KR20230062997A - 차량의 배터리 교환 긴급도를 기반으로 하는 배터리 교환 스테이션의 운영 시스템 및 이를 이용한 배터리 교환 스테이션의 운영 방법 - Google Patents

차량의 배터리 교환 긴급도를 기반으로 하는 배터리 교환 스테이션의 운영 시스템 및 이를 이용한 배터리 교환 스테이션의 운영 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 배터리 교환 긴급도를 판단하고 이를 기반으로 복수의 배터리 스테이션을 운영하는 시스템 및 운영 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 각 차량마다의 배터리 교환 긴급도를 판단하고 이를 이용하여 복수의 단계로 분류된 조치를 생성하는 바, 배터리 교환 긴급도에 따라 적절한 조치를 통해 차량의 배터리 교환을 지원할 수 있다. 따라서, 차량의 배터리가 방전되어 목적지까지의 운행에 차질이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

차량의 배터리 교환 긴급도를 기반으로 하는 배터리 교환 스테이션의 운영 시스템 및 이를 이용한 배터리 교환 스테이션의 운영 방법{Operating system of battery exchange station based on vehicle's battery exchange urgency and operating method of battery exchange station using the same}
본 발명은 배터리 교환 스테이션의 운영 시스템 및 이를 이용한 배터리 교환 스테이션의 운영 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 차량의 배터리 교환 긴급도를 판단하고 이를 기반으로 복수의 배터리 스테이션을 운영하는 시스템 및 운영 방법에 관한 것이다.
전기차는 친환경 차량으로 차량 기술의 주류로 대두되고 있으나 배터리의 충전에 사용되는 시간이 내연기관차의 주유시간 대비 길어 불편한 문제가 있다. 이러한 불편함을 해결하기 위해 배터리 교환식 운영의 스테이션이 그 대안이 될 수 있다.
교환식 운영의 스테이션이란, 배터리 교환 스테이션에 다수의 슬롯이 구비된 충전기가 마련되어 있고, 차량이 스테이션에 도착하여 비어 있는 슬롯에 자신의 방전된 배터리를 삽입하고 슬롯에 완충되어 있는 배터리를 인출해 가는 방법으로 운영되는 스테이션이다. 이로써 배터리의 충전에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
하지만, 배터리 교환 스테이션에서의 완충 배터리 공급 대비 사용자가 배터리를 교환해 가는 수요가 더 큰 경우에는 배터리를 교환하고자 배터리 교환 스테이션에 방문하여도 배터리를 교환할 수 없을 수 있다. 심각하게는, 배터리의 잔여 충전량이 부족한데도 배터리를 교환할 수 없어 목적지까지 운행에 차질이 생길 수도 있는 것이다.
따라서, 이러한 상황을 방지하기 위해 차량과 배터리 교환 스테이션의 상황을 모니터링하고 적절하게 조치할 수 있는 시스템 및 방법이 필요하다.
한국등록특허 제2233848호
본 발명은 복수의 배터리 스테이션을 운영하는 시스템 및 운영 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 특히 차량의 배터리가 방전되어 목적지까지의 운행에 차질이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 시스템 및 운영 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 차량에 장착된 배터리의 긴급한 교환이 필요한 경우를 조치하도록 운영하는 복수의 배터리 교환 스테이션의 운영 시스템으로서, 상기 차량에 장착된 배터리의 상태 정보를 기초로 주행 가능 거리를 산출하는 차량 제어기; 상기 차량과 통신하여 상기 주행 가능 거리를 수신하는 운영 서버; 및 상기 차량의 사용자가 휴대하며, 자신의 현재 위치 정보를 상기 운영 서버에 전송하는 단말기;를 포함하고, 상기 운영 서버는, 상기 복수의 배터리 교환 스테이션 각각으로부터 교환 가능한 배터리 개수를 수신하여 상기 차량의 배터리 교환 긴급도를 판단하되, 상기 배터리 교환 긴급도는 상기 교환 가능한 배터리 개수를 이용하여 복수의 단계로 구분되며, 상기 구분된 복수의 단계에 매칭되는 조치를 생성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 교환 가능한 배터리 개수는, 상기 복수의 배터리 교환 스테이션 각각에 배치된 배터리들 중에서 기 설정된 충전량 이상으로 충전된 배터리 개수로 정의될 수 있다.
이때, 상기 배터리의 상태 정보는, 상기 차량에 장착된 배터리의 현재 충전량(SOC; State Of Charge)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 운영 서버는, 상기 차량으로부터, 상기 차량에 장착되는 배터리의 개수와 상기 차량의 현재 위치를 더 수신할 수 있다.
또한, 상기 운영 서버는, 상기 차량에 장착되는 배터리의 개수를 한 세트로 계산하여, 상기 차량의 현재 위치로부터 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 개수를 교환 가능한 배터리 세트 개수로 변환할 수 있다.
한편, 상기 운영 서버가 생성한, 상기 복수의 단계 각각에 매칭된 모든 조치에는, 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 개수 및 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수 중 적어도 하나를 상기 단말기에 실시간으로 전송하는 조치가 포함될 수 있다.
아울러, 상기 운영 서버가 생성한, 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 이하인 단계에 매칭된 모든 조치에는, 미리 예약되지 않은 경우에도 지정된 배터리 교환 스테이션에서의 배터리 교환을 허용하는 조치가 포함될 수 있다.
또한, 상기 운영 서버가 생성한, 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 미만인 단계에 매칭된 조치에는, 지정된 배터리 교환 스테이션에서 미완충 배터리의 교환을 허용하는 조치가 포함될 수 있다.
또한, 상기 운영 서버는, 상기 복수의 배터리 교환 스테이션 중 특정 배터리 교환 스테이션에서 배터리의 교환을 시도하는 이벤트가 발생하는 경우 배터리 교환의 허용 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 운영 서버는, 교환이 시도된 배터리의 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자인지 여부를 판단할 수 있고, 상기 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자가 아닌 경우, 상기 배터리 교환 긴급도의 복수의 단계에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 운영 서버는, 상기 단말기와 상기 차량의 현재 위치에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 차량에 장착된 배터리의 긴급한 교환이 필요한 경우를 조치하도록 운영하는 복수의 배터리 교환 스테이션의 운영 방법으로서, 차량으로부터 상기 차량에 장착된 배터리의 상태 정보를 기초로 산출된 주행 가능 거리를 포함하는 차량 정보를 수신하는 단계; 상기 차량의 사용자가 휴대하는 단말기로부터 상기 단말기의 현재 위치 정보를 포함하는 사용자 정보를 수신하는 단계; 상기 복수의 배터리 교환 스테이션 각각으로부터 교환 가능한 배터리 개수를 수신하는 단계 - 상기 교환 가능한 배터리 개수는, 상기 복수의 배터리 교환 스테이션 각각에 배치된 배터리들 중에서 기 설정된 충전량 이상으로 충전된 배터리 개수로 정의됨 - ; 및 상기 차량 정보와 상기 교환 가능한 배터리 개수를 수신한 서버가 상기 차량의 배터리 교환 긴급도를 판단하되, 상기 배터리 교환 긴급도는 상기 교환 가능한 배터리 개수를 이용하여 복수의 단계로 구분되며 상기 구분된 복수의 단계에 매칭되는 조치를 생성하는 조치 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 배터리의 상태 정보는, 상기 차량에 장착된 배터리의 현재 충전량(SOC; State Of Charge)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 차량 정보는, 상기 차량에 장착되는 배터리의 개수와 상기 차량의 현재 위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 조치 단계는, 상기 차량에 장착되는 배터리의 개수를 한 세트로 계산하여, 상기 차량의 현재 위치로부터 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 개수를 교환 가능한 배터리 세트 개수로 변환할 수 있다.
