KR20220090151A - 배터리 모듈 도킹구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 모듈 도킹구조에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 모듈 도킹구조는 차량에 위치하는 도어부; 상기 도어부 내측에 위치하는 중공부로 선택적으로 삽입되고, 상기 중공부 내측에 삽입되어 차량의 구동 모터와 통전되도록 구성되는 배터리 모듈; 및 상기 배터리 모듈의 교체 요청을 스테이션으로 송출하고, 스테이션으로부터 충전된 배터리 모듈과 차량에 장착된 배터리 모듈이 교체되도록 상기 배터리 모듈의 이동을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

배터리 모듈 도킹구조{Structure for Docking of Battery Module}

본 발명은 배터리 모듈 도킹구조에 관한 것으로, 더 바람직하게, 차량이 스테이션과 인접한 위치에 정차되는 경우 이동이 가능한 배터리 모듈이 자동으로 차량과 도킹되도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조에 관한 것이다.

일반적으로, 인간의 생활이나 사회활동에 필수적인 수단으로 자리매김한 자동차는 석유와 같은 화석에너지를 에너지원으로 움직이는 이동수단이다.

하지만, 화석에너지는 매장량이 한정된 자원으로 시간이 갈수록 고갈되고 있고 그 가격 또한 지속적으로 상승되고 있는 실정에 있다.

특히, 화석에너지는 그 사용과정에서 대기 환경을 오염시키는 다양한 배기가스가 배출될 뿐만 아니라 지구 온난화의 주요원인으로 작용하고 있는 이산화탄소를 다량으로 배출하는 문제점으로 인해 세계 각국에서는 전 산업분야에 걸쳐 이산화탄소 배출량 저감을 위한 다양한 연구개발활동을 수행하고 있고, 그 대안으로 전기를 에너지원으로 이동하는 전기자동차가 개발되었다.

전기자동차는 순수 전기자동차(Battery powered electric vehicle), 전동기와 엔진을 함께 이용하는 하이브리드 전기자동차(Hybrid electric vehicle), 연료전지 전기자동차(Fuel cell electric vehicle) 등이 개발되고 있다.

또한, 전기자동차의 활성화와 보급의 확대되기 위해서는 언제 어디서나 손쉽게 충전할 수 있는 충전 인프라의 구축이 필수적이어서 이에 관해서도 다양한 연구가 진행되고 있다.

하지만, 전기자동차는 석유(휘발유, 경유 등)를 이용하거나 천연가스를 이용하는 자동차와 달리 배터리에 전력을 충전하는 방식이어서 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 배터리 충전시간이 과도하게 소요되므로, 전기자동차의 에너지원 충전이 일반 자동차의 주유에 비해 효율성이 떨어지는 문제가 있다. 나아가 전기자동차에 배터리 충전이 이루어지는 동안, 통상의 운전자는 자리를 비운채로 개인 용무를 보게 되는데, 뒤이어 배터리를 충전하고자 하는 전기자동차의 운전자 대기 시간은 한층 더 소요될 수 있는 문제가 있다.

둘째, 전기자동차를 위한 배터리 충전소 인프라가 일반 자동차 주유소 인프라에 비해 현저히 떨어지므로, 전기자동차 배터리 충전니즈를 충족시키기 어려운 문제가 있다. 물론, 배터리 충전소 구축을 증가시키고 있는 추세이지만, 배터리 충전소 구축을 위한 비용이 많이 소요되어 경제적인 부분은 해결되어야 하는 과제를 안고 있다.

특허문헌1: 중국실용신안공고 CN 204472591 U

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 사용자의 시간적 제약이 없이 교체가 가능한 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 정확한 위치로 결합될 수 있는 배터리 모듈을 제공하여 안정적인 고정 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 결합된 배터리 모듈의 냉각성능을 만족시키기 위한 배터리 유닛의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 배터리 모듈 도킹구조는 다음과 같은 구성을 포함한다.

