KR20210097568A - 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템에 관한 것으로, 특히 충전 구역의 회전율 증가 및 사용자의 편의성을 향상시키도록 코일을 자동으로 이동시켜 전기차를 충전시키는 기술에 관한 것이다. 본 발명은, 전기차의 충전 구역에 전력을 공급하는 메인 전력 공급기; 상기 전기차가 주차하는 각 충전 구역의 바닥에 매립되어 상기 전기차의 충전 정보를 인식하는 RFID 태그 카드; 및 상기 RFID 태그 카드를 인식하여 충전할 충전 구역을 선택하고 상기 전기차의 하부로 이동하며 상기 메인 전력 공급기로부터 전력을 공급받아 상기 전기차를 충전하는 이동형 패드를 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템을 제공한다. 본 발명에 따르면, 이동형 패드가 충전 구역을 이동하기 때문에, 충전 구역의 제한 없이 효율적으로 충전할 수 있는 이점이 있다.

Description

코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템 및 그 제어 방법{WIRELESS POWER CHARGING SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR AUTOMATIC COIL-MOVING ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은, 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템에 관한 것으로, 특히 충전 구역의 회전율 증가 및 사용자의 편의성을 향상시키도록 코일을 자동으로 이동시켜 전기차를 충전시키는 기술에 관한 것이다.
온실가스 감축을 위한 수단으로 내연기관 차량을 전기차로 대체하고 있다. 또한 전기차의 기술 발전으로 인해 전기차를 선호하는 사람들이 증가하면서 그 수요가 빠르게 증가하고 있다. 하지만 전기차의 보급률 증가에 비해 충전구역은 현저히 부족하고, 충전구역의 회전율은 상당히 떨어진다. 그 이유는 내연기관 차량의 주유소에 비해 전기차의 충전구역이 더 넓은 공간을 필요로 하고, 충전시간이 상당히 길다는 단점 때문이다.
한편, 전기차의 충전은 긴 충전시간이 필요하며, 충전 시간 동안 사용자가 차량을 계속 주시하고 있을 수 없기 때문에 사용자가 자리를 비우게 된다. 이로 인해 충전 완료 후 바로 차량을 이동하지 않아서 주차 시비가 생기고, 매년 다수의 전기차 충전관련 사건사고가 발생할 수 있다.
이와 관련, 종래의 한국공개특허 제10-2013-0028459호는 전기차로부터 배터리의 충전상태를 수신하는 수신부; 상기 충전기의 동작상태를 감지하는 전원 제어부; 상기 충전상태 또는 상기 동작상태를 통신망을 통한 전송을 위한 충전정보데이터로 변환하는 데이터 변환부; 및 상기 충전정보데이터를 상기 EV의 사용자에게 제공하기 위해 통신망을 통해 이를 전송하는 송신부를 포함하는 전기차(EV) 충전기를 개시하고 있다.
다만, 종래의 기술은, 단순히 차량의 충전 정보를 통해 충전하는 기술만을 개시하기 때문에, 한정된 주차 구역에서 각 차량을 효율적으로 충전할 수 없는 문제점이 있다.
한국공개(등록)특허 제10-2013-0028459호
본 발명은 충전 구역에서의 각 차량의 충전 회전율을 증가시켜 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전기차의 충전 구역에 전력을 공급하는 메인 전력 공급기; 상기 전기차가 주차하는 각 충전 구역의 바닥에 매립되어 상기 전기차의 충전 정보를 인식하는 RFID 태그 카드; 및 상기 RFID 태그 카드를 인식하여 충전할 충전 구역을 선택하고 상기 전기차의 하부로 이동하며 상기 메인 전력 공급기로부터 전력을 공급받아 상기 전기차를 충전하는 이동형 패드를 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템을 제공한다.
