KR20220130222A - 로드 핸들링 장치용 충전식 전원 - Google Patents

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KR20220130222A
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cassette
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필립 코르세
데미안 플린
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오카도 이노베이션 리미티드
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Abstract

하나 이상의 컨테이너 스택 위에 그리드 구조체를 한정하기 위해 그리드 패턴으로 배치된 복수의 트랙을 지지하는 그리드 프레임워크 구조체를 포함하는 보관 시스템에 적층된 하나 이상의 컨테이너를 리프팅 및 이동시키기 위한 로드 핸들링 장치(130)로서, 상기 그리드 패턴은 복수의 그리드 셀(17)을 포함하고, 상기 로드 핸들링 장치는:
A) 상기 그리드 구조체 상에 상기 로드 핸들링 장치(130)를 이동시키도록 작동 가능하게 배치된 구동 메커니즘, 및
B) 차체(132)를 포함하고, 상기 차체(132)는:
i) 상기 트랙 위에 위치한 컨테이너 수용 공간(152);
ii) 리프팅 구동 어셈블리(140) 및 사용시에 컨테이너를 해제 가능하게 파지하고, 스택으로부터 상기 컨테이너 수용 공간으로 상기 컨테이너를 들어올리도록 구성된 그래버 장치(139)를 포함하는 리프팅 장치; 및
iii) 상기 구동 메커니즘에 전력을 공급하기 위한 충전식 전원을 격납하는 카세트(142)를 격납하고,
상기 로드 핸들링 장치(130)는 온도 센서 및 상기 온도 센서로부터의 신호에 응답하여 충전식 전원의 온도를 미리 결정된 온도 범위 내로 유지하도록 구성된 적어도 하나의 온도 조절 장치를 포함하는, 로드 핸들링 장치(130).

Description

로드 핸들링 장치용 충전식 전원
본 발명은 적층된 컨테이너 및 그리드 프레임워크 구조체를 포함하는 보관 시스템에서 보관 컨테이너 또는 통(bin)을 핸들링하기 위한 로드 핸들링 장치 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 로드 핸들링 장치의 충전식 전원의 열 관리 시스템에 관한 것이다.
주문 처리 또는 창고 시설은 일반적으로 다양한 공급업체로부터 재고 선적을 입고하고 창고에 입고된 재고를 보관하기 위한 입고 작업을 포함한다. 주문 처리 또는 창고 시설은 일반적으로 보관 컨테이너/통이 서로의 상단에 쌓이는 공지된 3차원 보관 그리드 구조체를 포함하는 보관 시스템 또는 자동화된 보관 시스템을 포함한다. PCT 특허공개번호 WO2015/185628A(Ocado)는 통 또는 컨테이너의 스택이 그리드 프레임워크 구조체 내에 배치된 공지된 보관 및 처리 시스템을 설명한다. 빈 또는 컨테이너는 그리드 프레임워크 구조체의 상단에 위치한 트랙에서 작동하는 로드 핸들링 장치에 의해 액세스된다. 이러한 유형의 보관 시스템(1)은 첨부 도면의 도 1 내지 도 3에 개략적으로 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 통(10)으로 알려진, 적층가능한 컨테이너는 스택(12)을 형성하기 위해 서로의 상부에 적층된다. 스택(12)은 창고 또는 제조 환경에서 그리드 프레임워크 구조체(14)에 배치된다. 그리드 프레임워크는 복수의 보관 열 또는 그리드 열로 구성된다. 그리드 프레임워크 구조체의 각 그리드는 컨테이너 스택을 보관하기 위한 적어도 하나의 그리드 열을 갖는다. 도 1은 그리드 프레임워크 구조체(14)의 개략적인 사시도이다.
