KR102390401B1 - 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량 - Google Patents

교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 트레일러에 구동 모터, 발전기 및 교체 가능한 배터리를 구비한 보조 구동 장치를 설치하여, 필요시에 구동 모터로 세미트레일러 차량을 구동시킴으로써, 트럭의 엔진과 다단 미션의 사용을 최소화할 수 있는 컨테이너 트레일러 차량를 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 컨테이너 트레일러의 하부에 케이스 및 도어를 가지며 설치된 배터리 박스; 상기 배터리 박스의 도어를 통해 케이스에 착탈 가능하게 설치된 배터리 모듈; 상기 배터리 박스의 측면에 설치되어 상기 케이스로부터 상기 도어를 개폐 가능하게 하는 배터리 도어 락; 상기 배터리 박스의 상면에 설치되어 상기 케이스로부터 상기 도어를 자동적으로 개폐하도록 하는 자동 도어 오픈 액츄에이터; 상기 배터리 박스의 상부에 설치되어 배터리 잔량, 주행 가능 거리, 배터리 도어 잠금 여부, 오류 감지 횟수 및 배터리 온도를 표시하는 디스플레이; 상기 컨테이너 트레일러의 바퀴에 설치되어 상기 배터리 모듈을 충전하는 발전기; 및 상기 컨테이너 트레일러에 연결된 트럭의 차축 및 상기 컨테이너 트레일러의 차축에 각각 설치되어 상기 배터리 모듈에 의해 상기 차축을 회전시키는 구동 모터들을 포함하는, 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량을 개시한다.

Description

교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량{Container trailer vehicle with replaceable battery}
본 발명의 실시예는 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량에 관한 것이다.
최근 물류의 국제화와 대량 수송의 관점에서 해상 운송이 빈번하게 행해지고 있고, 이러한 해상 운송에 수반해 해상 컨테이너의 수송이 대량으로 행해지고 있다. 컨테이너를 이용한 수송은 선박을 이용한 해상 운송만이 아니고, 철도 등의 공공 대량 수송망을 이용한 육상 운송을 할 수 있으므로, 지구 온난화의 원인이 되는 CO2의 배출량의 억제로 기여할 수 있다.
컨테이너 수송에는, 풀 트레일러(full trailer) 및/또는 세미 트레일러(semitrailer)가 주로 사용되고 있다. 일례로, 풀 트레일러란 총하중을 트레일러만으로 지탱되도록 설계되어 선단에 견인구 즉, 트랙터를 갖춘 트레일러를 의미한다. 국내도로는 곡선구간이 많기 때문에 잘 이용하지 않으며, 주로 미국, 캐나다 등에서 많이 볼 수 있다. 다른 예로, 세미 트레일러는 트랙터에 연결한 뒤 화물을 운반하는 트레일러로, 총 하중의 일부분이 견인하는 자동차에 의해서 지탱되도록 설계된 트레일러를 의미한다. 세미 트레일러는 1개 혹은 그 이상의 후륜축을 가지고 있으며, 자체 차량중량과 적화의 전중량 중 상당부분을 연결장치가 끼워진 세미 트레일러 트랙터에 지탱시키는, 하나 이상의 차축을 갖추고 있다. 세미 트레일러는 다양한 화물을 운송할 수 있고, 운전이 용이하다는 장점을 가지고 있다.
컨테이너 수송에서는, 다른 대량 수송 수단과 제휴한 수송을 실시함과 동시에, 세미트레일러에 의한 수송을, 예를 들면, 선박으로부터의 하차 및 선박으로의 상차로부터 컨테이너 야드까지의 이동, 컨테이너 야드로부터 철도 기지까지의 수송, 컨테이너 야드로부터 하주까지의 수송 등으로 한정해 실시함으로써, CO2의 배출량의 억제로의 기여를 보다 크게 할 수 있다. 또한, 이들의 이동에 있어서는 세미트레일러의 주행 패턴이 어느 정도 한정되기 위해서, 세미트레일러의 운행 스케줄은 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 세미트레일러에 의한 수송에서는, 트레일러의 구조상, 적재 가능한 규격화된 해상 컨테이너, 또는 그에 준하는 것으로 한정되기 때문에, 반송 컨테이너가 있는 경우, 그것들을 견인해 컨테이너 야드 혹은 항만 시설로 돌아오지만, 그 이외는 컨테이너를 적재하고 있지 않는 상태에서 컨테이너를 견인해 돌아오거나, 컨테이너를 떼어내 트럭(또는 트랙터 헤드)만으로 주행하는 상태가 발생한다.
