KR102444426B1 - 교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩 - Google Patents

교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩 Download PDF

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Abstract

결합이나 결합해제를 용이하게 한 교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩이 개시된다. 본 발명에 따르면, 차량 하부에서 상하방향으로 결합 또는 결합해제되는 교체형 배터리팩의 마운팅유닛에 관한 것으로, 상하방향으로 연장되어 차체에 나사결합 가능하게 형성된 볼트부; 배터리팩에 체결되어, 볼트부를 상하 이동 가능하게 수용하는 볼트하우징; 및 볼트부의 하측에서 볼트하우징에 상하 이동 가능하게 수용되고, 볼트부와 결합되어 배터리팩으로의 나사결합을 위해 볼트부를 회전시키거나, 볼트부로부터 분리되어 상하로 이격 배치될 수 있도록 형성된 소켓부;를 포함하는 마운팅유닛이 제공된다.

Description

교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩 {MOUNTING UNIT FOR REPLACEABLE BATTERY PACK AND REPLACEABLE BATTERY USING THE SAME}
본 발명은 전기차 등에서 활용될 수 있는 교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩에 관한 것이다.
근래 들어 자동차 분야는 빠르게 전동화가 이뤄지고 있다. 전기차는 기존의 내연기관 대신 전기모터를 사용해 동력을 발생시키고, 이에 따라 에너지저장수단인 배터리에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 전기차의 배터리는 다수의 배터리셀을 집적해 베터리모듈을 형성하고, 이러한 배터리모듈을 다시 복수개 조합해 배터리팩을 형성한 구조로 이뤄져 있다.
전기차의 배터리팩은 현재 다양한 선행기술들이 선보인 바 있다. 예컨대 등록특허 제10-1113687호는 기판부에 배선 트레이스를 인쇄해 제조작업을 용이하게 한 "전기차량용 배터리 팩"을 개시한 바 있다. 또한 공개특허 제10-2021-0103280호는 케이스와 배터리모듈 사이에 보강패널을 통해 배터리모듈의 손상을 줄일 수 있는 "전기차량용 배터리 수납 장치"를 개시하고 있다.
전기차의 배터리는 운행에 따라 적절한 충전이 요구된다. 전기차의 충전은 충전 인프라나 시간 등에 있어서 전기차 확산을 위해 해결해야할 주된 과제 중 하나로 알려져 있다. 즉, 종래 통용되던 내연기관차 대비 충전시간이 상당히 길고, 충전 인프라도 충분히 구축되지 못한 점 등이 전기가 보급에 장애가 되고 있는 것이다. 이는 배터리 자체의 용량을 늘리는 것과 별개로 향후에도 지속될 문제이다.
상기와 같은 배경에서 하나의 대안으로 배터리팩 자체를 교체하는 방식이 논의되고 있다. 이 방식은 배터리를 차량에 일체화된 형식이 아닌 교체식으로 구성하는 것으로, 배터리 스왑(battery swap), 서비스형 배터리, BaaS(Battery as a Service) 등으로 불리고 있다. 배터리 자체를 교체하는 방식이 때문에 기존의 충전방식 대비 충전(교체)시간을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다.
통상적으로 배터리팩은 실내공간의 확보나 무게배분을 위해 차량의 하부에 위치하는 경우가 많다. 이에 따라 교체형 배터리가 유효하게 기능하려면 차량 하부에서의 신속하고 신뢰성 있는 배터리팩의 탈부착 구조가 요구된다.
등록특허 제10-1113687호(2012년 2월 1일 등록) 공개특허 제10-2021-0103280호(2021년 8월 23일 공개)
본 발명의 실시예들은 결합이나 결합해제를 용이하게 한 교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩을 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 실시예들은 차체 하부에서 배터리팩의 수직방향 탈착 구조를 구현할 수 있는 교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩을 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 실시예들은 교체시간을 줄이고 결합불량을 방지할 수 있는 교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩을 제공하고자 한다.
