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KR102616730B1 - Battery charging system and method using energy harvesting technology and wireless charging technology, and battery charging station operating system and method using the same - Google Patents

Battery charging system and method using energy harvesting technology and wireless charging technology, and battery charging station operating system and method using the same Download PDF

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KR102616730B1
KR102616730B1 KR1020210135970A KR20210135970A KR102616730B1 KR 102616730 B1 KR102616730 B1 KR 102616730B1 KR 1020210135970 A KR1020210135970 A KR 1020210135970A KR 20210135970 A KR20210135970 A KR 20210135970A KR 102616730 B1 KR102616730 B1 KR 102616730B1
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South Korea
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battery
unit
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battery charging
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정재형
노현규
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한화시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 에너지 하베스팅(energy harvesting) 기술과 무선 전력 전송기술을 접목하여 다수의 배터리를 순차적으로 충전하는 배터리 충전 시스템 및 방법, 이를 이용한 배터리 충전 스테이션 운용 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 에너지 하베스팅으로부터 제공받은 전력을 무선 전력 전송기술과 회전식 순차 충전방식을 이용하여 다수의 배터리를 연속적으로 충전하여 배터리 충전 이후 생산된 전력을 연속적으로 사용함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 충전 시스템 및 방법, 이를 이용한 배터리 충전 스테이션 운용 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging system and method for sequentially charging multiple batteries by combining energy harvesting technology and wireless power transmission technology, and a battery charging station operation system and method using the same. In detail, the present invention relates to a battery charging system and method, A battery charging system that can improve energy efficiency by continuously charging multiple batteries using the power provided from energy harvesting using wireless power transmission technology and a rotating sequential charging method, and continuously using the power produced after battery charging. It relates to a method, a battery charging station operation system and method using the same.

Description

에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템 및 방법, 이를 이용한 배터리 충전 스테이션 운용 시스템 및 방법{BATTERY CHARGING SYSTEM AND METHOD USING ENERGY HARVESTING TECHNOLOGY AND WIRELESS CHARGING TECHNOLOGY, AND BATTERY CHARGING STATION OPERATING SYSTEM AND METHOD USING THE SAME}Battery charging system and method using energy harvesting technology and wireless charging technology, battery charging station operating system and method using the same SAME}

본 발명은 에너지 하베스팅(energy harvesting) 기술과 무선 전력 전송기술을 접목하여 다수의 배터리를 순차적으로 충전하는 배터리 충전 시스템 및 방법, 이를 이용한 배터리 충전 스테이션 운용 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 에너지 하베스팅으로부터 제공받은 전력을 무선 전력 전송기술과 회전식 순차 충전방식을 이용하여 다수의 배터리를 연속적으로 충전하여 배터리 충전 이후 생산된 전력을 연속적으로 사용함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 충전 시스템 및 방법, 이를 이용한 배터리 충전 스테이션 운용 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging system and method for sequentially charging multiple batteries by combining energy harvesting technology and wireless power transmission technology, and a battery charging station operation system and method using the same. In detail, the present invention relates to a battery charging system and method, A battery charging system that can improve energy efficiency by continuously charging multiple batteries using the power provided from energy harvesting using wireless power transmission technology and a rotating sequential charging method, and continuously using the power produced after battery charging. It relates to a method, a battery charging station operation system and method using the same.

최근 버려지는 에너지들을 다시 유용한 에너지로 변환하는 에너지 하베스팅(energy harvesting)에 대한 관심이 집중되고 있다. 에너지 하베스팅은 버려지는 에너지를 수확(harvesting) 또는 이용하여 에너지를 재생산하는 기술로서, 에너지 흐름은 에너지 발생단계, 에너지 변환단계, 에너지 저장단계 및 에너지 소비단계로 진행된다.Recently, interest has been focused on energy harvesting, which converts wasted energy back into useful energy. Energy harvesting is a technology that reproduces energy by harvesting or using wasted energy. The energy flow progresses through an energy generation stage, an energy conversion stage, an energy storage stage, and an energy consumption stage.

에너지 발생단계에서는 신체에너지, 진동에너지, 열에너지, 중력에너지, 위치에너지, 광에너지 및 전자기에너지 등을 이용하여 에너지를 발생하고, 에너지 변환단계에서는 에너지 발생단계에서 발생된 에너지를 압전방식, 열전방식, 광전방식 또는 전자기방식 등을 사용하여 변환한다. 에너지 저장단계에서는 에너지 축적 및 보전이 가능하고 전기 누설이 적은 요소를 갖는 저장장치(배터리)에 저장하고, 에너지 소비단계에서는 에너지 저장단계에서 저장된 전력을 전력 소모품(장치)에서 소비한다. In the energy generation stage, energy is generated using body energy, vibration energy, thermal energy, gravitational energy, potential energy, light energy, and electromagnetic energy, and in the energy conversion stage, the energy generated in the energy generation stage is converted to piezoelectric, thermoelectric, Convert using photoelectric or electromagnetic methods. In the energy storage stage, it is stored in a storage device (battery) that allows for energy accumulation and conservation and has elements with low electrical leakage, and in the energy consumption stage, the power stored in the energy storage stage is consumed in power consumables (devices).

이와 같이, 에너지 발생단계와 에너지 변환단계에서 생산된 에너지는 에너지 소비단계에서 각종 전력 소모품(장치)들로 공급하기 위해 에너지 저장단계에서 저장장치에 저장되고, 이때, 에너지 저장장치로는 통상적으로 배터리를 사용하고 있다. In this way, the energy produced in the energy generation stage and the energy conversion stage is stored in a storage device in the energy storage stage to be supplied to various power consumables (devices) in the energy consumption stage. At this time, the energy storage device is usually a battery. is using .

에너지 하베스팅에서 배터리를 충전하기 위한 충전방식이 국내 공개특허 제10-2014-0094901호, 국내 공개특허 제10-2021-0060913호 등의 선행문헌에서 제안되었다. A charging method for charging a battery in energy harvesting has been proposed in prior literature such as Korean Patent Publication No. 10-2014-0094901 and Korean Patent Publication No. 10-2021-0060913.

