KR101852118B1 - 이동식 충전 시스템 및 이의 운용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전기 자동차에 탈부착 가능하도록 구성되어 상기 전기 자동차의 주행 또는 정차 중에 충전 전력을 공급하는 이동식 충전 시스템은 배터리 또는 발전 장치를 포함하며 전력 에너지를 저장하는 에너지 저장부, 상기 전력 에너지의 정격 전력을 가변할 수 있는 복수 개의 병렬 연결된 전력 변환 장치를 포함하며, 상기 전력 에너지를 이용하여 전기 자동차에 공급되는 충전전력을 생성하는 전력모듈, 상기 생성된 충전전력을 상기 전기 자동차에 공급하기 위한 커플러부, 상기 에너지 저장부, 전력모듈 및 커플러부를 제어하는 제어모듈 및 하나 이상의 바퀴부재를 포함하며, 상기 에너지 저장부, 전력모듈, 제어모듈 및 커플러부를 구비하는 하우징부를 포함한다.

Description

이동식 충전 시스템 및 이의 운용 방법{MOVABLE CHARGING SYSTEM AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 이동식 충전 시스템 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.

최근 전기 자동차의 보급이 점차 확대되면서, 전기 자동차를 충전하기 위한 충전 인프라의 구축도 점차적으로 확대되고 있다. 이러한 충전 인프라의 경우, 교류 완속 충전과 직류 급속 충전이 대부분을 차지하고 있으며, 개인용 완속 충전기의 설치를 제외한 공공형 충전기로는 대부분 급속 충전기가 설치되고 있는 실정이다.

이에 따라, 자가 시설 내에 별도의 개인용 충전기를 설치하는 것이 어렵고 공공형 급속 충전기를 사용하기 위해서는 해당 충전소를 방문해야 한다. 이 경우 급속 충전기를 이용하더라도 30~40분이나 걸리는 충전 시간은 여전히 길다는 문제점이 있고, 배터리 총 용량의 80% 수준에 머무는 충전 기술로 인한 문제점들은 전기 자동차의 보급에 큰 걸림돌로 작용하고 있다.

이와 더불어, 전기 자동차의 충전이 완료되더라도 사용자가 충전기와 전기 자동차를 분리하지 않거나, 해당 공간에 주차하게 되는 경우, 다른 전기 자동차의 사용자가 해당 충전기를 사용할 수 없게 된다는 문제도 있다.

또한, 전기 자동차를 연속적으로 운행하거나 장거리 운행을 하게 되는 경우, 출발지와 목적지의 중간 지점에 충전 시스템이 구비되지 않게 되면 전기 자동차의 운용이 어려울 뿐만 아니라 충전에 소요되는 시간동안 운행이 불가하여 전체적인 차량 운용시간이 상승하게 되는 전기 자동차의 운용에 있어 가장 취약한 문제도 존재한다.

한편, 전기 자동차가 방전으로 인해 운행하는 것이 사실상 불가능한 경우, 구난 차량이 출동하지 않고 충전이 가능하도록 배터리에 전기 에너지를 저장한 비상 충전 차량을 통해 충전하는 비상 충전 방식이 있으나, 비상 충전 방식은 비상 상황에만 이용 가능한 서비스로서 반복적으로 운용될 수 있는 정식적인 충전 서비스에 해당하지 않으며, 충전을 위한 정차 시간이 요구되는 한계는 동일하게 지니고 있다는 문제가 있다.

따라서, 사용자가 충전소를 방문하지 않도록 하고, 이와 더불어 충전에 걸리는 시간적 소요를 발생시키지 않으면서 전기 자동차를 충전할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

이와 관련하여, 한국등록특허공보 제10-1759246호(발명의 명칭: 전기자동차 충전시스템)는 주차장에 설치된 충전구역에서 복수의 전기자동차를 충전하기 위하여, 충전부에 복수의 포트를 구비하며, 복수의 포트에는 고속충전유닛, 저속충전유닛, 저고속충전 겸용유닛 중 하나가 구비되며, 사용자의 선택에 따라 고속 또는 저속 충전, 또는 고속충전 후 저속충전으로 전환될 수 있도록 하는 기술을 개시하고 있다.

본 발명의 실시예는 전기 자동차의 충전을 위하여 사용자가 충전 설비가 구축된 장소를 방문하지 않더라도, 사용자가 원하는 장소에서 정차된 상태나 주행 중인 상태에서 충전 전력을 공급할 수 있는 이동식 충전 시스템 및 이의 운용 방법을 제공하고자 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 전기 자동차에 탈부착 가능하도록 구성되어 상기 전기 자동차의 주행 또는 정차 중에 충전 전력을 공급하는 이동식 충전 시스템은 배터리 또는 발전 장치를 포함하며 전력 에너지를 저장하는 에너지 저장부, 상기 전력 에너지의 정격 전력을 가변할 수 있는 복수 개의 병렬 연결된 전력 변환 장치를 포함하며, 상기 전력 에너지를 이용하여 전기 자동차에 공급되는 충전전력을 생성하는 전력모듈, 상기 생성된 충전전력을 상기 전기 자동차에 공급하기 위한 커플러부, 상기 에너지 저장부, 전력모듈 및 커플러부를 제어하는 제어모듈 및 하나 이상의 바퀴부재를 포함하며, 상기 에너지 저장부, 전력모듈, 제어모듈 및 커플러부를 구비하는 하우징부를 포함한다.