다만 본 발명의 실시예들이 이루고자 하는 기술적 과제들은 반드시 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 상세한 설명 등 명세서의 다른 기재로부터 본 발명의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량 하부에서 상하방향으로 결합 또는 결합해제되는 교체형 배터리팩의 마운팅유닛에 관한 것으로, 상하방향으로 연장되어 차체에 나사결합 가능하게 형성된 볼트부; 배터리팩에 체결되어, 상기 볼트부를 상하 이동 가능하게 수용하는 볼트하우징; 및 상기 볼트부의 하측에서 상기 볼트하우징에 상하 이동 가능하게 수용되고, 상기 볼트부와 결합되어 상기 배터리팩으로의 나사결합을 위해 상기 볼트부를 회전시키거나, 상기 볼트부로부터 분리되어 상하로 이격 배치될 수 있도록 형성된 소켓부;를 포함하는 마운팅유닛이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 차체를 향해 배치되는 상면부에 상기의 마운팅유닛이 복수개 구비되고, 상기 차체를 향해 상승되어 상기 마운팅유닛에 의해 상기 차체에 결합되거나, 상기 마운팅유닛이 결합해제되고 상기 차체로부터 하강되어 분리 가능하게 형성된 교체형 배터리팩이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩은 차체 하부에서 배터리팩의 수직방향(상하방향) 탈착 구조를 구현할 수 있다. 즉, 차량이 소정 위치로 진입되면, 공구가 진입되어 볼트부를 회전시키고 마운팅유닛 내지 배터리팩을 차체로부터 분리시킬 수 있고, 새로운 배터리팩이 투입되면, 볼트부가 상측으로 승강되어 공구에 의해 다시 차체에 장착될 수 있다. 이와 같은 과정은 차체 하부에서 수직방향으로 이뤄질 수 있기 때문에, 최소한의 분해조립 과정만이 요구되고, 교체시간을 줄이는데 기여할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들에 따른 교체형 배터리팩의 마운팅유닛 및 이를 구비한 교체형 배터리팩은은 볼트, 핀 등 별도의 추가적인 결합수단 없이 배터리팩에 일체화된 볼트부를 통해 결합이나 해체가 이뤄질 수 있다. 따라서 작업 편의성이 극대화될 수 있고, 결합수단의 유실이나 누락에 의한 결합불량의 문제를 미연에 방지할 수 있다.
다만 본 발명의 실시예들을 통해 얻을 수 있는 기술적 효과들은 반드시 상기에서 언급한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 효과들은 상세한 설명 등 명세서의 다른 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교체형 배터리팩의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1마운팅유닛의 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제2마운팅유닛의 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시된 마운팅유닛의 개략적인 종단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 마운팅유닛의 제1작동상태도이이다.
도 6은 도 4에 도시된 마운팅유닛의 제2작동상태도이이다.
도 7은 도 4에 도시된 마운팅유닛의 제3작동상태도이이다.
이하 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조해 설명한다. 이하의 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공될 수 있다. 다만 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이고 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 발명의 기술적 요지를 불분명하게 하거나 공지된 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교체형 배터리팩의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 교체형 배터리팩(이하, "배터리팩(100)"으로 지칭)은 복수의 마운팅유닛(200)을 포함할 수 있다.
마운팅유닛(200)은 차체(300)에 결합 및 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 배터리팩(100)은 마운팅유닛(200)에 의해 차체(300)에 결합되거나 차체(300)로부터 분리될 수 있다.
마운팅유닛(200)은 복수개가 구비될 수 있다. 복수의 마운팅유닛(200)은 배터리팩(100)의 구조나 차체(300)의 레이아웃에 따라 적절한 배치형태를 가질 수 있다. 본 실시예에 있어서 마운팅유닛(200)의 개수나 배치형태는 특별히 제한되지 않는다.
마운팅유닛(200)은 복수 종류를 포함할 수 있다. 본 실시예는 제1마운팅유닛(200a)과 제2마운팅유닛(200b)을 포함하는 2종류의 마운팅유닛(200)을 예시하고 있다. 예시된 바에 따르면 제1마운팅유닛(200a)은 배터리팩(100) 측면의 구조물에 배치되고 있고, 제2마운팅유닛(200b)은 배터리팩(100)의 상면 부위에 배치되고 있다. 제1, 2마운팅유닛(200a, 200b)은 각각 복수개가 구비될 수 있다. 다만 제1, 2마운팅유닛(200a, 200b)의 개수나, 마운팅유닛(200)의 종류가 특정 개수로 제한되는 것은 아니다. 후술할 바와 같이 제1, 2마운팅유닛(200a, 200b)은 외형 등이 일부 상이할 뿐 유사한 기술적 원리로 구현될 수 있다.
