KR102582450B1 - 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템 - Google Patents

복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복수의 전기 자동차가 주차되는 주차 스테이션; 전기 자동차에 배치되며, 차량 식별 정보와 차량 배터리 정보 및 차량 위치 정보가 포함된 차량 정보를 센싱하는 감지부; 전기 자동차에 배치되며, 상기 감지부로부터 센싱된 제1 데이터를 전달하는 차량 통신부; 상기 주차 스테이션에 주차된 복수의 전기 자동차 각각에서 전달된 상기 제1 데이터를 수집하는 정보 수집부; 및 상기 제1 데이터를 이용하여 충전할 복수의 주차된 전기 자동차의 위치를 검출하고, 검출 결과를 바탕으로 복수의 전기 자동차를 충전하기 위한 충전 포인트로 이동한 후 복수의 전기 자동차에 구비된 충전 패드를 향해 지향성 충전 코일부를 배치하여 충전시키는 이동식 충전부를 포함하는, 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템에 관한 것이다.

Description

복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템{MOBILE WIRELESS CHARGING SYSTEM FOR CHARGING MULTIPLE ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은 복수의 전기 자동차를 동시에 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템에 관한 것으로서, 특히, 전기 자동차의 충전 편의성을 높이고, 충전 시간을 단축하여 전기 자동차의 사용 편의성을 높일 수 있는 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템에 관한 것이다.
전기 자동차 충전 인프라 기술은 전기 자동차의 사용 증가에 따라 충전 인프라를 구축하고 운영하는 기술적 문제를 해결하고자 하는 분야이다. 이 분야와 관련된 기술의 발전은 전기 자동차의 시장성 증대를 위해 중요한 역할을 할 수 있다.
과거에는 전기 자동차의 사용이 적어 충전 인프라도 거의 존재하지 않았다. 따라서 전기 자동차 사용자는 충전기를 찾기 위해 긴 시간을 쏟아야 했으며, 충전 인프라 부족으로 인한 불편함과 불안감도 존재하였다. 그러나 최근 몇 년 동안 전기 자동차에 대한 관심이 높아지면서 충전 인프라 개발과 보급이 활발히 이루어지고 있다.
기존에는 공공 장소나 특정 장소에서 충전이 가능한 고정형 충전 스테이션을 사용했다. 그러나 이러한 고정형 충전 스테이션은 자리를 차지하고 이동이 불가능하기 때문에, 전기 자동차 사용자의 편의성과 충전 인프라의 효율성 측면에서 한계를 갖고 있다. 이에 따라 전기 자동차가 위치한 장소에서 간편하게 충전할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다.
(0001) 한국등록특허공보 제10-2018437호(2019.08.29.)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전기 자동차를 주차하는 장소에서 쉽게 충전할 수 있도록 구성하여, 효율적이고 편리하게 충전할 수 있는 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 충전 포인트를 찾아 이동하는 불편함을 줄이고, 주차장의 공간 효율성을 높일 수 있는 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템을 제공하는데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시례에 따른 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템은, 복수의 전기 자동차가 주차되는 주차 스테이션; 전기 자동차에 배치되며, 차량 식별 정보와 차량 배터리 정보 및 차량 위치 정보가 포함된 차량 정보를 센싱하는 감지부; 전기 자동차에 배치되며, 상기 감지부로부터 센싱된 제1 데이터를 전달하는 차량 통신부; 상기 주차 스테이션에 주차된 복수의 전기 자동차 각각에서 전달된 상기 제1 데이터를 수집하는 정보 수집부; 및 상기 제1 데이터를 이용하여 충전할 복수의 주차된 전기 자동차의 위치를 검출하고, 검출 결과를 바탕으로 복수의 전기 자동차를 충전하기 위한 충전 포인트로 이동한 후 복수의 전기 자동차에 구비된 충전 패드를 향해 지향성 충전 코일부를 배치하여 충전시키는 이동식 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주차 스테이션은 그리드 형태로 구획되어 설정된 공간좌표를 가지며, 상기 이동식 충전부는 상기 제1 데이터를 바탕으로 상기 공간좌표를 따라 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충전 포인트는, 각 전기 자동차의 배터리의 용량, 잔여 배터리량, 상기 충전 코일부의 크기 및 주파수 중 적어도 어느 하나에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지향성 충전 코일부는, 복수의 코일부가 서로 다른 방향으로 배열된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지향성 충전 코일부는, 회전몸체에 복수의 충전 코일부가 일정 간격으로 이격되어 배열되며, 상기 각각의 충전 코일부는 방향 조정이 가능하게 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시례들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시례들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
이상에서 상술한 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명은 복수의 전기 자동차를 동시에 충전할 수 있기 때문에, 충전을 위한 차량이 주차된 시간을 최소한으로 줄일 수 있으며, 이를 통해 주차장 내 차량 대기열이 줄어들고, 전기 자동차 소유자들이 차량 충전을 더욱 편리하게 이용할 수 있다.
