JP2014003803A - 電気自動車、バッテリー充電ステーション、これを含む電気自動車のバッテリー交換予約システム、及びその予約方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電気自動車のバッテリー残量に基づいて走行経路に従うバッテリー充電ステーションにバッテリー情報を要請し、バッテリー交換を事前予約することによって、より効率的で、かつ便利にバッテリーを交換できる電気自動車、バッテリー充電ステーション、バッテリー交換予約システム、及びその方法を提供するためのものである。
【解決手段】本発明の電気自動車は、電気自動車に取り付けられたバッテリーの残量を検出する残量検出部、バッテリー充電ステーションとの通信のための通信部、及び上記バッテリーの残量及び上記電気自動車の走行経路に基づいて上記電気自動車のバッテリーを交換するバッテリー充電ステーションを決定し、上記決まったバッテリー充電ステーションにバッテリー交換予約命令を転送する制御部を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は電気自動車のバッテリー交換予約に関し、より詳しくは、電気自動車のバッテリーを易しくて便利で、かつ速やかに交換できるように事前に予約するための技術に関する。

人間の生活や社会活動に必須な手段として位置付けた自動車は、石油のような化石エネルギーをエネルギー源にして動く移動手段である。しかしながら、化石エネルギーは埋蔵量が限定された資源で、時間が経るにつれて枯渇しており、その価格も持続的に上昇している実状である。

特に、化石エネルギーはその使用過程で大気環境を汚染させる多様な排気ガスを排出するだけでなく、地球温暖化の主要原因として作用している二酸化炭素を多量排出する問題点により世界各国では全産業分野に亘って二酸化炭素排出量の低減のための多様な研究開発活動を遂行しており、その代案として電気をエネルギー源にして移動する電気自動車が開発された。

電気自動車は純粋電気自動車（Battery powered electric vehicle）、電動機とエンジンを共に利用するハイブリッド電気自動車（Hybrid electric vehicle）、燃料電池電気自動車（Fuel cell electric vehicle）などが開発されている。また、電気自動車の活性化と普及の拡大のためには、何時何処でも容易に充電できる充電インフラの構築が必須であるので、これに関しても多様な研究が進められている。

しかしながら、電気自動車は石油（ガソリン、軽油等）を利用したり天然ガスを利用する自動車とは異なり、プラグイン方式によりバッテリーに電力を充電するようになるので、消費者は長い待機時間が要求されて非常に不便であり、充電施設を運営する業体は過度に長い待機時間により経済性のない実状である。

上記した問題点を解決するために、最近には電気自動車のバッテリーに電源を直接充電せず、事前にバッテリーを充電して完充電されているバッテリー自体を交換する方式（以下、‘バッテリー取替方式’という）の充電技術が提案されている。

このようなバッテリー取替方式は、充電を必要とする消費者が充電ステーションに訪問すれば、既に使用されたバッテリーを予め完充電されているバッテリーと取り替え、取り付けするようになるので、別途の充電時間無しで便利に利用できる長所がある。

しかしながら、バッテリーが高価で、資源の効率的な活用のためには、充電ステーションで交換されるバッテリーの管理が必要である。例えば、特定の充電ステーションに車両が集まることになれば、バッテリーが充分でないことがあり、消費者が無駄足をすることもあり、反対の場合にはバッテリーが永らく未使用状態で放置されることもある。

また、路線電気バスをバッテリー交換方式の電気車として使用する場合、路線電気バスのような車両は一定路線を運行するようになるため、便利で、かつ速やかにバッテリーが交換できる充電ステーションが必要である。

本発明の目的は、電気自動車のバッテリー残量に基づいて走行経路に従うバッテリー充電ステーションにバッテリー情報を要請し、バッテリー交換を事前予約することによって、より効率的で、かつ便利にバッテリーを交換できる電気自動車、バッテリー充電ステーション、バッテリー交換予約システム、及びその方法を提供することにある。

上記の目的は、電気自動車において、電気自動車に取り付けられたバッテリーの残量を検出する残量検出部、バッテリー充電ステーションとの通信のための通信部、及び上記バッテリーの残量及び上記電気自動車の走行経路に基づいて上記電気自動車のバッテリーを交換するバッテリー充電ステーションを決定し、上記決まったバッテリー充電ステーションにバッテリー交換予約命令を転送する制御部を含むことを特徴とする、電気自動車により達成できる。

ここで、上記制御部は上記バッテリー残量に基づいて上記電気自動車の走行距離をモニタリングし、上記電気自動車の走行経路に対応するバッテリー充電ステーションとの通信を通じて上記電気自動車のバッテリーの交換の可否に関する情報を取得して、上記電気自動車のバッテリーを交換する上記バッテリー充電ステーションを決定することができる。

一方、上記の目的は、電気自動車において、上記電気自動車に取り付けられたバッテリーの残量を検出する残量検出部、ユーザの入力のためのユーザ入力部、バッテリー充電ステーションとの通信のための通信部、及び上記バッテリーの残量及び上記電気自動車の走行経路に基づいて上記ユーザに上記電気自動車のバッテリーを交換できるバッテリー充電ステーションを推薦し、上記ユーザにより選択されたバッテリー充電ステーションにバッテリー交換予約命令を転送する制御部を含むことを特徴とする、電気自動車によっても達成できる。

ここで、上記制御部は、上記バッテリー残量に基づいて上記電気自動車の走行距離をモニタリングし、上記電気自動車の走行経路に対応するバッテリー充電ステーションとの通信を通じて上記電気自動車のバッテリーの交換の可否に関する情報を取得して、上記ユーザに上記電気自動車のバッテリーを交換できるバッテリー充電ステーションを推薦することができる。

また、上記制御部は、上記バッテリーの残量が一定レベル以下の場合、上記ユーザに充電要請メッセージを提供することができる。

一方、上記通信部は、外部との通信を通じて上記走行経路の交通状況に関する情報を獲得し、上記制御部は上記交通状況及び上記バッテリー残量に基づいて上記走行距離を算出することができる。

