KR20160092733A - 전기자동차의 배터리 교환 시스템 및 방법 - Google Patents

전기자동차의 배터리 교환 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

배터리교환 시스템에 배치된 에이전트를 중심으로 배터리 교체 및 관리를 체계적이고 효율적으로 수행할 수 있는 전기자동차 배터리 교환 시스템 및 방법이 제공된다. 전기자동차 배터리 교환 시스템에서 에이전트는, 서버 및 충전기와 데이터 통신을 수행하는 통신부, 통신부로부터의 데이터를 분석하는 데이터 매니저, 충전기를 제어하는 충전기 매니저, 및 로봇을 제어하는 로봇 매니저를 포함하며, 여기서 로봇은 에이전트의 명령에 따라 전기자동차 배터리 교환 시스템의 서비스 영역에 진입한 전기자동차의 배터리 팩을 교환하고, 에이전트는 데이터 매니저에 의해 분석된 배터리 수명을 토대로 배터리 팩과 교환할 새 배터리 팩을 선택하거나 배터리 교환 작업 후에 교환된 배터리 팩에 탑재된 각 셀의 전압과 충전 초기의 최소 상승 테스트 전압을 토대로 불량 셀을 판단하여 교체한다.

Description

전기자동차의 배터리 교환 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR EXCHANGING BATTERY OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명의 실시예들은 전기자동차의 배터리를 교환하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리교환 시스템에 배치된 에이전트를 중심으로 배터리 교체 및 관리를 체계적이고 효율적으로 수행할 수 있는 전기자동차 배터리 교환 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전기자동차는 배터리 전원으로 구동되는 전기 모터를 엔진으로 사용하는 차량으로 지칭할 수 있다. 전기자동차에 사용되는 배터리의 충전 용량은 차종에 따라 차이가 있지만 전기자동차의 전기 모터를 장시간 구동하기에는 크게 부족한 실정이다. 따라서, 전기자동차는 탑재된 배터리를 수시로 교환해주어야 한다. 이를 위해 전기자동차의 배터리를 교환하는 배터리 교환시스템이 이용되고 있다.
기존 전기자동차 배터리 교환은 버스 정차 후 기사의 수동 조작에 의해 배터리를 교환하겠다는 신호를 배터리 교환시스템에 전달하고 교환할 배터리를 선정한 후 배터리를 작업자 조작에 의해 교환하는 방식이 일반적이다.
이와 같이 기존의 전지자동차 배터리 교환 시스템은 수동 조작에 의존하며 또한 요청에 의한 교환으로 배터리 교환 시간이 많이 걸리고, 배터리 교환 후 정보 업데이트 등을 위해 서비스를 제공한 배터리교환 시스템과의 통신을 수행하기 위해 별도로 시간을 할애해야 하는 문제점이 있다.
또한, 기존 전기자동차 배터리 교환 알고리즘은 배터리의 완충 여부만 확인하여 전기자동차의 기존 배터리와 교환하는 방식으로 배터리의 라이프 사이클을 고려하지 않아 특정 배터리 셀만 계속 사용하게 되며, 결국 특정 배터리 셀의 고장으로 배터리 팩의 수명이 크게 짧아져 배터리 팩을 조기에 신규로 교환해야 하는 문제점이 있다.
전술한 종래 기술의 문제를 해결하고 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 일실시예에서는 배터리 교환을 자동으로 미리 준비하여 배터리 교체에 소요되는 시간을 줄일 수 있고 배터리 소모율을 평준화하기 위해서 교체될 배터리를 알고리즘에 의해 선택할 수 있는 전기자동차 배터리 교환 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 배터리 팩의 교환 후에 교환된 배터리 팩의 각 셀 전압과 각 셀 전압을 토대로 설정한 최소 상승 테스트 전압에 기초하여 불량 셀을 판정하고 판정된 불량 셀을 새 셀로 교체함으로써 배터리 팩의 수명을 연장하면서 배터리 교환 서비스에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기자동차 배터리 교환 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 전기자동차 배터리 교환 시스템은, 네트워크를 통해 통합운영시스템에 연결되며 통합운영시스템으로부터 전기자동차의 배터리 정보를 수집하고 배터리 정보를 분석하는 에이전트, 전기자동차의 교환 배터리 팩과 교환할 새 배터리 팩을 충전하는 충전기, 전기자동차 또는 교환 배터리 팩을 감지하는 비전장치, 및 비전장치의 감지 신호 또는 에이전트의 명령에 따라 새 배터리 팩을 교환 배터리 팩과 교환하는 로봇을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전기자동차 배터리교환 시스템은, 에이전트, 충전기 및 로봇을 포함하고 네트워크를 통해 서버와 연결되는 전기자동차 배터리 교환 시스템으로서, 에이전트가, 서버 및 충전기와 데이터 통신을 수행하는 통신부; 통신부로부터의 데이터를 분석하는 데이터 매니저; 충전기를 제어하는 충전기 매니저; 및 로봇을 제어하는 로봇 매니저를 포함하며, 여기서 로봇은 에이전트의 명령에 따라 전기자동차 배터리 교환 시스템의 서비스 영역에 진입한 전기자동차의 배터리 팩을 교환하며, 에이전트는 데이터 매니저에 의해 분석된 배터리 수명(State of Health, SOH)이나 배터리 잔량(State of Charge, SOC)을 토대로 배터리 팩과 교환할 새 배터리 팩을 선택하거나 배터리 교환 작업 후에 교환된 배터리 팩에 탑재된 각 셀의 전압을 획득하고 각 셀의 충전 초기의 최소 상승 테스트 전압을 토대로 불량 셀을 판단할 수 있다.
일실시예에서, 에이전트는, 전기자동차의 제어 및 데이터 수집을 수행하고 수집된 데이터를 데이터 매니저에 제공하는 차량 매니저; 서비스 영역에 진입하는 전기자동차를 감지하는 감지장치나 비전장치를 제어하고 감지 신호나 영상 정보를 데이터 매니저에 제공하는 모니터 매니저; 및 모니터 매니저 혹은 데이터 매니저로부터 받은 감지 신호나 영상 정보를 토대로 전기자동차에 탑재된 교환할 배터리 팩의 위치를 산출하고 산출된 위치 정보를 데이터 매니저 또는 충전기 매니저에 제공하는 가이드 매니저를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 에이전트의 데이터 매니저는 충전기에 연결되는 교환된 배터리 팩의 각 셀 전압을 획득하고, 각 셀 전압을 기준으로 최소 상승 테스트 전압을 설정할 수 있다. 그리고, 충전기 매니저는 에이전트의 타이밍 신호에 따라 미리 설정된 테스트 시간 동안 정격 충전 전압보다 높은 고전압으로 교환된 배터리 팩을 충전할 수 있다. 또한, 데이터 매니저는 충전기 매니저의 테스트 충전 후에 각 셀의 변동된 전압을 획득하고, 각 셀의 전압 변동분이 최소 상승 테스트 전압보다 작은지를 판단하고, 판단 결과 작으면, 해당 셀을 불량으로 판정할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전기자동차 배터리 교환 방법은, 전술한 실시예들 중 어느 하나의 전기자동차 배터리 교환 시스템에 이용되는 전기자동차 배터리 교환 방법으로서, 데이터 매니저에서 충전기에 연결된 배터리 팩의 정보를 수집 및 분석하는 단계; 데이터 매니저의 분석을 토대로 충전 용량을 포함한 미리 설정된 조건이 서로 동일한 배터리 팩이 복수인지를 판단하는 단계; 미리 설정된 조건이 동일한 배터리 팩이 복수이면, 각 배터리 팩의 배터리 수명을 확인하는 단계; 배터리 수명이 서로 동일한 배터리 팩이 복수인지를 판단하는 단계; 배터리 수명이 동일한 배터리 팩이 복수이면, 충전기의 미리 설정된 베이(Bay) 순으로 전기자동차에 탑재되고 교환할 배터리 팩과 교체할 새 배터리 팩으로 준비하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 전기자동차 배터리 교환 방법은, 에이전트의 모니터 매니저가 전기자동차 배터리 교환 시스템의 서비스 영역에 진입한 전기자동차를 감지하는 단계; 에이전트의 가이드 매니저가 모니터 매니저의 감지 신호나 영상 정보를 토대로 전지자동차에 탑재된 배터리 팩의 위치를 확인하고 위치 정보를 출력하는 단계; 에이전트의 로봇 매니저가 가이드 매니저의 위치 정보를 토대로 로봇에 배터리 교환 명령을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 전기자동차 배터리 교환 방법은, 데이터 매니저가 충전기에 연결되는 교환된 배터리 팩의 각 셀 전압을 획득하고, 각 셀 전압을 기준으로 최소 상승 테스트 전압을 설정하는 단계; 충전기 매니저가 에이전트의 타이밍 신호에 따라 미리 설정된 테스트 시간 동안 정격 충전 전압보다 높은 고전압으로 교환된 배터리 팩을 충전하는 단계; 데이터 매니저가 충전기 매니저의 테스트 충전 후에 각 셀의 변동된 전압을 획득하고, 각 셀의 전압 변동분이 최소 상승 테스트 전압보다 작은지를 판단하며, 판단 결과 작으면, 해당 셀을 불량으로 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 교환을 자동으로 미리 준비하여 배터리 교체에 소요되는 시간을 줄일 수 있고 배터리 소모율을 평준화하기 위해서 교체될 배터리를 알고리즘에 의해 선택할 수 있는 전기자동차 배터리 교환 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
다시 말해서, 본 발명에 의하면, 배터리교환 시스템의 에이전트가 전기자동차의 배터리 정보를 통합운영시스템으로부터 주기적으로 받아 배터리 교환 기준정보로 활용함으로써 배터리교환 시스템에 접근하는 전기자동차가 교환을 해야 하는지 미리 파악하고 교환할 배터리를 미리 준비하여 교환시간을 2중으로 줄여 전기버스 등의 전기자동차 운행을 보다 효율적으로 지원할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 배터리 팩의 교환 후에 교환된 배터리 팩의 각 셀 전압과 각 셀 전압을 토대로 설정한 최소 상승 테스트 전압에 기초하여 불량 셀을 판정하고 판정된 불량 셀을 새 셀로 교체함으로써 배터리 팩의 수명을 연장하면서 배터리 교환 서비스에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기자동차 배터리 교환 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차 배터리 교환 시스템(이하, 간략히 배터리교환 시스템이라 함)을 설명하기 위한 전체적인 구성도
도 2는 도 1의 배터리교환 시스템에 채용가능한 에이전트에 대한 블록도
도 3은 도 2의 에이전트에 적용가능한 배터리 교환 방법에 대한 흐름도
도 4는 도 1의 배터리 교환 시스템에 채용가능한 에이전트의 다른 실시예에 대한 블록도
도 5는 도 4의 에이전트에 적용가능한 배터리 교환 방법에 대한 흐름도
도 6은 도 1의 배터리 교환 시스템에 채용가능한 에이전트의 또 다른 실시예에 대한 블록도
도 7은 도 6의 에이전트를 중심으로 하는 배터리 교환 방법에 대한 흐름도
도 8은 본 실시예에 채용가능한 배터리 팩의 개략적인 사시도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 교환 방법의 주요 과정에 대한 순서도
도 10은 도 9의 전기자동차 배터리 교환 방법에 이용되는 셀 전압에 대한 그래프
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 설명하는데 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 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차 배터리 교환 시스템(이하, 간략히 배터리교환 시스템이라 함)을 설명하기 위한 전체적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기자동차 배터리 교환 시스템은 넓은 의미에서 전기자동차(100), 통합운영시스템(200), 배터리교환 시스템(300) 및 배터리 팩(400)을 포함할 수 있다. 또한, 전기자동차 배터리 교환 시스템은 좁은 의미에서 배터리교환 시스템(330)을 포함할 수 있다.
