KR20140049041A - 저장 셀 안에 배터리 잠금 메카니즘을 가진 자동차 배터리 저장 구조체 - Google Patents

저장 셀 안에 배터리 잠금 메카니즘을 가진 자동차 배터리 저장 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 저장 구조체(10)의 저장 셀(12) 안에/저장 셀(12)로부터 전기 또는 하이브리드 자동차를 구동하는 전기 모터의 전력 공급 배터리(1)를 설치 및/또는 제거하는 것에 관한 것으로서, 이것은 잠금 메카니즘이 공간적으로 배터리를 움직이지 않게 하고 저장 위치의 저장 셀 내부에서 잠금 메카니즘이 배터리와 맞물리는 잠금 상태와, 잠금 메카니즘이 저장 위치로부터 배터리를 공간적으로 해제시키는 잠금 해제 상태 사이에서 잠금 메카니즘을 움직이기 위하여, 저장 셀에 제공된 잠금 메카니즘(13)을 작동시키는 단계를 포함한다.

Description

저장 셀 안에 배터리 잠금 메카니즘을 가진 자동차 배터리 저장 구조체{Structure For Storing Motor Vehicle Batteries Having A Mechanism For Locking The Batteries In the Storage Cells}
본 발명은 전기 또는 하이브리드 유형 자동차의 전기 구동 모터로 전력을 공급하기 위한 에너지 콘테이너를 상기 에너지 콘테이너를 위한 저장 구조체의 저장 셀 안에/저장 셀로부터 설치 및/또는 제거하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 저장 구조체를 구현하는 에너지 콘테이너들의 교환 방법 및 교환 스테이션에 더하여 에너지 콘테이너들의 저장 구조체에 관한 것이며, 또한 마지막으로 에너지 콘테이너들을 교환하기 위한 상기 해법에 기초한 전기 또는 하이브리드 자동차들의 차대(fleet)를 위한 관리 시스템 및 관리 방법에 관한 것이다.
전기 또는 하이브리드 자동차와 같은 일부 자동차들은 전기 구동 모터에 전력을 공급하기 위한 에너지 콘테이너를 포함하며, 상기 콘테이너는 전력을 공급하는 배터리 유형이다. 상세한 설명에서, "배터리"라는 용어는 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급하기 위한 그 어떤 콘테이너라도 넓은 의미에서 나타내도록 단순화를 이유로 이용될 것이다. 배터리의 전력 레벨이 새롭게 충전된 배터리에 대하여 낮을 때 상기 배터리 교환이 편리한 것으로 증명될 수 있다. 이것은 교환 스테이션에서 수행될 수 있고, 예를 들어 내부 연소 엔진들과 관련된 연료 탱크들의 충전을 위한 서비스 스테이션과 유사한 스테이션에서 수행될 수 있다.
전기 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리를 위한 교환 스테이션 및 그러한 교환을 수행하는 방법은 미국 출원 US 2010/145717 에 개시되어 있다. 개시된 교환 스테이션은 승강 장치를 포함하며, 승강 장치에는 자동차에 배터리를 잠금 및 잠금 해제시키는 수단이 제공된다.
배터리들을 교환하는 그러한 개념을 구현하는데 있어서의 문제는, 상이한 방법으로 자동차에 고정된 상이한 유형의 배터리들을 포함하는 많은 상이한 유형의 자동차들이 존재한다는 사실에 있다. 보다 상세하게는, 상기 상이한 유형의 배터리를 위한 장착 및 분리 시스템들의 수를 증가시키거나 또는 수동적인 해법(manual solution)을 실행하는 것이 비용 및 배터리들의 중량 때문에 경제적인 관점에서 불가능하다. 미국 출원 US 2010/145717 에 개시된 해법은, 그것이 특히 튼튼하지 않기 때문에 배터리를 교환하기 위한 해법에 대한 이러한 융통성의 문제에 관하여 만족스러운 해법을 제공하지 않는다.
