KR102439934B1 - 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법 - Google Patents

차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 차량용 배터리를 충전하는 충전 스테이션에서 사용자 단말로부터 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해 해당 사용자의 차량용 배터리 충전에 따른 비용지불을 확인하고, 상기 사용자가 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체하여 사용할 수 있도록 하는 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것이다.

Description

차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법{SYSTEM FOR CHARGING BATTERY OF VEHICLE AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 배터리를 충전하는 충전 스테이션에서 사용자 단말로부터 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해 해당 사용자의 차량용 배터리 충전에 따른 비용지불을 확인하고, 상기 사용자가 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체하여 사용할 수 있도록 하는 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 일상생활 속에서 없어서는 안되는 소비재로서 그 위치를 차지하고 있으며, 자동차의 효율성과 편의성은 인간의 생활을 풍요롭게 하고 있지만, 배출가스로 인한 환경오염과 화석연료의 한계성에서 자유로울 수 없었다.
이에 따라 자동차 업계에서는 국가적 에너지 정책에 기반으로 새로운 수익 모델로서 전기자동차를 개발하고 대중화를 시키는데 주력하고 있으며, 전기자동차 산업은 환경보호와 자동차 기술 개발의 해결책이라 할 수 있다.
하지만, 대기 환경오염과 급변하는 에너지환경 변화에 따라 주목되고 있는 전기자동차의 사용에 있어서, 전기자동차의 성능과 이용효율에 직결되는 필수조건인 전기자동차 충전소 등의 인프라가 많이 부족한 실정이다. 또한 상기 전기자동차 충전소는 독립된 충전 공간이 부족하며, 전기자동차를 장시간 충전하여야 하므로 사용자가 장시간 대기하여야 하는 문제가 있었다.
이를 해결하기 위해서 최근에는 방전된 배터리를 충전된 배터리로 교환하여 사용할 수 있는 충전 스테이션이 개발되었으며, 상기 충전 스테이션을 여러 공공장소에 설치하여 사용하고 있다.
그러나 상기 충전 스테이션의 경우, 방전된 배터리를 충전된 배터리로 즉시 교환하여 사용하기 때문에 전기자동차의 배터리 충전시간 문제를 크게 개선할 수 있는 장점이 있지만, 상기 충전 스테이션을 이용할 때 결제 처리 과정이 복잡하고 불편하였다.
따라서 본 발명에서는 사용자가 결제 서버를 통해 차량용 배터리 충전을 위한 비용을 미리 지불하여 제공받은 QR 코드를 사용자 단말에 저장해두고, 충전 스테이션에서 상기 사용자 단말에 저장된 QR 코드를 리딩하여 차량용 배터리 충전에 따른 비용지불을 확인함으로써, 상기 사용자가 배터리 스와핑을 통해서 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체하여 사용할 수 있는 방안을 제공하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국공개특허 제2019-0114893호(2019.10.10.)는 차량, 차량 충전 시스템 및 차량 충전 방법에 관한 것으로, 배터리 연결 모듈 및 프로세서를 포함하고, 배터리 연결 모듈은 적어도 하나의 재충전 배터리에 연결되도록 구성되며, 상기 프로세서는 상기 배터리 모듈이 충전 장치에 연결되어 있는지 여부를 확인하고, 상기 배터리 모듈이 상기 충전 장치에 연결되는 것에 응답하여 서버에 허가 요청을 전송하고, 상기 서버로부터 상기 허가 요청에 대응하는 충전 권한을 수신한 것에 응답하여 상기 적어도 하나의 재충전 가능한 배터리가 상기 충전 장치에 의해 충전되도록 허용하는 차량, 차량 충전 시스템 및 차량 충전 방법에 관한 것이다.
즉, 상기 선행기술은 허가된 충전장치에 대해서만 충전동작이 가능하도록 하는 것으로, 결제한 사용자에게만 충전장치가 충전을 허용하도록 한 차량, 차량 충전 시스템 및 차량 충전 방법에 대해 기재하고 있다.
하지만, 본 발명은 충전 스테이션에서 사용자 단말에 저장된 QR 코드를 리딩하여 차량용 배터리 충전에 따른 비용지불을 확인함으로써, 사용자가 배터리 스와핑을 통해서 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체하여 사용할 수 있는 것이므로, 상기 선행기술과 본 발명은 현저한 구성상 차이점이 있다.
