KR20200119998A - Automatic charging system of electric vehicel and system for distinguishing parking status of vehicle using sensor fusion - Google Patents

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KR20200119998A
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Abstract

An objective of the present invention is to contribute to battery performance improvement. An automatic charging system for an electric vehicle, which can be moved on a parking lot wall, comprises: a license plate number recognition unit (100) to recognize a license plate number through image recognition; a charging order determination unit (200) to determine a charging order by using an ultrasonic sensor; a communication unit (300) to perform communication between a charger and a vehicle; an electric vehicle determination unit (400) to determine whether a vehicle is an electric vehicle based on communication of the communication unit; and a charging terminal connection unit (500) to move to an electric vehicle to automatically connect a charging terminal.

Description

전기차 자동충전 시스템과 센서 퓨전을 이용한 차량의 주차 상태 파악 시스템{AUTOMATIC CHARGING SYSTEM OF ELECTRIC VEHICEL AND SYSTEM FOR DISTINGUISHING PARKING STATUS OF VEHICLE USING SENSOR FUSION} Electric vehicle automatic charging system and vehicle parking status identification system using sensor fusion {AUTOMATIC CHARGING SYSTEM OF ELECTRIC VEHICEL AND SYSTEM FOR DISTINGUISHING PARKING STATUS OF VEHICLE USING SENSOR FUSION}

본 발명은 전기차 자동충전 시스템과 센서 퓨전을 이용한 차량의 주차 상태 파악 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는 주차장 벽면 이동형 전기차 자동충전 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 실내 주차장 벽면에 수평이동 레일과 로봇팔을 이용하여 주차된 전기 자동차의 inlet에 충전기를 삽입하여 자동 충전 시작 및 충전 완료시 종료하는 시스템 및 전기차 충전 인프라를 구축하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an electric vehicle automatic charging system and a vehicle parking state identification system using sensor fusion. Specifically, it relates to a mobile electric vehicle automatic charging system on the wall of a parking lot. The present invention relates to a system for starting and ending automatic charging by inserting a charger into an inlet of an electric vehicle parked using a horizontal moving rail and a robot arm on the wall of an indoor parking lot, and a technology for building an electric vehicle charging infrastructure.

세계는 점점 고갈되는 석유 에너지와 온실가스로 인한 환경오염의 심화를 우려하여 친환경적인 에너지 정책을 펼치기 위해 노력하고 있는데, 전기차 는 그러한 에너지 정책 중 하나이다. 전기차는 기존의 내연기관 자동차보다 에너지 효율이 높고, 장기적으로 연료비를 절감할 수 있으며, 유지보수가 쉽다는 장점이 있다. 테슬라, 아우디 등 세계적으로 유명한 자동차 제조업체들이 국가 정부의 적 극적인 지원을 받아 전기차를 보다 합리적인 가격에 생산하고, 기술 개발에 많은 힘을 쏟으면서 전기차 시장은 더욱 커질 것으로 전망된다.The world is making efforts to implement eco-friendly energy policies, fearing the deepening of environmental pollution caused by increasingly depleted petroleum energy and greenhouse gases, and electric vehicles are one such energy policy. Electric vehicles are more energy efficient than conventional internal combustion engine vehicles, can reduce fuel costs in the long run, and are easy to maintain. World-renowned automakers such as Tesla and Audi are expected to produce electric vehicles at more reasonable prices with the active support of the national government and devote a lot of energy to technology development, and the electric vehicle market is expected to grow even larger.

지난 2017년, 한국수입자동차협회(KAIDA)는 국내 전기차 누적 등록 대 수가 2만 대를 넘어섰다고 발표했다. 바로 작년 해인 2016년에 비교하는 2배가 넘는 수치를 달성했다. 이처럼 국내의 전기차 시장의 규모는 점차 커지고 있는데, 이에 반해 전기차 충전 인프라는 매우 빈약하다. 환경부에 따르면, 2017년 4월을 기준으로 전국에 설치된 전기차 충전기는 급속 1320대, 완속 1406대로 전기차 누적 등록대 수가 2만을 넘어서는 것에 비해 턱없이 부족한 숫자이다. In 2017, the Korea Imported Vehicle Association (KAIDA) announced that the cumulative number of registered electric vehicles in Korea exceeded 20,000. It achieved more than twice the number compared to 2016, which was just last year. As such, the scale of the domestic electric vehicle market is gradually increasing, whereas the electric vehicle charging infrastructure is very poor. According to the Ministry of Environment, as of April 2017, the number of electric vehicle chargers installed nationwide was 1,320 rapidly and 1406 slowly, compared to the cumulative number of registered electric vehicles exceeding 20,000.

일반적으로 전기차 충전 시간이 급속은 30분, 완속은 4~9시간이 걸 린다. 이에 따라 전기차를 소유하고 있는 차주들은 몇 안 되는 충전소를 직접 찾아 가 충전이 완료될 때까지 오랜 시간 기다려야 하는 번거로움을 겪고 있다. 현재 정 부에서도 전기차 충전 인프라가 수요보다 턱없이 부족함을 인지하고 인프라를 구축 하기 위해 여러 가지 정책과 지원을 펼치고 있다. 따라서 전기차 충전 인프라의 구 축과 보급을 위해 현 전기차 충전 시스템의 개선은 미래를 위해 꼭 해결해야 할 필 수 과제다.In general, the charging time of an electric vehicle takes 30 minutes for a fast and 4 to 9 hours for a slow charge. As a result, owners of electric vehicles are experiencing the hassle of visiting a few charging stations and waiting a long time for charging to complete. The current government is also aware of the lack of electric vehicle charging infrastructure than demand, and is implementing various policies and supports to establish the infrastructure. Therefore, the improvement of the current electric vehicle charging system for the construction and distribution of electric vehicle charging infrastructure is an essential task that must be solved for the future.

일반 충전은 운전자가 직접 충전 시작하며, 오랜 시간이 걸림에도 불구하고 완충까지 기다린 후 충전을 종료하고 이동주차를 해야만 하는 불편함이 있다. 또한 충전을 위해 충전소까지 방문해야하며, 장소가 적고 대기 순서 없이 충 전중인 차량이 자리를 비켜줄 때까지 기다려야만 한다는 한계를 가지고 있다.Normal charging starts directly by the driver, and even though it takes a long time, there is an inconvenience of having to finish charging and carry out mobile parking after waiting for full charge. In addition, there is a limitation in that you have to visit the charging station for charging, and there are few places and you have to wait for the vehicle being charged to leave without waiting order.

본 발명에 따른 주차장 벽면 이동형 전기차 자동충전 시스템은 다음 과 같은 해결과제를 가진다.The automatic charging system for a mobile electric vehicle on the wall of a parking lot according to the present invention has the following challenges.

첫째, 운전자가 차량충전을 위해 대기하거나 완료 후 이동주차하는 등에 대한 불편함을 해소하는 서비스를 제공하고자 한다.First, it is intended to provide a service that relieves the inconvenience of the driver waiting for vehicle charging or moving parking after completion.

