KR102524183B1 - 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체할 수 있는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원을 통해 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR LOAD BALANCING IN CHARGING STATION OF BATTERIES FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체할 수 있는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원을 통해 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
자동차나 오토바이 등의 이동수단은 인간의 생활을 풍요롭게 하고, 일상생활을 수행하는데 없어서는 안되는 소비재이지만, 배출가스로 인하여 환경오염의 주범이 되고 있다.
이러한 환경오염을 줄이기 위하여 자동차 업계에서는 전기자동차, 전기스쿠터 등의 EV(Electric Vehicle)를 개발하고 대중화를 시키는데 주력하고 있으며, 전기자동차 산업은 환경보호와 자동차 기술 개발의 해결책이라 할 수 있다.
그러나, 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.
이러한 문제의 해결을 위하여, 방전된 배터리를 충전된 배터리로 교환하여 사용할 수 있는 충전 스테이션이 개발되었으며, 상기 충전 스테이션을 여러 공공장소에 설치하여 사용하고 있다.
그러나 상기 충전 스테이션의 경우, 충전 과정에서 갑작스럽게 정전이나 비상 상황으로 인해 전원 공급이 차단될 때, 충전전원을 지속적으로 공급하면서 각 차량용 배터리에 공급되는 충전전원의 밸런스를 조정하는 기능이 없었기 때문에 각 차량용 배터리의 충전을 원활하게 수행하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명에서는 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체할 수 있는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행발명에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행발명에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국등록특허 제0666817호(2007.01.03.)는 배터리의 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 주기적으로 다수의 배터리의 전압을 검출하여 소정 개수의 밸런싱 대상 배터리가 존재하면 이들 중 최고 전압의 배터리와 최저 전압의 배터리를 선택하여 서로 병렬 연결하고 이에 따라 별도의 외부 전원 없이도 전압 평균값을 초과하는 최고 전압의 배터리는 방전되고 전압 평균값에 미치지 못하는 최저 전압의 배터리는 충전되면서 밸런싱이 완료되는 것을 기재하고 있는 선행발명이다.
즉, 상기 선행발명은 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 구비되는 다수의 배터리를 밸런싱하는데 별도의 외부 에너지의 손실없이 다수의 배터리의 평형상태를 유지시킬 수 있는 배터리의 밸런싱 장치 및 방법에 대해 기재하고 있다.
하지만, 본 발명은 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축하기 위해서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원의 부하 밸런싱을 수행하는 것이므로, 상기 선행발명과 본 발명은 현저한 구성상 차이점이 있다.
또한 한국등록특허 제1988027호(2019.06.04.)는 배터리의 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 릴레이 어셈블리를 제어하여 병렬로 전환시켜 개별 배터리 셀의 전압을 검출하고, 이에 따라 정격전압 대비 전압 충전 상태가 부진한 저 충전된 배터리 셀을 대상으로 별도의 충전 장치를 이용하여 보충 충전을 수행하고, 정격전압 대비 초과 충전된 배터리 셀이 있으면 보충 충전 중이 아닌 저 충전된 배터리 셀과 병렬 연결하여 과 충전이 해소되도록 하는 배터리의 밸런싱 장치 및 방법에 관한 선행발명이다.
즉, 상기 선행발명은 배터리 셀이 손상되는 것이 방지되고, 배터리 셀의 미 충전을 방지하여 최대 용량 충전으로 배터리 사용 시간을 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 대해 기재하고 있다.