본 발명의 일 실시예로서, 차량에 위치하는 도어부; 상기 도어부 내측에 위치하는 중공부로 선택적으로 삽입되고, 상기 중공부 내측에 삽입되어 차량의 구동 모터와 통전되도록 구성되는 배터리 모듈; 및 상기 배터리 모듈의 교체 요청을 스테이션으로 송출하고, 스테이션으로부터 충전된 배터리 모듈과 차량에 장착된 배터리 모듈이 교체되도록 상기 배터리 모듈의 이동을 제어하는 제어부;를 포함하는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 배터리 모듈은, 배터리를 포함하고, 상기 차량에 탈착되도록 구성되는 배터리 유닛; 상기 배터리 유닛의 높이를 가변하도록 구성되는 링크 유닛; 및 상기 차량의 중공부 내면과 상기 배터리 유닛 사이의 거리를 측정하도록 구성되는 거리측정 유닛;을 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 지상과 마주하는 상기 링크 유닛에는 배터리 모듈이 이동 가능하도록 구성되는 회전부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 배터리 유닛은, 상기 중공부 내측에 위치하는 전극부와 통전되도록 상기 배터리 유닛에 위치하는 돌기부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 전극부는 상기 중공부 내측면에 함몰되어 위치하고, 상기 전극부가 위치하는 중공부의 내측면은 테이퍼부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 배터리 모듈이 상기 중공부 내측으로 삽입되는 경우, 상기 제어부는 상기 링크 유닛이 상기 배터리 유닛 배면에 거치되도록 제어되는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 거리측정 유닛는, 상기 중공부의 길이 방향 일면에 위치하여 상기 배터리 유닛을 안내하도록 구성되는 레이저 센서; 및 상기 레이저 센서로부터 송출된 레이저를 수신하도록 상기 배터리 유닛에 위치하는 수신부를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 레이저 센서로부터 수신부로 수신되는 레이저 수신 위치에 대응하여 상기 배터리 유닛의 좌우 방향 위치를 제어하도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 배터리 유닛의 상하면 중 적어도 일면에는 적어도 하나 이상의 냉각핀을 포함하도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 배터리 유닛의 상면에 위치하는 상기 적어도 하나 이상의 냉각핀은, 상기 중공부로 연장되는 유로를 따라 유입되는 공기와 유체 연결되도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 배터리 유닛의 하면에 위치하는 상기 적어도 하나 이상의 냉각핀은 상기 차량의 외부로 노출되도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 중공부의 최하단에 위치하는 가이드부; 및 상기 배터리 유닛 양측면에 상기 가이드부와 대응되는 위치에 구성되는 홈부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 배터리 유닛 하면에 위치하고, 상기 링크 유닛과 체결되어 상기 링크 유닛의 상하 방향 이동을 수행하도록 구성되는 구동부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 제어부는 차량에 위치하는 상기 배터리 모듈의 SOC 값이 상기 제어부에 설정된 기준값 이하 조건에서 충전 스테이션에 지정된 위치로 차량이 정차하는 경우, 상기 배터리 모듈을 교체하도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

또한, 상기 제어부는 교체되는 배터리 모듈과 차량에 장착되어 해제되는 배터리 모듈의 이동 동선을 설정하도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조를 제공한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 차량이 스테이션과 인접한 위치에 정차되는 경우, 자동으로 배터리 모듈이 도킹되도록 제어되는 배터리 모듈 도킹구조를 제공하는바, 주행 편의성을 제공하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 별도의 충전시가 없이 자동으로 교체가 가능한 배터리 모듈을 제공하는바, 사용자의 편의성 증대의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 차량과 스테이션 사이의 배터리 모듈의 교체를 수행하는 구성도를 도시하고 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 모듈이 체결된 상태의 차량의 측면도를 도시하고 있다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 유닛의 일면을 도시하고 있다.
도 3a은 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 유닛의 구성도를 도시하고 있다.
도 3b은 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 유닛이 차량에 체결된 상태에서의 링크 유닛을 도시하고 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예로서, 거리측정 유닛의 구성을 도시하고 있다.
도 4b 및 도 4c는 본 발명의 일 실시예로서, 배터리 유닛이 레이져 센서와 연통하여 이동되는 구성을 도시하고 있다.
도 4d는 본 발명의 일 실시예로서 배터리 유닛이 중공부를 따라 이동되는 측면도를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서 배터리 유닛의 돌기부와 중공부 내측의 전극부 간의 체결관계를 도시하고 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예로서 배터리 유닛과 중공부가 마주하는 위치의 공차 흡수구조를 도시하고 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 모터 구동을 수행하여 차량을 주행하는 전기 자동차의 배터리 모듈(10) 도킹구조에 관한 것으로, 본 발명의 배터리 모듈(10)은 차량의 외면에 개방되는 도어부(700)에 인접하여 탈착이 가능하도록 구성된다. 도어부(700)는 차량의 전후 또는 좌우 측면 중 적어도 하나 이상 위치할 수 있으며, 배터리 유닛(100)이 위치하는 중공부(500)가 개방될 수 있도록 차량의 최 외각면에 구성될 수 있다. 더 바람직하게, 본 발명의 일 실시예로서, 차량의 후면에 위치하는 도어부(700)를 포함하는 전기차량의 배터리 모듈(10) 도킹구조를 대상으로 이하 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 스테이션(600)과 인접한 위치에 차량이 위치하는 경우, 배터리 모듈(10)이 교체되는 특징을 도시하고 있다.

