KR102661105B1

KR102661105B1 - 전기차의 배터리 팩 교환 시스템

Info

Publication number: KR102661105B1
Application number: KR1020230096473A
Authority: KR
Inventors: 전영수
Original assignee: 전영수
Priority date: 2023-07-25
Filing date: 2023-07-25
Publication date: 2024-04-25

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 배터리 팩 교환 시스템은, 차량 이동경로를 따라 설치되고, 중심이 개구된 차량 팔레트; 상기 차량 팔레트의 개구 내에서 상하로 승강하도록 구성된 배터리 팔레트; 상기 차량 팔레트의 개구 내에서 상하로 승강하도록 구성되고, 상기 배터리 팔레트의 테두리의 외측에 설치되는 체결기구 레일; 및 상기 체결기구 레일 상에서 상기 체결기구 레일을 따라 수평이동 가능하게 설치되는 하나 이상의 체결기구를 포함하고, 상기 차량 팔레트 상에 차량이 위치하면, 상기 배터리 팔레트에 설치된 하나 이상의 흡착 패드가 상승 이동하여 상기 차량의 바닥면에 설치된 배터리 팩을 고정하도록 구성되고, 상기 흡착 패드에 의해 고정된 상기 배터리 팩에 대하여, 체결기구 레일이 상승 이동하여, 상기 체결기구 레일 상에 설치된 하나 이상의 체결기구가 상기 배터리 팩을 상기 차량에 고정시키는 체결수단을 해제하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 체결기구에 의하여 상기 차량으로부터 분리된 배터리 팩이 고정된 팔레트 이동장치를 수평 이동시키도록 구성될 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.

Description

전기차의 배터리 팩 교환 시스템{Battery pack exchange system for electric vehicles}

본 발명은 전기차의 배터리 팩 교환 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전기차의 바닥면에 설치된 배터리 팩을 자동으로 교체할 수 있는 전기차의 배터리 팩 교환 시스템에 관한 것이다.

기술적인 진보, 환경 인식의 증가, 정부의 정책 지원 등으로 인해 전기차의 보급이 전 세계적으로 빠르게 증가하고 있다. 전기차는 탄소 배출이 없으므로 대기 오염을 줄이고 기후 변화에 덜 영향을 미치므로 환경 친화적이다. 전기차는 효율적인 에너지 변환을 통해 내연기관에 비해 에너지를 더 효율적으로 사용한다. 또한 전기차의 에너지원인 전기는 가솔린이나 디젤에 비해 일반적으로 더 저렴하며, 전기차는 더 적은 구동 부품을 가지고 있기 때문에 정비 비용도 경제적일 수 있다. 그리고 많은 국가에서는 전기차의 구매와 사용을 촉진하기 위해 재정적 또는 비재정적 혜택을 제공하는 등의 장점이 있다.

한편, 전기차의 충전 시간은 그 차량의 배터리 크기, 충전 장치의 출력, 그리고 배터리의 현재 충전 상태에 따라 다르지만, 일반적으로 가솔린이나 디젤 차량을 주유하는 것보다 더 오래 걸리며 이는 전기차의 한 가지 주요 단점으로 지적된다. 예를 들어, 전기차의 충전 시간은 일반적으로는 보통 가정용 충전기 (AC)를 사용하여 이는 4시간 내지 5시간의 충전시간이 소비된다. 이러한 충전 시간은 전기차의 주요 단점 중 하나로 여겨진다. 하지만 이에 대한 다양한 해결 방법이 연구되고 있다.

구체적으로 전 세계적으로 고속 충전기 네트워크를 확장하려는 노력이 계속되고 있다. 이러한 고속 충전 네트워크로서, 고속 충전기(DC)를 사용하면 배터리의 상태에 따라 30분 내에 80%까지 충전할 수 있다. 하지만 이러한 고속충전은 배터리에 무리를 주어 수명을 단축시킬 수 있다.

다른 노력의 예로서 배터리를 교환하는 방식을 사용하면 기존의 충전 시간 문제를 극복할 수 있다. 이러한 배터리 교환 시스템은 충전 대신에 방전된 배터리를 새로 충전된 배터리로 교환하는 방식을 사용하는 것으로 이 방식은 몇 분 안에 전기차의 '충전'을 완료할 수 있다.

하지만, 전기차의 배터리 팩은 일반적으로 차량의 바닥에 설치된다. 배터리 팩의 차량의 바닥에 설치되는 이유는 상당한 무게를 가지는 배터리 팩을 차량의 하단에 위치시키면 차량의 중심질량이 낮아져서 차량의 안정성이 높아질 수 있다. 또한, 배터리 팩을 차량 바닥에 설치하면, 여타 차량에서 엔진이나 연료탱크가 차지하는 공간을 절약할 수 있고 차량의 내부 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있다. 배터리 팩은 충돌 시 폭발적인 화재를 일으킬 수 있는 위험성을 가지고 있는데, 배터리 팩을 차량 바닥에 설치하면 충돌에 대한 노출을 최소화하고, 충돌 시 배터리가 훼손될 가능성을 줄여 안전성을 향상시킬 수 있다.

특히, 차량 바닥에 설치된 배터리 팩은 일반적으로 강화된 케이스나 보호 판에 의해 보호되며 이는 도로에서의 자갈, 돌 등으로부터 배터리를 보호한다.

