KR102638114B1 - 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법 - Google Patents

차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 충전 스테이션에 구비되어 있는 빈 배터리 슬롯에 방전된 차량용 배터리를 장착하거나, 또는 상기 배터리 슬롯에 장착되어 있는 충전된 차량용 배터리를 꺼낼 때, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯에 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있도록 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법에 관한 것이다.

Description

차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법{APPARATUS FOR STORING BATTERY IN CHARGING STATION OF BATTERIES FOR VEHICLE AND THE CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충전 스테이션에 구비되어 있는 빈 배터리 슬롯에 방전된 차량용 배터리를 장착하거나, 또는 상기 배터리 슬롯에 장착되어 있는 충전된 차량용 배터리를 꺼낼 때, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯에 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있도록 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 생활의 편리성을 가져다주었지만, 화석연료를 사용하는 자동차의 경우 배출가스로 인한 대기환경 오염이 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 따라 대기환경 오염을 줄이기 위한 방편으로 자동차 업계에서는 전기자동차를 개발하고 대중화를 수행하는데 주력하고 있으며, 전기자동차는 환경보호는 물론 자동차 기술 개발의 해결책이라 할 수 있다.
하지만, 전기자동차의 사용에 있어서 전기자동차의 성능과 이용효율에 직결되는 필수조건인 전기자동차 충전소 등의 인프라가 매우 부족하기 때문에 전기자동차를 운행하는 사용자가 충전소 위치를 사전에 파악하여 배터리 충전을 준비하여야 하는 문제점이 있었다.
또한 전기자동차는 오랜 시간동안 배터리 충전을 수행하여야 하기 때문에 대기시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위한 방편으로, 최근에는 방전된 배터리를 충전된 배터리로 교환하여 사용할 수 있는 충전 스테이션이 개발되었으며, 상기 충전 스테이션을 여러 공공장소에 설치하여 사용하고 있다.
그러나, 상기 충전 스테이션에 구비되어 있는 배터리 슬롯에 충전이 필요한 차량용 배터리를 장착하거나 충전이 완료된 차량용 배터리를 꺼낼 때, 상기 차량용 배터리가 배터리 슬롯에 부닥쳐 파손되는 경우가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 차량용 배터리를 충전하는 충전 스테이션에 구비된 배터리 슬롯에 방전된 차량용 배터리를 손쉽게 장착하거나 충전된 배터리를 손쉽게 꺼낼 수 있도록 하는 방안을 제시하고자 한다.
특히, 본 발명은 상기 충전 스테이션에 구비된 배터리 슬롯의 입구를 넓게 형성하여 상기 차량용 배터리를 장착하거나 꺼내는 과정에서 상기 배터리 슬롯의 내벽이나 바닥면에 부닥치지 않도록 하고, 상기 배터리 슬롯의 내벽이나 바닥면 등에 구비된 배터리 이송부재를 통해 상기 차량용 배터리를 큰 힘을 들이지 않고 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있도록 하며, 상기 배터리 슬롯의 후면에 구비된 완충수단을 통해 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 발생할 수 있는 상기 차량용 배터리나 배터리 슬롯의 파손을 방지할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국공개특허 제2019-0114855호(2019.10.10.)는 배터리 교환 스테이션에서 배터리를 관리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상기 배터리 교환 스테이션에 위치된 복수의 교환 가능한 배터리의 각각에 부착된 메모리로부터 배터리 정보를 수신하고, 상기 배터리 교환 스테이션과 연관된 배터리 수요 예측을 수신하고, 상기 복수의 교환 가능한 배터리의 개별 충전 상태(SoCs) 및 상기 배터리 수요 예측에 일부 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 교환 가능한 배터리로부터 하나 이상의 무정전 전원 장치(UPS) 배터리를 식별하는 배터리를 관리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
즉, 상기 한국공개특허 제2019-0114855호는 배터리 교환 스테이션에 연결된 전원 장치가 일시적으로 고장난 경우, 배터리 교환 스테이션에서 복수의 교환 가능한 배터리를 관리하기 위한 시스템 및 방법에 대해 기재하고 있다.
