KR20190108531A - 충전 로봇 및 주차 시스템 - Google Patents

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KR20190108531A
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박종훈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

충전 격납 영역에 충전 로봇이 위치한 주차 시스템이 개시된다. 본 시스템은 충전 로봇과 통신하는 통신부, 사용자 입력 또는 영상 신호의 입력을 위한 입력부, 하나 이상의 센싱부, 주차판을 구동하여 충전 로봇이 배치된 영역으로 EV를 이동하는 운반부, 센싱부로부터 감지된 정보 또는 입력부를 통해 입력된 정보에 기초하여 진입하는 차량이 충전 로봇에 의해 충전될 충전 대상 EV인지 결정하는 제어 모듈을 포함할 수 있다. 이에 따라, 인공 지능을 구비한 충전 로봇 및 충전 시스템이 제공될 수 있으며, 5G 통신이 가능한 충전 로봇 및 충전 시스템이 제공될 수 있다.

Description

충전 로봇 및 주차 시스템{CHARGING ROBOT AND PARKING SYSTEM}
관련 출원들에 대한 상호-참조: 본 출원은, 2019년 6월 12일자로 출원된 PCT 출원 일련번호 제 PCT/KR2019/007096호의 이점을 주장 하며, 그 특허출원은 그 전체가 본 명세서에 인용에 의해 명백히 포함된다.
본 발명은 주차 공간에서 전기자동차의 배터리를 충전하는 충전 로봇 및 주차 공간을 관리하는 주차 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
최근 지구온난화, 화석연료의 고갈 등으로 인해 좀 더 친환경적인 자동차에 대한 요구가 높아지고 있으며, 이에 따라 각국의 자동차 생산업체에서는 주행 중에 이산화탄소, 이산화황 등의 대기 오염물질을 배출하지 않으면서도 더욱 정숙한 주행 환경을 제공하며 또한 경제적으로도 장점이 있는 전기자동차(Electric Vehicle, 이하 "EV"로 칭함)를 개발하여 생산하고 있다.
EV는 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차로, 배터리에 저장된 에너지로 전기 모터를 회전시켜서 동력을 얻고, 내부 또는 외부의 전원으로부터 배터리를 충전한다. EV는 배터리에 의해 구동되는 바, 배터리를 수시로 충전하여야 하므로 EV 충전소를 설치하여 운용하고 있다.
한편, 차량 대수가 급격하게 증가하게 되면서, 비교적 좁은 공간에 많은 차량이 동시에 주차할 수 있는 기계식 주차타워의 설치가 더욱 많아지고 있는 실정이다.
종래 기술 1(20120113084A)에 개시된 충전을 위한 시스템은 복수의 EV 배터리를 충전하는 충전기가 복수로 구비하여, 외부 전원과 예비전력을 저장한 전력 완충부의 전력량에 기초하여 충전을 수행한다.
그러나, 상기 시스템의 경우 주차 타워에서 EV 배터리를 충전하는 상황을 고려한 것이 아니며, 충전 로봇을 이용하여 충전을 수행하지도 않는다.
종래 기술 2(KR20180115191A)에 개시된 주차 타워용 충전 장치는 충전기, 운반부, 충전기 접속부, 충전기 이송부를 포함하며, 주차 타워에 전기 자동차가 주차되면 충전기가 상하 방향으로 움직이면서 전기 자동차의 배터리를 충전한다.
그러나, 종래 기술 2의 충전기는 별도의 구조물 상에 배치되어야 하므로 기존의 주차 타워에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존의 주차 타워의 소정 영역만 개조하여 EV 배터리를 충전할 수 있는 충전 로봇 및 주차 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 주차 타워로 진입하는 차량에 대한 정보를 충전 로봇에 제공하여 충전을 신속하게 진행하는 주차 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 충전이 완료된 EV를 주차 타워의 적절한 주차 장소로 이동 주차하여 효율적인 주차 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 주차 타워 뿐만 아니라 다양한 주차 공간에서 EV 배터리를 충전할 수 있는 충전 로봇 및 주차 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 시스템은 주차 타워 또는 주차 공간 내 EV를 충전할 수 있는 충전 격납(Housing) 영역을 제공하고 여기에 충전 로봇을 배치할 수 있다.
상기 충전 로봇은 주차 시스템과 통신하는 통신부; EV 충전원에 연결된 충전 건을 조작하는 로봇 암(Arm); 영상 신호의 입력을 위한 입력부; 및 상기 입력부를 통해 입력된 정보에 기초하여 EV의 충전 포트를 인식하고, 상기 충전 포트 및 상기 충전 건이 체결되도록 또는 분리되도록 상기 로봇 암을 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 상기 주차 시스템은 상기 충전 대상 EV의 충전 포트 위치 정보 및 희망 충전량 정보를 상기 통신부를 통해 상기 충전 로봇으로 전송할 수 있다.