배터리팩(100)은 마운팅유닛(200)을 통해 차체(300)에 결합될 수 있다. 배터리팩(100)은 차량에 동력원을 제공할 수 있다. 본 실시예의 배터리팩(100)은 주로 전기모터를 구동수단으로 포함하는 차량에서 적용 의도되어 있다.
보다 구체적으로 본 실시예의 배터리팩(100)은 배터리팩 자체를 교체하는 방식의 차량에서 보다 효과적으로 기능할 수 있다. BaaS(Battery as a Service)로 불리는 배터리팩 교체 방식은 종래 전기차의 충전시간 단축을 위해 배터리팩 자체를 교체하도록 구성될 수 있다. BaaS 시스템의 효율적인 구축을 위해서는 배터리팩의 쉽고 빠른 교체가 요구되는데, 많은 경우 배터리팩은 차량 하부에 위치되어 있기 때문에, 차량 하부에서의 수직방향 결합구조가 탈착에 유리할 수 있다. 본 실시예의 배터리팩(100) 내지 마운팅유닛(200)은 이러한 배경에서 보다 효율적인 수직방향으로의 결합구조를 제공할 수 있다.
한편 배터리팩(100)은 하나 이상의 배터리모듈로 구성될 수 있고, 배터리모듈은 다시 복수의 셀로 구성될 수 있다. 본 실시예에 있어서 배터리팩, 배터리모듈 및 셀의 종류나 구조는 특별히 제한되지 않는다. 본 실시예의 배터리팩(100)은 소정의 정형화된 구조나 형상을 갖고, 차량의 하부에 결합되는 것이면, 다양한 종류나 구조의 배터리팩을 포함할 수 있다. 또한 경우에 따라 본 실시예의 배터리팩(100)에 대한 설치구조는 차량의 하부가 아닌 다른 위치로의 설치나, 수직방향이 아닌 다른 방향(예컨대 수평방향, 경사방향 등)으로의 설치에도 적절히 응용될 수 있다.
한편 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 "배터리팩"의 용어를 사용하지만 이는 반드시 전형적인 의미의 배터리팩만을 지칭하는 것은 아니다. 예컨대 본 실시예의 배터리팩(100)은 셀투팩(cell to pack)이나 셀투섀시(Cell to Chassis) 등의 기술적 개념을 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에서 배터리팩(100)의 용어는 소정의 정형화된 구조나 형상을 갖고 차량에 결합되어, 구동수단으로 전력을 공급하는 에너지저장수단을 넓게 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 제1마운팅유닛의 확대도이다.
도 2를 참조하면, 제1마운팅유닛(200a)은 볼트부(210), 볼트하우징(220), 소켓부(230) 및 탄성부재(240)를 포함할 수 있다.
볼트부(210)는 상하방향으로 연장 형성될 수 있다. 볼트부(210)는 차체(300)로 결합되거나 차체(300)로부터 분리될 수 있고, 이에 의해 제1마운팅유닛(200a) 내지 배터리팩(100)이 차체(300)에 결합되거나 차체(300)로부터 분리될 수 있다.
볼트하우징(220)은 볼트부(210)를 내측에 수용할 수 있다. 볼트하우징(220)은 내부에 소정의 공간을 형성할 수 있고, 상기의 공간에는 볼트부(210), 소켓부(230) 및 탄성부재(240)가 수용될 수 있다. 또한 볼트하우징(220)은 소정의 결합구조를 통해 배터리팩(100)에 결합되어 고정될 수 있다. 이에 의해 제1마운팅유닛(200a)은 배터리팩(100)에 고정될 수 있다. 경우에 따라 볼트하우징(220)은 일부 또는 전부가 배터리팩(100)에 일체로 형성될 수 있다.
