KR20220118014A - Electric vehicle battery charging system and method - Google Patents

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KR20220118014A
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박경식
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Abstract

The purpose of the present invention is to provide a system and a method for charging an electric vehicle battery. The system replaces a battery of an electric vehicle within a short period of time as much as one minute, simultaneously replaces the batteries of the multiple electric vehicles, enables a horizontal movement unit composed of a Mecanum wheel to be installed therein to freely move the battery to have a simple route, and enables an insertion wheel in a battery module and reduces friction resistance in an upper portion of the insertion unit to automatically adjust a position error even though the position error is generated when a charging battery is inserted and enabling the charging battery to be inserted into a battery coupling unit.

Description

전기자동차 배터리 충전 시스템 및 방법 {Electric vehicle battery charging system and method}Electric vehicle battery charging system and method

본 발명은 전기자동차 배터리 충전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차의 배터리를 1분 정도의 짧은 시간 안에 교체하고 동시에 여러 대의 전기자동차의 배터리를 교체하여 충전할 수 있는 전기자동차 배터리 충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for charging an electric vehicle battery, and more particularly, charging an electric vehicle battery capable of replacing the battery of an electric vehicle in a short time of about 1 minute and simultaneously replacing and charging the batteries of several electric vehicles It relates to systems and methods.

전기자동차는 배터리에 저장된 전기 에너지를 동력원으로 하여 운행되는 자동차로서, 전기자동차는 화석 연료를 사용하는 기존의 자동차와 비교할 때, 유해 가스의 배출이 없는 친환경적인 특성을 가지고 있어 전기자동차에 대한 연구개발 및 상용화가 점차 가속화되고 있는 추세이다.An electric vehicle is a vehicle that is operated by using electric energy stored in a battery as a power source. Compared to conventional vehicles using fossil fuels, electric vehicles are environmentally friendly because they do not emit harmful gases. and commercialization is gradually accelerating.

전기자동차의 배터리는 전자와 분리가 잘되는 이온화 경향이 가장 높은 원소인 리튬을 이용하여 제작되는데, 이러한 리튬 배터리는 양극재, 음극재, 전해액 및 분리막의 4가지 부품으로 구성된다.The battery of an electric vehicle is manufactured using lithium, which is an element with the highest ionization tendency and is easily separated from electrons. The lithium battery consists of four parts: a cathode material, anode material, electrolyte, and a separator.

기본적으로 리튬 배터리는 리튬 이온이 양극재와 음극재 사이를 이동하면서 충전과 방전이 이루어진다. 이에 따라 리튬 배터리의 용량과 수명 등과 같은 배터리 특성은 리튬 이온의 저장 용량, 이동속도 및 양극재와 음극재의 안정성에 좌우된다.Basically, lithium batteries are charged and discharged as lithium ions move between the cathode and anode materials. Accordingly, battery characteristics such as capacity and lifespan of a lithium battery depend on the storage capacity and movement speed of lithium ions and the stability of the cathode and anode materials.

리튬 이온은 양극재와 음극재 사이를 반복적으로 이동하면서 양극재와 음극재의 내부 공간을 변형시키는데, 이로 인하여 양극재와 음극재의 안정적인 구조가 조금씩 손상되고 전해액이 분해되며 리튬 이온이 전해액 속에서 금속으로 변하면서 덴드라이트(dendrite)를 형성하여 배터리 열화현상이 진행된다.Lithium ions move between the cathode and anode materials repeatedly and deform the internal space of the cathode and anode materials. As it changes, dendrites are formed and the battery deteriorates.

이러한 배터리 열화현상은 과충전이나 과방전 상태에서 급속하게 진행될 뿐만 아니라 한번 열화된 배터리는 다시 회복되지 않기 때문에 리튬 배터리에 과충전이나 과방전이 발생하지 않도록 배터리 관리 시스템(BMS)으로 관리가 잘 이루어져야한다.This battery deterioration phenomenon not only proceeds rapidly in overcharge or overdischarge state, but also because once deteriorated batteries do not recover, it must be managed well with a battery management system (BMS) to prevent overcharge or overdischarge in lithium batteries.

또한, 리튬 배터리는 온도에 따라 충전 용량이 크게 변하는데, 20℃에서 25℃ 사이의 온도에서 충전 용량이 가장 우수하지만 고온이나 저온에서 충전용량이 급격하게 감소하는 특성을 지녀 30℃에서는 -20%, 40℃에서는 -40%, 45℃ 이상에서는 -50% 이상 충전용량이 감소하고, 영하 15℃에서는 -54%까지 충전용량이 감소한다.In addition, the charging capacity of lithium batteries varies greatly depending on the temperature, and although the charging capacity is the best at a temperature between 20°C and 25°C, the charging capacity rapidly decreases at high temperature or low temperature, so at 30°C, -20% At 40°C, the charging capacity decreases by -40%, at 45°C or higher, by -50% or more, and at minus 15°C, the charging capacity decreases by -54%.

한편, 전기자동차의 충전 방법에는 직접 충전 방식과 교체 충전 방식의 2가지 방법이 있다. 먼저 직접 충전 방식은 차량에 고정된 배터리팩에 직접 전선을 연결하여 충전하는 방식으로, 이 경우에 충전 시간 동안 전기자동차를 운행하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 충전 시에 배터리팩이 외부에 노출되어 외기의 온도에 따라 충전 효율이 크게 변할 뿐 아니라 배터리팩을 구성하는 배터리셀의 열화 상태를 확인하기 어려워 배터리셀의 수명이 빠르게 단축될 뿐 아니라 화재로 이어질 수 있는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 충전 시간을 단축하기 위해 고속 충전을 이용하게 되면 배터리셀의 열화가 촉진되어 배터리 수명이 크게 단축되는 문제점도 있다.Meanwhile, there are two methods of charging an electric vehicle: a direct charging method and a replacement charging method. First, the direct charging method is a method of charging by directly connecting an electric wire to a battery pack fixed to the vehicle. In this case, there is a problem in that the electric vehicle cannot be operated during the charging time. In addition, since the battery pack is exposed to the outside during charging, the charging efficiency changes greatly depending on the temperature of the outside air, and it is difficult to check the deterioration state of the battery cells constituting the battery pack, so the lifespan of the battery cells is shortened quickly, There are problems that can lead to it. In addition, when fast charging is used to shorten the charging time, deterioration of the battery cell is accelerated, thereby greatly shortening the battery life.

뿐만 아니라 고속 충전을 하게 되면 단축되는 충전 시간의 비율에 비례하여 전력 공급의 순간 부하가 높아지기 때문에 전력 공급망에 부하를 가중시키게 되므로 고속 충전을 사용하는 전기자동차의 비율이 늘어나게 된다면 전기자동차의 충전 선호 시간에만 전력 최대 수요가 폭증하고 비선호 시간에는 전력 수요가 급감하는 극심한 수요 변동이 발생하여 전력 공급망의 엄청난 비효율을 초래할 뿐 아니라 심하면 블랙아웃도 발생할 수 있다.In addition, when fast charging increases the instantaneous load of power supply in proportion to the ratio of the shortened charging time, it increases the load on the power supply network. Extreme demand fluctuations occur during which peak demand for electricity surges only during non-preferred times and sharply decreases during non-preferred times, leading to tremendous inefficiencies in the electricity supply chain and even blackouts in extreme cases.

이러한 직접 충전 방식의 문제점을 해결하기 위하여 사용한 배터리팩을 분리하여 외부에서 충전시키고, 외부에서 미리 충전된 배터리팩으로 교환하는 교체 충전 방식이 도입되고 있는 실정이다.In order to solve the problem of the direct charging method, a replacement charging method in which a used battery pack is separated, charged from the outside, and exchanged with a previously charged battery pack from the outside has been introduced.

이처럼 전기자동차의 사용된 배터리팩을 충전된 배터리팩으로 교체하여 충전하는 방식과 관련된 기술이 대한민국 등록특허공보 제10-1256904호에 제안된 바 있다.As such, a technology related to a method of charging by replacing a used battery pack of an electric vehicle with a charged battery pack has been proposed in Korean Patent Publication No. 10-1256904.

특허문헌 1은 배터리교환방식의 전기차 충전스테이션 시스템에 관한 것으로, 충전스테이션을 마련하여 배터리의 충전이 이루어지고 충전스테이션에 배터리 교체로봇을 마련하여 배터리를 교환하는 전기차 충전스테이션 시스템에 대해 개시하고 있다.Patent Document 1 relates to an electric vehicle charging station system of a battery exchange method, and discloses an electric vehicle charging station system in which a charging station is provided to charge a battery, and a battery replacement robot is provided in the charging station to exchange batteries.

하지만, 특허문헌 1은 한번에 한 대의 전기자동차만을 충전할 수 있어 시간 당 배터리를 교체할 수 있는 차량의 대수가 한정적이며, 전기자동차의 정차 위치가 배터리의 교환 위치와 정확히 일치하지 않아 위치 오차가 발생할 경우 컨베이어를 설치하여 차량의 위치를 조정하기 때문에 장비가 복잡하고 설치 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.However, in Patent Document 1, since only one electric vehicle can be charged at a time, the number of vehicles that can replace the battery per hour is limited, and the position error may occur because the stop position of the electric vehicle does not exactly match the replacement position of the battery. In this case, since the location of the vehicle is adjusted by installing a conveyor, there is a problem in that the equipment is complicated and the installation cost is high.

또한, 배터리 교환을 위하여 전기자동차의 상부에 배터리를 장착하여 교체하기 때문에 무게 중심이 높아져 차량의 안정성이 나빠지는 문제점이 있으며, 배터리 이송 및 장착로봇, 배터리 인출 및 수납로봇 및 또 다른 배터리 이송 및 장착로봇과 같이 여러대의 로봇이 필요하기 때문에 운용이 복잡하고, 상기 로봇들은 이송 레일에 의하여 움직이기 때문에 이송 레일을 설치하는데 상당한 공간 확보가 필요하며 상기 로봇들이 움직이는 동선 또한 복잡해지는 문제점이 있었다.In addition, since the battery is installed and replaced on the upper part of the electric vehicle for battery exchange, there is a problem in that the stability of the vehicle is deteriorated due to the increase in the center of gravity. Operation is complicated because several robots are required like a robot, and since the robots move by the transfer rail, a considerable amount of space is required to install the transfer rail, and there is a problem in that the movement of the robots is also complicated.

대한민국 등록특허공보 제10-1256904호 (발명의 명칭: 배터리교환방식의 전기차 충전스테이션 시스템, 공고일: 2013. 04. 23)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1256904 (Title of the invention: battery exchange-type electric vehicle charging station system, announcement date: 2013. 04. 23)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기자동차의 방전된 배터리를 1분 정도의 짧은 시간 안에 교체하고, 동시에 여러대의 전기자동차의 배터리를 교체하며, 메카넘휠로 구성되는 수평 이동 유닛을 설치하여 배터리를 자유롭게 이동시킬 수 있어 동선이 간단하고, 배터리 모듈에 삽입 바퀴를 설치하고 삽입 유닛의 상부에 마찰 저항을 줄임으로써 충전 배터리 삽입 시 위치 오차가 발생하더라도 위치 오차가 자동으로 조정되며 배터리 결합부에 삽입될 수 있도록 하는 전기자동차 배터리 충전 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and replaces the discharged battery of an electric vehicle in a short time of about 1 minute, replaces the batteries of several electric vehicles at the same time, and consists of a mecanum wheel The horizontal movement unit is installed so that the battery can be moved freely, so the movement is simple. By installing the insertion wheel on the battery module and reducing the frictional resistance on the upper part of the insertion unit, even if a position error occurs when inserting the rechargeable battery, the position error is automatically corrected. An object of the present invention is to provide a system and method for charging an electric vehicle battery that is adjusted and can be inserted into a battery coupling part.

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 전기자동차 배터리 충전 시스템은, 전기자동차의 하부에 형성되는 배터리 결합부와, 상기 배터리 결합부에 탈착 가능하게 결합되는 배터리 모듈과, 상기 배터리 모듈을 이동시키는 복수개의 수평 이동 유닛 및 상기 복수개의 수평 이동 유닛 사이에 설치되어 상기 배터리 모듈이 상기 배터리 결합부에 탈착되도록 상하로 움직이는 삽입 유닛을 포함한다.In order to solve the above problems, an electric vehicle battery charging system according to the present invention includes a battery coupling part formed in the lower part of the electric vehicle, a battery module detachably coupled to the battery coupling part, and moving the battery module. It includes a plurality of horizontal moving units and an insertion unit installed between the plurality of horizontal moving units to move up and down so that the battery module is detached from the battery coupling unit.

또한, 상기 수평 이동 유닛은 메카넘휠로 구성될 수 있다.In addition, the horizontal movement unit may be configured as a Mecanum wheel.

또한, 상기 배터리 결합부는, 상기 배터리 결합부의 상단에 구비되고, 상기 배터리 결합부의 상단에 구비되고, 요철형 돌기 형상으로 형성되어 상기 배터리 모듈과 탈착가능하게 결합되는 제1 결합유닛 및 상기 배터리 결합부의 상단에 구비되고, 요철형 돌기 형상으로 형성되어 상기 배터리 모듈과 탈착가능하게 결합되는 는 제2 결합유닛을 포함하고, 상기 배터리 모듈은, 상기 배터리 모듈의 상면에 형성되어 상기 제1 결합유닛과 결합되는 제1 결합구 및 상기 배터리 모듈의 상면에 형성되어 상기 제2 결합유닛과 결합되는 제2 결합구를 포함할 수 있다.In addition, the battery coupling part is provided at the upper end of the battery coupling part, is provided at the top of the battery coupling part, is formed in a concave-convex protrusion shape, and is detachably coupled to the battery module and the first coupling unit and the battery coupling part It is provided on the upper end, is formed in a concave-convex protrusion shape and is detachably coupled to the battery module, and includes a second coupling unit, wherein the battery module is formed on the upper surface of the battery module and is coupled to the first coupling unit It may include a first coupler and a second coupler formed on the upper surface of the battery module to be coupled to the second coupling unit.

또한, 상기 배터리 모듈은 상부 모서리에 구비되는 삽입 바퀴를 더 포함할 수 있다.In addition, the battery module may further include an insertion wheel provided on the upper edge.

