KR20220048895A - Electric bus battery replacement system and electric bus battery replacement method - Google Patents

Electric bus battery replacement system and electric bus battery replacement method Download PDF

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KR20220048895A
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Abstract

A purpose of the present invention is to provide an electric bus battery replacement system and an electric bus battery replacement method, wherein a battery coupling unit that can be coupled with or separated from a battery is formed on a lower part of an electric bus, the battery separated from the battery coupling unit in a replacement space is moved to a charging space by means of automatic driving, a pre-charged battery in the charging space is moved to the replacement space to be automatically coupled with the battery coupling unit, and thus the battery can be automatically replaced in a short time without help of an external device. The electric bus battery replacement system comprises the battery coupling unit and a movable battery module.

Description

전기버스 배터리 교체시스템 및 전기버스 배터리 교체방법 {Electric bus battery replacement system and electric bus battery replacement method}Electric bus battery replacement system and electric bus battery replacement method

본 발명은 전기버스 배터리 교체시스템 및 전기버스 배터리 교체방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기버스의 배터리를 짧은 시간 안에 충전된 배터리로 교체하기 위한 전기버스 배터리 교체시스템 및 전기버스 배터리 교체방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric bus battery replacement system and an electric bus battery replacement method, and more particularly, to an electric bus battery replacement system and an electric bus battery replacement method for replacing a battery of an electric bus with a charged battery within a short time will be.

전기버스는 전기에너지를 동력원으로 하여 운행되는 버스로서, 전기버스는 화석연료를 사용하는 기존의 버스와 비교할 때, 유해가스의 배출이 없는 친환경적인 특성을 가지고 있어 그 연구개발 및 상용화가 점차 가속화되고 있는 추세이다.The electric bus is a bus operated by using electric energy as a power source. Compared with the existing bus using fossil fuel, the electric bus has an eco-friendly characteristic that does not emit harmful gas, so its R&D and commercialization are gradually accelerated. there is a trend

전기버스를 충전하는 기존의 방식에 있어서, 먼저 차량에 고정되어 있는 배터리에 직접 전선을 연결하여 충전하는 방식이 있다. 이 경우에 충전시간동안 전기버스를 운행하지 못하여 운행 손실을 발생시키는 문제점이 있다.In the existing method of charging an electric bus, there is a method of charging by directly connecting an electric wire to the battery fixed to the vehicle. In this case, there is a problem in that the electric bus cannot be operated during the charging time, resulting in loss of operation.

또 다른 방법으로, 충전용량 100kwh 및 무게 400kg 정도의 무거운 배터리 여러 개를 전기버스의 상부에 설치하고 별도로 설치한 외부 장치를 이용하여 배터리를 분리하여 분리된 배터리를 충전공간으로 운반하고 충전된 배터리를 다시 외부장치를 이용하여 전기버스 상부에 결합시키는 방식이 있다.As another method, several heavy batteries with a charging capacity of 100 kwh and a weight of 400 kg are installed on the top of the electric bus, and the batteries are separated using a separately installed external device, and the separated batteries are transported to the charging space and the charged batteries are removed. Again, there is a method of coupling it to the upper part of the electric bus using an external device.

이렇게 전기버스 상부에 결합한 배터리를 외부장치를 이용하여 교체하는 작업은 높은 공간에서 중량물을 다루기 때문에 많은 시설과 고비용이 발생하고, 높은 사고 위험성과 교체 시간도 많이 소요되어 전기버스에서 배터리 교체 방식은 실용화되지 못하고 있는 실정이다.Replacing the battery coupled to the upper part of the electric bus using an external device requires a lot of facilities and high costs because it handles heavy objects in a high space, and takes a lot of time and risk of accidents. It is currently not possible.

또한, 전기버스는 차량이 크고 무거워 1km 주행에 0.8kwh 정도의 전기를 사용하여 1km 주행에 0.2kwh 정도의 전기를 사용하는 일반 승용차보다 4배 정도 많은 전기를 사용하기 때문에, 전기버스의 상업운행에 필요한 500km 이상의 주행거리를 확보하려면 400kwh 이상의 배터리 용량이 필요하다.In addition, electric buses use about 0.8 kwh of electricity for 1 km of driving because they are large and heavy, and use about 4 times more electricity than ordinary passenger cars that use about 0.2 kwh of electricity for 1 km of driving. A battery capacity of 400 kwh or more is required to secure the required driving range of more than 500 km.

이를 전기케이블을 이용하여 시간당 7kw의 완속충전기로 충전하는 경우 57시간 이상의 충전시간이 필요하고, 시간당 200kw의 고속충전기를 사용하여도 2시간 이상의 충전시간이 필요하여 이 충전시간동안 버스를 운행하지 못하기 때문에 상업 운행에 많은 문제를 발생시키고 있다.If it is charged with a slow charger of 7kw per hour using an electric cable, it takes more than 57 hours of charging time, and even using a fast charger of 200kw per hour requires more than 2 hours of charging time, so the bus cannot be operated during this charging time. Because of this, many problems arise in commercial operation.

또한, 고속충전기는 엄청난 전기부하가 집중적으로 발생하므로 이를 수용하려면 전기공급 시설을 새로 늘려야하고, 충전을 하지 않는 시간에는 시설이 놀게될 뿐만 아니라 극심한 부하변동으로 발전소 효율이 크게 나빠지는 문제점이 있다.In addition, since the high-speed charger generates a huge electrical load intensively, it is necessary to newly increase the electricity supply facility to accommodate it, and there is a problem that not only the facility is idle during the non-charging time, but also the efficiency of the power plant greatly deteriorates due to extreme load fluctuations.

또한, 이러한 문제점으로 인하여 한전은 2022년까지 고속충전기의 전기요금을 단계적으로 인상한다고 발표하였으며 이는 전기버스의 충전비용이 상승하는 문제를 초래하게 되어 이를 해결하기 위한 연구개발이 절실한 상황이다.In addition, due to these problems, KEPCO announced that it would raise the electricity rate of high-speed chargers in stages by 2022, which causes the problem of increasing charging costs for electric buses, and R&D is urgently needed to solve this problem.

대한민국 등록특허공보 제10-1402668호 (발명의 명칭: 전기버스 배터리 교환 시스템, 공고일: 2014.07.01)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1402668 (Title of the invention: electric bus battery exchange system, announcement date: 2014.07.01)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기버스의 하부에 배터리를 장착할 수 있는 배터리결합부를 구비하고, 배터리 교체공간에서 상기 배터리결합부로부터 분리된 이동식 배터리 모듈이 자율주행으로 충전공간으로 이동하며, 충전공간에 미리 충전되어 있는 다른 이동식 배터리 모듈을 배터리 교체공간으로 이동시켜 자동으로 배터리결합부에 결합하도록 함으로써, 외부 장치의 도움없이 짧은 시간안에 배터리를 자동으로 교체할 수 있도록 하는 전기버스 배터리 교체 시스템 및 전기버스 배터리 교체방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and includes a battery coupling unit capable of mounting a battery in the lower part of the electric bus, and the removable battery module separated from the battery coupling unit in the battery replacement space is autonomous. It moves to the charging space by driving, and by moving other removable battery modules previously charged in the charging space to the battery replacement space and automatically combining them with the battery coupling unit, the battery can be automatically replaced in a short time without the help of an external device. An object of the present invention is to provide an electric bus battery replacement system and an electric bus battery replacement method that enable

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 전기버스 배터리 교체시스템은 전기버스의 하부에 형성되는 배터리결합부와, 상기 배터리결합부에 탈착가능하게 결합되는 이동식 배터리모듈을 포함하되, 상기 배터리결합부는 와이어추모듈을 포함하고, 상기 이동식 배터리모듈에는 와이어추홀더모듈을 포함하여, 상기 와이어추모듈과 상기 와이어추홀더모듈이 결합 및 해제되어 상기 이동식 배터리모듈이 탈착되는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, the electric bus battery replacement system according to the present invention includes a battery coupling part formed in the lower part of the electric bus, and a mobile battery module detachably coupled to the battery coupling part, the battery coupling part The part includes a wire weight module, and the movable battery module includes a wire weight holder module, wherein the wire weight module and the wire weight holder module are coupled and released, and the removable battery module is detached.