이렇듯 전기차의 배터리 팩은 차량의 바닥에 설치되어 분리와 설치, 즉 교체가 어려워서 배터리 교환 시스템의 구축에 많은 어려움이 있다.

본 발명의 다양한 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기차의 바닥면에 설치된 배터리 팩을 자동으로 교체할 수 있는 전기차의 배터리 팩 교환 시스템을 제공하고자 한다.

특히, 본 개시에 따르는 배터리 팩 교환 시스템은 제조사 또는 모델에 따라 다양한 디자인을 가진 배터리 팩에 적응적으로, 배터리 팩 교환 작업이 수행될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 배터리 팩 교환 시스템은, 차량 이동경로를 따라 설치되고, 중심이 개구된 차량 팔레트; 상기 차량 팔레트의 개구 내에서 상하로 승강하도록 구성된 배터리 팔레트; 상기 차량 팔레트의 개구 내에서 상하로 승강하도록 구성되고, 상기 배터리 팔레트의 테두리의 외측에 설치되는 체결기구 레일; 및 상기 체결기구 레일 상에서 상기 체결기구 레일을 따라 수평이동 가능하게 설치되는 하나 이상의 체결기구를 포함하고, 상기 차량 팔레트 상에 차량이 위치하면, 상기 배터리 팔레트에 설치된 하나 이상의 흡착 패드가 상승 이동하여 상기 차량의 바닥면에 설치된 배터리 팩을 고정하도록 구성되고, 상기 흡착 패드에 의해 고정된 상기 배터리 팩에 대하여, 체결기구 레일이 상승 이동하여, 상기 체결기구 레일 상에 설치된 하나 이상의 체결기구가 상기 배터리 팩을 상기 차량에 고정시키는 체결수단을 해제하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 체결기구에 의하여 상기 차량으로부터 분리된 배터리 팩이 고정된 팔레트 이동장치를 상기 차량의 일 측으로 수평 이동시키도록 구성될 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 따르는 전기차의 배터리 팩 교환 시스템을 이용하면, 제조사 또는 모델에 따라 다양한 디자인을 가진 배터리 팩에 적응적으로, 배터리 팩 교환 작업이 수행될 수 있다. 따라서, 급한 용무가 있는 사용자는 배터리 충전을 위한 시간을 기다릴 필요 없이 신속하게 완충된 배터리 팩으로 교체하여 신속하게 운행을 재개할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

다양한 양상들이 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 교환 시스템이 포함된 배터리 팩 교환 스테이션을 예시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 교환 시스템에서 교환되는 예시적인 배터리 팩의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 배터리 교환 시스템 차량 팔레트, 배터리 팔레트 및 체결기구 레일을 포함할 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 팔레트를 도시한다.
도 5는본 개시의 다양한 실시예에 따른 체결기구 레일을 도시한다.
도 6a 내지 6c는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 교환 시스템에서 차량의 바닥면에 조립된 배터리 팩을 분리하는 과정을 도시한다.

다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 감지될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.

이하, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.

비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

구성 요소(elements) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소 또는 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명하는데 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명이 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 교환 시스템이 포함된 배터리 팩 교환 스테이션을 예시한다. 도 1을 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 교환 시스템을 포함하는 배터리 팩 교환 스테이션은, 차량(10)이 진입하는 입구와 출구를 포함하며, 스테이션을 통과하는 것을 통해 완충된 배터리로 교환될 수 있다.

구체적으로, 배터리 팩 교환 스테이션(1)은 하나 이상의 배터리 팩 순환 열(2)를 포함할 수 있다. 배터리 팩 순환 열(2)는 복수의 배터리 팩(20')들을 저장할 수 있다. 복수의 배터리 팩(20')은 차량(10)으로부터 분리된 배터리 팩(20)을 포함할 수 있다.

배터리 팩 교환 스테이션(1)은 차량(10)이 입구와 출구를 통과하는 경로에서 배터리 팩(20)이 분리될 수 있고, 분리된 배터리 팩(20)은 배터리 팩 순환 열(2)을 통과하면서 충전되도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 차량(10)으로부터 분리된 배터리 팩(20)은 차량(10)의 일 측으로(또는 배터리 팩 교환 스테이션(1)의 일 측으로) 수평이동 하여 배터리 팩 순환 열(2)에 편입될 수 있다. 배터리 팩 순환 열(2)에 편입된 배터리 팩(20')은 스테이션(1)의 높이방향으로 승강한 뒤, 반대측으로 수평이동 할 수 있다. 그 후 배터리 팩(20')은 하강한 후, 차량(10)에 다시 조립되도록 차량(10)의 타 측면에서 수평이동 할 수 있다.

배터리 팩 순환 열(2)은 배터리 팩(1)을 승강, 하강 및 수평이동하기 위한 선형 시스템 및 엘리베이터 시스템을 포함하는 하드웨어 장치 및 순환이동 중에 배터리 팩(20)을 충전하기 위한 충전 장치를 구비할 수 있다.

배터리 팩 순환 열(2)은 90도 기울어진 'ㄷ'자 형상를 따라 배터리 팩(20')을 순환시킬 수 있다. 다시 말하면, 배터리 팩(20)은 'ㅁ'자 형상을 따라 배터리 팩 교환 스테이션(1)에서 순환될 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 팩 교환 스테이션(1)에서는 위와 같은 배터리 팩 순환 열(2)을 구비함으로써, 신속하게 배터리 팩(20)을 교체를 가능하게 할 수 있다.