또한, 상기 삽입 유닛의 상면은 마찰계수가 0.2 이하일 수 있다.In addition, the upper surface of the insertion unit may have a coefficient of friction of 0.2 or less.

본 발명에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법은, 전기자동차의 하부에 형성되는 배터리 결합부와 상기 배터리 결합부에 탈착 가능하게 결합되는 배터리 모듈과 상기 배터리 모듈을 이동시키는 수평 이동 유닛 및 상기 복수개의 수평 이동 유닛 사이에 설치되어 상기 배터리 모듈이 상기 배터리 결합부에 탈착되도록 상하로 움직이는 삽입 유닛을 포함하는 전기자동차 배터리 충전 시스템의 전기자동차 배터리 충전 방법에 있어서, 방전 배터리 모듈을 상기 배터리 결합부로부터 분리시키는 방전 배터리 모듈 분리 단계와, 상기 수평 이동 유닛이 분리된 상기 방전 배터리 모듈을 충전공간으로 이동시키는 방전 배터리 모듈 이동 단계와, 상기 충전공간에서 상기 방전 배터리 모듈을 충전하는 방전 배터리 모듈 충전 단계와, 상기 수평 이동 유닛이 상기 충전공간)에서 미리 충전되어 있는 충전 배터리 모듈을 상기 배터리 결합부의 하부로 이동시키는 충전 배터리 모듈 이동 단계 및 상기 배터리 결합부의 하부에 위치한 상기 충전 배터리 모듈을 상기 배터리 결합부에 결합시키는 충전 배터리 모듈 결합 단계를 포함한다.The method for charging an electric vehicle battery according to the present invention includes a battery module formed in a lower portion of the electric vehicle and a battery module detachably coupled to the battery coupling portion, a horizontal movement unit for moving the battery module, and the plurality of horizontal movements In the electric vehicle battery charging method of an electric vehicle battery charging system, comprising an insertion unit installed between units and moving up and down so that the battery module is detached from the battery coupling unit, the discharging battery module is separated from the battery coupling unit Separating a battery module; moving the discharged battery module from which the horizontal moving unit is separated to a charging space; and charging the discharged battery module in the charging space. A charging battery module moving step of moving the rechargeable battery module previously charged in the charging space by a mobile unit to the lower part of the battery coupling part and charging of coupling the rechargeable battery module located under the battery coupling part to the battery coupling part a battery module coupling step.

또한, 상기 방전 배터리 모듈 분리 단계는, 상기 삽입 유닛이 상기 배터리 결합부 방향으로 수직 상승하여 상기 방전 배터리 모듈과 접촉하는 제1 삽입 유닛 상승 단계와, 상기 배터리 결합부와 상기 방전 배터리 모듈의 결합이 해제되는 방전 배터리 모듈 결합 해제 단계 및 상기 삽입 유닛이 하강하며 상기 결합이 해제된 방전 배터리 모듈이 상기 수평 이동 유닛과 접촉하는 방전 배터리 모듈 착지 단계를 포함할 수 있다.In addition, the discharging battery module separation step includes: lifting the first insertion unit in which the insertion unit vertically rises in the direction of the battery coupling part and comes into contact with the discharging battery module; It may include a disengagement disengaging step of the discharging battery module being released and a discharging battery module landing step in which the insertion unit descends and the disengaged discharging battery module comes into contact with the horizontal moving unit.

또한, 상기 충전 배터리 모듈 결합 단계는, 상기 배터리 결합부의 하부에 위치한 상기 충전 배터리 모듈이 하측의 상기 삽입 유닛과 접촉하여, 상기 삽입 유닛이 상승하며 상기 충전 배터리 모듈을 상기 배터리 결합부 방향으로 수직 상승시키는 제2 삽입 유닛 상승 단계와, 상기 충전 배터리 모듈이 상기 충전 배터리 모듈에 설치된 삽입 바퀴에 의하여 상기 충전 배터리 모듈과 상기 배터리 결합부 간의 위치 오차가 감소되면서 상기 배터리 결합부에 삽입되는 충전 배터리 모듈 위치 오차 제거 단계 및 상기 충전 배터리 모듈이 상기 배터리 결합부에 고정되는 충전 배터리 모듈 고정 단계를 포함할 수 있다.In addition, in the charging battery module coupling step, the rechargeable battery module located under the battery coupling part comes into contact with the insertion unit at the lower side, the insertion unit rises, and the rechargeable battery module vertically rises in the direction of the battery coupling part The position of the rechargeable battery module being inserted into the battery coupling part while the position error between the rechargeable battery module and the battery coupling part is reduced by the insertion wheel installed in the rechargeable battery module, and the charging battery module is inserted into the battery coupling part. It may include an error removing step and a charging battery module fixing step in which the rechargeable battery module is fixed to the battery coupling unit.

본 발명의 전기자동차 배터리 충전 시스템 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the electric vehicle battery charging system and method of the present invention, there are one or more of the following effects.

첫째, 운전자가 하차할 필요 없이 자동으로 배터리를 교체하여 충전할 뿐 아니라 차량이 진입하여 교체를 완료하고 진출하는 시간을 1분 이내로 단축하여 기존의 엔진차량 주유시간보다 빠를 뿐 아니라 분리한 방전 배터리를 별도의 충전유닛에서 최적 조건에서 천천히 충전함으로써 배터리팩의 수명을 증대시켜 전기자동차 직접충전 방식이 지닌 모든 문제점을 해결하는 이점이 있다.First, it not only automatically replaces and charges the battery without the need for the driver to get off, but also shortens the time the vehicle enters, completes the replacement, and exits to less than one minute, which is faster than the fueling time of the existing engine vehicle, as well as replaces the separated discharged battery. It has the advantage of solving all the problems of the direct electric vehicle charging method by increasing the lifespan of the battery pack by charging it slowly under optimal conditions in a separate charging unit.

둘째, 배터리 교체공간 및 충전공간에 메카넘휠로 구성된 수평 이동 유닛을 설치하여 배터리 모듈을 조향장치 없이도 전진, 후진, 좌측이동, 우측이동, 사선이동 등이 가능하여 배터리 모듈이 교체공간과 충전공간 사이를 자유롭게 이동하도록 할 수 있는 이점이 있다.Second, by installing a horizontal movement unit composed of a mecanum wheel in the battery replacement space and charging space, the battery module can be moved forward, backward, left, right, and diagonal movement without a steering device, so that the battery module can be moved between the replacement space and the charging space. It has the advantage of being able to move freely.

셋째, 분리형 배터리에서도 전기자동차의 히트펌프에 저장된 일정한 온도의 냉각수가 배터리 모듈에 공급되도록 함으로써 배터리 모듈에서 냉각수가 순환되며 온도가 항상 최적 상태로 유지됨으로써 온도에 민감한 리튬 배터리에 과열이나 냉각이 발생하는 것을 막을 수 있는 이점이 있다.Third, even in the detachable battery, the coolant at a constant temperature stored in the heat pump of the electric vehicle is supplied to the battery module, so that the coolant circulates in the battery module and the temperature is always maintained in an optimal state, so that overheating or cooling occurs in the temperature-sensitive lithium battery. There are advantages to preventing it.

넷째, 배터리 모듈에 삽입 바퀴를 설치하여 배터리 모듈이 배터리 결합부에 삽입될 때 걸림 현상 없이 신속하고 정확하게 삽입될 수 있는 이점이 있다.Fourth, there is an advantage that can be inserted quickly and accurately without jamming phenomenon when the battery module is inserted into the battery coupling portion by installing the insertion wheel on the battery module.

다섯째, 각각의 배터리 모듈과 배터리 모듈 내부의 배터리셀 각각에 고유 번호를 부여하여 배터리 모듈 충전 시 각 배터리셀의 온도, 전압, 전류를 측정하여 불량 배터리셀을 찾아내어 즉시 교체하도록 함으로써 불량 배터리셀 주변으로 배터리 열화가 진행되는 것을 차단할 뿐 아니라 배터리의 화재도 근본적으로 방지하고 배터리의 안전성을 크게 향상시키며 수명 또한 크게 연장시킬 수 있는 이점도 있다.Fifth, by assigning a unique number to each battery module and each battery cell inside the battery module, the temperature, voltage, and current of each battery cell are measured when charging the battery module to find and replace defective battery cells immediately. This not only prevents battery deterioration, but also fundamentally prevents battery fire, greatly improves battery safety, and significantly extends battery life.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The 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 전기자동차 배터리 충전 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간 및 충전공간을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 충전 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 방전 배터리 모듈 충전 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 방전 배터리 모듈 충전 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 방전 배터리 모듈 충전 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 충전 배터리 모듈 이동 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 제2 삽입 유닛 상승 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 충전 배터리 모듈 위치 오차 제거 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 충전 배터리 모듈 고정 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view schematically showing an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a battery module of an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a replacement space and a charging space of an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically illustrating a charging unit of an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a discharging battery module charging step of an electric vehicle battery charging method according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a discharging battery module charging step of the electric vehicle battery charging method according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a discharging battery module charging step of a method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a step of moving a rechargeable battery module of a method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining the step of raising the second insertion unit of the electric vehicle battery charging method according to an embodiment of the present invention.
11 is a view for explaining a step of removing a position error of a rechargeable battery module of a method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining a fixing step of a rechargeable battery module of a method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
13 is a plan view schematically illustrating a replacement space of an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.
14 is a plan view schematically illustrating a replacement space of an electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention.
15 is a plan view schematically illustrating a replacement space of an electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention.
16 is a view for explaining an electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention.
17 is a view for explaining an electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention.
18 is a view for explaining an electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention.
19 is a view for explaining an electric vehicle battery charging system according to another 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 technical field 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 명세서에 첨부된 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의성을 위하여 과장되게 도시될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.The size or shape of the components shown in the drawings attached to this specification may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. It should be noted that the same configuration in each drawing is sometimes illustrated with the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of functions and configurations of known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention may be omitted.

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.

어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 *?**?*연결되어*?**?* 있다거나 *?**?*접속되어*?**?* 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성요소에 *?**?*직접 연결되어*?**?* 있다거나 또는 *?**?*직접 접속되어*?**?* 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들도 마찬가지로 해석되어야 한다.When it is stated that a component is *?**?*connected*?**?* to or *?**?*connected*?**?* to another component, it is directly linked to that other component. It may be connected or connected, but it will be understood that other components may exist in between. On the other hand, when it is stated that an element is *?**?*directly connected to *?**?* or *?**?*directly connected *?**?* to another element, the intermediate It should be understood that there are no other components in the Other expressions for describing the relationship between components should be interpreted similarly.

본 명세서에서 사용되는 상단, 하단, 상면, 하면 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성 요소들에 있어서 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의 상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.As used herein, terms such as upper, lower, upper, lower or upper, lower, etc. are used to distinguish relative positions of the components. For example, for convenience, when naming the upper part of the drawing as the upper part and the lower part of the drawing as the lower part, the upper part may be called the lower part and the lower part may be called the upper part without departing from the scope of the present invention. .

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 각 구성요소가 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭한 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.Terms including ordinal numbers such as ~1~, ~2~, etc. described in this specification may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are only used to distinguish each component from each other, and are not limited to the order of manufacture, and the names may not match in the detailed description of the invention and the claims.

본 명세서에서 사용되는 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not

본 명세서의 전반에 걸쳐 사용되는 용어인 '배터리 모듈'은 리튬 배터리로 이루어지는 배터리셀이 전기자동차(1)의 전력 소비량에 맞춰 수십개에서 수백개가 직렬 또는 병렬로 연결되어 합쳐진 배터리팩을 전기자동차(1)에 탈착 가능하도록 구비한 것을 의미한다.'Battery module', a term used throughout this specification, refers to a battery pack in which dozens to hundreds of battery cells made of a lithium battery are connected in series or parallel to match the power consumption of the electric vehicle (1). ) means that it is provided so that it can be detached.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어인 '방전 배터리 모듈' 및 '충전 배터리 모듈'은 본 발명의 전기자동차(1) 배터리 교체 과정에 있어서 방전되어 교체되는 배터리 모듈(200), 충전을 위하여 삽입되는 배터리 모듈(200)의 구별을 위하여 사용된 용어로서, 하나의 배터리 모듈(200)은 상황에 따라서 '방전 배터리 모듈'과 '충전 배터리 모듈' 둘 중 하나에 해당될 수 있으며 어느 하나에만 한정되지 않는다. 상기 용어들은 설명의 편의를 위해서 사용된 것일 뿐 배터리 모듈(200)의 기능이나 모양 등을 한정하는 것이 아니다.In addition, the terms 'discharge battery module' and 'charge battery module' used in this specification refer to the battery module 200 that is discharged and replaced in the battery replacement process of the electric vehicle 1 of the present invention, and the battery inserted for charging. As a term used to distinguish the modules 200, one battery module 200 may correspond to either one of a 'discharge battery module' and a 'charge battery module' depending on circumstances, and is not limited to either one. The above terms are only used for convenience of description and do not limit the function or shape of the battery module 200 .

이하, 본 발명의 실시예들에 의한 전기자동차 배터리 충전 시스템 및 방법을 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 a system and method for charging an electric vehicle battery according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 배터리 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically showing a battery module of the electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템은 전기자동차(1)의 하부에 형성되는 배터리 결합부(100), 상기 배터리 결합부(100)에 탈착 가능하게 결합되는 배터리 모듈(200), 상기 배터리 모듈(200)을 이동시키는 복수개의 수평 이동 유닛(300) 및 상기 복수개의 수평 이동 유닛(300) 사이에 설치되어 상기 배터리 모듈(200)이 상기 배터리 결합부(100)에 탈착되도록 상하로 움직이는 삽입 유닛(400)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention includes a battery coupling unit 100 formed in a lower portion of an electric vehicle 1 , and detachably coupled to the battery coupling unit 100 . The battery module 200 is installed between the plurality of horizontal moving units 300 and the plurality of horizontal moving units 300 for moving the battery module 200 so that the battery module 200 is connected to the battery coupling unit 100 ) and an insertion unit 400 that moves up and down so as to be detached.