반면에 본 발명은, 충전 스테이션에서 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전한 과정에서, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축할 수 있도록, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원의 부하 밸런싱을 수행하기 때문에, 상기 선행발명과 본 발명은 기술적 구성의 차이점이 분명하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전하는 과정에서, 정전이나 비상 상황 발생으로 상용전원이 공급되지 않을 때, 무정전 전원 공급 장치를 통해 충전전원을 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 충전 스테이션에서 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리로 충전전원을 공급할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 배터리 슬롯에 공급되는 충전전원의 부하 밸런싱을 수행할 수 있도록 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리에 충전전원을 공급할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 만충전에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있도록 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치는, 충전 스테이션에 구비되어 있는 복수의 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 전원을 부하 밸런싱하여, 상기 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하는 부하 밸런싱부;를 포함하며, 각 차량용 배터리로부터 충전량을 제공받아 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 장치는, 상기 배터리 슬롯별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하는 차량용 배터리 삽입 검출부; 및 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 충전량을 확인하는 배터리 상태정보 확인부;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱부는, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 사전에 설정한 전압 및 전류로 상기 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 장치는, 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급부;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱부는, 상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 상기 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 상기 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 장치는, 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급부;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱부는, 상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 상기 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 장치는, 상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하는 배터리 보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 무정전 부하 밸런싱 방법은, 충전 스테이션에서, 복수의 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급 단계; 및 상기 전원을 부하 밸런싱하여, 상기 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하는 부하 밸런싱 단계;를 포함하며, 각 차량용 배터리로부터 충전량을 제공받아 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방법은, 상기 배터리 슬롯별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하는 차량용 배터리 삽입 검출 단계; 및 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 충전량을 확인하는 배터리 상태정보 확인 단계;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱 단계는, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 사전에 설정한 전압 및 전류로 상기 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방법은, 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급 단계;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱 단계는, 상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 상기 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방법은, 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급 단계;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱 단계는, 상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방법은, 상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하는 배터리 보호 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 따르면, 배터리 스와핑을 수행하는 사용자로부터 방전된 차량용 배터리를 제공받아 충전을 수행하는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원을 통해 각 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 정전이나 비상 상황에서도 각 차량용 배터리에 충전전원을 계속 공급하는 것은 물론, 한정된 무정전 전원을 이용하여 각 차량용 배터리의 충전효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 정상적인 전원 공급이 이루어지는 경우의 부하 밸런싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 정전 혹은 비상 발생으로 인해 전원이 차단되는 경우의 무정전 전원을 이용한 부하 밸런싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 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 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체할 수 있는 복수의 배터리 슬롯이 구비되어 있는 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100), 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)의 동작이나 유지보수를 중앙에서 통합적으로 관리하는 충전관리서버(200), 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)의 관리정보, 각 차량용 배터리 및 전기자동차 사용자 정보를 저장하여 관리하는 데이터베이스(300) 등을 포함하여 구성된다.
상기 충전 스테이션(100)은 사용자가 차량용 배터리의 충전을 대기할 필요없이 전기자동차 운행에 따라 방전된 차량용 배터리를 비어 있는 배터리 슬롯(180)에 삽입한 다음, 다른 배터리 슬롯(180)에 장착되어 있는 충전된 차량용 배터리로 바로 교환하여 사용할 수 있도록 한다. 이때 사용자는 충전이 완료된 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯(180)에서 먼저 배출한 다음, 해당 배터리 슬롯(180)에 방전된 차량용 배터리를 삽입하여 사용할 수도 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 충전 스테이션(100)은 배터리 스와핑을 통해서 복수의 배터리 슬롯(180)에 삽입되는 충전이 필요한 차량용 배터리를 충전하는 과정에서, 정전이나 비상 상황(예: 천재지변에 의한 전원계통 단선이나 쇼트 등) 발생으로 상용전원이 공급되지 않을 때, 무정전 전원 공급 장치를 통해 각 차량용 배터리의 충전을 위한 전원을 지속적으로 공급할 수 있도록 한다.
또한 상기 충전 스테이션(100)은 정상적인 구동 상태에서는 외부로부터 인가되는 상용전원을 충전이 수행되는 각 차량용 배터리의 충전량에 따라 차등하여 공급하며, 정전이나 비상 상황 발생으로 상용전원이 차단되면 무정전 전원 공급 장치에 충전된 무정전 전원을 각 차량용 배터리의 충전량에 따라 공급하는 부하 밸런싱 기능을 포함하고 있다.
즉 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 배터리 슬롯에 공급되는 충전전원의 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.