하지만, 본 발명은 전원 장치 고장시 교환 가능한 배터리를 관리하기 위한 것이 아닌, 배터리 슬롯에 방전된 차량용 배터리를 장착하거나 충전된 배터리를 꺼내는 과정에서, 상기 차량용 배터리나 배터리 슬롯의 파손이 발생하지 않도록 하는 것이므로, 상기 한국공개특허 제2019-0114855호와 본 발명은 현저한 구성상 차이점이 있다.
또한 한국등록특허 제2228640호(2021.03.17.)는 배터리 교환형 충전 스테이션 및 배터리 교환형 충전 스테이션의 운용 방법에 관한 것으로, 이동 수단으로부터 분리된 배터리가 안착 가능한 적어도 하나 이상의 슬롯을 가지고, 상기 슬롯에 반입된 배터리를 충전하는 제1충전부, 및 이동 수단에 장착된 배터리를 충전하는 제2충전부를 포함하는 배터리 교환형 충전 스테이션에 관한 것이다.
즉, 상기 한국등록특허 제2228640호는 전력이 모두 소모된 배터리를 충전이 완료된 배터리와 곧바로 교체할 수 있도록 하여 배터리 충전을 위해 충전소에 정차하는 이동 수단의 정차 시간을 단축할 수 있으며, 충전소에 대한 충전 수요에 따라 배터리를 충전하는 충전 모듈을 확장할 수 있는 배터리 교환형 충전 스테이션을 기재하고 있다.
반면에 본 발명은 충전 스테이션에 구비되어 있는 배터리 슬롯에 충전이 필요한 차량용 배터리를 장착하는 과정이나 상기 배터리 슬롯에 장착되어 있는 충전이 완료된 차량용 배터리를 꺼내는 과정에서, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯의 내벽이나 바닥에 부닥치지 않고 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있도록 하는 것이므로, 상기 한국등록특허 제2228640호와 본 발명은 기술적 구성의 차이점이 분명하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 충전 스테이션에 구비되어 있는 배터리 슬롯에 차량용 배터리를 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있는 장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 배터리 슬롯의 입구를 넓게 형성함으로써, 상기 차량용 배터리를 장착하거나 꺼내는 과정에서 상기 배터리 슬롯의 내벽이나 바닥면에 부닥치지 않도록 하는 장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 배터리 슬롯의 내측에 구비된 배터리 이송수단을 통해서 사용자가 큰 힘을 들일 필요 없이 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯에 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있는 장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 배터리 슬롯의 후면에 구비된 완충수단을 통해서 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 발생할 수 있는 상기 차량용 배터리나 배터리 슬롯의 파손을 방지할 수 있는 장치 및 그 구성 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치는, 차량용 배터리가 수납되는 배터리 슬롯 본체; 및 상기 배터리 슬롯 본체의 내측에 적어도 하나 이상 구비되는 이송수단;을 포함하며, 상기 이송수단은, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리의 표면과 맞닿아 롤링에 의해 상기 차량용 배터리를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 배터리 슬롯 본체는, 입구가 개방되어 셔터에 의해 개폐되며, 상기 입구는 넓게 형성하고 내부로 진입할수록 점점 좁아지게 형성함으로써, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 또는 꺼내는 과정에서 상기 차량용 배터리가 상기 배터리 슬롯 본체의 내측에 부닥치는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이송수단은, 상기 이송수단의 외측을 둘러쌓아 교체 가능하게 구비되고, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리에 가해지는 충격을 완화하는 충격완화부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 배터리 수납장치는, 상기 배터리 슬롯 본체의 내측공간 후면에 구비되어, 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 상기 차량용 배터리의 자체 무게나 중력에 의해 상기 차량용 배터리나 상기 배터리 슬롯 본체에 가해지는 충격을 완화하는 완충수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 완충수단은, 상기 차량용 배터리가 장착될 때 상기 차량용 배터리의 후면과 맞닿는 플레이트; 상기 플레이트의 일면에 돌출되게 형성되고, 내부 공간에 전극이 구비되며, 상기 차량용 배터리의 후면에 구비된 전원 접속부에 삽입되어 결합되는 결합부; 상기 차량용 배터리의 후면에 삽입되어 결합되는 적어도 하나 이상의 결합부; 상기 플레이트의 다른 일면에 돌출되게 형성되는 적어도 하나 이상의 고정축; 및 상기 고정축의 외측에 구비되고, 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 상기 플레이트가 하부 방향으로 서서히 움직이도록 완충작용을 