배터리 결합부(100)는 전기자동차(1) 하부에 형성되어 후술할 배터리 모듈(200)을 수용하고 장착할 수 있다. 배터리 결합부(100)는 후술할 배터리 모듈(200)의 삽입 바퀴(230)가 수용되도록 가장자리부의 상단을 안쪽으로 더 깊게 파이도록 형성될 수 있다. 배터리 결합부(100)는 상기 배터리 결합부(100)의 상단에 구비되고, 요철형 돌기 형상으로 형성되어 상기 배터리 모듈(200)과 탈착가능하게 결합되는 제1 결합유닛(110) 및 상기 배터리 결합부(100)의 상단에 구비되고, 요철형 돌기 형상으로 형성되어 상기 배터리 모듈(200)과 탈착가능하게 결합되는 제2 결합유닛(120)을 포함할 수 있다.The battery coupling unit 100 may be formed under the electric vehicle 1 to accommodate and mount a battery module 200 to be described later. The battery coupling part 100 may be formed so that the upper end of the edge part is cut deeper inward so that the insertion wheel 230 of the battery module 200, which will be described later, is accommodated. The battery coupling part 100 is provided on the upper end of the battery coupling part 100, is formed in a concave-convex protrusion shape, and the first coupling unit 110 and the battery coupling unit are detachably coupled to the battery module 200. It may include a second coupling unit 120 provided on the upper end of the unit 100, formed in a concave-convex protrusion shape and detachably coupled to the battery module 200 .

상기 제1 결합유닛(110)과 제2 결합유닛(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 요철형 돌기를 가지도록 형성되며 각각 모터(미도시)가 연결되어 제어부(미도시)의 신호에 따라 회전할 수 있다. 즉, 배터리 모듈(200)이 후술할 삽입 유닛(400)에 의해 배터리 결합부(100)로 삽입되면 제1 결합유닛(110)과 제2 결합유닛(120)이 각각 후술할 제1 결합구(210) 및 제2 결합구(220)와 접촉하게 되고 제어부(미도시)의 신호에 따라 모터가 동작하여 제1 결합유닛(110) 및 제2 결합유닛(120)이 회전하면 각각 제1 결합구(210) 및 제2 결합구(220)와 고정 결합되어 배터리 모듈(200)이 배터리 결합부(100)에 고정될 수 있다. 배터리 모듈(200)을 분리할 때에는 제어부(미도시)의 신호에 따라 모터가 반대로 동작하여 제1 결합유닛(110) 및 제2 결합유닛(120)이 반대로 회전하면서 각각 제1 결합구(210) 및 제2 결합구(220)와 분리되어 결합이 해제될 수 있다.The first coupling unit 110 and the second coupling unit 120 are formed to have concavo-convex protrusions as shown in FIG. 1 , and a motor (not shown) is connected to each of them according to a signal from a control unit (not shown). can rotate That is, when the battery module 200 is inserted into the battery coupling unit 100 by an insertion unit 400 to be described later, the first coupling unit 110 and the second coupling unit 120 are respectively connected to the first coupling port ( 210) and the second coupler 220, and the motor operates according to a signal from the control unit (not shown) to rotate the first coupling unit 110 and the second coupling unit 120, respectively, the first coupling member 210 and the second coupler 220 may be fixedly coupled to the battery module 200 to be fixed to the battery coupling unit 100 . When the battery module 200 is separated, the motor operates in the opposite direction according to a signal from the control unit (not shown) so that the first coupling unit 110 and the second coupling unit 120 rotate in opposite directions while the first coupling port 210, respectively. and the second coupler 220 may be separated from each other to release the coupling.

또한, 상기 제1 결합유닛(110)은 배터리 모듈(200)의 전기를 전기자동차(1)로 공급하기 위한 자동차 전기 공급선(111)이 구비되고, 상기 제2 결합유닛(120)은 전기자동차(1)의 히트펌프에 저장된 냉각수를 배터리 모듈(200)에 공급하기 위한 자동차 냉각수 공급 배관(121)이 구비될 수 있다. 전기자동차(1)의 히트펌프에 의하여 일정한 온도의 냉각수가 배터리 모듈(200)로 공급되어 순환하면서 배터리 모듈(200)의 온도는 항상 최적 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라 온도에 민감한 리튬 배터리에 과열이나 냉각이 발생하는 것을 막을 수 있다.In addition, the first coupling unit 110 is provided with a vehicle electricity supply line 111 for supplying electricity from the battery module 200 to the electric vehicle 1, and the second coupling unit 120 is an electric vehicle ( A vehicle coolant supply pipe 121 for supplying the coolant stored in the heat pump of 1) to the battery module 200 may be provided. The temperature of the battery module 200 may always be maintained in an optimal state while cooling water of a constant temperature is supplied to the battery module 200 by the heat pump of the electric vehicle 1 and circulated. Accordingly, overheating or cooling of the temperature-sensitive lithium battery can be prevented.

도 2를 참조하면, 배터리 모듈(200)은 상기 배터리 결합부(100)에 탈착 가능하게 결합된다. 배터리 모듈(200)은 상술한 바와 같이 설명의 편의 상 방전 배터리 모듈(200a) 및 충전 배터리 모듈(200b)로 표현될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the battery module 200 is detachably coupled to the battery coupling part 100 . As described above, the battery module 200 may be expressed as a discharge battery module 200a and a charge battery module 200b for convenience of description.

배터리 모듈(200)은 배터리 모듈(200)의 상면에 형성되어 상기 제1 결합유닛(110)과 결합되는 제1 결합구(210) 및 배터리 모듈(200)의 상면에 형성되어 상기 제2 결합유닛(120)과 결합되는 제2 결합구(220)를 포함할 수 있다.The battery module 200 is formed on the upper surface of the first coupler 210 and the battery module 200 formed on the upper surface of the battery module 200 to be coupled to the first combining unit 110, the second combining unit It may include a second coupler 220 coupled to (120).

상기 제1 결합구(210) 및 제2 결합구(220)는 도1에 도시된 바와 같이 요철형 결합구멍을 가지도록 형성되어 상술한 바와 같이 각각 제1 결합유닛(110) 및 제2 결합유닛(120)과 결합 및 해제되어 배터리 모듈(200)이 배터리 모듈(200)에서 탈착가능하도록 할 수 있다.The first coupler 210 and the second coupler 220 are formed to have a concave-convex coupling hole as shown in FIG. 1 , respectively, as described above, the first coupling unit 110 and the second coupling unit It is coupled and released with 120 , so that the battery module 200 is detachable from the battery module 200 .

또한, 상기 제1 결합구(210)는 배터리 모듈(200)의 전기를 전기자동차(1)로 공급하기 위하여 상기 자동차 전기 공급선(111)과 연결되는 배터리 전기 공급선(211)이 구비되고, 상기 제2 결합구(220)는 전기자동차(1)의 히트펌프에 저장된 냉각수를 공급받기 위하여 상기 자동차 냉각수 공급 배관(121)과 연결되는 배터리 냉각수 공급배관이 구비될 수 있다.In addition, the first coupler 210 is provided with a battery electricity supply line 211 connected to the vehicle electricity supply line 111 in order to supply electricity from the battery module 200 to the electric vehicle 1, The second coupling port 220 may be provided with a battery coolant supply pipe connected to the vehicle coolant supply pipe 121 in order to receive the coolant stored in the heat pump of the electric vehicle 1 .

즉, 배터리 모듈(200)이 배터리 결합부(100)에 결합되면 자동차 전기 공급선(111)과 배터리 전기 공급선(211)이 서로 연결되어 배터리 모듈(200)의 전기를 전기자동차(1)로 공급하고, 자동차 냉각수 공급 배관(121)과 배터리 냉각수 공급 배관도 서로 연결되어 전기자동차(1)의 히트펌프에 저장된 냉각수를 배터리 모듈(200)로 공급할 수 있다.That is, when the battery module 200 is coupled to the battery coupling unit 100 , the vehicle electricity supply line 111 and the battery electricity supply line 211 are connected to each other to supply electricity from the battery module 200 to the electric vehicle 1 , and , the vehicle coolant supply pipe 121 and the battery coolant supply pipe are also connected to each other to supply the coolant stored in the heat pump of the electric vehicle 1 to the battery module 200 .

또한, 배터리 모듈(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 상부 모서리에 구비되는 삽입 바퀴(230)를 더 포함할 수 있다. 삽입 바퀴(230)는 배터리 모듈(200)이 후술할 삽입 유닛(400)에 의하여 배터리 결합부(100)에 삽입되는 과정에서 발생하는 걸림 현상을 방지하고 신속하게 삽입되도록 배터리 모듈(200)의 상부 모서리에 설치될 수 있다. 삽입 바퀴(230)를 배터리 모듈(200)이 가장자리부보다 약간 더 돌출되게 설치하면 배터리 모듈(200)이 배터리 결합부(100)에 삽입될 때 삽입 바퀴(230)의 반경 절반 이하에 해당하는 삽입 바퀴(230)의 외부면이 배터리 모듈(200) 본체보다 먼저 배터리 결합부(100)의 입구와 60도 이하의 각도를 가지고 접촉하면서 삽입되는 힘으로 수평 분력을 만들어 배터리 모듈(200)을 위치 오차만큼 밀어내고 후술할 삽입 유닛(400)의 상면의 마찰계수가 0.2 이하로 구비되기 때문에 배터리 모듈(200)이 수평 분력에 저항하지 못하고 미끄럼이 발생하여 자동으로 위치 오차를 제거하면서 배터리 모듈(200)이 배터리 결합부(100)에 걸림 현상 없이 신속하고 정확하게 삽입될 수 있다.In addition, the battery module 200 may further include an insertion wheel 230 provided at the upper edge as shown in FIG. 2 . The insertion wheel 230 prevents a jamming phenomenon occurring in the process in which the battery module 200 is inserted into the battery coupling part 100 by an insertion unit 400 to be described later and is inserted into the upper part of the battery module 200 quickly. Can be installed on the corner. When the insertion wheel 230 is installed so that the battery module 200 protrudes slightly more than the edge portion, the insertion corresponding to less than half the radius of the insertion wheel 230 when the battery module 200 is inserted into the battery coupling unit 100 . The outer surface of the wheel 230 is in contact with the inlet of the battery coupling part 100 at an angle of 60 degrees or less before the battery module 200 body, and a horizontal component is created with the force inserted to cause the battery module 200 to position the error. Since the friction coefficient of the upper surface of the insertion unit 400, which will be described later, is provided to be 0.2 or less, the battery module 200 cannot resist the horizontal component and slide occurs, automatically removing the position error. It can be quickly and accurately inserted into the battery coupling part 100 without jamming.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간 및 충전공간(30)을 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a replacement space and a charging space 30 of an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템은 전기자동차(1)가 진입하여 배터리 교체를 위하여 정차하는 정차공간(10), 정차공간(10) 하부에서 배터리 모듈(200)이 전기자동차(1)의 이동에 간섭을 받지 않으며 이동가능하도록 소정의 공간을 가지도록 구비되어 상기 수평 이동 유닛(300) 및 후술할 삽입 유닛(400)이 설치되고 후술할 충전공간(30)과 연결되는 교체공간(20) 및 상기 교체공간(20)과 연결되어 상기 배터리 모듈(200)의 충전이 이루어지는 충전공간(30)을 포함할 수 있다. 여기서 충전공간(30)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.3, in the electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention, the battery module ( 200) is provided to have a predetermined space to be movable without being interfered with by the movement of the electric vehicle 1, so that the horizontal movement unit 300 and an insertion unit 400 to be described later are installed, and a charging space 30 to be described later is installed. ) may include a replacement space 20 connected to the replacement space 20 and a charging space 30 connected to the replacement space 20 to charge the battery module 200 . Here, a detailed description of the charging space 30 will be described later.

상기 정차공간(10)은 전기자동차(1)가 이동하는 자동차 이동평면(11)을 포함한다. 이 때, 상기 교체공간(20)에서 배터리 모듈(200)이 후술할 삽입 유닛(400)에 의하여 정차공간(10)의 배터리 결합부(100)로 상승하거나, 정차공간(10)의 배터리 결합부(100)에서 다시 교체공간(20)의 배터리 이동평면(21)으로 하강할 때 자동차 이동평면(11)을 통과하여 하강한다. 따라서, 정차공간(10)의 자동차 이동평면(11)에는 배터리 모듈(200)이 교체공간(20)과 정차공간(10) 사이를 통과하여 이동할 수 있도록 개방부(12)가 형성될 수 있다.The stopping space 10 includes a vehicle moving plane 11 on which the electric vehicle 1 moves. At this time, in the replacement space 20 , the battery module 200 rises to the battery coupling part 100 of the stop space 10 by an insertion unit 400 to be described later, or the battery coupling part of the stop space 10 . When descending from 100 to the battery movement plane 21 of the replacement space 20 again, it descends through the vehicle movement plane 11 . Accordingly, the opening 12 may be formed in the vehicle moving plane 11 of the vehicle stop space 10 so that the battery module 200 can move through between the replacement space 20 and the stop space 10 .

상기 개방부(12)는 전기자동차(1)의 바퀴 내부의 폭보다 좁게 형성되어 차량 바퀴가 개방부(12) 외부의 자동차 이동평면(11)을 이동하여 개방부(12) 상측으로 정차할 수 있지만 이 경우 개방부(12)의 폭이 좁아 배터리 모듈(200)의 크기가 제약을 받을 수 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따르면 개방부(12)를 차량의 폭보다 넓게 형성하여 전기자동차(1)가 개방부(12)에 진입 시에는 개방부(12)를 막아 차량이 진입할 수 있도록 하고, 개방부(12)의 길이는 차량의 앞바퀴와 뒷바퀴 사이의 길이보다 짧게 형성하여 차량이 정차한 후 폐쇄되어 있던 개방부(12)가 개방되더라도 차량이 안정적으로 정차한 상태를 유지할 수 있도록 할 수 있다. 상기 개방부(12)에 배터리 결합부(100)가 위치하도록 전기자동차(1)가 정차하여 배터리 모듈(200)이 삽입 유닛(400)에 의하여 개방부(12)를 상하로 통과하면서 배터리 결합부(100)에서 결합 및 분리될 수 있다.The opening 12 is formed to be narrower than the width inside the wheel of the electric vehicle 1, so that the vehicle wheel moves the vehicle moving plane 11 outside the opening 12 to stop above the opening 12. However, in this case, since the width of the opening 12 is narrow, the size of the battery module 200 may be limited. Accordingly, according to an embodiment of the present invention, the opening 12 is formed wider than the width of the vehicle so that when the electric vehicle 1 enters the opening 12, the opening 12 is blocked so that the vehicle can enter. And, the length of the opening 12 is formed shorter than the length between the front and rear wheels of the vehicle so that the vehicle can stably maintain a stopped state even when the closed opening 12 is opened after the vehicle is stopped. can The electric vehicle 1 is stopped so that the battery coupling part 100 is positioned in the opening part 12 and the battery module 200 passes through the opening part 12 up and down by the insertion unit 400 to the battery coupling part. It can be combined and separated in (100).

