KR20220031159A - Battery swap method for electric vehicles - Google Patents

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KR20220031159A
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Abstract

The present invention relates to a method for replacing a battery for an electric vehicle. More specifically, the present invention relates to a method for replacing a battery for an electric vehicle, which is to replace a battery that supplies electricity in all electric vehicles such as passenger cars, SUVs, vans, trucks, and buses. To this end, a segregated structure is built, a mobile device including wheels and an autonomous driving function are added such that a battery can automatically move between a replacement space and a charge space, a wire and a traction device are installed on an electric vehicle and a wire holder is installed on the battery such that the battery can be automatically coupled to and decoupled from the electric vehicle in the replacement space, and the battery is automatically coupled to a charging terminal and charged in the charging space. Accordingly, the battery can be automatically replaced and charged in about one minute by means of cooperation between the electric vehicle and the battery without the help of external devices.

Description

전기자동차 배터리 교체방법 {Battery swap method for electric vehicles}{Battery swap method for electric vehicles}

본 발명은 전기자동차 배터리 교체방법에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 승용차, SUV, 승합차, 트럭, 버스 등 모든 전기자동차에서 전기를 공급하는 배터리를 교체할 수 있도록 분리구조로 만들고, 배터리가 교체공간과 충전공간 사이를 자동으로 이동하도록 바퀴를 포함한 이동장치와 자율주행 기능을 추가하고, 배터리가 교체공간에서 전기자동차와 자동으로 결합하고 분리할 수 있도록 전기자동차에 와이어와 견인장치를 설치하고 배터리에 와이어홀더를 설치하고, 충전공간에서 충전단자와 자동을 결합하여 충전이 이루어져, 외부 장치의 도움 없이 전기자동차와 배터리의 협력으로 배터리를 1분 정도에 자동으로 교체하고 충전할 수 있는 전기자동차 배터리 교체방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery replacement method for an electric vehicle, and specifically, the present invention is made in a separate structure so that the battery supplying electricity can be replaced in all electric vehicles such as passenger cars, SUVs, vans, trucks, and buses, and the battery is installed in a replacement space To automatically move between the electric vehicle and the charging space, a moving device including wheels and an autonomous driving function are added, and a wire and a towing device are installed in the electric vehicle so that the battery can be automatically combined with and separated from the electric vehicle in the replacement space, and the battery is attached to the battery. Replacing the electric vehicle battery that can be recharged and replaced automatically in about 1 minute through the cooperation of the electric vehicle and the battery without the help of an external device by installing a wire holder and automatically combining the charging terminal and the charging terminal in the charging space it's about how

이렇게 자동으로 전기자동차의 배터리를 교체하면 지금처럼 전선으로 전기를 공급하는 충전기를 연결하여 전기자동차에 충전하는 경우 발생하는 오랜 시간 기다리며 충전하는 불편함과 개인별 충전기 보급을 위한 전기공급 시설 추가 건설과 충전시간 집중으로 최대 전기수요가 폭증하여 발생하는 전기요금 상승의 문제까지 해결하는 전기자동차 배터리 교체방법이다.When the battery of the electric vehicle is automatically replaced in this way, the inconvenience of waiting for a long time to charge the electric vehicle by connecting a charger that supplies electricity through a wire as now occurs, additional construction of electricity supply facilities for distributing individual chargers, and charging time It is a battery replacement method for electric vehicles that solves the problem of an increase in electricity rates caused by an explosion in maximum electricity demand through concentration.

300kg 정도로 무거운 배터리를 외부장치를 이용하여 전기자동차에서 분리하고 충전공간으로 운반하여 충전시키고 충전된 배터리를 다시 운반해서 전기자동차에 결합하는 작업은 중량물의 이동에 어려움이 많아 많은 시설과 비용이 발생하고 교체 시간도 오래 걸리지만 배터리가 스스로 자율 주행하여 자동으로 충전되고 와이어를 이용하여 배터리를 내려놓거나 들어 올려서 전기자동차와 자동으로 분리 결합할 수 있다.Disconnecting a 300kg-heavy battery from the electric vehicle using an external device, transporting it to the charging space to charge it, transporting the charged battery back to the electric vehicle, and combining it with the electric vehicle is difficult because it is difficult to move heavy objects, resulting in a lot of facilities and costs. Although it takes a long time to replace, the battery is automatically charged by autonomous driving, and it can be automatically separated and combined with an electric vehicle by laying down or lifting the battery using a wire.

본 발명은 앞으로 전기자동차 이용의 최대 걸림돌이 되고 있는 충전의 불편함과 전기 공급망의 과부하와 전기충전요금 상승과 폐차장의 환경문제까지 전기자동차의 배터리에서 발생하는 여러 가지 문제를 일시에 해결하여 편리하고 안전하고 저렴하고 환경을 지킬 수 있는 전기자동차 배터리 교체방법에 관한 것이다.The present invention is convenient and convenient by solving various problems occurring in the batteries of electric vehicles at once, such as the inconvenience of charging, which is the biggest obstacle to the use of electric vehicles in the future, overload of the electric supply network, increase in electric charging rates, and environmental problems in junkyards. It relates to a battery replacement method for an electric vehicle that is safe, inexpensive, and environmentally friendly.

차량과 배터리가 일체로 구성된 전기자동차가 판매되며 이런 배터리 일체형 전기자동차는 충전기를 갖춘 무료 주차공간에서 긴 충전시간 동안에 충전해야 하는데 이렇게 집에서 걸어갈 수 있는 거리에 충전기와 무료 주차장을 모두 갖춘 공간을 찾아야 하고 이런 공간에서 순서를 기다리고 충전이 끝나면 바로 자리를 비워주는 등 신경을 써야하는 사항이 많아서 현재 충전기를 사용하는 전기자동차에서 충전이 가장 불편한 사항이 되어있다.Electric vehicles with integrated vehicle and battery are sold, and these battery-integrated electric vehicles need to be charged during a long charging time in a free parking space equipped with a charger. Charging is the most inconvenient thing for electric vehicles that currently use chargers, as there are many things to pay attention to, such as having to find them, waiting for an order in such a space, and leaving the seat immediately after charging is finished.

이렇게 전기자동차에 전선을 직접 연결하는 충전기로 충전하면 급속충전기를 사용해도 30분 이상, 완속충전기를 사용하면 10시간 이상 오랜 시간 충전하는 불편함이 발생할 뿐 아니라 앞으로 전기자동차 보급량이 증가하면 전기 충전기와 충전용 무료 주차공간과 전기 공급 시설의 확보가 어려워지고 충전차량이 몰려서 전기 요금도 상승하여 경제성이 떨어지게 될 것이다.In this way, charging with a charger that directly connects electric wires to an electric vehicle causes inconvenience of charging for more than 30 minutes even when using a fast charger and more than 10 hours when using a slow charger. It will be difficult to secure a free parking space for charging and electricity supply facilities, and the number of charging vehicles will increase the electricity price, which will lower the economic feasibility.

급속충전기를 사용하여 긴 충전시간을 단축한다면 이런 충전시간의 기다림을 조금 단축시킬 수 있지만 급속충전기를 사용하려면 전기공급 용량을 증가시켜야 하는데 100kwh의 배터리를 30분에 충전하려면 고속충전기 1대에 200kw 의 대형 공장 수준의 가진 대규모 전기 공급설비가 필요하다.If you use a quick charger to shorten the long charging time, you can shorten the waiting time for such a charging time a little, but to use a quick charger, you need to increase the electricity supply capacity. A large-scale electricity supply facility with the level of a large factory is required.

현재 2,400만대에 육박하는 전체 자동차에서 지금까지 국내에 보급된 11만대 정도의 전기자동차 충전이 아니고 50% 이상 전기자동차로 전환되어 운전자가 원하는 시간에 모두 고속충전기로 충전한다면 일반 운전자들이 충전에 편리한 특정 시간에 몰려서 충전을 하게 되므로 국가나 도시 차원에서는 엄청난 충전부하량의 집중이 발생하는데 이를 수용하려면 막대한 전기공급 시설을 새로 늘려야 하며, 충전을 하지 않는 심야 시간에는 충전부하가 뚝 떨어지는 시설낭비가 발생할 뿐 아니라, 부하변동에 따른 막대한 잉여전기 발생으로 발전소 효율이 크게 나빠져 전기요금 인상이 불가피해진다. Instead of charging the 110,000 electric vehicles that have been distributed in Korea from the current number of nearly 24 million vehicles, more than 50% of the electric vehicles are converted to electric vehicles, and if all of them are charged with the high-speed charger at the desired time, general drivers will find it convenient to charge. Because charging is rushed in time, a huge concentration of charging load occurs at the national or city level. To accommodate this, enormous electricity supply facilities must be newly increased. As a result, the efficiency of the power plant greatly deteriorates due to the generation of huge surplus electricity due to load fluctuations, making it unavoidable to raise the electricity rate.

이러한 문제로 한전은 kwh 당 173.8원인 고속충전기의 전기요금을 2020년 7월 6일부터 255.7원으로 1.5배를 인상한다고 발표하였고 2021년 2단계에서는 350원/kwh, 2022년 3단계에서는 520원/kwh으로 전기자동차 고속충전기 전기요금을 단계적으로 인상한다고 발표하였다.Due to this problem, KEPCO announced that it would increase the electricity rate of high-speed chargers from 173.8 won per kwh by 1.5 times to 255.7 won from July 6, 2020. It was announced that it would raise the electricity rate for electric vehicle fast chargers in stages to kwh.

전기자동차의 배터리를 1분 정도의 빠른 시간에 휘발유보다 저렴하게 교체할 수 있도록 만든다면 운전자 입장에서는 배터리 충전시간이 엔진 자동차의 주유시간보다 짧아져 전기자동차의 최대 불편사항인 충전 문제를 편리하게 해결하여 전기차 보급을 획기적으로 향상시키게 된다.If you make it possible to replace the battery of an electric vehicle at a lower price than gasoline in about a minute, the battery charging time will be shorter than that of an engine car, so the biggest inconvenience of electric vehicles, the charging problem, can be conveniently solved. This will dramatically improve the spread of electric vehicles.

뿐만 아니라, 분리된 방전배터리를 충전공간에 모아 버려지는 저렴한 잉여전력을 이용하여 충전하면 충전비용을 절감하여 경제성을 높일 수 있고, 충전부하가 몰리지 않도록 충전시간을 계획적으로 관리하여 최대 전기수요 발생을 방지하여 국가 전력망의 안정성과 효율성도 크게 향상된다.In addition, if the separated discharged batteries are charged using cheap surplus power that is thrown away in the charging space, the economic feasibility can be increased by reducing the charging cost. This will greatly improve the stability and efficiency of the national power grid.