또한 한국등록특허 제2161261호(2020.09.23.)는 배터리 교환형 전기이륜차를 위한 배터리 교환스테이션의 운용 시스템 및 운영 방법에 관한 것으로, 전기이륜차 사용자로부터 전기이륜차에 대한 정보를 등록받으면 지역별로 등록된 전기이륜차의 개수를 확인하고 전기이륜차의 개수에 매칭되도록 배터리를 충전하면서 교환할 수 있는 배터리 교환스테이션을 배정하고 배터리 교환스테이션에서의 배터리 교환을 승인하는 배터리 교환관리센터와, 배터리 교환관리센터로부터 지역별 배터리 교환스테이션의 위치를 제공받고 배터리 교환스테이션에서 배터리 교환을 요청하는 전기이륜차 사용자의 단말기와, 배터리 교환을 요청한 사용자 정보를 확인하고 배터리 교환관리센터에 배터리 교환의 승인을 요청하는 배터리 교환스테이션을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 선행기술은 지역별로 배터리 교환형 전기이륜차의 수요를 정확하게 예측하여 이동형 배터리 교환스테이션을 배정할 수 있으며, 전기이륜차 사용자에게 배터리 교환스테이션의 위치 및 교환가능한 배터리의 개수를 알려주어 필요에 따라 간단하게 배터리를 교환할 수 있으며, 배터리 교환관리센터에서 배터리를 교환한 전기이륜차의 사용자 정보와 교환한 배터리 정보를 제공받고 비용결제를 관리하는 시스템 및 방법을 기재하고 있다.
반면에 본 발명은, 사용자가 차량용 배터리 충전을 위한 비용을 미리 지불하여 제공받은 QR 코드를 사용자 단말에 저장해두고, 충전 스테이션에서 상기 사용자 단말에 저장된 QR 코드를 리딩하여 차량용 배터리 충전에 따른 비용지불을 확인하며, 비용지불이 확인된 사용자가 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체하여 사용할 수 있는 것이므로, 상기 선행기술과 본 발명은 기술적 구성의 차이점이 분명하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 충전 스테이션을 이용하는 사용자가 배터리 스와핑을 통해서 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체하여 사용할 수 있도록 하는 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 사용자가 결제 서버를 통해 차량용 배터리 충전을 위한 비용을 미리 지불하여 제공받은 QR 코드를 사용자 단말에 저장해두고, 충전 스테이션에서 상기 사용자 단말로부터 QR 코드를 리딩하여 해당 사용자의 차량용 배터리 충전에 따른 비용지불을 확인하며, 비용지불이 확인된 사용자가 배터리 스와핑을 통해 차량용 배터리를 손쉽게 교체하여 사용할 수 있도록 하는 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 관리 서버를 통해 각 충전 스테이션을 이용하는 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 관리할 수 있도록 하는 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 충전 시스템은, 사용자 단말로부터 QR 코드를 리딩하는 QR 코드 인식부; 상기 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해서 차량용 배터리의 충전을 위한 비용지불을 확인하는 비용지불 확인부; 및 상기 비용지불이 확인되면, 차량용 배터리의 스와핑을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 차량용 배터리의 스와핑은, 복수의 배터리 슬롯 중 어느 하나의 배터리 슬롯에서 충전된 차량용 배터리를 방전된 차량용 배터리와 교환하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 QR 코드는, 상기 사용자 단말에서 네트워크를 통해 결제 서버로 통신 접속을 수행한 다음, 상기 결제 서버를 통해 차량용 배터리 충전을 위한 비용을 결제하고 제공받아 저장한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는, 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 네트워크를 통해 관리 서버로 제공하는 것을 제어하여, 상기 관리 서버에서 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 업데이트하여 관리하도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 차량용 배터리의 충전 시스템은, 상기 복수의 배터리 슬롯에 각각 구비된 어댑터에 유선 접속된 각 차량용 배터리의 충전을 제어하는 충전 제어부;를 더 포함하며, 상기 충전 제어부는, 상기 각 차량용 배터리와 NFC, 블루투스, 지그비 및 비콘을 포함한 무선 통신을 수행하여, 상기 각 차량용 배터리의 충전량, 충전횟수, 배터리 불량 또는 이들의 조합을 포함한 배터리 상태정보를 확인하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 차량용 배터리의 충전 시스템은, 상기 복수의 배터리 슬롯마다 구비되어 상기 배터리 상태정보를 표시하는 표시부;를 더 포함하며, 상기 표시부는, 상기 배터리 슬롯에 장착된 상기 차량용 배터리의 만충전 상태 또는 충전중인 상태를 색상을 달리하여 표시하거나 단계별로 나누어 표시함으로써, 사용자가 상기 표시를 통해서 스와핑 가능한 차량용 배터리가 존재하는지의 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법은, 충전 시스템에서, 사용자 단말로부터 QR 코드를 리딩하는 QR 코드 인식 단계; 상기 충전 시스템에서, 상기 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해서 차량용 배터리의 충전을 위한 비용지불을 확인하는 비용지불 확인 단계; 및 상기 충전 시스템에서, 상기 비용지불이 확인된 사용자에 의한 차량용 배터리의 스와핑을 제어하는 스와핑 제어 단계;를 포함하며, 상기 차량용 배터리의 스와핑은, 복수의 배터리 슬롯 중 어느 하나의 배터리 슬롯에서 충전된 차량용 배터리를 방전된 차량용 배터리와 교환하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 QR 코드는, 상기 사용자 단말에서 네트워크를 통해 결제 서버로 통신 접속을 수행한 다음, 상기 결제 서버를 통해 