시스템은 기본적으로 구축되는 상용 충전 인프라에 발전된 IT 기술과 센서기술, 네트워크 및 무선통신기술 및 제어기능이 융합되어 IoT 기반 기술이 접목된 원격 모니터링 기술을 제시한다. 따라서 본 발명의 기술 구성은 전기차 충전기의 충전기 수요 예측뿐만 아니라 다양한 충전기 부가 서비스를 가능케 하고 나아가 각 지역에 분산된 충전기를 효율적으로 관리할 수 있으며, 실시간 유무선 양방향 디지털 네트워크를 통해 충전기 관리 효율을 개선하여 충전기와 충전사업자의 운영 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있게 되어, 전기차 충전기의 에너지 소비 효율개선 뿐만 아니라 전력 수요와 공급에 있어서도 최적화를 이루어 사회전반에 걸친 안정적 전력 공급에도 기여하게 된다.
현재 전기차의 장점들이 많은 부분에서 받아들여지고 이해되는 반면 충전기 인프라의 효율성과 안전에서 파생되는 많은 문제점들은 전기차가 우리 생활에 보급되는 속도보다 더디게 드러나게 되므로 이 문제점들에 대한 해결책에 있어 앞서나가지 않으면 차후에 발생되는 각종 전기차 충전기에 의한 문제점들이 궁극적으로는 전기차의 문제점으로 귀착되게 되어 당초 소비자가 예상했던 만큼의 전기차에 대한 기대 이득에 미치지 못할 수도 있게 된다.
또한 충전기가 보급될수록 각 충전기에서 발생되는 충전기 상태 정보와 관리정보는 막대한 량으로 발생되어 방대한 량의 처리과제로 남게 될 것이다. 예를 들어 전국에 산재된 충전기 기기별로 발생되는 실시간 상태정보와 환경정보 및 센서정보가 초당 최소 1바이트 정보가 10여건에 이른다고 할 경우 충전기 별로 1일 발생되는 량이 10 x 3,600 x 24 (=864 MByte)이르게 되므로 5천대 이상의 충전기가 매일 발생할 경우(약 5천 GByte) 이를 동시에 감시하는 중앙서버에 이르러서는 막대한 량이 될 것이다. 이러한 전기차 충전기의 다양한 정보는 크기(Volume), 속도(Velocity), 다양성(Variety)의 빅 데이터 3V 속성과 함께 시각화(Visualization)라는 새로운 속성을 통해 효율적으로 활용하여 충전기 운영을 효율화 하도록 구성되어야 한다.
따라서 막대한 문제적 정보를 효율적으로 처리하여 유용한 정보로 변환하고 그로부터 충전기 인프라의 진화를 예측하여 예측된 결과에 따라 효과적이고 최적화된 충전기 운영 환경을 구축하는 것이 본 발명의 목적이다.
예를 들어, 충전기 설비의 작동오류나 누전이상 탐지, 충전기 정기 검사 정보 등은 다년간 축적된 충전기 데이터들 간의 상관관계 분석을 통한 운영규칙의 추정치이고 실시간 데이터와 추정된 운영규칙간의 일치여부에 대한 판단이다. 또한 충전기 소비자의 충전 수요예측은 전기차 고객의 소비행동 분석을 통한 소비모형 추정과 이를 통한 최적화 문제의 해결과정이라 할 수 있다. 이러한 데이터 분석들은 과거에는 수행하기 힘든 해결 과제들이었으나 본 발명의 구성과 같이 충전기 중앙서버 시스템에서 데이터를 수집하고 이들 데이터들의 상호 연관관계를 분석함으로써 추출이 가능하게 된다.
따라서 본 발명의 구성은 충전 인프라들의 빅데이터의 3V 속성을 잘 활용하여 충전기 효율화 운영에 최적화된 구성을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 발명의 구성은 충전기에 설치되는 각종 센서 및 내외부 정보 처리 구성과 통신 모듈, 분산된 충전기들의 정보를 수집하는 충전기 중앙서버 시스템, 충전기 중앙서버 시스템 내부에서 이들 빅 데이터를 분석하는 데이터베이스 분석처리 시스템, 그리고 분석된 결과 데이터를 관리자와 각 충전 사업자 단말로 출력하고 데이터베이스에 저장하는 관리자 단말 및 데이터베이스로 구성된다.
각 충전기에는 GPS 센서로부터 발생되는 위치기반정보와 함께 실시간 충전기 상태정보와 각종 센서정보 및 고객정보와 사용자 정보가 동시에 발생되어 중앙서버 시스템으로 전송되며, 이렇게 수집된 대용량 정보는 데이터베이스에 저장된 후 빅데이터 기술을 통해 분석되고 관리된다.
가능한 통계적 분석기법으로는 기하급수적 가중 방법, 비모수적 함수 추정방법론, 외부 환경요소에 기반한 회귀 모형 등이 있다.
상용 충전기 운영에 영향을 주는 외부 환경요소로는 시간, 위치를 포함한 충전기 내외부 온도, 습도, 풍속, 미세먼지, CO2 농도, 오존량, 진동 등이 있다. 이러한 각종 환경적 요소 외에 충전기 설치 위치(도로주변, 변전소 주변, 주택가, 아파트 지하 주차장 등), 충전기 사용 고객인원, 사용빈도, 충전차량 차종, 설치 위치의 기후 등이 외부 요소로서 포함될 수 있으며, 내외부 환경요인은 충전기 운영에 따라 더욱 추가/삭제/변경 될 수 있다.
이러한 충전기 운영에 영향을 미칠 수 있는 모든 가능한 요소들의 데이터를 센서로 부터 일정한 수집 시간대별로 수집하면 외부 환경 요소와 충전기 관리 운영간의 상관관계가 추정가능하게 된다.
또한 충전기 소비예측 서비스는 시간과 사용량 변화간의 상관관계를 추출할 수 있는 가장 유용한 예측모델을 선정하여 상관관계 예측 모델 계수를 추출할 수 있다. 예를 들어, 외부온도와 충전기 사용량을 변량으로 하는 통계적 추정방법으로서 상관관계 분석이나 회귀분석방법으로서 각종 스플라인 기법 등을 이용하여 추정 곡선을 예측할 수도 있고, 각종 통계적 분석 기법을 복합적으로 사용하는 다면적 예측 모델을 설정할 수도 있다.
예측된 추정치와 실시간 실측치를 비교하고, 이들로부터 1차적으로는 충전기의 정상적인 작동상태인 경우 측정되는 정상상태 실측치와 통계적 추정모델에 의한 정상상태 추정치가 근접하도록 추정모델 변수를 분석하여 정상상태의 실측치와 추정모델에 의한 추정치가 신뢰할 수 있는 범위 내에서 최적의 추정모델 매개변수와 환경요인 변량을 선정하게 되고, 2차적으로는 선정된 추정모델을 사용하여 상시 감시함으로써 추정치와 실측치가 임계범위 이상으로 달라지는 비정상적인 상태 발생 시에는 원인을 분석하여, 외적요인에 의한 이상발생인지 충전기 내부요인에 의한 이상발생(충전기의 이상 작동이나 오류)인지를 분석하고, 장애나 사고를 미리 예측하도록 하는 분석절차가 가동되도록 하는 것이다.
충전기의 이상상태 분석에서는 충전기의 시간 추이에 따른 변화를 추적할 수 있으며, 충전기와 내외부 환경 요인 상호간의 관계를 분석하여 충전기 운영규칙을 갱신하고, 운영규칙에 기반하여 정밀한 분석을 시행함으로써 더욱 안정된 운영상태 관리를 가능하게 한다.
예를 들어, 고온, 다습하고 우기가 긴 지역의 여름에 충전기의 고객 수 및 충전 사용량을 토대로 외부 온습도 환경과 전압변화량 상관관계를 분석하여 고장 및 장애 횟수를 분석함으로써, 추후에 설치될 지역의 온습도와 환경여건이 비슷한 지역에 대한 충전기 내부 부품들의 환경 내성에 대한 규격을 조정하고, 나아가 운영에 대해서도 예측되는 장애발생 빈도 및 고장 발생 시점 간격을 예측하여 평균 장애 발생 간격 시간 이전에 미리 고장발생 예정 부분을 점검하고 부품교체 등을 실시할 수 있도록 하는 것이다. 즉, 외부 온습도에 의한 고장 발생율과 진동에 의한 발생율 등 각 환경요인별 충전기 고장 발생 기여율을 측정하고, 이에 따라 환경요인들의 기여율에 영향을 받는 충전기 각 부품들의 고장발생 빈도 및 고장원인 유형을 상관관계 분석을 통해 예측가능하게 되므로, 궁극적으로는 각 외부 환경요인에 대한 취약 부품이 산출되고, 각 취약 부품에 대한 개선사항 및 교체 부품 재고관리 등 관리방안이 도출되며, 이에 따라 운영 방식이나 부품관리 방식이 개선되고 충전기 운영도 원활하게 진행될 수 있다.