도 1은 종래기술에 따른 에너지 하베스팅 기술을 이용한 배터리 충전 시스템의 구성도이다. Figure 1 is a configuration diagram of a battery charging system using energy harvesting technology according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 에너지 하베스팅 기술을 이용한 배터리 충전 시스템(10)은 다양한 방식으로 에너지를 발생하는 에너지원(11)에서 생산된 전력을 직류전력(DC 전원)으로 변환하여 배터리(13)로 공급하는 에너지 하베스팅 모듈(12)을 포함한다. Referring to Figure 1, the battery charging system 10 using energy harvesting technology according to the prior art converts the power produced by the energy source 11, which generates energy in various ways, into direct current power (DC power) to charge the battery. It includes an energy harvesting module (12) that supplies energy to (13).

에너지 하베스팅 모듈(12)은 에너지원(11)에서 생산된 전력을 직류전력으로 변환하는 하베스팅부(12a)와, 하베스팅부(12a)에서 변환된 직류전력을 안정화시켜 고품질의 직류전력으로 변환한 후 배터리(13)로 공급하는 전력 변환부(12b)를 포함한다. The energy harvesting module 12 includes a harvesting unit 12a that converts the power produced by the energy source 11 into direct current power, and a harvesting unit 12a that stabilizes the converted direct current power and converts it into high-quality direct current power. It includes a power conversion unit 12b that supplies power to the battery 13.

그리고, 전력 변환부(12b)에 의해 고품질로 변환된 직류전력은 배터리(13)에 저장되고, 배터리(13)에 저장된 직류전력은 전력 소모품로 공급되어 소비가 이루어진다. Then, the DC power converted to high quality by the power conversion unit 12b is stored in the battery 13, and the DC power stored in the battery 13 is supplied to power consumption products and consumed.

그러나, 종래기술에 따른 하베스팅 기술을 이용한 배터리 충전 시스템에서는에너지원으로부터 생산된 전력을 저장하는 저장장치로 단일 저장장치, 즉 단일 배터리를 사용함에 따라 단일 배터리가 완충된 이후에 에너지원으로부터 생산된 전력을 사용할 수 없는 문제가 있었다. 즉, 종래기술에 따른 배터리 충전 시스템에서는 에너지원에서 생산된 전력을 단일 배터리에 저장하였다가 공급하는 방식으로, 시스템 내부의 단일 저장장치인 배터리가 완충된 이후에 생산되는 전력은 사용할 수 없기 때문에 에너지원에서 생산된 전력이 불필요하게 버려져 낭비되는 문제가 발생하였다. However, in the battery charging system using harvesting technology according to the prior art, a single storage device, that is, a single battery, is used as a storage device to store the power produced from the energy source, so the power produced from the energy source is charged after the single battery is fully charged. There was a problem with power not being available. In other words, in the battery charging system according to the prior art, the power produced from the energy source is stored in a single battery and then supplied. Since the power produced after the battery, which is a single storage device inside the system, is fully charged, the energy cannot be used. A problem arose where power generated from the source was discarded unnecessarily and wasted.

KR 10-2021-0060913 A, 2021. 05. 27., "에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치"KR 10-2021-0060913 A, 2021. 05. 27., “Battery charging device for energy harvesting” KR 10-2014-0094901 A, 2014. 07. 31., "에너지 수확장치"KR 10-2014-0094901 A, 2014. 07. 31., “Energy harvesting device”

본 발명은 단일 배터리를 활용한 방식의 종래기술에 따른 배터리 충전 시스템에서 문제로 지적되고 있는 단일 배터리 충전 이후에 생산되는 전력이 불필요하게 낭비되는 문제점을 해결하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is an energy harvesting method that can improve energy efficiency by solving the problem of unnecessary waste of power produced after charging a single battery, which is pointed out as a problem in the battery charging system according to the prior art using a single battery. The purpose is to provide a battery charging system and method using technology and wireless charging technology.

즉, 본 발명은 에너지 하베스팅으로부터 제공받은 전력을 무선 충전 기술 중 하나인 무선 전력 전송기술과 회전식 순차 충전방식(반입 순서대로 배터리 연속 충전)을 이용하여 다수의 배터리를 연속적으로 충전하여 단일 배터리를 활용한 종래기술에 따른 배터리 충전 시스템에서 단일 배터리가 완충된 이후에 생산되는 전력들이 불필요하게 낭비되는 문제점을 원천적으로 해결할 수 있는 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In other words, the present invention uses the power provided from energy harvesting to continuously charge multiple batteries using wireless power transmission technology, which is one of the wireless charging technologies, and a rotary sequential charging method (continuous charging of batteries in the order of loading), thereby converting a single battery into a single battery. We provide a battery charging system and method using energy harvesting technology and wireless charging technology that can fundamentally solve the problem of unnecessary waste of power produced after a single battery is fully charged in the battery charging system according to the prior art. It has a purpose.

또한, 본 발명은 상기한 배터리 충전 시스템 및 방법을 이용하여 UAM(Urban Air Mobility, 도심항공교통), 전기차에 활용되는 충전 스테이션을 효율적으로 운용할 수 있는 배터리 충전 스테이션 운용 시스템 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. In addition, the present invention provides a battery charging station operation system and method that can efficiently operate a charging station used for UAM (Urban Air Mobility) and electric vehicles using the above-described battery charging system and method. There is a purpose.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전력을 생산하는 에너지원; 상기 에너지원으로부터 생산된 전력을 안정화시켜 직류전력으로 변환하는 에너지 하베스팅 모듈; 상기 하베스팅 모듈에서 변환된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 무선 전력전송 모듈; 및 다수의 충전용 배터리가 반입되고, 반입되는 순서대로 다수의 충전용 배터리를 순차적으로 투입하고, 상기 무선 전력전송 모듈에서 무선 전력전송방식으로 송신된 교류전력을 수신받아 투입되는 순서대로 순차적으로 다수의 충전용 배터리를 연속 충전하며, 충전이 완료된 충전용 배터리를 순차적으로 반출하는 충전 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템을 제공한다.The present invention for achieving the above object is an energy source that produces electric power; An energy harvesting module that stabilizes the power produced from the energy source and converts it into direct current power; A wireless power transmission module that converts the direct current power converted by the harvesting module into alternating current power; And a plurality of rechargeable batteries are brought in, a plurality of rechargeable batteries are sequentially introduced in the order in which they are brought in, and AC power transmitted by the wireless power transmission method is received from the wireless power transmission module and a plurality of rechargeable batteries are sequentially introduced in the order of introduction. Provides a battery charging system using energy harvesting technology and wireless charging technology, which includes a charging stage that continuously charges rechargeable batteries and sequentially transports fully charged rechargeable batteries.