둘째, 동시에 완전방전과 과 충전을 방지하여 배터리 성능 향상에 기여하고자 한다. Second, it tries to contribute to the improvement of battery performance by preventing complete discharge and overcharging at the same time.

다만, 본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.However, the technical problems to be achieved by the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and various technical problems may be derived from the contents to be described below within a range that is obvious to a person skilled in the art.

본 발명은 주차장 벽면 이동형 전기차 자동충전 시스템으로서, 영상 인식을 통해 차량 번호를 인식하는 차량번호 인식부(100); 초음파센서를 활용하여 충전 순서를 결정하는 충전순서 결정부(200); 충전기와 차량 간의 교신을 수행하는 통신부(300); 상기 통신부의 교신에 기반하여, 전기차 여부를 판단하는 전기차 판단부(400); 및 전기차로 이동하여 충전단자를 자동으로 연결하는 충전단자 연결부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is an electric vehicle automatic charging system for moving on a wall of a parking lot, comprising: a vehicle number recognition unit 100 for recognizing a vehicle number through image recognition; A charging order determination unit 200 for determining a charging order using an ultrasonic sensor; A communication unit 300 for performing communication between the charger and the vehicle; An electric vehicle determination unit 400 that determines whether or not an electric vehicle is based on communication from the communication unit; And it characterized in that it comprises a charging terminal connector 500 for automatically connecting the charging terminal by moving to the electric vehicle.

본 발명에 따른 주차장 벽면 이동형 전기차 자동충전 시스템은 다음 과 같은 효과를 가진다.The automatic charging system for electric vehicles on the wall of a parking lot according to the present invention has the following effects.

첫째, 자동충전기가 주차된 전기차를 감지하여 충전을 시작하고 종 료함으로써 운전자의 전기차 충전의 불편함을 해소하는 효과가 있다.First, the automatic charger detects the parked electric vehicle and starts and ends charging, thereby eliminating the inconvenience of the driver's electric vehicle charging.

둘째, 한 대의 충전기로 주차된 여러 차량 (3~4대)을 순차적으로 충 전함으로써 전력피크를 방지할 수 있다. 전기차 충전기는 고전력으로 동시에 여러 대를 동시에 사용할 시 블랙아웃을 발생시키는 효과가 있다.Second, power peaks can be prevented by sequentially charging several parked vehicles (3-4 vehicles) with one charger. Electric vehicle chargers have the effect of generating blackout when using multiple units at the same time with high power.

셋째, 배터리 방전과 과 충전을 방지하여 배터리 수명과 성능향상에 기여하는 효과가 있다.Third, there is an effect of contributing to battery life and performance improvement by preventing battery discharge and overcharging.

넷째, 장시간 차량을 운행하지 않는 시간(일과 후 야간, 수면시간, 출근 후 퇴근까지 등)에 자율적인 충전이 가능하여 운전자로 하여금 배터리 잔량에 관한 걱정을 해소하는 효과가 있다.Fourth, autonomous charging is possible during times when the vehicle is not operated for a long time (after work, at night, during sleep, from work to work, etc.), thereby reducing the driver's worries about the remaining battery power.

다섯째, 기존에 활용되지 않는 빈 공간을 활용하며, 한 대로 여러 차량을 충전할 수 있으므로 설치, 제작비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.Fifth, there is an effect of reducing installation and manufacturing costs since it utilizes an empty space that has not been used before and can charge multiple vehicles with one.

도 1은 본 발명에 따른 전기차 자동충전 시스템의 모식도이다. 도 2는 본 발명에 따른 충전시스템의 로봇팔이 폴딩된 것을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 충전시스템의 로봇팔이 언 폴딩된 것을 나타낸다. 도 4는 본 발명에 있어서, 수평이동을 위한 레일을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 차량의 예시이고, 도 6은 해당 차량의 인식결과이다. 도 7은 주차 순서를 기반으로 충전 순서를 결정하는 알고리즘이다.
도 8은 충전소와 차량 사이의 통신 구성을 나타낸다.
도 9는 전기차 충전 공간 연료차 이용 시 경고 시스템 흐름도이다. 도 10은 본 발명에 따른 레일 및 로봇팔의 모식도이다.
도 11은 정밀한 제어가 가능한 Dobot, Sliding rail kit를 나타낸다. 도 12는 6축 로봇팔의 각 축 위치와 회전 방향을 나타낸다.
도 13은 Rail 및 Slide 구성도를 나타낸다.
도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 충전시스템에서 충전을 하는 것을 나타낸다.
도 17은 센서 퓨전을 이용하여 차량의 주차 상태를 파악하는 시스템의 구성을 나타낸다.
도 18은 센서 퓨전을 이용하여 차량의 주차 상태를 파악하는 시스템의 각 구성의 기능을 나타낸다.
도 19는 센서 퓨전을 이용하여 차량의 주차 상태를 파악하는 시스템이 주차상태를 파악하는 동작의 예시도이다.
1 is a schematic diagram of an electric vehicle automatic charging system according to the present invention. Figure 2 shows that the robot arm of the charging system according to the present invention is folded.
3 shows that the robot arm of the charging system according to the present invention is unfolded. 4 shows a rail for horizontal movement in the present invention.
5 is an example of a vehicle according to the present invention, and FIG. 6 is a result of recognition of the vehicle. 7 is an algorithm for determining a charging order based on the parking order.
8 shows a communication configuration between a charging station and a vehicle.
9 is a flowchart of a warning system when using a fuel vehicle in an electric vehicle charging space. 10 is a schematic diagram of a rail and a robot arm according to the present invention.
11 shows a Dobot, a sliding rail kit capable of precise control. 12 shows the position and rotation direction of each axis of the 6-axis robot arm.
13 shows a rail and slide configuration diagram.
14 to 16 show charging in the charging system according to the present invention.
17 shows a configuration of a system for determining a parking state of a vehicle using sensor fusion.
18 shows the functions of each component of a system for determining a parking state of a vehicle using sensor fusion.
19 is an exemplary diagram of an operation in which a system for determining a parking state of a vehicle using sensor fusion detects a parking state.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.  그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention,  , and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described later in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms,   only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and   those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the scope of the invention is only defined by the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다.  그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.  그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, detailed descriptions of known functions or configurations will be omitted except when actually necessary in describing the embodiments of the present invention. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.The functional blocks shown in the drawings and described below are only examples of possible implementations. In other implementations, other functional blocks may be used without departing from the spirit and scope of the detailed description. Also, although one or more functional blocks of the present invention are represented as individual blocks, one or more of the functional blocks of the present invention may be a combination of various hardware and software configurations that perform the same function.

또한 어떤 구성 요소들을 포함한다는 표현은 개방형의 표현으로서 해당 구성 요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성 요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.In addition, the expression of including certain constituent elements is an open expression and simply refers to the existence of the constituent elements, and should not be understood as excluding additional constituent elements.

나아가 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. Further, when a component is connected to or is referred to as being connected to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle.

