KR101600197B1 - 전기 이동수단용 충전 시스템 - Google Patents

전기 이동수단용 충전 시스템 Download PDF

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Abstract

전기 이동수단용 충전 시스템은, 소자에 가해진 압력을 전기에너지로 변환하는 압전소자부; 상기 압전소자부에서 생성된 전기에너지를 이용하여 충전되는 배터리 셀부; 및 상기 배터리 셀부의 충전 또는 방전을 제어하는 충방전 제어부;를 포함한다. 또한, 상기 배터리 셀부는, 제 1 배터리 그룹과 제 2 배터리 그룹으로 그룹화되되, 상기 충방전 제어부는, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리의 방전을 제어하는 방전 제어 회로; 상기 압전소자부로부터 생성된 전기에너지를 이용하여 충전되도록 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리의 충전을 제어하는 충전 제어 회로; 및 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리 중 하나의 그룹이 충전되는 동안, 다른 하나의 그룹은 방전되도록 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전기 이동수단용 충전 시스템에 따르면, 별도의 충전 장치 및 충전 시간을 필요로 하지 않는다.

Description

전기 이동수단용 충전 시스템{CHARGING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 이동수단용 충전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 충전 장치 및 충전 시간을 필요로 하지 않는 전기 이동수단용 충전 시스템에 관한 것이다.
전기 자동차 및 퍼스널모빌리티(personal mobility)와 같은 전기 이동수단의 경우, 일반적으로 주행과 충전을 동시에 할 수 없고, 충전을 위해서는 별도로 마련된 충전소에 가야만 한다. 이 경우, 별도의 충전소까지 액세스하는 데 소요 시간이 드는 번거로움이 있을 뿐만 아니라, 충전에도 많은 시간과 비용이 요구되는 문제점이 있다.
또한, 일반적으로 전기 이동수단용 충전 시스템의 경우, 하나의 그룹의 배터리 셀을 충전하여 사용하는 까닭에, 주행 도중의 사고를 예방하기 위하여 그 배터리 셀이 방전되기 전에 충전이 될 수 있도록 주의를 요할 필요도 있다.
국내 공개특허공보 제10-2011-0060559호(2011.06.08.) : 피에조필름을 이용한 발전안장을 구비한 자전거 국내 공개특허공보 제10-2012-0071222호(2012.07.02.) : 차량용 에너지 수확 장치 및 이의 에너지 관리 방법
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 별도의 충전 장치 및 충전 시간을 필요로 하지 않는 전기 이동수단용 충전 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전기 이동수단용 충전 시스템은, 소자에 가해진 압력을 전기에너지로 변환하는 압전소자부; 상기 압전소자부에서 생성된 전기에너지를 이용하여 충전되는 배터리 셀부; 및 상기 배터리 셀부의 충전 또는 방전을 제어하는 충방전 제어부;를 포함한다.
구체적으로, 상기 배터리 셀부는, 제 1 배터리 그룹과 제 2 배터리 그룹으로 그룹화되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 충방전 제어부는, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리의 방전을 제어하는 방전 제어 회로; 상기 압전소자부로부터 생성된 전기에너지를 이용하여 충전되도록 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리의 충전을 제어하는 충전 제어 회로; 및 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리 중 하나의 그룹이 충전되는 동안, 다른 하나의 그룹은 방전되도록 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 충방전 제어부는, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리의 충전 또는 방전 상태를 검출하는 검출기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제어기는, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리 중 방전 중인 배터리 그룹의 방전량 정보를 상기 검출기로부터 입력받아, 상기 방전량 정보가 미리 설정된 일정값 이상이면, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹 중 충전 중인 그룹은 방전되도록 제어하고, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹 중 방전 중인 그룹은 충전되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전소자부의 압전소자는, 상기 전기 이동수단의 이용자의 좌석 아래에 설치되어, 이용자의 착석에 따른 압력에 의해 전기에너지를 생성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 압전소자부의 압전소자는, 상기 전기 이동수단의 이용자의 좌석을 구성하는 섬유에 삽입되어, 이용자의 착석에 따른 압력에 의해 전기에너지를 생성할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 전기 이동수단의 충전 시스템은, 상기 전기 이동수단에 의한 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 충전모터;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 전기 이동수단용 충전 시스템에 따르면, 별도의 충전 장치 및 충전 시간을 필요로 하지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전기 이동수단용 충전 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 전기 이동수단용 충전 시스템이 설치된 전기 이륜차의 예시도.
도 3은 압전소자가 삽입되어 형성된 섬유의 예시도.
도 4는 본 발명의 제 1 배터리 그룹 및 제 2 배터리 그룹의 충전 모드 및 방전 모드의 절환 설명도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 전기 이동수단용 충전 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저, 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전기 이동수단용 충전 시스템(100)의 구성도를 나타낸다. 또한, 도 2는 본 발명의 전기 이동수단용 충전 시스템(100)이 설치된 전기 이륜차의 예시도이다.
본 발명의 전기 이동수단의 전기 자동차, 전기 스쿠터 및 전기 자전거를 포함하는 퍼스널모빌리티와 같이 전기를 동력으로 이용하는 모든 이동수단을 의미한다.
도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전기 이동수단용 충전 시스템(100)은, 압전소자부(10), 배터리 셀부(20), 충방전 제어부(30) 및 충전모터(40)를 포함한다.