수행하는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 완충수단은, 상기 플레이트가 하부로 이동되면서 상기 차량용 배터리의 장착이 완료되면, 제어부의 제어에 따라 구동되어 상기 플레이트가 움직이지 않도록 고정시키는 스토퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 구성 방법은, 차량용 배터리가 수납되는 배터리 슬롯 본체를 형성하는 단계; 상기 배터리 슬롯 본체의 내부에 설치되는 이송수단을 형성하는 단계; 및 상기 배터리 슬롯 본체의 내측의 적어도 하나 이상의 위치에 상기 이송수단을 설치하는 단계;를 포함하며, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리의 표면과 맞닿는 상기 이송수단의 롤링에 의해 상기 차량용 배터리를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 배터리 슬롯 본체는, 입구는 넓게 형성하고 내부로 진입할수록 점점 좁아지게 형성함으로써, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 또는 꺼내는 과정에서 상기 차량용 배터리가 상기 배터리 슬롯 본체의 내측에 부닥치는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이송수단은, 교체 가능한 충격완화부재를 상기 이송수단의 외측에 추가로 구비함으로써, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리에 가해지는 충격을 완화하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 구성 방법은, 완충수단을 형성하는 단계; 및 상기 배터리 슬롯 본체의 내측공간 후면에 상기 완충수단을 설치하는 단계;를 더 포함하며, 상기 완충수단은, 상기 차량용 배터리의 후면과 맞닿는 플레이트; 내부 공간에 전극이 구비되고 상기 플레이트의 일면에 돌출되게 형성되는 결합부; 상기 플레이트의 다른 일면에 돌출되게 형성되는 적어도 하나 이상의 고정축; 상기 고정축의 외측에 구비되는 탄성부재; 및 상기 차량용 배터리의 장착 완료시 상기 플레이트를 고정시키는 스토퍼;를 형성함으로써, 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 상기 차량용 배터리의 자체 무게나 중력에 의해 상기 차량용 배터리나 상기 배터리 슬롯 본체에 가해지는 충격을 완화하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법에 따르면, 차량용 배터리를 충전하는 충전 스테이션에 구비되는 각각의 배터리 슬롯의 입구를 넓게 형성함으로써, 충전이 필요한 차량용 배터리를 장착하는 과정이나 충전이 완료된 차량용 배터리를 꺼내는 과정에서 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯의 내측에 부닥치지 않고 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 상기 배터리 슬롯의 내측에 구비된 배터리 이송수단을 통해서 사용자가 상기 차량용 배터리를 큰 힘을 들이지 않고 상기 배터리 슬롯에 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 상기 배터리 슬롯의 후면에 구비된 완충수단을 통해서 완충작용을 수행함으로써, 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 발생할 수 있는 상기 차량용 배터리나 배터리 슬롯의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 배터리 충전 스테이션의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치의 이용과정에서 이송수단과 완충수단의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송수단의 구조를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충수단의 구조를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충수단의 동작과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 구성 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 차량용 배터리를 예로 하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전동 오토바이, 전동 자전거, 전동 킥보드 등에서 사용되는 소정 규격에 맞는 모든 배터리에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 배터리 충전 스테이션의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수납장치(200)가 복수개 구비된 충전 스테이션(100)은 전기자동차를 이용하는 사용자가 전기자동차 운행에 따라 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체(스와핑)하여 바로 사용할 수 있는 장치로서, 도심이나 주택가 등의 다양한 장소에 설치되어 있다.
예를 들어, 상기 충전 스테이션(100)은 사용자가 해당 위치에서 차량용 배터리의 충전을 대기할 필요 없이 전기자동차 운행에 따라 방전된 차량용 배터리를 복수의 배터리 수납장치(200) 중 비어 있는 배터리 수납장치(200)에 장착한 다음, 다른 배터리 수납장치(200)에 장착되어 있는 충전된 차량용 배터리로 바로 교환하여 사용할 수 있다.