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 개방부(12)는 상시 개방되어 있을 수 있으나, 보다 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 개방 폐쇄부(26)를 설치하여 배터리 모듈(200)의 교체가 필요할 때에만 개방부(12)를 개방하고 차량 통과 시에는 폐쇄하도록 할 수 있다. 개방 폐쇄부(26)는 개방부(12) 아래의 배터리 이동평면(21)에 개방부(12)를 폐쇄할 수 있는 지지판을 포함할 수 있다. 상기 지지판에는 후술할 수평 이동 유닛(300) 및 삽입 유닛(400)이 설치될 수 있다. 개방 폐쇄부(26)는 수평 이동 유닛(300)이 설치된 지지판과 삽입 유닛(400) 전체를 별도로 구비된 장치(미도시)에 의하여 개방부(12)를 폐쇄하도록 수직으로 들어올릴 수 있다. 개방 폐쇄부(26)가 개방부(12)를 폐쇄하게 되면 지지판과 함께 수평 이동 유닛(300)이 외부에 노출된 상태가 될 수 있지만 전기자동차(1)의 바퀴 동선을 피하도록 배치될 수 있다. 이 때, 전기자동차(1)가 폐쇄된 개방부(12)를 통과하여 안정적으로 정차하게 되면, 배터리 교체를 위하여 상기 개방 폐쇄부(26)가 하강하고 상승하면서 개방부(12)를 통하여 배터리 교체가 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the opening 12 may be always open, but more preferably, as shown in FIG. 1 , the battery module 200 can be replaced by installing the opening and closing part 26 . The opening 12 may be opened only when necessary and closed when a vehicle passes. The open closure 26 may include a support plate capable of closing the opening 12 in the battery travel plane 21 below the opening 12 . A horizontal movement unit 300 and an insertion unit 400 to be described later may be installed on the support plate. The open closing part 26 can vertically lift the support plate on which the horizontal moving unit 300 is installed and the insertion unit 400 as a whole to close the opening 12 by a separately provided device (not shown). When the open closing part 26 closes the opening part 12, the horizontal moving unit 300 together with the support plate may be in a state exposed to the outside, but it may be arranged to avoid the wheel movement of the electric vehicle 1 . At this time, when the electric vehicle 1 passes through the closed opening 12 and stops stably, the open and closed part 26 descends and rises to replace the battery through the opening 12 for battery replacement. can be made

이 때, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 개방 폐쇄부(26)는 배터리 모듈(200)을 지지한 상태로 정차공간(10)의 자동차 이동평면(11)과 교체공간(20)의 배터리 이동평면(21) 사이를 상하로 움직일 수 있다. 이 경우에 방전된 배터리 모듈(200)을 분리 시 지지판, 수평 이동 유닛(300), 삽입 유닛(400)을 포함하는 개방 폐쇄부(26)가 지지판과 자동차 이동평면(11)이 같은 평면 상에 위치하도록 상승하면 배터리 결합부(100)까지 후술할 삽입 유닛(400)이 상승하여 배터리 결합부(100)에서 분리된 배터리 모듈(200)을 지지하며 지지판으로 하강하게 되고, 지지판에서 배터리 모듈(200)을 지지한 상태로 개방 폐쇄부(26)가 지지판과 배터리 이동평면(21)이 같은 평면 상에 위치하도록 하강하여 배터리 모듈(200)이 배터리 이동평면(21) 상에 착지할 수 있다. At this time, according to another embodiment of the present invention, the open and closed part 26 supports the battery module 200 and moves the battery in the vehicle movement plane 11 of the parking space 10 and the replacement space 20 . It is possible to move up and down between the planes (21). In this case, when the discharged battery module 200 is separated, the open and closed part 26 including the support plate, the horizontal movement unit 300 and the insertion unit 400 is placed on the same plane as the support plate and the vehicle movement plane 11 . When it rises to the position, the insertion unit 400 to be described later rises up to the battery coupling part 100, supports the battery module 200 separated from the battery coupling part 100, and descends to the support plate, and the battery module 200 from the support plate. ), the open closing part 26 descends so that the support plate and the battery moving plane 21 are located on the same plane, so that the battery module 200 can land on the battery moving plane 21 .

배터리 이동평면에 착지하여 수평이동유닛(300)들이 동일평면으로 연결되면 개방폐쇄부에 싣고 있던 방전된 배터리모듈(200)과 교체공간에 대기하고 있는 충전된 배터리모듈을 연결된 수평이동유닛을 이용하여 한쪽으로 이동시켜 교환하여 개방폐쇄부(26)의 지지판 위에 충전된 배터리모듈이 놓이게 된다. 충전된 배터리 모듈(200)을 결합 시에는 후술할 수평 이동 유닛(300)으로 배터리 모듈(200)을 지지판 위에 정차시키면 개방 폐쇄부(26)가 자동차 이동평면(11)까지 상승하고, 삽입 유닛(400)이 배터리 모듈(200)을 배터리 결합부(100)로 상승시켜 배터리 모듈(200)이 배터리 결합부(100)에 결합될 수 있다.When the horizontal movement units 300 are connected in the same plane by landing on the battery movement plane, the discharged battery module 200 loaded in the open and closed part and the charged battery module waiting in the replacement space are connected using the horizontal movement unit. The charged battery module is placed on the support plate of the open/close part 26 by moving it to one side and replacing it. When the charged battery module 200 is combined, when the battery module 200 is stopped on the support plate with a horizontal moving unit 300 to be described later, the open closing part 26 rises to the vehicle moving plane 11, and the insertion unit ( 400 , the battery module 200 may be raised to the battery coupling unit 100 , so that the battery module 200 may be coupled to the battery coupling unit 100 .

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 개방부(12)가 개폐될 수 있도록 슬라이딩 장치(미도시)를 설치하여 배터리 모듈(200)의 교체가 필요할 때에만 개방부(12)를 개방하고 평상 시에는 폐쇄하도록 구성할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, a sliding device (not shown) is installed so that the opening part 12 can be opened and closed to open the opening part 12 only when replacement of the battery module 200 is required. It can be configured to be closed normally.

한편, 수평 이동 유닛(300)은 상기 교체공간(20)에서 배터리 모듈(200)이 이동되는 배터리 이동평면(21) 상에 설치되어 배터리 모듈(200)을 이동시키도록 복수개 구비될 수 있다. 이 때 복수의 수평 이동 유닛(300) 각각의 간격이나 배치되는 모양 등은 다양한 방법으로 배치될 수 있으며 어느 하나에 한정되지 않는다.Meanwhile, a plurality of horizontal moving units 300 may be installed on the battery moving plane 21 on which the battery module 200 is moved in the replacement space 20 to move the battery module 200 . At this time, the spacing or arrangement shape of each of the plurality of horizontal moving units 300 may be arranged in various ways and is not limited to any one.

수평 이동 유닛(300)은 배터리 모듈(200)을 이동시키기 위하여 다양한 방법으로 구성될 수 있지만 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템에서는 상기 수평 이동 유닛(300)을 메카넘휠로 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, 메카넘휠로 구성되는 상기 수평 이동 유닛(300) 각각에는 모터(미도시)가 장착되어 제어부(미도시)의 신호에 따라 정회전, 역회전, 정지의 3가지 모드로 동작할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 수평 이동 유닛(300)을 메카넘휠로 구성할 경우 메카넘휠을 거꾸로 설치하는 것이 바람직하다. The horizontal moving unit 300 may be configured in various ways to move the battery module 200, but in the electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention, the horizontal moving unit 300 is configured as a Mecanum wheel. it is preferable Here, a motor (not shown) is mounted on each of the horizontal movement units 300 composed of a Mecanum wheel, and can operate in three modes: forward rotation, reverse rotation, and stop according to a signal from a control unit (not shown). According to an embodiment of the present invention, when the horizontal movement unit 300 is configured as a Mecanum wheel, it is preferable to install the Mecanum wheel upside down.

메카넘휠로 구성된 수평 이동 유닛(300)이 배터리 이동평면(21) 상에 복수개 배치됨으로써 메카넘휠의 회전 조합만으로 조향 장치 없이 전진, 후진, 좌측이동, 우측이동, 좌회전, 우회전, 사선이동 등 자유자재로 이동이 가능하다.A plurality of horizontal movement units 300 composed of Mecanum wheels are arranged on the battery movement plane 21, so that only a combination of the rotation of Mecanum wheels is free, such as forward, backward, left movement, right movement, left turn, right turn, diagonal movement, etc. without a steering device. can be moved to

따라서, 제어부(미도시)의 신호에 따라 각각의 메카넘휠에 연결된 모터의 회전 방향과 속도를 적절하게 제어하여 중량이 400kg 내외로 무거운 배터리 모듈(200)이 배터리 이동평면(21) 위에서 배터리 교체공간(20)과 충전공간(30) 사이를 자유롭게 이동하도록 할 수 있다.Therefore, according to the signal of the control unit (not shown), the rotation direction and speed of the motor connected to each Mecanum wheel are appropriately controlled so that the battery module 200, which weighs about 400 kg, is placed on the battery moving plane 21 on the battery replacement space. It is possible to freely move between the 20 and the charging space 30 .

삽입 유닛(400)은 배터리 교체공간(20)에서 복수개의 수평 이동 유닛(300) 사이의 배터리 이동평면(21) 아래에 삽입되어 설치된다. 평상시에는 배터리 모듈(200)이 수평 이동 유닛(300)에 의하여 배터리 이동평면(21)을 이동할 때 방해가 되지 않도록 삽입 유닛(400)의 상면이 배터리 이동평면(21)과 동일한 평면 상에 위치하거나 배터리 이동평면(21)보다 하측에 위치하도록 삽입 유닛(400)이 하강되어 있다가, 배터리를 교체하기 위한 전기자동차(1)가 배터리 결합부(100)가 삽입 유닛(400) 상측에 위치하도록 정차공간(10)에 정차하면, 삽입 유닛(400)이 배터리 모듈(200)이 배터리 결합부(100)에 탈착되도록 배터리 이동평면(21) 위로 수직 상승한다.The insertion unit 400 is inserted and installed under the battery movement plane 21 between the plurality of horizontal movement units 300 in the battery replacement space 20 . Normally, the upper surface of the insertion unit 400 is positioned on the same plane as the battery movement plane 21 so as not to interfere when the battery module 200 moves the battery movement plane 21 by the horizontal movement unit 300 , or The insertion unit 400 is lowered to be located below the battery moving plane 21, and the electric vehicle 1 for replacing the battery stops so that the battery coupling part 100 is located above the insertion unit 400. When stopped in the space 10 , the insertion unit 400 vertically rises above the battery movement plane 21 so that the battery module 200 is detached from the battery coupling part 100 .

이 때, 삽입 유닛(400)의 상면은 마찰계수가 0.2 이하가 되도록 코팅되거나 볼캐스터(410)가 설치될 수 있다.At this time, the upper surface of the insertion unit 400 may be coated so that the friction coefficient is 0.2 or less, or the ball caster 410 may be installed.

배터리 모듈(200)이 배터리 결합부(100)에 삽입되기 위하여 삽입 유닛(400)에 의해 상승할 때 배터리 모듈(200)과 배터리 결합부(100) 사이에 상기 삽입 바퀴(230) 반경의 절반에 해당하는 위치 오차가 발생한 경우를 예를 들면, 삽입 바퀴(230)의 수평면에서 60도 각도의 위치에서 수직 방향으로 힘이 발생하고, 이 수직 방향 힘은 삽입 바퀴(230) 중심 방향의 힘과 수평 방향의 힘으로 분력이 발생하고 수평 방향 분력은 1/Tan60°에 해당하는 약 57%가 발생하므로 삽입 유닛(400)의 상면이 마찰계수가 0.57 이하가 되면 마찰 저항보다 수평 방향 분력이 커져서 삽입 과정에서 배터리 모듈(200)이 미끄러지며 자동적인 수평 이동이 이루어져 오차가 제거되어 배터리 모듈(200)이 배터리 결합부(100)로 신속하고 정확하게 삽입이 이루어질 수 있다. 이 때, 마찰계수가 작을수록 배터리 모듈(200)에 신속한 수평 이동이 이루어질 수 있기 때문에 삽입 유닛(400)의 상면을 마찰계수가 0.2 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.When the battery module 200 is raised by the insertion unit 400 to be inserted into the battery coupling part 100, the insertion wheel 230 between the battery module 200 and the battery coupling part 100 is half of the radius. For example, when a corresponding position error occurs, a force is generated in the vertical direction at a position of 60 degrees from the horizontal plane of the insertion wheel 230 , and this vertical direction force is horizontal with the force in the center direction of the insertion wheel 230 . Since the component force is generated by the directional force, and the horizontal component force is about 57% corresponding to 1/Tan60°, when the friction coefficient of the upper surface of the insertion unit 400 is 0.57 or less, the horizontal component force becomes larger than the frictional resistance, so the insertion process , the battery module 200 slides and automatic horizontal movement is made to remove an error, so that the battery module 200 can be quickly and accurately inserted into the battery coupling unit 100 . At this time, it is preferable that the friction coefficient of the upper surface of the insertion unit 400 is 0.2 or less because the battery module 200 can quickly move horizontally as the friction coefficient is smaller.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템에 따르면 도 1에 도시된 바와 같이 어느 방향으로도 자유롭게 회전하며 마찰계수가 0에 가까운 볼캐스터(410)를 삽입 유닛(400)의 상면에 설치하는 것이 보다 바람직하다.Here, according to the electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1 , the ball caster 410 freely rotating in any direction and having a coefficient of friction close to 0 is installed on the upper surface of the insertion unit 400 . It is more preferable to install it in

한편, 도 3을 참조하면 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템은 상기 배터리 모듈(200)이 충전되는 충전공간(30)을 포함할 수 있다. 충전공간(30)은 배터리 모듈(200)을 충전하는 충전 유닛(500), 교체공간(20)의 배터리 모듈(200)을 충전공간(30)에서 이동시키기 위한 수직 이동 유닛(600) 및 수평 이동 유닛(300)을 포함할 수 있다. 여기서, 충전공간(30)은 여러 대의 전기자동차(1)의 배터리 모듈(200)을 동시에 교체하고 1분 이내에 교체를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 모듈(200)을 저속으로 3시간 동안 안정적으로 충전할 수 있는 충전 용량과 교체 능력을 확보하는 것이 바람직하다.Meanwhile, referring to FIG. 3 , as described above, the electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention may include a charging space 30 in which the battery module 200 is charged. The charging space 30 includes a charging unit 500 for charging the battery module 200 , a vertical movement unit 600 for moving the battery module 200 of the replacement space 20 in the charging space 30 , and a horizontal movement. It may include a unit 300 . Here, the charging space 30 can replace the battery modules 200 of several electric vehicles 1 at the same time and perform the replacement within 1 minute, as well as stably charging the battery modules 200 at a low speed for 3 hours. It is desirable to secure the charging capacity and replacement capacity that can be used.