상기 제어모듈은 사용자 단말로부터의 충전 요청 메시지에 포함된 충전 장소, 충전 시작 및 충전 종료 시간에 매칭되도록 상기 전기 자동차에 충전전력이 공급되도록 제어할 수 있다.

상기 제어모듈은 상기 에너지 저장부를 모니터링하여 상기 배터리의 잔류 전력 에너지나 상기 발전 장치의 발전 전력 에너지를 통해 상기 전기 자동차의 충전이 불가능한 경우, 상기 전기 자동차로의 상기 충전전력의 공급을 중단할 수 있다.

상기 배터리는 고정형 급속충전장치로부터 바이패스 형태로 상기 전력 에너지를 공급받거나, 상기 전력 모듈을 통해 상기 배터리의 정격 전압에 부합하도록 변환된 상기 전력 에너지를 공급받을 수 있다.

상기 제어모듈은 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말과 데이터를 송수신하기 위한 통신모듈을 포함하되, 상기 전기 자동차의 충전 상태 정보를 상기 통신모듈을 통해 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 전송할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 이동식 충전 시스템을 운용하는 방법은 상기 이동식 충전 시스템을 관리하는 관리자 단말이 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로부터 충전 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 충전 요청 메시지에 대응하여 상기 이동식 충전 시스템을 상기 전기 자동차의 충전 위치로 이동시킨 뒤, 상기 관리자 단말이 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 도착 알림 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 이동식 충전 시스템을 통해 상기 전기 자동차로 전력 에너지를 공급하는 단계;를 포함한다. 이때, 상기 충전 요청 메시지는 상기 전기 자동차의 충전을 위한 장소 및 시간 정보를 포함한다.

상기 충전 요청 메시지는 이동식 충전 방식과 고정식 충전 방식 중 어느 하나를 선택하는 선택 정보를 포함하되, 상기 이동식 충전 방식은 상기 이동식 충전 시스템이 상기 전기 자동차와 결합되어 상기 전기 자동차의 주행 중에 충전 가능한 방식이고, 상기 고정식 충전 방식은 상기 이동식 충전 시스템이 상기 전기 자동차가 정차 중에 충전 가능한 방식일 수 있다.

상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 상기 전기 자동차의 충전 상태 정보를 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 충전 상태 정보는 상기 이동식 충전 방식에 의해 상기 전기 자동차가 충전되는 경우, 상기 전기 자동차를 통한 상기 이동식 충전 시스템의 견인 상태 정보를 포함할 수 있다.

사용자의 상기 이동식 충전 시스템을 사용 가능하도록 하기 위하여 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말을 통해 사용자를 인증하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 관리자 단말이 사용자에 의해 선택된 충전 등급 정보를 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로부터 수신하는 단계; 및 상기 충전 등급 정보에 대응하도록 상기 복수 개의 전력 변환 장치의 개수가 조절되고 충전 서비스 비용이 책정됨에 따라, 상기 관리자 단말이 상기 전력 변환 장치의 개수 및 충전 서비스 비용의 정보를 포함하는 충전 서비스 정보를 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 전기 자동차로부터 현재 위치 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 관리자 단말이 상기 이동식 충전 방식을 포함하는 충전 요청 메시지를 수신하는 경우, 상기 관리자 단말은 상기 전기 자동차의 현재 위치 정보 및 이에 기초하는 주행 방향을 분석하여 상기 전기 자동차와 최근접한 위치에 위치하거나 최소시간으로 이동 가능한 이동식 충전 시스템의 현재 위치 정보를 획득하고, 상기 최근접한 위치 또는 최소시간으로 이동 가능한 이동식 충전 시스템을 상기 전기 자동차의 충전을 위한 장소로 이동시킴에 따라, 상기 이동식 충전 시스템을 통해 상기 전기 자동차로 전력 에너지를 공급할 수 있다.

상기 관리자 단말이 상기 이동식 충전 시스템의 반납 장소 정보를 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 전송하는 단계; 및 사용자에 의해 상기 이동식 충전 시스템이 상기 반납 장소 정보에 따른 위치로 반납되거나, 상기 반납 장소 정보에 따른 위치에서의 상기 이동식 충전 시스템의 고정형 급속충전장치와 충전이 시작됨에 따라, 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 인센티브 정보를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 종래 기술에 따른 고정형 급속 충전 설비가 지니는 장소적 제약의 문제를 해소할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 사용자는 장거리 운행이나 충전 인프라가 구축되지 못한 장소를 운행하지 못하던 종래와는 달리, 이동식 충전 시스템을 통해 충전 인프라가 구축되지 못한 장소나 장거리 운행이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 사용자는 자신이 원하는 시간에 충전이 시작 및 종료되도록 함으로써 오랜 충전 시간이 소요되던 종래의 문제점을 해소할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템의 운용 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템(100)을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템(100)의 블록도이다.

