KR20230045995A - Apparatus for monitoring state of charge between charging station and mobile robot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 충전 스테이션 및 모바일 로봇 간의 충전 상태 감시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 추가적인 통신 단자의 설치 없이도 충전 스테이션과 모바일 로봇 간 진행 중인 충전 시퀀스를 정확하게 파악할 수 있는 충전 스테이션 및 모바일 로봇 간의 충전 상태 감시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a charging state monitoring device between a charging station and a mobile robot, and more particularly, to a charging state between a charging station and a mobile robot that can accurately determine an ongoing charging sequence between a charging station and a mobile robot without installing an additional communication terminal. It's about surveillance.
최근 일반 가정 및 산업 현장 등 다양한 분야에서 자율주행 이동 로봇(이하, 모바일 로봇)이 널리 사용되고 있다. Recently, self-driving mobile robots (hereinafter referred to as mobile robots) are widely used in various fields such as households and industrial sites.
일반적으로 모바일 로봇은 주변 환경의 인식을 위한 각종 센서, 위치 추정과 경로 생성 및 전체적인 제어를 위한 제어 프로세서, 주행을 위한 구동장치 및 이들 각각에 전력을 공급하기 위한 구동전원을 포함한다.In general, a mobile robot includes various sensors for recognizing the surrounding environment, a control processor for location estimation, route generation, and overall control, a driving device for driving, and a driving power source for supplying power to each of them.
모바일 로봇의 배터리는 직접 교체도 가능하지만 최근에는 모바일 로봇이 충전 스테이션으로 스스로 이동하여 접속 및 충전하는 자동충전 방식이 주로 이용되고 있다.The battery of the mobile robot can be directly replaced, but recently, an automatic charging method in which the mobile robot moves to the charging station by itself and connects and charges is mainly used.
모바일 로봇과 충전 스테이션은 서로 대향하는 면에 2 포트의 충전 단자(양/음 단자)를 각각 포함하며, 이들 충전단자 간이 도킹되어 충전이 이루어진다.The mobile robot and the charging station each include two-port charging terminals (positive/negative terminals) on opposite sides, and charging is performed by docking between these charging terminals.
그런데 모바일 로봇과 충전 스테이션 간의 충전 상태를 확인하기 위해서는 통신 단자 혹은 통신 센서가 필요하며, 통신 단자(또는 통신 센서)는 주로 2 포트의 충전 단자에 나란히 설치되는 구조를 가진다However, in order to check the charging status between the mobile robot and the charging station, a communication terminal or communication sensor is required, and the communication terminal (or communication sensor) has a structure that is mainly installed side by side on the charging terminal of 2 ports.
이와 같이 종래의 경우 모바일 로봇과 충전 스테이션의 상호 대향하는 면에 통신 단자나 센서(적외선, 초음파, 블루투스 등)가 각각 추가적으로 요구된다. 이로 인해 외관상으로는 3 포트 구조를 갖는다. 하지만 외관과 트렌드에 민감한 지능형 로봇은 단자(포트) 수 및 디자인에 반영해야 하는 포인트를 줄일수록 유리하다.As such, in the conventional case, communication terminals or sensors (infrared rays, ultrasonic waves, Bluetooth, etc.) are additionally required on mutually facing surfaces of the mobile robot and the charging station. Due to this, it has a three-port structure in appearance. However, intelligent robots that are sensitive to appearances and trends are more advantageous as the number of terminals (ports) and points that need to be reflected in design are reduced.
따라서 별도의 통신 단자나 센서를 구비하지 않고도 기존 2 포트의 충전 단자만을 활용하여 충전 상태를 확인할 수 있도록 하는 새로운 구조의 시스템이 요구된다.Therefore, a system with a new structure is required to check the charging state using only the charging terminals of the existing 2 ports without having a separate communication terminal or sensor.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제10-1998-0016066호(1998.05.25 공개)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1998-0016066 (published on May 25, 1998).
본 발명은 추가적인 통신 센서나 통신 단자의 설치 없이도 충전 스테이션과 모바일 로봇 간에 진행 중인 충전 시퀀스를 정확하게 파악하고 다음 순서의 시퀀스 전환을 자동으로 수행할 수 있는 충전 스테이션 및 모바일 로봇 간의 충전 상태 감시장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention provides a charging state monitoring device between a charging station and a mobile robot that can accurately identify an ongoing charging sequence between a charging station and a mobile robot and automatically perform sequence switching in the next sequence without installing additional communication sensors or communication terminals. has a purpose to
본 발명은, 충전 스테이션 및 모바일 로봇에 각각 독립적으로 장착되어 현재 충전 시퀀스를 자동 인식하고 전환하기 위한 충전 상태 감시장치에 있어서, 상기 충전 스테이션에 구비된 제1 감시장치는, 전압 분배 회로를 가지며, 입력된 전압을 다운시켜 출력하는 전압 조정기와, 상기 전압 조정기의 입력단과 저항소자를 매개로 연결되어 설정 크기의 전원 전압을 인가받는 전원단자와, 상기 전압 조정기의 입력단과 상기 충전 스테이션의 충전기 중 어느 하나를 상기 충전 스테이션의 충전포트와 연결하는 스위치, 및 상기 전압조정기의 출력 전압과 상기 스위치의 상태 정보를 기 저장된 제어 정보 테이블과 비교하여 연속한 다단의 충전 시퀀스 중 현재 시퀀스를 식별하고 다음 시퀀스 전환에 필요한 상태 조건으로 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하는 충전 상태 감시장치를 제공한다.The present invention is a charging state monitoring device for automatically recognizing and converting a current charging sequence independently mounted on a charging station and a mobile robot, wherein the first monitoring device provided in the charging station has a voltage distribution circuit, A voltage regulator that lowers and outputs the input voltage, a power terminal that is connected to the input terminal of the voltage regulator through a resistance element and receives a power supply voltage of a set size, and any one of the input terminal of the voltage regulator and the charger of the charging station. A switch connecting one switch to the charging port of the charging station and the output voltage of the voltage regulator and state information of the switch are compared with a pre-stored control information table to identify a current sequence among consecutive multi-stage charging sequences and switch to the next sequence. Provided is a charging state monitoring device including a control unit for controlling the switch under a state condition required for the above.
또한, 상기 제어 정보 테이블은, 상기 충전 시퀀스 별로 해당 충전 시퀀스에 대응되는 상기 전압 조정기의 출력 전압과 상기 스위치의 상태 조건을 저장할 수 있다.In addition, the control information table may store an output voltage of the voltage regulator corresponding to a corresponding charging sequence for each charging sequence and a state condition of the switch.
