KR102284119B1 - 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법 - Google Patents

전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법 Download PDF

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Abstract

전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법이 개시된다. 상기 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법은 덮개부에 의해 외부로부터 유입되는 이물질을 차단하며, 배터리의 반출 시 개구부와 가까운 지점에 위치하는 배터리를 반출함으로써 에너지 비용이 유지 비용이 절감되는 장점이 있으며, 디스플레이부가 탑재됨으로써 정보 전달이 용이한 고효율, 저비용 및 고활용의 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법을 제공할 수 있다.

Description

전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXCHANGING BATTERY OF AN ELECTRONIC CAR}
본 발명은 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 방전된 배터리의 투입시 충전이 완료된 배터리로 교환해주는 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법에 관한 것이다.
환경 오염의 문제가 전세계적인 사회적 이슈로 부각됨에 따라, 배기가스 배출 규제 등 각국에서는 연료차의 사용을 제한하는 다양한 규제들을 실시하고 있다. 이에, 자동차 산업에서는 에너지 효율이 높고, 기존의 전기 인프라를 활용할 수 있는 친환경 차량인 전기차 기술 개발에 주목하고 있다.
전기차의 상용화를 위한 기술 개발 분야에는 부품 개발뿐 아니라, 배터리 충전 인프라의 구축 또한 필수적으로 요구되고 있다.
도 1은 배터리 충전을 위한 종래의 전기차 배터리 교환 장치의 이미지이다.
종래의 배터리 교환 장치는 배터리의 반입 및 반출구가 복수개로 제공되며, 랜덤(random)하게 배정하고 있다. 이에, 노약자 또는 여성의 배터리 교체시 하단 또는 상단에 위치한 반입/반출구가 배정될 경우, 사용에 어려움이 발생하는 단점이 있다.
또한, 종래의 배터리 교환 장치는 별도의 덮개가 없으므로, 이물질이 유입될 가능성이 높은 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고효율 및 고활용의 전기차 배터리 교환 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 고효율 및 고활용의 전기차 배터리 교환 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치는, 전면부가 개방된 수용 공간을 포함하며, 상기 수용 공간 내부에, 외부로부터 삽입된 신규 배터리를 충전하는 적어도 하나의 배터리 충전부, 상기 배터리 충전부를 이동시키는 이동부 및 상기 배터리 충전부에 삽입되는 배터리를 탈착시켜 외부로 반출하는 반출 돌기를 수용하는 몸체부 및 상기 몸체부의 전면부 내 적어도 하나의 모서리와 결합하고, 배터리를 반입 또는 반출하기 위한 개구부를 포함하는 덮개부를 포함한다.
여기서, 상기 배터리 충전부는, 전면부가 개방된 배터리 수용 공간 및 상기 반출 돌기에 의해 관통되는 통로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동부는, 상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥부에 위치하고, 타원형의 회전식 밸트(belt)로 제공할 수 있다.
여기서, 상기 배터리 충전부의 일측면부는 상기 이동부의 일측면에 고정되어 위치할 수 있다.
상기 이동부는, 상기 배터리 충전부를 이동시키는 로봇 암 및 적어도 하나의 직선 형태로 제공되며, 상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥부에 고정되어 상기 로봇 암의 수직 이동을 가이드하는 레일을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 로봇 암은, 소정 길이의 브라켓으로 제공되며, 적어도 하나의 상기 레일과 수직하게 연결되는 고정바 및 상기 고정바와 연결되어, 배터리를 상기 고정바를 따라 수평 방향으로 이동시키는 결합부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 충전부는 상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥면 중 상기 레일의 일측면부로부터 소정 거리만큼 이격된 지점에 배치될 수 있다.
상기 반출 돌기는, 상기 개구부 및 상기 통로가 일직선 상에 위치할 경우, 전면 방향으로 돌출되어 연장될 수 있다.