상기 주차 시스템은 상기 충전 로봇과 통신하는 통신부; 사용자 입력 또는 영상 신호의 입력을 위한 입력부; 하나 이상의 센싱부; 주차판을 구동하여 충전 로봇이 배치된 영역으로 EV를 이동하는 운반부; 및 상기 센싱부로부터 감지된 정보 또는 상기 입력부를 통해 입력된 정보에 기초하여 진입하는 차량이 상기 충전 로봇에 의해 충전될 충전 대상 EV인지 결정하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 EV 충전이 가능한 충전 격납 영역을 구비한 주차 시스템의 구동 방법은 차량이 진입하면, 상기 진입 차량이 충전 대상 EV인지 결정하는 단계; 상기 진입 차량의 희망 충전량 정보가 입력된 경우, 상기 충전 격납 영역의 사용 가능 여부를 확인하는 단계; 및 상기 충전 격납 영역이 사용 가능한 경우, 상기 진입 차량을 회동 및 수직 구동되는 주차판을 이용하여 상기 충전 격납 영역으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구동 방법은 상기 충전 격납 영역이 사용 중인 경우, 상기 진입 차량을 상기 충전 격납 영역과 인접한 소정의 격납 영역으로 이동시키는 단계; 및 충전 대기 EV 리스트에 상기 진입 차량에 대한 정보를 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 방법은 상기 충전 격납 영역이 사용 중인 경우, 충전 중인 EV의 예상 충전 완료 시간 정보 및 후속 차량의 유무 정보에 기초하여, 상기 진입 차량의 이동 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 방법은 상기 충전 격납 영역이 사용 가능하도록 변경된 경우, 상기 충전 대기 EV 리스트에서 우선 순위가 높은 EV를 상기 충전 격납 영역으로 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 주차판을 이용하여 상기 충전 격납 영역으로 이동시키는 단계는 EV 충전원에 위치한 충전 건을 잡은 충전 로봇이 상기 진입 차량의 충전 포트의 위치에 쉽게 이동하도록 상기 주차판을 회동시키는 단계; 및 회동된 상태로 상기 진입 차량을 수직으로 상승시켜 상기 충전 격납 영역에 주차시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들의 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 아래와 같은 효과가 도출될 수 있다.
첫째로, 기존 주차 공간의 소정 영역만 개조하므로 별도의 충전 시설을 추가로 배치할 필요가 없어서, 용이하게 기존의 주차 공간에 적용할 수 있으며, 공간 활용을 효율적으로 수행할 수 있고, 설치 비용을 절감할 수 있다.
둘째로, 충전 대상 EV를 주차 타워 내의 적절한 주차 장소로 이동시켜, 충전과 주차를 동시에 수행함으로써 충전 및 주차 효율성을 높이게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 타워에서 EV 배터리를 충전하는 충전 로봇의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 로봇이 주차 타워에서 EV 배터리를 충전하는 상황을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 타워의 충전 격납 영역에서 EV 배터리를 충전하는 충전 로봇을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 시스템이 필요 정보를 입력받고 EV 충전 사용자에게 필요 정보를 제공하는 유저 인터페이스를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 시스템, 충전 로봇을 포함한 구성들의 통신 방식을 설명하기 위한 시스템도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 타워를 관리하는 주차 시스템의 구동을 나타내는 시퀀스도, 그리고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 EV 배터리를 충전하는 충전 로봇의 구동을 나타내는 시퀀스도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 타워의 일 영역에서 EV 배터리를 충전하는 충전 로봇(100)의 구성을 나타내는 블록도이다. 주차 타워는 차량이 주차 가능한 복수의 격납(Housing) 영역을 포함한다.
도 1을 참고하면, 충전 로봇(100)은 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(130), 출력부(140), 저장부(150), 전원공급부(160), 로봇 암(Arm)(170), 이동 모듈(180) 및 제어 모듈(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 충전 로봇(100)을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 충전 로봇(100)은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 통신부(110)는 충전 로봇(100)과 주차 시스템(도 2의 200) 사이, 충전 로봇(100)과 이동 단말(도 6의 300) 사이, 충전 로봇(100)과 통신 모듈을 구비한 장치 사이의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 유무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(110)는 이동 통신 모듈, 근거리 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
이동 통신 모듈은 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등) 및 5G(Generation) 통신에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.
입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 123), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(130)는 충전 로봇(100) 내 정보, 충전 로봇(100)을 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(130)는 근접센서(131, proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 123 참조), 무게 감지 센서, 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 충전 로봇(100)은, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(140)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이(141, 복수 개 적용 가능), 하나 이상의 발광 소자, 음향 출력부 및 햅팁 모듈 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이(141)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린으로 구현될 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 충전 로봇(100)과 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부로써 기능함과 동시에, 충전 로봇(100)과 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
저장부(150)는 충전 로봇(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 저장부(150)는 충전 로봇(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 충전 로봇(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다.
전원공급부(160)는 제어 모듈(190)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 충전 로봇(100)의 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(160)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다. 상기 배터리는 유선 또는 무선 충전 방식으로 충전될 수 있는데, 무선 충전 방식은 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식을 포함할 수 있다.