또한, 여기서 상기 와이어추모듈은 와이어추와, 일단이 상기 와이어추와 결합되는 와이어 및 상기 와이어의 타단에 결합되는 견인모터를 포함하되, 상기 와이어추에는 와이어자석이 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, wherein the wire weight module includes a wire weight, one end of the wire is coupled to the wire weight, and a traction motor coupled to the other end of the wire, the wire weight is characterized in that the wire magnet is provided.

또한, 상기 와이어추홀더모듈은 상기 와이어추홀더모듈의 중심에 형성되어 상기 와이어추를 수용하는 와이어추수용부 및 상기 와이어추수용부의 하단 중심부에 결합되는 배터리자석을 포함할 수 있다.In addition, the wire weight holder module is formed in the center of the wire weight holder module may include a battery magnet coupled to the lower center of the wire weight receiving portion and the wire weight receiving portion for accommodating the wire weight.

여기서 상기 와이어추홀더모듈은 상기 와이어추수용부 양 측에 결합되어 상기 와이어추수용부를 개폐하는 슬라이딩덮개를 더 포함할 수 있다.Here, the wire weight holder module may further include a sliding cover coupled to both sides of the wire harvesting portion for opening and closing the wire harvesting portion.

또한, 상기 배터리결합부는 이동식 배터리모듈이 결합되었을 때 상기 이동식 배터리모듈의 하부를 고정하는 배터리고정유닛을 더 포함할 수 있다.In addition, the battery coupling unit may further include a battery fixing unit for fixing the lower portion of the removable battery module when the removable battery module is coupled.

본 발명의 따른 전기버스 배터리 교체방법은, 전기버스의 하부에 형성되는 배터리결합부와 상기 배터리결합부에 탈착가능하게 결합되는 이동식 배터리모듈을 포함하는 전기버스 배터리 교체시스템의 배터리 교체방법에 있어서, 제1 이동식 배터리모듈을 상기 배터리결합부로부터 분리시키는 제1 이동식 배터리모듈 분리단계와, 분리된 상기 제1 이동식 배터리모듈이 충전공간으로 자율 이동하는 제1 이동식 배터리모듈 이동단계와, 상기 충전공간에서 상기 제1 이동식 배터리모듈을 충전하는 제1 이동식 배터리모듈 충전단계와, 상기 충전공간에서 미리 충전되어 있는 제2 이동식 배터리모듈을 상기 배터리결합부 하부로 자율 이동시키는 제2 이동식 배터리모듈 이동단계 및 상기 배터리결합부 하부에 위치한 상기 제2 이동식 배터리모듈을 상기 배터리결합부에 결합시키는 제2 이동식 배터리모듈 결합단계를 포함하되, 상기 배터리결합부는 와이어추모듈을 포함하고, 상기 제1 및 제2 이동식 배터리모듈에는 각각 와이어추홀더모듈을 포함하여, 상기 와이어추모듈과 상기 와이어추홀더모듈이 결합 및 해제되어 상기 제1 및 제2 이동식 배터리모듈이 탈착되는 것을 특징으로 한다.The battery replacement method for an electric bus according to the present invention is a battery replacement method for an electric bus battery replacement system comprising a battery coupling unit formed at a lower portion of the electric bus and a mobile battery module detachably coupled to the battery coupling unit, A first removable battery module separation step of separating a first removable battery module from the battery coupling unit, a first movable battery module moving step in which the separated first removable battery module autonomously moves to a charging space, and in the charging space A first mobile battery module charging step of charging the first mobile battery module, a second mobile battery module moving step of autonomously moving a second mobile battery module previously charged in the charging space to a lower portion of the battery coupling unit, and the A second movable battery module coupling step of coupling the second removable battery module located under the battery coupling part to the battery coupling part, wherein the battery coupling part includes a wire weight module, and the first and second removable batteries Each module includes a wire weight holder module, wherein the wire weight module and the wire weight holder module are coupled and released, and the first and second movable battery modules are detached from each other.

본 발명의 전기버스 배터리 교체시스템 및 전기버스 배터리 교체방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the electric bus battery replacement system and the electric bus battery replacement method of the present invention, there are one or more of the following effects.

첫째, 배터리가 자동으로 전기버스에서 분리되어 자율주행으로 충전공간으로 이동하고 충전공간에서 미리 충전되어 있는 다른 배터리를 교체공간으로 이동시켜 자동으로 전기버스에 결합시킴으로써, 신속하게 배터리 교체가 가능하여 전기버스 운행의 효율성을 증대시키고 전기버스의 보급을 획기적으로 향상시킬 수 있는 이점이 있다.First, the battery is automatically separated from the electric bus and moved to the charging space by autonomous driving, and other batteries previously charged from the charging space are moved to the replacement space and automatically combined with the electric bus, enabling rapid battery replacement It has the advantage of increasing the efficiency of bus operation and dramatically improving the spread of electric buses.

둘째, 신속하게 배터리를 교체함으로써 기존의 충전 시간동안 차량 운행을 하지 못했던 불편함을 해결하고 운행손실을 줄여 경제성을 높일 수 있는 이점이 있다.Second, by quickly replacing the battery, there is an advantage in that it is possible to solve the inconvenience of not being able to drive the vehicle during the existing charging time and to increase the economic efficiency by reducing the operation loss.

셋째, 심야시간에 발생하는 저렴한 잉여전기를 활용하여 배터리를 충전함으로써 전기버스의 배터리 충전에 드는 비용을 절감하여 경제성을 높일 수 있는 이점이 있다.Third, there is an advantage in that it is possible to increase the economic efficiency by reducing the cost of charging the battery of the electric bus by charging the battery by utilizing the cheap surplus electricity generated at night time.

넷째, 기존에 전기버스의 상부에 설치되던 고중량의 배터리를 전기버스의 하부에 부착함으로써 전기버스의 무게중심을 낮추어 주행 안정성을 높이고 전도하는 사고를 방지할 뿐만 아니라 승객의 승차감을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.Fourth, by attaching a heavy battery, which was previously installed on the upper part of the electric bus, to the lower part of the electric bus, the center of gravity of the electric bus is lowered to increase driving stability, prevent falling accidents, and improve the riding comfort of passengers. There is this.

다섯째, 많은 시설이나 장비가 필요하지 않아 제작이 용이하고 비용절감이 가능한 이점이 있다.Fifth, it does not require many facilities or equipment, so it is easy to manufacture and has the advantage of reducing costs.

여섯째, 전기버스에서 분리한 배터리를 이용하여 전기소비의 최대 수요 시간에 발전소의 블랙아웃을 방지하기 위한 예비전력을 공급하는 국가전력망의 ESS(Energy Storage System) 장치로 사용할 수 있는 이점도 있다.Sixth, there is an advantage that it can be used as an ESS (Energy Storage System) device of the national power grid that supplies reserve power to prevent blackout of power plants during the peak demand time of electricity consumption by using the battery separated from the electric bus.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체시스템이 구비된 전기버스를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기버스 배터리 교체시스템 중 이동식 배터리모듈의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기버스 배터리 교체시스템 중 와이어추의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기버스 배터리 교체시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기버스 배터리 교체방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이동식 배터리모듈 착지단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이동식 배터리모듈 와이어추분리단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 와이어추삽입단계 및 제2 이동식 배터리모듈 자석결합단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 와이어추고정단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 위치조정단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 삽입단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 고정단계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view schematically showing an electric bus equipped with a battery replacement system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a mobile battery module in an electric bus battery replacement system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view of the wire weight of the electric bus battery replacement system according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of an electric bus battery replacement system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of an electric bus battery replacement method according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a first mobile battery module landing step according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the first removable battery module wire weight separation step according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the second movable battery module wire weight insertion step and the second movable battery module magnet coupling step according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a second mobile battery module wire weight fixing step according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining a second mobile battery module position adjustment step according to an embodiment of the present invention.
11 is a view for explaining a step of inserting a second removable battery module according to an embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining a second mobile battery module fixing step according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. In addition, when a part "includes" a certain component throughout the present specification, it means that other components may be further included unless otherwise stated.

