KR101552435B1

KR101552435B1 - 무정지 배터리 교환장치

Info

Publication number: KR101552435B1
Application number: KR1020140049436A
Authority: KR
Inventors: 최연호; 권오석; 이동하
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-09-11
Also published as: US20150311487A1; US10062883B2

Abstract

본 발명은, 전원을 공급받아 이동하는 이동체에 연결 설치되며, 일면에 이동체의 이동방향에 대응되는 방향으로 개방된 수용홈이 형성되고, 수용홈에는 걸림홈 및 전원연결접촉단자가 형성된 본체, 이동체에 전원을 공급하도록 본체의 수용홈에 삽입 장착되며, 걸림홈에 삽입 걸림되는 걸림돌기가 내외부로 인출 가능하게 구비되고, 전원연결접촉단자에 접촉되는 배터리접촉단자가 형성된 배터리팩, 이동체의 이동에 따른 수용홈으로의 배터리팩 장착방향에 대응되는 방향으로 연장 돌출되도록 배터리팩 일단에 결합 형성되어, 수용홈에 삽입 장착된 상태에서 사용된 배터리팩을 다른 충전상태의 배터리팩으로 교환시, 걸림돌기가 걸림홈에 걸림된 상태에서 해제되게 하는 교환돌기부를 포함하는 무정지 배터리 교환장치를 제공한다.

Description

무정지 배터리 교환장치{Non-stop battery changing system}

본 발명은 배터리 교환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리가 장착된 장치를 정지하지 않은 상태에서 배터리를 교환할 수 있는 무정지 배터리 교환장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기 자동차, 휴대폰 등 에너지 공급원으로 배터리를 사용하는 장치는 배터리로부터 에너지를 모두 사용한 후에는 배터리를 교환하거나 본체에 다른 전원을 연결하여 배터리를 충전하여 사용한다. 이때 배터리를 교환하는 방법은 전기자동차, 로봇 등 운행중인 시스템을 정지시키고 사용된 배터리를 분리한 후 충전된 배터리를 장착하는 과정으로 이루어진다.

그러나, 종래의 배터리 교환방법은 장치로부터 배터리를 분리하기 위해서 운행중인 시스템을 정지시켜야 하므로 시스템의 전원이 차단되어 그 시간 동안 장치의 가동을 중단시켜야 하는 문제가 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제2005-0019544호(2005.03.03)에 제시되고 있다.

본 발명은, 배터리를 사용하는 장치를 정지하지 않고 동작하는 상태에서 사용된 배터리와 충전된 배터리를 서로 교환할 수 있을 뿐만 아니라 장치가동시간의 유지와 동작의 연속성을 보장할 수 있는 무정지 배터리 교환장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 전원을 공급받아 이동하는 이동체에 연결 설치되며, 일면에 상기 이동체의 이동방향에 대응되는 방향으로 개방된 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈에는 걸림홈 및 전원연결접촉단자가 형성된 본체, 상기 이동체에 전원을 공급하도록 상기 본체의 수용홈에 삽입 장착되며, 상기 걸림홈에 삽입 걸림되는 걸림돌기가 내외부로 인출 가능하게 구비되고, 상기 전원연결접촉단자에 접촉되는 배터리접촉단자가 형성된 배터리팩, 상기 이동체의 이동에 따른 상기 수용홈으로의 상기 배터리팩 장착방향에 대응되는 방향으로 연장 돌출되도록 상기 배터리팩 일단에 결합 형성되어, 상기 수용홈에 삽입 장착된 상태에서 사용된 상기 배터리팩을 다른 충전상태의 상기 배터리팩으로 교환시, 상기 걸림돌기가 상기 걸림홈에 걸림된 상태에서 해제되게 하는 교환돌기부를 포함하는 무정지 배터리 교환장치를 제공한다.

또한, 상기 걸림돌기는 상기 배터리팩의 일측 및 타측에 구비되며, 상기 걸림홈은 상기 본체의 일단 및 타단에 함몰 형성될 수 있다.

또한, 상기 걸림돌기는 바 형상을 가지며, 상기 걸림돌기는 상기 배터리팩 장착방향에 수직한 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되며, 상기 걸림돌기는 스프링에 의해 탄성지지될 수 있다.