도 2는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 교환 시스템(1)에서 교환되는 예시적인 배터리 팩(20)의 사시도이다. 도 2의 (a)는 예시적인 배터리 팩(20)을 위에서 바라본 사시도이고 도 2의 (b)는 예시적인 배터리 팩(20)을 아래에서 바라본 사시도이다.

도 2를 참조하면, 배터리 팩(20)은 일반적으로 여러 개의 작은 배터리 셀(21)들로 구성되며, 이러한 셀들은 함께 연결되어 전체 차량에 필요한 전력을 제공한다.

배터리 셀(21)은 전기차 배터리의 기본 단위로서 각 셀은 양극과 음극, 그리고 그 사이에 위치한 전해질로 구성될 수 있다. 가장 일반적인 형태의 전기차 배터리 셀은 리튬-이온 셀이다. 리튬 이온은 양극과 음극 사이를 오가며 전기를 저장하거나 방출할 수 있다. 다른 예에서 배터리 셀(21)은 전고체 배터리일 수 있다.

배터리 모듈(22)은 여러 개의 배터리 셀(21)이 함께 그룹화되어 모듈을 형성한 것일 수 있다. 배터리 모듈(22)은 배터리 팩(20) 내에서 관리와 제어가 용이하도록 하며, 단일의 배터리 셀(21)에 문제가 생겼을 때 전체 배터리 팩(20)에 영향을 미치는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.

배터리 팩(20)은 배터리 관리 시스템(BMS) 및 열 관리 시스템을 더 포함할 수 있다. BMS는 배터리의 성능을 모니터링하고 최적화할 수 있다. BMS는 배터리의 충전 수준, 온도, 전압 등을 모니터링하고, 필요한 경우 배터리를 보호하기 위해 차량의 전력 공급을 제어할 수 있다. 열 관리 시스템은 예를 들어, 액체 냉각 시스템 또는 차량은 공기 냉각 시스템을 사용하여 배터리를 냉각할 수 있다. 열 관리 시스템은 배터리의 성능과 수명을 보호하는 데 중요한 역할을 수행한다.

배터리 팩(20)의 바닥면에는 배터리 팩 외장체(23)가 결합할 수 있다. 배터리 팩 외장체(23)는 "배터리 케이스" 또는 "배터리 인클로저"라고 지칭될 수 있다. 배터리 팩 외장체(23)는 배터리 셀(21) 및 배터리 모듈(22)을 물리적으로 보호하고, 환경적 요인으로부터 보호하는 역할을 수행한다.

배터리 팩 외장체(23)는 견고한 재질로 만들어져 있으며, 차량(10)의 바닥 부분에 설치되어 차량(10)이 운행 중에 돌이나 다른 도로 잔해로부터 배터리 모듈(22)을 보호할 수 있다. 또한, 배터리 팩 외장체(23)는 배터리 팩(20)이 충돌 시에 보호 받을 수 있도록 설계될 수 있고, 배터리 팩 외장체(23)는 배터리 팩(20)을 물이나 습기로부터 보호하며, 이는 전기차가 다양한 기상 조건에서 안전하게 운행할 수 있도록 해줄 수 있다.

한편, 배터리 팩(20)은 차량(10)의 바닥면에 설치되기 위하여 하나 이상의 배터리 팩 체결수단(24)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 배터리 팩 체결수단(24)은 배터리 팩 외장체(23)에 설치될 수 있다. 배터리 팩 체결수단(24)은 볼트와 너트, 브라켓 등의 체결 장치를 포함할 수 있다. 배터리 팩 체결수단(24)은 배터리 팩(20)을 견고하게 차량(10)에 고정하면서도 필요한 경우 배터리 팩(20)을 차량에서 제거할 수 있도록 설계될 수 있다.

배터리 팩 외장체(23)의 디자인, 형태 및 생김새는 차량(10)의 모델 및 차량(10)의 제조사마다 다르며, 각 제조사는 차량의 안전, 성능, 효율성 등을 고려하여 케이스를 설계할 수 있다.

예를 들어, 배터리 팩 외장체(23)는 높낮이가 다른 제1 부분(23a) 및 제2 부분(23b)을 가질 수 있다. 도시된 예에서는 배터리 팩 외장체(23)가 제1 부분(23a) 및 제2 부분(23b)만을 가지며 단순한 평면 형상을 가지는 것으로 개시하였지만, 다양한 높낮이와 형상을 가질 수 있다.

또한, 예를 들어 배터리 팩 외장체(23)는 테두리 부분에 하나 이상의 배터리 팩 체결수단(24)이 가질 수 있다. 배터리 팩 체결수단(24)은 배터리 팩(20) 또는 제2 부분(23b)의 주변에 고루 분포하도록 배치되며, 이는 배터리 팩(20)이 차량(10)에 안정적으로 고정시키기 위함이다.

이와 같이 예시적인 배터리 팩(20)은 배터리 팩 외장체(23) 및 배터리 팩 체결수단(24)의 형상 및 정확한 위치가 예를 들어 차량(10)의 종류에 따라 다양하기 때문에 배터리 팩(20)을 자동으로 교체하기 위해서는 배터리 팩 외장체(23) 및 배터리 팩 체결수단(24)의 다양성에도 적응적으로 가변하여 교체할 수 있는 배터리 교환 시스템(1)의 제공이 필요하다.