또한, 기존의 전기 자동차 충전 시설은 각각의 충전 포인트가 존재하여, 주차장 내 공간을 많이 차지하게 되지만, 본 발명은 하나의 충전 부를 이용하여 복수의 차량을 충전할 수 있기 때문에, 주차장 내 공간 활용도를 높일 수 있다.
또한, 기존의 전기 자동차 충전 시설은 각각의 충전 포인트마다 충전기와 전원 공급 시설을 설치해야 하기 때문에 많은 설치 비용이 소요되지만, 본 발명은 하나의 충전 부를 이용하기 때문에 종래 대비 설치 비용을 크게 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 충전 포인트를 찾아 전기 자동차를 이동시켜야 하는 불편함을 줄여주기 때문에, 전기 자동차 소유자들이 차량 운영 비용을 줄일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명인 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템의 일 실시례에 따른 구성도,
도 2 내지 도 4는 본 발명인 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템의 일 실시례에 따른 차량 충전 상태 개념도,
도 5는 본 발명인 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템의 다른 실시례에 따른 차량 충전 상태 개념도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명인 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템의 일 실시례에 따른 구성도이다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명인 복수의 전기 자동차(1)를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템을 설명하면 다음과 같다.
본 발명인 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템(이하, '시스템'이라 함)은 주차 스테이션(10), 감지부(20), 통신부(30), 정보 수집부(40) 및 이동식 충전부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
주차 스테이션(10)은 전기 자동차(1)를 주차하기 위한 일반 주차장이 될 수 있다. 또한 주차 스테이션(10)은 전기 자동차(1)의 배터리 충전을 위한 충전용 주차장이 될 수도 있다. 또한 주차 스테이션(10)은 전술한 일반 주차장과 충전용 주차장이 혼용된 공간일 수 있다.
주차 스테이션(10)에 주차된 전기 자동차(1)는, 이동식 충전부(50)의 충전 포인트 설정 및 충전 포인트로의 이동을 위해, 미리 설정된 위치에 주차될 수 있다. 주차 스테이션(10)은 이동식 충전부(50)의 충전 포인트로의 이동을 위해 공간좌표가 설정될 수 있다. 주차 스테이션(10)의 공간좌표 설정을 위해 복수의 거리감지센서 등을 이용할 수 있다. 상기 거리감지센서는 주차 스테이션(10)의 공간 즉, 거리 감지를 위해 사용되는 센서로써, 적외선 센서, 초음파 센서, 레이저 센서 및 라이다 센서 등과 같이 거리 감지를 위한 공지된 다양한 센서들을 활용할 수 있다. 공간좌표는 공지의 x축, y축, z축으로 구성될 수 있으나, x축과 y축으로 구성된 평면좌표를 포함하는 것으로 이해할 수 있다.
주차 스테이션(10)에 공간좌표를 설정하면, 이동식 충전부(50)는 미리 설정된 알고리즘에 따라 공간좌표를 바탕으로 이동할 수 있다.
주차 스테이션(10)에 주차되는 전기 자동차(1)는 이동식 충전부(50)의 이동에 간섭되지 않도록 주차되어야 하므로, 주차라인은 이를 고려하여 반영할 수 있다. 또한 주차라인 하나하나 또는, 복수의 주차라인으로 구성된 주차 공간을 주차 스테이션(10)으로 이해할 수도 있다.
감지부(20)는 전기 자동차(1)에 배치될 수 있다. 감지부(20)는 차량 식별 정보와 차량 배터리 정보 및 차량 위치 정보 등을 센싱할 수 있다.