또한, 상기 전원연결접촉단자는 상호 수평상태로 이격 배치되는 전원(+)전극과, 전원(-)전극을 포함하고, 상기 배터리접촉단자는 상호 수평상태로 이격 배치되며, 상기 전원(+)전극과 상기 전원(-)전극에 대응 접촉되는 배터리(+)전극과, 배터리(-)전극을 포함하며, 상기 전원(-)전극과 상기 배터리(+)전극 및 상기 배터리(-)전극은 상기 배터리팩의 장착방향에 대응되는 방향으로 연장 형성되고, 상기 전원(+)전극은, 상기 배터리팩의 장착방향으로 상호 이격되게 배치되는 제1연결전극 및 제2연결전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 전원(+)전극은, 상기 제1연결전극과 상기 제2연결전극 및 상기 이동체와 전기적으로 연결되는 전원연결전극과, 상기 전원연결전극과 연결되는 각 상기 제1연결전극과 상기 제2연결전극 사이에 설치되는 다이오드를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 배터리(+)전극의 길이는, 상기 제1연결전극과 제2연결전극 사이의 간격보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 상기 전원(-)전극의 길이는, 상기 배터리(+)전극의 길이에 상기 전원(+)전극의 제1연결전극 길이 또는 제2연결전극의 길이를 더한 길이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 상기 배터리팩의 길이는, 상기 배터리(+)전극의 길이에 상기 전원(-)전극의 길이를 더한 길이보다 작도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 배터리팩 타단에는 상기 교환돌기부에 대응되는 돌기삽입홈이 함몰 형성되며, 상기 배터리팩에는, 상기 배터리팩의 장착방향에 수직한 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 트리거와, 상기 트리거의 길이방향 일단이 상기 돌기삽입홈 상에 돌출된 상태로 배치되도록 탄성 지지하는 한 쌍의 밀착스프링 및, 상기 트리거와 상기 걸림돌기를 연결하여, 상기 돌기삽입홈으로 상기 교환돌기부가 삽입시 상기 트리거의 밀림 이동에 대응되게 상기 걸림돌기가 이동되게 하면서, 상기 걸림돌기가 상기 걸림홈에 걸림된 상태에서 해제되게 하는 링크부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 링크부재는 랙피니언 기어일 수 있다.

또한, 상기 링크부재는, 상기 트리거와 상기 걸림돌기를 상호 반대방향으로 이동되게 할 수 있다.

본 발명에 따른 무정지 배터리 교환장치는, 본체의 수용홈에 설치된 상태에서 사용된 배터리팩을 완충된 배터리팩으로 교환시, 사용된 배터리팩을 완충된 배터리팩과 밀착되도록 이동체를 이동시키면, 완충된 배터리팩의 교환돌기부가 사용된 배터리팩의 걸림돌기를 본체의 걸림홈에 걸림된 상태에서 해제되게 한다. 이때, 본체의 전원연결접촉단자에는 배터리팩들의 배터리접촉단자가 접촉된 상태가 유지된 상태로 본체의 수용홈에는 완충된 배터리팩이 교환 장착됨으로서 이동체의 전원차단에 따른 정지상태가 발생하지 않게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무정지 배터리 교환장치의 구성단면도이다.
도 2는 도 1의 결합상태도이다.
도 3은 도 1의 개략 사시도이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무정지 배터리 교환장치의 교환상태도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무정지 배터리 교환장치의 구성단면도이며, 도 2는 도 1의 결합상태도이고, 도 3은 도 1의 개략사시도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 무정지 배터리 교환장치는, 본체(100), 배터리팩(200), 교환돌기부(300)를 구비한 상태로 로봇이나 전기자동차와 같은 이동체(도면미도시)에 장착되어 사용된 배터리팩(200)을 완충된 상기 배터리팩(200a)으로 교환시, 상기 이동체의 전원 차단없이 교환작업이 이루어지게 한다. 이때, 상기 이동체에는 상기 배터리팩(200,200a)으로부터 전원을 공급받는 전원관리부가 내장될 수 있으며, 상기 전원관리부로부터 공급된 전원으로 상기 이동체의 각종 동작이 이루어질 수 있게 된다.

상기 본체(100)는 상기 이동체에 연결 설치되어, 상기 이동체의 이동에 대응되게 이동하게 된다. 이러한, 상기 본체(100)의 일측에는 이후 설명될 배터리팩(200,200a)을 삽입 장착할 수 있는 공간부인 수용홈(110)이 형성된다. 이때, 상기 수용홈(110)은 상기 이동체의 이동에 따른 이후 설명될 배터리팩(200,200a)의 장착방향에 대응되는 방향으로 개방되도록 형성된다. 즉, 상기 본체(100)는 전체적으로 양단을 하방으로 절곡시킨 형상을 가지며, 절곡된 양단의 하단 테두리 부분에는 배터리팩(200,200a)을 절곡된 양단 사이의 상기 본체(100) 내측으로 장착 이동시 거치상태로 걸림시킬 수 있게 하는 걸림단(111)이 수평상태로 절곡 형성될 수 있다. 이같이, 상기 수용홈(110)이 상기 이동체의 이동방향에 대응되는 방향으로 개방되도록 형성되는 바, 이후 상기 이동체의 이동에 따른 배터리팩(200,200a)의 상기 수용홈(110)으로의 삽입 및 밀림에 의한 이탈을 통한 교환작업이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 본체(100)에는 상기 수용홈(110)으로 연통되도록 걸림홈(120)이 함몰 형성될 수 있다. 이러한, 상기 걸림홈(120)은 상호 대향되도록 상기 본체(100)의 하방 절곡된 일단 및 타단에 형성된다. 즉, 상기 걸림홈(120)은 상기 수용홈(110)으로 장착되는 배터리팩(200,200a) 장착방향에 수직선상에 상호 대향되게 배치된다. 이같은, 상기 걸림홈(120)에는 이후 설명될 배터리팩(200,200a)의 걸림돌기(210) 단부가 삽입 걸림된다.