또한 시계열적 환경 변화 요인뿐만 아니라, 위치에 따라 특징적으로 나타나는 변화요인들을 그룹핑하여 모니터링하게 되므로 특정 지역에서만 자주 발생하는 고장원인에 대해 별도로 분석이 가능하며 그러한 지역에 대한 운영의 변화와 고장 등 충전기 상태변화를 포착해 낼 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 구성은 1차적으로 정상상태의 충전기 운영상태가 데이터 마이닝 기법에 의해서 분석되고 정상상태의 분석 모델이 정해지면, 이어서 2차적인 비정상적인 경우의 데이터를 데이터베이스에 저장하여 빅데이터를 생성하고, 이들 비정상적인 경우의 환경요인들 간의 연관관계를 마이닝 기법으로 추출하여 결과를 그래프로 제시함으로써 발생 가능한 비정상적인 모든 경우의 수를 예측하고, 차후에 발생되는 비정상적인 경우가 발생할 확률을 예측하며, 실제 비정상적인 경우가 발생할 때에는 발생 원인을 제시하고, 정상상태로 복귀하기 위한 각종 관리방법 및 운영대책을 제시하게 된다.
데이터베이스로부터 추출되는 데이터에 의해 충전기 고객들의 충전 수요에 대한 실시간 예측 및 시간대별 수요예측으로 시간대별 충전 요금 변경(심야전기 요금 등 시간대별 충전요금 변경) 정책이 가능하고, 충전기 고객들에 대한 충전 정보 실시간 서비스 및 소비 행동 패턴 분석결과를 피드백하는 서비스, 그리고 충전기별 실시간 충전 소비량과 충전기별 내외부 환경요인과의 실시간 상관관계 분석에 의한 충전 전력의 변화 추이 추적에 의한 충전기 내부 부품별 이상여부 및 고장진단 예측 서비스, 시간대별 충전기 전력 수요와 전력공급업체의 전력 공급 간의 상관관계 관찰결과를 토대로 전력공급 업체의 스마트 그리드 전력 공급 체계(공급 관리 서버)와 연동되는 국가적 차원의 효율적인 전력 공급 관리도 가능하게 된다.
따라서 본 발명은 전기차가 우리 생활에 상용화 되어 충전기 수요가 폭발적으로 증가하고 그에 따라 수많은 충전기가 설치되어 운영될 경우 각 충전기에서 발생되는 막대한 량의 충전기 정보를 실시간으로 수집하여 빅데이터로서 체계적으로 수집하되, 수집된 빅 데이터를 효과적으로 운영하기 위해 정보추출 체계를 제시하였고, 추출된 정보는 운영 목적에 따라 충전기 운영 및 관리, 충전기 설비 환경별 설치 기초자료, 충전기 수요 고객 관리 및 소비 행동 패턴 분석 피드백, 전력 공급업체 및 충전기 결제 업체와의 서버 연동에 의한 부차적 관리 서비스 개발 등 다양하고 새로운 종합적인 충전기 운영과 관리시스템을 구성하게 된다.
본 발명에 의해 수집된 충전기 실시간 정보는 다양한 형태로 분석이 가능할뿐더러, 필요에 따라 수집 센서의 추가/삭제/변경에 따른 수집정보도 변경이 가능하여 더 많은 종류 데이터 분석을 시도할 수 있어, 종래 충전기의 단순한 충전기기 자체만의 작동에서 벗어나 새로운 IoT 체계와 공존하는 혁신적인 전기차 충전기의 종합적인 운영 및 관리 감시 체계를 확보할 수 있다.
충전기 원격진단/분석시스템 서버화면은 각 충전기의 상태정보를 볼 수 있는 블록과 각 충전기의 운전상태정보 및 충전기관리, 회원, 충전기 센서 데이터, 단가관리 및 충전기 제어, 통신관리 등을 수행할 수 있는 선택 버튼이 존재한다. 분석/진단 시스템은 웹기반으로 구현 가능하며, 각종 정보들을 다양한 그래픽 Tool이나 분석기능을 이용하여 해석이 가능하다.
충전기 중앙서버의 사용자 단말을 통한 관리 소프트웨어는 다음과 같은 화면 메뉴를 가질 수 있다. 즉, (1)시동화면에서는 ①관리자 인증 ②중앙서버 로그인화면을 구성하며, (2)충전기 관리모드에서는 메뉴화면을 통해 ①환경설정 메뉴(초기설정값 등) ② 충전기 관리 메뉴(충전기 고유 식별주소, 충전기 관리 설정 정보 입력, 과금상태, 전력계량, 장애, 환경 및 센서 상태 등) ③고객관리 메뉴(과금, 소비행동, 누적사용량 등), ④ 통신사업자 메뉴(서버연결상태, 통신 과금, 보안상태 등) ⑤ 전력공급자(전력 수급상태) ⑥데이터베이스 관리 메뉴(각 데이터베이스별 추정 변량에 따란 가중치 등 통계변수 입력)로 구성된 메뉴화면을 표시하고, (3)충전기 실시간 상태감시 및 원격제어모드에서는 관제화면을 통해 각 지역별 충전기의 실시간 상태정보를 표시하며, (4)충전기 원격제어모드에서는 ①관리자 인증 ②중앙서버 로그인 절차를 통해 로그인 후 ③각 충전기 상태표시 메뉴 ④장애 상태 현황 메뉴 ⑤충전기 원격제어메뉴로 구성된 화면 표시절차를 수행할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 전기차 충전기 운영에 중요한 내외부 환경요인들을 변수화 하고, 이들 변수에 해당하는 충전기 내외부의 각종 센서 측정 정보르 충전기 중앙서버 시스템으로 수집하여 관계형 데이터베이스로 구축하므로, 현장에서 실질적으로 필요한 충전기 내외부의 각종 환경요인으로서 충전기 실질적 운영에 필요한 정보가 무엇인지 파악할 수 있고, 이를 바탕으로 추후 설치될 충전기가 다양한 환경에서도 최적화 될 수 있도록 적합한 충전기 기종(모델)이 선정되어 설치될 수 있으며, 설치된 이후에는 본 발명의 운영 최적화 시스템에 의해 충전기 내외부 환경변수를 조절 및 모니터링하여 충전기의 운영효율을 극대화 하게 된다.
또한 본 발명에 의해 각 충전기에서 발생되는 막대한 량의 상태 및 관리정보들을 통계적 방법에 의해 상관관계 및 회귀분석 등에 의해 분석 처리함으로써 충전기 운영에 필요한 2차 정보를 추출하여 충전기 관리/운영과 부가서비스 및 고객서비스 개선, 그리고 충전기 장애 관리에 효율적인 추정 정보로서 사용하게 된다.
도 1은 일반적인 전기차 충전 인프라 구성도이다.
도 2는 종래 전기차 충전 인프라 운영시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전기 운영 최적화 시스템의 블럭 구성도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전기 운영 최적화 시스템의 충전기 블럭 구성도이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전기 운영 최적화 시스템의 MMI 서버 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전기 운영 최적화 시스템의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차 충전기 운영 최적화 시스템의 블럭 구성도이다.
도 6은 본 발명의 MMI 서버 메뉴표시 절차의 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성을 상세히 설명한다.
본 발명은 일실시예를 포함한 다양한 실시예를 가질 수 있으며, 특정 실시예들은 도면이나 상세한 설명에 제시되어 있으나 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술사상에 포함되는 모든 균등 내지 동등한 기술범위의 구성을 포함하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 명세서에서는 본 발명의 기술사상을 명확하게 설명하기 위하여 전기차의 충전을 위한 전기차의 배터리를 충전하는 충전기의 운영을 최적화하기 위한 시스템 및 방법으로서, 전기차 충전기; 충전기 중앙서버 시스템; 통신망; 사용자 단말; 관리자 단말; 외부연동서버로 구성된 전기차 충전기 운영 최적화 시스템 및 방법의 구성에 대해 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른 전기차 충전기의 개략적인 구성도로서, 각 충전기(2, 3)가 통신망(4)을 통해 전기차 충전인프라 정보시스템(5)으로 정보를 전송하게 되어 있다.
도 2는 종래 충전기 운영시스템 기본 구성으로 각종 충전기(31), 결제서버, 인증서버, 고객관리 서버 및 전력공급업체 서버 등 각종 외부 연동 서버들(61), 충전기를 관리하는 충전 인프라 서버(512), 그리고 모바일 서비스, 웹 서비스 및 고객 포탈서비스 등 각종 부가서비스(513) 등으로 구성되어 있다.
