KR20230059947A - 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법 - Google Patents

배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법에 대한 것으로, 상기 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법은 배터리 충전부에 수용된 적어도 하나의 배터리를 일반 모드, 급속 모드 및 방전 모드에 따라 충전함으로써, 그리드로부터 제공되는 할당 전력 및 충전된 배터리의 충전 전력을 이용하여, 별도의 전력 보강 공사 없이도 타겟 배터리의 급속 충전이 가능하며, 방전 모드에 의해 충전이 완료된 배터리의 드레인 전류를 조정함으로써, 완충된 상태가 장기 지속됨에 따라 발생되는 배터리 수명 저하를 방지하는, 고효율 및 저비용의 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법을 제공할 수 있다.

Description

배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법{BATTERY SWAPPING STATION APPARATUS, APPARATUS AND METHOD FOR CHARGING BATTERY USING THE SAME}
본 발명은 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 급속 충전이 가능한 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법에 관한 것이다.
환경 오염의 문제가 전세계적인 사회적 이슈로 부각됨에 따라, 배기가스 배출 규제 등 각국에서는 연료차의 사용을 제한하는 다양한 규제들을 실시하고 있다.
이에, 자동차 산업에서는 에너지 효율이 높고, 기존의 전기 인프라를 활용할 수 있는 친환경 차량인 전기차 기술 개발에 주목하고 있다.
전기차의 상용화를 위한 기술 개발 분야에는 부품 개발뿐 아니라, 배터리 충전 인프라의 구축 또한 필수적으로 요구되고 있다.
배터리 충전을 위한 종래의 배터리 교환 스테이션(battery swapping station, BSS) 장치는 편의점, 공공기관 등 기존에 건설된 건물, 전력시설에 추가로 설치되는 경우가 많다.
이에 따라, 종래의 배터리 교환 스테이션은, 기존 건물에 제공되는 기본 전력량에서 일부분이 할당되는 형식으로 제공된다.
따라서, 종래의 배터리 교환 스테이션에서는 순간 전력이 대량 필요한 급속 충전을 진행하기 어려우며, 급속 충전을 위해서는 별도의 전력 보강 공사가 추가로 필요한 단점이 있다.
한국 공개특허 10-2020-0116575호(2020.10.13)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고효율 및 저비용의 배터리 교환 스테이션을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 배터리 교환 스테이션을 이용하는 고효율 및 저비용의 배터리 충전 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션은 배터리 충전부에 개별 수용되는 적어도 하나의 배터리를 충전하는 것으로, 교류 형태로 제공되는 외부 전력을 직류 형태로 전환하는 AC/DC 변환부, 일단이 상기 AC/DC 변환부와 연결되고 타단이 적어도 하나의 상기 배터리 수용부와 개별 연결되어, 상기 AC/DC 변환부로부터 입력되는 외부 전력의 일부를 상기 배터리 수용부에 개별 제공하는 DC/DC 변환부 및 상기 DC/DC 변환부와 연결되어, 일반 모드 또는 급속 모드로의 동작에 따라 따라 상기 DC/DC의 동작을 제어하되, 상기 급속 모드로의 동작 시 적어도 하나의 상기 배터리 중 타겟 배터리를 선택하여 상기 타겟 배터리를 급속 충전하는 제어부를 포함한다.
이때, 상기 제어부는 상기 일반 모드로의 동작 시 상기 DC/DC 변환부를 벅(Buck) 모드로 실행하여, 상기 외부 전력의 일부를 그대로 출력시킬 수 있다.
또한, 상기 DC/DC 변환부는 양방향 DC/DC 컨버터로 제공될 수 있다.
한편, 상기 제어부는 상기 급속 모드로의 동작 시, 상기 타겟 배터리와 연결된 특정 DC/DC 변환부를 제외한, 다른 DC/DC 변환부의 동작 모드를 부스트(Boost) 모드로 변경하여, 상기 다른 DC/DC 변환부의 출력 전압을 상기 특정 DC/DC 변환부의 출력 전압 대비 높게 설정하여 상기 전력 전송 방향을 전환함으로써, 상기 타겟 배터리 쪽으로 충전 전류를 유도할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 사전 설정된 휴지 시간 동안 사용자로 하여금 상기 배터리 교환 스테이션의 이용이 없을 경우 방전 모드로 동작할 수 있다.