또한, 상기 본체(100)에는 이후 설명될 배터리팩(200,200a)으로부터 전원을 공급받아 상기 이동체로 전달할 수 있게 하는 전원연결접촉단자(130)가 형성된다. 즉, 상기 전원연결접촉단자(130)는 상기 본체(100)의 수용홈(110)이 형성된 저면에 형성되어, 상기 수용홈(110)을 통해 상기 본체(100) 내측으로 삽입되는 배터리팩(200,200a)과 전기적으로 접촉하게 된다. 이러한, 상기 전원연결접촉단자(130)는 전원(+)전극(131), 전원(-)전극(136)을 포함한다. 이때, 상기 전원(+)전극(131)과 전원(-)전극(136)은 상호 수평상태로 이격 배치된 상태로 이후 설명될 배터리팩(200,200a)의 장착방향에 대응되는 방향으로 연장되도록 형성되어, 배터리팩(200,200a)의 교환에 따른 장착 이동시, 배터리팩(200,200a)과 전기적으로 접촉된 상태를 유지할 수 있게 된다. 여기서, 상기 전원(+)전극(131)은 이후 설명될 배터리팩(200,200a)의 배터리(+)전극(221)과 접촉하게 되며, 상기 전원(-)전극(136)은 배터리팩(200,200a)의 배터리(-)전극(222)과 접촉하게 된다.

이때, 상기 전원(+)전극(131)은 제1연결전극(132), 제2연결전극(133)으로 구성된다. 여기서, 상기 제1연결전극(132)과 상기 제2연결전극(133)은 배터리팩(200,200a)의 장착방향으로 상호 일정간격 이격되게 배치된다. 따라서, 사용된 배터리팩(200)이 완충된 배터리팩(200a)으로 교체되기 위한 상기 이동체의 이동에 따른 상기 수용홈(110)으로의 사용된 배터리팩(200)이 장착된 상태에서 완충된 배터리팩(200a)으로 교환시, 사용된 배터리팩(200)의 배터리(+)전극(221)은 상기 수용홈(110)에서 이탈할 때까지 상기 제1연결전극(132)과 접촉상태를 유지하고, 상기 수용홈(110)으로 삽입되는 완충된 배터리팩(200a)의 배터리(+)전극(221)은 상기 제2연결전극(133)과 접촉상태를 유지함으로서, 상기 이동체의 전원 끊김을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 상기 제1연결전극(132)과 상기 제2연결전극(133)의 사이의 이격 길이인 'N'은 이후 설명될 배터리팩(200a)의 배터리(+)전극(221)의 길이인 'A'보다 짧게 형성된다.

더불어, 상기 전원(+)전극(131)에는 전원연결전극(134)과 다이오드(135)를 추가로 연결 구비할 수 있다. 여기서, 상기 전원연결전극(134)은 상기 제1연결전극(132)과 상기 제2연결전극(133) 및 상기 이동체의 전원관리부에 각각 전기적으로 연결되어, 상기 제1연결전극(132)과 상기 제2연결전극(133)을 통해 전달되는 배터리팩(200,200a)의 전원을 상기 이동체의 전원관리부로 전달하게 된다. 이러한, 상기 전원연결전극(134)은 상기 본체(100)에 형성된다. 그리고, 상기 다이오드(135)는 상기 전원연결전극(134)과 상기 제1연결전극(132) 사이 및, 상기 전원연결전극(134)과 상기 제2연결전극(133) 사이에 각각 연결 설치된다. 이러한, 상기 다이오드(135)는 이후 설명될 배터리팩(200,200a)의 교환시, 완충된 배터리팩(200a)의 배터리(+)전극(221)이 상기 제2연결전극(133)과 접촉되고, 사용된 배터리팩(200)의 배터리(+)전극(221)이 상기 제1연결전극(132)과 접촉시, 완충된 배터리팩(200a)으로부터 사용된 배터리팩(200)으로의 전류흐름이 발생하는 것을 방지하게 된다.