또한, 상기 하베스팅 모듈은 상기 에너지원에서 생산된 전력을 직류전력으로 변환하는 하베스팅부; 및 상기 하베스팅부에서 변환된 직류전력을 안정화시키는 제1 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the harvesting module includes a harvesting unit that converts power produced from the energy source into direct current power; and a first power conversion unit that stabilizes the direct current power converted in the harvesting unit.

또한, 상기 무선 전력전송 모듈은 상기 제1 전력 변환부에서 제공된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 제2 전력 변환부; 및 상기 제2 전력 변환부에서 변환된 교류전력을 다수의 충전용 배터리로 송신하는 송신 코일부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the wireless power transmission module includes a second power conversion unit that converts direct current power provided from the first power conversion unit into alternating current power; and a transmission coil unit that transmits the AC power converted by the second power conversion unit to a plurality of rechargeable batteries.

또한, 상기 다수의 충전용 배터리는 각각, 상기 송신 코일부에서 송신된 교류전력을 수신하는 수신 코일부; 상기 수신 코일부를 통해 수신된 교류전력을 직류전력으로 변환하는 제3 전력 변환부; 및 상기 제3 전력 변환부에서 변환된 직류전력을 저장하는 전력 저장부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the plurality of rechargeable batteries each include a receiving coil unit that receives alternating current power transmitted from the transmitting coil unit; a third power conversion unit that converts alternating current power received through the receiving coil unit into direct current power; and a power storage unit that stores direct current power converted in the third power conversion unit.

또한, 상기 충전 스테이지는 다수의 충전용 배터리를 순차적으로 반입하는 배터리 반입부; 상기 송신 코일부로부터 무선 전력전송방식으로 송신된 전력을 이용하여 상기 배터리 반입부를 통해 순차적으로 반입된 다수의 충전용 배터리를 충전하는 배터리 충전 도크부; 상기 배터리 충전 도크부에서 충전되는 다수의 충전용 배터리의 완충 상태를 감지하는 배터리 완충 확인부; 상기 배터리 완충 확인부를 통해 확인된 다수의 충전용 배터리를 반출하는 배터리 반출부; 상기 배터리 반입부를 통해 반입된 충전용 배터리를 상기 배터리 충전 도크부로 이송하는 제1 배터리 이송부; 및 상기 배터리 완충 감지부에 의해 완충이 확인된 충전용 배터리를 상기 배터리 반출부로 이송하는 제2 배터리 이송부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the charging stage includes a battery introduction unit that sequentially introduces a plurality of rechargeable batteries; a battery charging dock unit that charges a plurality of rechargeable batteries sequentially brought in through the battery loading unit using power transmitted through a wireless power transmission method from the transmitting coil unit; a battery charging confirmation unit that detects the fully charged state of a plurality of rechargeable batteries being charged in the battery charging dock unit; a battery export unit that exports a plurality of rechargeable batteries confirmed through the battery charge confirmation unit; a first battery transfer unit that transfers the rechargeable battery brought in through the battery loading unit to the battery charging dock unit; and a second battery transfer unit that transfers the rechargeable battery, whose full charge is confirmed by the battery charge detection unit, to the battery delivery unit.

또한, 상기 배터리 충전 도크부는 상기 송신 코일부를 통해 송신된 전력을 수신하는 수신 코일부; 및 상기 수신 코일부를 통해 수신된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 배터리 충전 도크부로 순차적으로 투입되는 다수의 충전용 배터리로 공급하는 제3 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the battery charging dock unit includes a receiving coil unit that receives power transmitted through the transmitting coil unit; And it may be characterized by including a third power conversion unit that converts the alternating current power received through the receiving coil unit into direct current power and supplies it to a plurality of rechargeable batteries that are sequentially input into the battery charging dock unit.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에너지원을 통해 생산된 전력을 에너지 하베스팅 모듈을 통해 직류전력으로 변환하는 과정; 무선 전력전송 모듈을 통해 상기 에너지 하베스팅 모듈을 통해 변환된 직류전력을 교류전력으로 변환한 후 무선 전력전송 방식으로 충전 스테이지로 송신하는 과정; 및 상기 충전 스테이지로 반입된 다수의 충전용 배터리를 반입된 순서대로 순차적으로 배터리 충전 도크부로 투입하고, 무선 전력전송 방식으로 상기 무선 전력전송 모듈로부터 송신된 전력을 이용하여 충전하며, 충전이 완료된 충전용 배터리를 반출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the present invention to achieve the above object includes a process of converting power produced through an energy source into direct current power through an energy harvesting module; A process of converting direct current power converted through the energy harvesting module into alternating current power through a wireless power transmission module and then transmitting it to the charging stage through wireless power transmission; And a plurality of rechargeable batteries brought into the charging stage are sequentially introduced into the battery charging dock in the order in which they are brought in, and charged using power transmitted from the wireless power transmission module in a wireless power transmission method, and charging is completed. It may be characterized as including a process of taking out the battery.

또한, 상기 다수의 충전용 배터리는 각각 자체적으로 상기 무선 전력전송 모듈에서 송신된 교류전력을 수신하고, 수신된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the plurality of rechargeable batteries may each independently receive AC power transmitted from the wireless power transmission module, convert the received AC power into DC power, and charge the battery.