또한, 상기 모바일 로봇에 구비된 제2 감시장치는, 상기 충전 스테이션과 모바일 로봇의 서로 마주한 두 충전포트를 기준으로 상기 전압 조정기, 상기 스위치 및 상기 제어부와 대칭 구조로 구현된 전압 조정기, 스위치 및 제어부를 각각 포함하되, 상기 제2 감시장치 내 스위치는 상기 제2 감시장치의 전압 조정기의 입력단과 상기 모바일 로봇의 배터리 중 어느 하나를 상기 모바일 로봇의 충전포트와 연결할 수 있다.In addition, the second monitoring device provided in the mobile robot is implemented in a symmetrical structure with the voltage regulator, the switch, and the control unit based on the two charging ports of the charging station and the mobile robot facing each other, the switch, and the control unit. Each includes, but the switch in the second monitoring device can connect any one of the input terminal of the voltage regulator of the second monitoring device and the battery of the mobile robot to the charging port of the mobile robot.
또한, 상기 제1 및 제2 감시장치 각각은, 자신의 스위치와 상기 충전기 사이의 경로 및 자신의 스위치와 상기 배터리 사이의 경로 상에 개별 설치되어 설치 경로 상의 전류 값을 센싱하고 전류 센싱 유무에 따른 스위치의 상태 정보를 제공하는 전류센서를 더 포함할 수 있다.In addition, each of the first and second monitoring devices is individually installed on a path between its own switch and the charger and a path between its own switch and the battery to sense the current value on the installation path, and according to the presence or absence of current sensing A current sensor providing status information of the switch may be further included.
또한, 상기 제1 및 제2 감시장치 각각의 전압 조정기는, 자신의 입력단과 출력단 사이에 연결된 직렬 저항 및 상기 출력단과 접지단 사이에 연결된 병렬 저항을 포함하여 구성되고, 서로 대칭 구조를 가지되 동일 소자 값으로 구성될 수 있다.In addition, each of the voltage regulators of the first and second supervisory devices includes a series resistor connected between its input terminal and an output terminal and a parallel resistor connected between its output terminal and a ground terminal, and has a symmetrical structure but is identical to each other. It can be composed of element values.
또한, 상기 연속한 다단의 충전 시퀀스는, 상기 제1 및 제2 감시장치의 각 스위치가 전압 조정기와 연결되어 충전 경로와는 전기적으로 분리되며 상기 두 충전포트 간이 미접속된 상태의 제1 시퀀스, 상기 충전포트 간이 서로 접속되는 제2 시퀀스, 상기 제2 감시장치의 스위치가 상기 배터리와 연결되는 제3 시퀀스, 그리고 상기 제1 감시장치의 스위치가 상기 충전기와 연결되면서 충전이 개시되는 제4 시퀀스를 포함할 수 있다.In addition, in the continuous multi-stage charging sequence, each switch of the first and second monitoring devices is connected to the voltage regulator and electrically separated from the charging path, and the first sequence in a state where the two charging ports are not connected, A second sequence in which the charging ports are connected to each other, a third sequence in which the switch of the second monitoring device is connected to the battery, and a fourth sequence in which charging is started while the switch of the first monitoring device is connected to the charger can include
또한, 상기 충전 스테이션 내 제1 감시장치는, 상기 전압 조정기의 출력 전압이 상기 전원 전압보다 낮은 기 설정된 제1 전압 값인 동시에 스위치가 상기 전압 조정기와는 연결되고 상기 충전기와는 분리된 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 제1 시퀀스로 식별하고 다음의 제2 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 그대로 유지하며, 상기 전압 조정기의 출력 전압이 상기 제1 전압보다 낮은 기 설정된 제2 전압 값인 동시에 스위치가 상기 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 상기 제2 시퀀스로 식별하고 다음의 제3 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 그대로 유지하며, 상기 전압 조정기의 출력 전압이 상기 제1 전압보다 높은 설정 전압 범위 이내의 제3 전압 값인 동시에 스위치가 상기 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 상기 제3 시퀀스로 식별하고 다음의 제4 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 상기 제1 상태에서 상기 충전기와 연결되는 제2 상태로 전환시킬 수 있다.In addition, the first monitoring device in the charging station, when the output voltage of the voltage regulator is a predetermined first voltage value lower than the power supply voltage and the switch is connected to the voltage regulator and separated from the charger in a first state , Identifies the current sequence as the first sequence and maintains the state of the switch for the next second sequence, and the output voltage of the voltage regulator is a preset second voltage value lower than the first voltage, while the switch state, the current sequence is identified as the second sequence, the state of the switch is maintained for the next third sequence, and the output voltage of the voltage regulator is a third voltage value within a set voltage range higher than the first voltage. At the same time, if the switch is in the first state, the current sequence may be identified as the third sequence, and the state of the switch may be switched from the first state to a second state connected to the charger for the next fourth sequence.
또한, 상기 제1 전압 값(V1)은 상기 전원 전압(Vin)과 제1 비율(P1) 간의 곱과 같으며, 상기 제1 비율은 아래 수학식으로 결정될 수 있다.In addition, the first voltage value V1 is equal to the product of the power supply voltage Vin and the first ratio P1, and the first ratio may be determined by the following equation.
여기서, R1, R2, R3는 각각 상기 병렬 저항, 상기 직렬 저항, 상기 저항소자를 나타낸다. Here, R1, R2, and R3 denote the parallel resistance, the series resistance, and the resistance element, respectively.
또한, 상기 제2 전압 값(V2)은 상기 두 충전포트 간 접점 전압(Vm)과 제2 비율(P2) 간의 곱과 같으며, 상기 제2 비율(P2)과 상기 접점 전압(Vm)은 각각 아래의 수학식으로 결정될 수 있다.In addition, the second voltage value (V2) is equal to the product of the contact voltage (Vm) between the two charging ports and the second ratio (P2), and the second ratio (P2) and the contact voltage (Vm) are each It can be determined by the following equation.
, ,
여기서, R' = (R1+R2)//(R1+R2)을 나타낸다.Here, R' = (R1+R2)//(R1+R2).
또한, 상기 설정 전압 범위의 최소값과 최대값은, 상기 배터리의 기 설정된 최소 및 최대 충전전압(Vbat_min, Vbat_max)과 상기 제2 비율(P2) 간의 곱으로 결정될 수 있다.In addition, the minimum and maximum values of the set voltage range may be determined as a product of the preset minimum and maximum charging voltages (Vbat_min and Vbat_max) of the battery and the second ratio P2.
또한, 상기 모바일 로봇 내 제2 감시장치는, 전압 조정기의 출력 전압이 0V인 동시에 스위치가 전압 조정기와는 연결되고 상기 배터리와는 분리된 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 제1 시퀀스로 식별하고 다음의 제2 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 그대로 유지하며, 전압 조정기의 출력 전압이 상기 제2 전압인 동시에 스위치가 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 제2 시퀀스로 식별하고 다음의 제3 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 제1 상태에서 상기 배터리와 연결되는 제2 상태로 전환시키고, 전압 조정기의 출력 전압이 OV인 동시에 스위치가 제2 상태이면, 현재 시퀀스를 제3 시퀀스로 식별하고 다음의 제4 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 그대로 유지시킬 수 있다.In addition, the second monitoring device in the mobile robot identifies the current sequence as the first sequence when the output voltage of the voltage regulator is 0V and the switch is connected to the voltage regulator and is in a first state separated from the battery, and then The state of the switch is maintained as it is for the second sequence of, and if the output voltage of the voltage regulator is the second voltage and the switch is in the first state, the current sequence is identified as the second sequence and the switch for the next third sequence switch the state of from the first state to the second state connected to the battery, and if the output voltage of the voltage regulator is 0V and the switch is in the second state, the current sequence is identified as the third sequence and the next fourth sequence The state of the switch can be maintained as it is.