전기자동차가 자율주행하는 자율전기차에서 배터리가 이동하여 자동으로 짧은 시간에 자율전기차의 배터리를 교체한다면 자율주행차의 편리함이 한층 높아질 것이다.The convenience of self-driving cars will be further enhanced if the battery of an autonomous electric vehicle in which an electric vehicle drives autonomously is moved and the battery of the autonomous electric vehicle is automatically replaced in a short time.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 배터리와 전기자동차의 작동으로 300kg 정도의 무거운 배터리를 엔진차량의 주유 시간보다 짧은 시간에 자동으로 교체하는 배터리 교체 시스템을 만들어 전기자동차의 최고 불편사항인 충전의 불편함을 해결할 수 있는 전기자동차 배터리 교체방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved in the present invention is to create a battery replacement system that automatically replaces a 300 kg heavy battery in a shorter time than the refueling time of an engine vehicle by the operation of the battery and the electric vehicle, which is the biggest inconvenience of the electric vehicle, the inconvenience of charging To provide a battery replacement method for electric vehicles that can solve this problem.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 차량마다 충전기로 직접 충전하는 경우에 발생할 충전기용 전기공급시설의 설치를 줄이고, 개인적인 충전 선호시간의 집중으로 발생하는 도시나 국가 단위의 최대 전기수요 급증에 의한 전기 공급시설의 블랙아웃 발생을 방지할 수 있도록 분리된 배터리를 안정적으로 충전하는 전기자동차 배터리 교체방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to reduce the installation of electricity supply facilities for chargers that occur when each vehicle is directly charged with a charger, and to increase the maximum electricity demand in cities or countries due to the concentration of personal charging preferences. An object of the present invention is to provide a battery replacement method for an electric vehicle that stably charges a separated battery to prevent blackout of electricity supply facilities.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 원자력발전같이 24시간 이내에 출력조절이 어려운 발전기에서 생산되지만 버려지고 있는 저렴한 잉여전기로 충전하여 전기자동차의 경제성을 높일 수 있는 전기자동차 배터리 교체방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for replacing an electric vehicle battery that can increase the economic feasibility of an electric vehicle by charging it with inexpensive surplus electricity produced in a generator whose output is difficult to control within 24 hours, such as a nuclear power plant, but is discarded. .

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 전기자동차의 일체형 배터리의 급속충전으로 인한 수명단축을 방지하고 폐차 단계에서 제거한 배터리가 일으키는 환경오염을 최소화하여 배터리를 효율적으로 재활용하는 전기자동차 배터리 교체방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a battery replacement method for an electric vehicle that effectively recycles the battery by preventing the shortened lifespan due to rapid charging of the integrated battery of the electric vehicle and minimizing environmental pollution caused by the battery removed at the scrapping stage will do

상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서 전기자동차에서 분리되는 배터리를 배터리공간에 결합하는 과정은, 바퀴를 장착하여 자율주행하는 상기 배터리를 정지된 상기 전기자동차 하부의 상기 배터리공간 아래에 위치하는 배터리 위치단계; 상기 전기자동차에 설치된 견인장치에 감긴 와이어를 내려서 상기 와이어를 상기 배터리에 부착된 와이어홀더와 연결하는 와이어 연결단계; 상기 와이어로 상기 배터리를 공중으로 들어서 중력에 의하여 상기 배터리가 상기 전기자동차의 상기 배터리공간에 삽입될 수 있는 위치로 조정되는 위치조정단계; 상기 견인장치로 상기 와이어를 더 견인하여 상기 배터리가 상기 배터리공간속으로 삽입되는 삽입단계; 로 이루어진 전기자동차 배터리 교체방법을 제공하는 것이다.In order to achieve the above-described problem, in the present invention, the process of combining the battery separated from the electric vehicle into the battery space is to install the battery, which is autonomously driven by mounting wheels, under the battery space under the stopped electric vehicle. A battery location step located in the; a wire connection step of lowering a wire wound around a traction device installed in the electric vehicle and connecting the wire to a wire holder attached to the battery; a position adjustment step of lifting the battery in the air with the wire and adjusting the battery to a position where it can be inserted into the battery space of the electric vehicle by gravity; an insertion step in which the battery is inserted into the battery space by further pulling the wire with the traction device; To provide a method for replacing an electric vehicle battery consisting of.

또한, 상기 와이어 연결단계는, 상기 전기자동차에 설치된 상기 견인장치에서 도르래를 거쳐 내려오는 상기 와이어에 연결된 와이어추를 상기 배터리에 부착된 상기 와이어홀더 내부의 와이어추구멍에 넣는 와이어추 삽입단계; 상기 와이어홀더를 덮는 슬라이딩덮개를 닫아서 상기 와이어추가 연결된 상기 와이어의 중심을 상기 와이어홀더의 특정 위치에 고정시키는 와이어추 고정단계; 로 구성되어, 상기 위치조정단계에서 상기 견인장치에 연결된 상기 도르래의 수직와이어 중심위치와 상기 와이어홀더의 와이어 중심위치가 중력에 의하여 자동으로 조정되게 된다.In addition, the wire connecting step may include: a wire weight insertion step of inserting a wire weight connected to the wire coming down through a pulley in the traction device installed in the electric vehicle into a wire weight hole inside the wire holder attached to the battery; A wire weight fixing step of closing the sliding cover covering the wire holder to fix the center of the wire to which the wire weight is connected to a specific position of the wire holder; Consists of, in the position adjustment step, the vertical wire center position of the pulley connected to the traction device and the wire center position of the wire holder are automatically adjusted by gravity.

또한, 상기 와이어추 삽입단계는, 상기 와이어추 속에 설치되는 와이어자석과 상기 와이어추구멍에 설치되는 배터리자석이 서로 연결되는 자석연결단계; 를 추가할 수 있다.In addition, the wire weight insertion step, the wire magnet installed in the wire weight and the battery magnet installed in the wire weight hole are connected to each other magnet connection step; can be added.

또한, 상기 와이어추는, 중심으로 상기 와이어가 통과할 수 있도록 구멍이 뚫린 원판이 한 쪽에 결합된 원통; 상기 구멍을 통과한 상기 와이어가 상기 원통의 내부에서 빠지지 않도록 고정하면서 상기 원통에 작용하는 상기 배터리의 무게를 상기 와이어에 전달하는 와이어고정유닛; 상기 원통의 다른 한쪽에 설치되는 영구자석; 으로 구성될 수 있다.In addition, the wire weight, a cylinder coupled to one side of the circular plate with a hole through which the wire can pass through the center; a wire fixing unit for transferring the weight of the battery acting on the cylinder to the wire while fixing the wire passing through the hole so as not to fall out from the inside of the cylinder; a permanent magnet installed on the other side of the cylinder; can be composed of

또한, 상기 와이어홀더의 상기 슬라이딩덮개에서, 상기 슬라이딩덮개 하부에는 상기 원통에 맞는 반원형함몰부; 상기 배터리에 고정되어 상기 배터리의 무게를 상기 슬라이딩덮개에 전달하며 상기 슬라이딩덮개를 열고 닫도록 작동하는 슬라이딩 유닛; 이 추가로 구성되고, 2개의 상기 슬라이딩덮개를 닫으면 상기 원통을 고정할 수 있는 원형함몰부가 형성되면서 상기 원통을 상기 원형함몰부의 중심으로 이동시켜 상기 와이어홀더의 와이어 중심위치를 고정시킬 수 있다.In addition, in the sliding cover of the wire holder, the sliding cover is a semi-circular recessed portion that fits the cylinder; a sliding unit fixed to the battery to transfer the weight of the battery to the sliding cover and operating to open and close the sliding cover; This is additionally configured, and when the two sliding covers are closed, a circular depression capable of fixing the cylinder is formed, and the cylinder is moved to the center of the circular depression to fix the wire center position of the wire holder.

또한, 상기 배터리위치단계에서는 상기 수직와이어 중심위치와 상기 와이어홀더의 와이어 중심위치의 차이가 100mm 이내이고, 상기 자석연결단계에서는 상기 와이어추의 와이어 중심위치와 상기 와이어홀더의 와이어 중심위치의 차이가 10mm 이내이고, 상기 와이어고정단계에서는 상기 와이어추의 와이어 중심위치와 상기 와이어홀더의 와이어 중심위치의 차이가 1mm 이내이고, 상기 위치조정단계에서는 상기 수직와이어 중심위치와 상기 와이어홀더의 와이어 중심위치의 차이가 1mm 이내가 되어, 상기 배터리를 상기 배터리공간에 삽입한다.In addition, in the battery position step, the difference between the vertical wire center position and the wire center position of the wire holder is within 100 mm, and in the magnet connection step, the difference between the wire center position of the wire weight and the wire center position of the wire holder is and within 10 mm, in the wire fixing step, the difference between the wire center position of the wire weight and the wire center position of the wire holder is within 1 mm, and in the positioning step, the vertical wire center position and the wire center position of the wire holder The difference is within 1 mm, and the battery is inserted into the battery space.

또한 삽입된 상기 배터리를 상기 배터리공간의 하부에 설치된 배터리고정유닛으로 고정하는 고정단계;를 추가하여, 상기 고정단계에서는 상기 전기자동차에 설치된 상기 배터리 고정유닛이 상기 배터리를 받쳐서 고정하고, 상기 배터리고정유닛은 상기 배터리 충전공간의 마주보는 2개 면 이상에 설치한다.In addition, a fixing step of fixing the inserted battery with a battery fixing unit installed in the lower part of the battery space; in the fixing step, the battery fixing unit installed in the electric vehicle supports and fixes the battery, and the battery is fixed The unit is installed on two or more opposite sides of the battery charging space.

또한 상기 배터리 이동은 상기 배터리에 바퀴를 장착하여 직접 자율주행으로 이동하거나 상기 바퀴가 장착된 이동유닛에 상기 배터리를 실어서 자율주행으로 이동하고, 상기 바퀴는, 상기 배터리에 설치되는 4개의 메카넘휠; 상기 메카넘휠 각각에 장착된 모터; 로 이루어져 상기 메카넘휠의 회전 조합에 따라서 상기 배터리의 전진, 후진, 좌측이동, 우측이동, 회전의 움직임을 만들어, 상기 배터리가 자율주행으로 이동할 수 있다.In addition, the movement of the battery is to move directly to autonomous driving by mounting wheels on the battery, or to move to autonomous driving by loading the battery on a mobile unit equipped with the wheels, and the wheels are four Mecanum wheels installed in the battery ; a motor mounted on each of the Mecanum wheels; to make the movement of forward, backward, leftward, rightward, and rotational movement of the battery according to the rotational combination of the Mecanum wheel, so that the battery can move in autonomous driving.

또한, 상기 와이어는 금속선 또는 탄소섬유로 만들거나 체인을 이용하여 구성할 수 있다.In addition, the wire may be made of a metal wire or carbon fiber, or may be configured using a chain.

