KR101858821B1 - Mobile charging cart system using the used battery of electric vehicle and method for operating the same - Google Patents
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Abstract
전기자동차의 폐배터리를 이용하는 모바일 충전용 카트 시스템 및 그 작동 방법이 개시된다. 모바일 충전용 카트 시스템은 카트에 탑재되는 모바일 충전용 카트 시스템으로서 전기자동차에서 사용된 배터리를 재구성한 전력 저장 시스템, 배터리 시스템의 출력을 변환하여 고객의 전기자동차 또는 수요 어플리케이션에 전력을 공급하는 전력 변환 장치, 전력 저장 시스템의 배터리 관리 시스템과 전력 변환 장치 간의 인터페이스를 통해 전력 저장 시스템과 전력 변환 장치를 실시간 모니터링하고 제어하는 전력 관리 장치를 포함한다.A mobile recharging cart system using waste batteries of an electric vehicle and an operation method thereof are disclosed. The mobile rechargeable cart system is a mobile rechargeable cart system mounted on a cart. It is a power storage system that reconfigures a battery used in an electric vehicle, a power conversion system that converts the output of a battery system to power a customer's electric car or demand application Device, and a power management device that monitors and controls the power storage system and the power conversion device in real time through an interface between the battery management system and the power conversion device of the power storage system.
Description
본 발명은 이동형 충전 카트 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전기자동차의 폐배터리를 사용하여 모바일 충전 서비스를 제공하는 모바일 충전용 카트 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
모바일 충전 카트는 전기자동차의 배터리를 충전하는 충전기가 설치되어 있지 않은 마트, 공공시설 등의 시설이나 건물 내에서 전기자동차의 배터리 충전이 필요한 경우에 고객 등의 요구에 따라 고객을 찾아가서 배터리 충전 서비스를 제공하는데 이용된다. 이러한 모바일 충전 카트는 운전자가 직접 탑승하여 고객의 전기자동차가 위치하는 장소로 이동된다.The mobile charging cart can be used in a mart or a public facility where a charger for charging an electric car battery is not installed, or in a case where an electric car needs to be charged within a building, . Such a mobile charging cart is directly carried by a driver and moved to a place where a customer's electric car is located.
모바일 충전 카트의 가격 중 약 40% 정도는 배터리가 차지하며, 따라서 배터리의 가격과 관리는 모바일 충전 카트에 있어서 매우 중요한 요소가 된다.About 40% of the price of a mobile charging cart is occupied by the battery, so the price and management of the battery is a very important factor in the mobile charging cart.
모바일 충전 카트에서 배터리의 충전상태를 정확하게 파악하는 것은 배터리 관리에 있어서 실질적으로 가장 중요하다. 그것은, 배터리의 충전상태를 어느 정도라도 정확하게 추정하지 못하는 경우 폐배터리를 사용하는 모바일 충전 카트에서는 배터리 충전 서비스를 제공하는 도중이나 서비스를 제공한 직후에 배터리가 예상보다 일찍 방전되어 모바일 충전 서비스를 완료하지 못하거나 서비스를 마친 모바일 충전 카트가 배터리 출력을 사용하여 운행할 수 없는 문제가 발생하기 때문이다.Accurate understanding of the state of charge of a battery in a mobile charging cart is of utmost importance in battery management. In the case where the battery charging state can not be accurately estimated to some extent, in the mobile charging cart using the waste battery, the battery is discharged earlier than expected during the provision of the battery charging service or immediately after providing the service, This is because mobile charging carts that can not be used or service are not able to operate using battery power.
이와 같이, 폐배터리를 사용하는 모바일 충전 카트에서는 배터리의 가격을 낮추는 장점이 있지만, 배터리 관리가 어려워 모바일 충전 서비스의 안정성 및 신뢰성이 낮은 단점이 있다.As described above, although the mobile charging cart using the waste battery has an advantage of lowering the price of the battery, there is a disadvantage in that stability and reliability of the mobile charging service are low due to difficulty in battery management.
상기와 같은 단점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 폐배터리를 사용하는 전력 저장 시스템을 통해 구내 또는 일정 시설 내에서 모바일 충전 서비스를 제공할 수 있는 모바일 충전용 카트 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a mobile recharging cart system capable of providing a mobile recharging service in a ward or a certain facility through a power storage system using a waste battery and an operation method thereof have.
본 발명의 다른 목적은, 폐배터리의 충방전 특성에 기초하여 모바일 충전용 카트 시스템을 효과적으로 운용할 수 있는 작동 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide an operating method capable of effectively operating a mobile charging cart system based on the charging and discharging characteristics of a waste battery.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에서는, 카트에 탑재되는 모바일 충전용 카트 시스템으로서, 전기자동차에서 사용된 배터리를 재구성하여 만든 전력 저장 시스템; 상기 배터리 시스템의 출력을 변환하여 고객의 전기자동차 또는 수요 어플리케이션에 전력을 공급하는 전력 변환 장치; 및 상기 전력 저장 시스템의 배터리 관리 시스템과 상기 전력 변환 장치 간의 인터페이스를 통해 상기 전력 저장 시스템과 상기 전력 변환 장치을 실시간 모니터링하고 제어하는 전력 관리 장치을 포함하는, 모바일 충전용 카트 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a mobile charging cart system mounted on a cart, comprising: a power storage system configured by reconstructing a battery used in an electric vehicle; A power conversion device for converting an output of the battery system to supply electric power to a customer's electric vehicle or a demand application; And a power management device for real-time monitoring and controlling the power storage system and the power conversion device through an interface between the battery management system of the power storage system and the power conversion device.
여기서, 상기 전력 변환 장치은, 벅-부스터(buck & booster)로서 동작하는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.Here, the power converter may include a DC-DC converter operating as a buck & booster.
여기서, 모바일 충전용 카트 시스템은 에너지 관리 시스템을 더 포함하며, 상기 에너지 관리 시스템은 네트워크를 통해 전력 관리 장치에 연결되고 다수의 에너지 저장 시스템들을 통합 모니터링하고 제어할 수 있다. 전력 관리 장치은 에너지 관리 시스템으로부터 모바일 충전 서비스에 대한 오더 메시지를 수신하고 오더 메시지에 따라 이동한 상태에서 오더 메시지에서 획득한 모바일 충전 서비스에 대한 충전 조건, 또는 고객의 전기자동차 또는 수요 어플리케이션의 컨트롤러 혹은 모바일 어플리케이션과의 통신을 통해 획득한 충전 조건을 전력 변환 장치에 입력하여 상기 충전 조건에 따른 모바일 충전 서비스를 제공할 수 있다.Here, the mobile rechargeable cart system further includes an energy management system, which is connected to the power management device via a network and can integrally monitor and control a plurality of energy storage systems. The power management apparatus receives the order message for the mobile charging service from the energy management system and transmits the charging condition for the mobile charging service acquired from the order message while moving according to the order message, The charging condition acquired through communication with the application may be input to the power conversion device to provide a mobile charging service according to the charging condition.
여기서, 모바일 충전용 카트 시스템은 배터리 분석 시스템을 더 포함할 수 있다. 배터리 분석 시스템은 네트워크를 통해 전력 관리 장치에 연결되고 에너지 저장 시스템의 운영과 유지보수를 지원할 수 있다. 전력 관리 장치은 배터리 분석 시스템으로 배터리 상태 정보, 배터리 수명 정보, 배터리 충방전 정보 등을 전송하고, 배터리 분석 시스템으로부터 배터리 상태 관련 정보, 배터리 수명 관련 정보, 배터리 충방전 관련 정보 또는 이들 정보를 토대로 분석된 배터리 교환 관련 정보를 수신할 수 있다.Here, the mobile recharging cart system may further include a battery analysis system. The battery analysis system can be connected to a power management device over a network and support the operation and maintenance of the energy storage system. The power management apparatus transmits battery state information, battery life information, battery charge / discharge information, and the like to the battery analysis system, and analyzes the battery state information, battery life information, battery charge / discharge information, It is possible to receive information related to battery exchange.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에서는, 전기자동차에서 사용된 배터리를 재구성하여 만든 전력 저장 시스템, 상기 전력 저장 시스템의 출력을 변환하여 고객의 전기자동차 또는 수요 어플리케이션에 전력을 공급하는 전력 변환 장치, 및 상기 전력 저장 시스템의 배터리 관리 시스템과 상기 전력 변환 장치 간의 인터페이스를 통해 상기 전력 저장 시스템과 상기 전력 변환 장치을 실시간 모니터링하고 제어하는 전력 관리 장치이 카트에 탑재된 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법으로서, 상기 전력 관리 장치에서 네트워크를 통해 연결되고 다수의 에너지 저장 시스템들을 통합 모니터링하고 제어하는 에너지 관리 시스템으로부터 모바일 충전 서비스에 대한 오더 메시지를 수신하는 단계; 상기 오더 메시지에 대응하는 목적지로 이동한 상기 카트의 상기 전력 관리 장치에서, 상기 오더 메시지에 포함된 충전 조건을 상기 전력 변환 장치에 입력하거나, 상기 고객의 전기자동차 또는 상기 수요 어플리케이션의 제어기나 모바링 어플리케이션과 모바일 충전 서비스 관련 메시지를 송수신하고 상기 모바일 충전 서비스 관련 메시지에서 획득한 충전 조건을 상기 전력 변환 장치에 입력하는 단계; 및 상기 충전 조건에 따라 상기 고객의 전기자동차 또는 상기 수요 어플리케이션에 전력을 공급하는 단계를 포함하는, 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a power storage system comprising: a power storage system configured by reconfiguring a battery used in an electric vehicle; a power conversion system for converting an output of the power storage system to supply electric power to a customer's electric vehicle or a demand application; And a power management device for real-time monitoring and controlling the power storage system and the power conversion device through an interface between the battery management system of the power storage system and the power conversion device. Receiving an order message for a mobile charging service from an energy management system connected through a network in the power management device and integrally monitoring and controlling a plurality of energy storage systems; The power management apparatus of the cart moved to the destination corresponding to the order message inputs the charging condition included in the order message to the power conversion apparatus or the controller of the customer's electric car or the demand application, Sending and receiving a mobile charging service related message to the application and inputting the charging condition acquired in the mobile charging service related message to the power conversion device; And powering the customer's electric vehicle or the demanding application in accordance with the charging conditions.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에서는, 전기 모터의 구동력에 의해 움직이는 모바일 충전 카트 본체에 탑재되는 배터리 팩과, 상기 배터리 팩의 출력을 변환하여 상기 전기 모터에 공급하는 전력 변환 장치와, 상기 전력 변환 장치를 제어하여 상기 모바일 충전 카트 본체가 이동하는 운행 경로 상의 부하 조건에 따라 상기 배터리 팩 내 배터리의 방전 전류량을 조절하는 전력 관리 장치를 포함하는 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법에 있어서, 전력 관리 장치와 네트워크를 통해 연결되는 에너지 관리 시스템 또는 배터리 분석 시스템이, 운행 경로에 대한 제1 정보 또는 운행 경로 상의 부하 조건에 대한 제1 정보를 저장하는 단계; 배터리의 충전 상태(state of charge, SOC)에 대한 제2 정보를 저장하는 단계; 모바일 충전 카트의 현재 위치에 대한 제3 정보를 저장하는 단계; 및 제1 정보, 제2 정보 및 제3 정보를 토대로 모바일 충전 카트의 운행 가능 여부 또는 우선 충전 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising: a battery pack mounted on a mobile charging cart main body moved by a driving force of an electric motor; a power conversion device for converting the output of the battery pack to supply the electric power to the electric motor; And a power management apparatus controlling the electric power conversion apparatus to adjust a discharge current amount of the battery in the battery pack according to a load condition on a travel path on which the mobile filling cart main body moves, An energy management system or a battery analysis system connected via a network with the power management apparatus stores first information on a travel route or first information on a load condition on a travel route; Storing second information on a state of charge (SOC) of the battery; Storing third information about the current location of the mobile charging cart; And determining whether the mobile charging cart is operable or not, based on the first information, the second information, and the third information.
