KR102245428B1

KR102245428B1 - 전기차 자동 이동식 배터리함

Info

Publication number: KR102245428B1
Application number: KR1020200146459A
Authority: KR
Inventors: 정상채
Original assignee: 정상채
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2021-04-27

Abstract

본 발명은 전기차 자동 이동식 배터리함에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기차의 트렁크 하단 여유부분을 설치공간으로 이용하여 배터리가 장착될 수 있도록 한 것이며, 배터리는 배터리함에 장착되어 설치공간 내에서 전, 후진 슬라이딩 가능한 구조를 가지도록 함에 따라, 배터리의 장착, 교환, 수리, 점검이 손쉽고 간편해질 수 있도록 한 전기차 자동 이동식 배터리함에 관한 것이다.

Description

전기차 자동 이동식 배터리함{Front and rear automatic removable battery box for electric vehicles}

본 발명은 전기차의 트렁크 하단 공간을 이용하여 배터리함을 장착하고, 장착된 배터리함속의 배터리를 교환과, 정비를 위한 토출이 용이한 구조를 가지는 전기차 자동 이동식 배터리함에 관한 것이다.

차량 연료로는 경유, 휘발유 등의 석유나 LNG, LPG 등의 천연가스와 같은 화석연료가 주로 사용되고 있다. 그런데, 근래에 들어서는 화석연료를 사용하면 환경을 오염시키는 배기가스가 다량으로 배출되는 문제 등으로 인하여 화석연료 차량의 대안으로서 전기를 에너지원으로 하는 전기차(electric vehicle, EV)가 주목을 받고 있다.

전기차로는 순수 전기차(battery powered EV), 연료 전지를 전동기로 사용하는 연료 전지 전기차(fuel cell EV), 전동기와 엔진(engine)을 함께 이용하는 하이브리드 전기차(hybrid EV) 등이 개발되고 있다. 아울러, 전기차의 보급 확대 및 활성화를 위하여, 전기차 충전 인프라(EV charging infra) 구축에 관한 연구 또한 다양하게 진행되고 있다.

본 발명은 전기차의 배터리를 받쳐주는 전기차 배터리함에 관한 것인데, 본 설명으로 들어가면 종래의 배터리함은 차량의 앞바퀴와 뒷바퀴 사이 차량 하부에 장착되어 있다. 그렇기 때문에 배터리 교환과 더불어 수리시에는, 공장에서 반드시 무거운 차량을 리프트 장치를 이용하여 차체를 상부로 들어올려서 작업을 해야하는 문제가 있었다.

이렇기에 무거운 차체 전체를 상부로 들어올려, 나사체결로 고정되어 있던 배터리를 함에서 분리한 후, 새로운 배터리로 교체하여 다시 체결고정시켜야만 하는 교체의 복잡함과 수리의 복잡함이 있었다. 교체 및 수리시마다 작업자가 매번 직접적으로, 여러 개의 볼트를 분해 및 고정하는 작업을 시행해야 하기에, 시간이 많이 걸리고 설치불량(전원이 단락되는 등)의 문제도 발생될 수 있었다. 이는 전기차 배터리를 일정기간마다 교체해야 함에 따라 매번 발생되는 문제로 야기되었다. 이에, 전기차의 배터리 교환작업을 위해서는 반드시 별도의 숙련된 기술자가 요구되기도 한다.

또 작업자가 무거운 배터리를 수리할 때는 가볍지 않고 하중이 있는 물체를 아래 하부에서 떼어서 작업하므로 작업자가 위험에 처해 있을 수 있고(깔리는 사고나 몸에 맞는 사고) 작업 또한 리프트 아래에서 위를 쳐다보면서 작업해야 하므로 시야확보 면에서 위험하며, 머리를 다칠 수도 있어서 반드시 조명장치를 비춰가면서 해야 하므로 작업이 매우 불편하였으며, 공간 또한 매우 좁아 충분하고 정확한 수리가 되지 않았다.

또 리프트의 특성상 차량 전체를 받쳐주는 리프트가 필요함과 동시에 무거운 배터리를 받쳐주는 리프트가 별도로 필요했으며 이는 수리공간 자체가 협소한 공간인데 리프트를 2대를 가동해야하는 형편이다. 이는 작업자가 제대로 되는 수리는 불가하였으며, 작업자 또한 매우 좁고 위험한 곳에서 작업하는 상황이어서 시간도 많이 걸리고 위험한 상황이다.