또한, 상기 배터리를 분리하는 과정은, 상기 전기자동차가 교체공간으로 진입하여 정지하는 차량정지단계; 상기 견인장치로 상기 와이어를 풀어 상기 배터리가 하강하여 상기 배터리가 상기 교체공간에 착륙하는 착륙단계; 상기 와이어홀더를 열어서 상기 배터리를 상기 와이어와 분리하는 와이어분리단계; 상기 배터리가 상기 전기자동차의 하부에서 빠져나가 충전을 위한 충전공간으로 이동하는 배터리 이동단계; 로 이루어진다.In addition, the process of removing the battery may include a vehicle stopping step in which the electric vehicle enters a replacement space and stops; a landing step in which the battery descends by releasing the wire with the traction device to land the battery in the replacement space; a wire separation step of separating the battery from the wire by opening the wire holder; a battery moving step of removing the battery from the lower part of the electric vehicle and moving it to a charging space for charging; is made of

또한, 상기 충전공간은, 상기 배터리의 충전이 이루어지는 충전실이 수직 다단으로 여러 개 적치되도록 구성되는 충전유닛; 상기 충전실의 바닥면과 상기 배터리의 이동평면 사이 높이 차이를 해결할 수 있도록 상기 충전유닛과 상기 이동평면 사이에서 상기 배터리를 적재하여 수직으로 승강시키는 승강유닛; 이 추가로 포함될 수 있다.In addition, the charging space may include: a charging unit configured such that a plurality of charging chambers in which the battery is charged are vertically stacked; an elevating unit for vertically elevating the battery by loading the battery between the charging unit and the moving plane so as to resolve a height difference between the bottom surface of the charging chamber and the moving plane of the battery; This may be further included.

또한 상기 견인장치를 상기 충전실에 설치하고 상기 와이어로 상기 배터리를 들어올려 상기 충전실의 충전단자와 결합하도록 할 수 있다.In addition, the traction device may be installed in the charging chamber, and the battery may be lifted with the wire to be coupled to the charging terminal of the charging chamber.

본 발명에 따른 전기자동차 배터리 교체방법은 전기자동차에서 배터리를 자동으로 이동시키고 바퀴와 와이어를 이용하여 300kg 정도의 무거운 배터리를 외부장치의 도움 없이 1분 정도의 시간에 자동으로 교체함으로서 전기자동차 충전을 위하여 충전기가 설치된 무료 주차공간을 찾아가 긴 충전시간을 기다리는 전기자동차 충전의 불편함을 해결하는 이점이 있다.The electric vehicle battery replacement method according to the present invention automatically moves the battery in the electric vehicle and uses wheels and wires to automatically replace the 300 kg heavy battery in about 1 minute without the help of an external device, thereby charging the electric vehicle. There is an advantage in solving the inconvenience of charging an electric vehicle while waiting for a long charging time by visiting a free parking space where a charger is installed.

또한, 본 발명에 따른 전기자동차 배터리 교체방법은 자율주행하는 배터리가 자동으로 입체적인 충전장치에서 들어가 시간 여유를 가지고 전기를 적게 사용하는 심야시간 등을 이용하여 계획적으로 충전할 수 있으므로 도시나 국가 차원의 전기 공급량의 범위 내에서 안정적으로 전기를 사용함으로서 개인적인 충전보다 전기 공급시설의 안정성을 크게 확보하게 되는 이점이 있다.In addition, in the battery replacement method for an electric vehicle according to the present invention, the autonomous driving battery automatically enters the three-dimensional charging device and can be recharged in a planned manner using late-night hours, etc. that use less electricity with time to spare. By using electricity stably within the range of electricity supply, there is an advantage that the stability of electricity supply facilities is greatly secured rather than personal charging.

또한, 본 발명에 따른 전기자동차 배터리 교체방법은 저렴한 잉여전기를 활용하여 충전할 수 있어서 배터리 충전 단가를 낮추어 전기자동차의 연료비를 더욱 절감함으로서 전기자동차의 경쟁력을 높이는 이점이 있다.In addition, the electric vehicle battery replacement method according to the present invention can be charged by utilizing inexpensive surplus electricity, thereby lowering the battery charging unit cost and further reducing the fuel cost of the electric vehicle, thereby enhancing the competitiveness of the electric vehicle.

또한, 본 발명에 따른 전기자동차 배터리 교체방법은 일체형 전기자동차의 폐차처럼 배터리를 분해할 필요가 없을 뿐 아니라, 규격이 표준화된 배터리를 전문적인 충전설비에서 충분한 시간동안 최상의 조건이 유지되도록 충전하면서 계속 점검과 관리를 하기 때문에 개별 충전이나 고속충전보다 배터리 수명을 오래 유지할 수 있어서 배터리 폐기물 발생을 감소시키고 엔진자동차의 대기 오염물질 배출을 방지하는 등 환경 보호에 기여하는 이점이 있다. In addition, the electric vehicle battery replacement method according to the present invention does not require disassembling the battery like a scrap car of an integrated electric vehicle, and continues charging the standardized battery in a professional charging facility to maintain the best condition for a sufficient time. Because it is inspected and managed, the battery life can be maintained longer than individual charging or fast charging, which has the advantage of contributing to environmental protection, such as reducing battery waste and preventing the emission of air pollutants from engine vehicles.

도 1은 전기자동차 자동교체 배터리의 개념도이다.
도 2는 기존의 전기자동차 배터리 교체장치의 개념도이다.
도 3은 실시예의 배터리 위치단계의 상세도이다.
도 4는 실시예의 와이어추 삽입단계의 상세도이다.
도 5는 실시예의 와이어추 고정단계의 상세도이다.
도 6은 실시예의 위치조정단계의 상세도이다.
도 7은 실시예의 삽입단계의 상세도이다.
도 8은 실시예의 고정단계의 상세도이다.
도 9는 배터리 와이어홀더 배치도이다.
도 10은 와이어추의 단면도이다.
1 is a conceptual diagram of an automatic replacement battery for an electric vehicle.
2 is a conceptual diagram of a conventional electric vehicle battery replacement device.
3 is a detailed view of the battery positioning step of the embodiment.
Figure 4 is a detailed view of the wire weight insertion step of the embodiment.
5 is a detailed view of the wire weight fixing step of the embodiment.
6 is a detailed view of the positioning step of the embodiment.
7 is a detailed view of the insertion step of the embodiment.
8 is a detailed view of the fixing step of the embodiment.
9 is a layout view of a battery wire holder.
10 is a cross-sectional view of a wire weight.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

전기자동차에 전기를 공급하는 리튬 배터리는 기술혁신을 통하여 지난 10년 사이에 배터리의 충전밀도가 2배 이상 향상되면서 가격은 1kwh당 2010년 1,160 달러에서 2019년 156 달러로 가격이 무려 1/7 이하의 수준으로 하락하였고 2023년 까지는 100 달러 이하로 하락할 것으로 예상되어 전기자동차의 차량 가격이 10년 이내에는 엔진자동차보다 저렴할 것이라는 전망까지 나오면서 미세먼지와 대기 오염물질을 다량으로 배출하는 엔진자동차가 급속하게 퇴출하는 상황으로 변화하고 있다.The lithium battery that supplies electricity to electric vehicles has more than doubled the charge density of the battery over the past 10 years through technological innovation. As it is predicted that the price of electric vehicles will be cheaper than that of engine vehicles within 10 years, engine vehicles that emit large amounts of fine dust and air pollutants are rapidly increasing. The situation is changing to an exit.

그동안 배터리 기술의 혁신으로 배터리의 충전 밀도는 배터리 1kg당 2014년 150wh에서 2019년 300wh로 2배 증가하였고 5년 앞으로 실용화될 전고체 배터리에서 다시 2배 이상 충전밀도가 증가할 것으로 예상되고 있어서 전기자동차의 전망을 밝게 하고 있다.In the meantime, due to innovation in battery technology, the charge density of batteries has doubled from 150wh in 2014 to 300wh in 2019 per 1kg of battery. brightening the prospects of

기존의 용량 35kwh 이하인 배터리를 장착된 전기자동차도 운행하고 있으며 아직은 대부분의 전기자동차의 배터리 용량이 60kwh 정도이지만 배터리의 성능이 계속 빠르게 개선되고 있고 현재 전기자동차 개발과 판매를 주도하고 있는 미국의 테슬러는 전기자동차가 1회 충전으로 500km 이상을 주행할 수 있는 100kwh 이상의 배터리 용량을 전기자동차를 판매하고 있으므로 본 발명에서는 설명의 편의상 전기자동차 배터리의 용량을 100kwh 로 가정하여 설명한다.Electric vehicles equipped with batteries with an existing capacity of 35 kwh or less are also in operation, and although most electric vehicles have a battery capacity of about 60 kwh, the performance of the batteries continues to improve rapidly. sells an electric vehicle with a battery capacity of 100 kwh or more, which allows the electric vehicle to travel 500 km or more with a single charge.

전기자동차에 장착된 용량 100kwh의 배터리를 운전자가 집에서 3kw의 개인 충전기로 전기자동차에 전기케이블을 연결하여 배터리를 충전하려면 33시간 이상 걸리며 전용 충전시설에서 7kw의 완속충전기로 충전하면 14시간 이상 걸리고 200kw의 고속충전기로 충전하여도 30분 이상 걸려 전기자동차 이용에서 배터리 충전이 가장 불편한 상황이 되어 있다.It takes more than 33 hours for the driver to charge the 100kwh battery installed in the electric vehicle at home by connecting an electric cable to the electric vehicle with a 3kw personal charger. Even charging with a 200kw fast charger takes more than 30 minutes, charging the battery is the most inconvenient situation for electric vehicles.

뿐만 아니라 아직 99% 이상의 엔진자동차를 모두 전기자동차로 전환한다면 집집마다 전기 충전설비와 전선과 변압기 등의 전기공급 시설이 추가로 필요할 뿐 아니라, 전기자동차를 각자가 개별 충전을 하게 되면 충전시간이 몰려 최대전기 사용량이 크게 증기하므로 도시나 국가 차원의 대규모 송전 시설이 필요할 불가피할 뿐 아니라 블랙아웃 방지를 위한 추가 발전소 건설도 필요하다.In addition, if more than 99% of engine vehicles are still converted to electric vehicles, not only will electric charging facilities, electric wires and transformers, etc. Because the peak electricity consumption is large, it is inevitable that large-scale transmission facilities at the city or national level will be required, as well as the construction of additional power plants to prevent blackouts.

대한민국을 기준으로 현재 운행하는 2400만대의 자동차를 모두 전기자동차로 전환하고 전기자동차가 6일에 한 번씩 충전을 한다면, 하루 400만대가 100kwh 씩을 충전하므로 하루 4억kwh의 전력을 공급해야 하는데 전기자동차 충전이 주로 차량이 운행하지 않는 야간에 이루어지므로 4억kwh를 저녁 12시간 동안 균등하게 공급한다고 하여도 시간당 3333만 kw의 전력 공급을 필요로 하며, 실제로는 저녁 9시 전후로 충전수요의 집중이 발생하므로 전기자동차에 필요한 하루 4억kwh의 충전에 시간당 5000만 kw의 최대 전력 공급능력을 추가로 필요하여 기존 발전량의 50%를 더 필요로 하게 된다.If all 24 million vehicles currently operating in Korea are converted to electric vehicles and the electric vehicles are charged once every 6 days, 4 million vehicles will be charged 100 kwh per day, so 400 million kwh of electricity must be supplied per day. Since charging is mainly carried out at night when vehicles are not running, even if 400 million kwh is supplied equally for 12 hours in the evening, 33.33 million kw of power per hour is required. Therefore, the maximum power supply capacity of 50 million kw per hour is additionally required to charge 400 million kwh per day required for electric vehicles, and 50% of the existing power generation is required.