そして、上記制御部は上記電気自動車に取り付けられたバッテリーの情報を上記バッテリー充電ステーションに転送して、上記バッテリー充電ステーションに上記電気自動車に取付可能なバッテリーの存否を確認要請することができる。

ここで、上記電気自動車は路線電気バスを含み、上記バッテリー充電ステーションはバス停留場に設けられるものであって、上記制御部は、上記路線電気バスの走行路線に対応する上記バッテリー充電ステーションを予約対象として選択することができる。

一方、上記の目的は、本発明によって、電気自動車の充電ステーションにおいて、電気自動車のバッテリー取付モジュールに取り付けられる充電式バッテリーの収納のためのバッテリー積載部、上記バッテリー積載部に収納されたバッテリーの種類、数量、充電状態、及び予約状況に関する情報が格納されたデータベース部、上記電気自動車との通信のための通信部、及び予約可能なバッテリーに関する情報を上記データベースから抽出して上記電気自動車に提供し、上記電気自動車から予約命令の転送を受けて上記データベース部の予約情報をアップデートする予約管理部を含むことを特徴とする、電気自動車の充電ステーションによっても達成できる。

一方、上記の目的は、本発明によって、電気自動車のバッテリー交換予約システムにおいて、電気自動車に取り付けられたバッテリーの残量を検出する残量検出部、バッテリー充電ステーションとの通信のための通信部、及び上記バッテリーの残量及び上記電気自動車の走行経路に基づいて上記電気自動車のバッテリーを交換するバッテリー充電ステーションを決定し、上記決まったバッテリー充電ステーションにバッテリー交換予約命令を転送する制御部を含む電気自動車、及び上記電気自動車に取り付けられる充電式バッテリーの収納のためのバッテリー積載部、上記バッテリー積載部に収納されたバッテリーの種類、数量、充電状態、及び予約状況に関する情報が格納されたデータベース部、上記電気自動車との通信のための通信部、及び上記電気自動車に既に取り付けられた上記バッテリーに対応する予約可能なバッテリーに関する情報を上記データベースから抽出して上記電気自動車に提供し、上記電気自動車から予約命令の転送を受けて上記データベース部の予約情報をアップデートする予約管理部を含むバッテリー充電ステーションを含む電気自動車のバッテリー交換予約システムによっても達成できる。

ここで、上記電気自動車は路線電気バスを含み、上記バッテリー充電ステーションはバス停留場に設けられるものであって、上記制御部は上記路線電気バスの走行路線に対応する上記バッテリー充電ステーションを予約対象として選択することができる。

一方、上記の目的は、電気自動車のバッテリー交換予約方法において、電気自動車に取り付けられたバッテリーの残量を検出するステップ、上記電気自動車で走行経路にあるバッテリー充電ステーションに交換予約の可否を問い合わせるステップ、上記バッテリー充電ステーションで上記電気自動車に取付可能なバッテリーの予約の可否を確認して上記電気自動車に返信するステップ、上記バッテリー充電ステーションから予約可能であるという返信が来た場合、上記電気自動車で上記バッテリー充電ステーションにバッテリーの交換予約を要請し、ユーザに予約情報を知らせるステップ、及び上記バッテリー充電ステーションでバッテリー交換予約情報をアップデートするステップを含むことを特徴とする、電気自動車のバッテリー交換予約方法によっても達成できる。

ここで、電気自動車のバッテリー交換予約方法は、上記バッテリー充電ステーションで上記バッテリー充電ステーションに進入する上記電気自動車の識別情報を通じて予約された車両か否かを確認するステップ、上記電気自動車の予約情報が存在する場合、上記電気自動車に進入グラント信号を転送するステップ、上記電気自動車が上記バッテリー充電ステーションに進入すれば、進入位置を確認して上記電気自動車に確認信号を転送するステップ、上記電気自動車で上部に設置されたバッテリー取付モジュールのドアを開放するステップ、上記バッテリー充電ステーションに設置された保護ガイドを下降させて上記バッテリー取付モジュールを密閉させるステップ、及び上記バッテリーを取り替えるステップをさらに含むことができる。

また、上記バッテリー充電ステーションで、上記バッテリー充電ステーションに進入する上記電気自動車の識別情報を通じて予約された車両か否かを確認するステップ、上記電気自動車の予約情報が存在する場合、上記電気自動車に進入グラント信号を転送するステップ、上記電気自動車が上記バッテリー充電ステーションに進入すれば、進入位置を確認して上記電気自動車に確認信号を転送するステップ、上記バッテリー充電ステーションに設置された保護ガイドを下降させて上記バッテリー取付モジュールを密閉させるステップ、上記電気自動車で上部に設置されたバッテリー取付モジュールのドアを開放するステップ、及び上記バッテリーを取り替えるステップをさらに含むことができる。

以上、説明したように、本発明によれば、電気自動車のバッテリー残量に基づいて走行経路に従うバッテリー充電ステーションにバッテリー情報を要請し、バッテリー交換を事前予約することによって、より効率的で、かつ便利にバッテリーを交換できる電気自動車、バッテリー充電ステーション、バッテリー交換予約システム、及びその方法が提供される。

本発明の第１実施形態に従う電気自動車のバッテリー交換予約システムの概略図である。 図１の電気自動車のバッテリー交換予約システムの制御ブロック図を簡略に示すものである。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車及びバッテリー充電ステーションのバッテリー交換方法を説明するための流れ図である。 本発明の第２実施形態に従う電気自動車及びバッテリー充電ステーションのバッテリー交換方法を説明するための流れ図である。 本発明の第３実施形態に従う電気自動車及びバッテリー充電ステーションのバッテリー交換方法を説明するための流れ図である。 本発明の第４実施形態に従う電気自動車及びバッテリー充電ステーションのバッテリー交換方法を説明するための流れ図である。 本発明の第５実施形態に従うバッテリー交換予約システムのブロック図である。 電気自動車のバッテリー交換予約システムを説明するための概略的な構成図である。 電気自動車のバッテリー交換予約システムを説明するための概略的な構成図である。 本発明の第５実施形態に従うバッテリー交換予約システムのバッテリー交換方法を示す流れ図である。