이때 상기 부하 밸런싱은 상용전원이 정상적으로 공급되는 상태와 정전이나 비상 상황 발생에 의해 무정전 전원이 공급되는 상태에 따라 부하 밸런싱의 방식에 차이가 있다.
예를 들어, 상기 충전 스테이션(100)은 상용전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는, 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 현재 충전량에 따라 사전에 설정한 전압 및 전류로 상용전원을 차등적으로 공급하되, 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리부터 가장 늦은 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순으로 차등하여 상용전원을 줄이는 부하 밸런싱을 수행하거나, 혹은 늘리는 부하 밸런싱(이 경우, 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 어느 하나 또는 한 쌍의 차량용 배터리에 가장 높은 상용전원을 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있음)을 수행할 수 있다.
또한 상기 충전 스테이션(100)은 정전이나 비상 상황 발생에 의해 무정전 전원이 공급되는 상태에서는, 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리에 최우선으로 무정전 전원을 공급하고, 상기 무정전 전원의 공급에 따라 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리가 만충전되면, 그 다음 순서로 만충전에 이르는 시간이 빠른 차량용 배터리에 무정전 전원을 공급하는 방식으로 부하 밸런싱을 수행할 수 있다. 이렇게 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리부터 충전을 수행하는 이유는 무정전 전원은 충전된 전원이어서 공급량이 한정되어 있기 때문에, 충전을 가장 먼저 완료할 수 있는 차량용 배터리부터 상기 무정전 전원을 공급하는 것이다.
또한 상기 충전 스테이션(100)은 상기 상용전원의 부하 밸런싱과 유사한 방식으로 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 현재 충전량에 따라 상기 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
한편, 상기 충전 스테이션(100)은 배터리 스와핑을 수행하는 사용자가 제공하는 방전된 차량용 배터리에 부착된 식별코드(예: QR코드)를 인식하고, 상기 인식한 식별코드에 포함된 접속정보를 통해 상기 충전관리서버(200)로 통신 접속을 진행하여 정품인증을 수행하고, 상기 수행한 정품인증 결과를 토대로 해당 차량용 배터리의 충전을 진행하도록 구성할 수 있다.
또한 상기 충전 스테이션(100)은 상기 배터리 슬롯(180)에 장착된 상기 차량용 배터리로부터 NFC를 포함한 무선통신으로 획득한 충전량이나 충전횟수를 포함한 배터리 상태정보를 네트워크를 통해 상기 충전관리서버(200)로 제공하여, 상기 충전관리서버(200)에서 상기 차량용 배터리의 배터리 상태정보를 업데이트하여 관리할 수 있도록 한다.
즉 상기 충전관리서버(200)에서 상기 충전 스테이션(100)으로부터 수신한 상기 차량용 배터리의 배터리 상태정보를 확인하고, 상기 확인한 결과 배터리 수명과 관련한 충전횟수가 기 설정된 기준을 벗어나면, 수명이 다 된 것으로 판단하며, 수명이 다 된 차량용 배터리에 대한 정보를 관리자 단말(미도시)로 제공하여, 특정 충전 스테이션(100)에 위치한 수명이 지난 해당 차량용 배터리의 회수 및 보충을 수행할 수 있도록 하는 것이다.
또한 상기 충전 스테이션(100)은 사용자의 배터리 스와핑에 따른 충전비용을 사용자가 제공하는 결제수단(예: 신용카드 등)을 통해 직접 결제하거나, 소지한 스마트폰을 포함한 사용자 단말(미도시)이나 상기 충전관리서버(200)를 통해 선불 혹은 후불로 결제할 수 있다.
상기 충전관리서버(200)는 네트워크를 통해 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)과 통신 접속되며, 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)의 동작정보나 유지보수를 통합적으로 관리하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 상기 충전관리서버(200)는 상기 충전 스테이션(100)으로부터 각 차량용 배터리의 충전량이나 충전횟수를 포함한 배터리 상태정보를 네트워크를 통해 수신하고, 상기 수신한 배터리 상태정보를 참조하여 상기 차량용 배터리가 수명이 다 되었는지를 확인한다. 이어서 수명이 지난 차량용 배터리에 대한 정보를 관리자에게 제공하여, 해당 차량용 배터리를 회수하고 새로운 차량용 배터리를 보충하도록 한다.