여기서, 제어 모듈(190)은 전원 공급부(160)의 배터리가 운반 작업을 수행하기에 부족한 경우 배터리를 충전하기 위해 충전 로봇(100)을 미리 지정된 충전 장소로 이동할 수 있다. 즉, 충전 로봇(100)은 EV의 배터리를 충전할 수 있으며, 충전 로봇(100)의 배터리 충전이 필요한 경우 미리 지정된 충전 장소로 이동할 수 있다. 미리 지정된 충전 장소는 충전 격납 영역일 수 있다. 이에 따라, 충전 로봇(100)의 급작스런 정지나 오작동이 방지될 수 있다.
로봇 암(Robot Arm, 170)은 충전 로봇(100)의 팔이며 EV 충전원에 연결된 충전 건을 조작할 수 있다. 로봇 암(170)은 하나 또는 복수를 포함할 수 있으며, 제어 모듈(190)의 제어에 따라 충전 건 거치대에서 충전 건을 분리시키고 EV의 충전 포트와 충전 건을 체결할 수 있으며, 충전이 완료되면 EV 의 충전 포트에서 충전 건을 분리하여 충전 건 거치대로 충전 건을 원위치할 수 있다. 여기서, 충전 건과 EV 충전 포트의 결합 방식은 다양한 방식이 적용될 수 있다. 로봇 암(170)은 충전 건과 충전 포트 간의 체결 및 분리를 수행하는데 카메라(121)로부터 촬영된 영상을 이용할 수 있다.
이동 모듈(180)은 충전 로봇(100)을 이동 시키는 모듈이며, 차륜을 통해 직접 이동하는 모듈일 수 있으며, 레일에 충전 로봇(100)이 배치되면 레일을 따라 움직이게 하는 모듈일 수 있다.
제어 모듈(190)은 센싱부(130)로부터 감지된 정보 또는 카메라(121)를 통해 입력된 정보에 기초하여 EV의 충전 포트를 인식할 수 있으며, 충전 포트 및 충전 건이 체결 또는 분리되도록 상기 로봇 암(170)을 제어할 수 있다.
제어 모듈(190)은 EV의 충전 상태 정보를 실시간 주차 시스템(도 2의 200)에 통신부(110)를 통해 전송할 수 있으며, 제어 모듈(190)은 EV로부터 충전 상태 정보를 통신부(110)를 통해 수신할 수 있으며, EV의 충전이 완료되는 경우, EV 충전 완료 정보를 상기 통신부(110)를 통해 주차 시스템(200)으로 전송할 수 있다. 또한, 제어 모듈(190)은 EV 충전 포트 위치 정보 및 희망 충전량 정보를 상기 통신부(110)를 통해 주차 시스템(200)으로부터 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어 모듈(190)은 EV의 충전 완료 메시지를 EV 충전원 또는 충전 건으로부터 수신할 수 있다.
또한, 상기 충전 로봇(100)은 주차 타워 뿐만 아니라 단층 또는 다층으로 형성된 주차 공간에 배치될 수 있다.
이하에서는 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 로봇(100)이 주차 타워(PTO)에서 EV 배터리를 충전하는 상황을 설명하기로 한다.
주차 타워(PTO)는 기계식 주차 타워이며, 건물 내 수직 공간에 복수의 격납 영역을 두어 복수의 차량을 주차시킬 수 있다. 여기서, 복수의 격납 영역 각각은 고정되고 차량을 이동시키는 운반부를 통해 차량이 소정의 격납 영역으로 주차될 수 있다. 다만, 실시 예에 따라서는 복수의 격납 영역 각각이 회전 이동하는 방식으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 충전 격납 영역은 지상에 설치될 수 있다.
출입구(GA)는 EV가 진입하고 진출하는 장소이며 출입 게이트(273)와 제1 카메라(221a)를 포함할 수 있으며, 카메라(221a)는 기둥(225a)에 의해 고정될 수 있다. 출입 게이트(273)는 주차 시스템(200)의 제어에 따라 EV가 출입하도록 개폐 구동할 수 있다. 주차 시스템(200)은 제1 카메라(221a)를 통해 촬영된 영상에서 EV의 차종, 차량명, EV 충전 포트의 위치 등을 인식할 수 있다. 즉, 주차 시스템(200)은 출입구(GA)로 진입하는 차량이 EV인지, 충전 포트의 위치는 어디인지 등을 인식할 수 있으며, 해당 정보를 충전 로봇(100)에 제공할 수 있다.
여기서, 주차 시스템(200)은 PLC(Power Line Communication) 방식의 유선 통신으로 각종 데이터를 충전 로봇(100) 및 기타 기기로 전송할 수 있으며, 선택적 실시 예로 무선 통신 방식으로 각종 데이터를 전송할 수 있다.
주차 시스템(200)은 사용 가능한 격납 영역이 있는 경우 출입하는 차량을 모두 진입시킬 수 있으나, 실시 예에 따라서는, 휘발유, 경유 등을 동력으로 사용하는 차량의 진입을 불허할 수 있으며, 등록된 회원만 출입하도록 출입 게이트(273)를 제어할 수 있다.