각 구성요소를 좀더 상세히 설명하면, 전기자동차(100)는 차량에 탑재된 배터리의 전력에 의해 전기 모터를 구동하고 전기 모터의 힘에 의해 움직이는 차량을 지칭한다. 전기자동차(100)는 버스(Bus)를 포함할 수 있다. 전기자동차(100)에 탑재되는 배터리는 소정의 배터리 팩 형태(도 8 참조)를 가질 수 있다.
전기자동차(100)는 통합운영시스템(200)에 차량 관련 정보와 배터리 팩 관련 정보를 주기적으로 혹은 간헐적으로 전송할 수 있다. 또한, 전기자동차(100)는 구현에 따라 배터리교환 시스템(300)과 데이터 통신을 수행하고, 서로 필요한 데이터를 공유할 수 있다.
전기자동차(100)에 사용할 수 있는 충방전 가능한 배터리는 대용량 전력을 비축할만한 정도로 기술 발전이 이루어지지 않은 상태이다. 따라서, 전기버스 등에 적합한 특정 크기나 중량 혹은 용량으로 배터리 팩을 구성할 때, 전기자동차(100)에서 배터리 팩의 1회 충전으로 운행할 수 있는 거리는 상대적으로 짧다. 승용차의 경우, 탑재되는 배터리 팩의 1회 충전으로 통상 150~200㎞의 항속거리를 지원할 수 있다. 이 경우, 배터리 팩의 용량은 소비전력 24㎾h 기준으로 160㎞ 정도의 항속거리를 가진다. 하지만, 전기 버스의 경우, 차량 중량 등의 이유로 승용차에 비해 매우 짧은 항속거리(운행거리/1회충전)를 가질 수 밖에 없다.
본 실시예에서 배터리 팩(400)은 전기자동차(100)에 탑재되어 전기자동차(100)에 전력을 공급하는 수단이다. 전기자동차(100)에 탑재되어 사용된 배터리 팩(400)은 배터리교환 시스템(300)에 의해 새 배터리 팩으로 자동 교환될 수 있다.
또한, 배터리 팩(400)은 소정 형태의 케이스 내부에 1개 이상의 단전지(Cell) 또는 모듈 어셈블리를 포함한다. 단전지 즉 셀은 리튬이차전지를 이용하고 리튬 폴리머 형태를 구비할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 리튬이차전지를 이용하는 경우, 또한, 배터리 팩(400)은 단전지나 모듈 어셈블리에 연결되는 고전압 전기 회로, 고전압 접속부, 저전압 접속부 및 배터리 관리 장치(Battery Management System, BMS)를 포함할 수 있다.
통합운영시스템(200)은 안정적인 전력 수급과 큰 규모의 전기자동차를 수용할 수 있도록 전기자동차와 배터리 교환 스테이션을 통합 관리한다. 여기서, 배터리 교환 스테이션은 에이전트(310), 충전기(320), 로봇(330) 및 비전장치(340)를 포함하는 배터리교환 시스템(300)을 지칭할 수 있다.
통합운영시스템(200)은 배터리교환 시스템(300)의 상위기관, 관제운영시스템 혹은 서버장치로서 전기자동차(100)의 차량 관련 정보와 전기자동차(100)에 탑재된 배터리 팩 관련 정보(이하, 간략히 배터리 정보라 함)를 수집하고, 수집한 정보를 배터리교환 시스템(300)에 제공할 수 있다. 물론, 통합운용시스템(200)은 전기자동차(100)와 배터리교환 시스템(300)으로부터 수집되는 데이터를 토대로 전기자동차(100)와 배터리교환 시스템(300) 간에 필요한 정보가 실시간 공유되도록 이들 사이를 중계할 수 있다.
또한, 통합운영시스템(200)은 버스 운행 관리와 배터리 사용 관리를 위한 버스 서버, 또는 버스 진출입 관리와 배터리 교환 진행 및 이력 관리를 위한 스테이션 서버를 구비할 수 있다.
또한, 통합운영시스템(200)은 후술하는 배터리교환 시스템(300)에서 에이전트(310)에 고장 등의 상황이 발생하는 경우, 이를 대체하기 위한 수단이나 구성부를 구비할 수 있다. 예를 들어, 통합운영시스템(200)은 배터리 충전기 제어, 교환 로봇 제어, 버스 도어 제어 등 배터리교환 프로세서를 제어할 수 있는 에이전트 서버를 구비할 수 있다.
또한, 통합운영시스템(200)은 버스 운행 및 배터리 교환의 실시간 관제를 위한 모니터링 서버를 구비할 수 있다. 모니터링 서버는 전기자동차(100)와 배터리교환 시스템(300)을 통합 모니터링하는 제어시스템으로 작동할 수 있다.
배터리교환 시스템(300)은 에이전트(310), 충전기(320), 로봇(330) 및 비전장치(340)를 포함하며, 에이전트(310)를 중심으로 전기자동차 배터리의 자동 교환 서비스를 제공한다.
구체적으로, 에이전트(310)는 전기자동차 배터리 교환 인프라를 무인운영하기 위한 제어시스템으로 지칭될 수 있으며, 유무선 통신 네트워크를 통해 전기자동차(100) 또는 통합운영시스템(200)과 연결되고 통합운영시스템(200)으로부터 받은 차량 관련 정보를 토대로 배터리팩을 교환해야 하는 전기자동차(100)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 또한, 에이전트(310)는 통합운영시스템(200)으로부터 받은 배터리 정보를 토대로 전기자동차(100)에 탑재되고 교환이 필요한 배터리 팩(400)에 대한 정보를 획득할 수 있다.
참고로, 배터리교환 시스템(300)에서 보관 및 관리하는 배터리 팩(400)과 전기자동차(100)에 탑재되는 배터리 팩은 그 충전 용량을 제외하고 실질적으로 동일하므로 동일한 참조부호를 붙이기로 한다.
또한, 에이전트(310)는 전기자동차 배터리교환 서비스(이하, 간략히 배터리교환 서비스) 영역에 진입하는 전기자동차(100)와의 데이터 통신을 통해 전기자동차(100)를 감지하고 배터리 교환 서비스를 준비할 수 있다.
또한, 에이전트(310)는 비전장치(340)를 통해 전기자동차(100)에 탑재된 배터리 팩(400)의 위치, 종류 등을 감지할 수 있다. 물론, 에이전트(310)는 구현에 따라서 비전장치(340)나 미리 설치된 소정의 센서에서 감지되는 신호나 획득한 정보를 토대로 전기자동차(100)를 감지하도록 구현될 수 있다.
또한, 에이전트(310)는 통합운영시스템(200)으로부터 받은 배터리 정보를 토대로 전기자동차(100)에 탑재된 배터리 팩(400) 중 일정 용량 이상 방전된 배터리 팩(이하, 교환 배터리)을 식별하고 일정 용량 이상 충전하여 보관 중인 배터리 팩(이하, 새 배터리)을 준비할 수 있다. 이때, 에이전트(310)는 충전기(320)에 의해 충전하여 별도 보관 중인 배터리 팩이나 충전기(320)에 현재 연결되어 충전 중인 배터리 팩의 배터리 잔량(SOC)을 토대로 혹은 배터리 수명(State of Health, SOH)을 토대로 교환 배터리와 교체할 새 배터리를 선택하여 준비할 수 있다.
또한, 에이전트(310)는 로봇(330)의 동작을 제어하고, 로봇(330)을 통해 교환 배터리를 새 배터리로 교체함으로써 배터리 교환 서비스가 자동으로 수행되도록 기능할 수 있다.
또한, 에이전트(310)는 배터리 교환 서비스 직후 교환 배터리에 탑재된 각 셀(단전지)이나 셀 어셈블리의 전압을 획득하고 이를 토대로 교환 배터리의 상태를 판단하며, 불량 셀이나 불량 셀 어셈블리를 교환하도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 에이전트(310)는 교환 배터리의 배터리 관리 시스템과 통신하거나 교환 배터리의 외부 연결 단자에 범용 배터리 관리 시스템을 연결하여 셀 정보 또는 셀 어셈블리 정보를 획득할 수 있다.
전술한 에이전트(310)는 배터리교환 시스템(300)의 제어시스템으로서 전기자동차(100)나 통합운영시스템(200)과 데이터 통신을 수행하여 전기자동차나 배터리 팩에 대한 정보를 획득하고, 충전기(320)와 로봇(330)을 제어하여 배터리 교환 작업을 자동으로 수행하기 위한 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부를 포함할 수 있다.