図１は本発明の第１実施形態に従う電気自動車のバッテリー交換予約システムの概略図、図２は図１の電気自動車のバッテリー交換予約システムの制御ブロック図を簡略に示すものである。

図１及び２を参照すると、本発明の第１実施形態に従う電気自動車１００のバッテリー交換予約システムは、電気自動車１００及びバッテリー充電ステーション２００を含む。

本実施形態に従う電気自動車１００は、残量検出部１１０、通信部１２０、及び制御部１３０を含む。

残量検出部１１０は電気自動車１００に取り付けられたバッテリーの残量を検出するためのものであって、バッテリー電圧／電流測定センサー及び残量算出アルゴリズムで具現可能である。例えば、バッテリーの電圧を測定し、予め格納された電圧と残量との相関関係に従う予測モデルに適用してバッテリー残量を算出することができる。

通信部１２０は電気自動車１００と外部との通信のためのものであって、無線通信モジュールで具現可能である。通信部１２０の無線通信方式はＣＤＭＡ方式を初めとして多様な無線通信方式が採用できる。

制御部１３０は、残量検出部１１０及び通信部１２０との連動を通じて、バッテリー残量に基づいて走行経路にあるバッテリー充電ステーション２００との通信を通じてバッテリー交換予約を遂行するものであって、プロセッサ、コントローラ、及び制御命令語で具現可能である。

制御部１３０の動作プロセスは、ユーザ（運転手）の便宜及び適用環境によって多様にプログラミングされることができ、これに対する具体的な説明は後述する。

また、図２を参照すると、本実施形態に従うバッテリー充電ステーション２００は、バッテリー積載部２１０、通信部２２０、データベース部２３０、及び予約管理部２４０を含む。

バッテリー積載部２１０はバッテリー充電ステーション２００に設置されてバッテリー取替作業時に用いられる完充電及び放電バッテリーを保管する積載台であって、積層式、平衡式、これらの混合方式など、多様に構成できる。また、バッテリー積載部２１０は、充電モジュールを含んでいるので、保管された個所でバッテリーの充電がなされるように構成できる。

通信部２２０は外部との通信のためのものであって、無線通信モジュールで具現可能である。通信部２２０の無線通信方式は、ＣＤＭＡ方式を初めとして多様な無線通信方式が採用できる。

データベース部２３０は、バッテリー積載部２１０に収納されたバッテリーの種類、数量、充電状態、及び予約状況に関する情報が格納されたものであって、多様な格納媒体により具現可能である。

予約管理部２４０は、通信部２２０及びデータベース部２３０との連動を通じて、予約可能なバッテリーに関する情報をデータベースで抽出して電気自動車１００に提供し、電気自動車１００からの予約命令の入力を受けて予約を処理し、データベース部２３０の情報をアップデートするものであって、プロセッサ、コントローラ、及び制御命令語により具現可能である。

図３は、本発明の第１実施形態に従う電気自動車１００及びバッテリー充電ステーション２００のバッテリー交換方法を説明するための流れ図である。

図３を参照すると、電気自動車１００は取り付けられたバッテリーの残量をモニタリングする（Ｓ１０）。電気自動車１００は、バッテリー残量をディスプレイに表示して運転手がこれを知るようにすることもできる。延いては、バッテリー残量に基づいて予想走行距離を算出して、これをユーザに案内することもできる。この際、予想走行距離はバッテリー残量だけでなく、現在の交通状況を考慮して算出されることもできる。

一方、バッテリー充電ステーション２００は、バッテリー積載部２１０に積載されたバッテリーの種類、数量、充電状態などをモニタリングし、これに対する情報をデータベースにアップデートする（Ｓ２０）。ここで、データベース部２３０のバッテリー状況情報はバッテリー積載部２１０または別途のバッテリー充電管理モジュール（図示せず）との連動を通じて自動でアップデートされることができ、場合によっては管理者によりアップデートされることもできる。

電気自動車１００は、バッテリー残量に基づいて走行経路に存在するバッテリー充電ステーション２００にバッテリー情報を要請する（Ｓ１２）。

例えば、電気自動車１００は、バッテリー残量が基準値以下になれば（Ｓ１１）、自動で電気自動車１００の走行経路に存在するバッテリー充電ステーション２００にバッテリーの交換の可否などの情報を要請するようにプログラミングすることができる。例えば、バッテリー残量が１５％または１０％以下の場合、バッテリーの交換予約を自動で遂行するようにすることができる。

この際、電気自動車１００は走行経路にある最も近い１つの充電ステーションのみに情報要請をしたり、走行経路にある多数個の充電ステーションに同一な情報要請をするように設定できる。ここで、電気自動車１００は、本人の識別情報を初めとして取り付けられたバッテリーの種類などの情報をバッテリー充電ステーション２００に転送する。

バッテリー充電ステーション２００は、電気自動車１００の情報要請に対応してデータベース部２３０に格納されたバッテリーの状況情報を抽出して電気自動車１００に返信する（Ｓ１３）。例えば、簡単には電気自動車１００が問い合わせたバッテリーの交換予約の可否に対する情報を初めとして余分のバッテリー個数などの情報を電気自動車１００に転送することができる。

電気自動車１００は、バッテリー充電ステーション２００から予約の可否に対する情報を受信した後、予約可能な充電ステーションのうち、バッテリーを交換する充電ステーションを決めて、該当バッテリー充電ステーション２００に予約命令を転送する（Ｓ１４）。