차량의 배터리 전압이 기준값 이하인 경우, 또는 사용자의 요청에 의해 배터리 모듈(10)의 교체 입력이 인가된 경우 차량은 가장 가까운 스테이션(600)을 검색하여 주행하도록 구성된다. 더 바람직하게, 본 발명의 일 실시예로서, 차량은 자율주행을 수행하도록 구성되는 차량일 수 있으며, 제어부(400)에 측정되는 배터리 유닛(100)의 SOC 값이 기준값 이하인 경우 주행경로상에 가장 가까운 스테이션(600)을 검색하여 주행경로를 설정하도록 구성될 수 있다.

스테이션(600)의 지정된 위치에 정차된 차량의 경우, 도어부(700)가 개방되고, 교체가 요구되는 배터리 모듈(10)이 차량과 분리되어 스테이션(600) 내부로 이동되도록 구성된다. 또한, 스테이션(600) 내부에 충전이 완료된 배터리 모듈(10)은 교체가 요구되는 배터리 모듈(10)이 분리된 이후 차량과 인접한 위치로 이동되어 도어부(700) 내측 중공부(500)로 삽입되도록 구성된다.

더욱이, 스테이션(600) 제어부(400)는 차량 제어부(400)와 통신하여 차량의 위치, 배터리 모듈(10)의 SOC 값 등을 수신할 수 있으며, 이를 통해 교체가 요구되는 배터리 모듈(10)의 이동 경로, 새롭게 장착될 배터리 모듈(10)의 이동 경로 등을 설정할 수 있다. 더 바람직하게, 차량에 장착된 배터리 모듈(10)의 링크 유닛(200)을 확장하고, 배터리 모듈(10)이 스테이션(600) 내측으로 선행하여 이동된 이후 새롭게 장착될 배터리 모듈(10)이 스테이션(600)으로부터 차량으로 이동되도록 이동 경로를 설정할 수 있다.

이하, 명세서 상에서 제어부(400)는 차량 제어부(400) 및 스테이션(600) 제어부(400)를 모두 포함하여 작성되는바, 이하 제어부(400)는 서로 연동하여 상호 통신되는 모든 제어수단을 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

도 2a에서는 본 발명의 일 실시예로서, 차량에 장착된 배터리 모듈(10)을 포함하는 차량의 측면도를 도시하고 있으며, 도 2b에서는 배터리 모듈(10)의 상면도를 도시하고 있다.

본 발명의 일 실시예로서, 차량의 최외각면에 위치하는 도어부(700)를 포함하고, 도어부(700)는 차량의 일단으로 회전개방되도록 구성된다. 도어부(700) 내측에는 차량의 하면에 형성되는 중공부(500)를 포함한다. 중공부(500)는 배터리 모듈(10)이 위치할 수 있도록 소정의 공간을 포함하고, 중공부(500) 전면에는 차량의 구동 모터와 통전되도록 전극부(510)를 포함한다.

