KR20170064314A - IoT 기반의 충방전 관리 시스템 - Google Patents

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허준재
김태섭
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김태섭
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Abstract

본 발명은 IoT 기반의 충방전 관리 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 복수의 2차 전지에 각각 연결되어 상기 2차 전지의 충방전을 제어하고, 충방전 상태에 대응하는 데이터를 센싱하여 통신 모듈을 통해 외부로 전송하는 복수의 충전 제어 보드, 및 상기 충전 제어 보드의 각 통신 모듈과 네트워크를 형성하며, 상기 충전 제어 보드로부터 수신한 데이터를 응용 가능한 형태로 가공하는 미들웨어를 포함하며, 상기 가공한 데이터를 저장하고 모니터링하는 관리 서버를 포함하는 IoT 기반의 충방전 관리 시스템을 제공한다.
상기 IoT 기반의 충방전 관리 시스템에 따르면, 2차 전지의 충방전을 제어하는 충전 제어 보드를 네트워크에 연결하여 외부의 서버에서 각 전지의 충방전 상태를 실시간 관리 및 감시 가능하게 하며 스마트폰이나 태블릿 등에서도 전지의 개별 상태를 모니터하고 제어할 수 있게 하는 이점이 있다.

Description

IoT 기반의 충방전 관리 시스템{Charge and discharge management system based on IoT}
본 발명은 IoT 기반의 충방전 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차 전지의 충방전 동작을 제어 및 관리할 수 있는 IoT 기반의 충방전 관리 시스템에 관한 것이다.
2차 전지는 반복하여 충·방전이 가능하고 반영구적으로 사용 가능한 전지로서 최근 환경 문제와 더불어 친환경 부품으로 주목받고 있다. 일반적으로 2차 전지는 다수의 셀을 연결하여 고용량 및 고출력으로 구현 가능하며, 휴대폰, 노트북 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 전기를 동력으로 하는 다양한 기기들에 광범위하게 사용되고 있다.
2차 전지를 효율적으로 사용하기 위해서는 2차 전지를 구성하는 다수의 셀들에 대한 충방전 전류량과 속도 등을 제어하여 전지의 성능을 최대한 발휘할 수 있도록 해야 한다.
따라서 충방전 제어 기능을 가진 충전 제어 보드를 2차 전지에 연결하거나 함께 모듈화하면 2차 전지의 성능을 최적화할 수 있다. 그런데 종래의 충전 제어 보드는 배터리의 충방전을 효과적으로 제어할 수는 있지만 외부에서 충방전 상태의 모니터링 및 제어가 불가능한 단점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제0354243호(2002.09.28 공고)에 개시되어 있다.
본 발명은, 2차 전지의 충방전을 제어하는 충전 제어 보드를 네트워크에 연결하여 원격에서 모니터링 및 관리 가능하게 하는 IoT 기반의 충방전 관리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 복수의 2차 전지에 각각 연결되어 상기 2차 전지의 충방전을 제어하고, 충방전 상태에 대응하는 데이터를 센싱하여 통신 모듈을 통해 외부로 전송하는 복수의 충전 제어 보드, 및 상기 충전 제어 보드의 각 통신 모듈과 네트워크를 형성하며, 상기 충전 제어 보드로부터 수신한 데이터를 응용 가능한 형태로 가공하는 미들웨어를 포함하며, 상기 가공한 데이터를 저장하고 모니터링하는 관리 서버를 포함하는 IoT 기반의 충방전 관리 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 관리 서버는 상기 충전 제어 보드로 상기 충방전 상태의 전송을 요청하는 요청 신호를 상기 네트워크를 통하여 전송하고, 상기 충전 제어 보드는 상기 요청 신호에 포함된 전송 주기에 따라 상기 충방전 상태를 상기 네트워크를 통하여 전송할 수 있다.
또한, 상기 관리 서버는, 웹 어플리케이션 서버를 통하여 사용자 단말의 접속이 가능하며, 상기 접속된 사용자 단말로부터 상기 충전 제어 보드에 대응하는 데이터의 요청이 있으면, 상기 저장한 데이터 중에서 해당 데이터를 추출하여 상기 사용자 단말에게 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 IoT 기반의 충방전 관리 시스템에 따르면, 2차 전지의 충방전을 제어하는 충전 제어 보드를 네트워크에 연결하여 외부의 서버에서 각 전지의 충방전 상태를 실시간 관리 및 감시 가능하게 하며 스마트폰이나 태블릿 등에서도 전지의 개별 상태를 모니터하고 제어할 수 있게 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반의 충방전 관리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 관리 서버의 운영도를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 충전 제어 보드와 미들웨어 간의 통신을 나타낸 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반의 충방전 관리 시스템을 나타낸 구성도이다. 본 발명의 실시예에 따른 충방전 관리 시스템은 복수의 충전 제어 보드(100) 및 관리 서버(200)를 포함한다. 관리 서버(200)는 복수의 충전 제어 보드(100)와 네트워크 연결되어 있다.
