본 발명은 차간 간격이 협소한 주차 환경에서도 전기차를 충전하는 동안 보행자 통행에 방해를 일으키지 않으면서 전기차를 충전할 수 있도록 개발된 폴딩형 배터리 카트 및 이를 포함하는 전기차 무인 충전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a folding battery cart developed to charge an electric vehicle without obstructing pedestrian traffic while charging the electric vehicle even in a parking environment with a narrow gap between vehicles, and to an unmanned electric vehicle charging system including the same.
최근의 환경 규제 강화와 에너지 비용 절감 추세에 따라 환경 친화적인 전기차에 대한 요구가 증가하고 있다. 미국과 유럽의 경우 대기보존법 제정에 의하여 전기차의 보급이 의무화되고 있는 상황이며, 국내에서도 저탄소 녹색성장의 일환으로서 친환경 자동차에 대한 관심과 연구가 활발하게 진행되고 있고, 시장에서의 전기차에 대한 관심과 선호도가 높아지고 있다.Demand for environmentally friendly electric vehicles is growing due to recent tightening of environmental regulations and trends toward lower energy costs. In the US and Europe, the adoption of electric vehicles is mandated by air conservation laws. In Korea, interest in and research into eco-friendly vehicles are actively underway as part of the low-carbon, green growth movement. This, in turn, is fueling growing market interest and preference for electric vehicles.
전기차의 보급 확대를 위해서는 충전 인프라를 구축하는 것이 필수적인데, 종래의 전기차 충전 시스템은 한정된 주차 구역에 설치되어 운영되고 있고, 이에 따라 정해진 주차 구역이 수용 가능한 대수를 초과하는 수의 전기차가 충전을 요청하면 동시에 모든 전기차에 대한 충전 작업을 진행할 수 없다. 또한, 전기차 이외의 차량이 충전 구역을 점유하고 있는 경우에는 전기차에 대한 충전이 불가능할 수 있다.Establishing charging infrastructure is essential for expanding the adoption of electric vehicles. However, conventional electric vehicle charging systems are installed and operated in limited parking spaces. Consequently, if the number of electric vehicles requesting charging exceeds the capacity of a given parking space, charging cannot be completed simultaneously for all electric vehicles. Furthermore, if a charging space is occupied by a non-electric vehicle, charging for the electric vehicle may be impossible.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, 전기차를 충전하기 위한 전원공급부를 탑재한 다수의 전기차 충전용 로봇이 주차 구역을 이동하면서 전기차에 대한 충전 작업을 진행하는 기술이 소개되고 있다. 이러한 충전용 로봇은 무인 충전 시스템으로서, 사용자의 편의성을 향상시키고 다수의 전기차에 대한 충전을 효율적으로 진행할 수 있다는 장점이 있다.To address these issues, a technology has been introduced that allows multiple electric vehicle charging robots, each equipped with a power supply unit, to move around parking spaces and charge electric vehicles. These charging robots, as an unmanned charging system, offer the advantages of improved user convenience and efficient charging of multiple electric vehicles.
그런데, 전기차 수요가 높은 도시의 주차장은 주차 밀도가 높아 차간 간격이 협소한 경우가 대부분이며, 이런 주차 환경에서는 충전용 로봇이 전기차에 접근하는 것이 곤란하거나 불가능한 경우가 비일비재하고, 전기차를 충전하는 동안 보행자의 통행이나 다른 차량의 진출입을 방해할 수 있으므로, 이런 문제가 해결되지 않는다면 실제로 적용할 수 있는 케이스는 매우 제한적일 수밖에 없다.However, parking lots in cities with high demand for electric vehicles often have high parking density and narrow spacing between cars. In such parking environments, it is often difficult or impossible for charging robots to approach electric vehicles. In addition, while charging an electric vehicle, it may obstruct pedestrian traffic or the entry and exit of other vehicles. Therefore, if these problems are not resolved, the practical application cases will inevitably be very limited.
또는, 전기차를 운송하는 선박에서는 15일 이상의 운송 기간 동안, 선적된 전기차의 배터리가 방전되어 배터리 수명이 단축되지 않도록 충전을 해야 하는데, 인력이 한정된 선박에서 대량 운송되는 전기차를 충전하는데 충전용 로봇을 활용하는 것은 매우 합리적인 방안이 될 수 있다. 하지만, 고박된 전기차 간격은 매우 좁기 때문에, 충전용 로봇의 접근성을 확보하기가 곤란하다는 제약이 있다.Alternatively, ships transporting electric vehicles require charging during transit periods exceeding 15 days to prevent the batteries from discharging and shortening their lifespan. Using charging robots to charge large numbers of electric vehicles on ships with limited manpower could be a very reasonable solution. However, the tight spacing between secured electric vehicles makes it difficult to ensure accessibility for charging robots.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 착안된 것으로, 차간 간격이 협소한 주차 환경에서도 전기차를 충전하는 동안 보행자 통행에 방해를 일으키지 않으면서 전기차를 충전할 수 있는 폴딩형 배터리 카트 및 이를 포함하는 전기차 무인 충전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was conceived to solve the above-described problem, and its purpose is to provide a folding battery cart capable of charging an electric vehicle without obstructing pedestrian traffic even in a parking environment with a narrow gap between vehicles, and an unmanned electric vehicle charging system including the same.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명은 폴딩형 배터리 카트에 관한 것으로서, 하나의 예에서, 구동 휠을 구비하여 자력(自力) 이동이 가능한 메인 바디와, 상기 메인 바디에 대해 내측면 힌지부를 통해 연결되어 상기 메인 바디 위로 포개지거나, 또는 상기 메인 바디로부터 펼쳐지는 폴딩 바디와, 상기 메인 바디 및/또는 폴딩 바디에 탑재된 이차전지 배터리, 및 상기 메인 바디 또는 폴딩 바디에 탑재되고, 탑재된 바디의 적어도 외측면을 따라 선형이동을 할 수 있는 충전 건을 포함한다.The present invention relates to a folding battery cart, and in one example, includes a main body having a driving wheel and capable of moving under magnetic force, a folding body connected to the main body through an inner hinge portion and folded over the main body or unfolded from the main body, a secondary battery mounted on the main body and/or the folding body, and a charging gun mounted on the main body or the folding body and capable of linearly moving along at least an outer surface of the mounted body.
상기 폴딩 바디는, 펼쳐졌을 때 상기 메인 바디와 실질적으로 동일면에 위치할 수 있다.The above folding body, when unfolded, can be positioned substantially on the same plane as the main body.
그리고, 상기 폴딩 바디가 상기 메인 바디에 대해 실질적으로 동일면에 위치하도록 펼쳐졌을 때, 상기 폴딩형 배터리 카트의 최대 높이는, 충전대상 전기차의 최저 지상고보다 낮다.And, when the folding body is unfolded so as to be positioned substantially on the same plane as the main body, the maximum height of the folding battery cart is lower than the lowest ground clearance of the electric vehicle to be charged.
또한, 상기 충전 건은, 상기 충전대상 전기차에 구비된 충전구의 위치에 대응하도록 이동할 수 있다.Additionally, the charging gun can be moved to correspond to the position of the charging port provided in the electric vehicle to be charged.
그리고, 상기 충전 건은, 상기 폴딩 바디가 상기 메인 바디 위에 포개졌을 때 외부로 노출되지 않도록, 상기 폴딩 바디와 메인 바디 사이의 중첩면 상에 배치될 수 있다.And, the charging gun can be placed on the overlapping surface between the folding body and the main body so as not to be exposed to the outside when the folding body is covered over the main body.
그리고, 일 실시형태에서, 상기 구동 휠은 복수 개의 옴니 휠이고, 이에 따라 상기 메인 바디는 전후좌후 이동과, 대각 이동과, 제자리 회전이 가능해진다.And, in one embodiment, the driving wheels are a plurality of omni wheels, whereby the main body can move forward, backward, left, and right, move diagonally, and rotate in place.