그렇지만, 세미트레일러의 운행에서는, 수송시의 컨테이너 적재 상태와, 수송 후 귀가시 빈 컨테이너를 탑재하고 있는 상태, 혹은, 컨테이너를 탑재하고 있지 않는 상태에서는, 트레이너를 견인하는 트럭의 부하가 크게 차이가 난다.
그럼에도 불구하고, 종래의 세미트레일러에서는, 중량물인 컨테이너를 적재한 트레일러를 견인하기 위해서, 트럭에 고출력으로 배기량이 많은 대형의 엔진(내연기관)과 이 엔진의 출력에 알맞은 대형의 다단 미션(다단 변속기)을 탑재하고 있다.
그 결과, 트럭만으로 주행하는 경우, 또는, 컨테이너를 탑재하고 있지 않는 공중량 상태 혹은 비어 있는 컨테이너를 탑재하고 있는 상태의 컨테이너를 견인해 주행 운전하는 경우에 있어서는 엔진 출력이 화물 적재시의 주행 운전 상태와는 분명하게 다르고, 정격 출력이 큰 엔진으로, 저출력의 운전을 하게 된다. 이러한 저출력 상태에서는, 화물 적재 상태에서의 발진시에 필요한 기어단이 불필요해지고, 대형의 다단 미션 역시 불필요해진다.
바꾸어 말하면, 화물을 탑재한 컨테이너 적재시의 세미트레일러의 주행 운전에서는, 대배기량으로 고출력의 엔진과 대형의 다단 미션이 필요하지만, 트럭만의 주행 운전, 또는, 공중량 상태나 비어 있는 컨테이너 적재 상태의 세미트레일러의 주행 운전은 소배기량 엔진과 소형의 다단 미션으로 가능해진다.
한편, 최근, 지구 온난화의 원인을 해소하기 위해서, 항만 시설 등에서도 CO2의 배출을 억제하는 것이 바람직하다는 의미에 있어서도 종래의 대형의 엔진을 탑재한 세미트레일러의 사용은 가능한 한 삼가하여, 소출력의 엔진과 소형의 다단 미션을 조합한 구동장치를 구비한 세미트레일러를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 세미트레일러는 프레임의 하부에, 차축과 차륜과, 브레이크 시스템 등의 구조 밖에 없어, 많은 공간이 존재한다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량를 제공하는데 있다. 일례로 본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 종래 기술에서 트레일러의 문제점과 해상 컨테이너 등의 트레일러를 사용한 운행 방법의 문제점을 해결하기 위해, 트레일러에 전동 모터, 발전기 및 교체 가능한 배터리를 구비한 보조 구동 장치를 설치하여, 필요시에 전동 모터로 세미트레일러 차량을 구동시킴으로써, 트럭의 엔진과 다단 미션의 사용을 최소화할 수 있는 컨테이너 트레일러 차량를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량은 컨테이너 트레일러의 하부에 케이스 및 도어를 가지며 설치된 배터리 박스; 상기 배터리 박스의 도어를 통해 케이스에 착탈 가능하게 설치된 배터리 모듈; 상기 배터리 박스의 측면에 설치되어 상기 케이스로부터 상기 도어를 개폐 가능하게 하는 배터리 도어 락; 상기 배터리 박스의 상면에 설치되어 상기 케이스로부터 상기 도어를 자동적으로 개폐하도록 하는 자동 도어 오픈 액츄에이터; 상기 배터리 박스의 상부에 설치되어 배터리 잔량, 주행 가능 거리, 배터리 도어 잠금 여부, 오류 감지 횟수 및 배터리 온도를 표시하는 디스플레이; 상기 컨테이너 트레일러의 바퀴에 설치되어 상기 배터리 모듈을 충전하는 발전기; 및 상기 컨테이너 트레일러에 연결된 트럭의 차축 및 상기 컨테이너 트레일러의 차축에 각각 설치되어 상기 배터리 모듈에 의해 상기 차축을 회전시키는 구동 모터들을 포함한다.
상기 배터리 모듈은 직렬 및 병렬로 연결된 다수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀을 감싸는 하우징; 상기 하우징에 설치되어 상기 배터리 셀을 충전시키거나 상기 배터리 셀이 방전되도록 하는 충방전 단자; 및 상기 하우징의 하부 영역에 설치되어 지계차의 포크 리프트가 결합될 수 있도록 하는 한쌍의 리프트 홈을 포함한다.