한편, 상기 복수의 단계 각각에 매칭된 모든 조치에는, 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 개수 및 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수 중 적어도 하나를 단말기에 실시간으로 전송하는 조치가 포함될 수 있다.
아울러, 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 이하인 단계에 매칭된 모든 조치에는, 미리 예약되지 않은 경우에도 지정된 배터리 교환 스테이션에서의 배터리 교환을 허용하는 조치가 포함될 수 있다.
또한, 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 미만인 단계에 매칭된 조치에는, 지정된 배터리 교환 스테이션에서 미완충 배터리의 교환을 허용하는 조치가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 운영 방법은, 상기 복수의 배터리 교환 스테이션 중 특정 배터리 교환 스테이션에서 배터리의 교환을 시도하는 이벤트가 발생하는 경우 배터리 교환의 허용 여부를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 배터리 교환의 허용 여부를 판단하는 단계는, 교환이 시도된 배터리의 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자가 아닌 경우, 상기 배터리 교환 긴급도의 복수의 단계에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 배터리 교환의 허용 여부를 판단하는 단계는, 상기 단말기와 상기 차량의 현재 위치에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 차량마다의 배터리 교환 긴급도를 판단하고 이를 이용하여 복수의 단계로 분류된 조치를 생성하는 바, 배터리 교환 긴급도에 따라 적절한 조치를 통해 차량의 배터리 교환을 지원할 수 있다. 따라서, 차량의 배터리가 방전되어 목적지까지의 운행에 차질이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 운영 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 각 구성의 세부 구성을 나타낸 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 운영 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3a 및 도 3b의 운영 방법에 있어서, 배터리 교환 긴급도에 따른 조치 단계가 생성되도록 수행되는 단계의 세부 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 3a 및 도 3b의 운영 방법에 있어서, 배터리 교환 이벤트가 발생한 경우 수행되는 단계의 세부 흐름을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 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 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
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 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
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 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 운영 시스템의 구성을 나타낸 것이고, 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 각 구성의 세부 구성을 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2d를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 운영 시스템(1000)은, 차량(100), 단말기(200), 복수의 배터리 교환 스테이션(300) 및 운영 서버(400)를 포함할 수 있다.
차량(100)은 차량 제어기(110)와 배터리부(120)를 포함할 수 있다.
차량 제어기(110)는 배터리부(120)와 통신하여 차량(100)에 장착된 배터리(121)의 상태 정보를 전달받을 수 있다. 이를 위해 차량 제어기(110)에는 배터리부(120)와 통신을 수행할 수 있는 내부 통신부(112)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 통신은 CAN 통신일 수 있다.
차량 제어기(110)는 ECU(Electronic Control Unit)라 통칭되는 통상의 전자 제어 장치일 수 있다. 차량 제어기(110)는 제어부(111)를 포함할 수 있고 이를 통해 차량 제어기(110)의 구성 및 차량(100)에 배치된 각종 전자 장치들의 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 제어부(110)는, CPU, MCU, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하여 동작을 수행할 수 있는 각종 컨트롤러 중 임의의 것일 수 있다.
차량 제어기(110)는 또한 차량(100)에 배치된 다른 제어기들(미도시)과 통신하여 다양한 정보를 수집할 수 있다.
배터리의 상태 정보에는 배터리(121)의 현재 충전량(SOC;State Of Charge)이 포함될 수 있다. 이 외에도 배터리의 상태 정보에는 배터리(121)의 수명 정보(SOH;State Of Health), 내부 저항값, 배터리(121)의 고유 ID 정보 등이 더 포함될 수 있다. 이때, 배터리의 상태 정보는 BMS(Battery Management System)(122)에 수집될 수 있고 차량 제어기(110)는 BMS(122)로부터 배터리의 상태 정보를 전달받을 수 있다.
차량 제어기(110)는 전달받은 배터리의 상태 정보를 기초로 현재 시점에서의 주행 가능 거리를 산출할 수 있다. 이때, 주행 가능 거리는 실시간으로 또는 기 설정된 시간 간격으로 산출될 수 있다.
차량 제어기(110)는 주행 가능 거리의 산출을 위해 차량 상태 정보를 더 이용할 수 있다. 차량 상태 정보는 예를 들어, 전비에 대한 정보일 수 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 배터리 팩에 포함된 다수의 개별 배터리 각각의 SOC를 이용하면 전체 배터리 팩의 가용 에너지가 산출될 수 있다. 전비는 구동 모터의 RPM, 각 개별 배터리의 전류와 전압 등을 이용하여 차량마다의 미리 정해진 산출방식으로 산출될 수 있다. 따라서, 전체 배터리 팩의 가용 에너지(kWh)와 전비(km/kWh)를 이용하면 차량(100)이 현재 시점에서부터 얼마나 더 멀리 주행이 가능한지 주행 가능 거리(km)가 산출될 수 있다.
차량(100)은 메모리부(113)를 더 포함할 수 있다. 메모리부(113)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장매체 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 메모리부(113)는 차량 제어기(110)에 내장될 수도 있고 차량 제어기(110)와 별도로 설치될 수도 있다.
차량(100)은 외부 통신부(130)를 더 포함할 수 있다. 외부 통신부(130)는 유선 및/또는 무선으로 다른 구성과 통신 가능한 구성으로서, 예를 들어, 운영 서버(400)와 무선으로 통신할 수 있다.
차량(100)은 입출력(I/O)부(140)를 더 포함할 수 있다. 입출력부(140)는 입출력 인터페이스(미도시)를 포함하여 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 또는 입출력부(140)는 정보를 표시하기 위한 디스플레이 등의 출력 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 입출력부(140)는 차량(100)의 대시보드에 배치될 수 있다.
단말기(200)는, 차량(100)의 사용자가 휴대하는 장치를 의미하는 것으로서 단말기(200) 자신의 현재 위치 정보를 운영 서버(400)에 전송할 수 있다.