이러한 전기자동차의 충전의 불편함과 전기 수요 집중을 방지할 수 있도록 전기자동차 배터리를 분리하여 배터리 충전소에서 배터리를 교체하는 방식을 고안하여 2008년 미국의 Better Place 회사는 이스라엘에서 배터리를 교환하는 배터리 충전소를 설치하였고, 2013년 미국의 테슬러에서도 도 2와 같은 지하공간에 배터리 교체설비를 장착한 시설을 만들어서 3분 이내에 차량의 하부에서 배터리를 분리하고 장착하는 과정을 시연하여 공개하였으며, 2018년 5월 중국 NIO 자동차는 약 5분 정도에 배터리를 교체하는 시설을 중국 광동성 선전시 난샨구에 최초의 설치하였다.In order to prevent the inconvenience of charging electric vehicles and the concentration of electricity demand, the company devised a method to remove the electric vehicle battery and replace the battery at a battery charging station. In 2013, Tesla in the United States created a facility equipped with a battery replacement facility in the underground space as shown in FIG. In May, China's NIO Motors first installed a battery replacement facility in Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province, China in about 5 minutes.

기존의 배터리 교체 방식은 모두 외부의 장치를 이용하여 배터리를 자동차의 하부로 운반한 다음 외부 장치를 이용하여 배터리를 올리거나 내려서 배터리를 교체하며, 교체된 배터리는 다시 다른 운반장치에 실려서 충전공간으로 이동하도록 구성되어 시설이 복잡하여 설비비와 운영비가 많이 들 뿐 아니라 이런 외부장치를 설치하는 시설 때문에 차량의 진출입 동선도 불편하게 구성되어 이용률이 낮고 경제성이 없어서 Better Place는 파산하였고 테슬러도 배터리 교체방식을 포기하고 배터리를 고정시킨 일체형 전기자동차만 생산하고 있다.All existing battery replacement methods use an external device to transport the battery to the lower part of the vehicle, then raise or lower the battery using an external device to replace the battery. Because it is configured to move, the facility is complex and the facility and operating costs are high, and because of the facility to install these external devices, the flow of vehicles in and out is inconveniently configured. It is producing only all-in-one electric vehicles with fixed batteries.

그런데 중국의 NIO는 중국 정부의 정책적 지원을 배경으로 배터리 교체형 전기자동차를 생산 보급하고 있는데 지급까지 택시를 중심으로 100여개 도시에서 약 50만회 이상 배터리 교체 실적이 있다.However, China's NIO is producing and distributing battery-replaceable electric vehicles against the background of the Chinese government's policy support.

NIO의 배터리 교체 방식은 전기자동차를 약 500 mm 정도 들어 올려 확보하는 수직 공간을 이용하여 이동장치로 배터리를 전기자동차 하부로 운반한 다음 이 배터리를 교체장치로 수직으로 들어올려서 배터리를 교체하는데 차량을 들어 올려 배터리를 교체하기 때문에 운전자가 하차를 하고, 수직 작업공간 확보를 위한 진입 경사로에서 후진으로 진입해야하고 진입한 차량을 옆으로 밀어서 차량의 위치를 다시 정렬하고 차량을 들어 올리고 내려야 해서 배터리 교체시간이 5분정도 오래 걸리고 교체시설이 복잡하여 아직 전기자동차 1대만 교체할 수 있어서 건설비용과 운영비용이 많이 들지만 배터리 교체 방식이 가지고 있는 시간 단축의 편리함으로 이용이 계속 증가하고 있어서 NIO 방식보다 빠르고 편리하고 저렴하게 배터리를 교체한다면 더 많은 운전자가 배터리 교체방식의 전기자동차를 선택할 시장의 잠재력을 보여주고 있다.NIO's battery replacement method uses the vertical space secured by lifting the electric vehicle by about 500 mm to transport the battery to the lower part of the electric vehicle with a mobile device and then lifts the battery vertically with a replacement device to replace the battery. Because the battery is changed by lifting it up, the driver must get off, enter backwards from the ramp to secure a vertical work space, push the entered vehicle to the side to rearrange the position of the vehicle, and lift and lower the vehicle, so battery replacement time This takes about 5 minutes and the replacement facility is complicated, so only one electric vehicle can still be replaced, so the construction and operation costs are high. And if the battery is replaced at a low cost, it shows the potential of the market for more drivers to choose the battery-replaceable electric vehicle.

도 1은 전기자동차 자동교체 배터리의 개념도이며 전기자동차(100)가 배터리 교체를 위하여 이동평면(400) 위로 이동하고 정차한 다음 배터리(200)를 분리하여 배터리공간(110)이 비워진 전기자동차(100)의 하부 공간으로 자율주행하는 바퀴(230)가 장착된 배터리(200)가 이동하여 전기자동차(100)의 하부로 들어가는 단계를 도시한 것이다.1 is a conceptual diagram of an automatic replacement battery for an electric vehicle. The electric vehicle 100 moves on a moving plane 400 for battery replacement, stops, and then removes the battery 200 to empty the battery space 110. ) shows a step in which the battery 200 equipped with the wheels 230 for autonomous driving moves to the lower space of the electric vehicle 100 and enters the lower part of the electric vehicle 100 .

도면에서는 배터리에 바퀴가 부착된 방식으로 도시를 하여 설명하고 있지만 배터리를 바퀴가 장착되어 자율주행으로 이동하는 이동유닛에 실어서 운반할 수 있다.Although the drawings illustrate a method in which wheels are attached to the battery, the battery can be transported by loading it on a mobile unit equipped with wheels and moving autonomously.

도 1에서는 이동하는 배터리(200)가 차량의 전면으로 들어가는 모습을 보여주지만 다른 쪽으로 들어갈 수 있으며 도 3에 도시된 배터리 위치단계의 상태처럼 전기자동차(100)의 배터리공간(110) 하부에 배터리(200)가 위치하게 된다.1 shows the moving battery 200 entering the front of the vehicle, but can enter the other side, and the battery ( 200) is located.

전기자동차(100)에서 배터리(200)를 교체하는 과정에 있어서 배터리를 결합하는 과정이 배터리(200)와 충전공간(110)의 위치를 정확하게 유지해야 하기 때문에 배터리의 분리보다 훨씬 어려운 기술이므로 배터리의 결합 단계를 먼저 설명한다.In the process of replacing the battery 200 in the electric vehicle 100, the process of combining the battery is a technology that is much more difficult than the separation of the battery because the position of the battery 200 and the charging space 110 must be accurately maintained. The bonding step will be described first.

전기자동차(100)에서 분리되는 배터리(200)를 배터리공간에 결합하는 과정은, 충전공간에서 충전된 배터리(200)를 정지된 전기자동차(100) 하부로 이동시켜 배터리공간(110)의 아래에 위치하는 배터리 위치단계, 전기자동차(100)에 설치된 견인장치(140)에 감긴 와이어(130)를 내려서 와이어(130)를 배터리(200)에 부착된 와이어홀더(240)와 연결하는 와이어 연결단계, 견인장치(140)로 와이어(130)를 견인하여 배터리(200)를 공중으로 들어서 중력에 의하여 배터리(200)가 전기자동차(100)의 배터리공간(110)에 삽입될 수 있는 위치로 조정되는 위치조정단계, 견인장치(140)로 와이어(130)를 더 견인하여 배터리(200)가 배터리공간(110) 속으로 삽입되는 삽입단계로 이루어진다.In the process of combining the battery 200 separated from the electric vehicle 100 to the battery space, the battery 200 charged in the charging space is moved to the lower part of the stopped electric vehicle 100 and is located under the battery space 110. Positioning the battery location step, lowering the wire 130 wound on the traction device 140 installed in the electric vehicle 100 to connect the wire 130 to the wire holder 240 attached to the battery 200, a wire connection step, A position adjusted to a position where the battery 200 can be inserted into the battery space 110 of the electric vehicle 100 by gravity by pulling the wire 130 with the traction device 140 to lift the battery 200 into the air An adjustment step, an insertion step in which the battery 200 is inserted into the battery space 110 by further pulling the wire 130 with the traction device 140 .

본 발명의 전기자동차 배터리 교체방법에서 핵심적인 특징을 나열하면 첫째, 300kg 정도의 무거운 배터리(200)에 자율주행하는 바퀴를 설치하거나 자율주행하는 이동유닛에 실어서 전기자동차(100)의 하부로 이동시키는 배터리(200)의 기동성을 확보하는 것이 배터리 교체에 필요한 시간을 단축할 뿐 아니라 분리된 배터리는 자동으로 충전공간으로 바로 이동하여 자동으로 배터리가 충전되고 충전된 배터리는 다시 교체되는 순환구조를 신속하고 편리하고 저렴하게 만들어 배터리 교체 과정에서 배터리를 자율주행으로 이동할 수 있도록 구성하는 것은 배터리 교체의 자동화에서 가장 중요한 기초를 구축하여 효율을 높이게 된다.Listing the key features in the battery replacement method for an electric vehicle of the present invention, first, a wheel for autonomous driving is installed on a heavy battery 200 weighing about 300 kg, or it is moved to the lower part of the electric vehicle 100 by loading it on a moving unit that runs autonomously. In addition to shortening the time required for battery replacement, securing the mobility of the battery 200 to And configuring the battery to be moved to autonomous driving during the battery replacement process by making it convenient and inexpensive will build the most important foundation in the automation of battery replacement and increase efficiency.

둘째, 배터리의 자율주행에서 발생할 수 있는 100mm 이하의 위치오차를 전기자동차에 설치한 와이어와 와이어 견인장치 그리고 배터리에 설치한 와이어홀더와 자석을 이용하면 위치오차를 단계적으로 감소시키고, 와이어로 배터리를 들어서 중력에 의하여 자동적으로 1mm 이내로 배터리의 정확도를 확보하는 것으로 이렇게 여러 번 오차 감소단계를 거쳐 최종적으로 전기자동차와 배터리를 정확하게 결합하게 된다.Second, by using the wire and wire traction device installed in the electric vehicle, and the wire holder and magnet installed in the battery, the position error of 100 mm or less that can occur in autonomous driving of the battery is reduced step by step, and the It automatically secures the accuracy of the battery to within 1mm by gravity, and through this error reduction step several times, the electric vehicle and the battery are finally accurately combined.

셋째, 배터리를 교체하기 위하여 차량을 들어 올리거나 외부장치를 사용하지 않고 전기자동차가 정차한 평면에서 전기자동차의 배터리를 자동으로 1분 정도에 교체할 수 있다면 기다리는 시간이 엔진차량의 주유시간보다 훨씬 짧은 편리함과 주유 과정에서 유독한 기름 증기를 흡입하지 않아도 되는 건강함이 있다.Third, if the battery of the electric vehicle can be automatically replaced in about 1 minute on the plane where the electric vehicle is stopped without lifting the vehicle or using an external device to replace the battery, the waiting time is much longer than the refueling time of the engine vehicle. It has the convenience of being short and the health of not having to inhale toxic oil vapors during the refueling process.