예를 들면, 에이전트(310)는 마이크로프로세서나 모바일프로세서 등의 프로세서와, 이 프로세서에 연결되는 메모리 시스템, 상기 프로세서에 연결되는 입출력장치 또는 통신장치를 구비하는 컴퓨터 장치로 구현될 수 있다. 모바일프로세서를 구비하는 경우는, 에이전트가 고정식 컴퓨터 장치가 아닌 모바일 컴퓨터 장치 형태로 구현되는 것을 지칭하는 것으로, 이러한 구성에 의하면 본 실시예의 전기자동차 배터리 교환 시스템은 작업자가 장소에 영향받지 않고, 배터리교환 서비스가 가능한 영역 내에서 자유로이 이동하며 배터리 교환 서비스를 제공할 수 있다.
충전기(320)는 에이전트(310)의 제어에 따라 교환 배터리를 충전한다. 충전 완료 시, 충전기(320)는 에이전트(310)의 제어에 따라 교환 배터리인 배터리 팩(400)에서 해제 혹은 분리될 수 있다. 또한, 충전기(320)는 복수의 고정형 충전기를 포함할 수 있고, 각 충전기는 500㎾h의 용량을 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 실시예에 있어서, 용어 '충전기'는 넓은 의미에서 전력공급설비, 충전기 및 인터페이스를 포함하는 충전인프라를 지칭하는 것일 수 있고, 좁은 의미에서 충전인프라의 충전기만을 지칭하는 것일 수 있다.
여기서, 전력공급설비는 전기자동차(100)에 전력을 공급하기 위한 전기설비로서 상용 전원이나 자연 에너지 발전 시스템 등에 연결되는 전력량계, 분전반, 배선용 차단기, 이들 사이의 배선 등을 포함할 수 있고, 인터페이스는 충전기(320)와 배터리 팩(400)을 연결하는 케이블, 커넥터 등을 포함할 수 있다. 또한, 인터페이스는 에이전트(310) 또는 충전기(320)의 제1 제어신호에 따라 배터리 팩(400)의 1쌍 이상의 전기 단자에 접속하고, 에이전트(310) 또는 충전기(320)의 제2 제어신호에 따라 배터리 팩(400)의 1쌍 이상의 전기 단자로부터 분리되는 전동 커넥터를 포함할 수 있다. 전동 커넥터는 전기의 힘에 의해 소정 구간을 왕복 운동하거나 회전 운동하는 커넥터를 포함할 수 있다.
또한, 충전기(320)는 급속충전기 또는 완속충전기로 구현될 수 있으며, 급속충전기로 구현된 경우 3상 교류 480V로 배터리 팩(400)을 충전할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 완속충전기로 구현된 경우, 충전기(320)는 저전압(110V, 220V 등)의 단상 교류나 직류를 이용하여 배터리 팩(400)을 충전할 수 있다.
또한, 충전기(320)는 충전 이력을 기록하거나, 사용자 인증을 위한 인증부 혹은 결제 업무를 위한 결제부 등을 더 구비할 수 있다.
로봇(330)은 에이전트(310)의 제어에 따라 배터리교환 시스템(300)에 준비된 배터리 팩(400)을 전기자동차(100)의 특정 배터리 팩과 교환하는 일을 수행하는 기계장치이다. 본 실시예에서 로봇(330)은 2개 이상의 관절을 가지는 기계장치로 정의할 수 있으며, 구현에 따라 고정형 로봇 형태나 이동형 로봇 형태를 구비할 수 있다. 이동형 로봇 형태를 갖는 경우, 로봇(330)은 전기자동차(100)와 충전기(320) 사이를 이동하며 미리 설정된 프로그램에 따라 교환 배터리를 새 배터리로 교체할 수 있다. 한편, 고정형 로봇 형태로 구현되는 경우, 로봇(330)은 전기자동차(100)의 배터리 팩을 교환할 수 있는 위치에 설치되고, 배터리교환 시스템(300)은 로봇(330)과 충전기(320)와의 사이에서 배터리 팩(400)을 이송하는 별도의 이송 장치를 더 포함할 수 있다. 이송 장치는 컨베이어 시스템, 이송 로봇 등을 포함할 수 있다.
또한, 로봇(330)은 구현에 따라서 여러 가지 작업을 수행하기 위하여 자재, 부품, 공구 또는 특별한 장치들을 프로그램된 대로 운반하거나 작업하도록 설계되며, 재프로그램이 가능하고 다기능을 가진 장치로 정의할 수 있다. 일례로, 로봇(330)은 하나의 팔을 가지고 작업에 알맞도록 고안된 도구를 손에 부착하고, 제어장치에 내장된 프로그램의 순서에 따라 작업을 수행하는 장치를 지칭할 수 있다.
비전장치(340)는 배터리교환 시스템(300)의 서비스 영역에 진입하는 전기자동차(100)를 감지하는 수단이나 서비스 영역에 위치하는 전기자동차(100)의 배터리를 감지하기 위한 수단, 혹은 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부일 수 있다. 예컨대, 비전장치(340)는 화각 내의 물체를 촬영하여 영상 신호를 생성하는 카메라 장치를 포함할 수 있으며, 구현에 따라서 영상 신호 내의 특정 물체 즉, 배터리를 식별하는 영상처리보드를 더 포함할 수 있다.
또한, 비전장치(340)는 구현에 따라서 서비스 영역 내의 전기자동차(100)와 함께 기준위치 식별자 혹은 마커를 함께 촬영한 영상에서 전기자동차의 주차 위치, 차종 등을 식별하거나 전기자동차에 탑재된 배터리 팩(400)의 위치 등을 식별하도록 구현될 수 있다. 차종과 차량의 위치를 식별하는 것은, 전기자동차의 종류에 따라 배터리의 탑재 위치가 정해져 있는 경우, 별도로 배터리 팩의 위치를 식별하는 과정을 생략하기 위한 것으로 이용될 수 있다.
또한, 비전장치(340)는 식별된 배터리 팩(400)의 위치 정보 등을 에이전트(310)에 전달할 수 있다. 비전장치(340)와 에이전트(310)는 무선, 유선 또는 이들의 조합 형태로 연결되어 데이터를 주고받을 수 있다. 물론, 구현에 따라서 에이전트(340)는 비전장치(340)에 저장된 교환 배터리에 관련된 데이터를 독출하도록 구현될 수 있다.
전술한 전기자동차(100), 통합운영시스템(200) 및 에이전트(310), 충전기(320), 로봇(330) 및 비전장치(340)는 1개 이상의 유선 네트워크, 1개 이상의 무선 네트워크 또는 이들 조합의 유무선 네트워크를 통해 상호 연결될 수 있다. 여기서, 유선 네트워크는 근거리 통신망(Local Area Network, LAN), 사설망, 케이블 직접 연결 등을 포함할 수 있다. 또한, 유선 네트워크는 광역 네트워크(Wide Area Network, WAN), 공중데이터통신망(Public Switched Data Network, PSDN) 등을 포함할 수 있다. 그리고, 무선 네트워크는 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network, WLAN), GPRS망(General Packet Radio Service Network), CDMA망(Code Division Multiple Access Network), IMT-2000망, WiBro망(Wireless Broadband Network), WiMAX망(Worldwide Interoperability for Microwave Access Network), LTE망(Long Term Evolution Network), LTE-Advanced망, WiMAX2망, 위성통신망, WAVE망(Wireless Access in Vehicular Environment Network), DSRC망(Dedicated Short Range Communication Network), PLC망(Power Line Communication Network) 중 1개 이상을 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 전기자동차의 배터리 교환 서비스를 배터리교환 시스템의 에이전트(클라이언트 에이전트)에서 통합 관리함으로써 최적의 배터리 교환 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 에이전트를 통해 배터리 교환 서비스를 통합 관리하면서 배터리 교환 프로세스를 간소화하여 실질적으로 충전 시간을 단축할 수 있으며, 배터리 관리 일원화로 운영의 효율성을 크게 향상시킬 수 있고, 배터리를 효율적으로 사용하여 배터리 사용 효율을 높임으로써 비용을 절감하고 그에 의해 사업자에게 경제적인 이익을 제공할 수 있다.
전술한 본 실시예의 작용효과를 얻기 위한 기술적 구성에 대하여 아래에서 좀더 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 배터리교환 시스템에 채용가능한 에이전트에 대한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 에이전트(310)는, 통신부(Communication Adaptor, 311), 데이터 매니저(Data Manager, 312), 충전기 매니저(Charge Manager, 313) 및 로봇 매니저(Robot Manager, 314)를 포함할 수 있다.
각 구성요소를 상세히 설명하면, 통신부(311)는 네트워크 접속 기능을 담당한다. 통신부(311)는 통합운영시스템이나 이와 유사한 기능을 수행하는 에이전트 서버와 유선 또는 무선 네트워크를 통해 데이터 통신을 수행할 수 있다. 통신부(311)는 통합운영시스템으로부터 전기자동차에 대한 정보, 전기자동차에 탑재된 배터리팩에 대한 정보 등을 수신할 수 있다. 수신된 데이터는 데이터 매니저(312)에 전달될 수 있다.
또한, 통신부(311)는 배터리교환 시스템이나 에이전트(310)의 소정 저장부에 저장된 배터리 교환 관련 정보 등을 통합운영시스템에 전송할 수 있다. 배터리 교환 관련 정보는 전기자동차 식별자, 배터리교환 시스템(혹은 에이전트) 식별자, 교환되는 배터리 팩(이하, 교환 배터리) 식별자, 새 배터리 팩(이하, 새 배터리) 식별자, 담당자 식별자, 예약 일정, 완료 일정(날짜, 시간 등)을 포함할 수 있다.
또한, 통신부(311)는 구현에 따라서 전기자동차에 탑재된 통신 유닛과 데이터 통신을 수행할 수 있다. 통신부(311)는 전기자동차에 탑재된 통신 유닛으로부터 전기자동차의 차량 제어 장치나 배터리 관리 장치에 저장된 배터리 팩 관련 데이터 등을 수신할 수 있다. 배터리 팩 관련 데이터는 전술한 배터리 정보에 대응할 수 있다.
또한, 통신부(311)는 배터리교환 시스템의 충전기나 로봇과 데이터 통신을 수행할 수 있다. 즉, 통신부(311)는 충전기 매니저(313)가 충전기의 동작을 제어할 수 있도록 유선 또는 무선 네트워크는 통해 충전기와 에이전트(310)의 충전기 매니저(313)를 상호 연결할 수 있다.