보다 구체적으로, 단말기(200)는 제어부(210), 통신부(220), 메모리부(230), 입출력(I/O)부(240) 및 어플리케이션(250)을 포함할 수 있다.
제어부(210)는 단말기(200)의 각 구성을 제어할 수 있다. 제어부(210)는, CPU, MCU, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하여 동작을 수행할 수 있는 각종 컨트롤러 중 임의의 것일 수 있다.
예를 들어, 제어부(210)는 통신부(220)와 함께 통신 모듈로 기능하여 운영 서버(400)와의 사이에서 정보의 송수신을 제어할 수 있다. 통신부(220)는 유선 및/또는 무선으로 다른 구성과 통신 가능한 구성이다.
또는, 예를 들어 제어부(210)는 메모리부(230)와 함께 메모리 모듈로 기능하여 메모리부(230)에 저장된 데이터를 불러오거나 새로운 데이터를 저장하도록 제어할 수 있다. 메모리부(230)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장매체 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 메모리부(230)는 제어부(210)에 내장될 수도 있고 제어부(210)와 별도로 설치될 수도 있다.
또는, 예를 들어 제어부(210)는 입출력부(240)와 함께 입출력 모듈로 기능하여 데이터의 입력 및 출력을 제어할 수 있다. 입출력 모듈은 각종 입력신호 및 출력신호의 입출력을 수행할 수 있다. 예를 들어, 입출력부(240)는 입출력 인터페이스(미도시)를 포함하여 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 또는 입출력부(240)는 정보를 표시하기 위한 디스플레이 등의 출력 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또는, 예를 들어 제어부(210)는 어플리케이션(250)과 함께 배터리 교환 스테이션 운영 방법의 일부 단계를 수행할 수 있다. 일 예로, 제어부(210)는 운영 서버(400)로부터 수신한 배터리 교환 긴급도에 매칭하는 조치(배터리 교환의 권고 알림, 교환 가능한 배터리 개수 알림 등)에 따라 상기 조치와 관련된 정보를 어플리케이션(250)을 통해 표시할 수 있다. 또는, 일 예로, 제어부(210)는 운영 서버(400)로부터 배터리 교환을 허용 또는 불허하는 정보를 수신하여 상기 허용 또는 불허와 관련된 정보를 어플리케이션(250)을 통해 표시할 수 있다.
일반적으로, 사용자는 자신의 차량에서 방전된 배터리를 빼서 배터리 교환 스테이션의 비어 있는 배터리 슬롯에 삽입하고, 완충된 새로운 배터리를 인출해 간다. 사용자는 배터리 교환 스테이션을 이용하기 위해 최초에 사용자 정보 및 차량 정보를 이용하여 인증 키를 생성할 수 있다. 인증 키에는 사용자의 이름, 연락처, 운행하는 차종 등의 정보가 사용자 정보로서 포함될 수 있다.
상기 사용자 정보에는 사용자가 교환해 간 배터리의 고유 ID가 포함될 수 있다. 따라서, 운영 서버(400)는 배터리의 고유 ID를 이용하여 매칭되는 사용자 정보를 조회할 수 있다.
복수의 배터리 교환 스테이션(300)은, 전기차의 배터리를 충전할 수 있는 시설이 구비된 스테이션으로서, 전기차의 운행자가 자신의 방전된 배터리를 충전된 배터리와 교환해 가는 장소라는 의미에서 교환 스테이션으로 지칭될 수 있다. 또는, 전기차의 운행자가 두고 간 방전된 배터리의 충전을 수행하는 장소라는 의미에서 충전 스테이션으로 지칭될 수 있다.
도 1에는 각자 다른 3개의 지점인 배터리 교환 스테이션(300a, 300b, 300c)을 도시하고 있으나, 후술할 운영 서버(400)가 관리하는 배터리 교환 스테이션(300)의 개수가 정해진 것이 아니라 유동적라는 점은 통상의 기술자의 관점에서 분명하다.
배터리 교환 스테이션(300)은 제어부(310), 통신부(320), 메모리부(330), 입출력(I/O)부(340) 및 배터리 슬롯부(350)를 포함할 수 있다.
제어부(310)는 배터리 교환 스테이션(300)의 각 구성을 제어할 수 있다. 제어부(310)는, CPU, MCU, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하여 동작을 수행할 수 있는 각종 컨트롤러 중 임의의 것일 수 있다.
예를 들어, 제어부(310)는 통신부(320)와 함께 통신 모듈로 기능하여 차량(100), 단말기(200), 운영 서버(400)와의 사이에서 정보의 송수신을 제어할 수 있다. 통신부(320)는 유선 및/또는 무선으로 다른 구성과 통신 가능한 구성이다.
또는, 예를 들어 제어부(310)는 메모리부(330)와 함께 메모리 모듈로 기능하여 메모리부(330)에 저장된 데이터를 불러오거나 새로운 데이터를 저장하도록 제어할 수 있다. 메모리부(330)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장매체 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 메모리부(330)는 제어부(310)에 내장될 수도 있고 제어부(310)와 별도로 설치될 수도 있다.
또는, 예를 들어 제어부(310)는 입출력부(340)와 함께 입출력 모듈로 기능하여 데이터의 입력 및 출력을 제어할 수 있다. 입출력 모듈은 각종 입력신호 및 출력신호의 입출력을 수행할 수 있다. 예를 들어, 입출력부(340)는 입출력 인터페이스(미도시)를 포함하여 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 또는 입출력부(340)는 정보를 표시하기 위한 디스플레이 등의 출력 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또는, 예를 들어 제어부(310)는 배터리 슬롯부(350)와 함께 충전 모듈로 기능할 수 있다. 배터리 슬롯부(350)는, 복수개의 배터리 슬롯으로 구성될 수 있다. 배터리 슬롯은 배터리가 삽입되는 공간을 의미할 수 있다. 제어부(310)는 배터리 슬롯에 방전된 배터리가 삽입되는 것을 감지하여 상기 방전된 배터리에 전력이 공급되도록 배터리 슬롯부(350)와 상기 방전된 배터리간의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 이를 위해, 배터리 슬롯부(350)는 외부 전력을 배터리 충전 전력으로 변환하는 컨버터, 배터리의 충전을 온오프하는 스위치 등의 구성을 더 포함할 수 있다.
운영 서버(400)는, 복수의 배터리 교환 스테이션(100)의 전반적 운영을 제어할 수 있다. 운영 서버(400)는 제어부(410), 통신부(420), 메모리부(430) 및 입출력(I/O)부(440)를 포함할 수 있다.
제어부(410)는 운영 서버(400)의 각 구성을 제어할 수 있다. 제어부(410)는, CPU, MCU, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하여 동작을 수행할 수 있는 각종 컨트롤러 중 임의의 것일 수 있다.