또한, 상기 배터리 충전 도크부는 상기 무선 전력전송 모듈에서 송신된 교류전력을 수신하고, 수신된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 다수의 충전용 배터리를 충전하는 것을 특징으로 할 수 있다. Additionally, the battery charging dock unit may receive AC power transmitted from the wireless power transmission module, convert the received AC power into DC power, and charge a plurality of rechargeable batteries.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기한 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템을 이용하여 다수의 충전용 배터리를 충전하는 배터리 충전 스테이션; 상기 배터리 충전 스테이션에서 충전된 다수의 충전용 배터리를 보관하는 배터리 보관소; 및 UAM(Urban Air Mobility) 또는 전기차 배터리에 대한 교환 요청시 상기 배터리 보관소에 저장된 다수의 충전용 배터리를 제공받아 교환하는 배터리 교환 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 스테이션 운용 시스템을 제공한다.In addition, the present invention for achieving the above object includes a battery charging station that charges a plurality of rechargeable batteries using a battery charging system using the above-described energy harvesting technology and wireless charging technology; a battery storage unit that stores a plurality of rechargeable batteries charged at the battery charging station; and a battery exchange station that receives and exchanges a plurality of rechargeable batteries stored in the battery storage when a request is made to exchange a UAM (Urban Air Mobility) or electric vehicle battery.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기한 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템을 포함하는 배터리 충전 스테이션 내에서 충전 스테이지로 반입되는 순서대로 순차적으로 다수의 충전용 배터리를 연속 충전하는 과정; 상기 배터리 충전 스테이션에서 충전된 다수의 충전용 배터리를 배터리 보관소에 보관하는 과정; 및 UAM(Urban Air Mobility) 또는 전기차 배터리에 대한 교환 요청시 상기 배터리 보관소에 저장된 다수의 충전용 배터리를 제공받아 배터리 교환 스테이션에서 교환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 스테이션 운용 방법을 제공한다.In addition, the present invention to achieve the above object is to sequentially charge a plurality of rechargeable batteries in the order in which they are brought into the charging stage within a battery charging station including a battery charging system using the above-described energy harvesting technology and wireless charging technology. Continuous charging process; A process of storing a plurality of rechargeable batteries charged at the battery charging station in a battery storage; And upon request for replacement of UAM (Urban Air Mobility) or electric vehicle batteries, a method of operating a battery charging station is provided, comprising receiving a plurality of rechargeable batteries stored in the battery storage and exchanging them at a battery exchange station. .

본 발명에 따른 배터리 충전 시스템 및 방법에 의하면, 에너지 하베스팅으로부터 제공받은 전력을 무선 충전 기술 중 하나인 무선 전력 전송기술과 회전식 순차 충전방식을 이용하여 다수의 배터리를 연속적으로 충전함으로써 에너지원에서 생산된 전력을 낭비없이 최대한 활용하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. According to the battery charging system and method according to the present invention, the power provided from energy harvesting is produced from an energy source by continuously charging a plurality of batteries using wireless power transmission technology, which is one of the wireless charging technologies, and a rotating sequential charging method. Energy efficiency can be improved by making full use of the available power without wasting it.

또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 스테이션 운용 시스템 및 방법에 의하면, 상기한 배터리 충전 시스템 및 방법을 이용하여 충전된 친환경 배터리를 UAM(도심항공교통)이나 전기차 배터리를 교환하기 위한 교환 스테이션을 효율적으로 운용할 수 있다. In addition, according to the battery charging station operation system and method according to the present invention, an exchange station for exchanging eco-friendly batteries charged using the above-described battery charging system and method for UAM (urban air transportation) or electric vehicle batteries is efficiently operated. can do.

도 1은 종래기술에 따른 에너지 하베스팅 기술을 이용한 배터리 충전 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 간략하게 도시한 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 에너지 하베스팅 모듈의 세부 구성도.
도 4는 도 2에 도시된 무선 전력전송 모듈의 세부 구성도.
도 5는 도 2에 도시된 충전용 배터리의 세부 구성도.
도 6은 도 2에 도시된 충전 스테이지의 세부 구성도.
도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 배터리 충전 도크부의 세부 구성도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 스테이션 운용 시스템의 구성도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 스테이션 운용 방법의 흐름도.
Figure 1 is a configuration diagram of a battery charging system using energy harvesting technology according to the prior art.
Figure 2 is a schematic diagram illustrating a battery charging system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the energy harvesting module shown in FIG. 2.
FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the wireless power transmission module shown in FIG. 2.
Figure 5 is a detailed configuration diagram of the rechargeable battery shown in Figure 2.
Figure 6 is a detailed configuration diagram of the charging stage shown in Figure 2.
Figure 7 is a detailed configuration diagram of a battery charging dock according to another example of the present invention.
8 is a flowchart of a battery charging method according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a configuration diagram of a battery charging station operation system according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a flowchart of a method of operating a battery charging station according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현되는 것을 배제하지 않으며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and does not exclude implementation in various different forms, but only the embodiments of the present invention are intended to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to those skilled in the art. It is provided to fully inform the user of the scope of the invention. In the drawings, like symbols refer to like elements.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram illustrating a battery charging system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 시스템(20)은 다양한 방식으로 에너지를 생산하는 에너지원(21)으로부터 생산된 전력을 제공받아 고품질의 직류전력으로 변환하는 에너지 하베스팅 모듈(22)과, 에너지 하베스팅 모듈(22)로부터 변환된 직류전력을 교류전력(AC 전원)으로 변환한 후 충전 스테이지(24)에 반입된 다수의 충전용 배터리(#1~#8)로 송신하는 무선 전력전송 모듈(23)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the battery charging system 20 according to an embodiment of the present invention is an energy harvesting module that receives power generated from an energy source 21 that produces energy in various ways and converts it into high-quality direct current power. (22), the direct current power converted from the energy harvesting module 22 is converted into alternating current power (AC power) and then transmitted to a plurality of rechargeable batteries (#1 to #8) carried in the charging stage 24. It includes a wireless power transmission module 23.

에너지원(21)은 신체에너지, 진동에너지, 열에너지, 중력에너지, 위치에너지, 광에너지 또는 전자기에너지들 중 어느 하나를 이용하여 전력을 생산하는 에너지 발생원으로서, 예를 들어, 태양광장치, 풍력장치, 압전장치 또는 RF 장치일 수 있다. The energy source 21 is an energy generator that produces power using any one of body energy, vibration energy, thermal energy, gravitational energy, potential energy, light energy, or electromagnetic energy, for example, a solar power device or a wind power device. , it may be a piezoelectric device or an RF device.

도 3은 도 2에 도시된 에너지 하베스팅 모듈의 세부 구성도이다. FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the energy harvesting module shown in FIG. 2.

도 3과 같이, 에너지 하베스팅 모듈(22)은 에너지원(21)에서 생산된 전력을 직류전력으로 변환하는 하베스팅부(22a)와, 하베스팅부(22a)에서 변환된 저품질의 직류전력을 안정화시켜 고품질의 직류전력으로 변환하는 제1 전력 변환부(22b)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the energy harvesting module 22 includes a harvesting unit 22a that converts the power produced by the energy source 21 into direct current power, and a harvesting unit 22a that stabilizes the low-quality direct current power converted by the harvesting unit 22a. It includes a first power conversion unit 22b that converts high-quality direct current power.