상기 데이터베이스(300)는 특정 장소에 배치되어 있는 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)에 대한 정보, 상기 각 충전 스테이션(100)을 이용하는 차량용 배터리에 대한 정보를 저장하여 관리한다. 예를 들어, 상기 충전 스테이션(100)의 설치 위치, 제품 번호 등을 저장하여 관리하며, 각 사용자들이 보유한 차량용 배터리별 사양정보, 제품 번호 등을 저장하여 관리하는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 충전 스테이션(100)은 셔터 개폐부(110), 차량용 배터리 삽입 검출부(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 스테이션(100)은 도면에 도시하지는 않았지만, 하드웨어적으로는 프로세서, 메모리 및 이들을 연결하는 버스와 각종 인터페이스 카드 등을 포함하며, 소프트웨어적으로는 상기 메모리에 상기 프로세서를 통해서 구동할 프로그램들이 저장되어 있으며, 사용자나 네트워크상의 명령에 따라 동작을 수행하도록 사용자 인터페이스, 각종 동작프로그램의 업데이트를 관리하는 업데이트 관리부 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 셔터 개폐부(110)는 상기 제어부(130)의 제어를 토대로 상기 차량용 배터리를 상기 각 배터리 슬롯(180)에 삽입하고 배출하는 과정에서 상기 셔터(181)를 개폐시킨다.
상기 차량용 배터리 삽입 검출부(120)는 상기 복수의 배터리 슬롯(180)별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하고, 상기 검출한 결과를 상기 충전 제어부(170)로 제공한다.
상기 제어부(130)는 상기 셔터 개폐부(110)를 통해 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 교환하는 스와핑을 수행하도록 한다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 로그 수집부(150)에서의 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 이용 정보에 대한 로그의 생성을 제어하며, 상기 생성한 로그를 상기 통신 인터페이스부(160)를 통해 상기 충전관리서버(200)로 제공하는 것을 제어한다. 이를 통해, 상기 충전관리서버(200)는 각 사용자별 배터리 스와핑을 수행한 장소, 시간, 이용횟수, 배터리 정보(예: 제조일자, 충전횟수 등) 등을 상기 데이터베이스(300)에 저장하여 관리할 수 있다. 그리고 상기 충전관리서버(200)는 각 사용자별 차량용 배터리의 스와핑 이용에 따른 정보를 토대로 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 있다.
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 충전할 때, 무정전 전원 공급 및 부하 밸런싱을 제어하며, 상기 표시부(140)를 통해 충전 상태에 대한 정보, 차량용 배터리의 스와핑 안내 등의 표시를 제어할 수 있다.
또한 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 LED, LCD 등으로 구성되어 상기 충전 스테이션(100)의 전면이나 상기 배터리 슬롯(180)별로 구비될 수 있으며, 상기 제어부(130)의 제어를 통해서 상기 차량용 배터리의 충전상태, 상기 차량용 배터리의 스와핑 안내 등에 대한 정보를 표시한다. 그 이외에, 충전 서비스 이용에 대한 비용지불 안내에 대한 정보를 표시할 수 있다.
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. 예를 들어 만충전일 경우에는 녹색으로, 충전중일 경우에는 적색으로 표시하거나, 또는 충전 단계를 복수의 단계로 구분하여 표시함으로써, 사용자가 상기 표시부(140)를 통해 표시되는 색상변화나 단계별 변화를 통해서 스와핑 가능한 차량용 배터리가 존재하는지의 여부, 충전되고 있는지의 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 한다.
상기 로그 수집부(150)는 상기 제어부(130)의 제어에 따라 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 이용 정보, 결제 정보 등에 대한 로그를 생성한다.
