KR20240040349A

KR20240040349A - 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템과 그 충전 방법

Info

Publication number: KR20240040349A
Application number: KR1020220119254A
Authority: KR
Inventors: 임재우; 신동현; 정진범; 김태성
Original assignee: 한국자동차연구원
Priority date: 2022-09-21
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2024-03-28

Abstract

본 발명은 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템과 그 충전 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기자동차 충전 방법은, 충전용 로봇이 충전 커넥터를 충전 대상 차량의 충전구에 접속시키는 단계와, 충전기가 충전 커넥터를 통해 차량을 충전하는 단계와, 충전기가 차량에 대한 충전의 완료 여부를 판단하는 단계와, 차량에 대한 충전이 완료된 경우, 충전용 로봇이 충전 커넥터를 커넥터 고정부에 장착하는 단계와, 충전기가, 차량 충전에 관한 신호를 이용하여, 충전 커넥터가 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었는지 판단하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 전기자동차 충전 시스템은, 충전 커넥터와 커넥터 고정부를 포함하는 충전기와, 충전용 로봇과, 충전용 로봇을 이송하는 로봇 이송부와, 충전용 로봇과 로봇 이송부를 제어하는 관제 시스템을 포함한다.

Description

로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템과 그 충전 방법{SYSTEM FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLE USING ROBOT AND METHOD THEREOF}

본 발명은 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템과 그 충전 방법에 관한 것이다.

최근 전기자동차 시장이 확대되면서, 충전 인프라 구축에 대한 요구와 함께, 고편의를 지향하는 스마트 충전인프라 및 수요관리 기술 개발에 대한 요구가 확대되고 있다.

전기자동차 배터리가 대용량화됨에 따라 초급속 충전기가 도입되고 있으며, 이에 따른 충전기 사용자의 안전이 중요해지고 있다. 또한, 전기자동차 배터리 대용량화에 따라 충전기가 대용량화되고 있으며, 충전기의 대용량화에 따라 충전 커넥터 및 케이블의 무게가 증가하여 사용자 조작 편의성이 저하되는 문제가 있다.

충전기 사용자의 안전과 편의성을 높이기 위하여 전기자동차의 충전에 로봇을 활용하는 로봇충전시스템이 개발되고 있는데, 로봇충전시스템은 기존에 사람이 조작하는 충전기와는 다른 구조로 설계하는 것이 필요하다. 현재 사람이 조작하는 충전기의 경우, 충전 커넥터를 정확하게 고정하는 장치가 없으나, 로봇충전시스템의 경우 파지 또는 충전구 접속을 위해 충전 커넥터가 정확한 위치에 고정되어야 한다는 차이점이 있다. 그럼에도 불구하고, 현재 개시되어 있는 로봇충전시스템의 경우, 충전 커넥터를 정확하게 고정하는 방법이나 충전 커넥터가 정확히 고정되었는지 확인하는 장치 또는 방법에 대한 연구가 미흡한 실정이다.