한편, 본 발명은 상기와 같은 구성을 구비한 폴딩형 배터리 카트와, 상기 폴딩형 배터리 카트와 연결 또는 분리될 수 있고, 연결된 상기 폴딩형 배터리 카트를 견인 주행할 수 있으며, 상기 폴딩형 배터리 카트의 충전 건을 잡고 임의의 위치로 이동시킬 수 있는 다관절 암을 구비하는 견인 로봇, 및 사용자의 충전 요청에 대응하여 차종, 차량 번호, 주차 위치, 충전구 위치에 대한 정보를 포함하는 차량 정보를 상기 폴딩형 배터리 카트 및/또는 견인 로봇에 전송하는 서버를 포함하고, 상기 폴딩형 배터리 카트는 자력 이동, 또는 상기 견인 로봇이나 사용자에 의한 견인에 의해 해당 전기차로 이동하고, 해당 전기차로 이동한 상기 폴딩형 배터리 카트는, 상기 폴딩 바디를 메인 바디로부터 펼친 후 상기 해당 전기차의 하부로 진입하며, 상기 견인 로봇은, 상기 폴딩형 배터리 카트의 충전 건을 잡아 해당 전기차의 충전구에 결합한 후 스테이션으로 복귀하는, 전기차 무인 충전 시스템을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides an unmanned electric vehicle charging system, including a folding battery cart having the above-described configuration, a towing robot having a multi-joint arm that can be connected or separated from the folding battery cart and can tow the connected folding battery cart, and can hold a charging gun of the folding battery cart and move it to an arbitrary location, and a server that transmits vehicle information including information on a vehicle type, a vehicle number, a parking location, and a charging port location to the folding battery cart and/or the towing robot in response to a user's charging request, wherein the folding battery cart moves to a corresponding electric vehicle by magnetic movement or by being towed by the towing robot or a user, and the folding battery cart that has moved to the corresponding electric vehicle unfolds the folding body from the main body and then enters the lower part of the corresponding electric vehicle, and the towing robot holds the charging gun of the folding battery cart, connects it to the charging port of the corresponding electric vehicle, and then returns to the station.
특히, 상기 폴딩형 배터리 카트는, 해당 전기차의 충전구 위치에 대한 정보, 해당 전기차의 차종, 해당 전기차의 전면 주차 또는 후면 주차 여부에 대한 정보, 하부 진입하는 방향에 따라 결정되는 충전구에 대한 상대위치와 상기 충전 건의 방향이 대응하도록 상기 해당 전기차의 하부로 진입하며, 하부 진입 후 상기 충전 건을 선형 이동하여 상기 충전구의 근접 하방에 접근시킬 수 있다.In particular, the folding battery cart enters the lower part of the electric vehicle so that the relative position with respect to the charging port determined by the direction of entry corresponds to the direction of the charging gun, which is determined based on information about the location of the charging port of the electric vehicle, the type of the electric vehicle, information about whether the electric vehicle is parked in the front or the rear, and information about the direction of entry into the lower part, and after entering the lower part, the charging gun can be linearly moved to approach the lower part of the charging port.
상기 견인 로봇은, 해당 전기차에 접근한 것으로 판단했을 때, 카메라로 취득한 번호판의 이미지로부터 판독되는 차량 번호가, 상기 서버가 전송한 차량 정보상의 차량 번호와 일치하는지 검증할 수 있다.When the above-mentioned towing robot determines that it has approached the electric vehicle, it can verify whether the vehicle number read from the license plate image acquired by the camera matches the vehicle number in the vehicle information transmitted by the server.
상기 폴딩형 배터리 카트는, 해당 전기차에 대한 충전을 완료한 후, 상기 충전구로부터 상기 충전 건이 이탈했음을 감지하면, 해당 전기차의 하부에서 이탈하고 상기 폴딩 바디를 상기 메인 바디 위로 접어 견인 가능상태로 전환할 수 있다.The above folding battery cart, when it detects that the charging gun has been removed from the charging port after completing charging of the electric vehicle, can detach from the bottom of the electric vehicle and fold the folding body over the main body to switch to a towing state.
그리고, 상기 폴딩형 배터리 카트는, 카메라, 자이로 센서, 가속도 센서를 포함하는 센서를 통해 충전 자세에 기울어짐 또는 흔들림이 있음을 감지하면, 상기 구동 휠을 제어하여 충전 위치를 유지할 수 있다.In addition, the above-mentioned folding battery cart can control the driving wheel to maintain the charging position when it detects that there is a tilt or shaking in the charging position through a sensor including a camera, a gyro sensor, and an acceleration sensor.
그리고, 상기 견인 가능상태로 전환한 폴딩형 배터리 카트는, 상기 견인 로봇으로 견인되거나, 또는 상기 사용자에 의해 스테이션으로 복귀할 수 있다.And, the folding battery cart that has been converted to the towable state can be towed by the towing robot or returned to the station by the user.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 폴딩형 배터리 카트는 언폴딩 상태로 전환함으로써 전기차 하부로 진입하여 충전을 진행할 수 있다. 따라서, 전기차 충전 중에 배터리 카트는 전기차 하부에 숨어 있기 때문에 보행자의 통행을 방해하는 일이 없고, 차간 간격이 협소한 좁은 공간에서도 다수 차량에 대한 동시 충전도 가능해진다는 효과가 있다.According to the present invention, the folding battery cart can be folded into an unfolded state, allowing it to enter the underbody of the electric vehicle for charging. Therefore, during charging, the battery cart remains hidden beneath the vehicle, preventing it from obstructing pedestrian traffic. Furthermore, it enables simultaneous charging of multiple vehicles, even in confined spaces with limited space between vehicles.
또한, 폴딩형 배터리 카트는 전기차의 충전구 자리에 대응하여 충전 건의 위치를 최대한 근접시킬 수 있다. 이에 따라, 충전 건으로의 다관절 암의 접근 실패, 케이블 길이의 부족, 다른 차량이나 구조물에 의한 간섭 등이 원인이 되어 무인 충전에 실패할 염려가 현저히 낮아진다.Additionally, the folding battery cart can position the charging gun as close as possible to the electric vehicle's charging port. This significantly reduces the risk of unmanned charging failure due to factors such as the multi-joint arm's inability to approach the charging gun, insufficient cable length, or interference from other vehicles or structures.
또한, 주차 구역이 평평하지 않고 기울기가 있는 경우나 전기차 운반 선박과 같이 파도에 따라 흔들리는 경우에도 배터리 카트가 각종 센서(카메라, 자이로 센서, 가속도 센서 등)를 이용해서 흔들림과 기울임을 감지해서 충전하는 동안에도 위치를 유지함으로써 충전 한다면 안전하게 충전이 가능하다.In addition, even if the parking area is not flat but sloped or if it is rocked by waves like an electric vehicle transport ship, the battery cart can be charged safely by using various sensors (cameras, gyro sensors, acceleration sensors, etc.) to detect rocking and tilting and maintain its position while charging.
그리고, 본 발명의 전기차 무인 충전 시스템은, 폴딩형 배터리 카트와 견인 로봇을 조합함으로써, 다수의 전기차를 대상으로 하는 충전 스테이션을 효율적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the unmanned electric vehicle charging system of the present invention has the effect of efficiently operating a charging station for a large number of electric vehicles by combining a folding battery cart and a towing robot.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 명세서 전반의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으나 명시적으로 언급되지 않은 다른 효과들 역시 포함한다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and also include other effects that are not explicitly mentioned, although they can be clearly understood by those skilled in the art from the description throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폴딩형 배터리 카트를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 폴딩형 배터리 카트가 펴쳐진 상태를 도시한 사시도.
도 3은 폴딩 바디의 폴딩/언폴딩 상태에 따른 폴딩형 배터리 카트의 높이를 비교 도시한 도면.
도 4는 폴딩형 배터리 카트의 외측면을 따라 충건 건이 선형이동할 수 있는 일 실시예를 도시한 도면.
도 5는 옴니 휠로 구성되는 구동 휠의 일 실시예를 도시한 도면.
도 6은 폴딩형 배터리 카트와 견인 로봇을 포함하는 전기차 무인 충전 시스템의 일 실시형태를 도시한 도면.