차량용 배터리 충전을 위한 비용을 결제하고 제공받아 저장한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법은, 상기 충전 시스템에서, 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 네트워크를 통해 관리 서버로 제공하는 정보 제공 단계; 및 상기 관리 서버에서, 상기 충전 시스템으로부터 제공받은 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 업데이트하여 관리하는 관리 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법은, 상기 충전 시스템에서, 상기 복수의 배터리 슬롯에 각각 구비된 어댑터에 유선 접속된 각 차량용 배터리의 충전을 제어하는 충전 제어 단계; 및 상기 충전 시스템에서, 상기 각 차량용 배터리와 NFC, 블루투스, 지그비 및 비콘을 포함한 무선 통신을 수행하여, 상기 각 차량용 배터리의 충전량, 충전횟수, 배터리 불량 또는 이들의 조합을 포함한 배터리 상태정보를 확인하는 배터리 상태정보 확인 단계:를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법은, 상기 충전 시스템에서, 상기 복수의 배터리 슬롯마다 구비된 표시부를 통해 상기 배터리 상태정보를 표시하는 표시 단계;를 더 포함하며, 상기 표시 단계는, 상기 배터리 슬롯에 장착된 상기 차량용 배터리의 만충전 상태 또는 충전중인 상태를 색상을 달리하여 상기 표시부를 통해 표시하거나 단계별로 나누어 상기 표시부를 통해 표시함으로써, 사용자가 상기 표시를 통해서 스와핑 가능한 차량용 배터리가 존재하는지의 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법에 따르면, 사용자가 결제 서버를 통해 차량용 배터리 충전을 위한 비용을 미리 지불하여 제공받은 QR 코드를 사용자 단말에 저장해두고, 충전 스테이션에서 상기 사용자 단말로부터 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해 해당 사용자의 차량용 배터리 충전에 따른 비용지불을 확인함으로써, 상기 충전 스테이션을 이용하는 사용자가 배터리 스와핑을 통해서 손쉽게 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 QR 코드를 이용하여 충전 스테이션을 이용하는 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 관리함으로써, 사용자 인증을 간편하고 신속하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 충전 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템 이용을 위한 비용지불 확인 및 차량용 배터리 스와핑 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템 이용을 위한 비용지불과 QR 코드 처리와 관련된 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 차량용 배터리의 충전 시스템 및 그 운용 방법에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 차량용 배터리를 예로 하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전동 오토바이, 전동 자전거, 전동 킥보드 등에서 사용되는 소정 규격에 맞는 모든 배터리에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 충전 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 적어도 하나 이상의 충전 시스템(100), 사용자 단말(200), 결제 서버(300), 관리 서버(400) 등을 포함하여 구성된다.
상기 충전 시스템(100)은 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션으로서, 전기자동차를 이용하는 사용자가 배터리 스와핑을 통해서 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체하여 사용할 수 있는 장치이다.
또한 상기 충전 시스템(100)은 QR 코드 스캐너를 이용하여 상기 사용자 단말(200)에 기 저장된 QR 코드를 리딩하고, 상기 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 토대로 차량용 배터리 충전에 따른 비용이 미리 결제되었음을 확인한다. 그리고 비용지불이 확인된 해당 사용자가 배터리 스와핑을 수행하여 차량용 배터리를 손쉽게 교체하여 사용할 수 있도록 한다.
즉 차량용 배터리의 충전을 대기할 필요없이 전기자동차 운행에 따라 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 바로 교환하여 사용할 수 있도록 하는 것이다.
이때 상기 QR 코드는 상기 사용자 단말(200)에서 네트워크를 통해 상기 결제 서버(300)로 통신 접속을 수행한 다음, 상기 결제 서버(300)의 제어를 통해 차량용 배터리 충전을 위한 비용을 결제하고 제공받아 저장한 것이다.
또한 상기 충전 시스템(100)은 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보에 관련된 로그 정보를 생성하고, 상기 생성한 로그 정보를 네트워크를 통해 상기 관리 서버(400)로 제공함으로써, 상기 관리 서버(400)에서 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 업데이트하여 관리할 수 있도록 한다.
예를 들어, 상기 관리 서버(400)에서 사용자가 사전에 결제한 비용에서 현재 이용한 배터리 스와핑에 따른 비용을 차감하여 업데이트하고, 이와 함께 각 사용자별 배터리 스와핑을 수행한 장소, 시간, 이용횟수, 배터리 정보(예: 제조일자, 충전횟수 등) 등을 업데이트할 수 있도록 하는 것이다.
이에 따라 상기 관리 서버(400)는 각 사용자별 배터리 스와핑 이용에 따른 정보를 토대로 각 충전 시스템(100)과 각 차량용 배터리의 관리를 용이하게 수행하는 것은 물론, 각 사용자의 이용 패턴에 따라 타겟화된 맞춤형 서비스(예: 차량용 배터리 충전이 필요한 시기 안내, 배터리 소모에 따른 운행 습관 안내 등)를 제공할 수 있게 된다.