차량 식별 정보는 충전할 전기 자동차(1)의 고유 식별 정보일 수 있다. 예컨데, 차량번호판 정보일 수 있다. 또한 차량 식별 정보는 차량에 부착된 RFID(Radio Frequency Identification) 태그를 통해 식별된 차량 정보일 수 있다. RFID 기술은 전기 자동차(1)와 이동식 충전부(50) 간의 인식 및 인증에 활용될 수 있다. 또한 차량 식별 정보는 차량의 시리얼 넘버나 VIN(차대 번호) 등의 정보도 차량 식별 정보로 사용될 수 있다. 차량 식별 정보를 활용하여 전기 자동차(1)를 식별하고 관리할 수 있다. 예를 들어, 차량 식별 정보를 활용하여 전기 자동차(1)가 주차된 위치를 파악하거나, 충전 이력 및 충전량을 추적할 수 있다. 또한, 전기 자동차(1)가 이동식 충전부(50)에 연결되어 있는 동안에는 식별 정보를 통해 충전 기간을 관리하거나, 인증 과정을 거쳐 충전을 제어할 수 있다. 이를 통해 전기 자동차(1)의 관리와 운영을 효율적으로 수행할 수 있다.
차량 배터리 정보는 전기 자동차(1)의 배터리 상태를 나타내는 정보로써, 예컨데 배터리 잔량, 전압, 전류, 온도 등일 수 있다. 차량 배터리 정보를 통해 전기 자동차(1)의 운행 상태를 파악하고, 충전이나 교체 등의 필요성 여부를 판단할 수 있다. 또한, 차량 배터리 정보를 기반으로 전기 자동차(1)의 배터리 관리 시스템을 최적화할 수 있다. 차량 배터리 정보는 전기 자동차(1)의 운전에 필요한 정보를 제공하고, 전기 자동차(1)의 배터리 관리를 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 일조할 수 있다.
전기 자동차(1) 운전자는 차량 배터리 정보를 통해 현재 차량의 배터리 상태를 파악할 수 있다. 이는 운전 중에 배터리가 부족해지면 적시에 충전을 할 수 있도록 가이드 정보로 활용될 수 있다. 또한, 전기 자동차(1)가 장거리를 주행해야 하는 경우에는 배터리 충전소를 사전에 파악하여 충전하는데 활용할 수 있다.
또한, 차량 배터리 정보를 이용하여 전기 자동차(1)의 배터리 관리를 효율적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 배터리의 충전 상태와 소모량을 모니터링하여, 배터리가 부족해지면 적시에 충전을 할 수 있도록 제어할 수 있다. 또한, 전기 자동차(1)가 충전 중일 때에는 배터리 정보를 기반으로 충전량을 예측하고, 충전 시간을 조절하여 배터리 수명을 연장할 수도 있다. 이러한 기능을 통해 전기 자동차(1)의 배터리 수명을 연장하고, 운전자의 운전 편의성을 향상시킬 수 있다.
차량 위치 정보는 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 측정될 수 있다. 이를 통해 차량의 위도, 경도, 고도 등의 정보를 파악할 수 있다. 또한, 차량의 위치 정보를 활용하여 충전소나 주차장 등의 위치 정보와 연계시켜 전기 자동차의 충전 및 주차 관리 등을 효율적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 전기 자동차(1)가 주차된 위치와 주변 충전소나 주차장의 위치 정보를 연계하여 가장 가까운 충전소나 주차장을 추천하는 등의 서비스를 제공할 수 있다. 이 외에도, 차량 위치 정보는 여러 가지 방법으로 활용할 수 있다. 예를 들어, 주차된 전기 자동차(1)의 위치 정보를 수집하고 분석하여, 충전 요구가 가장 높은 전기 자동차(1)가 위치한 충전 포인트로 이동식 충전부(50)가 우선적으로 이동하여 충전을 진행하도록 활용할 수 있다. 또는 차량 위치 정보를 사용하여, 전기 자동차(1)의 이동 경로를 예측하고 이동 경로 상에 충전 포인트를 미리 설정하여, 전기 자동차(1)가 이동하는 동안 효율적으로 충전할 수 있도록 가이드 할 수 있다. 또한, 차량 위치 정보를 수집하여, 전기 자동차(1)가 주차된 위치를 자동으로 기록하고, 이를 기반으로 주차장 내 자동차 위치 정보를 제공하는 등의 서비스도 제공할 수 있다.
감지부(20)는 기본적으로 차량에 배치될 수 있으며, 필요에 따라 차량 외부에 배치할 수도 있다.