아울러, 주차 시스템(200)은 소정의 회원에게는 충전비용을 할인 해주거나 다양한 쿠폰을 발행할 수 있으며, 상기 쿠폰은 EV 탑승자의 이동 단말(도 6의 300)로 푸쉬(PUSH) 메시지 형태로 제공될 수 있으나, 실시 예가 이에 국한되는 것은 아니다.
주차 시스템(200)은 주차 타워(PTO)에 주차되는 차량들을 관리하는 시스템이며, 주차 타워(PTO)는 복수의 격납 영역(AA, AA1~AAn)을 포함할 수 있다. 복수의 격납 영역(AA, AA1~AAn)은 차량이 주차되는 주차면(271a, 271b)를 포함할 수 있다. 복수의 격납 영역(AA)은 충전 로봇(100)이 배치되어 EV 배터리를 충전하는 충전 격납 영역(AA1)을 포함할 수 있다.
또한, 주차 시스템(200)은 운반부(도 5의 260)를 포함하며, 운반부(260)는 주차판(PS)를 회동하는 회동부(261), 주차판(PS)를 수직 방향으로 승하강 이동시키는 승하강부(263) 및 주차판(PS)을 수평 방향으로 횡행 이동시키는 횡행 이동부(미도시, 도 5의 265)를 포함할 수 있다. 여기서, 회동부(261)는 주차판(PS)을 돌려서 차량의 주차 방향을 설정할 수 있으며, 주차판(PS)은 격납 영역으로 진입하는 경우 주차면이 될 수 있으나, 실시 예에 따라서는 주차면과 별개로 구현될 수도 있다.
여기서, 충전 격납 영역(AA1)은 주차 타워(PTO)의 꼭대기 층에 배치될 수 있으나, 구현 예에 따라서는 주차 타워(PTO)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 상기 충전 격납 영역(AA1)의 구체적인 구조는 도 3을 참고하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 타워(PTO)의 충전 격납 영역(AA1)에서 EV 배터리를 충전하는 충전 로봇(100)을 설명하기 위한 도면이며, 충전 격납 영역(AA1)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
주차 시스템(200)은 우선 출입구(GA)를 통과하는 진입 차량이 충전 대상 EV인지 결정할 수 있으며, 진입하는 차량이 충전 대상 EV인 경우, 충전 격납 영역(AA1)으로 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 주차 시스템(200)은 운반부(도 5의 260)를 이용하여 EV를 충전 격납 영역(AA1)으로 이동시킬 수 있다. 여기서, 충전 격납 영역판(360)에는 EV 충전원(320), EV 충전원(320)에 연결된 케이블(323) 및 어뎁터(345)를 포함하는 충전 건(343)이 배치될 수 있으며, 로봇 팔(170a)을 구비한 충전 로봇(100a)이 배치될 수 있다. 또한, 충전 로봇(100a)의 이동을 위한 레일(Rail)이 배치될 수 있다.
충전 격납 영역판(360)의 사이즈는 주차면(271aa)의 사이즈보다 크게 구현될 수 있으며, 충전 격납 영역(AA1)에 EV가 주차되지 않은 경우, 충전 격납 영역판(360)은 상기 충전 격납 영역(AA1) 내의 공중에 배치되다가 운반부(260)에 의해 주차판(PS)이 주차면(271aa)에 위치하는 경우, 하강하여 주차면(271aa) 상부에 닿도록 배치될 수 있으나, 상기 충전 격납 영역판(360)의 결합 방식은 구현 예에 따라 다양할 수 있다. 여기서, 주차면(271aa)은 주차판(PS)과 동일할 수 있으나, 별개의 판으로 구현될 수 있다.
충전 로봇(100a)은 로봇 팔(170a)을 이용하여 EV의 충전 포트와 충전 건(343)의 어뎁터(345)를 체결할 수 있다. 충전 로봇(100a)은 EV 충전원(320)에 EV 충전을 시작하라고 명령을 내릴 수 있으며, EV 충전원(320)은 충전 로봇(100a)에 충전 완료 명령을 전송할 수 있다. 전송 방식으로 유선 또는 무선으로 수행될 수 있다.
충전 로봇(100a)은 주차 시스템(200)으로부터 EV의 충전 포트 위치 정보 및 희망 충전량 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 충전을 수행할 수 있다. 이에 따라, 충전 속도가 빠르게 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 시스템(200)이 필요 정보를 입력받고 EV 충전 사용자에게 필요 정보를 제공하는 유저 인터페이스를 나타낸다.
도 4를 참고하면, 충전 시스템(200)은 디스플레이(241)를 통해 사용자 입력을 입력받을 수 있다. 가령, 디스플레이(241)는 터치 입력을 통해 EV의 차량 번호 정보(410), 연락 번호 정보(420), 희망 충전 비용 정보(430) 등을 입력받을 수 있다. 여기서, 충전 시스템(200)은 충전 완료까지 대기 시간 정보(440)를 디스플레이(241)에 표시하여 사용자에게 제공할 수 있다. 다만, 실시 예에 따른 충전 시스템(200)은 도 4에 도시된 사항보다 많은 정보를 입력 또는 표시할 수 있다.