予約命令を受信したバッテリー充電ステーション２００は、該当電気自動車１００のバッテリー交換予約を設定し、確認信号を電気自動車１００に返信する（Ｓ１５）。電気自動車１００は、予約された情報（例えば、バッテリー充電ステーション２００の名称、位置等）をユーザ（運転手）に知らせることによって、バッテリー交換ができるように案内する。この際、電気自動車１００は予約されたバッテリー充電ステーション２００に走行するように案内することもできる。

この際、バッテリー充電ステーション２００は、予約された情報をデータベース部２３０に格納してバッテリー状況及び予約状況に関する情報をアップデートする（Ｓ２０）。

このように、電気自動車１００に取り付けられたバッテリーの種類によって現在バッテリー交換の可否を走行経路に存在する充電ステーションに問い合わせて、これに基づいて事前に交換予約をすることができるので、ユーザの便宜を図ると共に、バッテリーを効率的に管理使用することができる。

以下、図３を参照して、前述した図３のプロセスを路線電気バスに適用することを例として説明する。バッテリー充電ステーション２００はバス停留場に設けられ、乗車位置で乗客を乗せたり降りる間、バッテリー交換がなされることができるようにする。

路線電気バスは、バッテリー残量が所定レベル以下であれば（Ｓ１１）、バス路線によって次の停留場に位置したバッテリー充電ステーション２００にバッテリー交換の可否を問い合わせる（Ｓ１２）。この際、近い１つのバッテリー充電ステーション２００のみ問い合わせることもできるが、現在位置で次のバス路線に存在する多数のバッテリー充電ステーション２００に同一な問い合わせをすることもできる。

路線電気バスは、バッテリー充電ステーション２００から予約の可否に対する返信が転送されれば（Ｓ１３）、予約可能なバッテリー充電ステーション２００のうちの１つに予約命令を転送する（Ｓ１４）。

ここで、路線電気バスでバッテリー充電ステーション２００を決定する方法は、該当バス路線を考慮して最も近い次の停留場に位置したバッテリー充電ステーション２００に決定したり、ユーザが決定するようにする方法を取る等、多様な方式が適用できる。

図４は、本発明の第２実施形態に従う電気自動車１００及びバッテリー充電ステーション２００のバッテリー交換方法を説明するための流れ図である。本実施形態の構成は前述した図１及び図２の構成と類似しており、前述した実施形態と重複する説明を省略する。

図２を参照すると、本実施形態に従う電気自動車１００はユーザ入力部１４０をさらに含む。ユーザ入力部１４０はユーザから入力を受けるためのものであって、ボタン、タッチスクリーン、ジョイスティックなどとユーザメニュープログラムなど、多様なユーザインターフェース手段により具現できる。

図４を参照すると、電気自動車１００はバッテリー残量を検出してユーザに表示する（Ｓ４０）。一方、バッテリー充電ステーション２００はバッテリー積載部２１０に積載されたバッテリーの種類、数量、充電状態などをモニタリングし、これに対する情報をデータベースにアップデートする（Ｓ２０）。

ユーザはバッテリー残量などを考慮して電気自動車１００に設けられたユーザ入力部１４０を通じてバッテリー交換要請をすることができる（Ｓ４１）。

電気自動車１００はユーザの入力に対応して走行経路に存在するバッテリー充電ステーション２００に予約の可否に関する情報を要請する（Ｓ４２）。ここで、ユーザの交換要請のない場合には第１実施形態のように一定残量以下になれば自動でＳ４２ステップに移行することができる。

バッテリー充電ステーション２００は、電気自動車１００の情報要請に対応してデータベース部２３０に格納されたバッテリーの状況情報を抽出して該当バッテリータイプの予約可能情報を電気自動車１００に返信する（Ｓ４３）。

電気自動車１００は、バッテリー充電ステーション２００から予約の可否に対する情報を受信した後、予約可能な充電ステーションをユーザに推薦する（Ｓ４４）。

例えば、次の経路に存在する１つのバッテリー充電ステーション２００に予約の可否を問い合わせたが、取替可能なバッテリーがあって予約が可能であるという返信が来ると、該当バッテリー充電ステーション２００をユーザに推薦してユーザに予約するか否かを聞く。

他の例として、走行経路に存在する近い充電ステーションのうちの３個に予約するか否かを問い合わせて、そのうちの２つのみで該当バッテリーの余裕分があって予約可能であると返信が来ると、該当バッテリー充電ステーション２００をユーザに推薦する。この際、完充電されたバッテリーの余裕分がないと返信が来たバッテリー充電ステーション２００に対してもユーザにこの事実を表示して知らせてくれることができる。例えば、該当バッテリー充電ステーション２００から該当バッテリーが完充電されないで余裕分のバッテリーがないと通知した場合でも、該当バッテリーが完充電されるまでにかかる時間などに対する情報をユーザに知らせてくれる。

この際、推薦する充電ステーションを地図上で表示してユーザが該当充電ステーションの位置などを一目で知るようにすることもできる。延いては、単純な位置の以外に該当充電ステーションのバッテリー交換及び予約状況などを表示することによって、ユーザが混雑しない充電ステーションを選択できるようにすることができる。

ユーザが推薦されたバッテリー充電ステーション２００を選択したり、これらのうちのいずれか１つを選択すれば（Ｓ４５）、電気自動車１００は該当バッテリー充電ステーション２００に予約命令を転送する（Ｓ４６）。

この際、完充電されたバッテリーがないバッテリー充電ステーション２００をユーザが選択することもできる。例えば、現在は完充電されたバッテリーがないが、完充電されるまでの待機時間などをユーザに知らせてくれて、ユーザが待ってから該当バッテリー充電ステーション２００でバッテリーを取り替えることを願う場合、該当バッテリー充電ステーション２００を選択して予約をすることができる。