도 7은 도 6의 전기차 무인 충전 시스템에 따른 예시적인 시나리오를 도시한 도면.
도 8은 도 7의 시나리오에 따른 무인 충전 과정의 일례를 도시한 도면.FIG. 1 is a perspective view illustrating a folding battery cart according to one embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a perspective view showing the folding battery cart of Fig. 1 in an unfolded state.
Figure 3 is a drawing comparing the height of a folding battery cart according to the folding/unfolding state of the folding body.
FIG. 4 is a drawing illustrating an embodiment in which a charging gun can move linearly along the outer surface of a folding battery cart.
FIG. 5 is a drawing illustrating one embodiment of a drive wheel composed of an omni wheel.
FIG. 6 is a diagram illustrating one embodiment of an unmanned electric vehicle charging system including a folding battery cart and a towing robot.
FIG. 7 is a diagram illustrating an exemplary scenario according to the electric vehicle unmanned charging system of FIG. 6.
Figure 8 is a diagram illustrating an example of an unmanned charging process according to the scenario of Figure 7.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described in detail below together with the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms. These embodiments are provided only to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Furthermore, terms defined in commonly used dictionaries are not to be interpreted ideally or excessively unless explicitly and specifically defined otherwise. The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise.
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms "comprises" and/or "comprising" as used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other components, steps, operations and/or elements.
1.1.폴딩형 배터리 카트Folding battery cart
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폴딩형 배터리 카트(100)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 폴딩형 배터리 카트(100)가 펼쳐진 상태를 도시한 사시도이다. 본 발명의 폴딩형 배터리 카트(100)는 전기차 충전을 위한 이차전지 배터리(130)를 내장하고, 좁은 공간에서도 전기차의 하부로 진입하고 이탈할 수 있는 주행기능을 가진 이동체를 의마한다. 특히, 본 발명의 배터리 카트(100)는 필요시 그 높이를 줄일 수 있는 폴딩형으로서, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.FIG. 1 is a perspective view illustrating a folding battery cart (100) according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view illustrating the folding battery cart (100) of FIG. 1 in an unfolded state. The folding battery cart (100) of the present invention is a mobile body having a built-in secondary battery (130) for charging an electric vehicle and having a driving function that can enter and exit the lower part of an electric vehicle even in a narrow space. In particular, the battery cart (100) of the present invention is a folding type whose height can be reduced when necessary, and will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 폴딩형 배터리 카트(100)는, 그 주요구성으로서, 메인 바디(110)와 폴딩 바디(120), 그리고 이차전지 배터리(130) 및 충전 건(140)을 포함한다.The folding battery cart (100) of the present invention includes, as its main components, a main body (110), a folding body (120), a secondary battery (130), and a charging gun (140).
메인 바디(110)는 구동 휠(116)을 구비하여 자력(自力) 이동이 가능한 바디를 지칭한다. 메인 바디(110)에는 구동 휠(116)에 동력을 제공하는 모터 드라이브, 각종 명령이나 제어신호를 수신하는 통신부, 외부 정보를 취득하기 위한 각종 센서류, 이차전지 배터리(130)의 충방전을 관리하는 BMS(Battery Management System), 탑재된 각종 부품·기구·장치 일반의 동작을 제어하는 컨트롤러 등이 탑재될 수 있다. 예를 들어, 센서류에는 이미지를 취득하는 카메라(광학 센서), 기울어짐/자세/운동상태 파악을 위한 자이로 센서 및 가속도 센서 등이 포함될 수 있다.The main body (110) refers to a body that is capable of self-movement by having a drive wheel (116). The main body (110) may be equipped with a motor drive that provides power to the drive wheel (116), a communication unit that receives various commands or control signals, various sensors for acquiring external information, a BMS (Battery Management System) that manages charging and discharging of a secondary battery (130), and a controller that controls the general operation of various mounted parts, mechanisms, and devices. For example, the sensors may include a camera (optical sensor) that acquires images, a gyro sensor for determining inclination/posture/motion status, and an acceleration sensor.
메인 바디(110)에 탑재되는 모터 드라이브나 각종 센서류 등의 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략하여도 본 발명의 이해에는 아무런 지장이 없을 것이다. 그리고, 이상에서는, 하나의 예시로서, 통신부나 센서류, 컨트롤러 등이 모두 메인 바디(110)에 탑재되는 것으로 설명되었지만, 그들 중의 적어도 일부는 후술할 폴딩 바디(120)에 탑재될 수도 있음은 물론이다.The configuration of the motor drive and various sensors mounted on the main body (110) is a widely known technology in the technical field to which the present invention pertains, so that a detailed description thereof may be omitted without any hindrance to the understanding of the present invention. In addition, as an example, in the above description, the communication unit, sensors, controller, etc. are all mounted on the main body (110), but it goes without saying that at least some of them may be mounted on the folding body (120) described later.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 폴딩 바디(120)는, 메인 바디(110)에 대해 내측면 힌지부(112)를 통해 회동가능하게 연결된 바디를 지칭한다. 예를 들어, 메인 바디(110)와 폴딩 바디(120)의 평면적, 나아가 전체적인 크기와 형태는 거의 동일할 수 있으며, 장방형 바디의 장변 측에 내측면 힌지부(112)를 배치함으로써 폴딩 바디(120)의 외측면이 그리는 회동반경을 작게 만들 수 있다. 또한, 폴딩 바디(120)는, 펼쳐졌을 때 메인 바디(110)와 실질적으로 동일면에 위치할 수 있다. 즉, 도 2와 같이, 폴딩 바디(120)가 펼쳐졌을 때, 폴딩형 배터리 카트(100)의 상면은 실질적으로 평평한 면을 이룰 수 있다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, the folding body (120) refers to a body that is rotatably connected to the main body (110) via an inner hinge portion (112). For example, the planar area, and further the overall size and shape, of the main body (110) and the folding body (120) may be substantially the same, and by arranging the inner hinge portion (112) on the long side of the rectangular body, the rotation radius of the outer surface of the folding body (120) may be made small. In addition, the folding body (120) may be positioned substantially on the same plane as the main body (110) when unfolded. That is, as illustrated in FIG. 2, when the folding body (120) is unfolded, the upper surface of the folding battery cart (100) may form a substantially flat surface.
폴딩 바디(120)는 메인 바디(110)에 대해 펼쳐지거나(언폴딩), 또는 그 위로 포개지는(폴딩) 동작을 사람의 개입 없이 자동으로 수행할 수 있다. 폴딩 바디(120)의 폴딩/언폴딩 동작은 사전에 수립된 시나리오의 알고리즘에 따라, 또는 외부 명령에 의해 일어날 수 있다.The folding body (120) can automatically perform an operation of unfolding or folding over the main body (110) without human intervention. The folding/unfolding operation of the folding body (120) can occur according to an algorithm of a pre-established scenario or by an external command.
메인 바디(110) 및/또는 폴딩 바디(120)에는 전기차 충전을 위한 대용량의 이차전지 배터리(130)가 탑재된다. 이차전지 배터리(130)는 메인 바디(110)나 폴딩 바디(120)의 어느 한쪽에만 탑재될 수도 있지만, 넉넉한 충전 용량을 확보하기 위해 양쪽 바디(110, 120) 모두에 탑재될 수도 있다. 따라서, 이차전지 배터리(130)는 폴딩형 배터리 카트(100)의 대부분을 차지할 수 있다. 탑재된 이차전지 배터리(130)의 주된 용도는 전기차 충전이지만, 자력 이동하는 폴딩형 배터리 카트(100)에 필요한 전력을 공급하는 용도로도 사용될 수 있음은 물론이다.A large-capacity secondary battery (130) for charging an electric vehicle is mounted on the main body (110) and/or the folding body (120). The secondary battery (130) may be mounted on only one side of the main body (110) or the folding body (120), but may also be mounted on both bodies (110, 120) to secure a sufficient charging capacity. Accordingly, the secondary battery (130) may occupy most of the folding battery cart (100). The primary purpose of the mounted secondary battery (130) is to charge the electric vehicle, but it can also be used to supply power required for a folding battery cart (100) that moves on its own.