복수의 충전 제어 보드(100)(Charge Control Board)는 복수의 2차 전지에 각각 연결되어 개별 2차 전지의 충방전 동작을 제어한다. 2차 전지는 도 1에 도시된 것과 같이 통상의 배터리 팩(battery pack)에 해당될 수 있다.
이러한 충전 제어 보드(100)는 2차 전지를 구성하는 셀들의 충전 전압과 전류 등을 제어하여 전지의 성능을 최적화하며, 2차 전지와 개별 요소로 구현되거나 하나의 구성으로 모듈화될 수도 있다.
충전 제어 보드(100)는 2차 전지의 충방전을 제어하는 것과 동시에, 2차 전지의 충방전 상태에 대응하는 데이터(ex, 전압, 전류)를 센싱하고 이를 통신 모듈을 통하여 외부의 관리 서버(200)로 전송한다.
충전 제어 보드(100)에 내장되는 통신 모듈은 충전 제어 보드(100)에 IoT(Internet of Thing) 기능을 부여하는 것으로 복수의 충전 제어 보드(100) 각각에 대하여 사물 인터넷을 구현한다. 이러한 통신 모듈은 네트워크에서 식별 가능한 고유 코드나 주소 등을 가지도록 구현될 수 있다.
관리 서버(200)는 충전 제어 보드(100)의 각 통신 모듈과 연결되어 네트워크를 형성한다. 여기서 네트워크란 유선 또는 무선 네트워크를 의미할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 시스템은 유선 또는 무선으로 구축될 수도 있고 유무선 복합 네트워크로 구축될 수도 있다.
도 1은 복수의 충전 제어 보드(100)가 관리 서버(200)와 LAN 인터페이스를 통하여 네트워크 연결된 모습이다. 관리 서버(200)는 각 충전 제어 보드(100)로부터 수신한 데이터를 미들웨어 프로그램을 통하여 응용 가능한 형태로 가공할 수 있으며 가공한 데이터를 저장하고 모니터링할 수 있다.
그 밖에도 관리 서버(200)는 외부의 스마트폰, 태블릿과 같은 사용자 단말 또는 PC 등의 단말에서도 충전 제어 보드(100)의 충방전 상태의 모니터링 및 관리가 가능하도록 한다. 이를 위해 관리 서버(200)는 각각의 단말과 유무선 연결될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 관리 서버의 운영도를 나타낸 도면이다. 도 2는 충전 제어 보드(100)(CCB)로부터 수신한 데이터를 가공하는 미들웨어 프로그램과, 가공한 데이터를 기록하는 DB(MySQL DataBase), 그리고 가공한 데이터를 모니터링 및 관리하는 모니터 관리 프로그램이 각각 도시되어 있다.
여기서 물론 데이터의 저장 시에는 각 충전 제어 보드(100) 별로 구분하여 기록할 수 있다. 그리고 충전 제어 보드(100)와 미들웨어 프로그램 간과, 미들웨어 프로그램과 모니터 관리 프로그램 간은 각각 TCP 소켓을 통하여 데이터를 송수신할 수 있다.
스마트폰이나 태블릿 등의 사용자 단말(모바일 단말)은 DB에 실시간 기록되는 데이터를 얻기 위하여 웹 어플리케이션 서버(WAS;Web Application Server)를 통하여 관리 서버(200)와 접속하여 데이터를 요청할 수 있다. 만일 사용자 단말로부터 충전 제어 보드(100)에 대응하는 데이터의 요청이 있으면 관리 서버(200)는 DB에 저장한 데이터 중 해당 데이터를 추출하여 사용자 단말에게 제공한다.
여기서 사용자 단말은 전체 또는 선택한 일부 충전 제어 보드에 대한 데이터를 요청할 수도 있다. 또한 사용자 단말은 서버 접근 및 관리 편의성을 위해 별도의 모바일 앱과 같은 응용 프로그램이 설치될 수도 있다.
한편, 충전 제어 보드(100)는 미들웨어 프로그램(이하, 미들웨어)의 요청에 대응하는 응답을 미들웨어로 전송할 수 있으며, 미들웨어는 충전 제어 보드(100)로 충방전 상태 데이터의 요청을 백그라운드 작업으로 계속 요청하는 상황에서 추가적으로 다른 명령어를 요청할 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 충전 제어 보드와 미들웨어 간의 통신을 나타낸 도면이다. 도 3은 충전 제어 보드(100) 하나당 미들웨어와의 통신 상태를 보여주며 미들웨어의 지속적인 실시간 데이터의 요청에 대응하여 충전 제어 보드(100)가 충방전 상태 데이터를 실시간 지속적으로 전송하는 것을 알 수 있다.
이와 같이 미들웨어를 이용하여 충전 제어 보드(100)로 충방전 상태의 전송 요청 신호를 전송할 수 있고, 충전 제어 보드(100)는 요청 신호에 포함된 전송 주기로 충방전 상태 데이터를 미들웨어로 실시간 전송할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 IoT 기반의 충방전 관리 시스템에 따르면, 2차 전지를 충전하는 충전 제어 보드를 네트워크에 연결하여 외부의 서버에서 각 전지의 충방전 상태를 실시간 관리 및 감시 가능하게 하며 스마트폰이나 태블릿 등에서도 전지의 개별 상태를 모니터하고 제어할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 충전 제어 보드 200: 관리 서버