여기서, 제1 정보의 획득은 관리자의 입력, 모바일 충전 카트에 탑재된 카메라 영상의 판독 정보 등에 의해 구현될 수 있다. 또한, 제2 정보의 획득은 전력 관리 장치가 배터리 팩 내의 배터리 관리 시스템으로부터 획득한 SOC 정보를 네트워크를 통해 전달받는 것을 포함할 수 있다. 그리고 제3 정보의 획득은 모바일 충전 카트에 탑재된 GPS(global positioning system) 정보를 전력 관리 장치를 통해 획득하거나 직접 획득하는 것을 포함할 수 있고, 다른 구현에 따라 운행 경로 상의 미리 정해진 위치에 배치되는 근거리 무선 통신 장치나 RF 태그 또는 RF 송수신기 등을 통해서 획득하는 것을 포함할 수 있다.Here, the acquisition of the first information can be implemented by the input of the manager, the read information of the camera image mounted on the mobile filling cart, and the like. The acquisition of the second information may also include receiving the SOC information obtained by the power management apparatus from the battery management system in the battery pack through the network. The acquisition of the third information may include acquiring or directly acquiring global positioning system (GPS) information mounted on the mobile charging cart through the power management apparatus, and may be arranged at a predetermined position on the travel route according to another implementation A short range wireless communication device, an RF tag, an RF transceiver, or the like.
여기서, 상기 결정하는 단계에서 운행 가능으로 결정되는 경우, 상기 운행 경로 상의 부하 조건에서 허용되는 C-rate 중 최저 C-rate으로 상기 배터리의 방전을 제어하기 위한 기준 정보 또는 기준 데이터를 상기 전력 관리 장치로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 한편, 실제 모바일 충전 카트의 운전에 있어서, 운전자의 가속 페달을 밟아 가속하는 정도 또는 브레이크 페달을 밟아 감속하는 정도에 따라 배터리의 C-rate은 역동적으로 변할 수 있다. 이를 고려하면, 본 실시예는 급가속이나 최대 가속이 아닌 경우에 기준 정보나 기준 데이터에 따른 최저 C-rate으로 배터리 방전을 제어하는 관리 정책을 제공하는 것에 대응할 수 있다.If it is determined that the vehicle can be operated in the determining step, reference information or reference data for controlling the discharge of the battery at the lowest C-rate among the C-rate allowed in the load condition on the travel route, To the mobile station. On the other hand, in the actual operation of the mobile charging cart, the C-rate of the battery can be dynamically changed according to the degree of acceleration of the driver by stepping on the accelerator pedal or the degree of deceleration by depressing the brake pedal. Considering this, the present embodiment can cope with providing a management policy for controlling the battery discharge at the lowest C-rate according to the reference information or the reference data in the case of not a rapid acceleration or a maximum acceleration.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템 및 그 작동 방법을 이용할 경우에는, 전기자동차의 폐배터리를 이용하여 모바일 충전 카트의 제작 비용을 크게 낮출 수 있을 뿐 아니라 모바일 충전 서비스를 통해 전기자동차 등의 소비자에게 이동 충전 서비스를 제공할 수 있다.In the case of using the mobile charging cart system and its operation method according to the embodiment of the present invention as described above, it is possible to greatly reduce the manufacturing cost of the mobile charging cart by using the waste battery of the electric vehicle, It is possible to provide mobile charging services to consumers such as electric vehicles.
또한, 모바일 충전 카트는 전기자동차의 폐배터리를 탑재함으로써 잔존용량의 70~80%가 남아 있는 폐배터리의 자원 재활용 및 전기자동차 이용 고객의 불편함을 최소화할 수 있는 이동 충전 서비스를 제공하고 더불어 충전의 불편함을 해소함으로써 친환경 차량 보급 확대의 기여할 수 있다.In addition, the mobile charging cart provides a mobile recharging service that minimizes the inconvenience of customers using electric vehicles and reusing waste batteries that have 70-80% of the remaining capacity by installing the waste batteries of electric vehicles, Thereby contributing to the spread of environmentally friendly vehicles.
또한, 모바일 충전 카트의 사용 장소에 따라 폐배터리의 충방전 특성에 기초하여 배터리를 효과적으로 관리하고, 그에 의해 배터리 수명을 실질적으로 연장할 수 있을 뿐 아니라 모바일 충전 카트의 운행 중에 갑자기 정지하는 사고 발생을 방지하거나 사전에 미리 경고할 수 있는 장점이 있다.In addition, it is possible to effectively manage the battery based on the charging / discharging characteristics of the waste battery according to the place where the mobile charging cart is used, thereby substantially extending the battery life, There is an advantage that it can be prevented or warned in advance.
또한, 원격 시스템을 통해 모바일 충전용 카트 시스템을 관리함으로써 폐배터리를 사용한 전력 저장 시스템을 능동적으로 관리할 수 있고, 그에 의해 모바일 충전 서비스를 제공하는 카트가 단일 전력 저장 시스템을 탑재하고 이를 자체 구동원으로 이용하면서 다른 전기자동차나 수요 어플리케이션에 모바일 충전 서비스를 효과적으로 제공할 수 있는 장점이 있다. 아울러 폐배터리 효율적 관리를 통해 배터리 수명을 보장하거나 실질적으로 연장하는 효과를 얻을 수 있다.Also, by managing a mobile charging cart system through a remote system, a power storage system using a waste battery can be actively managed, whereby a cart that provides a mobile charging service is loaded with a single power storage system, It is advantageous to effectively provide mobile charging service to other electric vehicles or demand applications. In addition, the battery life can be guaranteed or substantially extended by effectively managing the waste battery.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 충전 카트를 설명하기 위한 측면도이다.
도 2는 도 1의 모바일 충전 카트에 대한 블록도이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩과 PCS의 연결 구조에 대한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 5의 작동 방법에 채용할 수 있는 모바일 어플리케이션의 작동 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 도 6의 모바일 어플리케이션의 작동 과정의 다른 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 골프장 지형에 대한 예시도이다.1 is a side view for explaining a mobile charging cart according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of the mobile charging cart of FIG.
3 is an exemplary view illustrating a connection structure between the battery pack and the PCS of FIG.
4 is a block diagram illustrating an operation method of a mobile charging cart system according to another embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view for explaining a method of operating a mobile charging cart system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating an operation process of a mobile application that can be employed in the operation method of FIG.
7 is an exemplary diagram for explaining another embodiment of the operation process of the mobile application of FIG.
8 is an exemplary view of a golf course topography for explaining a method of operating a mobile charging cart system according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 아니하는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함한다", "가진다" 등과 관련된 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms related to "comprising "," having ", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 본 명세서에서 오해의 소지가 없는 한 어떤 문자의 첨자가 다른 첨자를 가질 때, 표시의 편의를 위해 첨자의 다른 첨자는 첨자와 동일한 형태로 표시될 수 있다.Also, in the present specification, when subscripts of certain characters have different subscripts, other subscripts of subscripts can be displayed in the same form as subscripts for convenience of display.