충전 건(140)(charging gun)은 전기차의 충전구(CP)에 결합하는 충전용 단자를 의미한다. 충전 건(140)은 이차전지 배터리(130)와 전기적으로 연결된 케이블(142)을 포함하며, 케이블(142)의 길이는 전기차의 하부로 진입한 폴딩형 배터리 카트(100)의 충전 건(140)을 충전구(CP)에 여유 있게 끼울 수 있을 정도로 확보하는 것이 바람직하다. 특히, 충전 건(140)은 탑재된 바디(즉, 메인 바디 또는 폴딩 바디)의 적어도 외측면을 따라 선형이동을 할 수 있는데, 이에 대한 상세한 내용은 후술한다.The charging gun (140) refers to a charging terminal that is connected to the charging port (CP) of the electric vehicle. The charging gun (140) includes a cable (142) that is electrically connected to the secondary battery (130), and it is preferable that the length of the cable (142) be secured to a length that allows the charging gun (140) of the folding battery cart (100) that enters the lower part of the electric vehicle to be loosely inserted into the charging port (CP). In particular, the charging gun (140) can move linearly along at least the outer surface of the body on which it is mounted (i.e., the main body or the folding body), and details thereof will be described later.
도 3은 폴딩 바디(120)의 폴딩/언폴딩 상태에 따른 폴딩형 배터리 카트(100)의 높이를 비교 도시한 도면이다. 도 3 (a)의 폴딩 상태의 폴딩형 배터리 카트(100)에 비해, 도 3 (b)의 언폴딩 상태의 폴딩형 배터리 카트(100)는 그 높이가 거의 절반 이하로 낮아진다. 예를 들어, 폴딩 바디(120)가 메인 바디(110)에 대해 실질적으로 동일면에 위치하도록 펼쳐졌을 때, 폴딩형 배터리 카트(100)의 최대 높이는, 충전대상 전기차의 최저 지상고보다 낮다.Fig. 3 is a drawing comparing the height of a folding battery cart (100) according to the folding/unfolding state of the folding body (120). Compared to the folding battery cart (100) in the folded state of Fig. 3 (a), the height of the folding battery cart (100) in the unfolded state of Fig. 3 (b) is reduced by almost half. For example, when the folding body (120) is unfolded to be positioned substantially on the same plane with respect to the main body (110), the maximum height of the folding battery cart (100) is lower than the lowest ground clearance of the electric vehicle to be charged.
뒤에서 좀더 자세히 설명하겠지만, 본 발명의 폴딩형 배터리 카트(100)는, 언폴딩 상태의 낮아진 높이를 활용하여, 전기차의 하부로 진입하여 충전을 진행함으로써, 차간 간격이 협소한 환경에서도 공간 제약 없이 충전이 가능하며, 또한 보행자의 통행을 방해하는 일이 없다. 따라서, 본 발명의 폴딩형 배터리 카트(100)는 언폴딩 상태의 최대 높이가 전기차의 최저 지상고보다 낮다면, 적용이 가능하다. 이런 점에서, 본 발명의 폴딩형 배터리 카트(100)의 언폴딩 최대 높이를 설계할 때, 시중 전기차 중에서 최저 지상고가 가장 낮은 모델을 기준으로 한다면, 그 적용 범위가 최대한 확장될 수 있다.As will be explained in more detail later, the folding battery cart (100) of the present invention utilizes the lowered height of the unfolded state to enter the lower part of the electric vehicle and proceed with charging, thereby enabling charging without space constraints even in environments with narrow inter-vehicle spacing, and also without obstructing pedestrian traffic. Therefore, the folding battery cart (100) of the present invention can be applied as long as the maximum height of the unfolded state is lower than the lowest ground clearance of the electric vehicle. In this respect, when designing the maximum unfolded height of the folding battery cart (100) of the present invention, if the model with the lowest ground clearance among electric vehicles on the market is used as a standard, its application range can be expanded to the maximum extent.
도 4는 폴딩형 배터리 카트(100)의 외측면을 따라 충전 건(140)이 선형이동할 수 있는 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 4의 예시적인 실시형태에서, 충전 건(140)은 폴딩 바디(120)에 구비되어 있으며, 메인 바디(110)에는 돌출된 충전 건(140)을 수용하는 형태의 홈(114)이 구비되어 있다.FIG. 4 is a drawing illustrating an embodiment in which a charging gun (140) can move linearly along the outer surface of a folding battery cart (100). In the exemplary embodiment of FIG. 4, the charging gun (140) is provided in the folding body (120), and the main body (110) is provided with a groove (114) shaped to accommodate the protruding charging gun (140).
충전 건(140)의 케이블(142)은 이차전지 배터리(130)에 대해 전기적으로 연결되어 있다. 예를 들어, 충전 건(140)의 케이블(142)은 BMS를 매개로 하여 이차전지 배터리(130)에 연결될 수 있다. 케이블(142)의 말단에 위치한 충전 건(140)은, 폴딩 바디(120)의 외측면에 인접 배치되어 있다. 이는 후술할 견인 로봇(200)의 다관절 암(210)이나 사용자가 충전 건(140)에 접근하기 쉽도록 하기 위한 것이다. 또한, 충전 건(140)은 폴딩 바디(120)의 외측면을 따라 연장된 리니어 가이드(144)에 의해 선형이동을 할 수 있다. 다시 말해, 충전 건(140)의 위치는 폴딩 바디(120)의 외측면 상의 임의의 지점으로 옮겨갈 수 있다.The cable (142) of the charging gun (140) is electrically connected to the secondary battery (130). For example, the cable (142) of the charging gun (140) may be connected to the secondary battery (130) via a BMS. The charging gun (140) located at the end of the cable (142) is arranged adjacent to the outer surface of the folding body (120). This is to make it easy for the multi-joint arm (210) of the towing robot (200) described later or the user to access the charging gun (140). In addition, the charging gun (140) can be linearly moved by a linear guide (144) extending along the outer surface of the folding body (120). In other words, the position of the charging gun (140) can be moved to any point on the outer surface of the folding body (120).
충전 건(140)의 선형이동은, 마찬가지로 후술하겠지만, 전기차 모델마다 상이한 충전구(CP)의 위치에 대응하기 위한 것이다. 다시 말해, 충전 건(140)은, 충전대상 전기차에 구비된 충전구(CP)의 위치에 대응하도록 이동할 수 있다. 여기서, 도시된 실시형태는 충전 건(140)이 폴딩 바디(120)의 외측면의 일 모서리를 따라 이동할 수 있는 것이지만, 이는 예시적인 실시형태로서, 언폴딩 상태의 폴딩형 배터리 카트(100) 네 개 모서리를 따라 충전 건(140)이 이동하는 실시형태까지도 가능하다. 중요한 것은, 본 발명의 폴딩형 배터리 카트(100)에서, 충전 건(140)의 위치가 충전대상 전기차에 구비된 충전구(CP)의 위치에 대응하도록 이동할 수 있다는 것이며, 이를 충족하는 실시형태는 다양하게 구현될 수 있다.The linear movement of the charging gun (140) is, as will be described later, to correspond to the position of the charging port (CP) that is different for each electric vehicle model. In other words, the charging gun (140) can move to correspond to the position of the charging port (CP) equipped in the electric vehicle to be charged. Here, in the illustrated embodiment, the charging gun (140) can move along one edge of the outer surface of the folding body (120), but this is an exemplary embodiment, and an embodiment in which the charging gun (140) moves along the four edges of the folding battery cart (100) in the unfolded state is also possible. What is important is that in the folding battery cart (100) of the present invention, the position of the charging gun (140) can move to correspond to the position of the charging port (CP) equipped in the electric vehicle to be charged, and embodiments that satisfy this can be implemented in various ways.