도 3을 참조하면, 배터리 교환 시스템(1)은 차량 팔레트(100), 배터리 팔레트(200) 및 체결기구 레일(300)을 포함할 수 있다.

차량 팔레트(100)는 차량 이동경로(VP)를 따라 이동한 차량 이동경로(VP)가 탑재되는 장치일 수 있다. 차량 팔레트(100)의 중심 부분에 개구된(opening) 차량 팔레트 개구(110)를 포함할 수 있다. 차량 팔레트 개구(110)는 차량(10)의 바닥면에 설치된 배터리 팩(20)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.

일부 실시예에 있어서 차량 팔레트(100)의 네 모서리에는 차량(10)의 바퀴가 위치하되, 차량(10)이 일부 부상할 수 있도록 바닥으로부터 일정 높이의 언덕 형상을 가질 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 차량 팔레트(100)는 차량 이동경로(VP)로부터 상승하거나 하강하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여 배터리 교환 시스템(1)은 차량 팔레트(100)를 승강시키기 위한 리프트 장치를 더 포함할 수 있다.

배터리 팔레트(200)는 차량 팔레트(100)의 차량 팔레트 개구(110)에서 상하로 승강하도록 구성될 수 있다. 배터리 팔레트(200)는 차량(10)의 바닥면에 교체가능하게 설치되는 배터리 팩(20)을 고정하고 유지할 수 있다. 배터리 팔레트(200)에 고정된 배터리 팩(20)은 차량(10)으로부터 분리된 후 배터리 팔레트(200)와 함께 이송될 수 있다. 교체될 다른 배터리 팩(20)이 배터리 팔레트(200)로부터 이송되어, 차량(10)에 설치될 수도 있다.

배터리 팔레트(200)는 흡착 패드(210)를 포함할 수 있다. 흡착 패드(210)는 배터리 팔레트(200)에 대하여 상하로 승강할 수 있게 배터리 팔레트(200)에 설치될 수 있다. 흡착 패드(210)의 상단에는 배터리 팩(20)을 고정하기 위한 흡착부를 포함할 수 있다.

배터리 팔레트(200)는 흡착패드 리프트(220)에 의하여 승강될 수 있고, 흡착패드 리프트(220)는 배터리 팔레트(200)에 설치된 흡착 패드(210)에 배터리 팩(20)을 고정하기 위한 흡착력을 제공할 수 있다. 흡착패드 리프트(220)는 흡착 패드(210)를 배터리 팔레트(200)에 대하여 고정하거나 고정을 해제하기 위하여 흡착 패드(210)를 회전시키도록 작동할 수 있다.

체결기구 레일(300)은 차량 팔레트(100)의 차량 팔레트 개구(110)에서 상하로 승강하도록 구성되되, 배터리 팔레트(200)의 테두리의 외측에 위치하는 사각 프레임(frame)의 형상을 가질 수 있다. 다시 말하면, 차량 팔레트(100)를 위에서 바라 보았을 때, 차량 팔레트 개구(110) 내에 체결기구 레일(300)이 설치되고, 체결기구 레일(300)의 프레임 내측에 배터리 팔레트(200)가 위치할 수 있다.

체결기구 레일(300)은 배터리 팩(20)이 차량(10)의 바닥면에 고정되게 하는 배터리 팩 체결수단(24)의 체결을 해제하게 하는 하나 이상의 체결기구(310)를 포함할 수 있다.

체결기구(310)는 체결기구 레일(300)의 레일 상에서 수평 이동 하도록 구성될 수 있다. 체결기구(310)는 체결기구 레일(300) 상에서 수평 이동하며, 배터리 팩(20)의 배터리 팩 외장체(23) 상에서 다양하게 위치하는 배터리 팩 체결수단(24)에 대한 체결 또는 해제 동작을 수행할 수 있다.

배터리 팔레트(200)의 구체적인 동작에 대해서는 도 4를 이용하여 설명하기로 한다. 체결기구 레일(300)의 구체적인 동작에 대해서는 도 5를 이용하여 설명하기로 한다. 또한, 배터리 교환 시스템(1)에 포함된 차량 팔레트(100), 배터리 팔레트(200) 및 체결기구 레일(300)의 유기적인 동작 흐름에 대해서는 도 6 및 7을 이용하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 팔레트(200)를 도시한다.

도 4를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 팔레트(200)는 하나 이상의 흡착 패드(210)를 포함할 수 있다. 흡착 패드(210)는 상단의 패드부(211) 및 배터리 팔레트(200) 에 대하여 승강하는 부재인 승강부(212)를 포함할 수 있다. 승강부(212)는 원통형을 가질 수 있다. 배터리 팔레트(200)는 흡착 패드(210)가 삽입되기 위한 하나 이상의 팔레트 삽입홀을 포함할 수 있다. 팔레트 삽입홀은 승강부(212)가 삽입되도록 원통형 개구를 포함할 수 있다.

흡착 패드(210)는 흡착패드 리프트(220)에 의하여 상승하거나 하강하고, 회전하도록 동작할 수 있다. 흡착패드 리프트(220)는 흡착 패드(210)를 포함하는 배터리 팔레트(200)와는 별도의 장치로서, 배터리 팔레트(200)와 물리적 및 작동적으로 분리될 수 있다.