본 발명에 따르면, 충전 상태 확인을 위한 추가적인 통신 포트나 단자를 전혀 구비하지 않고도 충전 스테이션과 모바일 로봇 간에 진행 중인 충전 시퀀스를 정확하게 파악할 수 있으며 다음 순서로의 충전 시퀀스의 전환을 자동으로 수행할 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately determine the charging sequence in progress between the charging station and the mobile robot without having any additional communication ports or terminals for checking the charging state, and automatically switch the charging sequence to the next order. .
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 스테이션 및 모바일 로봇 간의 충전 상태 감시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 충전 시퀀스에 이어 후속 진행되는 충전 시퀀스를 순차적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 상태에 대한 등가 회로 및 전압 관측 값을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a charging state monitoring device between a charging station and a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are views for sequentially explaining a charging sequence following the charging sequence of FIG. 1 .
5 and 6 are diagrams for explaining an equivalent circuit and observed voltage values for the state of FIG. 2 .
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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. Then, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice it. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a certain component is said to "include", this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 스테이션 및 모바일 로봇 간의 충전 상태 감시장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a charging state monitoring device between a charging station and a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 충전 스테이션 및 모바일 로봇 간의 충전 상태 감시장치는 충전 스테이션(10)에 설치되는 제1 감시장치(100) 및 모바일 로봇(20)에 설치되는 제2 감시장치(200)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the charging state monitoring device between the charging station and the mobile robot according to an embodiment of the present invention includes a
이러한 제1 감시장치(100) 및 제2 감시장치(200)는 충전 스테이션(10) 및 모바일 로봇(20)에 각각 독립적으로 장착되어 현재 충전 시퀀스를 자동 인식하고 전환하도록 한다. The
충전 스테이션(10)과 모바일 로봇(20)은 서로 도킹되는 충전포트(11,21)를 각각 가진다. 각 충전포트(11,21)는 2 포트 구조(양/음 단자)를 가지는데, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 양(+)의 단자에만 부호를 부여하여 설명한다.The
충전 스테이션(10)은 충전기(12)를 내장하고, 모바일 로봇(20)은 배터리(22)를 내장한다. 배터리(22)는 두 기기(10,20)가 서로 충전포트(11,21)를 통해 도킹된 상태에서 충전기(12)로부터 전력을 받아 충전한다.The
충전 스테이션(10)에 구비된 제1 감시장치(100)는 전압 조정기(110), 전원단자(115), 스위치(120) 및 제어부(130)를 포함하며, 전류센서(140)를 더 포함할 수 있다.The
전압 조정기(110)는 R1과 R2로 이루어진 전압 분배 회로를 가지며, 입력된 전압을 다운시켜 출력한다. 구체적으로, 전압 조정기(110)는 자신의 입력단과 출력단 사이에 연결된 직렬 저항(R2) 및 출력단과 접지단 사이에 연결된 병렬 저항(R1)을 포함한다. 전압 조정기(110)의 입력단은 스위치(120)의 일부 단자와 접속되고 출력단은 전압검출단(111)과 연결된다.The
전압검출단(111)은 전압 조정기(110)의 출력단과 연결되어 전압 조정기(110)에서 출력된 전압을 검출하고, 검출한 전압을 제어부(130)(제어보드)로 전달할 수 있다. 여기서 전압검출단(111)은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터를 포함하여 구성될 수 있다.The
전원단자(115)는 전압 조정기(110)의 입력단과 저항소자(R3)를 매개로 연결되어, 설정 크기(예: 12V)의 전원 전압을 인가받는다. 여기서 전압 조정기(110)의 입력단과 전원단자(115) 사이에 위치한 저항소자(R3)는 전압 조정기(110)의 R2 저항과는 직렬 관계를 가진다.The
따라서, 도 1과 같이 두 기기(10,20)가 분리된 상태에서 12V 전압이 R3를 거쳐 전압 조정기(110)의 입력단으로 들어가는 경우, 12V의 전압은 전압 분배 원리에 따라 R1/(R1+R2+R3)의 비율만큼 레벨 다운된 상태로 전압 조정기(110)의 출력단으로 출력된다. 이에 따라 전압검출단(111)에는 12V 값에 해당 비율이 곱해진 전압 값이 검출되며, R1=R3=10K, R2=75K 인 경우, 1.26V의 전압이 검출된다.Therefore, as shown in FIG. 1, when the 12V voltage enters the input terminal of the
스위치(120)는 전압 조정기(110)의 입력단과 충전 스테이션(10)의 충전기(12) 중 어느 하나를 충전 스테이션(10)의 충전포트(11)와 연결한다. 스위치(120)의 절환 동작은 제어부(130)에 따라 조정될 수 있다.The
이때, 충전포트(11)가 전압 조정기(110)와 연결되면 충전포트(11)와 충전기(12) 간의 경로는 차단(OFF) 되고, 충전포트(11)가 충전기(12)와 연결되면 해당 경로는 활성화(ON) 된다. 스위치의 차단 상태에서는 해당 경로 상에 전류가 흐르지 않으며 연결 상태에서는 전류가 흐르게 된다.At this time, when the charging