Claims (3)

  1. 복수의 2차 전지에 각각 연결되어 상기 2차 전지의 충방전을 제어하고, 충방전 상태에 대응하는 데이터를 센싱하여 통신 모듈을 통해 외부로 전송하는 복수의 충전 제어 보드; 및
    상기 충전 제어 보드의 각 통신 모듈과 네트워크를 형성하며, 상기 충전 제어 보드로부터 수신한 데이터를 응용 가능한 형태로 가공하는 미들웨어를 포함하며, 상기 가공한 데이터를 저장하고 모니터링하는 관리 서버를 포함하는 IoT 기반의 충방전 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관리 서버는 상기 충전 제어 보드로 상기 충방전 상태의 전송을 요청하는 요청 신호를 상기 네트워크를 통하여 전송하고, 상기 충전 제어 보드는 상기 요청 신호에 포함된 전송 주기에 따라 상기 충방전 상태를 상기 네트워크를 통하여 전송하는 IoT 기반의 충방전 관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 관리 서버는,
    웹 어플리케이션 서버를 통하여 사용자 단말의 접속이 가능하며,
    상기 접속된 사용자 단말로부터 상기 충전 제어 보드에 대응하는 데이터의 요청이 있으면, 상기 저장한 데이터 중에서 해당 데이터를 추출하여 상기 사용자 단말에게 제공하는 IoT 기반의 충방전 관리 시스템.
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