또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다. In addition, expressions such as'first, second', etc. are used only for distinguishing a plurality of elements, and do not limit the order or other features between the elements.

이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

대기오염 등 환경문제가 심각해지며 전기차 상용화의 필요성이 대두 되고 있다. 상용화를 위한 첫 번째 관문은 접근성이 좋고 효율이 높은 충전 인프라 구축으로, 이를 해결하기 위한 기술적 방안이 요구되고 있다. 이러한 사회적 필요성을 충족하기 위해 전기차 충전의 효율성과 설치 및 관리 비용의 최소화를 고려한 '실내주차장 벽면 이동형 전기차 자동충전 시스템 Wall-Charger(이하 Wall-C)'에 대한 연구를 진행했다.As environmental problems such as air pollution become serious, the need for commercialization of electric vehicles is on the rise. The first gateway for commercialization is the establishment of a charging infrastructure with good accessibility and high efficiency, and technical measures are required to solve this. To meet these social needs, a study was conducted on'Wall-Charger (hereinafter referred to as Wall-C)', a mobile electric vehicle automatic charging system on the wall of an indoor parking lot, considering the efficiency of electric vehicle charging and minimization of installation and management costs.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 전기차 자동충전 시스템의 모식도이다. 도 2는 본 발명에 따른 충전시 스템의 로봇팔이 폴딩된 것을 나타낸다. 도 3은 본 발명에 따른 충전시스템의 로봇 팔이 언 폴딩된 것을 나타낸다. 도 4는 본 발명에 있어서, 수평이동을 위한 레일을 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a schematic diagram of an electric vehicle automatic charging system according to the present invention. 2 shows that the robot arm of the charging system according to the present invention is folded. 3 shows that the robot arm of the charging system according to the present invention is unfolded. 4 shows a rail for horizontal movement in the present invention.

도 1은 벽면 레일로 주차장 벽면을 수평 이동하는 전기차 충전기로 부터 로봇팔을 통해 충전기 말단부가 전기차 inlet에 삽입되어 충전을 진행중인 모 습을 나타낸다.1 shows a state in which charging is in progress by inserting an end portion of the charger into an electric vehicle inlet through a robot arm from an electric vehicle charger horizontally moving the wall of a parking lot with a wall rail.

도 2는 4개의 축 또는 그이상의 관절을 가지고 있으며 1번 관절은 벽면으로부터 차량 쪽으로 뻗어 나오는 회전을, 2,3번 관절은 로봇팔을 펴거나 구 부려 거리와 높이를 맞춰나가는 회전을 하게 되는 것을 나타낸다. 마지막으로 4번 관절은 말단부로서 충전기 삽입부의 역할을 하게 되며 1,2,3번 관절로부터 전기차 inlet과 수평이 맞추어진 위치에 도달하였을 때, 4번 축은 linear motor로부터 평 행하게 뻗어져 나와 전기차 inlet에 삽입된다.Figure 2 shows that it has four or more joints, and joint 1 is a rotation extending from the wall to the vehicle, and joints 2 and 3 are rotated to match the distance and height by extending or bending the robot arm. Show. Lastly, joint 4 acts as a charger insertion part as a distal end. When it reaches the position aligned horizontally with the electric vehicle inlet from joints 1, 2, and 3, the 4th axis extends parallel from the linear motor to the electric vehicle inlet. Is inserted.

도 3에서는 도 2에 언급되었던 4개의 축이 모두 펴져 있는 상황을 볼 수 있다.In FIG. 3, a situation in which all four axes mentioned in FIG. 2 are unfolded can be seen.

도 4는 Linear actuator와 step motor를 활용하여 충전기를 벽면위 에서 수평 이동하게 하는 것을 나타낸다,Figure 4 shows that the charger is moved horizontally on the wall by using a linear actuator and a step motor.

본 발명을 통해 전기차 운전자가 직접 충전소를 찾아가고, 충전이 완료될 때까지 기다려야 하는 기존 방식의 불편함을 해소하고자 한다. 기존 충전기 의 1:1 충전 방식의 물리적 한계를 극복하고, 1:N 충전 방식과 자동화를 적용해 운영비용을 절감한다.An object of the present invention is to solve the inconvenience of the conventional method in which an electric vehicle driver must visit a charging station and wait for charging to be completed. It overcomes the physical limitations of the 1:1 charging method of existing chargers, and reduces operating costs by applying the 1:N charging method and automation.

본 발명은 다음과 같은 과정을 반복한다.The present invention repeats the following process.

i) 차량 주차 시 초음파 센서로 차를 인식한다.i) When the vehicle is parked, the vehicle is recognized with an ultrasonic sensor.

ii) 카메라로 번호판을 인식하고 차량 정보를 획득한다. 전기차가 아닐 경우 알림을 통해 다른 곳에 주차할 것을 알린다.ii) Recognize the license plate with the camera and acquire vehicle information. If it is not an electric car, a notification will notify you to park elsewhere.

iii) Depth 카메라로 차량의 충전구 위치를 계산해 케이블을 플러그 인한다.iii) Plug in the cable by calculating the location of the charging port of the vehicle with the depth camera.

iv) 충전 중 다른 차가 들어올 때 ii)을 반복한다.iv) When another vehicle enters while charging, repeat ii).

v) 충전이 모두 끝나면 다음에 들어온 차에 가서 충전을 시작한다.v) When charging is over, go to the next car and start charging.

차량 영상인식을 통한 번호판 인식하여, DB로부터 차종/차주/inlet 위치 등을 파악할 수 있다.By recognizing the license plate through vehicle image recognition, the vehicle type/owner/inlet location can be identified from the DB.

depth camera활용으로 벽과 차량사이의 각을 측정하여, 로봇팔을 이 용한 충전기 삽입 알고리즘 파악할 수 있다.By measuring the angle between the wall and the vehicle using depth camera, it is possible to understand the charger insertion algorithm using the robot arm.

Linear actuator를 활용한 수평 이동 Rail을 통해, 로봇팔을 충전이 필요한 차량과 근접한 위치로 이동시킬 수 있다.The robotic arm can be moved to a position close to the vehicle that needs charging through the horizontal moving rail using linear actuators.

로봇팔은 전기차 inlet으로 충전기를 이동시키기 위한 도구적 수단으로 사용될 수 있다.The robotic arm can be used as a tool to move the charger to the electric vehicle inlet.

차량과 충전기의 Bluetooth 통신은 충전구 개방 또는 배터리 잔량과 같은 정보를 송 수신하기 위한 수단으로 사용될 수 있다.Bluetooth communication between the vehicle and the charger can be used as a means for transmitting and receiving information such as opening of a charging port or remaining battery capacity.

초음파 센서는 차량의 주차 여부를 판단하고, 주차 순서대로 충전기 에 우선순위를 부여할 수 있다.The ultrasonic sensor can determine whether the vehicle is parked, and give priority to the charger in the order of parking.

이하에서는, 본 발명을 아래의 5가지 단계로 구분하여, 각 단계별로 설명하고자 한다.In the following, the present invention is divided into the following five steps, and will be described for each step.

