KR20190092036A - 전기이륜차의 배터리 교환 시스템 - Google Patents

전기이륜차의 배터리 교환 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 전기이륜차의 배터리 잔량 정보와 배터리 교환기 내의 배터리 충전 현황 정보에 따라 배터리 교환기를 관리하고 배터리 교환 시점을 결정하여 배터리를 효율적으로 공유할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 시스템은 내부에 탑재된 배터리의 잔량정보를 감지하고 상기 감지된 배터리의 잔량정보를 기초로 상기 배터리의 교환을 위한 교환예정시간을 계산하며 상기 교환예정시간을 포함하는 교환예정메시지를 외부로 전송하는 다수의 전기이륜차; 및 적어도 하나의 예비배터리를 충전하고 상기 다수의 전기이륜차로부터 교환예정메시지가 각각 수신되면 상기 교환예정메시지에 포함된 교환예정시간과 예비배터리의 완충시간을 확인하여 상기 다수의 전기이륜차마다 교환예정시간에 도착을 요청하는 배터리 교환기를 포함한다.

Description

전기이륜차의 배터리 교환 시스템{Battery exchange system for electric two-wheeled vehicle}
본 발명은 전기이륜차의 배터리 교환 시스템에 관한 것으로, 특히 배터리를 공유하는 다수의 전기이륜차의 배터리 잔량 정보와 배터리교환기 내의 배터리 개수 및 충전현황에 따라 각 전기이륜차의 배터리 교환 시점을 결정하여 배터리를 효율적으로 공유할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
신호등에 의한 주행정지, 교통체증에 의한 주행정지 등이 빈번하게 발생되는 도심의 교통흐름 하에서 전기이륜차의 1회 충전후 주행거리는 통상 40km 내외이다.
추가적인 주행을 위해서는 충전이 필요한데 현재의 배터리 및 충전기술의 한계로 완충하는데 약 4시간이 소요되고 급속 충전하더라도 30분 이상이 소요된다.
반면, 배달 및 탁송의 목적으로 운영되는 전기이륜차의 경우 1일 평균 8시간 이상의 근무시간 동안 약 80km 이상 주행을 해야 하고 8시간 이상의 근무를 하는 배달업무 특성상 전기이륜차의 운행을 장시간 중단시킬 수가 없다.
이러한 배달 및 탁송 목적을 위한 전기이륜차의 운행특성으로 인해 1회 충전후 40km 내외로만 주행 가능하고, 추가 주행을 위해서는 장시간 배터리를 충전해야 되는 충전방식의 전기이륜차는 배달 및 탁송 용도로는 사용이 불가한 것으로 알려져 있다.
이러한 배달 업종에서 여러 전기이륜차를 중단없이 사용하기 위해서는 여분의 배터리를 충전시켜 준비해 놓고 배터리 방전시 교체하여 사용하는 방법이 대안이 될 수 있을 것이다.
특히 다수의 전기이륜차를 운영하는 배달업종의 경우 전기이륜차의 숫자만큼 여분의 배터리를 보유하고 있으면 배터리 방전에 의한 업무 중단이 없을 것이다.
하지만 전기이륜차 전체 가격의 30% 이상을 차지하는 배터리를 추가로 준비하기에는 다수대의 이륜차를 운영하는 배달업종에서 비용적인 면에서 부담이 된다.
한국등록특허 제10-1664888호 한국등록특허 제10-1057381호
본 발명은 다수의 전기이륜차의 배터리 잔량 정보와 배터리 교환기에서의 배터리의 개수 및 충전현황에 따라 배터리 교환기를 관리하고 배터리 교환 시점을 결정하여 배터리를 효율적으로 공유할 수 있도록 하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다수의 전기이륜차가 여러 배터리를 공유하여 사용하면서 배터리 교환기에서 각 전기이륜차의 배터리 교환시점을 스케쥴링하는 전기이륜차의 공유 배터리 교환 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 시스템은, 내부에 탑재된 배터리의 잔량정보를 감지하고 상기 감지된 배터리의 잔량정보를 기초로 상기 배터리의 교환을 위한 교환예정시간을 계산하며 상기 교환예정시간을 포함하는 교환예정메시지를 외부로 전송하는 다수의 전기이륜차; 및 적어도 하나의 예비배터리를 충전하고 상기 다수의 전기이륜차로부터 교환예정메시지가 각각 수신되면 상기 교환예정메시지에 포함된 교환예정시간과 예비배터리의 충전상태를 확인하여 상기 다수의 전기이륜차마다 상기 수신된 교환예정시간에 도착을 요청하는 배터리 교환기;를 포함한다.