도 5는 옴니 휠(117)로 구성되는 구동 휠(116)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 즉, 메인 바디(110)에 구비되는 구동 휠(116)은 복수 개의 옴니 휠(117), 예를 들어 네 개의 옴니 휠(117)일 수 있다. 옴니 휠(117)은 현재 다양한 디자인으로 소개되고 있는데, 그 기본원리는 휠의 접지면을 따라 복수의 롤러(118)가 회전 가능하게 비스듬하게 배치되고, 이에 따라 휠의 회전과 지면의 마찰력에 의해 회전하는 롤러(118)가 대각 방향으로 힘을 작용하는 것을 이용하는 것이다. 이러한 옴니 휠(117)은 롤러(118)의 각도가 거울대칭을 이루는 다른 하나가 쌍을 이룬다. 거울대칭을 이루는 한 쌍의 옴니 휠(117)은 지면에 작용하는 힘이, 같은 방향으로 회전할 때, 거울대칭을 이루므로, 힘의 합성 원리에 따라 직진한다. 만일, 한 쌍의 옴니 휠(117)이 반대방향으로 회전하면, 측면으로 힘이 작용하여 옆으로 이동한다.FIG. 5 is a drawing illustrating one embodiment of a drive wheel (116) composed of an omni wheel (117). That is, the drive wheel (116) provided on the main body (110) may be a plurality of omni wheels (117), for example, four omni wheels (117). The omni wheel (117) is currently being introduced in various designs, and its basic principle is that a plurality of rollers (118) are rotatably arranged obliquely along the contact surface of the wheel, and thus, the rollers (118) rotate by the rotation of the wheel and the frictional force of the ground, and thus, a force is applied in a diagonal direction. Such an omni wheel (117) is paired with another one in which the angle of the roller (118) is mirror-symmetrical. A pair of omni wheels (117) in mirror symmetry moves in a straight line according to the principle of force composition because the force applied to the ground is mirror-symmetrical when they rotate in the same direction. If a pair of omni wheels (117) rotate in opposite directions, a force is applied laterally, causing sideways movement.
특히, 네 개의 옴니 휠(117)을 사용하면, 거울대칭을 이루는 한 쌍을 전면에, 그리고 전면과 반대방향을 향하도록 배치된 다른 한 쌍의 옴니 휠(117)을 후면에 배치하면, 전후진은 물론, 일체의 조향 없이, 그 자리에서 바로 좌우로도 이동하고, 대각으로도 이동하고, 제자리에서 회전하는 운동도 가능하다.In particular, by using four omni wheels (117), one pair of mirror-symmetrical wheels is placed at the front, and another pair of omni wheels (117) are placed at the rear so as to face in the opposite direction to the front, it is possible to move forward and backward, left and right, diagonally, and rotate in place without any steering.
따라서, 도 5의 예시와 같이, 구동 휠(116)을 복수 개의 옴니 휠(117)로 구성함으로써, 메인 바디(110)는 전후좌후 이동과, 대각 이동과, 제자리 회전을 수행할 수 있다. 이러한 구동 휠(116)의 구성을 통해, 본 발명의 폴딩형 배터리 카트(100)는, 주차 밀도가 높아 차간 간격이 협소한 도심 주차장이나 전기차를 운송하는 선박과 같이, 충전 공간이 제한적인 환경에서도 용이하게 충전 위치로 이동, 예를 들어 전기차의 하부로 이동할 수 있다.Therefore, as in the example of Fig. 5, by configuring the driving wheel (116) with a plurality of omni-wheels (117), the main body (110) can perform forward, backward, left, and right movements, diagonal movements, and rotation in place. Through the configuration of the driving wheel (116), the folding battery cart (100) of the present invention can easily move to a charging location, for example, to the bottom of an electric vehicle, even in an environment where charging space is limited, such as a downtown parking lot with high parking density and narrow inter-vehicle spacing, or a ship transporting an electric vehicle.
여기서, 도시된 실시형태는 옴니 휠(117)로 구성되는 구동 휠(116)을 통해 쉽게 전후좌후 이동, 대각 이동과 제자리 회전할 수 있는 것이지만, 이는 예시적인 실시형태로서, 배터리 용량을 높이기 위해, 중량물의 무게를 견디는 휠의 실시형태까지도 가능하다.Here, the embodiment shown is one that can easily move forward, backward, left, and right, diagonally, and rotate in place through a drive wheel (116) composed of an omni wheel (117), but this is an exemplary embodiment, and in order to increase battery capacity, an embodiment of a wheel that can support the weight of a heavy object is also possible.
추가적으로, 본 발명의 폴딩형 배터리 카트(100)는 다음과 같은 다양한 실시형태를 포함할 수 있다.Additionally, the folding battery cart (100) of the present invention may include various embodiments as follows.
일 실시형태에서, 폴딩형 배터리 카트(100)는, 견인 로봇(200)에 연결 또는 분리되는 도킹부(150)를 구비할 수 있다. 도킹부(150)는 기계적 링크 및/또는 전자석의 자력 등에 의해 견인 로봇(200)에 자유롭게 연결, 분리될 수 있다.In one embodiment, the folding battery cart (100) may be provided with a docking unit (150) that is connected or disconnected from a towing robot (200). The docking unit (150) may be freely connected or disconnected from the towing robot (200) by a mechanical link and/or the magnetic force of an electromagnet.
그리고, 충전 건(140)은, 폴딩 바디(120)가 메인 바디(110) 위에 포개졌을 때 외부로 노출되지 않도록, 도 2에 도시된 것과 같이, 폴딩 바디(120)와 메인 바디(110) 사이의 중첩면 상에 배치될 수 있다. 견인 로봇(200)에 의해 이동할 때, 폴딩형 배터리 카트(100)에서 충전 건(140)이 돌출되어 있으면, 협소 환경에서 차량이나 기둥 구조물 등에 충돌을 일으킬 가능성이 있다. 따라서, 견인 로봇(200)이 폴딩형 배터리 카트(100)를 견인하는 상황에서, 폴딩형 배터리 카트(100)를 폴딩 상태로 함으로써 그 폭을 줄이는 동시에 충전 건(140)을 내장하는 것이 유리하다.In addition, the charging gun (140) may be placed on the overlapping surface between the folding body (120) and the main body (110), as illustrated in FIG. 2, so as not to be exposed to the outside when the folding body (120) is folded over the main body (110). When the charging gun (140) protrudes from the folding battery cart (100) when moved by the towing robot (200), there is a possibility of causing a collision with a vehicle or a pillar structure in a narrow environment. Therefore, in a situation where the towing robot (200) tows the folding battery cart (100), it is advantageous to reduce the width of the folding battery cart (100) by folding it and to incorporate the charging gun (140).
그리고, 폴딩형 배터리 카트(100)는, 도킹부(150) 또는 충전 건(140)을 통해 이차전지 배터리(130)에 충전 전원을 공급할 수 있다. 폴딩형 배터리 카트(100)는 전기차 무인 충전 시스템(1000)의 허브 역할을 하는 스테이션(400)에서 충전을 받는데, 도킹부(150) 또는 충전 건(140)을 이용하면 별도의 충전단자를 구비할 필요가 없어진다.In addition, the folding battery cart (100) can supply charging power to the secondary battery (130) through a docking unit (150) or a charging gun (140). The folding battery cart (100) is charged at a station (400) that serves as a hub of an unmanned electric vehicle charging system (1000). By using the docking unit (150) or the charging gun (140), there is no need for a separate charging terminal.
2.2.전기차 무인 충전 시스템Electric vehicle unmanned charging system
도 6은 폴딩형 배터리 카트(100)와 견인 로봇(200)을 포함하는 전기차 무인 충전 시스템(1000)의 일 실시형태를 도시한 도면이다. 도시된 전기차 무인 충전 시스템(1000)은 전술한 폴딩형 배터리 카트(100)를 이용한 무인 자동의 전기차 중전 시스템(1000)으로서, 폴딩형 배터리 카트(100) 외에 견인 로봇(200)과 서버(300)를 포함한다.FIG. 6 is a drawing illustrating one embodiment of an unmanned electric vehicle charging system (1000) including a folding battery cart (100) and a towing robot (200). The illustrated unmanned electric vehicle charging system (1000) is an unmanned automatic electric vehicle charging system (1000) using the aforementioned folding battery cart (100), and includes a towing robot (200) and a server (300) in addition to the folding battery cart (100).