이때, 도 1에 도시된 각 구성요소들은 네트워크(network)를 통해 연결될 수 있다. 네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(network)의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크, WiFi 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.

이동식 충전 시스템(100)은 전기 자동차(10)에 탈부착 가능하도록 구성되며, 전기 자동차(10)의 주행 또는 정차 중에 충전 전력을 공급한다.

관리자 단말(200)은 이동식 충전 시스템(100)을 관리하는 관리자에 의해 운영되는 단말이고, 사용자 단말(300)은 전기 자동차(10)에 대하여 이동식 충전 서비스를 제공받기 위한 사용자에 의해 운영되는 단말을 의미한다.

이때, 관리자 단말(200)은 이동식 충전 시스템(100)과 별도로 운영되어 복수의 이동식 충전 시스템(100)을 관리하며, 경우에 따라 이동식 충전 시스템(100) 내에 포함되도록 구성될 수도 있다. 또한, 사용자 단말(300)은 사용자가 일반적으로 사용하는 PC나 스마트폰과 같은 단말일 수 있으나, 경우에 따라 전기 자동차(10)에 포함되도록 구성되어 사용자는 차량 내에서 이동식 충전 서비스를 요청할 수도 있다.

이러한 이동식 충전 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 에너지 저장부(110), 전력모듈(120), 커플러부(130) 및 제어모듈(140), 하우징부(150)을 포함한다.

에너지 저장부(110)는 배터리 또는 발전 장치를 포함하며 전력 에너지를 저장한다.

에너지 저장부(110)는 기본적으로 충전 및 방전이 가능한 배터리를 사용하며, 이때 본 발명의 일 실시예에서 사용 가능한 배터리는 특정 종류로 한정되지 않는다. 다만, 이동식 충전 시스템(100)에 요구되는 충분한 전기 에너지 탑재 요구에 부합되는 에너지 밀도가 큰 배터리를 우선적으로 적용하는 것이 유리하다.

또한, 에너지 저장부(110)는 결합 및 해체가 용이한 슬라이딩 결합 구조로 형성될 수 있으며, 배터리도 모듈형 배터리를 이용한 교체 방식이나 전체 팩 교체 방식이 적용되어 운용될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예는 이러한 배터리의 구성에 대해 특별히 한정되는 것은 아니다.

에너지 저장부(110)는 배터리가 아닌 발전기나 연료 전지와 같이 전기 에너지를 생성하는 발전 장치를 사용할 수도 있으며, 경우에 따라 발전 장치의 사용에 필요한 추가적인 모듈이 이동식 충전 시스템(100)에 결합될 수도 있다.

전력모듈(120)은 에너지 저장부(110)의 배터리에 저장된 전력 에너지나 발전 장치에 의해 생성된 전력 에너지를 이용하여 전기 자동차(10)에 공급되는 충전전력을 생성한다. 이때, 전력 모듈(120)은 정격 전력을 가변할 수 있는 복수 개의 병렬 연결된 전력 변환 장치를 포함한다.

예를 들어, 10KW급의 전력 변환 장치 5개를 병렬 연결하여 50KW급의 충전전력을 발생시킬 수 있으며, 이는 이동식 충전 시스템(100)의 크기나 서비스 등급에 따라 다양하게 가변되도록 구성될 수 있다.

만약, 이동식 충전 시스템(100)을 사용자가 원하는 장소에 이동시켜 놓고 고정형 급속충전장치와 같이 운영하는 고정식 충전 방식으로 이동식 충전 서비스가 제공되는 경우, 전력 변환 장치의 개수를 최대로 늘려서 짧은 시간에 충전되도록 할 수 있다.

이와 달리 이동식 충전 시스템(100)을 전기 자동차(10)가 견인하는 방식으로 결합시킨 뒤 주행 중에 충전하는 이동식 충전 방식으로 이동식 충전 서비스가 제공되는 경우, 전력 변환 장치의 수를 차량의 소비전력 및 연비 등을 감안하여 조정함으로써 전체적인 중량을 감소시키는 형태로 운용할 수도 있다.

또한, 전력모듈(120)을 구성하는 전력 변환 장치는 양방향 전력 제어가 가능한 구조를 가질 수 있으며, 에너지 저장부(110)가 배터리로 구현되는 경우 전력 에너지의 재충전을 위한 전력 공급 경로로 사용될 수 있다.