예를 들어, 제어부(410)는 통신부(420)와 함께 통신 모듈로 기능하여 복수의 교환 스테이션(300) 각각, 복수의 차량(100) 각각 및 복수의 단말기(200) 각각과의 사이에서 정보의 송수신을 제어할 수 있다. 다시 말해, 운영 서버(400)는 네트워크를 통해 복수의 배터리 교환 스테이션(300) 각각 또는 복수의 차량(100) 각각 또는 복수의 단말기(200) 각각과 통신할 수 있다.
또는, 예를 들어 제어부(410)는 메모리부(430)와 함께 메모리 모듈로 기능하여 메모리부(430)에 저장된 데이터를 불러오거나 새로운 데이터를 저장하도록 제어할 수 있다. 메모리부(430)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장매체 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 메모리부(430)는 제어부(410)에 내장될 수도 있고 제어부(410)와 별도로 설치될 수도 있다.
또는, 예를 들어 제어부(410)는 입출력부(440)와 함께 입출력 모듈로 기능하여 데이터의 입력 및 출력을 제어할 수 있다. 입출력 모듈은 각종 입력신호 및 출력신호의 입출력을 수행할 수 있다. 예를 들어, 입출력부(440)는 입출력 인터페이스(미도시)를 포함하여 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 또는 입출력부(440)는 정보를 표시하기 위한 디스플레이 등의 출력 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.
운영 서버(400)는 클라우드 호스팅 기반으로 동작하도록 구성될 수 있다.
한편, 운영 서버(400)는 차량의 배터리 교환 긴급도를 판단할 수 있다. 이때, 상기 배터리 교환 긴급도는 각각의 배터리 교환 스테이션(300)에 배치된 교환 가능한 배터리 개수를 이용하여 복수의 단계로 구분될 수 있다.
이와 관련된 운영 서버(400)의 동작에 대해 설명하자면 다음과 같다.
운영 서버(400)는, 복수의 배터리 교환 스테이션(300) 각각으로부터 교환 가능한 배터리 개수를 수신할 수 있다. 보다 구체적으로, 교환 가능한 배터리 개수는, 복수의 배터리 교환 스테이션(300) 각각에 배치된 배터리 중에서 기 설정된 충전량 이상으로 충전된 배터리 개수로 정의될 수 있다.
기 설정된 충전량 이상으로 충전된 배터리는 완충된 배터리로 정의될 수도 있다. 다만, 완충된 배터리라는 것은 100% 충전량 이상인 경우를 완충된 배터리라고 정의할 수도 있고 80% 충전량 이상인 경우를 완충된 배터리라고 정의할 수도 있다. 즉, '완충'의 기준이 되는 기 설정되는 충전량은 시스템의 운영 정책에 따라 다르게 설정될 수 있음이 통상의 기술자의 관점에서 분명하다.
운영 서버(400)는, 차량(100)과 통신하여 차량 제어기(110)가 산출한 주행 가능 거리를 수신할 수 있다.
또한 운영 서버(400)는, 차량(100)으로부터, 차량(100)에 장착되는 배터리의 개수와 차량(100)의 현재 위치를 더 수신할 수 있다.
운영 서버(400)는, 차량(100)의 현재 위치로부터 주행 가능 거리 내에 위치하는 배터리 교환 스테이션의 개수와 교환 가능한 배터리 개수를 산출할 수 있다. 예를 들어, 차량(100)의 현재 위치로부터 주행 가능 거리의 내에 제1 배터리 교환 스테이션(300a)(10개의 교환 가능한 배터리 구비) 및 제2 배터리 교환 스테이션(300b)(16개의 교환 가능한 배터리 구비)이 위치하고 제3 배터리 교환 스테이션(300c)(8개의 교환 가능한 배터리 구비)은 주행 가능 거리의 외부에 위치하는 경우를 가정하자. 이때, 주행 가능한 거리 내에 위치하는 배터리 교환 스테이션(300)의 개수는 2개, 교환 가능한 배터리 개수는 26개로 산출된다.
운영 서버(400)는, 차량(100)에 장착되는 배터리의 개수를 한 세트로 계산하여, 차량(100)의 현재 위치로부터 주행 가능 거리 이내에 존재하는 교환 가능한 배터리 개수를 차량(100)에 매칭되는 교환 가능한 배터리 세트 개수로 변환할 수 있다.
상기한 가정에 더하여, 제1 차량에 장착되는 배터리의 개수가 2개인 경우를 가정해 보자. 이때, 제1 차량에 매칭되는 교환 가능한 배터리 세트 개수는 13세트로 변환된다. 제1 차량과는 다른 종류의 차량으로서 제2 차량에 장착되는 배터리의 개수가 6개인 경우를 가정해 보자. 이때, 제2 차량에 매칭되는 교환 가능한 배터리 세트 개수는 4세트로 변환된다.
이처럼, 차량(100)마다 장착되는 배터리 개수를 수신하고 교환 가능한 배터리 개수를 차량(100)에 매칭되는 교환 가능한 배터리 세트 개수로 변환하게 되면, 모든 사양의 전동 차량에 대해 배터리 교환 긴급도 판단 단계를 일치된 기준으로 적용할 수 있다. 다시 말해, 본 발명 시스템이 다양한 사양을 갖는 전동 차량 모두에 대해서 통합 적용될 수 있는 이점이 있다.
운영 서버(400)는 교환 가능한 배터리 개수를 차량(100)마다의 교환 가능한 배터리 세트 개수로 변환한 후 통신중인 차량 각각의 배터리 교환 긴급도를 판단할 수 있다.
이때, 배터리 교환 긴급도는 교환 가능한 배터리 세트 개수를 기준으로 하여 복수의 단계로 구분될 수 있다.
예를 들어, 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 3보다 큰 경우 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도를 '하' 단계로 분류 또는 구분할 수 있다.
예를 들어, 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1보다는 크고 3보다 작거나 같은 경우 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도를 '중' 단계로 분류 또는 구분할 수 있다.
예를 들어, 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1인 경우 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도를 '상' 단계로 분류 또는 구분할 수 있다.
예를 들어, 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1보다 작은 경우 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도를 '최상' 단계로 분류 또는 구분할 수 있다.
다만, 이는 예시일 뿐이며 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 5보다 큰 경우가 배터리 교환 긴급도 '하' 단계로 분류될 수도 있다. 즉, 배터리 교환 긴급도를 분류하는 기준이 시스템 운영 정책에 따라 변경될 수 있음은 통상의 기술자의 관점에서 분명하다.
운영 서버(400)는 상기 분류된 배터리 교환 긴급도의 단계에 각각 매칭되는 조치를 생성할 수 있다. 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도의 단계가 높아질수록, 즉, '하' 단계에서 '최상' 까지 단계가 상승됨에 따라 더 많은 개수의 조치를 생성할 수 있다. 상위의 배터리 교환 긴급도 단계에서는 하위의 배터리 교환 긴급도 단계의 조치를 모두 포함하는 것과 동시에 배터리 교환과 관련된 긴급한 상황을 해소할 수 있도록 새로운 조치를 하나 이상 더 포함할 수 있다.