전술한 통신부(311)는 통합운용시스템과의 데이터 통신, 전기자동차와의 데이터 통신, 충전기와의 데이터 통신, 로봇과의 데이터 통신 및 비전장치와의 데이터 통신을 위해 1개 이상의 통신 모듈을 구비할 수 있다. 각 통신 모듈은 1개 이상의 통신 프로토콜을 지원하도록 구현될 수 있다.
데이터 매니저(312)는 데이터의 수집 및 제공 기능을 담당한다. 데이터 매니저(312)는 통신부(311)를 통해 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 토대로 배터리교환 서비스를 이용해야 하는 전기자동자 정보, 교환 배터리 정보 등을 추출할 수 있다. 또한, 데이터 매니저(312)는 보관 중이거나 충전 중인 배터리 팩에 대한 정보에서 교환 배터리와 교체할 새 배터리 정보를 추출할 수 있다.
또한, 데이터 매니저(312)는 충전기, 로봇 및 비전장치 중 적어도 하나 이상으로부터 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 기설정된 목적지로 전송하거나 저장할 수 있다.
본 실시예에서 데이터 매니저(312)는 배터리 팩의 효율과 서비스의 신뢰성을 보장하기 위해 배터리교환 시스템에서 가지고 있는 배터리 팩 중 어느 배터리 팩을 선택해야 하는지 결정하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부(f1)를 구비할 수 있다. 또한, 데이터 매니저(312)는 교환 배터리의 데이터 분석에 따라 새 배터리를 준비하고 해당 버스의 도착과 함께 배터리 교환 서비스 전체를 자동으로 수행하고 배터리 교환 서비스에 대한 각종 정보를 서버에 제공하여 해당 데이터의 데이터베이스를 업데이트하는 수단(프로그램 등)이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부(f2)를 구비할 수 있다. 더욱이, 데이터 매니저(312)는 교환 배터리의 성능을 테스트하고 테스트 결과에 따라 불량 셀을 교환하는 데 이용되는 데이터 처리 수단 또는 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부(f3)를 구비할 수 있다.
데이터 매니저(312)는 전술한 수단 또는 구성부(f1, f2, f3)를 모두 구비할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 그 중 어느 하나 혹은 둘을 구비할 수 있다.
충전기 매니저(313)는 배터리 충전 및 교환 기능을 담당한다. 충전기 매니저(313)는 교환 배터리를 충전하는 충전기를 제어할 수 있다. 충전기 매니저(313)는 교환 배터리의 충전 완료 시 충전기를 해제하고 교환 배터리와 충전기 사이에 연결된 커넥터를 제거하도록 동작할 수 있다.
또한, 충전기 매니저(313)는 데이터 매니저(312)와의 연동으로 교환 배터리의 셀 또는 셀 어셈블리(혹은 셀 모듈)의 전압 데이터를 수집할 수 있다. 이를 위해 충전기 매니저(313)는 교환 배터리의 각 셀 또는 셀 어셈블리와 충전기 사이를 연결하는 배선 상에 각각 배치된 복수의 릴레이를 선택적으로 제어할 수 있다. 복수의 릴레이는 충전기에 설치되나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 충전기 매니저(313)는 충전기에 탑재된 배터리 진단 장치를 이용할 수 있으며, 그 경우 배터리 진단 장치는 배터리 관리 시스템에 연결되어 배터리 팩 내의 각 셀에 대한 정보(전압, 온도 등)를 수집하고 분석할 수 있다.
로봇 매니저(314)는 배터리 교환을 위한 배터리 팩의 입고 및 출고 기능을 담당한다. 로봇 매니저(314)는 데이터 매니저(312)에서 제공되는 데이터에 따라 배터리교환 시스템에 구비되는 로봇을 제어할 수 있다. 여기서, 로봇은 미리 저장된 프로그램과 로봇 매니저(314)로부터의 신호 또는 데이터에 따라 배터리 교환을 포함한 기설정된 작업을 수행할 수 있다.
전술한 통신부(311), 데이터 매니저(312), 충전기 매니저(313) 및 로봇 매니저(314)는, 제어시스템인 에이전트(310)의 적어도 일부의 기능 모듈들일 수 있다. 예를 들어, 통신부(311), 데이터 매니저(312), 충전기 매니저(313) 및 로봇 매니저(314)는 기재된 순서대로 통신 모듈, 데이터 처리 모듈, 충전기 제어 모듈 및 로봇 제어 모듈로 구현될 수 있다. 그 경우, 각 모듈은 응용프로그램 형태로 에이전트(310)에 탑재될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
각 모듈이 응용프로그램 형태로 에이전트(310)에 탑재되는 경우, 에이전트(310)는 하이레벨 명령어 처리부와 모듈 제어부를 포함하고, 모듈 제어부는 매핑부와 모듈 인터페이스부를 포함할 수 있고, 모듈 제어부를 통해 각 모듈을 제어할 수 있다. 여기서, 하이레벨 명령어 처리부는 API(Application Programming Interface)를 통해 입력되는 신호 또는 명령어를 변환하여 하이레벨 명령어를 출력하고, 매핑부는 하이레벨 명령어를 각 모듈에서 처리할 수 있는 디바이스 레벨 명령어로 매핑하며, 모듈 인터페이스부는 디바이스 레벨 명령어를 해당 모듈에 전달할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 에이전트는 전기버스 등의 전기자동차에 장착된 배터리(배터리 모듈)의 식별자(ID), 배터리 잔량(SOC), 상태, 알람, 온도, 전압, 전류 등의 센싱 정보를 주기적으로 받아 내부적으로 분석된 데이터를 토대로 전기자동차의 이상 유무를 판단하고, 전기자동차가 배터리교환 시스템에 접근 시 배터리 교환 알고리즘에 따라 새 배터리 팩을 준비하여 교체 배터리팩과 교환함으로써 기존에 비해 교환 시간을 줄이고, 교환 알고리즘에 추가되는 배터리 선택 절차를 통해 배터리 팩을 균일하게 사용하여 배터리 팩의 사용 연한(수명)을 증대시키고, 이를 통해 사업자의 수익 증대에 기여할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 배터리 교환 서비스의 핵심으로 배터리교환 시스템의 에이전트를 이용함으로써 통합운영 또는 무인운영 방식의 배터리 교환 서비스를 제공할 수 있을 뿐 아니라 배터리 교환 서비스를 효율적으로 모니터링할 수 있다.
도 3은 도 2의 에이전트에 적용가능한 전기자동차 배터리 교환 방법(이하, 간략히 배터리 교환 방법이라 함)에 대한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 교환 방법은, 먼저 배터리교환 시스템의 에이전트가 네트워크를 통해 연결되는 통합운영시스템(이하, 간략히 서버라 함)으로부터 전기자동차 정보 또는 전기자동차 배터리 정보를 수집하는 단계(S31)를 포함한다.
전기자동차 배터리 정보는 에이전트가 전기자동차에 탑재된 특정 배터리 팩이 교환되어야 하는지 아닌지를 판단할 수 있도록 하는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 전기자동차 배터리 정보는 저항, 전체 전압, 셀 전압, 주변 온도, 셀 온도, 부동 전류, 방전 전류, 스트링 전류, 방전 시간, 충전 시간, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다음, 에이전트는 전기자동차의 배터리 정보를 분석한다(S32). 에이전트는 여러 배터리 정보 중 전체 전압이나 셀 전압을 토대로 배터리 팩의 교환 시점을 결정하거나 확인할 수 있다. 그 경우, 에이전트는 전기자동차 정보 중 일정 시간 이내에 배터리교환 시스템을 경유하는 전기자동차를 확인하고 해당 전기자동차의 배터리 팩을 교환해야 함을 해당 전기자동차에 통지할 수 있다. 물론 배터리 교환 관련 정보는 에이전트에서 네트워크를 통해 직접 전기자동차로 전송될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 에이전트에서 서버로 먼저 전송되고 서버에서 전기자동차로 전송될 수 있다.
다음, 배터리 정보 분석을 통해 교환 배터리 정보가 획득되면, 에이전트는 교환 배터리와 교체할 새 배터리를 준비한다(S33). 여기서, 교환 배터리는 전기자동차에 탑재되어 사용된 후 교환될 필요가 있는 교환 대상 배터리를 지칭한다. 에이전트는 본 실시예에 적용가능한 배터리 선택 기능에 따라 최적의 배터리를 새 배터리로 준비할 수 있다(도 2의 f1 또는 도 5 참조). 즉, 준비된 배터리 팩들의 잔량(SOC)을 확인하고, 잔량이 큰 배터리 팩을 새 배터리로 선택할 수 있다. 이때, 배터리 잔량이 동일한 배터리 팩이 복수 개이면, 에이전트는 배터리 수명(SOH)이 더 긴 배터리 팩을 새 배터리로 선택할 수 있다. 그리고, 배터리 준비는 충전기의 충전 가능한 영역에 위치하던 배터리 팩을 로봇의 이송가능 영역 내로 이송하는 것을 포함할 수 있다.
다음, 에이전트는 버스를 준비한다(S34). 본 단계에서, 배터리 교환 시스템의 서비스 영역에 버스가 정차하면, 에이전트는 버스의 정차 위치나 버스에 탑재된 교환 배터리의 위치를 인식함으로써 버스를 준비할 수 있다.
다음, 에이전트는 배터리 교환 준비를 완료한다(S35). 본 단계에서, 새 배터리와 버스가 준비되면, 에이전트는 교환 배터리의 위치 정보를 로봇에게 전송하고 새 배터리의 위치 정보나 식별 정보를 로봇에게 제공할 수 있다.
다음, 에이전트는 로봇을 통해 배터리 교환을 수행한다(S36). 본 단계에서 에이전트는 로봇에게 배터리 교환 명령을 전송함으로써 로봇이 교환 배터리를 새 배터리와 교환하도록 로봇의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 구현에 따라서 에이전트는 로봇으로부터의 배터리 교환 완료 신호에 따라 전기자동차를 제어하여 전기자동차의 배터리 팩 수납 공간의 덮개(차량 천장 일부 구조)를 닫도록 동작할 수 있다.
배터리 교환이 완료되면, 에이전트는 전기자동차 또는 서버에 배터리 교환 완료 정보를 전송할 수 있다(S37).
한편 본 실시예에 따른 배터리 교환 방법은 에이전트는 본 실시예에 적용가능한 배터리 팩의 선택 기능에 따라 배터리교환 시스템에 보관 중인 배터리 팩들 중 특정 배터리 팩을 새 배터리로 준비할 수 있다. 이를 위한 추가 구성부의 일례를 나타내면 도 4와 같다.