이때 사용자는 충전이 완료된 차량용 배터리를 상기 배터리 수납장치(200)로부터 먼저 빼낸 다음, 해당 배터리 수납장치(200)에 방전된 차량용 배터리를 장착하는 방식으로 상기 충전 스테이션(100)을 이용할 수도 있다.
또한 상기 충전 스테이션(100)은 상기 차량용 배터리의 충전을 위한 비용을 사용자가 제공하는 결제수단(예: 신용카드 등)을 통해 현장에서 직접 결제처리하거나, 상기 충전 스테이션(100)을 관리하는 관리서버(미도시)를 통해 선불 혹은 후불로 결제 처리할 수 있다.
상기 배터리 수납장치(200)는 차량용 배터리가 수납되는 공간으로서, 상기 충전 스테이션(100)에 복수개가 구비되어 있으며, 전면에는 셔터(240)가 구비되어 있다.
또한 상기 배터리 수납장치(200)의 전면의 소정 위치에는 수납된 차량용 배터리의 충전상태를 표시하기 위한 표시부(미도시), 충전상태를 음성으로 알리는 스피커(미도시) 등이 추가로 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 수납장치(200)는 배터리 슬롯 본체(210), 이송수단(220), 완충수단(230), 셔터(240), 제어부(250) 등을 포함하여 구성된다.
상기 배터리 슬롯 본체(210)는 차량용 배터리(300)가 수납되는 하우징으로서, 입구는 개방되어 셔터(240)에 의해 개폐된다.
이때 상기 배터리 슬롯 본체(210)는 상기 차량용 배터리(300)의 장착을 용이하게 하기 위하여, 입구를 넓게 형성하고 내부로 진입할수록 공간이 점점 좁아지도록 형성(예를 들어, 상광하협의 구조)하는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착하는 과정이나 혹은 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착되어 있는 상기 차량용 배터리(300)를 밖으로 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내측에 부닥치는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내측에는 적어도 하나 이상의 이송수단(220)을 설치할 수 있다. 이를 통해 사용자는 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착하거나 빼내는 과정에서, 상기 차량용 배터리(300)의 표면과 상기 이송수단(220)이 맞닿아 롤링 작용에 의해 큰 힘을 들이지 않고서도 상기 차량용 배터리(300)를 손쉽게 장착하거나 빼낼 수 있게 된다.
또한 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내측공간 후면에는 상기 완충수단(230)을 설치할 수 있다. 즉 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내부에 장착되는 과정에서 상기 차량용 배터리(300)가 배터리 슬롯 본체(210)에 부닥쳐 파손되거나 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이다.
또한 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 입구 부분 양측면과 하부에는 상기 충전 스테이션(100)에 결합하기 위한 결합 플레이트(211)가 연장되어 형성되어 있으며, 상기 결합 플레이트(211) 각각에는 볼트 결합 등을 수행하기 위한 체결공(212)이 적어도 하나 이상 형성되어 있다.
상기 이송수단(220)은 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내측 바닥면, 양쪽 측면, 상면 또는 이들을 조합한 부분에 적어도 하나 이상 구비되며, 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착하거나 빼낼 때, 상기 차량용 배터리(300)의 표면과 맞닿아 롤링에 의해 미끄러져 상기 차량용 배터리(300)를 편리하게 이동시키는 기능을 수행한다.
이때 상기 이송수단(220)은 상기 배터리 슬롯 본체(210)를 상기 충전 스테이션(100)에 설치될 때, 소정 각도 기울여서 설치하기 때문에, 바닥면에 설치하는 것이 가장 효율적이다.
또한 상기 이송수단(220)은 도면에서는 폭이 긴 롤러 형태로 형성한 것을 예로 하여 설명하였지만, 그 이외에 바퀴 형태로 형성하여 한 줄에 소정 간격을 두고 복수개를 배치하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 완충수단(230)은 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내측공간 후면에 구비된다.
즉 상기 완충수단(230)은 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착될 때, 상기 차량용 배터리(300)의 자체 무게나 중력에 의해 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 후면을 강타함으로 인해 상기 차량용 배터리(300)나 상기 배터리 슬롯 본체(210)가 손상되지 않도록 충격을 완화하는 기능을 수행하는 것이다.