본 명세서에서 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 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 의미로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined herein, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted in a manner consistent with the contextual meaning of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless explicitly defined herein.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템을 도시한 모바일 충전 카트의 예시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is an illustration of a mobile filling cart illustrating a mobile charging cart system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템은 카트(cart, 10)에 탑재되는 폐배터리 시스템(used battery system, 20A), 전력 변환 장치(power converting system, 22) 및 전력 관리 장치(power management system, 30)를 포함할 수 있다.1, the mobile charging cart system according to the present embodiment includes a used
카트(10)는 모바일 충전 서비스를 위한 모바일 충전 카트로 불릴 수 있고, 골프 카트, 소형 화물 운반 카트 등의 다른 형태로 변형될 수 있다. 카트(10)는 1인승 또는 다인승일 수 있으며, 구현에 따라서 전장 약 3,900㎜, 전폭 약 1,400㎜, 전고 약 1,800㎜, 최저 지상고 110㎜, 최대 등판 각도 약 27°, 회전 반경 약 3.5M, 공차중량 약 700/520(㎏/battery), 최고속도 약 25(㎞/h), 최대 운행거리 약 50(㎞), 리튬배터리(51.2V/100A/1h)의 주요 제원을 구비할 수 있다.The
본 실시예에 따른 모바일 충전 카트(10)는 전력 저장 시스템 또는 배터리 팩에 대응하는 폐배터리 시스템(20A)을 포함할 수 있다. 폐배터리 시스템(20)은 배터리 시스템으로 지칭될 수 있고, 전기 모터(15)에 구동 전력을 공급할 수 있다. 전기 모터(15)는 모바일 충전 카트(10)에 구동력을 제공할 수 있다. 또한, 모바일 충전 카트(10)는 옥내 또는 일정 지역에서 모바일 충전 서비스를 제공할 수 있는 운행 범위를 가질 수 있다.The
폐배터리 시스템(20A)은 전기자동차 등에서 사용된 폐배터리를 포함하는 배터리 시스템을 지칭한다.The
전력 관리 장치(30)는 전력 변환 장치(22)를 통해 폐배터리 시스템(20A)(이하, 간략히 배터리 시스템이라 함) 내 배터리에 연결될 수 있다. 본 실시예에서 배터리는 전기자동차 등에서 사용된 배터리 즉, 폐배터리를 수거하여 재구성한 리유즈(re-use) 배터리일 수 있다. 이러한 폐배터리는 전기자동차에서 사용된 배터리로서 잔존용량의 70~80%가 남아 있는 배터리일 수 있다.The
또한, 전력 관리 장치(30)는 내부에 통신 장치를 구비하고 모바일 충전 카트 본체에 배치되는 안테나에 연결될 수 있다. 전력 관리 장치(30)는 시리얼 통신 커넥터에 결합하는 형태로 탈착 가능하게 배터리 시스템(20A)에 연결될 수 있다.In addition, the
전술한 구성에 의하면, 본 실시예의 모바일 충전 카트(10)에 탑재되는 전력 관리 장치(30)는 외부의 에너지 관리 시스템(energy management system, EMS), 배터리 분석 시스템(battery analysis system, BAS) 등과 네트워크를 통해 연결되고, 배터리 상태나 배터리 충방전과 관련된 정보를 외부에 전송하고, 외부로부터 모바일 충전 카트의 배터리 관리를 위한 정보나 제어신호를 수신하고, 수신한 정보나 신호를 토대로 모바일 충전 카트가 운행되는 환경 조건(부하 등)에 따라 배터리의 충방전 동작과 교체 시기 등을 관리할 수 있다. 물론, 이러한 배터리 관리는 모바일 충전 서비스를 위한 외부와의 통신에 부가적으로 수행되는 것을 제한될 수 있으나, 이에 한정되는 것을 아니다.The
도 2는 도 1의 모바일 충전 카트에 대한 블록도이다.2 is a block diagram of the mobile charging cart of FIG.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 모바일 충전 카트는 모바일 충전 카트 본체, 배터리 팩(20), 전력 변환 장치(PCS, 22) 및 전력 관리 장치(30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the mobile charging cart according to the present embodiment may include a mobile charging cart main body, a
모바일 충전 카트 본체는 전륜(11), 후륜(12), 차체, 브레이크 기구(13), 트랜스미션(14), 전기 모터(15), 컨트롤러(16), 브레이크 구동장치(break driver, BD, 17), 브레이크 페달(break padal, BP, 18) 및 가속 페달(accelerate padal, AP, 19)을 포함할 수 있다.The mobile filling cart main body includes a
배터리 팩(20)은 직렬 및/또는 병렬 연결되는 복수의 배터리들, 복수의 배터리들의 연결 구조, 복수의 배터리들과 연결 구조를 수납하는 케이스를 포함할 수 있다. 배터리 팩(20)은 내장형 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)를 구비할 수 있다. 이러한 내장형 BMS(21)는 슬레이브 BMS, 로컬 BMS 또는 시스템 BMS로 지칭될 수 있다.The
전술한 배터리 팩(20)은 외부의 충전기나 전력 공급 장치를 통해 도전성 충전 혹은 무선 전력 전송 방식으로 전력을 공급받아 배터리를 충전할 수 있다. 도전성 충전 방식은 배터리 팩(20)에서 모바일 충전 카트(10)의 외부에 노출되는 커넥터나 케이블을 상용 전원에 연결하여 전력을 공급받는 방식을 지칭한다. 무선 전력 전송 방식은 모바일 충전 카트(10)에 배치되고 외부의 무선 전력 송신 패드와 자기 유도 결합 또는 자기 공진 결합에 의해 연결되는 무선 전력 수신 패드를 통해 외부의 상용 전력을 공급받는 방식을 지칭한다. 무선 전력 수신 패드에 인가되는 교류 전력은 적절하게 직류로 변환되어 배터리 팩(20) 내 배터리에 저장될 수 있다.The
본 실시예에서 배터리 팩(20)은 전기자동차 등에서 사용된 배터리를 재사용하여 구성한 전력 저장 시스템을 포함할 수 있다. 즉, 배터리 팩(20)이 전력 저장 시스템만을 포함하는 경우, 배터리 팩(20)은 전력 저장 시스템으로 지칭될 수 있다. 한편, 구현에 따라서 배터리 팩(20)은 전력 저장 시스템 외에 별도의 배터리 시스템을 더 구비할 수 있다. 그 경우, 배터리 시스템은 카트 구동을 위한 전원 소스로 사용되고, 전력 저장 시스템은 모바일 충전 서비스를 위한 전원 소스로 사용될 수 있다. 배터리 시스템 또한 폐배터리를 사용하여 재구성될 수 있다.In this embodiment, the
PCS(22)는 도면에 명확하게 도시하지는 않았지만 배터리의 전력을 전기 모터(15)에 공급할 수 있다. 이때, PCS(22)는 전력 관리 장치(30)의 제어에 따라 특정 세기의 방전 전류(C-rate)로 전기 모터(15)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, PCS(22)는 모바일 충전 서비스에서 벅-부스터(Buck & Booster)를 동시에 구현하여 배터리의 출력 전압이 부하에 따라 자동으로 조정되도록 구현될 수 있다.The
전력 관리 장치(30)는 전기자동차의 폐배터리를 재구성하여 만든 전력 저장 시스템을 포함하는 배터리 팩(20)에서 폐배터리의 충전 상태와 충방전 특성에 맞추어 배터리 관리를 수행할 수 있다.The
도 3은 도 2의 배터리 팩과 PCS의 연결 구조에 대한 예시도이다.3 is an exemplary view illustrating a connection structure between the battery pack and the PCS of FIG.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템은 배터리 팩(20), PCS(22) 및 PMS(30)을 구비하고, 배터리 팩(20)은 마스터 BMS와 슬래이브 BMS를 구비하며, 배터리 충전용 커넥터/인렛(72)에 연결될 수 있다. 또한, 배터리 팩(20)은 PCS(22)의 DC-DC 컨버터를 통해 배터리 방전용 커넥터/아웃렛(71)에 연결될 수 있다.3, the mobile charging cart system according to the present embodiment includes a
아웃렛(71)과 인렛(72)은 배터리 충방전에서 고전압 DC, 저전압 DC 또는 저전압 AC에 적용할 수 있도록 구현될 수 있다.The outlets 71 and the inlets 72 can be implemented so as to be applicable to high voltage DC, low voltage DC, or low voltage AC in battery charge / discharge.
슬래이브 BMS는 마스터 BMS에 연결되고, 마스터 BMS는 시스템 마스터 BMS에 연결되며, 시스템 마스터 BMS는 PCS(22)와 PMS(30)에 통신 라인을 통해 서로 연결될 수 있다.The slave BMS is connected to the master BMS, the master BMS is connected to the system master BMS, and the system master BMS can be connected to the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an operation method of a mobile charging cart system according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템을 위한 충전 시스템은 넓은 의미에서 볼 때 배터리 팩(20), 전력 변환 장치(PCS, 22), 전력 관리 장치(PMS, 30), 에너지 관리 시스템(EMS, 50) 및 배터리 분석 시스템(BAS, 60)을 포함할 수 있다.4, the charging system for a mobile charging cart system according to the present embodiment includes a
각 구성요소를 구체적으로 설명하면, 먼저 배터리 팩(20)은 소정의 케이스 내에 복수의 배터리들이 수납된 구조를 구비할 수 있다. 배터리 팩(20)은 복수의 배터리들에 대하여 적어도 하나 이상의 직렬 구조 및/또는 적어도 하나의 병렬 구조를 형성하는 연결 구조(커넥터 등)를 구비할 수 있다. 배터리 팩(20)은 5인용 모바일 충전 카트에 구동력을 제공할 수 있는 용량(예컨대, 5㎾h ~ 7㎾h)과 모바일 충전 서비스를 제공하기 위한 용량(예컨대, 수십 ~ 100㎾h)을 구비할 수 있다. 그리고 배터리 팩(20)에는 배터리의 온도를 관리하기 위한 냉각 시스템이 구비될 수 있다.Each component will be described in detail. First, the
또한, 배터리 팩(20)에는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)(21)이 탑재될 수 있다. 이 경우, BMS(21)는 슬래이브(slave) BMS, 로컬(local) BMS, 또는 시스템(system) BMS로 불릴 수 있고, 배터리의 전압, 전류, 온도 등의 배터리 상태 정보를 획득하여 저장할 수 있다. BMS(21)에 저장되는 정보는 통신 인터페이스(52) 예컨대, 시리얼 통신 인터페이스, 이더넷 인터페이스, 근거리 통신 인터페이스, 기타 유선/무선 통신 인터페이스 등을 통해 전력 관리 장치(power management system, PMS, 30), 에너지 관리 시스템(energy management system, EMS, 50) 등에 전달될 수 있다.Also, a battery management system (BMS) 21 may be installed in the
전술한 배터리는 리튬이온 전지이나 리튬이온폴리머 전지를 포함하며, 리튬이온전지(lithium-ion battery)는 양극, 음극, 전해질 및 케이스를 구비할 수 있다. 본 실시예에 따른 배터리는 전기자동차에서 일정 기간 사용된 후 회수된 배터리(폐배터리)를 재구성한 전력 저장 시스템일 수 있다. 전기자동차의 폐배터리를 이용하면, 모바일 충전 카트에 있어서 모바일 충전 카트의 제조 가격의 약 40%에 해당하는 배터리 비용에 대한 비중을 크게 낮출 수 있다.The battery includes a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery, and a lithium-ion battery may include an anode, a cathode, an electrolyte, and a case. The battery according to the present embodiment may be a power storage system in which a recovered battery (a waste battery) is reconstructed after being used in an electric vehicle for a certain period of time. The use of waste batteries in electric vehicles can significantly reduce the portion of battery charge for mobile charging carts, which is about 40% of the manufacturing cost of mobile charging carts.