또한 상기 충전 시스템(100)은 복수의 배터리 슬롯마다 어댑터가 구비되어 있으며, 상기 어댑터에 유선 접속된 차량용 배터리를 상용전원을 통해 충전한다. 이때 상기 차량용 배터리를 충전할 때, 정전이 발생되어 충전이 중단되면 차량용 배터리의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 이를 방지하기 위해서 상기 충전 시스템(100)은 UPS(Uninterruptible Power Supply) 장치를 구비하여, 정전이 발생되거나 전압이 급상승 또는 급하강할 때 안정적으로 전력을 공급할 수 있도록 한다.
또한 상기 충전 시스템(100)은 복수의 배터리 슬롯에 장착된 각 차량용 배터리와 무선 통신(예: NFC(Near Field Communication), 블루투스, 지그비, 비콘 등)을 수행하여, 각 차량용 배터리별 충전량(SoC: State of Charge), 충전횟수(SoH: State of Health), 배터리 불량 또는 이들의 조합을 포함한 배터리 상태정보를 확인하고, 이를 토대로 충전을 제어할 수 있다.
또한 상기 충전 시스템(100)은 복수의 배터리 슬롯의 전면에 LED, LCD 등으로 구성된 표시부를 구비하고, 해당 배터리 슬롯에 장착된 배터리 상태정보를 표시할 수 있다.
또한 상기 충전 시스템(100)은 각 배터리 슬롯의 외곽에 복수의 LED를 설치하고, 상기 차량용 배터리의 만충전 상태 또는 충전중인 상태를 색상을 달리하여 표시하거나 단계별로 나누어 표시할 수 있다. 예를 들어 만충전일 경우에는 녹색으로, 충전중일 경우에는 적색으로 표시하거나, 또는 충전 단계를 10단계로 구분하여 표시함으로써, 사용자가 상기 LED의 표시를 통해서 스와핑 가능한 차량용 배터리가 있는지의 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 본 발명에서는 사용자가 상기 결제 서버(300)를 통해 상기 충전 시스템(100) 이용에 따른 비용을 미리 결제하고, 사용자 정보 및 결제 정보가 포함된 QR 코드를 발급받아 상기 사용자 단말(200)에 저장한 다음, 상기 충전 시스템(100)을 이용할 때 간단한 QR 코드 확인만으로 배터리 스와핑을 통해 차량용 배터리를 손쉽게 교체하여 사용하는 것을 예로 하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 충전 시스템(100)을 이용하는 과정에서 충전에 따른 비용 결제를 수행할 수도 있을 것이다.
상기 사용자 단말(200)은 스마트폰, 태블릿 등의 휴대용 통신기기로서, 애플리케이션 프로그램을 통해 상기 결제 서버(300)에 접속하거나, 혹은 인터넷을 통해 상기 결제 서버(300)로 직접 접속하고, 상기 결제 서버(300)의 결제 요청에 따라 차량용 배터리 충전에 따른 비용을 미리 결제하며, 상기 결제 정보와 사용자 정보가 포함된 QR 코드를 상기 결제 서버(300)로부터 제공받아 저장한다.
또한 사용자 단말(200)은 상기 충전 시스템(100)을 이용할 때, 기 저장된 QR 코드를 상기 충전 시스템(100)에서 리딩할 수 있도록 하며, 상기 QR 코드를 리딩하여 확인한 상기 충전 시스템(100)의 안내를 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교환할 수 있도록 한다.
상기 결제 서버(300)는 네트워크를 통해 통신 접속된 상기 사용자 단말(200)로 상기 충전 시스템(100)의 이용에 따른 비용을 미리 결제하고, 상기 결제한 정보를 사용자 정보와 함께 QR 코드로 생성하고, 상기 생성한 QR 코드를 상기 사용자 단말(200)로 제공한다.
상기 관리 서버(400)는 네트워크를 통해 상기 충전 시스템(100)으로부터 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 제공받으며, 상기 제공받은 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 업데이트하여 관리한다.
한편, 본 발명에서는 상기 결제 서버(300)와 관리 서버(400)를 독립적으로 분리하여 사용되는 것을 예로 하여 설명하였지만, 하나로 통합하여 사용할 수 있음을 밝혀둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템 이용을 위한 비용지불 확인 및 차량용 배터리 스와핑 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 소정 규격의 차량용 배터리로 구동되는 전기자동차를 이용하는 사용자는 본인이 소지한 사용자 단말(200)을 통해 결제 서버(300)로 통신 접속을 진행하고, 차량용 배터리의 충전 서비스 이용을 위한 비용지불을 수행한다(①).