또한, 상기 덮개부는, 사용자에게 정보를 제공하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전면부가 개방된 수용 공간을 포함하며, 타원형의 회전식 밸트(belt)로 제공되는 이동부 및 상기 이동부의 일측면에 고정되고 외부로부터 삽입된 신규 배터리를 충전하는 적어도 하나의 배터리 충전부를 수용하는 몸체부, 상기 몸체부의 전면부 내 적어도 하나의 모서리와 결합된 덮개부, 적어도 하나의 명령을 포함하는 메모리 및 상기 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하는 전기차 배터리 교환 장치의 전기차 배터리 교환 방법은, 상기 배터리 충전부로 반입된 상기 신규 배터리를 감지하는 단계, 사용자를 인식하는 단계, 반출 모드로 동작하여, 충전이 완료된 배터리를 반출하는 단계 및 충전 모드로 동작하여, 상기 신규 배터리를 충전하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 사용자를 인식하는 단계에서는, 상기 신규 배터리의 고유 식별 정보를 인식하여, 상기 고유 식별 정보에 부여된 사용자 정보를 인식를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신규 배터리를 감지하는 단계에서는, RFID(Radio-Frequency Identification), NFC(Near Field Communication), 비콘(Beacon), 블루투스(Bluetooth) 및 바코드 중 적어도 하나의 기술을 이용하여 상기 신규 배터리를 감지할 수 있다.
한편, 상기 반출 모드로 동작하는 단계는, 충전이 완료된 배터리가 삽입된 상기 배터리 충전부를 추출하는 단계, 상기 추출된 배터리 충전부가 상기 덮개부의 개구부와 일직선 상에 위치하도록 상기 이동부를 회전시키는 단계 및 상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥면에 형성된 반출 돌기의 일단을 연장하여 상기 배터리 충전부 내 통로를 관통시킴으로써 상기 충전이 완료된 배터리를 반출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전면부가 개방된 수용 공간을 포함하며, 외부로부터 삽입된 신규 배터리를 충전하는 적어도 하나의 배터리 충전부 및 상기 배터리 충전부를 이동시키는 로봇 암 및 상기 로봇 암의 수직 이동을 가이드하는 레일을 포함하는 이동부를 수용하는 몸체부, 상기 몸체부의 전면부 내 적어도 하나의 모서리와 결합된 덮개부, 적어도 하나의 명령을 포함하는 메모리 및 상기 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하는 전기차 배터리 교환 장치의 전기차 배터리 교환 방법은, 상기 배터리 충전부로 반입된 상기 신규 배터리를 감지하는 단계, 사용자를 인식하는 단계, 반출 모드로 동작하여, 충전이 완료된 배터리를 반출하는 단계 및 충전 모드로 동작하여, 상기 신규 배터리를 충전하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 사용자를 인식하는 단계에서는, 상기 신규 배터리의 고유 식별 정보를 인식하여, 상기 고유 식별 정보에 부여된 사용자 정보를 인식를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반출 모드로 동작하는 단계는, 상기 신규 배터리가 삽입된 상기 배터리 충전부를 고유 자리로 이동시키는 단계, 충전이 완료된 배터리가 삽입된 배터리 충전부를 추출하는 단계, 상기 추출된 배터리 충전부가 상기 덮개부의 개구부와 일직선 상에 위치하도록 상기 로봇 암을 동작시키는 단계 및 상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥면에 형성된 반출 돌기의 일단을 연장하여 상기 배터리 충전부 내 통로를 관통시킴으로써 상기 충전이 완료된 배터리를 반출하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 로봇 암을 동작시키는 단계는, 상기 개구부와 일직선 상에 위치하는 지점의 좌표를 확인하는 단계 및 상기 로봇 암을 이용하여, 상기 좌표로 상기 배터리 충전부를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 충전이 완료된 배터리가 삽입된 배터리 충전부를 추출하는 단계에서는, 충전이 완료된 배터리가 삽입된 적어도 하나의 배터리 충전부 중 상기 개구부와 가까운 지점에 위치하는 상기 배터리 충전부를 추출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법은 덮개부에 의해 외부로부터 유입되는 이물질을 차단하며, 배터리의 반출 시 개구부와 가까운 지점에 위치하는 배터리를 반출함으로써 에너지 비용이 유지 비용이 절감되는 장점이 있으며, 디스플레이부가 탑재됨으로써 정보 전달이 용이한 고효율, 저비용 및 고활용의 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 전기차 배터리 교환 장치의 이미지이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 충전 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치의 회전식 이동부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치의 고정 타워식 이동부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치 내 프로세서에 의한 전기차 배터리 교환 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 이동부를 포함하는 전기차 배터리 교환 장치의 전기차 배터리 교환 방법 중 반출 모드로 동작하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고정 타워식 이동부를 포함하는 전기차 배터리 교환 장치의 전기차 배터리 교환 방법 중 반출 모드로 동작하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 충전 장치의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전기차 배터리 충전 장치는 전기차의 배터리를 충전시키는 장치일 수 있다. 여기서, 배터리는 전기 에너지를 원료로 사용하는 모든 차량용 배터리를 포함하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 배터리는 이륜차 배터리 및 사륜차 배터리 등을 포함할 수 있다.