予約命令を受信したバッテリー充電ステーション２００は、該当電気自動車１００のバッテリー交換予約を設定し、確認信号を電気自動車１００に返信する（Ｓ４７）。電気自動車１００は予約されたバッテリー充電ステーション２００の名称、位置などをユーザに知らせることで（Ｓ４８）、バッテリー交換ができるように案内する。

一方、バッテリー充電ステーション２００は予約された情報をデータベース部２３０に格納してバッテリー状況及び予約状況に関する情報をアップデートする（Ｓ２０）。

本実施形態では、ユーザに交換予約、バッテリー充電ステーション２００を選択できるようにしてユーザの便宜を図ることができる。

以下、図４を参照して、前述した図４のプロセスを路線電気バスに適用することを例として説明する。バッテリー充電ステーション２００はバス停留場に設けられ、乗車位置で乗客を乗せたり降りる間、バッテリー交換がなされることができるようにする。

路線電気バスは、バッテリー残量をモニタリングして運転手がこれを知るように表示する（Ｓ４０）。運転手がバッテリー残量を見てユーザ入力部１４０のメニューボタンを押さえてバッテリーの交換を要請すれば（Ｓ４１）、制御部１３０はバス路線によって次の停留場に位置したバッテリー充電ステーション２００にバッテリー交換の可否を問い合わせる（Ｓ４２）。この際、近い１つのバッテリー充電ステーション２００のみに問い合わせることもできるが、現在位置で次のバス路線に存在する多数のバッテリー充電ステーション２００に同一な問い合わせをすることもできる。

路線電気バスは、バッテリー充電ステーション２００から予約の可否に対する返信が転送されれば（Ｓ４３）、予約可能なバッテリー充電ステーション２００をユーザに表示して知らせてくれる（Ｓ４４）。

ユーザが推薦されたバッテリー充電ステーション２００のうち、所望のバッテリー充電ステーションを選択すれば（Ｓ４５）、該当バッテリー充電ステーション２００に予約要請をする（Ｓ４６）。

この際、ユーザがバッテリー充電ステーション２００を決定せず、図３のように電気自動車の制御部１３０が適切なバッテリー充電ステーション２００を決定して一方的に通報してくれることもできる。ここで、路線電気バスでバッテリー充電ステーション２００を決定する方法は、該当バス路線を考慮して最も近い次の停留場に位置したバッテリー充電ステーション２００に決定したり、ユーザが決定するようにする方法を取る等、多様な方式が適用できる。

図５は、本発明の第３実施形態に従う電気自動車１００及びバッテリー充電ステーション２００のバッテリー交換方法を説明するための流れ図である。本実施形態の構成は前述した図１及び図２の構成と類似しており、前述した実施形態と重複する説明を省略する。

図５を参照すると、電気自動車１００はバッテリー残量を検出してユーザに表示する（Ｓ５０）。一方、バッテリー充電ステーション２００はバッテリー積載部２１０に積載されたバッテリーの種類、数量、充電状態などをモニタリングし、これに対する情報をデータベースにアップデートする（Ｓ２０）。

電気自動車１００はバッテリー残量が一定レベル以下になれば（Ｓ５１）、走行経路に存在するバッテリー充電ステーション２００に予約の可否に関する情報を要請する（Ｓ５２）。

バッテリー充電ステーション２００は、電気自動車１００の情報要請に対応してデータベース部２３０に格納されたバッテリーの状況情報を抽出して該当バッテリータイプの予約可能情報を電気自動車１００に返信する（Ｓ５３）。

電気自動車１００は、バッテリー充電ステーション２００から予約の可否に対する情報を受信した後、予約可能なバッテリー充電ステーション２００をユーザに推薦する（Ｓ５４）。

ユーザが推薦されたバッテリー充電ステーション２００を選択したり、これらのうちのいずれか１つを選択すれば（Ｓ５５）、電気自動車１００は該当バッテリー充電ステーション２００に予約命令を転送する（Ｓ５６）。

予約命令を受信したバッテリー充電ステーション２００は、該当電気自動車１００のバッテリー交換予約を設定し、確認信号を電気自動車１００に返信する（Ｓ５７）。電気自動車１００は予約されたバッテリー充電ステーション２００の名称、位置などをユーザに知らせることで（Ｓ５８）、バッテリー交換をすることができるように案内する。

一方、バッテリー充電ステーション２００は予約された情報をデータベース部２３０に格納してバッテリー状況及び予約状況に関する情報をアップデートする（Ｓ２０）。

本実施形態では残量が一定レベル以下であれば、自動で走行経路にある予約可能なバッテリー充電ステーション２００をユーザに推薦し、ユーザがバッテリー充電ステーション２００を選択できるようにしてユーザの便宜を図ることができる。

図６は、本発明の第４実施形態に従う電気自動車１００及びバッテリー充電ステーション２００のバッテリー交換方法を説明するための流れ図である。本実施形態の構成は前述した図１及び図２の構成と類似しており、前述した実施形態と重複する説明を省略する。

図６を参照すると、電気自動車１００はバッテリー残量を検出してユーザに表示する（Ｓ６０）。一方、バッテリー充電ステーション２００はバッテリー積載部２１０に積載されたバッテリーの種類、数量、充電状態などをモニタリングし、これに対する情報をデータベースにアップデートする（Ｓ２０）。

電気自動車１００は、バッテリー残量が一定レベル以下になれば（Ｓ６１）、ユーザにバッテリーを充電せよとの要請メッセージを表示したり音声で知らせて交換予約をするように案内する（Ｓ６２）。

ユーザがこのメッセージを見てバッテリー交換要請をすれば（Ｓ６３）、電気自動車１００は走行経路に存在するバッテリー充電ステーション２００に予約の可否に関する情報を要請する（Ｓ６４）。

バッテリー充電ステーション２００は、電気自動車１００の情報要請に対応してデータベース部２３０に格納されたバッテリーの状況情報を抽出して該当バッテリータイプの予約可能情報を電気自動車１００に返信する（Ｓ６５）。