상기 배터리팩(200,200a)은 상기 본체(100)의 수용홈(110) 상에 삽입 장착된 상태에서 상기 본체(100)의 전원연결접촉단자(130)와 전기적으로 연결되어, 상기 이동체의 전원관리부로 전원을 공급하여, 상기 이동체가 구동할 수 있게 한다. 이러한, 상기 배터리팩(200,200a)에는 상기 본체(100)의 걸림홈(120)에 길이방향 일단을 삽입 걸림되게 하는 걸림돌기(210)가 구비된다.

여기서, 상기 걸림돌기(210)는 일정한 길이를 가지는 바 형상부재로서, 상기 배터리팩(200,200a)의 외측에서 내측으로 인출입 가능하도록 상기 배터리팩(200,200a) 상에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 이때, 상기 걸림돌기(210)는 상기 배터리팩(200,200a)의 상기 본체(100) 수용홈(110)으로 삽입되는 장착방향과 수직한 방향으로 슬라이딩되도록 상기 배터팩(200,200a)에 설치된다. 이러한, 상기 걸림돌기(210)는 상기 배터리팩(200,200a)에 적어도 하나가 설치되나, 일실시예에서 상기 걸림돌기(210)는 상기 본체(100)의 하방으로 절곡된 일단 및 타단에 대향되는 상기 배터리팩(200,200a)의 일측 및 타측에 한 쌍을 인출입하도록 슬라이딩 가능하게 설치한다. 이때, 각각의 상기 걸림돌기(210)는 상기 본체(100) 수용홈(110)으로 삽입되는 상기 배터리팩(200,200a)의 장착방향과 수직하게 배치된다.

이러한, 상기 걸림돌기(210)는 상기 배터리팩(200,200a)에 설치된 상태에서 길이방향 일단이 상기 배터리팩(200,200a) 외측으로 돌출됨으로서 상기 본체(100)의 걸림홈(120)에 삽입 걸림되어, 상기 배터리팩(200,200a)이 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 삽입 장착된 상태에서 이탈하지 않도록 상기 배터리팩(200,200a)을 고정되게 한다. 반면, 상기 걸림돌기(210)는 상기 배터리팩(200,200a) 내측으로 길이방향 일단이 인입되면 상기 본체(100)의 걸림홈(120)에서 걸림된 상태가 해제되면서, 상기 배터리팩(200,200a)은 상기 본체(100)에 고정 장착된 상태에서 이탈 분리될 수 있는 상태가 된다. 여기서, 상기 걸림돌기(210)의 길이방향 타단은 스프링(211)에 의해 탄성지지된다. 따라서, 상기 걸림돌기(210)의 길이방향 일단은 상기 배터리팩(200,200a) 내측방향으로의 인위적인 당김힘이 발생하지 않는 상태에서는 상기 스프링(211)의 탄성력에 의해 항상 외측으로 돌출된 상태가 유지되어, 상기 걸림돌기(210)의 길이방향 일단이 상기 본체(100)의 걸림홈(120)에 안정적인 삽입 걸림상태가 유지된다.

그리고, 상기 배터리팩(200,200a)에는 상기 본체(100)의 전원연결접촉단자(130)와 접촉되는 배터리접촉단자(220)가 형성된다. 이러한, 상기 배터리접촉단자(220)는 상기 배터리팩(200,200a)의 전원을 상기 본체(100)로 전달되게 한다. 여기서, 상기 배터리접촉단자(220)는 배터리(+)전극(221), 배터리(-)전극(222)을 포함한다. 상기 배터리(+)전극(221)은 상기 전원연결접촉단자(130)의 전원(+)전극(132,133)과 접촉되며, 상기 배터리(-)전극(222)은 상기 전원연결접촉단자(130)의 전원(-)전극(136)과 접촉된다. 이때, 상기 배터리(+)전극(221)과 상기 배터리(-)전극(222)은 상기 배터리팩(200,200a)의 일면, 즉 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 삽입 장착시 상기 전원연결접촉단자(130)가 형성된 본체(100) 저면에 대향되는 면부에 형성된다. 여기서, 상기 배터리(+)전극(221)과 상기 배터리(-)전극(222)은 상호 수평상태로 이격 배치된 상태로 상기 본체(100)의 수용홈(110)으로 삽입되는 상기 배터리팩(200,200a) 장착방향에 대응되는 방향으로 연장되도록 형성되어, 배터리팩(200,200a)의 교환에 따른 장착 이동시, 상기 본체(100)의 전원(+)전극(132,133) 및 전원(-)전극(136)과 전기적으로 접촉된 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다. 이때, 상기 배터리(+)전극(221)의 길이는 앞서 설명한 바와 같이 상기 본체(100)의 제1연결전극(132)과 제2연결전극(133) 사이의 간격보다 길게 형성됨으로서, 상기 배터리팩(200,200a)의 교환시 상기 배터리(+)전극(221)과 상기 전원(+)전극(132,133) 간의 접촉 단절이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 배터리팩(200,200a)의 길이, 즉 상기 본체(100)의 수용홈(110)으로 삽입되는 상기 배터리팩(200,200a)의 장착방향에 대응되는 길이 'L'은 상기 배터리(+)전극(221)의 길이 'A'에 상기 전원(-)전극(136)의 길이 'M'을 더한 길이보다 작도록 형성된다. 이때, 상기 전원(-)전극(136)의 길이 'M'은, 상기 배터리(+)전극(221)의 길이 'A'에 상기 전원(+)전극(131)의 제1연결전극(132) 길이 'C' 또는 제2연결전극(133)의 길이 'B'를 더한 길이보다 길도록 형성된다. 따라서, 상기 배터리팩(200,200a)의 교환시, 상기 배터리팩(200,200a)의 배터리(+)전극(221)은 각각 상기 전원(+)전극(131)의 제1연결전극(132)과 제2연결전극(133) 상에 접촉상태가 연속성을 가지게 됨으로서 상기 이동체로의 전원공급을 끊김없이 이루어질 수 있게 한다.