또한, 기존의 배터리 일체형 차량에서 케이블 충전기를 사용하여 충전하는 경우에 충전시간이 오래 걸리고, 사람이 무료주차장에 설치된 충전기를 찾아 직접 충전기를 차량에 연결해야 할 뿐 아니라, 무료주차장에 설치된 충전기에 이용객이 몰려서 충전을 위하여 대기하고 또 충전이 완료되면 바로 차를 빼줘야 하므로 충전 전후로 계속 작업을 해줘야 하는 불편함을 일시에 해결한다.In addition, when charging using a cable charger in an existing battery-integrated vehicle, charging takes a long time, and a person has to find a charger installed in a free parking lot and connect the charger directly to the vehicle. It solves the inconvenience of having to continue to work before and after charging because the crowd has to wait for charging and remove the car immediately after charging is complete.

넷째, 전기자동차의 배터리를 교체하면 교체된 배터리를 모아서 저렴한 잉여전기를 이용하여 충전함으로서 전기비용을 대폭 절감할 수 있다.Fourth, when the battery of the electric vehicle is replaced, the electricity cost can be greatly reduced by collecting the replaced battery and charging it using cheap surplus electricity.

다섯째, 배터리 일체형 전기자동차에서 불가피한 개인 충전을 하면 가정마다 전기공급시설을 공사하게 되며 개인충전으로 발생하는 전기수요의 집중 현상으로 도시나 국가 규모에서 발생하는 전력부족에 대비하는 발전설비 등의 추가 시설이 필요하고 반대로 새벽시간에 충전이 줄면 잉여전기가 대량으로 발생하는 전기 공급 설비의 비효율을 방지할 수 있다.Fifth, if personal charging is unavoidable in battery-integrated electric vehicles, electricity supply facilities will be built for each home, and additional facilities such as power generation facilities to prepare for power shortages occurring on a city or national scale due to the concentration of electricity demand caused by personal charging Conversely, if charging is reduced at dawn, it is possible to prevent the inefficiency of electricity supply facilities that generate a large amount of surplus electricity.

와이어 연결단계는, 전기자동차(100)에 설치된 견인장치(140)에서 도르래(17)을 거쳐 내려오는 와이어(130)에 연결된 와이어추(120)를 배터리(200)에 부착된 와이어홀더(240) 내부의 와이어추구멍250)에 넣는 와이어추 삽입단계와, 와이어홀더(240)를 덮는 슬라이딩덮개(270)를 닫아서 와이어추(120)가 연결된 와이어(130)의 중심을 와이어홀더(240)의 특정 위치에 고정시키는 와이어추 고정단계로 구성되고, 위치조정단계에서 견인장치(140)로 와이어추(120)를 끌어올리면 배터리(200)가 공중에 들려지면 견인장치(140)의 와이어 중심위치와 와이어홀더(240)의 와이어 중심위치가 중력에 의하여 자동으로 조정되어 전기자동차(100)의 배터리(200)가 배터리공간(110)에 삽입되는 위치에 자리하게 된다.In the wire connection step, the wire weight 120 connected to the wire 130 coming down through the pulley 17 from the traction device 140 installed in the electric vehicle 100 is attached to the battery 200 with the wire holder 240 attached to the battery 200. Inserting the wire weight into the internal wire weight hole 250 and closing the sliding cover 270 covering the wire holder 240 to determine the center of the wire 130 to which the wire weight 120 is connected to the wire holder 240 . It consists of a wire weight fixing step to be fixed in position, and when the wire weight 120 is pulled up by the traction device 140 in the position adjustment step, the battery 200 is lifted in the air, the wire center position and the wire of the traction device 140 The wire center position of the holder 240 is automatically adjusted by gravity, so that the battery 200 of the electric vehicle 100 is positioned at a position where it is inserted into the battery space 110 .

도 3은 배터리 위치단계를 설명하고, 도4는 와이어추 삽입단계를 설명하고, 도 5는 와이어추 고정단계를 설명하고, 도6은 위치조정단계를 성명하고, 도7은 삽입단계를 설명하고 도8은 고정단계를 설명하는 도면으로 배터리가 전기자동차에 결합하는 과정을 순서대로 보여준다.Figure 3 explains the battery positioning step, Figure 4 explains the wire weight insertion step, Figure 5 describes the wire weight fixing step, Figure 6 describes the positioning step, Figure 7 describes the insertion step, 8 is a view for explaining the fixing step, and shows the process in which the battery is coupled to the electric vehicle in order.

도 3은 바퀴(230)를 장착하여 자율주행하는 배터리(200)를 정지된 전기자동차(100) 하부로 이동시켜 배터리공간(110)의 아래에 위치하는 배터리 위치단계로, 전기자동차가 정차하여 기존의 방전된 배터리를 분리하여 배터리공간(110)이 빈 상태에서 새로 충전된 배터리가 전기자동차의 하부로 들어온 상태로 배터리공간(110)과 배터리(200)의 위치오차가 크게 발생하는 것를 보여주고 있으며, 전기자동차(100)의 와이어(130)는 견인장치(140)에 감겨있는 상태이고 배터리공간(110)도 비어있는 상태이다. 전기자동차(100)에 설치된 견인장치(140)을 견인모터(150)를 돌려서 와이어(130)를 풀면 와이어(130)가 도르래(170)를 통과하여 내려가고 와이어(130) 끝에 부착된 와이어추(120)를 하강시킬 수 있다.3 is a battery location step under the battery space 110 by moving the battery 200, which is autonomously driven by mounting wheels 230, to the lower part of the stopped electric vehicle 100. By separating the discharged battery of , the wire 130 of the electric vehicle 100 is wound around the traction device 140 and the battery space 110 is also empty. When the wire 130 is loosened by turning the traction motor 150 for the traction device 140 installed in the electric vehicle 100, the wire 130 goes down through the pulley 170 and the wire weight attached to the end of the wire 130 ( 120) can be lowered.

도 9의 배터리 와이어홀더 배치도를 참고하며 와이어홀더(240)를 설명하면, 유연한 와이어(130)에 매달려 와이어추(120)가 배터리(200)에 설치되는 와이어홀더(240) 속으로 들어 갈 수 있도록 와이어추구멍(250)의 상부에 위치해야 하는데 배터리(200)를 자율주행 시키는 바퀴(230)의 이동에서 발생하는 위치오차를 수용할 수 있도록 와이어추구멍(250)을 충분히 크게 만든다.When the wire holder 240 is described with reference to the arrangement diagram of the battery wire holder of FIG. 9 , the wire weight 120 is hung on the flexible wire 130 so that it can enter the wire holder 240 installed in the battery 200 . It should be located in the upper part of the wire weight hole 250, but the wire weight hole 250 is made large enough to accommodate the position error that occurs in the movement of the wheel 230 for autonomously driving the battery 200.

도 4는 전기자동차(100)에 설치된 견인장치(140)에서 도르래(17)을 거쳐 내려오는 와이어(130)에 연결된 와이어추(120)를 배터리(200)에 부착된 와이어홀더(240) 내부의 와이어추구멍250)에 넣는 와이어추 삽입단계를 설명하는 도면으로 이 와이어추 삽입단계에는 와이어추(120) 속에 설치되는 와이어자석(160)과 와이어추구멍(250)에 설치되는 배터리자석(260)이 서로 연결되는 자석연결단계를 추가할 수 있다.4 shows the wire weight 120 connected to the wire 130 coming down through the pulley 17 from the traction device 140 installed in the electric vehicle 100 and the wire holder 240 attached to the battery 200. A diagram for explaining the wire weight insertion step into the wire weight hole 250. In this wire weight insertion step, the wire magnet 160 installed in the wire weight 120 and the battery magnet 260 installed in the wire weight hole 250 It is possible to add a magnet connection step in which these are connected to each other.

와이어추(120)를 와이어추구멍(250)에 넣는 과정에서 와이어추(120) 하부에 강력한 영구자석인 와이어자석(160)을 설치하고 와이어추구멍(250) 중앙에 배터리자석(260)을 설치하면 두 자석의 힘으로 유연한 와이어(130)에 메달린 와이어추(120)를 잡아당겨 와이어추구멍(250)의 중심쪽으로 와이어추(120)가 붙기 때문에 와이어추구멍(250)의 크기를 적게 만들어도 와이어추(120)를 와이어추구멍(250) 속으로 넣을 수 있다.In the process of putting the wire weight 120 into the wire weight hole 250 , a strong permanent magnet, a wire magnet 160 , is installed under the wire weight 120 , and a battery magnet 260 is installed in the center of the wire weight hole 250 . When the wire weight 120 suspended on the flexible wire 130 is pulled by the force of two magnets, the wire weight 120 is attached to the center of the wire weight hole 250, so the size of the wire weight hole 250 is made small. It is also possible to put the wire weight 120 into the wire weight hole (250).

도 5는 와이어홀더(240)를 덮는 슬라이딩덮개(270)를 닫아서 와이어추(120)가 연결된 와이어(130)의 중심을 와이어홀더(240)의 특정 위치에 고정시키는 와이어추 고정단계를 설명하는 도면으로, 와이어추 고정단계에서 슬라이딩덮개(270)를 2개로 구성하여 와이어추구멍(250)을 양쪽에서 덮어서 와이어추(120)를 고정한다.5 is a view for explaining the wire weight fixing step of closing the sliding cover 270 covering the wire holder 240 to fix the center of the wire 130 to which the wire weight 120 is connected to a specific position of the wire holder 240 In the wire weight fixing step, the sliding cover 270 is configured in two to cover the wire weight hole 250 from both sides to fix the wire weight 120 .

와이어홀더(240)에는 와이어추구멍(250)과 배터리자석(260)과 슬라이딩덮개270)가 포함되고, 슬라이딩덮개 하부에는 상기 원통에 맞도록 형성되는 반원형함몰부(미도시), 배터리(200)에 고정되어 배터리의 무게를 슬라이딩덮개(270)에 전달하면서 슬라이딩덮개(270)를 열고 닫도록 작동하는 슬라이딩유닛(미도시)이 추가로 구성되고, 2개의 슬라이딩덮개(270)를 닫으면 반원형 함몰부 2개가 만나서 원통(121)을 고정할 수 있는 원형함몰부를 형성하면서 와이어추(120)을 구성하는 원통(121)을 원형함몰부의 중심으로 이동시켜 와이어홀더(240)의 와이어 중심위치를 고정시키게 된다.The wire holder 240 includes a wire weight hole 250 , a battery magnet 260 and a sliding cover 270 , and a semi-circular depression (not shown) formed to fit the cylinder at the lower portion of the sliding cover, and the battery 200 . A sliding unit (not shown) that is fixed to and operates to open and close the sliding cover 270 while transferring the weight of the battery to the sliding cover 270 is additionally configured, and when the two sliding covers 270 are closed, a semicircular recessed part The two meet to form a circular depression capable of fixing the cylinder 121 while moving the cylinder 121 constituting the wire weight 120 to the center of the circular depression to fix the wire center position of the wire holder 240. .