실시 예에 의하면, 주차 시스템(200)은 도 4에 도시된 정보를 EV 운행자의 이동 단말(도 6의 300)을 통해서도 수집할 수 있다. 이를 위해 이동 단말(300)은 어플리케이션을 통해 주차 시스템(200)에 접속하여 해당 정보를 주차 시스템(200)에 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 시스템(200)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참고하면, 주차 시스템(200)은 통신부(210), 입력부(220), 하나 이상의 센싱부(230), 출력부(240), 저장부(250) 및 운반부(260) 및 제어 모듈(290)을 포함할 수 있다. 도 5를 설명함에 있어 도 1과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
통신부(210)는 충전 로봇(100) 및 EV 에 대응되는 이동 단말(가령, 도 6의 300)과 통신할 수 있다. 이동 단말은 EV를 운행한 사용자의 이동 단말로, 충전 상태 정보, 주차 위치 정보 등을 상기 통신부(210)를 통해 수신할 수 있다.
입력부(220)는 사용자 입력 또는 영상 신호의 입력을 위한 모듈로, 사용자의 차량 정보, 연락번호 정보, 희망 충전 비용 정보, 희망 충전량 정보 등을 사용자로부터 입력받을 수 있다.
저장부(250)는 충전 대기하는 EV 리스트 정보를 저장할 수 있다. 상기 충전 대기 EV들의 경우 우선 순위가 부여될 수 있으며, 제어 모듈(290)은 우선 순위가 높은 EV 순으로 충전 격납 영역(AA1)으로 이동시킬 수 있다.
운반부(260)는 주차판(PS)을 구동하여 충전 로봇(100)이 배치된 충전 격납 영역(AA1)으로 EV를 이동시킬 수 있다. 운반부(260)는 주차판(PS)을 회동하는 회동부(261), 주차판(PS)을 수직 방향으로 승하강 이동시키는 승하강부(263) 및 주차판(PS)을 수평 방향으로 횡행 이동시키는 횡행 이동부(265) 등을 포함할 수 있다.
제어 모듈(290)은 충전 격납 영역의 사용 상태에 따라 EV를 소정의 격납 영역으로 이동시킬 수 있다. 가령, 제어 모듈(290)은 EV가 진입한 경우, 충전 격납 영역이 사용 가능한 경우 해당 EV를 충전 격납 영역으로 이동시킬 수 있으며, 충전 격납 영역이 사용 불가한 경우, 해당 EV를 충전 격납 영역에 인접한 영역으로 이동시키거나, 현재 충전 중인 EV의 충전 완료 시간 및 후속 진입 차량의 유무에 기초하여 격납 영역 외의 장소에서 대기할 수 있다.
제어 모듈(290)은 센싱부로부터 감지된 정보 또는 카메라(221)를 통해 입력된 정보에 기초하여 진입하는 차량이 충전 로봇(100)에 의해 충전될 충전 대상 EV인지 결정할 수 있다. 여기서, 충전 대상 EV는 EV 차량이면서 사용자의 의사에 의해 충전이 수행될 EV를 나타낸다.
제어 모듈(290)은 충전 격납 영역(AA1)이 사용 가능한 공간(빈 공간)인 경우, 충전 대상 EV이 충전 격납 영역(AA1)으로 이동하도록 상기 운반부(260)를 제어할 수 있으며, 충전 격납 영역(AA1)이 사용 중인 경우 충전 대기 EV 리스트에 해당 EV를 추가하고, 해당 충전 대기 EV를 충전 격납 영역(AA1)과 인접한 격납 영역으로 이동시킬 수 있다. 충전 격납 영역(AA1)과 인접한 격납 영역은 대기 우선순위에 따라 충전 격납 영역(AA1)과의 거리가 정해질 수 있다.
그러다가, 제어 모듈(290)은, 충전 완료된 EV가 다른 격납 영역으로 이동되는 경우, 충전 대기 EV 중에서 우선 순위가 높은 EV를 충전 격납 영역(AA1)으로 이동시켜, 충전을 수행할 수 있다.
제어 모듈(290)은 충전 대상 EV를 충전 격납 영역(AA1)로 이동시킬 때, 충전 로봇(100)의 위치와 충전 대상 EV 의 충전 포트가 인접하도록 운반부(260), 특히 회동부(261)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제어 모듈(290)은 EV가 충전 격납 영역(AA1)에 도착하자마자 즉시로 EV 배터리를 충전할 수 있다.
제어 모듈(290)은 진입하는 차량이 EV가 아닌 경우, 차량을 충전 격납 영역(AA1)과 멀리 떨어진 격납 영역으로 이동시키도록 운반부(260)를 제어할 수 있다. 제어 모듈(290)은 진입하는 차량이 EV 이나 충전 의사가 없는 경우 역시 충전 격납 영역(AA1)과 멀리 떨어진 격납 영역으로 이동시킬 수 있다.
제어 모듈(290)은 충전 대상 EV의 충전 포트 위치 정보를 통신부(210)를 통해 충전 로봇(100)으로 전송할 수 있고, 희망 충전량 정보를 입력부(220)를 통해 입력받아 충전 로봇(100)에 전송할 수 있다.