전력 변환 장치(power converting system, PCS, 22)는 배터리와 충전기와의 사이 또는 배터리와 수요 어플리케이션(예컨대, 다른 일반 카트, 기타 원격지에서 전력을 필요로 하는 고객 장비)과의 사이에서 전력을 충방전하기 위한 시스템을 포함한다.A power converting system (PCS) 22 charges and discharges power between a battery and a charger or between a battery and a demanding application (e.g., a customer's equipment requiring power from another common cart or other remote location) Lt; / RTI >
전력 변환 장치(22)는 배터리와 연계되는 DC(direct current) 케이블, DC 차단기, 노이즈 저감장치, DC-AC(alternating current) 또는 DC-DC 변환을 위한 전력용 반도체 소자와 각종 필터, 인버터 또는 컨버터 제어를 위한 제어 보드, 충전기(40)와 연계되는 케이블과 계통연계 AC 차단기, HMI(human machine interface), 냉각 장치 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
도 4에서는 AC/DC 변환을 위한 전력 변환 장치(22)의 일부 구성요소가 생략되어 있으며, 이러한 AC/DC 변환을 위한 구성요소는 모바일 충전 카트 본체(10) 상에 배치되지 않고 충전기(40)에 배치될 수도 있다.In Fig. 4, some components of the
또한, 본 실시예에 있어서, 전력 변환 장치(22)는 모바일 충전 서비스 등을 위해 DC-DC 컨버터를 사용하는데 그 제어 방법이 벅-부스터(Buck & Booster)를 동시에 구현하는 방식으로 사용될 수 있다. 이것은 전력 관리 장치(30)의 직접적이거나 실시간 제어가 없더라도 전력 변환 장치(22)에서 배터리 관리 시스템과의 통신을 통해 배터리의 실제 전압을 인지하고 전력 변환 장치(22)의 DC-DC 컨버터가 모바일 충전 카트의 전력 저장 시스템의 출력 전압을 부하에 따라 스스로 혹은 자동적으로 조정할 수 있음을 나타낸다.Also, in the present embodiment, the
위와 같은 모바일 충전 서비스에 있어서, 벅(Buck)은 DC-DC 컨버터의 정격 출력 전압보다 낮은 전압의 배터리 충전을 위해 출력 전압을 다운(down) 제어하는 제1 동작 모드에 대응하고, 부스터(Booster)는 DC-DC 컨버터의 정격 출력 전압보다 높은 전압의 배터리 충전을 위해 출력 전압을 상승(up) 제어하는 제2 동작 모드에 대응할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 모바일 충전 서비스 등의 배터리 방전 상태에서 제1 동작 모드와 제2 동작 모드를 실시간 동시에 구현함으로써 전력 변환 장치(22)가 부하의 크기에 따라 배터리 출력 전압 또는 용량을 자동 조절할 수 있다.In such a mobile charging service, the buck corresponds to a first operating mode for down-controlling the output voltage for charging the battery with a voltage lower than the rated output voltage of the DC-DC converter, May correspond to a second mode of operation in which the output voltage is raised to charge the battery of a voltage higher than the rated output voltage of the DC-DC converter. That is, in the present embodiment, the first and second operation modes are simultaneously realized in real time in the battery discharge state such as the mobile charging service, so that the
전술한 구성에 의하면, 서로 다른 정격 입력 전압이나 용량을 가진 서로 다른 배터리를 탑재한 카트나 수요 어플리케이션에 대해여 용이하게 모바일 충전 서비스를 제공할 수 있다. 물론, 이종 배터리를 이용하는 하이브리드 차량에 대하여도 이종 배터리에 대한 모바일 충전 서비스를 손쉽게 수행할 수 있는 모바일 충전용 카드 시스템을 제공할 수 있다.With the above-described configuration, it is possible to easily provide a mobile charging service for a cart or a demanding application having different batteries having different rated input voltages and capacities. Of course, it is possible to provide a mobile charging card system which can easily perform a mobile charging service for a hybrid battery even in a hybrid vehicle using a heterogeneous battery.
전력 관리 장치(power management system, PMS, 30)는 PCS(22) 인터페이스를 통해 로컬(local)에서 즉, 모바일 충전 카트에서 배터리의 충방전 전압, 전류, 온도 등 배터리 상태를 실시간 모니터링하고 모니터링 결과에 따라 배터리의 충방전 동작을 관리할 수 있다. PMS(30)는 구현에 따라서 모바일 충전 카트 본체(10a)의 컨트롤러와 미리 설정된 정보를 공유하거나 송수신할 수 있다. PMS(30)는 모바일 충전 서비스를 위한 관리자 앱을 통해 입력되는 충전 조건에 응하여 전력 변환 장치(22)를 제어함으로써 다른 카트나 전기자동차의 배터리 충전이나 수요 어플리케이션의 전력 공급 시에 배터리 출력 전압이나 용량 혹은 C-rate을 조정할 수 있다.The power management system (PMS) 30 real-time monitors the battery status such as the charge / discharge voltage, current, and temperature of the battery locally, that is, in the mobile charging cart through the
또한, PMS(30)는 모바일 충전 서비스 이전이나 이후에 폐배터리의 배터리 상태를 고려하여 폐배터리에 적합한 충방전 제어를 수행할 수 있다. 즉, PMS(30)는 배터리 제조시보다 짧아진 충방전 사이클 내 정상 작동 범위를 상대적으로 정확하게 추정하여 배터리 충방전의 안정성과 신뢰성을 제공한다.Also, the
이를 위해, PMS(30)는 모바일 충전 카트의 운행 경로에 따른 방전용량과 C-rate을 미리 예측하고, 현재의 충전용량에 따라 모바일 충전 카트의 운전, 정지, 충전 등의 작동 허용 상태를 제어하거나, 적절한 배터리 상태 메시지 혹은 이러한 배터리 상태 메시지에 기초한 모바일 충전 카트 운행 정보를 모바일 충전 카트 사용자(user) 및/또는 모바일 충전 카트 운행 관리자(user)에게 제공할 수 있다.To this end, the
전술한 PMS(30)는 차량 제어기에 대응하는 모바일 충전 카트의 제어기(controller)에 탑재되어, 제어기(도 3의 16 참조)의 일부 기능부 또는 이러한 기능부에 상응하는 기능을 수행하는 구성부로 구현될 수 있다.The above-mentioned
일례로, 전력 관리 장치(30)는 본 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 구현한 프로그램을 이용하도록 구현될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 전력 관리 장치(30)는 프로세서와 메모리를 구비하고, 프로세서가 메모리에 저장된 프로그램을 수행하여 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 구현할 수 있다.As an example, the
프로세서는 적어도 하나 이상의 코어를 포함할 수 있다. 단일 코어는 중앙처리장치(CPU)에 대응되며, MCU(micro control unit)와 주변 장치(외부 확장 장치를 위한 집적회로)가 함께 배치되는 SOC(system on chip)로 구현될 수 있다. 코어는 처리할 명령어를 저장하는 레지스터(register), 비교, 판단 및 연산을 담당하는 산술논리연산장치(arithmetic logical unit, ALU), 명령어의 해석과 실행을 위해 CPU를 내부적으로 제어하는 컨트롤유닛(control unit), 내부 버스 등을 구비할 수 있다.The processor may include at least one core. A single core corresponds to a central processing unit (CPU) and can be implemented as a system on chip (SOC) in which a micro control unit (MCU) and peripheral devices (integrated circuits for external expansion devices) are arranged together. The core includes a register for storing instructions to be processed, an arithmetic logical unit (ALU) for comparisons, judgments, and calculations, a control unit for controlling the CPU internally for interpreting and executing instructions, unit, an internal bus, and the like.
또한, 프로세서는 하나 이상의 데이터 프로세서, 이미지 프로세서 및 코덱(CODEC) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고 프로세서는 주변장치 인터페이스와 메모리 인터페이스를 구비할 수 있으며, 주변장치 인터페이스는 프로세서와 입출력 시스템 및 여러 다른 주변 장치를 연결하고, 메모리 인터페이스는 프로세서와 메모리를 연결할 수 있다.A processor may also include at least one of one or more data processors, an image processor, and a codec (CODEC). The processor may have a peripheral interface and a memory interface, wherein the peripheral interface connects the processor with the input / output system and various other peripheral devices, and the memory interface can couple the processor with the memory.
전술한 프로세서는 여러 가지의 소프트웨어 프로그램을 실행하여 배터리 관리 방법을 수행하기 위하여 데이터 입력, 데이터 처리 및 데이터 출력을 수행할 수 있다. 즉, 프로세서는 메모리에 저장되어 있는 특정한 소프트웨어 모듈(명령어 세트)을 실행하여 해당 모듈에 대응하는 특정한 여러 가지의 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 프로세서는 메모리에 저장된 배터리 관리 방법을 위한 모듈들에 의해 모바일 충전 카트에 탑재된 전력 저장 시스템(예컨대, 리튬이온 배터리)을 효율적으로 관리하거나, 구현에 따라 외부의 에너지 관리 시스템이나 배터리 분석 시스템과의 연동을 통해 모바일 충전 카트의 전력 저장 시스템을 효과적으로 관리할 수 있다.The above-described processor may execute data input, data processing, and data output to execute various software programs to perform a battery management method. That is, the processor may execute a specific software module (instruction set) stored in the memory to perform various specific functions corresponding to the module. For example, a processor may efficiently manage a power storage system (e.g., a lithium ion battery) mounted in a mobile charging cart by modules for a battery management method stored in memory, or may be implemented by an external energy management system, It is possible to effectively manage the power storage system of the mobile charging cart.
본 실시예에서 용어 '모바일'은 카트에 탑재된 에너지 저장 시스템(ESS) 또는 전력 저장 시스템을 고객의 전기자동차나 수요 어플리케이션이 위치하는 장소로 이동시켜 ESS 또는 전력 저장 시스템에 저장된 전력을 전기자동차나 수요 어플리케이션에 제공하는 방식에 대한 하나의 표현일 수 있다.In this embodiment, the term 'mobile' refers to moving an ESS or power storage system mounted on a cart to a location where a customer's electric car or demand application is located, It can be an expression of how to provide it to a demanding application.