와이어홀더(240)의 슬라이딩덮개(270)는 와이어추구멍(250)을 열고 닫는 과정에서 2가지의 중요한 기능을 수행하는데 하나는 와이어의 중심을 고정하는 것이고 다른 하나는 배터리의 하중을 와이어에 전달하는 것이다.The sliding cover 270 of the wire holder 240 performs two important functions in the process of opening and closing the wire weight hole 250. One is to fix the center of the wire, and the other is to transfer the load of the battery to the wire. will do

중심고정은 슬라이딩덮개(270)가 결합을 시작하면서 형성되는 원형함몰부가 먼저 원통(121)을 밀어내면서 와이어추(120)가 와이어추구멍(250)의 중심쪽으로 이동하고 원형함몰부가 완전한 원형이 되면 중심에 위치하게 되며, 하중전달은 원판(122)이 와이어의 견인력을 슬라이딩덮개의 원형함몰부 평면을 통하여 전달하면서 이루어진다.Center fixation is when the circular depression formed when the sliding cover 270 starts to couple first pushes the cylinder 121 and the wire weight 120 moves toward the center of the wire weight hole 250 and the circular depression becomes a complete circle. It is located in the center, and the load transfer is made while the disk 122 transmits the traction force of the wire through the plane of the circular depression of the sliding cover.

도 10에 도시된 와이어추(120)의 구성은, 원판(122)에 와이어(130)가 통과할 수 있도록 원판구멍(123)이 뚫리고 이 원판(122)이 한 쪽에 결합된 원통(121), 원판구멍(123)을 통과한 와이어(130)를 원통(121)의 내부에서 빠지지 않도록 원판(122)에 고정하면서 위치조정단계와 삽입단계에서 원통(121)에 작용하는 배터리(200)의 무게를 와이어(130)에 전달하는 와이어고정유닛(124), 원통(121)의 개방된 다른 한쪽에 설치되는 와이어자석(160)으로 구성된다.The configuration of the wire weight 120 shown in FIG. 10 is a cylinder 121 in which a disk hole 123 is drilled so that the wire 130 can pass through the disk 122 and the disk 122 is coupled to one side; While fixing the wire 130 passing through the disk hole 123 to the disk 122 so as not to fall out from the inside of the cylinder 121, the weight of the battery 200 acting on the cylinder 121 in the positioning step and the insertion step is measured It is composed of a wire fixing unit 124 delivered to the wire 130 , and a wire magnet 160 installed on the other open side of the cylinder 121 .

전기자동차(100)에 설치된 견인장치(140)를 견인모터(150)으로 감아서 와이어(130)에 견인력을 전달하면, 그 힘이 도르래(170)를 지나서 와이어추(120)로 전달되고, 와이어추(120)는 와이어홀더(240)의 슬라이딩덮개(270)에 견인력을 전달하게 되고, 슬라이딩덮개(270)는 슬라이딩유닛(미도시)을 통해서 배터리(200)에 전달하여 배터리(200)가 들려 올라갈 수 있는 것이다.When the traction device 140 installed in the electric vehicle 100 is wound with the traction motor 150 and traction force is transmitted to the wire 130, the force is transmitted to the wire weight 120 through the pulley 170, and the wire The weight 120 transmits a traction force to the sliding cover 270 of the wire holder 240, and the sliding cover 270 is transferred to the battery 200 through a sliding unit (not shown) to lift the battery 200. it can go up

도 6은 견인장치(140)로 와이어(130)를 끌어올려 배터리(200)를 공중으로 들어서 중력에 의하여 전기자동차(100)의 배터리(200)가 배터리공간(110)에 삽입될 수 있도록 위치가 조정되는 위치조정단계를 설명하는 도면으로 이렇게 배터리가 공중에 들려지면 중력에 의하여 위치오차가 일시에 제거되어 견인장치(140)와 연결된 도르래(170)의 수직와이어(180) 중심위치와 와이어홀더(240)의 와이어 중심위치의 차이가 1mm 이내가 된다.6 shows the position so that the battery 200 of the electric vehicle 100 can be inserted into the battery space 110 by gravity by lifting the wire 130 with the traction device 140 to lift the battery 200 into the air. When the battery is lifted in the air, the position error is temporarily removed by gravity, and the vertical wire 180 center position of the pulley 170 connected to the traction device 140 and the wire holder ( 240), the difference in the center position of the wire is within 1mm.

도 7은 견인장치(140)로 와이어(130)를 더 견인하여 배터리(200)가 배터리공간(110) 속으로 삽입되는 삽입단계를 설명하는 도면으로, 위치조정이 된 배터리(200)는 와이어(130)를 견인장치(140)로 계속 견인하면 전기자동차(100)의 배터리공간(110) 속으로 들어가서 완전히 밀착이 이루어지고 견인모터(150)의 회전이 중단되어 배터리 삽입이 완료된다.7 is a view for explaining an insertion step in which the battery 200 is inserted into the battery space 110 by further pulling the wire 130 with the traction device 140, and the battery 200 with the position adjusted is the wire ( If 130) is continuously towed by the traction device 140, it enters into the battery space 110 of the electric vehicle 100 and is completely in close contact, the rotation of the traction motor 150 is stopped, and the battery insertion is completed.

배터리(200)가 자율주행하면서 발생하는 위치오차는 배터리의 결합과정에서 단계적으로 감소하여 배터리위치단계에서는 견인장치(140)와 연결된 도르래(170)의 수직와이어중심위치(180)와 상기 와이어홀더(240)의 와이어 중심위치의 차이가 100mm 이내이고, 자석연결단계에서는 와이어추(120)의 와이어 중심위치와 와이어홀더(240)의 와이어 중심위치의 차이가 10mm 이내이고, 와이어고정단계에서는 와이어추(120)의 와이어 중심위치와 와이어홀더(240)의 와이어 중심위치의 차이가 1mm 이내이고, 위치조정단계에서는 견인장치(140)와 연결된 도르래(170)의 수직와이어중심위치(180)와 와이어홀더(240)의 와이어 중심위치의 차이가 1mm 이내가 되어, 단계적으로 배터리(200)의 위치오차를 감소시켜 정확하게 배터리공간(110)에 삽입한다.The position error that occurs while the battery 200 autonomously drives decreases in stages during the battery assembly process, so in the battery position stage, the vertical wire center position 180 of the pulley 170 connected to the traction device 140 and the wire holder ( 240) is within 100mm of the difference in the center position of the wire, and in the magnet connection step, the difference between the center position of the wire of the wire weight 120 and the center position of the wire of the wire holder 240 is within 10 mm, and in the wire fixing step, the wire weight ( The difference between the wire center position of 120 and the wire center position of the wire holder 240 is within 1 mm, and in the position adjustment step, the vertical wire center position 180 of the pulley 170 connected to the traction device 140 and the wire holder ( 240) is within 1 mm of the wire center position, so that the position error of the battery 200 is reduced step by step and accurately inserted into the battery space 110 .

이 과정에서 전기자동차(100)에 설치한 와이어(130)와 도르래(170)가 만드는 수직와이어중심위치(180)와 그리고 배터리(200)에 설치한 와이어홀더(240)에 생기는 외이어홀더 와이어 중심위치 사이의 와이어의 연결오차가 단계적으로 감소하게 되고 이렇게 연결오차가 감소한 와이어를 견인하여 공중으로 들어 올리면 중력에 의하여 자동적으로 1mm 이내로 위치오차가 감소하여 배터리 정확도가 확보되어 전기자동차(100)에 배터리(200)를 정확하게 결합하게 된다.In this process, the vertical wire center position 180 made by the wire 130 and the pulley 170 installed in the electric vehicle 100 and the outer ear holder wire center generated in the wire holder 240 installed in the battery 200 The connection error of the wire between the positions is reduced step by step, and when the wire with the reduced connection error is towed and lifted in the air, the position error is automatically reduced to within 1 mm by gravity, thereby securing the battery accuracy and providing the battery to the electric vehicle 100. (200) is correctly combined.

와이어(130)는 인장강도가 큰 금속선이나 탄소섬유로 만들거나 체인을 이용하여 구성할 수 있으며 와이어 4개로 배터리를 들어 올릴 충분한 장력을 가지도록 만든다.The wire 130 may be made of a metal wire or carbon fiber having high tensile strength, or may be configured using a chain, and has sufficient tension to lift the battery with four wires.

배터리를 자율주행하기 위한 바퀴는, 각각에 모터가 장착되어 독립적으로 구동하는 2개 이상의 주행바퀴와, 주행바퀴 각각의 구동에 따라서 만들어지는 배터리의 전진, 후진, 회전의 움직임을 지지하도록 배터리의 하중의 일부를 지지하면서 방향을 자유롭게 조향할 수 있는 1개 이상의 조향바퀴로 이루어질 수 있다.The wheels for autonomous driving of the battery include two or more driving wheels each equipped with a motor and driven independently, and the load of the battery to support the forward, backward, and rotational movements of the battery made according to the driving of each driving wheel. It may consist of one or more steering wheels that can freely steer the direction while supporting a part of the .

이러한 바퀴 구성은 집에서 자율주행으로 이동하며 자동청소를 하는 청소로봇에서 잘 활용하고 있는 방식으로 본 발명의 배터리 자율주행 이동에 있어서 100mm 이내의 위치오차를 유지하기에 충분하다.Such a wheel configuration is sufficient to maintain a position error within 100 mm in the battery autonomous driving movement of the present invention in a manner well utilized by a cleaning robot that automatically cleans while moving from home to autonomous driving.

또 다른 바퀴 구성으로 배터리에 설치되는 4개의 메카넘휠, 각각의 메카넘휠에 장착된 모터로 이루어져, 메카넘휠의 회전 조합에 따라서 배터리의 전진, 후진, 좌측이동, 우측이동, 회전의 움직임을 만들어, 배터리가 자율주행으로 이동할 수 있게 된다.Another wheel configuration consists of four Mecanum wheels installed on the battery and a motor mounted on each Mecanum wheel, making the movement of the battery forward, backward, left, right, and rotation according to the rotation combination of the Mecanum wheel. Batteries will be able to move into autonomous driving.

이러한 메커넘휠 4개를 이용하는 바퀴 구성은 물류창고에서 자율주행으로 이동하며 선반의 아래에 들어가서 선반을 들어 운반하는 물류로봇(Automatic Guided Vehicle : AGV)에서 잘 활용하고 있는 방식으로 4개 바퀴의 회전방향을 구성하는 것만으로 전진 후진 이동은 물론 제자리 회전과 측면이동 까지도 가능한 최고의 이동능력을 보유하여 본 발명의 배터리 자율주행 이동에 있어서 20mm 정도의 이동 정확도를 유지하는 것도 가능하다.The wheel configuration using these four Mecanum wheels is a method that is well utilized in a logistics robot (Automatic Guided Vehicle: AGV) that moves from a warehouse to autonomous driving and moves under a shelf and lifts a shelf, and the direction of rotation of the four wheels It is possible to maintain the movement accuracy of about 20 mm in the battery autonomous driving movement of the present invention by possessing the best movement ability that can not only move forward and backward, but also rotate in place and move to the side.