소켓부(230)는 볼트하우징(220)의 내부에 상하로 이동 가능하게 배치될 수 있다. 소켓부(230)는 탄성부재(240)를 사이에 두고 볼트부(210)와 상하로 이격 배치될 수 있다.
탄성부재(240)는 볼트하우징(220) 내측에 수용되어, 볼트부(210)와 소켓부(230) 사이를 탄성 지지할 수 있다. 본 실시예에서 탄성부재(240)는 압축코일스프링으로 예시되고 있다. 다만 경우에 따라 탄성부재(240)는 압축코일스프링과 유사한 기능을 수행할 수 있는 다른 탄성수단으로 대체될 수 있고, 반드시 압축코일스프링에 한정되지는 않는다.
도 3은 도 1에 도시된 제2마운팅유닛의 확대도이다.
도 3을 참조하면, 제2마운팅유닛(200b)은 볼트부(210), 볼트하우징(220'), 소켓부(230) 및 탄성부재(240)를 포함할 수 있다.
제2마운팅유닛(200b)은 배터리팩(100)에서의 예시된 배치위치가 상이할 뿐 대체로 제1마운팅유닛(200a)과 유사하게 형성될 수 있다. 예시된 바에 따르면 제2마운팅유닛(200b)의 볼트부(210), 소켓부(230) 및 탄성부재(240)는 전술한 제1마운팅유닛(200a)의 대응구성과 실질적으로 동일하게 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서 제2마운팅유닛(200b)은 볼트하우징(220')의 외형에 있어 전술한 제1마운팅유닛(200a)과 일부 차이를 가지고 있다. 다만 제2마운팅유닛(200b)의 볼트하우징(220')은 외형이 일부 상이할 뿐 기능적으로는 제1마운팅유닛(200a)의 대응구성과 상당부분 유사하게 이뤄질 수 있다.
상기와 같은 제1마운팅유닛(200a) 및 제2마운팅유닛(200b)은 배터리팩(100)의 외면에 배치될 수 있다. 본 실시예의 배터리팩(100)은 수직방향으로의 결합을 의도하고 있는 바 제1, 2마운팅유닛(200a, 200b)은 대체로 배터리팩(100)의 상면 부위에 노출 배치될 수 있다. 배터리팩(100)은 각 지점의 제1, 2마운팅유닛(200a, 200b)이 차체(300)에 결합됨에 따라 차체(300)에 설치될 수 있고, 반대로 각 지점의 제1, 2마운팅유닛(200a, 200b)이 차체(300)와 분리됨에 따라 차체(300)로부터 해체될 수 있다.
한편 제1마운팅유닛(200a)과 제2마운팅유닛(200b)은 볼트하우징(220, 220')의 외형을 일부 달리할 뿐 기술적 원리는 상호 유사한 바, 이하에서는 제1마운팅유닛(200a)을 마운팅유닛(200)으로 지칭하고, 이를 중심으로 설명하도록 한다.
도 4는 도 2에 도시된 마운팅유닛의 개략적인 종단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 마운팅유닛(200)은 볼트부(210)를 포함할 수 있다.
볼트부(210)는 상하방향으로 소정 길이 연장 형성될 수 있다. 이는 마운팅유닛(200) 내지 배터리팩(100)의 장착방향과 대응된다. 볼트부(210)는 볼트하우징(220)에 대해 상하로 이동 가능하게 형성될 수 있다. 다만 볼트부(210)의 하단은 볼트하우징(220) 내부의 액세스홀(221)에 수용되어 볼트하우징(220)으로부터의 이탈이 제한될 수 있다.
볼트부(210)는 볼트바디(211)를 구비할 수 있다. 볼트바디(211)는 소정 직경을 갖고 상하로 연장 형성되어 볼트바디(211)의 전체적인 외형을 형성할 수 있다. 필요에 따라 볼트바디(211)의 상단에는 삽입안내면(211a)이 형성될 수 있다. 삽입안내면(211a)은 볼트바디(211)의 상단을 향해 점진적으로 직경이 작아지도록 경사진 곡면 형태로 형성될 수 있다. 삽입안내면(211a)은 볼트바디(211)가 상측의 마운팅홀(320)을 향해 원활히 진입될 수 있도록 안내하는 기능을 갖는다.