중공부(500) 양측면에 적어도 일부에는 배터리 모듈(10)이 삽입되도록 가이드부(530)를 포함할 수 있으며, 가이드부(530)와 대응되는 위치에 배터리 모듈(10)에는 홈부(140)를 포함하도록 구성된다.

배터리 모듈(10)은 적어도 하나 이상의 배터리 단위셀을 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 단위셀은 배터리 유닛(100)으로 구성된다. 배터리 유닛(100) 하단에는 지상과 마주하도록 구성되는 링크 유닛(200)을 포함하고, 링크 유닛(200)은 지상을 따라 이동하도록 하나 이상의 회전부(230)를 포함한다.

배터리 유닛(100)이 링크 유닛(200)과 인접한 일단에는 구동부(220)를 포함하는바, 구동부(220)는 링크 유닛(200)의 높이 방향 이동을 수행하도록 구동력을 인가한다. 더 바람직하게, 링크 유닛(200)은 배터리 유닛(100)의 전단 및 후단에 각각 위치하고, 각각 구성되는 링크 유닛(200)은 서로 교차되는 링크를 포함하는바, 링크와 링크의 교차점(210)과 구동부(220)가 체결되도록 구성된다. 따라서, 구동부(220)는 교차된 링크의 높이 방향 접철을 수행하도록 구성되고, 배터리 유닛(100)의 높이를 가변시키도록 구성된다.

배터리 유닛(100)과 중공부(500) 내측의 거리를 실시간으로 측정하여 제어부(400)로 송신하도록 구성되는 거리측정 유닛(300)을 포함한다. 거리측정 유닛(300)은 배터리 유닛(100)의 일단과 중공부(500) 내측면 사이의 거리를 측정할 수 있으며 배터리 유닛(100)의 상면과 중공부(500) 상면 사이의 거리를 동시에 실시간으로 측정할 수 있다.

거리측정 유닛(300)은 중공부(500) 일면에 위치하는 레이저 센서(310)를 포함할 수 있으며, 배터리 유닛(100)에는 레이저 센서(310)로부터 송출되는 레이저를 수신하도록 구성되는 수신부(120)를 포함한다. 수신부(120)는 레이저 센서(310)로부터 송출되는 레이저를 수신하여, 레이저 센서(310)가 위치하는 중공부(500) 내측면과 배터리 유닛(100)의 전단 사이의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 센서(310)를 통해 배터리 유닛(100)의 폭과 중공부(500)의 폭을 측정하여 배터리 유닛(100)이 중공부(500)의 개구부와 부합되는 위치로 조정되도록 제어될 수 있다. 뿐만 아니라, 레이저 센서(310)로부터 송출되는 레이저를 수신한 수신부(120)는 배터리 유닛(100)과 중공부(500) 상면의 높이 방향 거리를 측정할 수 있도록 구성된다.

따라서, 본 발명의 거리측정 유닛(300)은 중공부(500)와 배터리 유닛(100) 사이의 거리를 측정할 수 있으며, 측정된 거리값을 기반으로 제어부(400)는 배터리 유닛(100)의 구동부(220)의 구동력 및 회전부(230)의 속도를 제어하도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서 거리측정 유닛(300)은 라이다 또는 레이더로 구성될 수 있으며, 이를 통해 배터리 유닛(100)과 중공부(500)의 높이 및 길이 방향의 거리를 실시간으로 측정할 수 있다.

제어부(400)는 실시간으로 측정되는 배터리 유닛(100)과 중공부(500) 사이의 거리에 대응하여 회전부(230)의 회전속도를 제어할 수 있다. 또한, 링크 유닛(200)과 체결되는 구동부(220)의 회전속도를 제어하여 배터리 유닛(100)의 높이 방향 이동속도를 제어하도록 구성된다.

더 바람직하게, 제어부(400)는 배터리 유닛(100)이 중공부(500) 내측면과 소정의 거리내에 위치하는 경우 급격한 차체와의 결합을 방지하기 위해 회전부(230)와 구동부(220)의 속도가 저감되도록 제어를 수행한다.