電気自動車１００は、バッテリー充電ステーション２００から予約の可否に対する情報を受信した後、予約可能なバッテリー充電ステーション２００をユーザに推薦する（Ｓ６６）。

ユーザが推薦されたバッテリー充電ステーション２００を選択したり、これらのうちのいずれか１つを選択すれば（Ｓ６７）、電気自動車１００は該当バッテリー充電ステーション２００に予約命令を転送する（Ｓ６８）。

予約命令を受信したバッテリー充電ステーション２００は、該当電気自動車１００のバッテリー交換予約を設定し、確認信号を電気自動車１００に返信する（Ｓ６９）。電気自動車１００は予約されたバッテリー充電ステーション２００の名称、位置などをユーザに知らせることで（Ｓ７０）、バッテリー交換をすることができるように案内する。

一方、バッテリー充電ステーション２００は、予約された情報をデータベース部２３０に格納してバッテリー状況及び予約状況に関する情報をアップデートする（Ｓ２０）。

本実施形態では、残量が一定レベル以下であれば、ユーザに充電せよと案内する一方、走行経路にある予約可能なバッテリー充電ステーション２００をユーザに推薦し、ユーザがバッテリー充電ステーション２００を選択できるようにしてユーザの便宜を図ることができる。

前述した実施形態は、互いに衝突しない範囲で互いに組合わせることができる。

以下、図７乃至１０を参照して、交換予約の以後、電気自動車１００がバッテリー充電ステーション２００に進入してバッテリーを交換するプロセスに対して説明する。以下に説明する第５実施形態は前述した第１乃至第４実施形態と組合可能であり、同一な構成に対する重複する説明は省略する。

図７は本発明の第５実施形態に従うバッテリー交換予約システムのブロック図、図８及び図９は電気自動車１００のバッテリー交換予約システムを説明するための概略的な構成図を示すものである。

本実施形態に従うバッテリー交換予約システムは、電気自動車１００とバッテリー充電ステーション２００とを含む。

電気自動車１００はバッテリー１０が取り付けられるバッテリー取付モジュール１５０を含み、バッテリー取付モジュール１５０は電気自動車１００の上部に開閉可能に設置されたドア１５１を含んで構成される。

制御部１３０は、バッテリー充電ステーション２００への進入時、ドア１５１を開放させてバッテリー交換可能にする。

バッテリー充電ステーション２００は、バッテリー積載部２１０、通信部２２０、データベース部２３０、予約管理部２４０、バッテリー取替ロボット２５０、保護ガイド２６０、及び充電ステーション制御部２７０を含む。

バッテリー積載部２１０、バッテリー取替ロボット２５０、及び保護ガイド２６０をバッテリー充電ステーション２００の本体２０１に設けて、図２及び３に示すように、電気自動車１００のバッテリー１０も上部に取り付けられる構造を有するので、充電ステーション本体２０１はバッテリー１０を上部で取り替えるように構成される。

バッテリー充電ステーション２００は、バッテリーの取替時、外部環境変化に従う悪影響をもたらさないように電気自動車１００の進入時にバッテリーが内蔵されたバッテリー取付モジュール１５０を密閉させる保護ガイド２６０を具備している。このような保護ガイド２６０は、バッテリーの取替過程でバッテリー１０を含むバッテリー取付モジュール１５０を効果的に密閉、保護することができる構造であれば、制限無しで多様な構造で形成することができ、本実施形態では充電ステーション本体２０１の内部に収納された状態でバッテリー取替時にバッテリー取付モジュール１５０に向けて広げられながら排出され、バッテリーの取替完了後に原位置されるシワ管体で構成される。

バッテリー取替ロボット２５０は、充電ステーション本体２０１に設置されて実質的にバッテリーの取替作業を遂行する構成であって、バッテリーの取替作業を効果的に遂行することができれば、制限無しで多様な産業分野で適用されている移送ロボットを採用することができる。

例えば、バッテリー取替ロボット２５０は、本実施形態で充電ステーション本体２０１が概略“?”字形態に構成されることによって、このような充電ステーション本体２０１に適するようにバッテリー移送及び取付ロボットと、バッテリー取り出し及び収納ロボットで構成されている。

充電ステーション制御部２７０は、バッテリー取替ロボット２５０及び保護ガイド２６０を制御してバッテリー取替がなされるようにするものであって、プロセッサ、コントローラ、及び制御コードで具現可能である。

図７乃至図９に従う電気自動車１００のバッテリー交換予約システムの具体的なバッテリー交換方法は、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の第５実施形態に従うバッテリー交換予約システムのバッテリー交換方法を示す流れ図である。

電気自動車１００のバッテリー充電ステーション２００への進入時に、識別情報をバッテリー充電ステーション２００に転送する（Ｓ１００）。ここで、電気自動車１００は識別情報と共に予約情報を共に転送することができる。電気自動車１００でバッテリー充電ステーション２００に識別情報及び予約情報を転送することは、バッテリー充電ステーション２００に進入する時に充電ステーションの要請によりなされることができ、場合によっては、電気自動車１００のユーザの転送命令によりなされることもできる。

充電ステーション制御部２７０は、電気自動車１００の識別情報や予約情報を確認して既に予約された車両か否かを確認し（Ｓ１０１）、この時に転送された情報だけで確認をすることもでき、既に格納されたデータベース部２３０の情報と比較して確認することもできる。

既に予約された車両であると確認されれば、電気自動車１００に進入グラント信号を転送して（Ｓ１０２）、電気自動車１００が取替位置に進入するようにする（Ｓ１０３）。予約情報が確認できない場合には、予約無しで現場で取り替えるか否かによって取替作業を遂行するようになる（Ｓ２００）。