이때 상기 완충수단(230)의 상세한 구조 및 동작은 도 5와 도 6에서 설명하기로 한다.
상기 셔터(240)는 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 상기 차량용 배터리(300)가 장착되면 상기 제어부(250)의 제어에 따라 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 입구 부분을 폐쇄하며, 배터리 스와핑을 수행하는 사용자가 충전이 완료된 상기 차량용 배터리(300)를 배출하는 경우 상기 제어부(250)의 제어에 따라 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 입구 부분을 개방한다.(도 1 참조)
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치의 이용과정에서 이송수단과 완충수단의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전기자동차 운행에 따라 배터리가 소진되어 상기 충전 스테이션(100)을 찾은 사용자는 배터리 스와핑을 위하여 방전된 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착한다.
예를 들어, 사용자가 상기 차량용 배터리(300)를 파지하고 상기 충전 스테이션(100)에 구비되어 있는 비어 있는 어느 하나의 배터리 슬롯 본체(210)의 내부공간에 밀어 넣으면, 상기 차량용 배터리(300)는 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 바닥면이나 측면 등에 설치된 이송수단(220)에 맞닿으면서 상기 이송수단(220)의 롤링 작용에 의해 서서히 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내측공간으로 이동된다.
이때 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 입구가 상기 차량용 배터리(300)의 크기에 비하여 넓게 형성되어 있기 때문에 사용자는 큰 문제없이 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착할 수 있다.
이와 같은 장착과정에서, 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내부로 들어가면, 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 후면에 구비되어 있는 상기 완충수단(230)에 의해서 충격이 완화되면서 상기 차량용 배터리(300)의 장착이 완료된다.
이렇게 상기 충전용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착되면, 상기 충전용 배터리의 후면에 구비된 전원 접속부(310)가 상기 완충수단(300)의 전극에 접속되어 전기적인 결합을 수행하고, 충전을 시작하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송수단의 구조를 상세하게 나타낸 도면이다.
먼저 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 이송수단(220)은 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착하거나 혹은 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리(300)에 가해지는 충격을 완화하는 충격완화부재(221)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이때 상기 충격완화부재(221)는 경화 스펀지나 쿠션 등으로 제작하여 상기 이송수단(220)의 외측을 둘러쌓는 형태로 설치되며, 사용에 따라 마모가 되거나 파손되면 수시로 교체가 가능하다.
한편, 상기 이송수단(220)은 도 4의 (b)에서와 같이 상기 충격완화부재(221)를 외곽에 부착하여 사용하는 방식 이외에, 상기 이송부재(220)의 양단 하부에 스프링과 같은 탄성부재(222)를 구비하여 충격을 완화하도록 구성할 수도 있다.
예를 들어, 상기 이송수단(220)이 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 바닥면에 설치된 경우, 상기 이송수단(220)이 차량용 배터리(300)와 맞닿은 상태로 롤링될 때, 상기 이송수단(220) 자체가 상기 탄성부재(222)에 의해 상하로 움직여 상기 차량용 배터리(300)의 무게로 인해 상기 이송수단(220)에 가해지는 충격을 완화할 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충수단의 구조를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 완충수단(230)은 플레이트(231), 결합부(232), 고정축(233), 탄성부재(234), 스토퍼(235), 스토퍼 구동부(236) 등을 포함하여 구성된다.
상기 플레이트(231)는 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착될 때 상기 차량용 배터리(300)의 후면과 맞닿는 부분으로서, 이단으로 형성되며, 강성 재질의 플라스틱 등으로 형성될 수 있다.
상기 결합부(232)는 상기 플레이트(231)의 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 입구방향으로 적어도 하나 이상 돌출되게 형성되고, 내부 공간에 전극(232a)이 구비된다. 이에 따라 상기 충전용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착하기 위해 이동되는 과정에서 상기 차량용 배터리(300)의 후면에 구비되어 있는 전원 접속부(310)가 상기 전극(232a)에 자동으로 접속되어 전기적인 결합을 수행할 수 있다.
이때 상기 결합부(232)는 상광하협의 구조로 되어 있으며, 상기 전원 접속부(310)와의 원활한 결합을 위해서 둘레 일부가 절개된 형태로 형성될 수 있다.