충전기 운영시스템 소프트웨어는 충전기 하드웨어 구성들로부터 입력되는 데이터를 표준 프로토콜을 사용한 네트워크 장비를 통해 운영시스템 플랫폼과 통신하며, 충전기 운영시스템의 주요 기능으로는 휴대 단말과 PC, 웹 서비스를 통해 부가 서비스를 제공하고, 이를 위하여 외부 연동 서버와 통신하여 과금, 인증 등 각종 정보를 수집하고 서비스를 제공한다.
도 3a는 본 발명의 일실시 예에 따른 전기차 충전기 운영 최적화 시스템의 구성도로서 전기차 충전기(12), 통신망(13), 전기차 충전기 중앙서버 시스템(14), 사용자 단말1~t1(16), 관리자 단말1~t2(17), 외부연동서버1~s(18)를 포함하여 구성되며, 충전기의 운영 최적화를 위한 구성이다.
보다 상세히 살펴보면, 상기 전기차의 배터리를 충전하는 충전기의 운영을 최적화하기 위한 시스템 구성은 충전기 내부와 외부의 모든 센서모듈을 포함하는 충전기의 모든 통신모듈을 포함하는 충전기 통신부(121), 충전기 센서부(122), 전기차의 배터리를 충전하는 충전부(123)를 포함하는 충전기(12); 유무선 통신망(13); 전기차 충전기의 운영 및 관리 상태를 모니터링 하는 전기차 충전기 중앙서버 시스템(14); 사용자 단말부(16)와 관리자 단말부(17); 외부연동서버부(18);을 포함하여 구성되며,
상기 충전기(12)는 상기 충전기 통신부의 상태를 점검하고 통신 채널을 형성하여 충전기와 외부기기와의 통신을 제어하는 통신제어부(1211); 센서부(122)의 센서모듈들을 관리하고 센서모듈로부터 수신된 정보를 상기 충전기 통신부를 통해 상기 충전기 중앙서버 시스템으로 전달하는 센서관리부(1221);를 포함하고,
상기 유무선통신망(13)은 공중유무선통신망, 인터넷망, TRS 망을 포함하며;
상기 전기차 충전기 중앙서버 시스템(14)은 통신서버(141), DBMS 서버(142)와 데이터베이스(1421), MMI 서버(143), 통계분석 서버(144), 외부 인터페이스부(145)를 포함하고;
상기 사용자단말부(16)와 관리자 단말부(17), 그리고 외부연동서버부(18)는 각각 유무선통신망(13)을 통해 연결되며;
상기 충전기의 충전 및 관리 상태 데이터(위치, 충전기 운영/관리 상태, 통신 채널 상태 등)는 충전기의 M2M 통신모듈(1212)과 상기 충전기 중앙서버 시스템의 통신서버(141)를 통해 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스(1421)에 저장되고, 상기 충전기 중앙서버 시스템의 통계분석 서버(144)에 의해 분석되며, 상기 충전기 중앙서버 시스템의 MMI 서버(143)와 사용자 단말부(16) 및 관리자 단말부(17)를 통해 충전기의 상태가 모니터링되고, 충전기 관리 프로그램이 유지보수 및 갱신되어 충전기가 운영 관리되고, 전력서비스 운영사업자 서버, 결제 서비스 운영사업자 서버 및 환경부 서버 등 외부연동 서버(18)와 통신망(13)을 통해 충전기 정보를 연동 관리하여 전기차 충전기 운영 최적화 시스템을 구성하게 된다.
상기 충전기 중앙서버 시스템의 DBMS 서버는 상기 충전기로부터 전송되는 각종 정보(충전기 센서정보, 고객정보, 과금정보를 포함)를 상기 데이터베이스로 저장하고 저장된 데이터베이스와 데이터베이스 정보를 관리하며;
상기 충전기 중앙서버 시스템의 MMI 서버는 분석결과와 메뉴를 관리하고, 상기 사용자 단말을 통해 관리자가 분석결과 및 정보에 따라 충전기를 원격으로 제어할 경우, 사용자 단말에 입력된 원격 제어정보가 충전기 중앙서버 시스템으로 전달되어 충전기 중앙서버의 충전기 원격제어 절차와 원격제어 정보 전송 절차에 의해 전기차 충전기를 충전기 중앙서버 사용자 단말에서 원격으로 제어하며 관리하고;
상기 충전기 중앙서버 시스템의 통계분석 서버는 데이터베이스 정보를 통계적으로 분석하고,
상기 사용자 단말과 관리자 단말은 스마트 기기, 노트북, 데스크탑 PC 및 각종 데이터 표시장치와 대형 스크린을 포함하며;
상기 충전기에서 발생되는 충전기 상태정보(각 센서정보를 포함하는 충전기 상태 정보)와 고객정보 및 과금정보는 상기 충전기 중앙서버 시스템에서 설정하는 간격에 따라 각 정보가 설정된 형태를 갖추어 상기 데이터베이스로 저장되며, 저장된 데이터는 DBMS 서버에서 데이터베이스 관리절차에 의해 검색, 수정, 변경 등 관리되고, 각 데이터베이스는 통계분석 서버에서 각종 분석절차에 의해 분석하되 분석절차는 시계열적 분석과 통계적 분석(상관관계 및 회귀 분석 포함)을 모두 포함하며, 분석된 결과정보는 MMI 서버(143)를 통해 사용자 단말, 관리자 단말로 표시 되도록 한다.
도 3b는 도 3a의 충전기 운영 최적화 구성 중 충전기에 대한 상세 구성으로 통신부(121), 센서부(122), 충전부(123)로 구성되는데, 상기 충전기 통신부(121)의 통신 제어부(1211)는 제어를 통해 충전기(12)와 외부기기와의 통신 채널을 형성하여 통신을 수행하는 M2M 통신모듈(1212); 상기 제어부의 제어를 통해 충전기와 외부 이동통신기기의 근거리 무선통신수단과 통신 채널을 형성하는 근거리무선통신수단(1213); 상기 충전기의 M2M 통신모듈(1212)은 통신사업자의 유무선통신망 또는 WiFi 무선통신망을 통해 공중통신망과 연결되어 상기 전기차 충전기 중앙서버 시스템(14)과 통신가능하게 하고; 상기 근거리 무선통신 수단(1213)에는 블루투스, 지그비, NFC 통신을 포함하여 구성된다.
도 3b에서 보는 바와 같이, 전기차 충전기의 센서부(122)는 센서관리부(1221)와 충전기 내부의 모든 센서모듈1~m(1222), 외부의 모든 센서모듈 1~n(1223), 및 센서 추가를 위한 확장포트 1~p(1224)로 구성되며, 통신부(121)는 통신제어부(1211), M2M 통신모듈(1212), 근거리 무선통신 수단(1213)으로 구성되며, 상기 충전기 센서부(122)의 센서모듈(1222)은 온도, 습도, 진동, 분진, 전자파, 전압강하를 측정할 수 있는 센서모듈을 포함할 수 있다.
도 3c는 도 3a의 충전기 MMI 서버(143) 절차(메뉴)에 대한 상세 구성으로 로그인(1431), 회원관리(1432), 운영관리(1433), 지도관리(1434), 유지보수관리(1434), 충전기관리(1434), 장애관리(1434), 통계관리(1434)로 구성된다.
도 3c에서 보는 바와 같이, MMI 서버(143)는 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 표시되는 메뉴로서 접속이력(로그인) 관리(1431), 회원관리(1432), 운영관리(1433), 지도관리(1434), 유지보수관리(1434), 충전기관리(1434), 장애관리(1434), 통계관리(1434) 표시절차 중 일부 또는 전체 표시절차를 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 MMI 서버(143)의 모든 절차(메뉴)들에는 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 모든 메뉴 정보를 실시간으로 표시하는 메뉴를 통해 충전기 중앙서버 시스템으로 수집되는 모든 실시간 상태정보를 표시하는 절차를 부가적 메뉴로서 더 포함할 수 있고, 각종 데이터 표시장치와 대형 스크린을 통해 실시간 관제가 가능한 구성이 부가적으로 포함될 수 있다,
상기 MMI 서버(143)의 모든 절차(메뉴)들에는 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 모든 충전기를 원격으로 제어하고 상태를 표시하는 원격제어모드로 전환이 가능하도록 부가적으로 충전기 원격제어 메뉴를 포함할 수 있고, 충전기 원격 제어절차는 사용자 단말 또는 관리자 단말을 통해 원격 제어정보를 입력하여 통신망(13)을 통해 충전기 중앙서버 시스템으로 전달되고 충전기 중앙서버 시스템의 MMI 서버의 충전기 원격제어 절차와 원격제어 정보 전송 절차에 의해 통신망과 연결된 각 전기차 충전기를 충전기 중앙서버 시스템의 사용자 단말 또는 관리자 단말에서 원격으로 제어하며 관리하는 절차적 구성으로서 포함될 수 있다.