전기차 배터리 충전 장치는 몸체부(1000), 덮개부(3000), 메모리(미도시) 및 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 몸체부(1000)는 전면부가 개방된 육면체 형태로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 몸체부(1000)는 전면부가 개방된 수용 공간을 포함할 수 있다.
몸체부(1000)는 배터리 충전부(1100), 반출 돌기(미도시) 및 이동부(1500)을 포함할 수 있다. 상기 배터리 충전부(1100), 반출 돌기(미도시) 및 이동부(1500)는 수용 공간 내부에 수용될 수 있다.
배터리 충전부(1100)는 몸체부(1000)와 같이, 전면부에 소정 깊이의 수용 공간을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 충전부(1100)의 수용 공간에는 외부로부터 삽입되는 배터리가 수용될 수 있다. 이에 따라, 배터리 충전부(1100)는 수용된 배터리를 충전할 수 있다.
배터리 충전부(1100)는 소정 크기로 개구된 통로를 포함할 수 있다. 상기 통로는 사용자에 의한 배터리 반출 요청 시 후술될 반출 돌기(미도시)에 의해 관통될 수 있다. 이에 따라, 배터리 충전부(1100)에 수용된 배터리가 외부로 반출될 수 있다. 반출 돌기(미도시)에 의한 배터리 반출은 후술될 전기차 배터리 충전 방법의 설명시 보다 자세히 설명하겠다.
배터리 충전부(1100)는 후술될 이동부(1500) 상에 배치되거나 또는 몸체부(1000)의 후면 내벽에 결착되어 위치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 충전 장치 내 배터리 충전부(1100)의 위치는 개시한 바에 국한되지 않고, 후술될 이동부(1500)의 형태에 따라 다양한 형태로 변형되어 제공될 수 있다.
반출 돌기(미도시)는 앞서 설명한 바와 같이, 사용자에 의한 배터리의 반출 요청시, 배터리 충전부(1100)에 수용된 배터리를 외부로 반출하기 위한 구성일 수 있다.
실시예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 반출 돌기(미도시)는 몸체부(1100) 내 수용 공간의 바닥부에 형성될 수 있다.
반출 돌기(미도시)는 사용자에 의한 배터리의 반출 요청 시, 후술될 덮개부(3000)의 개구부(3100) 및 배터리 충전부(1100)의 통로가 일직선 상에 위치할 경우 일단이 돌출되어 연장될 수 있다.
연장된 반출 돌기(미도시)의 일단은 배터리 충전부(1100)의 통로를 관통함으로써, 배터리 충전부(1100) 내부에 삽입된 배터리를 전면부로 밀어낼 수 있다.
이동부(1500)은 배터리 충전부(1500)로부터 배터리를 반출하거나 또는 배터리 충전부(1500)로부터 배터리를 반입시키기 위한 구성일 수 있다.
실시예에 따르면, 이동부(1500)는 형태에 따라, 회전식 또는 고정 타워식 구조로 제공될 수 있다. 회전식 또는 고정 타워식 구조를 갖는 이동부(1500)에 대해서는 하기 도 3 및 도 4를 참조하여 각각 보다 구체적으로 설명하겠다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치의 회전식 이동부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 이동부(1500)는 타원형의 회전식 밸트(belt)로 제공될 수 있다. 예를 들어, 이동부(1500)는 컨베이어 밸트 또는 레일 형태로 제공될 수 있다.