상기 배터리 박스의 케이스는 측면의 상,하부에 각각 폭 방향으로 설치된 가이드 홈을 더 포함하고, 상기 배터리 모듈의 하우징은 측면의 상,하부에 각각 폭 방향으로 설치된 가이드 돌기를 더 포함하며, 상기 배터리 박스의 케이스의 가이드 홈에 상기 배터리 모듈의 하우징의 가이드 돌기가 결합된다.
상기 가이드 홈은 내측에서 외측 방향으로 홈이 제공되고, 상기 가이드 돌기는 내측에서 외측 방향으로 돌기가 제공된다.,
상기 배터리 모듈에 연결된 배터리 케이블; 상기 트럭의 차축에 설치된 구동 모터에 연결된 모터 케이블; 및 상기 배터리 케이블 및 상기 모터 케이블이 상호간 결합 또는 분리 가능하게 하는 케이블 커넥터를 더 포함한다.
상기 배터리 도어 락은 상기 케이스의 측면에 결합된 전동 모터; 및 상기 전동 모터의 회전축에 결합되어 상기 도어의 전면에 결합되거나 상기 도어의 전면으로부터 분리되는 락 플레이트를 포함한다.
상기 자동 도어 오픈 액츄에이터는 공압 실린더를 포함하되, 상기 공압 실린더는 상기 케이스의 상면에 결합된 실린더 배럴; 및 상기 실린더 배럴로부터 연장되어 상기 도어의 상면에 결합된 피스톤 로드를 포함한다.
상기 배터리 박스는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 컨테이너 트레일러 차량의 주행중 상기 배터리 모듈의 온도가 기준온도보다 높으면 상기 배터리 도어 락이 동작하여 상기 도어가 개방 가능한 상태가 되도록 하고 이어서 상기 자동 도어 오픈 액츄에이터가 동작하여 상기 도어를 자동적으로 개방한다.
상기 발전기는 상기 트레일러의 바퀴축에 기어 장치를 통하여 결합된 회전축에 결합되고, 상기 기어 장치는 운전자가 가속 페달을 밟으면 상기 바퀴축과 상기 회전축을 분리시켜 상기 발전기가 동작하지 않도록 하고 운전자기 감속 페달을 밟으면 상기 바퀴축과 상기 회전축을 연결시켜 상기 발전기가 동작하도록 한다.
본 발명의 실시예는 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량를 제공한다. 일례로 본 발명의 실시예는 종래 기술에서 트레일러의 문제점과 해상 컨테이너 등의 트레일러를 사용한 운행 방법의 문제점을 해결하기 위해, 트레일러에 전동 모터, 발전기 및 교체 가능한 배터리를 구비한 보조 구동 장치를 설치하여, 필요시에 전동 모터로 세미트레일러 차량을 구동시킴으로써, 트럭의 엔진과 다단 미션의 사용을 최소화할 수 있는 컨테이너 트레일러 차량를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량을 도시한 사시도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량중 배터리 박스, 디스플레이 및 배터리 도어 락을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량중 배터리 모듈을 도시한 사시도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량 및 케이블을 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량중 배터리 박스에 결합되는 배터리 모듈을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량중 발전기의 일례를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
일례로, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러)는 중앙처리장치, 하드디스크 또는 고체상태디스크와 같은 대용량 저장 장치, 휘발성 메모리 장치, 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치, 모니터 또는 프린터와 같은 출력 장치로 이루어진 통상의 상용 컴퓨터에서 운영될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량(100)을 도시한 사시도이고, 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량(100)중 배터리 박스(130), 디스플레이(170) 및 배터리 도어 락(150)을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량(100)중 배터리 모듈(140)을 도시한 사시도이다.
도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 트레일러 차량(100)은 트럭(110), 트레일러(120), 배터리 박스(130), 배터리 모듈(140), 배터리 도어 락(150), 자동 도어 오픈 액츄에이터(160), 디스플레이(170), 발전기(180) 및 구동 모터(190)를 포함할 수 있다.