통신부(30)는 각 전기 자동차(1)에 설치된 장치로서 감지부(20)에서 센싱된 차량 식별 정보, 차량 배터리 정보 및 차량 위치 정보 등을 등을 포함한 제1 데이터를 전송하는 역할을 수행한다.
통신부(30)는 무선 통신 기술을 사용하여 구성될 수 있다. 대표적으로는 셀룰러 네트워크나 WLAN(Wireless Local Area Net-work) 등을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 이때 감지부(20)와의 통신을 위해 주파수 밴드와 프로토콜 등이 설정될 수 있다.
통신부(30)는 전기 자동차(1)의 상태 정보를 외부로 전송하는 기능뿐 아니라, 원격으로 전기 자동차(1)를 제어하거나 모니터링하는 기능도 수행할 수 있다. 이를 통해 사용자는 언제 어디서든 전기 자동차(12)의 충전 상태 등을 확인하고 관리할 수 있다.
통신부(30)는 차량 내에 설치된 통신 모듈을 통해 작동할 수 있다. 상기 통신 모듈은 모바일 데이터 통신을 사용하여 인터넷에 연결될 수 있다. 따라서, 차량 내의 통신 모듈은 인터넷을 통해 통신하고, 특정 서버 또는 클라우드 서비스와 통신하여 차량의 상태 정보를 주고받을 수 있다. 이를 통해 후술할 정보 수집부(40)와 같은 주차 스테이션(10) 내에 구성된 시스템에서 차량 위치, 차량 배터리 상태 및 차량 식별 정보를 수집하고 분석할 수 있다. 또한, 차량의 주인은 인터넷을 통해 차량의 충전 상태, 위치 등을 모니터링하고 조작할 수 있다.
정보 수집부(40)는 주차 스테이션(10)에 주차된 복수의 전기 자동차(1) 각각의 통신부(30)로부터 전달된 제1 데이터를 수집할 수 있다.
정보 수집부(40)는 제1 데이터를 받아들이는 수신 장치와 해당 데이터를 처리하여 다른 부분에서 사용하기 위한 저장장치로 구성될 수 있다.
수신 장치는 무선 통신 방식으로 데이터를 수신할 수 있는 수신 모듈을 포함할 수 있다. 이를 위해 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), RFID 및 지그비(Zigbee) 등의 무선 통신 기술을 사용할 수 있다. 저장장치는 수집된 데이터를 저장하는 용도로, 예를 들어 데이터베이스나 클라우드 서버 등이 사용될 수 있다.
정보 수집부(40)는 감지부(20)에서 수집된 상기 제1 데이터를 기반으로 전기 자동차(1)의 위치 및 배터리 정보를 확인하고, 이를 다른 부분에서 활용할 수 있도록 처리할 수 있다. 예를 들어, 충전 포인트 위치 검출이나 전기 자동차(1)에 대한 관리 및 모니터링 등을 위해 사용될 수 있다.
정보 수집부(40)는 이동식 충전부(50) 내에 설치되거나 이동식 충전부(50)와는 별도로 설치될 수 있다. 이동식 충전부(50)와 별도로 설치될 경우 정보 수집부(40)와 이동식 충전부(50) 상호간에도 무선 통신을 위한 별도의 통신 모듈이 설치될 수 있다. 또한, 이동식 충전부(50)와 정보 수집부(40) 사이에 또 다른 구성부가 연결될 경우 각각의 상호간에도 무선 통신을 위한 별도의 통신 모듈이 설치될 수 있다.
이동식 충전부(50)는 상기 제1 데이터를 이용하여 충전할 복수의 주차된 전기 자동차(1)의 위치를 검출할 수 있다. 이동식 충전부(50)는 전술한 검출 결과를 바탕으로 복수의 전기 자동차(1)를 충전하기 위한 충전 포인트로 이동할 수 있다. 이때, 앞서 언급한 주차 스테이션(10)의 공간좌표를 이용하여 이동할 수 있다. 이동식 충전부(50)는 복수의 전기 자동차(1)에 구비된 충전 패드(미도시)를 향해 지향성 충전 코일부(51)를 배치하여 전기 자동차(1)를 충전시킬 수 있다.
상기 충전 포인트는 각각의 전기 자동차(1)의 배터리의 용량, 잔여 배터리량, 충전 코일부(51-2)의 크기 및 주파수 등과 같은 변수 중 적어도 어느 하나에 의해 결정될 수 있다.