또한, 상기 배터리팩(200,200a)의 길이방향 일단 및 타단, 즉 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 삽입 장착되는 방향을 기준으로 상기 배터리팩(200,200a)의 일단 및 타단에는 상호 대응되게 교환돌기부(300)와 돌기삽입홈(230)이 형성된다. 여기서, 이후 설명될 교환돌기부(300)는 상기 배터리팩(200,200a)의 일단에 상기 배터리팩(200,200a)의 장착방향으로 돌출되도록 형성되며, 상기 돌기삽입홈(230)은 교환돌기부(300)가 대응 삽입되도록 배터리팩(200,200a)의 타단에 함몰 형성된다. 즉, 상기 돌기삽입홈(230)과 이후 설명될 교환돌기부(300)는 사용된 배터리팩(200)을 완충된 배터리팩(200a)으로 교환시, 상호 형합상태가 된다. 이러한, 상기 돌기삽입홈(230)과 교환돌기부(300)는 상호 대응되는 형상을 가지도록 형성된다.

더불어, 상기 배터리팩(200,200a)에는 상기 돌기삽입홈(230)에 이후 설명될 교환돌기부(300)가 삽입시, 상기 본체(100)의 수용홈(110) 상에 장착된 상태에서 사용된 상기 배터리팩(200)의 걸림돌기(210)를 상기 본체(100) 걸림홈(120)에 삽입 걸림된 상태에서 해제되게 할 수 있도록 하는 트리거(240), 밀착스프링(250), 링크부재(260)를 구비한다.

상기 트리거(240)는 일정한 길이를 가지는 바 형상부재로서, 상기 배터리팩(200,200a)의 돌기삽입홈(230) 상으로 인출입 가능하도록 상기 배터리팩(200,200a) 상에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 이때, 상기 트리거(240)는 상기 배터리팩(200,200a)의 상기 본체(100) 수용홈(110)으로 삽입되는 장착방향에 수직한 방향으로 슬라이딩되도록 상기 배터리팩(200,200a)에 연결 설치된다. 여기서, 상기 트리거(240)의 길이방향 일단은 상기 배터리팩(200,200a)의 돌기삽입홈(230) 상으로 돌출되도록 배치됨으로서, 이후 설명될 교환돌기부(300)가 상기 돌기삽입홈(230)에 삽입시 상기 배터리팩(200,200a) 내측으로 밀림 이동하게 된다. 이러한, 상기 트리거(240)는 상기 배터리팩(200,200a)에 적어도 하나가 설치되나, 일실시예에서 상기 트리거(240)는 상기 배터리팩(200,200a)에 길이방향 일단을 상호 마주보도록 배치되게 한 쌍을 슬라이딩 가능하게 설치한다.

상기 밀착스프링(250)은 상기 트리거(240)의 길이방향 일단이 상기 돌기삽입홈(230) 상으로 돌출된 상태를 유지하도록 상기 트리거(240)를 탄성 지지한다. 이러한, 상기 밀착스프링(250)은 상기 트리거(240)의 길이방향 타단에 연결된다. 이같이, 상기 밀착스프링(250)은 상기 돌기삽입홈(230) 상으로 이후 설명될 교환돌기부(300)가 삽입되지 않은 상태에서 상기 트리거(240)의 길이방향 일단이 상기 돌기삽입홈(230) 상에 돌출된 상태로 유지되게 한다. 더불어, 상기 밀착스프링(250)은 상기 트리거(240)를 한 쌍으로 설치 구비한 경우, 상기 트리거(240)의 길이방향 일단이 상기 돌기삽입홈(230) 상으로 돌출된 상태로 상호 밀착 배치된 상태를 유지되게 한다.