흡착패드 리프트(220)는 배터리 팔레트(200)에서 흡착 패드(210)가 삽입되는 위치로서 팔레트 삽입홀에 대응하는 곳에 위치할 수 있다. 복수의 흡착패드 리프트(220)는 개별적으로 승강하거나 회전할 수 있다. 이를 통해 배터리 팩(20)의 배터리 팩 외장체(23)의 외관이, 도 3에서 예시된 높이를 달리하는 제1 부분(23a) 및 제2 부분(23b)과 같이 다양한 형상을 가지더라도, 복수의 흡착 패드(210)가 높이를 달리할 수 있어서 적응적으로 다양한 디자인의 배터리 팩(20)을 고정할 수 있다.

도 4에서는 흡착패드 리프트(220)를 동작시키는 구동부가 도시되지 않았지만, 흡착패드 리프트(220)를 구동시키기 위한 액츄에이터 및 제어부 등의 구성들이 더 포함될 수 있음은 자명하다.

흡착패드 리프트(220)의 상면에는 맞물림부(221)가 형성되며, 흡착 패드(210)의 승강부(212)의 하면에는 맞물림부(221)에 맞춰진(fit with) 대응-맞물림부가 형성될 수 있다. 도시된 예에서는 맞물림부(221)는 흡착패드 리프트(220) 상단에 형성된 단차(step)를 포함하지만, 다양한 형상의 적용이 가능할 수 있다.

패드부(211)는 흡착 패드(210)에 있어서, 배터리 팩(20) 또는 배터리 팩(20)의 배터리 팩 외장체(23)에 직접 접촉하는 부분일 수 있다. 패드부(211)는 진공압을 이용하여 배터리 팩(20)을 고정할 수 있다.

패드부(211)의 하단에는 차량 팔레트(100)에 적어도 일부가 삽입되는 승강부(212)가 위치하고, 승강부(212)에는 패드부(211)에 진공압을 유지하기 위한 공기 통로(212a)가 형성될 수 있다.

흡착패드 리프트(220) 또한, 흡착 패드(210)의 공기 통로(212a)에 흡기 또는 배기를 공급하기 위한 공기통로의 개구(222)가 형성될 수 있다.

승강부(212)의 하단에는 체크 밸브(212b)가 설치될 수 있어서, 흡착 패드(210)에서 흡착패드 리프트(220)가 분리되더라도, 패드부(211)에서의 진공압이 유지될 수 있다.

흡착패드 리프트(220)는 흡착 패드(210)를 상승시키며, 흡착 패드(210)의 패드부(211)가 배터리 팩(20)에 접촉하는 경우, 상승을 정지할 수 있다. 이후, 흡착패드 리프트(220)는 회전 동작을 통해 흡착 패드(210)를 배터리 팔레트(200)에 높이를 고정시킬 수 있다.

흡착 패드(210)를 배터리 팔레트(200)에 높이 고정 시키는 메커니즘은, 예를 들어, 가변 지름 메커니즘이 적용될 수 있다. 예를 들어, 원통형의 승강부(212)는 내부에 나사 모양의 패턴을 가진 두개의 별도 부품으로 구성되고, 이 두 부품이 회전하면서 서로 가까워지거나 멀어지면서 승강부(212)의 지름이 가변하는 메커니즘이 적용될 수 있다. 승강부(212)가 축방향으로 분리된 두 개의 부재인 경우, 하단에 맞물린 흡착패드 리프트(220)의 회전에 의해, 승강부(212)의 하부가 상부에 대하여 회전하면 지름이 커지도록 동작하고, 지름이 커진 승강부(212)가 삽입된 배터리 팔레트(200)의 팔레트 삽입홀에 억지끼워 맞춰짐으로써 흡착 패드(210)의 높이가 고정될 수 있다.

다른 예를 들어, 흡착 패드(210)는 배터리 팔레트(200)에 대하여 나사 결합할 수 있다. 따라서, 흡착패드 리프트(220)에 의해 회전하는 흡착 패드(210)는 회전에 의하여 높이를 달리하도록 구성될 수 있으며, 회전이 멈추면 당연히 높이도 고정되는 메커니즘일 수 있다.

다른 예를 들어, 흡착 패드(210)의 승강부(212)가 삽입된 배터리 팔레트(200)의 팔레트 삽입홀에는 축방향으로 가이드 슬롯이 형성될 수 있고, 승강부(212)에는 가이드 슬롯에 슬라이딩 이동하는 돌출부가 있을 수 있다. 이 때, 가이드 슬롯은 높이에 따라 복수개의 수평 방향 슬롯이 더 포함될 수 있고, 흡착패드 리프트(220)에 의해 승강부(212)가 회전하면 돌출부가, 해당 높이의 수평 방향 슬롯에 끼워짐으로써 축방향으로 높이가 고정될 수 있다.

상술한 실시예는 물리적인 높이 고정 메커니즘만이 예시되었지만, 흡착패드 리프트(220)에 전기적 신호 전송 및 전력 공급 등에 의하여 흡착 패드(210)가 배터리 팔레트(200)에 대하여 다양한 높이로 고정될 수 있는 등의 전기적 또는, 피스톤 등의 유체적 메커니즘이 적용될 수 있다.

패드부(211)가 배터리 팩(20)에 맞닿으면, 흡착패드 리프트(220)는 흡기하여, 패드부(211)에 배터리 팩(20)에 대한 진공압을 통한 고정력을 제공할 수 있다.