제1 감시장치(100)에서 스위치(120)가 전압 조정기(110)와는 연결되고 충전기(12)와는 분리된 상태를 제1 상태(OFF), 스위치(120)가 전압 조정기(110)와는 분리되고 충전기(12)와는 연결된 상태를 제2 상태(ON)라 명명한다.In the
제어부(130)는 전압검출단(111)과 전류 센서(140)를 이용하여 전압 조정기(110)의 출력 전압과 스위치(120)의 상태 정보를 실시간 파악할 수 있다. 전류 센서(140)는 스위치(120)와 충전기(12) 사이의 경로에 설치되어 경로 상의 전류 값을 센싱하고 전류 센싱 유무에 따른 스위치의 상태 정보를 제공할 수 있다. 전류 센서(140)는 홀 센서 등의 기 공지된 다양한 센서가 활용될 수 있다. The
제어부(130)는 전압 조정기(110)의 출력 전압과 스위치(120)의 상태 정보를 기 저장된 제어 정보 테이블과 비교하여, 서로 연속한 다단의 충전 시퀀스 중 현재 시퀀스를 식별하고, 다음 시퀀스 전환에 필요한 상태 조건으로 스위치(120)를 제어한다.The
이때, 제어 정보 테이블은, 충전 시퀀스 별로 해당 충전 시퀀스에 대응되는 전압 조정기(110)의 출력 전압과 스위치(120)의 상태 조건을 저장하고 있다. At this time, the control information table stores the output voltage of the
따라서 제어부(130)는 이러한 제어 정보 테이블을 기반으로, 서로 연속한 다단의 충전 시퀀스 중에서, 현재 검출된 전압조정기(110)의 출력 전압 및 스위치의 상태 정보에 매칭되는 충전 시퀀스를 식별하고, 다음 순서의 시퀀스로 전환되기 위한 스위치의 상태를 파악하여 해당 상태로 스위치(120)의 동작을 제어한다. 이때, 스위치(120)는 이전 상태를 유지할 수도 있고 상태를 반전할 수 있다. Accordingly, the
다음으로, 모바일 로봇(20)에 구비된 제2 감시장치(200)의 구성을 설명한다.Next, the configuration of the
도 1에 나타낸 것과 같이, 제2 감시장치(200)는 충전 스테이션(10)과 모바일 로봇(20)의 서로 마주한 두 충전포트(11,21)를 기준으로 제1 감시장치(100)와는 대칭 구조를 갖는다. As shown in FIG. 1, the
구체적으로, 제2 감시장치(200)는 두 충전포트(11,21)를 기준으로 충전 스테이션(10)의 전압 조정기(110), 스위치(120) 및 제어부(130)와는 대칭 구조로 구현되는 전압 조정기(210), 스위치(220) 및 제어부(230)를 각각 포함한다. Specifically, the
마찬가지로, 제2 감시장치(200)의 전압 조정기(210)는 R1과 R2로 이루어진 전압 분배 회로를 가지며, 입력단으로 들어온 전압을 다운시켜 전압검출단(211)으로 출력한다. 이때 R1과 R2 소자의 값은 제1 감시장치(100)의 전압 조정기(110)에 사용된 저항소자 값과 동일할 수 있다. 전압검출단(211)은 AD 컨버터를 포함할 수 있으며 디지털 신호로 변환한 전압 값을 제어부(230)(제어보드)로 전달할 수 있다.Similarly, the
여기서, 제2 감시장치(200) 내의 스위치(220)는 전압 조정기(210)의 입력단과 모바일 로봇(20)의 배터리(22) 중 어느 하나를 모바일 로봇(20)의 충전포트(21)와 연결하도록 구성된다. Here, the
이러한 제2 감시장치(200)의 스위치(220)는 배터리(22)와 전기적으로 분리된 제1 상태(OFF)와, 배터리(22)와 연결된 제2 상태(ON)로 구분된다. 즉, 충전포트(21)가 전압 조정기(210)와 연결되면 충전포트(21)와 배터리(22) 간의 전류 이동 경로는 차단(OFF) 되고, 충전포트(21)가 배터리(22)와 연결되면 해당 경로는 활성화(ON) 된다. The
또한, 제2 감시장치(200)에서도 제어부(230)는 전압검출단(211)과 전류 센서(240)를 이용하여 전압 조정기(210)의 출력 전압과 스위치(220)의 상태 정보를 실시간 파악할 수 있다. 전류 센서(240)는 스위치(220)와 배터리(22) 사이의 경로에 설치되어 경로 상의 전류 값을 센싱하고 전류 센싱 유무에 따른 스위치의 상태 정보를 제공할 수 있다. In addition, in the
제어부(230)는 전압 조정기(210)의 출력 전압과 스위치(220)의 상태 정보를 기 저장된 제어 정보 테이블과 비교하여, 서로 연속한 다단의 충전 시퀀스 중 현재 시퀀스를 식별하고, 다음 시퀀스 전환에 필요한 상태 조건으로 스위치(220)를 제어한다.The
여기서 물론, 제1 감시장치(100)에서 사용되는 제어 정보 테이블과, 제2 감시 장치(200)에서 사용되는 제어 정보 테이블은 후술하는 표 1의 좌측/우측 테이블 정보로 서로 구분되지만, 이들은 실질적으로 각 충전 시퀀스 별 동작과 연관 관계를 가지고 도출된 것에 해당한다.Here, of course, the control information table used in the
이하에서는 상술한 구조를 기반으로 모바일 로봇(20)과 충전 스테이션(10) 간에 이루어지는 다단의 충전 시퀀스를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a multi-stage charging sequence performed between the
도 2 내지 도 4는 도 1의 충전 시퀀스에 이어 후속 진행되는 충전 시퀀스를 순차적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 도 4와 같이, 충전 시퀀스는 제1 내지 제4 시퀀스(시퀀스 #1 ~ #4)를 포함한다. 2 to 4 are views for sequentially explaining a charging sequence following the charging sequence of FIG. 1 . 1 to 4, the charging sequence includes first to fourth sequences (sequences #1 to #4).
먼저, 도 1과 같이, 제1 시퀀스(시퀀스 #1)는 충전 대기중 상태로, 구체적으로는 두 감시장치(100,200)의 각 스위치(120,220)가 각각의 전압 조정기(110,210)와는 연결되고 충전 경로(충전기, 배터리)와는 전기적으로 분리되며, 두 충전포트(11,21) 간은 서로 이격되어 미접속된 상태를 나타낸다. First, as shown in FIG. 1, the first sequence (sequence #1) is in a charging waiting state, specifically, the
다음으로, 제2 시퀀스(시퀀스 #2)는 도 2와 같이, 제1 시퀀스 이후에 충전포트(11,21) 간이 서로 접속된 상태이고, 제3 시퀀스(시퀀스 #3)는 도 3과 같이 제2 시퀀스 이후에 제2 감시장치(200)의 스위치(220)가 절환되어 배터리(22)와 연결된 상태이며, 제4 시퀀스(시퀀스 #4)는 도 4와 같이 제1 감시장치(100)의 스위치(120)가 절환되어 충전기(12)와 연결되면서 충전이 개시되는 상태이다.Next, in the second sequence (sequence #2), as shown in FIG. 2, the charging
본 발명의 실시예에서 사용되는 제어 테이블 정보는 다음의 표 1과 같이 정리될 수 있다.Control table information used in an embodiment of the present invention can be organized as shown in Table 1 below.