상기 링크부재(260)는 상기 배터리팩(200,200a)의 돌기삽입홈(230)으로 이후 설명될 교환돌기부(300)가 삽입시 상기 트리거(240)의 밀림 이동에 대응되게 상기 걸림돌기(210)를 이동되게 하면서, 상기 걸림돌기(210)가 상기 본체(100)의 걸림홈(120) 상에 삽입 걸림된 상태에서 이탈 해제될 수 있게 한다. 이러한, 상기 링크부재(260)는 상기 트리거(240)와 상기 걸림돌기(210)를 연결하도록 상기 배터리팩(200,200a)에 설치된다. 그리고, 상기 링크부재(260)는 상기 트리거(240)의 슬라이딩 이동방향과 상기 걸림돌기(210)의 슬라이딩 이동방향이 서로 다르도록 한다. 여기서, 상기 링크부재(260)는 랙피니어기어로서, 랙기어는 각각 상기 트리거(240)와 상기 걸림돌기(210)의 마주보는 면부에 결합 설치되고, 피니언기어는 상기 트리거(240)와 상기 걸림돌기(210) 사이에 배치된 상태로 상기 트리거(240) 및 상기 걸림돌기(210)의 랙기어와 이맞춤되도록 설치된다.

상기 교환돌기부(300)는 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 삽입 장착된 상태에서 사용된 상기 배터리팩(200)을 완충된 다른 상기 배터리팩(200a)으로 교환시, 상기 돌기삽입홈(230)으로 삽입되면서 상기 걸림돌기(210)가 상기 본체(100)의 걸림홈(120)에 삽입 걸림된 상태에서 해제되게 하면서, 사용된 상기 배터리팩(200)을 상기 본체(110)의 수용홈(110)에서 이탈시킬 수 있게 한다. 이러한, 상기 교환돌기부(300)는 상기 이동체의 이동에 따른 상기 본체(100) 수용홈(110)으로 삽입되는 상기 배터리팩(200,200a) 장착방향에 대응되는 방향으로 연장 돌출되도록 형성된다. 즉, 상기 교환돌기부(300)는 상기 배터리팩(200,200a)의 길이방향 일단, 즉 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 삽입 장착되는 방향을 기준으로 상기 배터리팩(200,200a)의 일단에 돌출상태로 형성된다. 여기서, 상기 교환돌기부(300)는 테두리 단부를 삼각형 단면구조를 가지는 쐐기 형상으로 형성함으로서, 상기 교환돌기부(300)가 상기 돌기삽입홈(230)에 완전히 삽입될 경우, 즉 사용된 상기 배터리팩(200)과 교환 설치될 완충상태의 상기 배터리팩(200a)이 상기 본체(100) 상에서 상호 완전히 밀착상태가 될 경우, 상기 걸림돌기(210)가 상기 걸림홈(120)에 걸림된 상태에서 해제되며, 사용된 상기 배터리팩(200)이 상기 본체(100)의 수용홈(110) 상에서 이탈이 이루어질 수 있게 된다. 이같이, 상기 사용된 상기 배터리팩(200)을 완충된 상기 배터리팩(200a)으로 교환시, 상기 교환돌기부(300)가 상기 돌기삽입홈(230)에 완전히 삽입된 상태, 즉, 상기 배터리팩(200,200a)들이 상호 밀착된 상태가 되어야 하는 바, 상기 배터리팩(200,200a)들의 배터리접촉단자(220)는 상기 본체(100)의 전원연결접촉단자(130)와 안정적인 접촉상태를 유지할 수 있게 된다.

이와 같이 구성되는 일실시예의 상기 무정지 배터리 교환장치를 통한 배터리교환 동작을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 이동체에 연결 설치된 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 배터리팩(200)을 설치하여, 상기 배터리팩(200)의 전원을 통해 상기 이동체를 작동시킨다.

이후, 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 장착된 상태에서 사용된 상기 배터리팩(200)의 잔여 전원용량이 상기 이동체의 전원관리부에서 정해진 범위까지 낮아질 경우, 상기 이동체는 교환할 완충상태의 상기 배터리팩(200a)이 위치한 곳으로 이동한다.

상기 이동체는 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 장착 사용된 상기 배터리팩(200)과 교환할 완충상태 상기 배터리팩(200a)이 나란하게 위치한 상태로 상기 본체(100)를 교환할 상기 배터리팩(200a) 방향으로 이동시킨다.