제1 전력 변환부(22b)는 하베스팅부(22a)에서 변환된 저품질의 직류전력, 즉 안정화되지 않은 직류전력을 필요로 하는 전압으로 변환하거나, 혹은 일정 크기로 안정화시켜 고품질의 직류전력으로 변환한 후 무선 전력전송 모듈(23)으로 제공한다. The first power conversion unit 22b converts the low-quality DC power converted in the harvesting unit 22a, that is, unstabilized DC power, into the required voltage, or stabilizes it to a certain size and converts it into high-quality DC power. Then, it is provided as a wireless power transmission module (23).

도 4는 도 2에 도시된 무선 전력전송 모듈의 세부 구성도이다. FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the wireless power transmission module shown in FIG. 2.

도 4와 같이, 무선 전력전송 모듈(23)은 무선으로 전력을 충전 스테이지(24)로 송신하는 모듈로서, 무선 전력전송 방식으로는 자기유도방식, 자기공명방식 또는 전자기파(Radio Fequency)방식 중 어느 하나의 방식을 사용할 수 있다. 본 발명에서 무선 전력전송 모듈(23)은 일례로 자기유도방식을 사용하여 전력을 송신할 수 있다. As shown in FIG. 4, the wireless power transmission module 23 is a module that wirelessly transmits power to the charging stage 24. The wireless power transmission method may be any of the magnetic induction method, magnetic resonance method, or electromagnetic wave (radio frequency) method. You can use one method. In the present invention, the wireless power transmission module 23 can transmit power using a magnetic induction method, for example.

무선 전력전송 모듈(23)은 에너지 하베스팅 모듈(22)의 제1 전력 변환부(22b)를 통해 안정화된 고품질의 직류전력을 제공받아 교류전력으로 변환하는 제2 전력 변환부(23a)와, 제2 전력 변환부(23a)에서 변환된 교류전력을 충전 스테이지(24)에 반입된 다수의 충전용 배터리(#1~#8)로 송신하는 송신 코일부(23b)를 포함한다. The wireless power transmission module 23 includes a second power conversion unit 23a that receives stabilized high-quality direct current power through the first power conversion unit 22b of the energy harvesting module 22 and converts it into alternating current power, It includes a transmission coil unit 23b that transmits the AC power converted in the second power conversion unit 23a to a plurality of rechargeable batteries (#1 to #8) carried in the charging stage 24.

도 5는 도 2에 도시된 충전용 배터리의 세부 구성도이다. FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the rechargeable battery shown in FIG. 2.

도 5와 같이, 충전용 배터리(#1~#8)는 각각 무선 전력전송 모듈(23)의 송신 코일부(23b)에서 송신된 교류전력을 수신하는 수신 코일부(25a)와, 수신 코일부(25a)를 통해 수신된 교류전력을 직류전력으로 변환하는 제3 전력 변환부(25b)와, 제3 전력 변환부(25b)에서 변환된 직류전력을 저장하는 전력 저장부(25c)를 포함한다. As shown in FIG. 5, the rechargeable batteries (#1 to #8) have a receiving coil unit (25a) and a receiving coil unit that receive AC power transmitted from the transmitting coil unit (23b) of the wireless power transmission module 23, respectively. It includes a third power conversion unit 25b that converts the AC power received through (25a) into direct current power, and a power storage unit 25c that stores the DC power converted in the third power conversion unit 25b. .

도 6은 도 2에 도시된 충전 스테이지의 세부 구성도이다. FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the charging stage shown in FIG. 2.

도 6과 같이, 본 발명에 따른 충전 스테이지(24)는 충전용 배터리(#1~#8)을 순차적으로 반입하는 배터리 반입부(24a)와, 배터리 반입부(24a)를 통해 순차 반입된 충전용 배터리(#1~#8)를 무선 전력전송 모듈(23)과 접촉시키는 배터리 충전 도크부(24c)와, 배터리 충전 도크부(24c)에서 충전되는 다수의 충전용 배터리(#1~#8)의 완충 상태를 감지하는 배터리 완충 확인부(24d)와, 완충된 충전용 배터리(#1~#8)를 반출하는 배터리 반출부(24f)를 포함한다. 그리고, 배터리 반입부(24a)를 통해 반입된 충전용 배터리(#1~#8)를 배터리 충전 도크부(24c)로 이송하는 제1 배터리 이송부(24b)와, 배터리 완충 감지부(24d)에 의해 완충이 확인된 충전용 배터리(#1~#8)를 배터리 반입부(24f)로 이송하는 제2 배터리 이송부(24e)를 포함한다. As shown in FIG. 6, the charging stage 24 according to the present invention includes a battery loading unit 24a for sequentially loading rechargeable batteries (#1 to #8), and charging batteries sequentially loaded through the battery loading unit 24a. A battery charging dock unit (24c) that contacts the batteries (#1 to #8) with the wireless power transmission module 23, and a plurality of rechargeable batteries (#1 to #8) charged in the battery charging dock unit (24c). ) and a battery discharge unit 24f that takes out the fully charged rechargeable batteries (#1 to #8). In addition, the first battery transfer unit 24b transfers the rechargeable batteries (#1 to #8) brought in through the battery loading unit 24a to the battery charging dock unit 24c, and the battery full charge detection unit 24d. It includes a second battery transfer unit 24e that transfers the rechargeable batteries (#1 to #8), whose full charge is confirmed, to the battery loading unit 24f.

배터리 충전 도크부(24c)는 무선 전력전송 모듈(23)의 송신 코일부(23b)로부터 송신되는 교류전력을 안정적으로 수신할 수 있도록 충전용 배터리(#1~#8)를 무선 전력전송 모듈(23)과 접촉시키거나, 송신 코일부(23b)로부터 송신되는 교류전력을 안정적으로 수신할 수 있는 수신영역에 위치시킨다. 즉, 본 발명의 일례로 충전용 배터리(#1~#8)는 도 5와 같이, 각각 수신 코일부(25a)와 제3 전력 변환부(25b)를 자체적으로 내부에 구비함에 따라 충전용 배터리(#1~#8)가 무선 전력전송 모듈(23)의 송신 코일부(23b)로부터 송신되는 교류전력을 안정적으로 수신할 수 있도록 수신 코일부(25a)가 무선 전력전송 모듈(23)의 송신 코일부(23b)와 접촉되도록 정렬한다. The battery charging dock unit 24c connects rechargeable batteries (#1 to #8) to the wireless power transmission module ( 23) or placed in a receiving area where the alternating current power transmitted from the transmitting coil unit 23b can be stably received. That is, as an example of the present invention, the rechargeable batteries (#1 to #8) each have a receiving coil unit (25a) and a third power conversion unit (25b) inside, as shown in FIG. 5. The receiving coil unit 25a transmits the transmitting coil unit 23 so that (#1 to #8) can stably receive AC power transmitted from the transmitting coil unit 23b of the wireless power transmission module 23. Align so as to contact the coil portion (23b).