최근 네덜란드의 Eurotec에서 제품으로 발표한 AGV인 Lowpad 는 높이가 12cm로 낮으면서 기동력이 우수한 성능이 입증되었으며 이러한 방식의 이동장치는 전기자동차의 하부로 들어가서 자동으로 교체되는 자율주행 배터리에 충분히 활용할 수 있다.Lowpad, an AGV recently announced as a product by Eurotec in the Netherlands, has proven to have excellent mobility with a low height of 12 cm. .

창고의 선반을 운반하기 위하여 자동으로 이동하는 물류로봇의 제어장치를 배터리에 장착하면 배터리 위치단계 또는 배터리 이동단계에서 배터리가 자율운전으로 이동한다.If the control device of the logistics robot, which moves automatically to transport shelves in the warehouse, is mounted on the battery, the battery moves to autonomous operation in the battery location stage or the battery movement stage.

도8은 삽입된 상기 배터리(200)를 상기 배터리공간(110)의 하부에 설치된 배터리고정유닛(190)으로 고정하는 고정단계를 설명하는 도면으로, 배터리고정유닛(190)은 배터리(200)를 확실하게 지지하여 주행 과정에서 발생하는 다양한 충격에도 배터리(200)가 배터리 공간(110)에 밀착될 수 있도록 지지하는 장치로 본 발명에서 적용한 슬라이딩 방식 뿐 아니라 힌지 방식을 포함하여 다양한 방식을 적용할 수 있다.8 is a view for explaining the fixing step of fixing the inserted battery 200 with the battery fixing unit 190 installed in the lower part of the battery space 110, the battery fixing unit 190 is the battery 200 It is a device that supports the battery 200 so that it can be in close contact with the battery space 110 in spite of various shocks generated during the driving process by securely supporting it. Various methods including the sliding method applied in the present invention as well as the hinge method can be applied there is.

전기자동차(100)의 견인장치(140)와 와이어(130) 그리고 배터리(200)의 와이어홀더(240)에 의하여 배터리공간(110)에 삽입된 배터리(200)를 배터리공간(110)의 하부에 설치된 배터리고정유닛(190)으로 고정하는 고정단계를 추가하여, 고정단계에서는 전기자동차(100)에 설치된 배터리고정유닛(190)이 배터리(200)를 받쳐서 고정하고, 배터리고정유닛(190)은 배터리공간(110)의 마주보는 2개 면 이상에 설치할 수 있다.The battery 200 inserted into the battery space 110 by the traction device 140 and the wire 130 of the electric vehicle 100 and the wire holder 240 of the battery 200 is placed in the lower part of the battery space 110 . By adding the fixing step of fixing with the installed battery fixing unit 190, in the fixing step, the battery fixing unit 190 installed in the electric vehicle 100 supports and fixes the battery 200, and the battery fixing unit 190 is the battery It can be installed on two or more facing surfaces of the space (110).

한편, 전기자동차(100)에서 배터리(200)를 분리하는 과정은, 전기자동차(100)가 배터리 교체공간으로 진입하여 정지하는 차량정지단계와, 견인장치(140)로 와이어(130)를 풀어 배터리(200)가 하강하여 바퀴(230)가 교체공간의 이동평면(4000에 착륙하는 착륙단계와, 와이어홀더(240)를 열어서 배터리(200)를 와이어(130)와 분리하는 와이어분리단계와, 배터리(200)가 자율주행으로 전기자동차(100)의 하부에서 빠져나가 충전공간으로 이동하는 배터리 이동단계로 이루어진다.On the other hand, the process of separating the battery 200 from the electric vehicle 100 includes a vehicle stop step in which the electric vehicle 100 enters the battery replacement space and stops, and the wire 130 by unwinding the wire 130 with the traction device 140 . (200) descends and the wheel 230 lands on the moving plane (4000) of the replacement space, a wire separation step of opening the wire holder 240 to separate the battery 200 from the wire 130, and the battery (200) consists of a battery movement step that exits from the lower part of the electric vehicle 100 by autonomous driving and moves to the charging space.

배터리 이동단계 이후에 배터리(200)가 충전공간에서 충전이 이루어지는 충전단계가 추가되고, 충전된 배터리(200)는 전기자동차(100)와 결합하여 배터리가 분리와 충전과 결합으로 순환한다.A charging stage in which the battery 200 is charged in a charging space is added after the battery moving stage, and the charged battery 200 is combined with the electric vehicle 100 to cycle the battery through separation, charging and combining.

충전공간은, 배터리의 충전이 이루어지는 충전실이 수직 다단으로 여러 개 적치되도록 구성되는 충전유닛과, 충전실 각각의 바닥면과 배터리의 이동평면 사이에서 존재하는 높이 차이를 해결하여 배터리가 이동할 수 있도록 충전유닛과 이동평면 사이에서 배터리를 적재하여 수직으로 승강시키는 승강유닛이 추가로 포함되어, 배터리가 자동운전으로 이동하여 충전될 수 있도록 구성한다.The charging space includes a charging unit configured so that a plurality of charging chambers in which the batteries are charged are vertically stacked, and a height difference between the floor surface of each charging chamber and the movement plane of the battery is resolved so that the battery can be moved. An elevating unit for vertically elevating and loading the battery between the charging unit and the moving plane is additionally included, so that the battery can be charged by moving in automatic operation.

그리고 이동평면(400)을 자동운전하는 배터리(200)에는 주변의 영상정보를 확보하는 카메라와, 영상정보에서 배터리의 위치를 파악하고 전기자동차와 충전공간 사이를 자동운전으로 이동하도록 바퀴(230)를 제어하여 제어유닛이 추가로 설치될 수 있다.And the battery 200 that automatically drives the moving plane 400 has a camera that secures surrounding image information, and the wheel 230 to identify the location of the battery from the image information and automatically move between the electric vehicle and the charging space. By controlling the control unit may be additionally installed.

자동운전은 이미 자율자동차나 물류로봇에서 충분히 활용되고 있는 기술이지만 중량이 많이 나가는 배터리에 자동운전 기능을 부여한다면 단순히 전기자동차의 배터리 교체 작업을 편리하게 만드는 효과를 넘어서 배터리의 충전과 충전된 배터리를 다양하게 활용할 수 있게 되는 등 전기에너지의 활용에도 엄청난 기능을 새롭게 창출하여 커다란 효과를 거들 수 있게 된다.Automated driving is a technology that is already fully utilized in autonomous vehicles and logistics robots. However, if an automatic driving function is given to a heavy battery, it goes beyond simply making battery replacement in an electric vehicle convenient. It can be used in a variety of ways, and it is possible to create a great effect in the utilization of electric energy by creating new great functions.

먼저 배터리가 자동운전을 하면 배터리의 충전 과정도 자동으로 구성할 수 있게 되는데, 이를 위하여 배터리를 충전하는 충전공간은, 배터리의 충전이 이루어지는 충전실이 수직 다단으로 여러 개 적치되도록 구성되는 충전유닛과, 충전실 각각의 바닥면과 배터리의 이동평면 사이에서 존재하는 높이 차이를 해결하고 배터리가 이동할 수 있도록 충전유닛과 이동평면 사이에서 배터리를 적재하여 수직으로 승강시키는 승강유닛을 추가로 포함하여 배터리가 자동운전으로 충전실까지 이동하도록 구성할 수 있다.First, when the battery operates automatically, the charging process of the battery can also be configured automatically. For this purpose, the charging space for charging the battery includes a charging unit configured so that several charging chambers where the batteries are charged are stacked vertically in multiple stages; , the battery is further equipped with a lifting unit that vertically elevates and stacks the battery between the charging unit and the moving plane so that the difference in height existing between the floor surface of each charging chamber and the movement plane of the battery can be resolved and the battery can be moved. It can be configured to move to the charging room by automatic operation.

충전실 상부에 견인장치를 설치하고 와이어와 와이어추를 이용하여 배터리의 와이어홀더에 연결하여 배터리를 들어 올리면 배터리의 위치가 자동으로 조정되어 배터리 충전단자가 설치된 충전실배터리공간으로 들어가서 배터리를 충전단자와 결합할 수 있게 된다.Install the towing device on the upper part of the charging chamber and connect it to the battery wire holder using a wire and wire weight to lift the battery. Then, the position of the battery is automatically adjusted. can be combined with

배터리 충전공간의 여러 개의 충전실에 각각 설치되는 충전단자는 전기 공급과 차단이 전자스위치로 작동되며 이러한 모든 과정은 발전소의 잉여전기를 활용하여 충전이 이루어지도록 구성할 수 있어서 저렴한 전기를 사용하여 경제적으로 충전할 수 있다.The charging terminals installed in each of the several charging rooms of the battery charging space are operated by an electronic switch to supply and cut off electricity. can be charged with

한편, 자동차의 또 다른 변화는 운전자가 필요없는 자율자동차의 등장하고 있으며 전기자동차가 자율주행을 하는 자율전기차로 전환되는 시대가 오고 있다.Meanwhile, another change in automobiles is the emergence of autonomous vehicles that do not require a driver, and an era is coming when electric vehicles are converted into autonomous electric vehicles that drive autonomously.

자율전기차를 수동식 충전기로 운전자가 충전하는 것은 편리성과 안전성을 추구하는 기술의 발전에 역행하는 것으로 본 발명에서 제시한 것처럼 자동으로 배터리를 분리하고 장착하는 방식으로 자율전기차의 배터리를 구성하면 효과적이다.The driver's charging of the autonomous electric vehicle with a manual charger is contrary to the development of technology that pursues convenience and safety.

본 발명은 도면에서 전기자동차를 승용차만 도시하였으나 SUV 차량이나 승합차, 트럭, 버스 등 모든 전기자동차의 종류를 불문하고 배터리를 교체하는 경우에는 본 방법을 적용할 수 있다.In the present invention, only passenger cars are shown in the drawings, but this method can be applied to the case of replacing batteries regardless of the type of all electric vehicles such as SUVs, vans, trucks, and buses.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시 예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시 예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.The disclosed embodiments have been described with reference to the accompanying drawings as described above. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be practiced in other forms than the disclosed embodiments without changing the technical spirit or essential features of the present invention. The disclosed embodiments are illustrative and should not be construed as limiting.