아울러, 제어 모듈(290)은 충전이 완료되면 충전 대상 EV에 대응되는 단말로 충전 완료 알림을 전송할 수 있다.
상술한 주차 시스템(200)은 주차 타워 뿐만 아니라 단층 또는 다층으로 형성된 주차 공간에 적용될 수 있으며, 지하 주차장에도 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구성들 간의 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참고하면, 주차 시스템(200)은 유선 통신의 일종인 PLC(Power Line Communication)를 통해 충전 로봇(100)과 통신할 수 있다. PLC는 전력선을 통해 음성, 문자데이터 및 영상 등을 전송할 수 있다. 선택적 실시 예로 주차 시스템(200)은 EV 충전원(320)과도 PLC로 통신할 수 있다.
또한, 주차 시스템(200) 및 충전 로봇(100)은 5G 통신 모듈을 구비할 수 있다. 주차 시스템(200) 및 충전 로봇(100)은 100Mbps 내지 20Gbps 속도로 데이터를 전송할 수 있어서 대용량의 동영상을 이동 단말(300)로 전송할 수 있으며, 저전력으로 구동되어 전력 소비를 최소화할 수 있다.
또한, 주차 시스템(200) 및 충전 로봇(100)은 각종 사물 지능 통신(IoT(Internet of Things), IoE(Internet of Everything), IoST(Internet of Small Things) 등)을 지원할 수 있으며, 주차 시스템(200) 및 충전 로봇(100)은 M2M(Machine to Machine) 통신, V2X(Vehicle to Everything) 통신, D2D(Device to Device) 통신 등을 지원할 수 있다.
주차 시스템(200)은 사용자(USER)가 소지한 이동 단말(300)로부터 EV 희망 충전량 정보, EV 충전 포트 정보 등을 수신할 수 있다. 선택적 실시 예로 주차 시스템(200)은 상술한 바와 같이 유저 인터페이스를 통해 희망 충전량 정보 등을 입력받을 수 있다.
또한, 주차 시스템(200) 및 충전 로봇(100)은 인공지능에 관한 모듈을 탑재할 수 있다. 여기서, 인공 지능(artificial intelligence, AI)은, 인간의 지능으로 할 수 있는 사고, 학습, 자기계발 등을 컴퓨터가 할 수 있도록 하는 방법을 연구하는 컴퓨터 공학 및 정보기술의 한 분야로, 컴퓨터가 인간의 지능적인 행동을 모방할 수 있도록 하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 인공지능은 그 자체로 존재하는 것이 아니라, 컴퓨터 과학의 다른 분야와 직간접으로 많은 관련을 맺고 있다. 특히 현대에는 정보기술의 여러 분야에서 인공지능적 요소를 도입하여, 그 분야의 문제 풀이에 활용하려는 시도가 매우 활발하게 이루어지고 있다.
머신 러닝(machine learning)은 인공지능의 한 분야로, 컴퓨터에 명시적인 프로그램 없이 배울 수 있는 능력을 부여하는 연구 분야를 포함할 수 있다. 구체적으로 머신 러닝은, 경험적 데이터를 기반으로 학습을 하고 예측을 수행하고 스스로의 성능을 향상시키는 시스템과 이를 위한 알고리즘을 연구하고 구축하는 기술이라 할 수 있다. 머신 러닝의 알고리즘들은 엄격하게 정해진 정적인 프로그램 명령들을 수행하는 것이라기보다, 입력 데이터를 기반으로 예측이나 결정을 이끌어내기 위해 특정한 모델을 구축하는 방식을 취할 수 있다.
이하에서는 도 7을 참고하여, 주차 타워(PTO)를 관리하는 주차 시스템(200)의 구동 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 주차 시스템(200)은 차량이 주차 시스템(200)의 관리 범위 내로 진입하는 경우(S605), 차량이 충전 로봇(100)에 의해 충전될 충전 대상 EV인지 판단한다(S610). 즉, 주차 시스템(200)은 충전 대상 EV인지 결정할 수 있다.
주차 시스템(200)은 차량이 EV라고 하더라도 사용자가 충전을 원하지 않는 경우, 충전 대상 EV에서 제외할 수 있다.
주차 시스템(200)은 차량이 충전 대상 EV가 아닌 경우(S610), 충전 격납 영역과 먼 격납 영역으로 차량을 주차하고(S630), 차량에 대응되는 이동 단말로 주차 위치 정보를 전송한다(S635).
즉, 주차 시스템(200)은 해당 차량의 충전 우선 순위를 가장 낮게 설정할 수 있다.
만약, 차량이 충전대상 EV인 경우(S610), 주차 시스템(200)은 충전 격납 영역이 사용 중인지 판단한다(S620).
주차 시스템(200)은 현재 충전 중인 EV의 충전 완료 여부를 모니터링할 수 있다. 주차 시스템(200)은 충전 로봇(100) 또는 EV 충전원(320)과 통신하여 EV의 충전 상태를 모니터링할 수 있다. 충전이 완료되면, 주차 시스템(200)은 충전 완료된 EV를 다른 격납 영역으로 이동시킬 수 있으며, 충전대기하는 EV 중 우선 순위가 높은 EV가 충전되도록 충전 격납 영역으로 이동시킬 수 있다. 이를 위해 주차 시스템(200)은 충전 대기 EV 리스트를 관리하며, 충전 우선 순위가 높은 EV가 먼저 충전되게 할 수 있다.