메모리는 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치와 같은 고속 랜덤 액세스 메모리 및/또는 비휘발성 메모리, 하나 이상의 광 저장 장치 및/또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 소프트웨어, 프로그램, 명령어 집합 또는 이들의 조합을 저장할 수 있다.The memory may include a high-speed random access memory such as one or more magnetic disk storage devices and / or a non-volatile memory, one or more optical storage devices, and / or a flash memory. The memory may store software, programs, a set of instructions, or a combination thereof.
메모리에 저장되는 소프트웨어의 구성요소는 운영 체제(operating system) 모듈, 통신 모듈, 그래픽 모듈, 사용자 인터페이스 모듈, MPEG(moving picture experts group) 모듈, 카메라 모듈, 하나 이상의 애플리케이션 모듈 등을 포함할 수 있다. 모듈은 명령어들의 집합으로서 명령어 세트(instruction set) 또는 프로그램으로 표현될 수 있다.Components of the software stored in the memory may include an operating system module, a communication module, a graphics module, a user interface module, a moving picture experts group (MPEG) module, a camera module, one or more application modules, A module is a set of instructions that can be represented as an instruction set or program.
그리고 운영 체제 모듈은 예컨대 MS WINDOWS, LINUX, 다윈(Darwin), RTXC, UNIX, OS X, iOS, 맥 OS, VxWorks, 구글 OS, 안드로이드(android), 바다(삼성 OS), 플랜 9 등과 같은 내장 운영 체제를 포함하고, 시스템 작동(system operation)을 제어하는 여러 가지의 구성요소(사용자 인터페이스 등)를 구비할 수 있다. 전술한 운영 체제는 여러 가지의 하드웨어(장치)와 소프트웨어 구성요소(모듈) 사이의 통신을 수행하는 기능도 구비할 수 있다.The operating system modules can be used for internal operations such as MS WINDOWS, LINUX, Darwin, RTXC, UNIX, OS X, iOS, Mac OS, VxWorks, Google OS, Android, System, and may have various components (user interface, etc.) for controlling the system operation. The above-described operating system may also have a function of performing communication between various hardware (devices) and software components (modules).
또한, 통신 모듈은 전력 관리 장치(30)가 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 에너지 관리 시스템이나 배터리 분석 시스템과 연결되도록 적어도 하나 이상의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 물론, 통신 모듈은 네트워크상의 다른 서버 장치와 연결하기 위한 다른 통신 프로토콜을 지원하도록 구현될 수 있다. 이러한 통신 모듈은 하나 이상의 무선 통신 서브시스템을 포함하거나 구동할 수 있다. 무선 통신 서브시스템은 무선 주파수(radio frequency) 송수신기를 포함하거나 광(예컨대, 적외선) 송수신기를 포함할 수 있다.In addition, the communication module may support at least one or more communication protocols such that the
위에서 언급한 네트워크는, 예를 들어, GSM(Global System for Mobile Communication), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), CDMA(Code Division Multiple Access), W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution), LET-A(LET-Advanced), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), WiMax, Wi-Fi(Wireless Fidelity), Bluetooth 등을 포함할 수 있다.The above-mentioned networks are, for example, Global System for Mobile Communication (GSM), Enhanced Data GSM Environment (EDGE), Code Division Multiple Access (CDMA), W-Code Division Multiple Access (W-CDMA) Term Evolution (LET-A), Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), WiMax, Wireless Fidelity (Wi-Fi), Bluetooth and the like.
한편, 본 실시예에 있어서, 전력 관리 장치의 구성요소들은 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 수행되는 기능 블록 또는 모듈일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 전술한 구성요소들은 이들이 수행하는 일련의 기능(배터리 관리 방법)을 구현하기 위한 소프트웨어 형태로 컴퓨터 판독 가능 매체(기록매체)에 저장되거나 혹은 캐리어 형태로 원격지에 전송되어 모바일 충전 카트 탑재의 컨트롤러에서 동작하도록 구현될 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, the components of the power management apparatus may be functional blocks stored in the memory and executed by the processor, but are not limited thereto. The above-mentioned components are stored in a computer-readable medium (recording medium) in the form of software for implementing a series of functions (battery management method) performed by them, or transmitted to a remote place in the form of a carrier, . ≪ / RTI >
여기서 컴퓨터 판독 가능 매체는 네트워크를 통해 연결되는 복수의 컴퓨터 장치의 저장 시스템이나 클라우드 시스템을 포함할 수 있다. 이때, 컴퓨터 판독 가능 매체에는 본 실시예의 전력 관리 장치나 카트의 제어기(controller)에서 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 수행하기 위한 프로그램이나 소스 코드 등을 저장할 수 있다.The computer readable medium may include a storage system or a cloud system of a plurality of computer devices connected via a network. At this time, the computer readable medium may store a program or a source code for performing a method of operating the mobile charging cart system in the power management apparatus or controller of the cart according to the present embodiment.
전술한 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하는 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것을 포함할 수 있다.The above-described computer-readable medium may be embodied as a program command, a data file, a data structure, or the like, alone or in combination. Programs recorded on a computer-readable medium may include those specifically designed and constructed for the present invention or those known and available to those skilled in the computer software arts.
또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 하드웨어 장치는 본 실시예의 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The computer-readable medium can also include a hardware device specifically configured to store and execute program instructions, such as a ROM, a RAM, a flash memory, and the like. Program instructions may include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that may be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate with at least one software module to perform the method of operation of the mobile charging cart system of this embodiment, and vice versa.
다시 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 PMS(30)는 저장장치, 인간기계 인터페이스(human machine interface, HMI), 주파수 제어기 및 운영 제어기를 포함할 수 있다. 주파수 제어기 및 운영 제어기는 본 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 구현하는 장치의 주요 구성요소들에 대응할 수 있다.Referring again to FIG. 4, the
저장장치는 배터리의 충전 상태(SOC: state of charge)에 따른 운영 정책이나 운영 프로그램을 저장하고, 운행 경로 중간에 설치된 적절한 충전기의 선택 정책이나 이러한 선택 정책에 기초한 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 저장장치는 GPS, RF 태그 등으로부터 획득한 위치 정보를 저장할 수 있다.The storage device may store an operating policy or an operating program according to the state of charge (SOC) of the battery, and may store a selection policy of an appropriate charger installed in the middle of a driving route or a program based on the selection policy. In addition, the storage device may store location information obtained from GPS, RF tags, and the like.
주파수 제어기는 배터리로부터 모바일 충전 카트의 전기 모터에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 주파수 제어기는 미리 설정된 통신 프로토콜을 통해 배터리에 연결된 전력 변환 장치(PCS, 22)를 제어할 수 있다. 또한, 주파수 제어기는 배터리에 대한 전력 변환 장치의 동작을 제어하여 모바일 충전 서비스 동작을 수행할 뿐 아니라 모바일 충전 카트의 운행 경로의 상황에 따라 배터리의 C-rate을 조정하는데 이용될 수 있다. 운행 경로의 상황은 내리막 구간, 평지 구간, 큰 경사의 오르막 구간, 완만한 경사의 오르막 구간 등의 조건과 이에 대응하는 최저 C-rate을 포함할 수 있다.The frequency controller can control the power supplied from the battery to the electric motor of the mobile charging cart. The frequency controller can control the power conversion device (PCS) 22 connected to the battery via a predetermined communication protocol. In addition, the frequency controller can be used not only to perform mobile charging service operation by controlling the operation of the power conversion device with respect to the battery, but also to adjust the C-rate of the battery according to the driving route of the mobile charging cart. The route can include conditions such as a downward slope, a flat slope, a large slope up slope, a gentle slope up slope, and the corresponding minimum C-rate.
본 실시예에서, 주파수 제어기는 모바일 충전 카트의 운행 경로의 상황 정보를 미리 저장하고 배터리의 상태를 모니터링하여 충전 상태를 예측하며, 이를 토대로 현재의 모바일 충전 카트의 충전 상태를 결정하고 정상 운행 시 모바일 충전 카트의 운행 경로 상의 위치에 따라 허용되는 최저 C-rate으로 모바일 충전 카트가 운행되도록 동작하며 즉, 미리 예상된 운행 구간 내에서 모바일 충전 카트의 구동 모터(도 2의 15 참조)에 최적 및 최소의 전력이 공급되도록 동작하며, 그에 의해 배터리의 과도한 방전에 따라 배터리의 전력 공급이 차단되어 갑자기 모바일 충전 카트가 정지하는 등의 문제 발생을 미연에 방지할 수 있다.In this embodiment, the frequency controller preliminarily stores the status information of the traveling path of the mobile charging cart, monitors the status of the battery to predict the charging status, determines the charging status of the current mobile charging cart on the basis thereof, The mobile charging cart is operated so that the mobile charging cart is operated at the lowest allowable C-rate according to the position on the travel path of the charging cart, that is, the driving motor of the mobile charging cart (see 15 in FIG. 2) The power supply of the battery is interrupted due to the excessive discharge of the battery, thereby preventing the problem of suddenly stopping the mobile charging cart.
HMI는 기계 제어에 사용되는 데이터를 사람에게 친숙한 형태로 변환하여 보여주는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부 또는 장치를 포함할 수 있다. HMI를 이용하면, 사람 또는 관리자가 필요에 따라 전력 저장 시스템이나 배터리 시스템의 운영 과정을 감시하고 제어할 수 있다.The HMI may include means for converting the data used for machine control into a human-friendly form, or a component or device that performs a function corresponding to such means. Using an HMI, a person or an administrator can monitor and control the operation of the power storage system or the battery system as needed.
운영 제어기는 전력 변환 장치에 연결되는 배터리의 방전 동작을 제어하도록 설치될 수 있다. 운영 제어기는 에너지 관리 시스템(EMS, 50)이나 배터리 분석 시스템(BAS, 60)에 연결되어 배터리 관련 정보를 전송하거나, 배터리 관련 정보에 기초한 운영 데이터를 수신하거나, 배터리 관련 정보를 분석한 데이터를 토대로 결정되는 배터리 관리 관련 정보나 신호를 수신할 수 있다.The operating controller may be provided to control the discharging operation of the battery connected to the power converter. The operating controller can be connected to an energy management system (EMS, 50) or a battery analysis system (BAS 60) to transmit battery-related information, receive operational data based on battery-related information, It is possible to receive the determined battery management related information or signal.