이동부(1500)의 일측면에는 적어도 하나의 배터리 충전부(1100)가 소정 간격으로 배치될 수 있다. 이때, 배터리 충전부(1100)는 이동부(1500)의 일측면에 고정되어 위치될 수 있다.
이동부(1500)는 후술될 프로세서에 의해, 시계 또는 반시계 방향으로 일정 속도로 회전할 수 있다. 이에 따라, 이동부(1500)에 적어도 일부분이 고정된 배터리 충전부(1100)는 이동부(1500)가 회전할 경우, 이동부(1500)와 동일한 회전 방향 및 속도로 이동할 수 있다.
이후, 이동부(1500)는 사용자로부터 배터리 반출 요청을 수신할 경우, 해당 배터리 충전부(1100)를 후술될 덮개부(3000)의 개구부(3100)와 동일선상에 위치시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치의 고정 타워식 이동부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 이동부(1500)는 레일(1510) 및 로봇 암(1550)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 레일(1510)는 후술될 로봇 암(1550)과 연결되어, 로봇 암(1550)의 수직 방향으로의 이동을 가이드하는 구성일 수 있다.
실시예에 따르면, 레일(1510)은 몸체부(1000)의 후면 내벽에 고정될 수 있다.
또한, 레일(1510)은 직선형으로 제공되며, 적어도 하나 이상 제공될 수 있다. 이에 따라, 레일(1510)은 한 쌍으로 제공되어, 몸체부(1000) 후면 내벽에 11자로 고정될 수 있다.
이때, 배터리 충전부(1100)는 레일(1510)의 적어도 하나의 측부에 소정 너비만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전부(1100)는 적어도 하나의 레일(1510)의 일단 측면부로부터 수평 방향으로 소정 거리만큼 이격된 지점에서부터 레일(1510)을 따라 수직 방향으로 소정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.
로봇 암(1550)은 레일(1510)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 로봇 암(1550)은 배터리 충전부(1100)로부터 배터리를 이동시킬 수 있다. 다시 말하면, 로봇 암(1550)은 배터리 충전부(1100)로 배터리를 삽입하거나 또는 배터리 충전부(1100)로부터 배터리를 제거시킬 수 있다.
실시예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 로봇 암(1550)은 고정바(1551) 및 결합부(1555)를 포함할 수 있다.
고정바(1551)는 소정 길이의 브라켓으로 제공되며, 적어도 하나의 상기 레일과 수직하게 연결될 수 있다. 이에 따라, 고정바(1551)는 후술될 프로세서에 의해, 레일(1510)을 따라 Y축 방향으로 수직 이동할 수 있다.
결합부(1555)는 상기 고정바와 연결되어, 배터리를 상기 고정바(1551)를 따라 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 덮개부(3000)는 몸체부(1000)의 전면부를 덮는 덮개일 수 있다. 다시 말해, 덮개부(3000)는 몸체부(1000)의 뚜껑일 수 있다.
덮개부(3000)의 형태를 보다 구체적으로 설명하면, 덮개부(3000)는 몸체부(1000)와 같이, 후면 내부가 개구된 육면체 형태로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 몸체부(1000)는 후면부에 수용 공간을 포함하는 육면체 형태로 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 덮개부(3000)는 몸체부(1000)의 전면부에 끼워지는 형태로 제공될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 덮개부(3000)는 몸체부(1000)의 전면부 내 적어도 하나의 모서리와 결합될 수 있다. 예를 들어, 덮개부(3000)는 여닫이 형태로 제공될 수 있다.
종래의 전기차 배터리 교환 장치는 배터리 투입의 용이성에 의해, 별도의 덮개부 없이 투입구가 개방되어 제공되었다. 이에 따라, 종래의 전기차 배터리 교환 장치는 개방된 배터리 투입구로 이물질 및 수분이 침투하여 고장이 잦은 단점이 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치는 몸체부(1000)에 덮개부(5000)가 결합된 형태로, 제공되어 생활 방수가 가능하며 이물질의 유입이 차단되는 고성능의 전기차 배터리 교환 장치가 제공될 수 있다.
덮개부(3000)는 개구부(3100) 및 디스플레이부(3500)를 포함할 수 있다.