주차 시스템(200)은 충전 격납 영역이 사용 중인 경우(S620), 차량을 충전 대기 격납 영역으로 이동시킨다(S633).
이때, 주차 시스템(200)은 진입 차량의 충전 우선 순위가 최우선이면, 바로 충전 격납 영역으로 이동시킬 수 있으나, 다른 EV의 충전 우선 순위가 높으면 진입 차량을 충전 대기 격납 영역으로 이동시킬 수 있다.
선택적 실시 예로 주차 시스템(200)은 완전 충전된 EV를 소정의 격납 영역으로 이동시키고 주차판에 배치된 EV를 바로 충전 격납 영역으로 이동시킬 수 있다. 즉, 주차 시스템(200)은 충전 중인 EV의 예상 충전 완료 시간 정보 및 상기 주차 타워로 진입하는 후속 차량의 유무 정보에 기초하여, 상기 진입 차량의 이동 여부를 결정할 수 있다. 이때, 충전 격납 영역으로 바로 이동하는 EV는 격납 영역이 아닌 소정의 장소에서 대기할 수 있다.
만약, 진입 차량이 충전 격납 영역으로 이동하는 경우, 주차 시스템(200)은 EV 충전원에 위치한 충전 건을 잡은 충전 로봇이 진입 차량의 충전 포트의 위치에 쉽게 이동하도록 주차판을 회동시키고, 회동된 상태로 상기 진입 차량을 수직으로 상승시켜 상기 충전 격납 영역에 주차시킬 수 있다.S645 단계에서, 주차 시스템(200)은 충전 격납 영역이 사용 가능한 경우, 차량을 충전 격납 영역으로 이동시킨다(S650).그러면, 주차 시스템(200)은 EV를 충전하고(S655), 주차 영역으로 EV를 이동시킨다(S660).
다시 S620으로 돌아가서, 주차 시스템(200)은 충전 격납 영역이 사용 불가능한 경우(S620), EV를 충전대기 격납 영역 또는 현재 위치에서 대기할 수 있다(S648).
주차 시스템(200)은 충전대기 EV가 많은 경우, 충전 대기 EV 리스트의 우선순위에 기초하여 EV를 순차적으로 충전할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 로봇(100)이 충전을 수행하는 과정을 나타낸다.
먼저, 충전 로봇(100)은 EV 차량이 충전 격납 영역(AA1)으로 진입하면 충전 건을 파지(S710)한다. 구현 예에 따라서는, 충전 로봇(100)과 충전 건이 일체형으로 구현될 수 있다.
다음으로, 충전 로봇(100)은 EV 충전 포트로 이동한다(S720). 충전 로봇(100)은 주차 시스템(200)으로부터 EV의 충전 포트 위치 정보를 수신할 수 있으며, 로봇 팔(170)에 포함된 카메라(121)를 이용하여 충전 포트를 인식할 수 있다.
충전 로봇(100)은 촬영 영상에 기초하여 충전 건과 충전 포트를 체결한다(S730). 촬영 영상은 영상 처리가 가능한 비젼 카메라가 이용될 수 있다.
충전 로봇(100)은 충전 완료 신호를 EV 충전원으로부터 수신하면, 촬영 영상에 기초하여 충전 건과 충전 포트를 분리한다(S740).
충전 건은 충전 중에 또는 충전 완료 후에 처음 충전 건을 충전 포트에 체결할 때와 다른 형태를 가질 수 있다. 가령, 충전 건은 케이블로 인해 중력 방향으로 움직일 수 있다. 이에, 충전 로봇(100)은 비젼 카메라를 이용한 촬영 영상에 기초하여 충전 건과 충전 포트를 분리할 수 있다.
그 다음, 충전 로봇(100)은 충전 건을 충전 거치대에 원위치 시킨다(S750).
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 상기 컴퓨터는 충전 로봇(100)의 제어 모듈(190) 또는 주차 시스템(200)의 제어 모듈(290)을 포함할 수도 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고서 다른 구체적인 실시예로 다양하게 수정 및 변형할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. EV 충전이 가능한 충전 격납(Housing) 영역에 배치되는 충전 로봇으로서,
    주차 시스템과 통신하는 통신부;
    EV 충전원에 연결된 충전 건을 조작하는 로봇 암(Arm);
    영상 신호의 입력을 위한 입력부; 및
    상기 입력부를 통해 입력된 정보에 기초하여 EV의 충전 포트를 인식하고, 상기 충전 포트와 상기 충전 건이 체결 또는 분리되도록 상기 로봇 암을 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
    상기 제어 모듈은,
    EV의 충전이 완료되는 경우, EV 충전 완료 정보를 상기 주차 시스템으로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는, 충전 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 EV의 충전 포트 위치 정보 및 희망 충전량 정보를 상기 주차 시스템으로부터 수신하도록 상기 통신부를 제어하며, 상기 EV의 충전 상태 정보를 상기 주차 시스템으로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는, 충전 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    이동 모듈을 더 포함하며,
    상기 제어 모듈은,
    상기 EV의 충전 포트 위치 정보에 기초하여, 상기 로봇 암이 상기 충전 건을 잡은 상태에서 상기 EV의 충전 포트 위치로 쉽게 이동 가능한 상기 충전 격납 영역의 일 지점으로 이동하도록 상기 이동 모듈을 제어하는, 충전 로봇.