상기 통신 인터페이스부(160)는 상기 충전관리서버(200)로부터 상기 충전 스테이션(100)의 구동을 위한 제어정보나 업그레이드 정보를 수신받아 상기 제어부(130)로 제공하며, 상기 로그 수집부(150)에서 생성한 로그 정보를 네트워크를 통해 상기 충전관리서버(200)로 전송한다.
상기 충전 제어부(170)는 상기 복수의 배터리 슬롯(180)에 각각 구비된 어댑터(190)를 통해 유선 접속된 각 차량용 배터리의 충전을 제어하며, 전원부(171), 무정전 전원 공급부(172), 부하 밸런싱부(173), 어댑터 상태 인식부(174), 배터리 상태정보 확인부(175), 배터리 보호부(176) 등을 포함하여 구성된다.
상기 전원부(171)는 상기 어댑터(190)로 상기 차량용 배터리의 충전을 위한 상용전원을 공급하여, 상기 차량용 배터리에서 사용하는 DC로 변환하여 공급할 수 있도록 한다.
상기 무정전 전원 공급부(172)는 상기 충전 스테이션(100)에 구비되어 있는 복수의 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 무정전으로 제공한다. 즉 정전이 발생되거나 비상 상황이 발생되어 상용전원의 공급이 차단될 때, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 공급하여 차량용 배터리의 충전이 지속될 수 있도록 하는 것이다.
상기 부하 밸런싱부(173)는 복수의 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위해 상기 전원부(171)에서 공급되는 상용전원을 부하 밸런싱하거나, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 상용전원이 차단될 때 상기 무정전 전원 공급부(172)에서 공급되는 무정전 전원을 부하 밸런싱하는 기능을 수행한다.
즉 상기 배터리 슬롯(180)에 삽입되어 있고, 충전이 필요한 각 차량용 배터리에 대해서 상기 전원부(171)를 통해 상용전원을 차량용 배터리에 공급하거나, 혹은 상기 무정전 전원 공급부(172)를 통해 무정전 전원을 차량용 배터리에 공급할 때, 부하 밸런싱을 수행하여 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.
특히, 상기 무정전 전원 공급부(172)를 통해 무정전 전원을 차량용 배터리에 공급하도록 부하 밸런싱을 수행하는 것은 본 발명의 주요한 특징으로서, 한정된 무정전 전원으로 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입되어 있는 각 차량용 배터리의 충전효율을 향상시키기 위해서, 상기 배터리 슬롯(180)에 삽입된 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 무정전 전원을 차례대로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다. 또한 상용전원의 부하 밸런싱과 마찬가지의 방식으로, 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 현재 충전량을 참조하여, 각 차량용 배터리에 상기 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
여기서, 기존의 부하 밸런싱은 어느 하나의 배터리팩에 다수의 내부 셀이 구비된 경우, 상기 내부 셀의 충전이 비슷하게 진행되도록 하는 것으로서, 본 발명에서와 같이 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서의 각 배터리 슬롯에 삽입된 차량용 배터리의 충전을 위한 전원을 부하 밸런싱하여 공급하는 것과는 다르다.
한편, 상기 부하 밸런싱부(173)는 상기 전원부(171)로부터 제공하는 상용전원 혹은 상기 무정전 전원 공급부(172)로부터 무정전으로 제공하는 전원을 부하 밸런싱하여 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 장착된 차량용 배터리를 충전하는 과정에서, 상기 복수의 배터리 슬롯 중 어느 하나의 배터리 슬롯에 삽입된 차량용 배터리의 충전이 완료되면, 해당 차량용 배터리에 대한 상기 전원부(171)로부터 제공하는 상용전원 혹은 상기 무정전 전원 공급부(172)를 통한 전원공급을 즉시 중지하고, 충전이 필요한 나머지 차량용 배터리에 대해서만 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
또한 상기 부하 밸런싱부(173)는 부하 밸런싱을 통해서 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 장착된 차량용 배터리를 충전하는 과정에서, 상기 복수의 배터리 슬롯 중 어느 하나의 배터리 슬롯에 충전이 필요한 차량용 배터리가 새로 삽입되면, 현재 수행중인 각 차량용 배터리에 대한 부하 밸런싱을 잠시 중지하고, 충전이 필요한 모든 차량용 배터리에 대해서 부하 밸런싱을 다시 수행할 수 있다.