상기 접속이력(1431) 관리 표시절차에는 각 충전기(12)와 사용자, 관리자, 외부연동 서버들이 상기 충전기 중앙서버 시스템(14)에 접속한 이력 정보를 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스(1421) 또는 관련 접속이력 파일로부터 수집하여 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 표시되도록 하고,
상기 회원관리(1432) 표시 절차는 각 충전기, 충전 고객, 외부연동서버, 충전기 중앙서버 시스템 사용자와 관리자를 포함하여 상기 충전기 중앙서버 시스템으로 접속가능한 모든 회원 식별정보를 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장하고 사용자와 관리자의 정보관리 접근권한 레벨에 맞게 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시되도록 하며,
상기 운영관리(1433) 표시 절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스(1421)에 수집된 각 충전기들의 상태 정보로부터 과금, 전력량 수요ㆍ공급에 관한 정보가 표시되고, 상기 충전기 중앙서버 시스템 운영에 필요한 각종 설정 값이 입력 및 수정되며 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 표시되도록 하는 절차이고,
상기 지도관리(1434) 표시절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스(1421)에 저장된 각 충전기들의 위치 관련 상태 정보가 표시되고 위치 정보와 기타 정보들이 연동 관리되는 정보가 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 표시되는 절차이며,
상기 유지보수관리(1435) 표시절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스(1421)에 저장된 각 충전기들의 유지보수와 관련된 상태 정보가 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 표시되도록 하는 절차이고,
상기 충전기관리(1436) 표시절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스(1421)에 저장된 각 충전기들의 상태관리 정보가 표시되고 충전기 상태정보가 유지보수 및 장애 정보와 연동 관리되어 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 표시되는 절차이며,
상기 장애관리(1437) 표시절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스(1421)에 저장된 각 충전기들의 장애 정보가 표시되고 상기 운영관리, 유지보수 및 충전기 관리정보와 연동 관리되어 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 표시되도록 하는 절차이고,
상기 통계관리(1438) 표시절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스(1421)에 저장된 각 충전기들의 센서정보와 운영정보, 유지보수, 장애에 관한 모든 통계정보가 관리되어 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17)을 통해 표시되는 절차를 구성한다.
또한 상기 운영관리(1433) 표시절차에는 상기 충전기 중앙서버 시스템 운영에 필요한 각종 설정 값 입력 메뉴가 포함될 수 있고, 각 설정 값 입력 메뉴는 각 충전기의 정보별 수집 간격, 각 충전기 정상 운영과 안전 운영을 위한 각 충전기의 상태정보 임계값을 입력하도록 하며,
상기 설정값 입력 메뉴에는 설정 값에 따라 안전운영 임계값을 벗어나는 위험상태가 발생할 경우에 대비한 대응절차로서 충전기 원격제어절차, 충전기 임계상태 경고표시절차, 충전기 자동정지 절차 중 일부 절차를 포함하는 메뉴를 구성할 수 있다.
상기 충전기 원격제어절차는 원격으로 충전기 작동을 정지시키는 제어절차가 포함될 수 있으며, 상기 충전기 작동 정지 제어절차에 의해 상기 언급된 임계값을 벗어나는 위험상태가 발생할 경우 상기 충전기 중앙 서버 시스템(14)은 원격으로 위험상태의 충전기를 임의로 정지시키는 절차를 포함할 수 있다.
상기 충전기 임계상태 경고 표시 절차는 충전기 중앙서버 시스템으로 수집되는 충전기 상태정보를 감시하여 충전기 상태정보가 기 설정된 정상 운영 임계값 범위를 벗어날 경우 사용자 단말 또는 관리자단말로 경고상태 메시지를 출력하고, 각 충전기 상태데이터를 표시하여 충전기가 안정 상태로 복구되기 위한 조치를 데이터베이스 분석결과에 근거하여 제시하는 절차를 포함할 수 있다.
상기 충전기 자동정지 절차는 충전기 중앙서버 시스템으로 수집되는 충전기 상태정보를 감시하여 충전기 상태정보가 기 설정된 안전 운영 임계값 범위를 벗어날 경우 사용자 단말 또는 관리자 단말로 위험상태 메시지를 출력함과 동시에 관리자의 원격제어 절차 없이 기 입력된 충전기 작동정지 절차에 따라 중앙서버 시스템에서 원격으로 위험상태 충전기를 자동으로 작동정지 시키되, 충전기 작동정지 진행 상태와 원인 분석 정보를 사용자 단말 또는 관리자 단말로 표시되도록 하는 절차를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 통계분석 서버(144)는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 저장된 데이터베이스(1421) 정보를 통계적으로 분석하기 위하여 충전기 설치환경에 따라 클래스를 설정하고 각 충전기의 설치 환경별 클래스에 따른 환경요소별 가중치를 상기 MMI 서버의 설정 값 메뉴에서 입력하는 절차를 포함하되;
상기 환경별 클래스에는 기후환경 클래스, 지진환경 클래스, 도로인접환경 클래스, 전기환경 클래스, 소음환경 클래스, 전자파 환경 클래스 중 일부 또는 전부를 선택적으로 포함시키고,
상기 환경별 클래스마다 각 환경요소에 대한 가중치를 상기 설정값 메뉴에서 달리 설정하여 최종 클래스별 환경요소 기여도가 산출되도록 하여 환경요소 기여도와 충전기 상태정보와의 상관관계를 통계적으로 산출하도록 하는 구성될 수 있으며, 통계분석 결과는 상기 MMI 서버의 통계관리 메뉴를 통해 표시되고 관리될 수 있다.
일 실시예로서 기후, 지진, 전자파 각 환경 클래스별 환경요소(기후요소(온도와 습도), 위치요소(시내, 도로변), 진동, 분진, 전자파, 전력품질)들에 대한 기여도 가중치 설정 값에 따른 클래스별 환경 기여도 산출 실시 예를 표로서 나타내면 아래와 같다.
클래스
분류		 각 클래스의 환경요소별 가중치
기후
클래스		 기후
요소		 진동 분진 전자파 전력품질 기여도
소계
온도 습도
25% 25% 20% 5% 5% 20% 100%
지진
클래스		 기후
요소		 진동 분진 전자파 전력품질 기여도
소계
온도 습도
25% 25% 30% 3% 2% 15% 100%
전자파
클래스		 위치
요소		 진동 분진 전자파 전력품질 기여도
소계
도로변 시내
20% 30% 5% 5% 30% 10% 100%
각 환경(온도 습도 등 기후, 충전기 설치 위치, 진동, 분진, 전자파, 전력품질)요소들에 대한 기여도는 세부적으로 재분류 될 수 있다. 예를 들어 전력품질 요소의 경우는 전력품질 판단 요소로서 전압, 전류, 주파수, 파상전력, 유효전력, 무효전력, 역률, 고조파를 전력품질 세부요소로 설정할 수 있고, 기후요소로서 연간 평균 강수량, 적설량, 연 평균 기온을 세부요소로 설정할 수 있으며, 위치요소로서 해안지역, 해안 도로지역, 환태평양 등 지진지역, 사막지역, 열대우림지역, 한대지역을 세부요소로 설정할 수 있고, 충전기 가동 시간대별로 계절, 오전, 오후, 휴일을 세부요소로 설정할 수 있으며, 각 세부요소별 가중치는 상기 MMI 서버의 설정 값 메뉴에서 입력하는 절차를 포함할 수 있다.
도 3c의 상기 MMI 서버 메뉴 중 (8)통계분석 메뉴의 데이터베이스 관리 메뉴(각 데이터베이스별 추정 변량에 따란 가중치 등 통계변수 입력)에는 충전기 설치환경에 따라 클래스를 정하고 각 환경별 클래스에 따른 환경요소별 가중치를 상기 설정 값 메뉴에서 입력하되, 상기 환경별 클래스는 기후환경 클래스, 지진환경 클래스, 도로인접환경 클래스, 전기환경 클래스, 소음환경 클래스, 전자파 환경 클래스 등 각종 설치 환경에 따른 주요 요소별로 환경클래스를 지정할 수 있고, 상기 환경별 클래스마다 각 환경요소에 대한 기여 가중치를 상기 설정 값 메뉴에서 달리 설정하여 최종 클래스별 환경요소 기여도가 산출되도록 하는 절차를 포함할 수 있으며, 환경요소 기여도와 충전기 상태정보와의 상관관계를 통계적으로 산출하여, 산출된 통계적 추정치가 정상상태의 실측치와 근사하도록 환경요소 기여 가중치를 변화시키면서 충전기 상태를 적응시키도록 하여 최종적으로 충전기의 정상상태 실측치와 통계적 추정치와의 상관관계 계수가 최고값을 가지는 추정모델이 추출되도록 하여 최적화된 추정모델 통계함수 매개변수를 추출하는 절차가 포함될 수 있으며, 충전기를 설치할 경우 주변 환경요소에 맞게 분류(클래스화)된 최적의 충전기 추정모델을 적용시켜 충전기의 운영 상태가 미리 예측되므로 충전기가 효율적으로 운영될 수 있는 충전기 운영 최적화 시스템을 구현하게 된다.