이때, 이동식 충전 시스템(100)을 구성하는 배터리의 정격 전압에 따라 고정형 급속충전장치로부터 공급받은 전력 에너지는 전력모듈(120) 내에서 별도의 전력 변환 동작을 거치지 않고 직접 전달되는 바이패스(bypass) 형태로 공급될 수 있다. 또는 정격 전압이 상이한 경우 전력모듈(120)을 통해 배터리의 정격 전압에 부합되도록 전력이 변환되어 전력 에너지가 공급될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템(100)은 전기 자동차(10)로 전력 에너지를 공급할 수도 있으며, 이를 위해 전기 자동차(10)와 같이 전력 에너지를 공급 받아 충전이 가능하도록 구성될 수 있다.

커플러부(130)는 전력모듈(120)에 의해 생성된 충전전력을 전기 자동차(10)의 배터리(11)에 공급하기 위한 구성으로서, 전기 자동차(10)의 인렛(12)에 접속하기 위한 충전 케이블, 충전 케이블과 전기 자동차(10)의 접속을 가능하게 하는 충전 커플러를 포함한다. 그리고 배터리로 에너지 저장부(110)가 구성되는 경우 해당 배터리를 충전할 수 있도록 고정형 급속충전장치와 연결 가능한 인렛(160)을 포함할 수 있다.

해당 커플러부(130)에서는 이동식 충전 시스템(100)에서 공급하는 충전전력의 전달이 가능하도록 표준이나 규격에 명시된 기준값을 충분히 만족할 수 있는 제품으로 구성될 수 있다.

제어모듈(140)은 에너지 저장부(110), 전력모듈(120) 및 커플러부(130) 등 이동식 충전 시스템(100)을 전체적으로 제어하며, 통신모듈, 메모리 및 프로세서를 포함하도록 구성될 수 있다.

통신모듈은 전기 자동차(10)의 ECU나 충전 제어 모듈(13), 사용자 단말(300), 관리자 단말(200)과 데이터를 송수신할 수 있다. 이와 같은 통신 모듈은 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈을 모두 포함할 수 있다. 유선 통신 모듈은 전력선 통신 장치, 전화선 통신 장치, 케이블 홈(MoCA), 이더넷(Ethernet), IEEE1294, 통합 유선 홈 네트워크 및 RS-485 제어 장치로 구현될 수 있다. 또한, 무선 통신 모듈은 WLAN(wireless LAN), Bluetooth, HDR WPAN, UWB, ZigBee, Impulse Radio, 60GHz WPAN, Binary-CDMA, 무선 USB 기술 및 무선 HDMI 기술 등으로 구현될 수 있다.

바람직하게 통신모듈은 전기 자동차(10) 내의 ECU나 충전 제어모듈(13)과는 CAN 통신이나 PLC 방식으로 통신할 수 있고, 사용자 단말(300)이나 관리자 단말(200)과는 유무선 통신에 의해 통신할 수 있으며, 필요에 따라 다양한 통신 방식으로 구현될 수 있음은 물론이다.

이러한 통신모듈을 통해 전기 자동차(10)의 충전 상태 정보를 전기 자동차(10), 사용자 단말(300) 또는 관리자 단말(200)로 전송할 수 있다. 충전 상태 정보는 예를 들어 전기 자동차(10)의 현재 저장된 전력 에너지량, 충전 시작 시간과 사용자에 의해 요청된 충전 종료 시간, 완충까지 소요되는 시간, 충전 속도, 충전 완료 정보 등이 제공될 수 있다.

또한, 사용자 단말(300)이나 관리자 단말(200)은 상기 통신모듈을 통해 이동식 충전 시스템(100)을 원격으로 제어 및 모니터링할 수도 있다. 예를 들어, 사용자 단말(300)이나 관리자 단말(200)은 원격에서 현재 충전 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있으며, 사용자나 관리자는 사용자 단말(300), 관리자 단말(200)을 통해 이동식 충전 시스템(100)의 충전 시간을 재설정하거나, 충전을 중단하는 등의 제어신호를 통신모듈로 전송하여 이동식 충전 시스템(100)을 원격으로 제어할 수 있다.

메모리에는 이동식 충전 시스템(100)을 제어하기 위한 프로그램이 저장된다. 여기에서, 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.

예를 들어, 메모리는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다.

프로세서는 메모리에 저장된 프로그램을 실행시킴에 따라, 이동식 충전 시스템(100)의 각 구성요소를 제어할 수 있다.