그리드 프레임워크 구조체(14)는 수평 부재(18, 20)를 지지하는 복수의 직립 부재(16)를 포함한다. 제1 세트의 평행 수평 부재(18)는 직립 부재(16)에 의해 지지되는 복수의 수평 그리드 구조체를 형성하기 위해 제2 세트의 평행 수평 부재(20)에 수직으로 배치된다. 부재(16, 18, 20)는 일반적으로 금속으로 제조된다. 통(10)은 그리드 프레임워크 구조체(14)의 부재(16, 18, 20) 사이에 적층되어, 그리드 프레임워크 구조체(14)가 통(10)의 스택(12)의 수평 이동에 대해 보호하고, 통(10)의 수직 이동을 안내한다.
그리드 프레임워크 구조체(14)의 상단 레벨은 스택(12)의 상단을 가로질러 그리드 구조체(15)를 한정하기 위해 복수의 그리드 셀(17)을 포함하는 그리드 패턴에 배치된 레일(22)을 포함한다. 도 2는 프레임워크 구조체(14) 내에 배치된 통(10)의 스택(12)을 도시하는 그리드 구조체의 단일 그리드 셀(17)의 평면도이다. 각각의 통(10)은 일반적으로 복수의 제품 품목(미도시)을 보유하고, 통(10) 내의 제품 품목은 동일하거나 응용 프로그램에 따라 다양한 제품 유형일 수 있다.
추가로 도 3을 참조하면, 레일(22)은 복수의 로드 핸들링 장치(30)를 지지한다. 평행 레일(22)의 제2 세트(22a)는 그리드 프레임워크 구조체(14)의 상부를 가로질러 제1 방향(예를 들어, X-방향)으로 로봇식 로드 핸들링 장치(30)의 이동을 안내하고, 제1 세트(22a)에 수직으로 배치된 평행 레일(22)의 제2 세트(22b)는 제1 방향에 수직인 제2 방향(예를 들어, Y-방향)으로 로드 핸들링 장치(30)의 이동을 안내한다. 이러한 방식으로, 레일(22)은 수평 X-Y 평면에서 2차원으로 로봇식 로드 핸들링 장치(30)의 좌우 이동을 허용하여, 로드 핸들링 장치(30)가 임의의 스택(12) 상의 위치로 이동될 수 있도록 한다.
도 4에 도시된 공지된 로드 핸들링 장치(30)는 여기서 참조로 결합된 PCT 특허공개번호 WO2015/019055(Ocado)에 기술된 차량(32)을 포함하며, 각 로드 핸들링 장치(30)는 그리드 프레임워크 구조체(14)의 하나의 그리드 공간만 덮는다. 여기서, 로드 핸들링 장치(30)는 제1 방향으로의 장치의 이동을 안내하기 위해 제1 세트의 레일 또는 트랙과 결합하기 위해 차량(32)의 전방에 있는 한 쌍의 휠과 차량(32)의 후방에 있는 한 쌍의 휠(34)로 구성된 제1 휠 세트(34) 및 제2 방향으로의 장치의 이동을 안내하기 위해 제2 세트의 레일 또는 트랙과 결합하기 위해 차량(32)의 각 측면에 있는 한 쌍의 휠(36)로 구성된 제2 휠 세트(36)을 포함하는 휠 어셈블리를 포함한다.
도 5(a 및 b)에 도시된 로드 핸들링 장치에는 보관 컨테이너를 위에서 들어 올리기 위해 리프팅 장치 또는 크레인 장치가 장착되어 있다. 리프팅 장치는 보관 컨테이너(10)에 해제 가능한 연결을 위한 그래버 장치(그래버 장치의 네 모서리 각각 근처에 하나의 밧줄)로 알려진, 수직 방향으로 확장되고 리프팅 프레임(39)의 네 모서리에 연결된 일 세트의 리프팅 밧줄을 포함한다. 그래버 장치(39)는 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 보관 시스템에서 컨테이너 스택으로부터 그것을 들어올리기 위해 보관 컨테이너(10)의 상부를 해제 가능하게 파지(grip)하도록 구성된다.