개구부(3100)는 외부로부터 배터리를 반입하거나 또는 외부로 반출하는 통로일 수 있다.
개구부(3100)는 앞서 이동부(1500)의 설명한 바와 같이, 덮개부(3000)의 전면부에 소정 크기로 형성될 수 있다. 실시예에 따르면, 개구부(3100)의 크기는 외부로부터 삽입되는 배터리의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
디스플레이부(3500)는 개구부(3100)와 같이, 덮개부(3000)의 전면부에 장착될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이부(3500)는 사용자에게 후술될 프로세서의 진행 단계 정보를 전달하거나 또는 광고 등을 디스플레이 할 수 있다.
메모리는 후술될 프로세서를 수행하기 위한 적어도 하나의 명령을 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 적어도 하나의 명령은 상기 배터리 충전부로 반입된 상기 신규 배터리를 감지하도록 하는 명령, 사용자를 인식하도록 하는 명령, 반출 모드로 동작하여, 충전이 완료된 배터리를 반출하도록 하는 명령 및 충전 모드로 동작하여, 상기 신규 배터리를 충전하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 메모리는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리는 읽기 전용 메모리(read only memory; ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM)로 구성될 수 있다.
프로세서는 앞서 설명된 바와 같이, 메모리의 적어도 하나의 명령에 따라 동작할 수 있다. 프로세서의 동작에 대해서는 후술될 전기차 배터리 교환 장치의 전기차 배터리 교환 방법 설명시 보다 구체적으로 설명하겠다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치 내 프로세서에 의한 전기차 배터리 교환 방법의 순서도이다.
도 5를 참조하면, 전기차 배터리 교환 장치 내 프로세서는 신규 배터리의 반입을 감지할 수 있다(S1000).
실시예에 따르면, 프로세서는 배터리 충전부(1100) 및 배터리 간의 근거리 통신을 이용하여, 신규 배터리의 반입을 감지할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 RFID(Radio-Frequency Identification), NFC(Near Field Communication), 비콘(Beacon), 블루투스(Bluetooth) 및 바코드 중 적어도 하나의 기술을 이용하여 신규 배터리의 반입을 감지할 수 있다.
여기서, 배터리 충전부(1100)는 배터리가 수용되지 않은 배터리 충전부일 수 있다. 실시예에 따르면, 배터리가 수용되지 않은 배터리 충전부(1100)는 이전 플로우(Flow)의 반출 모드 동작 단계에 의해, 개구부(3100)에 대응되는 어느 한 지점에 위치할 수 있다. 반출 모드 동작 단계에 대해서는 하기에서 보다 자세히 설명하겠다.
또한, 프로세서는 배터리 충전부(1100) 내부에 설치된 적어도 하나의 센서에 의해, 신규 배터리의 반입이 완전히 이뤄졌는지 확인할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서는 무게 센서, 적외선 센서 중 어느 하나일 수 있다.
프로세서는 신규 배터리의 반입 감지와 함께, 신규 배터리의 고유 식별 정보를 인식할 수 있다. 이후, 프로세서는 상기 신규 배터리의 고유 식별 정보를 바탕으로, 상기 전기차 배터리 교환 장치를 사용하는 사용자를 인식할 수 있다(S3000).
실시예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 프로세서는 신규 배터리의 고유 식별 정보를 감지하여, 일정 범위 내 위치하는 신규 배터리의 고유 식별 정보를 감지함으로써, 신규 배터리를 인식할 수 있다.
이후, 프로세서는 상기 신규 배터리의 고유 식별 정보에 할당된 사용자 정보를 인식할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 방법의 S1000 및 S3000의 단계들은 기재된 순서에 관계 없이 수행될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 일정 범위 내 위치하는 상기 신규 배터리를 감지하여 사용자 정보를 인식한 후, 상기 신규 배터리의 반입을 감지할 수 있다.
이후, 프로세서는 반출 모드로 동작할 수 있다(S5000). 이에 따라, 사용자는 전기차 배터리 교환 장치로부터 충전이 완료된 배터리를 획득할 수 있다.
실시예에 따르면, 프로세서는 충전이 완료된 배터리의 반출 시, 반출 예정인 배터리의 고유 식별 정보에 해당 사용자 정보를 부여할 수 있다.