이처럼, 배터리 교환 긴급도의 단계별로 매칭되는 조치를 생성하면, 배터리를 교환하지 못하는 상황을 미연에 예방함과 동시에, 보다 효율적으로 배터리 교환 스테이션이 운영될 수 있다.
아래 표 1은 각 단계에 매칭되어 생성되는 조치의 예시이다.
[표 1]
Figure pat00001
상기 표 1을 참고하면, 운영 서버(400)가 생성한, 복수의 배터리 교환 긴급도 단계 각각에 매칭된 모든 조치에는, 주행 가능 거리 이내에 존재하는 교환 가능한 배터리 개수 및 주행 가능 거리 이내에 존재하는 교환 가능한 배터리 세트 개수 중 적어도 하나를 단말기(200)에 실시간으로 전송하는 조치가 포함될 수 있다.
이처럼, 배터리 교환 긴급도와는 무관하게 사용자에게 교환 가능한 배터리 개수(또는 세트의 개수)를 제공하는 경우, 사용자 스스로 배터리 교환 여부를 결정할 수 있고 자신이 원하는 배터리 교환 스테이션을 예약할 수 있어 배터리 교환에 대한 편의성이 향상된다.
또한, 운영 서버(400)가 생성한, 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 이하인 단계(표 1의 '상' 및 '최상' 단계)에 매칭된 모든 조치에는, 미리 예약되지 않은 경우에도 지정된 배터리 교환 스테이션에서의 배터리 교환을 허용하는 조치가 포함될 수 있다.
이처럼, 상대적으로 높은 배터리 교환 긴급도 단계(여기에서는 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 이하인 경우)에서는 배터리 교환 스테이션을 예약하지 않고도 배터리를 교환할 수 있도록 지원(미예약 교환 조치)함으로써 긴급한 상황에서 사용자가 배터리 교환을 위한 예약을 위해 단말기를 조작하는 상황을 막을 수 있다. 또한, 상대적으로 낮은 배터리 교환 긴급도 단계(여기에서는 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1보다 큰 경우)에서는 상기 미예약 교환 조치를 생성하지 않으므로 예약 사용자의 불편은 최소화할 수 있다.
한편, 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 미만인 경우(표 1의 '최상' 단계)에 매칭된 조치에는, 지정된 배터리 교환 스테이션에서 미완충 배터리의 교환을 허용하는 조치가 포함될 수 있다. 가장 긴급한 상황에서는 미완충 배터리의 제공을 허용함으로써 사용자가 배터리를 교환하지 못해 목적지까지 운행하지 못하는 상황을 방지할 수 있다.
이하에서는, 앞서 판단한 배터리 교환 긴급도와 관련하여 사용자가 특정 배터리 스테이션에 방문하여 배터리 교환을 시도하는 경우에 운영 서버(400)가 어떻게 동작하는지 자세히 설명한다.
운영 서버(400)는, 복수의 배터리 교환 스테이션(300) 중 특정 배터리 교환 스테이션에서 배터리의 교환을 시도하는 이벤트가 발생하는 경우 배터리 교환의 허용 여부를 판단할 수 있다.
이때, 배터리의 교환을 시도하는 이벤트는, 배터리가 배터리 슬롯에 삽입되는 경우에 발생할 수 있다. 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션은 자신의 정보(교환 스테이션의 고유 ID, 위치 정보 등)와 삽입된 배터리의 고유 ID를 운영 서버(400)에 전송할 수 있다.
운영 서버(400)는, 교환이 시도된 배터리의 고유 ID와 매칭되는 사용자 정보를 조회하여 해당 사용자가 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자인지 여부를 판단할 수 있다.
만일, 상기 해당 사용자가 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자가 아닌 경우, 운영 서버(400)는, 배터리 교환 긴급도의 단계에 매칭되는 조치에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단할 수 있다.
앞서, 배터리 교환 긴급도가 '상' 단계 이상인 경우에서만 미예약 교환이 조치로 생성되었다. 따라서, 운영 서버(400)는 해당 사용자의 차량에 대해 판단된 배터리 교환 긴급도가 '중' 단계 또는 '하' 단계인 경우에는 배터리 교환을 불허할 수 있다. 배터리 교환을 불허하는 경우, 운영 서버(400)는 배터리 교환이 불가하다는 알림을 해당 사용자의 단말기(200)에 전송할 수 있다. 또는, 운영 서버(400)는 배터리 교환이 불가하다는 알림을 배터리 교환 스테이션(300)에 전송할 수 있다. 이때, 단말기(200)의 어플리케이션(250) 또는 배터리 교환 스테이션(300)의 입출력부(340)를 통해 상기 알림이 표시될 수 있다. 배터리 교환이 불가한 경우 해당 사용자에 의한 새로운 배터리의 인출이 불가하도록 배터리 슬롯에 락(lock)이 걸릴 수 있다.
운영 서버(400)는 해당 사용자의 차량에 대해 판단된 배터리 교환 긴급도가 '상' 단계 또는 '최상' 단계인 경우에는 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션이 '미예약 교환'이 허용되도록 지정된 배터리 교환 스테이션인지 판단할 수 있다.
상기 지정된 배터리 교환 스테이션은, 배터리 교환 긴급도가 '상' 단계인 경우 교환 가능한 배터리 세트가 1개 남은 배터리 교환 스테이션일 수 있다. 상기 지정된 배터리 교환 스테이션은, 배터리 교환 긴급도가 '최상' 단계인 경우 배터리 교환 긴급도를 판단한 시점에 차량과 가장 가까운 배터리 교환 스테이션일 수 있다.
이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션이 상기 지정된 배터리 교환 스테이션이 아닌 경우, 운영 서버(400)는 배터리 교환을 불허할 수 있다.
운영 서버(400)는, 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션이 상기 지정된 배터리 교환 스테이션인 경우에는 이벤트를 발생시킨 사용자가 실제 배터리 사용자인지 여부를 판단할 수 있다.
이때, 실제 배터리 사용자인지 여부의 판단은, 배터리의 고유 ID에 매칭된 사용자가 휴대하는 단말기(200)의 위치와 차량(100)의 위치를 통해 판단할 수 있다. 단말기(200)의 위치와 차량(100)의 위치가 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션(300)의 위치로부터 미리 설정된 오차 범위 내의 위치에 위치하는 경우 실제 배터리 사용자가 이벤트를 발생시킨 것으로 판단할 수 있다. 이로써, 도난된 배터리의 교환을 막을 수 있는 이점이 있다.
상술한 바와 같이 배터리 교환의 허용 여부 판단에 복수의 판단 단계를 거침으로써 안정적으로 배터리 교환 스테이션을 운영할 수 있는 이점이 있다.