본 발명에서, 상기 배터리 교환기는 상기 도착예정시간 내 상기 예비배터리가 완충되도록 제어하고 상기 교환예정시간 내에 충전가능 여부를 포함하는 충전응답메시지를 상기 다수의 전기이륜차마다 각각 전송한다.
본 발명에서, 상기 배터리 교환기는 상기 수신된 도착예정시간이 상기 예비배터리의 완충완료시간보다 빠르면 상기 예비배터리의 급속충전한다.
본 발명에서, 상기 제1 전기이륜차가 상기 배터리 교환기로부터 교환예정시간에 도착을 요청받아 도착예정시간을 변경하여 재차 변경된 도착예정시간을 상기 배터리 교환기로 전송하면 상기 배터리 교환기는 상기 변경된 도착예정시간에 따라 나머지 전기이륜차 중 다음 순서의 전기이륜차로 조정된 교환예정시간에 도착을 요청한다.
본 발명에서, 상기 다음 순서의 전기이륜차의 조정된 교환예정시간은 상기 다음 순서의 전기이륜차의 이전 교환예정시간보다 앞선다.
본 발명에서, 상기 배터리 교환기는 상기 둘 이상의 전기이륜차로부터 수신된 도착예정시간 간의 차이가 기설정된 범위 이내이고 상기 수신된 도착예정시간 내에 완충가능한 배터리가 상기 둘 이상의 전기이륜차의 개수보다 적은 경우 상기 둘 이상의 전기이륜차에 각각 충전대기시간을 포함하는 충전응답메시지를 전송한다.
본 발명에서, 상기 배터리 교환기는 완충된 예비배터리가 적어도 하나 이상 존재하는 경우 상기 다수의 전기이륜차로 도착예정시간 단축요청메시지를 송신한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 시스템은, 내부에 탑재된 배터리의 잔량정보를 감지하여 외부로 송신하는 다수의 전기이륜차; 다수의 지점에 배치되며 상기 전기이륜차에 탑재될 적어도 하나의 예비배터리를 충전하는 다수의 배터리 교환기; 및 상기 다수의 전기이륜차마다 배터리 잔량정보를 취합하고, 상기 배터리 잔량정보에 따라 상기 다수의 전기이륜차마다 주행가능거리를 계산하여 배터리 교환시점을 도출하고 상기 다수의 배터리 교환기별로 예비배터리의 충전정보를 취합하며, 상기 배터리 교환시점과 상기 예비배터리의 충전정보를 이용하여 상기 전기이륜차가 상기 다수의 배터리 교환기 중 배터리를 교체할 배터리 교환기를 지정하여 상기 전기이륜차로 전송하는 관리서버; 를 포함하다.
본 발명에서, 상기 관리서버는, 상기 배터리를 교체할 배터리 교환기의 예비배터리가 충전되지 않은 상태인 경우 상기 전기이륜차가 상기 배터리 교환기에 도착하기 전까지 상기 배터리가 완전 충전되도록 충전지시를 상기 배터리 교환기에 송신한다.
본 발명에서, 상기 관리서버는, 상기 다수의 전기이륜차 중 제1 전기이륜차의 배터리 교환시점과 상기 다수의 배터리 교환기별 예비배터리의 충전정보를 비교하여 배터리 교환이 가능한 배터리 교환기가 없는 경우, 상기 제1 전기이륜차가 아닌 다른 전기이륜차의 배터리 잔량정보를 취합하여 배터리 교환이 가능한 다른 전기이륜차를 지정하고 상기 지정된 다른 전기이륜차의 위치를 상기 제1 전기이륜차에 전송한다.
본 발명에서, 상기 관리서버는, 상기 제1 전기이륜차 및 상기 다른 전기이륜차로부터 주행목적지 정보를 수신하여 상기 제1 전기이륜차와 상기 다른 전기이륜차의 배터리를 서로 교환하는 경우, 각각의 전기이륜차가 교환된 배터리의 잔량만으로 주행목적지까지 주행가능한 경우에만 상기 다른 전기이륜차를 배터리 교환으로 지정한다.
본 발명에서, 상기 다수의 배터리 교환기 각각은, 입구를 통해 예비배터리가 삽입되어 거치되는 다수의 배터리 거치대; 상기 다수의 배터리 거치대에 각각 구비되어 거치된 예비배터리를 충전하고 충전상태를 측정하는 충전부; 상기 충전부에서 측정된 충전상태를 상기 다수의 배터리 거치대별로 매칭시킨 충전정보를 상기 관리서버에 전송하고 상기 관리서버로부터 상기 충전지시를 수신받는 통신부; 및 상기 통신부에서 수신된 상기 충전지시에 따라 상기 다수의 배터리 거치대에 거치된 배터리 중 상기 충전지시가 내려진 예비배터리의 충전부를 제어하여 충전을 실시하는 제어부를 포함한다.