다른 해법은 미국 출원 2008/0053716 에 개시되어 있으며, 이는 저장 셀들의 그룹을 포함하는 배터리들을 위한 저장 구조체를 설명하는데, 각각의 저장 셀은 구조체의 일부를 형성하는 선반들에 의해 상부 및 저부에서 한정되고, 격벽들에 의해 우측 및 좌측에서 한정된다. 이러한 구성은 저장 셀들이 단일 유형의 배터리에 대해서만 적절하므로 융통성의 문제를 해소시킬 수 없다. 더욱이, 이러한 해법은 다음과 같은 추가적인 문제점을 가진다:
- 냉각 시스템 및 전기 연결부를 위치시키도록 적합화를 필요로 한다;
- 적어도 2 개의 스테이션 또는 로봇들을 제공하여야 하는데, 하나는 교환 스테이션에서의 배터리의 수용 또는 분리를 보장하고, 다른 하나는 저장 구조체의 셀들 안에 배터리들을 저장하기 위한 것이다. 이러한 원리에 따라서 만들어진 스테이션들은 교환 영역 및 저장 영역을 가진다.
- 상기 배터리를 교환 영역 밖으로 이송시킬 때 각각의 배터리에 대한 이송 팔렛이 필요하다.
상기 셀들의 구성상의 배치는 스테이션에서 필요한 체적이 최적화되는 것을 허용하지 않는다;보다 상세하게는 셀들의 표준적인 크기를 가질 필요가 있고, 저장 공구의 통로(예를 들어, 완전한 통행로)를 제공할 필요가 있다.
배터리를 교환하기 위한 해법들의 간단한 발전이 이루어지도록, 상기 해법들의 작용을 신뢰성 있고, 강력하고, 융통성 있으며 보편적으로 만들 필요가 있으며, 동시에 그것의 비용을 제한할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 배터리의 저장 구조체를 위한 해법 및, 상기에서 언급된 문제점을 치유할 수 있는, 배터리를 상기 구조체 안에/상기 구조체로부터 설치 및/또는 제거하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 단순하고, 신뢰성 있고 강력하며, 융통성 있고 보편적이면서 동시에 시간 경제적인 해법을 제안한다.
본 발명의 제 1 특징은 배터리 저장 구조체의 저장 셀 안에/저장 셀로부터 전기 또는 하이브리드 유형의 자동차 전기 구동 모터로 전력을 공급하는 배터리를 설치 및/또는 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 잠금 메카니즘을 잠금 상태와 잠금 해제 상태 사이에서 움직이기 위하여 저장 셀에 제공된 잠금 메카니즘을 작동시키는 단계를 포함하며, 상기 잠금 상태는 배터리를 저장 셀 안에서 공간적으로 움직이지 않게 하고, 상기 잠금 메카니즘은 저장 위치에서 상기 배터리와 협동하고, 상기 잠금 해제 상태는 배터리를 저장 위치로부터 공간적으로 해제시킨다는 점에서 주목할만 하다.
이러한 방법은, 저장되어야 하는 배터리들에 따라서 셀들에 제공되는 잠금 메카니즘을 간단하게 적합화시킴으로써 각각의 셀에서 자동차의 통상적인 인터페이스들(잠금, 냉각 및 전기적인 연결부)이 다시 만들어져서, 배터리 유형에 무관하게 융통성을 제공하고 해법을 보편적이게 한다는 점에서 융통성 있는 구조를 제공할 수 있게 한다. 이것은 교환 영역과 저장 영역 사이에 배터리 이송 팔렛의 제공 필요성을 배제시킬 수 있게 한다. 더욱이, 전방으로부터 배터리를 배치할 필요성을 제거함으로써, 그 해법은 스테이션의 체적을 최적화시킨다. 더욱이, 저장 셀들의 크기는 저장되어야 하는 배터리들의 치수에 정확하게 최적화되어, 저장 구조체내의 공간의 그 어떤 손실이라도 배제시키며, 상기 저장 셀들은 교환 스테이션의 양측에 위치됨으로써 교환 영역으로부터의 통로는 자동차의 분리/장착 작용 양쪽을 위한 역할을 할 뿐만 아니라 저장 셀에서의 제거/설치 작용을 위한 역할을 한다. 상기 저장 셀들에는 선택적으로 틸팅 시스템(tilting system)이 제공되어, 저장 구조체로부터의 냉각 인터페이스들 및 잠금/연결 메카니즘들의 해제를 허용하고, 더 이상 아래로부터가 아닌 횡방향으로, 저장 위치로의 배터리 통과를 허용한다.