또한, 상기 배터리 교환 스테이션은 상기 배터리 충전부 및 상기 DC/DC 변환부 사이에 개별 연결되어, 상기 제어부의 방전 모드 시 ON 상태로 스위칭되어 배터리를 접지하는 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 방법은 배터리 교환 스테이션에 의해 배터리 충전부에 개별 수용되는 적어도 하나의 배터리를 충전하는 것으로, 상기 배터리 충전부에 수용된 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계, 사용자로부터 외부 서버를 통해 전달된 배터리 교환 요청 메시지의 수신 여부를 확인하는 단계, 상기 배터리 교환 요청 메시지가 수신되지 않을 경우, 일반 모드로 동작하여 상기 배터리 충전부에 수용된 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계, 상기 배터리 교환 요청 메시지가 수신될 경우, 상기 적어도 하나의 배터리 중 충전이 완료된 배터리가 존재하는지의 여부를 확인하는 단계 및 상기 충전이 완료된 배터리가 존재하지 않을 경우, 상기 배터리 교환 요청 메시지가 전송된 시점에서의 상기 적어도 하나의 배터리 중 충전율이 가장 높은 배터리를 타겟 배터리로 선정하고 급속 모드로 동작하여 상기 타겟 배터리를 급속 충전하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 타겟 배터리를 급속 충전하는 단계는, 상기 충전이 완료된 배터리가 존재하지 않을 경우, 상기 배터리 교환 요청 메시지가 전송된 시점에서의 상기 적어도 하나의 배터리 중 충전율이 가장 높은 배터리를 타겟 배터리로 선정하는 단계, 사용자의 도착 예상 시간 정보를 확인하여, 상기 타겟 배터리가 사용자의 도착 예상 시간 이내에 충전 완료가 가능한 지의 여부를 확인하는 단계 및 상기 도착 예상 시간 내 상기 타겟 배터리의 충전 완료가 가능할 경우, 상기 급속 모드로 동작하여 상기 타겟 배터리를 급속 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 도착 예상 시간 내 상기 타겟 배터리의 충전이 완료되지 않을 경우, 상기 일반 모드로의 동작을 유지하여, 충전이 완료되지 않은 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 급속 모드에서는, 상기 배터리 교환 스테이션 내 상기 타겟 배터리와 연결된 특정 DC/DC 변환부를 제외한 다른 DC/DC 변환부의 동작 모드를 부스트(Boost) 모드로 변경하여, 상기 다른 DC/DC 변환부의 입력 전압을 상기 특정 DC/DC 변환부의 출력 전압 대비 높게 설정하여 전력 전송 방향을 전환함으로써 상기 타겟 배터리 쪽으로 충전 전류를 유도할 수 있다.
또한, 상기 일반 모드에서는, 상기 배터리 교환 스테이션 내 적어도 하나의 DC/DC 변환부를 벅(Buck) 모드로 실행하여, 상기 외부 전력을 균등하게 분배하여 출력할 수 있다.
한편, 상기 충전이 완료된 배터리가 존재할 경우, 상기 일반 모드로의 동작을 유지하여, 충전이 완료되지 않은 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 교환 스테이션이 사전 설정된 휴지 시간에 도달할 경우, 방전 모드로 동작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 방전 모드로 동작하는 단계는, 상기 충전이 완료된 배터리가 존재하는지 여부를 확인하는 단계, 상기 충전이 완료된 배터리가 존재할 경우, 상기 충전이 완료된 배터리를 제외한 적어도 하나의 배터리 중 충전 중인 배터리가 존재하는지의 여부를 확인하는 단계 및 상기 충전 중인 배터리가 존재하지 않을 경우, 상기 충전이 완료된 배터리를 배터리 드레인(Drain) 크기로 방전시키는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 배터리 드레인은 배터리에서 전류가 한번에 최대로 방전할 수 있는 전류의 크기일 수 있다.
상기 충전이 완료된 배터리를 제외한 적어도 어느 하나의 배터리가 충전 중일 경우, 상기 충전이 완료된 배터리와 연결된 상기 배터리 교환 스테이션 내 DC/DC 변환부의 출력 전력 방향을 전환하고, 상기 충전 중인 적어도 하나의 배터리를 상기 일반 모드로 충전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 충전이 완료된 배터리가 존재하지 않을 경우, 상기 일반 모드로의 동작하여 충전이 완료되지 않은 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 충전 방법은 사용자에 의해 상기 충전이 완료된 배터리의 교체가 이뤄지면, 일반 모드로 전환하여 동작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법은, 배터리 충전부에 수용된 적어도 하나의 배터리를 일반 모드, 급속 모드 및 방전 모드에 따라 충전함으로써, 그리드로부터 제공되는 할당 전력 및 충전된 배터리의 충전 전력을 이용하여, 별도의 전력 보강 공사 없이도 타겟 배터리의 급속 충전이 가능하며, 방전 모드에 의해 충전이 완료된 배터리의 드레인 전류를 조정함으로써, 완충된 상태가 장기 지속됨에 따라 발생되는 배터리 수명 저하를 방지하는, 고효율 및 저비용의 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션 중 제어부의 하드웨어 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션을 이용한 배터리 충전 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 방전 모드에 따른 배터리 충전 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 교환 스테이션(D)은 사용자로부터 획득한 적어도 하나의 배터리를 충전하고, 충전된 배터리를 사용자에게 제공할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 배터리 교환 스테이션(D)은 전력이 제공되는 적어도 하나의 시설에 제공될 수 있다. 이에 따라, 배터리 교환 스테이션(D)은 해당 시설로부터 할당된 할당 전력을 그리드(Grid)를 통해 제공 받을 수 있다. 여기서, 할당 전력은 배터리 교환 스테이션(D)에 수용된 적어도 하나의 배터리를 충전하기 위해, 해당 시설로부터 할당된 전력일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션(D)에 대해 구성별로 보다 자세히 설명하겠다.
배터리 교환 스테이션(D)은 배터리 충전부(미도시), AC/DC 변환부(1000), DC/DC 변환부(3000), 스위치부(5000) 및 제어부(7000)를 포함할 수 있다.
또한, 배터리 교환 스테이션(D)은 외부 서버와 연동될 수 있다. 이에 따라, 배터리 교환 스테이션(D)은 외부 서버를 통해 사용자로부터 요청되는 배터리 교환 요청 메시지를 수신할 수 있다.