이하, 본 발명의 실시예들에 의한 전기버스 배터리 교체시스템 및 전기버스 배터리 교체방법을 설명하기 위하여 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings in order to explain an electric bus battery replacement system and an electric bus battery replacement method according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체시스템이 구비된 전기버스(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing an electric bus 100 equipped with a battery replacement system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 승객의 승하차를 편리하게 만들기 위하여 바닥을 낮게 만든 저상버스에 본 발명에 따른 전기버스 배터리 교체시스템을 적용하기 위하여 전기버스(100)의 하부에 이동식 배터리모듈(200)을 수용하고 장착할 수 있는 배터리결합부(110)를 형성한다.Referring to Figure 1, in order to apply the electric bus battery replacement system according to the present invention to a low-floor bus made with a low floor in order to make it easier for passengers to get on and off, the mobile battery module 200 is accommodated in the lower part of the electric bus 100. And to form a battery coupling unit 110 that can be mounted.

저상형 전기버스(100)는 승하차를 위한 앞문과 뒷문 사이에는 저상의 바닥면을 유지하기 때문에 배터리결합부(110)를 확보할 수 없지만, 뒷바퀴(101)의 뒷부분은 바닥을 높게 만들 수 있어 이 공간을 이용하여 이동식 배터리모듈(200)을 장착할 수 있는 배터리결합부(110)를 확보할 수 있다.The low-floor electric bus 100 cannot secure the battery coupling part 110 because it maintains the low-floor bottom surface between the front door and the rear door for getting on and off, but the rear part of the rear wheel 101 can make the floor high. By using the space, it is possible to secure the battery coupling unit 110 to which the mobile battery module 200 can be mounted.

또한, 별도로 도시하지 않았으나 고상버스의 경우 전기버스(100)의 하부에 이동식 배터리모듈(200)을 수용하기 매우 용이하다. 따라서, 앞바퀴(102)와 뒷바퀴(101) 사이의 하부공간을 추가로 활용하여 복수의 배터리결합부(110)를 형성하고 각각의 배터리결합부(110)에 배터리가 내장되어 있는 이동식 배터리모듈(200)을 수용함으로써 장거리도 수월하게 주행하도록 할 수 있다.In addition, although not shown separately, in the case of a solid state bus, it is very easy to accommodate the mobile battery module 200 in the lower part of the electric bus 100 . Accordingly, a plurality of battery coupling units 110 are formed by additionally utilizing the lower space between the front wheel 102 and the rear wheel 101 , and a battery is embedded in each of the battery coupling units 110 in the removable battery module 200 . ) can be accommodated to make it easier to travel long distances.

여기서, 복수의 이동식 배터리모듈(200)이 교체되는 경우에도 각 이동식 배터리모듈(200)이 각각의 배터리결합부(110)에서 동시에 교체가 이루어지기 때문에 1개의 배터리를 교체하는 시간과 동일하게 복수의 배터리 교체가 가능하다. 따라서, 장거리 주행을 위해 이동식 배터리모듈(200)을 복수개 설치하더라도 충전공간으로부터 신속하게 배터리 교체가 가능하여 운행의 효율성을 증대시킬 수 있다.Here, even when a plurality of removable battery modules 200 are replaced, since each of the removable battery modules 200 is replaced at the same time in each battery coupling unit 110, the The battery can be replaced. Therefore, even if a plurality of removable battery modules 200 are installed for long-distance driving, the battery can be quickly replaced from the charging space, thereby increasing driving efficiency.

한편, 본 발명에 따른 전기버스 배터리 교체시스템을 설명하기에 앞서 발명의 동작에 필요한 필수 구성요소인 이동식 배터리모듈(200)과 와이어추(120)에 대하여 설명하도록 한다.On the other hand, before explaining the electric bus battery replacement system according to the present invention, the mobile battery module 200 and the wire weight 120, which are essential components necessary for the operation of the present invention, will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 배터리모듈의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어추의 단면도이다.2 is a block diagram of a mobile battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a wire weight according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 2를 참조하면, 이동식 배터리모듈(200)은 배터리가 내장되며 상기 배터리결합부(110)에 탈착될 수 있다. 상기 이동식 배터리모듈(200)은 바퀴(230)로서 모터가 장착된 4개의 메카넘휠을 포함하고, 내장된 배터리의 전기를 활용하여 모터에 동력을 공급하며, 바퀴(230)의 회전조합만으로 전진, 후진, 좌측이동, 우측이동, 좌회전, 우회전, 사선이동 등 자유자재로 이동이 가능하다.First, referring to FIG. 2 , the removable battery module 200 has a built-in battery and can be detached from the battery coupling unit 110 . The mobile battery module 200 includes four Mecanum wheels on which a motor is mounted as wheels 230, supplies power to the motor by utilizing electricity from a built-in battery, and advances only by the rotational combination of the wheels 230, Reverse, left movement, right movement, left turn, right turn, diagonal movement, etc. are possible freely.

따라서, 이동식 배터리모듈(200)의 제어부(미도시)의 신호에 따라 각 모터의 회전방향과 속도를 적절하게 제어하여 중량이 400kg 내외로 무거운 이동식 배터리모듈(200)이 전기버스(100) 하부의 이동평면(300) 위에서 배터리 교체공간과 충전공간 사이를 자유롭게 이동하도록 할 수 있다.Therefore, according to the signal of the control unit (not shown) of the mobile battery module 200, the rotation direction and speed of each motor are appropriately controlled so that the mobile battery module 200, which weighs about 400 kg, is located in the lower part of the electric bus 100. It is possible to freely move between the battery replacement space and the charging space on the moving plane 300 .

또한, 이동식 배터리모듈(200)에 카메라, 센서, 제어장치 등을 탑재하여 이동식 배터리모듈(200)이 자율주행으로 배터리 교체공간과 충전공간 사이의 이동이 가능하여 배터리의 무거운 중량으로 인한 사고위험성을 줄일 수 있다.In addition, since the mobile battery module 200 is equipped with a camera, a sensor, a control device, etc., it is possible to move between the battery replacement space and the charging space by autonomous driving, thereby reducing the risk of accidents due to the heavy weight of the battery. can be reduced

또한, 본 실시예에서는 이동식 배터리모듈(200)에 바퀴(230)가 설치된 형태로 설명하고 있지만, 바퀴(230)가 장착된 이동유닛에 바퀴(230)가 없는 배터리모듈을 싣고 이동유닛이 자율주행으로 배터리 교체공간과 충전공간 사이를 이동하는 방식으로 구성할 수도 있다.In addition, although the present embodiment is described in the form in which the wheels 230 are installed in the mobile battery module 200, the mobile unit is autonomously driven by loading the battery module without the wheels 230 on the mobile unit equipped with the wheels 230. It can also be configured in such a way that it moves between the battery replacement space and the charging space.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 이동식 배터리모듈(200)은 이동식 배터리모듈(200) 상면의 각 모서리에 형성되는 와이어추홀더모듈(240)을 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2 , the mobile battery module 200 may include a wire weight holder module 240 formed at each corner of the upper surface of the mobile battery module 200 .

와이어추홀더모듈(240)은 이동식 배터리모듈(200)이 배터리결합부(110)와 결합 및 분리 시에 후술하는 전기버스(100) 하부에 설치되는 와이어(130)와 연결하기 위한 모듈로서, 와이어추수용부(250), 배터리자석(260), 슬라이딩덮개(270)를 포함할 수 있다.The wire weight holder module 240 is a module for connecting the mobile battery module 200 to the wire 130 installed in the lower part of the electric bus 100 to be described later when the mobile battery module 200 is coupled to and separated from the battery coupling unit 110, the wire It may include a harvesting unit 250 , a battery magnet 260 , and a sliding cover 270 .