이러한 변수들은 각 전기 자동차(1)의 배터리 상태와 충전 기술의 특성에 따라 다양하게 변할 수 있기 때문에, 전기 자동차(1)를 효과적으로 충전시키기 위해 이러한 변수들을 고려하여 충전 포인트를 결정하는 것이 바람직하다. 즉, 충전 포인트를 최적으로 결정하여 전기 자동차(1)의 충전 시간을 최소화하고, 배터리 수명을 최대한 활용할 수 있는 방식으로 전기 자동차(1)를 충전시킬 수 있다.
전기 자동차(1)의 배터리 용량, 잔여 배터리량, 충전 코일부(51-2)의 크기 및 주파수는 충전 시스템의 동작과 충전 속도를 결정하는 요소로 작용할 수 있다.
먼저, 전기 자동차(1)의 배터리 용량과 잔여 배터리량은 충전 시스템이 전기 자동차(1)를 충전할 때 필요한 전기량을 결정하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 전기 자동차(1)의 배터리 용량과 잔여 배터리량을 고려하여 충전 시스템은 충전해야 하는 전기량을 계산하고, 이를 기반으로 전기 자동차(1)를 충전할 수 있다.
또한, 충전 코일부(51-2)의 크기와 주파수는 충전 시스템의 효율성과 충전 속도에 직접적인 영향을 줄 수 있다. 즉, 충전 코일부(51-2)의 크기가 작거나 주파수가 적절하지 않으면 충전 효율이 저하되어 전기 자동차의 충전 속도가 느려진다. 따라서, 충전 코일부(51-2)의 크기와 주파수를 적절히 조절하여 최적의 충전 속도를 구현할 수 있다.
충전 포인트를 최적으로 결정함으로써 전기 자동차(1)의 충전 시간을 최소화하고, 배터리 수명을 최대한 활용할 수 있는 방식으로 전기 자동차(1)를 충전시킬 수 있다.
미도시 하였으나, 이동식 충전부(50)는 복수의 전기 자동차(1)를 동시에 충전하기 위한 충전용 배터리를 구비할 수 있다. 충전용 배터리는 별도의 충전 스테이션(미도시)으로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전되도록 구성할 수 있다.
상기 충전 스테이션은 이동식 충전부(50)와 무선으로 연결되어 있으며, 충전용 배터리를 충전하기 위한 전력을 이동식 충전부(50)로 공급할 수 있다. 이를 위해 상기 충전 스테이션은 무선 전력 전송 기술을 사용할 수 있다. 이는 상기 충전 스테이션과 이동식 충전부(50) 사이에 전자기장을 생성하여 전력을 전송하는 기술로서 고주파를 사용할 수 있다.
따라서, 이동식 충전부(50)가 충전용 배터리를 충전시, 무선으로 연결된 상기 충전 스테이션으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 이후 충전된 배터리는 이동식 충전부(50)의 충전 코일부(51-2)를 통해 전기 자동차(1)에 무선으로 전력을 공급하여 충전할 수 있다. 즉, 이동식 충전부(50)와 상기 충전 스테이션 간에 무선으로 전력을 공급하는 기술을 이용하여 충전용 배터리를 충전하고, 이를 이용하여 복수의 전기 자동차(1)를 동시에 충전할 수 있다.
한편, 전술한 주차 스테이션(10)의 공간좌표를 바탕으로 도출된 주차 스테이션(10)의 공간정보를 제2 데이터로 구성할 수 있다. 또한 상기 제1 데이터를 기반으로 상기 제2 데이터를 통해 이동식 충전부(50)가 충전 포인트로 이동하기 위한 이동 경로 정보를 제3 데이터로 구성할 수 있다.
상기 제1 데이터, 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터는 이동식 충전부(50)에 저장될 수 있다. 이를 위해 이동식 충전부(50)에는 별도의 저장장치와 연산처리부가 구성될 수 있다.
이동식 충전부(50)에는 이동수단(미도시)이 구비될 수 있다. 상기 이동수단을 통해 이동식 충전부(50)는 충전 포인트로 이동할 수 있다.