본 발명은 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템에 있어서, 로봇이 항상 동일한 위치로 이동하여 충전 커넥터를 파지할 수 있도록, 충전 커넥터를 충전 전/후에 고정된 위치에 장착하고, 충전기에서 사용하는 충전 신호를 이용하여 충전 커넥터가 정확한 위치에 장착되었는지 충전기가 판단할 수 있는 전기자동차 충전 시스템과 그 충전 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템은, 충전 커넥터와 커넥터 고정부를 포함하며, 상기 충전 커넥터가 충전 대상 차량의 충전구에 접속되면 충전을 수행하는 충전기; 충전용 로봇; 로봇 이송부; 및 소정의 기준에 따라 상기 차량에 대한 충전 과정의 시작과 충전 완료 여부를 판단하며, 상기 충전 과정 중에 상기 충전용 로봇과 상기 로봇 이송부를 제어하는 관제 시스템을 포함한다. 상기 차량에 대한 충전 과정이 시작되면, 상기 로봇 이송부는 대기 위치에 있는 상기 충전용 로봇을 상기 차량의 소정 거리 범위 이내로 이송하고, 상기 충전용 로봇은 상기 커넥터 고정부에 장착된 상기 충전 커넥터를 파지하고, 상기 충전 커넥터를 상기 충전구에 접속한다. 상기 차량에 대한 충전이 완료되면, 상기 충전용 로봇은 상기 충전 커넥터를 상기 커넥터 고정부에 장착하며, 상기 충전기는 차량 충전에 관한 신호를 이용하여 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었는지 여부를 판단한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 로봇 이송부는, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착된 것으로 판단된 경우, 상기 충전용 로봇을 상기 대기 위치로 이송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 충전용 로봇이 상기 충전 커넥터를 상기 커넥터 고정부에 장착한 경우, 상기 충전기는 상기 신호를 상기 충전 커넥터를 통해 상기 커넥터 고정부에 송신하며, 상기 커넥터 고정부가 상기 신호를 수신하면, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었다고 판단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 신호는 충전 제어 신호(Control Pilot)일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 커넥터 고정부는, 상기 신호를 수신한 경우, 수신된 상기 신호를 상기 충전기에 전달할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 커넥터 고정부는, 상기 충전구와 동일한 방식으로 상기 충전 커넥터와 접속될 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기자동차 충전 방법은, 충전용 로봇이 충전 커넥터를 충전 대상 차량의 충전구에 접속시키는 단계; 충전기가 상기 충전 커넥터를 통해 상기 차량을 충전하는 단계; 상기 충전기가 상기 차량에 대한 충전 완료 여부를 판단하는 단계; 상기 충전기가 상기 차량에 대한 충전이 완료된 것으로 판단한 경우, 상기 충전용 로봇이 상기 충전 커넥터를 커넥터 고정부에 장착하는 단계; 및 상기 충전기가, 차량 충전에 관한 신호를 이용하여, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었는지 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 충전기가, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었다고 판단한 경우, 상기 충전용 로봇이 대기 위치로 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었는지 판단하는 단계는, 상기 충전기가 상기 신호를 상기 충전 커넥터를 통해 상기 커넥터 고정부에 송신하며, 상기 커넥터 고정부가 상기 신호를 수신하면, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었다고 판단하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇이 충전기로부터 충전 커넥터를 파지하고, 충전 커넥터를 정위치에 장착하는 작업을 용이하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 충전 커넥터가 충전기의 일정한 위치에 장착됨으로써 최종적으로 충전이 종료됨을 확인할 수 있다. 따라서, 충전 관제 시스템이 충전 시스템을 효과적으로 관리할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 충전 시스템은 복수의 충전기를 가질 수 있으며, 충전기의 수보다 적은 소수의 충전용 로봇만으로 전기자동차의 충전 작업을 수행할 수 있으므로, 충전 커넥터가 충전용 로봇에 내장되는 방식의 충전 시스템에 비해 충전용 로봇의 수를 줄일 수 있고, 기존의 충전소에 충전용 로봇과 그 이송 장치 및 관제시스템을 추가적으로 탑재하여 충전을 자동화할 수 있으므로 충전 자동화에 있어서 설치비와 운영비를 절감할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기를 나타낸 도면.
도 4는 전기자동차 충전구 구조를 나타낸 예시 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 로봇을 이용한 전기자동차 충전 방법을 설명하기 위한 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템의 구조를 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템(100, 이하 '충전 시스템')은 충전기(110), 충전용 로봇(120), 로봇 이송부(130) 및 관제 시스템(140)을 포함한다.

도 1에 예시한 바와 같이, 충전 시스템(100)은 복수의 충전기(110-1, 110-2)를 포함할 수 있다. 충전용 로봇(120) 또한 복수일 수 있으나, 충전용 로봇(120)의 수는 충전기(110)의 수보다 적을 수 있으므로, 본 발명에 따른 충전 시스템(100)은 충전기(110)마다 충전용 로봇(120)을 구비하지 않아도 된다는 장점을 가진다. 본 명세서에서는 충전 시스템(100)에 단일한 충전용 로봇(120)을 포함하는 것으로 가정한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 충전기(110)는 충전 커넥터(111)와 커넥터 고정부(112)를 포함한다. 커넥터 고정부(112)는 충전 절차가 개시되기 전 또는 충전이 완료된 후 충전 커넥터(111)를 일정한 위치에 고정하는 역할을 하는데, 이는 충전용 로봇(120)이 충전 커넥터(111)를 정확하게 파지하기 위한 것이다. 커넥터 고정부(112)는 전기자동차의 충전구(inlet)와 동일한 방식으로 충전 커넥터(111)와 접속되어 충전 커넥터(111)와 신호를 교환할 수 있는 형태로 구현되어야 한다. 예를 들어, 커넥터 고정부(112)는 전기자동차의 충전구와 마찬가지로 충전 커넥터(111)의 CP 신호를 인식할 수 있어야 한다.