배터리 충전부(미도시)는 복수개로 제공되며, 사용자에 의해 외부로부터 삽입되는 적어도 하나의 배터리를 수용할 수 있다. 이에 따라, 배터리 교환 스테이션(D)은 배터리 충전부(미도시) 내에 수용되는 적어도 하나의 배터리를 충전할 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전부(미도시)에 수용되는 배터리는 전압이 100V이고, 전류 용량이 30000mAh이며, 전력량은 3000Wh일 수 있다.
또한, 배터리 교환 스테이션(D)은 적어도 하나의 배터리 충전부(미도시)에 수용된 배터리 중 충전이 완료된 배터리를 사용자에게 제공할 수 있다.
배터리 충전부(미도시)에는 최대 충전 전류가 설정될 수 있다. 이에 따라, 후술될 제어부(7000)는 급속 모드로의 동작 시 사용자의 배터리 교환 스테이션(D) 도착 전에 배터리가 완충되어 퇴화되는 것을 방지할 수 있다.
AC/DC 변환부(1000)는 복수개로 제공되어, 후술될 DC/DC 변환부(3000)를 통해 배터리 충전부(미도시)와 개별 연결될 수 있다.
다시 말하면, AC/DC 변환부(1000)의 일단은 그리드와 연결되고, 타단은 후술될 DC/DC 변환부(3000)와 개별 연결될 수 있다. 이에 따라, AC/DC 변환부(1000)는 해당 시설의 그리드를 통해 제공되는 할당 전력을 DC/DC 변환부(3000)를 통해 배터리 충전부(미도시)로 개별 전달할 수 있다.
실시예에 따르면, AC/DC 변환부(1000)는 그리드로부터 제공된 할당 전력을 제어부(7000)에 의해 분배된 전력량만큼 DC/DC 변환부(3000)에 분할하여 제공할 수 있다. 이에 따라, DC/DC 변환부(3000)는 분할된 전력량을 각 배터리 충전부(미도시)로 전달할 수 있다.
이때, AC/DC 변환부(1000)는 그리드를 통해 제공되는 할당 전력의 형태를 변환할 수 있다. 예를 들어, AC/DC 변환부(1000)는 그리드를 통해 제공되는 교류 형태의 할당 전력을 직류 형태로 변환하여 배터리 충전부(미도시)에 개별 제공할 수 있다. 이에 따라, 배터리 충전부(미도시)에 수용되어 직류 전원을 사용하는 배터리가 충전될 수 있다.
DC/DC 변환부(3000)는 앞서 설명한 바와 같이, 일단이 AC/DC 변환부(1000)와 개별 연결되고, 타단이 배터리 충전부(미도시)와 개별 연결될 수 있다. 이에 따라, DC/DC 변환부(3000)는 AC/DC 변환부(1000)로부터 수신된 직류 전력을 배터리 충전부(미도시)에 수용된 배터리에 안정적으로 공급할 수 있다. 예를 들어, DC/DC 변환부(3000)는 양방향 DC/DC 컨버터로 제공될 수 있다.
또한, DC/DC 변환부(3000)는 후술될 제어부(7000)와 연결될 수 있다. 이에 따라, DC/DC 변환부(3000)는 제어부(7000)의 충전 모드에 따라, 벅(Buck) 모드 또는 부스트(Boost) 모드로 동작할 수 있다.
일 실시예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 제어부(7000)가 일반 모드로 동작할 경우, DC/DC 변환부(3000)는 벅(Buck) 모드로 동작할 수 있다. 벅 모드에서의 DC/DC 변환부(3000)는 DC/DC 변환부(3000)와 개별 연결된 AC/DC 변환부(1000)로부터 입력된 입력 전력을 그대로 출력할 수 있다.
다른 실시예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 제어부(7000)가 급속 모드로 동작할 경우, DC/DC 변환부(3000) 중 일부는 제어부(7000)에 의해, 충전 전력의 방향이 배터리 충전부(미도시)에서 그리드 방향으로 전환되며, 부스트(Boost) 모드로 동작할 수 있다. 부스트 모드에서의 입력단 및 출력단이 벅 모드에서의 입력단 및 출력단과 반대일 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 급속 모드는 외부 서버를 통해 사용자로부터 배터리 교환 요청 메시지가 수신될 경우 실행되는 제어부(7000)의 동작 모드일 수 있다. 급속 모드에서는 교환 대상인 타겟 배터리를 선정하여, 타겟 배터리의 급속 충전을 수행할 수 있다.
타겟 배터리의 급속 충전을 위해, 타겟 배터리와 연결된 DC/DC 변환부(3000)를 제외한 적어도 하나의 다른 DC/DC 변환부(3000)는 제어부(7000)에 의해, 전력 전송 방향이 배터리 충전부(미도시)에서 그리드 방향으로 전환될 수 있다. 이에 따라, 적어도 하나의 다른 DC/DC 변환부(3000)는 각각 해당 DC/DC 변환부(3000)에 연결된 적어도 하나의 배터리의 충전 전력을, 타겟 배터리가 연결된 DC/DC 변환부(3000)로 전송할 수 있다.
다시 말해, 제어부(7000)가 급속 모드로 동작할 경우, 타겟 배터리와 연결되는 특정 DC/DC 변환부(3000)를 제외한 적어도 하나의 타 DC/DC 변환부(3000)는 부스트 모드로 동작할 수 있다.