충전 포인트로 이동한 이동식 충전부(50)는 지향성 충전 코일부(51)를 이용하여 복수의 전기 자동차(1)를 충전할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명인 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템의 일 실시례에 따른 차량 충전 상태 개념도로써, 도 2는 두 대의 전기 자동차를 충전하는 이동식 충전부의 충전 상태를 나타낸 개념도이고, 도 3은 세 대의 전기 자동차를 충전하는 이동식 충전부의 충전 상태를 나타낸 개념도이며, 도 4는 네 대의 전기 자동차를 충전하는 이동식 충전부의 충전 상태를 나타낸 개념도이다.
지향성 충전 코일부(51)는 하부에 상기 이동수단이 배치된 회전몸체(51-1)와 충전 코일부(51-2)를 포함하여 구성될 수 있다. 물론, 미도시 하였으나, 전술한 상기 저장장치와 상기 연산처리부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
회전몸체(51-1)는 상기 이동수단을 통해 충전 포인트로 이동할 수 있다. 충전 포인트로 이동한 회전몸체(51-1)는 회전몸체(51-1)에 장착된 충전 코일부(51-2)의 위치와 전기 자동차(1)의 위치를 고려하여 충전 포인트에 배치될 수 있다. 또한, 회전몸체(51-1)에 장착된 충전 코일부(51-2)의 위치와 전기 자동차(1)의 충전 전 위치를 고려하여 회전몸체(51-1)는 충전 포인트에 배치된 상태에서 회전할 수 있다.
충전 코일부(51-2)는 서로 다른 방향으로 복수 개가 회전몸체(51-1)에 배치될 수 있다. 충전 코일부(51-2)는 회전몸체(51-1)에 일정 간격으로 이격되어 배열될 수 있다. 일정하지 않은 불규칙한 간격으로 배열될 수도 있을 것이다. 다만, 주차 스테이션(10)의 주차 구역을 일정한 간격으로 설정할 경우 충전 코일부(51-2)의 배열 간격도 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
회전몸체(51-1)에 결합된 복수의 충전 코일부(51-2) 각각은 방향 조정이 가능하게 결합될 수 있다. 방향 조정은 충전 코일부(51-2) 자체를 좌우 및/또는 상하로 틸팅(tilting)시키거나, 충전 코일부(51-2)가 고정된 형태일 경우 회전몸체(51-1)와 충전 코일부(51-2) 상호간을 연결한 거치대(도면 부호 미기재)를 좌우 및/또는 상하로 이동 가능하게 결합할 수 있다.
또한, 회전몸체(51-1) 자체가 승강되는 형태로 구성할 수도 있다. 충전할 전기 자동차(1)의 차종에 따라 충전 패드(미도시)의 위치가 달라질 수 있으므로, 이를 고려하여 회전몸체(51-1)를 승강 구조로 구현할 수도 있다.
충전 코일부(51-2)의 방향 조정은 전기 자동차(1)에 구비된 충전 패드의 위치를 고려하여 결정할 수 있으며, 전술한 상기 제1 데이터에 상기 충전 패드의 위치도 포함될 수 있다.
한편, 전자기장을 이용한 무선 충전 시스템에서는 충전 코일부(51-2)와 전기 자동차(1)의 충전 패드 사이에 전자기장이 생성되어 전력을 전송할 수 있다. 이 경우 적정 충전 이격 거리는 충전 코일부(51-2)의 크기와 충전 코일부(51-2)에서 생성되는 전자기장의 강도에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 충전 코일부(51-2)의 크기가 커질수록 전송 가능한 전력량이 증가하며, 이에 따라 충전 코일부(51-2)와 충전 패드 사이의 적정 충전 이격 거리가 증가할 수 있다. 또한 충전 코일부(51-2)에서 생성되는 전자기장의 강도는 충전 코일부(51-2)와 충전 패드 사이의 거리와도 연관이 있다. 적정 충전 이격 거리는 이러한 요소들을 고려하여 설계될 수 있다.
도 5는 본 발명인 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템의 다른 실시례에 따른 차량 충전 상태 개념도이다.
충전 포인트는 복수의 전기 자동차(1) 각각의 상호간과 균등한 간격으로 위치될 수도 있지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 전기 자동차(1)에 더 가깝게 위치될 수도 있다.