도 4와 같이, 교환할 완충상태 상기 배터리팩(200a)의 교환돌기부(300)가 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 장착 사용된 상기 배터리팩(200)의 돌기삽입홈(230) 상에 완전히 삽입되면, 사용된 상기 배터리팩(200)의 걸림돌기(210)는 상기 본체(110)의 걸림홈(110)에 삽입 걸림된 상태에서 해제된다.

이후, 도 5와 같이 상기 이동체가 계속 이동할 경우, 교환할 완충상태 상기 배터리팩(200a)은 상기 본체(100)의 수용홈(110)으로 삽입 이동하게 되며, 사용된 상기 배터리팩(200)은 상기 본체(100)의 수용홈(110)에서 완충상태의 상기 배터리팩(200a)에 의해 밀리면서, 상기 본체(100)의 수용홈(110)에서 이탈되는 동작이 이루어진다. 이때, 상기 본체(100)의 수용홈(110)으로 완충상태의 상기 배터리팩(200a)이 삽입시, 상기 배터리팩(200a)의 배터리접촉단자(220) 중 배터리(+)전극(221)은 상기 본체(100)의 전원(+)전극(131) 중 제2연결전극(133)과 접촉되고, 상기 배터리(-)전극(222)은 전원(-)전극(136)과 접촉된 상태로 상기 이동체의 전원관리부로 전원을 공급하게 된다. 그리고, 상기 본체(100)의 수용홈(110)에서 이탈하도록 밀림 이동되는 사용된 상기 배터리팩(200)의 배터리(+)전극(221)은 상기 본체(100)의 전원(+)전극(131) 중 제1연결전극(132)과 접촉되고, 상기 배터리(-)전극(222)은 상기 본체(100)의 전원(-)전극(136)과 접촉된 상태로 상기 이동체의 전원관리부로 잔여 전원을 공급하면서 이탈 동작이 이루어지게 된다. 이때, 상기 제1연결전극(132)과 상기 제2연결전극(133)에서 상기 전원연결전극(134)을 통해 상기 이동체로 전원이 공급시, 상기 제2연결전극(133)을 통해 상기 전원연결전극(134)으로 전달되는 완충상태 상기 배터리팩(200a)의 전류는 상기 다이오드(135)에 의해 사용된 상기 배터리팩(200)으로 전달되는 것이 차단되어, 상기 이동체로의 안정적인 전원공급이 이루어지게 된다.

이후에는, 도 6과 같이 완충상태의 상기 배터리팩(200a)이 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 완전히 삽입된 상태에서 상기 배터리팩(200a)의 걸림돌기(210)는 상기 본체(100)의 걸림홈(110)에 삽입 걸림되며, 상기 본체(100)에 고정상태로 장착이 완료된다.

이와 같이, 일실시예의 상기 무정지 배터리 교환장치는, 상기 본체(100)의 수용홈(110)에 설치된 상태에서 사용된 상기 배터리팩(200)을 완충된 배터리팩(200a)으로 교환시, 사용된 상기 배터리팩(200)을 완충된 상기 배터리팩(200a)과 밀착되도록 상기 이동체를 이동시키면, 완충된 상기 배터리팩(200a)의 교환돌기부(300)가 사용된 상기 배터리팩(200)의 걸림돌기(210)를 상기 본체(100)의 걸림홈(120)에 걸림된 상태에서 해제되게 한다. 이때, 상기 본체(100)의 전원연결접촉단자(130)에는 상기 배터리팩(200,200a)들의 배터리접촉단자(220)가 접촉된 상태가 유지된 상태로 상기 본체(100)의 수용홈(110)에는 완충된 상기 배터리팩(200a)이 교환 장착됨으로서 상기 이동체의 전원차단에 따른 정지상태가 발생하지 않게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 본체 110: 수용홈
120: 걸림홈 130: 전원연결접촉단자
131: 전원(+)전극 132: 제1연결전극
133: 제2연결전극 134: 전원연결전극
135: 다이오드 136: 전원(-)전극
200,200a: 배터리팩 210: 걸림돌기
220: 배터리접촉단자 221: 배터리(+)전극
222: 배터리(-)전극 230: 돌기삽입홈
240: 트리거 250: 밀착스프링
260: 링크부재