이러한 제어모듈(140)은 사용자 단말(300)가 충전 요청 메시지를 관리자 단말(200)로 전송하고, 관리자 단말(200)은 제어모듈(140)로 충전 요청 메시지를 전달함에 따라, 충전 요청 메시지에 포함된 충전 장소, 충전 시작 시간 및 충전 종료 시간에 매칭되도록 전기 자동차(10)에 충전 전력이 공급되도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 사용자가 A 장소에서 ‘10시 30분부터 11시 30분까지’ 또는 ‘1시간 동안’이라는 충전 장소, 충전 시작 시간 및 충전 종료 시간을 설정하여 관리자 단말(200)로 충전 요청 메시지를 전송하면, 관리자 단말(200) 이를 제어모듈(140)로 전달하며, 제어모듈(140)은 A 장소 또는 A 장소와 기 설정된 반경 범위를 만족하고, 시작 시간과 종료 시간 또는 시간 범위를 만족하는 경우에만 전기 자동차(10)로의 충전전력이 공급되도록 제어할 수 있다.

이때, 충전 장소, 충전 시간에 따라 이동식 충전 서비스의 과금이 책정될 수 있으며, 충전 시간의 경우 사용자에 의해 설정된 시간과 실제 충전에 걸리는 시간이 상이할 수 있다. 이 경우, 제어모듈(140)은 사용자에 의해 설정된 충전 시간을 우선하여 적용하고, 실제 충전 시간이 사용자가 요청한 충전시간보다 짧게 소요된 경우, 해당 시간 차이를 산출하여 이에 대응하는 차액 또는 포인트를 사용자 단말(300)로 지급할 수 있다.

한편, 제어모듈(140)은 에너지 저장부(110)를 지속적으로 모니터링하여 배터리의 잔류 전력 에너지나 발전 장치의 발전 전력 에너지를 통해 전기 자동차(10)의 충전이 불가능한 경우, 전기 자동차(10)로의 충전전력의 공급을 중단할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예는 전기 자동차(10)에서 요구하는 충전전력에 대응될 수 있도록 충분한 충전전력이 공급되도록 하며, 이상 상황이 발생한 경우 상기와 같이 충전전력의 공급을 중단함으로써 사고 발생 위험을 원천적으로 차단할 수 있다. 이 경우, 제어모듈(140)은 통신모듈을 통해 관리자 단말(200)이나 사용자 단말(300)로 충전전력의 공급이 강제 중단되었음을 알리는 메시지를 전송할 수 있다.

하우징부(150)는 에너지 저장부(110), 전력모듈(120), 커플러부(130) 및 제어모듈(140)를 구비하고 있으며, 하나 이상의 바퀴부재(155)를 포함한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템(100)은 견인 방식에 의해 전기 자동차(10)가 위치하는 곳으로 이동되며, 전기 자동차(10)가 주차된 상태에서 충전전력을 공급할 수 있어, 사용자가 원하는 장소 및 시간에 충전이 가능하도록 함으로써 사용자의 이동을 최소화하고 충전 중에 다른 일정 수행이 가능하게끔 할 수 있다.

또한, 전기 자동차(10)와 견인 방식으로 결합되어 전기 자동차(10)의 주행 중에 충전전력을 공급할 수도 있으며, 이에 따라 전기 자동차(10)가 지니는 주행거리의 한계를 보완하고, 연속적인 운행이 동반되어야 하거나 중간 지점에 고정형 충전설비가 구축되어 있지 않아도 주행이 가능하게끔 할 수 있다.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 2에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.

그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.

구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템(100)을 운용하는 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템(100)의 운용 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이동식 충전 시스템(100)은 근본적으로 한 장소에 지속적으로 고정되어 있는 고정형 급속충전장치가 가지는 문제를 해소하기 위한 것으로서, 사용자가 충전을 필요로 하는 장소에 급속충전장치가 이동하는 것을 기본으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 충전 시스템(100)의 운용 방법은 먼저 이동식 충전 시스템(100)을 관리하는 관리자 단말(200)이 전기 자동차(10) 또는 사용자 단말(300)로부터 충전 요청 메시지를 수신한다(S101).

충전 요청 메시지에는 충전 장소, 충전 시작 시간 및 충전 종료 시간과, 이동식 충전 방식과 고정식 충전 방식의 선택 정보 등이 포함되어 있을 수 있다. 이때, 이동식 충전 방식은 이동식 충전 시스템(100)이 전기 자동차(10)와 결합되어 전기 자동차(10)의 주행 중에도 충전 가능한 방식이고, 고정식 충전 방식은 이동식 충전 시스템(100)이 전기 자동차(10)가 주차 또는 정차 중에 충전 가능한 방식을 의미한다.

또한, 충전 요청 메시지에는 사용자에 의해 선택된 충전 등급 정보가 더 포함될 수 있다. 이러한 충전 등급 정보에 대응하도록 복수 개의 전력 변환 장치의 개수가 조절되고 기본 서비스 이용료 및 충전 서비스의 비용이 책정되며, 그 결과가 관리자 단말(200)로부터 전기 자동차 또는 사용자 단말(300)로 전송된다.

예를 들어, 충전 등급 정보로 가장 좋은 1등급의 경우 10KW의 전력 변환 장치가 5개 사용되고, 2등급의 경우 4개, 3등급의 경우 3개 등으로 구분되며, 각각에 대해 이용 시간(1시간, 2시간 등)으로 구분되어 등급이 설정될 수 있다.