상기 고정축(233)은 상기 결합부(232)가 형성된 반대측인 상기 플레이트(231)의 다른 일면에 적어도 하나 이상 돌출되게 형성되어 있다.
상기 탄성부재(234)는 스프링으로서, 상기 고정축(233)의 외측에 구비되며, 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내부공간으로 장착되는 과정에서 상기 플레이트(231)가 하부 방향으로 서서히 움직이도록 완충작용을 수행한다.
상기 스토퍼(235)는 상기 플레이트(231)가 하부로 이동되면서 상기 차량용 배터리(300)의 장착이 최종적으로 완료되면, 상기 제어부(250)의 제어를 통해서 상기 스토퍼 구동부(236)가 구동됨에 따라 상기 플레이트(231)가 움직이지 않도록 고정시킨다. 즉 상기 스토퍼(235)는 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 완전히 결합되면, 상기 플레이트(231)를 고정시키는 기능을 수행하는 것이다.
또한 상기 스토퍼(235)는 사용자가 충전이 완료된 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체(210)에서 빼내고자 할 때, 상기 제어부(250)의 제어에 의해 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 입구를 개폐하는 셔터(240)가 개방되면, 이와 동시에 상기 제어부(250)의 제어를 통해서 상기 스토퍼 구동부(236)가 구동됨에 따라 상기 플레이트(231)의 고정 상태를 해제함으로써, 상기 탄성부재(234)의 복원력에 의해 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 입구 측으로 밀어내어 사용자가 손쉽게 빼낼 수 있도록 할 수 있다.
한편, 상기 완충수단(230)은 필요에 따라 상기 스토퍼(235)를 별도로 구성하지 않고 사용하거나, 자동제어가 아닌 수동방식의 기구적 형태로 구성하는 등 다양한 방식으로 적용할 수 있다.
예를 들어, 스토퍼 기능 없이 완충 역할만 수행하도록 하거나, 또는 상기 플레이트(231)의 일 측에 구성하여 상기 탄성부재(234)가 소정 길이만큼 압축되면 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 후면 공간에 구비된 홈(미도시)에 걸리도록 한 다음, 상기 차량용 배터리를 빼낼 경우에는 사용자가 하부로 힘을 주면 홈에 걸린 상태를 해제하고 상기 탄성부재(234)의 복원력에 의해 복원할 수 있는 형태로 구성할 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충수단의 동작과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 사용자가 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내부에 밀어 넣게 되면, 도 6의 (a)의 상태에서 도 6의 (b)에 나타낸 것처럼 상기 차량용 배터리(300)의 후면에 구비된 전원 접속부(310)가 상기 플레이트(231)의 결합부(232)에 삽입되고, 이에 따라 자연스럽게 상기 전원 접속부(310)가 상기 결합부(232)의 내부에 구비된 전극(232a)에 접속된다.
이때 상기 차량용 배터리(300)의 자체 무게나 중력이 가해지거나 사용자가 힘을 과도하게 가하여 상기 차량용 배터리(300)를 장착하더라도, 도 6의 (b)에 나타낸 것처럼 상기 플레이트(231)가 하부 방향으로 움직이면서 상기 탄성부재(234)에 의해서 충격이 완화된다.
즉 본 발명의 완충수단(230)은 상기 차량용 배터리(300)가 장착되는 과정에서 발생할 수 있는 상기 차량용 배터리(300)나 배터리 슬롯의 파손을 방지하는 기능을 충실하게 수행할 수 있는 것이다.
한편, 상기 차량용 배터리(300)에 구비된 전원 접속부(310)의 입구에는 셔터가 추가로 구비될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 셔터(320)는 상기 전원 접속부(310)의 입구 양측에 각각 구비되어, 스프링과 같은 탄성부재(321)의 탄성에 의해 입구가 닫힌 상태가 되며, 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착되는 과정에서 상기 결합부(232)의 삽입(①)에 따라 상기 차량용 배터리의 하우징 내측으로 밀려들어가는 구조(②, ③)로 형성할 수 있다.