1. 영상인식을 통한 차량 번호 인식1. Vehicle number recognition through image recognition

위의 결과를 활용하여 DB로부터 차주, 차종, inlet위치에 관한 정보를 수신한다. 차량 예시 그림인 도 5를 input으로 넣었을 때 차량의 번호판을 인식해서 번호를 output으로 출력하는 예시를 나타내고 있다. 해당 시스템은 파이썬으로 구현하였으며 지금은 마이크로스프트에서 제공하는 API에서 가지고 있는 데이터를 바탕으로 차량 번호를 인식한다.Using the above result, information about the owner, vehicle type, and inlet location is received from DB. It shows an example of recognizing the license plate of the vehicle and outputting the number as an output when the vehicle example picture of FIG. 5 is input as input. The system was implemented in Python, and now it recognizes the vehicle number based on data held by the API provided by Microsft.

이는 무료로 제공하는 기능으로 하루에 불러올 수 있는 API 수가 제 한되어 있고 한 계정 당 사용할 수 있는 기간이 제한되어 있다. 차후에 지속적으로 쓸 수 있는 계정을 구매하거나 자체적으로 훈련 데이터를 모아 차량 번호를 인식하 는 프로그램을 만들 것이다.This is a free feature, and the number of APIs that can be called per day is limited, and the period that can be used per account is limited. In the future, we will either purchase an account that can be used continuously, or create a program that recognizes the vehicle number by collecting training data on its own.

2. 초음파센서 활용 충전 순서 결정2. Determine the order of charging using ultrasonic sensors

도 7은 주차 순서를 기반으로 충전 순서를 결정하는 알고리즘이다.7 is an algorithm for determining a charging order based on the parking order.

3. 충전기와 차량 간의 통신3. Communication between charger and vehicle

차량의 배터리 정보를 받아오기 위해서 자동차와 충전 기간의 통신 이 필요하다. 전기차에는 통신을 위한 통신 컨트롤러(EVCC) 모듈이 내장되어 있다. 통신을 위해 컨트롤러에는 IP 스택과 CAN 스택이 있다. 일반적으로 통신을 할 때 차량 번호, 소유주, 지불 정보 등에 대한 정보가 오갈 수 있기 때문에 TLS 기반의 인증 및 데이터 전송 체계가 필요하다.In order to receive the vehicle's battery information, communication between the vehicle and the charging period is necessary. Electric vehicles have a built-in communication controller (EVCC) module for communication. For communication, the controller has an IP stack and a CAN stack. In general, when communicating, information about vehicle number, owner, payment information, etc. can come and go, so TLS-based authentication and data transmission systems are required.

도 8은 충전소와 차량 사이의 통신 구성을 나타낸다.8 shows a communication configuration between a charging station and a vehicle.

전기차와 충전기 모두 IP 주소를 가지고 있으며, IPv6를 통해 통신 한다. EVCC에는 차 내부에서의 통신을 위한 로컬IP 주소가 있고 외부와의 통신을 위한 글로벌 IP 주소가 있다. 전송 계층의 보안 프로토콜에는 TCP, UDP, TLS 등을 사용한다. TLS 프로토콜을 통해 서로에 대해 인증을 하고 과금, 지불 정보 등을 안 전히 전달할 수 있다. 전기차는 클라이언트로 작동하며 충전기는 서버로 동작하게 된다.Both EVs and chargers have IP addresses and communicate via IPv6. EVCC has a local IP address for communication inside the vehicle and a global IP address for communication with the outside. For the security protocol of the transport layer, TCP, UDP, and TLS are used. Through the TLS protocol, they can authenticate each other and safely transmit billing and payment information. Electric vehicles act as clients and chargers act as servers.

4. 전기차 여부 판단4. Determination of electric vehicle

본 발명은 전기차 주차공간에 설치될 것이며, 관계 법령에 근거하여 전기차 주차공간에 일반차량이 주차할 경우 즉각적인 경고알람을 울리는 기능을 갖 게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 Wall-C는 차량 인식 단계에서 주차된 차량 이 미리 등록된 전기차 차량이 아닐 경우 경고 시스템을 통해 알람을 준다.The present invention will be installed in a parking space for electric vehicles, and has a function of generating an immediate warning alarm when a general vehicle parks in the electric vehicle parking space according to related laws. To solve this problem, Wall-C gives an alarm through a warning system when the vehicle parked at the vehicle recognition stage is not a pre-registered electric vehicle vehicle.

도 9는 전기차 충전 공간 연료차 이용 시 경고 시스템 흐름도이다.9 is a flowchart of a warning system when using a fuel vehicle in an electric vehicle charging space.

알람음성의 경우 Google Cloud API의 TTS(Text-to-Speech)를 이용해 제작했다. 현재는 "전기차 주차 전용 공간입니다. 다른 곳에 주차해주시기 바랍니 다."와 같이 일반적인 알람 기능을 실행하지만, 실제 주차장에 적용할 경우 " XXXX번 차주님 연료 차량이 이곳에 주차할 경우 벌금이 부과됩니다."와 같이 인식 한 차량 번호를 말하며 벌금이 부과될 수 있다는 내용을 함께 말해 경각심을 높일 것이다. Google Cloud API를 이용할 경우 STT(Speech-to-Text) 기능도 이용 가능해, 충전기 사용자가 음성으로 명령을 내리는 기능을 추가할 수 있다.In the case of alarm voice, it was produced using TTS (Text-to-Speech) of Google Cloud API. Currently, it performs a general alarm function, such as "This is a parking space for electric vehicles. Please park it elsewhere." However, if applied to the actual parking lot, a fine will be imposed if the fuel vehicle of vehicle owner XXXX parks here. It will raise awareness by saying the recognized vehicle number, such as "." and saying that a fine may be imposed. When using Google Cloud API, STT (Speech-to-Text) function is also available, allowing charger users to give commands by voice.

5. 레일 및 로봇팔5. Rail and robot arm

레일은 Linear actuator를 이용하며, 충전을 위한 로봇팔은 4축 이 상의 로봇팔을 이용한다. 영상인식을 통해 차량의 정보를 받아오면, 평행 주차해놓 은 경우 차량과 충전기 사이의 거리만 안다면 충전구 위치를 공간상 좌푯값으로 알 수 있다.The rail uses a linear actuator, and the robot arm for charging uses a robot arm with more than 4 axes. When information about the vehicle is received through image recognition, if the vehicle is parked in parallel, the location of the charging port can be known as a left sign value in space if the distance between the vehicle and the charger is known.

도 10은 본 발명에 따른 레일 및 로봇팔의 모식도이고, 도 11은 정 밀한 제어가 가능한 Dobot, Sliding rail kit를 나타낸다.10 is a schematic diagram of a rail and a robot arm according to the present invention, and FIG. 11 shows a Dobot and a sliding rail kit capable of precise control.