이후, 흡착패드 리프트(220)는 흡착 패드(210)와 별도로 하강하며, 흡착패드 리프트(220)와 분리된 흡착 패드(210)는 체크 밸브(212b)를 통해 진공압을 유지할 수 있다. 흡착패드 리프트(220)와 별개로 배터리 팩(20)을 실장한 배터리 팔레트(200)는 팔레트 이동장치(400) 등에 의해 이송될 수 있다.

이동 장치(400)는 분리한 배터리 팩(20)을 도 1에서 개시된 배터리 팩 순환 열(2)에 편입시킬 수 있다. 또는 이동 장치(400)가 배터리 팩 순환 열(2)을 위한 배터리 팩(20)을 이송시키는 장치의 일부일 수 있다.

본 실시예에서, 흡착 패드(210)는 패드부(211)의 진공압을 이용한 흡착력을 통해 배터리 팩(20)을 고정하는 것을 예시하였지만, 로봇 팔(arm) 등 다양한 장치가 이용될 수 있다.

도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 체결기구 레일(300)을 도시한다.

도 5를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 체결기구 레일(300)은 하나 이상의 체결기구(310)를 포함할 수 있다.

체결기구 레일(300)은 사각 프레임 형상을 가질 수 있고, 체결기구 레일(300)에는 사각 프레임을 따라 체결기구(310)가 이동할 수 있는 레일 슬롯(301)을 포함할 수 있다. 레일 슬롯(301)은 체결기구 레일(300) 상에서 움직일 수 있는 하나 이상의 경로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레일 슬롯(301)은 체결기구 레일(300)의 전체에 따르는 폐경로(closed loop)를 가질 수 있다.

체결기구(310)는 본체(311) 및 본체(311)에 포함된 전동 드라이버부(312) 및 카메라 장치(313)를 포함할 수 있다.

본체(311)는 체결기구(310)가 레일 슬롯(301) 상에 위치한 회전축(X)을 기준으로 회전가능하게 구성될 수 있다.

전동 드라이버부(312)는 회전축(X)과 이격된 위치에서 본체(311)에 설치될 수 있다. 전동 드라이버부(312)는 본체(311)에 대하여 상하로 승강하도록 구성될 수 있다.

전동 드라이버부(312)는 배터리 팩(20)의 배터리 팩 체결수단(24)을 체결하거나 해제하도록 기능할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩 체결수단(24)이 육각 볼트인 경우, 이를 해제 하기 위하여 전동 드라이버부(312)의 상 단부는 육각 렌치로 기능할 수 있다.

카메라 장치(313)는 본체(311)에 설치되며, 본체(311)의 상부를 촬영하는 시야각을 가질 수 있다. 카메라 장치(313)는 다양하게 위치하는 배터리 팩 체결수단(24)의 위치를 정확하게 확인할 수 있도록, 차량(10)의 바닥면, 즉 배터리 팩 외장체(23)를 촬영할 수 있다. 카메라 장치(313)에 의해 촬영된 이미지(고정 또는 영상 이미지)에 대한 분석을 통하여 배터리 팩 체결수단(24)의 정확한 위치가 파악될 수 있고, 이에 기반하여, 본체(311)가 체결기구(310) 상에서 회전하거나 수평 이동하여 전동 드라이버부(312)가 정확하게 배터리 팩 체결수단(24)에 대한 분리 또는 체결 동작을 수행하도록 할 수 있다.

카메라 장치(313)는 일반적인 이미지 센서(또는 CMOS 이미지 센서)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 카메라 장치(313)는 저조도 환경인 차량(10)의 바닥면에 대한 정확한 이미지를 획득하기 위하여 라이다(LiDAR) 센서, 적외선 센서, 초음파 센서 등을 포함할 수 있다.

라이다 센서는 레이저 광선을 사용하여 물체와의 거리를 측정하는 센서일 수 있다. 초음파 센서는 소리파를 사용하여 물체와의 거리를 측정할 수 있다. 라이다 센서 또는 초음파 센서는 차량(10)의 바닥면이 심하게 오염되더라도 정확한 배터리 팩 체결수단(24)의 위치 확인이 가능할 수 있다.

체결기구(310)는 레일 슬롯(301)에 대하여, 회전축(X)을 기준으로 회전함으로써, 체결기구(310)가 체결기구 레일(300)의 외곽 및/는 내각으로 실질적으로 돌출되지 않도록 정렬할 수 있다. 예를 들어, 제1 체결기구(310a)는 체결기구 레일(300)에 대하여 정렬된 상태이고, 제2 체결기구(310b)는 체결기구 레일(300)에 대하여 정렬되지 않은 상태일 수 있다.

제2 체결기구(310b)와 같이 체결기구 레일(300)의 외부로 돌출되어 전동 드라이버부(312)가 체결기구 레일(300)보다 외각(또는 내각)에 위치한 배터리 팩 체결수단(24)에 대한 분리 또는 체결을 가능케할 수 있다. 하지만, 제2 체결기구(310b)와 같이 위치하면, 체결기구 레일(300)이 상하로 이동할 때, 차량 팔레트(100) 및 배터리 팔레트(200)와 간섭이 발생할 수 있다. 상하 이동중의 간섭은 차량 팔레트(100), 배터리 팔레트(200) 및 체결기구 레일(300) 중 적어도 하나에 대한 파손을 야기할 수 있다.