도 4는 도3a의 상세 구성도를 나타낸 것으로, 충전기 내부 센서부(122)에는 온도, 습도, 진동, 분진, 전자파, 전압강하를 측정할 수 있는 센서모듈을 포함하고, 각 센서모듈로부터 수신된 정보는 센서관리부(1221)의 제어하에 통신제어부(1211)를 통해 충전기 중앙서버 시스템(14)으로 전달된다. 또한 통신부의 M2M 통신모듈(1212)은 통신모듈들의 상태를 점검하고 충전기와 외부기기의 통신모듈(또는 통신서버)이 통신망(13)을 통해 통신하도록 통신제어부의 제어를 통해 충전기와 외부기기 간에 통신채널을 형성하게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기차 충전기 운영 최적화 시스템의 구성도로서, 전기차 충전기(22), 통신망(23), 전기차 충전기 중앙서버 시스템(24), 근거리 통신망(231)을 통한 충전고객 이동통신 단말(25), 충전고객 이동통신사 결제서버(281), 전력서비스 운영사업자 서버(282), 외부연동서버1~s(283), 사용자 단말1~t1(26), 관리자 단말1~t2(27)를 포함하여 구성되는, 충전기의 운영 최적화를 위한 구성이다.
도 5는 도 3a의 구성에서 상기 충전기의 근거리무선통신수단과 근거리 무선통신 채널을 형성할 수 있는 기능을 가진 충전고객의 이동통신 단말; 상기 외부연동서버들은 충전고객의 이동통신사 결제서버, 전력서비스 운영사업자 서버를 더 포함한 것으로 상기 충전기의 M2M 통신모듈은 통신사업자의 유무선통신망 또는 WiFi 무선통신망을 통해 공중통신망과 연결되어 상기 전기차 충전기 중앙서버 시스템과 통신가능하게 하고; 상기 근거리 무선통신 수단에는 블루투스, 지그비, NFC 통신을 포함하며, 상기 충전기의 통신부는 상기 충전고객의 이동통신 단말과 근거리 무선통신 채널을 형성하고 충전고객의 이동통신사 결제서버와 연결되며, 상기 충전기 중앙서버 시스템은 충전고객의 이동통신사 결제서버 등 결제 서비스 운영사업자의 서버와 충전 고객 이동통신기기와 연동을 통해 결제 정보를 관리하는 구성이다.
도 6은 상기 MMI 서버(143)에 의해 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17) 화면으로 메뉴를 표시하는 절차도로서, 초기 화면을 통해 사용자(관리자 포함)가 로그인하면(S1), MMI 주메뉴(로그인, 회원관리, 운영관리, 지도관리, 유지보수관리, 충전기관리, 장애관리, 통계관리 메뉴 중 일부 또는 전부를 포함하는 주메뉴)가 화면에 표시되고(S2), 사용자는 주메뉴를 선택하며(S3) 주메뉴 선택이후 관련 부메뉴들이 표시되고(S4) 사용자가 부메뉴 선택(S5)하면 MMI 서버는 선택된 부메뉴 기능을 수행(S6)한 후 사용자의 선택(S7)에 의해 로그인 상태를 유지하거나 MMI 초기화면으로 복귀하게 된다.
상기 MMI 서버(143)에 의해 사용자 단말(16)과 관리자 단말(17) 화면으로 표시되는 메뉴는
(1)로그인 메뉴에서는 충전기와 사용자, 관리자, 외부연동 서버가 상기 충전기 중앙서버 시스템에 접속한 이력 정보를 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스 또는 관련 접속이력 파일로부터 수집하여 표시하고 관리하도록 하며,
(2)회원관리 메뉴에서는 충전기, 충전 고객, 외부연동서버, 충전기 중앙서버 시스템 사용자와 관리자를 포함하는 상기 충전기 중앙서버 시스템으로 접속가능한 모든 회원 정보(고객관리 정보로서 과금, 소비행동, 누적사용량, 또는 통신사업자나 전력공급자 등 외부회원정보 중 일부 또는 전부가 포함될 수 있다)를 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장하고 사용자와 관리자에게 관리권한에 적합한 수준으로 표시하고 관리하도록 하며,
(3)운영관리 메뉴에서는 환경설정 메뉴(초기 설정 값 등) 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 수집된 각 충전기들의 상태 정보로부터 과금, 전력량 수요ㆍ공급에 관한 정보를 표시하고, 상기 충전기 중앙서버 시스템 운영에 관한 설정 값을 표시하고 입력, 수정 등 관리하도록 하며, 상기 충전기 중앙서버 시스템 설정값 입력 메뉴를 포함하여, 각 충전기의 정보별 수집 간격, 각 충전기 정상 운영과 안전 운영을 위한 각 충전기의 상태정보 임계값을 입력하도록 하는 절차를 포함할 수 있으며,
상기 충전기 중앙서버 시스템 운영에 관한 설정 값 관리 메뉴에는 설정 값에 따라 안전운영 임계값을 벗어나는 위험상태가 발생할 경우에 대비한 대응절차로서 ①충전기 원격제어절차, ②충전기 임계상태 경고표시절차, ③충전기 자동정지 절차 중 일부 또는 전부 절차를 포함하는 메뉴를 포함할 수 있고,
(4)지도관리 메뉴에서는 각 충전기들의 위치와 관련된 상태 정보를 표시하고 관련 정보들 간의 연동 관리가 가능하도록 표시하고 관리하도록 하며,
(5)유지보수관리 메뉴에서는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장된 각 충전기들의 유지보수와 관련된 상태 정보를 표시하고 관리하도록 하며,
(6)충전기관리 메뉴에서는 충전기 관리 메뉴(충전기 고유 식별주소, 충전기 관리 설정 정보 입력, 과금상태, 전력계량, 장애, 환경 및 센서 상태 등)를 포함하여, 각 충전기들의 상태관리 정보와 유지보수 및 장애 정보가 연동된 충전기 상태관리 정보가 표시되고 관리되도록 하며,
(7)장애관리 메뉴에서는 각 충전기들의 장애 정보와 운영, 유지보수 및 충전기 관리정보가 연동된 충전기 장애관리 정보가 표시되고, 관리되도록 하며,
(8)통계관리 메뉴에서는 각 충전기들의 센서정보와 운영정보, 유지보수정보, 장애정보, 관리정보, 고객관리정보(과금, 소비행동, 누적사용량 등), 통신사업자정보(서버연결상태, 통신 과금, 보안상태 등), 전력공급자정보(전력 수급상태)들 중 일부 또는 전부를 포함하는 정보들의 통계정보를 표시하고 관리하도록 하며, 데이터베이스 관리 메뉴(각 데이터베이스별 추정 변량에 따란 가중치 등 통계변수 입력)를 포함할 수 있다.