전술한 운영 제어기는 모바일 충전 카트의 운행 경로 정보를 저장하는 저장부, 위치 정보와 운행 경로 정보를 비교하는 비교부 및 비교 결과에 따라 최적 및 최소의 배터리 방전 전류를 결정하는 판단부를 포함할 수 있다.The operation controller may include a storage unit for storing travel route information of the mobile charging cart, a comparison unit for comparing location information and travel route information, and a determination unit for determining optimal and minimum battery discharge currents according to the comparison result .
한편, 전술한 BMS(21)는 배터리 팩(20)에 탑재되지 않고, 전술한 PMS(30)의 일부 기능부 또는 이러한 기능부에 상응하는 기능을 수행하는 PMS(30)의 일부 구성부로 구현될 수 있다. 이 경우, BMS(21)과 PMS(30)는 통합 PMS(30A)로 지칭될 수 있다. 또한, 통합 PMS(30A) 또는 PMS(30)는 배터리 팩(20)에 착탈 가능한 모듈 장치 형태로 만들어지고 설치될 수 있다. 그 경우, 통합 PMS(30A) 또는 PMS(30)는 차량용 시리얼 통신 커넥터나 케이블 등에 의해 배터리 팩(20)에 연결될 수 있다.The
에너지 관리 시스템(energy management system, EMS, 50)은 원격에서 다수의 모바일 충전 카트에 각각 탑재되는 모바일 에너지 저장 시스템(일례로, 전기자동차의 폐배터리를 이용하는 배터리 시스템)을 통합 모니터링하고 제어하는 관제 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 EMS(50)는 다수 대의 차량 관제용으로 통합 구성을 구비할 수 있다.An energy management system (EMS) 50 is a system that monitors and controls a mobile energy storage system (e.g., a battery system using waste batteries of an electric vehicle) that is each mounted in a plurality of mobile charging carts remotely . ≪ / RTI > The
물론, EMS(50)는 기본적인 기능으로서 모바일 충전 서비스에 대한 고객의 오더를 접수하고, 접수된 오더에 따라 해당 모바일 충전 카트의 전력 관리 장치(30)에 오더 메시지를 전송할 수 있다.Of course, the
또한, EMS(50)는 배터리 팩(20)의 배터리 시스템 및 PCS(22)와 상호 전기적으로 연결되어 배터리의 전력 공급 상태와 부하(전기 모터)의 전력 수요 상태를 모니터링하고, 전력 공급 상태와 전력 수요 상태에 기초하는 전력 수급 상태에 따라 배터리의 충방전을 제어할 수 있다.The
또한, 본 실시예에 따른 EMS(50)는 모바일 충전 카트의 운행 경로 상에서 전기 모터에 요구되는 실시간 부하 조건들과 현재 배터리의 충전 상태(SOC)를 고려하여 배터리의 방전 혹은 충전 여부를 결정하거나 이러한 배터리 상태를 토대로 모바일 충전 카트의 운행 모드 혹은 배터리 우선 충전 모드를 결정할 수 있다. 결정된 모드는 PCS(22)를 제어하는데 이용될 수 있다.In addition, the
배터리 분석 시스템(battery analysis system, BAS, 60)은 모바일 충전 카트에 탑재되는 폐배터리를 이용하는 배터리 시스템의 안정적인 운영과 유지보수를 지원하기 위한 시스템을 포함한다. BAS(60)는 원격에서 배터리 상태 정보, 배터리 충방전 정보 등을 획득하고, 이러한 정보를 토대로 각 모바일 충전 카트의 리유즈(re-use) 배터리에 대한 건강 상태(state of health, SOH)를 판단할 수 있다.A battery analysis system (BAS 60) includes a system for supporting stable operation and maintenance of a battery system using a waste battery mounted in a mobile charging cart. The
BAS(60)는 폐배터리를 이용하는 배터리 시스템을 모바일 충전 카트 운영자에게 제공하는 배터리 시스템 제공자/제조사일 수 있으며, 그 경우 배터리 시스템 제공자/제조사는 BAS(60)로 수집되는 폐배터리 운영 결과와 정보를 토대로 모바일 충전 카트의 배터리 시스템에 대한 상태나 교체 시기 등을 손쉽게 계산할 수 있고, 그에 따라 모바일 충전 카트의 배터리 시스템에 대한 유지보수를 매우 효율적으로 수행할 수 있다.The
이러한 BAS(60)는 폐배터리의 충방전 특성 곡선 등 배터리 관련 정보를 저장하고, 모바일 충전 카트에 탑재된 상기 폐배터리의 충방전 동작들에 대한 작동 정보(각각의 배터리의 온도 정보를 포함함)를 저장하는 메모리와 메모리에 연결되어 배터리 관련 정보와 작동 정보를 비교하여 기준 정보에 매핑하고, 현재 가장 유사한 충방전 특성에 따라 배터리의 충전 상태 혹은 수명을 결정할 수 있다. 결정된 정보는 PMS(30)에 제공되어 전력 저장 시스템이나 배터리 시스템을 관리하는데 이용될 수 있다.The
물론, 전술한 BAS(60)는 모바일 충전 서비스에 사용되는 전력 저장 시스템의 배터리 상태를 분석하고, 배터리 관리를 위한 정보를 전력 관리 장치에 제공하거나 서비스 관리자에게 제공할 수 있다.Of course, the above-described
전술한 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법은, 모바일 충전 서비스에서 부하에 따라 전력 저장 시스템의 출력 전압을 자동으로 조정할 수 있다.The above-described operating method of the mobile charging cart system can automatically adjust the output voltage of the power storage system according to the load in the mobile charging service.
또한, 전술한 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법은, 전기 모터의 구동력에 의해 움직이는 모바일 충전 카트 본체와, 모바일 충전 카트 본체에 탑재되는 배터리 팩과, 배터리 팩의 출력을 변환하여 전기 모터에 공급하는 전력 변환 장치와, 전력 변환 장치를 제어하여 모바일 충전 카트 본체가 이동하는 운행 경로 상의 부하 조건에 따라 배터리 팩 내 배터리 시스템/전력 저장 시스템의 방전 전류량을 조절할 수 있다.In addition, the above-described method of operating the mobile charging cart system includes a mobile charging cart main body which is moved by a driving force of an electric motor, a battery pack mounted on the mobile charging cart main body, The amount of discharge current of the battery system / power storage system in the battery pack can be adjusted according to the load condition on the travel path of the mobile charging cart main body by controlling the power conversion device and the power conversion device.
즉, 일실시예에 있어서, 전력 관리 장치와 네트워크를 통해 연결되는 에너지 관리 시스템 또는 배터리 분석 시스템은, 모바일 충전 카트의 운행 경로에 대한 제1 정보 또는 운행 경로 상의 로드 부하 조건에 대한 제1 정보를 저장하는 단계, 모바일 충전 카트에 탑재된 전력 저장 시스템이나 배터리 시스템 내 배터리의 충전 상태(state of charge, SOC)에 대한 제2 정보를 저장하는 단계, 모바일 충전 카트의 현재 위치에 대한 제3 정보를 저장하는 단계, 및 제1 정보, 제2 정보 및 제3 정보를 토대로 모바일 충전 카트의 운행 가능 여부 또는 우선 충전 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.That is, in one embodiment, the energy management system or the battery analysis system connected with the power management apparatus via the network may include first information on the travel route of the mobile charging cart or first information on the load load condition on the travel route Storing second information on the state of charge (SOC) of the battery in the battery charging system or the power storage system mounted on the mobile charging cart, and storing third information on the current position of the mobile charging cart And determining whether the mobile charging cart is operable or not, based on the first information, the second information, and the third information.
제1 정보의 획득은 관리자의 입력, 모바일 충전 카트에 탑재된 카메라 영상의 판독 정보 등에 의해 구현될 수 있다. 또한, 제2 정보의 획득은 전력 관리 장치가 배터리 관리 시스템으로부터 획득한 SOC 정보를 네트워크를 통해 전달받는 것을 포함할 수 있다. 그리고 제3 정보의 획득은 모바일 충전 카트에 탑재된 GPS(global positioning system) 정보를 전력 관리 장치를 통해 획득하거나 직접 획득하는 것을 포함할 수 있고, 다른 구현에 따라 운행 경로 상의 미리 정해진 위치에 배치되는 근거리 무선 통신 장치나 RF 태그 또는 RF 송수신기 등을 통해서 획득하는 것을 포함할 수 있다.The acquisition of the first information may be implemented by an input of an administrator, reading information of a camera image mounted on the mobile filling cart, or the like. The acquisition of the second information may also include receiving the SOC information obtained from the battery management system by the power management apparatus through the network. The acquisition of the third information may include acquiring or directly acquiring global positioning system (GPS) information mounted on the mobile charging cart through the power management apparatus, and may be arranged at a predetermined position on the travel route according to another implementation A short range wireless communication device, an RF tag, an RF transceiver, or the like.
전술한 실시예에 의하면, 충전인프라가 부족한 환경 예컨대, 골프장 내 충전기 설치 개소가 부족한 환경에서 다른 일반 카트에 모바일 충전 서비스를 제공할 수 있으며, 모바일 충전 카트 자체의 배터리 관리를 통해 안정적이고 신뢰성 있는 모바일 충전 서비스를 제공할 수 있다. 이는 골프장 등의 시설에 대한 모바일 충전 카트의 보급 확대에 대한 장벽을 해결할 수 있다. 또한, 쇼핑몰이나 고속도로 휴게소, 연수원, 수련원 등의 집단 이용 시설에 배치되는 모바일 충전 카트에서 각 시설 내 모바일 충전 카트의 운행 경로에 따라 모바일 충전 카트의 전력 저장 시스템 또는 배터리 시스템(폐배터리 포함)을 효율적으로 제어하여 모바일 충전 서비스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 심야전기로 모바일 충전 카트의 배터리를 충전하여 낮 시간대의 충전에 비해 충전 요금을 낮춰 모바일 충전 카트의 유지관리 비용을 절감할 수 있다.According to the above-described embodiment, it is possible to provide a mobile recharging service to other general carts in an environment in which the recharging infrastructure is insufficient, for example, in an environment in which a charger installation place in a golf course is insufficient, and a stable and reliable mobile Charging service can be provided. This can solve the barrier to the spread of the mobile filling cart to facilities such as golf courses. In addition, the power storage system or the battery system (including the waste battery) of the mobile charging cart can be efficiently and efficiently installed in the mobile charging cart disposed in the collective use facilities such as shopping mall, highway rest area, training center, The reliability of the mobile charging service can be improved. In addition, it is possible to reduce the maintenance cost of the mobile charging cart by charging the battery of the mobile charging cart with the nighttime electricity, thereby lowering the charging rate compared to the charging during the daytime.