본 발명의 제 2 특징은 전기 또는 하이브리드 유형의 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급하기 위한 배터리들의 저장 구조체에 관한 것으로서, 이것은 복수개의 저장 셀들을 포함하고, 각각의 저장 셀은 배터리를 수용할 수 있다. 상기 구조체는 각각의 저장 셀이 잠금 상태와 잠금 해제 상태 사이에서 움직일 수 있는 잠금 메카니즘을 포함한다는 점에서 주목할만 하며, 상기 잠금 상태는 배터리를 저장 셀 안에 공간적으로 움직이지 않게 하고, 상기 잠금 메카니즘은 저장 위치에서 상기 배터리와 협동하고, 상기 잠금 해제 상태는 배터리를 그것의 저장 위치로부터 공간적으로 해제시킨다. 상기 구조체는 가상의 자동차(imaginary vehicle)의 배치를 다시 만들수 있게 하는데 이것은 배터리의 저장 및 충전 동안, 자동차에 탑재된 구성과 동일한 구성이 식별될 수 있게 한다. 교환 수단은, 자동차에 탑재되어 수행되므로 배터리를 잠그고 충전 셀 아래에 위치되는 특징을 가진다.
본 발명은 또한 전기 또는 하이브리드 유형의 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리의 교환 스테이션 및 교환 방법에 관한 것으로서, 이들은 위에서 언급된 바와 같이 저장 구조체 및 배터리의 설치 방법 및 제거 방법을 각각 포함한다는 점에서 주목할만 하다.
마지막으로, 본 발명은 자동차들의 차대(fleet)를 위한 관리 방법 및 관리 시스템에 관한 것으로, 이것은 위에서 언급된 바와 같이 차대의 자동차 배터리의 적어도 하나의 교환 및 복수의 교환 스테이션들을 각각 포함한다는 점에서 주목할만 하다.
본 발명의 다른 장점 및 특징들은 첨부된 도면에 도시된 비제한적인 예들에 의해 제공된 본 발명의 특정한 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1 은 저장 구조체의 예에 대한 사시도이다.
도 2 내지 도 4 는 각각 잠금 및 틸트 메카니즘과 저장 셀에 제공된 연결 요소 및 전기 연결 요소들을 도시한다.
도 5 및 도 6 은 작동 공구, 승강 장치 및 변위 요소의 예를 도시한다.
도 7 은 저장 구조체와 협동하는 상황에서 도 5 및 도 6 의 요소들을 도시한다.
도 1 은 전기 유형 또는 하이브리드 유형의 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급할 수 있는 에너지 콘테이너를 수용하도록 설계된, 본 발명의 특징에 따른 저장 구조체(10)의 예를 도시한다. 배터리(11)는 예를 들어 도 5 내지 도 7 에 도시되어 있다.
상기 저장 구조체(10)는 예를 들어 배터리 교환 스테이션의 일부를 형성하는데, 이것은 아래에 설명되는 교환 수단을 이용하여 낮은 레벨의 전력을 가진 배터리를 자동차로부터 분리하고 상기 배터리를 구조체(10) 안에 설치하는 것을 허용하도록 설계된 것으로서, 교환 수단은 구조체(10)의 저장 셀로부터 새로운 충전 배터리를 제거하고 다음에 상기 배터리를 자동차에 장착한다. 그러나, 구조체(10)는 교환 가능 배터리들의 취급을 필요로 하는 그 어떤 위치에서도 이용될 수 있으며, 예를 들어, 자동차 공장, 차량 분배 네트워크 또는 애프터 세일 네트워크(after-sales network) 또는 심지어 수리 센터에서 이용될 수 있다.
저장 구조체(10)는 복수개의 저장 셀(12)들을 포함하며, 그 각각은 배터리(11)를 수용할 수 있다. 저장 셀(12)들은 예를 들어 열과 행을 조직화된다. 도 1 의 예에서, 구조체는 3 개의 행(column)들을 포함하며, 각각은 2 개의 중첩된 셀(12)들을 포함한다. 따라서, 구조체(10)는 2 개의 중첩된 열(row)들을 포함하는데, 각각은 3 개의 정렬될 셀(12)들이다. 도시되지 아니한 유리한 실시예에서, 동일한 열의 셀(12)들은 상기 열(row)을 따라서 움직일 수 있다. 이러한 가능성은 서로에 대하여 셀(12)들의 자유도를 부여하도록 제공될 수도 있다. 상기 장치들은 한편으로 하니콤(honeycomb) 구조체(10)가 제공되는 것을 허용하는데, 상기 구조체는 배터리의 유형에 따라서, 특히 그것의 치수의 함수로서 모듈형(modular)이고, 다른 한편으로, 배터리 교환 사이클에 걸리는 시간을 향상시키기 위하여, 상기 배터리를 반드시 교체할 필요성 없이 교환 수단에 대향하는 셀로부터 제거되도록 배터리를 위치시키는 성능을 허용한다.