1 : 전기차 2 : 전기차 급속충전기
3 : 전기차 완속충전기 4 : 통신망
5 : 전기차충전인프라 정보시스템 6 : 전력공급설비
31 : 전기차 충전기 41 : 통신망
51 : 전기차충전인프라 운영시스템 61 : 외부연동서버
511 : 충전기 데이터 처리 시스템 512 : 충전인프라서버
513 : 부가서비스
11 : 전기차 12 : 전기차 충전기
13 : 유무선통신망(인터넷, TRS 망 등)
14 : 전기차 충전기 중앙 서버 시스템
16 : 사용자단말부 17 : 관리자 단말부
18 : 외부연동서버
121 : 충전기 통신부 122 : 충전기 센서부
123 : 충전부 124 : 내부 통신
1212: M2M 통신모듈
1211: 통신제어부 1212: M2M 통신모듈
1213: 근거리무선통신수단
1221: 센서관리부 1222: 충전기 내부센서모듈
1223 : 충전기 외부센서모듈 1224: 센서모듈 확장포트
141 : 통신서버 142 : DBMS 서버
143 : MMI 서버 144 : 통계분석 서버
145 : 외부인터페이스 1421: 데이터베이스
1431: 로그인 1432: 회원관리
1433: 운영관리 1434: 지도관리
1435: 유지보수관리 1436: 충전기관리
1437: 장애관리 1438: 통계관리
22 : 전기차 충전기
23 : 유무선통신망(인터넷, TRS 망 등)
24 : 전기차 충전기 중앙 서버 시스템
26 : 사용자단말부 27 : 관리자 단말부
281 : 충전고객이동통신사결제서버
282 : 전력서비스운영사업자서버
283 : 기타외부연동서버
221 : 충전기 통신부 222 : 충전기 센서부
223 : 충전부
241 : 통신서버 242 : DBMS 서버
243 : MMI 서버 244 : 통계분석 서버
245 : 외부인터페이스 2421: 데이터베이스

Claims (14)

  1. 전기차의 배터리를 충전하는 충전기의 운영을 최적화하기 위한 시스템을 구성함에 있어서,
    충전기 내부와 외부의 모든 센서모듈을 포함하는 충전기 센서부, 충전기의 모든 통신모듈을 포함하는 충전기 통신부, 전기차의 배터리를 충전하는 충전부를 포함하는 충전기;
    전기차 충전기의 운영 및 관리 상태를 모니터링 하는 전기차 충전기 중앙서버 시스템;
    사용자 단말부와 관리자 단말부;
    외부연동서버부; 및
    유무선 통신망;을 포함하되
    상기 충전기는 센서부의 센서모듈들을 관리하고 센서모듈로부터 수신된 정보를 상기 충전기 통신부를 통해 상기 충전기 중앙서버 시스템으로 전달하는 센서관리부;
    상기 충전기 통신부의 상태를 점검하고 통신 채널을 형성하여 충전기와 외부기기와의 통신을 제어하는 통신제어부;를 포함하고
    상기 유무선통신망은 공중유무선통신망, 인터넷망, TRS 망을 포함하며;
    상기 전기차 충전기 중앙서버 시스템은 DBMS 서버와 데이터베이스, 통신서버, MMI 서버, 통계분석 서버, 외부 인터페이스부를 포함하고;
    상기 사용자단말부와 관리자 단말부, 그리고 외부연동서버부는 각각 통신망을 통해 연결되며;
    상기 충전기의 충전 및 관리 상태 데이터(위치, 충전기 운영/관리 상태, 통신 채널 상태 등)는 충전기의 M2M 통신모듈과 상기 충전기 중앙서버 시스템의 통신서버를 통해 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장되고, 상기 충전기 중앙서버 시스템의 통계분석 서버에 의해 분석되며, 상기 충전기 중앙서버 시스템의 MMI 서버와 사용자 단말 및 관리자 단말부를 통해 충전기의 상태가 모니터링되고, 충전기 관리 프로그램이 유지보수 및 갱신되어 충전기가 운영 관리되고, 전력서비스 운영사업자 서버, 결제 서비스 운영사업자 서버 및 환경부 서버 등 외부연동 서버와 통신망을 통해 충전기 정보를 연동 관리하는 전기차 충전기 운영 최적화 시스템
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전기 통신 제어부는 제어를 통해 충전기와 외부기기와의 통신 채널을 형성하여 통신을 수행하는 M2M 통신모듈;
    상기 제어부의 제어를 통해 충전기와 외부 이동통신기기의 근거리 무선통신수단과 통신 채널을 형성하는 근거리무선통신수단; 및
    상기 충전기의 M2M 통신모듈은 통신사업자의 유무선통신망 또는 WiFi 무선통신망을 통해 공중통신망과 연결되어 상기 전기차 충전기 중앙서버 시스템과 통신가능하게 하고;
    상기 근거리 무선통신 수단에는 블루투스, 지그비, NFC 통신을 포함하는 전기차 충전기 운영 최적화 시스템
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전기의 근거리무선통신수단과 근거리 무선통신 채널을 형성할 수 있는 기능을 가진 충전고객의 이동통신 단말;을 더 포함하되
    상기 외부연동서버들은 충전고객의 이동통신사 결제서버, 전력서비스 운영사업자 서버를 포함하고,
    상기 충전기의 통신부는 상기 충전고객의 이동통신 단말과 근거리 무선통신 채널을 형성하고 충전고객의 이동통신사 결제서버와 연결되며,
    상기 충전기 중앙서버 시스템은 충전고객의 이동통신사 결제서버 등 결제 서비스 운영사업자의 서버와 충전 고객 이동통신기기와 연동을 통해 결제 정보를 관리하는 전기차 충전기 운영 최적화 시스템
  4. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전기 센서부의 센서모듈은 온도, 습도, 진동, 분진, 전자파, 전압강하를 측정할 수 있는 센서모듈을 포함하고;
    상기 충전기 중앙서버 시스템의 DBMS 서버는 상기 충전기로부터 전송되는 각종 정보(충전기 센서정보, 고객정보, 과금정보를 포함)를 상기 데이터베이스로 저장하고 저장된 데이터베이스와 데이터베이스 정보를 관리하며;
    상기 충전기 중앙서버 시스템의 통계분석 서버는 데이터베이스 정보를 통계적으로 분석하고,
    상기 충전기 중앙서버 시스템의 MMI 서버는 분석결과와 메뉴를 관리하며, 상기 사용자 단말을 통해 관리자가 분석결과 및 정보에 따라 충전기를 원격으로 제어할 경우, 사용자 단말에 입력된 원격 제어정보가 충전기 중앙서버 시스템으로 전달되어 충전기 중앙서버의 충전기 원격제어 절차와 원격제어 정보 전송 절차에 의해 전기차 충전기를 충전기 중앙서버 사용자 단말에서 원격으로 제어하고 관리하고;
    상기 사용자 단말과 관리자 단말은 스마트 기기, 노트북, 데스크탑 PC 및 각종 데이터 표시장치와 대형 스크린을 포함하되;
    상기 충전기에서 발생되는 충전기 상태정보(각 센서정보를 포함하는 충전기 상태 정보)와 고객정보 및 과금정보는 상기 충전기 중앙서버 시스템에서 설정하는 간격에 따라 각 정보가 설정된 형태를 갖추어 상기 데이터베이스로 저장되며, 저장된 데이터는 DBMS 서버에서 데이터베이스 관리절차에 의해 검색, 수정, 변경 등 관리되고, 각 데이터베이스는 통계분석 서버에서 각종 분석절차에 의해 분석하되 분석절차는 시계열적 분석과 통계적 분석(상관관계 및 회귀 분석 포함)을 모두 포함하며, 분석된 결과정보는 MMI 서버를 통해 사용자 단말, 관리자 단말로 표시 되도록 하는 전기차 충전기 운영 최적화 시스템
  5. 제4항에 있어서
    상기 MMI 서버는 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시되는 메뉴로서 접속이력(로그인) 관리, 회원관리, 운영관리, 지도관리, 유지보수관리, 충전기관리, 장애관리, 통계관리 표시절차 중 일부 또는 전체 절차를 선택적으로 포함하되;
    상기 접속이력 관리 표시절차에는 충전기와 사용자, 관리자, 외부연동 서버가 상기 충전기 중앙서버 시스템에 접속한 이력 정보를 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스 또는 관련 접속이력 파일로부터 수집하여 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하도록 하고,
    상기 회원관리 표시 절차는 충전기, 충전 고객, 외부연동서버, 충전기 중앙서버 시스템 사용자와 관리자를 포함하는 상기 충전기 중앙서버 시스템으로 접속가능한 모든 회원 정보를 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장하고 사용자와 관리자에게 관리권한에 적합한 정도로 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하며,
    상기 운영관리 표시 절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 수집된 각 충전기들의 상태 정보로부터 과금, 전력량 수요ㆍ공급에 관한 정보를 표시하고, 상기 충전기 중앙서버 시스템 운영에 관한 설정 값을 입력하고 수정하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 절차이고,
    상기 지도관리 절차는 상기 각 충전기들의 위치와 관련된 상태 정보를 표시하고 관련 정보들간의 연동 관리가 가능하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 절차이며,
    상기 유지보수관리 절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장된 각 충전기들의 유지보수와 관련된 상태 정보를 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 절차이며,
    상기 충전기관리 절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장된 각 충전기들의 상태관리 정보를 표시하고 유지보수 및 장애 정보와 연동 관리 가능하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 절차이며,
    상기 장애관리 절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장된 각 충전기들의 장애 정보를 표시하고 운영관리, 유지보수 및 충전기 관리정보와 연동 관리 가능하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 절차이며,