배터리 완충 확인부(24d)는 배터리 충전 도크부(24c)에서 충전이 진행되고 있는 충전용 배터리(#1~#8)의 충전 상태, 즉 완충 상태를 확인하기 위한 것으로, 센서를 통해 완충량을 감지하거나, 혹은 충전 스테이지(24)에 반입되기 전 충전용 배터리(#1~#8)의 현재 충전량을 기준으로 산출된 완충시간(현재 충전량을 기준으로 완충될 때까지 걸리는 시간)을 토대로 충전용 배터리(#1~#8)의 완충 상태를 확인한다. The battery full charge confirmation unit 24d is for checking the state of charge, that is, the fully charged state, of the rechargeable batteries (#1 to #8) being charged in the battery charging dock unit 24c, and measures the full charge amount through a sensor. Detected or for charging based on the full charge time (the time it takes to be fully charged based on the current charge amount) calculated based on the current charge amount of the rechargeable batteries (#1 to #8) before being brought into the charging stage 24. Check the fully charged state of the batteries (#1 to #8).

제1 배터리 이송부(24b)는 충전 스테이지(24) 내에서 일방향, 가령 시계방향으로 충전 스테이지(24) 내에 반입된 순서대로 충전용 배터리(#1~#8)를 배터리 충전 도크부(24c)로 이송하고, 제2 배터리 이송부(24e)는 배터리 완충 확인부(24d)에 완충이 확인된 충전용 배터리를 순차적으로 배터리 반출부(24f)로 이송하여 배출한다. 이를 통해 도 2와 같이, 충전용 배터리(#1~#8)는 제1 및 제2 배터리 이송부(24b, 24e)에 의해 회전방향으로 반입된 순서대로 연속 충전된 후 순차적으로 반출된다. The first battery transfer unit 24b transports the rechargeable batteries (#1 to #8) to the battery charging dock unit 24c in the order in which they are loaded into the charging stage 24 in one direction, for example, clockwise, within the charging stage 24. The second battery transfer unit 24e sequentially transfers and discharges the rechargeable batteries, whose full charge is confirmed by the battery charge confirmation unit 24d, to the battery discharge unit 24f. Through this, as shown in FIG. 2, the rechargeable batteries (#1 to #8) are continuously charged in the order in which they are loaded in the rotation direction by the first and second battery transfer units (24b, 24e) and then sequentially discharged.

도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 배터리 충전 도크부의 세부 구성도이다. Figure 7 is a detailed configuration diagram of a battery charging dock according to another example of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 배터리 충전 도크부(30)는 도 6에 도시된 배터리 충전 도크부(24c)의 기능에 더하여 무선 전력전송 모듈(23)의 송신 코일부(23b)를 통해 송신된 전력을 수신하는 수신 코일부(31)와, 수신 코일부(31)를 통해 수신된 교류전력을 직류전력으로 변환하는 제3 전력 변환부(32)를 포함한다. Referring to FIG. 7, the battery charging dock unit 30 according to another example of the present invention includes the transmission coil unit 23b of the wireless power transmission module 23 in addition to the function of the battery charging dock unit 24c shown in FIG. 6. ) and a third power conversion unit 32 that converts the alternating current power received through the receiving coil unit 31 into direct current power.

전술한 충전용 배터리(#1~#8)는 도 5와 같이, 각각 자체적으로 수신 코일부(25a)와 제3 전력 변환부(25b)가 내부에 구비되어 무선 전력전송 모듈(23)의 송신 코일부(23b)로부터 자기유도방식으로 전력을 공급받을 수 있으나, 현재 사용되고 있는 충전용 배터리는 수신 코일부와 제3 전력 변환부가 별도로 구성되어 있지 않는다. 따라서, 본 발명의 다른 예에 따른 배터리 충전 도크부(30)에서는 수신 코일부(31)와 제3 전력 변환부(32)를 각각 구비하여 충전용 배터리(#1~#8)를 충전시킨다. As shown in FIG. 5, the above-mentioned rechargeable batteries (#1 to #8) each have their own receiving coil unit (25a) and a third power conversion unit (25b) inside, thereby transmitting the wireless power transmission module (23). Power can be supplied through magnetic induction from the coil unit 23b, but the rechargeable battery currently in use does not have a separate receiving coil unit and a third power conversion unit. Accordingly, the battery charging dock unit 30 according to another example of the present invention is provided with a receiving coil unit 31 and a third power conversion unit 32, respectively, to charge the rechargeable batteries (#1 to #8).

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 흐름도이다. Figure 8 is a flowchart of a battery charging method according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 8을 참조하면, 에너지원(21)을 통해 생산된 전력을 에너지 하베스팅 모듈(22)을 통해 고품질의 직류전력으로 변환한 후 무선 전력전송 모듈(23)을 통해 교류전력으로 변환한 후 무선 전력전송 방식으로 충전 스테이지(24)로 송신한다(S1~S3).Referring to Figures 2 and 8, the power produced through the energy source 21 is converted into high-quality direct current power through the energy harvesting module 22 and then converted into alternating current power through the wireless power transmission module 23. Then, it is transmitted to the charging stage 24 using wireless power transmission (S1 to S3).