본 발명이 일 실시예에서 배터리 유닛(100)은 상하단에 적어도 하나 이상 위치하는 냉각핀(110)을 포함할 수 있다. 배터리 유닛(100)의 하단 냉각핀(110)은 차체의 배면에 노출되도록 위치할 수 있으며, 차량의 주행시 차체 하단으로 유입되는 외부 공기가 배터리 유닛(100)의 냉각을 수행할 수 있도록 구성된다.

배터리 유닛(100)의 상단에 위치하는 적어도 하나 이상의 냉각핀(110)을 포함하고, 상기 냉각핀(110)은 중공부(500) 내측으로 유체 연결되도록 구성되는 유로(560)를 따라 유입되는 외부 공기가 중공부(500) 상면을 따라 순환되어 상기 배터리 유닛(100)의 냉각을 수행하도록 구성된다.

더 바람직하게, 배터리 모듈(10)이 중공부(500)에 체결된 상태에서, 배터리 유닛(100)의 상면과 중공부(500) 상면 사이의 공간을 포함하도록 구성되고, 중공부(500) 전단에 상기 배터리 유닛(100)의 상면과 중공부(500) 상면 사이의 공간과 유체 연결되도록 구성되는 유로(560)를 포함할 수 있다.

또한, 유로(560)는 도어부(700)에 위치하는 배출홀을 따라 배터리 유닛(100)의 상면을 따라 유동한 공기가 배출되도록 구성될 수 있다.

유로(560)는 차체의 배면으로부터 연장되어 중공부(500) 전면 상단과 유체 연결되도록 구성될 수 있다. 더 바람직하게, 유로(560)는 차체의 전면 또는 측면에 위치할 수 있는바, 차량의 외부 공기가 중공부(500) 내측으로 유체 연결될 수 있는 모든 위치로부터 중공부(500)로 연장되어 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예로서, 냉각핀(110)은 다수의 열 및 다수의 행으로 구성되어 배터리 유닛(100) 상하단에 서로 대칭되도록 구성될 수 있는바, 배터리 유닛(100) 내측에 적재되어 있는 다수의 배터리 셀의 열을 방출하도록 구성될 수 있다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 높이 방향으로 가변되는 링크 유닛(200)을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 링크 유닛(200)은 배터리 유닛(100)의 전후 단에 한쌍으로 이루어 지는 링크를 포함하고, 링크는 서로 중첩되어 교차점(210)을 갖도록 구성된다. 즉, 링크는 배터리 유닛(100) 양단에 체결되고, 각각 대각선으로 연장되어 링크들 사이에 교차점(210)을 포함하고, 교차점(210)을 중심으로 배터리 유닛(100)과 링크의 끝단 사이의 거리가 가변되도록 구성된다. 따라서, 링크 유닛(200)과 체결되는 구동부(220)의 구동력에 의해 배터리 유닛(100)과 지상 사이의 거리는 가변되도록 구성된다.

링크의 하단에는 배터리 유닛(100)이 이동가능하도록 지상과 접하여 위치하는 회전부(230)를 포함한다. 회전부(230)는 링크를 기준으로 회전되도록 구성되고, 더욱이, 링크를 기준으로 회전부(230)가 좌우로 회전될 수 있도록 구성된다. 따라서, 회전부(230)의 회전량에 대응하여 배터리 유닛(100)의 속도가 제어되고, 중공부(500)와 대응되는 위치로 다수의 회전부(230)의 좌우 회전량을 각각 제어하여 배터리 유닛(100)이 중공부(500) 개구부와 대응되는 폭을 갖도록 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다.

또한, 제어부(400)는 배터리 유닛(100)이 중공부(500) 내측으로 삽입된 것으로 판단되는 경우, 링크 유닛(200)이 배터리 유닛(100) 저면에 완전 거치된 상태로 전환되도록 구동부(220)를 제어한다. 도 3b에서는 배터리 유닛(100)이 중공부(500) 내측으로 완전 삽입된 상태에서 링크 유닛(200)의 구성을 도시하고 있다.

배터리 모듈(10)에 위치하는 링크 유닛(200)은 배터리 유닛(100)의 높이를 제어하도록 구성되는바, 중공부(500) 양측면에 적어도 하나 이상 위치하는 가이드부(530)와 배터리 유닛(100)에 형성되는 홈부(140)가 서로 체결되도록 배터리 유닛(100)의 높이를 제어한다.