트럭(110)은 내연기관, 변속기, 차축 및 바퀴 등을 포함하며, 운전자가 탑승하여 트레일러(120)를 끌고 다니도록 한다. 일부 예들에서, 트럭(110)은 트랙터 헤드를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. 일부 예들에서, 트럭(110)은 운전실 내에 배터리 모듈(140)을 제어하고 모니터링할 수 있는 컨트롤 디스플레이(111)를 더 포함할 수 있다.
트레일러(120)는 샤시, 차축 및 바퀴 등을 포함하며, 트럭(110)의 후단에 탈착 가능하게 결합되어 끌려 다닐 수 있다. 트레일러(120) 상에는 컨테이너(121)가 장착될 수 있다. 트레일러(120)는 풀 트레일러 또는 세미 트레일러를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다.
배터리 박스(130)는 컨테이너 트레일러(120)의 하부에 설치될 수 있다. 일부 예들에서, 배터리 박스(130)는 트레일러(120)의 샤시 하부인 바퀴와 바퀴 사이의 공간에 설치될 수 있다. 일부 예들에서, 배터리 박스(130)는 케이스(131) 및 도어(133)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 케이스(131)는 일측면이 개방된 직육면체 형태일 수 있고, 도어(133)는 케이스(131)의 일측면을 개방시키거나 폐쇄할 수 있다.
일부 예들에서, 배터리 박스(130)의 케이스(131)는 양쪽 측면의 상부와 하부에 각각 폭 방향으로 확장 설치된 가이드 홈(132)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 가이드 홈(132)은 내측에서 외측 방향으로 연장된 홈을 포함할 수 있다.
배터리 모듈(140)은 배터리 박스(130)의 도어(133)를 통해 케이스(131)에 착탈 가능하게 설치될 수 있다. 일부 예들에서, 배터리 모듈(140)은 배터리 박스(130)의 도어(133)가 개방된 상태에서 케이스(131)의 측부 방향으로 슬라이딩되어 케이스(131)에 결합되거나 케이스(131)로부터 분리될 수 있다.
일부 예들에서, 배터리 모듈(140)은 배터리 셀(141), 하우징(142), 충방전 단자(143) 및 리프트 홈(144)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(141)은 다수가 제공될 수 있으며, 다수의 배터리 셀(141)은 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 배터리 셀(141)은 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 또는 리튬 고체 전지와 같은 재충전 가능한 2차 전지를 포함하거나 이로 지칭될 수 있다. 하우징(142)은 배터리 셀(141)의 하면 및 측면들을 감쌀 수 있다. 일부 예들에서, 하우징(142)은 상부가 개방된 대략 직육면체 형태일 수 있다. 충방전 단자(143)는 하우징(142)의 전면에 설치되어 배터리 셀(141)을 충전시키거나 상기 배터리 셀(141)이 방전되도록 한다. 충방전 단자(143)는 외부의 충전기에 연결됨으로써 배터리 셀(141)을 충전시킬 수 있다. 리프트 홈(144)은 상기 하우징(142)의 전면 하부 영역에 설치됨으로써, 지계차의 포크 리프트가 용이하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 지계차의 포크 리프트가 배터리 모듈(140)의 리프트 홈(144)에 결합 및 분리될 수 있음으로써, 고중량의 배터리 모듈(140)을 배터리 박스(130)로부터 용이하게 교체할 수 있다.
일부 예들에서, 배터리 모듈(140)의 하우징(142)은 양쪽 측면의 상,하부에 각각 폭 방향으로 설치된 가이드 돌기(145)를 더 포함할 수 있다. 가이드 돌기(145)는 내측에서 외측 방향으로 돌출되는 돌기를 포함할 수 있다.
이에 따라, 배터리 모듈(140)의 가이드 돌기(145)가 케이스(131)의 가이드 홈(132)에 슬라이딩 방식으로 결합 및 분리될 수 있다. 가이드 홈(132) 및 가이드 돌기(145)의 상호간 결합으로 인해, 배터리 박스(130) 내에서 배터리 모듈(140)이 상하 방향 및/또는 좌우 방향으로 진동되지 않고, 케이스(131)와 배터리 모듈(140) 사이의 상호간 결합력이 향상될 수 있다.
배터리 도어 락(150)은 배터리 박스(130)의 양쪽 측면에 설치되어 케이스(131)로부터 도어(133)를 개폐 가능하게 한다. 즉, 배터리 도어 락(150)이 잠금 상태이면 자동 도어 오픈 액츄에이터(160)에 의해 도어(133)가 자동으로 개방될 수 없고, 배터리 도어 락(150)이 잠금 해제 상태이면 자동 도어 오픈 액츄에이터(160)에 의해 도어(133)가 자동으로 개방될 수 있다.