이어서, 충전용 배터리(#1~#8)에 자체 구비된 수신 코일부(25a)와 제3 전력 변환부(25b), 또는 수신 코일부와 제3 전력 변환부를 구비하고 있지 않는 충전용 배터리의 경우에는 배터리 충전 도크부(30)에 구비된 수신 코일부(31)와 제3 전력 변환부(32)를 통해 전력을 제공받아 충전한다(S4). 이때, 도 2와 같이, 충전 스테이지(24)에 반입된 순서대로 충전용 배터리를 순차적으로 연속적으로 충전한다. 즉, 반입→충전→반출 과정을 연속적으로 실시하여 다수의 충전용 배터리를 연속 충전한다. Next, the receiving coil unit 25a and the third power conversion unit 25b provided in the rechargeable batteries (#1 to #8), or the rechargeable battery not equipped with the receiving coil unit and the third power conversion unit. In this case, power is provided and charged through the receiving coil unit 31 and the third power conversion unit 32 provided in the battery charging dock unit 30 (S4). At this time, as shown in FIG. 2, the rechargeable batteries are sequentially and continuously charged in the order in which they are loaded into the charging stage 24. In other words, the process of import → charge → export is carried out continuously to continuously charge multiple rechargeable batteries.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 스테이션 운용 시스템의 구성도이다. Figure 9 is a configuration diagram of a battery charging station operation system according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 스테이션 운용 시스템(100)은 에너지원(110)과, 배터리 충전 스테이션(120)과, 배터리 충전 스테이션(120)에 충전되어 반출된 배터리를 보관하는 배터리 보관소(130)와, 배터리 보관소(130)에 보관된 배터리를 교환하는 배터리 교환 스테이션(140)를 포함한다. 이때, 배터리 충전 스테이션(120)은 도 2에 도시된 에너지 하베스팅 모듈(22)과, 무선 전력전송 모듈(23)과, 충전 스테이지(24)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 9, the battery charging station operation system 100 according to an embodiment of the present invention provides an energy source 110, a battery charging station 120, and a battery charged and shipped from the battery charging station 120. It includes a battery storage 130 to store the battery, and a battery exchange station 140 to exchange the batteries stored in the battery storage 130. At this time, the battery charging station 120 may be configured to include an energy harvesting module 22, a wireless power transmission module 23, and a charging stage 24 shown in FIG. 2.

배터리 교환 스테이션(140)은 UAM(Urban Air Mobility, 도심항공교통), 전기차에 사용되는 배터리와 교환하기 위한 스테이션으로서, 배터리 충전 스테이션(120)에서 친환경적으로 충전된 배터리들을 UAM 또는 전기차 배터리와 교환할 수 있다. The battery exchange station 140 is a station for exchanging batteries used in UAM (Urban Air Mobility) and electric vehicles. The batteries charged in an environmentally friendly manner at the battery charging station 120 can be exchanged for UAM or electric vehicle batteries. You can.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 스테이션 운용 방법의 흐름도이다. Figure 10 is a flowchart of a battery charging station operation method according to an embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10을 참조하면, 도 8과 같은 방법으로 에너지원(110)에서 생산된 전력을 이용하여 친환경 배터리를 배터리 충전 스테이션(120)에서 연속 충전한다(S11, S12). 이후, 충전이 완료된 친환경 배터리를 배터리 보관소(130)에 저장한 후, 교환 요청시 배터리 교환 스테이션(140)에서 방전된 배터리와 교환한다(S13, S14).Referring to FIGS. 9 and 10 , the eco-friendly battery is continuously charged at the battery charging station 120 using the power produced by the energy source 110 in the same manner as in FIG. 8 (S11, S12). Thereafter, the fully charged eco-friendly battery is stored in the battery storage 130, and then exchanged with the discharged battery at the battery exchange station 140 when an exchange is requested (S13, S14).

상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated using specific terms, but such terms are only for clearly describing the present invention, and the embodiments of the present invention and the described terms are in accordance with the technical spirit of the following claims. It is obvious that various changes and changes can be made without departing from the scope. These modified embodiments should not be understood individually from the spirit and scope of the present invention, but should be regarded as falling within the scope of the claims of the present invention.

10, 20 : 배터리 충전 시스템 11, 21, 110 : 에너지원
12, 22 : 에너지 하베스팅 모듈 12a, 22a : 하베스팅부
12b : 전력 변환부 13 : 배터리
23 : 무선 전력전송 모듈 24 : 충전 스테이지
22b : 제2 전력 변환부 23a : 제2 전력 변환부
23b : 송신 코일부 24a : 배터리 반입부
24b : 제1 배터리 이송부 24c, 30 : 배터리 충전 도크부
24d : 배터리 완충 확인부 24e : 제2 배터리 이송부
24f : 배터리 반출부 25a, 31 : 수신 코일부
25b, 32 : 제3 전력 변환부 25c : 전력 저장부
100 : 배터리 충전 스테이션 운용 시스템
120 : 배터리 충전 스테이션 130 : 배터리 보관소
140 : 배터리 교환 스테이션
10, 20: Battery charging system 11, 21, 110: Energy source
12, 22: Energy harvesting module 12a, 22a: Harvesting unit
12b: Power conversion unit 13: Battery
23: wireless power transmission module 24: charging stage
22b: second power conversion unit 23a: second power conversion unit
23b: Transmitting coil part 24a: Battery inlet part
24b: first battery transfer unit 24c, 30: battery charging dock unit
24d: Battery fully charged confirmation unit 24e: Second battery transfer unit
24f: Battery carrying out part 25a, 31: Receiving coil part
25b, 32: third power conversion unit 25c: power storage unit
100: Battery charging station operation system
120: Battery charging station 130: Battery storage
140: Battery exchange station

Claims (11)