각각의 전기 자동차(1)마다 이동식 충전부(50)를 통한 무선 충전이 가능한 거리가 다를 수 있다. 일례로 어느 하나의 전기 자동차(1)의 무선 충전이 가능한 거리가 2m이고, 다른 하나의 전기 자동차(2)의 무선 충전이 가능한 거리가 5m일 경우, 이를 고려하여 충전 포인트가 결정될 수 있다. 즉, 무선 충전 가능한 거리가 긴 전기 자동차(1)보다 무선 충전 가능한 거리가 가까운 전기 자동차(1) 측에 이동식 충전부(50)가 더 가깝게 배치될 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 5에는 전기 자동차(1)의 주차된 방향을 동일하게 도시하였으나, 차량에 배치된 충전 패드의 위치와 방향에 따라 전기 자동차(1)의 주차 방향을 달리할 수 있을 것이다. 또한, 전기 자동차(1)의 주차 방향에 따라 주차라인도 달라질 수 있으며, 본 발명에서는 실시례를 개념적으로 구성한 것으로써, 주차라인을 도시된 형태로만 한정하지는 않으며, 충전 포인트를 통한 최적으로 배열된 주차라인을 구현할 수도 있다. 또한 차종 별로 주차 스테이션(10)을 구성하는 것도 가능할 것이다. 이 경우 차종이 동일하므로, 차량 충전 패드의 높이나 위치 및 방향 등을 고려하는 것이 서로 다른 차종을 고려하는 것에 비해 용이할 것이다. 물론, 서로 다른 차종일 경우라도 차량용 충전 배터리가 동일하고, 충전 패드의 위치가 동일하다면 동일 차종으로 인식하여 충전하는 것도 가능할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 이동식 충전부(50)는 전기 자동차(1)에 배치된 충전 패드를 향해 방향성을 갖고 배치되므로, 종래 대비 충전 효율이 저하될 수도 있다. 이를 해결하기 위해 주로 전기 자동차(1)의 하부에 배치된 충전 패드를 전기 자동차(1)의 도어에 배치하는 것도 고려할 수 있을 것이다. 또한 어느 한 쪽 도어가 아닌 양 쪽 도어에 모두 충전 패드를 배치하는 것도 고려할 수 있을 것이다.
또한, 종래와 같이 전기 자동차(1)의 하부에 충전 패드가 배치된 경우, 회전몸체(51-1)와 충전 코일부(51-2) 상호간을 연결하는 거치대(도면 번호 미기재)를 길이 조절 가능하게 구성하여, 충전 코일부(51-2)가 전기 자동차(1)의 하부 충전 패드와 수직 방향으로 배치되도록 전기 자동차(1)의 하부로 충전 코일부(51-2)를 이동시켜 충전할 수도 있을 것이다.
한편, 이동식 충전부(50)가 충전 코일부(51-2)의 충전 주파수를 조정하도록 구성할 수도 있다. 이를 위해 이동식 충전부(50)는 제1 데이터를 활용할 수 있다.
일례로, 이동식 충전부(50)에 주파수 변환기와 같은 장치를 추가하여 충전 코일부(51-2)의 주파수를 변환할 수 있다. 이를 통해, 충전 코일부(51-2)와 전기 자동차(1) 간의 적절한 주파수 매칭을 통해 전기 자동차(1)를 충전할 수 있다.
다른 실시례로, 이동식 충전부(50)에 충전 코일부(51-2)의 주파수를 감지하는 센서를 추가할 수 있다. 이와 같은 센서를 통해 충전 코일부(51-2)의 주파수를 감지하고, 이를 기반으로 이동식 충전부(50)가 충전 코일부(51-2)의 주파수를 조정하도록 구성할 수 있다.
또 다른 실시례로, 이동식 충전부(50)에 주파수 조절 장치를 추가하여 사용자가 충전 코일부(51-2)의 주파수를 수동으로 조절하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 사용자는 전기 자동차(1)의 배터리 종류나 충전 상태 등을 고려하여 적절한 주파수를 선택할 수 있다.