Claims

전원을 공급받아 이동하는 이동체에 연결 설치되며, 일면에 상기 이동체의 이동방향에 대응되는 방향으로 개방된 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈에는 걸림홈 및 전원연결접촉단자가 형성된 본체와;
상기 이동체에 전원을 공급하도록 상기 본체의 수용홈에 삽입 장착되며, 상기 걸림홈에 삽입 걸림되는 걸림돌기가 내외부로 인출 가능하게 구비되고, 상기 전원연결접촉단자에 접촉되는 배터리접촉단자가 형성된 배터리팩; 및,
상기 이동체의 이동에 따른 상기 수용홈으로의 상기 배터리팩 장착방향에 대응되는 방향으로 연장 돌출되도록 상기 배터리팩 일단에 결합 형성되어, 상기 수용홈에 삽입 장착된 상태에서 사용된 상기 배터리팩을 다른 충전상태의 상기 배터리팩으로 교환시, 상기 걸림돌기가 상기 걸림홈에 걸림된 상태에서 해제되게 하는 교환돌기부를 포함하며,
상기 전원연결접촉단자는 상호 수평상태로 이격 배치되는 전원(+)전극과, 전원(-)전극을 포함하고,
상기 배터리접촉단자는 상호 수평상태로 이격 배치되며, 상기 전원 (+)전극과 상기 전원(-)전극에 대응 접촉되는 배터리(+)전극과, 배터리(-)전극을 포함하며,
상기 전원(-)전극과 상기 배터리(+)전극 및 상기 배터리(-)전극은 상기 배터리팩의 장착방향에 대응되는 방향으로 연장 형성되고,
상기 전원(+)전극은, 상기 배터리팩의 장착방향으로 상호 이격되게 배치되는 제1연결전극 및 제2연결전극을 포함하는 무정지 배터리 교환장치.
전원을 공급받아 이동하는 이동체에 연결 설치되며, 일면에 상기 이동체의 이동방향에 대응되는 방향으로 개방된 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈에는 걸림홈 및 전원연결접촉단자가 형성된 본체와;
상기 이동체에 전원을 공급하도록 상기 본체의 수용홈에 삽입 장착되며, 상기 걸림홈에 삽입 걸림되는 걸림돌기가 내외부로 인출 가능하게 구비되고, 상기 전원연결접촉단자에 접촉되는 배터리접촉단자가 형성된 배터리팩; 및,
상기 이동체의 이동에 따른 상기 수용홈으로의 상기 배터리팩 장착방향에 대응되는 방향으로 연장 돌출되도록 상기 배터리팩 일단에 결합 형성되어, 상기 수용홈에 삽입 장착된 상태에서 사용된 상기 배터리팩을 다른 충전상태의 상기 배터리팩으로 교환시, 상기 걸림돌기가 상기 걸림홈에 걸림된 상태에서 해제되게 하는 교환돌기부를 포함하며,
상기 배터리팩 타단에는 상기 교환돌기부에 대응되는 돌기삽입홈이 함몰 형성되며,
상기 배터리팩에는,
상기 배터리팩의 장착방향에 수직한 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 트리거와,
상기 트리거의 길이방향 일단이 상기 돌기삽입홈 상에 돌출된 상태로 배치되도록 탄성 지지하는 한 쌍의 밀착스프링 및,
상기 트리거와 상기 걸림돌기를 연결하여, 상기 돌기삽입홈으로 상기 교환돌기부가 삽입시 상기 트리거의 밀림 이동에 대응되게 상기 걸림돌기가 이동되게 하면서, 상기 걸림돌기가 상기 걸림홈에 걸림된 상태에서 해제되게 하는 링크부재를 포함하는 무정지 배터리 교환장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 걸림돌기는 상기 배터리팩의 일측 및 타측에 구비되며,
상기 걸림홈은 상기 본체의 일단 및 타단에 함몰 형성된 무정지 배터리 교환장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 걸림돌기는 바 형상을 가지며,
상기 걸림돌기는 상기 배터리팩 장착방향에 수직한 방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되며,
상기 걸림돌기는 스프링에 의해 탄성지지되는 무정지 배터리 교환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전원(+)전극은,
상기 제1연결전극과 상기 제2연결전극 및 상기 이동체와 전기적으로 연결되는 전원연결전극과,
상기 전원연결전극과 연결되는 각 상기 제1연결전극과 상기 제2연결전극 사이에 설치되는 다이오드를 더 구비하는 무정지 배터리 교환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 배터리(+)전극의 길이는, 상기 제1연결전극과 제2연결전극 사이의 간격보다 길게 형성된 무정지 배터리 교환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전원(-)전극의 길이는, 상기 배터리(+)전극의 길이에 상기 전원(+)전극의 제1연결전극 길이 또는 제2연결전극의 길이를 더한 길이보다 길게 형성된 무정지 배터리 교환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 배터리팩의 길이는, 상기 배터리(+)전극의 길이에 상기 전원(-)전극의 길이를 더한 길이보다 작게 형성된 무정지 배터리 교환장치.
청구항 2에 있어서,
상기 링크부재는 랙피니언 기어인 무정지 배터리 교환장치.
청구항 2에 있어서,
상기 링크부재는, 상기 트리거와 상기 걸림돌기를 상호 반대방향으로 이동되게 하는 무정지 배터리 교환장치.
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