전력을 생산하는 에너지원;
상기 에너지원으로부터 생산된 전력을 안정화시켜 직류전력으로 변환하는 에너지 하베스팅 모듈;
상기 하베스팅 모듈에서 변환된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 무선 전력전송 모듈; 및
다수의 충전용 배터리가 반입되고, 반입되는 순서대로 다수의 충전용 배터리를 순차적으로 투입하고, 상기 무선 전력전송 모듈에서 무선 전력전송방식으로 송신된 교류전력을 수신받아 투입되는 순서대로 순차적으로 다수의 충전용 배터리를 연속 충전하며, 충전이 완료된 충전용 배터리를 순차적으로 반출하는 충전 스테이지;를 포함하고,
상기 하베스팅 모듈은,
상기 에너지원에서 생산된 전력을 직류전력으로 변환하는 하베스팅부; 및
상기 하베스팅부에서 변환된 직류전력을 안정화시키는 제1 전력 변환부;를 포함하며,
상기 무선 전력전송 모듈은,
상기 제1 전력 변환부에서 제공된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 제2 전력 변환부; 및
상기 제2 전력 변환부에서 변환된 교류전력을 다수의 충전용 배터리로 송신하는 송신 코일부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템.
an energy source that produces electricity;
An energy harvesting module that stabilizes the power produced from the energy source and converts it into direct current power;
A wireless power transmission module that converts the direct current power converted by the harvesting module into alternating current power; and
A plurality of rechargeable batteries are brought in, a plurality of rechargeable batteries are sequentially introduced in the order in which they are brought in, and AC power transmitted by the wireless power transmission method is received from the wireless power transmission module and a plurality of rechargeable batteries are sequentially introduced in the order of introduction. A charging stage that continuously charges the rechargeable battery and sequentially takes out the fully charged rechargeable battery,
The harvesting module is,
A harvesting unit that converts the power produced from the energy source into direct current power; and
It includes a first power conversion unit that stabilizes the direct current power converted by the harvesting unit,
The wireless power transmission module,
a second power conversion unit that converts direct current power provided from the first power conversion unit into alternating current power; and
a transmission coil unit that transmits the AC power converted by the second power conversion unit to a plurality of rechargeable batteries;
A battery charging system using energy harvesting technology and wireless charging technology, comprising:
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 충전용 배터리는 각각,
상기 송신 코일부에서 송신된 교류전력을 수신하는 수신 코일부;
상기 수신 코일부를 통해 수신된 교류전력을 직류전력으로 변환하는 제3 전력 변환부; 및
상기 제3 전력 변환부에서 변환된 직류전력을 저장하는 전력 저장부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템.
According to claim 1,
Each of the plurality of rechargeable batteries,
a receiving coil unit that receives alternating current power transmitted from the transmitting coil unit;
a third power conversion unit that converts alternating current power received through the receiving coil unit into direct current power; and
a power storage unit that stores direct current power converted in the third power conversion unit;
A battery charging system using energy harvesting technology and wireless charging technology, comprising:
제 1 항에 있어서,
상기 충전 스테이지는,
다수의 충전용 배터리를 순차적으로 반입하는 배터리 반입부;
상기 송신 코일부로부터 무선 전력전송방식으로 송신된 전력을 이용하여 상기 배터리 반입부를 통해 순차적으로 반입된 다수의 충전용 배터리를 충전하는 배터리 충전 도크부;
상기 배터리 충전 도크부에서 충전되는 다수의 충전용 배터리의 완충 상태를 감지하는 배터리 완충 확인부;
상기 배터리 완충 확인부를 통해 확인된 다수의 충전용 배터리를 반출하는 배터리 반출부;
상기 배터리 반입부를 통해 반입된 충전용 배터리를 상기 배터리 충전 도크부로 이송하는 제1 배터리 이송부; 및
상기 배터리 완충 감지부에 의해 완충이 확인된 충전용 배터리를 상기 배터리 반출부로 이송하는 제2 배터리 이송부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템.
According to claim 1,
The charging stage is,
A battery loading unit sequentially loading a plurality of rechargeable batteries;
a battery charging dock unit that charges a plurality of rechargeable batteries sequentially brought in through the battery loading unit using power transmitted through a wireless power transmission method from the transmitting coil unit;
a battery charging confirmation unit that detects the fully charged state of a plurality of rechargeable batteries being charged in the battery charging dock unit;
a battery export unit that exports a plurality of rechargeable batteries confirmed through the battery charge confirmation unit;
a first battery transfer unit that transfers the rechargeable battery brought in through the battery loading unit to the battery charging dock unit; and
a second battery transfer unit that transfers the rechargeable battery whose full charge is confirmed by the battery charge detection unit to the battery delivery unit;
A battery charging system using energy harvesting technology and wireless charging technology, comprising:
제 5 항에 있어서,
상기 배터리 충전 도크부는,
상기 송신 코일부를 통해 송신된 전력을 수신하는 수신 코일부; 및
상기 수신 코일부를 통해 수신된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 배터리 충전 도크부로 순차적으로 투입되는 다수의 충전용 배터리로 공급하는 제3 전력 변환부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템.
According to claim 5,
The battery charging dock unit,
a receiving coil unit that receives power transmitted through the transmitting coil unit; and
a third power conversion unit that converts the alternating current power received through the receiving coil unit into direct current power and supplies it to a plurality of rechargeable batteries sequentially inputted into the battery charging dock unit;
A battery charging system using energy harvesting technology and wireless charging technology, comprising:
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항, 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템을 이용하여 다수의 충전용 배터리를 충전하는 배터리 충전 스테이션;
상기 배터리 충전 스테이션에서 충전된 다수의 충전용 배터리를 보관하는 배터리 보관소; 및
UAM(Urban Air Mobility) 또는 전기차 배터리에 대한 교환 요청시 상기 배터리 보관소에 저장된 다수의 충전용 배터리를 제공받아 교환하는 배터리 교환 스테이션;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 스테이션 운용 시스템.
A battery charging station that charges a plurality of rechargeable batteries using a battery charging system using the energy harvesting technology and wireless charging technology of any one of claims 1, 4 to 6;
a battery storage unit that stores a plurality of rechargeable batteries charged at the battery charging station; and
A battery exchange station that receives and exchanges a plurality of rechargeable batteries stored in the battery storage when a request for exchange of UAM (Urban Air Mobility) or electric vehicle batteries is made;
A battery charging station operating system comprising:
제 1 항, 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 에너지 하베스팅 기술과 무선 충전 기술을 이용한 배터리 충전 시스템을 포함하는 배터리 충전 스테이션 내에서 충전 스테이지로 반입되는 순서대로 순차적으로 다수의 충전용 배터리를 연속 충전하는 과정;
상기 배터리 충전 스테이션에서 충전된 다수의 충전용 배터리를 배터리 보관소에 보관하는 과정; 및
UAM(Urban Air Mobility) 또는 전기차 배터리에 대한 교환 요청시 상기 배터리 보관소에 저장된 다수의 충전용 배터리를 제공받아 배터리 교환 스테이션에서 교환하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 스테이션 운용 방법.
A plurality of rechargeable batteries sequentially in the order in which they are brought into the charging stage in a battery charging station including a battery charging system using the energy harvesting technology and wireless charging technology of any one of claims 1, 4 to 6. A process of continuously charging;
A process of storing a plurality of rechargeable batteries charged at the battery charging station in a battery storage; and
A process of receiving a plurality of rechargeable batteries stored in the battery storage and exchanging them at a battery exchange station when requesting exchange for an Urban Air Mobility (UAM) or electric vehicle battery;
A method of operating a battery charging station comprising:
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