충전기(110)는 충전 절차가 시작되고, 충전용 로봇(120)이 충전 커넥터를 충전 대상 전기자동차의 충전구에 접속시키면 충전을 수행한다.

충전기(110)는 충전이 완료된 후에 충전용 로봇(120)이 충전 커넥터(111)를 커넥터 고정부(112)에 장착한 경우, 차량 충전에 관한 신호(차량 충전을 위해 충전기에서 차량으로 전달하는 신호)를 이용하여 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)에 정확하게 장착되었는지 판단할 수 있다. 충전기(110)는 충전기(110)와 충전 대상 전기자동차 간 통신하기 위해 사용하는 신호를 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)에 정확하게 장착되었는지 판단하는 데 활용할 수 있다. 예를 들어, 충전기(110)는 충전 제어에 사용되는 CP(Control Pilot) 신호를 이용하여 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)에 정확하게 장착되었는지 판단할 수 있다.

커넥터 고정부(112)가 전기자동차의 충전구(inlet)와 동일한 방식으로 충전 커넥터(111)와 접속될 수 있는 형태로 구현되는 기술적 사항에 관한 내용과, 충전기(110)가 충전에 관한 신호(예:CP 신호)를 이용하여 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)에 정확하게 장착되었는지 판단하는 기술적 사항에 관한 내용은 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 후술한다.

충전용 로봇(120)은 충전 절차가 시작되면 커넥터 고정부(112)에 장착된 충전 커넥터(111)를 파지하고, 충전 커넥터(111)를 충전 대상 전기자동차의 충전구에 접속되도록 한다. 충전용 로봇(120)은 충전 커넥터(111)를 파지하기 위한 그리퍼(gripper)를 포함할 수 있다. 충전용 로봇(120)은 충전이 완료되면 상기 충전구에 접속되어 있는 충전 커넥터(111)를 파지하고, 충전 커넥터(111)를 커넥터 고정부(112)에 장착한다. 만약 커넥터 고정부(112)가 전기자동차의 충전구(inlet)와 동일한 방식으로 충전 커넥터(111)와 접속될 수 있는 구조를 가지는 경우, 충전용 로봇(120)은 충전 커넥터(111)를 전기자동차의 충전구에 접속하듯이 커넥터 고정부(112)에 장착할 수 있다.

로봇 이송부(130)는, 충전 대상 전기자동차가 충전기가 위치한 주차 구역('충전위치'도 동일한 의미로 사용될 수 있음)에 진입하거나, 충전이 완료되어 전기자동차의 충전구에 접속된 충전 커넥터(111)를 분리시켜야 하는 경우, 대기 위치에 있는 충전용 로봇(120)을 충전 대상 전기자동차가 주차된 구역에 위치한 충전기(110) 또는 충전기(110) 근방으로 이송한다. 또한 로봇 이송부(130)는 충전 커넥터(111)가 충전 대상 전기자동차의 충전구에 접속되어 충전이 시작되거나, 충전이 완료되고 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)의 정위치에 장착된 경우, 충전용 로봇(120)을 대기 위치로 이송한다. 로봇 이송부(130)는 이송용 레일(rail) 시스템과 이송 로봇으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 관제 시스템(140)은 선정된 주차 구역에 설치된 카메라(비전센서)를 통하여 주차 구역에 주차된 차량에 대한 영상 정보를 획득하고, 획득한 영상 정보를 기초로 차량이 정상적으로 주차되었는지 판단한다. 관제 시스템(140)은 충전 대상 전기자동차가 충전위치에 정차하였다고 인식한 경우, 로봇 이송부(130)는 이송 로봇과 이송용 레일 시스템을 이용하여 충전용 로봇(120)을 해당하는 충전기(110)의 위치로 이동시킬 수 있다.