실시 예에 따라, 상기 각 충전 구역에서 전력을 공급하기 위해 상기 메인 전력 공급기로부터 전력선으로 연결된 주차턱; 및 상기 전기차의 충전 정보에 대한 입력과 표시가 가능하도록 상기 이동형 패드와 통신 연동이 가능한 터치 스크린을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 이동형 패드는, 상기 충전 구역으로 이동이 완료된 후 상기 전기차에 전력 공급을 위해 높이 조절이 가능한 리프트를 더 포함하고, 상기 이동형 패드는, 상기 리프트의 이동으로 자기 유도 방식의 충전을 상기 전기차에 제공할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 이동형 패드는, 상기 전기차에 자기 유도 방식의 충전을 제공하는 상판; 및 상기 충전 구역으로의 이동을 위해 RFID 태그 카드를 인식하는 하판을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 상판은, 상기 전기차에 무선으로 전력을 공급하기 위한 무선전력전송 방식의 송신 코일을 더 포함하고, 상기 송신 코일은 전자석에 의해 주차턱에 부착되어 상기 메인 전력 공급기와 연결될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 하판은, 상기 상판에 전력 공급을 제공하기 위한 리튬이온 배터리, 스텝 모터, 모터 드라이브 또는 블루투스 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 윗면; 및 상기 RFID 태그 카드를 인식하는 RFID 카드 리더기, 상기 주차 구역의 라인(Line)을 인식하는 적외선 센서 및 주차턱에 연결되는 전자석을 구비하는 아랫면을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, 상술한 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템을 제어하는 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 터치 스크린을 통해 사용자로부터 충전할 전기차의 충전 정보를 입력 받는 단계; 상기 충전 정보에 따라 상기 전기차를 충전하는 이동형 패드의 위치를 확인하여 이동 경로를 계산하고 상기 전기차가 위치하는 충전 구역의 RFID 태그 카드를 인식시켜 상기 이동형 패드를 해당 충전 구역으로 이동시키는 단계; 상기 이동형 패드를 전력 공급을 받기 위해 상기 충전 구역에 설치되어 메인 전력 공급기와 연결된 주차턱에 연결하는 단계; 및 상기 이동형 패드의 리프트를 움직여 상기 전기차의 배터리를 충전하는 단계를 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템의 제어 방법을 제공한다.
실시 예에 따라, 상기 전자석의 on/off를 통해 상기 주차턱과의 연결을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 충전이 완료된 경우 상기 사용자에게 종료 문자를 전송하고 다음 충전 차량이 있는지 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 이동형 패드가 충전 구역을 이동하기 때문에, 충전 구역의 제한 없이 효율적으로 충전할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 패드의 상판(a) 및 하판의 윗면(b)과 아랫면(c)의 모습.
도 3은 본 발명의 전기차 무선 충전 시스템의 제어 방법의 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도 3의 세부 순서도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 화면 모습.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템(1)의 구성도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명은, 메인 전력 공급기(10), RFID 태그 카드(20) 및 이동형 패드(30)를 포함할 수 있다.
메인 전력 공급기(10)는, 전기차의 충전 구역에 전력을 공급할 수 있다. 메인 전원부라고 표현될 수 있으며 각 주차 구역의 주차턱(40)에 전력선이 연결되어 있어, 이동형 패드(30)가 충전 대상의 전기차가 주차된 지역에서 주차턱(40)에 연결하여 전력을 공급받을 수 있다.
메인 전력 공급기(10)는, 상기 각 충전 구역에서 전력을 공급하기 위해 상기 메인 전력 공급기(10)로부터 전력선으로 연결된 주차턱(40); 및 상기 전기차의 충전 정보에 대한 입력과 표시가 가능하도록 상기 이동형 패드(30)와 통신 연동이 가능한 터치 스크린(50)을 더 포함할 수 있다.
메인 전력 공급기(10)에는 사용자의 충전정보를 얻기 위한 터치스크린이 부착되어 있고 충전정보를 이동형 패드(30)와 통신할 수 있다.
RFID 태그 카드(20)는, 상기 전기차가 주차하는 각 충전 구역의 바닥에 매립되어 상기 전기차의 충전 정보를 인식할 수 있다. RFID 태그 카드(20)는 각 차량의 충전 정보를 인식할 수 있으며, 충전 정보는 충전량, 충전 필요 여부 등을 포함할 수 있다.
이동형 패드(30)는, 상기 RFID 태그 카드(20)를 인식하여 충전할 충전 구역을 선택하고 상기 전기차의 하부로 이동하며 상기 메인 전력 공급기(10)로부터 전력을 공급받아 상기 전기차를 충전할 수 있다.
이동형 패드(30)는, 상기 충전 구역으로 이동이 완료된 후 상기 전기차에 전력 공급을 위해 높이 조절이 가능한 리프트를 더 포함하고, 상기 이동형 패드(30)는, 상기 리프트의 이동으로 자기 유도 방식의 충전을 상기 전기차에 제공할 수 있다.