더욱이, 가이드부(530)는 배터리 유닛(100)이 인입되는 일단에 테이퍼부(520)를 포함할 수 있는바, 홈부(140)가 가이드부(530)와 접하는 최초 단계에서 배터리 유닛(100)과 중공부(500)의 가이드부(530)에 형성되는 오차를 흡수할 수 있다. 따라서, 배터리 유닛(100)은 링크 유닛(200)의 높이 방향 제어를 수행하여 중공부(500) 내측으로 삽입되도록 구성된다.

도 4a 내지 도 4d에서는 본 발명의 일 실시예로서, 거리측정 유닛(300)을 통해 배터리 유닛(100)과 중공부(500) 사이의 거리를 제어하는 구성을 도시하고 있다.

본 발명의 일 실시예에서 거리측정 유닛(300)은 배터리 유닛(100)과 중공부(500) 내측일면 사이의 거리를 측정할 수 있는 레이저 센서(310)를 포함한다.

중공부(500)의 길이 방향 내측면에 위치하는 레이저 센서(310)에서 송출된 레이저를 배터리 유닛(100) 전단 일면에서 수신하도록 수신부(120)를 포함한다. 수신부(120)에 수신된 레이저 신호에 따라 제어부(400)는 중공부(500)와 배터리 유닛(100) 사이의 거리를 실시간으로 제어하도록 구성된다.

제어부(400)는 레이저 센서(310)를 통해 측정되는 거리가 미리 설정된 거리 이하인 경우, 회전부(230)의 구동력을 저감하여 배터리 유닛(100)의 이동 속도를 줄이도록 구성된다.

더욱이, 레이저 센서(310)를 통해 조사된 레이저에 대응하여 배터리 유닛(100)은 중공부(500)와 대응되는 위치로 중공부(500)의 양측면을 기준으로 좌우로 정렬되도록 구성된다.

레이저 센서(310)는 배터리 유닛(100)이 상대적으로 멀리 위치하는 경우, 레이저가 넓은 영역으로 조사되도록 구성되고, 배터리 유닛(100)이 상대적으로 중공부(500) 전면과 가까운 위치로 이동되는 경우, 조사되는 레이저 영역이 좁아 지도록 구성되는바, 배터리 유닛(100)이 중공부(500)와 인접한 위치로 갈수록 보다 정밀한 위치 제어가 가능하도록 구성된다. 따라서, 제어부(400)는 레이저 센서(310)로부터 수신되는 측정값을 기반으로 배터리 유닛(100)이 길이 방향 및 폭 방향의 이동을 제어하도록 구성된다.

또한, 레이저 센서(310)로부터 송출되는 레이저는 차량의 높이 방향으로 소정의 각도를 갖도록 구성되는바, 배터리 유닛(100)의 높이 방향 위치를 안내하도록 구성된다. 이를 통해 배터리 유닛(100)은 중공부(500) 양측면과 정렬되는 높이를 갖도록 구성되고 더욱이, 높이 방향으로 중공부(500) 상면과 배터리 유닛(100) 상면이 서로 인접하도록 링크 유닛(200)의 구동부(220)가 제어된다.

정리하며, 상기와 같은 제어부(400)는 배터리 유닛(100)의 높이 및 회전부(230)의 회전량을 제어하여 배터리 유닛(100)과 중공부(500) 사이의 거리 및 높이 제어를 수행하는바, 배터리 유닛(100) 양측면에 위치하는 홈부(140)가 중공부(500) 가이드부(530)와 대응되는 위치로 이동되도록 배터리 유닛(100)을 제어하도록 구성된다.

도 5에서는 중공부(500) 내측으로 삽입된 배터리 유닛(100)의 돌기부(130)와 중공부(500) 내측면에 위치하는 전극부(510) 간의 체결구조를 도시하고 있다.

중공부(500) 내측에는 차량의 구동 모터와 통전되도록 구성되는 전극부(510)를 포함한다. 전극부(510)는 중공부(500) 내측으로 함몰된 위치에 접촉 전극으로 구성되고, 배터리 유닛(100)의 전단에 위치하는 돌기부(130)와 체결되어 배터리 유닛(100) 내측에 위치하는 배터리와 차체에 위치하는 구동 모터가 통전되도록 구성된다.