본 발명에서, 상기 배터리 거치대는 입구를 통해 상기 예비배터리의 삽입이 가능하고 상기 예비배터리가 완전히 삽입되면 입구에 상기 예비배터리의 일부가 돌출되도록 형성되며, 상기 예비배터리가 완전히 삽입되어 상기 충전부와 접속되면 상기 예비배터리를 잠금시켜 상기 예비배터리를 추출할 수 없도록 하며, 상기 충전부에서 충전이 완료되면 상기 잠금을 해제시켜 상기 예비배터리를 추출할 수 있다.
본 발명에서, 상기 배터리 거치대는, 상기 다수의 배터리 거치대에 상기 예비배터리의 거치 여부를 표시하고, 각 거치된 예비배터리마다 충전 상태를 표시하는 표시부; 및 상기 표시부에 표시된 상기 다수의 배터리 거치대에 거치된 예비배터리 중 적어도 하나의 예비배터리를 선택하며, 상기 선택된 예비배터리의 급속충전/완속충전에 대한 입력을 받는 입력부를 더 포함한다.
본 발명에 따르면 다수의 전기이륜차에 여분의 배터리를 운영할 필요 없이 배터리 교환기를 이용하여 배터리를 공유함으로써 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 전기이륜차의 배터리의 잔량 정보에 따라 배터리 교환기의 충전을 실시함으로써 불필요한 충전에너지를 소모할 필요가 없으며 과충전을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 방법의 흐름도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환기 구성의 실시예이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환기 구성의 실시예이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 시스템을 이용한 교환 방법의 예시도이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 시스템(100)은 전기이륜차(110), 배터리 교환기(120) 및 관리서버(130)를 포함하여 구성된다.
전기이륜차(110)는 내장된 배터리(111)의 전원을 이용하여 모터를 구동시켜 운행하는 이동장치로서 내부에 각종 전자장치 및 부품이 장착되어 있다. 또한, 일부 전자장치 및 부품에는 본 발명에 따른 전기이륜차(10)의 이상발생에 대응하기 위한 각종 프로그램 및 소프트웨어가 탑재되어 있다.
또한, 전기이륜차(110)는 내부에 탑재된 배터리(111)의 잔량정보를 감지하고 감지된 배터리의 잔량정보를 기초로 배터리(111)의 교환을 위한 교환예정시간을 계산하며 교환예정시간을 포함하는 교환예정메시지를 배터리 교환기(120) 또는 관리서버(130)로 전송할 수 있다.
배터리(111)는 교체가 가능하여 방전된 배터리는 완충된 배터리로 교환할 수 있다. 이러한 전기이륜차(111)는 배터리(111)의 잔량정보를 감지하여 후술하는 관리서버(130)로 전송한다.
배터리 교환기(120)는 적어도 하나 이상 설치되며 예비배터리를 충전하도록 한다. 일례로 전기이륜차(110)의 운행지역에 기설정된 간격으로 다수 지점에 배치되며, 전기이륜차(110)에 사용되는 예비배터리(111)를 충전하도록 한다.
또한, 배터리 교환기(120)는 적어도 하나의 예비배터리를 충전하고 다수의 전기이륜차(110)로부터 교환예정메시지가 각각 수신되면 교환예정메시지에 포함된 교환예정시간과 예비배터리의 충전상태를 확인하여 다수의 전기이륜차(110)마다 상기 수신된 교환예정시간에 도착을 요청할 수 있다. 예비배터리의 충전상태는 예비배터리의 개수, 완충된 배터리의 개수, 완충될 때까지의 시간 등을 포함한다.
이러한 교환예정시간은 전기이륜차(110)가 배터리(111)의 잔량정보에 따라 배터리(111)를 교체하기 위해 배터리 교환기(120)에 도착하여 교환할 시간을 의미하며, 교환예정시간에 도착 요청은 배터리 교환기(120)가 예비배터리를 충전중이거나 완충된 예비배터리를 보관하고 있는 중에 전기이륜차(110)에게 배터리를 교환하러 배터리 교환기(120)로 도착을 요구하는 것을 말한다.
이를 위해 배터리 교환기(120)는 도착예정시간 내 예비배터리가 완충되도록 제어하고 교환예정시간 내에 충전가능 여부를 포함하는 충전응답메시지를 다수의 전기이륜차마다 각각 전송하도록 한다.
만약, 배터리 교환기(120)는 수신된 도착예정시간이 예비배터리의 완충완료시간이 빠르면 예비배터리를 급속충전한다. 이를 위해 배터리 교환기(120)는 완속충전 기능과 급속충전 기능을 동시에 구현할 수 있다.
