KR20130104653A - 하이브리드 가로등 장치를 이용한 전기자동차용 밧데리 충전장치 및 밧데리 교환시스템 - Google Patents

하이브리드 가로등 장치를 이용한 전기자동차용 밧데리 충전장치 및 밧데리 교환시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 가로등 장치를 이용한 전기자동차 밧데리 충전장치 및 밧데리 교환시스템에 관한 것으로, 상세하게 전기를 사용하여 달리는 전기자동차의 동력원이 되는 밧데리를 충전하는 장치를 포함하고, 상기 전기자동차의 밧데리를 쉽게 교환이 되도록 하는 하이브리드 가로등 장치와 교환시스템에 관한 것이다.

Description

하이브리드 가로등 장치를 이용한 전기자동차용 밧데리 충전장치 및 밧데리 교환시스템 {hybrid street light device for electric vehicle battery charging device and exchange system}
본 발명은 하이브리드 가로등 장치를 이용한 전기자동차 밧데리 충전장치 및 밧데리 교환시스템에 관한 것으로, 상세하게 전기를 사용하여 달리는 전기자동차의 동력원이 되는 밧데리를 충전하는 장치를 포함하고, 상기 전기자동차의 밧데리를 쉽게 교환이 되도록 하는 하이브리드 가로등 장치와 교환시스템에 관한 것이다.
최근에는 자동차의 연비효율을 높이기 위해 종래의 가솔린엔진이나 디젤엔진과 전기엔진이 결합된 하이브리드 자동차가 개발되어 내연기관과 전기모터를 병행하여 사용함으로써 에너지를 효율적으로 사용하고 석유연료의 사용을 줄여서 석유를 태워서 발생하는 이산화탄소, 질화물, 황화물 등등 각종 화합물에 의한 대기 오염을 줄이고 점점 환경 보호를 위한 새로운 방식의 에너지원과 동력장치들이 등장하고 있다. 이렇게 기존의 내연기관방식의 엔진을 대체하기 위해 천연가스 엔진, 전기엔진, 하이브리드 엔진을 개발하였다.
전기를 사용하여 이동하는 전기 자동차의 엔진의 경우 전기를 이용하여 모터를 회전시키는 것으로 충전 가능한 전지(이하 밧데리를 전지 또는 충전지라 칭하기도 한다)를 충전하여 사용하는 충전지 방식과 연료를 주입하는 연료 전지 방식으로 나눌 수 있다. 충전지 방식의 경우 에너지 밀도는 낮지만 각종 발전소로 부터 생산되어 공급된 저렴한 전기를 사용할 수 있으며 배기가스가 전혀 없다는 것이 큰 장점이지만 현재는 충전시간이 상대적으로 소요가 되고 현재는 전기 자동차의 보급률에 따라 전기 자동차의 충전소나 충전시스템을 확대해야 한다는 것이 뒤따라야 한다.
종래의 기술로는 대한민국 실용신안 1996-035191 충전지 자동교환판매기에 방전된 충전지를 충전된 충전지와 교환하는 충전지 자동교환판매기를 고안한 내용이 있다. 그러나 이 고안은 교환하고 설치하는 불편함 때문에 활성화되지 못하고 활용되지 못하였다. 그 이유는 이 때까지의 교환은 전지의 크기 및 충전의 편리성을 고려하지 않았기 때문이다.
대한민국특허 10-2003-0056880 무인 반송차의 배터리 자동교환시스템은 충전된 여러개의 배터리를 보관하고 있다가 무인반송차가 도착하자마자 바로 배터리를 교체하는 방법을 채택하여 배터리 충전을 위한 시간소모를 없애 충전대기시간을 없애는 방안을 제안하였다. 그러나 실상 복잡한 교환장치 등으로 인해 상업적인 사용에는 적합하지 않다.
대한민국특허 10-2004-0076637 로봇청소기의 배터리 자동 교환 시스템에서는 청소기가 방전된 배터리를 이탈시키고 미리 충전된 배터리를 교체하여 계속적으로 사용하는 방법을 제안하였다. 충전대기시간을 줄일 수 있는 장점이 보이고 장치가 복잡하기는 하나 현재는 밧데리의 용량이 많이 늘어났으며 청소기의 경우는 충전대기시간을 굳이 줄이지 않아도 되기 때문에 굳이 여러개의 밧데리를 사용할 필요가 없기 때문에 개발이 더 진행되지는 않았다.