충전 시퀀스
식별 번호
charge sequence
identification number
(충전스테이션 측)First monitoring device (100)
(Charging station side)
(모바일 로봇 측)Second monitoring device (200)
(mobile robot side)
상태값(state)switch(120)
state
상태값(state)switch(220)
state
표 1은 제1 및 제2 감시장치(100,200) 각각에서 활용하는 제어 테이블 정보이며 각 시퀀스 별로 단일의 테이블에 함께 표현한 것이다. 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 제1 감시장치(100)는 표 1의 좌측의 제어 테이블 정보만을 저장하고, 제2 감시장치(200)는 우측의 제어 테이블 정보만 저장하여, 충전 시퀀스 제어에 활용하면 된다.Table 1 is control table information utilized in each of the first and
각각의 감시장치(100)는 각 시퀀스 별 저장된 전압 및 스위치 상태 값을 참조하여 현재 관측된 값과 매칭되는 시퀀스 넘버(#)를 현재의 충전 시퀀스로 파악할 수 있다. 물론, 전압 및 스위치 상태 값 중 적어도 하나의 변화를 기반으로 시퀀스가 전환된 상황을 파악할 수 있다. Each
우선, 도 1에 도시된 제1 시퀀스(충전 대기 상태)를 참조하면, 충전 스테이션(10)과 모바일 로봇(20) 내의 각 스위치(120,220)가 모두 OFF 상태로 존재하며, 충전 스테이션(10)과 모바일 로봇(20)은 서로 분리되어 있다. 여기서 서로 분리되어 있다는 것은 물리적으로 떨어져 있는 상태 뿐만 아니라, 전기적으로 분리된 상태를 포함할 수 있다.First of all, referring to the first sequence (charging standby state) shown in FIG. 1, each
제1 시퀀스에서 충전 스테이션(10)과 모바일 로봇(20)은 서로 분리되어 있기 때문에, 전원단자(12V)로 들어온 전원 전압(Vin)은 저항 소자(R3)을 경유하여 전압 조정기(110)로 인가된다. 여기서 저항 소자(R3)는 전압 조정기(110)의 직렬 저항(R2)과는 직렬 관계를 갖는다. In the first sequence, since the charging
따라서, 이러한 제1 시퀀스에서 전압 조정기(110)의 출력 전압(V)은 전원 전압(Vin)과 아래 수학식 1의 제1 비율(P1) 간의 곱과 같다(V = Vin×P1; 제1 시퀀스). Therefore, in this first sequence, the output voltage (V) of the
본 발명의 실시예에서, R1=R3=10K, R2=75K 이고, Vin=12V 이므로, P1=0.105가 되고, 이때의 전압 조정기(110)의 출력 전압(V)은 1.26V 가 된다. 이러한 1.26V 값을 제1 전압 값으로 명명한다.In the embodiment of the present invention, since R1 = R3 = 10K, R2 = 75K, and Vin = 12V, P1 = 0.105, and the output voltage V of the
이러한 점에 따라, 충전 스테이션(10) 내 제1 감시장치(100)는 현재 전압 조정기(110)의 출력 전압이 전원 전압(예: 12V)보다 낮은 기 설정된 제1 전압 값(V1)(예: 1.26V)인 동시에, 스위치(120)가 충전기(12)와는 분리된 제1 상태(OFF)이면, 표 1의 좌측 정보로부터 현재 진행 중인 시퀀스를 제1 시퀀스(시퀀스 #1)로 식별하게 되고, 그 다음의 제2 시퀀스(시퀀스 #2)를 위해 스위치(120) 상태를 그대로 OFF 상태로 유지한다.Accordingly, the
그리고, 도 1과 같은 제1 시퀀스에서 모바일 로봇(20) 상의 제2 감시장치(200) 내 전압 조정기(210)에는 어떠한 전원도 인가되지 않으므로 전압 조정기(210)의 출력 전압은 OV로 관측된다.And, since no power is applied to the
이러한 점에 따라, 모바일 로봇(20) 내 제2 감시장치(200)는 현재 전압 조정기(210)의 출력 전압이 0V인 동시에 스위치(220)가 배터리(22)와는 분리된 제1 상태(OFF)이면, 표 1의 우측 정보로부터 현재 시퀀스를 제1 시퀀스(시퀀스 #1)로 식별하고, 다음의 제2 시퀀스(시퀀스 #2)를 위해서 스위치(220)의 상태를 그대로 OFF 상태로 유지한다.According to this point, the
이와 같이, 표 1의 시퀀스 #1에 대응한 각 전압 및 스위치 상태 만으로도 모바일 로봇(20)과 충전 스테이션(10)은 현재 서로 간에 충전 대기 중인 상태임을 자체적으로 인지할 수 있다.In this way, the
이후에 모바일 로봇(20)이 이동하여 도 2와 같이 충전 포트 간이 접속되는 순간, 각각의 전압 값이 변동하게 되고, 모바일 로봇(20)과 충전 스테이션(10)은 관측된 전압 값을 기반으로 시퀀스 #1에서 시퀀스 #2로 전환된 상황을 인지할 수 있다.Afterwards, as the
구체적으로, 도 2와 같이, 모바일 로봇(20)이 충전 스테이션(10)에 접근하여 충전포트(11,21) 간이 접속되면, 각 전압조정기(110,210)에서 출력되는 전압 값은 모두 1.14V 값으로 관측된다. Specifically, as shown in FIG. 2, when the
도 5 및 도 6은 도 2의 상태에 대한 등가 회로 및 전압 관측 값을 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are diagrams for explaining an equivalent circuit and observed voltage values for the state of FIG. 2 .
앞서 도 2와 같이 충전 포트 간이 서로 접속되어 제2 시퀀스로 전환되면, 충전 포트 간 접점(Vm)을 기준으로 양 쪽의 전압 조정기(110,210) 회로가 대칭 구조로 전기적으로 연결된다. 이러한 대칭 구조는 도 5와 같이 표현된다. 아울러, 이러한 대칭 구조에 따라 양 쪽의 전압검출단(111,211)의 검출 전압 값은 서로 동일하게 된다.When the charging ports are connected to each other and switched to the second sequence as shown in FIG. 2, the
구체적으로, 도 5 및 도 6의 원리에 따라, 제2 시퀀스에서 전압 조정기(210)의 출력 전압(V)은 두 충전포트 간 접점 전압(Vm)과 제2 비율(P2) 간의 곱과 같다(V=Vm×P2). Specifically, according to the principle of FIGS. 5 and 6, the output voltage (V) of the
여기서 제2 비율(P2)은 수학식 2와 같이 정의된다.Here, the second ratio P2 is defined as in Equation 2.
또한, 접점 전압(Vm)은 아래의 수학식 3과 같이 정의된다.In addition, the contact voltage (Vm) is defined as in Equation 3 below.
여기서, R' = (R1+R2)//(R1+R2)가 된다. 본 발명의 실시예에서 R1=R3=10K, R2=75K 이고, Vin=12V 이므로, R'는 42.5K가 된다. Here, R' = (R1 + R2) // (R1 + R2). In the embodiment of the present invention, since R1 = R3 = 10K, R2 = 75K, and Vin = 12V, R' becomes 42.5K.
도 5의 좌측 그림은 우측 그림은 좌측 그림에 대한 등가 회로로서, 좌측 그림은 우측 그림과 같이, R' 저항과 R3 저항 및 그 접점에 인가되는 Vm 전압에 의한 전압 분배 회로로 표현될 수 있다. 이러한 R'(42.5K)과 R3(10K) 값을 수학식 2에 대입하면, Vm=9.7V가 도출된다.The figure on the left of FIG. 5 is an equivalent circuit to the figure on the right, and the figure on the left can be expressed as a voltage divider circuit by the R' resistor and the R3 resistor and the Vm voltage applied to the contact point, as shown in the right figure. When these values of R' (42.5K) and R3 (10K) are substituted into Equation 2, Vm = 9.7V is derived.