관리서버(130)는 다수의 전기이륜차(110)마다 배터리 잔량정보를 취합하고, 배터리 잔량정보에 따라 주행가능 거리를 계산하여 배터리 교환시점을 도출한다. 또한 관리서버(130)는 다수의 배터리 교환기(120)별로 배터리의 개수 및 충전정보를 취합하여 다수의 배터리 교환기(120) 중 전기이륜차(110)의 배터리 교환시점에 맞추어 배터리(111)를 교체할 배터리 교환기(120)를 지정하여 전기이륜차(110)에게 제공하는 구성이다.
즉, 관리서버(130)는 전기이륜차(110)의 배터리 잔량정보에 따라 배터리 교환시점을 도출하여 적절한 위치에 배치된 배터리 교환기(120)에서 배터리(111)를 교환할 수 있도록 정보를 제공하는 것이다.
이때 관리서버(130)는 전기이륜차(110)에 지정된 배터리 교환기(120)에서 송신된 배터리 충전정보를 분석하여, 구비된 배터리(111)가 충분히 충전되지 않은 경우, 전기이륜차(110)가 배터리 교환기(120)에 도착하기 전까지 배터리(111)가 완전히 충전되도록 배터리 교환기(120)에 충전지시를 송신한다.
충전지시에는 충전대상 배터리(111), 충전완료 시간, 급속충전 여부 등을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 관리서버(130)는 다수의 배터리 교환기(120)로부터 송신된 충전정보를 분석한 결과, 전기이륜차(110)의 배터리 교환 시점에 교환에 적합한 배터리(111)를 제공 가능한 배터리 교환기(120)가 없는 경우, 다른 전기이륜차(110)의 배터리 잔량정보를 분석하여 배터리 교환이 가능한 전기이륜차(110)가 있는지 파악한다.
관리서버(130)는 이를 위해 다수의 전기이륜차(110)로부터 배터리 잔량정보와 함께 주행목적지를 수신하여 배터리(111)의 교환이 필요한 전기이륜차(110)의 배터리잔량으로 남은 주행목적지까지 주행이 가능하며, 현재 구비된 배터리(111)의 잔량이 교환이 필요한 전기이륜차(110)의 남은 주행목적지까지 주행 가능한 다른 전기이륜차(110)를 배터리 교환 대상으로 지정하여, 남은 주행목적지까지의 거리에 따라 배터리(111) 잔량이 적합한 전기이륜차(110)들간의 배터리(111) 교환이 가능하도록 한다.
이러한 전기이륜차의 배터리 교환 시스템(100)을 이용한 배터리 교환 방법에 대한 흐름을 도 2에서 자세히 알아보기로 한다.
도 2를 참조하면 먼저 전기이륜차(110)는 배터리(111)의 잔량정보를 감지하여 관리서버(130)로 전송하고, 배터리 교환기(120)는 구비된 배터리(111)의 충전정보를 관리서버(130)로 전송한다(S101).
다음으로 관리서버(130)는 전기이륜차(110)로부터 수신된 배터리 잔량정보를 이용하여 배터리 교환 시점을 1차로 분석하여(S103) 배터리 교환기(120) 내에 구비된 예비배터리의 충전정보에 따라 배터리 교환시점에 충전을 완료할 수 있도록 배터리 교환기(120)에 충전지시를 전송한다(S105).
배터리 교환기(120)는 충전지시에 따라 예비배터리를 충전하고, 완충예정 시간을 다시 관리서버(130)에 전송한다(S107).
관리서버(130)는 배터리 교환기(120)의 완충 예정 시간에 따라 배터리 교환시점을 수정하여 수정된 배터리 교환 시점 및 배터리 교환기(120) 지점 정보를 전기이륜차(110)에 전송한다(S109).
전기이륜차(110)는 자체적으로 구비된 디스플레이에 수신된 배터리 교환 시점 및 배터리 교환기(120) 지점 정보를 표시하거나, 이를 전기이륜차(110) 운전자의 단말기에 전송하여 운전자가 확인할 수 있도록 한다.
전기이륜차(110)에서 배터리 교환기(120)의 정보를 표시할 때 기저장된 지도에 표시하여 운전자로 하여금 쉽게 그 위치를 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 전기이륜차의 배터리 교환 시스템(100)에서 배터리 교환기(120) 다양한 실시 예로 구성될 수 있다.
이러한 배터리 교환기(120)의 구성에 대한 실시 예를 도 3 과 도 4에서 알아보기로 한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교환기의 상세 구성도가 나타나있다.
도 3을 참조하면 배터리 교환기(120)는 배터리 거치대(121)와, 배터리 거치대(121)에 구비된 충전부(122)와, 통신부(123) 및 제어부(124)를 포함하고 있다.