실시예에 따르면, 부스트 모드로 동작되는 적어도 하나의 다른 DC/DC 변환부(3000)는 개폐 시간 비율 조정에 의해 출력 전압을 변경할 수 있다.
예를 들어, AD/DC 변환부(1000)의 출력 전압이 400Vdc일 경우, 타겟 배터리와 연결된DC/DC 변환부(3000)는 AD/DC 변환부(1000)와 연결되는 출력단의 출력 전압이 제어부(7000)에 의해 399Vdc로 변경될 수 있다.
또한, 타겟 배터리와 연결된 DC/DC 변환부를 제외한, 벅 모드로 동작되는 적어도 하나의 다른 DC/DC 변환부(3000)들은 AD/DC 변환부(1000)와 연결되는 입력단의 입력 전압을 400Vdc로 조정될 수 있다. 따라서, 제어부(7000)가 급속 모드로 동작할 경우, 부스터 모드로 동작하는 DC/DC 변환부(3000)를 통해 타겟 배터리를 급속 충전할 수 있다.
일반 모드 및 급속 모드에 대해서는 후술될 제어부(7000)의 설명 시 보다 자세히 설명하겠다.
스위치(5000)는 배터리 충전부(미도시) 및 DC/DC 변환부(3000)의 사이에 개별 연결될 수 있다.
또한, 스위치(5000)는 제어부(7000)의 방전 모드 시 ON 상태로 스위칭되어` 배터리를 접지함으로써 방전시킬 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 스위치(5000)는 제어부(7000)에 의해 배터리 변환 스테이션(D) 내 모든 배터리가 완충되거나 또는 일정 기준 이상 충전되었을 경우, 완충된 배터리와 연결된 스위치를 ON으로 동작시켜, 배터리 드레인(Drain) 크기로 방전시킬 수 있다.
여기서, 배터리 드레인(Drain)은 배터리에서 전류가 한번에 최대로 방전할 수 있는 전류의 크기일 수 있다. 이때, 배터리 드레인(Drain)의 크기는 접지 방향에 연결된 저항(R)에 의해 개별 조절될 수 있다.
제어부(7000)는 배터리 교환 스테이션(D)의 배터리 충전 동작을 제어할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제어부(7000)는 일반 모드, 급속 모드 및 방전 모드로 동작할 수 있다.
일반 모드는 배터리 충전부(미도시)에 적어도 하나의 배터리가 장착될 경우 수행되는 기본 충전 모드일 수 있다.
실시예에 따르면, 제어부(7000)는 일반 모드 시 그리드로부터 송신된 할당 전력을 적어도 하나의 배터리 충전부(미도시)에 동일하게 분배하여 공급할 수 있다.
예를 들어, 제어부(7000)는 일반 모드로의 동작 시, 할당 전력이 10KWh이고, 배터리 충전부(미도시)가 4개로 제공될 경우, 배터리 충전부(미도시)에 각각 2.5KWh의 충전 전력을 공급할 수 있다.
또한, 일반 모드에서는 배터리 충전부(미도시)가 제어부(7000)에 의해, 해당 배터리 충전부(미도시)에 수용된 배터리를 0.5 C-rate로 충전시킬 수 있으며, 15A의 충전 전류를 공급할 수 있다.
여기서, C-rate는 배터리를 특정 정전류로 충전시켰을 때 해당 시간동안 충전시킬 수 있는 양일 수 있다. 예를 들어, 충전 용량이 3000mA/h인 배터리를 사용할 경우, 배터리 충전부(미도시)는 0.5 C-rate일 때 300mA의 최대 충전 전류를 출력할 수 있다.
급속 모드는 외부 서버를 통해, 사용자로 하여금 배터리 교환 메시지를 수신할 경우 수행되는 모드일 수 있다.
제어부(7000)는, 앞서 설명한 바와 같이, 급속 모드로 동작할 경우, 급속 충전을 위한 타겟 배터리를 선정할 수 있다. 여기서, 타겟 배터리는 사용자 요청에 따라 교환될 교환 대상 배터리로, 배터리 교환 스테이션(D) 내 수용된 적어도 하나의 배터리 중, 배터리 교환 요청 메시지가 전송된 시점에서 충전율이 가장 높은 배터리가 타겟 배터리로 선정될 수 있다.
이후, 제어부(7000)는 타겟 배터리와 연결된 DC/DC 변환부(3000)를 제외한 다른 DC/DC 변환부(3000)의 동작 모드를 부스트 모드로 변경할 수 있다. 이때, 제어부(7000)는 타겟 배터리의 출력 전압보다 타겟 배터리를 제외한 적어도 하나의 다른 배터리의 입력 전압을 높게 설정함으로써, 타겟 배터리는 그리드(Grid)로부터 제공되는 할당 전력 및 다른 DC/DC 변환부(3000)에 연결된 배터리의 충전 전력을 이용하여 타겟 배터리를 급속 충전할 수 있다.
이때, 제어부(7000)는 사용자의 도착 완료 시점에 타겟 배터리의 충전이 완료될 수 있도록, 타겟 배터리에 전달되는 전류에 임계 값을 설정한 허용 전류값을 산출할 수 있다.