견인 로봇(200)은 폴딩형 배터리 카트(100)를 견인하여 충전하려는 전기차(EV)(이하에서는, 충전 요청을 받아 충전 대상이 된 전기차를 "해당 전기차"로 간략히 지칭하기로 함)로 견인하는 역할을 한다. 또한, 견인 로봇(200)은 전기차(EV) 충전을 끝낸 폴딩형 배터리 카트(100)를 회수하는 역할을 할 수도 있다.A towing robot (200) tows a folding battery cart (100) to an electric vehicle (EV) to be charged (hereinafter, an electric vehicle that has received a charging request and is subject to charging will be referred to simply as the "relevant electric vehicle"). In addition, the towing robot (200) may also retrieve a folding battery cart (100) that has completed charging of an electric vehicle (EV).
견인 로봇(200)은 폴딩형 배터리 카트(100)와 연결 또는 분리될 수 있고, 연결된 상기 폴딩형 배터리 카트(100)를 견인 주행할 수 있다. 견인 로봇(200)은 주행기능의 측면에서 볼 때, 일종의 무인 운반차(AGV, Automated Guided Vehicle)라 할 수 있다. 따라서, 자체 동력을 위한 배터리, 주행 루트를 결정하고 자세를 제어하기 위한 카메라(220), 라이다 센서, 자이로 센서, 가속도 센서 등을 구비할 수 있으며, 폴딩형 배터리 카트(100) 및 서버(300)와의 통신을 위한 통신부를 구비할 수 있다. 이러한 기술은 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.The towing robot (200) can be connected to or separated from the folding battery cart (100) and can tow the connected folding battery cart (100). In terms of its driving function, the towing robot (200) can be considered a type of automated guided vehicle (AGV). Accordingly, it can be equipped with a battery for its own power, a camera (220) for determining a driving route and controlling attitude, a lidar sensor, a gyro sensor, an acceleration sensor, etc., and a communication unit for communicating with the folding battery cart (100) and a server (300). Since these technologies are widely known in the technical field to which the present invention pertains, a detailed description thereof will be omitted.
또한, 견인 로봇(200)은 폴딩형 배터리 카트(100)의 충전 건(140)을 잡고 임의의 위치로 이동시킬 수 있는 다관절 암(210)을 구비한다. 예를 들어, 도시된 다관절 암(210)은 7축 관절운동과 1축 상하운동을 할 수 있는 것이다. 이러한 다관절 암(210)에 의해, 폴딩형 배터리 카트(100)의 충전 건(140)에 접근하여 파지하고, 충전 건(140)을 인출하여 해당 전기차(EV)의 충전구(CP)로 인도하며, 충전구(CP)에 충전 건(140)을 결합하는 일련의 작업이 유연하게 이루어질 수 있다.In addition, the towing robot (200) is equipped with a multi-joint arm (210) that can grab the charging gun (140) of the folding battery cart (100) and move it to an arbitrary position. For example, the illustrated multi-joint arm (210) can perform a seven-axis joint movement and a one-axis up-and-down movement. By means of this multi-joint arm (210), a series of operations of approaching and grabbing the charging gun (140) of the folding battery cart (100), extracting the charging gun (140) and guiding it to the charging port (CP) of the corresponding electric vehicle (EV), and coupling the charging gun (140) to the charging port (CP) can be flexibly performed.
서버(300)는 사용자의 충전 요청을 수신하고, 이에 따라 견인 로봇(200) 및/또는 폴딩형 배터리 카트(100)에게 명령을 전송하는 등의 전기차 무인 충전 시스템(1000)의 운영에 필요한 일체의 작업을 관리한다. 서버(300)의 역할은 이하의 예시적인 시나리오를 중심으로 설명한다The server (300) receives a user's charging request and manages all tasks necessary for the operation of the electric vehicle unmanned charging system (1000), such as transmitting commands to the towing robot (200) and/or the folding battery cart (100). The role of the server (300) will be explained based on the following exemplary scenario.
도 7은 도 6의 전기차 무인 충전 시스템(1000)에 따른 예시적인 시나리오를 도시한 도면이며, 도 8은 도 7의 시나리오에 따른 무인 충전 과정의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 7 is a drawing illustrating an exemplary scenario according to the electric vehicle unmanned charging system (1000) of FIG. 6, and FIG. 8 is a drawing illustrating an example of an unmanned charging process according to the scenario of FIG. 7.
전기차 무인 충전 시스템(1000)을 이용하려는 사용자는, 스마트폰 등의 스마트 기기, 노트북과 같은 개인용 컴퓨터에 설치된 전용 앱을 통해 서버(300)에 접속한다. 사용자의 충전 요청에 대응하여, 서버(300)는 차량 번호, 주차 위치, 충전구(CP) 위치(또는 전기차 모델)에 대한 정보를 포함하는 차량 정보를 제공 받는다. 예를 들어, 차량 번호나 충전구(CP) 위치 등의 정보는, 차량을 바꾸지 않는 한 고정된 정보이므로, 앱에 저장해 놓은 정보를 자동으로 추출할 수 있다. 주차 위치는 사용자가 앱에서 입력 또는 선택할 수 있으며, 사용자의 위치정보를 활용하면 주차 위치의 입력이 좀더 간소화될 수 있다.Users who wish to utilize the unmanned electric vehicle charging system (1000) access the server (300) via a dedicated app installed on a smart device such as a smartphone or a personal computer such as a laptop. In response to the user's charging request, the server (300) receives vehicle information, including information on the vehicle number, parking location, and charging port (CP) location (or electric vehicle model). For example, information such as the vehicle number or charging port (CP) location remains fixed unless the vehicle is changed, and thus information stored in the app can be automatically extracted. The user can input or select the parking location in the app, and utilizing the user's location information can further simplify the process of entering the parking location.
서버(300)는 해당 전기차(EV)의 차종, 차량 번호, 주차 위치, 충전구(CP) 위치에 대한 정보를 포함하는 차량 정보를 견인 로봇(200) 및/또는 폴딩형 배터리 카트(100)에 전송하여, 무인 충전을 개시할 것을 명령한다. 이에 따라, 폴딩형 배터리 카트(100)는 구동 휠(116)에 의한 자력 이동, 또는 견인 로봇(200)이나 사용자에 의한 견인에 의해 해당 전기차(EV)로 이동할 수 있는데, 무인 충전의 측면에서는 견인 로봇(200)이 충전되어 있는 폴딩형 배터리 카트(100)를 연결한 후 해당 전기차(EV)의 주차 위치로 견인하여 이동하는 것이 가장 효율적일 수 있다.The server (300) transmits vehicle information including information on the type, license plate number, parking location, and charging port (CP) location of the electric vehicle (EV) to the towing robot (200) and/or the folding battery cart (100), thereby commanding unmanned charging to begin. Accordingly, the folding battery cart (100) can be moved to the electric vehicle (EV) by magnetic movement using the drive wheels (116), or by being towed by the towing robot (200) or a user. However, in terms of unmanned charging, it may be most efficient for the towing robot (200) to connect the charged folding battery cart (100) and then tow it to the parking location of the electric vehicle (EV).
해당 전기차(EV)의 주차 위치로 이동한 견인 로봇(200)은, 충전을 진행하기에 앞서, 카메라(220)로 촬영되는 전기차(EV)의 번호판(LP)을 통해 자신이 도착한 전기차(EV)가 서버(300)로부터 충전을 명령 받은 해당 전기차(EV)인지를 확인한다. 즉, 견인 로봇(200)은, 해당 전기차(EV)에 접근한 것으로 판단했을 때, 카메라(220)로 취득한 번호판(LP)의 이미지로부터 판독되는 차량 번호가 서버(300)가 전송한 차량 정보상의 차량 번호와 일치하는지 검증할 수 있다.The towing robot (200) that has moved to the parking location of the electric vehicle (EV) in question, before proceeding with charging, verifies whether the electric vehicle (EV) it has arrived at is the electric vehicle (EV) that has been commanded to be charged by the server (300) through the license plate (LP) of the electric vehicle (EV) captured by the camera (220). That is, when the towing robot (200) determines that it has approached the electric vehicle (EV), it can verify whether the vehicle number read from the image of the license plate (LP) captured by the camera (220) matches the vehicle number in the vehicle information transmitted by the server (300).