이동형 패드(30)는, 상기 전기차에 자기 유도 방식의 충전을 제공하는 상판; 및 상기 충전 구역으로의 이동을 위해 RFID 태그 카드(20)를 인식하는 하판을 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동형 패드(30)의 상판(a) 및 하판의 윗면(b)과 아랫면(c)의 모습을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 이동형 패드(30)는 PCB 회로로 제작되어 상하판이 일체로 조립될 수 있다.
상기 상판은, 상기 전기차에 무선으로 전력을 공급하기 위한 무선전력전송 방식의 송신 코일을 포함할 수 있으며, 상기 송신 코일은 전자석에 의해 주차턱(40)에 부착되어 상기 메인 전력 공급기(10)와 연결될 수 있다.
상기 하판은, 윗면과 아랫면을 포함할 수 있다.
하판의 윗면은, 상기 상판에 전력 공급을 제공하기 위한 리튬이온 배터리, 스텝 모터, 모터 드라이브 또는 블루투스 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한 하판의 아랫면은, 상기 RFID 태그 카드(20)를 인식하는 RFID 카드 리더기, 상기 주차 구역의 라인(Line)을 인식하는 적외선 센서 및 주차턱(40)에 연결되는 전자석을 구비할 수 있다.
즉, 상판과 하판은 각 구성요소를 이용하여 전기차에 전력을 공급할 수 있으며, 리프트로 연결되어 이동형 패드(30)가 차량의 하단으로 이동하여, 리프트를 들어 올려 패드 상판의 코일을 차량과 가까이함으로써 자기 유도방식 무선충전의 효율을 증가시킬 수 있다.
이하 상술한 전기차 무선 충전 시스템(1)을 제어하여 충전이 이루어지는 제어 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 전기차 무선 충전 시스템(1)의 제어 방법의 순서도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 전기차의 충전 정보를 입력하는 단계, 이동형 패드(30)를 해당 충전 구역으로 이동하는 단계; 주차턱에 연결하는 단계 및 배터리 충전 단계를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도 3의 세부 순서도를 나타낸다. 도 3의 순서도를 바탕으로 도 4의 세부 순서도를 설명하면 다음과 같다.
전기차의 충전 정보를 입력하는 단계는, 터치 스크린(50)을 통해 사용자로부터 충전할 전기차의 충전 정보를 수집하는 과정이다. 이 과정은, 상술한 RFID 태그 카드(20)로부터 해당 구역의 차량 정보를 수신하거나 사용자가 직접 충전하고자 하는 차량의 구역이나 충전 여부 또는 충전량의 설정을 할 수 있다.
충전 정보를 입력받는 경우 자동으로 충전량에 따라 충전을 진행할 수 있으며, 수동으로 각 차량에 대해 충전을 진행하도록 설정할 수 있으며, 충전 정보에 따라 차량 충전을 진행하는 모든 방법을 포함할 수 있다.
이동형 패드를 해당 충전 구역으로 이동하는 단계는, 상기 충전 정보에 따라 상기 전기차를 충전하는 이동형 패드의 위치를 확인하여 이동 경로를 계산하고, 이동경로에 해당하는 카드인지 식별한 뒤 이동 방향을 정하여 해당 위치로 이동형 패드를 이동시킬 수 있다.
본 과정에서 이동형 패드는 스텝모터를 포함할 수 있으며, 양쪽에 달린 스텝모터를 구동하여 이동하여 해당 경로에 있는 다음 RFID 태그 카드(20)까지 경로를 벗어나지 않고 직선으로 이동할 수 있다.
또한, 보조적으로 적외선 센서(실외에서는 햇빛에 의해 센서의 값이 변할 수 있기 때문에 라인에 홈을 새겨 초음파센서로 대체 가능)를 사용하여 라인을 따라 이동할 수 있으며, 이동형 패드가 차량이 위치한 곳의 RFID태그 카드(20)를 인식하면 모터와 센서를 정지시켜 이동을 종료할 수 있다.