이에 따라 상기 결제 서버(300)는 상기 사용자 단말(200)의 차량용 배터리의 충전 서비스 이용을 위한 비용지불에 따라 비용결제 정보 및 사용자 정보가 포함된 QR 코드를 생성하고, 상기 생성한 QR 코드를 상기 사용자 단말(200)로 제공하여 저장하도록 한다(②).
이처럼 사용자가 차량용 배터리의 충전 서비스 이용을 위한 비용을 미리 결제하여 QR 코드를 제공받은 이후, 전기자동차 운행에 따라 차량용 배터리가 방전되면, 사용자는 배터리 스와핑을 수행하는 충전 시스템(100)을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교환하여야 한다.
이를 위해서, 사용자는 상기 충전 시스템(100)이 설치된 장소를 방문하여, 상기 사용자 단말(200)에 저장된 QR 코드를 상기 충전 시스템(100)의 스캐너를 통해 인식하도록 한다(③).
그러면 상기 사용자 단말(200)에 저장된 QR 코드를 인식한 상기 충전 시스템(100)은 상기 QR 코드에 기록된 정보를 통해서 차량용 배터리의 충전을 위한 비용지불을 확인한다(④).
이어서, 상기 충전 시스템(100)은 복수의 배터리 슬롯 중 충전이 완료된 특정 슬롯을 오픈하고(⑤), 사용자가 해당 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 빼내고, 방전된 차량용 배터리를 장착하도록 안내한다(⑥). 이에 따라 사용자는 간단한 QR 인식만으로 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교환할 수 있게 된다.
또한 상기 충전 시스템(100)은 사용자에 의해 충전된 차량용 배터리와 방전된 차량용 배터리의 스와핑이 마무리되면, 방전된 차량용 배터리가 장착된 해당 슬롯을 닫고 충전을 수행한다(⑦).
또한 상기 충전 시스템(100)은 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 네트워크를 통해 상기 관리 서버(400)로 전송하며(⑧), 상기 관리 서버(400)는 상기 충전 시스템(100)으로부터 전송받은 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 업데이트하여 관리한다(⑨).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템(100)은 QR 코드 인식부(110), 비용지불 확인부(120), 제어부(130), 표시부(140), 로그 수집부(150), 통신 인터페이스부(160), 충전 제어부(170), 배터리 슬롯(180), 어댑터(190) 등을 포함하여 구성된다.
또한 상기 충전 시스템(100)은 도면에 도시하지는 않았지만, 복수의 배터리 슬롯이 정상적으로 동작하는지의 여부를 테스트하는 테스트부, 차량용 배터리 충전을 위한 각종 동작프로그램을 저장하고 있는 메모리, 각종 기능 설정에 대한 데이터 입력을 위한 입력부, 각종 동작프로그램의 업데이트를 관리하는 업데이트 관리부 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 QR 코드 인식부(110)는 상기 충전 시스템(100)의 전면에 구비된 스캐너로서, 상기 사용자 단말(200)로부터 QR 코드를 리딩하고, 상기 리딩한 QR 코드에 대한 정보를 상기 비용지불 확인부(120)로 제공한다.
상기 비용지불 확인부(120)는 상기 QR 코드 인식부(110)에서 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해서 상기 충전 시스템(100)을 통해 차량용 배터리를 충전하기 위한 사용자의 비용지불을 확인하며, 상기 비용지불에 대한 정보를 상기 제어부(130)로 제공한다. 즉 사용자가 차량용 배터리 충전에 필요한 비용을 사전에 결제하였는지를 확인하는 것이다.
이때 상기 비용지불 확인부(120)는 상기 관리 서버(400)를 통해 QR 코드를 제공한 해당 사용자의 현재 남아 있는 금액 정보를 확인하여, 차량용 배터리의 충전 서비스 이용이 가능한지의 여부를 확인할 수 있다. 만일, 차량용 배터리의 충전 서비스 이용에 필요한 금액이 부족하면 상기 표시부(140)를 통해 충전 서비스 이용을 위한 비용 지불을 안내할 수 있으며, 상기 충전 시스템(100)을 통해 직접 비용 결제를 수행할 수도 있다.
상기 제어부(130)는 상기 비용지불 확인부(120)를 통해서 사용자의 차량용 배터리 충전 서비스 이용에 따른 비용지불이 확인되면, 차량용 배터리의 스와핑을 제어한다. 즉 복수의 배터리 슬롯(180) 중 어느 하나의 배터리 슬롯에 구비된 셔터(181)의 오픈 및 클로즈를 제어하여, 충전된 차량용 배터리를 사용자가 가지고 있는 방전된 차량용 배터리와 교환할 수 있도록 제어하는 것이다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 로그 수집부(150)에서의 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보에 대한 로그의 생성을 제어하며, 상기 생성한 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보에 대한 로그를 상기 통신 인터페이스부(160)를 통해 상기 관리 서버(400)로 제공하는 것을 제어한다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 충전 제어부(170)를 통해 상기 배터리 슬롯(180) 내에 구비된 어댑터(190)에 유선 접속된 각 차량용 배터리를 충전하는 것을 제어하며, 상기 표시부(140)를 통해 충전 상태에 대한 정보, 충전 서비스 이용에 대한 비용지불 확인, 차량용 배터리의 스와핑 안내 등을 표시하는 것을 제어한다.