    상기 통계관리 절차는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장된 각 충전기들의 센서정보와 운영정보, 유지보수, 장애에 관한 모든 통계정보를 표시하고 관리 가능하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 절차를 가지는 전기차 충전기 운영 최적화 시스템
  6. 제5항에 있어서
    상기 운영관리 표시절차에는 상기 충전기 중앙서버 시스템 설정값 입력 메뉴를 포함하여, 각 충전기의 정보별 수집 간격, 각 충전기 정상 운영과 안전 운영을 위한 각 충전기의 상태정보 임계값을 입력하도록 하며,
    상기 설정값 입력 메뉴에는 안전운영 임계값을 벗어나는 위험상태일 경우 원격으로 충전기 작동을 정지시키는 제어절차를 포함하도록 하여, 상기 위험상태가 발생할 경우 상기 중앙 서버 시스템이 원격으로 위험상태의 충전기를 정지시키도록 하고;
    상기 충전기 중앙서버 시스템으로 수집되는 충전기 상태정보를 감시하여 충전기 상태정보가 기 설정된 정상 운영 입계값 범위를 벗어날 경우 사용자 단말 또는 관리자단말로 경고상태 메시지를 출력하고, 각 충전기 상태데이터를 표시하여 충전기가 안정 상태로 복구되기 위한 조치를 데이터베이스 분석결과에 근거하여 제시하며;
    상기 충전기 중앙서버 시스템으로 수집되는 충전기 상태정보를 감시하여 충전기 상태정보가 기 설정된 안전 운영 임계값 범위를 벗어날 경우 사용자 단말 또는 관리자 단말로 위험상태 메시지를 출력함과 동시에 관리자의 원격제어 절차 없이 기 입력된 충전기 작동정지 절차에 따라 중앙서버 시스템에서 원격으로 위험상태 충전기를 자동으로 작동정지 시키되, 충전기 작동정지 진행 상태와 원인 분석 정보를 사용자 단말 또는 관리자 단말로 표시되도록 하는 전기차 충전기 운영 최적화 시스템
  7. 제5항에 있어서
    상기 통계분석 서버는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 저장된 데이터베이스 정보를 통계적으로 분석하기 위하여 충전기 설치환경에 따라 클래스를 설정하고 각 충전기의 설치 환경별 클래스에 따른 환경요소별 가중치를 상기 설정 값 메뉴에서 입력하는 절차를 포함하되;
    상기 환경별 클래스에는 기후환경 클래스, 지진환경 클래스, 도로인접환경 클래스, 전기환경 클래스, 소음환경 클래스, 전자파 환경 클래스 중 일부 또는 전부를 선택적으로 포함시키고,
    상기 환경별 클래스마다 각 환경요소에 대한 기여 가중치를 상기 설정값 메뉴에서 달리 설정하여 최종 클래스별 환경요소 기여도가 산출되도록 하여 환경요소 기여도와 충전기 상태정보와의 상관관계를 통계적으로 산출하도록 하는 전기차 충전기 운영 최적화 시스템
  8. 전기차의 배터리를 충전하는 충전기의 운영을 최적화하기 위한 방법을 구성함에 있어서,
    충전기 내부와 외부의 모든 센서모듈을 포함하는 충전기 센서부, 충전기의 모든 통신모듈을 포함하는 충전기 통신부, 전기차의 배터리를 충전하는 충전부를 포함하는 충전기;
    전기차 충전기의 운영 및 관리 상태를 모니터링 하는 전기차 충전기 중앙서버 시스템;
    사용자 단말부와 관리자 단말부;
    외부연동서버부; 및
    유무선 통신망;을 포함하되
    상기 충전기는 센서부의 센서모듈들을 관리하고 센서모듈로부터 수신된 정보를 상기 충전기 통신부를 통해 상기 충전기 중앙서버 시스템으로 전달하는 센서관리부;
    상기 충전기 통신부의 상태를 점검하고 통신 채널을 형성하여 충전기와 외부기기와의 통신을 제어하는 통신제어부;를 포함하고
    상기 유무선통신망은 공중유무선통신망, 인터넷망, TRS 망을 포함하며;
    상기 전기차 충전기 중앙서버 시스템은 DBMS 서버와 데이터베이스, 통신서버, MMI 서버, 통계분석 서버, 외부 인터페이스부를 포함하고;
    상기 사용자단말부와 관리자 단말부, 그리고 외부연동서버부는 각각 통신망을 통해 연결되며;
    상기 충전기의 충전 및 관리 상태 데이터(위치, 충전기 운영/관리 상태, 통신 채널 상태 등)는 충전기의 M2M 통신모듈과 상기 충전기 중앙서버 시스템의 통신서버를 통해 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장되고, 상기 충전기 중앙서버 시스템의 통계분석 서버에 의해 분석되며, 상기 충전기 중앙서버 시스템의 MMI 서버와 사용자 단말 및 관리자 단말부를 통해 충전기의 상태가 모니터링되고, 충전기 관리 프로그램이 유지보수 및 갱신되어 충전기가 운영 관리되고, 전력서비스 운영사업자 서버, 결제 서비스 운영사업자 서버 및 환경부 서버 등 외부연동 서버와 통신망을 통해 충전기 정보를 연동 관리하는 절차를 포함하는 전기차 충전기 운영 최적화 방법
  9. 제8항에 있어서,
    상기 충전기 통신 제어부는 제어를 통해 충전기와 외부기기와의 통신 채널을 형성하여 통신을 수행하는 M2M 통신모듈;
    상기 제어부의 제어를 통해 충전기와 외부 이동통신기기의 근거리 무선통신수단과 통신 채널을 형성하는 근거리무선통신수단; 및
    상기 충전기의 M2M 통신모듈은 통신사업자의 유무선통신망 또는 WiFi 무선통신망을 통해 공중통신망과 연결되어 상기 전기차 충전기 중앙서버 시스템과 통신가능하도록 하는 단계를 가지며,
    상기 근거리 무선통신 수단에는 블루투스, 지그비, NFC 통신을 포함하는 전기차 충전기 운영 최적화 방법
  10. 제9항에 있어서,
    상기 충전기의 근거리무선통신수단과 근거리 무선통신 채널을 형성할 수 있는 기능을 가진 충전고객의 이동통신 단말;을 포함하되
    상기 외부연동서버들은 충전고객의 이동통신사 결제서버를 포함하는 단계;
    상기 충전기의 통신부는 상기 충전고객의 이동통신 단말과 근거리 무선통신 채널을 형성하고 충전고객의 이동통신사 결제서버와 연결되는 단계;
    상기 충전기 중앙서버 시스템은 충전고객의 이동통신사 결제서버 등 결제 서비스 운영사업자의 서버와 충전 고객 이동통신기기와 연동을 통해 결제 정보를 관리하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 운영 최적화 방법
  11. 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전기 센서부의 센서모듈은 온도, 습도, 진동, 분진, 전자파, 전압강하를 측정할 수 있는 센서모듈을 포함하고;
    상기 충전기 중앙서버 시스템의 DBMS 서버는 상기 충전기로부터 전송되는 각종 정보(충전기 센서정보, 고객정보, 과금정보를 포함)를 상기 데이터베이스로 저장하며 저장된 데이터베이스와 데이터베이스 정보를 관리하는 절차를 가지며;
    상기 충전기 중앙서버 시스템의 통계분석 서버는 데이터베이스 정보를 통계적으로 분석하는 절차를 가지고;
    상기 충전기 중앙서버 시스템의 MMI 서버는 분석결과와 메뉴를 관리하며, 상기 사용자 단말을 통해 관리자가 분석결과 및 정보에 따라 충전기를 원격으로 제어할 경우, 사용자 단말에 입력된 원격 제어정보가 충전기 중앙서버 시스템으로 전달되어 충전기 중앙서버의 충전기 원격제어 절차와 원격제어 정보 전송 절차에 의해 전기차 충전기를 충전기 중앙서버 사용자 단말에서 원격으로 제어하고 관리하는 절차를 가지며;
    상기 사용자 단말과 관리자 단말은 스마트 기기, 노트북, 데스크탑 PC 및 각종 데이터 표시장치와 대형 스크린을 포함하되;
    상기 충전기에서 발생되는 충전기 상태정보(각 센서정보를 포함하는 충전기 상태 정보)와 고객정보 및 과금정보는 상기 충전기 중앙서버 시스템에서 설정하는 간격에 따라 각 정보가 설정된 형태를 갖추어 상기 데이터베이스로 저장되는 단계; 저장된 데이터는 DBMS 서버에서 데이터베이스 관리절차에 의해 검색, 수정, 변경 등 관리되는 단계; 각 데이터베이스는 통계분석 서버에서 각종 분석절차에 의해 분석하되 분석절차는 시계열적 분석과 통계적 분석(상관관계 및 회귀 분석 포함)을 모두 포함하는 단계; 및 분석된 결과정보는 MMI 서버를 통해 사용자 단말, 관리자 단말로 표시 되도록 하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 운영 최적화 방법
  12. 제11항에 있어서
    상기 MMI 서버는 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시되는 메뉴로서 접속이력(로그인) 관리, 회원관리, 운영관리, 지도관리, 유지보수관리, 충전기관리, 장애관리, 통계관리 표시단계 중 일부 또는 전체 단계를 선택적으로 포함하되;
    상기 접속이력 관리 표시단계에는 충전기와 사용자, 관리자, 외부연동 서버가 상기 충전기 중앙서버 시스템에 접속한 이력 정보를 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스 또는 관련 접속이력 파일로부터 수집하여 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하도록 하는 단계;
    상기 회원관리 표시 단계는 충전기, 충전 고객, 외부연동서버, 충전기 중앙서버 시스템 사용자와 관리자를 포함하는 상기 충전기 중앙서버 시스템으로 접속가능한 모든 회원 정보를 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장하고 사용자와 관리자에게 관리권한에 적합한 정도로 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 단계;
    상기 운영관리 표시 단계는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 수집된 각 충전기들의 상태 정보로부터 과금, 전력량 수요ㆍ공급에 관한 정보를 표시하고, 상기 충전기 중앙서버 시스템 운영에 관한 설정 값을 입력하고 수정하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 단계;