좌푯값을 입력받은 로봇팔이 차와 부딪치지 않는 경로를 따라 이동 해 충전구에 플러그인하도록 설정한다. 주차선에 평행하지 않고 틀어지게 주차하는 경우 충전구의 좌푯값이 달라지는데 Depth 카메라를 이용해 얼마나 틀어졌는지를 계산해 최종 위치를 결정하는 방법을 제시하고자 한다.The robot arm, which received the left sign value, moves along a path that does not collide with the vehicle and is set to plug into the charging port. If parking is not parallel to the parking line, but the left sign value of the charging port is different, I would like to present a method to determine the final position by calculating how far it is twisted using the depth camera.

이하에서는, 본 발명의 각 단계 중에서 보다 구체적인 설명이 필요 한 단계를 추가설명하고자 한다.Hereinafter, a step that requires a more detailed description of each step of the present invention will be described further.

1) 로봇팔 제어를 통한 충전단자의 목표지점 이동1) Moving the charging terminal to the target point through robot arm control

산업용 로봇팔의 경우 용접과 같은 반복 작업을 할 때 일정한 경로를 따라 움직이게끔 프로그래밍한다. 하지만 충전용 로봇팔의 경우 차량에 따라 충전구 위치가 다르고, 주차 상태가 일정하지 않다는 점을 고려해야 한다. 연구를 통 해 서버와 연동해 차량의 정보를 받아오는 방법으로 전자의 문제점을 해결했고, 후 자의 문제는 심도를 측정하는 Depth 카메라를 이용해 해결하고자 한다.In the case of an industrial robot arm, it is programmed to move along a certain path when performing repetitive tasks such as welding. However, in the case of a charging robot arm, it is necessary to consider that the charging port location is different depending on the vehicle and the parking state is not constant. Through the research, we solved the former problem by interlocking with the server to receive vehicle information, and the latter problem is to be solved using a depth camera that measures depth.

서버를 통해 차량의 정보를 받아오기 위해서는 미리 저장해놓은 사 용자 정보차량의 번호, 차량의 종류 등에 대한 데이터가 필요하다. 영상인식을 통 해 차량의 정보를 받아오면, 평행 주차해놓은 경우 차량과 충전기 사이의 거리만 안다면 충전구 위치를 공간상 좌푯값으로 알 수 있다.In order to receive vehicle information through the server, data on the user information, vehicle number and vehicle type, which have been stored in advance, are required. When information about the vehicle is received through image recognition, the location of the charging port can be known as a left sign value in space if the distance between the vehicle and the charger is known when parked in parallel.

좌푯값을 입력받은 로봇팔이 차와 부딪치지 않는 경로를 따라 이동 해 충전구에 플러그인하도록 설정한다. 주차선에 평행하지 않고 틀어지게 주차하는 경우 충전구의 좌푯값이 달라지는데 Depth 카메라를 이용해 얼마나 틀어졌는지를 계산해 최종 위치를 결정하는 방법을 제시하고자 한다.The robot arm, which received the left sign value, moves along a path that does not collide with the vehicle and is set to plug into the charging port. If parking is not parallel to the parking line, but the left sign value of the charging port is different, I would like to present a method to determine the final position by calculating how far it is twisted using the depth camera.

도 12는 6축 로봇팔의 각 축 위치와 회전 방향을 나타낸다.12 shows the position and rotation direction of each axis of the 6-axis robot arm.

연구에 사용한 로봇팔은 위 그림과 같은 6축을 갖고 있다. 6축 로봇 팔의 가장 첫 번째 축(그림 상 1 axis)의 중심으로부터 가장 말단의 축까지 거리 관계를 좌표로 나타낼 수 있는데, 로봇 동역학의 Denavit-Hartenberg 규약에 따라 D-H 파라미터를 설정하고, 아래 식과 같은 행렬 연산을 통해 말단의 x,y,z 좌표 값 을 구할 수 있다.The robot arm used in the study has 6 axes as shown in the figure above. The distance relationship from the center of the first axis (1 axis in the figure) to the most distal axis of the 6-axis robot arm can be expressed as a coordinate. Set the DH parameter according to the Denavit-Hartenberg protocol of robot dynamics, as shown in the following equation. Through matrix operation, the x, y, z coordinate values of the terminal can be obtained.

Figure pat00001
Figure pat00001

연구 과정에서는 실제 자동차가 아닌 모형 자동차를 이용했기 때문 에 이에 맞는 좌표를 설정해 작동하게 했다. 1차 프로토타입을 이용해 설정한 위치를 찾아가는 과정에서 각 축의 회전을 위한 서보모터의 한계로 인해 작동 후 하중 이 많이 걸리는 2축에서 많은 진동이 발생했다. 이러한 불안정성을 해결하고, 정밀 한 제어를 위해 산업 및 교육용 지능형 로봇팔인 Dobot을 이용하고자 한다. 이로 봇팔과 depth 카메라를 이용해 차후에 어떤 주차 상태에도 스스로 차량의 상태와 충전구 위치를 계산하고 플러그인하도록 한다.In the research process, a model car was used, not an actual car, so the coordinates were set and operated. In the process of finding the set position using the first prototype, a lot of vibration occurred in the two axes, which took a lot of load after operation, due to the limitation of the servo motor for rotation of each axis. To solve this instability and for precise control, we intend to use Dobot, an intelligent robot arm for industrial and educational purposes. This robot arm and depth camera are used to calculate and plug in the vehicle's condition and charging port position by itself in any parking condition in the future.

2) 로봇팔 수평 이동을 위한 Sliding Rail2) Sliding rail for horizontal movement of robot arm

로봇팔이 충전이 필요한 차량을 찾아가기 위해서 수평 이동을 위한 Rail이 필수적이다. Rail은 충전기와 차량을 최대한 근접시켜주는 것이 주목적인 만큼 로봇팔이 전기차의 충전구에 접근하기 쉽게끔 정밀하게 이동해야 한다. 따라 서 step motor control과 초음파 센서 두 가지의 활용이 관건이다.Rail for horizontal movement is essential for the robot arm to find a vehicle that needs charging. As the main purpose of the rail is to bring the charger and the vehicle as close as possible, the robot arm must move precisely so that it is easy to access the charging port of the electric vehicle. Therefore, the use of both step motor control and ultrasonic sensor is key.

Step 1 주차된 차량의 유무 확인 -각 주차 위치마다 초음파 센서를 배치하여 실시간으로 해당 되는 위치에 차량이 주차되어 있는지에 대한 판단을 한 다.Step 1 Checking the presence or absence of a parked vehicle-By placing an ultrasonic sensor at each parking position, it determines whether the vehicle is parked at the corresponding position in real time.