관제 시스템(140)은 충전 절차 전반을 관리한다. 관제 시스템(140)은 충전 절차 수행을 위하여 충전기(110), 충전용 로봇(120) 및 로봇 이송부(130)와 통신하며, 충전기(110), 충전용 로봇(120) 및 로봇 이송부(130)를 제어한다. 관제 시스템(140)은 유선은 물론이고 와이파이(Wi-fi)나 블루투스(Bluetooth)를 통하여 충전기(110), 충전용 로봇(120) 및 로봇 이송부(130)와 통신할 수 있다. 관제 시스템(140)은 충전 시스템(100)의 다른 구성 요소(110,120,130)에 충전이나 이동, 이송 등의 제어 명령을 전송할 수 있다. 충전기(110)는 차량의 상태(충전 가능 여부), 충전 개시 또는 충전 완료 등의 상태 정보를 관제 시스템(140)에 전송할 수 있으며, 충전용 로봇(120) 및 로봇 이송부(130)은 이동이나 이송의 개시나 완료 등의 상태 정보를 관제 시스템(140)에 전송할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 커넥터 고정부(112)는 전기자동차의 충전구(inlet)와 동일한 방식으로 충전 커넥터(111)와 접속될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 도 4는 전기자동차의 충전구(inlet)의 구조를 나타낸 도면인데, SAE J1772 규격에 부합하는 충전구의 예시이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템(100)에 포함된 충전기(110)의 커넥터 고정부(112)는 도 4의 충전구 구조와 동일한 방식으로 충전 커넥터(111)와 접속될 수 있는 구조를 가질 수 있으며, 국가, 지역, 제조업체 등에 따라서 도 4의 충전구 구조와 다른 구조를 가질 수도 있다. 본 발명에서 커넥터 고정부(112)는 충전 대상 전기자동차의 충전구와 동일한 방식으로 접속되는 구조를 가지고 충전 커넥터(111)와 신호(예:CP 신호)를 교환할 수 있는 구성를 가지는 것이 바람직하다.

전술한 대로, 충전용 로봇(120)은 충전이 완료되면 충전 대상 전기자동차의 충전구에 접속되어 있는 충전 커넥터(111)를 파지하고, 충전 커넥터(111)를 커넥터 고정부(112)에 장착한다. 커넥터 고정부(112)가 도 4의 충전구 구조에 따라 구성되는 경우를 기준으로, 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)에 장착되었을 때, 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)의 정위치에 접속되었는지 충전기(110)가 판단하는 과정을 하기에 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템(100)의 커넥터 고정부(112)가 도 4와 같은 전기자동차의 충전구와 동일한 방식으로 충전 커넥터(111)와 접속될 수 있는 구조를 가지고 있을 경우, 충전용 로봇(120)은 충전 커넥터(111)를 커넥터 고정부(112)에 장착할 때, 충전 커넥터(111)를, 전기자동차의 충전구에 접속시키듯이, 커넥터 고정부(112)에 접속시킨다. 이때, 충전기(110)는 충전 커넥터(111)를 통해 12V의 CP(Control Pilot) 신호를 커넥터 고정부(112)의 Contact #4에 전달한다. 커넥터 고정부(112)는 Contact #4에 전달된 CP 신호를 다시 충전기(110)에 전달한다. 충전기(110)가 12V의 CP 신호를 인식하면, 충전기(110)는 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)의 정위치에 장착되었다고 판단한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 로봇을 이용한 전기자동차 충전 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하, 충전 대상이 되는 전기자동차를 '차량'으로 약칭한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 로봇을 이용한 충전 방법은 S210 단계 내지 S340 단계를 포함할 수 있다.

S210 단계는 차량의 진입 여부를 판단하는 단계이다. 차량이 주차장에 진입하면, 차량 진입로에 설치된 카메라(비전 센서)는 차량의 번호판을 촬영하여 그 영상 정보를 관제 시스템(140)에 송신한다. 관제 시스템(140)은 영상 정보를 기초로 차량번호를 인식한다. 영상 정보를 기초로 차량번호를 인식하는 기술은 공지된 기술이므로 상세한 설명을 생략한다. 충전 시스템(100)은 차량이 진입하면, 즉 차량번호가 인식되면 S220 단계를 진행한다.

S220 단계는 주차 구역을 안내하는 단계이다. 관제 시스템(140)은 충전이 가능한 주차 구역 중 하나를 선정한 후, 전광판 표시나 음성을 통하여 차량의 운전자에게 선정된 주차 구역으로 안내한다. 예를 들어, 관제 시스템(140)은 전광판 표시 또는 음성을 통하여 'A-1 구역으로 이동하세요'라는 안내문을 차량의 운전자에게 전달할 수 있다.