허용 전류값을 산출하는 방법에 대해 보다 자세히 설명하면, 제어부(7000)는 선정된 타겟 배터리의 상태 전류를 확인할 수 있다. 실시예에 따르면, 배터리의 상태 전류는 mAh 단위로 제공될 수 있다.
이후, 제어부(7000)는 타겟 배터리의 충전을 완료하기 위해 필요한 배터리 충전 용량(State of Charge)을 산출할 수 있다.
실시예에 따르면, 타겟 배터리의 충전 용량은 타겟 배터리의 최대 전류 용량에서, 배터리 교환 요청 메시지가 전송된 시점에서의 타겟 배터리의 상태 전류를 제외한 값일 수 있다.
제어부(7000)는 배터리 교환 요청 메시지에 포함된, 배터리 교환 스테이션(D)으로의 사용자의 도착 예정 시간 정보를 확인할 수 있다.
이후, 제어부(7000)는 타겟 배터리의 충전이 사용자의 도착 예정 시간에 맞춰 완료될 수 있도록, 타겟 배터리의 허용 전류(IP)를 산출할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리의 허용 전류 값(IP)은 하기 [수학식 1]과 같이 산출할 수 있다.
Figure pat00001
IP: 타겟 배터리의 시간당 허용 전류(Ah)
Atotal: 타겟 배터리의 최대 전류 용량(mA)
Acurrent: 타겟 배터리의 상태 전류(mA)
Tmin: 사용자의 도착 예정 시간(min)
예를 들어, 제어부(7000)는 급속 모드에서 타겟 배터리에 60A의 허용 전류를 공급할 수 있으며, 이를 위해, 제어부(7000)는 타겟 배터리를 제외한 적어도 하나의 다른 배터리를 2 C-rate로 방전시킬 수 있다.
여기서, C-rate는 배터리를 특정 정전류로 방전시켰을 때 해당 시간동안 방전시킬 수 있는 양일 수 있다. 예를 들어, 충전 용량이 3000mA/h인 배터리를 사용할 경우, 배터리는 2 C-rate일 때 1200mA의 최대 충전 전류를 출력할 수 있다.
종래의 배터리 충전 장치는 배터리의 충전을 위한 허용 전류를 고려하지 않고 최대 값으로 설정하였다. 이에 따라, 종래의 배터리 충전 장치는 사용자의 도착 이전에 배터리의 충전이 완료되고, 완충 후에도 배터리의 충전이 지속되어 배터리의 퇴화가 가속화되는 단점이 있었다,
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션(D) 내 제어부(7000)는 사용자의 도착 예정 시간에 맞춰 타겟 배터리의 충전이 완료될 수 있도록 배터리의 실시간 충전 시간을 조정하기 위한 허용 전류 값을 설정함으로써, 배터리의 퇴화를 방지할 수 있다.
방전 모드는 배터리의 충전이 완료된 이후 일정 시간이 경과하였을 때 동작되는 제어 모드일 수 있다.
예를 들어, 제어부(7000)는 배터리 충전부(미도시)에 수용된 적어도 하나의 배터리로부터 충전이 완료된 특정 배터리가 존재하고, 특정 배터리를 제외한 타 배터리 중 충전 중인 배터리의 존재에 따라 스위치 동작을 On 상태로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(7000)는 타 배터리 중 충전 중인 배터리가 존재할 경우, 충전이 완료된 특정 배터리와 연결된 DC/DC 변환부(3000)의 충전 방향을 전환할 수 있다. 이에 따라, 제어부(7000)는 충전 중인 배터리의 충전 전력을 증가시킬 수 있으며, 완충된 배터리의 수명(State of Health, SoH)이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어부(7000)는 모든 배터리가 완충되거나 또는 일정 기준 이상 충전될 경우, 완충된 배터리와 연결된 적어도 하나의 스위치(5000)를 ON으로 동작시켜, 배터리를 드레인(Drain) 크기로 방전시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(7000)는 배터리의 충전 상태(SOC)가 90%일 때까지 배터리 드레인 크기로 방전될 수 있다.
제어부(7000)의 제어 모드에 따른 동작은 후술될 배터리 충전 방법의 설명시 보다 자세히 설명하겠다.
또한, 제어부(7000)는 적어도 하나의 하드웨어 구성에 의해 동작될 수 있다. 제어부(7000)의 하드웨어 구성에 대해서는 하기 도 2에서 보다 구체적으로 설명하겠다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션 중 제어부의 하드웨어 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 제어부(7000)는 메모리(100), 프로세서(200), 송수신 장치(300), 입력 인터페이스 장치(400), 출력 인터페이스 장치(500) 및 저장 장치(600)를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 제어부(7000)에 포함된 각각의 구성 요소들(100, 200, 300, 400, 500, 600)은 버스(bus, 700)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
제어부(7000)의 상기 구성들(100, 200, 300, 400, 500, 600) 중 메모리(100) 및 저장 장치(600)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(100) 및 저장 장치(600)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
이 중에서도 메모리(100)는, 프로세서(200)에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 적어도 하나의 명령은, 상기 배터리 충전부에 수용된 적어도 하나의 배터리를 충전하도록 하는 명령, 사용자로부터 외부 서버를 통해 전달된 배터리 교환 요청 메시지의 수신 여부를 확인하도록 하는 명령, 상기 배터리 교환 요청 메시지가 수신되지 않을 경우, 일반 모드로 동작하여 상기 배터리 충전부에 수용된 적어도 하나의 배터리를 충전하도록 하는 명령, 상기 배터리 교환 요청 메시지가 수신될 경우, 상기 적어도 하나의 배터리 중 충전이 완료된 배터리가 존재하는지의 여부를 확인하도록 하는 명령 및 상기 충전이 완료된 배터리가 존재하지 않을 경우, 상기 배터리 교환 요청 메시지가 전송된 시점에서 충전율이 가장 높은 배터리를 타겟 배터리로 선정하고 급속 모드로 동작하여 상기 타겟 배터리를 급속 충전하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
프로세서(200)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
프로세서(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 메모리(100)에 저장된 적어도 하나의 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션을 설명하였다. 이하에서는, 배터리 교환 스테이션의 제어부 동작에 따른 배터리 충전 방법을 보다 자세히 설명하겠다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션을 이용한 배터리 충전 방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 배터리 교환 스테이션 내 제어부(7000)는 배터리 충전부(미도시)에 수용된 적어도 하나의 배터리를 충전시킬 수 있다(S1000). 이때, 제어부(7000)는 일반 모드로 적어도 하나의 배터리를 충전시킬 수 있다.