실질적인 특징에 따르면, 각각의 저장 셀(12)은 예를 들어 도 2 에서 분리되게 보이는 잠금 메카니즘(13)을 포함하는데, 이것은 잠금 상태와 잠금 해제 상태 사이에서 움직일 수 있는 것으로서, 잠금 상태는 저장 셀(12) 내부에서 배터리(11)를 공간적으로 움직일 수 없게 하고, 상기 잠금 메카니즘은 저장 위치에서 상기 배터리와 협동하고, 상기 잠금 해제 상태는 배터리(11)를 그것의 저장 위치로부터 공간적으로 해제시킨다. 따라서, 저장 셀(12) 안에 배터리(11)를 설치하는 것은 잠금 메카니즘(13)을 작동시키는 단계를 포함하는데, 저장 셀(12)에는 잠금 메카니즘(13)이 제공됨으로써 저장 셀(12) 내부에서 배터리를 공간적으로 움직이지 않게 하도록 상기 잠금 메카니즘을 잠금 해제 상태로부터 잠금 상태로 움직이도록 제공되고, 상기 잠금 메카니즘은 그것의 저장 위치에서 상기 배터리와 협동한다. 이러한 작동 단계를 달성하도록, 작동 공구(14)(도 5 및 도 6 에 도시됨)는 저장 셀(12)로부터 잠금 메카니즘(13)을 기동시키기 위하여 이용될 수 있으며, 상기 기동(maneuver)은 예를 들어 저장 셀(12)의 아래로부터 수행될 수 있다. 저장 구조체(10)는 저장 셀(12) 아래로부터 접근을 제공하기 위하여 유리하게 구성될 수 있어서, 주어진 저장 셀(12)의 잠금 메카니즘(13)의 기동은 저장 셀(12)의 아래로부터 수행될 수 있다.
셀을 한정하는 프레임의 틸트 작용(tilting)을 제공할 수 있어서, 예를 들어 저장되었을 때 구조체 아래로부터 해제가 허용되며, 따라서 더 이상 아래로부터의 장착이 필요하지 않지만, 부분적으로 횡단 방식으로 이루어진다. 이를 위하여, 프레임에는 하나 또는 그 이상의 경사 장치들이 제공될 수 있으며, 이는 도 2 에서 도면 번호 16 으로 표시되어 있다.
교환 수단은 작동 단계가 배터리 및 작동 공구(14)의 동시적인 들어올림(lifting)을 포함할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 달성하도록, 작동 공구(14)는 승강 장치(15)에 고정될 수 있고, 저장 셀(12)의 영역 외측에 배터리를 지지하도록 구성될 수 있으며, 상기 승강 장치(15)는 도 6 에서 2 개의 직각 방향(X, Y)에서 또는 적어도 하나의 방향에서 승강 장치(15)를 병진시키도록 구성된 변위 요소(17)상에 장착될 수 있다. 따라서, 교환 수단은 적어도 하나의 작동 공구(14), 승강 장치(15) 및 변위 요소(17)를 포함한다. Z 로 표시된 수직 승강 방향은 동시에 승강 장치(15)의 변위의 방향(X, Y)들에 직각이다. 예를 들어, 방향(Y)은 승강 장치(15)의 변위 방향에 대응하고 따라서 작동 공구(14)의 방향에 대응하여 저장 셀(12)들중 하나의 메카니즘(13)의 하나와 협동한다 (이러한 상황은 특히 도 7 에 도시되어 있으며, 여기에서 승강 장치(15)는 변위 요소(17)에 대하여 구조체(10)의 내부에 캔티레버 상태로 되어 있다). 버팀대(trestles, 20)가 제공될 수 있어서 수단의 캔티레버 작용과 굴곡되는 결합을 보상하도록 힘을 흡수한다.