주차턱에 연결하는 단계는, 이동 종료 후 하판의 아랫면에 구비된 전자석을 이용하여 전력을 공급 받기 위해, 이동형 패드의 무선충전 송신코일을 메인 전원부와 연결된 주차턱에 부착시키는 과정이다. 전자석의 on/off를 통해 상기 주차턱과의 연결을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
배터리 충전 단계는, 이동형 패드의 리프트를 움직여 상기 전기차의 배터리를 충전하는 과정으로 하판과 상판은 리프트로 연결되어 이동형 패드가 차량의 하단으로 이동했을 때, 리프트를 올려 이동형 패드의 상판에 구비된 송신코일을 차량과 가까이함으로써 자기유도방식 무선충전의 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 충전이 완료된 경우 상기 사용자에게 종료 문자를 전송하고 다음 충전 차량이 있는지 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
즉, 메인 전원부의 전력이 송신코일을 지나 무선으로 차량의 배터리로 전달되고, 충전이 완료되면 전자석을 정지시켜 주차턱과 송신코일을 떨어뜨리고 메인전원이 차단되어 충전이 종료되며, 충전 종료 시 메인 전원부에서는 사용자에게 차량 충전 완료 문자 메시지를 전송하고, 다른 충전이 필요한 차량이 있을 경우 다음 차량으로 이동하고 그렇지 않으면 대기할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린(50)의 화면 모습을 나타낸다.
도 5의 각 열을 참조하면, 터치 스크린(50)에서 각 단계를 제어하는 모습을 화면을 통해 알 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
1: 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템
10: 메인 전력 공급기 20: RFID 태그 카드
30: 이동형 패드 40: 주차턱
50: 터치 스크린

Claims (9)

  1. 전기차의 충전 구역에 전력을 공급하는 메인 전력 공급기;
    상기 전기차가 주차하는 각 충전 구역의 바닥에 매립되어 상기 전기차의 충전 정보를 인식하는 RFID 태그 카드; 및
    상기 RFID 태그 카드를 인식하여 충전할 충전 구역을 선택하고 상기 전기차의 하부로 이동하며 상기 메인 전력 공급기로부터 전력을 공급받아 상기 전기차를 충전하는 이동형 패드를 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 충전 구역에서 전력을 공급하기 위해 상기 메인 전력 공급기로부터 전력선으로 연결된 주차턱; 및
    상기 전기차의 충전 정보에 대한 입력과 표시가 가능하도록 상기 이동형 패드와 통신 연동이 가능한 터치 스크린을 더 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동형 패드는,
    상기 충전 구역으로 이동이 완료된 후 상기 전기차에 전력 공급을 위해 높이 조절이 가능한 리프트를 더 포함하고,
    상기 이동형 패드는,
    상기 리프트의 이동으로 자기 유도 방식의 충전을 상기 전기차에 제공하는 것을 특징으로 하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동형 패드는,
    상기 전기차에 자기 유도 방식의 충전을 제공하는 상판; 및
    상기 충전 구역으로의 이동을 위해 RFID 태그 카드를 인식하는 하판을 더 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 상판은,
    상기 전기차에 무선으로 전력을 공급하기 위한 무선전력전송 방식의 송신 코일을 더 포함하고,
    상기 송신 코일은 전자석에 의해 주차턱에 부착되어 상기 메인 전력 공급기와 연결되는 것을 특징으로 하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 하판은,
    상기 상판에 전력 공급을 제공하기 위한 리튬이온 배터리, 스텝 모터, 모터 드라이브 또는 블루투스 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 윗면; 및
    상기 RFID 태그 카드를 인식하는 RFID 카드 리더기, 상기 주차 구역의 라인(Line)을 인식하는 적외선 센서 및 주차턱에 연결되는 전자석을 구비하는 아랫면을 더 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템.
    (아랫면의 전자석은 윗면의 유도 방식과 구분이 모호하여 발명의 설명에 기재)
  7. 터치 스크린을 통해 사용자로부터 충전할 전기차의 충전 정보를 입력 받는 단계;
    상기 충전 정보에 따라 상기 전기차를 충전하는 이동형 패드의 위치를 확인하여 이동 경로를 계산하고 상기 전기차가 위치하는 충전 구역의 RFID 태그 카드를 인식시켜 상기 이동형 패드를 해당 충전 구역으로 이동시키는 단계;
    상기 이동형 패드를 전력 공급을 받기 위해 상기 충전 구역에 설치되어 메인 전력 공급기와 연결된 주차턱에 연결하는 단계; 및
    상기 이동형 패드의 리프트를 움직여 상기 전기차의 배터리를 충전하는 단계를 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자석의 on/off를 통해 상기 주차턱과의 연결을 제어하는 단계를 더 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템의 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 충전이 완료된 경우 상기 사용자에게 종료 문자를 전송하고 다음 충전 차량이 있는지 확인하는 단계를 더 포함하는 코일 자동 이동형 전기차 무선 충전 시스템의 제어 방법.
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