충전공간(30)은 교체공간(20)의 일측에 설치될 수 있으며, 교체공간(20)과 연결되어 배터리 모듈(200)이 충전된다. 충분한 수의 배터리 모듈(200)을 충전하고 보관하기 위하여 배터리 모듈(200)을 충전하는 충전 유닛(500)이 수십, 수백개 이상 구비될 수 있으며 이를 위해 충전공간(30)은 여러 층으로 구성될 수 있다. 여러 층으로 구성된 충전공간(30)과 교체공간(20) 사이를 배터리 모듈(200)이 이동하도록 충전공간(30)에는 수직 이동 유닛(600)이 구비되어 수직으로 이동할 수 있다.The charging space 30 may be installed on one side of the replacement space 20 , and is connected to the replacement space 20 to charge the battery module 200 . In order to charge and store a sufficient number of battery modules 200, tens, hundreds or more of charging units 500 for charging the battery modules 200 may be provided, and for this purpose, the charging space 30 may be composed of several layers. can A vertical movement unit 600 is provided in the charging space 30 to move the battery module 200 between the charging space 30 and the replacement space 20 composed of several layers so that it can move vertically.

여기서, 수직 이동 유닛(600)은 배터리 모듈(200)의 운송 능력을 높이기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 2개 층 이상으로 구성할 수 있으며, 이 경우 충전공간(30)에서 층간 높이 차이와 수직 이동 유닛(600)의 층간 높이 차이를 일치하도록 구성하면 충전공간(30)과 수직 이동 유닛(600) 간에 배터리 모듈(200)을 상하차하는 시간을 단축할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예처럼 2개 층의 수직 이동 유닛(600)을 사용하면 1개 층의 수직 이동 유닛에 비하여 왕복 운행에 2배의 시간을 활용하여 필요한 배터리 모듈을 운송할 수 있어서 수직 이동 유닛 운영에 여유가 있게 된다. 또한, 수직 이동 유닛(600) 내에도 수평 이동 유닛(300)이 구비되어 제어부(미도시)의 신호에 따라 배터리 모듈(200)을 자동으로 이동시킬 수 있다.Here, the vertical movement unit 600 may be configured in two or more layers as shown in FIG. 3 in order to increase the transport capacity of the battery module 200 , and in this case, the height difference between the layers in the charging space 30 and the vertical If the height difference between the floors of the mobile unit 600 is configured to match, the time for loading and unloading the battery module 200 between the charging space 30 and the vertical moving unit 600 can be shortened, and as in one embodiment of the present invention, 2 When the vertical movement unit 600 of one floor is used, it is possible to transport the required battery module by utilizing twice the time for round-trip operation compared to the vertical movement unit of one floor, so that there is room for the operation of the vertical movement unit. In addition, the horizontal movement unit 300 is provided in the vertical movement unit 600 to automatically move the battery module 200 according to a signal from a control unit (not shown).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 충전 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a charging unit of an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 충전 유닛(500)은 전기자동차(1)의 배터리 결합부(100)와 마찬가지로 충전 유닛 결합부(510)에 제1 결합유닛(110) 및 제2 결합유닛(120)을 설치하여 각각 배터리 모듈(200)의 제1 결합구(210) 및 제2 결합구(220)와 고정 결합되어 충전 유닛 결합부(510)의 상단부와 배터리 모듈(200)의 상단부에 구비되는 충전단자(미도시)를 통해 충전될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the charging unit 500 includes the first coupling unit 110 and the second coupling unit 120 to the charging unit coupling part 510 like the battery coupling part 100 of the electric vehicle 1 . The charging terminal is installed and fixedly coupled to the first coupler 210 and the second coupler 220 of the battery module 200 , respectively, and provided at the upper end of the charging unit coupling unit 510 and the upper end of the battery module 200 . (not shown) can be charged.

여기서, 배터리 모듈(200)이 충전 유닛(500)에 결합될 때 수평 방향으로 저항력이 생기지 않으면서 수직 방향으로 이동하는 충전 유닛(500)에 설치된 와이어(520)를 이용하여 충전 유닛 결합부(510)를 아래로 내려서 삽입 바퀴(230)에 의하여 충전 유닛 결합부(510)와 배터리 모듈(200)간의 위치 오차가 자동으로 제거되고 제1 결합유닛(110) 및 제2 결합유닛(120)이 각각 제1 결합구(210) 및 제2 결합구(220)와 고정 결합되어 충전이 이루어질 수 있다.Here, when the battery module 200 is coupled to the charging unit 500 , the charging unit coupling unit 510 is installed using a wire 520 installed in the charging unit 500 that moves in the vertical direction without generating resistance in the horizontal direction. ) down and the position error between the charging unit coupling unit 510 and the battery module 200 is automatically removed by the insertion wheel 230, and the first coupling unit 110 and the second coupling unit 120 are respectively The first coupler 210 and the second coupler 220 may be fixedly coupled to each other to be charged.

상기 와이어(520)는 인장강도가 큰 금속선이나 탄소섬유 등을 사용해서 만들거나 체인 등으로 구성할 수 있으며, 상기 배터리 모듈(200)을 들어올릴 수 있을 만큼 충분히 큰 장력을 가지도록 만드는 것이 바람직하다.The wire 520 may be made by using a metal wire or carbon fiber having high tensile strength or may be configured as a chain, and it is preferable to make the wire 520 strong enough to lift the battery module 200 . .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 순서도이다.5 is a flowchart of a method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 방법은 도 1 내지 4에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법을 수행하기 위한 상기 전기자동차 배터리 충전 시스템에 대한 설명은 상술한 바 있으므로 동일한 부호를 사용하되 중복되는 상세한 설명은 생략하도록 한다.The method shown in FIG. 5 may be performed by the electric vehicle battery charging system according to the embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 . Accordingly, since the description of the electric vehicle battery charging system for performing the electric vehicle battery charging method according to an embodiment of the present invention has been described above, the same reference numerals are used, but overlapping detailed descriptions will be omitted.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법은 전기자동차 진입 단계(S100), 방전 배터리 모듈 분리 단계(S200), 방전 배터리 모듈 이동 단계(S300), 방전 배터리 모듈 충전 단계(S400), 충전 배터리 모듈 이동 단계(S500) 및 충전 배터리 모듈 결합 단계(S600)를 포함한다.Referring to FIG. 5 , the method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention includes an electric vehicle entry step (S100), a discharge battery module separation step (S200), a discharge battery module movement step (S300), and a discharge battery module charging step. It includes a step (S400), a step of moving the rechargeable battery module (S500), and a step of combining the rechargeable battery module (S600).

먼저, 전기자동차 진입 단계(S100)에서는 충전 배터리 모듈(200b)에서 공급되는 전기로 주행하는 전기자동차(1)가 상기 충전 배터리 모듈(200b)이 방전되면 방전 배터리 모듈(200a)을 분리하고 충전공간(30)에서 미리 충전되어 있는 충전 배터리 모듈(200b)로 교체하기 위하여 정차공간(10)으로 진입한다.First, in the electric vehicle entry step (S100), when the electric vehicle 1 running on electricity supplied from the rechargeable battery module 200b discharges the rechargeable battery module 200b, the discharge battery module 200a is separated and the charging space In order to replace the rechargeable battery module 200b previously charged in 30 , the vehicle enters the parking space 10 .

방전 배터리 모듈 분리 단계(S200)에서는 방전 배터리 모듈(200a)을 상기 배터리 결합부(100)로부터 분리시킨다. 방전 배터리 모듈 분리 단계(S200)는, 제1 삽입 유닛 상승 단계(S210), 방전 배터리 모듈 결합 해제 단계(S220), 방전 배터리 모듈 착지 단계(S230)를 포함할 수 있다.In the discharging battery module separation step ( S200 ), the discharging battery module 200a is separated from the battery coupling unit 100 . The discharging battery module separation step ( S200 ) may include a step of raising the first insertion unit ( S210 ), a disengaging battery module coupling step ( S220 ), and a landing step of the discharging battery module ( S230 ).

제1 삽입 유닛 상승 단계(S210)에서는 상기 전기자동차(1)가 자동차 이동평면(11)을 이동하여 전기자동차(1)의 배터리 결합부(100)가 교체공간(20)의 하부에 설치된 삽입 유닛(400)의 상측에 위치한 개방부(미도시)위로 정차하면, 삽입 유닛(400)이 방전 배터리 모듈(200a)이 배터리 결합부(100)에 탈착되도록 배터리 이동평면(21) 위로 수직 상승하여 개방부(미도시)를 통과하고 삽입 유닛(400)의 상면이 방전 배터리 모듈(200a)과 접촉하여 방전 배터리 모듈(200a)을 지지하게 된다.In the first insertion unit raising step (S210), the electric vehicle 1 moves the vehicle moving plane 11 so that the battery coupling part 100 of the electric vehicle 1 is installed in the lower part of the replacement space 20. When the vehicle stops over the opening (not shown) located on the upper side of the 400, the insertion unit 400 rises vertically above the battery movement plane 21 so that the discharge battery module 200a is detached from the battery coupling unit 100 and opens. It passes through the part (not shown) and the upper surface of the insertion unit 400 comes into contact with the discharge battery module 200a to support the discharge battery module 200a.

방전 배터리 모듈 결합 해제 단계(S220)에서는 제어부(미도시)의 신호에 따라 배터리 결합부(100)의 제1 결합유닛(110) 및 제2 결합유닛(120)에 연결된 모터(미도시)를 결합 시와 반대로 동작시켜 제1 결합유닛(110) 및 제2 결합유닛(120)이 반대로 회전하면서 각각 제1 결합구(210) 및 제2 결합구(220)와 분리되며 배터리 결합부(100)와 방전 배터리 모듈(200a)의 결합이 해제된다.In the discharging battery module coupling releasing step (S220), a motor (not shown) connected to the first coupling unit 110 and the second coupling unit 120 of the battery coupling unit 100 is coupled according to a signal from the control unit (not shown). Operated in the opposite direction to the time, the first coupling unit 110 and the second coupling unit 120 are rotated in opposite directions while being separated from the first coupling port 210 and the second coupling member 220, respectively, and the battery coupling unit 100 and The coupling of the discharge battery module 200a is released.

방전 배터리 모듈 착지 단계(S230)에서는 방전 배터리 모듈(200a)을 지지하고 있는 삽입 유닛(400)이 개방부(미도시) 아래로 하강하며 교체공간(20)으로 진입하고 결합이 해제된 방전 배터리 모듈(200a)이 수평 이동 유닛(300)과 접촉하며 배터리 이동평면(21)으로 착지된다.In the discharging battery module landing step (S230), the insertion unit 400 supporting the discharging battery module 200a descends below the opening (not shown) and enters the replacement space 20 and the disengaged discharging battery module 200a contacts the horizontal movement unit 300 and lands on the battery movement plane 21 .

방전 배터리 모듈 이동 단계(S300)에서는 방전 배터리 모듈(200a)이 충전을 위하여 교체공간(20)의 배터리 이동평면(21) 상에서 수평 이동 유닛(300)에 의하여 충전공간(30)으로 진입하고, 충전공간(30)으로 진입한 방전 배터리 모듈(200a)은 수직 이동 유닛(600) 및 수평 이동 유닛(300)에 의하여 충전 유닛(500) 하측으로 이동하게 된다.In the discharging battery module moving step (S300), the discharging battery module 200a enters the charging space 30 by the horizontal moving unit 300 on the battery moving plane 21 of the replacement space 20 for charging, and is charged. The discharged battery module 200a entering the space 30 is moved to the lower side of the charging unit 500 by the vertical moving unit 600 and the horizontal moving unit 300 .

도 6 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 방전 배터리 모듈 충전 단계를 설명하기 위한 도면이다.6 to 8 are diagrams for explaining a discharging battery module charging step of an electric vehicle battery charging method according to an embodiment of the present invention.

도 6 내지 8을 참조하면, 방전 배터리 모듈 충전 단계(S400)에서는 발전소에서 공급하는 전기를 이용하여 충전공간(30)에서 방전 배터리 모듈(200a)이 충전된다.6 to 8 , in the discharging battery module charging step S400 , the discharging battery module 200a is charged in the charging space 30 using electricity supplied from the power plant.