도 4는 도 1의 배터리 교환 시스템에 채용가능한 에이전트의 다른 실시예에 대한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 교환 시스템의 에이전트는, 감지 모듈(3131), 충전기 해제 모듈(3132) 및 커넥터 분리 모듈(3133)을 더 포함할 수 있다. 이 모듈들(3131, 3132, 3133)은 충전기 매니저(313)의 적어도 일부 기능부이거나 이러한 기능부에 상응하는 기능을 수행하는 구성부로서 충전기 매니저(313)에 구비될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구현에 따라서 독립적인 모듈로 에이전트에 구비될 수 있다.
각 구성요소를 좀더 상세히 설명하면, 감지 모듈(3131)은 배터리 정보 분석에 따라 배터리 교환 기준에 만족하는 새 배터리를 확보하기 위한 구성으로써 배터리 팩의 잔량(SOC) 정보를 획득하거나 배터리 팩의 수명(SOH) 정보를 획득하고 획득한 정보를 에이전트의 데이터 매니저에 전달할 수 있다. 여기서, SOC 정보나 SOH 정보는 배터리 팩의 수납 또는 이송을 위한 복수의 트레이(Tray) 또는 베이(Bay)에 각각 탑재된 여러 개의 배터리 팩 중 교환에 적합한 최적의 새 배터리를 준비하는데 이용될 수 있다. 즉, SOC 정보, SOH 정보 또는 이들의 조합에서 동일한 조건을 갖는 배터리 팩들이 존재할 때, 에이전트는 미리 설정된 베이 또는 트레이의 순서(또는 우선 순위)에 따라 새 배터리를 선택하여 준비할 수 있다.
충전기 해제 모듈(3132)은 감지 모듈(3131)의 SOC 정보나 SOH 정보를 토대로 선택된 새 배터리가 충전기에 연결되어 있는 경우 새 배터리와 충전기의 연결을 해제한다. 충전기 해제 모듈(3132)은 충전기 내 접속 회로를 차단하는 스위치나 릴레이의 제어 회로로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
커넥터 분리 모듈(3133)은 충전기 해제 모듈(3132)이 동작하여 배터리 팩과 충전기의 연결이 해제된 후 충전기의 인터페이스와 배터리 팩의 연결을 분리한다. 커넥터 분리 모듈(3133)은 충전기의 인터페이스를 배터리 팩에 상호 연결하는 커넥터의 구동부에 연결되어 구동부의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 커넥터는 충전기 인터페이스의 전극단자에 고정적으로 연결되는 제1단자부와 배터리 팩의 전극단자에 분리가능하게 연결되는 제2단자부를 구비할 수 있고, 커넥터의 구동부에 의해 제2단자부가 직선 왕복 운동이나 원호 왕복 운동하여 배터리 팩의 전극단자와 결합하도록 구현될 수 있다.
전술한 구성에 의하면, 충전 완료 시 배터리 팩과 충전기의 연결을 먼저 해제한 후 커넥터 분리를 통해 배터리 팩으로부터 충전기를 분리하고, 역으로 배터리 팩의 충전 개시 시 배터리 팩에 먼저 커넥터를 체결한 후 충전기와 배터리 팩을 전기적으로 연결함으로써, 배터리 팩의 충전 완료나 충전 개시 시점에서 서지 전압 등의 충격이 충전기에 인가되는 것을 방지하여 배터리 팩이나 충전기를 보호할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 도 4의 에이전트에 적용가능한 배터리 교환 방법에 대한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 교환 방법은, 서버로부터 배터리 교환 명령이 접수되면 서비스 시나리오에 맞춰 출고될 새 배터리가 있는 충전기를 선택하여 로봇에게 해당 정보를 전달하도록 수행될 수 있다.
구체적으로, 에이전트는 배터리교환 시스템에 있는 복수의 배터리 팩의 정보를 수집하고 분석한다(S51).
다음으로, 새 배터리로서 적합한 배터리 팩이 동일 조건에서 여러 건(여러 개)인지를 판단한다(S52). 본 단계(S52)의 분석 과정에서는 배터리 팩이나 셀의 배터리 잔량(SOC)을 확인하고 배터리 잔량에 따라 이후의 단계들을 적용할 배터리 팩을 1차적으로 선별하는 과정을 포함할 수 있다.
판단 결과, 여러 건이면, 에이전트는 각 배터리 팩의 SOH를 확인한다(S53). 그리고, 동일 SOH가 여러 건인지를 판단한다(S54). 상기 단계(S54)의 판단 결과, 새 배터리로서 적합하고 동일 SOH를 가진 배터리 팩들이 여러 개이면, 동일 SOH를 가진 배터리 팩들 중 베이(Bay) 순서에서 가장 빠른 순서를 갖는 배터리 팩을 새 배터리로 선택할 수 있다(S55). 한편, 상기 단계(S54)의 판단 결과, 동일 SOH를 가진 배터리 팩들이 없으면, SOH가 가장 좋은(혹은 가장 큰 값의 SOH를 가진) 배터리 팩을 새 배터리로 선택할 수 있다(S56).
한편, 상기 단계(S53)의 판단 결과, 동일 SOH를 가진 배터리 팩이 여러 건이 아니면, 미리 설정된 순서 중 가장 빠른 순번의 배터리 팩을 선택할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 순서는 새 배터리로 출고가능한 배터리 팩들 중 미리 지정된 베이 순서 혹은 SOH가 높은 순서일 수 있다.
다음으로, 에이전트는 선택된 배터리 팩으로부터 먼저 충전기를 해제하고 다음으로 커넥터를 제거할 수 있다(S57). 본 단계에서 배터리 팩과 충전기와의 분리 시 배터리 팩과 연결된 충전기의 충전 회로를 먼저 연결 해제한 후 충전기 인터페이스의 접속 단자를 배터리 팩으로부터 제거함으로써 배터리 팩과 충전기의 물리적인 연결 시에 발생하는 스파크나 서지 전압 등에 의해 충전 회로와 접속 단자가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 구성에 의하면, 배터리 교환에 사용할 새 배터리를 효과적으로 선택하여 배터리 교환 준비를 완료할 수 있다(S58).
도 6은 도 1의 배터리 교환 시스템에 채용가능한 에이전트의 또 다른 실시예에 대한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 에이전트(310)는, 통신부(311), 데이터 매니저(312), 충전기 매니저(313), 로봇 매니저(314), 차량 매니저(315), 모니터 매니저(316) 및 가이드 매니저(317)를 포함할 수 있다.
통신부(311), 데이터 매니저(312), 충전기 매니저(313) 및 로봇 매니저(314)는 도 2를 참조하여 앞서 설명한 에이전트의 대응 구성요소와 실질적으로 동일할 수 있다.
차량 매니저(315)는 전기자동차의 제어와 데이터 수집을 담당한다. 차량 매니저(315)는 배터리교환 시스템의 서비스 영역에 진입하여 특정 위치에 정차 혹은 주차한 전기자동차의 적어도 하나의 전자 제어 장치와 연결되어 전기자동차의 적어도 일부 기능을 제어할 수 있다. 이러한 구성은 전기자동차의 전자 제어 장치를 제어할 수 있도록 미리 설정된 구성요소(사용자 인증, 채널 접속 등을 위한 구성요소)를 포함할 수 있다.
모니터 매니저(316)는 모니터 기능을 수행하는 장치 예컨대, 카메라, 센서 등을 제어하고, 모니터 기능을 수행하는 장치로부터 데이터를 수집하며 수집한 데이터를 데이터 매니저에 제공하는 기능을 담당한다. 모니터 매니저(316)는 배터리교환 시스템의 서비스 영역에 정차한 전기자동차와 전기자동차의 교환 배터리를 영상 분석을 통해 인식할 수 있도록 소정의 영상을 수집하여 데이터 매니저(312)나 가이드 매니저(317) 등에 제공할 수 있다.
가이드 매니저(317)는 모니터 매니저(316)로부터의 데이터(영상 등)를 토대로 전기자동차의 교환 배터리의 위치를 확인하는 기능을 담당한다. 가이드 매니저(317)는 영상 처리 기능을 구비하거나 영상 처리 보드와 연결되어 모니터 매니저(316)의 영상을 처리할 수 있다.
도 7은 도 6의 에이전트를 중심으로 하는 배터리 교환 방법에 대한 흐름도이다. 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 배터리 교환 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 에이전트(310)는 데이터 통신을 통해 서버(200)로부터 제1 데이터를 수신하고(S71), 데이터 통신을 통해 충전기(320)로부터 제2 데이터를 수신한다(S72). 서버는 통합운영시스템이거나 에이전트 서버일 수 있고, 제1 데이터는 전기자동차 관련 정보, 교환 배터리 관련 정보 등을 포함할 수 있으며, 제2 데이터는 새 배터리 관련 정보 등을 포함할 수 있다. 새 배터리 관련 정보는 교환 배터리와 교체할 새 배터리의 개수, 종류, 위치 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다음, 에이전트(310)는 서버와 충전기에서 각각 수집된 데이터를 분석한다(S73). 데이터 분석은 교환 배터리를 확인하는데 이용될 수 있고, 새 배터리를 준비하는데 이용될 수 있다.
다음, 에이전트(310)는 데이터 분석을 토대로 교환 배터리에 대한 정보를 추출한다(S74). 에이전트(310)는 추출되는 교환 배터리 관련 정보를 토대로 교환 배터리의 전체 전압, 셀 전압이 기준전압보다 작은 것을 확인하고, 확인 결과를 토대로 교환 배터리를 결정하거나 확인할 수 있다.
다음, 교환 배터리에 대한 교환 일정이 결정되면, 에이전트(310)는 충전기(320)에 새 배터리 준비를 요청한다(S75). 에이전트(310)의 새 배터리 선택은 도 5를 참조하여 앞서 설명한 배터리 선택 알고리즘에 따라 수행될 수 있다. 그리고, 에이전트(310)는 충전기(320)로부터 새 배터리 준비 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다(S76).
다음으로, 비전장치(340)가 전기자동자 예컨대 전기버스에 탑재된 배터리 팩의 위치를 감지하면(S77), 에이전트(310)는 비전장치(340)로부터 배터리 팩의 위치 관련 정보(간략히, 배터리 위치 정보)를 수신한다(S78).