사용자는 빠르게 충전하여 이용하고자 하는 경우 높은 충전 등급 정보를 선택하여 충전 요청 메시지를 사용자 단말(300)을 통해 전송할 수 있으며, 시간적으로 여유가 있는 상태인 경우 낮은 충전 등급 정보를 선택할 수 있다.

한편, 전기 자동차(10) 또는 사용자 단말(300)이 관리자 단말(200)로 전송하는 충전 요청 메시지는 필요시마다 전송할 수 있음은 물론이나, 주기적으로 전송되도록 설정하여 전송할 수 있다.

즉, 영업용이나 매일 출퇴근하는 경우와 같이 전기 자동차(10)를 특정 요일 및 특정 시간 대에 사용하는 경우, 사용자는 해당 요일, 시간 대 및 상술한 충전 요청 메시지의 세부적인 내용을 설정하여 자동으로 관리자 단말(200)로 충전 요청 메시지가 전송되게끔 할 수 있다.

또한, 사용자가 충전 요청 메시지의 자동 전송 기능을 설정해 놓은 경우 전기 자동차(10) 또는 사용자 단말(300)은 전기 자동차(10)의 이용시마다 주행 거리 및 에너지 저장부의 잔여 전력 에너지량을 모니터링하여, 잔여 전력 에너지량이 임계값 이하로서 충분한 주행이 불가능한 경우, 사용자가 요청하지 않아도 자동으로 충전 요청 메시지를 관리자 단말(200)로 전송할 수 있다.

관리자는 충전 요청 메시지에 대응하여 이동식 충전 시스템(100)을 전기 자동차(10)의 충전 위치로 이동시킨 뒤, 이동식 충전 시스템(100)이 충전 장소에 도착되어 설치되면, 관리자 단말(200)이 전기 자동차(10) 또는 사용자 단말(300)로 도착 알림 메시지를 전송한다(S103). 이러한 이동식 충전 시스템(100)은 자체 이동기능을 구비하고 있지 않기 때문에 견인 방식으로 이동되는 것을 기본으로 하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

그 다음 관리자 단말(200)은 사용자 단말(300)로부터 수신한 충전 요청 메시지를 이동식 충전 시스템(100)으로 전달하고(S109), 이동식 충전 시스템(100)은 충전 요청 메시지에 포함된 정보에 기초하여 전기 자동차(10)를 충전한다(S111).

이때, 본 발명의 일 실시예는 전기 자동차(10)로부터 전기 자동차(10)의 현재 위치 정보를 수신할 수 있다. 이 경우 관리자 단말(200)이 이동식 충전 방식을 포함하는 충전 요청 메시지를 수신한 경우, 전기 자동차(10)의 현재 위치 정보에 및 이에 기초하는 주행 방향을 분석하여 전기 자동차(10)와 최근접한 위치에 위치하거나 최소 시간으로 이동 가능한 이동식 충전 시스템(100)의 현재 위치 정보를 획득할 수 있다.

그리고 최근접한 위치 또는 최소시간으로 이동 가능한 이동식 충전 시스템(100)을 전기 자동차(10)의 충전을 위한 장소로 이동시킴에 따라, 이동식 충전 시스템(100)을 통해 전기 자동차(10)로 충전 전력을 공급할 수 있다.

예를 들어,전기 자동차(10)가 A 장소에서 B 장소로 이동하는 중 A 장소와 B 장소 사이에 있는 하나의 휴게소에서 이동식 충전 시스템(100)을 이용하고자 충전 요청 메시지를 관리자 단말(200)로 전송하게 되면, 관리자 단말(200)은 전기 자동차(10)의 현재 위치를 기반으로 최단거리나 또는 최소 시간으로 이동 가능한 이동식 충전 시스템(100)을 검색하여 해당되는 이동식 충전 시스템(100)을 휴게소로 이동시켜 사용자에게 제공할 수 있다.

사용자는 휴게소에서 전기 자동차(10)와 이동식 충전 시스템(100)을 결합시킨 뒤 B 장소로 이동하게 되며, 관리자 단말(200)은 이동식 충전 시스템(100)의 반납 장소 정보를 전기 자동차(10) 또는 사용자 단말(300)로 전송할 수 있다. 이때 이동식 충전 시스템(100)의 반납 장소는 사용자에 의해 선택된 장소와 가장 가까운 곳으로 탐색되어 제공될 수 있다.

그리고 사용자에 의해 이동식 충전 시스템(100)이 반납 장소 정보에 따른 위치로 반납되거나, 또는 반납 장소 정보에 따른 위치에서 사용자가 이동식 충전 시스템(100)을 고정형 급속충전장치를 통해 충전되도록 연결해 놓은 경우, 관리자 단말(200)은 전기 자동차(10) 또는 사용자 단말(300)로 인센티브 정보를 제공할 수 있다.