반출 모드에서의 프로세서 동작은 전기차 배터리 교환 장치 내 이동부(1100)의 형태에 따라 달라질 수 있다. 이에, 하기에서는 도 6 및 도 7을 참조하여 전기차 배터리 교환 방법을 이동부(1100)의 형태에 따라 보다 자세히 설명하겠다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 이동부를 포함하는 전기차 배터리 교환 장치의 전기차 배터리 교환 방법 중 반출 모드로 동작하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 전기차 배터리 교환 장치 내 프로세서는, 반출 모드로 동작할 경우(S5000), 충전이 완료된 배터리가 삽입된 배터리 충전부(1100) 중 개구부(3100)와 가까운 지점에 위치하는 배터리 충전부(1100)를 추출할 수 있다(S5100).
이후, 프로세서는 해당 배터리 충전부(1100)가 개구부(3100)에 대응하는 지점에 위치하도록 이동부(1500)를 회전시킬 수 있다(S5300).
프로세서는 해당 배터리 충전부(1100)가 개구부(3100)와 동일선상에 위치되면, 반출 돌기(1300)를 이용하여 배터리를 반출할 수 있다(S5500).
실시예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 반출 돌기(1300)는 프로세서의 실행에 의해 일단이 연장될 수 있다. 이에 따라, 일단이 연장된 반출 돌기(1300)는 배터리 충전부(1100) 내 통로를 관통하여, 배터리 충전부(1100) 내부에 삽입된 충전이 완료된 배터리를 개구부(3100) 쪽으로 밀어낼 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리가 외부로 반출될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정 타워식 이동부를 포함하는 전기차 배터리 교환 장치의 전기차 배터리 교환 방법 중 반출 모드로 동작하는 단계를 을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 전기차 배터리 교환 장치 내 프로세서는, 배터리 충전부(1100) 내 신규 배터리의 반입이 감지될 경우, 반출 모드로 동작할 수 있다(S5000),
보다 구체적으로 설명하면, 프로세서는 이동부(1500)에 의해 충전이 필요한 신규 배터리가 삽입된 배터리 충전부(1100)를 고유 자리로 이동시킬 수 있다(S5100A). 실시예에 따르면, 프로세서는 사전 설정된 해당 배터리 충전부(1100)의 고유 좌표 정보를 확인한 후, 해당 좌표로 배터리 충전부(1100)를 이동시킬 수 있다.
이후, 프로세서는 충전이 완료된 배터리가 삽입된 배터리 충전부(1100)를 추출할 수 있다(S5300A). 실시예에 따르면, 프로세서는 충전이 완료된 배터리가 삽입된 적어도 하나의 배터리 충전부(1100) 중 개구부(3100)와 가까운 지점에 위치하는 배터리 충전부(1100)를 추출할 수 있다. 이후, 프로세서는 추출된 배터리 충전부(1100)의 좌표를 확인할 수 있다.
프로세서는 이동부(1500)를 작동시킬 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 프로세서는 이동부(1500)를 작동시켜 로봇 암에 의해 배터리 충전부(1100)를 개구부(3100)와 동일선상에 위치한 지점으로 이동시킬 수 있다(S5500A). 실시예에 따르면, 프로세서는 개구부(3100)와 일직선 상에 위치하는 지점의 좌표를 확인하고, 상기 로봇 암을 이용하여, 확인된 상기 좌표로 충전이 완료된 배터리가 삽입된 배터리 충전부를 이동시킬 수 있다.
충전이 완료된 배터리가 삽입된 상기 배터리 충전부(1100)가 개구부(3100)와 동일선상에 위치되면, 프로세서는 반출 돌기(1300)를 이용하여 충전이 완료된 배터리를 반출할 수 있다(S5700A).