와이어추수용부(250)는 와이어추홀더모듈(240)의 중심에 형성되어 후술할 와이어추(120)를 수용하며, 하단 중심부에 영구자석으로 구성되는 배터리자석(260)이 설치된다.The wire weight receiving part 250 is formed in the center of the wire weight holder module 240 to accommodate the wire weight 120 to be described later, and a battery magnet 260 composed of a permanent magnet is installed in the center of the lower end.

슬라이딩덮개(270)는 와이어추수용부(250)의 양 측에 결합되어 상기 와이어추수용부(250)의 상면을 폐쇄할 수 있으며 후술할 와이어추(120)의 중심을 상기 와이어추홀더모듈(240)의 특정위치에 고정시킬 수 있다.The sliding cover 270 is coupled to both sides of the wire harvesting portion 250 to close the upper surface of the wire harvesting portion 250, and the center of the wire weight 120 to be described later is the wire weight holder module 240. It can be fixed in a specific position of

여기서, 이동식 배터리모듈(200)은 후술할 와이어추(120)의 원통을 감싸도록 상기 슬라이딩덮개(270) 하부에 형성되는 반원형함몰부(미도시) 및 상기 슬라이딩덮개(270)를 개폐하도록 작동하는 슬라이딩유닛(미도시)를 더 포함할 수 있다. 반원형함몰부에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.Here, the movable battery module 200 operates to open and close a semi-circular depression (not shown) formed under the sliding cover 270 and the sliding cover 270 so as to surround the cylinder of the wire weight 120 to be described later. It may further include a sliding unit (not shown). A detailed description of the semi-circular depression will be provided later.

다음으로 도 3을 참조하면, 와이어추(120)는 원통(121), 원판(122), 와이어자석(160)을 포함할 수 있다.Next, referring to FIG. 3 , the wire weight 120 may include a cylinder 121 , a disk 122 , and a wire magnet 160 .

원통(121)은 상단과 하단이 개방되어 각각 원판(121) 및 와이어자석(160)이 결합된다.The cylinder 121 has an upper end and a lower end open so that the disk 121 and the wire magnet 160 are coupled to each other.

원판(121)은 와이어(130)가 삽입되도록 중앙에 원판구멍(123)이 형성되어 원통(121)의 상단 개방부에 결합한다. 여기서, 와이어(130)의 끝단에는 와이어고정유닛(124)이 결합되어 있고 상기 원판구멍(123)은 와이어고정유닛(124)보다 훨씬 작은 직경으로 형성되어 와이어고정유닛(124)이 원판(122)에 의하여 원통(121) 내부에 고정됨으로써, 와이어(130)가 이동식 배터리모듈(200)을 들어올릴 때 원통(121)에서 빠지지 않도록 하며 이동식 배터리모듈(200)의 무게를 와이어(130)로 전달할 수 있다.The disk 121 has a disk hole 123 formed in the center so that the wire 130 is inserted, and is coupled to the upper open portion of the cylinder 121 . Here, the wire fixing unit 124 is coupled to the end of the wire 130, and the disk hole 123 is formed with a much smaller diameter than the wire fixing unit 124 so that the wire fixing unit 124 is the disk 122. By being fixed inside the cylinder 121 by the , the wire 130 does not fall out of the cylinder 121 when the portable battery module 200 is lifted, and the weight of the portable battery module 200 can be transferred to the wire 130 . there is.

와이어자석(160)은 영구자석으로 구성되어 원통(121)의 하단 개방부에 결합된다. 와이어자석(160)은 상기 배터리자석(260)과 결합되어 와이어(130)가 이동식 배터리모듈(200)을 들어올리도록 할 수 있다.The wire magnet 160 is composed of a permanent magnet and is coupled to the lower opening of the cylinder 121 . The wire magnet 160 may be coupled to the battery magnet 260 so that the wire 130 lifts the mobile battery module 200 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기버스 배터리 교체시스템의 구성도이다.4 is a block diagram of an electric bus battery replacement system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전기버스 배터리 교체 시스템은 전기버스(100)의 하부에 형성되는 배터리결합부(110) 및 상기 배터리결합부(110)에 탈착가능하게 결합되는 이동식 배터리모듈(200)을 포함하되, 상기 배터리결합부(110)에는 와이어추모듈(111)이 구비되고, 상기 이동식 배터리모듈(200)에는 와이어추홀더모듈(240)이 구비되어, 상기 와이어추모듈(111)이 상기 와이어추홀더모듈(240)과 결합 및 해제됨으로써 상기 이동식 배터리모듈(200)을 탈착시킨다. 4, the electric bus battery replacement system according to the present invention is a battery coupling unit 110 formed in the lower portion of the electric bus 100 and a removable battery module detachably coupled to the battery coupling unit 110 ( 200), but the battery coupling unit 110 is provided with a wire weight module 111, the mobile battery module 200 is provided with a wire weight holder module 240, the wire weight module 111 By being coupled and released with the wire weight holder module 240 , the removable battery module 200 is detached.

상기 배터러결합부(110)는 전기버스(100)의 하부에 형성되어 상기 이동식 배터리모듈(200)을 수용할 수 있는 공간을 확보하면서 상기 이동식 배터리모듈(200)을 결합시킬 수 있는 와이어추모듈(111)을 구비한다.The battery coupling unit 110 is formed in the lower portion of the electric bus 100 to secure a space for accommodating the portable battery module 200 and a wire weight module capable of coupling the portable battery module 200 . (111) is provided.

상기 와이어추모듈(111)은 와이어추(120)와 상기 와이어추(120)에 결합되어 있는 와이어자석(160), 그리고 일단은 상기 와이어추(120)와 연결되되 타단은 견인모터(150)와 연결되어 있는 와이어(130)를 포함한다.The wire weight module 111 is a wire weight 120 and a wire magnet 160 coupled to the wire weight 120, and one end is connected to the wire weight 120 and the other end is a traction motor 150 and It includes a connected wire 130 .

상기 와이어추(120)의 구체적인 구성은 전술하였으므로 여기서는 생략한다.Since the detailed configuration of the wire weight 120 has been described above, it is omitted here.

한편, 상기 배터리 결합부(110)는 상기 이동식 배터리모듈(200)이 결합시에 이동식 배터리모듈(200)을 더욱 견고하게 결합하기 위한 배터리 고정유닛(190)을 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 고정유닛(190)은 판 형태로 구성되어 슬라이딩 형식으로 이동할 수 있어 상기 이동식 배터리모듈(200)의 하부를 고정할 수 있다. On the other hand, the battery coupling unit 110 may further include a battery fixing unit 190 for more firmly coupling the removable battery module 200 when the removable battery module 200 is coupled. The battery fixing unit 190 is configured in a plate shape and can be moved in a sliding manner, so that the lower portion of the movable battery module 200 can be fixed.

이동식 배터리모듈(200)은 바퀴(230)와 와이어추홀더모듈(240)을 포함할 수 있으며, 상기 와이어추홀더모듈(240)은 와이어추수용부(250), 배터리 자석(260), 슬라이딩덮개(270)를 포함할 수 있다.The removable battery module 200 may include a wheel 230 and a wire weight holder module 240, and the wire weight holder module 240 includes a wire harvesting unit 250, a battery magnet 260, and a sliding cover ( 270) may be included.

배터리(미도시)는 이동식 배터리모듈(200)에 내장되어, 이동식 배터리모듈(200) 상단부에 구비되는 충전단자(미도시)를 통해 충전공간에서 충전되거나 무선충전모듈이 장착되어 무선충전 방식을 적용할 수 있다.The battery (not shown) is embedded in the mobile battery module 200, and is charged in a charging space through a charging terminal (not shown) provided at the upper end of the mobile battery module 200, or a wireless charging module is mounted to apply a wireless charging method. can do.