이러한 도 5에서 도출된 Vm 값을 이용하면 도 6의 등가 회로에 따라 최종적으로 전압검출기(211)에서 검출되는 전압 조정기(210)의 출력 전압(V)을 구할 수 있게 된다. 여기서 R1=10K, R2=75K 이고, Vm=9.7V 이므로, 수학식 2에 의해 P2=0.118이 되고, 이때의 전압 조정기(210)의 출력 전압(V)은 1.14V 가 된다. Using the Vm value derived in FIG. 5 , the output voltage V of the
즉, 제2 시퀀스에서 제2 감시장치(200) 내 전압 검출기(211)를 통해 1.14V의 전압이 검출된다. 이러한 1.14V 값을 제2 전압 값으로 명명하며 이는 앞서 제1 전압값 보다는 낮은 값을 갖는다. That is, a voltage of 1.14V is detected through the
물론, 도 5에서 설명한 대칭 구조에 따라, 충전 스테이션(10) 상의 제1 감시장치(100) 내 전압 조정기(110)의 출력 전압(V)도 1.14V가 되어, 제1 감시장치(100)의 전압검출기(111)를 통해서도 1.14V 전압이 검출된다. 이와 같이, 제2 시퀀스에서는 두 감시장치(100,200) 내 각각의 전압검출단(111,211)에서 동일한 제2 전압 값이 검출된다.Of course, according to the symmetrical structure described in FIG. 5, the output voltage (V) of the
이러한 점에 따라, 충전 스테이션(10) 내 제1 감시장치(100)는 전압 조정기(110)의 출력 전압이 제1 전압보다 낮은 기 설정된 제2 전압 값(V2)(예: 1.14V)인 동시에 스위치(120)가 그대로 제1 상태(OFF)이면, 표 1의 좌측 정보로부터 현재 시퀀스를 제2 시퀀스(시퀀스 #2)로 식별하고 다음의 제3 시퀀스(시퀀스 #3)를 위해 스위치(120)의 상태를 그대로 OFF 상태로 유지한다.Accordingly, the first
아울러, 모바일 로봇(20) 내 제2 감시장치(200)에서는 자신의 전압 조정기(210)의 출력 전압이 제2 전압 값(V2)(예: 1.14V)인 동시에 스위치(220)가 제1 상태(OFF)이면, 표 1의 우측 정보로부터 현재 시퀀스를 제2 시퀀스로 식별하고 다음의 제3 시퀀스를 위해 스위치(220)의 상태를 제1 상태(OFF)에서 배터리(22)와 연결되는 제2 상태(ON)로 전환시키게 된다. In addition, in the
일반적으로 모바일 로봇(20)에서 제어 우선권을 가지므로, 충전 경로 상의 스위치의 상태 변경은 모바일 로봇(20)에서 우선적으로 이루어진다.In general, since the
따라서, 도 3과 같이, 모바일 로봇(20) 내 제2 감시장치(200)의 스위치(220)가 제2 상태(ON)로 전환되면, 전압조정기(210)에는 전원이 들어오지 않게 되면서 출력 전압은 다시 OV로 관측되며, 이와 동시에 두 충전 포트(11,21)를 기준으로 제1 감시장치(100)의 전압조정기(110) 회로 부분과 제1 감시장치(200)의 배터리(22) 간이 서로 전기적으로 서로 연결된다. Therefore, as shown in FIG. 3, when the
구체적으로, 제3 시퀀스에서는, 두 스위치(110,210) 중 모바일 로봇(20) 측의 스위치(210)만 제2 상태(ON)가 되면서 각 전압조정기(110,210)에서 출력되는 전압 값도 2.82V 및 OV로 각각 변동한다. 따라서, 모바일 로봇(20)과 충전 스테이션(10)은 관측된 전압 값과 스위치 상태를 기반으로 시퀀스 #2에서 시퀀스 #3 전환된 상황을 인지할 수 있다.Specifically, in the third sequence, only the
또한, 제3 시퀀스에서는, 전압 조정기(110)의 입력단으로 배터리(22)의 전압(Vbat)(약 24V ~ 28V 범위)이 들어오면서, 전원단자(115)로 들어오는 12V 전원은 저항소자(R3)로 인하여 의미가 없어지면서 0과 같아진다. 따라서 양쪽 스위치(120,220) 모두 OFF인 상태에서 제2 감시장치(200) 내 스위치(220)만 ON으로 전환되면, 전압 조정기(110)의 입력단에는 배터리(22)의 전압(Vbat)만이 인가된다. In addition, in the third sequence, while the voltage Vbat (approximately 24V to 28V) of the
이러한 제3 시퀀스에서, 전압 조정기(110)의 출력 전압(V)은 현재 배터리(22)의 전압(Vbat)과 제2 비율(P2)의 곱과 같다(V = Vbat×P2). 제2 비율은 앞서 수학식 2와 같다.In this third sequence, the output voltage V of the
일반적으로 배터리(22)의 전압은 최소 24V(Vbat_min)이며 만충이 되면 28V(Vbat_max) 값을 갖는다. 만일 현재 배터리(22)의 전압이 24V인 경우, 전압 조정기(110)의 출력 전압(V)은 24V에 P2(0.118)을 곱한 값인 2.82V가 된다. 여기서 2.82 값은 제3 전압 값으로 명명한다.In general, the voltage of the
물론, 이러한 제3 시퀀스에서 나타날 수 있는 유효 전압 범위는 배터리의 기 설정된 최소 및 최대 충전전압(Vbat_min, Vbat_max)과 제2 비율(P2) 간의 곱에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 유효 전압 범위는 24V에 P2를 곱한 값인 2.82V 내지 28V에 P2를 곱한 값인 3.3V 범위가 된다. Of course, the effective voltage range that may appear in the third sequence may be determined by multiplying the preset minimum and maximum charging voltages (Vbat_min and Vbat_max) of the battery and the second ratio P2. For example, the effective voltage range ranges from 2.82V, which is 24V multiplied by P2, to 3.3V, which is 28V multiplied by P2.