실시예에 따르면, 제어부(7000)는 일반 모드 시, 그리드로부터 송신된 할당 전력을 적어도 하나의 배터리 충전부(미도시)에 동일하게 분배하여 공급할 수 있다.
예를 들어, 할당 전력이 10KWh이고, 배터리 충전부(미도시)가 4개로 제공될 경우, 배터리 충전부(미도시)에는 각각 2.5KWh의 충전 전력이 공급될 수 있다.
제어부(7000)는 배터리 교환 스테이션(D)이 사전 설정된 휴지 시간에 도달(S2000)할 경우, 방전 모드로 동작할 수 있다(S3000). 여기서, 휴지 시간은 배터리 충전부(미도시)에 충전된 적어도 하나의 배터리가 완전 충전된 이후 경과된 시간(T)일 수 있다.
일반적으로, 배터리가 완전 충전된 상태로 유지되는 시간이 길어지면 배터리의 퇴화가 가속화 될 수 있다. 이에 따라, 제어부(7000)는 적어도 하나의 배터리가 완충된 상태로 사전 설정된 휴지 시간에 도달(S2000)할 경우, 방전 모드로 동작할 수 있다. 방전 모드에 따른 제어부(7000)의 동작에 대해서는 하기 도 4를 참조하여 보다 자세히 설명하겠다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 방전 모드에 따른 배터리 충전 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 방전 모드로 동작할 경우, 제어부(7000)는 충전이 완료된 배터리가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다(S3100).
이때, 충전이 완료된 배터리가 존재하지 않을 경우, 제어부(7000)는 일반 모드로의 동작을 유지(S3300)하여, 충전이 완료되지 않은 적어도 하나의 배터리를 충전할 수 있다.
한편, 완충된 배터리가 존재할 경우, 제어부(7000)는 충전 중인 배터리가 존재하는지의 여부를 확인할 수 있다(S3500).
일 실시예에 따라, 충전이 완료된 특정 배터리를 제외한 타 배터리가 충전 중일 경우, 제어부(7000)는 특정 배터리와 연결된 DC/DC 변환부(3000)의 충전 방향을 전환할 수 있다. 이후, 제어부(7000)는 일반 모드로의 동작을 유지(S3300)할 수 있다. 이에 따라, 제어부(7000)는 충전이 완료된 배터리 충전부(미도시)를 제외한 나머지 배터리 충전부(미도시)을 대상으로 할당 전력을 분배함으로써, 충전 중인 배터리의 충전 전력을 증가시킬 수 있으며, 완충된 배터리의 수명(State of Health, SoH)이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어부(7000)는 충전 중인 배터리가 없을 경우, 다시 말해, 모든 배터리의 충전이 완료되었을 경우, 완충된 배터리와 연결된 적어도 하나의 스위치(5000)를 ON으로 동작시켜, 배터리를 드레인(Drain) 크기로 방전시킬 수 있다(S3700).
여기서, 배터리 드레인(Drain)은 배터리에서 전류가 한번에 최대로 방전할 수 있는 전류의 크기일 수 있다. 이때, 배터리 드레인(Drain)의 크기는 접지 방향에 연결된 저항(R)에 의해 개별 조절될 수 있다.
실시예에 따르면, 제어부(7000)는 배터리의 충전 상태(State of Charge, SOC)가 안정 상태가 될 때까지 배터리 드레인 크기로 방전될 수 있다. 예를 들어, 제어부(7000)는 배터리의 충전 상태(SOC)가 90%일 때까지 배터리 드레인 크기로 방전될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라 배터리 드레인 크기로 방전되는 배터리는 기재된 바에 국한되지 않고, 충전이 완료된 배터리 또는 사용자가 설정한 일정 기준 이상 충전된 배터리가 적용될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제어부(7000)는 휴지 시간에 도달(S2000)하지 않은 경우, 사용자로부터 외부 서버를 통해 전달된 배터리 교환 요청 메시지의 수신 여부를 확인할 수 있다(S4000). 예를 들어, 배터리 교환 요청 메시지는 배터리 교환 스테이션을 향해 이동 중인 사용자의 도착 예상 시간 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도착 예상 시간 정보는 분(min) 단위로 기재되어 제공될 수 있다.