아울러, AI 알고리즘의 도움을 받아, 카메라(220)로 촬영한 전기차(EV)의 모델을, 전조등이나 각종 엠블럼, 테일 램프 등의 형태에 기초하여 파악할 수도 있으며, 이러한 교차검증을 통해 사용자가 충전을 요청한 해당 전기차(EV)가 맞는지를 더욱 정확히 확인할 수도 있다. 만일, 번호판(LP) 인식 등의 에러로 해당 전기차(EV)에 대한 확인이 실패하면, 견인 로봇(200)은 위치를 바꿔가며 재시도할 수 있다. 만약의 경우에, 수 차례의 시도에도 불구하고 해당 전기차(EV)를 찾지 못하면 견인 로봇(200)은 그 사실을 서버(300)에 통지할 수 있으며, 서버(300)는 차량 번호, 주차 위치 등의 재확인을 요청하는 내용을 담은 실패 알림을 사용자에게 송신할 수 있다.In addition, with the help of an AI algorithm, the model of the electric vehicle (EV) captured by the camera (220) can be identified based on the shape of the headlights, various emblems, tail lamps, etc., and through such cross-verification, it can be more accurately confirmed whether the electric vehicle (EV) requested for charging by the user is correct. If the confirmation of the electric vehicle (EV) fails due to an error such as license plate (LP) recognition, the towing robot (200) can change the location and try again. In this case, if the electric vehicle (EV) is not found despite several attempts, the towing robot (200) can notify the server (300) of this fact, and the server (300) can send a failure notification containing the contents requesting re-confirmation of the vehicle number, parking location, etc. to the user.
그리고, 견인 로봇(200)은, 해당 전기차(EV)인지가 확인되면, 서버(300)로부터 전송받은 차종에 따른 충전구(CP) 위치에 대한 정보와 해당 전기차(EV)의 전면 주차 또는 후면 주차 여부에 대한 정보, 하부 진입하는 방향에 따라 충전구(CP)에 대한 상대위치를 결정한다. 즉, 견인 로봇(200)은 폴딩형 배터리 카트(100)의 충전 건(140)의 위치를 해당 전기차(EV)의 충전구(CP)에 맞춤으로써, 무인 충전에 실패할 가능성을 배제한다.And, when it is confirmed that the towing robot (200) is the electric vehicle (EV), it determines the relative position to the charging port (CP) based on the information about the location of the charging port (CP) according to the vehicle type transmitted from the server (300), information about whether the electric vehicle (EV) is parked in the front or the back, and the direction of entry. That is, the towing robot (200) aligns the position of the charging gun (140) of the folding battery cart (100) with the charging port (CP) of the electric vehicle (EV), thereby eliminating the possibility of failure in unmanned charging.
그리고, 견인 로봇(200)은, 해당 전기차(EV)인지가 확인되면, 서버(300)로부터 전송받은 차종에 따른 충전구(CP) 위치에 대한 정보와 해당 전기차(EV)의 전면 주차 또는 후면 주차 여부에 대한 정보를 조합하여 충전구(CP)에 대한 상대위치를 파악하고, 폴딩형 배터리 카트(100)에도 정보를 전달하여 하부 진입 시 최적의 위치와 방향을 고려할 수 있다. 즉, 폴딩형 배터리 카트(100)의 충전 건(140)의 2차원 위치를 해당 전기차(EV)의 충전구(CP) 인접 하방 지점에 맞춤으로써, 견인 로봇(200)의 다관절 암(210)이나 사용자가 충전 건(140)에 접근하기 쉽도록 하기 위한 것이다.And, when it is confirmed that the vehicle is an electric vehicle (EV), the towing robot (200) combines the information on the location of the charging port (CP) according to the vehicle type transmitted from the server (300) and the information on whether the vehicle is parked in the front or the rear, to determine the relative location with respect to the charging port (CP), and also transmits the information to the folding battery cart (100) so that the optimal location and direction can be considered when entering from below. That is, by aligning the two-dimensional location of the charging gun (140) of the folding battery cart (100) with the lower point adjacent to the charging port (CP) of the vehicle, the multi-joint arm (210) of the towing robot (200) or the user can easily access the charging gun (140).
예를 들어, 전면 주차되어 있는 해당 전기차(EV)의 충전구(CP)가 운전석측 테일 램프쪽에 있다면, 해당 전기차(EV)의 후면으로 접근한 견인 로봇(200)의 위치에서는 좌측 후방에 충전구(CP)가 위치하는 것이다. 견인 로봇(200)은 현재 위치에서의 충전구(CP) 위치에 대한 정보를 폴딩형 배터리 카트(100)로 전달한다.For example, if the charging port (CP) of the electric vehicle (EV) parked in front is located on the driver's side tail lamp side, the charging port (CP) is located on the left rear side when the towing robot (200) approaches the rear of the electric vehicle (EV). The towing robot (200) transmits information about the charging port (CP) location at its current location to the folding battery cart (100).
폴딩형 배터리 카트(100)는, 견인 로봇(200)에서 분리되고, 폴딩 바디(120)를 메인 바디(110)로부터 펼친 언폴딩 상태로 전환한 후 해당 전기차(EV)의 하부로 진입한다. 언폴딩 상태로의 전환으로 높이를 낮춤으로써, 폴딩형 배터리 카트(100)는 해당 전기차(EV)의 하부로 용이하게 진입한다.The folding battery cart (100) is separated from the towing robot (200), and enters the lower portion of the electric vehicle (EV) after switching to an unfolded state in which the folding body (120) is unfolded from the main body (110). By lowering the height by switching to the unfolded state, the folding battery cart (100) easily enters the lower portion of the electric vehicle (EV).
그리고, 폴딩형 배터리 카트(100)는, 해당 전기차(EV)의 충전구(CP) 위치에 대한 정보, 해당 전기차(EV)의 전면 주차 또는 후면 주차 여부에 대한 정보, 하부 진입하는 방향에 따라 결정되는 충전구(CP)에 대한 상대위치에 대응하여, 충전 건(140)을 선형 이동하여 충전구(CP)에 최대한 가까운 위치로 접근시킬 수 있다.In addition, the folding battery cart (100) can linearly move the charging gun (140) to approach the charging port (CP) as close as possible to the charging port (CP) in response to the relative position to the charging port (CP) determined by the information on the location of the charging port (CP) of the corresponding electric vehicle (EV), information on whether the corresponding electric vehicle (EV) is parked in the front or the rear, and the direction of entry.
여기서, 언폴딩 상태의 폴딩형 배터리 카트(100) 네 개 모서리를 따라 충전 건(140)이 이동할 수 있다면, 폴딩형 배터리 카트(100)가 해당 전기차(EV) 하부로 진입하는 방향이 무엇인지는 특별히 고려할 필요가 없다. 하지만, 도 4의 실시형태와 같이, 충전 건(140)이 폴딩 바디(120)의 외측면의 일 모서리를 따라 이동하는 실시형태라면, 충전 건(140)의 좌우 위치를 해당 전기차(EV)의 충전구(CP)에 맞추어야 한다. 이를 위해, 폴딩형 배터리 카트(100)는, 만일 현재의 진입방향이 충전구(CP)의 위치에 불일치한다면, 180°제자리 회전 등의 이동을 수행하여 충전 건(140)의 좌우 위치를 바꿀 수 있다.Here, if the charging gun (140) can move along the four corners of the folding battery cart (100) in the unfolded state, there is no need to specifically consider the direction in which the folding battery cart (100) enters the lower part of the electric vehicle (EV). However, if the charging gun (140) moves along one corner of the outer surface of the folding body (120), as in the embodiment of FIG. 4, the left-right position of the charging gun (140) must be aligned with the charging port (CP) of the electric vehicle (EV). To this end, the folding battery cart (100) can change the left-right position of the charging gun (140) by performing a movement such as a 180° rotation in place if the current entry direction does not match the position of the charging port (CP).