초음파 센서로부터 일정 거리 안에 지속적으로 감지되는 물체에 대 해서 차량으로 판단을 하며, 전기차 인지와 차종, 충전구 위치 등에 관한 판단은 차후 영상 인식과 데이터베이스를 통해 확인할 수 있다. 초음파 센서를 통해 차량 이 주차되었다고 판단되면 차량이 주차된 위치 및 시간을 Main robot으로 송신하여 기록한다. Main robot은 초음파 센서로부터 수신한 정보를 기반으로 step motor를 활용한 Rail을 통해 로봇팔을 이동시킨다.An object that is continuously detected within a certain distance from the ultrasonic sensor is determined as a vehicle, and the determination of electric vehicle recognition, vehicle type, and charging port location can be confirmed later through image recognition and database. When it is determined that the vehicle is parked through the ultrasonic sensor, the location and time at which the vehicle was parked is transmitted to the main robot and recorded. The main robot moves the robot arm through the rail using a step motor based on the information received from the ultrasonic sensor.

도 13은 Rail 및 Slide 구성도를 나타낸다.13 shows a rail and slide configuration diagram.

Step 2 Rail control -초음파 센서로부터 수신한 위치, 시간을 기반으로 Rail을 움직일 수 있도록 step motor의 control이 필요하다. 이때 정확한 위 치에 로봇팔을 이동시켜줄 수 있도록 Step motor와 연결된 기어와 rail의 기어 사 이의 기어비를 측정한다. 이를 통해 step motor의 각과 rail의 이동 거리 사이의 상관관계를 얻고, Step motor의 제어를 통해 원하는 만큼의 rail의 수평 이동을 구 현할 수 있다.Step 2 Rail control-It is necessary to control a step motor to move the rail based on the position and time received from the ultrasonic sensor. At this time, measure the gear ratio between the gear connected to the step motor and the gear of the rail so that the robot arm can be moved to the correct position. Through this, the correlation between the angle of the step motor and the moving distance of the rail can be obtained, and the horizontal movement of the rail as much as desired can be realized through the control of the step motor.

3) 영상인식을 이용한 차량 번호판 인식3) Vehicle license plate recognition using image recognition

Azure란 Microsoft 사에서 제공하는 클라우드 서비스 중 하나로, 여 러 API를 제공한다. Microsoft Azure의 Computer Vision API를 사용하여 차량의 번호판을 인식하고 충전기 입구를 인식해서 충전구를 찾아간다. 인식한 차량번호를 데이터베이스에 충전요금과 함께 저장한다. 차량을 인식하고 충전 중일때 다른 사 용자가 임의로 뽑아 다른 차량에 꽂으면 요금 과금이 실제 사용자가 아닌 기존 사 용자에게 부과된다. 이를 방지하기 위해 충전 팔이 이동하면 번호판을 새로 인식한다. (도 5 및 도 6 참조)Azure is one of the cloud services provided by Microsoft and provides several APIs. It uses Microsoft Azure's Computer Vision API to recognize the license plate of the vehicle and the entrance of the charger to find the charging port. The recognized vehicle number is stored in the database along with the charging fee. When the vehicle is recognized and charged, if another user randomly picks it up and inserts it into another vehicle, the bill is charged to the existing user, not the actual user. To prevent this, the license plate is newly recognized when the charging arm is moved. (See Figs. 5 and 6)

도 5에서 차량 예시 그림을 input으로 넣었을 때 차량의 번호판을 인식해서 번호를 output으로 출력하는 예시를 나타내고 있다. 해당 시스템은 파이썬으로 구현하였으며 지금은 마이크로스프트에서 제공하는 API에서 가지고 있는 데 이터를 바탕으로 차량 번호를 인식한다.5 shows an example of recognizing the license plate of the vehicle and outputting the number as an output when a vehicle example picture is input as an input. The system was implemented in Python, and now it recognizes the vehicle number based on the data held by the API provided by Microsoft.

이는 무료로 제공하는 기능으로 하루에 불러올 수 있는 API 수가 제 한되어 있고 한 계정 당 사용할 수 있는 기간이 제한되어 있다. 차후에 지속적으로 쓸 수 있는 계정을 구매하거나 자체적으로 훈련 데이터를 모아 차량 번호를 인식하 는 프로그램을 만들 것이다.This is a free feature, and the number of APIs that can be called per day is limited, and the period that can be used per account is limited. In the future, we will either purchase an account that can be used continuously, or create a program that recognizes the vehicle number by collecting training data on its own.

4) 충전 순서 결정 알고리즘4) Charging order determination algorithm

i) 차량 주차 시 초음파 센서로 차를 인식한다.i) When the vehicle is parked, the vehicle is recognized with an ultrasonic sensor.

ii) 카메라로 번호판을 인식하고 차량 정보를 획득한다. 전기차가 아닐 경우 알림을 통해 다른 곳에 주차할 것을 알린다.ii) Recognize the license plate with the camera and acquire vehicle information. If it is not an electric car, a notification will notify you to park elsewhere.

iii) Depth 카메라로 차량의 충전구 위치를 계산해 케이블을 플러그 인한다.iii) Plug in the cable by calculating the location of the charging port of the vehicle with the depth camera.

iv) 충전 중 다른 차가 들어올 때 ii)을 반복한다.iv) When another vehicle enters while charging, repeat ii).

v) 충전이 모두 끝나면 다음에 들어온 차에 가서 충전을 시작한다.v) When charging is over, go to the next car and start charging.

도 12는 6축 로봇팔의 각 축 위치와 회전 방향을 나타낸다.12 shows the position and rotation direction of each axis of the 6-axis robot arm.

5) 충전기와 차량 통신5) Charger and vehicle communication

차량의 배터리 정보를 받아오기 위해서 자동차와 충전 기간의 통신 이 필요하다. 전기차에는 통신을 위한 통신 컨트롤러(EVCC) 모듈이 내장되어 있다. 통신을 위해 컨트롤러에는 IP 스택과 CAN 스택이 있다. 일반적으로 통신을 할 때 차량 번호, 소유주, 지불 정보 등에 대한 정보가 오갈 수 있기 때문에 TLS 기반의 인증 및 데이터 전송 체계가 필요하다. 전기차와 충전기 모두 IP 주소를 가지고 있 으며, IPv6를 통해 통신한다. EVCC에는 차 내부에서의 통신을 위한 로컬IP 주소가 있고 외부와의 통신을 위한 글로벌 IP 주소가 있다. 전송 계층의 보안 프로토콜에 는 TCP, UDP, TLS 등을 사용한다. TLS 프로토콜을 통해 서로에 대해 인증을 하고 과금, 지불 정보 등을 안전히 전달할 수 있다. 전기차는 클라이언트로 작동하며 충전기는 서버로 동작하게 된다.In order to receive the vehicle's battery information, communication between the vehicle and the charging period is necessary. Electric vehicles have a built-in communication controller (EVCC) module for communication. For communication, the controller has an IP stack and a CAN stack. In general, when communicating, information about vehicle number, owner, payment information, etc. can come and go, so TLS-based authentication and data transmission systems are required. Both EVs and chargers have IP addresses and communicate via IPv6. EVCC has a local IP address for communication inside the vehicle and a global IP address for communication with the outside. For the security protocol of the transport layer, TCP, UDP, and TLS are used. Through the TLS protocol, they can authenticate each other and safely transmit billing and payment information. Electric vehicles act as clients and chargers act as servers.