이러한 점에 따라, 충전 스테이션(10) 내 제1 감시장치(100)는 만일 전압 조정기(110)의 출력 전압이 제1 전압보다 높은 설정 전압 범위(예: 2.82~3.3V) 이내의 제3 전압 값(V3)(예: 2.82V)인 동시에 자신의 스위치(120)가 제1 상태(OFF)이면, 표 1의 좌측 정보로부터 현재 시퀀스를 제3 시퀀스(시퀀스 #3)로 식별하고 다음의 제4 시퀀스스(시퀀스 #4)를 위해 스위치(120)의 상태를 기존의 제1 상태(OFF)에서 충전기(12)와 연결되기 위한 제2 상태(ON)로 전환시키게 된다.Accordingly, the
아울러, 모바일 로봇(20) 내 제2 감시장치(200)에서는 전압 조정기(210)의 출력 전압이 OV인 동시에 자신의 스위치(220)가 제2 상태(ON)이면, 표 1의 우측 정보로부터 현재 시퀀스를 제3 시퀀스(시퀀스 #3)로 식별하고 다음의 제4 시퀀스(시퀀스 #4)를 위해 스위치(220)의 상태를 그대로 유지시킨다.In addition, in the
시퀀스 전환에 따라, 이후에 도 4와 같이, 모바일 로봇(20) 내 제1 감시장치(100)의 스위치(120)도 제2 상태(ON)로 전환되면, 이때 제1 감시장치(100) 내의 전압조정기(110)의 상태는 도 1과 동일한 상태가 되므로 전압검출단(111)을 통해서는 1.26V의 값이 검출되고, 제2 감시장치(200) 내의 전압 조정기(210)는 여전히 전원이 끊긴 상태이므로 전압검출단(211)을 통해서는 0V의 값이 검출된다.According to the sequence change, when the
아울러, 이러한 제4 시퀀스(시퀀스 #4)에서는 양쪽 모두 스위치(120,220)가 제2 상태(ON) 상태로 변경되면서 충전 경로가 서로 연결된 상태이므로, 충전 스테이션(10) 내의 충전기(12)에서 방출된 전류가 충전포트(11,21)를 거쳐 모바일 로봇(20) 내의 배터리(22)로 전달되면서 충전이 이루어지게 된다.In addition, in this fourth sequence (sequence # 4), both
여기서 물론 본 발명의 실시예에 사용된 저항과 전원 값 등은 단지 하나의 실시예에 해당하며 이에 대한 보다 다양한 변형예가 존재할 수 있다. Here, of course, the resistance and power value used in the embodiment of the present invention correspond to only one embodiment, and more various modifications may exist.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 충전 상태 확인을 위한 추가적인 통신 포트나 단자를 전혀 구비하지 않고도 충전 스테이션과 모바일 로봇 간에 진행 중인 충전 시퀀스를 정확하게 파악할 수 있으며 다음 순서로의 충전 시퀀스의 전환을 자동으로 수행할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to accurately grasp the charging sequence in progress between the charging station and the mobile robot without having any additional communication ports or terminals for checking the charging state, and automatically switch the charging sequence to the next sequence. can do.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 충전 스테이션
11: 충전포트
12: 충전기
20: 모바일 로봇
21: 충전포트
22: 배터리
100: 제1 감시장치
200: 제2 감시장치
110,210: 전압 조정기
115: 전원단자
120,220: 스위치
130,230: 제어부
140,240: 전류센서10: charging station 11: charging port
12: charger 20: mobile robot
21: charging port 22: battery
100: first monitoring device 200: second monitoring device
110,210: voltage regulator 115: power terminal
120,220: switch 130,230: control unit
140,240: current sensor
Claims (11)
상기 충전 스테이션에 구비된 제1 감시장치는,
전압 분배 회로를 가지며, 입력된 전압을 다운시켜 출력하는 전압 조정기;
상기 전압 조정기의 입력단과 저항소자를 매개로 연결되어 설정 크기의 전원 전압을 인가받는 전원단자;
상기 전압 조정기의 입력단과 상기 충전 스테이션의 충전기 중 어느 하나를 상기 충전 스테이션의 충전포트와 연결하는 스위치; 및
상기 전압조정기의 출력 전압과 상기 스위치의 상태 정보를 기 저장된 제어 정보 테이블과 비교하여 연속한 다단의 충전 시퀀스 중 현재 시퀀스를 식별하고 다음 시퀀스 전환에 필요한 상태 조건으로 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하는 충전 상태 감시장치.In the charging state monitoring device for automatically recognizing and converting the current charging sequence independently mounted on the charging station and the mobile robot,
The first monitoring device provided in the charging station,
a voltage regulator having a voltage divider circuit and outputting a downed voltage;
a power terminal connected to the input terminal of the voltage regulator through a resistance element and receiving a power supply voltage of a set size;
a switch connecting one of an input terminal of the voltage regulator and a charger of the charging station to a charging port of the charging station; and
A control unit for comparing the output voltage of the voltage regulator and the state information of the switch with a pre-stored control information table to identify a current sequence among consecutive multi-stage charging sequences and to control the switch as a state condition necessary for switching to the next sequence. Charge state monitor.
상기 제어 정보 테이블은,
상기 충전 시퀀스 별로 해당 충전 시퀀스에 대응되는 상기 전압 조정기의 출력 전압과 상기 스위치의 상태 조건을 저장한 충전 상태 감시장치.The method of claim 1,
The control information table,
The charging state monitoring device storing the output voltage of the voltage regulator corresponding to the corresponding charging sequence for each charging sequence and the state condition of the switch.
상기 모바일 로봇에 구비된 제2 감시장치는,
상기 충전 스테이션과 모바일 로봇의 서로 마주한 두 충전포트를 기준으로 상기 전압 조정기, 상기 스위치 및 상기 제어부와 대칭 구조로 구현된 전압 조정기, 스위치 및 제어부를 각각 포함하되,
상기 제2 감시장치 내 스위치는 상기 제2 감시장치의 전압 조정기의 입력단과 상기 모바일 로봇의 배터리 중 어느 하나를 상기 모바일 로봇의 충전포트와 연결하는 충전 상태 감시장치.The method of claim 1,
The second monitoring device provided in the mobile robot,
Each includes a voltage regulator, a switch, and a controller implemented in a symmetrical structure with the voltage regulator, the switch, and the controller based on the two charging ports of the charging station and the mobile robot facing each other,
The switch in the second monitoring device connects one of the input terminal of the voltage regulator of the second monitoring device and the battery of the mobile robot to the charging port of the mobile robot.
상기 제1 및 제2 감시장치 각각은,
자신의 스위치와 상기 충전기 사이의 경로 및 자신의 스위치와 상기 배터리 사이의 경로 상에 개별 설치되어 설치 경로 상의 전류 값을 센싱하고 전류 센싱 유무에 따른 스위치의 상태 정보를 제공하는 전류센서를 더 포함하는 충전 상태 감시장치.The method of claim 3,
Each of the first and second monitoring devices,
Further comprising a current sensor individually installed on a path between its switch and the charger and a path between its switch and the battery to sense the current value on the installation path and provide status information of the switch according to the presence or absence of current sensing Charge state monitor.
상기 제1 및 제2 감시장치 각각의 전압 조정기는,
자신의 입력단과 출력단 사이에 연결된 직렬 저항 및 상기 출력단과 접지단 사이에 연결된 병렬 저항을 포함하여 구성되고,
서로 대칭 구조를 가지되 동일 소자 값으로 구성되는 충전 상태 감시장치.The method of claim 3,
The voltage regulators of each of the first and second monitoring devices,
It is configured to include a series resistance connected between its input terminal and an output terminal and a parallel resistance connected between the output terminal and a ground terminal,
State-of-charge monitoring devices that have a symmetrical structure but are composed of the same element values.