유리하게는, 변위 요소(17)에는 캔티레버 힘을 보상하기 위하여 구성된 비틀림 바아(torsion bar)가 제공될 수 있다. 이러한 수단에는 비틀림 시스템과 조합된 케이블 시스템이 제공될 수 있는데, 이것은 시스템에 있는 간극을 보상하기 위한 것으로, 차량의 수용 표면과 배터리 사이의 완전한 공통 평면성(coplanarity)을 달성하도록 쎄타(theta) 방향(X) 및 쎄타 방향(Y)에서 잠금 테이블의 유연성을 허용한다.
방향(X)은 다시 승강 장치(15)의 변위의 방향에 대응할 수 있고 따라서 차량에 대한 배터리(11)의 장착 및/또는 분리를 위한 영역과 저장 구조체(10) 사이에서 작동 공구(14)의 변위 방향에 대응할 수 있다. 승강 장치(15) 및 변위 요소(17)의 조합된 작동들로부터 결과되는 작동 공구(14)의 조합된 움직임은 차량에서의 장착/분리를 위한 영역과 구조체(10) 사이의 작동 공구(14)의 전달을 일으키는 효과를 가진다. 변위 요소(17)는 운반부(carriage)를 포함하여, 운반부에 대하여 방향(Y)에서 선택적으로 움직일 수 있는 승강 테이블의 방향(X)으로의 변위를 보장하고, 예를 들어 케이블들을 통한 승강 포크(lifting forks)들의 쌍을 이용하여 방향(Z)으로 움직일 수 있는 요소는 승강 장치(15)를 구성한다.
일 예로서, 구현의 신속성 및 용이성의 장점을 가지면서, 각각의 저장 셀(12)의 잠금 메카니즘(13)은, 그것의 작동이 맞물림 해제를 얻는 메카니즘의 텐션 작용(tensioning)과, 다음에 메카니즘의 잠금 및/또는 잠금 해제를 얻는 적어도 하나의 잠금부(lock, 21)(예를 들어, 4 개)의 회전(예를 들어 90 도)을 필요로 하도록 구성될 수 있다. 또한 작동 공구(14)는 셀(12)들이 포함할 수 있는 잠금 메카니즘의 상이한 유형들에 적합화되도록 변화될 수 있거나 조절될 수 있다는 점에서 융통성이 있을 수 있다. 마지막으로, 교환 수단은 잠금 메카니즘의 변위, 승강 및 작동 작용들에 필요한, 도시되지 않은 모든 액튜에이터들을 포함한다.
마지막으로, 저장 구조체(10)의 저장 셀(12)로부터 배터리(11)를 제거하는 과정은 배터리의 설치에 대하여 위에서 설명된 것의 역의 단계들을 포함한다. 따라서, 저장 셀(12)로부터의 배터리(11)의 제거는 잠금 메카니즘(13)의 작동 단계를 포함하는데, 저장 셀(12)에는 잠금 메카니즘(13)이 제공됨으로써 그것이 잠금 상태로부터 잠금 해제 상태로 통과되는데, 잠금 상태에서는 배터리(11)를 저장 셀(12) 내부의 저장 위치에 공간적으로 움직이지 않게 하고, 잠금 해제 상태에서는 배터리(11)를 저장 위치로부터 해제시킨다. 배터리(11)는 공구(14)상에 놓임으로써 셀(12)로부터 제거될 수 있고, 공구는 이후에 승강 장치(15)에 의해 내려지는데, 이는 공구(14) 및 상기 공구(14)에 의해 배터리(11)의 조립체를 교환 수단(특히 변위 요소(17))을 이용하여 배터리를 차량에 장착시키기 위한 영역으로 차후에 전달할 수 있도록 하기 위한 것이다.
당연히, 위에 개시된 유체 수단(material means)과 별도로, 교환 수단은 소프트웨어 수단을 포함하는데, 이것은 유체 수단이 순차적으로 위에 설명된 설치 및/또는 제거의 과정을 자동화되고, 모니터되며, 신뢰성 있는 방식으로 수행하게 한다. 소프트웨어 수단은 특히 배터리 교환 스테이션(11)의 중앙 콘트롤러상에 위치한 콤퓨터 프로그램을 포함할 수 있다.
더욱이, 위에서 인용된 바와 같은 적어도 하나의 저장 구조체(10)를 포함하는 전용 교환 스테이션에서, 전기 또는 하이브리드 유형 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리(11)를 교환할 수 있는데, 이는 위에서 설명된 방식으로 방전된 배터리를 분리하고 상기 배터리를 저장 구조체(10) 안에 설치하며, 다음에 상기 배터리를 차량에 다시 한번 전달하여 장착하기 전에 위에서 설명된 방식으로 충전 배터리(11)를 셀(12)로부터 제거함으로써 이루어진다. 상기 교환 스테이션은 특히 위에서 설명된 바와 같은 교환 수단을 포함할 수 있다.