도 8은 충전소와 차량 사이의 통신 구성을 나타낸다.8 shows a communication configuration between a charging station and a vehicle.

6) 전기차 충전 공간 연료차 주차 시 인식 및 경고 시스템 개발6) Electric vehicle charging space, fuel vehicle parking recognition and warning system development

일반 내연기관 자동차의 전기차 충전소 내 주차를 금지하고, 벌금을 부과하는 법안이 공포된 지 꽤 시간이 지났다. 하지만 일반차의 전기차 충전구역 내 주차문제는 여전하다. 충전구역에 주차하는 일은 전기차 운전자들에게는 운전 자체의 가능 여부가 달린 중요한 문제다. 하지만 주차된 연료차 차주와 연락이 닿지 않으면 돌아올 때까지 기다리거나 다른 충전소를 찾아가야 한다. 이와 같은 일은 주차 공간이 협소한 공공기관이나 아파트 단지 내 주차장에서 자주 일어나 이웃 간 싸움으로 번지게 되는 경우가 많다.It's been a while since a bill banning the parking of general internal combustion vehicles in electric vehicle charging stations and imposing fines. However, the problem of parking in the electric vehicle charging area of ordinary cars still remains. Parking in the charging zone is an important issue for EV drivers depending on whether they can drive or not. However, if you cannot reach the owner of the parked fuel vehicle, you will have to wait for it to return or go to another charging station. Such things happen frequently in public institutions with limited parking spaces or in parking lots within apartment complexes, leading to a fight between neighbors.

도 9는 전기차 충전 공간 연료차 이용 시 경고 시스템 흐름도이다.9 is a flowchart of a warning system when using a fuel vehicle in an electric vehicle charging space.

이러한 문제를 해결하기 위해 Wall-C는 차량 인식 단계에서 주차된 차량이 미리 등록된 전기차 차량이 아닐 경우 경고 시스템을 통해 알람을 준다. 알 람음성의 경우 Google Cloud API의 TTS(Text-to-Speech)를 이용해 제작했다. 현재 는 "전기차 주차 전용 공간입니다. 다른 곳에 주차해주시기 바랍니다."와 같이 일반적인 알람 기능을 실행하지만, 실제 주차장에 적용할 경우 "XXXX번 차주님 연 료 차량이 이곳에 주차할 경우 벌금이 부과됩니다."와 같이 인식한 차량 번호를 말하며 벌금이 부과될 수 있다는 내용을 함께 말해 경각심을 높일 것이다.To solve this problem, Wall-C gives an alarm through a warning system when the vehicle parked in the vehicle recognition stage is not a pre-registered electric vehicle vehicle. In the case of alarm voice, it was produced using TTS (Text-to-Speech) of Google Cloud API. Currently, a general alarm function is executed, such as "This is a parking space for electric vehicles. Please park elsewhere." However, when applied to the actual parking lot, a fine will be imposed if the fueled vehicle of the owner of "XXXX" is parked here. It will raise awareness by saying the recognized vehicle number, such as ", and saying that a fine may be imposed.

Google Cloud API를 이용할 경우 STT(Speech-to-Text) 기능도 이용 가능해, 충전기 사용자가 음성으로 명령을 내리는 기능을 추가할 수 있다.When using Google Cloud API, STT (Speech-to-Text) function is also available, allowing charger users to give commands by voice.

앞의 결과들을 모두 합하여 우리는 프로토타입을 제작하였고 실행 결과는 도 14 내지 도 16에 나타내었다. 도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 충전 시스템에서 충전을 하는 것을 나타낸다.By combining all of the above results, we produced a prototype, and the execution results are shown in FIGS. 14 to 16. 14 to 16 show charging in the charging system according to the present invention.

다음은, 센서 퓨전을 이용하여 차량의 주차 상태를 파악하는 시스템에 관하여 설명한다. Next, a system for determining a parking state of a vehicle using sensor fusion will be described.

도 17은 센서 퓨전을 이용하여 차량의 주차 상태를 파악하는 시스템을 나타내고, 도 18은 센서 퓨전을 이용하여 차량의 주차 상태를 파악하는 시스템의 각 구성의 기능을 나타낸다. FIG. 17 shows a system for determining the parking state of a vehicle using sensor fusion, and FIG. 18 illustrates functions of each component of the system for determining the parking state of a vehicle using sensor fusion.

자율 주행차가 상용화될 경우 차량 공유 경제가 활성화 될 것이다. 개인이 차를 소유할 필요 없이 이동이 필요할 때 택시를 호출하듯이 무인 자동차를 호출하고 반납하는 자율 주행차 공유 서비스가 운영될 것이다. 이때 차를 주유 또는 충전, 관리하는데 비용을 최소화하고, 효율을 높이기 위해 최소한의 관리자를 두거나 무인화할 것이다. 이를 위해 유지관리와 주유 또는 충전 자동화는 필수적으로 개발될 것이고, '차량 상태'와 '주차 상태'를 파악하는 것은 그 과정의 첫걸음이다. When autonomous vehicles are commercialized, the vehicle-sharing economy will be activated. A self-driving car sharing service will be operated that calls and returns a driverless car just like calling a taxi when an individual needs to move without having to own a car. At this time, in order to minimize the cost of refueling, charging, and managing the car, and to increase efficiency, there will be minimal managers or unmanned. To this end, maintenance and automation of refueling or charging will be essentially developed, and grasping the'vehicle status' and'parking status' is the first step in the process.

차량 자체에 센서를 장착해 긁힘이나 휘어짐과 같은 차체 손상을 파악하는 데 한계가 있다. 사람이 확인할 경우 소요 시간과 비용이 많이 들고, 정확도가 떨어진다. 이미지 센서와 영상인식을 이용해 위와 같은 한계를 극복할 수 있다.There is a limit in detecting vehicle body damage such as scratches or warping by installing sensors on the vehicle itself. If humans check it, it takes a lot of time and cost, and its accuracy is poor. The above limitations can be overcome by using image sensors and image recognition.

차량 모델에 따라 주유구 또는 충전구인 inlet의 위치는 정해져 있어 주차 상태를 파악할 경우 inlet의 공간상 위치를 알 수 있다. 차량의 inlet에 커넥터를 연결하는데 로봇팔과 같은 매니퓰레이터가 이용될 것이고, inlet의 정확한 위치를 파악하지 못하면 차량 파손의 원인이 될 것이다. 주차 상태 파악의 정확도를 높여, 주유와 충전의 자동화 신뢰도를 높일 수 있다.Depending on the vehicle model, the location of the inlet, which is a gas or charging port, is determined, so if you check the parking status, you can know the location of the inlet in the space. A manipulator such as a robotic arm will be used to connect the connector to the vehicle inlet, and failure to determine the exact location of the inlet will cause vehicle damage. It is possible to increase the accuracy of checking the parking status and increase the reliability of the automation of refueling and charging.

센서 퓨전을 이용하여 차량의 주차 상태를 파악하는 시스템의 구성의 역할은 아래와 같다. The role of the configuration of the system to determine the parking state of the vehicle using sensor fusion is as follows.