이에, 이러한 문제를 해결할 수 있는 장치의 개발이 절실히 대두되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 10-1675428호(2016.11.07.등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전기차에 장착되는 배터리함을 기존처럼 차량의 중단 하부에 나사체결로 고정하는 방식을 사용하지 않고, 차량의 뒤쪽 트렁크 하단부위에 설치공간을 활용하여 배터리함이 설치될 수 있도록 하였으며,

장착되는 배터리함은 차량의 후단하부에 장착되어 자동장착/토출이 가능한 구조를 가지도록 하여, 배터리의 장착, 교환, 수리, 점검시에 차량 후방으로 배터리함을 토출시켜 지상에서 각종작업을 손쉽게 시행할 수 있도록 한 것이며,

범퍼와 슬라이딩 이동되는 배터리함의 위치제어가 가능한 센서부 등이 구비되는 전기차 이동식 배터리함을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

전기차 트렁크(T) 부위 설치공간(A)에 설치되고, 양측 및 상부가 개부된 형태를 가지며, 전기차용 배터리(B)가 차량에 전원공급가능하게 장착되는 배터리함(10);

상기 배터리함(10)에 설치되어 배터리함(10)을 전, 후로 이동가능토록 함으로서, 배터리함(10)이 설치공간(A)으로 전방이동되면서 차량에 장착되거나, 배터리함(10)이 전기차의 후방으로 토출되면서 배터리(B)의 교체가 가능토록 외부로 노출가능토록 하는 이동부(20);

상기 이동부(20)에 의해 전, 후 이동되는 배터리함(10)이 원활하게 전, 후로 슬라이딩 이동될 수 있도록, 이동방향을 가이드하는 슬라이딩부(30);

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 지면에서 작업하며 전기차 후방에서 배터리가 장착된 배터리함을 슬라이딩 형태로 장착 및 토출시키는 구조를 가지도록 함으로서, 기존 전기차에서 배터리 수리 및 교체시 사용되던 2개의 리프트가 필요없어지며, 작업자의 위험으로부터의 안전과 시간절약, 시야확보가 가능해서 배터리의 수리, 교환, 점검이 손쉽고 간편해지며 보다 더 안전해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 범퍼와, 센서부를 구비하여, 슬라이딩 이동되는 배터리함의 위치를 제어할 수가 있고, 본 발명은 트렁크 하단 공간을 배터리함의 설치공간으로 활용하여, 기존 전기차 하단에 비해 작업 공간활용과 편리하고 안전한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기차 이동식 배터리함의 장착모습을 나타낸 일실시예의 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전기차 이동식 배터리함의 이동을 나타낸 일실시예의 도면.
도 3은 본 발명에 따른 이동부의 동작을 나타낸 일실시예의 도면.
도 4는 본 발명에 따른 배터리함을 나타낸 일실시예의 도면.
도 5는 본 발명에 따른 후방센서와 전방센서를 통한 배터리함의 작동모습을 나타낸 순서도.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기차 자동 이동식 배터리함을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 전기차 자동 이동식 배터리함은 배터리함(10), 이동부(20), 슬라이딩부(30), 센서부(50)를 포함한다.

상기 배터리함(10)은 전기 배터리를 사용하는 승용차, SUV 등 각종 전기차의 트렁크(T) 하부측 빈공간을 설치공간(A)으로 활용하여, 상기 설치공간(A)에 설치되는 것이다. 이는 기존 전기차들의 배터리가 차량의 중단 하부에 설치되는 것에 비해, 차량의 공간을 활용한다는 측면에서도 이점이 있는 것이다.

이러한 배터리함(10)은 양측 및 상부가 개부된 형태를 가지며, 전기차용 배터리(B)가 차량에 전원공급가능하게 내부에 장착되는 형태를 가지는 것이다. 물론 상기 배터리함(10)에 배터리(B)가 장착되면 이러한 배터리(B)의 전원은 차량에 공급될 수 있도록, 상기 배터리함(10)과 배터리(B)의 전원연결구조 및 배터리함(10)과 차량의 전원연결구조는 기존 전기차에 공지된 기술과 동일함은 당연할 것이며, 배터리함(10)의 배터리(B)를 통해 차량에 전원을 공급할 수 있는 용도라면, 그 연결방식이나 전원연결구조는 사용자의 실시예에 따라, 다양하게 변경가능한 부분임은 당연할 것이다.

더불어, 본 발명에서의 배터리함(10)에는 이동범퍼(60)가 설치되는데, 상기 이동범퍼(60)는 배터리함(10)의 후단 외주면에 설치되는 범퍼로써 범퍼기능을 수행한다.

또한 배터리함(10)의 배터리(B)는 배터리함(10)의 상부 또는 양측방향으로 탈거가 가능한 구조를 가진다.