하나의 가능하지만 비제한적인 실시예에서, 상기 배터리 교환은 상기 작동들에 전용된 영역에서 차량에 배터리를 장착하고 그리고/또는 분리하는 단계를 포함할 수 있는데, 상기 단계는 배터리를 차량에 고정시키는 잠금 상태와 배터리를 차량으로부터 해제시키는 잠금 해제 상태 사이에서 상기 잠금 메카니즘을 움직이기 위하여 차량에 제공되는 잠금 메카니즘의 작동을 포함한다.
따라서 전기 또는 하이브리드 유형 자동차들의 차대(fleet)의 관리를 생각할 수 있게 되는데, 여기에서는 위에서 설명된 바와 같은 교환의 원리를 적용함으로써 차대의 자동차들의 전기 구동 모터들에 전력을 공급하는 배터리들의 적어도 하나의 교환이 구현된다. 이러한 교환은, 배터리를 자동차에 장착 및/또는 분리하기 위한 영역과 저장 구조체(10) 사이에서, 자동차들과 저장 셀(12)에 제공된 잠금 메카니즘의 작동 공구의 전달을 잠재적으로 제공할 수도 있다. 특히, 이러한 가능성은 특정의 경우에 유리하게 구현될 수 있는데, 이는 자동차들에 제공된 잠금 메카니즘들이 저장 구조체(10)의 저장 셀(12)들을 기동하는 것과 같은 작동 공구(14)에 의해 기동될 수 있도록 차대의 자동차들이 구성되는 경우이다. 일 예로서, 자동차들에 제공되는 잠금 메카니즘들은 교환 스테이션들의 저장 구조체(10)의 저장 셀(12)들이 포함하는 잠금 메카니즘(13)과 동일할 수 있다.
이러한 자동차들의 차대의 관리는 복수개의 상기 교환 스테이션들을 포함하는 상기 차대에 대한 관리 시스템을 이용하여 조직될 수도 있다.
구조체(10)의 각각의 저장 셀(12)은 배터리의 전기 재충전을 위한 회로로의 전기 연결 요소(18)(도 4) 및/또는 배터리 냉각 회로로의 연결 요소(19)(도 3)를 포함할 수 있다. 상기 구성들은 잠금 메카니즘(13)들을 이용하여 저장 위치들을 점유하는 배터리들의 열적 냉각 및 전기적인 충전을 수행할 수 있게 한다. 유리하게는, 자동차들의 차대의 관리 해법에서, 상기 연결 요소(18,19)들은 자동차들에 의해 운반되는 배터리 냉각 회로에 대한 연결 요소들 및/또는 배터리 전기 재충전을 위한 회로로의 전기 연결 요소들과 각각 동일할 수 있다. 더욱이, 운반부(carriage)는 배터리를 위치시킬 수 있게 하는데, 이것은 연결을 수행하는데 필요한 액튜에이터들을 제거한다.
각각의 작동 공구(actuating tool, 14)는 저장 구조체(10)의 저장 셀(12) 내부의 저장 위치에 배터리(11)를 잠금 및/또는 잠금 해제시키기 위하여 주요한 기동 기능(function of manueuvering)을 수행한다. 이를 달성하도록, 상기 공구(14)가 유리하게는 표준적인 인터페이스를 포함하고, 모든 유형의 배터리 및 모든 자동차들에서 작동될 수 있는 공구(tool)를 만들기 위하여 특정한 개수의 표준적이고 모듈화된 구성 요소들을 포함한다. 그러한 작동 공구(14)는 영문 명칭으로서 "툴박스(toolbox)"로서 알려져 있다.
다른 한편으로, 저장 구조체의 특정한 저장 셀(12)들에는 작동 공구(14)를 잠금 상태와 잠금 해제 상태 사이에서 움직이도록 설계된 잠금 메카니즘(미도시)이 제공될 수 있는데, 상기 잠금 상태는 저장 셀 내부의 상기 작동 공구를 저장 위치에 공간적으로 움직이지 않게 하고, 상기 잠금 메카니즘은 이제 상기 작동 공구와 협동하고 더 이상 배터리와 협동하지 않으며, 상기 잠금 해제 상태는 공구(14)를 저장 위치로부터 공간적으로 해제시킨다.