바퀴(230)는 메카넘휠로 구성될 수 있으며, 각 모서리에 4개가 장착되고, 상기 메카넘휠 각각에 모터가 장착되어 상기 배터리(미도시)의 전기를 활용하여 모터에 동력이 공급되며, 바퀴(230)의 회전조합만으로 전진, 후진, 좌측이동, 우측이동, 좌회전, 우회전, 사선이동 등 자유자재로 이동이 가능하다.The wheel 230 may be composed of a Mecanum wheel, and four are mounted on each corner, and a motor is mounted on each of the Mecanum wheel, so that power is supplied to the motor using electricity from the battery (not shown), and the wheel ( 230), you can freely move forward, backward, move left, move right, turn left, turn right, move diagonally, etc.

와이어추홀더모듈(240)은 이동식 배터리모듈(200) 상면의 각 모서리에 형성되어 상기 와이어추(120)를 수용할 수 있다.The wire weight holder module 240 is formed at each corner of the upper surface of the mobile battery module 200 to accommodate the wire weight 120 .

또한, 와이어추홀더모듈(240)은 상기 와이어추홀더모듈(240) 중심에 형성되어 와이어추(120)를 수용하는 와이어추수용부(250), 상기 와이어추수용부(250)의 하단 중심부에 결합되는 배터리자석(260) 및 상기 와이어추수용부(250) 양 측에 결합되어 상기 와이어추수용부(250)를 개폐하는 슬라이딩덮개(270)를 포함할 수 있다.In addition, the wire weight holder module 240 is formed in the center of the wire weight holder module 240 to receive the wire weight receiving portion 250 for accommodating the wire weight 120, the wire weight receiving portion 250 is coupled to the lower center of the A battery magnet 260 and a sliding cover 270 coupled to both sides of the wire harvesting part 250 to open and close the wire harvesting part 250 may be included.

구체적인 동작에 관련하여서는 후술하는 전기버스 배터리 교체방법에서 설명한다.A detailed operation will be described in the electric bus battery replacement method to be described later.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기버스 배터리 교체방법의 순서도이다.5 is a flowchart of an electric bus battery replacement method according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기버스 배터리 교체방법은 진입단계(S100), 제1 이동식 배터리모듈 분리단계(S200), 제1 이동식 배터리모듈 이동단계(S300), 제1 이동식 배터리모듈 충전단계(S400), 제2 이동식 배터리모듈 이동단계(S500), 제2 이동식 배터리모듈 결합단계(S600) 및 제2 이동식 배터리모듈 고정단계(S700)를 포함한다.5, the electric bus battery replacement method according to an embodiment of the present invention includes an entry step (S100), a first removable battery module separation step (S200), a first removable battery module moving step (S300), a first It includes a mobile battery module charging step (S400), a second removable battery module moving step (S500), a second removable battery module combining step (S600), and a second removable battery module fixing step (S700).

먼저, 진입단계(S100)에서는 제1 이동식 제1 이동식 배터리모듈(200`)에서 공급되는 전기로 주행하는 전기버스(100)가 제1 이동식 배터리모듈(200`)을 분리하고 미리 충전되어 있는 제2 이동식 배터리모듈(200``)로 교체하기 위하여 교체공간으로 진입한다.First, in the entry step (S100), the electric bus 100 that runs on electricity supplied from the first mobile first mobile battery module 200 ′ separates the first mobile battery module 200 ′ and is charged in advance. 2 Enter the replacement space to replace the removable battery module (200``).

여기서, 제1 이동식 배터리모듈(200`) 및 제2 이동식 배터리모듈(200``)은 전기버스(100)에 장착되어 있다가 분리되는 배터리와 충전공간에 이미 충전되어 있다가 전기버스(100)에 결합되는 배터리의 구분을 위한 명칭으로 특정 배터리로 한정되는 것이 아니며, 동일한 구성으로 이루어져 동일한 기능을 수행할 수 있다.Here, the first mobile battery module 200 ′ and the second mobile battery module 200 ″ are already charged in the battery and the charging space that are mounted on the electric bus 100 and are separated from the electric bus 100 . This is a name for classifying the battery coupled to the , and is not limited to a specific battery, and may have the same configuration and perform the same function.

즉, 제1 이동식 배터리모듈(200`)은 배터리결합부(110)에서 분리되어 충전되기까지의 모든 이동식 배터리모듈(200)을 포함하고, 제2 이동식 배터리모듈(200``)은 완충되어 배터리 교체를 위해 전기버스(100)로 이동하여 배터리결합부(110)에 결합되고 다시 분리되기 전까지의 모든 이동식 배터리모듈(200)을 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 이동식 배터리모듈(200)이 수행하는 단계에 따라 제1 이동식 배터리모듈(200`) 및 제2 이동식 배터리모듈(200``) 둘 중 어느 하나로 지칭될 수 있다.That is, the first mobile battery module 200 ′ includes all the mobile battery modules 200 that are separated from the battery coupling unit 110 and charged, and the second mobile battery module 200 ′ is fully charged and the battery is charged. It may move to the electric bus 100 for replacement and include all the removable battery modules 200 before being coupled to the battery coupling unit 110 and separated again. Accordingly, depending on the steps performed by one removable battery module 200, it may be referred to as either one of the first removable battery module 200' and the second removable battery module 200''.

제1 이동식 배터리모듈 분리단계(S200)에서는 상기 교체공간으로 진입한 전기버스(100)의 제1 이동식 배터리모듈(200`)을 배터리결합부(110) 하부의 이동평면(300)으로 분리한다. In the first removable battery module separation step (S200), the first removable battery module 200 ′ of the electric bus 100 that has entered the replacement space is separated by the moving plane 300 under the battery coupling unit 110 .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이동식 배터리모듈 착지단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이동식 배터리모듈 와이어추분리단계를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the first removable battery module landing step according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a view for explaining the first removable battery module wire weight separation step according to an embodiment of the present invention am.

제1 이동식 배터리모듈 분리단계(S200)는 제1 이동식 배터리모듈 착지단계(S210) 및 제1 이동식 배터리모듈 와이어추분리단계(S220)를 포함할 수 있다.The first removable battery module separation step (S200) may include a first removable battery module landing step (S210) and a first removable battery module wire weight separation step (S220).

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 이동식 배터리모듈 착지단계(S210)에서는 전기버스(100) 하부에 설치되는 견인기어(140)를 견인모터(150)로 작동시켜 와이어(130)를 풀며 배터리결합부(110)에 결합되어 있던 제1 이동식 배터리모듈(200`)을 교체공간의 이동평면(300)으로 착지시킨다.6, in the first mobile battery module landing step (S210), the traction gear 140 installed in the lower part of the electric bus 100 is operated by the traction motor 150 to loosen the wire 130 and combine the battery. The first movable battery module 200 ′ coupled to the unit 110 is landed on the moving plane 300 of the replacement space.

다음으로 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 이동식 배터리모듈 와이어추분리단계(S220)에서는 슬라이딩유닛(미도시)으로 와이어추홀더모듈(240`)의 슬라이딩덮개(270`)를 개방하고 견인기어(140)로 와이어(130)를 감아 올려 제1 이동식 배터리모듈(200`)을 와이어추(120)와 분리시킨다. 이 때 제1 이동식 배터리모듈(200`)의 배터리자석(260`)과 와이어추(120)의 와이어자석(160)의 자력은 상기 제1 이동식 배터리모듈(200`)의 무게보다 약하여 슬라이딩덮개(270`)가 해제되면 견인모터(150)의 견인력으로 와이어추(120)만 충분히 들어올릴 수 있다. 또한, 전자석을 사용하거나 별도의 이동식 배터리모듈(200)을 고정하는 고정장치를 사용할 수도 있다.Next, as shown in FIG. 7, in the first removable battery module wire weight separation step (S220), the sliding unit (not shown) opens the sliding cover 270' of the wire weight holder module 240' with a sliding unit (not shown), and the traction gear The wire 130 is wound up by 140 to separate the first mobile battery module 200 ′ from the wire weight 120 . At this time, the magnetic force of the battery magnet 260 ′ of the first mobile battery module 200 ′ and the wire magnet 160 of the wire weight 120 is weaker than the weight of the first mobile battery module 200 ′, so the sliding cover ( When 270 ′) is released, only the wire weight 120 can be sufficiently lifted by the traction force of the traction motor 150 . In addition, an electromagnet may be used or a fixing device for fixing a separate removable battery module 200 may be used.