충전공간(30)에서 방전 배터리 모듈(200a)은 도 6에 도시된 바와 같이 방전 배터리 모듈(200a)이 수직 이동 유닛(600) 및 수평 이동 유닛(300)에 의하여 충전 유닛(500) 하부로 이동하여 도 7에 도시된 바와 같이 방전 배터리 모듈(200a)이 충전 유닛 결합부(510) 하부에 정차하게 된다. 이 때, 결합 시에 발생하는 방전 배터리 모듈(200a)과 충전 유닛 결합부(510) 간의 위치 오차를 제거하기 위하여 방전 배터리 모듈(200a)과 충전 유닛 결합부(510) 간의 위치 오차가 삽입 바퀴(230) 반경의 절반 이하가 되도록 충전공간(30)의 수평 이동 유닛(300)을 정밀하게 제어하여 방전 배터리 모듈(200a)을 충전 유닛(500) 하부로 위치시킨다.As shown in FIG. 6 , the discharged battery module 200a in the charging space 30 moves to the lower part of the charging unit 500 by the vertical moving unit 600 and the horizontal moving unit 300 . Accordingly, as shown in FIG. 7 , the discharge battery module 200a stops at the lower portion of the charging unit coupling part 510 . At this time, in order to remove the position error between the discharge battery module 200a and the charging unit coupling unit 510 that occurs during coupling, the position error between the discharge battery module 200a and the charging unit coupling unit 510 is reduced by the insertion wheel ( 230) The discharge battery module 200a is positioned below the charging unit 500 by precisely controlling the horizontal movement unit 300 of the charging space 30 to be less than half the radius.

그리고 도 8에 도시된 바와 같이 충전 유닛(500)에 설치된 와이어(520)를 아래로 내리면 충전 유닛 결합부(510)가 하강하게 되고, 와이어(520)에 매달려 있는 충전 유닛 결합부(510)는 수평 저항력이 거의 발생하지 않기 때문에 충전 배터리 모듈(200b)이 배터리 결합부(100)에 결합될 때 위치 오차가 제거되는 것과 마찬가지로 삽입 바퀴의 외부면이 충전 유닛 결합부(510)와 일부 접촉하며 방전 배터리 모듈(200a)을 밀어내는 힘이 발생하여 자동으로 위치오차가 제거되며 방전 배터리 모듈(200a)이 충전 유닛 결합부(510)에 결합되어 충전이 이루어질 수 있다. 여기서, 충전 유닛 결합부(510)에 무선충전모듈을 장착하여 무선 충전 방식을 적용하여 방전 배터리 모듈(200a)을 충전할 수도 있다.And when the wire 520 installed in the charging unit 500 is lowered down as shown in FIG. 8 , the charging unit coupling part 510 is lowered, and the charging unit coupling part 510 hanging from the wire 520 is Since the horizontal resistance hardly occurs, the outer surface of the insertion wheel partially contacts the charging unit coupling part 510 and discharges in the same way that the position error is eliminated when the rechargeable battery module 200b is coupled to the battery coupling part 100 . A force to push the battery module 200a is generated so that a position error is automatically removed, and the discharge battery module 200a is coupled to the charging unit coupling part 510 to be charged. Here, a wireless charging module may be mounted on the charging unit coupling unit 510 to charge the discharge battery module 200a by applying a wireless charging method.

여기서 충전 유닛 결합부(510)와 방전 배터리 모듈(200a)이 결합될 때 전기자동차(1)와 충전 배터리 모듈(200b)이 결합될 때와 마찬가지로 전기 공급선과 냉각수 공급 배관도 동시에 연결되어 방전 배터리 모듈(200a)을 충전할 수 있다. 충전공간(30)에서 냉각수는 충전공간(30)과 연결된 별도의 지원공간에서 공급될 수 있다. 충전 시 3시간 정도의 충분한 시간을 가지고 저속으로 충전하여 과열을 방지하고 일정한 온도를 가진 냉각수가 계속 순환하면서 배터리셀의 온도를 최적 상태로 유지하여 배터리 수명을 크게 향상시킬 수 있다.Here, when the charging unit coupling part 510 and the discharging battery module 200a are coupled, as when the electric vehicle 1 and the charging battery module 200b are coupled, the electricity supply line and the cooling water supply pipe are simultaneously connected to the discharge battery module (200a) can be charged. In the charging space 30 , the cooling water may be supplied from a separate support space connected to the charging space 30 . When charging, it is possible to significantly improve battery life by charging at a low speed with sufficient time of about 3 hours to prevent overheating, and maintaining the temperature of the battery cell in an optimal state while the coolant with a constant temperature continues to circulate.

이 때, 각각의 배터리 모듈(200)은 고유 번호가 부여되고 배터리 모듈(200) 내부의 배터리셀에도 각각 고유 번호가 부여되어 방전 배터리 모듈 충전 단계(S400)에서 각 배터리셀의 온도, 전압, 전류를 측정하여 자료를 저장하고 비교하여 불량한 배터리셀을 색출할 수 있다. 불량 배터리셀을 즉시 교체함으로써 불량 배터리셀 주변으로 배터리 열화가 진행되는 것을 차단할 뿐 아니라 배터리의 화재도 근본적으로 방지하고 배터리의 안전성을 크게 향상시키며 수명 또한 크게 연장시킬 수 있다.At this time, each battery module 200 is assigned a unique number, and a unique number is also assigned to each battery cell inside the battery module 200, so that the temperature, voltage, and current of each battery cell in the discharging battery module charging step (S400) By measuring the data, it is possible to find out the bad battery cells by comparing them. By immediately replacing the defective battery cell, it is possible to not only prevent the deterioration of the battery around the defective battery cell, but also fundamentally prevent the fire of the battery, significantly improve the safety of the battery, and significantly extend the lifespan.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 충전 배터리 모듈 이동 단계를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a step of moving a rechargeable battery module of a method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention.

충전 배터리 모듈 이동 단계(S500)에서는 도 9에 도시된 바와 같이 수평 이동 유닛(300) 및 수직 이동 유닛(600)을 이용하여 상기 충전공간(30)에서 미리 충전되어 있는 충전 배터리 모듈(200b)을 상기 교체공간(20)에 위치한 배터리 이동평면(21)으로 이동시킨다.In the charging battery module moving step (S500), as shown in FIG. 9, the rechargeable battery module 200b previously charged in the charging space 30 using the horizontal moving unit 300 and the vertical moving unit 600 is moved. It moves to the battery moving plane 21 located in the replacement space 20 .

이 때, 수평 이동 유닛(300)의 모터(미도시)를 정밀하게 제어하여 메카넘휠의 회전조합을 이용하여 배터리 결합부(100)와 충전 배터리 모듈(200b) 사이의 위치 오차가 10mm 이내가 되도록 충전 배터리 모듈(200b)을 이동시키는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 삽입 바퀴(230)의 직경은 허용되는 위치 오차의 4배 이상인 400mm 이상을 사용하는 것이 바람직하다.At this time, the motor (not shown) of the horizontal movement unit 300 is precisely controlled so that the position error between the battery coupling unit 100 and the rechargeable battery module 200b is within 10 mm using the rotation combination of the Mecanum wheel. It is preferable to move the rechargeable battery module 200b. In addition, according to an embodiment of the present invention, it is preferable to use a diameter of 400 mm or more of the insertion wheel 230, which is 4 times or more of the allowable position error.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 제2 삽입 유닛 상승 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 충전 배터리 모듈 위치 오차 제거 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법의 충전 배터리 모듈 고정 단계를 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining a step of raising the second insertion unit of the method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a rechargeable battery module of the method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention. It is a view for explaining a step of removing a position error, and FIG. 12 is a view for explaining a step of fixing the rechargeable battery module of the method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention.

충전 배터리 모듈 결합 단계(S600)에서는 상기 배터리 결합부(100) 하부에 위치한 충전 배터리 모듈(200b)을 배터리 결합부(100)에 결합시킨다. 충전 배터리 모듈 결합 단계(S600)는 제2 삽입 유닛 상승 단계(S610), 충전 배터리 모듈 위치 오차 제거 단계(S620) 및 충전 배터리 모듈 고정 단계(S630)를 포함할 수 있다.In the charging battery module coupling step ( S600 ), the rechargeable battery module 200b located under the battery coupling part 100 is coupled to the battery coupling part 100 . The charging battery module coupling step ( S600 ) may include a second insertion unit raising step ( S610 ), a charging battery module position error removing step ( S620 ), and a charging battery module fixing step ( S630 ).

제2 삽입 유닛 상승 단계(S610)에서는 배터리 결합부(100) 하부의 삽입 유닛(400) 상측에 이동된 충전 배터리 모듈(200b)이 도 9에 도시된 바와 같이 삽입 유닛(400)의 양측에 위치한 수평 이동 유닛(300)에 접촉한 상태로 정지해있으면, 도 10에 도시된 바와 같이 삽입 유닛(400)이 상승하면서 삽입 유닛(400)의 상면이 충전 배터리 모듈(200b)과 접촉 지지하면서 배터리 결합부(100) 방향으로 수직 상승한다.In the second insertion unit raising step (S610), the charging battery module 200b moved to the upper side of the insertion unit 400 under the battery coupling unit 100 is located on both sides of the insertion unit 400 as shown in FIG. 9 . When the horizontal movement unit 300 is stopped in a contact state, as shown in FIG. 10 , the upper surface of the insertion unit 400 rises while the upper surface of the insertion unit 400 comes into contact with the rechargeable battery module 200b while supporting the battery. It rises vertically in the negative 100 direction.

충전 배터리 모듈 위치 오차 제거 단계(S620)에서는 충전 배터리 모듈(200b)이 충전 배터리 모듈(200b)에 설치된 삽입 바퀴(230)에 의하여 충전 배터리 모듈(200b)과 배터리 결합부(100) 간의 위치 오차가 조정되며 배터리 결합부(100)에 삽입된다.In the rechargeable battery module position error removal step (S620), the position error between the rechargeable battery module 200b and the rechargeable battery module 200b and the battery coupling part 100 by the insertion wheel 230 installed in the rechargeable battery module 200b is It is adjusted and inserted into the battery coupling part 100 .

도 10을 참조하면, 배터리 결합부(100)와 충전 배터리 모듈(200b)간의 위치 오차에 의하여 배터리 결합부(100)와 충전 배터리 모듈(200b)이 접촉하는 우측부에 약간의 걸림이 발생하고 좌측부에는 여유가 있는 것을 알 수 있다. 이 때, 충전 배터리 모듈(200b)의 가장자리부보다 약간 더 돌출되게 설치된 삽입 바퀴(230)가 충전 배터리 모듈(200b) 본체보다 먼저 배터리 결합부(100)의 입구와 접촉하면서 삽입되는 힘으로 충전 배터리 모듈(200b)을 배터리 결합부(100) 안으로 밀어내는 수평력이 발생하게 되고, 상기 수평력보다 큰 마찰력이 발생하지 않도록 삽입 유닛(400) 상면의 마찰계수가 0.2 이하가 되도록 삽입 유닛(400) 상면을 코팅하거나 볼캐스터(410)를 설치하면 충전 배터리 모듈(200b)이 자연스럽게 미끄러져 충전 배터리 모듈(200b)의 위치 오차가 자동으로 제거되어 도 11에 도시된 바와 같이 충전 배터리 모듈(200b)의 위치 오차 제거가 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 10 , due to a position error between the battery coupling part 100 and the rechargeable battery module 200b, a slight jamming occurs on the right side where the battery coupling part 100 and the rechargeable battery module 200b come into contact with each other, and the left side part It can be seen that there is room for At this time, the insertion wheel 230 installed to protrude slightly more than the edge of the rechargeable battery module 200b is inserted into the rechargeable battery with the force that is inserted while in contact with the inlet of the battery coupling unit 100 before the main body of the rechargeable battery module 200b. A horizontal force for pushing the module 200b into the battery coupling part 100 is generated, and the upper surface of the insertion unit 400 is placed so that the friction coefficient of the upper surface of the insertion unit 400 is 0.2 or less so that a friction force greater than the horizontal force is not generated. When the coating or the ball caster 410 is installed, the rechargeable battery module 200b slides naturally, and the position error of the rechargeable battery module 200b is automatically removed, so that the position error of the rechargeable battery module 200b as shown in FIG. 11 . Removal can be made.

여기서, 배터리 결합부(100)의 입구를 확장하여 배터리 결합부(100)의 입구가 바깥에서 안쪽으로 약간 경사지게 형성하면 충전 배터리 모듈(200b)이 배터리 결합부(100)에 삽입될 때 삽입 바퀴(230)와 배터리 결합부(100)의 가장자리부에서 제거되는 초기 위치오차가 감소될 수 있어 위치 오차 제거가 좀 더 용이하게 이루어질 수 있다.Here, if the entrance of the battery coupling part 100 is extended to form a slight inclination of the entrance of the battery coupling part 100 from the outside to the inside, when the rechargeable battery module 200b is inserted into the battery coupling part 100, the insertion wheel ( 230) and the initial position error removed from the edge of the battery coupling unit 100 can be reduced, so that the position error can be removed more easily.

도 12를 참조하면, 충전 배터리 모듈 고정 단계(S630)에서는 충전 배터리 모듈(200b)이 배터리 결합부(100)에 고정된다.Referring to FIG. 12 , in the charging battery module fixing step ( S630 ), the rechargeable battery module 200b is fixed to the battery coupling unit 100 .