한편, 상기 제어부(130)는 사용자가 차량용 배터리의 스와핑을 수행할 때, 센서(미도시)를 통해 상기 배터리 슬롯(180) 내에 손이 위치하는 상태에서 상기 셔터(181)가 닫혀 손이 끼는 것을 방지하는 것을 제어할 수 있다.
상기 표시부(140)는 상기 충전 시스템(100)의 전면이나 상기 배터리 슬롯(180) 마다 구비될 수 있으며, 상기 제어부(130)의 제어를 통해서 상기 차량용 배터리의 충전상태, 충전 서비스 이용에 대한 비용지불 확인, 상기 차량용 배터리의 스와핑 안내 등에 대한 정보를 표시한다.
또한 상기 표시부(140)는 상기 배터리 슬롯(180)에 장착된 상기 차량용 배터리의 만충전 상태 또는 충전중인 상태를 색상을 달리하여 표시하거나 단계별로 나누어 표시할 수 있다. 즉 사용자가 상기 표시부(140)를 통해 표시되는 색상변화나 단게별 변화를 통해서 스와핑 가능한 차량용 배터리가 존재하는지의 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 한다.
상기 로그 수집부(150)는 상기 제어부(130)의 제어에 따라 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보에 대한 로그를 생성한다.
상기 통신 인터페이스부(160)는 상기 로그 수집부(150)에서 생성한 로그 정보를 네트워크를 통해 상기 관리 서버(400)로 전송한다. 또한 상기 통신 인터페이스부(160)는 상기 제어부(130)의 제어를 토대로 상기 관리 서버(400)로부터 실시간으로 관리중인 각 사용자의 충전 서비스 이용을 위한 현재 남아 있는 금액정보를 요청하고, 이를 수신하여 상기 비용지불 확인부(120)로 제공할 수 있다.
상기 충전 제어부(170)는 상기 복수의 배터리 슬롯(180)에 각각 구비된 어댑터(190)를 통해 유선 접속된 각 차량용 배터리의 충전을 제어한다.
이때 상기 충전 제어부(170)는 상기 어댑터(190)를 통해 상기 차량용 배터리의 충전을 위한 상용전원을 공급하는 전원부(171), 정전이 발생되거나 전압이 급상승 또는 급하강할 때 상기 어댑터(190)에 안정적으로 전력을 공급할 수 있도록 하는 UPS(172), 상기 어댑터(190)에 차량용 배터리가 정확하게 연결되었는지의 여부, 상기 어댑터(190)가 정상적으로 동작하는지의 여부를 확인하는 어댑터 상태 인식부(173), 상기 각 차량용 배터리와 NFC, 블루투스, 지그비 및 비콘을 포함한 무선 통신을 수행하여, 상기 각 차량용 배터리의 충전량, 충전횟수, 배터리 불량 또는 이들의 조합을 포함한 배터리 상태정보를 확인하는 배터리 상태정보 확인부(174), 과전류, 과전압, 과충전이 발생하면 해당 어댑터(190)와의 연결을 차단하여 상기 차량용 배터리를 보호하는 배터리 보호부(175)를 포함하여 구성된다.
상기 배터리 슬롯(180)은 상기 충전용 배터리가 수납되는 공간으로서, 복수개 구비되며, 전면에는 셔터(181)가 구비되어 있다. 이때 상기 배터리 슬롯(180)의 전면 혹은 외곽에는 수납된 차량용 배터리의 충전상태를 표시하기 위한 표시부(140)가 구비될 수 있다.
상기 어댑터(190)는 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 구비되며, 상기 차량용 배터리와 상기 충전 제어부(170) 간을 전기적으로 접속하여 상용전원 공급을 통해 상기 차량용 배터리의 충전이 이루어지도록 한다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법의 일 실시예를 도 4와 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템 이용을 위한 비용지불과 QR 코드 처리와 관련된 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 다양한 장소에 설치된 충전 시스템(100)을 통해 차량용 배터리의 충전 서비스를 이용하기 위한 전기자동차 사용자들은 충전 서비스 이용에 따른 비용을 선결제하고, 결제 정보를 포함한 QR 코드를 본인이 소유한 사용자 단말(200)에 저장하여야 한다.
이를 위해서, 사용자가 사용자 단말(200)에 기 설치된 애플리케이션 프로그램이나 웹을 통해 결제 서버(300)로 통신 접속을 진행하면, 상기 결제 서버(300)는 해당 사용자의 로그인을 진행한다(S110).