한편, 배터리 교환이 불가하다고 판단된 경우, 가능한 실시예에서 사용자는 교환하고자 했던 방전된 배터리를 다시 차량에 장착하여 배터리 교환 스테이션에 별도로 마련된 충전 장소에서 스스로 충전을 진행하도록 안내 받을 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예인 배터리 교환 스테이션의 운영 방법에 대해 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 운영 방법의 흐름을 나타낸 순서도이고, 도 4는 도 3a 및 도 3b의 운영 방법에 있어서, 배터리 교환 긴급도에 따른 조치 단계가 생성되도록 수행되는 단계의 세부 흐름을 나타낸 순서도이며, 도 5는 도 3a 및 도 3b의 운영 방법에 있어서, 배터리 교환 이벤트가 발생한 경우 수행되는 단계의 세부 흐름을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 운영 방법은, 상술한 운영 서버에서 수행될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교환 스테이션의 운영 방법은, 차량(100)으로부터 상기 차량(100)에 장착된 배터리(121)의 상태 정보를 기초로 산출된 주행 가능 거리를 포함하는 차량 정보를 수신하는 단계(S411)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 배터리의 상태 정보는, 차량(100)에 장착된 배터리(121)의 현재 충전량(SOC)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 정보는, 차량(100)에 장착되는 배터리(121)의 개수와 차량(100)의 현재 위치를 포함할 수 있다.
주행 가능 거리는 차량 제어기(110)에 의해 산출되어 운영 서버(400)로 전송될 수 있다. 보다 구체적으로, 차량 제어기(110)는 BMS(122)로부터 배터리(121)의 현재 충전량 및 전비 정보를 수신하여(S110) 차량(100)의 주행 가능 거리를 산출할 수 있다.(S120) 차량 제어기(110)는 산출한 주행 가능 거리와 함께 차량(100)의 고유 ID, 차량(100)의 현재 위치, 장착되는 배터리(121)의 개수 등의 정보를 차량 정보로서 운영 서버(400)에 전송할 수 있다.(S130)
본 발명의 일 실시예에 따른 운영 방법은, 차량(100)의 사용자가 휴대하는 단말기(200)로부터 상기 단말기(200)의 현재 위치 정보를 포함한 사용자 정보를 수신하는 단계(S412)를 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 단말기(200)는 자신의 현재 위치 정보와 함께 단말기(200)의 고유 ID 등의 정보를 사용자 정보로서 운영 서버(400)에 전송할 수 있다.(S210)
본 발명의 일 실시예에 따른 운영 방법은, 복수의 배터리 교환 스테이션(300) 각각으로부터 교환 가능한 배터리 개수를 수신하는 단계(S413)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 교환 가능한 배터리 개수는, 복수의 배터리 교환 스테이션(300) 각각에 배치된 배터리들 중에서 기 설정된 충전량 이상으로 충전된 배터리 개수로 정의될 수 있다.
보다 구체적으로, 운영 서버(400)는, 차량(100)의 현재 위치로부터 주행 가능 거리 내에 위치하는 배터리 교환 스테이션(300)의 개수와 교환 가능한 배터리 개수를 산출할 수 있고,(S421) 상기 산출된 주행 가능 거리 내 교환 가능한 배터리 개수를 해당 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수로 변환할 수 있다.(S422) 교환 가능한 배터리 세트 개수의 변환시 차량(100)에 장착되는 배터리의 개수가 한 세트로 계산된다.
이처럼, 차량(100)마다 장착되는 배터리 개수를 수신하고 교환 가능한 배터리 개수를 차량(100)에 매칭되는 교환 가능한 배터리 세트 개수로 변환하게 되면, 모든 사양의 전동 차량에 대해 배터리 교환 긴급도 판단 단계를 일치된 기준으로 적용할 수 있다. 다시 말해, 본 발명 시스템을 다양한 사양을 갖는 전동 차량 모두에 대해서 통합 적용할 수 있는 이점이 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 운영 방법은, 각 차량마다의 배터리 교환 긴급도를 복수의 단계로 판단하고, 상기 복수의 단계에 매칭되는 조치를 생성하는 조치 단계를 더 포함할 수 있다.(S430)
본 단계(S430)에서, 운영 서버(400)는, 교환 가능한 배터리 개수를 이용하여 배터리 교환 긴급도를 복수의 단계로 구분할 수 있다.
예를 들어, 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 3보다 큰 경우 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도를 '하' 단계로 분류 또는 구분할 수 있다.
예를 들어, 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1보다는 크고 3보다 작거나 같은 경우 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도를 '중' 단계로 분류 또는 구분할 수 있다.
예를 들어, 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1인 경우 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도를 '상' 단계로 분류 또는 구분할 수 있다.
예를 들어, 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1보다 작은 경우 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도를 '최상' 단계로 분류 또는 구분할 수 있다.
다만, 이는 예시일 뿐이며 차량(100)의 교환 가능한 배터리 세트 개수가 5보다 큰 경우가 배터리 교환 긴급도 '하' 단계로 분류될 수도 있다. 즉, 배터리 교환 긴급도를 분류하는 기준이 시스템 운영 정책에 따라 변경될 수 있음은 통상의 기술자의 관점에서 분명하다.
본 단계(S430)에서는 상기 분류된 배터리 교환 긴급도의 단계에 각각 매칭되는 조치를 생성할 수 있다.(S432 내지 S435 단계 참조)
예를 들어, 운영 서버(400)는 배터리 교환 긴급도의 단계가 높아질수록, 즉, '하' 단계에서 '최상' 까지 단계가 상승됨에 따라 더 많은 개수의 조치를 생성할 수 있다. 상위의 배터리 교환 긴급도 단계에서는 하위의 배터리 교환 긴급도 단계의 조치를 모두 포함하는 것과 동시에 배터리 교환과 관련된 긴급한 상황을 해소할 수 있도록 새로운 조치를 하나 이상 더 포함할 수 있다.
이처럼, 배터리 교환 긴급도의 단계별로 매칭되는 조치를 생성하면, 배터리를 교환하지 못하는 상황을 미연에 예방함과 동시에, 보다 효율적으로 배터리 교환 스테이션이 운영될 수 있다.
도 4에 도시된 S432 단계 내지 S435 단계에는 상기 표 1의 조치가 각각 매칭된다.
예를 들어, 복수의 배터리 교환 긴급도 단계 각각에 매칭된 모든 조치(S432 내지 S435 단계 및 표 1 참조)에는, 주행 가능 거리 이내에 존재하는 교환 가능한 배터리 개수 및 주행 가능 거리 이내에 존재하는 교환 가능한 배터리 세트 개수 중 적어도 하나를 단말기(200)에 실시간으로 전송하는 조치가 포함될 수 있다.