삽입 유닛(400)이 완전히 상승하여 충전 배터리 모듈(200b)이 배터리 결합부(100)로 삽입되면 배터리 결합부(100)의 제1 결합유닛(110)과 제2 결합유닛(120)이 충전 배터리 모듈(200b)의 제1 결합구(210) 및 제2 결합구(220)와 접촉하게 되고 제어부(미도시)의 신호에 따라 모터가 동작하여 제1 결합유닛(110) 및 제2 결합유닛(120)이 회전하면 각각 제1 결합구(210) 및 제2 결합구(220)와 고정 결합되어 충전 배터리 모듈(200b)이 배터리 결합부(100)에 고정될 수 있다. When the insertion unit 400 is fully raised and the rechargeable battery module 200b is inserted into the battery coupling part 100 , the first coupling unit 110 and the second coupling unit 120 of the battery coupling part 100 are connected to the rechargeable battery. The first coupler 210 and the second coupler 220 of the module 200b come into contact, and the motor operates according to a signal from the control unit (not shown) to operate the first coupling unit 110 and the second coupling unit ( When the 120 is rotated, the first coupler 210 and the second coupler 220 are fixedly coupled to each other so that the rechargeable battery module 200b may be fixed to the battery coupling part 100 .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 방법은 충전공간(30)에서 방전 배터리 모듈(200a)을 발전소에 필요한 예비전력을 공급하는 ESS 장치의 일부로 활용하는 ESS 활용 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method for charging an electric vehicle battery according to an embodiment of the present invention may further include an ESS utilization step of utilizing the discharge battery module 200a in the charging space 30 as a part of the ESS device for supplying the reserve power required for the power plant. can

ESS 장치는 배터리로 전기를 저장하여 필요 시 발전소를 대신하여 전력망에 전력을 공급하는 장치로, 전기자동차(1)에서 분리한 방전 배터리 모듈(200a)을 이용하여 충전공간(30)에 설치하면 전기자동차(1)의 배터리 교체 시간과 전기 수요가 최대로 발생하는 시간의 차이를 이용하여 최대 전기 수요 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 on behalf of the power plant when necessary. When installed in the charging space 30 using the discharge battery module 200a separated from the electric vehicle 1, electricity Using the difference between the battery replacement time of the vehicle 1 and the time when the electricity demand is maximum, it may be configured as a device for supplying spare power in preparation for the maximum electricity demand time.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간을 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간을 개략적으로 나타낸 평면도이다.13 is a plan view schematically showing a replacement space of an electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a plan view schematically showing a replacement space of an electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention. and FIG. 15 is a plan view schematically showing a replacement space of an electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention.

여기서, 설명의 편의를 위하여 정차공간(10), 교체공간(20), 충전공간(30)을 포함하는 공간을 배터리 충전소로 지칭하도록 한다.Here, for convenience of description, a space including the stopping space 10 , the replacement space 20 , and the charging space 30 will be referred to as a battery charging station.

도 13 내지 15를 참조하면 본 발명의 실시예들에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템이 구비된 배터리 충전소는 모든 전기자동차(1)가 1분 이내에 진입하여 배터리 모듈을 교체하고 나갈 수 있도록 충전공간(30)의 수직 이동 유닛(600)이 상승 및 하강하는 공간의 전방에 제1 충전 배터리 모듈 대기 공간(22), 삽입 유닛(400)의 좌우측에 제1 방전 배터리 모듈 대기 공간(23) 및 제2 충전 배터리 모듈 대기 공간(24), 수직 이동 유닛(600)이 상승 및 하강하는 공간의 후방에 제2 방전 배터리 모듈 대기 공간(25)을 배치할 수 있다. 이 때, 각 대기 공간들은 자동차의 수에 따라서 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 도 13 내지 15를 각각 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.13 to 15 , a battery charging station equipped with an electric vehicle battery charging system according to embodiments of the present invention has a charging space 30 so that all electric vehicles 1 can enter within 1 minute to replace a battery module and exit. ) of the first charge battery module waiting space 22 in front of the space in which the vertical movement unit 600 rises and descends, the first discharge battery module waiting space 23 and the second charge on the left and right sides of the insertion unit 400 The second discharge battery module waiting space 25 may be disposed behind the battery module waiting space 24 and the space in which the vertical movement unit 600 rises and descends. At this time, each of the waiting spaces may be provided with at least one or more depending on the number of vehicles. It will be described in more detail with reference to FIGS. 13 to 15, respectively.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간(20)을 전기자동차(1) 병렬식 2대용으로 구성한 평면도를 나타내었다.13 is a plan view showing the replacement space 20 of the electric vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention configured for two electric vehicles 1 in parallel.

여기서 동시에 교체할 수 있는 차량이 2대이므로 수직 이동 유닛(600)이 한번에 2개의 배터리 모듈을 이송할 수 있다고 가정하면, 먼저 수직 이동 유닛(600)은 충전공간(30)의 충전 유닛(500)에서 충전된 충전 배터리 모듈(200b)을 최대 이송 갯수인 2개를 싣고 교체공간(20)으로 하강하고, 교체공간(20)의 수평 이동 유닛(300)이 하강된 충전 배터리 모듈(200b)을 수직 이동 유닛(600) 전방의 제1 충전 배터리 모듈 대기 공간(22)으로 이동시킨다.Here, since there are two vehicles that can be replaced at the same time, assuming that the vertical movement unit 600 can transport two battery modules at a time, first, the vertical movement unit 600 is the charging unit 500 of the charging space 30 . Loading two of the charged battery modules 200b, which is the maximum number of transfers, and lowering them to the replacement space 20, the horizontal moving unit 300 of the replacement space 20 vertically moves the lowered rechargeable battery modules 200b. It moves to the first rechargeable battery module waiting space 22 in front of the moving unit 600 .

동시에 두 대의 전기자동차(1)가 배터리 교체를 위하여 정차공간(10)에 정차하게 되면 제1 충전 배터리 모듈 대기 공간(22)에서 대기하고 있던 충전 배터리 모듈(200b)이 두 대의 전기자동차(1)가 방전 배터리 모듈(200a)을 분리하기 전에 미리 전기자동차(1) 하부에 위치한 삽입 유닛(400)의 좌우측의 제2 충전 배터리 모듈 대기 공간(24)으로 이동하여 방전 배터리 모듈(200a)이 배터리 결합부(100)에서 분리되어 배터리 이동평면(21)으로 착지할 때까지 대기하였다가 방전 배터리 모듈(200a)이 제1 방전 배터리 모듈 대기 공간(23)으로 이동하면 곧바로 삽입 유닛(400)으로 이동하여 배터리 결합부(100)로 삽입될 수 있다.At the same time, when two electric vehicles (1) are stopped in the stopping space (10) for battery replacement, the rechargeable battery module (200b) waiting in the first rechargeable battery module waiting space (22) is transferred to the two electric vehicles (1). Before removing the provisional discharge battery module 200a, the discharge battery module 200a moves to the second rechargeable battery module waiting space 24 on the left and right sides of the insertion unit 400 located under the electric vehicle 1 in advance, so that the discharge battery module 200a is combined with the battery. It waits until it is separated from the part 100 and landed on the battery movement plane 21 , and then when the discharge battery module 200a moves to the first discharge battery module waiting space 23 , it immediately moves to the insertion unit 400 , It may be inserted into the battery coupling part 100 .

전기자동차(1)의 배터리 결합부(100)에서 분리되어 배터리 이동평면(21)으로 착지한 방전 배터리 모듈(200a)은 제2 충전 배터리 모듈 대기 공간(24) 반대 방향의 삽입 유닛(400) 옆의 제1 방전 배터리 모듈 대기 공간(23)에서 충전 배터리 모듈(200b)이 배터리 결합부(100)에 결합될 때까지 대기할 수 있다.The discharge battery module 200a separated from the battery coupling part 100 of the electric vehicle 1 and landed on the battery movement plane 21 is next to the insertion unit 400 in the opposite direction to the second rechargeable battery module waiting space 24 It may wait until the rechargeable battery module 200b is coupled to the battery coupling unit 100 in the first discharging battery module waiting space 23 of the .

충전 배터리 모듈(200b)이 배터리 결합부(100)에 결합되고 나면, 각각의 제1 방전 배터리 모듈 대기 공간(23)에서 대기하던 2개의 방전 배터리 모듈(200a)이 수직 이동 유닛(600) 후방의 제2 방전 배터리 모듈 대기 공간(25)으로 이동한다. 이에 따라 수직 이동 유닛(600)은 한번에 최대 이송 갯수인 2개의 방전 배터리 모듈(200a)을 한번에 싣고 충전공간(30)으로 상승하였다가 다시 최대 이송 갯수인 2개의 충전 배터리 모듈(200b)을 싣고 하강하며 왕복 운행할 수 있어 수직 이동 유닛(600)의 운행 효율을 극대화할 수 있다.After the rechargeable battery module 200b is coupled to the battery coupling unit 100 , the two discharge battery modules 200a waiting in each of the first discharge battery module waiting spaces 23 are located behind the vertical movement unit 600 . It moves to the second discharge battery module waiting space 25 . Accordingly, the vertical movement unit 600 loads two discharge battery modules 200a, which is the maximum number of transfers, at a time, and ascends to the charging space 30, and then lowers with the two rechargeable battery modules 200b, which is the maximum number of transfers, loaded again. And it is possible to operate reciprocally, thereby maximizing the operating efficiency of the vertical movement unit 600 .

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간(20)을 전기자동차(1) 직렬식 2대용으로 구성한 평면도를 나타내었다. 이 경우에는 상기 병렬식 2대용으로 구성한 실시예와 마찬가지로 운영할 수 있다.14 is a plan view showing the replacement space 20 of the electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention configured for two electric vehicles 1 in series. In this case, it can be operated in the same manner as in the embodiment configured for two parallel-type units.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템의 교체공간(20)을 전기자동차(1) 직병렬식 9대용으로 구성한 평면도를 나타내었으며 교체차량이 9대로 수직이동유닛(30)과 제1충전배터리 대기공간(22)과 제2방전배터리 대기공간(25)에 9개의 배터리모듈이 집단으로 모여서 집단으로 이동하도록 구성될 수 있다.15 is a plan view showing the replacement space 20 of the electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention configured for 9 units of the electric vehicle 1 in series and parallel type, and the replacement vehicle is 9 units of the vertical movement unit 30 ) and the first rechargeable battery waiting space 22 and the second discharging battery waiting space 25 may be configured such that nine battery modules are gathered as a group and moved as a group.

이 경우에는 교체공간(20)을 동시에 전기자동차(1) 9대의 배터리를 교체할 수 있도록 구성하였기 때문에 수직 이동 유닛(600)의 배터리 모듈 최대 이송 갯수를 9개로 구성할 수 있다. 상기 실시예들과 마찬가지로 수직 이동 유닛(600)이 제1 충전 배터리 모듈 대기 공간(22)에 충전 배터리 모듈(200b) 9개를 대기시키고 제2 방전 배터리 모듈 대기공간에 있던 9개의 방전 배터리 모듈(200a)을 싣고 충전공간(30)으로 상승하며 왕복 운행할 수 있고, 제1 충전 배터리 모듈 대기 공간(22)의 충전 배터리 모듈(200b)들이 각각 이동하여 제2 충전 배터리 모듈 대기 공간(24)에서 방전 배터리 모듈(200a)이 분리될 때 까지 대기하였다가 배터리 결합부(100)로 결합이 진행될 수 있다. 또한, 분리된 방전 배터리 모듈(200a)은 충전 배터리 모듈(200b)의 결합이 완료될 때까지 대기하였다가 제2 방전 배터리 모듈 대기 공간(25)으로 이동하며, 수직 이동 유닛(600)에서는 제2 방전 배터리 모듈 대기 공간(25)에 방전 배터리 모듈(200a)이 최대 이송 갯수인 9개가 모두 대기가 완료되면 충전공간(30)으로 이동시키게 되어 수직 이동 유닛(600)이 불필요한 운행 없이 배터리 모듈을 항상 최대 이송 갯수만큼 적재하여 운행함으로써 운행 효율이 극대화될 수 있다.In this case, since the replacement space 20 is configured so that nine batteries of the electric vehicle 1 can be replaced at the same time, the maximum number of battery modules transferred by the vertical movement unit 600 can be configured to nine. As in the above embodiments, the vertical movement unit 600 waits nine rechargeable battery modules 200b in the first rechargeable battery module waiting space 22 and nine discharged battery modules ( 200a) can be loaded, ascending to the charging space 30, and reciprocating, and the rechargeable battery modules 200b of the first rechargeable battery module waiting space 22 are respectively moved to the second rechargeable battery module waiting space 24 After waiting until the discharge battery module 200a is separated, the coupling may proceed to the battery coupling unit 100 . In addition, the separated discharge battery module 200a waits until the coupling of the rechargeable battery module 200b is completed, and then moves to the second discharge battery module waiting space 25 , and in the vertical movement unit 600 , the second When all nine discharge battery modules 200a, which is the maximum number of transfers, in the discharge battery module waiting space 25 are all moved to the charging space 30, the vertical movement unit 600 always moves the battery module without unnecessary operation. Operation efficiency can be maximized by loading and operating as much as the maximum number of transfers.

또한, 전기자동차(1)는 배터리 교체 시에 분리된 방전 배터리 모듈(200a)은 제1 방전 배터리 모듈 대기공간으로 이동시키고, 제2 충전 배터리 모듈 대기공간에서 대기하고 있던 충전 배터리 모듈(200b)을 곧바로 배터리 결합부(100)에 결합시켜 배터리 교체를 빠른 시간 내에 완료할 수 있고, 도 13 내지 15에 도시된 바와 같이 배터리 충전소의 구성은 배터리 충전소의 수요와 공간 형태에 따라 다양하게 적용할 수 있기 때문에 동시에 여러대의 전기자동차(1)에서 이와 같이 운행함으로써 동시에 많은 차량의 배터리를 1분 이내의 짧은 시간에 교체할 수 있다.In addition, in the electric vehicle 1, the discharging battery module 200a separated when replacing the battery moves to the first discharging battery module standby space, and the rechargeable battery module 200b waiting in the second charging battery module standby space is removed. It can be directly coupled to the battery coupling unit 100 to complete battery replacement in a short time, and as shown in FIGS. 13 to 15 , the configuration of the battery charging station can be variously applied according to the demand and space type of the battery charging station. Therefore, by operating in this way in several electric vehicles 1 at the same time, the batteries of many vehicles can be replaced in a short time of less than 1 minute at the same time.

도 16 내지 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.16 to 19 are views for explaining an electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리 충전 시스템은 배터리 모듈(200`)이 자율주행이 가능한 이동식 배터리 모듈(200`)로 구성될 수 있다. 배터리 모듈(200`)은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)과 다르게 바퀴(700)가 장착되어 자율주행이 가능하기 때문에 자동차 이동평면(11)을 자유롭게 이동하며 배터리 교체가 이루어질 수 있다.Meanwhile, in the electric vehicle battery charging system according to another embodiment of the present invention, the battery module 200 ′ may be configured as a mobile battery module 200 ′ capable of autonomous driving. Unlike the battery module 200 according to an embodiment of the present invention, the battery module 200 ′ is equipped with wheels 700 to enable autonomous driving, so it can freely move the vehicle moving plane 11 and replace the battery. have.