배터리 거치대(121)는 입구를 통해 배터리(111)가 삽입되어 거치되는 구성으로, 입구를 통해 배터리(111) 삽입이 가능하고, 배터리(111)가 완전히 삽입되면, 입구에 배터리(111)의 일부가 돌출되도록 형성되며, 배터리(111)가 완전히 삽입되어 충전부(122)와 접속되면, 배터리(111)를 잠금시켜 배터리(111)를 추출할 수 없도록 하며, 충전부(122)에서 충전이 완료된 후 잠금을 해제시켜 배터리(111)를 빼낼 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 배터리 거치대(121)는 배터리 교환기(120)에 다수개가 설치되어 여러 개의 배터리(111)를 충전할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
충전부(122)는 배터리 거치대(121)에 각각 구비되어 거치된 배터리(111)를 충전하고 충전상태를 측정하는 구성이다. 충전부(122)는 배터리 교환기(120)에 공급되는 전력을 이용하여 배터리(111)를 개별로 충전시키며, 급속충전/완속충전 선택에 따라 배터리(111)를 충전시키고, 충전잔량 및 완충 예정시간을 포함하는 충전상태를 측정한다.
통신부(123)는 충전부(122)에서 측정된 충전상태를 다수의 배터리 거치대(121)별로 매칭시켜 충전정보를 생성하면 생성된 충전정보를 관리서버(130)에 전송하고, 관리서버(130)로부터 충전지시를 수신 받아 제어부(124)에 전달하는 구성이다.
제어부(124)는 통신부(123)에서 수신된 충전지시에 따라 다수의 배터리 거치대(121)에 거치된 배터리 중 충전지시가 내려진 배터리에 해당하는 배터리 거치대(121)의 충전부(122)를 제어하여 충전을 실시하는 구성이다.
이러한 배터리 거치대(121)는 실시 예에 따라 다수의 배터리 거치대(121)의 배터리(111) 거치 여부를 표시하고, 각 거치된 배터리(111)의 충전상태를 표시하는 표시부(125) 및 표시부(125)에 표시된 다수의 배터리(111) 중 어느 하나를 선택하여 배터리(111)의 급속충전/완속충전에 대한 입력을 생성하는 입력부(126)를 추가로 구비할 수도 있는데 이러한 실시 예를 도 4에 표시하였다.
도 4를 참조하면 배터리 교환기(120)의 상부에 표시부(125)가 구비되어 있으며, 이러한 표시부(125)가 터치패널로 구현되어 있어 입력부(126)도 함께 구현되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 배터리 교환기(120)에 구비된 배터리 거치대(121)는 한 종류의 배터리(111)의 거치를 위한 배터리 거치대(121)만 구비된 것이 아니라 다양한 종류의 배터리(111)를 구비할 수 있도록 구성되어, 전기이륜차(110)에서 이용되는 배터리(111)의 다양한 종류에 효과적으로 사용될 수 있도록 구성된 것을 알 수 있다.
배터리 교환기(120)의 표시부(125)에는 각각의 배터리 거치대(121)에 배터리(111) 거치여부를 표시하고 현재 충전상태를 표시하여 관리서버(130)의 지정없이 배터리(111)를 수동으로 교환하기 위해 배터리 거치대(121)를 찾은 운전자가 현재 배터리 교환기(120)의 상태를 눈으로 확인할 수 있도록 제공한다.
운전자가 표시부(125)에 표시된 배터리(111)의 충전상태를 확인하여 교체 가능한 완충상태의 배터리(111)가 있는 경우 입력부(126)를 통해 교체를 선택하면, 배터리 거치대(121)의 내부 잠금장치가 배터리(111)의 잠금을 해제하여 배터리를 (111)를 추출할 수 있도록 한다.
운전자를 추출된 배터리(111)를 전기이륜차(110)의 기존 배터리(111)와 교체하고 기존 배터리(111)를 배터리 거치대(121)에 삽입하여 충전을 실시하도록 한다.
충전 시 입력부(125)를 통해 해당 배터리 거치대(121)를 선택하여 급속충전 또는 완속충전을 설정할 수 있도록 한다.
이때 표시부(125)에는 충전 완료 예상시간을 표시하여 운전자로 하여금 충전 완료 시간을 확인할 수 있도록 편의를 제공할 수도 있다.
이러한 전기이륜차의 배터리 교환 시스템(100)은 관리서버(130)를 포함하지 않는 상태로 구현되어 전기이륜차(110)와 배터리 교환기(120)가 직접 통신으로 배터리(111)교환을 스케줄링 할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 시스템을 이용한 교환 방법의 예시도이다.