이처럼, 배터리 교환 긴급도와는 무관하게 사용자에게 교환 가능한 배터리 개수(또는 세트의 개수)를 제공하는 경우, 사용자 스스로 배터리 교환 여부를 결정할 수 있고 자신이 원하는 배터리 교환 스테이션을 예약할 수 있어 배터리 교환에 대한 편의성이 향상된다.
또한, 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 이하인 단계(도 4의 S434 내지 S435 단계 참조)에 매칭된 모든 조치에는, 미리 예약되지 않은 경우에도 지정된 배터리 교환 스테이션에서의 배터리 교환을 허용하는 조치가 포함될 수 있다
이처럼, 상대적으로 높은 배터리 교환 긴급도 단계(여기에서는 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 이하인 경우)에서는 배터리 교환 스테이션을 예약하지 않고도 배터리를 교환할 수 있도록 지원(미예약 교환 조치)함으로써 긴급한 상황에서 사용자가 배터리 교환을 위한 예약을 위해 단말기를 조작하는 상황을 막을 수 있다. 또한, 상대적으로 낮은 배터리 교환 긴급도 단계(여기에서는 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1보다 큰 경우)에서는 상기 미예약 교환 조치를 생성하지 않으므로 기 예약 사용자의 불편은 최소화할 수 있다.
한편, 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 미만인 경우(도 4의 S435 단계)에 매칭된 조치에는, 지정된 배터리 교환 스테이션에서 미완충 배터리의 교환을 허용하는 조치가 포함될 수 있다. 가장 긴급한 상황에서는 미완충 배터리의 제공을 허용함으로써 사용자가 배터리를 교환하지 못해 목적지까지 운행하지 못하는 상황을 방지할 수 있다.
한편, 이렇게 각 긴급도 단계에 매칭되는 조치들은 운영 서버(400)에서 직접 실행되거나 다른 구성에서 실행될 수 있다.(S440)
예를 들어, 운영 서버(400)는 단말기(200)에 직접 배터리 교환 권고 알림을 전송할 수 있다.
또는 예를 들어, 운영 서버(400)는 단말기(200)에 직접 교환 가능한 배터리의 개수 또는 교환 가능한 배터리 세트의 개수를 전송할 수 있다.
또는 예를 들어, 운영 서버(400)는 미예약 교환 조치가 가능한 배터리 교환 스테이션을 지정할 수 있다. 지정된 배터리 교환 스테이션은 상기 미예약 교환 조치와 매칭되는 해당 사용자로 하여금 예약하지 않은 상태에서도 배터리 슬롯에서 배터리를 인출하도록 허가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운영 방법은, 복수의 배터리 교환 스테이션(300) 중 특정 배터리 교환 스테이션에서 배터리의 교환을 시도하는 이벤트가 발생하는 경우 배터리 교환의 허용 여부를 판단하는 단계(S450)를 더 포함할 수 있다.
이때, 배터리의 교환을 시도하는 이벤트는, 배터리가 배터리 슬롯에 삽입되는 경우에 발생할 수 있다. 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션은 자신의 정보(교환 스테이션의 고유 ID, 위치 정보 등)와 삽입된 배터리의 고유 ID를 이벤트 발생 정보로서 운영 서버(400)에 전송할 수 있다.
본 단계(S450)에서는 먼저, 운영 서버(400)가 상기 이벤트 발생 정보를 수신할 수 있다.(S451)
다음으로, 운영 서버(400)는 교환이 시도된 배터리의 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자인지 여부를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하자면, 운영 서버(400)는, 교환이 시도된 배터리의 고유 ID와 매칭되는 사용자 정보를 조회하여 해당 사용자가 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자인지 여부를 판단할 수 있다.(S452)
만일, 상기 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자가 아닌 경우, 운영 서버(400)는 상기 배터리 교환 긴급도의 단계에 매칭되는 조치에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단할 수 있다.(S453)
보다 구체적으로 설명하자면, 앞서 배터리 교환 긴급도가 '상' 단계 이상인 경우에서만 미예약 교환이 조치로 생성되었다. 따라서, 운영 서버(400)는 해당 사용자의 차량에 대해 판단된 배터리 교환 긴급도가 '중' 단계 또는 '하' 단계인 경우에는 배터리 교환을 불허할 수 있다.(S458) 배터리 교환을 불허하는 경우, 운영 서버(400)는 배터리 교환이 불가하다는 알림을 해당 사용자의 단말기에 전송할 수 있다. 또는, 운영 서버(400)는 배터리 교환이 불가하다는 알림을 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 전송할 수 있다. 이때, 단말기의 어플리케이션 또는 배터리 교환 스테이션의 입출력부를 통해 상기 알림이 표시될 수 있다. 배터리 교환이 불가한 경우 해당 사용자에 의한 새로운 배터리의 인출이 불가하도록 배터리 슬롯에 락(lock)이 걸릴 수 있다.
운영 서버(400)는 해당 사용자의 차량에 대해 판단된 배터리 교환 긴급도가 '상' 단계 또는 '최상' 단계인 경우에는 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션이 미예약 교환이 허용되도록 지정된 배터리 교환 스테이션인지 판단할 수 있다.(S454)
상기 지정된 배터리 교환 스테이션은, 배터리 교환 긴급도가 '상' 단계인 경우 교환 가능한 배터리 세트가 1개 남은 배터리 교환 스테이션일 수 있다. 상기 지정된 배터리 교환 스테이션은, 배터리 교환 긴급도가 '최상' 단계인 경우 배터리 교환 긴급도를 판단한 시점에 차량과 가장 가까운 배터리 교환 스테이션일 수 있다.
이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션이 상기 지정된 배터리 교환 스테이션이 아닌 경우, 운영 서버(400)는 배터리 교환을 불허할 수 있다.(S458)
운영 서버(400)는, 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션이 상기 지정된 배터리 교환 스테이션인 경우에는 이벤트를 발생시킨 사용자가 실제 배터리 사용자인지 여부를 판단할 수 있다.(S455)
이때, 실제 배터리 사용자인지 여부의 판단은, 배터리의 고유 ID에 매칭된 사용자가 휴대하는 단말기의 위치와 차량의 위치를 통해 판단할 수 있다. 단말기의 위치와 차량의 위치가 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션의 위치로부터 미리 설정된 오차 범위 내의 위치에 위치하는 경우 실제 배터리 사용자가 이벤트를 발생시킨 것으로 판단할 수 있다. 이는, 도난 된 배터리의 교환을 막을 수 있는 효과가 있다.
운영 서버(400)는 상술한 복수의 판단 단계(S452 내지 S455 단계)를 모두 만족하는 경우에만 배터리 교환이 허용될 수 있다.(S456,S457)
한편, 이처럼 배터리 교환의 허용 여부 판단에 복수의 판단 단계를 거침으로써 안정적으로 배터리 교환 스테이션을 운영할 수 있는 이점이 있다.