    상기 지도관리 단계는 상기 각 충전기들의 위치와 관련된 상태 정보를 표시하고 관련 정보들간의 연동 관리가 가능하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 단계;
    상기 유지보수관리 단계는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장된 각 충전기들의 유지보수와 관련된 상태 정보를 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 단계;
    상기 충전기관리 단계는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장된 각 충전기들의 상태관리 정보를 표시하고 유지보수 및 장애 정보와 연동 관리 가능하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 단계;
    상기 장애관리 단계는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장된 각 충전기들의 장애 정보를 표시하고 운영관리, 유지보수 및 충전기 관리정보와 연동 관리 가능하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 단계;
    상기 통계관리 단계는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 데이터베이스에 저장된 각 충전기들의 센서정보와 운영정보, 유지보수, 장애에 관한 모든 통계정보를 표시하고 관리 가능하도록 사용자 단말과 관리자 단말을 통해 표시하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 운영 최적화 방법
  13. 제12항에 있어서
    상기 운영관리 표시단계에는 상기 충전기 중앙서버 시스템 설정값 입력 메뉴를 포함하여, 각 충전기의 정보별 수집 간격, 각 충전기 정상 운영과 안전 운영을 위한 각 충전기의 상태정보 임계값을 입력하도록 하는 단계;
    상기 설정값 입력 메뉴에는 안전운영 임계값을 벗어나는 위험상태일 경우 원격으로 충전기 작동을 정지시키는 제어절차를 포함하도록 하여, 상기 위험상태가 발생할 경우 상기 중앙 서버 시스템이 원격으로 위험상태의 충전기를 정지시키도록 하는 단계;
    상기 충전기 중앙서버 시스템으로 수집되는 충전기 상태정보를 감시하여 충전기 상태정보가 기 설정된 정상 운영 입계값 범위를 벗어날 경우 사용자 단말 또는 관리자단말로 경고상태 메시지를 출력하고, 각 충전기 상태데이터를 표시하여 충전기가 안정 상태로 복구되기 위한 조치를 데이터베이스 분석결과에 근거하여 제시하는 단계;
    상기 충전기 중앙서버 시스템으로 수집되는 충전기 상태정보를 감시하여 충전기 상태정보가 기 설정된 안전 운영 임계값 범위를 벗어날 경우 사용자 단말 또는 관리자 단말로 위험상태 메시지를 출력함과 동시에 관리자의 원격제어 절차 없이 기 입력된 충전기 작동정지 절차에 따라 중앙서버 시스템에서 원격으로 위험상태 충전기를 자동으로 작동정지 시키되, 충전기 작동정지 진행 상태와 원인 분석 정보를 사용자 단말 또는 관리자 단말로 표시되도록 하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 운영 최적화 방법
  14. 제12항에 있어서
    상기 통계분석 서버는 상기 충전기 중앙서버 시스템의 저장된 데이터베이스 정보를 통계적으로 분석하기 위하여 충전기 설치환경에 따라 클래스를 설정하고 각 충전기의 설치 환경별 클래스에 따른 환경요소별 가중치를 상기 설정 값 메뉴에서 입력하는 절차를 포함하는 단계;
    상기 환경별 클래스에는 기후환경 클래스, 지진환경 클래스, 도로인접환경 클래스, 전기환경 클래스, 소음환경 클래스, 전자파 환경 클래스 중 일부 또는 전부를 선택적으로 포함시키고,
    상기 환경별 클래스마다 각 환경요소에 대한 기여 가중치를 상기 설정값 메뉴에서 달리 설정하여 최종 클래스별 환경요소 기여도가 산출되도록 하여 환경요소 기여도와 충전기 상태정보와의 상관관계를 통계적으로 산출하는 단계를 포함하는 전기차 충전기 운영 최적화 방법
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112926953A (zh) * 2021-04-16 2021-06-08 无锡市政公用新能源科技有限公司 一种市政公用新能源充电运营平台
KR20220050812A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 에코브 주식회사 차량용 배터리 충전 스테이션의 안전관리장치 및 그 방법
KR102400956B1 (ko) * 2021-10-28 2022-05-24 (주)대은 전력 설비를 위한 양방향 제어시스템
KR20220074440A (ko) * 2020-11-27 2022-06-03 (주)진우소프트이노베이션 전기 자동차 충전 인프라 운영 관리 장치를 통한 전기 자동차 충전기의 충전량 제어 방법
KR20220120108A (ko) 2021-02-23 2022-08-30 쌍용자동차 주식회사 전기 자동차 충전 운영시스템
WO2022265333A1 (ko) * 2021-06-15 2022-12-22 주식회사 안단테 이벤트 데이터 기록 장치를 구비한, 전기 이동장치를 위한 전력 충방전 설비, 및 전력 충방전 설비들을 관리하고 실시간 위험을 예측하는 서버 컴퓨터 장치
CN116739566A (zh) * 2023-06-30 2023-09-12 深圳市聚亚科技有限公司 一种智能充电机运维管理方法
US11854315B1 (en) 2022-11-10 2023-12-26 Mercedes-Benz Group AG Charging station recommendation for an electric vehicle
WO2024075990A1 (ko) * 2022-10-07 2024-04-11 (주)펌프킨 건설현장의 환경관리가 가능한 충전시스템
WO2024080601A1 (ko) * 2022-10-12 2024-04-18 주식회사 소프트베리 전기차 충전소의 ai 기반 다이나믹 프라이싱 시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102317982B1 (ko) 2021-05-25 2021-10-28 (주)부품디비 전기차 유지보수 빅데이터 웨어하우스 시스템
KR102456499B1 (ko) 2022-05-18 2022-10-21 (주)부품디비 전기차 유지보수 대상 통합정보 시스템
KR102624649B1 (ko) 2023-03-31 2024-01-17 (주)부품디비 전기차 통합유지보수 클라우드 플랫폼

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120076524A (ko) * 2010-11-29 2012-07-09 주식회사 케이티 전기차 충전 관리 시스템 및 방법
KR20160012355A (ko) * 2014-07-23 2016-02-03 주식회사 파워큐브 전기자동차 충전 및 역전송 전력 운영시스템
KR101920058B1 (ko) * 2017-08-31 2018-11-19 서강대학교 산학협력단 전기차 충전소 전력량 모니터링 시스템 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120076524A (ko) * 2010-11-29 2012-07-09 주식회사 케이티 전기차 충전 관리 시스템 및 방법
KR20160012355A (ko) * 2014-07-23 2016-02-03 주식회사 파워큐브 전기자동차 충전 및 역전송 전력 운영시스템
KR101920058B1 (ko) * 2017-08-31 2018-11-19 서강대학교 산학협력단 전기차 충전소 전력량 모니터링 시스템 및 방법

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220050812A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 에코브 주식회사 차량용 배터리 충전 스테이션의 안전관리장치 및 그 방법
KR20220074440A (ko) * 2020-11-27 2022-06-03 (주)진우소프트이노베이션 전기 자동차 충전 인프라 운영 관리 장치를 통한 전기 자동차 충전기의 충전량 제어 방법
KR20220120108A (ko) 2021-02-23 2022-08-30 쌍용자동차 주식회사 전기 자동차 충전 운영시스템
CN112926953A (zh) * 2021-04-16 2021-06-08 无锡市政公用新能源科技有限公司 一种市政公用新能源充电运营平台
WO2022265333A1 (ko) * 2021-06-15 2022-12-22 주식회사 안단테 이벤트 데이터 기록 장치를 구비한, 전기 이동장치를 위한 전력 충방전 설비, 및 전력 충방전 설비들을 관리하고 실시간 위험을 예측하는 서버 컴퓨터 장치
KR102400956B1 (ko) * 2021-10-28 2022-05-24 (주)대은 전력 설비를 위한 양방향 제어시스템
WO2023075228A1 (ko) * 2021-10-28 2023-05-04 (주)에코파워텍 전력 설비를 위한 양방향 제어시스템
WO2024075990A1 (ko) * 2022-10-07 2024-04-11 (주)펌프킨 건설현장의 환경관리가 가능한 충전시스템
WO2024080601A1 (ko) * 2022-10-12 2024-04-18 주식회사 소프트베리 전기차 충전소의 ai 기반 다이나믹 프라이싱 시스템
US11854315B1 (en) 2022-11-10 2023-12-26 Mercedes-Benz Group AG Charging station recommendation for an electric vehicle
CN116739566A (zh) * 2023-06-30 2023-09-12 深圳市聚亚科技有限公司 一种智能充电机运维管理方法
CN116739566B (zh) * 2023-06-30 2024-05-17 深圳市聚亚科技有限公司 一种智能充电机运维管理方法

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