1) 차량 정보 전달부1) Vehicle information transmission unit

- 번호판인식, 영상인식 등을 통해 차량을 인식하고, 서버 혹은 미리 내장해 놓은 데이터 저장 기기로부터 해당 차량의 정보를 불러온다.-Recognizes the vehicle through license plate recognition, image recognition, etc., and retrieves the vehicle's information from a server or pre-built data storage device.

2) 카메라 센서부 2) Camera sensor part

- 도 19와 같이, 주차장 내(벽면, 천장, 모듈형 등) 카메라를 설치해 벽면, 지면과의 거리를 입력해 놓는다. 주차 시 이미지 또는 영상 촬영 후 모서리 검출 알고리즘(Edge Detection - Canny, Sobel, Prewitt, Robert Detection 등)과 선 변환 알고리즘(Line Transform - Hough, Radon transform 등)을 이용해 차량의 특징점 또는 선을 추출한다. -As shown in Fig. 19, a camera is installed in the parking lot (wall, ceiling, module type, etc.) to input the distance to the wall and the ground. After capturing an image or video when parking, the vehicle's feature points or lines are extracted using edge detection algorithms (Edge Detection-Canny, Sobel, Prewitt, Robert Detection, etc.) and line transformation algorithms (Line Transform-Hough, Radon transform, etc.).

- 차량 정보 전달부에서 받은 평행 주차 시 특징점 또는 선의 값들과 위에서 추출한 값들을 비교해 차량 상태를 파악하고, 주차 상태를 예측한다.-When parallel parking received from the vehicle information transmission unit, the values of the feature points or lines and the values extracted above are compared to determine the vehicle status and predict the parking status.

3) 거리 측정 센서부3) Distance measurement sensor unit

- 주차장 내(벽면, 천장, 모듈형 등) 거리 측정 센서(초음파, 레이더, 라이다, Depth 카메라 등)를 설치해 벽면, 지면과의 거리를 입력해 놓는다. 주차 시 차량의 특징점 또는 선들과 센서부 사이의 거리를 측정한다. -Install a distance measurement sensor (ultrasound, radar, lidar, depth camera, etc.) in the parking lot (wall, ceiling, module type, etc.) to input the distance to the wall and the ground. When parking, the distance between the vehicle's feature points or lines and the sensor unit is measured.

- 차량 정보 전달부에서 받은 평행 주차 거릿값 데이터와 위에서 측정한 값들을 비교해 주차 상태를 예측한다.-Predict the parking condition by comparing the parallel parking distance data received from the vehicle information transmission unit and the measured values above.

4) 데이터 퓨전 모듈 4) Data Fusion Module

- 카메라 센서부에서 받은 영상인식 기반 주차 상태 예측값과 거리 측정 센서부에서 받은 Depth 데이터 기반 주차 상태 예측값을 비교 및 필터링해 공간상 inlet 위치를 파악한다. -Comparing and filtering the predicted parking condition based on image recognition received from the camera sensor unit and the predicted parking condition based on depth data received from the distance measurement sensor unit to determine the inlet position in the space.

- 파악한 특징점 값 중 차체 손상, 튜닝 등으로 인해 값이 일반 차량과 다를 경우, 서버 혹은 저장 장치에 업로드 한다. 이를 통해 해당 차량의 차체 손상 여부를 판단하고, 주차 상태를 파악할 때 정확도를 높이며 측정 소요 시간을 줄인다. -If the value of the identified feature point is different from the general vehicle due to vehicle body damage or tuning, it is uploaded to the server or storage device. Through this, it determines whether the vehicle is damaged, improves accuracy when determining the parking status, and reduces measurement time.

이에 따라, 도 17의 시스템은 차량 및 주차 상태 파악을 통해 차량 관련 시스템을 자동화할 수 있다. 긁힘이나 휘어짐과 같은 차체의 손상 파악을 자동화해 유지, 관리 효율을 높인다. 주유 및 충전을 자율화해 번거로움을 해소하고, 비용을 최소화할 수 있다.Accordingly, the system of FIG. 17 can automate a vehicle-related system by identifying the vehicle and parking conditions. It improves maintenance and management efficiency by automating the detection of vehicle body damage such as scratches or warping. Autonomous fueling and charging can eliminate the hassle and minimize cost.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.The embodiments of the present invention described above can be implemented through various means. For example, embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.In the case of hardware implementation, the method according to embodiments of the present invention includes one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). , Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드 등이 기록된 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 또는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of implementation by firmware or software, the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, or function that performs the functions or operations described above. A computer program in which software codes and the like are recorded may be stored in a computer-readable recording medium or a memory unit and driven by a processor. The memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor through various known means.

또한 본 발명에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방법으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.In addition, combinations of each block of the block diagram attached to the present invention and each step of the flowchart may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions can be mounted on the encoding processor of a general-purpose computer, special purpose computer or other programmable data processing equipment, the instructions executed by the encoding processor of the computer or other programmable data processing equipment are each block of the block diagram or Each step of the flow chart will create a means to perform the functions described. These computer program instructions can also be stored in computer-usable or computer-readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular way, so that the computer-usable or computer-readable memory It is also possible to produce an article of manufacture in which the instructions stored in the block diagram contain instruction means for performing the functions described in each block or flow chart. Computer program instructions can also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, so that a series of operating steps are performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executable process to create a computer or other programmable data processing equipment. It is also possible for the instructions to perform the processing equipment to provide steps for performing the functions described in each block of the block diagram and each step of the flowchart.

더불어 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or each step may represent a module, segment, or part of code including one or more executable instructions for executing a specified logical function. It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions mentioned in blocks or steps may occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially simultaneously, or the blocks or steps may sometimes be performed in the reverse order depending on the corresponding function.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. .

Claims (1)

영상인식을 통해 차량 번호를 인식하는 차량번호 인식부(100);
초음파센서를 활용하여 충전 순서를 결정하는 충전순서 결정부(200);
충전기와 차량 간의 교신을 수행하는 통신부(300);
상기 통신부의 교신에 기반하여, 전기차 여부를 판단하는 전기차 판단부 (400); 및
전기차로 이동하여 충전단자를 자동으로 연결하는 충전단자 연결부(500)를 포함하는,
주차장 벽면 이동형 전기차 자동충전 시스템.
A vehicle number recognition unit 100 for recognizing a vehicle number through image recognition;
A charging order determination unit 200 for determining a charging order using an ultrasonic sensor;
A communication unit 300 for performing communication between the charger and the vehicle;
An electric vehicle determination unit 400 that determines whether or not an electric vehicle is based on a communication from the communication unit; And
Including a charging terminal connector 500 for automatically connecting the charging terminal by moving to the electric vehicle,
Mobile electric vehicle automatic charging system on the wall of parking lot.
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KR102613559B1 (en) 2023-08-08 2023-12-13 디비시스(주) Method for managing electric vehicle charging using video information from closed circuit television

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