S230 단계는 차량이 정상 위치에 주차되었는지 여부를 판단하는 단계이다. 관제 시스템(140)은 선정된 주차 구역에 설치된 카메라(비전센서)를 통하여 주차 구역에 주차된 차량에 대한 영상 정보를 획득하고, 획득한 영상 정보를 기초로 차량이 정상적으로 주차되었는지 판단한다. 충전 시스템(100)은 관제 시스템(140)이 차량이 정상적으로 주차 구역에 주차하였다고 판단하면 S250 단계를 진행하고, 그렇지 않은 경우 S240 단계를 진행한다.

S240 단계는 차량을 정상 위치에 주차하도록 차량의 운전자에게 안내하는 단계이다. 관제 시스템(140)은 차량을 정상 위치에 주차하도록 전광판 표시나 음성을 통하여 차량의 운전자에게 안내한다. 관제 시스템(140)은 주차 구역에 주차된 차량에 대한 영상 정보의 분석 결과를 이용하여 정위치로 이동하기 위한 방향과 거리를 계산하여 그 계산 결과를 차량의 운전자에게 안내할 수 있다.

S250 단계는 충전용 로봇을 차량이 주차된 위치로 이송하는 단계이다. 관제 시스템(140)은 로봇 이송부(130)가 대기 위치에 있는 충전용 로봇(120)을 차량이 주차된 주차 구역에 위치한 충전기(110) 근방으로 이송하도록 로봇 이송부(130)를 제어한다. 도 1을 참조하면, 로봇 이송부(130)는 충전기(110)의 상부에 있는 레일을 따라 충전용 로봇(120)을 대기 위치에서 충전기(110)의 근방으로 이송할 수 있다. 도 1과 다른 예로, 로봇 이송부(130)는 지면에 설치된 레일을 따라 충전용 로봇(120)을 대기 위치에서 충전기(110)의 근방으로 이송할 수도 있다. 본 발명은 로봇 이송부(130)가 충전용 로봇(120)을 이송하는 방향에 대하여 제한을 두지 않는다.

S260 단계는 차량의 충전구가 열려 있는지 여부를 판단하는 단계이다. 본 단계에서 충전 시스템(100)은 차량 충전구(inlet)의 개폐 상태를 확인한다. 충전용 로봇(120)은 차량의 충전구를 촬영할 수 있는 카메라를 포함할 수 있다. 관제 시스템(140)은 차량을 기준으로 소정의 거리 이내로 충전용 로봇(120)이 접근하도록 한 후에 차량의 충전구를 촬영하도록 충전용 로봇(120)을 제어할 수 있다. 충전용 로봇(120)은 차량의 충전구에 대한 영상 정보를 획득하여 관제 시스템(140)에 송신하며, 관제 시스템(140)은 충전구에 대한 영상 정보를 기초로 차량의 충전구가 열려 있는지 판단할 수 있다. 충전 시스템(100)은 관제 시스템(140)이 차량의 충전구가 열려 있다고 판단한 경우 S280 단계를 진행하고, 그렇지 않은 경우 S270 단계를 진행한다.

S270 단계는 차량의 충전구를 개방하도록 차량의 운전자에게 안내하는 단계이다. 관제 시스템(140)은 전광판 표시나 음성을 통하여 차량의 운전자에게 충전구를 개방하도록 안내한다.

S280 단계는 충전 커넥터를 차량의 충전구에 접속시키는 단계이다. 충전용 로봇(120)은 관제 시스템(140)의 제어에 따라 커넥터 고정부(112)에 장착된 충전 커넥터(111)를 파지하고, 충전 커넥터(111)를 차량의 충전구 방향으로 이송하며, 충전 커넥터(111)를 차량의 충전구에 접속되도록 한다. 충전 커넥터(111)가 차량의 충전구에 접속되면, 충전기(110)가 차량으로 충전 제어 신호(예: CP 신호)를 전달한다. 차량에서 접속 완료 신호(CAN 메시지)를 충전기(110)에 송신하면, 충전기(110)는 접속 완료 신호에 근거하여 차량이 충전 가능 상태에 있다고 인식할 수 있다. 충전기(110)는 차량이 충전 가능 상태에 있다고 판단되면 차량이 충전 가능 상태에 있다는 메시지를 관제 시스템(140)에 송신한다.