도 5를 보면 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기이륜차의 배터리 교환 시스템을 이용한 교환 방법에서는 전기이륜차(110)와 배터리 교환기(120) 간의 통신에 의해 배터리 교환이 이루어지도록 한다.
이를 위해 다수의 전기이륜차(110)는 내부에 탑재된 배터리의 잔량정보를 감지하고 감지된 배터리의 잔량정보를 기초로 배터리(111)의 교환을 위한 교환예정시간을 계산하며 교환예정시간을 포함하는 교환예정메시지를 배터리 교환기(120)로 전송한다.
이에, 배터리 교환기(120)는 적어도 하나의 예비배터리를 충전하고 다수의 전기이륜차(110)로부터 교환예정메시지가 각각 수신되면 교환예정메시지에 포함된 교환예정시간과 예비배터리의 완충시간을 확인하여 각 전기이륜차(110)마다 교환예정시간에 도착을 요청하도록 한다.
이로써 전기이륜차(110)는 배터리 교환기(120)로부터 수신된 교환예정시간에 도착하도로 하고, 배터리 교환기(120)에 보관된 예비배터리를 자신의 배터리와 교환하도록 한다.
이는 여러 전기이륜차(110)가 배터리 교환기(120)에서 보관하는 배터리를 서로 공유하도록 하는 것이다. 즉, 전기이륜차(110)는 자신의 배터리가 방전되기 전에 배터리 교환기(120)에 도착하여 자신의 배터리를 반납하여 충전되도록 하고, 완충된 배터리를 탑재하도록 함으로써 서로 완충된 배터리를 공유하는 것이다.
도 5를 참조하여 본 발명은 구체적으로 설명한다.
전기이륜차(110)는 배터리 잔량정보를 감지하여 배터리(111) 교체를 위해 배터리 교환기(120)에 도착하기까지 걸리는 시간인 도착예정시간을 계산하여 도착예정메시지에 포함하여 배터리 교환기(120)에 송신한다.
배터리 교환기(120)는 다수의 전기이륜차(110)로부터 도착예정메시지를 각각 수신받아 도착예정메시지에 포함된 도착예정시간과 내부에 구비된 다수의 배터리(111)의 완충상태를 확인하여 도착예정시간 내에 완충되도록 배터리(111)의 충전을 제어하고, 도착예정시간내에 충전이 가능한지 여부를 포함하는 충전응답메시지를 전기이륜차(110)에 전송한다.
이때, 배터리 교환기(120)는 다수의 전기이륜차(110)로부터 수신된 도착예정시간 순서대로 내부에 구비된 다수의 배터리(111)중 먼저 완충이 가능한 배터리(111)를 순서대로 매칭시킨 후 각각의 전기이륜차(110)에 매칭된 배터리(111)의 상태에 따라 충전응답메시지를 구성하여 송신한다.
도 5에서는 설명의 편의상 일례로 3개의 전기이륜차(110)가 배터리 교환기(120)에 도착예정시간을 각각 송신하는 예시가 나타나 있으며, 각각의 예시마다 배터리 교환기(120)의 배터리(111) 교환 스케줄링의 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 도 5a는 일례로 3개의 전기이륜차(110)가 각각 도착예정시간을 10분 후, 20분 후, 30분 후로 배터리 교환기(120)에 송신한 상태에서 배터리 교환기(120)의 제1배터리(111a), 제2배터리(111b), 제3배터리(111c)가 각각 도착예정시간인 10분 후, 20분 후, 30분 도착후 이내에 완충이 가능한 상태를 나타내고 있다.
배터리 교환기(120)는 각각의 전기이륜차(110)에 상기 도착예정시간 내에 충전가능하다는 정보를 포함하여 충전응답메시지를 구성하여 송신하고, 제1 내지 제3배터리(111a, 111b, 111c)를 각각 충전시킨다.
이때 배터리 교환기(120)는 도착예정시간 내에 각 배터리를 충전하기 어려운 경우, 급속충전으로 배터리를 충전할 수 있다.
도 5b는 3개의 전기이륜차(110)가 각각 도착예정시간을 10분 후, 20분 후, 30분 후로 배터리 교환기(120)에 송신하여 배터리 교환기(120)가 각각 제1배터리(111a), 제2배터리(111b), 제3배터리(111c)를 교환대상으로 지정한 상태에서 첫번째 전기이륜차(110a)에 이상이 발생하여 도착예정시간에 도착이 불가능한 경우를 나타내고 있다.
이때 첫번째 전기이륜차(110a)는 도착예정시간 지연메시지를 배터리 교환기(120)에 전송하고, 배터리 교환기(120)는 이를 수신받아 첫번째 전기이륜차(110a)에 지정되었던 제1배터리(111a)를 두번째 전기이륜차(110b)에 다시 지정하고, 두번째 전기이륜차(110b)에 도착예정시간 단축요청메시지를 송신한다.