또한 상기 결제 서버(300)는 로그인을 수행한 상기 사용자 단말(200)의 충전 서비스 이용 신청에 따라 비용결제를 요청하고, 상기 사용자 단말(200)로부터 입력되는 결제 정보를 통해 차량용 배터리 충전 서비스 이용에 필요한 비용을 선결제한다(S120).
S120 단계를 통해 차량용 배터리 충전 서비스 이용에 필요한 비용이 선결제되면, 상기 결제 서버(300)는 비용을 결제한 사용자 고유의 QR 코드를 생성하고(S130), 상기 생성한 QR 코드를 상기 사용자 단말(200)로 제공하여 저장하도록 한다(S140).
이때 상기 QR 코드에는 사용자 정보, 비용결제 정보, 결제 서버(300) 혹은 관리 서버(400) 접속 정보 등이 포함될 수 있다.
이와 같이 충전 시스템 이용을 위한 비용지불과 QR 코드 처리가 마무리된 이후, 각 사용자는 전기자동차 운행에 따라 차량용 배터리가 소모되면, 이를 충전하기 위해서 충전 시스템(100)이 설치된 장소를 방문하여 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교환하여야 한다.
상기 충전 시스템(100)의 이용 과정을 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전기자동차 운행에 따라 차량용 배터리가 방전되면 사용자는 방전된 차량용 배터리를 들고 상기 충전 시스템(100)이 설치된 장소에 방문한 다음, 상기 충전 시스템(100)에 구비된 입력수단(예: 터치패드)을 조작하여 차량용 배터리 충전 서비스 이용을 선택한다.
상기 충전 시스템(100)은 차량용 배터리 충전 서비스 이용을 선택한 사용자에게 QR 코드의 제시를 요청하고, 사용자가 제시하는 QR 코드를 리딩하는 QR 코드 인식 단계를 수행한다(S210).
상기 S210 단계를 통해 QR 코드를 리딩한 이후, 상기 충전 시스템(100)은 상기 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해서 차량용 배터리의 충전을 위한 비용지불을 확인하는 비용지불 확인 단계를 수행한다(S220).
상기 S220 단계를 통해 비용지불이 확인되면, 상기 충전 시스템(100)은 사용자에 의한 차량용 배터리의 스와핑을 제어하는 스와핑 제어 단계를 수행한다.
이를 구체적으로 설명하면, 상기 충전 시스템(100)은 복수의 배터리 슬롯(180) 중 충전이 완료된 특정 슬롯을 오픈하고(S230), 상기 특정 슬롯에 장착된 충전이 완료된 차량용 배터리를 탈착하도록 안내하고(S240), 상기 충전이 완료된 차량용 배터리가 탈착되었는지를 확인한다(S250).
상기 S240 단계에서 확인한 결과, 사용자가 상기 특정 슬롯에 장착된 충전이 완료된 차량용 배터리를 탈착하면, 상기 충전 시스템(100)은 사용자가 가진 방전된 차량용 배터리를 해당 슬롯에 장착하도록 안내하고(S260), 상기 방전된 차량용 배터리가 장착되었는지를 확인한다(S270).
상기 S270 단계에서 확인한 결과, 사용자가 상기 특정 슬롯에 방전된 차량용 배터리를 장착하면, 방전된 차량용 배터리가 장착된 해당 슬롯을 닫고 충전을 수행한다(S280). 이때 상기 충전 시스템(100)은 상기 배터리 슬롯(180)에 구비된 어댑터(190)에 유선 접속된 각 차량용 배터리의 충전을 수행할 때, 해당 차량용 배터리와 NFC, 블루투스, 지그비 및 비콘을 포함한 무선 통신을 수행하여 제공받은 해당 차량용 배터리의 충전량, 충전횟수, 배터리 불량 또는 이들의 조합을 포함한 배터리 상태정보를 토대로 충전을 진행한다.
또한 상기 충전 시스템(100)은 상기 차량용 배터리의 스와핑을 완료한 해당 사용자의 결제 정보 및 이용 정보를 네트워크를 통해 상기 관리 서버(400)로 제공하는 정보 제공 단계를 수행하여, 상기 관리 서버(400)에서 상기 충전 시스템(100)으로부터 제공받은 해당 사용자의 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 업데이트하여 관리할 수 있도록 한다(S290).