볼트바디(211)의 외면에는 나사산이 형성될 수 있다. 나사산은 볼트바디(211)와, 볼트바디(211) 상측의 너트부(310)를 나사결합시키기 위해 사용될 수 있다.
상기와 관련해 배터리팩(100)이 장착되는 차체(300)에는 너트부(310)가 구비될 수 있다. 너트부(310)는 복수의 마운팅유닛(200)에 대응되게 복수개가 구비될 수 있다. 너트부(310)에는 볼트부(210)가 나사결합되는 마운팅홀(320)이 형성될 수 있다. 마운팅홀(320)은 차체(300) 하부에 배치될 수 있고, 볼트부(210)에 대응되는 나사산이 형성될 수 있다. 이에 따라 볼트부(210)는 볼트바디(211)가 마운팅홀(320)에 나사결합되며 차체(300)에 설치될 수 있다.
한편 볼트부(210)의 하단에는 볼트헤드(212)가 구비될 수 있다. 볼트헤드(212)는 볼트하우징(220)의 내부에 수용되어 이탈이 제한될 수 있다. 또한 볼트헤드(212)는 볼트하우징(220) 내부에서 상하로 이동 가능하게 형성되어, 탄성부재(240)에 의해 상측으로 탄성 지지될 수 있다. 볼트헤드(212)의 저면에는 탄성부재(240)의 체결을 위한 단턱(step) 구조가 구비될 수 있다.
볼트헤드(212)의 저면 중앙에는 소켓체결홈(212a)이 형성될 수 있다. 소켓체결홈(212a)은 볼트헤드(212)의 저면이 상측으로 소정 정도 오목하게 인입되어 형성될 수 있다. 소켓체결홈(212a)은 하측이 개방 형성될 수 있고, 이를 통해 소켓부(230)가 소켓체결홈(212a)으로 진입될 수 있다.
소켓체결홈(212a)을 둘러싸는 측면부에는 하나 이상의 제1회전지지면(212b)이 형성될 수 있다. 제1회전지지면(212b)은 대체로 상하방향에 따른 평면으로 형성되어, 상하축을 중심으로 한 회전조작력을 전달받을 수 있다. 제1회전지지면(212b)은 하나 또는 복수개가 구비될 수 있고, 예컨대 제1회전지지면(212b)은 복수개가 조합되어 대략 다각형의 평면 형상을 이룰 수 있다. 제1회전지지면(212b)은 후술할 소켓부(230)의 제2회전지지면(231)과 결합되어 회전조작력을 전달받게 된다.
한편 본 실시예의 마운팅유닛(200)은 볼트하우징(220)을 포함할 수 있다.
볼트하우징(220)은 배터리팩(100)에 고정 설치될 수 있다. 또한 볼트하우징(220)의 내부에는 액세스홀(221)이 구비될 수 있다. 액세스홀(221)은 볼트하우징(220)을 상하로 관통하도록 연장될 수 있다.
액세스홀(221)의 상단 부위에는 볼트부(210)가 체결될 수 있고, 볼트헤드(212)의 이탈을 방지하기 위해 제1스토퍼(222)가 구비될 수 있다. 액세스홀(221) 하단 부위에는 소켓부(230)가 체결될 수 있고, 소켓부(230)의 이탈을 방지하기 위해 제2스토퍼(223)가 구비될 수 있다. 또한 액세스홀(221)의 내부에는 탄성부재(240)가 수용될 수 있다.
한편 본 실시예의 마운팅유닛(200)은 소켓부(230)를 포함할 수 있다.
소켓부(230)는 액세스홀(221)의 내부에 배치될 수 있다. 다만 소켓부(230)의 저면은 액세스홀(221)의 하단을 통해 외부로 노출될 수 있다. 이에 따라 소켓부(230)의 하부를 통해 공구(400)가 적절히 접근될 수 있다.
소켓부(230)는 볼트헤드(212)를 향해 상측으로 돌출 형성될 수 있고, 돌출 부위의 측면에는 하나 이상의 제2회전지지면(231)이 구비될 수 있다. 제2회전지지면(231)은 전술한 제1회전지지면(212b)에 대응되는 것으로, 대체로 상하방향에 따른 평면으로 형성되어, 상하축을 중심으로 한 회전조작력을 제1회전지지면(212b)으로 전달할 수 있다. 제2회전지지면(231)은 하나 또는 복수개가 구비될 수 있고, 예컨대 제2회전지지면(231)은 복수개가 조합되어 대략 다각형의 평면 형상을 이룰 수 있다.