バッテリー充電ステーション２００で電気自動車１００の進入位置が正しくなったかが確認されれば、確認信号を電気自動車１００に転送する（Ｓ１０４）。電気自動車１００の制御部１３０は、バッテリーが取り付けられたバッテリー取付モジュール１５０に開放命令を下してドア１５１を開放し、これに従う確認信号をバッテリー充電ステーション２００に送る（Ｓ１０５）。

充電ステーション制御部２７０は、確認信号を受信した後、保護ガイド２６０を下降させて（Ｓ１０６）、バッテリー取替作業が外部に表れないで安定的になされることができるようにする。充電ステーション制御部２７０は、バッテリー取替ロボット２５０を制御して電気自動車１００に既に取り付けられたバッテリーを取り出して完充電された新たなバッテリーをバッテリー取付モジュール１５０に取付させて、バッテリー取替作業を完了した後、完了信号を電気自動車１００に転送する（Ｓ１０７）。

電気自動車１００の制御部１３０は、ドア１５１を閉鎖させた後、確認信号をバッテリー充電ステーション２００に転送する（Ｓ１０８）。

充電ステーション制御部２７０は、保護ガイド２６０を上昇させ、確認信号を電気自動車１００に送る（Ｓ１０９）。そして、出庫可能グラント信号を電気自動車１００に転送する（Ｓ１１０）。

電気自動車１００は、バッテリー交換情報を内部メモリに記録した後、バッテリー充電ステーションを抜け出る（Ｓ１１２）。一方、バッテリー充電ステーションでもバッテリー交換情報を記録するようになり（Ｓ１１３）、データベース部２３０に格納されたバッテリーの情報及び予約情報がアップデートされる。

本発明の他の実施形態によれば、図１０で、電気自動車１００のドア１５１の開放ステップ（Ｓ１０５）と保護ガイド２６０の下降ステップ（Ｓ１０６）とは互いに取り替えることができる。即ち、バッテリー充電ステーションで、まず電気自動車１００の進入位置が正しいことに判断されれば、これに対する確認信号を電気自動車１００に転送し（Ｓ１０４）、保護ガイド２６０を下降させてバッテリー取付モジュール１５０を密閉させる（Ｓ１０６）。以後、電気自動車１００がバッテリー取付モジュール１５０のドア１５１を開放して（Ｓ１０５）、バッテリー交換がなされることができるようにする。

たとえ本発明の幾つかの実施形態が図示及び説明されたが、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する当業者であれば、本発明の原則や精神から逸脱することなく、本実施形態を変形できることが分かる。発明の範囲は、添付した請求項及びその均等物により定まるべきである。

１００ 電気自動車
１１０ 残量検出部
１２０ 通信部
１３０ 制御部
１４０ ユーザ入力部
１５０ バッテリー取付モジュール
２００ バッテリー充電ステーション
２１０ バッテリー積載部
２２０ 通信部
２３０ データベース部
２４０ 予約管理部
２５０ バッテリー取替ロボット
２６０ 保護ガイド
２７０ 充電ステーション制御部

Claims (16)