전극부(510)는 돌기부(130)가 인입되도록 구성되는 함몰부 내측에 위치하고, 전극부(510)로부터 멀리 이격된 함몰부의 개구영역은 돌기부(130)의 최외각 단면보다 넓은 단면을 갖도록 테이퍼부(520)를 포함할 수 있다. 따라서, 돌기부(130)는 전극부(510)와 인접한 위치의 함몰부로 삽입되는 경우 소정의 단차를 무시하고 함몰부 내측으로 삽입될 수 있으며, 테이퍼부(520) 내측의 함몰부의 측벽을 따라 추가 삽입되어 돌기부(130)와 전극부(510)가 접하도록 구성된다.

도 6a에서는 배터리 유닛(100)과 중공부(500)의 개방된 일면으로서 A-A' 영역의 측단면도를 도시하고 있다.

도어부(700)에 의해 닫힌 상태를 유지하는 중공부(500)의 개방된 일면으로 배터리 유닛(100)이 인입되는 경우, 제어부(400)는 도어부(700)의 개방을 수행한다. 이후, 중공부(500) 개구부로 배터리 유닛(100)이 인입되도록 거리측정 유닛(300)을 통해 배터리 유닛(100)과 중공부(500) 내측의 거리를 실시간으로 측정하도록 구성된다.

배터리 유닛(100)의 전방 일단이 중공부(500) 개구부로 삽입되는 경우, 중공부(500) 양측면에 위치하는 가이드부(530)를 따라 배터리 유닛(100)이 삽입되도록 구성된다. 더욱이, 제어부(400)는 배터리 유닛(100)의 높이 방향 제어를 수행하도록 구성되는바, 가이드부(530)와 배터리 유닛(100)의 홈부(140)가 대응되는 위치로 제어되도록 구성된다.

뿐만 아니라, 배터리 유닛(100)의 일단과 중공부(500) 개구부의 오차를 흡수하기 위해 중공부(500) 개구부의 상하 끝단 중 적어도 하나 이상 위치하는 공차 흡수 단차부(540)를 포함한다.

공차 흡수 단차부(540)는 중공부(500) 개구부의 끝단으로부터 중공부(500) 내측으로 갈 수록 개구량이 작아지도록 형성되는바, 배터리 유닛(100)이 개구부로 보다 용이하게 삽입되도록 상기 공차 흡수 단차부(540)가 위치된다.

도 6b에서는 도 6a의 X방향 측면 뷰를 도시하고 있는바, 배터리 유닛(100)이 삽입되는 개구부의 양 측면에 위치하는 공차 흡수 측부(550)를 개시하고 있다. 본 발명의 개구부 양 측면 중 적어도 하나 이상 위치하는 가이드부(530)에는 배터리 유닛(100)이 상기 가이드부(530) 상부에 접하도록 위치되고, 가이드부(530)가 배터리 유닛(100)에 위치하는 홈부(140)로 삽입되도록 구성된다.

더욱이, 공차 흡수 측부(550)를 포함하는 개구부는 배터리 유닛(100)의 홈부(140)와 중공부(500) 내측을 따라 위치하는 가이드부(530) 사이의 결합을 용이하게 수행하도록 개구부 일단 양측에는 공차 흡수 측부(550)를 포함한다. 공차 흡수 측부(550)는 가이드부(530)가 위치하는 개구부 상면에 위치하고, 홈부(140)를 포함하는 배터리 유닛(100)의 상단 돌출영역이 가이드부(530) 상부로 안착되도록 소정의 간격을 제공하도록 구성된다.