S290 단계는 충전 단계이다. 관제 시스템(140)은 차량이 충전 가능 상태에 있을 경우 충전기(110)가 충전을 시작하도록 제어한다. 충전기(110)는 충전이 정상적으로 진행되는 경우, 충전이 정상적으로 진행되고 있다는 메시지를 관제 시스템(140)에 전송한다. 충전의 정상적 진행 여부는 충전기(110)와 차량 간의 CAN 통신(CAN 메시지)에 의하여 충전기(110)가 수신할 수 있는 정보인 충전 중의 전류/전압 레벨이나 SOC(%)의 상승 패턴을 기초로 판단될 수 있다. 관제 시스템(140)은 충전이 정상적으로 진행되고 있다는 메시지를 충전기(110)에서 수신하면, 충전용 로봇(120)과 로봇 이송부(130)을 제어하여 충전용 로봇(120)이 대기 위치로 이동하도록 한다. 이것은 하나의 충전용 로봇(120)이 복수의 충전기의 충전 동작을 지원하도록 하기 위함이다. 다른 예로, 관제 시스템(140)은 충전 커넥터(111)가 차량의 충전구에 접속된 경우, 충전용 로봇(120)과 로봇 이송부(130)를 제어하여 충전용 로봇(120)이 대기 위치로 이동하도록 할 수도 있다.

S300 단계는 충전이 완료되었는지 판단하는 단계이다. 충전기(110)는 차량과의 통신을 통하여 충전 완료 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 충전기(110)는 SOC 상태 정보를 기초로 충전 완료 여부를 판단할 수 있다. 충전기(110)는 충전이 완료되면 충전 완료 메시지를 관제 시스템(140)에 전송한다. 충전 시스템(100)은 충전이 완료된 경우 S310 단계를 진행하며, 그렇지 않은 경우 충전(S290)을 계속 진행한다.

S310 단계는 충전 커넥터를 원위치(커넥터 고정부)에 장착하는 단계이다. 충전 시스템(100)은 우선, 충전용 로봇을 차량이 주차된 위치로 이송한다. 즉, 관제 시스템(140)은 로봇 이송부(130)가 대기 위치에 있는 충전용 로봇(120)을 차량이 주차된 주차 구역에 위치한 충전기(110) 근방으로 이송하도록 로봇 이송부(130)를 제어한다. 충전용 로봇을 차량이 주차된 위치로 이송되는 구체적인 동작은 S250 단계와 동일하다. 그리고, 충전용 로봇(120)은 관제 시스템(140)의 제어에 따라 차량의 충전구에 접속된 충전 커넥터(111)를 파지하고, 충전 커넥터(111)를 커넥터 고정부(112) 방향으로 이송하며, 충전 커넥터(111)를 커넥터 고정부(112)에 장착한다. 이 과정에서 관제 시스템(140)은 충전용 로봇(120)에 내장된 카메라에서 수집된 영상 정보 및 커넥터 고정부(112)의 3차원 좌표 데이터 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합에 기초하여 충전용 로봇(120)을 제어할 수 있다.

S320 단계는 충전 커넥터가 커넥터 고정부의 정위치에 장착되었는지 판단하는 단계이다. 충전기(110)는 충전 커넥터(111)를 통해 충전 제어 신호(예:CP 신호)를 커넥터 고정부(112)에 전달하고, 커넥터 고정부(112)에서 기 설정된 전압값을 가지는 신호를 수신하는 경우, 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)의 정위치에 장착되었다고 판단한다. 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)의 정위치에 장착되었는지 여부를 충전기(110)가 판단하는 구체적인 내용은 도 3 및 도 4를 참조한 설명에 따른다. 충전기(110)는 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)의 정위치에 장착되었다고 판단되면 충전 과정이 종료되었다는 메시지를 관제 시스템(140)에 전송한다. 충전 시스템(100)은 관제 시스템(140)이 충전 과정이 종료되었다는 메시지를 충전기(110)로부터 수신한 경우, 즉, 충전이 완료되고 충전 커넥터(111)가 커넥터 고정부(112)의 정위치에 장착된 것으로 확인되면, S330 단계 및 S340 단계를 진행한다.

S330 단계는 충전용 로봇을 대기 위치로 이송하는 단계이다. 관제 시스템(140)은 충전 과정이 종료되었다는 메시지를 충전기(110)에서 수신하면, 충전용 로봇(120)과 로봇 이송부(130)을 제어하여 충전용 로봇(120)이 대기 위치로 이동하도록 한다.

S340 단계는 출차 안내 단계이다. 관제 시스템(140)은 전광판 표시나 음성을 통하여 차량 운전자에게 차량 출차를 안내한다.