즉, 10분 후에 도착하기로 되어 있던 첫번째 전기이륜차(110a)의 도착예정시간에 맞게 충전이 진행된 제1배터리(111a)는 10분 후에 충전이 완료되기 때문에 두번째 전기이륜차(110b)가 20분 후보다 빨리 도착하여도 배터리(111) 교환이 가능한 상황이므로, 이에 대한 정보를 두번째 전기이륜차(110a)에 제공하여, 배터리(111) 교환을 단축시킬 수 있는 것이다.
도 5c는 일례로 3개의 전기이륜차(110)가 각각 도착예정시간을 10분 후, 10분 후, 20분 후로 배터리 교환기(120)에 송신한 상태를 나타내고 있다.
첫번째와 두번째 전기이륜차(110)가 동일한 도착예정시간을 보낸 경우이며, 이때 10분 이내에 충전 완료가 가능한 배터리가 제1배터리(111a) 하나라면 배터리 교환기(120) 첫번째와 두번째 전기이륜차(110)에게 충전대기시간이 있다는 내용을 포함하는 충전응답메시지를 송신하게 된다.
즉, 10분 이내에 먼저 도착하는 전기이륜차(110)에게 제1배터리(111a)를 할당하고 나면, 조금 더 늦게 도착하는 전기이륜차(110)에게는 제1배터리(111a)보다 충전이 늦게 완료되는 제2배터리(111b)를 할당할 수밖에 없으므로 이에 대한 경고 알림을 미리 보내는 것이다.
마지막으로 도 5d는 배터리 교환기(120)내에 구비된 다수의 배터리(111)가 모두 완충 상태인 경우, 3개의 전기이륜차(110)로부터 도착예정메시지가 수신되면, 각각의 전기이륜차(110)에 도착예정시간 단축요청 메시지를 송신하는 경우를 나타내고 있다.
즉, 배터리(111)가 이미 모두 완충 상태라면, 전기이륜차(110)가 언제 도착하더라도 교환이 가능하기 때문에 도착예정시간 단축이 가능하다는 정보를 알려 운전자로 하여금 배터리(111) 충전 시간에 구애받지 않고 빠르게 교환을 할 수 있도록 해주는 것이다.
이러한 다양한 실시예의 전기이륜차의 배터리 교환 시스템(100)을 이용해 전기이륜차(110)에 구비된 배터리(111)의 충전을 할 수 있으며 여분의 배터리(111)를 구비하지 않고도 배터리 교환기(120)를 통해 배터리(111)를 공유하도록 하여 비용을 절감하고 공유된 배터리(111)의 관리를 용이하게 할 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 전기이륜차의 배터리 교환 시스템
110 : 전기이륜차 111 : 배터리
120 : 배터리 교환기 121 : 배터리 거치대
122 : 충전부 123 : 통신부
124 : 제어부 125 : 표시부
126 : 입력부 130 : 관리서버

Claims (14)

  1. 내부에 탑재된 배터리의 잔량정보를 감지하고 상기 감지된 배터리의 잔량정보를 기초로 상기 배터리의 교환을 위한 교환예정시간을 계산하며 상기 교환예정시간을 포함하는 교환예정메시지를 외부로 전송하는 다수의 전기이륜차; 및
    적어도 하나의 예비배터리를 충전하고 상기 다수의 전기이륜차로부터 교환예정메시지가 각각 수신되면 상기 교환예정메시지에 포함된 교환예정시간과 예비배터리의 충전상태를 확인하여 상기 다수의 전기이륜차마다 상기 수신된 교환예정시간에 도착을 요청하는 배터리 교환기;를 포함하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 교환기는 상기 도착예정시간 내 상기 예비배터리가 완충되도록 제어하고 상기 교환예정시간 내에 충전가능 여부를 포함하는 충전응답메시지를 상기 다수의 전기이륜차마다 각각 전송하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 교환기는 상기 수신된 도착예정시간이 상기 예비배터리의 완충완료시간보다 빠르면 상기 예비배터리를 급속충전하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기이륜차가 상기 배터리 교환기로부터 교환예정시간에 도착을 요청받아 도착예정시간을 변경하여 재차 변경된 도착예정시간을 상기 배터리 교환기로 전송하면 상기 배터리 교환기는 상기 변경된 도착예정시간에 따라 나머지 전기이륜차 중 다음 순서의 전기이륜차로 조정된 교환예정시간에 도착을 요청하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다음 순서의 전기이륜차의 조정된 교환예정시간은 상기 다음 순서의 전기이륜차의 이전 교환예정시간보다 앞서는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 교환기는 상기 둘 이상의 전기이륜차로부터 수신된 도착예정시간 간의 차이가 기설정된 범위 이내이고 상기 수신된 도착예정시간 내에 완충가능한 배터리가 상기 둘 이상의 전기이륜차의 개수보다 적은 경우 상기 둘 이상의 전기이륜차에 각각 충전대기시간을 포함하는 충전응답메시지를 전송하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 교환기는 완충된 예비배터리가 적어도 하나 이상 존재하는 경우 상기 다수의 전기이륜차로 도착예정시간 단축요청메시지를 송신하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  8. 내부에 탑재된 배터리의 잔량정보를 감지하여 외부로 송신하는 다수의 전기이륜차;