100 : 전기자동차   110 : 배터리공간
120 : 와이어추 130 : 와이어
140 : 견인장치 150 : 견인모터
160 : 와이어자석 170 : 도르래
180 : 수직와이어중심위치 190 : 배터리고정유닛
200 : 배터리 230 : 바퀴
240 : 와이어홀더 250 : 와이어추구멍
260 : 배터리자석 270 : 슬라이딩덮개
300 : 지하공간 310 : 수평이동장치
320 : 수직이동장치 400 : 이동평면
100: electric vehicle 110: battery space
120: wire weight 130: wire
140: traction device 150: traction motor
160: wire magnet 170: pulley
180: vertical wire center position 190: battery fixing unit
200: battery 230: wheel
240: wire holder 250: wire weight hole
260: battery magnet 270: sliding cover
300: underground space 310: horizontal movement device
320: vertical movement device 400: movement plane

Claims (12)

전기자동차의 배터리공간에 배터리를 결합하기 위하여,
충전공간에서 충전된 상기 배터리를 정지된 상기 전기자동차 하부의 상기 배터리공간 아래에 위치하는 배터리위치단계;
상기 전기자동차에 설치된 견인장치에 감긴 와이어를 내려서 상기 와이어를 상기 배터리에 부착된 와이어홀더와 연결하는 와이어연결단계;
상기 와이어로 상기 배터리를 공중으로 들어서 중력에 의하여 상기 배터리가 상기 전기자동차의 상기 배터리공간에 삽입되는 위치로 조정되는 위치조정단계;
상기 견인장치로 상기 와이어를 더 견인하여 상기 배터리가 상기 배터리공간 속으로 삽입되는 삽입단계; 로 이루어진 전기자동차 배터리 교체방법.
In order to combine the battery in the battery space of the electric vehicle,
a battery positioning step of locating the battery charged in the charging space under the battery space under the stopped electric vehicle;
a wire connection step of lowering a wire wound around a traction device installed in the electric vehicle and connecting the wire to a wire holder attached to the battery;
a position adjustment step in which the battery is lifted in the air with the wire and adjusted to a position where the battery is inserted into the battery space of the electric vehicle by gravity;
an insertion step in which the battery is inserted into the battery space by further pulling the wire with the traction device; A method of replacing an electric vehicle battery consisting of
제 1항에 있어서
상기 와이어연결단계는,
상기 전기자동차에 설치된 상기 견인장치에서 도르래를 거쳐 내려오는 상기 와이어에 연결된 와이어추를 상기 배터리에 부착된 상기 와이어홀더 내부의 와이어추구멍에 넣는 와이어추삽입단계;
상기 와이어홀더를 덮는 슬라이딩덮개를 닫아서 상기 와이어추가 연결된 상기 와이어의 중심을 상기 와이어홀더의 지정위치에 고정시키는 와이어추고정단계; 로 구성되어
상기 위치조정단계에서 상기 견인장치에 연결된 상기 도르래의 수직와이어중심위치와 상기 와이어홀더의 상기 지정위치가 중력에 의하여 자동으로 조정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
2. The method of claim 1
The wire connection step is
a wire weight insertion step of inserting a wire weight connected to the wire coming down through a pulley in the traction device installed in the electric vehicle into a wire weight hole inside the wire holder attached to the battery;
A wire weight fixing step of closing the sliding cover covering the wire holder to fix the center of the wire to which the wire weight is connected to a designated position of the wire holder; consists of
In the positioning step, the vertical wire center position of the pulley connected to the traction device and the designated position of the wire holder are automatically adjusted by gravity.
제 2항에 있어서,
상기 와이어추삽입단계는
상기 와이어추 속에 설치되는 와이어자석과 상기 와이어추구멍에 설치되는 배터리자석이 서로 연결되는 자석연결단계; 를 추가하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
3. The method of claim 2,
The wire weight insertion step is
a magnet connection step in which the wire magnet installed in the wire weight and the battery magnet installed in the wire weight hole are connected to each other; Electric vehicle battery replacement method, characterized in that adding.
제 3항에 있어서
상기 와이어추는,
중심으로 상기 와이어가 통과할 수 있도록 구멍이 뚫린 원판이 한 쪽에 결합된 원통;
상기 구멍을 통과한 상기 와이어가 상기 원통의 내부에서 빠지지 않도록 고정하면서 상기 원통에 작용하는 상기 배터리의 무게를 상기 와이어에 전달하는 와이어고정유닛;
상기 원통의 다른 한쪽에 설치되는 영구자석; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
4. The method of claim 3
The wire weight,
a cylinder in which a circular plate with a hole in it is coupled to one side so that the wire can pass through the center;
a wire fixing unit for transferring the weight of the battery acting on the cylinder to the wire while fixing the wire passing through the hole so that it does not fall out from the inside of the cylinder;
a permanent magnet installed on the other side of the cylinder; Electric vehicle battery replacement method, characterized in that consisting of.
제 4항에 있어서
상기 와이어홀더의 상기 슬라이딩덮개에서,
상기 슬라이딩덮개 하부에는 상기 원통에 맞는 반원형함몰부;
상기 배터리에 고정되어 상기 배터리의 무게를 상기 슬라이딩덮개에 전달하며 상기 슬라이딩덮개를 열고 닫도록 작동하는 슬라이딩유닛; 이 추가로 구성되고
2개의 상기 슬라이딩덮개를 닫으면 상기 원통을 고정할 수 있는 원형함몰부가 형성되면서 상기 원통을 상기 원형함몰부의 중심으로 이동시켜 상기 와이어홀더의 와이어중심위치를 고정시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
5. The method of claim 4
In the sliding cover of the wire holder,
A semi-circular depression that fits the cylinder at the lower portion of the sliding cover;
a sliding unit fixed to the battery, transferring the weight of the battery to the sliding cover, and operating to open and close the sliding cover; This additionally consists of
When the two sliding covers are closed, a circular depression capable of fixing the cylinder is formed, and the cylinder is moved to the center of the circular depression to fix the wire center position of the wire holder.
제 3항에 있어서,
상기 배터리위치단계에서는 상기 수직와이어중심위치와 상기 지정위치의 차이가 100mm 이내이고,
상기 자석연결단계에서는 상기 와이어추의 와이어중심위치와 상기 지정위치의 차이가 10mm 이내이고,
상기 와이어추고정단계에서는 상기 와이어추의 와이어중심위치와 상기 지정위치의 차이가 1mm 이내이고,
상기 위치조정단계에서는 상기 수직와이어중심위치와 상기 지정위치의 차이가 1mm 이내가 되어,
상기 배터리를 상기 배터리공간에 삽입하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
4. The method of claim 3,
In the battery position step, the difference between the vertical wire center position and the designated position is within 100 mm,
In the magnet connection step, the difference between the wire center position of the wire weight and the designated position is within 10 mm,
In the wire weight fixing step, the difference between the wire center position of the wire weight and the specified position is within 1 mm,
In the positioning step, the difference between the vertical wire center position and the designated position is within 1 mm,
An electric vehicle battery replacement method, characterized in that inserting the battery into the battery space.
제 1항에 있어서,
삽입된 상기 배터리를 상기 배터리공간의 하부에 설치된 배터리고정유닛으로 고정하는 고정단계; 를 추가하여
상기 고정단계에서는 상기 전기자동차에 설치된 상기 배터리고정유닛이 상기 배터리를 받쳐서 고정하고,
상기 배터리고정유닛은 상기 배터리 충전공간의 마주보는 2개 면 이상에 설치하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
The method of claim 1,
a fixing step of fixing the inserted battery with a battery fixing unit installed in the lower part of the battery space; by adding
In the fixing step, the battery fixing unit installed in the electric vehicle supports and fixes the battery,
The battery fixing unit is an electric vehicle battery replacement method, characterized in that installed on two or more opposite sides of the battery charging space.
제 1항에 있어서,
상기 배터리의 이동은
상기 배터리에 바퀴를 장착하여 직접 자율주행으로 이동하거나
상기 바퀴가 장착된 이동유닛에 상기 배터리를 실어서 자율주행으로 이동하고,
상기 바퀴는,
상기 배터리에 설치되는 4개의 메카넘휠;
상기 메카넘휠 각각에 장착된 모터; 로 이루어져 상기 메카넘휠의 회전 조합에 따라서 상기 배터리의 전진, 후진, 좌측이동, 우측이동, 회전의 움직임을 만들어,
상기 배터리가 자율주행으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
The method of claim 1,
The movement of the battery is
By installing wheels on the battery, it can move directly to autonomous driving, or
The battery is loaded on the mobile unit equipped with the wheel and moves to autonomous driving,
The wheel is
four Mecanum wheels installed on the battery;
a motor mounted on each of the Mecanum wheels; to make the movement of the battery forward, backward, left movement, right movement, and rotation according to the rotation combination of the Mecanum wheel,
The battery replacement method for an electric vehicle, characterized in that the battery can be moved by autonomous driving.
제 1항에 있어서,
상기 와이어는
금속선 또는 탄소섬유로 만들거나 체인을 이용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
The method of claim 1,
the wire is
A battery replacement method for an electric vehicle, characterized in that it is made of metal wire or carbon fiber or configured using a chain.
제 1항에 있어서,
상기 배터리를 분리하는 과정은,
상기 전기자동차가 교체공간으로 진입하여 정지하는 차량정지단계;
상기 견인장치로 상기 와이어를 풀어 상기 배터리가 하강하여 상기 배터리가 상기 교체공간에 착륙하는 착륙단계;
상기 와이어홀더를 열어서 상기 배터리를 상기 와이어와 분리하는 와이어분리단계;
상기 배터리가 상기 전기자동차의 하부에서 빠져나가 충전을 위한 충전공간으로 이동하는 배터리 이동단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
The method of claim 1,
In the process of removing the battery,
a vehicle stopping step in which the electric vehicle enters the replacement space and stops;
a landing step in which the battery descends by releasing the wire with the traction device to land the battery in the replacement space;
a wire separation step of separating the battery from the wire by opening the wire holder;
a battery moving step of removing the battery from the lower part of the electric vehicle and moving it to a charging space for charging; Electric vehicle battery replacement method, characterized in that consisting of.
제 1항에 있어서,
상기 충전공간은,
상기 배터리의 충전이 이루어지는 충전실이 수직 다단으로 여러 개 적치되도록 구성되는 충전유닛;
상기 충전실의 바닥면과 상기 배터리 이동평면 사이의 높이 차이를 해결할 수 있도록 상기 충전유닛과 상기 이동평면 사이에서 상기 배터리를 적재하여 수직으로 승강시키는 승강유닛; 이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
The method of claim 1,
The charging space is
a charging unit configured such that a plurality of charging chambers in which the battery is charged are vertically stacked;
an elevating unit for vertically elevating the battery by loading the battery between the charging unit and the moving plane so as to solve a height difference between the floor surface of the charging chamber and the battery moving plane; Electric vehicle battery replacement method, characterized in that it is further included.
제 11항에 있어서,
상기 충전실에서는,
상기 견인장치를 상기 충전실에 설치하고 상기 와이어로 상기 배터리를 들어 올리는 견인단계;
견인된 상기 배터리를 상기 충전실의 충전단자와 연결하는 충전단자연결단계; 가 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 교체방법.
12. The method of claim 11,
In the charging room,
a traction step of installing the traction device in the charging chamber and lifting the battery with the wire;
a charging terminal connection step of connecting the towed battery to a charging terminal of the charging chamber; Electric vehicle battery replacement method, characterized in that made.
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CN114572040A (en) * 2022-03-17 2022-06-03 安吉中锂电科技有限公司 Multi-charging type lithium battery intelligent selection charger
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