이에 따라 상기 전원 접속부(310)을 통해 상기 차량용 배터리(300)의 내부로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있는 것은 물론, 상기 차량용 배터리(300)를 상기 충전 스테이션(100)에 장착하는 과정이나 충전 과정에서 누전이나 감전의 발생을 방지할 수 있게 된다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 구성 방법의 일 실시예를 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 구성 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치를 구성하기 위해서는, 차량용 배터리(300)가 수납되는 배터리 슬롯 본체(210)를 형성하는 단계를 수행한다(S100).
즉 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 입구는 넓게 형성하고 내부로 진입할수록 점점 좁아지게 형성하여, 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착하거나 또는 꺼내는 과정에서 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내측에 부닥치는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이다.
이어서, 상기 차량용 배터리(300)가 미끄러져 장착되거나 빼낼 수 있도록 하기 위해서, 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내부에 설치되는 이송수단(220)을 형성하는 단계를 수행한다(S220).
즉 상기 이송수단(220)의 외곽에 교체 가능한 충격완화부재(211)를 추가로 형성하여, 상기 차량용 배터리(300)를 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 장착하거나 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리(300)에 가해지는 충격을 완화하도록 하는 것이다.
또한, 상기 차량용 배터리가 장착될 때 완충작용을 수행하기 위하여, 완충수단(230)을 형성하는 단계를 수행한다(S300).
즉 상기 차량용 배터리(300)의 후면과 맞닿는 플레이트(231), 내부 공간에 전극(232a)이 구비되고 상기 플레이트(231)의 일면에 돌출되게 형성되는 적어도 하나 이상의 결합부(232), 상기 플레이트(231)의 다른 일면에 돌출되게 형성되는 적어도 하나 이상의 고정축(233), 상기 고정축(233)의 외측에 구비되는 탄성부재(234), 및 상기 차량용 배터리(300)의 장착 완료시 상기 플레이트(232)를 고정시키는 스토퍼(235)를 포함한 완충수단(300)을 형성함으로써, 상기 차량용 배터리(300)가 상기 배터리 슬롯 본체(110)에 장착되는 과정에서 상기 차량용 배터리(300)의 자체 무게나 중력에 의해 상기 차량용 배터리(300)나 상기 배터리 슬롯 본체(210)에 가해지는 충격을 완화하도록 하는 것이다.
이렇게 상기 S100 단계 내지 S300 단계를 통해 배터리 슬롯 본체(210), 이송수단(220) 및 완충수단(230)을 형성한 이후에는, 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내측의 적어도 하나 이상의 위치(즉 바닥면, 양쪽 측면 및 상면)에 상기 이송수단(220)을 설치하는 단계를 수행하고(S400), 이어서 상기 배터리 슬롯 본체(210)의 내측공간 후면에 상기 완충수단(230)을 설치하는 단계를 수행하여(S500), 배터리 수납장치의 구성을 마무리한다.
이처럼, 본 발명은 차량용 배터리를 충전하는 충전 스테이션에 구비되는 각각의 배터리 슬롯의 입구를 넓게 형성하여, 충전이 필요한 차량용 배터리를 장착하는 과정이나 충전이 완료된 차량용 배터리를 꺼내는 과정에서 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯의 내측에 부닥치지 않고 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있다.
또한 본 발명은 상기 배터리 슬롯의 내측에 구비된 배터리 이송수단을 통해서 사용자가 상기 차량용 배터리를 큰 힘을 들이지 않고 상기 배터리 슬롯에 손쉽게 장착하거나 꺼낼 수 있다.