다음, 에이전트(310)는 충전기(320)에 충전기 해제를 요청할 수 있다(S79). 그리고, 에이전트(310)는 충전기(320)로부터 충전기 해제 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다(S80). 여기서, 충전기 해제 요청 신호는 새 배터리로부터 충전기(320)를 해제한 후 새 배터리에서 커넥터를 분리하는 명령어나 제어신호를 포함할 수 있다. 본 단계들(S79, S80)은 이전 단계(S78)와 별도로 수행될 수 있다.
다음, 에이전트(310)는 로봇(330)에 배터리 교환을 요청한다(S82). 에이전트(310)는 비전장치(340)로부터 획득한 배터리 위치 정보를 로봇(330)에게 전달할 수 있다. 배터리 교환 요청에 따라 로봇(330)은 전기자동차의 교환 배터리 즉 교환 대상 배터리를 새 배터리로 교환한다(S82). 그리고, 에이전트(310)는 로봇(330)으로부터 배터리 교환 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다(S83). 여기서 배터리 교환 요청 신호는 로봇(330)을 기동하는 트리거 신호일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 배터리 교환 요청 명령은 새 배터리의 식별정보나 교환 배터리의 식별 정보 혹은 위치 정보를 포함할 수 있다.
로봇(330)으로부터 배터리 교환 요청에 대한 응답이 수신되면, 에이전트(310)는 전기자동차에 배터리 교환 완료 신호를 전송하거나 전기자동차의 배터리 팩 수납 공간을 덮는 덮개를 닫도록 동작할 수 있다.
또한, 에이전트(310)는 서버(200)에 배터리 교환 완료 신호를 전송할 수 있다. 그 경우, 서버(200)는 해당 전기자동차와 교환 배터리와 새 배터리에 대한 데이터베이스를 업데이트할 수 있다(S85).
본 실시예에 의하면, 배터리교환 시스템의 에이전트는 주기적으로 배터리 정보를 수집하고 수집한 데이터를 분석하며 분석한 자료를 관리할 수 있다. 또한, 버스 등의 전기자동차가 배터리교환 시스템에 접근하면 미리 분석한 자료를 바탕으로 새 배터리를 미리 준비하고 전기자동차에 명령을 내려 배터리 교환 작업을 수행할 수 있다. 즉, 본 실시예에 의하면, 기존 전기자동차의 배터리 교환 방식에 비해 배터리 교환 시간을 크게 단축할 수 있고, 완전 자동화된 전기자동차 배터리 교환 시스템을 제공할 수 있다.
도 8은 본 실시예에 채용가능한 배터리 팩의 개략적인 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 전기자동차 배터리 교환 시스템에 채용가능한 배터리 팩(도 1의 400 참조)은 직육면체 형태를 구비하고, 복수의 셀(410), 케이스(420), 배터리 관리 시스템(BMS, 430), 제1 전극단자(431), 제2 전극단자(432), 체결부(441) 및 지지부(451)를 포함할 수 있다.
배터리 팩은 중량 500~670㎏, 용량 50~60㎾h(Li-Polymer, 607V/80A), 크기 1905×1110×477㎜일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 배터리 팩은 6000회 충방전 가능한 성능을 가질 수 있다. 이러한 배터리 팩을 이용하면, 예컨대 전기자동차는 최대 출력 240㎾, 최고 속도 80㎞/h, 주행거리 80㎞(/1회충전)의 성능을 가질 수 있다.
배터리 팩에 있어서, 복수의 셀(410)은 직육면체 형태의 길이 방향으로 연장하며 길이 방향과 직교하는 폭 방향에서 2열로 배치되는 2개의 셀 어셈블리 또는 셀 스트링(Cell string) 형태로 배치될 수 있다. 그 경우, 제1 전극단자(431)는 2개의 셀 스트링 중 어느 하나인 제1 셀 스트링의 양단에 연결되며, 제2 전극단자(432)는 2개의 셀 스트링 중 나머지 하나인 제2 셀 스트링의 양단에 연결될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제1 전극단자(431)와 제2 전극단자(432)를 직렬 연결하는 방식이나 병렬 연결하는 방식에 따라 배터리 팩의 전체 전압(팩 전압)을 제1 전압과 제1 전압의 절반인 제2 전압으로 조정할 수 있다.
배터리 관리 시스템(430)은 배터리 팩에 내장된 셀의 SOC나 전압을 기록 저장할 수 있으며, 차량 제어 장치나 충전기의 제어장치와 연결될 수 있다. 이러한 배터리 관리 시스템(430)은 마스터 BMS 또는 로컬 마스터 BMS 및 슬래이브 BMS를 구비할 수 있다. 그 경우, 마스터 BMS는 배터리 팩의 정상 혹은 비정상 상태를 판단하고, 로컬 마스터 BMS는 배터리 팩 전압 또는 전류를 측정하고, 배터리 팩의 배터리 잔량(SOC), 배터리 수명(SOH), 경고(Warning) 상태, 보호(Protection) 상태, 셀 밸런싱(Cell Balancing) 상태, 릴레이(Relay) 상태 등을 관리 및 제어하며, 슬래이브 BMS는 셀 전압, 셀 온도 등의 셀 특성과 퓨즈(Fuse) 상태를 마스터 BMS에 통보하고 마스터 BMS의 명령에 의한 해당 셀의 밸런싱을 수행할 수 있다.
또한, 배터리 관리 시스템(430)은 배터리 팩의 케이스(420) 외부에 별도 장착될 수 있다. 그 경우, 배터리 팩과 배터리 관리 시스템(430)은 배터리 시스템으로 지칭될 수 있다.
케이스(420)는 복수의 셀(410)과 배터리 관리 장치(430)를 수납하고, 이것들을 보호한다. 케이스(420)는 직육면체 형태를 구비할 수 있다. 이러한 케이스를 가진 1개 이상의 배터리 팩은 전기자동차인 버스의 천장 측에 탑재될 수 있다. 이 경우, 전기자동차의 일종인 전기 버스는 그 천장 외측의 지붕이 여닫이 덮개 형태로 열리고 닫히는 구조를 가질 수 있다. 또한, 케이스(420)는 외부의 공기를 케이스 내부의 공간으로 순환시키기 위한 1개 이상의 환기 구멍을 구비할 수 있다.
제1 전극단자(431) 및 제2 전극단자(432)는 케이스(420)의 하부면에 배치되고, 그 말단부가 대략 케이스(420)의 측면과 평행한 연장 면상에 노출되도록 설치될 수 있다. 이러한 전극단자를 이용하면, 배터리 팩의 교환 시 새 배터리의 제1 및 제2 전극단자(431, 432)가 전기 버스에 탄성적으로 배치되는 전극단자(미도시)와 용이하고 신뢰성 있게 접속할 수 있도록 할 수 있으며, 배터리 교환 작업을 용이하게 하여 작업 시간을 단축시켜 효율을 크게 높이는 효과를 얻을 수 있다.
체결부(441)는 로봇이 배터리 팩을 이송할 때 로봇의 손이 체결되는 부분이다. 여기서, 로봇의 손은 그리퍼 또는 엔드 이펙터라고 불리며, 물건을 잡거나 체결부에 끼워지는 소정의 작업 공구가 부착되는 부분을 지칭한다. 체결부(441)는 직육면체 형태의 마주하는 양쪽 측면에 각각 2개가 배치될 수 있다. 체결부(441)는 로봇의 후크 형태의 손이 걸리거나 삽입되는 사각 오목부 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 체결부(441)는 둥근 홀 형태 혹은 소정 단면 형상을 갖는 볼록부 형태를 가질 수 있다.
지지부(451)는 케이스(420)를 지지한다. 지지부(451)는 케이스 본체와 덮개로 이루어진 케이스(420)에서 케이스 본체와 케이스 덮개의 안정적인 체결을 지지하도록 설치될 수 있다. 일례로, 지지부(451)는 직육면체 형태를 갖는 케이스(420)의 상부측의 4개의 모서리의 상부면 코너들 각각에서 이에 대응하는 하부측 4개의 모서리의 하부면 코너들까지 연장하면서 각 쌍의 모서리들과 이들 사이를 일체로 연결하는 형태를 구비할 수 있다.
또한, 지지부(451)는 전기자동차의 배터리 팩 안착부(미도시)에 배터리 팩을 용이하게 안착시킬 수 있도록 그 상부면이나 하부면에 소정의 홈이나 돌기를 갖는 요철부를 구비할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 교환 방법의 주요 과정에 대한 순서도이다. 도 10은 도 9의 전기자동차 배터리 교환 방법에 이용되는 셀 전압에 대한 그래프이다.
도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 전기자동차 배터리 교환 방법을 설명하면 다음과 같다. 이하에서 설명하는 배터리 교환 방법은 배터리교환 시스템의 에이전트에서 데이터 매니저와 충전기 매니저에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 배터리교환 시스템의 에이전트는 교환 배터리 팩(BPc)의 각 셀 전압(Vx)을 획득한다(S91). 교환 배터리 팩은 전기자동차에서 새 배터리로 교환된 교환 배터리를 지칭한다.
상기 단계(S91)에서 셀 전압의 획득은 충전기에 연결되는 교환 배터리의 배터리 관리 시스템을 통해 획득되거나 교환 배터리의 지지부를 해제하고 케이스 덮개를 케이스 본체로부터 분리한 후 별도로 설치되는 범용 배터리 관리 시스템을 통해 셀 전압을 측정하는 방식으로 획득될 수 있다.
일례로, 도 10에 나타낸 바와 같이, 에이전트는 배터리 관리 시스템으로부터 교환 배터리의 각 셀 전압을 획득할 수 있다. 본 실시예에서 에이전트는 교환 배터리의 제1 셀 스트링에 포함된 일련번호(S/N) 1 내지 7의 7개의 셀들 각각에 대하여 배터리 잔량(SOC)에 대한 비율(%) 값인 20, 30, 12, 27, 16, 10 및 18을 획득하고, 교환 배터리의 제2 셀 스트링에 포함된 일련번호(S/N) 8 내지 14의 7개의 셀들 각각에 대하여 35, 40, 32, 18, 38, 16 및 31을 획득하였다. 이러한 각 셀 전압은 만충전에 대한 배터리 잔량(SOC) 값으로, 만충전 전압 100V라 가정할 때 기재된 순서대로 각각의 전압 값에 그대로 대응될 수 있다.