또한, 복수의 전기 자동차(1)를 충전시, 어느 하나의 전기 자동차(1)에 대한 충전량이 목표치까지 완료되었다면, 나머지 전기 자동차(1)의 충전을 위한 충전 코일부(51-2)의 주파수를 조절하여 충전 속도를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 시스템은 복수의 전기 자동차(1)를 한 대의 이동식 충전부(50)를 이용하여 충전하는 기술로써, 예컨데 충전할 전기 자동차(1)가 20대 이상일 경우 충전 구역을 복수 개로 구성하고, 하나의 주차 스테이션(1)에는 복수 개의 이동식 충전부(50)가 구비될 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전기 자동차 소유자들이 차량 충전을 더욱 편리하게 이용할 수 있으며, 주차장 내 공간 활용도를 높일 수 있고, 종래 대비 설치 비용을 크게 절감시킬 수 있으며, 충전 포인트를 찾아 전기 자동차를 이동시켜야 하는 불편함을 줄여주기 때문에, 전기 자동차 소유자들이 차량 운영 비용을 줄일 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 전기 자동차 10: 주차 스테이션
20: 감지부 30: 통신부
40: 정보수집부 50: 이동식 충전부
51: 지향성 충전 코일부 51-1: 회전몸체
51-2: 충전 코일부

Claims (5)

  1. 복수의 전기 자동차가 주차되는 주차 스테이션;
    전기 자동차에 배치되며, 차량 식별 정보와 차량 배터리 정보 및 차량 위치 정보가 포함된 차량 정보를 센싱하는 감지부;
    전기 자동차에 배치되며, 상기 감지부로부터 센싱된 제1 데이터를 전달하는 차량 통신부;
    상기 주차 스테이션에 주차된 복수의 전기 자동차 각각에서 전달된 상기 제1 데이터를 수집하는 정보 수집부; 및
    상기 제1 데이터를 이용하여 충전할 복수의 주차된 전기 자동차의 위치를 검출하고, 검출 결과를 바탕으로 복수의 전기 자동차를 충전하기 위한 충전 포인트로 이동한 후 복수의 전기 자동차에 구비된 충전 패드를 향해 지향성 충전 코일부를 배치하여 충전시키는 이동식 충전부를 포함하고,
    상기 지향성 충전 코일부는,
    복수의 코일부가 서로 다른 방향으로 배열되고,
    회전몸체에 복수의 충전 코일부가 일정 간격 또는 불규칙 간격으로 이격되어 배열되며, 상기 각각의 충전 코일부는 방향 조정이 가능하게 결합되고,
    상기 지향성 충전 코일부는, 하부에 이동수단이 배치된 회전몸체와 상기 복수의 충전 코일부를 포함하여 구성되며,
    i) 상기 회전몸체는 상기 이동수단을 통해 상기 충전 포인트로 이동가능하고, ii) 상기 회전몸체는 상기 회전몸체에 장착된 상기 복수의 충전 코일부의 위치와 상기 전기 자동차의 위치를 고려하여 상기 충전 포인트에 배치되며, iii) 상기 회전몸체에 장착된 상기 복수의 충전 코일부의 위치와 상기 복수의 전기 자동차의 충전전 위치를 고려하여 상기 회전몸체는 충전 포인트에 배치된 상태에서 회전되며,
    상기 주차 스테이션의 주차 구역이 일정한 간격으로 설정된 경우, 상기 복수의 충전 코일부의 배열 간격도 일정하게 유지되고,
    상기 회전몸체에 결합된 상기 복수의 충전 코일부 각각의 방향 조정은 I) 상기 복수의 충전 코일부 자체가 틸팅되거나, II) 상기 복수의 충전 코일부가 고정된 형태인 경우, 상기 회전몸체와 상기 충전 코일부 상호간을 연결하는 거치대가 이동되면서 가능하며,
    상기 회전몸체는 승강되는 형태로 이루어져 있고,
    상기 복수의 전기 자동차 중 제1 전기 자동차의 무선 충전 가능한 거리는 제1 거리이고, 제2 전기 자동차의 무선 충전 가능한 거리가 제2 거리인 상태에서, 상기 제2 거리가 상기 제1 거리보다 긴 거리라고 할 때,
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 고려하여 상기 충전 포인트가 결정되어 상기 이동식 충전부는 상기 제2 전기 자동차보다 상기 제1 전기 자동차에 더 가깝게 배치되는, 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주차 스테이션은 그리드 형태로 구획되어 설정된 공간좌표를 가지며,
    상기 이동식 충전부는 상기 제1 데이터를 바탕으로 상기 공간좌표를 따라 이동하는, 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 충전 포인트는,
    각 전기 자동차의 배터리의 용량, 잔여 배터리량, 상기 충전 코일부의 크기 및 주파수 중 적어도 어느 하나에 의해 결정되는, 복수의 전기 자동차를 충전시키기 위한 이동식 무선 충전시스템.
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