제1 이동식 배터리모듈 이동단계(S300)에서는 제1 이동식 배터리모듈 분리단계(S200)에서 분리된 제1 이동식 배터리모듈(200`)이 충전을 하기 위하여 충전공간으로 이동하고, 제1 이동식 배터리모듈 충전단계(S400)에서는 발전소에서 공급하는 전기를 이용하여 상기 충전공간에서 제1 이동식 배터리모듈(200`)을 충전한다.In the first removable battery module moving step (S300), the first removable battery module (200 ′) separated in the first removable battery module separating step (S200) moves to the charging space for charging, and the first removable battery module is charged In step S400, the first mobile battery module 200' is charged in the charging space using electricity supplied from the power plant.

상기 충전공간은 제1 이동식 배터리모듈(200`)의 충전이 이루어지는 충전실이 수직 다단으로 구성되는 충전유닛과, 제1 이동식 배터리모듈(200`)을 적재하여 각각의 충전실로 승강시키는 승강유닛을 포함할 수 있다. 이 때 제1 이동식 배터리모듈(200`)은 자율주행으로 충전실까지 이동할 수 있다.The charging space includes a charging unit in which the charging chamber in which the first mobile battery module 200' is charged is configured in vertical multi-stage, and a lifting unit for loading and unloading the first mobile battery module 200' to each charging chamber. may include At this time, the first mobile battery module 200 ′ may move to the charging room by autonomous driving.

또한, 충전실 상부에 견인장치를 설치하고 와이어추(120)를 제1 이동식 배터리모듈(200`)의 와이어추홀더모듈(240`)에 연결하여 제1 이동식 배터리모듈(200`)을 들어올리면 제1 이동식 배터리모듈(200`)의 위치가 자동으로 조정되며 배터리 충전단자가 설치된 충전실배터리결합부(미도시)로 삽입되어 제1 이동식 배터리모듈(200`)의 상단부에 구비되는 충전단자와 충전실배터리결합부(미도시)의 충전단자와 결합할 수 있어 충전할 수 있고, 또는 제1 이동식 배터리모듈(200`) 및 충전실배터리결합부(미도시)에 무선충전모듈을 장착하여 무선충전 방식을 적용하여 충전할 수 있다.In addition, when the traction device is installed in the upper part of the charging chamber and the wire weight 120 is connected to the wire weight holder module 240 ′ of the first mobile battery module 200 ′, the first mobile battery module 200 ′ is lifted. The position of the first mobile battery module 200 ′ is automatically adjusted, and the battery charging terminal is inserted into the charging chamber battery coupling part (not shown) in which the charging terminal is provided at the upper end of the first mobile battery module 200 ′. It can be charged because it can be combined with the charging terminal of the charging room battery coupling unit (not shown), or by installing a wireless charging module in the first removable battery module 200 ′ and the charging room battery coupling unit (not shown). It can be charged by applying the charging method.

각 충전실에 설치되는 충전단자는 전기 공급 및 차단이 전자스위치로 작동되며 모든 과정은 발전소의 심야시간에 발생하는 저렴한 잉여전기를 활용하여 충전이 이루어지도록 제어장치가 구성됨으로써, 전기버스(100)의 배터리 충전에 드는 비용을 절감하여 경제성을 높일 수 있다.The charging terminal installed in each charging room is operated by an electronic switch to supply and cut off electricity, and the control device is configured so that charging is performed using cheap surplus electricity generated in the late night time of the power plant. It is possible to increase economic efficiency by reducing the cost of charging the battery.

제2 이동식 배터리모듈 이동단계(S500)에서는 상기 충전공간에서 미리 충전되어 있는 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 상기 교체공간에 위치한 배터리결합부(110) 하부의 이동평면(300)으로 이동시킨다.In the second mobile battery module moving step (S500), the second mobile battery module 200 ″ previously charged in the charging space is moved to the moving plane 300 under the battery coupling unit 110 located in the replacement space. make it

제2 이동식 배터리모듈 결합단계(S600)에서는 배터리결합부(110) 하부에 위치한 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 들어올려 배터리결합부(110)에 결합시킨다.In the second removable battery module coupling step (S600), the second movable battery module 200 ″ located under the battery coupling unit 110 is lifted and coupled to the battery coupling unit 110 .

제2 이동식 배터리모듈 결합단계(S600)는 제2 이동식 배터리모듈 와이어연결단계(S610), 제2 이동식 배터리모듈 위치조정단계(S620) 및 제2 이동식 배터리모듈 삽입단계(S630)를 포함할 수 있다.The second removable battery module coupling step (S600) may include a second removable battery module wire connection step (S610), a second removable battery module position adjustment step (S620), and a second removable battery module insertion step (S630). .

제2 이동식 배터리모듈 와이어연결단계(S610)에서는 견인장치에 감긴 와이어(130)를 풀어 와이어추(120)를 내려서 상기 제2 이동식 배터리모듈(200``)에 형성되는 와이어추홀더모듈(240``)과 연결한다.In the second mobile battery module wire connection step (S610), the wire weight holder module 240' is formed in the second mobile battery module 200'' by unwinding the wire 130 wound around the traction device and lowering the wire weight 120. `) to connect.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 와이어추삽입단계 및 제2 이동식 배터리모듈 자석결합단계를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the second movable battery module wire weight insertion step and the second movable battery module magnet coupling step according to an embodiment of the present invention.

상기 제2 이동식 배터리모듈 와이어연결단계(S610)는 제2 이동식 배터리모듈 와이어추삽입단계(S611), 제2 이동식 배터리모듈 자석결합단계(S612) 및 제2 이동식 배터리모듈 와이어추고정단계(S613)를 포함할 수 있다.The second movable battery module wire connection step (S610) includes a second movable battery module wire weight insertion step (S611), a second movable battery module magnet coupling step (S612), and a second movable battery module wire weight fixing step (S613) may include

도 8에 도시된 바와 같이, 제2 이동식 배터리모듈 와이어추삽입단계(S611)에서는 견인기어(140)에서 도르래(170)를 거쳐 내려오는 와이어(130)에 연결된 와이어추(120)를 제2 이동식 배터리모듈(200``)에 형성된 와이어추홀더모듈(240``) 내부의 와이어추수용부(250``)에 삽입한다.As shown in Fig. 8, in the second movable battery module wire weight insertion step (S611), the wire weight 120 connected to the wire 130 coming down from the traction gear 140 through the pulley 170 is a second movable type. It is inserted into the wire weight receiving part (250'') inside the wire weight holder module 240'' formed in the battery module 200''.