아울러, 배터리 교환이 불가하다고 판단된 경우, 가능한 실시예에서 사용자는 교환하고자 했던 방전된 배터리를 다시 차량에 장착하여 배터리 교환 스테이션에 별도로 마련된 충전 장소에서 스스로 충전을 진행하도록 안내 받을 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각 차량마다의 배터리 교환 긴급도를 판단하고 이를 이용하여 복수의 단계로 분류된 조치를 생성하는 바, 배터리 교환 긴급도에 따라 적절한 조치를 통해 차량의 배터리 교환을 지원할 수 있다. 따라서, 차량의 배터리가 방전되어 목적지까지의 운행에 차질이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000: 운영 시스템
100: 차량
110: 차량 제어기
200: 단말기
300: 배터리 교환 스테이션
400: 운영 서버

Claims (21)

  1. 차량에 장착된 배터리의 긴급한 교환이 필요한 경우를 조치하도록 운영하는 복수의 배터리 교환 스테이션의 운영 시스템으로서,
    상기 차량에 장착된 배터리의 상태 정보를 기초로 주행 가능 거리를 산출하는 차량 제어기;
    상기 차량과 통신하여 상기 주행 가능 거리를 수신하는 운영 서버; 및
    상기 차량의 사용자가 휴대하며, 자신의 현재 위치 정보를 상기 운영 서버에 전송하는 단말기;를 포함하고,
    상기 운영 서버는,
    상기 복수의 배터리 교환 스테이션 각각으로부터 교환 가능한 배터리 개수를 수신하여 상기 차량의 배터리 교환 긴급도를 판단하되,
    상기 배터리 교환 긴급도는 상기 교환 가능한 배터리 개수를 이용하여 복수의 단계로 구분되며, 상기 구분된 복수의 단계에 매칭되는 조치를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교환 가능한 배터리 개수는,
    상기 복수의 배터리 교환 스테이션 각각에 배치된 배터리들 중에서 기 설정된 충전량 이상으로 충전된 배터리 개수로 정의되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 상태 정보는,
    상기 차량에 장착된 배터리의 현재 충전량(SOC; State Of Charge)을 포함하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 운영 서버는,
    상기 차량으로부터, 상기 차량에 장착되는 배터리의 개수와 상기 차량의 현재 위치를 더 수신하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운영 서버는,
    상기 차량에 장착되는 배터리의 개수를 한 세트로 계산하여, 상기 차량의 현재 위치로부터 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 개수를 교환 가능한 배터리 세트 개수로 변환하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 운영 서버가 생성한, 상기 복수의 단계 각각에 매칭된 모든 조치에는,
    상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 개수 및 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수 중 적어도 하나를 상기 단말기에 실시간으로 전송하는 조치가 포함되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 운영 서버가 생성한, 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 이하인 단계에 매칭된 모든 조치에는,
    미리 예약되지 않은 경우에도 지정된 배터리 교환 스테이션에서의 배터리 교환을 허용하는 조치가 포함되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 운영 서버가 생성한, 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 미만인 단계에 매칭된 조치에는,
    지정된 배터리 교환 스테이션에서 미완충 배터리의 교환을 허용하는 조치가 포함되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 운영 서버는,
    상기 복수의 배터리 교환 스테이션 중 특정 배터리 교환 스테이션에서 배터리의 교환을 시도하는 이벤트가 발생하는 경우 배터리 교환의 허용 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 운영 서버는,
    교환이 시도된 배터리의 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자인지 여부를 판단하고,
    상기 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자가 아닌 경우, 상기 배터리 교환 긴급도의 복수의 단계에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 운영 서버는,
    상기 단말기와 상기 차량의 현재 위치에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 시스템.
  12. 차량에 장착된 배터리의 긴급한 교환이 필요한 경우를 조치하도록 운영하는 복수의 배터리 교환 스테이션의 운영 방법으로서,
    차량으로부터 상기 차량에 장착된 배터리의 상태 정보를 기초로 산출된 주행 가능 거리를 포함하는 차량 정보를 수신하는 단계;
    상기 차량의 사용자가 휴대하는 단말기로부터 상기 단말기의 현재 위치 정보를 포함하는 사용자 정보를 수신하는 단계;
    상기 복수의 배터리 교환 스테이션 각각으로부터 교환 가능한 배터리 개수를 수신하는 단계 - 상기 교환 가능한 배터리 개수는, 상기 복수의 배터리 교환 스테이션 각각에 배치된 배터리들 중에서 기 설정된 충전량 이상으로 충전된 배터리 개수로 정의됨 - ; 및
    상기 차량 정보와 상기 교환 가능한 배터리 개수를 수신한 서버가 상기 차량의 배터리 교환 긴급도를 판단하되, 상기 배터리 교환 긴급도는 상기 교환 가능한 배터리 개수를 이용하여 복수의 단계로 구분되며 상기 구분된 복수의 단계에 매칭되는 조치를 생성하는 조치 단계;를 포함하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리의 상태 정보는,
    상기 차량에 장착된 배터리의 현재 충전량(SOC; State Of Charge)을 포함하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 차량 정보는,
    상기 차량에 장착되는 배터리의 개수와 상기 차량의 현재 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 조치 단계는,
    상기 차량에 장착되는 배터리의 개수를 한 세트로 계산하여, 상기 차량의 현재 위치로부터 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 개수를 교환 가능한 배터리 세트 개수로 변환하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 단계 각각에 매칭된 모든 조치에는,
    상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 개수 및 상기 주행 가능 거리 이내에 존재하는 상기 교환 가능한 배터리 세트 개수 중 적어도 하나를 단말기에 실시간으로 전송하는 조치가 포함되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 이하인 단계에 매칭된 모든 조치에는,
    미리 예약되지 않은 경우에도 지정된 배터리 교환 스테이션에서의 배터리 교환을 허용하는 조치가 포함되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 교환 가능한 배터리 세트 개수가 1 미만인 단계에 매칭된 조치에는,
    지정된 배터리 교환 스테이션에서 미완충 배터리의 교환을 허용하는 조치가 포함되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 교환 스테이션 중 특정 배터리 교환 스테이션에서 배터리의 교환을 시도하는 이벤트가 발생하는 경우 배터리 교환의 허용 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배터리 교환의 허용 여부를 판단하는 단계는,
    교환이 시도된 배터리의 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 해당 사용자가 상기 이벤트가 발생한 배터리 교환 스테이션에 미리 예약된 사용자가 아닌 경우, 상기 배터리 교환 긴급도의 복수의 단계에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단하는 단계;를 포함하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 배터리 교환의 허용 여부를 판단하는 단계는,
    상기 단말기와 상기 차량의 현재 위치에 따라 배터리 교환 허용 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는,
    배터리 교환 스테이션의 운영 방법.
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