실시예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 반출 돌기(1300)는 프로세서의 실행에 의해 배터리 충전부(1100) 내 통로를 관통하여 돌출될 수 있다. 이에 따라, 배터리 충전부(1100) 내 삽입된 배터리가 개구부(3100) 쪽으로 밀려 나올 수 있다. 따라서, 배터리 충전부(1100) 내 수용된 충전이 완료된 배터리가 외부로 반출될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 프로세서는, 충전이 완료된 배터리의 반출이 완료될 경우, 충전 모드로 동작할 수 있다(S7000). 다시 말하면, 프로세서는 사용자로부터 삽입된 신규 배터리를 충전할 수 있다. 배터리의 충전 방법은 종래의 전기차 배터리 충전 방식과 동일하므로, 자세한 설명은 생략토록 하겠다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법을 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법은 덮개부에 의해 외부로부터 유입되는 이물질을 차단하며, 배터리의 반출 시 개구부와 가까운 지점에 위치하는 배터리를 반출함으로써 에너지 비용이 유지 비용이 절감되는 장점이 있으며, 디스플레이부가 탑재됨으로써 정보 전달이 용이한 고효율, 저비용 및 고활용의 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000: 몸체부 1100: 배터리 충전부
1300: 반출 돌기 1500: 이동부
1510: 레일 1550: 로봇 암
1551: 고정바 1555: 결합부
3000: 덮개부 3100: 개구부
3500: 디스플레이부 5000: 메모리
7000: 프로세서 B: 배터리

Claims (18)

  1. 전면부가 개방된 수용 공간을 포함하며, 상기 수용 공간 내부에, 외부로부터 삽입된 신규 배터리를 충전하는 적어도 하나의 배터리 충전부, 상기 배터리 충전부를 이동시키는 이동부 및 상기 배터리 충전부에 삽입되는 배터리를 탈착시켜 외부로 반출하는 반출 돌기를 수용하는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 전면부 내 적어도 하나의 모서리와 결합하고, 배터리를 반입 또는 반출하기 위한 개구부를 포함하는 덮개부를 포함하되,
    상기 이동부는,
    상기 배터리 충전부를 이동시키는 로봇 암; 및
    적어도 하나의 직선 형태로 제공되며, 상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥부에 고정되어 상기 로봇 암의 수직 이동을 가이드하는 레일을 포함하는, 전기차 배터리 교환 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 충전부는,
    전면부가 개방된 배터리 수용 공간; 및
    상기 반출 돌기에 의해 관통되는 통로를 포함하는, 전기차 배터리 교환 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 이동부는,
    상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥부에 위치하고, 타원형의 회전식 밸트(belt)로 제공되는, 전기차 배터리 교환 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 배터리 충전부의 일측면부는, 상기 이동부의 일측면에 고정되어 위치하는, 전기차 배터리 교환 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 충전부는,
    상기 신규 배터리의 반입 상태를 확인하는 적어도 하나의 센서를 포함하는, 전기차 배터리 교환 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 로봇 암은,
    소정 길이의 브라켓으로 제공되며, 적어도 하나의 상기 레일과 수직하게 연결되는 고정바; 및
    상기 고정바와 연결되어, 배터리를 상기 고정바를 따라 수평 방향으로 이동시키는 결합부를 포함하는, 전기차 배터리 교환 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 충전부는
    상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥면 중 상기 레일의 일측면부로부터 소정 거리만큼 이격된 지점에 배치되는, 전기차 배터리 교환 장치.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 반출 돌기는,
    상기 개구부 및 상기 통로가 일직선 상에 위치할 경우, 전면 방향으로 돌출되어 연장되는, 전기차 배터리 교환 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 덮개부는,
    사용자에게 정보를 제공하는 디스플레이부를 더 포함하는, 전기차 배터리 교환 장치.