만충전 전압이 100V라 할 때, 제1 셀 스트링의 평균 전압(M1)은 19V에 대응하며, 제2 셀 스트링의 평균 전압(M2)은 30V에 대응할 수 있다. 그리고, 제1 셀 스트링에서 최저 셀 전압을 갖는 6번 셀은 평균 전압(M1)과 9V의 차이(E1)를 갖고, 제2 셀 스트링에서 최저 셀 전압을 갖는 13번 셀은 평균 전압(M2)과 14V의 차이(E2)를 가진다. 6번 셀과 13번 셀은 이후의 불량 셀 판단 알고리즘의 관심 대상이 된다.
다음, 에이전트는 각 셀 전압을 기준으로 각 셀의 최소 상승 테스트 전압(VT1)을 설정한다(S92). 최소 상승 테스트 전압은 이후의 테스트 과정에서 셀 전압의 상승분과 비교하기 위한 것으로, 셀의 상태를 판단하는 데 이용될 수 있다. 최소 상승 테스트 전압은 현재 셀의 전압에 대하여 만충전 상태의 20% 이상일 때와 20% 미만일 때가 다르게 설정될 수 있다. 일례로, 만충전의 20% 이상인 셀에 대한 최소 상승 테스트 전압은, 0.5V이고 만충전의 20% 미만인 셀에 대한 최소 상승 테스트 전압보다 작다. 예컨대, 만충전의 20% 미만의 셀에 대한 최소 상승 테스트 전압은 만충전의 20% 이상의 셀에 대한 최소 상승 테스트 전압의 1.5배이다. 이것은 배터리의 충방전 곡선에서 해당 잔량에 대한 기울기에 대응할 수 있다.
또한, 에이전트는 구현에 따라서 최소 상승 테스트 전압을 연속되는 테스트 횟수에 따라 1차, 2차 등으로 복수 개수로 설정할 수 있다. 그 경우, 1차 테스트 전압은 2차 테스트 전압보다 클 수 있다. 이러한 구성은 만충전 30% 이하의 충전 용량의 배터리를 충전할 때 동일 고전압 조건에서 충전 초기 약 300초 미만에서의 충전 속도와 그 이후의 일정 시간 동안의 충전 속도가 다르게 나타나기 때문이다. 이러한 원리는 특히 리튬이온전지에서 충전 초기 전지 내부의 물질이 방전 상태에서 충전 상태로 재배열되는데 요구되는 시간에 대응할 수 있고, 셀의 용량과 온도에 따른 충방전 곡선에 접하는 직선의 기울기에 따라 약간의 차이가 있을 수 있다.
다음, 에이전트는 미리 설정된 테스트 시간 동안 정격 충전 전압보다 높은 고전압으로 교환 배터리를 충전한다(S93). 여기서, 고전압은 정격 충전 전압보다 크고 2배 이하인 전압을 지칭한다. 이때 충전 전류도 정격 충전 전류보다 높은 것이 바람직하다. 그리고, 테스트 시간은 30초 이상 5분 이하인 것이 바람직하며, 1분 이상 4분 30초 이하인 것이 더욱 바람직하다.
여기서, 30초 미만의 테스트 시간은 각 셀의 충전 전압의 변동이 작아 기준 전압과 비교하기가 어렵고, 5분 이상의 테스트 시간은 교환 배터리의 충전 초기의 셀 충전 전압 변동에 기초하여 셀 상태를 판단하고자 하는 본 실시예의 알고리즘을 적용할 수 없기 때문이다. 실질적으로 60초 이상과 270초 이하는 충전 초기의 셀 충전 전압 변동에 기초하여 셀 상태를 판단하는 알고리즘을 적용하기 위한 최소시간과 최대시간에 해당한다.
다음, 에이전트는 미리 설정된 테스트 시간 동안에 변동된 각 셀의 전압(Vm)을 획득한다(S94). 각 셀의 변동된 전압은 배터리 관리 시스템으로부터 획득가능하나, 이에 한정되지는 않는다. 그리고, 각 셀의 전압은 충전기를 분리하게 되면 단자전압이 상승하게 되므로, 충전기가 연결된 상태로 측정된다.
다음, 에이전트는 각 셀의 전압 변동분(Vm-Vx)이 기준전압보다 작은가를 판단한다(S95). 기준전압은 각 셀에 설정된 최소 상승 테스트 전압(VT1)이 된다.
상기 단계(S95)의 판단 결과, 셀의 전압 변동분이 기준전압보다 작으면, 에이전트는 해당 셀을 불량으로 판정한다(S96). 그리고, 에이전트는 로봇 매니저에 의해 다른 로봇을 제어하여 불량 셀을 새로운 셀로 교환할 수 있다(S97).
한편, 상기 단계(S95)의 판단 결과, 셀의 전압 변동분이 기준전압 이상이면, 에이전트는 해당 셀을 정상으로 판정하고, 다음 셀의 전압 변동분을 판정하도록 동작할 수 있다.
다음, 에이전트는 전체 셀에 대한 전압 변동분과 기준전압에 대한 비교 판단이 완료되었는지를 판단한다(S98). 전체 셀에 대한 판단이 완료되지 않았으면, 에이전트는 이전의 판단 단계(S95)로 되돌아가 이후의 단계를 반복 수행한다. 그리고, 전체 셀에 대한 판단이 완료되면, 에이전트는 해당 배터리 팩에 대한 충전을 수행한다(S99).
본 실시예에 의하면, 셀의 충전 초기의 전압 변동분을 기준 전압과 비교하는 알고리즘을 통해 교환 배터리의 각 셀에 대한 상태를 판정하고, 불량 셀 발견 시 불량 셀을 교환한 후 교환 배터리를 충전함으로써 배터리 유지 관리를 효과적으로 수행할 수 있을 뿐 아니라 배터리 교환 서비스의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상에서와 같이 실시 예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전기자동차
200: 통합운용시스템
300: 배터리 교환 시스템
310: 에이전트
320: 충전기
330: 로봇
340: 비전장치

Claims (7)

  1. 네트워크를 통해 통합운영시스템에 연결되며 상기 통합운영시스템으로부터 전기자동차의 배터리 정보를 수집하고 상기 배터리 정보를 분석하는 에이전트;
    상기 전기자동차의 교환 배터리 팩과 교환할 새 배터리 팩을 충전하는 충전기;
    상기 전기자동차 또는 상기 교환 배터리 팩을 감지하는 비전장치; 및
    상기 비전장치의 감지 신호 또는 상기 에이전트의 명령에 따라 상기 새 배터리 팩을 상기 교환 배터리 팩과 교환하는 로봇;
    을 포함하는 전기자동차 배터리교환 시스템.
  2. 에이전트, 충전기 및 로봇을 포함하고 네트워크를 통해 서버와 연결되는 전기자동차 배터리 교환 시스템으로서, 상기 에이전트는,
    상기 서버 및 상기 충전기와 데이터 통신을 수행하는 통신부;
    상기 통신부로부터의 데이터를 분석하는 데이터 매니저;
    상기 충전기를 제어하는 충전기 매니저; 및
    상기 로봇을 제어하는 로봇 매니저를 포함하며,
    상기 로봇은 상기 에이전트의 명령에 따라 상기 전기자동차 배터리 교환 시스템의 서비스 영역에 진입한 전기자동차의 배터리 팩을 교환하며,
    상기 에이전트는, 상기 데이터 매니저에 의해 분석된 배터리 수명(State of Health, SOH)이나 배터리 잔량(State of Charge, SOC)를 토대로 상기 배터리 팩과 교환할 새 배터리 팩을 선택하거나 상기 배터리 교환 작업 후에 교환된 배터리 팩에 탑재된 각 셀의 전압을 획득하고 상기 각 셀의 충전 초기의 최소 상승 테스트 전압을 토대로 불량 셀을 판단하는, 전기자동차 배터리 교환 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 에이전트는,
    상기 전기자동차의 제어 및 데이터 수집을 수행하고 수집된 데이터를 상기 데이터 매니저에 제공하는 차량 매니저;
    상기 서비스 영역에 진입하는 상기 전기자동차를 감지하는 감지장치나 비전장치를 제어하고 감지 신호나 영상 정보를 상기 데이터 매니저에 제공하는 모니터 매니저; 및
    상기 모니터 매니저 혹은 상기 데이터 매니저로부터 받은 상기 감지 신호나 영상 정보를 토대로 상기 전기자동차에 탑재된 교환할 배터리 팩의 위치를 산출하고 산출된 위치 정보를 데이터 매니저 또는 충전기 매니저에 제공하는 가이드 매니저를 더 포함하는, 전기자동차 배터리 교환 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 데이터 매니저는 상기 충전기에 연결되는 상기 교환된 배터리 팩의 각 셀 전압을 획득하고, 각 셀 전압을 기준으로 상기 최소 상승 테스트 전압을 설정하며,
    상기 충전기 매니저는 상기 에이전트의 타이밍 신호에 따라 미리 설정된 테스트 시간 동안 정격 충전 전압보다 높은 고전압으로 상기 교환된 배터리 팩을 충전하고,
    상기 데이터 매니저는 상기 충전기 매니저의 테스트 충전 후에 각 셀의 변동된 전압을 획득하고, 각 셀의 전압 변동분이 상기 최소 상승 테스트 전압보다 작은지를 판단하고, 판단 결과 작으면, 해당 셀을 불량으로 판정하는,
    전기자동차 배터리 교환 시스템.