  4. EV 충전이 가능한 충전 격납 영역을 구비한 주차 시스템으로서,
    상기 충전 격납 영역에 위치하는 충전 로봇과 통신하는 통신부;
    사용자 입력 또는 영상 신호의 입력을 위한 입력부;
    하나 이상의 센싱부;
    주차판을 구동하여 상기 충전 로봇이 배치된 영역으로 EV를 이동시키는 운반부; 및
    상기 센싱부로부터 감지된 정보 또는 상기 입력부를 통해 입력된 정보에 기초하여 진입하는 차량이 충전 대상 EV인지 결정하는 제어 모듈을 포함하며,
    상기 제어 모듈은,
    상기 진입 차량이 충전 대상 EV이고, 상기 충전 격납 영역이 사용 가능한 경우, 상기 충전 대상 EV를 상기 충전 격납 영역으로 이동하도록 상기 운반부를 제어하는, 주차 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운반부는,
    EV가 탑재된 주차판을 회동시키는 회동부, 상기 주차판을 수직 방향으로 이동시키는 승하강부, 및 상기 주차판을 수평 방향으로 이동시키는 횡행 이동부를 포함하며,
    상기 제어 모듈은,
    상기 충전 대상 EV를 상기 충전 격납 영역으로 이동할 때, 충전 건을 잡은 상기 충전 로봇의 위치와 상기 충전 대상 EV의 충전 포트가 인접하도록 상기 EV를 상기 회동부에 의해 회동되도록 상기 운반부를 제어하는, 주차 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 진입 차량이 EV 가 아닌 경우, 상기 진입 차량을 상기 충전 격납 영역과 소정 거리를 둔 격납 영역으로 이동하도록 상기 운반부를 제어하는, 주차 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 진입 차량이 충전 대상 EV이나 상기 충전 격납 영역이 사용 중인 경우, 상기 진입 차량을 상기 충전 격납 영역과 인접한 격납 영역으로 이동하도록 상기 운반부를 제어하며, 충전 대기 EV 리스트에 상기 진입 차량에 대한 정보를 추가하는, 주차 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 충전 격납 영역이 사용 가능하도록 변경된 경우, 충전 대기 EV 리스트에서 우선 순위가 높은 EV가 상기 충전 격납 영역으로 이동하도록 상기 운반부를 제어하는, 주차 시스템.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 충전 대상 EV의 충전 포트 위치 정보 및 희망 충전량 정보를 상기 통신부를 통해 상기 충전 로봇으로 전송하는, 주차 시스템.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 충전 대상 EV에 대응되는 단말로 충전 완료 알림을 전송하도록 상기 통신부를 제어하는, 주차 시스템.
  11. EV 충전이 가능한 충전 격납 영역을 구비한 주차 시스템의 구동 방법으로서,
    차량이 진입하면, 상기 진입 차량이 충전 대상 EV인지 결정하는 단계;
    상기 진입 차량의 희망 충전량 정보가 입력된 경우, 상기 충전 격납 영역의 사용 가능 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 충전 격납 영역이 사용 가능한 경우, 상기 진입 차량을 회동 및 수직 구동되는 주차판을 이용하여 상기 충전 격납 영역으로 이동시키는 단계를 포함하는, 주차 시스템의 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 충전 격납 영역이 사용 중인 경우, 상기 진입 차량을 상기 충전 격납 영역과 인접한 소정의 격납 영역으로 이동시키는 단계; 및
    상기 진입 차량에 대한 정보를 충전 대기 EV 리스트에 추가하는 단계를 더 포함하는, 주차 시스템의 구동 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 충전 격납 영역이 사용 중인 경우, 충전 중인 EV의 예상 충전 완료 시간 정보 및 진입하는 후속 차량의 유무 정보에 기초하여, 상기 진입 차량의 이동 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 주차 시스템의 구동 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 충전 격납 영역이 사용 가능하도록 변경된 경우, 상기 충전 대기 EV 리스트에서 우선 순위가 높은 EV를 상기 충전 격납 영역으로 이동하는 단계를 더 포함하는, 주차 시스템의 구동 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 주차판을 이용하여 상기 충전 격납 영역으로 이동시키는 단계는,
    EV 충전원에 위치한 충전 건을 잡은 충전 로봇이 상기 진입 차량의 충전 포트의 위치에 쉽게 이동하도록 상기 주차판을 회동시키는 단계; 및
    회동된 상태로 상기 진입 차량을 수직으로 상승시켜 상기 충전 격납 영역에 주차시키는 단계를 포함하는, 주차 시스템의 구동 방법.
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