일부 예들에서, 배터리 도어 락(150)은 케이스(131)의 측면에 결합된 전동 모터(151)와, 전동 모터(151)의 회전축에 결합되어 정방향으로 회전됨으로써 도어(133)의 전면에 결합되거나, 역방향으로 회전됨으로써 도어(133)의 전면으로부터 분리되는 락 플레이트(152)를 포함할 수 있다.
자동 도어 오픈 액츄에이터(160)는 배터리 박스(130)의 상면에 설치되어 케이스(131)로부터 도어(133)를 자동적으로 개폐하도록 한다. 일부 예들에서, 자동 도어 오픈 액츄에이터(160)는 공압 실린더를 포함할 수 있다. 공압 실린더는 실린더 배럴(161) 및 피스톤 로드(162)를 포함할 수 있다. 실린더 배럴(161)은 케이스(131)이 상면에 결합될 수 있고, 피스톤 로드(162)는 실린더 배럴(161)로부터 연장되어 도어(133)의 상면에 결합된 피스톤 로드(162)를 포함할 수 있다. 이와 같이 하여, 배터리 도어 락(150)이 잠금 해제된 상태에서 자동 도어 오픈 액츄에이터(160)의 피스톤 로드(162)가 실린더 배럴(161) 내측으로 움직이면 도어(133)의 상단을 회전축으로 하여 도어(133)의 하단이 상부로 움직이며 개방되고 자동 도어 오픈 액츄에이터(160)의 피스톤 로드(162)가 실린더 배럴(161) 외측으로 움직이면 도어(133)의 상단을 회전축으로하여 도어(133)의 하단이 하부로 움직이며 폐쇄된다.
일부 예들에서, 배터리 박스(130)는 온도 센서를 더 포함하고, 컨테이너 트레일러 차량(100)의 주행중 배터리 모듈(140)의 온도가 기준온도보다 높으면 배터리 도어 락(150)이 동작하여 도어(133)가 개방 가능한 상태가 되도록 하고 이어서 자동 도어 오픈 액츄에이터(160)가 동작하여 도어(133)를 자동적으로 개방할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(140)에 외풍이 직접 유입됨으로써, 배터리 모듈(140)의 온도가 냉각될 수 있다.
디스플레이(170)는 배터리 박스(130)의 상부에 설치되어 배터리 잔량, 주행 가능 거리, 배터리 도어 잠금 여부, 오류 감지 횟수 및/또는 배터리 온도를 표시할 수 있다. 이를 위해 디스플레이(170)는 배터리 모듈(140)의 전압 등을 센싱하여 잔량을 계산하는 배터리 잔량 계산부, 배터리 잔량으부터 차량의 주행 가능 거리를 계산하는 거리 계산부, 배터리 도어의 잠금 여부를 센싱하는 도어 센서, 배터리 모듈이나 잠금 장치 등의 오류 횟수를 카운트하는 카운터 및/또는 배터리의 온도를 센싱하는 배터리 온도 센서를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 디스플레이(170)는 차량 운전실에 설치된 컨트롤 디스플레이(111)에 정보를 전송할 수 있다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량 및 케이블들을 도시한 측면도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량(100)은 발전기(180) 및 구동 모터(190)를 더 포함할 수 있다. 발전기(180)는 컨테이너 트레일러(120)의 바퀴에 설치되어 발전기 케이블(181)로 배터리 모듈(140)에 연결되어 배터리 모듈(140)을 충전할 수 있다. 일부 예들에서, 발전기(180)는 차량(100)의 제동시 회생 제동하면서 발전하여 배터리 모듈(140)을 충전할 수 있다. 회생 제동에 의해 운동 에너지의 대략 98%가 회수될 수 있으며, 이에 따라 짐을 가득 싣고 고속도로를 주행할 때 에너지 소비량이 1-2kW에 불과하다. 일부 예들에서, 배터리 모듈(140)은 한 번 충전으로 달릴 수 있는 최대주행거리가 대략 700-1000km에 달하기 때문에 한국 지형에 적합하다. 구동 모터(190)는 컨테이너 트레일러(120)에 연결된 트럭(110)의 차축 및 컨테이너 트레일러(120)의 차축에 각각 설치됨으로써, 배터리 모듈(140)에 의해 차축들을 각각 회전시킬 수 있다. 일부 예들에서, 배터리 모듈(140)은 트럭(110)의 차축에 연결된 구동 모터(190)에만 전원을 공급할 수 있다. 일부 예들에서, 배터리 모듈(140)은 트레일러(120)의 차축에 연결된 구동 모터(190)에만 전원을 공급할 수 있다. 일부 예들에서, 배터리 모듈(140)은 트럭(110)의 차축에 연결된 구동 모터(190) 및 트레일러(120)의 차축에 연결된 구동 모터(190) 둘다에 전원을 공급할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 트럭(110)의 엔진 및 미션의 동작을 최소화시켜 에너지를 절감하고 CO2의 발생을 억제할 수 있다.