또한 본 발명은 상기 배터리 슬롯의 후면에 구비된 완충수단을 통해서 완충작용을 수행하기 때문에, 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 발생할 수 있는 상기 차량용 배터리나 배터리 슬롯의 파손을 방지할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
100 : 충전 스테이션 200 : 배터리 수납장치
210 : 배터리 슬롯 본체 211 : 결합 플레이트
212 : 체결공 220 : 이송수단
221 : 충격완화부재 222 : 탄성부재
230 : 완충수단 231 : 플레이트
232 : 결합부 232a : 전극
233 : 고정축 234 : 탄성부재
235 : 스토퍼 236 : 스토퍼 구동부
240 : 셔터 250 : 제어부
300 : 차량용 배터리 310 : 전원 접속부

Claims (10)

  1. 차량용 배터리가 수납되는 배터리 슬롯 본체;
    상기 배터리 슬롯 본체의 내측에 적어도 하나 이상 구비되는 이송수단; 및
    상기 배터리 슬롯 본체의 내측공간 후면에 구비되어 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 상기 차량용 배터리의 자체 무게나 중력에 의해 상기 차량용 배터리 혹은 상기 배터리 슬롯 본체에 가해지는 충격을 완화하는 완충수단;을 포함하며,
    상기 이송수단은,
    상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리의 표면과 맞닿아 롤링에 의해 상기 차량용 배터리를 이동시키고,
    상기 완충수단은,
    상기 차량용 배터리가 장착될 때 상기 차량용 배터리의 후면과 맞닿는 플레이트;
    상기 플레이트의 일면에 돌출되게 형성되고, 내부 공간에 전극이 구비되며, 상기 차량용 배터리의 후면에 구비된 전원 접속부에 삽입되어 결합되는 적어도 하나 이상의 결합부;
    상기 플레이트의 다른 일면에 돌출되게 형성되는 적어도 하나 이상의 고정축; 및
    상기 고정축의 외측에 구비되고, 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 상기 플레이트가 하부 방향으로 서서히 움직이도록 완충작용을 수행하는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 슬롯 본체는,
    입구가 개방되어 셔터에 의해 개폐되며,
    상기 입구는 넓게 형성하고 내부로 진입할수록 점점 좁아지게 형성함으로써 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 또는 꺼내는 과정에서 상기 차량용 배터리가 상기 배터리 슬롯 본체의 내측에 부닥치는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송수단은,
    상기 이송수단의 외측을 둘러쌓아 교체 가능하게 구비되며, 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리에 가해지는 충격을 완화하는 충격완화부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 완충수단은,
    상기 플레이트가 하부로 이동되면서 상기 차량용 배터리의 장착이 완료되면, 제어부의 제어에 따라 구동되어 상기 플레이트가 움직이지 않도록 고정시키는 스토퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치.
  7. 차량용 배터리가 수납되는 배터리 슬롯 본체를 형성하는 단계;
    상기 배터리 슬롯 본체의 내부에 설치되는 이송수단을 형성하는 단계;
    상기 배터리 슬롯 본체의 내측의 적어도 하나 이상의 위치에 상기 이송수단을 설치하는 단계;를 포함하며,
    상기 배터리 슬롯 본체의 내측공간에 설치되는 완충수단을 형성하는 단계; 및
    상기 배터리 슬롯 본체의 내측공간 후면에 상기 완충수단을 설치하는 단계;를 포함하며,
    상기 이송수단은,
    상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리의 표면과 맞닿아 롤링에 의해 상기 차량용 배터리를 이동시키도록 형성되고,
    상기 완충수단은,
    상기 차량용 배터리의 후면과 맞닿는 플레이트; 내부 공간에 전극이 구비되고 상기 플레이트의 일면에 돌출되게 형성되는 결합부; 상기 플레이트의 다른 일면에 돌출되게 형성되는 적어도 하나 이상의 고정축; 상기 고정축의 외측에 구비되는 탄성부재; 및 상기 차량용 배터리의 장착 완료시 상기 플레이트를 고정시키는 스토퍼;를 형성함으로써, 상기 차량용 배터리가 장착되는 과정에서 상기 차량용 배터리의 자체 무게나 중력에 의해 상기 차량용 배터리 혹은 상기 배터리 슬롯 본체에 가해지는 충격을 완화하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 구성 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 배터리 슬롯 본체는,
    입구는 넓게 형성하고 내부로 진입할수록 점점 좁아지게 형성함으로써 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 또는 꺼내는 과정에서 상기 차량용 배터리가 상기 배터리 슬롯 본체의 내측에 부닥치는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 구성 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 이송수단은,
    교체 가능한 충격완화부재를 상기 이송수단의 외측에 추가로 구비함으로써 상기 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯 본체에 장착하거나 빼내는 과정에서 상기 차량용 배터리에 가해지는 충격을 완화하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 구성 방법.
  10. 삭제
KR1020210136573A 2020-10-16 2021-10-14 차량용 배터리 충전 스테이션의 배터리 수납장치 및 그 구성 방법 KR102638114B1 (ko)

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