소켓부(230)는 상당 영역이 볼트헤드(212)의 소켓체결홈(212a)에 삽입 체결 가능하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제2회전지지면(231)은 제1회전지지면(212b)과 체결될 수 있고, 제2회전지지면(231) 내지 소켓부(230)로부터, 제1회전지지면(212b) 내지 볼트부(210)로 회전조작력이 전달될 수 있다. 이는 본 실시예의 작동과 관련해 부연한다.
상기에서 제2회전지지면(231)의 상하방향 높이는 제1회전지지면(212b)의 상하방향 높이(깊이)보다 소정 정도 크게 형성될 수 있다. 이는 소켓부(230)과 볼트부(210)가 인접 배치된 상태에서 탄성부재(240)의 수용공간을 형성하기 위함이다(도 5 참조).
소켓부(230)의 저면에는 공구체결홈(232)이 형성될 수 있다. 공구체결홈(232)은 소켓부(230)의 저면이 소정 정도 오목하게 인입되어 형성될 수 있고, 공구체결홈(232)을 둘러싸는 측면부에는 하나 이상의 제3회전지지면(233)이 형성될 수 있다. 제3회전지지면(233)은 대체로 상하방향에 따른 평면으로 형성되어, 공구(400)를 통해 상하축을 중심으로 한 회전조작력을 전달받을 수 있다. 제3회전지지면(233)은 하나 또는 복수개가 구비될 수 있고, 예컨대 제3회전지지면(233)은 복수개가 조합되어 대략 다각형의 평면 형상을 이룰 수 있다.
한편 본 실시예의 마운팅유닛(200)은 탄성부재(240)를 포함할 수 있다.
탄성부재(240)는 액세스홀(221) 내부에 배치되어, 볼트부(210)와 소켓부(230) 사이를 탄성 지지할 수 있다. 본 실시예에서 탄성부재(240)는 압축코일스프링으로 예시되고 있다. 구체적으로 탄성부재(240)는 상단이 볼트헤드(212)에 체결되고, 하단이 소켓부(230)에 체결되어, 볼트헤드(212)와 소켓부(230) 사이를 서로 이격되는 방향으로 탄성 지지할 수 있다. 탄성부재(240)는 볼트부(210) 및 소켓부(230)의 상하 이동에 따라 도시된 상태에서 탄성적으로 압축 변형될 수 있다.
도 5 내지 7은 도 4에 도시된 마운팅유닛의 제1 내지 3작동상태도이이다.
도 5 내지 7은 도 4의 배터리팩(100) 내지 마운팅유닛(200)이 차체(300)에 설치되는 결합되는 작동을 순차적으로 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 도 4와 같이 배터리팩(100) 및 마운팅유닛(200)이 차체(300) 하측에 배치된 상태에서, 배터리팩(100)이 차체(300)를 향해 상승된다. 이에 따라 볼트부(210) 상단의 삽입안내면(211a)이 너트부(310)로 진입될 수 있다. 경사진 형상의 삽입안내면(211a)은 이러한 진입 동작을 적절히 보조할 수 있다.
볼트하우징(220) 너트부(310)에 접촉 지지되면, 볼트부(210)는 탄성부재(240)를 압축시키며 볼트하우징(220)에 대해 하강될 수 있다. 탄성부재(240)는 초기상태에서 탄성적으로 압축 변형되며 볼트부(210)의 이동을 지지할 수 있다. 볼트부(210)는 소켓부(230) 상단의 제2회전지지면(231)이 소켓체결홈(212a)의 제1회전지지면(212b)과 접촉되도록 소켓부(230)를 향해 완전히 하강될 수 있다.
이어서 공구(400)가 소켓부(230) 하단의 공구체결홈(232)으로 진입되어 결합될 수 있다.