일 실시예에 따라 배터리 교환 요청 메시지가 수신되지 않을 경우, 제어부(7000)는 일반 모드로의 동작을 유지(S5000)하여, 배터리 충전부(미도시)에 수용된 적어도 하나의 배터리를 충전할 수 있다.
다른 실시예에 따라 배터리 교환 요청 메시지가 수신될 경우, 제어부(7000)는 배터리 충전부(미도시)에 수용된 적어도 하나의 배터리 중 완충된 배터리가 존재하는지의 여부를 확인할 수 있다(S6000). 실시예에 따르면, 제어부(7000)는 적어도 하나의 배터리를 대상으로 배터리 교환 요청 메시지가 전달된 시점에서의 충전 전류 용량(mAh)을 확인하여 완충된 배터리의 존재 여부를 확인할 수 있다.
이때, 완충된 배터리가 존재할 경우, 제어부(7000)는 일반 모드로의 동작을 유지(S5000)하여, 충전이 완료되지 않은 적어도 하나의 배터리를 충전할 수 있다.
한편, 완충된 배터리가 존재하지 않을 경우, 제어부(7000)는 배터리 교환 요청 메시지가 전송된 시점에서 충전율이 가장 높은 배터리를 타겟 배터리로 선정할 수 있다.
이후, 제어부(7000)는 사용자의 도착 예상 시간 정보를 확인하여, 타겟 배터리가 사용자의 도착 예상 시간 이내에 완충 가능한 지의 여부를 확인할 수 있다(S7000).
보다 구체적으로 설명하면, 제어부(7000)는 그리드로부터 전송된 할당 전력및 타겟 배터리를 제외한 적어도 하나의 배터리로부터 획득되는 허용 전력([수학식 1] 참조)의 합을 산출하여, 사용자의 도착 예상 시간 이내에 완전 충전이 가능한 지를 확인할 수 있다.
일 실시예에 따라, 도착 예상 시간 내 타겟 배터리의 완전 충전이 가능하지 않을 경우, 제어부(7000)는 일반 모드로의 동작을 유지(S5000)할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 도착 예상 시간 내 타겟 배터리의 완전 충전이 가능할 경우, 제어부(7000)는 급속 모드로 전환되어 동작할 수 있다(S8000).
보다 구체적으로 설명하면, 앞서 설명한 바와 같이, 제어부(7000)는 급속 모드 시, 타겟 배터리와 연결된 DC/DC 변환부(3000)를 제외한 다른 DC/DC 변환부(3000)의 동작 모드를 부스트 모드로 변경할 수 있다.
제어부(7000)는 타겟 배터리 전압보다 타겟 배터리를 제외한 적어도 하나의 다른 배터리의 입력 전압을 높게 설정함으로써, 제어부(7000)는 그리드(Grid)로부터 제공되는 할당 전력과 함께, 적어도 하나의 다른 배터리로부터 유입하는 충전 전류에 의해 타겟 배터리를 급속 충전할 수 있다.
이후, 사용자로 하여금 충전이 완료된 배터리의 교체가 이뤄질 경우(S9000), 제어부(7000)는 충전 모드를 일반 모드로 변경하여, 교체된 방전 배터리의 충전을 재시작할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법을 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법은, 배터리 충전부에 수용된 적어도 하나의 배터리를 일반 모드, 급속 모드 및 방전 모드에 따라 충전함으로써, 그리드로부터 제공되는 할당 전력 및 충전된 배터리의 충전 전력을 이용하여, 별도의 전력 보강 공사 없이도 타겟 배터리의 급속 충전이 가능하며, 방전 모드에 의해 충전이 완료된 배터리의 드레인 전류를 조정함으로써, 완충된 상태가 장기 지속됨에 따라 발생되는 배터리 수명 저하를 방지하는, 고효율 및 저비용의 배터리 교환 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
D: 배터리 교환 스테이션 R: 접지 저항
1000: AC/DC 변환부 3000: DC/DC 변환부
5000: 스위치부 7000: 제어부
100: 메모리 200: 프로세서
300: 송수신 장치 400: 입력 인터페이스 장치
500: 출력 인터페이스 장치 600: 저장 장치
700: 버스

Claims (18)

  1. 배터리 충전부에 개별 수용되는 적어도 하나의 배터리를 충전하는 배터리 교환 스테이션(Battery Swapping Station, BSS)으로,
    교류 형태로 제공되는 외부 전력을 직류 형태로 전환하는 AC/DC 변환부;
    일단이 상기 AC/DC 변환부와 연결되고 타단이 적어도 하나의 상기 배터리 수용부와 개별 연결되어, 상기 AC/DC 변환부로부터 입력되는 외부 전력의 일부를 상기 배터리 수용부에 개별 제공하는 DC/DC 변환부; 및
    상기 DC/DC 변환부와 연결되어, 일반 모드 또는 급속 모드로의 동작에 따라 상기 DC/DC의 동작을 제어하되, 상기 급속 모드로의 동작 시 적어도 하나의 상기 배터리 중 타겟 배터리를 선택하여 상기 타겟 배터리를 급속 충전하는 제어부를 포함하는, 배터리 교환 스테이션.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 일반 모드로의 동작 시 상기 DC/DC 변환부를 벅 모드로 실행하여, 상기 외부 전력의 일부를 그대로 출력시키는, 배터리 교환 스테이션.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 DC/DC 변환부는 양방향 DC/DC 컨버터로 제공되는, 배터리 교환 스테이션.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 급속 모드로의 동작 시, 상기 타겟 배터리와 연결된 특정 DC/DC 변환부를 제외한, 다른 DC/DC 변환부의 입력 전압을 상기 특정 DC/DC 변환부의 출력 전압 대비 높게 설정하여 상기 전력 전송 방향을 전환함으로써, 상기 타겟 배터리 쪽으로 충전 전류를 유도하는, 배터리 교환 스테이션.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는
    사전 설정된 휴지 시간 동안 사용자로 하여금 상기 배터리 교환 스테이션의 이용이 없을 경우 방전 모드로 동작하는, 배터리 교환 스테이션.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 배터리 충전부 및 상기 DC/DC 변환부 사이에 개별 연결되어, 상기 제어부의 방전 모드 시 ON 상태로 스위칭되어 배터리를 접지하는 스위치를 더 포함하는, 배터리 교환 스테이션.