제2 이동식 배터리모듈 자석결합단계(S612)에서는 와이어추(120)에 결합되어 있는 와이어자석(160)과 와이어추수용부(250``)에 결합되어 있는 배터리자석(260``)이 자성에 의해 서로 결합된다.In the second mobile battery module magnet coupling step (S612), the wire magnet 160 coupled to the wire weight 120 and the battery magnet 260`` coupled to the wire weight receiving part 250`` are magnetically are combined with each other

상기 와이어자석(160)과 상기 배터리자석(260``)은 영구자석으로 구성되어 와이어추(120)가 와이어추수용부(250``)에 삽입될 시, 와이어추수용부(250``) 중앙에 결합되는 배터리자석(260``)이 자성에 의해 와이어(130)에 매달린 와이어추(120)를 끌어당겨 와이어추(120)가 와이어추수용부(250``)의 중심을 향해 결합된다. 따라서, 와이어추수용부(250``)의 크기를 작게 만들어도 와이어추(120)가 자성에 의해 와이어추수용부(250``) 내부로 정확히 삽입될 수 있다.The wire magnet 160 and the battery magnet 260'' are composed of permanent magnets, and when the wire weight 120 is inserted into the wire harvesting part 250'', it is located in the center of the wire harvesting part 250''. The coupled battery magnet 260 ″ pulls the wire weight 120 suspended from the wire 130 by magnetism, and the wire weight 120 is coupled toward the center of the wire weight receiving portion 250 ″. Accordingly, even if the size of the wire harvesting portion (250'') is made small, the wire weight 120 can be accurately inserted into the wire harvesting portion (250'') by magnetism.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 와이어추고정단계를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a second mobile battery module wire weight fixing step according to an embodiment of the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 와이어추고정단계(S613)에서는 와이어추홀더모듈(240``)에 구비되어 있는 슬라이딩덮개(270``)가 와이어추수용부(250``)를 닫으며 와이어추(120)의 중심을 와이어추수용부(250``)의 특정위치에 고정시킨다. 즉, 2개로 구성되는 상기 슬라이딩덮개(270``)를 닫으면 각 슬라이딩덮개(270``)에 형성되어 있는 반원형함몰부(미도시) 2개가 만나서 와이어추(120)의 원통(121)을 고정할 수 있는 원형함몰부(미도시)를 형성하게 되고, 상기 원형함몰부가 상기 원통(121)을 밀어내면서 와이어추수용부(250``)의 중심으로 이동시켜 와이어추홀더모듈(240``)에 와이어추(120)의 중심위치를 고정시키게 된다.As shown in FIG. 9, in the wire weight fixing step (S613), the sliding cover 270 `` provided in the wire weight holder module 240`` closes the wire weight receiving part 250`` and the wire weight The center of (120) is fixed to a specific position of the wire harvesting portion (250''). That is, when the sliding cover 270 ″ consisting of two is closed, two semi-circular depressions (not shown) formed on each sliding cover 270 ″ meet to fix the cylinder 121 of the wire weight 120 . A circular depression (not shown) that can be formed is formed, and the circular depression is moved to the center of the wire weight receiving part 250 `` while pushing the cylinder 121 to the wire weight holder module 240 ``. The central position of the wire weight 120 is fixed.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 위치조정단계를 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining a second mobile battery module position adjustment step according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 위치조정단계(S620)에서는 견인기어(140)를 작동시켜 와이어(130)로 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 공중으로 천천히 들어올리면 중력에 의하여 제2 이동식 배터리모듈(200``)이 전기버스(100)의 배터리결합부(110)에 삽입되는 위치로 자동으로 조정되어 제2 이동식 배터리모듈(200``) 결합 시에 견인기어(140)와 연결된 도르래(170)의 수직와이어중심위치(180)와 와이어추홀더모듈(240``)에 연결되어있는 와이어(130) 중심위치의 오차를 1mm 이내로 감소시키고 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 정확하게 배터리결합부(110)에 삽입하는 것이 가능하다.Referring to FIG. 10 , in the position adjustment step (S620), when the traction gear 140 is operated to slowly lift the second mobile battery module 200 `` into the air with the wire 130, the second mobile battery module by gravity (200 ``) is automatically adjusted to the position to be inserted into the battery coupling unit 110 of the electric bus 100, and the pulley 170 connected to the traction gear 140 when the second mobile battery module 200 `` is coupled. ) of the vertical wire center position 180 and the wire 130 connected to the wire weight holder module 240`` reduce the error to within 1mm and accurately connect the second mobile battery module 200`` to the battery. It is possible to insert into the part 110 .

즉, 제2 이동식 배터리모듈(200``)이 자율주행으로 배터리결합부(110) 하부의 이동평면(300)으로 정차하며 발생할 수 있는 약 100mm의 위치오차를 와이어자석(160)과 배터리자석(260``) 간의 자성에 의한 결합을 통해 10mm 이하의 위치오차로 감소시키고, 와이어추홀더모듈(240``)의 슬라이딩덮개(270``)를 닫으며 1mm 이하의 위치오차로 감소시키며, 와이어(130)가 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 공중으로 들면서 발생하는 무게에 의한 중력에 의하여 위치가 자동으로 조정되어 1mm 이내의 위치오차로 제2 이동식 배터리모듈(200``)의 위치 정확도를 확보할 수 있다. 이처럼 여러번의 오차 감소단계를 거쳐 최종적으로 전기버스(100)와 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 정확하게 결합할 수 있다.That is, a position error of about 100 mm that may occur when the second mobile battery module 200 `` stops on the moving plane 300 under the battery coupling unit 110 by autonomous driving is corrected by the wire magnet 160 and the battery magnet ( 260``) to reduce the position error to less than 10mm through magnetic coupling between The position of the second mobile battery module (200'') is automatically adjusted by gravity due to the weight generated while the 130 lifts the second mobile battery module (200'') in the air, and the position of the second mobile battery module (200'') is within 1 mm with a position error. accuracy can be ensured. As such, it is possible to accurately combine the electric bus 100 and the second mobile battery module 200 ″ through a number of error reduction steps.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 삽입단계를 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining a second removable battery module insertion step according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 제2 이동식 배터리모듈 삽입단계(S630)에서는 위치가 조정된 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 견인장치로 더 견인하면 전기버스(100)의 배터리결합부(110) 속으로 들어가서 완전히 밀착이 이루어지고 견인모터(150)의 회전이 중단되며 제2 이동식 배터리모듈(200``) 삽입을 완료한다.Referring to FIG. 11 , in the second removable battery module insertion step ( S630 ), when the second movable battery module 200 `` whose position is adjusted is further towed with a traction device, the battery coupling unit 110 of the electric bus 100 . It enters the inside and is completely in close contact, the rotation of the traction motor 150 is stopped, and the insertion of the second mobile battery module 200 ″ is completed.

여기서, 본 발명에 따른 전기버스 배터리 교체방법에 의하면, 견인장치에 장착되는 와이어(130)는 인장강도가 큰 금속선이나 탄소섬유 등을 사용해서 만들거나 체인 등으로 구성할 수 있으며, 와이어(130) 4개로 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 들어 올릴 수 있을 만큼 충분히 큰 장력을 가지도록 만드는 것이 바람직하다.Here, according to the electric bus battery replacement method according to the present invention, the wire 130 mounted on the traction device may be made using a metal wire or carbon fiber having high tensile strength, or may be composed of a chain, etc., and the wire 130 It is preferable to make it to have a tension large enough to lift the second removable battery module 200'' by four.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 이동식 배터리모듈 고정단계를 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining a second removable battery module fixing step according to an embodiment of the present invention.

제2 이동식 배터리모듈 고정단계(S700)에서는 배터리결합부(110) 하부의 측면에 설치된 배터리고정유닛(190)으로 배터리결합부(110)에 삽입된 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 고정한다.In the second mobile battery module fixing step (S700), the second mobile battery module 200`` inserted into the battery coupling part 110 is fixed with the battery fixing unit 190 installed on the lower side of the battery coupling part 110. do.

상기 배터리고정유닛(190)은 제2 이동식 배터리모듈(200``)을 확실하게 지지하여 주행 과정에서 발생하는 다양한 충격에도 제2 이동식 배터리모듈(200``)이 배터리결합부(110)에 밀착될 수 있도록 지지하는 장치로, 본 발명에서 적용한 슬라이딩 방식뿐만 아니라 힌지 방식을 포함한 다양한 방식을 적용할 수 있다.The battery fixing unit 190 securely supports the second mobile battery module 200 ″ so that the second mobile battery module 200 ″ is in close contact with the battery coupling unit 110 despite various shocks occurring during the driving process. As a device for supporting so as to be possible, various methods including the hinge method as well as the sliding method applied in the present invention can be applied.

한편, 배터리고정유닛(190)은 배터리결합부(110)의 마주보는 2개 면 이상에 설치하는 것이 바람직하다.On the other hand, the battery fixing unit 190 is preferably installed on two or more facing surfaces of the battery coupling unit (110).