본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(200`)은 바퀴(700)로서 모터가 장착된 메카넘휠이 설치되고, 배터리 모듈(200`)의 배터리로부터 모터에 동력을 공급하며, 바퀴(700)의 회전조합만으로 전진 후진, 좌측이동, 우측이동, 좌회전, 우회전, 사선이동 등 자유자재로 이동할 수 있다.In the battery module 200 ′ according to another embodiment of the present invention, a mecanum wheel equipped with a motor is installed as a wheel 700 , and power is supplied to the motor from the battery of the battery module 200 ′, and the wheel 700 . You can freely move forward and backward, move left, move right, turn left, turn right, move diagonally, etc.

배터리 모듈(200`)은 제어부(미도시)의 신호에 따라 각 모터의 회전방향과 속도를 적절하게 제어하여 중량이 400kg 내외로 무거운 배터리 모듈(200`)이 전기자동차(1) 하부의 자동차 이동평면(11) 위에서 배터리 교체공간(20)과 충전공간(20) 사이를 자유롭게 이동하도록 할 수 있다.The battery module 200 ′ appropriately controls the rotation direction and speed of each motor according to a signal from a control unit (not shown) so that the battery module 200 ′, which weighs about 400 kg, moves the vehicle under the electric vehicle 1 . It is possible to freely move between the battery replacement space 20 and the charging space 20 on the plane 11 .

또한, 배터리 모듈(200`)에 카메라, 센서, 제어장치 등을 탑재하여 배터리 모듈(200`)이 자율주행으로 배터리 교체공간(20)과 충전공간(30) 사이의 이동이 가능하여 배터리의 무거운 중량으로 인한 사고위험성을 줄일 수 있다.In addition, by mounting a camera, a sensor, a control device, etc. on the battery module 200 ′, the battery module 200 ′ can move between the battery replacement space 20 and the charging space 30 by autonomous driving, thereby reducing the weight of the battery. The risk of accidents due to weight can be reduced.

상기 배터리 모듈을 결합시키기 위하여 전기자동차(1)의 배터리 결합부(100`)에는 와이어(520) 장치를 설치하여 배터리 모듈을 들어올려 배터리 모듈이 결합될 수 있다. 보다 상세하게는 와이어(520) 장치에 연결된 와이어추(800)와 배터리 모듈의 와이어추 수용부에 자석을 설치하여 자성에 의하여 결합시킬 수 있다.In order to couple the battery module, a wire 520 device is installed in the battery coupling part 100 ′ of the electric vehicle 1 to lift the battery module so that the battery module can be coupled. In more detail, by installing a magnet in the wire weight receiving portion of the wire weight 800 and the battery module connected to the wire 520 device may be coupled by magnetism.

도 16 내지 19를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈이 전기자동차(1) 하부의 배터리 결합부(100)에 결합되는 과정을 설명하도록 한다.A process in which the battery module according to another embodiment of the present invention is coupled to the battery coupling unit 100 under the electric vehicle 1 will be described with reference to FIGS. 16 to 19 .

먼저 도 16에 도시된 바와 같이 배터리 모듈이 자율주행으로 전기자동차(1)의 배터리 결합부(100) 하부에 정차하면, 도 17에 도시된 바와 같이 배터리 결합부(100)의 와이어(520)를 풀어 와이어추(800)를 배터리 모듈의 와이어추 수용부에 결합시킬 수 있다. 여기서 배터리 모듈이 배터리 결합부(100) 하부의 자동차 이동평면(11)에 정차하면서 약 100mm의 위치 오차가 발생할 수 있다. 이 때, 도 18에 도시된 바와 같이 와이어(520)가 배터리 모듈을 공중으로 들어올리게 되면 배터리 모듈의 무게에 의한 중력에 의하여 위치가 자동으로 조정되어 1mm 이내의 위치 오차로 배터리 모듈과 배터리 결합부(100) 간의 위치 오차가 제거되게 된다.First, as shown in FIG. 16 , when the battery module stops under the battery coupling unit 100 of the electric vehicle 1 by autonomous driving, the wire 520 of the battery coupling unit 100 is connected as shown in FIG. 17 . Loosen the wire weight 800 may be coupled to the wire weight receiving portion of the battery module. Here, a position error of about 100 mm may occur while the battery module is stopped on the vehicle moving plane 11 under the battery coupling unit 100 . At this time, when the wire 520 lifts the battery module into the air as shown in FIG. 18 , the position is automatically adjusted by gravity due to the weight of the battery module, and the battery module and the battery coupling part are positioned with a position error of less than 1 mm. The position error between (100) is removed.

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, preferred embodiments of the present invention have been shown and described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is not limited to the specific embodiments described above, 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.

1: 전기자동차
10: 정차공간
11: 자동차 이동평면
20: 교체공간
21: 배터리 이동평면
22: 제1 충전 배터리 모듈 대기 공간
23: 제1 방전 배터리 모듈 대기 공간
24: 제2 충전 배터리 모듈 대기 공간
25: 제2 방전 배터리 모듈 대기 공간
30: 충전공간
100, 100`: 배터리 결합부
110: 제1 결합유닛
111: 자동차 전기 공급선
120: 제2 결합유닛
121: 자동차 냉각수 공급 배관
200, 200`: 배터리 모듈
200a: 방전 배터리 모듈
200b: 충전 배터리 모듈
210: 제1 결합구
211: 배터리 전기 공급선
220: 제2 결합구
221: 배터리 냉각수 공급 배관
230: 삽입 바퀴
300: 수평 이동 유닛
400: 삽입 유닛
410: 볼캐스터
500: 충전 유닛
510: 충전 유닛 결합부
520: 와이어
600: 수직 이동 유닛
700: 바퀴
800: 와이어추1: electric vehicle
10: stop space
11: Car moving plane
20: replacement space
21: battery moving plane
22: first rechargeable battery module waiting space
23: first discharge battery module standby space
24: second rechargeable battery module waiting space
25: second discharge battery module standby space
30: charging space
100, 100`: battery connection part
110: first coupling unit
111: car electrical supply line
120: second coupling unit
121: automobile coolant supply pipe
200, 200`: battery module
200a: discharge battery module
200b: rechargeable battery module
210: first coupler
211: battery electricity supply line
220: second coupler
221: battery coolant supply pipe
230: insert wheel
300: horizontal movement unit
400: insertion unit
410: ball caster
500: charging unit
510: charging unit coupling portion
520: wire
600: vertical movement unit
700: wheel
800: wire weight

Claims (8)

전기자동차의 하부에 형성되는 배터리 결합부;
상기 배터리 결합부에 탈착 가능하게 결합되는 배터리 모듈;
상기 배터리 모듈을 이동시키는 복수개의 수평 이동 유닛; 및
상기 복수개의 수평 이동 유닛 사이에 설치되어 상기 배터리 모듈이 상기 배터리 결합부에 탈착되도록 상하로 움직이는 삽입 유닛을 포함하는 전기자동차 배터리 충전 시스템.a battery coupling unit formed on the lower part of the electric vehicle;
a battery module detachably coupled to the battery coupling part;
a plurality of horizontal moving units for moving the battery module; and
and an insertion unit installed between the plurality of horizontal moving units to move up and down so that the battery module is detached from the battery coupling unit. 제1항에 있어서,
상기 수평 이동 유닛은 메카넘휠로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 충전 시스템.According to claim 1,
The horizontal moving unit is an electric vehicle battery charging system, characterized in that consisting of a Mecanum wheel. 제1항에 있어서,
상기 배터리 결합부는,
상기 배터리 결합부의 상단에 구비되고, 요철형 돌기 형상으로 형성되어 상기 배터리 모듈과 탈착가능하게 결합되는 제1 결합유닛; 및
상기 배터리 결합부의 상단에 구비되고, 요철형 돌기 형상으로 형성되어 상기 배터리 모듈과 탈착가능하게 결합되는 제2 결합유닛을 포함하고,
상기 배터리 모듈은,
상기 배터리 모듈의 상면에 요철형으로 홀이 형성되어 상기 제1 결합유닛과 결합되는 제1 결합구; 및
상기 배터리 모듈의 상면에 요철형으로 홀이 형성되어 상기 제2 결합유닛과 결합되는 제2 결합구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 충전 시스템.According to claim 1,
The battery coupling unit,
a first coupling unit provided at an upper end of the battery coupling unit, formed in a concave-convex protrusion shape, and detachably coupled to the battery module; and
and a second coupling unit provided on the upper end of the battery coupling part, formed in a concave-convex protrusion shape, and detachably coupled to the battery module,
The battery module is
a first coupler in which a hole is formed in a concave-convex shape on the upper surface of the battery module to be coupled to the first coupling unit; and
and a second coupler having a concave-convex hole formed on the upper surface of the battery module to be coupled to the second coupling unit. 제1항에 있어서,
상기 배터리 모듈은 상부 모서리에 구비되는 삽입 바퀴를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 충전 시스템.According to claim 1,
The battery module is an electric vehicle battery charging system, characterized in that it further comprises an insert wheel provided on the upper edge. 제1항에 있어서,
상기 삽입 유닛의 상면은 마찰계수가 0.2 이하인 것을 특징으로 하는 전기자동차 배터리 충전 시스템.According to claim 1,
An electric vehicle battery charging system, characterized in that the upper surface of the insertion unit has a coefficient of friction of 0.2 or less. 전기자동차의 하부에 형성되는 배터리 결합부와 상기 배터리 결합부에 탈착 가능하게 결합되는 배터리 모듈과 상기 배터리 모듈을 이동시키는 복수개의 수평 이동 유닛 및 상기 복수개의 수평 이동 유닛 사이에 설치되어 상기 배터리 모듈이 상기 배터리 결합부에 탈착되도록 상하로 움직이는 삽입 유닛을 포함하는 전기자동차 배터리 충전 시스템의 전기자동차 배터리 충전 방법에 있어서,
방전 배터리 모듈을 상기 배터리 결합부로부터 분리시키는 방전 배터리 모듈 분리 단계;
상기 수평 이동 유닛이 분리된 상기 방전 배터리 모듈을 충전공간으로 이동시키는 방전 배터리 모듈 이동 단계;
상기 충전공간에서 상기 방전 배터리 모듈을 충전하는 방전 배터리 모듈 충전 단계;
상기 수평 이동 유닛이 상기 충전공간에서 미리 충전되어 있는 충전 배터리 모듈을 상기 배터리 결합부의 하부로 이동시키는 충전 배터리 모듈 이동 단계; 및
상기 배터리 결합부의 하부에 위치한 상기 충전 배터리 모듈을 상기 배터리 결합부에 결합시키는 충전 배터리 모듈 결합 단계를 포함하는 전기자동차 배터리 충전 방법.The battery module is detachably coupled to the battery coupling part and the battery coupling part formed in the lower part of the electric vehicle, a plurality of horizontal moving units for moving the battery module, and a plurality of horizontal moving units installed between the plurality of horizontal moving units so that the battery module is In the electric vehicle battery charging method of the electric vehicle battery charging system comprising an insertion unit that moves up and down so as to be detached from the battery coupling part,
a discharging battery module separating step of separating the discharging battery module from the battery coupling unit;
a discharging battery module moving step of moving the discharging battery module from which the horizontal moving unit is separated to a charging space;
a discharging battery module charging step of charging the discharging battery module in the charging space;
a charging battery module moving step in which the horizontal moving unit moves a rechargeable battery module previously charged in the charging space to a lower portion of the battery coupling unit; and
and a charging battery module coupling step of coupling the rechargeable battery module located under the battery coupling part to the battery coupling part. 제6항에 있어서,
상기 방전 배터리 모듈 분리 단계는,
상기 삽입 유닛이 상기 배터리 결합부 방향으로 수직 상승하여 상기 방전 배터리 모듈과 접촉하는 제1 삽입 유닛 상승 단계;
상기 배터리 결합부와 상기 방전 배터리 모듈의 결합이 해제되는 방전 배터리 모듈 결합 해제 단계; 및
상기 삽입 유닛이 하강하며 상기 결합이 해제된 방전 배터리 모듈이 상기 수평 이동 유닛과 접촉하는 방전 배터리 모듈 착지 단계를 포함하는 전기자동차 배터리 충전 방법.7. The method of claim 6,
The discharging battery module separation step,
a first inserting unit lifting step in which the inserting unit vertically rises in the direction of the battery coupling part to make contact with the discharge battery module;
a discharging battery module coupling releasing step of releasing the coupling between the battery coupling unit and the discharging battery module; and
and a discharge battery module landing step in which the insertion unit descends and the disengaged discharge battery module comes into contact with the horizontal movement unit. 제 6항에 있어서,
상기 충전 배터리 모듈 결합 단계는,
상기 배터리 결합부의 하부에 위치한 상기 충전 배터리 모듈이 하측의 상기 삽입 유닛과 접촉하여, 상기 삽입 유닛이 상승하며 상기 충전 배터리 모듈을 상기 배터리 결합부 방향으로 수직 상승시키는 제2 삽입 유닛 상승 단계;
상기 충전 배터리 모듈이 상기 충전 배터리 모듈에 설치된 삽입 바퀴에 의하여 상기 충전 배터리 모듈과 상기 배터리 결합부 간의 위치 오차가 감소되면서 상기 배터리 결합부에 삽입되는 충전 배터리 모듈 위치 오차 제거 단계; 및
상기 충전 배터리 모듈이 상기 배터리 결합부에 고정되는 충전 배터리 모듈 고정 단계를 포함하는 전기자동차 배터리 충전 방법.7. The method of claim 6,
The step of combining the rechargeable battery module,
a second insertion unit raising step of vertically raising the rechargeable battery module in the direction of the battery coupling part by raising the insertion unit by contacting the charging battery module located at the lower part of the battery coupling part and in contact with the insertion unit at the lower side;
a charging battery module position error removing step in which the rechargeable battery module is inserted into the battery coupling part while a position error between the rechargeable battery module and the battery coupling part is reduced by an insertion wheel installed in the rechargeable battery module; and
and fixing a rechargeable battery module in which the rechargeable battery module is fixed to the battery coupling unit.
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