상기 어댑터 상태 인식부(174)는 상기 어댑터(190)에 차량용 배터리가 정확하게 연결되었는지의 여부, 상기 어댑터(190)가 정상적으로 동작하는지의 여부를 확인한다.
상기 배터리 상태정보 확인부(175)는 상기 배터리 슬롯(180)에 장착된 상기 각 차량용 배터리와 NFC, 블루투스, 지그비 및 비콘을 포함한 무선 통신을 수행하여, 각 차량용 배터리별 충전량(SoC: State of Charge), 충전횟수(SoH: State of Health), 배터리 불량 또는 이들의 조합을 포함한 배터리 상태정보를 확인한다.
특히, 상기 배터리 상태정보 확인부(175)는 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리와 무선 통신을 수행하여 상기 충전량을 확인하고, 상기 확인한 충전량에 따라 충전이 필요한지를 확인하며, 상기 확인한 결과(즉 충전이 필요한지의 여부에 대한 결과)를 상기 부하 밸런싱부(173)로 제공한다.
상기 배터리 보호부(176)는 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입되어 충전중인 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 전원부(171)를 통해 공급되는 상용전원을 차단하거나, 혹은 상기 무정전 전원 공급부(172)를 통해 공급되는 무정전 전원을 차단한다.
상기 배터리 슬롯(180)은 상기 차량용 배터리가 수납되는 공간으로서, 복수개가 구비되어 있으며, 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 전원공급을 통해 상기 차량용 배터리의 충전이 이루어지도록 한다.
도 3은 본 발명에 적용되는 정상적인 전원 공급이 이루어지는 경우의 부하 밸런싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전원부(171)를 통해 공급되는 상용전원을 상기 배터리 슬롯에 공급하여 각 차량용 배터리의 충전을 수행하는 정상적인 구동 상태일 때, 상기 부하 밸런싱부(173)에서는 상기 상용전원을 충전이 수행되는 각 차량용 배터리의 충전량을 참조하여 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행한다. 이때 상기 무정전 전원 공급부(172)는 상기 전원부(171)로부터 공급되는 상용전원에 의해 내부에 구비된 콘덴서의 충전을 수행한다.
예를 들어, 차량용 배터리 4개를 동시에 충전할 때, 각 차량용 배터리의 현재 충전량이 10%, 30%, 50% 및 90%라 가정하면, 상기 부하 밸런싱부(173)는 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 90% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 가장 많은 전원을 공급하고, 그 다음 빠르기로 만충전이 가능한 50% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 두 번째로 많은 전원을 공급하고, 그 다음 빠르기로 만충전이 가능한 30%의 충전량을 보이는 차량용 배터리에 세 번째로 많은 전원을 공급하며, 가장 느린 시간내에 만충전이 가능한 10% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 가장 적은 전원을 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
이때 상기 부하 밸런싱부(173)는 이와 반대로 가장 느린 시간내에 만충전이 가능한 10% 충전량을 보이는 차량용 배터리와 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 90% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 가장 많은 전원을 공급하고, 나머지 차량용 배터리에는 적은 전원을 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 적용되는 정전 혹은 비상 발생으로 인해 전원이 차단되는 경우의 무정전 전원을 이용한 부하 밸런싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 정전 혹은 비상 상황이 발생되어 상기 전원부(171)를 통해 공급되는 상용전원이 차단되면, 상기 무정전 전원 공급부(172)에 충전해둔 무정전 전원이 상기 배터리 슬롯에 공급되어 각 차량용 배터리의 충전이 이루어진다.
이와 같이 상기 무정전 전원 공급부(172)로부터 무정전 전원을 배터리 슬롯에 공급하여 각 차량용 배터리의 충전을 수행하는 상태일 때, 상기 부하 밸런싱부(173)에서는 2가지의 부하 밸런싱 방식을 사용할 수 있다.