상기 이동부(20)는 전술된 배터리함(10)에 설치되어 배터리함(10)을 전술된 설치공간(A)에서 전, 후로 이동가능토록 함으로서, 배터리함(10)이 설치공간(A)으로 전방이동되면서 차량에 장착되거나, 배터리함(10)이 전기차의 후방으로 토출되면서 배터리(B)의 교체가 가능토록 외부로 노출가능토록 하는 역할을 가진다.

이러한 이동부(20)는 기어라인(22)과, 구동기어(24)를 포함한다.

상기 기어라인(22)은 전술된 배터리함(10)의 저면 중앙에 길이방향으로 설치되며, 저면에 기어부(21)가 형성되는 부분이며, 상기 구동기어(24)는 설치공간(A) 내에 설치되는 구동모터(23)와, 상기 구동모터(23)와 동력전달가능하게 연결되어 회전가능하게 설치되며, 상기 기어라인(22)의 기어부(21)에 대응되며 기어체결되는 형태로 설치되어, 회전방향에 따라, 배터리함(10)을 설치공간(A) 내부로 전진시켜 장착시키거나 또는 설치공간(A)에서 차량 후방을 향해 외부로 배터리함(10)을 수평방향 토출(노출)시킴으로서, 노출된 배터리함(10)에 배터리(B)가 장착될 수 있도록, 배터리함(10)을 전, 후진 이동시키는 부분이다.

상기 슬라이딩부(30)는 이동부(20)에 의해 전, 후 이동되는 배터리함(10)이 원활하게 전, 후로 슬라이딩 이동될 수 있도록, 이동방향을 가이드하는 부분이다.

이를 위한 슬라이딩부(30)는 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32), 고정레일(37)을 포함한다.

상기 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32)은 배터리함(10) 저면에 형성된 기어라인(22)을 중심으로, 기어라인(22)의 양측에 각각 기어라인(22)과 수평을 이루는 형태로 설치되되, 상기 배터리함(10)의 저면에서부터 설치공간(A)을 향해 돌출설치되며, 수직형태의 제 1라인(33) 및 제 1라인(33)의 하단에 수평으로 설치되는 제 2라인(34)으로 형성되어, 'ㅗ'자 단면형태를 가지는 빔이다.

상기 고정레일(37)은 전술된 설치공간(A)내에 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32)이 각각 대응되며 끼워지도록 수평설치되어, 상기 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32)이 길이방향으로 슬라이딩 이동가능토록 하며, 상기 제 2라인(34)이 대응삽입되도록 길이방향을 향해 중앙이 관통된 공간부(36)와, 상기 공간부(36) 상단에 길이방향으로 절개되어 제 1라인(33)이 대응되며 끼워지는 절개부(35)로 이루어져, 내부가 비어있는 사각단면을 가지는 빔 형태이며, 상면에는 길이방향으로 절개된 형태를 가진다. 이로써, 상기 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32)이 고정레일(37)에 일단이 끼워진 상태로 고정레일(37)의 길이방향을 따라 완전히 끼워지거나 또는 후진되며 빠지는 형태를 가지게 되는 것이고, 사용자의 다양한 실시예에 따라, 상기 제 1, 2슬라이딩빔(31, 32)에서 고정레일(37)과 접촉되는 외주면에는 베어링, 롤러 등이 설치되어, 이동이 더욱 원활해지도록 할 수도 있음이다.

상기 센서부(50)는 전술된 설치공간(A) 내에 설치되어, 상기 배터리함(10)의 전, 후방 이동시의 위치를 각각 단속하기 위한 구성으로, 이를 위한 상기 센서부(50)는 후방센서(51)와, 전방센서(52)를 포함한다.

상기 후방센서(51)는 고정레일(37)의 후단에 설치되어, 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32)이 끝까지 이동하였을시 이를 감지하여(배터리함(10)이 설치공간(A) 일측 끝까지 다 왔음을 확인), 배터리함(10)의 장착을 위한 이동이 중단되도록, 차량의 사전설정위치 또는 설치공간(A)에 설치된 제어부(53)에 의해 이동부(20)의 작동이 제어되도록 하는 센서이다.

상기 전방센서(52)는 배터리함(10)의 일측에 대응설치되어, 장착시에는 감지되었던 배터리함(10)이 외부로 토출되면서 감지되지 않을시를 확인하여(배터리함(10)이 설치공간(A) 에서 벗어나 타측 끝까지 이동하며 배터리(B)를 교환할 수 있을 정도까지 차량의 후방 외부 끝까지 돌출되었음을 확인), 배터리함(10)의 외부 토출을 위한 이동이 중단되도록, 제어부(53)에 의해 이동부(20)의 작동이 제어되도록 하는 센서이다.