상기 연속한 다단의 충전 시퀀스는,
상기 제1 및 제2 감시장치의 각 스위치가 전압 조정기와 연결되어 충전 경로와는 전기적으로 분리되며 상기 두 충전포트 간이 미접속된 상태의 제1 시퀀스, 상기 충전포트 간이 서로 접속되는 제2 시퀀스, 상기 제2 감시장치의 스위치가 상기 배터리와 연결되는 제3 시퀀스, 그리고 상기 제1 감시장치의 스위치가 상기 충전기와 연결되면서 충전이 개시되는 제4 시퀀스를 포함하는 충전 상태 감시장치. The method of claim 5,
The continuous multi-stage charging sequence,
A first sequence in which each switch of the first and second monitoring devices is connected to a voltage regulator and electrically separated from a charging path and the two charging ports are not connected; a second sequence in which the charging ports are connected to each other; A third sequence in which the switch of the second monitoring device is connected to the battery, and a fourth sequence in which charging is started while the switch of the first monitoring device is connected to the charger.
상기 충전 스테이션 내 제1 감시장치는,
상기 전압 조정기의 출력 전압이 상기 전원 전압보다 낮은 기 설정된 제1 전압 값인 동시에 스위치가 상기 전압 조정기와는 연결되고 상기 충전기와는 분리된 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 제1 시퀀스로 식별하고 다음의 제2 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 그대로 유지하며,
상기 전압 조정기의 출력 전압이 상기 제1 전압보다 낮은 기 설정된 제2 전압 값인 동시에 스위치가 상기 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 상기 제2 시퀀스로 식별하고 다음의 제3 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 그대로 유지하며,
상기 전압 조정기의 출력 전압이 상기 제1 전압보다 높은 설정 전압 범위 이내의 제3 전압 값인 동시에 스위치가 상기 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 상기 제3 시퀀스로 식별하고 다음의 제4 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 상기 제1 상태에서 상기 충전기와 연결되는 제2 상태로 전환시키는 모바일 로봇의 충전 상태 감시장치. The method of claim 5,
The first monitoring device in the charging station,
When the output voltage of the voltage regulator is a preset first voltage value lower than the power supply voltage and the switch is in a first state connected to the voltage regulator and separated from the charger, the current sequence is identified as the first sequence, and the next Maintaining the state of the switch as it is for the second sequence,
When the output voltage of the voltage regulator is a preset second voltage value lower than the first voltage and the switch is in the first state, the current sequence is identified as the second sequence and the state of the switch is maintained as it is for the next third sequence. keep
When the output voltage of the voltage regulator is a third voltage value within a set voltage range higher than the first voltage and the switch is in the first state, the current sequence is identified as the third sequence and the switch for the next fourth sequence A charging state monitoring device for a mobile robot that switches a state from the first state to a second state connected to the charger.
상기 제1 전압 값(V1)은 상기 전원 전압(Vin)과 제1 비율(P1) 간의 곱과 같으며, 상기 제1 비율은 아래 수학식으로 결정되는 충전 상태 감시장치:
여기서, R1, R2, R3는 각각 상기 병렬 저항, 상기 직렬 저항, 상기 저항소자를 나타낸다. The method of claim 7,
The first voltage value (V1) is equal to the product of the power supply voltage (Vin) and the first ratio (P1), and the first ratio is determined by the following equation Charge state monitoring device:
Here, R1, R2, and R3 denote the parallel resistance, the series resistance, and the resistance element, respectively.
상기 제2 전압 값(V2)은 상기 두 충전포트 간 접점 전압(Vm)과 제2 비율(P2) 간의 곱과 같으며, 상기 제2 비율(P2)과 상기 접점 전압(Vm)은 각각 아래의 수학식으로 결정되는 충전 상태 감시장치:
,
여기서, R' = (R1+R2)//(R1+R2)을 나타낸다.The method of claim 8,
The second voltage value (V2) is equal to the product of the contact voltage (Vm) between the two charging ports and the second ratio (P2), and the second ratio (P2) and the contact voltage (Vm) are each of the following State-of-charge monitor determined by the equation:
,
Here, R' = (R1+R2)//(R1+R2).
상기 설정 전압 범위의 최소값과 최대값은,
상기 배터리의 기 설정된 최소 및 최대 충전전압(Vbat_min, Vbat_max)과 상기 제2 비율(P2) 간의 곱으로 결정되는 충전 상태 감시장치. The method of claim 9,
The minimum and maximum values of the set voltage range are,
Charge state monitoring device determined by multiplying the predetermined minimum and maximum charging voltages (Vbat_min, Vbat_max) of the battery and the second ratio (P2).
상기 모바일 로봇 내 제2 감시장치는,
전압 조정기의 출력 전압이 0V인 동시에 스위치가 전압 조정기와는 연결되고 상기 배터리와는 분리된 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 제1 시퀀스로 식별하고 다음의 제2 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 그대로 유지하며,
전압 조정기의 출력 전압이 상기 제2 전압인 동시에 스위치가 제1 상태이면, 현재 시퀀스를 제2 시퀀스로 식별하고 다음의 제3 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 제1 상태에서 상기 배터리와 연결되는 제2 상태로 전환시키고,
전압 조정기의 출력 전압이 OV인 동시에 스위치가 제2 상태이면, 현재 시퀀스를 제3 시퀀스로 식별하고 다음의 제4 시퀀스를 위해 스위치의 상태를 그대로 유지시키는 충전 상태 감시장치. The method of claim 7,
The second monitoring device in the mobile robot,
When the output voltage of the voltage regulator is 0V and the switch is in a first state connected to the voltage regulator and separated from the battery, the current sequence is identified as the first sequence and the state of the switch is maintained for the next second sequence. and
If the switch is in the first state while the output voltage of the voltage regulator is the second voltage, the current sequence is identified as the second sequence and the state of the switch for the next third sequence is set to the second state connected to the battery in the first state. convert to state
When the output voltage of the voltage regulator is 0V and the switch is in the second state, the current sequence is identified as the third sequence and the state of the switch is maintained for the next fourth sequence.
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---|---|---|---|---|
JP2011114962A (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Charging system, charger, motor-driven vehicle and method for charging battery for the motor-driven vehicle |
KR20180106320A (en) * | 2017-03-20 | 2018-10-01 | 엘지전자 주식회사 | Battery Module, Battery Charging Device, and Vacuum Cleaner |
KR20200091388A (en) * | 2017-09-22 | 2020-07-30 | 로커스 로보틱스 코포레이션 | Electric charging system and method for autonomous robot |
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2021
- 2021-09-29 KR KR1020210128925A patent/KR102646336B1/en active IP Right Grant
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