일부 예들에서, 차량(100)은 배터리 모듈(140)에 연결된 배터리 케이블(146), 트럭(110)의 차축에 설치된 구동 모터(190)에 연결된 모터 케이블(147), 및 배터리 케이블(146) 및 모터 케이블(147)이 상호간 결합 또는 분리 가능하게 하는 케이블 커넥터(148)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 차량(100)이 트레일러(120)로부터 분리되어 운행 시 케이블 커넥터(148)에 의해 차량(100)이 트레일러(120)의 배터리 모듈(140)로부터 분리될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량(100)중 배터리 박스(130)에 결합되는 배터리 모듈(140)을 도시한 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 박스(130)로부터 배터리 모듈(140)이 슬라이딩 방식으로 결합 또는 분리될 수 있다. 이러한 결합/분리 작업중 배터리 박스(130)는 측면의 상,하부에 각각 폭 방향으로 가이드 홈(132)이 설치되고, 배터리 모듈(140)은 측면의 상,하부에 각각 폭 방향으로 가이드 돌기(145)가 설치됨으로써, 이러한 배터리 박스(130)의 가이드 홈(132)에 배터리 모듈(140)의 가이드 돌기(145)가 결합되어 슬라이딩 방식으로 용이하게 결합 또는 분리될 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈(140)의 대략 하부에 한쌍의 리프트 홈(144)이 제공됨으로써, 지게차의 포크 리프트가 리프트 홈(144)에 결합되어, 배터리 모듈(140)이 용이하게 배터리 박스(130)에 결합 또는 분리될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량(100)을 제공함으로써, 컨테이너 트레일러 차량(100)의 주행거리를 늘리고 긴 충전시간을 해결할 수 있다. 충분한 배터리 공간을 확보함으로 에너지 밀도가 낮은 배터리를 사용할 수 있어 차량(100) 제작 단가를 낮출 수 있고 시동을 켜지 않고 운전실의 난방이나 각종 전자기기를 사용 가능하게 해주며 냉각기가 부착된 컨테이너에 전력을 공급할수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량중 발전기의 일례를 도시한 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 발전기(180)는 바퀴축(182)(바퀴축은 구조물의 내측에 있음)에 결합된 회전축(181)에 기어 결합됨으로써, 전기를 발전할 수 있다. 일례로, 회전축(181)은 바퀴축(182)에 선택적으로 결합 및 분리되는 기어 장치(183)에 연결될 수 있다. 일례로, 운전자가 가속 페달을 밟으면 기어 장치(182)가 바퀴축(182)과 회전축(181)을 분리시켜 발전기(180)가 동작하지 않도록 한다. 다른 예로, 운전자가 감속 페달을 밟으면 기어 장치(183)가 바퀴축(182)과 회전축(181)을 연결시켜 발전기(180)가 동작하도록 한다. 이에 따라 차량의 회생 제동이 가능해지고, 이때 발전기(180)가 동작하여 배터리 모듈(140)의 충전이 가능해진다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 컨테이너 트레일러 차량
110; 트럭 111; 컨트롤 디스플레이
120; 트레일러 121; 컨테이너
130; 배터리 박스 131; 케이스
132; 가이드 홈 133; 도어
140; 배터리 모듈 141; 배터리 셀
142; 하우징 143; 충방전 단자
144; 리프트 홈 145; 가이드 돌기
146: 배터리 케이블 147; 모터 케이블
148; 케이블 커넥터 150; 배터리 도어 락
151; 전동 모터 152; 락 플레이트
160; 자동 도어 오픈 액츄에이터
161; 실린더 배럴 162; 피스튼 로드
170; 디스플레이 180; 발전기
190; 구동 모터

Claims (9)

  1. 컨테이너 트레일러의 하부에 케이스 및 도어를 가지며 설치된 배터리 박스;