점점 기술은 발전되어 리튬 폴리머 전지 등의 2차 전지의 발달로 에너지용량이 크고, 반영구적으로 사용이 가능하게 되었으며, 재생이 쉬운 전지가 상용화되고 있다. 재 충전시간도 짧아져 사용수명 및 전체수명도 길어지는 추세에 있다.
그럼에도 불구하고 환경오염을 줄이기 위해 전기자동차의 보급률을 늘어나야하며, 늘어나는 추세에 있으며 전기자동차를 이용하여 장거리로 주행하기 위해서는 여전히 밧데리는 충전이 필요하고 더불어 교환장치도 필요하며 밧데리 교환을 위한 도난 방지 및 교환을 편리하기 위한 장치 및 시스템이 요구되고 있는 실정이다.
종래의 충전을 위한 별도의 장치들은 석유에너지와 같은 충전시스템 방식의 충전식의 기계를 만들어 전기자동차에 고정되어 있는 배터리를 충전하여 사용하는 것이 일반적으로, 별도의 토지가 필요하고 기계장치의 설치를 해야하고 전기자동차의 보급률에 비하여 접근성이 떨어지는 것이 불편하다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 충전가능한 전지들을 전기자동차에 편리하게 착탈이 가능하도록 만들어 활용하는데 있다.
이를 위하여 편리하게 착탈이 가능하도록 만든 충전된 전지들을 공급받고 사용된 상기 전지를 충전장치에 의해 자동으로 충전이 되고, 상기 충전장치로 부터 미리 충전된 상기 전지를 공급받아 사용하는 전기 자동차용 전지 교환장치를 제공한다.
또한, 전기자동차의 보급률에 맞추어 접근성을 높이기 위해 상기 충전장치와 교환장치가 결합된 하이브리드 가로등 충전교환시스템을 제공한다.
전기자동차용 배터리를 교환에 의한 전기에너지를 사용하는 방법을 구현하기 위하여 충전된 배터리를 공급받아 전기를 능동적으로 공급하는 교환장치를 만들고,
상기 전기자동차로 부터 공급된 배터리를 상기 충전장치의 충전단자에 연결하는 단계;
상기 충전단자에 연결됨을 확인한 후에 충전이 완료된 배터리를 전기자동차로 공급을 승인하는 단계;
상기 승인이 완료됨과 동시에 상기 충전이 완료된 배터리를 전기자동차에 공급하는 단계;
상기 가로등의 전기공급장치들로부터 공급된 전기를 상기 배터리를 충전하는 단계;
상기와 같은 방법으로 계속적으로 다른 전기자동차가 충전이 완료된 배터리를 교환하여 사용하게 한다.
사용된 배터리를 미리 충전하여 교체하기 때문에 충전 대기 시간이 필요없다.
접근성이 좋은 하이브리드 충전교환 가로등 시스템이기 때문에 시내주행용 전기버스 및 전기승용차, 고속도로주행시에도 활용도가 높다.
태양광이나 풍력을 이용한 가로등을 이용할 경우, 재생에너지를 사용하여 배터리를 충전할 수 있으며 전기생산에서 소모까지 이상적인 그린에너지를 실현할 수 있다.
전기자동차의 운전자가 주행중에 밧데리가 방전이 될 경우 본 고안에 접근하여 즉시 교환하도록 함으로써 여분의 밧데리를 보유할 필요없고 더불어 교환즉시 운행이 가능함으로써 시간의 낭비를 줄일 수 있으며 신재생에너지를 이용한 충전식 하이브리드 가로등을 사용함으로써 환경친화적이다.
도 1은 본 발명에서 사용하는 하이브리드 가로등 자동차용 밧데리 충전교환장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 밧데리 충전교환장치 구성도이다
도 3은 본 발명에서 사용하는 전기 자동차용 밧데리 충전교환시스템의 결제조건이 없는 일의 순서도이다..
도 4는 본 발명에서 사용하는 전기 자동차용 밧데리 충전교환시스템의 전지교환시스템의 결제조건이 필요한 일의 순서도이다.