마지막으로, 교환 수단은 2 개의 분리된 승강 장치(15)들을 포함할 수 있고, 각각의 승강 장치들은 관련 작동 공구(14)를 운반한다. 따라서 교환 수단은 2 개의 장치(15)들중 하나를 이용하여 자동차에서 방전 배터리를 분리시킬 수 있는 반면에, 다른 것은 분리된 배터리에 대한 대체물로서 자동차에 장착되어야 하는 충전 배터리를 이미 포함한다. 예를 들어 180 도 각도에 의해, 변위 요소(17)의 운반부를 피봇시키는 것으로 충분하며, 이것은 교환 사이클을 위해 필요한 시간이 더 감소될 수 있게 한다
교환 수단이 X 축과 Y 축 사이에서 반대의 구성(reverse configuration)을 가질 수 있으며, 이것은 더 이상 자동차의 방향이 아니지만 상기 방향에 직각인 저장에 대응한다.
마지막으로, 개시된 해법은 소망되는 목적을 용이하게 달성하고 다음의 장점들을 가진다.
- 교환 스테이션들에서 상이한 유형 배터리의 단순화된 관리,
- 전체 교환 사이클 동안에 각각의 배터리의 완전성(integrity)에 대한 고려가 보장됨.
- 단순하고 비용 효과적인 구현
- 취급 인터페이스(handling interface)의 가능한 표준화
- 잠금 메카니즘의 유형 및/또는 배터리의 유형들에 따른 상이한 작동 공구(14)들의 충전 가능성
- 자동차 및 셀에서 배터리의 정확한 장착이 보장됨.
배터리의 관리에 대한 다른 해법은 "지지용 플랫폼"으로도 지칭되는 팔레트(pallet)상에 배치됨으로써 자동차로부터 분리된 각각의 배터리를 이송시키는 것으로 이루어질 수 있다. 분리시에, 배터리는 지지용 플랫폼상에 놓여질 것이다. 다음에 배터리 및 지지용 플랫폼에 의해 형성된 조립체는 저장 구조체로 변위되는데, 그곳에서 상기 조립체는 저장 셀 안에 설치될 것이다. 지지용 플랫폼 및 그에 의해서 지지된 배터리에 의해 형성된 조립체는 상기 셀의 하부 부분의 일부를 형성하는 지탱 요소(bearing element)들상에 놓일 때까지 전방으로부터 저장 셀로 놓일 것이다. 따라서, 셀 안의 저장 위치에서, 배터리는 항상 지지용 플랫폼상에 놓이는데, 이것은 배터리의 차후 취급을 용이하게 하도록 설계될 것이다. 이러한 해법의 주된 단점은 배터리 자체에 더하여 지지용 플랫폼을 저장할 수 있는 저장 셀들에 큰 치수들을 저장 셀에 제공하여야 하는 필요성에 있으며, 이것은 동시에 등가의 공간 손실을 포함한다. 바람직한 해법은 이러한 단점을 가지지 않는다.
10. 저장 구조체 11. 배터리
12. 저장 셀 13. 잠금 메카니즘
14. 작동 공구 17. 변위 요소

Claims (17)

  1. 전기 또는 하이브리드 유형 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리(11)를 배터리 저장 구조체(10)의 저장 셀(12) 안에/저장 셀(12)로부터 설치 및/또는 제거하는 방법으로서,
    배터리를 저장 셀 안에서 공간적으로 움직이지 않게 하고, 잠금 메카니즘이 저장 위치에 있는 상기 배터리와 협동하는 잠금 상태와, 배터리를 그것의 저장 위치로부터 공간적으로 해제시키는 잠금 해제 상태 사이에서 상기 잠금 메카니즘을 움직이기 위하여, 저장 셀에 제공된 잠금 메카니즘(13)의 작동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리의 설치 및/또는 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    작동 단계는 저장 셀 아래로부터 저장 셀의 잠금 메카니즘을 기동하는 작동 공구(14)의 이용을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리의 설치 및/또는 제거 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    작동 단계는 저장 셀로부터의 배터리의 이송 동안에 배터리를 지지하는 작동 공구의 들어올림(lifting)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리의 설치 및/또는 제거 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,
    작동 단계는 잠금 메카니즘의 맞물림 해제(disengagement)를 이루는 잠금 메카니즘의 텐션 작용(tensioning) 및, 잠금 및/또는 잠금 해제를 이루는 적어도 하나의 잠금부의 회전을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리의 설치 및/또는 제거 방법.