압전소자부(10)는, 외부에서 기계적 변형을 가하면 전기 분극이 나타나는 현상을 이용하여, 소자에 가해진 압력을 전기에너지로 변환하는 압전소자(11, 12)를 포함한다.
본 발명의 제 1 압전소자(11)는, 전기 이동수단의 이용자의 좌석 아래에 설치되어, 이용자의 착석에 따른 압력에 의해 전기에너지를 생성하는 것이 바람직하다. 아울러, 본 발명의 제 2 압전소자(12)는, 이용자의 착석에 따른 압력을 효율적으로 이용하여, 전기 이동수단의 이용자의 좌석을 구성하는 섬유에 삽입될 수 있다. 이렇게 2개의 압전소자(11, 12)를 이용하는 것에 의해 전기에너지 생산 효율을 극대화할 수 있다.
도 3은 압전소자(12)가 삽입되어 형성된 섬유의 예시도이다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 압전소자(12)가 삽입되어 형성된 섬유는, 일반 섬유에 긴 압전소자(12)를 지그재그로 삽입하는 것에 의해 구현될 수 있다. 이러한, 압전소자(12)가 삽입되어 형성된 섬유를 이용하여 이용자의 좌석을 제작할 경우, 압전 효율이 높아져서 더욱 많은 전기에너지의 생성이 가능하게 되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 충전모터(40)는, 전기 이동수단이 구동되는 동안, 전기 이동수단에 의한 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 역할을 한다. 구체적으로 본 발명의 충전모터(40)는, 전기 이동수단의 바퀴의 회전력에 의해 배터리 셀부(20)를 충전하도록 바퀴 부분에 설치되는 것이 바람직할 것이다. 즉, 전기자동차 및 퍼스널모빌리티와 같은 전기 이동수단의 경우에는, 적어도 하나의 바퀴에는 충전모터(40)가, 다른 적어도 하나의 바퀴에는 구동모터(DM)가 설치될 수 있을 것이다.
압전소자(11, 12) 및 충전모터(40)에 의해 생성된 전기에너지는, 충방전 제어부(30)에 의해 배터리 셀부(20)를 충전하도록 제어되는 것이 바람직하다.
본 발명의 배터리 셀부(20)는, 배터리 셀을 포함하며, 제 1 배터리 그룹(21)과 제 2 배터리 그룹(22)으로 그룹화되는 것이 바람직할 것이다. 제 1 배터리 그룹(21)과 제 2 배터리 그룹(22)으로의 그룹화는, 하나의 배터리 팩을 이용하여 그룹화하는 것에 의해 구현될 수도 있으며, 별도의 배터리 팩을 이용하는 것에 의해서도 구현 가능하다.
다음으로, 본 발명의 충방전 제어부(30)는, 배터리 셀의 충전 또는 방전을 제어하는 역할을 한다. 본 발명의 충방전 제어부(30)는, 방전 제어 회로(31), 충전 제어 회로(32), 제어기(33) 및 검출기(34)를 포함하여 구성된다.
방전 제어 회로(31)는, 전기 이동수단에 동력을 제공하도록, 즉 구동모터(DM)에 동력을 제공하도록 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)의 배터리의 방전을 제어하는 역할을 한다. 아울러, 충전 제어 회로(32)는, 압전소자부(10)와 충전모터(40)로부터 생성된 전기에너지를 이용하여 충전되도록 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)의 배터리의 충전을 제어하는 역할을 한다.
또한, 제어기(33)는, 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)의 배터리 중 하나의 그룹이 충전되는 동안, 다른 하나의 그룹은 방전되도록 제어하는 역할을 한다.
그리고, 검출기(34)는 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)의 배터리의 충전 또는 방전 상태를 검출하는 역할을 한다. 구체적으로 검출기(34)는, 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)의 배터리의 전류 및 전압 정보를 검출하는 것에 의해 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)의 배터리의 충전 또는 방전 상태를 검출하는 것이 바람직하다.
아울러, 제어기(33)는, 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)의 배터리 중 방전 중인 배터리 그룹(21, 22)의 방전량 정보를 검출기(34)로부터 입력받아, 방전량 정보가 미리 설정된 일정값 이상이면, 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22) 중 충전 중인 그룹은 방전되도록 충전 제어 회로(32) 및 방전 제어 회로(31)를 제어하는 것이 바람직하다. 방전량 정보가 미리 설정된 일정값 이상이라는 것은 달리 설명하면, 배터리의 잔류량이 얼마되지 않는 것을 의미한다. 또한, 본 제어기(33)는, 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)의 배터리 중 방전 중인 배터리 그룹(21, 22)의 방전량 정보를 검출기(34)로부터 입력받아, 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22) 중 방전 중인 그룹은 충전되도록 방전 제어 회로(31) 및 충전 제어 회로(32)를 제어하는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 만충전시로부터 90% 이상의 방전된 경우, 제어기(33)는 해당 배터리 그룹(21, 22)의 방전을 멈추고, 해당 배터리 그룹(21, 22)이 충전되도록 충전 제어 회로(32) 및 방전 제어 회로(31)의 동작을 제어할 필요가 있다. 이때 다른 배터리 그룹(21, 22)은 충전을 멈추고, 방전되도록 방전 제어 회로(31) 및 충전 제어 회로(32)의 동작을 제어할 필요가 있는 것이다.
이러한 방전 제어 회로(31) 및 충전 제어 회로(32)의 동작으로 위해 본 발명의 충전 시스템(100)은 방전 제어 회로(31) 및 충전 제어 회로(32)의 입력단에 스위치를 각각 삽입하는 것에 의해, 제어기(33)의 제어 명령에 따라 스위치를 절환하여 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22) 중 하나의 그룹을 각각 선택하도록 할 필요가 있다.
도 4는 본 발명의 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)의 충전 모드 및 방전 모드의 절환 설명도이다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 충전 시스템(100)에 따르면, 배터리 셀부(20)는 충전 모드 및 방전 모드, 2가지 모드에서 동시에 동작 가능하지만, 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)은 각각 하나의 동작 모드에서 동작하여야만 한다. 또한, 제 1 배터리 그룹(21) 및 제 2 배터리 그룹(22)은 항상 반대 모드에서 동작하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전기 이동수단용 충전 시스템(100)에 따르면 별도의 충전 장치 및 충전 시간을 필요로 하지 않는 것을 알 수 있다.
100 : 전기 이동수단용 충전 시스템
10 : 압전소자부 20 : 배터리 셀부
30 : 충방전 제어부 40 : 충전모터
11 : 제 1 압전소자 12 : 제 2 압전소자
21 : 제 1 배터리 그룹 22 : 제 2 배터리 그룹
31 : 방전 제어 회로 32 : 충전 제어 회로
33 : 제어기 34 : 검출기
DM :구동모터