한편, 전술한 실시예에서는 모바일 충전 카트를 중심으로 설명하였으나, 본 발명을 그러한 구성으로 한정되지 않고, 모바일 충전 카트와 유사한 구조나 기능을 가진 카트나 소형 차량에 용이하게 적용할 수 있음은 당연하다.Meanwhile, although the mobile charging cart has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to such a configuration, and it is obvious that the present invention can be easily applied to a cart or a small vehicle having a structure or function similar to a mobile charging cart .
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 예시도이다.5 is an exemplary view for explaining a method of operating a mobile charging cart system according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템은 카트(10)의 본체/차체 상에 탑재되는 구동부(16A), 배터리 팩(20) 및 급속충전기(30B)를 포함할 수 있다.5, the mobile charging cart system according to the present embodiment may include a
구동부(16A)는 도 3의 컨트롤러, 브레이트 구동장치 등을 포함할 수 있다.The driving
급속충전기(30B)는 도 3의 전력 변환 장치(22)와 전력 관리 장치(30), 도 3의 인렛과 아웃렛 등을 포함할 수 있다.The
본 실시예에서 급속충전기(30B)는 모바일 충전 서비스(Mobile charging service, MC service)를 위해 고객의 모바일 앱(application, App.)(80) 측으로부터 정보 또는 메시지를 수신할 수 있다.In the present embodiment, the
도 6은 도 5의 작동 방법에 채용할 수 있는 모바일 어플리케이션의 작동 과정을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating an operation process of a mobile application that can be employed in the operation method of FIG.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법에서는 고객이 고객 단말의 앱을 사용하여 모바일 충전 서비스를 요청할 수 있다.Referring to FIG. 6, in the method of operating the mobile charging cart system according to the present embodiment, a customer can request a mobile charging service using an app of a customer terminal.
일례로, 고객 단말 앱은, 전기자동차나 일반 카트가 주차된 위치를 확인하거나 위치 정보를 획득할 수 있다(S61). 다음, 충전포트를 개방할 수 있다(S62). 다음, 앱을 통해 에너지 관리 시스템(EMS)로 모바일 충전 서비스를 통해 충전을 요청할 수 있다(S63). 다음, 모바일 충전 서비스를 위한 모바일 충전기가 도착하고, 모바일 충전기가 일반 카트나 전기자동차의 충전 포트에 연결되면, 충전을 허용하거나 충전 상태를 모니터링할 수 있다(S64).For example, the customer terminal app can check the parked position or obtain the location information of the electric car or the general cart (S61). Next, the charging port can be opened (S62). Next, the charging can be requested through the mobile charging service to the energy management system (EMS) through the application (S63). Next, when the mobile charger for the mobile charging service arrives and the mobile charger is connected to the charging port of the ordinary cart or electric car, the charging can be allowed or the charging status can be monitored (S64).
한편, 모바일 충전 서비스를 제공하는 관리자용 앱은, 에너지 관리 시스템이나 기타 고객 센터로부터 모바일 충전 서비스에 대한 오더 메시지를 접수할 수 있다(S65). 다음, 오더 메시지에 따라 고객의 전기자동차나 일반 카트가 위치하는 장소로 모바일 충전 카트가 이동되면, 모바일 충전 카트의 모바일 충전기 또는 급속충전기를 고객의 전기자동차나 일반 카트의 배터리에 연결하여 전력을 공급할 수 있다(S66). 또한, 구현에 따라서 관리자용 앱은, 모바일 충전 서비스를 종료한 후, 모바일 충전 카트가 자체 배터리 출력에 기초하여 다른 모바일 충전 서비스를 제공하기 장소로 이동할 수 있는지, 다른 모바일 충전 서비스를 제공할 수 있는지, 다른 모바일 충전 서비스를 제공하고 대기 장소 혹은 인근 충전기로 이동할 수 있는지 등을 판단하고 그러한 판단에 따른 배터리 관리를 수행할 수 있다(S67).Meanwhile, the manager application providing the mobile charging service can receive the order message for the mobile charging service from the energy management system or other customer center (S65). Next, when the mobile charging cart is moved to the place where the customer's electric car or general cart is located according to the order message, the mobile charger or the quick charger of the mobile charging cart is connected to the battery of the customer's electric car or the general cart to supply power (S66). Also, depending on the implementation, the manager app may determine whether the mobile charging cart can move to a location to provide another mobile charging service based on its own battery power, provide another mobile charging service , It is possible to provide another mobile charging service and determine whether the battery can be moved to a standby place or a nearby charger, and perform battery management according to the determination (S67).
도 7은 도 6의 모바일 어플리케이션의 작동 과정의 다른 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.7 is an exemplary diagram for explaining another embodiment of the operation process of the mobile application of FIG.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 동작 방법에서 고객 단말 앱을 통해 다음과 같은 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.Referring to FIG. 7, in the operation method of the mobile charging cart system according to the present embodiment, the following user interface can be provided through the customer terminal app.
즉, 등록 고객에 대한 로그인 화면을 제공할 수 있다(S71).That is, the login screen for the registered customer can be provided (S71).
또한, 로그인한 고객에게 모바일 충전 서비스에 대한 대시보드를 제공할 수 있다(S72). 대시보드에서는 얼굴 사진, 이름 등의 고객 정보와 모바일 충전 서비스와 관련된 서비스 항목을 제공할 수 있다. 모바일 충전 서비스와 관련된 서비스 항목은 체크인(check in), 충전 이력(charge history), 고객 서비스(customer service), 알림(notifications), 라이센스 프로파일(license profile) 등을 포함할 수 있다.In addition, a dashboard for the mobile charging service can be provided to the logged-in customer (S72). The dashboard can provide customer information such as face pictures, names, and service items related to the mobile charging service. The service items associated with the mobile charging service may include check in, charge history, customer service, notifications, license profile, and the like.
또한, 체크인 항목 내 기능을 통해 고객의 전기자동차나 카트에 대한 현재 주차위치를 체크하고 이를 위성 사진으로 화면에 표시할 수 있다(S72).In addition, the current parking position of the customer's electric car or cart can be checked through the function in the check-in item, and displayed on the screen as a satellite picture (S72).
또한, 고객의 세부 요청 사항 입력을 위한 입력창을 제공할 수 있다(S73).In addition, an input window for inputting a detailed request item of the customer can be provided (S73).
또한, 충전 이력 항목 내 기능을 통해 이전 충전 이력을 일자순 등으로 나열하여 표시할 수 있다(S74).In addition, the past charging history can be listed and displayed in the order of the charge history item through the function in the charge history item (S74).
한편, 모바일 충전용 카트 시스템에 사용되는 배터리는 전기자동차 등에서 사용된 폐배터리이다. 따라서, 배터리는 생산된 후 사용되지 않은 제1 배터리에 비해 수명(SOH)이 짧고, 충방전 특성에 있어서도 실질적으로 제1 배터리를 기준으로 하는 전형적인 충방전 특성보다 좋지 않은 충방전 특성을 나타내게 된다.On the other hand, the battery used in the mobile recharging cart system is a waste battery used in an electric vehicle or the like. Therefore, the battery has a shorter life span (SOH) than the first battery that is not used after being produced, and exhibits a charge / discharge characteristic that is lower than a typical charge / discharge characteristic based on the first battery even in charge / discharge characteristics.
즉, 리튬배터리의 전형적인 충방전 곡선을 따르면, 일정 온도(일례로, 25℃) 조건하에서 배터리는 1C rate보다 작은 전류 방전율을 가질 때, C-rate의 크기와는 반대로 거의 일정한 전압에서 상대적으로 오랜 시간 동안 방전될 수 있다.That is, according to a typical charge / discharge curve of a lithium battery, when a battery has a current discharge rate of less than 1 C rate under a certain temperature (for example, 25 ° C) condition, Lt; / RTI >
예를 들면, 배터리의 방전 전류량 또는 전류 방전량(C-rate)이 0.2C rate인 경우와, 이보다 50배 큰 10C rate인 경우를 비교할 때, 방전 곡선(discharge curve)은 전류 방전량이 큰 경우에 상당히 감소된 방전 특성을 나타내는 것은 이미 잘 알려진 사실이다.For example, when comparing the case where the discharge current amount or the current discharge amount (C-rate) of the battery is 0.2C rate and the case of 10C rate which is 50 times larger than this, the discharge curve shows a case where the current discharge amount is large It is well known that it exhibits significantly reduced discharge characteristics.
전술한 배터리의 충방전 특성을 고려하여, 본 실시예에서는 구내 또는 한정된 장소에서 운행되는 모바일 충전 카트의 배터리로서 폐배터리를 재구성한 리유즈 배터리를 사용할 때, 이러한 배터리를 효과적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 방법 즉, 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 제공한다.Considering the charging and discharging characteristics of the battery, in the present embodiment, when using a reusable battery in which a waste battery is reconfigured as a battery of a mobile charging cart operated in a premise or a limited place, A method for operating a mobile recharging cart system.
본 실시예의 배터리 관리 방법에서는 모바일 충전 카트의 운행 경로에서 요구되는 부하를 고려하여 현재의 운행 구간에서 허용되는 최저 C-rate으로 배터리 방전을 제어하거나, 운행 경로 상의 충전소의 설치 개소와 배터리의 충전 상태를 고려하여 모바일 충전 카트에 탑재된 배터리의 충전 시기를 결정하고, 그에 의해 배터리 시스템의 전력 공급이 갑자기 중단되어 모바일 충전 카트가 운행하지 못하는 사고를 미연에 방지한다. 여기서, 현재 운행 구간에서 허용되는 최저 C-rate은 배터리의 충전 상태의 추정에 있어서 발생하는 오차를 감안한 가장 낮은 C-rate일 수 있다.In the battery management method of the present embodiment, the battery discharge is controlled at the lowest C-rate allowed in the current travel period in consideration of the load required in the travel path of the mobile charging cart, The charging time of the battery mounted on the mobile charging cart is determined in order to prevent an accident that the power supply of the battery system suddenly stops and the mobile charging cart can not be operated. Here, the lowest C-rate allowed in the current travel period may be the lowest C-rate considering the error occurring in estimating the state of charge of the battery.