또한, 본 발명의 개구부 상하단 중 적어도 일단에는 배터리 유닛(100)의 전단 상하부가 용이하게 삽입될 수 있도록 공차 흡수 상하부를 포함할 수 있다. 즉, 도 6c에 개시된 바와 같이, 도 6a의 Y 영역의 확대도는, 배터리 유닛(100)이 인입되는 개구부의 상하단에는 소정의 오프셋을 포함할 수 있는바, 배터리 유닛(100)의 전단이 중공부(500) 내측으로 용이하게 인입될 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 배터리 모듈
100: 배터리 유닛
110: 냉각핀
120: 수신부
130: 돌기부
140: 홈부
200: 링크 유닛
210: 교차점
220: 구동부
230: 회전부
300: 거리측정 유닛
310: 레이저 센서
400: 제어부
500: 중공부
510: 전극부
520: 테이퍼부
530: 가이드부
540: 공차 흡수 단차부
550: 공차 흡수 측부
560: 유로
600: 스테이션
700: 도어부

Claims (14)

1. 차량에 위치하는 도어부;
   상기 도어부 내측에 위치하는 중공부로 선택적으로 삽입되고, 상기 중공부 내측에 삽입되어 차량의 구동 모터와 통전되도록 구성되는 배터리 모듈; 및
   상기 배터리 모듈의 교체 요청을 스테이션으로 송출하고, 스테이션으로부터 충전된 배터리 모듈과 차량에 장착된 배터리 모듈이 교체되도록 상기 배터리 모듈의 이동을 제어하는 제어부;를 포함하는 배터리 모듈 도킹구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 배터리 모듈은,
   배터리를 포함하고, 상기 차량에 탈착되도록 구성되는 배터리 유닛;
   상기 배터리 유닛의 높이를 가변하도록 구성되는 링크 유닛; 및
   상기 차량의 중공부 내면과 상기 배터리 유닛 사이의 거리를 측정하도록 구성되는 거리측정 유닛;을 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조.
   
3. 제 2항에 있어서,
   지상과 마주하는 상기 링크 유닛에는 배터리 모듈이 이동 가능하도록 구성되는 회전부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 배터리 유닛은,
   상기 중공부 내측에 위치하는 전극부와 통전되도록 상기 배터리 유닛에 위치하는 돌기부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 전극부는 상기 중공부 내측면에 함몰되어 위치하고,
   상기 전극부가 위치하는 중공부의 내측면은 테이퍼부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조.
   
6. 제 2항에 있어서,
   상기 배터리 모듈이 상기 중공부 내측으로 삽입되는 경우,
   상기 제어부는 상기 링크 유닛이 상기 배터리 유닛 배면에 거치되도록 제어되는 배터리 모듈 도킹구조.
   
7. 제 2항에 있어서,
   상기 거리측정 유닛는,
   상기 중공부의 길이 방향 일면에 위치하여 상기 배터리 유닛을 안내하도록 구성되는 레이저 센서; 및
   상기 레이저 센서로부터 송출된 레이저를 수신하도록 상기 배터리 유닛에 위치하는 수신부를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 레이저 센서로부터 수신부로 수신되는 레이저 수신 위치에 대응하여 상기 배터리 유닛의 좌우 방향 위치를 제어하도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조.
   
9. 제 2항에 있어서,
   상기 배터리 유닛의 상하면 중 적어도 일면에는 적어도 하나 이상의 냉각핀을 포함하도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 배터리 유닛의 상면에 위치하는 상기 적어도 하나 이상의 냉각핀은,
    상기 중공부로 연장되는 유로를 따라 유입되는 공기와 유체 연결되도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조.
    
11. 제 2항에 있어서,
    상기 중공부에 위치하는 가이드부; 및
    상기 배터리 유닛 양측면에 상기 가이드부와 대응되는 위치에 구성되는 홈부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조.
    
12. 제 2항에 있어서,
    상기 배터리 유닛 하면에 위치하고, 상기 링크 유닛과 체결되어 상기 링크 유닛의 상하 방향 이동을 수행하도록 구성되는 구동부;를 더 포함하는 배터리 모듈 도킹구조.
    
13. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 차량에 위치하는 상기 배터리 모듈의 SOC 값이 상기 제어부에 설정된 기준값 이하 조건에서 충전 스테이션에 지정된 위치로 차량이 정차하는 경우, 상기 배터리 모듈을 교체하도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조.
    
14. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 교체되는 배터리 모듈과 차량에 장착되어 해제되는 배터리 모듈의 이동 동선을 설정하도록 구성되는 배터리 모듈 도킹구조.
    

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