Claims (7)

  1. 전기 이동수단용 충전 시스템에 있어서,
    소자에 가해진 압력을 전기에너지로 변환하는 압전소자부;
    상기 압전소자부에서 생성된 전기에너지를 이용하여 충전되는 배터리 셀부; 및
    상기 배터리 셀부의 충전 또는 방전을 제어하는 충방전 제어부;를 포함하고,
    상기 배터리 셀부는, 제 1 배터리 그룹과 제 2 배터리 그룹으로 그룹화되되,
    상기 충방전 제어부는, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리의 방전을 제어하는 방전 제어 회로; 상기 압전소자부로부터 생성된 전기에너지를 이용하여 충전되도록 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리의 충전을 제어하는 충전 제어 회로; 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리 중 하나의 그룹이 충전되는 동안, 다른 하나의 그룹은 방전되도록 제어하는 제어기; 및 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리의 충전 또는 방전 상태를 검출하는 검출기;를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹의 배터리 중 방전 중인 배터리 그룹의 방전량 정보를 상기 검출기로부터 입력받아, 상기 방전량 정보가 미리 설정된 일정값 이상이면, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹 중 충전 중인 그룹은 방전되도록 제어하고, 상기 제 1 배터리 그룹 및 상기 제 2 배터리 그룹 중 방전 중인 그룹은 충전되도록 제어하고,
    상기 압전소자부는, 상기 전기 이동수단의 이용자의 좌석 아래에 설치되어, 이용자의 착석에 따른 압력에 의해 전기에너지를 생성하는 제 1 압전 소자; 및 상기 전기 이동수단의 이용자의 좌석을 구성하는 섬유에 지그재그로 삽입되어, 이용자의 착석에 따른 압력에 의해 전기에너지를 생성하는 제 2 압전 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단용 충전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전기 이동수단용 충전 시스템은,
    상기 전기 이동수단에 의한 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 충전모터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단용 충전 시스템.
KR1020140147423A 2014-10-28 2014-10-28 전기 이동수단용 충전 시스템 KR101600197B1 (ko)

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KR20110060559A (ko) 2009-11-30 2011-06-08 이수영 피에조필름을 이용한 발전안장을 구비한 자전거
KR20120071222A (ko) 2010-12-22 2012-07-02 한국전자통신연구원 차량용 에너지 수확 장치 및 이의 에너지 관리 방법

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