충전 건(140)과 충전구(CP)의 위치 정렬이 끝나면, 견인 로봇(200)은 다관절 암(210)을 제어하여 폴딩형 배터리 카트(100)의 충전 건(140)을 잡아 해당 전기차(EV)의 충전구(CP)에 결합한다. 다관절 암(210)의 제어에는 카메라(220)로 촬영되는 영상이 이용될 수 있다. 충전 건(140)이 충전구(CP)에 결합하면 폴딩형 배터리 카트(100)는 충전을 개시하고, 견인 임무를 마친 견인 로봇(200)은 스테이션(400)으로 복귀한다.Once the alignment of the charging gun (140) and the charging port (CP) is completed, the towing robot (200) controls the multi-joint arm (210) to grab the charging gun (140) of the folding battery cart (100) and attach it to the charging port (CP) of the corresponding electric vehicle (EV). The image captured by the camera (220) can be used to control the multi-joint arm (210). When the charging gun (140) is attached to the charging port (CP), the folding battery cart (100) starts charging, and the towing robot (200), which has completed its towing mission, returns to the station (400).
여기서, 주차 구역이 기울기가 있는 경우나 전기차 운반 선박과 같이 파도에 따라 흔들리는 상황에서도 안정적인 차량 충전을 진행하기 위해, 폴딩형 배터리 카트(100)는 탑재한 각종 센서, 예를 들어 카메라, 자이로 센서, 가속도 센서 등을 이용해서 흔들림과 기울임을 감지하고, 이를 바탕으로 구동 휠(116)을 제어하여 안정적으로 충전 위치를 유지함으로써, 충전 건(140)이 의도치 않게 충전구(CP)에서 이탈하거나 케이블(142)이 단선되는 위험을 방지할 수 있다.Here, in order to carry out stable vehicle charging even in a situation where the parking area is inclined or the vehicle is shaken by waves, such as an electric vehicle transport vessel, the folding battery cart (100) detects shaking and tilting using various sensors installed therein, such as a camera, a gyro sensor, an acceleration sensor, etc., and controls the driving wheel (116) based on this to stably maintain the charging position, thereby preventing the risk of the charging gun (140) unintentionally coming off the charging port (CP) or the cable (142) being disconnected.
폴딩형 배터리 카트(100)는, 해당 전기차(EV)에 대한 충전을 완료한 후, 견인 로봇(200)이나 사용자가 충전 건(140)을 회수함으로써 충전구(CP)에서 충전 건(140)이 이탈했음을 감지하면, 해당 전기차(EV)의 하부에서 이탈하고 폴딩 바디(120)를 메인 바디(110) 위로 접어 견인 가능상태로 전환할 수 있다. 폴딩형 배터리 카트(100)는 견인 로봇(200)에 의해 자동으로, 또는 사용자에 의해 수동으로 스테이션(400)으로 복귀할 수 있다. 사용자에 의한 복귀의 경우에, 폴딩형 배터리 카트(100)에 탑재된 이차전지용 배터리에 여유전력이 있다면, 사용자의 감시 하에 자력 주행으로 이동하는 실시형태도 고려할 수 있다. 그리고, 복귀가 시작되기 직전에 해당 전기차(EV)의 하부에서 이탈하는 것이 보행자의 통행과 주변 차량의 진출입 측면에서 바람직할 수 있다.After the charging of the corresponding electric vehicle (EV) is completed, if the towing robot (200) or the user retrieves the charging gun (140) and detects that the charging gun (140) has been removed from the charging port (CP), the folding battery cart (100) can detach from the bottom of the corresponding electric vehicle (EV) and fold the folding body (120) over the main body (110) to switch to a towing state. The folding battery cart (100) can be automatically returned to the station (400) by the towing robot (200) or manually by the user. In the case of return by the user, if the secondary battery mounted on the folding battery cart (100) has spare power, an embodiment in which the folding battery cart (100) moves under its own power under the supervision of the user can also be considered. In addition, it may be desirable to detach from the bottom of the corresponding electric vehicle (EV) just before the return begins in terms of pedestrian traffic and the entry and exit of surrounding vehicles.
또는, 폴딩형 배터리 카트(100)가 해당 전기차(EV)에 대한 충전을 완료하기 이전이라도, 사용자의 요청에 의해 충전을 중단하는 경우도 있을 수 있다. 이런 경우에도, 폴딩형 배터리 카트(100)는 견인 로봇(200)이나 사용자가 충전 건(140)을 회수하면 해당 전기차(EV)의 하부에서 이탈하고 폴딩 바디(120)를 메인 바디(110) 위로 접어 견인 가능상태로 전환할 수도 있다. 이런 충전 중단의 경우에도, 자동 복귀와 수동 복귀가 모두 가능함은 물론이다.Alternatively, even before the folding battery cart (100) completes charging the electric vehicle (EV), charging may be interrupted at the user's request. Even in this case, when the towing robot (200) or the user retrieves the charging gun (140), the folding battery cart (100) may detach from the bottom of the electric vehicle (EV) and fold the folding body (120) over the main body (110) to switch to a towing state. Even in this case of charging interruption, both automatic and manual return are of course possible.
무인 충전의 효율적 운영을 위해, 실시형태에 따라서는, 스테이션(400)에서 견인 로봇(200)보다 더 많은 개수의 폴딩형 배터리 카트(100)가 관리될 수 있다. 이러한 일대다의 대응관계에서, 견인 로봇(200)은 서버(300)로부터 전송된 차량 정보를 수신하면, 복수의 폴딩형 배터리 카트(100) 중에서 기준 이상의 충분한 충전상태에 있는 폴딩형 배터리 카트(100)를 선택하고, 선택된 폴딩형 배터리 카트(100)를 연결하여 해당 전기차(EV)로 견인함으로써 효율적인 무인 충전을 수행할 수 있다.For efficient operation of unmanned charging, depending on the embodiment, a greater number of folding battery carts (100) than towing robots (200) may be managed at the station (400). In this one-to-many correspondence, when the towing robot (200) receives vehicle information transmitted from the server (300), it selects a folding battery cart (100) having a sufficient state of charge above a standard among a plurality of folding battery carts (100), connects the selected folding battery cart (100), and tows the electric vehicle (EV) to thereby perform efficient unmanned charging.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without altering the technical concept or essential features thereof. Therefore, the embodiments described above should be understood to be illustrative in all respects and not restrictive.
100: 폴딩형 배터리 카트110: 메인 바디
112: 내측면 힌지부114: 홈
116: 구동 휠117: 옴니 휠
118: 롤러120: 폴딩 바디
130: 이차전지 배터리140: 충전 건
142: 케이블144: 리니어 가이드
150: 도킹부200: 견인 로봇
210: 다관절 암220: 카메라
300: 서버400: 스테이션
1000: 전기차 무인 충전 시스템
EV: 전기차LP: 번호판
CP: 충전구100: Folding battery cart 110: Main body
112: inner side hinge 114: groove
116: Drive wheel 117: Omni wheel
118: Roller 120: Folding body
130: Secondary battery 140: Charging gun
142: Cable 144: Linear guide
150: Docking unit 200: Towing robot
210: Multi-joint arm 220: Camera
300: Server 400: Station
1000: Unmanned Electric Vehicle Charging System
EV: Electric Vehicle LP: License Plate
CP: Charging port
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230182113AKR102852765B1 (en) | 2023-12-14 | 2023-12-14 | Folding type battery cart and unmanned charging system for electric vehicle including the same |
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|---|---|---|---|
| KR1020230182113AActiveKR102852765B1 (en) | 2023-12-14 | 2023-12-14 | Folding type battery cart and unmanned charging system for electric vehicle including the same |
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