  7. 배터리 교환 스테이션에 의해 배터리 충전부에 개별 수용되는 적어도 하나의 배터리를 충전하는 배터리 충전 방법으로,
    상기 배터리 충전부에 수용된 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계;
    사용자로부터 외부 서버를 통해 전달된 배터리 교환 요청 메시지의 수신 여부를 확인하는 단계;
    상기 배터리 교환 요청 메시지가 수신되지 않을 경우, 일반 모드로 동작하여 상기 배터리 충전부에 수용된 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계;
    상기 배터리 교환 요청 메시지가 수신될 경우, 상기 적어도 하나의 배터리 중 충전이 완료된 배터리가 존재하는지의 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 충전이 완료된 배터리가 존재하지 않을 경우, 상기 배터리 교환 요청 메시지가 전송된 시점에서의 상기 적어도 하나의 배터리 중 충전율이 가장 높은 배터리를 타겟 배터리로 선정하고 급속 모드로 동작하여 상기 타겟 배터리를 급속 충전하는 단계를 포함하는, 배터리 충전 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 타겟 배터리를 급속 충전하는 단계는,
    상기 충전이 완료된 배터리가 존재하지 않을 경우, 상기 배터리 교환 요청 메시지가 전송된 시점에서의 상기 적어도 하나의 배터리 중 충전율이 가장 높은 배터리를 타겟 배터리로 선정하는 단계;
    사용자의 도착 예상 시간 정보를 확인하여, 상기 타겟 배터리가 사용자의 도착 예상 시간 이내에 충전 완료가 가능한 지의 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 도착 예상 시간 내 상기 타겟 배터리의 충전 완료가 가능할 경우, 상기 급속 모드로 동작하여 상기 타겟 배터리를 급속 충전하는 단계를 포함하는, 배터리 충전 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 도착 예상 시간 내 상기 타겟 배터리의 충전이 완료되지 않을 경우, 상기 일반 모드로의 동작을 유지하여, 충전이 완료되지 않은 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 급속 모드에서는,
    상기 배터리 교환 스테이션 내 상기 타겟 배터리와 연결된 특정 DC/DC 변환부를 제외한 다른 DC/DC 변환부의 동작 모드를 부스트(Boost) 모드로 변경하여,
    상기 다른 DC/DC 변환부의 입력 전압을 상기 특정 DC/DC 변환부의 출력 전압 대비 높게 설정하여 전력 전송 방향을 전환함으로써 상기 타겟 배터리 쪽으로 충전 전류를 유도하는, 배터리 충전 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 일반 모드에서는,
    상기 배터리 교환 스테이션 내 적어도 하나의 DC/DC 변환부를 벅(Buck) 모드로 실행하여, 상기 외부 전력을 균등하게 분배하여 출력하는, 배터리 충전 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 충전이 완료된 배터리가 존재할 경우, 상기 일반 모드로의 동작을 유지하여, 충전이 완료되지 않은 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 배터리 교환 스테이션이 사전 설정된 휴지 시간에 도달할 경우, 방전 모드로 동작하는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 방전 모드로 동작하는 단계는
    상기 충전이 완료된 배터리가 존재하는지 여부를 확인하는 단계;
    상기 충전이 완료된 배터리가 존재할 경우, 상기 충전이 완료된 배터리를 제외한 적어도 하나의 배터리 중 충전 중인 배터리가 존재하는지의 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 충전 중인 배터리가 존재하지 않을 경우, 상기 충전이 완료된 배터리를 배터리 드레인(Drain) 크기로 방전시키는 단계를 포함하는, 배터리 충전 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 배터리 드레인은 배터리에서 전류가 한번에 최대로 방전할 수 있는 전류의 크기인, 배터리 충전 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 충전이 완료된 배터리를 제외한 적어도 어느 하나의 배터리가 충전 중일 경우, 상기 충전이 완료된 배터리와 연결된 상기 배터리 교환 스테이션 내 DC/DC 변환부의 출력 전력 방향을 전환하고, 상기 충전 중인 적어도 하나의 배터리를 상기 일반 모드로 충전시키는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 충전이 완료된 배터리가 존재하지 않을 경우, 상기 일반 모드로의 동작하여 충전이 완료되지 않은 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
  18. 청구항 7에 있어서,
    사용자에 의해 상기 충전이 완료된 배터리의 교체가 이뤄지면, 일반 모드로 전환하여 동작하는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
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