또한, 본 발명에 따른 전기버스 배터리 교체방법은 충전공간에서 제1 이동식 배터리모듈(200`)을 발전소에 필요한 예비전력을 공급하는 ESS 장치의 일부로 활용하는 ESS 활용단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the electric bus battery replacement method according to the present invention may further include the ESS utilization step of utilizing the first mobile battery module 200 ′ in the charging space as a part of the ESS device for supplying spare power required for the power plant.

ESS 장치는 배터리로 전기를 저장하여 필요 시 발전소를 대신하여 전력망에 전력을 공급하는 장치로, 전기버스(100)에서 분리한 제1 이동식 배터리모듈(200`)을 이용하여 충전공간에 설치하면 전기버스(100)의 배터리 교체 시간과 전기수요가 최대로 발생하는 시간의 차이를 이용하여 최대 전기수요 시간에 대비한 예비전력을 공급하는 장치로 구성할 수 있다.The ESS device is a device that stores electricity as a battery and supplies power to the power grid instead of a power plant when necessary. When installed in a charging space using the first mobile battery module 200 ′ separated from the electric bus 100 It can be configured as a device for supplying spare power in preparation for the maximum electricity demand time by using the difference between the battery replacement time of the bus 100 and the time when the electricity demand is maximum.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기버스 배터리 교체방법은 대형 전기버스(100) 뿐만 아니라 미니버스나 굴절버스 등 모든 전기버스(100)의 종류를 불문하고 적용될 수 있다.As described above, the electric bus battery replacement method according to the present invention can be applied regardless of the type of all electric buses 100 such as minibuses or articulated buses as well as large electric buses 100 .

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.As described above, although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described with reference to the drawings, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is not limited to the scope of the present invention as claimed in the claims. Various modifications are possible by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.

100 : 전기버스 　 101 : 뒷바퀴
102 : 앞바퀴 103 : 뒷출입문
104 : 앞출입문 110 : 배터리결합부
111 : 와이어추모듈 120 : 와이어추
130 : 와이어 140 : 견인기어
150 : 견인모터 160 : 와이어자석
170 : 도르래
180 : 수직와이어중심위치 190 : 배터리고정유닛
200, 200`, 200`` : 이동식 배터리모듈
230, 230`, 230`` : 바퀴
240, 240`, 240`` : 와이어추홀더모듈
250, 250`, 250`` : 와이어추수용부
260, 260`, 260`` : 배터리자석
270, 270`, 270`` : 슬라이딩덮개
300 : 이동평면100: electric bus 101: rear wheel
102: front wheel 103: rear door
104: front door 110: battery coupling part
111: wire weight module 120: wire weight
130: wire 140: traction gear
150: traction motor 160: wire magnet
170 : pulley
180: vertical wire center position 190: battery fixing unit
200, 200`, 200`` : Removable battery module
230, 230`, 230`` : wheel
240, 240`, 240``: wire weight holder module
250, 250`, 250``: wire harvesting part
260, 260`, 260`` : battery magnet
270, 270`, 270`` : sliding cover
300: moving plane

Claims (6)

전기버스의 하부에 형성되는 배터리결합부; 및
상기 배터리결합부에 탈착가능하게 결합되는 이동식 배터리모듈을 포함하되,
상기 배터리결합부는 와이어추모듈을 포함하고,
상기 이동식 배터리모듈에는 와이어추홀더모듈을 포함하여,
상기 와이어추모듈과 상기 와이어추홀더모듈이 결합 및 해제되어 상기 이동식 배터리모듈이 탈착되는 것을 특징으로 하는 전기버스 배터리 교체시스템.a battery coupling unit formed in the lower part of the electric bus; and
Including a removable battery module detachably coupled to the battery coupling portion,
The battery coupling unit includes a wire weight module,
The mobile battery module includes a wire weight holder module,
The electric bus battery replacement system, characterized in that the wire weight module and the wire weight holder module are coupled and released so that the movable battery module is detached. 제1항에 있어서,
상기 와이어추모듈은,
와이어추;
일단이 상기 와이어추와 결합되는 와이어; 및
상기 와이어의 타단에 결합되는 견인모터를 포함하되,
상기 와이어추에는 와이어자석이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기버스 배터리 교체시스템.According to claim 1,
The wire weight module,
wire weight;
a wire having one end coupled to the wire weight; and
Including a traction motor coupled to the other end of the wire,
Electric bus battery replacement system, characterized in that the wire weight is provided with a wire magnet. 제2항에 있어서,
상기 와이어추홀더모듈은,
상기 와이어추홀더모듈의 중심에 형성되어 상기 와이어추를 수용하는 와이어추수용부; 및
상기 와이어추수용부의 하단 중심부에 결합되는 배터리자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기버스 배터리 교체시스템.3. The method of claim 2,
The wire weight holder module,
a wire weight receiving portion formed in the center of the wire weight holder module to accommodate the wire weight; and
Electric bus battery replacement system, characterized in that it comprises a battery magnet coupled to the lower center of the wire harvesting portion. 제3항에 있어서,
상기 와이어추홀더모듈은,
상기 와이어추수용부 양 측에 결합되어 상기 와이어추수용부를 개폐하는 슬라이딩덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기버스 배터리 교체시스템.4. The method of claim 3,
The wire weight holder module,
The electric bus battery replacement system further comprising a sliding cover coupled to both sides of the wire harvesting part to open and close the wire harvesting part. 제1항에 있어서,
상기 배터리결합부는,
상기 이동식 배터리모듈이 결합되었을 때 상기 이동식 배터리모듈의 하부를 고정하는 배터리고정유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기버스 배터리 교체시스템.According to claim 1,
The battery coupling unit,
Electric bus battery replacement system, characterized in that it further comprises a battery fixing unit for fixing the lower portion of the removable battery module when the removable battery module is coupled. 전기버스의 하부에 형성되는 배터리결합부와 상기 배터리결합부에 탈착가능하게 결합되는 이동식 배터리모듈을 포함하는 전기버스 배터리 교체시스템의 배터리 교체방법에 있어서,
제1 이동식 배터리모듈을 상기 배터리결합부로부터 분리시키는 제1 이동식 배터리모듈 분리단계;
분리된 상기 제1 이동식 배터리모듈이 충전공간으로 자율 이동하는 제1 이동식 배터리모듈 이동단계;
상기 충전공간에서 상기 제1 이동식 배터리모듈을 충전하는 제1 이동식 배터리모듈 충전단계;
상기 충전공간에서 미리 충전되어 있는 제2 이동식 배터리모듈을 상기 배터리결합부 하부로 자율 이동시키는 제2 이동식 배터리모듈 이동단계; 및
상기 배터리결합부 하부에 위치한 상기 제2 이동식 배터리모듈을 상기 배터리결합부에 결합시키는 제2 이동식 배터리모듈 결합단계를 포함하되,
상기 배터리결합부는 와이어추모듈을 포함하고, 상기 제1 및 제2 이동식 배터리모듈에는 각각 와이어추홀더모듈을 포함하여, 상기 와이어추모듈과 상기 와이어추홀더모듈이 결합 및 해제되어 상기 제1 및 제2 이동식 배터리모듈이 탈착되는 것을 특징으로 하는 전기버스 배터리 교체방법.In the battery replacement method of the electric bus battery replacement system comprising a battery coupling part formed in the lower part of the electric bus and a mobile battery module detachably coupled to the battery coupling part,
a first removable battery module separation step of separating the first removable battery module from the battery coupling unit;
a first mobile battery module moving step in which the separated first mobile battery module autonomously moves to a charging space;
a first mobile battery module charging step of charging the first mobile battery module in the charging space;
a second mobile battery module moving step of autonomously moving a second mobile battery module previously charged in the charging space to a lower portion of the battery coupling unit; and
A second removable battery module coupling step of coupling the second removable battery module located under the battery coupling part to the battery coupling part,
The battery coupling unit includes a wire weight module, and each of the first and second movable battery modules includes a wire weight holder module, so that the wire weight module and the wire weight holder module are coupled and released so that the first and the first weight holder modules are coupled and released. 2 Electric bus battery replacement method, characterized in that the removable battery module is detached.
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