    상기 배터리 박스의 도어를 통해 케이스에 착탈 가능하게 설치된 배터리 모듈;
    상기 배터리 박스의 측면에 설치되어 상기 케이스로부터 상기 도어를 개폐 가능하게 하는 배터리 도어 락;
    상기 배터리 박스의 상면에 설치되어 상기 케이스로부터 상기 도어를 자동적으로 개폐하도록 하는 자동 도어 오픈 액츄에이터;
    상기 배터리 박스의 상부에 설치되어 배터리 잔량, 주행 가능 거리, 배터리 도어 잠금 여부, 오류 감지 횟수 및 배터리 온도를 표시하는 디스플레이;
    상기 컨테이너 트레일러의 바퀴에 설치되어 상기 배터리 모듈을 충전하는 발전기; 및
    상기 컨테이너 트레일러에 연결된 트럭의 차축 및 상기 컨테이너 트레일러의 차축에 각각 설치되어 상기 배터리 모듈에 의해 상기 차축을 회전시키는 구동 모터들을 포함하고,
    상기 배터리 도어 락은 상기 케이스의 측면에 결합된 전동 모터; 및 상기 전동 모터의 회전축에 결합되어 상기 도어의 전면에 결합되거나 상기 도어의 전면으로부터 분리되는 락 플레이트를 포함하며,
    상기 자동 도어 오픈 액츄에이터는 공압 실린더를 포함하되, 상기 공압 실린더는 상기 케이스의 상면에 결합된 실린더 배럴; 및 상기 실린더 배럴로부터 연장되어 상기 도어의 상면에 결합된 피스톤 로드를 포함하며,
    상기 배터리 도어 락이 잠금 상태이면 상기 자동 도어 오픈 액츄에이터에 의해 상기 도어가 자동으로 개방될 수 없고, 상기 배터리 도어 락이 잠금 해제 상태이면 상기 자동 도어 오픈 액츄에이터에 의해 상기 도어가 자동으로 개방될 수 있으며,
    상기 배터리 박스는 온도 센서를 포함하되, 상기 컨테이너 트레일러 차량의 주행중 상기 배터리 모듈의 온도가 기준온도보다 높으면 상기 배터리 도어 락이 동작하여 상기 도어가 개방 가능한 상태가 되도록 하고 이어서 상기 자동 도어 오픈 액츄에이터가 동작하여 상기 도어를 자동적으로 개방하는, 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 직렬 및 병렬로 연결된 다수의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀을 감싸는 하우징;
    상기 하우징에 설치되어 상기 배터리 셀을 충전시키거나 상기 배터리 셀이 방전되도록 하는 충방전 단자; 및
    상기 하우징의 하부 영역에 설치되어 지계차의 포크 리프트가 결합될 수 있도록 하는 한쌍의 리프트 홈을 포함하는, 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 박스의 케이스는 측면의 상,하부에 각각 폭 방향으로 설치된 가이드 홈을 더 포함하고, 상기 배터리 모듈의 하우징은 측면의 상,하부에 각각 폭 방향으로 설치된 가이드 돌기를 더 포함하며, 상기 배터리 박스의 케이스의 가이드 홈에 상기 배터리 모듈의 하우징의 가이드 돌기가 결합된, 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가이드 홈은 내측에서 외측 방향으로 홈이 제공되고, 상기 가이드 돌기는 내측에서 외측 방향으로 돌기가 제공되는, 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈에 연결된 배터리 케이블;
    상기 트럭의 차축에 설치된 구동 모터에 연결된 모터 케이블; 및
    상기 배터리 케이블 및 상기 모터 케이블이 상호간 결합 또는 분리 가능하게 하는 케이블 커넥터를 더 포함하는, 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기는 상기 트레일러의 바퀴축에 기어 장치를 통하여 결합된 회전축에 결합되고, 상기 기어 장치는 운전자가 가속 페달을 밟으면 상기 바퀴축과 상기 회전축을 분리시켜 상기 발전기가 동작하지 않도록 하고 운전자기 감속 페달을 밟으면 상기 바퀴축과 상기 회전축을 연결시켜 상기 발전기가 동작하도록 하는, 교체식 배터리를 장착한 컨테이너 트레일러 차량.

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