한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 충전 시스템(100)은 상기 복수의 배터리 슬롯(180)마다 구비된 표시부(140)를 통해 상기 배터리 상태정보를 표시할 수 있다. 또한 상기 충전 시스템(100)은 상기 배터리 슬롯(180)에 장착된 상기 차량용 배터리의 만충전 상태 또는 충전중인 상태를 색상을 달리하여 표시하거나 단계별로 나누어 표시함으로써, 사용자가 상기 표시를 통해서 스와핑 가능한 차량용 배터리가 존재하는지의 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 사용자가 결제 서버를 통해 차량용 배터리 충전비용을 미리 지불하여 제공받은 QR 코드를 사용자 단말에 저장해두고, 충전 스테이션에서 상기 사용자 단말로부터 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해 해당 사용자의 차량용 배터리 충전에 따른 비용지불을 확인하기 때문에, 상기 충전 스테이션을 이용하는 사용자가 배터리 스와핑을 통해서 손쉽게 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명은 QR 코드를 이용하여 충전 스테이션을 이용하는 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 관리하기 때문에, 사용자 인증을 간편하고 신속하게 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
100 : 충전 시스템 110 : QR 코드 인식부
120 : 비용지불 확인부 130 : 제어부
140 : 표시부 150 : 로그 수집부
160 : 통신 인터페이스부 170 : 충전 제어부
171 : 전원부 172 : UPS
173 : 어댑터 상태 인식부 174 : 배터리 상태정보 확인부
175 : 배터리 보호부 180 : 배터리 슬롯
181 : 셔터 190 : 어댑터
200 : 사용자 단말 300 : 결제 서버
400 : 관리 서버

Claims (10)

  1. 사용자 단말로부터 QR 코드를 리딩하는 QR 코드 인식부;
    상기 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해서 차량용 배터리의 충전을 위한 비용지불을 확인하는 비용지불 확인부;
    상기 비용지불이 확인되면, 차량용 배터리의 스와핑을 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 복수의 배터리 슬롯에 각각 구비된 어댑터에 접속된 각 차량용 배터리의 충전을 제어하되, 상기 각 차량용 배터리와 무선 통신을 수행하여 상기 각 차량용 배터리의 충전량, 충전횟수, 배터리 불량 및 이들의 조합을 포함한 배터리 상태정보를 확인하고, 상기 확인한 배터리 상태정보를 토대로 충전을 제어하는 충전 제어부;를 포함하며,
    상기 차량용 배터리의 스와핑은, 복수의 배터리 슬롯 중 어느 하나의 배터리 슬롯에서 충전된 차량용 배터리를 방전된 차량용 배터리와 교환하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 충전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 QR 코드는,
    상기 사용자 단말에서 네트워크를 통해 결제 서버로 통신 접속을 수행하고, 상기 결제 서버를 통해 차량용 배터리 충전을 위한 비용을 결제한 다음, 상기 결제 서버로부터 제공받아 저장한 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 충전 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 네트워크를 통해 관리 서버로 제공하는 것을 제어함으로써, 상기 관리 서버에서 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 업데이트하여 관리하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 충전 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량용 배터리의 충전 시스템은,
    상기 배터리 슬롯에 장착된 상기 차량용 배터리의 만충전 상태 또는 충전중인 상태를 색상을 달리하여 표시하거나 단계별로 나누어 표시하여, 사용자가 스와핑 가능한 차량용 배터리가 존재하는지의 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 충전 시스템.
  6. 충전 시스템에서, 사용자 단말로부터 QR 코드를 리딩하는 QR 코드 인식 단계;
    상기 충전 시스템에서, 상기 리딩한 QR 코드에 기록된 정보를 통해서 차량용 배터리의 충전을 위한 비용지불을 확인하는 비용지불 확인 단계;
    상기 충전 시스템에서, 상기 비용지불이 확인된 사용자에 의한 차량용 배터리의 스와핑을 제어하는 스와핑 제어 단계; 및
    상기 충전 시스템에서, 복수의 배터리 슬롯에 각각 구비된 어댑터에 접속된 각 차량용 배터리의 충전을 제어하되, 상기 각 차량용 배터리와 무선 통신을 수행하여 상기 각 차량용 배터리의 충전량, 충전횟수, 배터리 불량 및 이들의 조합을 포함한 배터리 상태정보를 확인하고, 상기 확인한 배터리 상태정보를 토대로 충전을 제어하는 충전 제어 단계;를 포함하며,
    상기 차량용 배터리의 스와핑은, 복수의 배터리 슬롯 중 어느 하나의 배터리 슬롯에서 충전된 차량용 배터리를 방전된 차량용 배터리와 교환하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 QR 코드는,
    상기 사용자 단말에서 네트워크를 통해 결제 서버로 통신 접속을 수행하고, 상기 결제 서버를 통해 차량용 배터리 충전을 위한 비용을 결제한 다음, 상기 결제 서버로부터 제공받아 저장한 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법은,
    상기 충전 시스템에서, 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 네트워크를 통해 관리 서버로 제공하는 정보 제공 단계; 및
    상기 관리 서버에서, 상기 충전 시스템으로부터 제공받은 상기 각 사용자별 결제 정보 및 이용 정보를 실시간으로 업데이트하여 관리하는 관리 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법은,
    상기 충전 시스템에서, 상기 배터리 슬롯에 장착된 상기 차량용 배터리의 만충전 상태 또는 충전중인 상태를 색상을 달리하여 표시하거나 단계별로 나누어 표시하여, 사용자가 스와핑 가능한 차량용 배터리가 존재하는지의 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 표시 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 충전 시스템 운용 방법.
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