첫 번째 부하 밸런싱 방식은, 상기 부하 밸런싱부(173)에서 상기 무정전 전원 공급부(172)에 충전된 무정전 전원이 모두 방전될 때까지 상기 무정전 전원을 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리에 최우선으로 공급하고, 상기 무정전 전원의 공급에 따라 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리가 만충전되면, 그 다음 빠르기로 만충전이 가능한 차량용 상기 무정전 전원을 공급하는 방식이다.
예를 들어, 차량용 배터리 4개를 동시에 충전할 때, 각 차량용 배터리의 현재 충전량이 10%, 30%, 50% 및 90%라 가정하면, 상기 부하 밸런싱부(173)는 상기 무정전 전원을 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 90% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 최우선으로 공급하고, 만충전에 따라서 차례대로 50%, 30% 및 10%의 충전량을 보이고 있는 차량용 배터리에 상기 무정전 전원을 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
두 번째 부하 밸런싱 방식은, 상기 도 3에서 설명한 상용전원의 부하 밸런싱과 마찬가지로 상기 부하 밸런싱부(173)에서 상기 무정전 전원을 충전이 수행되는 각 차량용 배터리의 충전량을 참조하여 차등적으로 공급하는 방식이다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법의 일 실시예를 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전기자동차 운행에 따라 차량용 배터리가 방전되면, 사용자는 방전된 차량용 배터리를 들고 상기 충전 스테이션(100)이 설치된 장소에 방문한다.
이후 상기 충전 스테이션(100)은 사용자가 외측에 구비된 입력수단(예: 터치패드)을 조작하여 차량용 배터리 스와핑을 수행하는지를 판단한다(S100). 즉 상기 충전 스테이션(100)은 전기자동차 사용자에 의해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교환하는 배터리 스와핑이 수행되는지를 판단하는 것이다.
상기 S100 단계에서 판단한 결과 사용자에 의해 배터리 스와핑이 수행되면, 상기 충전 스테이션(100)은 복수의 배터리 슬롯(180)에 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출한다(S200).
이어서, 상기 충전 스테이션(100)은 상기 S200 단계에서 검출한 결과를 토대로 각 배터리 슬롯(180)별로 삽입된 차량용 배터리와 무선 통신을 수행하여, 현재 충전량을 확인하고, 상기 확인한 충전량에 따라 충전이 필요한지의 여부를 확인한다(S300).
이어서, 상기 충전 스테이션(100)은 상기 S300 단계에서 확인한 상기 복수의 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입되어 있는 각 차량용 배터리의 충전량에 따라 외부로부터 인가되는 상용전원을 차등하여 공급하는 부하 밸런싱을 수행하여, 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리의 충전이 이루어지도록 한다(S400).
이렇게 상용전원을 이용한 부하 밸런싱에 따라 각 차량용 배터리의 충전을 수행하는 과정에서, 상기 충전 스테이션(100)은 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 상용전원의 공급이 차단되는지를 판단한다(S500).
상기 S500에서 판단한 결과 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 상용전원의 공급이 차단되면, 상기 충전 스테이션(100)은 상기 무정전 전원 공급부(172)에 충전된 무정전 전원을 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하여 충전이 이루어지도록 한다(S600).
이때 상기 충전 스테이션(100)은 상기 무정전 전원 공급부(172)에 충전된 무정전 전원을 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리부터 가장 늦은 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
또한 상기 충전 스테이션(100)은 상기 무정전 전원 공급부(173)에 충전된 무정전 전원을 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 충전 스테이션(100)은 상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하여 배터리 보호를 수행할 수 있다.
또한 상기 충전 스테이션(100)은 부하 밸런싱을 통해서 각 배터리 슬롯(180)에 삽입된 차량용 배터리 각각에 무정전 전원을 균등하게 공급하여 충전을 수행하는 과정에서, 어느 하나의 배터리 슬롯(180)에 삽입된 차량용 배터리의 충전이 완료되거나, 혹은 비어 있는 어느 하나의 배터리 슬롯(180)에 충전이 필요한 차량용 배터리가 새로 삽입되는지를 판단한다.