1. 電気自動車であって、
   電気自動車に取り付けられたバッテリーの残量を検出する残量検出部と、
   バッテリー充電ステーションとの通信のための通信部と、
   前記バッテリーの残量及び前記電気自動車の走行経路に基づいて前記電気自動車のバッテリーを交換するバッテリー充電ステーションを決定し、決定したバッテリー充電ステーションにバッテリー交換予約命令を転送する制御部と、
   を含むことを特徴とする、電気自動車。
2. 前記制御部は、前記バッテリー残量に基づいて前記電気自動車の走行距離をモニタリングし、前記電気自動車の走行経路に対応するバッテリー充電ステーションとの通信を通じて前記電気自動車のバッテリーの交換の可否に関する情報を取得して、前記電気自動車のバッテリーを交換する前記バッテリー充電ステーションを決定することを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車。
3. 電気自動車において、
   前記電気自動車に取り付けられたバッテリーの残量を検出する残量検出部と、
   ユーザの入力のためのユーザ入力部と、
   バッテリー充電ステーションとの通信のための通信部と、
   前記バッテリーの残量及び前記電気自動車の走行経路に基づいて前記ユーザに前記電気自動車のバッテリーを交換できるバッテリー充電ステーションを推薦し、前記ユーザにより選択されたバッテリー充電ステーションにバッテリー交換予約命令を転送する制御部と、
   を含むことを特徴とする、電気自動車。
4. 前記制御部は前記バッテリー残量に基づいて前記電気自動車の走行距離をモニタリングし、前記電気自動車の走行経路に対応するバッテリー充電ステーションとの通信を通じて前記電気自動車のバッテリーの交換の可否に関する情報を取得して、前記ユーザに前記電気自動車のバッテリーを交換できるバッテリー充電ステーションを推薦することを特徴とする、請求項３に記載の電気自動車。
5. 前記制御部は、前記バッテリーの残量が一定レベル以下の場合、前記ユーザに充電要請メッセージを提供することを特徴とする、請求項１乃至４のうち、いずれか１項に記載の電気自動車。
6. 前記通信部は外部との通信を通じて前記走行経路の交通状況に関する情報を獲得し、
   前記制御部は前記交通状況及び前記バッテリー残量に基づいて前記走行距離を算出することを特徴とする、請求項２または４に記載の電気自動車。
7. 前記制御部は前記電気自動車に取り付けられたバッテリーの情報を前記バッテリー充電ステーションに転送して、前記バッテリー充電ステーションに前記電気自動車に取付可能なバッテリーの存否を確認要請することを特徴とする、請求項１乃至４のうち、いずれか１項に記載の電気自動車。
8. 前記電気自動車は路線電気バスを含み、
   前記バッテリー充電ステーションはバス停留場に設けられるものであって、
   前記制御部は前記路線電気バスの走行路線に対応する前記バッテリー充電ステーションを予約対象に選択することを特徴とする、請求項１乃至４のうち、いずれか１項に記載の電気自動車。
9. 前記電気自動車は、前記バッテリーが取り付けられるバッテリー取付モジュールであって、前記電気自動車の上部に開閉可能に設置された保護ガイドを含む前記バッテリー取付モジュールを含み、
   前記制御部は予約された前記バッテリー充電ステーションへの進入時、前記保護ガイドに開放命令を下してバッテリー交換可能に制御することを特徴とする、請求項１乃至４のうち、いずれか１項に記載の電気自動車。
10. 電気自動車のバッテリー充電ステーションであって、
    電気自動車のバッテリー取付モジュールに取り付けられる充電式バッテリーの収納のためのバッテリー積載部と、
    前記バッテリー積載部に収納されたバッテリーの種類、数量、充電状態、及び予約状況に関する情報が格納されたデータベース部と、
    前記電気自動車との通信のための通信部と、
    予約可能なバッテリーに関する情報を前記データベースから抽出して前記電気自動車に提供し、前記電気自動車から予約命令の転送を受けて前記データベース部の予約情報をアップデートする予約管理部と、
    を含むことを特徴とする、電気自動車のバッテリー充電ステーション。
11. 前記電気自動車の充電ステーションは、前記バッテリー積載部が備えられた充電ステーション本体と、
    前記充電ステーション本体に設置されて前記バッテリーの取替作業を遂行するバッテリー取替ロボットと、
    前記電気自動車の上部に取り付けられたバッテリー取付モジュールを密閉させる保護ガイドと、
    前記保護ガイド及び前記バッテリー取替ロボットを制御して前記電気自動車の取替作業を遂行するようにする充電ステーション制御部と、をさらに含み、
    前記充電ステーション制御部は、前記電気自動車が前記充電ステーション本体に進入する場合、前記電気自動車との通信とデータベース部との確認を通じて予約したか否かを確認し、予約された場合、予約情報に基づいて前記電気自動車の進入時、前記保護ガイドを下降させて前記バッテリー取付モジュールを密閉させた後、前記バッテリー取替ロボットが前記バッテリーを取り替えるように制御することを特徴とする、請求項１０に記載の電気自動車のバッテリー充電ステーション。
12. 電気自動車のバッテリー交換予約システムであって、
    電気自動車に取り付けられたバッテリーの残量を検出する残量検出部、バッテリー充電ステーションとの通信のための通信部、及び前記バッテリーの残量及び前記電気自動車の走行経路に基づいて前記電気自動車のバッテリーを交換するバッテリー充電ステーションを決定し、決定したバッテリー充電ステーションにバッテリー交換予約命令を転送する制御部を含む電気自動車と、
    前記電気自動車に取り付けられる充電式バッテリーの収納のためのバッテリー積載部、前記バッテリー積載部に収納されたバッテリーの種類、数量、充電状態、及び予約状況に関する情報が格納されたデータベース部、前記電気自動車との通信のための通信部、及び前記電気自動車に既に取り付けられた前記バッテリーに対応する予約可能なバッテリーに関する情報を前記データベースから抽出して前記電気自動車に提供し、前記電気自動車から予約命令の転送を受けて前記データベース部の予約情報をアップデートする予約管理部を含むバッテリー充電ステーションを含むことを特徴とする、電気自動車のバッテリー交換予約システム。
13. 前記電気自動車は路線電気バスを含み、
    前記バッテリー充電ステーションはバス停留場に設けられるものであって、
    前記制御部は前記路線電気バスの走行路線に対応する前記バッテリー充電ステーションを予約対象として選択することを特徴とする、請求項１２に記載の電気自動車のバッテリー交換予約システム。
14. 電気自動車のバッテリー交換予約方法であって、
    電気自動車に取り付けられたバッテリーの残量を検出するステップと、
    前記電気自動車で走行経路にあるバッテリー充電ステーションに交換予約の可否を問い合わせるステップと、
    前記バッテリー充電ステーションで前記電気自動車に取付可能なバッテリーの予約の可否を確認して前記電気自動車に返信するステップと、
    前記バッテリー充電ステーションで予約可能であるという返信が来た場合、前記電気自動車で前記バッテリー充電ステーションにバッテリーの交換予約を要請し、ユーザに予約情報を知らせるステップと、
    前記バッテリー充電ステーションでバッテリー交換予約情報をアップデートするステップと、
    を含むことを特徴とする、電気自動車のバッテリー交換予約方法。
15. 電気自動車のバッテリー交換予約方法は、前記バッテリー充電ステーションで前記バッテリー充電ステーションに進入する前記電気自動車の識別情報を通じて予約された車両か否かを確認するステップと、
    前記電気自動車の予約情報が存在する場合、前記電気自動車に進入グラント信号を転送するステップと、
    前記電気自動車が前記バッテリー充電ステーションに進入すれば、進入位置を確認して前記電気自動車に確認信号を転送するステップと、
    前記電気自動車で上部に設置されたバッテリー取付モジュールのドアを開放するステップと、
    前記バッテリー充電ステーションに設置された保護ガイドを下降させて前記バッテリー取付モジュールを密閉させるステップと、
    前記バッテリーを取り替えるステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の電気自動車のバッテリー交換予約方法。
16. 電気自動車のバッテリー交換予約方法は、前記バッテリー充電ステーションで前記バッテリー充電ステーションに進入する前記電気自動車の識別情報を通じて予約された車両か否かを確認するステップと、
    前記電気自動車の予約情報が存在する場合、前記電気自動車に進入グラント信号を転送するステップと、
    前記電気自動車が前記バッテリー充電ステーションに進入すれば、進入位置を確認して前記電気自動車に確認信号を転送するステップと、
    前記バッテリー充電ステーションに設置された保護ガイドを下降させて前記バッテリー取付モジュールを密閉させるステップと、
    前記電気自動車で上部に設置されたバッテリー取付モジュールのドアを開放するステップと、
    前記バッテリーを取り替えるステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の電気自動車のバッテリー交換予約方法。