  10. 전면부가 개방된 수용 공간을 포함하며, 타원형의 회전식 밸트(belt)로 제공되는 이동부 및 상기 이동부의 일측면에 고정되고 외부로부터 삽입된 신규 배터리를 충전하는 적어도 하나의 배터리 충전부를 수용하는 몸체부, 상기 몸체부의 전면부 내 적어도 하나의 모서리와 결합된 덮개부, 적어도 하나의 명령을 포함하는 메모리 및 상기 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하는 전기차 배터리 교환 장치의 전기차 배터리 교환 방법에 있어서,
    상기 배터리 충전부로 반입된 상기 신규 배터리를 감지하는 단계;
    사용자를 인식하는 단계;
    반출 모드로 동작하여, 충전이 완료된 배터리를 반출하는 단계; 및
    충전 모드로 동작하여, 상기 신규 배터리를 충전하는 단계를 포함하되,
    상기 반출 모드로 동작하는 단계는,
    충전이 완료된 배터리가 삽입된 상기 배터리 충전부를 추출하는 단계;
    상기 추출된 배터리 충전부가 상기 덮개부의 개구부와 일직선 상에 위치하도록 상기 이동부를 회전시키는 단계; 및
    상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥면에 형성된 반출 돌기의 일단을 연장하여 상기 배터리 충전부 내 통로를 관통시킴으로써 상기 충전이 완료된 배터리를 반출하는 단계를 포함하는, 전기차 배터리 교환 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 사용자를 인식하는 단계에서는,
    상기 신규 배터리의 고유 식별 정보를 인식하여, 상기 고유 식별 정보에 부여된 사용자 정보를 인식하는, 전기차 배터리 교환 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 신규 배터리를 감지하는 단계에서는,
    RFID(Radio-Frequency Identification), NFC(Near Field Communication), 비콘(Beacon), 블루투스(Bluetooth) 및 바코드 중 적어도 하나의 기술을 이용하여 상기 신규 배터리를 감지하는, 전기차 배터리 교환 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 배터리 충전부는,
    상기 신규 배터리의 반입 상태를 확인하는 적어도 하나의 센서를 포함하는, 전기차 배터리 교환 방법.
  14. 전면부가 개방된 수용 공간을 포함하며, 외부로부터 삽입된 신규 배터리를 충전하는 적어도 하나의 배터리 충전부 및 상기 배터리 충전부를 이동시키는 로봇 암 및 상기 로봇 암의 수직 이동을 가이드하는 레일을 포함하는 이동부를 수용하는 몸체부, 상기 몸체부의 전면부 내 적어도 하나의 모서리와 결합된 덮개부, 적어도 하나의 명령을 포함하는 메모리 및 상기 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하는 전기차 배터리 교환 장치의 전기차 배터리 교환 방법에 있어서,
    상기 배터리 충전부로 반입된 상기 신규 배터리를 감지하는 단계;
    사용자를 인식하는 단계;
    반출 모드로 동작하여, 충전이 완료된 배터리를 반출하는 단계; 및
    충전 모드로 동작하여, 상기 신규 배터리를 충전하는 단계를 포함하는, 전기차 배터리 교환 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 사용자를 인식하는 단계에서는,
    상기 신규 배터리의 고유 식별 정보를 인식하여, 상기 고유 식별 정보에 부여된 사용자 정보를 인식하는, 전기차 배터리 교환 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 반출 모드로 동작하는 단계는,
    상기 신규 배터리가 삽입된 상기 배터리 충전부를 고유 자리로 이동시키는 단계;
    충전이 완료된 배터리가 삽입된 배터리 충전부를 추출하는 단계;
    상기 추출된 배터리 충전부가 상기 덮개부의 개구부와 일직선 상에 위치하도록 상기 로봇 암을 동작시키는 단계; 및
    상기 몸체부의 수용 공간 내 바닥면에 형성된 반출 돌기의 일단을 연장하여 상기 배터리 충전부 내 통로를 관통시킴으로써 상기 충전이 완료된 배터리를 반출하는 단계를 포함하는, 전기차 배터리 교환 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 로봇 암을 동작시키는 단계는,
    상기 개구부와 일직선 상에 위치하는 지점의 좌표를 확인하는 단계; 및
    상기 로봇 암을 이용하여, 상기 좌표로 상기 배터리 충전부를 이동시키는 단계를 포함하는, 전기차 배터리 교환 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 충전이 완료된 배터리가 삽입된 배터리 충전부를 추출하는 단계에서는,
    충전이 완료된 배터리가 삽입된 적어도 하나의 배터리 충전부 중 상기 개구부와 가까운 지점에 위치하는 상기 배터리 충전부를 추출하는, 전기차 배터리 교환 방법.
KR1020190113276A 2019-09-16 2019-09-16 전기차 배터리 교환 장치 및 이를 이용한 전기차 배터리 교환 방법 KR102284119B1 (ko)

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