S330 단계와 S340 단계는 도 5에 도시한 바와 같이 동시에 수행될 수도 있고, S330 단계 진행 후 S340 단계가 수행될 수도 있으며, S340 단계 진행 후 S330 단계가 수행될 수도 있다.

전술한, 로봇을 이용한 전기자동차 충전 방법은 도면에 제시된 흐름도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.

한편 도 5를 참조한 설명에서, 각 단계는 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 예를 들어, S240 단계나 S340 단계는 생략될 수 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 4의 내용은 도 5의 내용에 적용될 수 있다. 또한, 도 5의 내용은 도 1 내지 도 4의 내용에 적용될 수 있다.

상기에서는 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.

100: 충전 시스템
110: 충전기, 111: 충전 커넥터, 112: 커넥터 고정부
120: 충전용 로봇
130: 로봇 이송부
140: 관제 시스템

Claims

충전 커넥터와 커넥터 고정부를 포함하며, 상기 충전 커넥터가 충전 대상 차량의 충전구에 접속되면 충전을 수행하는 충전기;
충전용 로봇;
로봇 이송부; 및
소정의 기준에 따라 상기 차량에 대한 충전 과정의 시작과 충전 완료 여부를 판단하며, 상기 충전 과정 중에 상기 충전용 로봇과 상기 로봇 이송부를 제어하는 관제 시스템;
을 포함하며,
상기 차량에 대한 충전 과정이 시작되면, 상기 로봇 이송부는 대기 위치에 있는 상기 충전용 로봇을 상기 차량의 소정 거리 범위 이내로 이송하고, 상기 충전용 로봇은 상기 커넥터 고정부에 장착된 상기 충전 커넥터를 파지하고, 상기 충전 커넥터를 상기 충전구에 접속하며,
상기 차량에 대한 충전이 완료되면, 상기 충전용 로봇은 상기 충전 커넥터를 상기 커넥터 고정부에 장착하며, 상기 충전기는 차량 충전에 관한 신호를 이용하여 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었는지 여부를 판단하는 것
인 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 로봇 이송부는, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착된 것으로 판단된 경우, 상기 충전용 로봇을 상기 대기 위치로 이송하는 것
인 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 충전용 로봇이 상기 충전 커넥터를 상기 커넥터 고정부에 장착한 경우, 상기 충전기는 상기 신호를 상기 충전 커넥터를 통해 상기 커넥터 고정부에 송신하며, 상기 커넥터 고정부가 상기 신호를 수신하면, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었다고 판단하는 것
인 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템.
제1항에 있어서,
상기 신호는 충전 제어 신호(Control Pilot)
인 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템.
제1항에 있어서, 상기 커넥터 고정부는,
상기 신호를 수신한 경우, 수신된 상기 신호를 상기 충전기에 전달하는 것
인 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템.
제1항에 있어서, 상기 커넥터 고정부는,
상기 충전구와 동일한 방식으로 상기 충전 커넥터와 접속될 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 것
인 로봇을 이용한 전기자동차 충전 시스템.
충전용 로봇이 충전 커넥터를 충전 대상 차량의 충전구에 접속시키는 단계;
충전기가 상기 충전 커넥터를 통해 상기 차량을 충전하는 단계;
상기 충전기가 상기 차량에 대한 충전 완료 여부를 판단하는 단계;
상기 충전기가 상기 차량에 대한 충전이 완료된 것으로 판단한 경우, 상기 충전용 로봇이 상기 충전 커넥터를 커넥터 고정부에 장착하는 단계; 및
상기 충전기가, 차량 충전에 관한 신호를 이용하여, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었는지 판단하는 단계;
를 포함하는 로봇을 이용한 전기자동차 충전 방법.
제7항에 있어서,
상기 충전기가, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었다고 판단한 경우, 상기 충전용 로봇이 대기 위치로 이동하는 단계를 더 포함하는, 로봇을 이용한 전기자동차 충전 방법.
제7항에 있어서, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었는지 판단하는 단계는,
상기 충전기가 상기 신호를 상기 충전 커넥터를 통해 상기 커넥터 고정부에 송신하며, 상기 커넥터 고정부가 상기 신호를 수신하면, 상기 충전 커넥터가 상기 커넥터 고정부에 정확하게 장착되었다고 판단하는 것
인 로봇을 이용한 전기자동차 충전 방법.
제7항에 있어서,
상기 신호는 충전 제어 신호(Control Pilot)
인 로봇을 이용한 전기자동차 충전 방법.