반대로, 제2 체결기구(310a)와 같이 체결기구 레일(300)에 대하여 정렬하면, 체결기구 레일(300)의 승강이동에도 차량 팔레트(100) 또는 배터리 팔레트(200)와의 간섭이 발생하지 않는다.

도 6a 내지 6c는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 교환 시스템(1)에서 차량(10)의 바닥면에 조립된 배터리 팩(20)을 분리하는 과정을 도시한다. 배터리 팩(20)이 제거된 차량(10)에 다시 충전이 완료된 배터리 팩(20)을 조립하는 과정은 도 6a 내지 6c에서 수행된 과정의 역순이 수행될 수 있다.

도 6a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 배터리 교환 시스템(1)에 차량(10)이 위치한 상태를 도시한다. 차량(10)의 바닥면에 배터리 팩(20)이 결합된 상태를 도시하며, 배터리 팩(20)을 제외환 차량(10)의 외관은 점선으로 도시하였다. 이하 도 6b 및 6c에서 차량(10)은 도시하지 않기로 한다.

차량(10)은 차량 팔레트(100) 상에 위치할 수 있고, 배터리 팔레트(200) 및 체결기구 레일(300)은 차량 팔레트(100)의 아래에 위치하는 상태에서 배터리 팩(20)의 분리가 시작될 수 있다.

도 6b를 참조하면, 배터리 팔레트(200)가 배터리 팩(20)을 향하여 상승하도록 동작할 수 있다. 배터리 팔레트(200)는 흡착패드 리프트(220)의 상승에 의하여 함께 상승할 수 있다. 배터리 팔레트(200)는 차량 팔레트(100)의 차량 팔레트 개구(110)를 통하여 상승할 수 있다. 배터리 팔레트(200)의 흡착 패드(210)가 배터리 팩(20)이 접촉하기 전에 멈출 수 있다. 다른 예에서, 복수의 흡착 패드(210) 중에서 어느 하나가 배터리 팩(20)에 맞닿을 때까지 배터리 팔레트(200)가 상승될 수 있다.

다음으로, 배터리 팔레트(200)의 흡착 패드(210)가 개별적으로 상승하도록 동작할 수 있다. 흡착 패드(210)의 개별적인 상승을 통해 배터리 팩(20)의 배터리 팩 외장체(23)가 제조사 및 모델에 따라 다양한 디자인 및 형상을 가지더라도 흡착 패드(210)가 모두 배터리 팩 외장체(23)에 접하여 배터리 팩(20)을 고정할 수 있다.

흡착 패드(210)의 패드부(211)가 배터리 팩 외장체(23)에 모두 맞닿으면, 흡착패드 리프트(220)에 의한 흡기를 통해 패드부(211)에 흡착력을 제공하고, 흡착 패드(210)가 배터리 팩(20)을 고정하도록 동작할 수 있다.

다음으로, 흡착 패드(210)에 의해 배터리 팔레트(200)에 배터리 팩(20)이 고정되면, 체결기구 레일(300)이 상승하도록 동작할 수 있다. 체결기구 레일(300)은 차량 팔레트(100)의 차량 팔레트 개구(110) 내에서 배터리 팔레트(200)의 테두리의 외측에서 상승할 수 있다. 체결기구 레일(300)이 상승할 때, 체결기구(310)가 정렬하여 차량 팔레트(100) 및 배터리 팔레트(200)에 간섭되지 않게 동작할 수 있다.

상승한 체결기구 레일(300)은 배터리 팩 외장체(23)의 배터리 팩 체결수단(24)에 대한 해제를 통해 배터리 팩(20)의 차량(10)에 대한 고정을 해제할 수 있다.

도 6c를 참조하면, 배터리 팩(20)이 배터리 팔레트(200)에 실장되고, 차량(10)으로부터 분리된 상태에서 팔레트 이동장치(400)가 배터리 팔레트(200)를 운반하도록 동작할 수 있다. 먼저 팔레트 이동장치(400)의 팔(410)이 차량(10)의 측면으로부터 이동하여, 배터리 팔레트(200)의 팔레트 측면 개구(201)에 결합할 수 있다.

이후, 배터리 팩(20)을 실장한 배터리 팔레트(200)는 팔레트 이동장치(400)(또는 팔(410))에 의해 지지되고, 흡착패드 리프트(220) 및 체결기구 레일(300)이 하강하도록 동작할 수 있다. 흡착패드 리프트(220) 및 체결기구 레일(300)이 하강하여, 차량(10)으로부터 배터리 팩(20)의 분리가 용이할 수 있다.

팔레트 이동장치(400)는 일정 높이 하강하여 차량(10)으로부터 배터리 팩(20)을 완전히 이격시킨 후, 다시 차량(10)의 측면에서 복귀하여 팔(410)로부터 배터리 팩(20)을 완전히 분리시킬 수 있다.

다른 동작 예에서, 배터리 팩(20)을 실장한 배터리 팔레트(200)가 흡착패드 리프트(220)에 의해 일정 높이 하강하여, 차량(10)으로부터 배터리 팩(20)을 완전히 분리한 후, 팔레트 이동장치(400)의 팔(410)이 결합되는 방식으로 교체가 이뤄질 수 있다.

분리된 배터리 팩(20)은 타워 또는 슬롯 형태로 구현된 배터리 저장 및 충전소(미도시)에 이송될 수 있고, 배터리 저장 및 충전소에서 다시 완전히 충전될 수 있다.