물론, 사용자가 배터리(B)의 장착, 교환 등 다양한 작업을 위해 배터리함(10)을 차량의 외부로 토출하고자 하는 경우, 또는 토출한 이후 원상복귀시키고자 하는 경우, 사용자는 제어부(53)를 통해(차량의 스위치를 작동시켜 배터리함(10)의 전, 후 이동을 제어부(53)에 지시하는 등) 배터리함(10)의 이동을 지시하고, 상기 후방센서(51)와 전방센서(52)가 이동되는 배터리함(10)의 위치를 파악하여 어느 위치이상 이동되지 않도록 멈추도록 하는 작동을 하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 배터리함 20: 이동부
21: 기어부 22: 기어라인
23: 구동모터 24: 구동기어
30: 슬라이딩부 31: 제 1슬라이딩 빔
32: 제 2슬라이딩 빔 33: 제 1라인
34: 제 2라인 35: 절개부
36: 공간부 37: 고정레일
50: 센서부 51: 후방센서
52: 전방센서 53: 제어부
60: 이동범퍼
A: 설치공간 B: 배터리
C: 뒷자석 의자 T: 트렁크

Claims

전기차 트렁크(T) 하부의 설치공간(A)에 설치되고, 양측 및 상부가 개부된 형태를 가지며, 전기차용 배터리(B)가 차량에 전원공급가능하게 장착되는 배터리함(10);
상기 배터리함(10)에 설치되어 배터리함(10)을 전, 후로 이동가능토록 함으로서, 배터리함(10)이 설치공간(A)으로 전방이동되면서 차량에 장착되거나, 배터리함(10)이 전기차의 후방으로 토출되면서 배터리(B)의 교체가 가능토록 외부로 노출가능토록 하는 이동부(20);
상기 이동부(20)에 의해 전, 후 이동되는 배터리함(10)이 원활하게 전, 후로 슬라이딩 이동될 수 있도록, 이동방향을 가이드하는 슬라이딩부(30);
상기 설치공간(A) 내에 설치되어, 상기 배터리함(10)의 전, 후방 이동시의 위치를 각각 단속하기 위한 센서부(50); 를 포함하여 이루어지며,
상기 슬라이딩부(30)는
상기 배터리함(10) 저면에 형성된 기어라인(22) 양측에 각각 설치되되, 상기 배터리함(10)의 저면에서부터 설치공간(A)을 향해 돌출설치되며, 수직형태의 제 1라인(33) 및 제 1라인(33)의 하단에 수평으로 설치되는 제 2라인(34)으로 형성되는 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32);
상기 설치공간(A)내에 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32)이 각각 대응되며 끼워지도록 수평설치되어, 상기 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32)이 길이방향으로 슬라이딩 이동가능토록 하며, 상기 제 2라인(34)이 대응삽입되도록 길이방향을 향해 중앙이 관통된 공간부(36)와, 상기 공간부(36) 상단에 길이방향으로 절개되어 제 1라인(33)이 대응되며 끼워지는 절개부(35)로 이루어지는 고정레일(37);로 구성되고,
상기 센서부(50)는
상기 고정레일(37)과 고정레일(37)의 후단에 설치되어 제 1, 2슬라이딩 빔(31, 32)이 돌출될 시 이를 감지하여, 배터리함(10)의 장착을 위한 이동이 중단되도록, 제어부(53)에 의해 이동부(20)의 작동이 제어되도록 하는 후방센서(51);
상기 배터리함(10)의 일측에 대응설치되어, 장착시에는 감지되었던 배터리함(10)이 외부로 토출되면서 감지되지 않을시를 확인하여, 배터리함(10)의 외부 토출을 위한 이동이 중단되도록, 제어부(53)에 의해 이동부(20)의 작동이 제어되도록 하는 전방센서(52);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차 자동 이동식 배터리함.
제 1항에 있어서,
상기 이동부(20)는
상기 배터리함(10)의 저면 중앙에 길이방향으로 설치되며, 저면에 기어부(21)가 형성되는 기어라인(22);
상기 설치공간(A)에서 구동모터(23)에 의해 회전가능하게 설치되되, 상기 기어라인(22)에 대응설치되어, 배터리함(10)을 설치공간(A) 내부로 장착시키거나 또는 외부로 토출시키는 구동기어(24);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차 자동 이동식 배터리함.
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