그리고 상기 판단한 결과 어느 하나의 배터리 슬롯(180)에 삽입된 차량용 배터리의 충전이 완료되면, 상기 충전 스테이션(100)은 충전이 완료된 차량용 배터리에 대한 전원공급을 즉시 중단하고, 나머지 충전이 필요한 차량용 배터리에 대한 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
또한 상기 판단한 결과 비어 있는 어느 하나의 배터리 슬롯(180)에 충전이 필요한 차량용 배터리가 새로 삽입되면, 상기 충전 스테이션(100)은 현재 진행중인 부하 밸런싱을 일시 중지하고, 비어 있는 배터리 슬롯에 새로 삽입된 차량용 배터리는 물론 기존에 진행중인 차량용 배터리를 포함한 충전이 필요한 모든 차량용 배터리에 대한 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 배터리 스와핑을 수행하는 사용자로부터 방전된 차량용 배터리를 제공받아 충전을 수행하는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원을 통해 각 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하기 때문에, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명은 정전이나 비상 상황에서도 각 차량용 배터리에 충전전원을 계속 공급하는 것은 물론, 한정된 무정전 전원을 이용하여 각 차량용 배터리의 충전효율을 향상시킬 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 스테이션 110 : 셔터 개폐부
120 : 차량용 배터리 삽입 검출부 130 : 제어부
140 : 표시부 150 : 로그 수집부
160 : 통신 인터페이스부 170 : 충전 제어부
171 : 전원부 172 : 무정전 전원 공급부
173 : 부하 밸런싱부 174 : 어댑터 상태 인식부
175 : 배터리 상태정보 확인부 176 : 배터리 보호부
180 : 배터리 슬롯 181 : 셔터
190 : 어댑터 200 : 충전관리서버
300 : 데이터베이스

Claims (10)

  1. 충전 스테이션에 구비되어 있는 복수의 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 전원부; 및
    상기 전원부에서 공급하는 전원을 부하 밸런싱하여, 상기 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하는 부하 밸런싱부;를 포함하며,
    각 상기 차량용 배터리로부터 충전량을 제공받아, 가장 빠른 시간내에 만충이 가능한 차량용 배터리부터 가장 늦은 시간에 만충되는 차량용 배터리의 순으로, 상기 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 배터리 슬롯별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하는 차량용 배터리 삽입 검출부; 및
    상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 충전량을 확인하는 배터리 상태정보 확인부;를 더 포함하며,
    상기 부하 밸런싱부는,
    상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 사전에 설정한 전압 및 전류로 상기 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 장치는,
    정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급부;를 더 포함하며,
    상기 부하 밸런싱부는,
    상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 상기 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 상기 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 장치는,
    정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급부;를 더 포함하며,
    상기 부하 밸런싱부는,
    상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 상기 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하는 배터리 보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
  6. 충전 스테이션에서, 복수의 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급 단계; 및
    상기 공급하는 전원을 부하 밸런싱하여, 상기 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하는 부하 밸런싱 단계;를 포함하며,
    각 상기 차량용 배터리로부터 충전량을 제공받아, 가장 빠른 시간내에 만충이 가능한 차량용 배터리부터 가장 늦은 시간에 만충되는 차량용 배터리의 순으로, 상기 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 배터리 슬롯별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하는 차량용 배터리 삽입 검출 단계; 및
    상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 충전량을 확인하는 배터리 상태정보 확인 단계;를 더 포함하며,
    상기 부하 밸런싱 단계는,
    상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 사전에 설정한 전압 및 전류로 상기 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 방법은,
    정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급 단계;를 더 포함하며,
    상기 부하 밸런싱 단계는,
    상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 상기 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 방법은,
    정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급 단계;를 더 포함하며,
    상기 부하 밸런싱 단계는,
    상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하는 배터리 보호 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
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