전술한 작동 방법에 대하여 골프장에 사용되는 모바일 충전용 카트 시스템을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.A mobile charging cart system used in a golf course will be described below with reference to the above-mentioned operating method.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 예시도이다.8 is an exemplary view for explaining a method of operating a mobile charging cart system according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 모바일 충전 카트(10)는 골프장에서 다른 카트에 모바일 충전 서비스를 제공하도록 운영될 수 있다. 즉, 모바일 충전 카트(10)는 골프장 내 일반 전동 카트가 배터리 방전에 의해 움직이지 못하는 경우 일반 전동 카트가 위치하는 장소로 찾아가서 일반 전동 카트의 배터리를 충전하는 모바일 충전 서비스를 제공할 수 있다.The
이러한 모바일 충전 카트(10)는 폐배터리를 이용하므로 자체적인 배터리 관리 또한 엄격할 필요가 있다. 예를 들어, 카트 구동에 사용되는 배터리 용량과 모바일 충전 서비스에 사용되는 배터리 용량을 계산하여 모바일 충전 카트(10)의 운행에 문제가 발생하지 않도록 해야 한다.Since such a
즉, 모바일 충전 카트(10)도 사용 장소, 운전자의 운전 습관, 기타 운행 환경에 따라 서로 다른 배터리 방전량을 나타내므로, 배터리 방전량을 미리 예측하여 모바일 충전 카트(10)의 정상 운행을 보장할 필요가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 모바일 충전 카트(10)가 운행되는 장소의 지형에 따라 배터리를 관리하는 방안을 제시한다.That is, since the mobile charging
좀더 구체적으로 설명하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 골프장은 그 지형에 의해 모바일 충전 카트의 운행 도로는 내리막 구간(I), 평지 구간(Ⅱ), 큰 경사의 오르막 구간(Ⅲ), 완만한 경사의 오르막 구간(Ⅳ) 및 다른 평지 구간(Ⅴ) 등을 구비할 수 있다. 도 5에서, 모바일 충전 카트(10)의 옆에 박스(c)는 전도성 충전 방식으로 모바일 충전 카트(10)의 배터리를 충전할 수 있는 충전기일 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 5, the golf course is designed such that the running road of the mobile filling cart is divided into a downward section I, a flat section II, a large uphill section III, An uphill section IV of the incline and another section IV of the flat section. In FIG. 5, box c next to the mobile charging
전술한 구간들에서 모바일 충전 카트(10)의 정상적인 운행을 위해 요구되는 전기 모터의 출력은 서로 다를 수 있다. 일례로, 큰 경사의 오르막 구간(Ⅲ)에서 전기 모터는 최대 C-rate 또는 제1 레벨 이상의 C-rate으로 일정 세기 이상의 힘을 출력하도록 제어될 수 있다. 또한, 내리막 구간(I)에서 전기 모터는 최저 C-rate 또는 제2 레벨 이상의 C-rate으로 소정의 힘을 출력하도록 제어될 수 있다. 여기서, 제1 레벨은 제2 레벨보다 크며, 구현에 따라서 제2 레벨은 제1 레벨보다 50배만큼 작을 수 있다.The outputs of the electric motors required for normal operation of the mobile charging
본 실시예에 의하면, 모바일 충전 카트는 운행 구간에 따라 요구되는 전기 모터의 구동력을 얻기 위해 각 구간에서 서로 다른 배터리 출력을 가질 수 있다. 즉, 배터리 출력은 내리막 구간(I), 평지 구간(Ⅱ), 큰 경사의 오르막 구간(Ⅲ), 완만한 경사의 오르막 구간(Ⅳ) 및 다른 평지 구간(Ⅴ)에서 서로 다를 수 있다.According to the present embodiment, the mobile charging cart can have different battery outputs in each section to obtain the driving force of the electric motor required according to the travel section. That is, the battery output may be different in the downward section I, the flat section II, the large upslope section III, the gentle upslope section IV, and the other flat section V.
또한, 배터리 출력에 있어서, 큰 경사의 오르막 구간(Ⅲ)에서는 최대(Max.) 배터리 출력이 요구될 수 있고, 완만한 경사의 오르막 구간(Ⅳ)에서는 최대 배터리 출력보다 작은 제2 배터리 출력이 요구될 수 있으며, 평지 구간(Ⅱ, Ⅴ)에서는 완만한 경사의 오르막 구간(Ⅳ)에서보다 작은 제3 배터리 출력이 요구될 수 있고, 내리막 구간(I)에서는 평지 구간(Ⅱ)에서보다 작은 제4 배터리 출력이 요구될 수 있다.Further, in the battery output, a maximum battery output may be required in a large inclined uphill segment III, and a second battery output less than the maximum battery output in a gentle uphill segment IV may be required A smaller third battery output may be required in the gentle incline section IV in the flat sections II and V and a smaller third battery output may be required in the down section I than in the flat section II, Battery output may be required.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 바람직한 C-rate의 범위에서 평지 구간(Ⅱ, Ⅴ)이나 내리막 구간(I)에서 최저 C-rate으로 배터리 방전을 제어하고, 큰 경사의 오르막 구간(Ⅲ)에서는 최대 C-rate으로 배터리 방전을 제어하며, 평지 구간이나 완만한 경사의 오르막 구간(Ⅳ)에서는 허용되는 범위에서 가능한 한 낮은 C-rate으로 배터리 방전을 제어할 수 있고, 그에 의해 배터리의 과방전에 따른 갑작스런 배터리 출력 중단을 방지하고 배터리의 수명을 연장할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the battery discharge is controlled at the lowest C-rate in the flat section (II, V) or the down section (I) in the range of the preferable C-rate, It is possible to control the battery discharge at the maximum C-rate and control the battery discharge at the C-rate as low as possible within the allowable range in the flat section or the gentle uphill section (IV) It can prevent sudden stop of battery output and extend battery life.
즉, 본 실시예에 의하면, 단기적으로는 일정 거리의 운행 경로를 안전하게 운행할 수 있는 운행 안정성을 높일 수 있고, 장기적으로는 배터리 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.That is, according to the present embodiment, it is possible to increase the stability of the operation that can safely operate the travel route of a certain distance in the short term, and to extend the battery life in the long term.
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
Claims (5)
폐배터리를 포함하는 배터리 팩;
상기 배터리 팩의 출력을 변환하여 전기자동차 또는 수요 어플리케이션에 전력을 공급하는 전력 변환 장치; 및
상기 배터리 팩과 상기 전력 변환 장치 간의 인터페이스를 통해, 상기 배터리 팩과 상기 전력 변환 장치를 실시간 모니터링하고 제어하는 전력 관리 장치를 포함하며,
상기 전력 관리 장치는 상기 카트의 운행시 지형의 특성에 따라 상기 폐배터리의 방전을 제어하는 모바일 충전용 카트 시스템.1. A mobile rechargeable cart system mounted on a cart,
A battery pack including a waste battery;
A power converter for converting an output of the battery pack to supply power to an electric vehicle or a demand application; And
And a power management apparatus for real-time monitoring and controlling the battery pack and the power conversion apparatus through an interface between the battery pack and the power conversion apparatus,
Wherein the power management device controls discharge of the waste battery according to characteristics of the terrain during operation of the cart.
상기 전력 변환 장치는, 벅-부스터(buck & booster)로서 동작하는 DC-DC 컨버터를 포함하는, 모바일 충전용 카트 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the power conversion device comprises a DC-DC converter operating as a buck & booster.
상기 전력 관리 장치에 네트워크를 통해 연결되고, 다수의 에너지 저장 시스템들을 통합 모니터링하고 제어하는 에너지 관리 시스템을 더 포함하는, 모바일 충전용 카트 시스템. The method according to claim 1,
Further comprising an energy management system coupled to the power management device via a network for integrally monitoring and controlling the plurality of energy storage systems.
상기 전력 관리 장치에 네트워크를 통해 연결되고, 상기 에너지 저장 시스템의 운영과 유지보수를 지원하는 배터리 분석 시스템을 더 포함하는, 모바일 충전용 카트 시스템.The method of claim 3,
Further comprising a battery analysis system connected to the power management device via a network and supporting operation and maintenance of the energy storage system.
상기 전력 관리 장치에서 네트워크를 통해 연결되고 다수의 에너지 저장 시스템들을 통합 모니터링하고 제어하는 에너지 관리 시스템으로부터 모바일 충전 서비스에 대한 오더 메시지를 수신하는 단계;
상기 오더 메시지에 대응하는 목적지로 이동한 상기 카트의 상기 전력 관리 장치에서, 상기 오더 메시지에 포함된 충전 조건을 상기 전력 변환 장치에 입력하거나, 상기 전기자동차 또는 상기 수요 어플리케이션의 제어기나 모바링 어플리케이션과 모바일 충전 서비스 관련 메시지를 송수신하고 상기 모바일 충전 서비스 관련 메시지에서 획득한 충전 조건을 상기 전력 변환 장치에 입력하는 단계; 및
상기 충전 조건에 따라 상기 전기자동차 또는 상기 수요 어플리케이션에 전력을 공급하는 단계를 포함하는, 모바일 충전용 카트 시스템의 작동 방법.A battery pack mounted on a cart and including a waste battery, a power conversion device for converting an output of the battery pack to supply power to an electric vehicle or a demand application, And a power management device for monitoring and controlling the power conversion device in real time and controlling the discharge of the waste battery according to the characteristics of the terrain during operation of the cart,
Receiving an order message for a mobile charging service from an energy management system connected through a network in the power management device and integrally monitoring and controlling a plurality of energy storage systems;
The power management device of the cart moved to the destination corresponding to the order message inputs the charging condition included in the order message to the power conversion device or the controller of the electric vehicle or the demand application, Transmitting and receiving a mobile charging service related message and inputting a charging condition acquired in the mobile charging service related message to the power conversion device; And
And powering the electric vehicle or the demanding application according to the charging conditions.
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