이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 장치 및 시스템을 상세히 설명하기로 한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 마찬가지 이유로 첨부도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
상기한 바와 같이, 전기자동차의 밧데리를 충전하기 위해서는 어느 정도의 일정한 시간이 필요하고 실상 전기자동차의 운전자는 운행중에 충전시간을 기다리는데 불편함이 따르기 때문에 방전된 밧데리와 일정금액을 카드리더기와 같은 결제수단을 통해 IC칩이 달린 카드나 자기띠가 달린 카드를 읽을 수 있는 카드리더기의투입구로 투입하면 충전된 충전지를 판매하고, 밧데리를 교환하는 장치내에 투입된 밧데리의 종류를 판단하고, 투입된 밧데리를 재충전하여, 다음 전기자동차의 운전자에게 교환 판매하도록 함으로써 그 목적이 달성된다. 이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 1과 2는 본 발명에서 사용하는 하이브리드 가로등 자동차용 밧데리 충전교환장치의 구성도 및 순서도이다. 상기한 바와 같이 전기자동차는 길을 주행하므로 방전된 밧데리를 충전하기 위해서는 전기충전소를 경유해야만 하는 것이 일반적이다.
하지만, 전기자동차의 특성상 접근성이 좋아야 하고 충전하는 시간을 되도록 줄여야만 하는 것이 현실이다. 따라서, 전기사용이 용이하고 접근성이 좋은 가로주변의 가로등형 등기구에 충전장치 및 교환시스템을 적용하는 것이다.
본 고안에 의하면 가로등의 등기구에 충전이 되어 있는지 안되어 있는지 표시하는 먼거리에서도 가시성이 좋은 빨간색 LED와 녹색 LED를 설치함으로써 전기자동차의 운전자는 충전이 완료되어 있음을 확인할 수 있는 녹색LED를 확인하여 본 고안의 장치 및 시스템에 접근하게 된다.
도시 한 바와 같이 밧데리 투입구를 통해 투입된 밧데리의 종류를 구분하는 밧데리 종류 구분장치와 카드 투입구를 통해 투입된 카드의 금액을 확인하는 금액확인장치와, 상기 밧데리 종류 구분장치 및 금액확인장치의 판단신호를 입력받아 투입된 밧데리의 재충전 여부를 판단하는 밧데리 상태 점검장치를 제어하여 투입된 재충전이 필요한 밧데리를 재충전하여 저장하는 밧데리 저장 및 충전장치와 상기 밧데리 저장 및 충전장치에 저장되어 있는 재충전된 밧데리를 다시 외부로 방충하는 밧데리 방출구를 통해 다시 운전자가 공급을 받게되며 이와 같은 방법으로 다음 전기자동차의 운전자는 다시 재충전된 밧데리를 계속사용할 수 있게 되는 것이다.
도 2는 본 발명의 밧데리 충전교환장치 순서도이다. 충전 및 교환시스템을 간단하게 알기 쉽도록 간략화 하였다.
도 3은 본 발명에서 사용하는 전기 자동차용 밧데리 충전교환시스템의 결제조건이 없는 일을 나타내는 일 예의 순서도이다. 결제조건이 없는 충전교환시스템의 단계별 순서를 상세하게 설명하면, 먼저 전기자동차의 운전자가 등기구의 녹색LED의 켜짐을 보고 충전이 가능한 가로등임을 확인하는 단계;
이후 운전자는 가로등에 접근하여 전기자동차로 부터 밧데리를 빼내어 비어 있는 충전교환장치의 충전단자에 연결하는 단계;
이 때, 본 고안의 하이브리드 가로등의 전기 공급장치들로 부터 공급된 전기로 밧데리를 충전하거나 선택적으로 공급된 전기로 밧데리를 충전하는 방법을 제어할 수 있다.
그 다음 충전교환장치에서 상기 밧데리가 충전단자에 연결됨을 확인한 후에 공급승인을 하는 단계;
충전교환장치에서 충전이 이미 되어 있는 밧데리를 운전자가 빼내는 단계;
상기 공급된 완충된 밧데리를 운전자가 전기자동차로 장착하는 단계의 순서로 순차적으로 일이 진행된다.
도 4는 본 발명에서 사용하는 전기 자동차용 밧데리 충전교환시스템의 결제조건이 필요한 일을 나타내는 일 예의 순서도이다.
상세하게, 전기자동차의 운전자가 등기구의 녹색 LED가 켜짐을 보고 충전이 가능한 가로등임을 확인하는 단계;
금액을 확인하는 장치의 카드 투입구에 운전자가 카드를 투입하여 금액을 장치가 확인한다. 이 때, 결제가 가능한 금액이 아니면 다음 일의 순서로 진행되지 않는다.