이러한 현금, 쿠폰 또는 포인트 등의 다양한 인센티브 정보를 제공함으로써 사용자로 하여금 이동식 충전 서비스를 지속적으로 사용하게끔 유인할 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예는 사용자로 하여금 이동식 충전 시스템(100)을 사용 가능하도록 하기 위하여 전기 자동차(10) 또는 사용자 단말(300)을 통해 사용자를 인증하는 단계를 더 포함할 수 있다.

예를 들어 이동식 충전 시스템(100)을 충전 장소에 이동시켜 고정형 충전 방식으로 서비스가 제공되는 경우 다른 사용자의 접근 및 조작을 방지하기 위하여, 전기 자동차(10) 또는 사용자 단말(300)은 사용자 인증 정보를 이동식 충전 시스템(100)으로 전송하고(S105), 이동식 충전 시스템(100)에서 사용자 인증 정보에 기초하여 기 저장된 사용자 정보와의 비교를 통한 사용자 인증을 수행하게 된다(S107).

사용자 인증이 성공하게 되면 관리자 단말(200)로 인증 성공 정보를 전송하게 되고, 이를 수신한 관리자 단말(200)은 사용자 단말(300)로부터 수신한 충전 요청 메시지를 이동식 충전 시스템(100)으로 전달하게 된다(S109)

한편, 인증 방식은 아이디/패스워드 입력, 사용자의 신체 정보 입력, 인증 카드 정보 입력 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.

전기 자동차와(10)의 충전이 시작됨에 따라 이동식 충전 시스템(100)은 전기 자동차(10)나 사용자 단말(300), 그리고 관리자 단말(200)로 충전 상태 정보를 전송하게 된다(S113, S115).

충전 상태 정보는 상술한 바와 같이 전기 자동차(10)의 현재 저장된 전력 에너지량, 충전 시작 시간과 사용자에 의해 요청된 충전 종료 시간, 완충까지 소요되는 시간, 충전 속도, 충전 완료 정보 등이 제공될 수 있다.

또한, 충전 상태 정보는 이동식 충전 방식에 의해 전기 자동차(10)가 충전되는 경우, 전기 자동차(10)를 통한 이동식 충전 시스템(100)의 견인 상태 정보를 포함할 수 있다. 즉, 이동식 충전 시스템(100)은 전기 자동차(10)와 견인 방식으로 결합되어 전기 자동차(10)가 주행 중에 충전전력을 공급하는데, 이때 견인 장치와의 정상 연결 여부를 확인하고, 정상 연결 및 이동이 가능한 경우 견인 이동되는 상태에서 충전전력을 공급할 수 있다.

한편, 전기 자동차(10)는 기본적으로 이동 중에 충전하는 것이 제한되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에서의 상기 이동식 충전 방식은 이러한 제한이 해소된 것을 전제로 하여 제공될 수 있다.

상술한 설명에서, 단계 S101 내지 S115는 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 2에서의 이동식 충전 시스템(100)에 관하여 이미 기술된 내용은 도 3의 운영 방법에도 적용된다.

본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 전기 자동차
11: 배터리
12: 인렛
13: 충전 제어 모듈
100: 이동식 충전 시스템
110: 에너지 저장부
120: 전력 모듈
130: 커플러부
140: 제어모듈
150: 하우징
155: 바퀴부재
160: 인렛
200: 관리자 단말
300: 사용자 단말

Claims (12)