  5. 전기 또는 하이브리드 유형 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급하기 위한 배터리(11)들의 저장 구조체(10)로서, 복수개의 저장 셀(12)들을 포함하고, 각각의 저장 셀은 배터리를 수용할 수 있으며,
    각각의 저장 셀은 잠금 상태와 잠금 해제 상태 사이에서 움직일 수 있는 잠금 메카니즘(13)을 포함하고, 잠금 상태는 배터리를 저장 셀 내부에 공간적으로 움직이지 않게 하고, 상기 잠금 메카니즘은 저장 위치에서 상기 배터리와 협동하고, 잠금 해제 상태는 배터리를 그것의 저장 위치로부터 공간적으로 해제시키는, 배터리의 저장 구조체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    저장 셀들은 열(row)과 행(column)으로 조직되며, 하나의 열에 있는 셀들은 상기 열을 따라서 움직일 수 있는, 배터리의 저장 구조체.
  7. 전기 또는 하이브리드 유형 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급하기 위한 배터리의 교환 방법으로서, 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항에 따른 배터리의 설치 방법 및 제거 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리의 교환 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    자동차에 배터리를 장착 및/또는 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 단계는 배터리를 자동차에 고정시키는 잠금 상태와 배터리를 자동차로부터 분리시키는 잠금 해제 상태 사이에서 움직이기 위하여 자동차에 제공되는 잠금 메카니즘의 작동을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리의 교환 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    자동차에 배터리를 장착 및/또는 분리시키는 영역과 저장 구조체 사이에서 자동차 및 저장 셀들에 제공된 잠금 메카니즘의 작동 공구(14)를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리의 교환 방법.
  10. 전기 또는 하이브리드 유형 자동차의 전기 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리의 교환 스테이션으로서, 제 5 항 또는 제 6 항에 따른 적어도 하나의 저장 구조체(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리의 교환 스테이션.
  11. 제 10 항에 있어서,
    한편으로 승강 장치(15)에 고정되고 아래로부터 저장 셀들의 잠금 메카니즘(13)을 기동시키고, 다른 한편으로 저장 셀로부터의 이송중에 배터리를 지지하는, 적어도 하나의 작동 공구(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리의 교환 스테이션.
  12. 제 11 항에 있어서,
    승강 장치는 적어도 하나의 방향 또는 2 개의 직각인 방향(X,Y)들로 승강 장치를 병진시키도록 구성된 변위 요소(17)상에 장착되는 것을 특징으로 하는, 배터리의 교환 스테이션.
  13. 전기 또는 하이브리드 유형 자동차들의 차대(fleet)의 관리 방법으로서,
    제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 교환 방법을 적용함으로써 수행되는 차대의 자동차들의 전기 구동 모터들에 전력을 공급하는 배터리들의 적어도 하나의 교환을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차대의 관리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    자동차들에 제공된 잠금 메카니즘들이 저장 구조체의 저장 셀들의 잠금 메카니즘들을 기동시키는 작동 공구와 동일한 작동 공구(14)에 의해 기동되도록 차대의 자동차들이 구성되는 것을 특징으로 하는, 차대의 관리 방법.
  15. 전기 또는 하이브리드 유형 자동차의 차대 관리 시스템으로서, 제 10 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 따른 복수의 교환 스테이션들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차대 관리 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    자동차에 제공된 잠금 메카니즘들이, 교환 스테이션들의 저장 구조체들의 저장 셀들의 전부 또는 일부가 포함하는 잠금 메카니즘들과 동일하도록 차대의 자동차들이 구성되는 것을 특징으로 하는, 차대 관리 시스템.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    저장 구조체의 각각의 저장 셀에 제공되는, 전기 배터리 재충전 회로로의 연결 요소(18)들 및/또는 배터리 냉각 회로로의 연결 요소(19)들은, 자동차가 운반하는 배터리의 전기 연결 요소들 및/또는 배터리 냉각 회로로의 연결 요소들과 각각 동일한 것을 특징으로 하는, 차대 관리 시스템.
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