결제가 가능한 금액이면 운전자는 전기자동차로 부터 밧데리를 빼내어 비어 있는 충전교환장치의 충전단자에 연결하는 단계로 진행한다. 이 때, 밧데리 상태 점검시 이상이 생기면 다음 일의 순서로 진행되지 않는다.
밧데리 상태 점검시 이상이 없으면 충전교환장치에서 상기 밧데리가 충전단자에 연결됨을 확인하고 나서 충전이 되어 있는 밧데리를 공급하도록 승인을 하는 단계;
충전교환장치에서 충전이 이미 되어 있는 밧데리를 운전자가 빼내어 전기자동차로 장착하게 된다.
이와 같은 순차적인 방법으로 전기자동차의 운전자가 주행중에 밧데리가 방전이 될 경우 본 고안에 접근하여 즉시 교환하도록 함으로써 여분의 밧데리를 보유할 필요없고 더불어 교환즉시 운행이 가능함으로써 시간의 낭비를 줄일 수 있으며 신재생에너지를 이용한 충전식 하이브리드 가로등을 사용함으로써 그린에너지사용을 늘릴 수 있으며, 환경친화적이다.
100; 전기자동차,
200; 충전이 필요한 밧데리,
300; 밧데리 충전 교환기,
400; 배전함,
500; 가로등 기둥
600; 태양광 발전 모듈,
700; 풍력 발전 모듈,
800; 등기구,
900; 기초,

Claims (2)

  1. 상용전력(10)과 신재생 에너지 발전모듈(600, 700)를 사용하는 전기자동차(100)의 하이브리드 가로등형 전기자동차의 밧데리 충전장치 및 교환시스템에 있어서,
    상기 전기자동차(100)의 운전자(h)가 밧데리 충전이 필요한 경우 주행중에 상기 가로등기구(800)의 충전이 완료되어 있음을 표시하는 녹색 LED(820)등의 켜짐을 보고 상기 전기자동차용 하이브르드 가로등형 전기자동차의 밧데리 충전장치(300)로 접근하여 밧데리 투입구(221)를 통해 충전이 필요한 밧데리(200)를 투입하여,
    밧데리의 종류를 구분하는 밧데리 종류 구분장치(350)와,
    카드투입구(330)를 통해 투입된 금액을 확인하는 금액 확인장치(340)와,
    상기 밧데리 종류 구분장치(350) 및 금액확인장치(340)의 판단신호를 입력받아,
    밧데리(210)의 교환판매를 제어함과 아울러 투입된 밧데리(200)의 재충전 가능여부를 판단하는 밧데리 상태 점검장치(360)의 점검신호에 의해 충전을 제어하는 제어장치(320)와,
    상기 제어장치(320)의 제어에 따라 투입된 재충전이 필요한 밧데리(200)를 재충전하여 저장하는 밧데리 저장 및 충전장치(370)와,
    상기 제어장치(320)의 제어에 따라 밧데리 저장 및 충전장치(370)에 저장되어 있는 재충전된 밧데리(210)를 외부로 방출하는 밧데리 방출구(221)를 포함하여,
    상기 운전자(h)는 전기자동차(100)에 충전된 밧데리(210)를 교체하여 바로 주행이 가능하도록 하는 것을 특징으로하는 전기자동차용 하이브리드 가로등형 밧데리 충전장치 및 교환시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 충전이 필요한 전기자동차용 밧데리(200)를 충전하기 위해 밧데리 저장 및 충전장치(370)에 필요한 전기는 상용전력과 태양광전력과 풍력발전모듈의 전기를 배전함에서 종합되고 각각 상용전력(10)과 태양광 발전모듈(600)로 부터 생산된 전력과 풍력발전모듈(700)로 부터 생산된 전력을 선택적으로 공급을 받을 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 하이브리드 가로등형 밧데리 충전장치 및 교환시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015096703A1 (zh) * 2013-12-27 2015-07-02 广州奥迪通用照明有限公司 一种具有充电功能的户外集中供电系统
WO2018186532A1 (ko) * 2017-04-05 2018-10-11 한국전력공사 조절가능한 밴드를 사용한 충전기
KR20210000491A (ko) * 2019-06-25 2021-01-05 주식회사 젬 스마트 가로등 및 이를 포함하는 스마트 가로등 시스템

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