    다수의 지점에 배치되며 상기 전기이륜차에 탑재될 적어도 하나의 예비배터리를 충전하는 다수의 배터리 교환기; 및
    상기 다수의 전기이륜차마다 배터리 잔량정보를 취합하고, 상기 배터리 잔량정보에 따라 상기 다수의 전기이륜차마다 주행가능거리를 계산하여 배터리 교환시점을 도출하고 상기 다수의 배터리 교환기별로 예비배터리의 충전정보를 취합하며, 상기 배터리 교환시점과 상기 예비배터리의 충전정보를 이용하여 상기 전기이륜차가 상기 다수의 배터리 교환기 중 배터리를 교체할 배터리 교환기를 지정하여 상기 전기이륜차로 전송하는 관리서버; 를 포함하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 관리서버는,
    상기 배터리를 교체할 배터리 교환기의 예비배터리가 충전되지 않은 상태인 경우 상기 전기이륜차가 상기 배터리 교환기에 도착하기 전까지 상기 배터리가 완전 충전되도록 충전지시를 상기 배터리 교환기에 송신하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 관리서버는,
    상기 다수의 전기이륜차 중 제1 전기이륜차의 배터리 교환시점과 상기 다수의 배터리 교환기별 예비배터리의 충전정보를 비교하여 배터리 교환이 가능한 배터리 교환기가 없는 경우, 상기 제1 전기이륜차가 아닌 다른 전기이륜차의 배터리 잔량정보를 취합하여 배터리 교환이 가능한 다른 전기이륜차를 지정하고 상기 지정된 다른 전기이륜차의 위치를 상기 제1 전기이륜차에 전송하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 관리서버는,
    상기 제1 전기이륜차 및 상기 다른 전기이륜차로부터 주행목적지 정보를 수신하여 상기 제1 전기이륜차와 상기 다른 전기이륜차의 배터리를 서로 교환하는 경우, 각각의 전기이륜차가 교환된 배터리의 잔량만으로 주행목적지까지 주행가능한 경우에만 상기 다른 전기이륜차를 배터리 교환으로 지정하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 다수의 배터리 교환기 각각은,
    입구를 통해 예비배터리가 삽입되어 거치되는 다수의 배터리 거치대;
    상기 다수의 배터리 거치대에 각각 구비되어 거치된 예비배터리를 충전하고 충전상태를 측정하는 충전부;
    상기 충전부에서 측정된 충전상태를 상기 다수의 배터리 거치대별로 매칭시킨 충전정보를 상기 관리서버에 전송하고 상기 관리서버로부터 상기 충전지시를 수신받는 통신부; 및
    상기 통신부에서 수신된 상기 충전지시에 따라 상기 다수의 배터리 거치대에 거치된 배터리 중 상기 충전지시가 내려진 예비배터리의 충전부를 제어하여 충전을 실시하는 제어부; 를 포함하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 거치대는 입구를 통해 상기 예비배터리의 삽입이 가능하고 상기 예비배터리가 완전히 삽입되면 입구에 상기 예비배터리의 일부가 돌출되도록 형성되며, 상기 예비배터리가 완전히 삽입되어 상기 충전부와 접속되면 상기 예비배터리를 잠금시켜 상기 예비배터리를 추출할 수 없도록 하며, 상기 충전부에서 충전이 완료되면 상기 잠금을 해제시켜 상기 예비배터리를 추출할 수 있도록 하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 배터리 거치대는,
    상기 다수의 배터리 거치대에 상기 예비배터리의 거치 여부를 표시하고, 각 거치된 예비배터리마다 충전 상태를 표시하는 표시부; 및
    상기 표시부에 표시된 상기 다수의 배터리 거치대에 거치된 예비배터리 중 적어도 하나의 예비배터리를 선택하며, 상기 선택된 예비배터리의 급속충전/완속충전에 대한 입력을 받는 입력부; 를 더 포함하는 전기이륜차의 배터리 교환 시스템.
KR1020180011330A 2018-01-30 2018-01-30 전기이륜차의 배터리 교환 시스템 KR102131287B1 (ko)

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