도 6을 참조하면, 공구(400)가 공구체결홈(232)에 결합되고, 상하축을 중심으로 회전되면서 볼트부(210)가 너트부(310)에 나사결합될 수 있다. 구체적으로 공구(400)는 소켓부(230)를 상측으로 가압하면서 회전 구동될 수 있고, 소켓부(230)는 제3회전지지면(233)을 통해 회전조작력을 전달받으며 회전될 수 있다. 또한 볼트부(210)는 소켓부(230)의 제2회전지지면(231)과, 볼트헤드(212)의 제1회전지지면(212b)을 통해 회전조작력을 전달받으며 회전될 수 있고, 이에 의해 볼트바디(211)가 상측의 마운팅홀(320)로 진입되며 너트부(310)에 나사결합될 수 있다.
볼트부(210)가 너트부(310)에 완전히 나사결합되면, 볼트부(210)는 도 4에 도시된 초기상태와 같이 액세스홀(221) 상단으로 이동될 수 있다. 소켓부(230)는 공구(400)에 의해 초기상태에서 상측으로 이동되어 볼트헤드(212)에 결합된 상태를 갖는다.
도 7을 참조하면, 이어서 공구(400)가 하강되어 소켓부(230)로부터 분리될 수 있다. 소켓부(230)는 공구(400)에 의해 외력이 제거됨에 따라 탄성부재(240)에 의해 하측으로 이동되어, 도 4의 초기상태와 같이 액세스홀(221) 하단으로 복귀될 수 있다.
한편 마운팅유닛(200)은 볼트부(210)가 너트부(310)에 나사결합된 상태를 유지하며, 배터리팩(100)을 지지할 수 있다. 배터리팩(100)은 이러한 방식으로 복수지점에서 각 마운팅유닛(200)이 각 너트부(310)에 결합됨으로써 차체(300)에 지지될 수 있다.
배터리팩(100)의 분리과정은 상기의 과정을 역순으로 수행해 이뤄질 수 있다. 즉, 도 7과 같은 결합상태에서 도 6과 같이 공구(400)가 진입되어 소켓부(230)를 볼트헤드(212)와 결합시키고, 공구(400)가 역방향으로 회전되어 볼트부(210)가 너트부(310)로부터 결합해제될 수 있다. 도 5와 같이 볼트부(210) 및 소켓부(230)가 완전히 하강되면, 마운팅유닛(200)은 차체(300)로부터 분리 가능한 상태가 되고, 도 4와 같이 배터리팩(100)이 하강되어 분리될 수 있다.
이상과 같은 마운팅유닛(200) 내지 배터리팩(100)은 차체(300) 하부에서 배터리팩(100)의 수직방향(상하방향) 탈착 구조를 구현할 수 있다. 즉, 차량이 소정 위치로 진입되면, 공구(400)가 진입되어 볼트부(210)를 회전시키고 마운팅유닛(200) 내지 배터리팩(100)을 차체(300)로부터 분리시킬 수 있고, 새로운 배터리팩(100)이 투입되면, 볼트부(210)가 상측으로 승강되어 공구(400)에 의해 다시 차체(300)에 장착될 수 있다. 이와 같은 과정은 차체(300) 하부에서 수직방향으로 이뤄질 수 있기 때문에, 최소한의 분해조립 과정만이 요구되고, 교체시간을 줄이는데 기여할 수 있다.
또한 상기와 같은 마운팅유닛(200) 내지 배터리팩(100)은 볼트, 핀 등 별도의 추가적인 결합수단 없이 배터리팩(100)에 일체화된 볼트부(210)를 통해 결합이나 해체가 이뤄질 수 있다. 따라서 작업 편의성이 극대화될 수 있고, 결합수단의 유실이나 누락에 의한 결합불량의 문제를 미연에 방지할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이고, 이 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다고 할 것이다.