1. 전기 자동차에 탈부착 가능하도록 구성되어 상기 전기 자동차의 주행 또는 정차 중에 충전 전력을 공급하는 이동식 충전 시스템에 있어서,
   배터리 또는 발전 장치를 포함하며 전력 에너지를 저장하는 에너지 저장부,
   상기 전력 에너지의 정격 전력을 가변할 수 있는 복수 개의 병렬 연결된 전력 변환 장치를 포함하며, 상기 전력 에너지를 이용하여 전기 자동차에 공급되는 충전전력을 생성하는 전력모듈,
   상기 생성된 충전전력을 상기 전기 자동차에 공급하기 위한 커플러부,
   상기 에너지 저장부, 전력모듈 및 커플러부를 제어하며, 상기 전기 자동차, 사용자 단말 및 관리자 단말과 데이터를 송수신하기 위한 통신모듈을 포함하는 제어모듈 및
   하나 이상의 바퀴부재를 포함하며, 상기 에너지 저장부, 전력모듈, 제어모듈 및 커플러부를 구비하는 하우징부를 포함하되,
   상기 관리자 단말이 충전 장소 및 시간 정보를 포함하는 충전 요청 메시지를 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로부터 수신함에 따라 상기 이동식 충전 시스템이 상기 전기 자동차의 충전 위치로 이동되면, 상기 관리자 단말은 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 도착 알림 메시지를 전송하고, 상기 도착 알림 메시지가 전송됨에 따라 상기 제어모듈은 상기 전기 자동차로 전력 에너지가 공급되도록 제어하고,
   상기 충전 요청 메시지는 상기 전기 자동차의 충전을 위한 장소 및 시간 정보를 포함하는 것인 이동식 충전 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어모듈은 사용자 단말로부터의 충전 요청 메시지에 포함된 충전 장소, 충전 시작 및 충전 종료 시간에 매칭되도록 상기 전기 자동차에 충전전력이 공급되도록 제어하는 것인 이동식 충전 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어모듈은 상기 에너지 저장부를 모니터링하여 상기 배터리의 잔류 전력 에너지나 상기 발전 장치의 발전 전력 에너지를 통해 상기 전기 자동차의 충전이 불가능한 경우, 상기 전기 자동차로의 상기 충전전력의 공급을 중단하는 것인 이동식 충전 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 배터리는 고정형 급속충전장치로부터 바이패스 형태로 상기 전력 에너지를 공급받거나, 상기 전력 모듈을 통해 상기 배터리의 정격 전압에 부합하도록 변환된 상기 전력 에너지를 공급받는 것인 이동식 충전 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어모듈은 상기 전기 자동차의 충전 상태 정보를 상기 통신모듈을 통해 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 전송하는 것인 이동식 충전 시스템.
6. 제 1 항에 따른 전기 자동차에 탈부착 가능하도록 구성되어 상기 전기 자동차의 주행 또는 정차 중에 충전 전력을 공급하는 이동식 충전 시스템을 운용하는 방법에 있어서,
   상기 이동식 충전 시스템을 관리하는 관리자 단말이 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로부터 충전 요청 메시지를 수신하는 단계;
   상기 충전 요청 메시지에 대응하여 상기 이동식 충전 시스템을 상기 전기 자동차의 충전 위치로 이동시킨 뒤, 상기 관리자 단말이 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 도착 알림 메시지를 전송하는 단계; 및
   상기 이동식 충전 시스템을 통해 상기 전기 자동차로 전력 에너지를 공급하는 단계를 포함하는 것인 운용 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 충전 요청 메시지는 이동식 충전 방식과 고정식 충전 방식 중 어느 하나를 선택하는 선택 정보를 포함하되,
   상기 이동식 충전 방식은 상기 이동식 충전 시스템이 상기 전기 자동차와 결합되어 상기 전기 자동차의 주행 중에 충전 가능한 방식이고, 상기 고정식 충전 방식은 상기 이동식 충전 시스템이 상기 전기 자동차가 정차 중에 충전 가능한 방식인 것인 운용 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 상기 전기 자동차의 충전 상태 정보를 전송하는 단계를 더 포함하되,
   상기 충전 상태 정보는 상기 이동식 충전 방식에 의해 상기 전기 자동차가 충전되는 경우, 상기 전기 자동차를 통한 상기 이동식 충전 시스템의 견인 상태 정보를 포함하는 것인 운용 방법.
9. 제 7 항에 있어서,
   사용자의 상기 이동식 충전 시스템을 사용 가능하도록 하기 위하여 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말을 통해 사용자를 인증하는 단계를 더 포함하는 운용 방법.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 관리자 단말이 사용자에 의해 선택된 충전 등급 정보를 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로부터 수신하는 단계; 및
    상기 충전 등급 정보에 대응하도록 상기 복수 개의 전력 변환 장치의 개수가 조절되고 충전 서비스 비용이 책정됨에 따라, 상기 관리자 단말이 상기 전력 변환 장치의 개수 및 충전 서비스 비용의 정보를 포함하는 충전 서비스 정보를 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 전송하는 단계;를 더 포함하는 운용 방법.
11. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 자동차로부터 현재 위치 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 관리자 단말이 상기 이동식 충전 방식을 포함하는 충전 요청 메시지를 수신하는 경우,
    상기 관리자 단말은 상기 전기 자동차의 현재 위치 정보 및 이에 기초하는 주행 방향을 분석하여 상기 전기 자동차와 최근접한 위치에 위치하거나 최소시간으로 이동 가능한 이동식 충전 시스템의 현재 위치 정보를 획득하고,
    상기 최근접한 위치 또는 최소시간으로 이동 가능한 이동식 충전 시스템을 상기 전기 자동차의 충전을 위한 장소로 이동시킴에 따라, 상기 이동식 충전 시스템을 통해 상기 전기 자동차로 전력 에너지를 공급하는 것인 운용 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 관리자 단말이 상기 이동식 충전 시스템의 반납 장소 정보를 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 전송하는 단계; 및
    사용자에 의해 상기 이동식 충전 시스템이 상기 반납 장소 정보에 따른 위치로 반납되거나, 상기 반납 장소 정보에 따른 위치에서의 상기 이동식 충전 시스템의 고정형 급속충전장치와 충전이 시작됨에 따라, 상기 전기 자동차 또는 사용자 단말로 인센티브 정보를 제공하는 단계를 더 포함하는 운용 방법.

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