  5. 청구항 2 내지 4 중 어느 하나의 전기자동차 배터리 교환 시스템에 이용되는 전기자동차 배터리 교환 방법으로서,
    데이터 매니저에서 충전기에 연결된 배터리 팩의 정보를 수집 및 분석하는 단계;
    상기 데이터 매니저의 분석을 토대로 충전 용량을 포함한 미리 설정된 조건이 서로 동일한 배터리 팩이 복수인지를 판단하는 단계;
    상기 미리 설정된 조건이 동일한 배터리 팩이 복수이면, 각 배터리 팩의 배터리 수명을 확인하는 단계;
    상기 배터리 수명이 서로 동일한 배터리 팩이 복수인지를 판단하는 단계;
    상기 배터리 수명이 동일한 배터리 팩이 복수이면, 상기 충전기의 미리 설정된 베이(Bay) 순으로 전기자동차에 탑재되고 교환할 배터리 팩과 교체할 새 배터리 팩으로 준비하는 단계를 포함하는, 전기자동차 배터리 교환 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    에이전트의 모니터 매니저가 상기 전기자동차 배터리 교환 시스템의 서비스 영역에 진입한 전기자동차를 감지하는 단계;
    상기 에이전트의 가이드 매니저가 상기 모니터 매니저의 감지 신호나 영상 정보를 토대로 상기 전지자동차에 탑재된 배터리 팩의 위치를 확인하고 위치 정보를 출력하는 단계;
    상기 에이전트의 로봇 매니저가 상기 가이드 매니저의 위치 정보를 토대로 상기 로봇에 배터리 교환 명령을 전송하는 단계를 더 포함하는,
    전기자동차 배터리 교환 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 데이터 매니저가 상기 충전기에 연결되는 교환된 배터리 팩의 각 셀 전압을 획득하고, 각 셀 전압을 기준으로 상기 최소 상승 테스트 전압을 설정하는 단계;
    상기 충전기 매니저가 상기 에이전트의 타이밍 신호에 따라 미리 설정된 테스트 시간 동안 정격 충전 전압보다 높은 고전압으로 상기 교환된 배터리 팩을 충전하는 단계;
    상기 데이터 매니저가 상기 충전기 매니저의 테스트 충전 후에 각 셀의 변동된 전압을 획득하고, 각 셀의 전압 변동분이 상기 최소 상승 테스트 전압보다 작은지를 판단하며, 판단 결과 작으면, 해당 셀을 불량으로 판정하는 단계를 더 포함하는, 전기자동차 배터리 교환 방법.
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019025876A1 (en) * 2017-07-29 2019-02-07 Mohanadas Balasingham BATTERY EXCHANGE PROGRAM USING UNIVERSAL RECHARGEABLE BATTERIES, INSERTION BATTERY BOXES, BATTERY PACKS, MINI-FRAME AND MOUNT SYSTEMS AND GPS MONITORING FOR BATTERY EXCHANGE STATIONS
CN109584200A (zh) * 2018-09-06 2019-04-05 蔚来汽车有限公司 换电站中的视觉定位系统及定位方法
KR20190082135A (ko) * 2017-12-29 2019-07-09 고고로 아이엔씨. 사용량에 기반한 배터리 유지 관리 시스템 및 방법
KR20190088399A (ko) * 2017-12-29 2019-07-26 고고로 아이엔씨. 배터리를 관리하기 위한 시스템 및 연관된 방법
KR20190088400A (ko) * 2017-12-29 2019-07-26 고고로 아이엔씨. 교환 가능한 에너지 저장 장치 스테이션을 관리하기 위한 시스템 및 방법
WO2019155247A1 (en) * 2018-02-12 2019-08-15 Volvo Truck Corporation A method for operating a battery system of a vehicle and a vehicle comprising a battery management system
WO2020089935A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 Annam Janakiram System and method for battery exchange using autonomous mobile robots
US10926742B2 (en) 2017-12-29 2021-02-23 Gogoro Inc. Systems and methods for dynamically allocating energy among exchangeable energy storage device stations
CN114202163A (zh) * 2021-11-15 2022-03-18 阳光电源股份有限公司 一种电动汽车电池包的生命周期管理方法、装置及系统
WO2022204512A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 Hyliion Inc. Battery pallet racking system and method for charging batteries in a battery pallet racking system
US20230064434A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery swapping method, module, device and medium
WO2023033524A1 (ko) * 2021-09-03 2023-03-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 충전 장치 및 배터리 관리 장치
KR102512437B1 (ko) * 2022-01-13 2023-03-23 김종판 배터리 교환형 전기자동차를 이용한 택시 운용 시스템
WO2023058804A1 (ko) * 2021-10-06 2023-04-13 주식회사 피엠그로우 전기 자동차의 배터리를 이송하는 배터리 이송 장치 및 배터리 이송 장치의 동작 방법
CN116278951A (zh) * 2023-03-01 2023-06-23 嘉兴市尚瑞电子科技有限公司 一种车辆备用电源管理系统
KR20230092653A (ko) * 2021-12-17 2023-06-26 강동연 공용 주차장에 설치되는 전기차 무선 충전 시스템
KR102581584B1 (ko) * 2022-12-14 2023-09-25 (주)에바 복수의 배터리를 포함하는 전기차 충전 시스템 및 이를 이용한 전력 공급 방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200011719A (ko) 2018-07-25 2020-02-04 남 영 김 듀얼 배터리 자동교환시스템
KR20200018003A (ko) 2018-08-10 2020-02-19 남 영 김 듀얼 배터리 자동교환시스템
KR102272958B1 (ko) * 2018-09-28 2021-07-06 최종갑 전동지게차의 지능형 배터리 교환장치
KR102181540B1 (ko) 2019-11-20 2020-11-23 송과모터스 주식회사 전기 자동차의 배터리팩 자동 탈착장치
KR102156182B1 (ko) * 2019-12-12 2020-09-15 인선모터스 주식회사 전기 자동차 해체 시스템
KR102217620B1 (ko) * 2020-04-22 2021-02-19 일호솔루션 주식회사 재사용 배터리 시스템
KR102262305B1 (ko) * 2020-11-27 2021-06-08 최성희 로봇을 이용한 드론 스테이션 시스템
KR102392046B1 (ko) * 2020-11-27 2022-04-28 최성희 자동 배터리 교체가 가능한 회전형 드론 스테이션
KR20230080738A (ko) 2021-11-30 2023-06-07 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 사용량 모니터링 장치 및 방법
KR102638199B1 (ko) * 2021-12-28 2024-02-20 재상전자주식회사 전동보장구의 배터리 교환 시스템 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015176A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Nippon Mitsubishi Oil Corp 鉛蓄電池の充電方法および充電装置
JP2009137366A (ja) * 2007-12-04 2009-06-25 Showa Shell Sekiyu Kk 電池交換システム
KR20120114490A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 국민대학교산학협력단 배터리교환방식의 전기차 충전스테이션 시스템
JP2015015827A (ja) * 2013-07-04 2015-01-22 レスク株式会社 電動車両用バッテリ交換システム及びプログラム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015176A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Nippon Mitsubishi Oil Corp 鉛蓄電池の充電方法および充電装置
JP2009137366A (ja) * 2007-12-04 2009-06-25 Showa Shell Sekiyu Kk 電池交換システム
KR20120114490A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 국민대학교산학협력단 배터리교환방식의 전기차 충전스테이션 시스템
JP2015015827A (ja) * 2013-07-04 2015-01-22 レスク株式会社 電動車両用バッテリ交換システム及びプログラム

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019025876A1 (en) * 2017-07-29 2019-02-07 Mohanadas Balasingham BATTERY EXCHANGE PROGRAM USING UNIVERSAL RECHARGEABLE BATTERIES, INSERTION BATTERY BOXES, BATTERY PACKS, MINI-FRAME AND MOUNT SYSTEMS AND GPS MONITORING FOR BATTERY EXCHANGE STATIONS
US11136008B2 (en) 2017-12-29 2021-10-05 Gogoro Inc. Systems and methods for managing exchangeable energy storage device stations
KR20190088399A (ko) * 2017-12-29 2019-07-26 고고로 아이엔씨. 배터리를 관리하기 위한 시스템 및 연관된 방법
KR20190088400A (ko) * 2017-12-29 2019-07-26 고고로 아이엔씨. 교환 가능한 에너지 저장 장치 스테이션을 관리하기 위한 시스템 및 방법
KR20190088398A (ko) * 2017-12-29 2019-07-26 고고로 아이엔씨. 사용량에 기반한 배터리 관리 시스템 및 방법
KR20190082135A (ko) * 2017-12-29 2019-07-09 고고로 아이엔씨. 사용량에 기반한 배터리 유지 관리 시스템 및 방법
US10926742B2 (en) 2017-12-29 2021-02-23 Gogoro Inc. Systems and methods for dynamically allocating energy among exchangeable energy storage device stations
WO2019155247A1 (en) * 2018-02-12 2019-08-15 Volvo Truck Corporation A method for operating a battery system of a vehicle and a vehicle comprising a battery management system
CN111741867A (zh) * 2018-02-12 2020-10-02 沃尔沃卡车集团 用于操作车辆的电池系统的方法和包括电池管理系统的车辆
CN109584200B (zh) * 2018-09-06 2023-08-04 蔚来(安徽)控股有限公司 换电站中的视觉定位系统及定位方法
CN109584200A (zh) * 2018-09-06 2019-04-05 蔚来汽车有限公司 换电站中的视觉定位系统及定位方法
WO2020089935A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 Annam Janakiram System and method for battery exchange using autonomous mobile robots
WO2022204512A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 Hyliion Inc. Battery pallet racking system and method for charging batteries in a battery pallet racking system
US20230064434A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery swapping method, module, device and medium
KR20230035197A (ko) * 2021-08-31 2023-03-13 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 배터리 교체 방법, 모듈, 기기 및 매체
WO2023033524A1 (ko) * 2021-09-03 2023-03-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 충전 장치 및 배터리 관리 장치
WO2023058804A1 (ko) * 2021-10-06 2023-04-13 주식회사 피엠그로우 전기 자동차의 배터리를 이송하는 배터리 이송 장치 및 배터리 이송 장치의 동작 방법
CN114202163A (zh) * 2021-11-15 2022-03-18 阳光电源股份有限公司 一种电动汽车电池包的生命周期管理方法、装置及系统
KR20230092653A (ko) * 2021-12-17 2023-06-26 강동연 공용 주차장에 설치되는 전기차 무선 충전 시스템
KR102512437B1 (ko) * 2022-01-13 2023-03-23 김종판 배터리 교환형 전기자동차를 이용한 택시 운용 시스템
KR102581584B1 (ko) * 2022-12-14 2023-09-25 (주)에바 복수의 배터리를 포함하는 전기차 충전 시스템 및 이를 이용한 전력 공급 방법
CN116278951B (zh) * 2023-03-01 2024-05-14 嘉兴市尚瑞电子科技有限公司 一种车辆备用电源管理系统
CN116278951A (zh) * 2023-03-01 2023-06-23 嘉兴市尚瑞电子科技有限公司 一种车辆备用电源管理系统

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