100: 배터리팩 200: 마운팅유닛
210: 볼트부 220: 볼트하우징
230: 소켓부 240: 탄성부재
300: 차체 310: 너트부
320: 마운팅홀 400: 공구

Claims (8)

  1. 차량 하부에서 상하방향으로 결합 또는 결합해제되는 교체형 배터리팩의 마운팅유닛에 관한 것으로,
    상하방향으로 연장되어 차체(300)에 나사결합 가능하게 형성된 볼트부(210);
    배터리팩(100)에 체결되어, 상기 볼트부(210)를 상하 이동 가능하게 수용하는 볼트하우징(220); 및
    상기 볼트부(210)의 하측에서 상기 볼트하우징(220)에 상하 이동 가능하게 수용되고, 상기 볼트부(210)와 결합되어 상기 배터리팩(100)으로의 나사결합을 위해 상기 볼트부(210)를 회전시키거나, 상기 볼트부(210)로부터 분리되어 상하로 이격 배치될 수 있도록 형성된 소켓부(230);를 포함하고,
    상기 볼트부(210)는,
    상하로 소정 길이 연장되어 외면에 나사산이 형성된 볼트바디(211); 및
    상기 볼트바디(211)의 하단에 형성되어 상기 볼트하우징(220) 내부의 액세스홀(221)에 수용되고, 상기 소켓부(230)를 향한 저면에 하나 이상의 제1회전지지면(212b)이 형성된 소켓체결홈(212a)을 구비하는 볼트헤드(212);를 포함하는 마운팅유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼트하우징(220) 내부에 배치되어, 상기 볼트부(210)와 상기 소켓부(230)가 상하로 이격되도록 상기 볼트부(210)와 상기 소켓부(230) 사이를 탄성 지지하는 탄성부재(240);를 포함하는 마운팅유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성부재(240)는,
    압축코일스프링을 포함하는 마운팅유닛.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼트바디(211)는,
    상기 배터리팩(100)의 체결을 위해 상기 차체(300)에 형성된 마운팅홀(320)로의 진입을 안내하기 위한 것으로, 상기 볼트바디(211)의 상단을 향해 점진적으로 직경이 작아지도록 경사진 곡면 형태로 형성된 삽입안내면(211a)을 구비하는 마운팅유닛.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 소켓부(230)는,
    상기 소켓체결홈(212a)과 체결되는 상단 영역에서 상기 제1회전지지면(212b)과 대응되도록 형성되어, 상기 볼트부(210)로 회전조작력을 전달하는 하나 이상의 제2회전지지면(231); 및
    상기 소켓부(230)의 저면에 형성되고, 소정의 공구(400)로부터 회전조작력을 전달받을 수 있도록 하나 이상의 제3회전지지면(233)을 구비하는 공구체결홈(232);을 포함하는 마운팅유닛.
  7. 차량 하부에서 상하방향으로 결합 또는 결합해제되는 교체형 배터리팩의 마운팅유닛에 관한 것으로,
    상하방향으로 연장되어 차체(300)에 나사결합 가능하게 형성된 볼트부(210);
    배터리팩(100)에 체결되어, 상기 볼트부(210)를 상하 이동 가능하게 수용하는 볼트하우징(220); 및
    상기 볼트부(210)의 하측에서 상기 볼트하우징(220)에 상하 이동 가능하게 수용되고, 상기 볼트부(210)와 결합되어 상기 배터리팩(100)으로의 나사결합을 위해 상기 볼트부(210)를 회전시키거나, 상기 볼트부(210)로부터 분리되어 상하로 이격 배치될 수 있도록 형성된 소켓부(230);를 포함하고,
    상기 볼트하우징(220)은,
    상기 볼트부(210) 및 상기 소켓부(230)의 배치를 위해 상기 볼트하우징(220)의 내부를 상하로 관통하도록 연장 형성된 액세스홀(221);
    상기 액세스홀(221)의 상단에서 상기 볼트부(210)의 이탈을 제한하는 제1스토퍼(222); 및
    상기 액세스홀(221)의 하단에서 상기 소켓부(230)의 이탈을 제한하는 제2스토퍼(223);를 포함하는 마운팅유닛.
  8. 차체(300)를 향해 배치되는 상면부에 청구항 1 또는 7의 마운팅유닛(200)이 복수개 구비되고, 상기 차체(300)를 향해 상승되어 상기 마운팅유닛(200)에 의해 상기 차체(300)에 결합되거나, 상기 마운팅유닛(200)이 결합해제되고 상기 차체(300)로부터 하강되어 분리 가능하게 형성된 교체형 배터리팩.
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