충전이 완료된 다른 배터리 팩(20)이 도 6a 내지 6c에서 도시된 동작의 역 수행을 통해 차량(10)에 조립될 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르는 배터리 팩 교환 시스템은, 차량 이동경로(VP)를 따라 설치되고, 중심이 개구된 차량 팔레트(100); 상기 차량 팔레트(100)의 개구 내에서 상하로 승강하도록 구성된 배터리 팔레트(200); 상기 차량 팔레트(100)의 개구 내에서 상하로 승강하도록 구성되고, 상기 배터리 팔레트(200)의 테두리의 외측에 설치되는 체결기구 레일(300); 및 상기 체결기구 레일(300) 상에서 상기 체결기구 레일(300)을 따라 수평이동 가능하게 설치되는 하나 이상의 체결기구(310)를 포함하고, 상기 차량 팔레트(100) 상에 차량(10)이 위치하면, 상기 배터리 팔레트(200)에 설치된 하나 이상의 흡착 패드(210)가 상승 이동하여 상기 차량(10)의 바닥면에 설치된 배터리 팩(20)을 고정하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 흡착 패드(210)에 의해 고정된 상기 배터리 팩(20)에 대하여, 체결기구 레일(300)이 상승 이동하여, 상기 체결기구 레일(300) 상에 설치된 하나 이상의 체결기구(310)가 상기 배터리 팩(20)을 상기 차량(10)에 고정시키는 체결수단을 해제하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 체결기구(310)에 의하여 상기 차량(10)으로부터 분리된 배터리 팩(20)이 고정된 팔레트 이동장치(400)를 수평 이동시키도록 구성될 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르는 배터리 팩 교환 시스템에 있어서, 하나 이상의 흡착 패드(210)의 회전 및 승강하도록 동작시키는 흡착패드 리프트(220)가 설치되고, 상기 배터리 팔레트(200) 하부에 배치되어 상기 배터리 팔레트(200)를 승강하도록 작동시키는 흡착패드 리프트(220)를 더 포함하고, 상기 배터리 팔레트(200)는 상기 하나 이상의 흡착 패드(210) 각각이 삽입되어 승강하도록 구성되는 하나 이상의 팔레트 삽입홀을 포함하고, 상기 하나 이상의 팔레트 삽입홀 내에서 상기 흡착 패드(210)가 상기 흡착패드 리프트에 의하여 회전하는 경우, 승강이 제한되도록 구성될 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르는 배터리 팩 교환 시스템에 있어서, 상기 흡착 패드(210)는 상단에 패드부(211)가 포함되고, 하단에 상기 패드부(211)와 연통된 공기 통로(212a)의 말단에 체크밸브(212b)가 포함되고, 흡착 패드 리프트(220)에 의하여 흡기 또는 배기가 제공됨으로써, 상기 패드부(211)가 상기 배터리 팩(20)에 흡착되어 고정될 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르는 배터리 팩 교환 시스템에 있어서, 상기 체결기구(310)는 상기 체결기구 레일(300) 상에 위치한 회전축을 기준으로 회전가능한 본체(311), 및 상기 회전축과 이격된 위치에서 상기 본체(311)에 설치된 전동 드라이버부(312)를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르는 배터리 팩 교환 시스템에 있어서, 상기 체결기구(310)는 상기 본체(311)에 설치된 카메라 장치(313)를 더 포함하고, 상기 카메라 장치(313)가 획득한 이미지에 대한 분석을 통하여 상기 배터리 팩(20)에 설치된 체결수단의 위치를 정확하게 확인하고, 상기 전동 드라이버부(312)가 상기 확인된 체결수단에 대한 해제를 수행할 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

1 : 배터리 교환 시스템 10 : 차량
100 : 차량 팔레트 20 : 배터리 팩
200 : 배터리 팔레트 210 : 흡착 패드
220 : 흡착패드 리프트 221 : 맞물림부
23 : 배터리 팩 외장체 300 : 체결기구 레일
310 : 체결기구 400 : 팔레트 이동장치

Claims

차량 이동경로를 따라 설치되고, 중심이 개구된 차량 팔레트;
상기 차량 팔레트의 개구 내에서 상하로 승강하도록 구성된 배터리 팔레트;
상기 차량 팔레트의 개구 내에서 상하로 승강하도록 구성되고, 상기 배터리 팔레트의 테두리의 외측에 설치되는 체결기구 레일; 및
상기 체결기구 레일 상에서 상기 체결기구 레일을 따라 수평이동 가능하게 설치되는 하나 이상의 체결기구를 포함하고,
상기 차량 팔레트 상에 차량이 위치하면, 상기 배터리 팔레트에 설치된 하나 이상의 흡착 패드가 상승 이동하여 상기 차량의 바닥면에 설치된 배터리 팩을 고정하도록 구성되고,
상기 흡착 패드에 의해 고정된 상기 배터리 팩에 대하여, 체결기구 레일이 상승 이동하여, 상기 체결기구 레일 상에 설치된 하나 이상의 체결기구가 상기 배터리 팩을 상기 차량에 고정시키는 체결수단을 해제하도록 구성되고,
상기 하나 이상의 체결기구에 의하여 상기 차량으로부터 분리된 배터리 팩이 고정된 팔레트 이동장치를 상기 차량의 일 측으로 수평 이동시키도록 구성되는,
전기차 배터리 팩 교환 시스템.