도 1 내지 도 3에 도시되지 않았지만, 로드 핸들링 장치(30)는 온-보드 충전식 배터리에 의해 작동 중 전력이 공급된다. 충전식 배터리의 예로는 리튬 이온 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 금속 하이브리드 배터리, 리튬 이온 폴리머 배터리, 박막 배터리 및 스마트 배터리 탄소 폼 기반 납산 배터리가 있다. 로드 핸들링 장치(30)가 충전소에 의해 그리드 프레임워크 구조체에서 작동하는 동안 배터리가 재충전된다. 충전소는 일반적으로 그리드 프레임워크 구조체에 근접해서 고정되고, 그리드 구조체의 가장자리에서 공칭 그리드 셀 위로 확장하는 L자형 구조체이다. 충전소는 충전소에 대해 제 위치에 고정된 충전 접점을 포함하는 충전 헤드를 포함한다. 충전 헤드는 충전 헤드가 그리드 프레임워크의 적어도 2개의 그리드 공간 위에 매달려 있도록 L자형 구조체의 한 암에 장착된다. 로드 핸들링 장치는 충전 헤드가 위에 있는 그리드 셀로 이동하라는 지시를 받아 충전될 수 있다. 로드 핸들링 장치가 그리드 셀로 이동함에 따라 로드 핸들링 장치의 상단 표면에 있는 충전 접촉 패드와 충전 헤드의 충전 접촉부 사이에 접촉이 이루어진다. 로드 핸들링 장치의 상부 표면에 위치한 충전 접촉 패드를 통해 충전 접촉부로부터 로드 핸들링 장치에 전하가 전달된다.
컨테이너에 보관된 품목에는 엄격한 보관 온도에서 보관해야 하는 부패하기 쉬운 특성의 다양한 식품 및 식료품이 포함될 수 있으므로, 로드 핸들링 장치는 가혹한 온도 조건에서 그리드 프레임워크 구조체 상에 작동할 수 있다. 다양한 보관 온도에는 주변 제어 온도, 냉장 온도 및 냉동 온도가 포함된다. 냉동 온도는 실질적으로 -25℃ 내지 실질적으로 0℃, 보다 바람직하게는 실질적으로 -21℃ 내지 실질적으로 -18℃의 범위를 포괄하며; 냉장 온도는 실질적으로 0℃ 내지 실질적으로 4℃, 바람직하게는 실질적으로 0℃ 내지 실질적으로 5℃의 범위를 포함하고, 주변 제어 온도는 실질적으로 4℃ 내지 실질적으로 21℃, 바람직하게는 실질적으로 18℃의 범위를 포함한다. 그 결과, 충전기가 주문 처리 센터의 주변, 냉장 또는 냉동 구역에 있는지 여부에 따라 다양한 온도 조건에서 배터리 충전이 발생할 수 있다.
배터리를 충전하는 동안 충전소의 전류 일부가 열 에너지로 변환된다. 열 에너지는 배터리 외부로 방출되어야 한다. 그렇지 않으면 열이 축적되어 배터리 온도가 상승한다. 48볼트에서 150amp를 초과하는 충전을 제공하는 충전소에서 배터리의 열 폭주를 방지하려면 배터리 온도를 제어하는 것이 가장 중요하다. 방열량이 크면 배터리의 온도가 정상 온도 범위를 초과하여 배터리의 성능이 저하되고 궁극적으로 배터리의 사이클링 서비스 수명이 단축된다. 예를 들어, 로드 핸들링 장치에서 휠과 리프팅 구동 메커니즘을 구동하기 위한 동력을 전달하는 데 사용되는 가장 일반적인 유형의 배터리 중 하나는 리튬 이온 배터리이다. 이러한 배터리는 과열될 때 자체 내부 산소 공급을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 산소는 주로 코발트 또는 니켈-코발트 산화물로 구성된 고온에서 애노드로부터 유리된다. 산소와 연료는 모두 내부에서 셀에 사용할 수 있기 때문에 하나 이상의 배터리 내에서 화재가 발생할 수 있다. 불이 꺼지지 않으면, 불은 배터리의 가연성 물질이 모두 소진될 때까지 계속된다.
배터리가 충전되는 동안 가열되는 원인 중 하나는 내부 저항이다. 배터리의 내부 저항이 높으면 충전시 배터리가 가열되고 열로 인해 손상이 발생하여 안전 문제가 발생할 수 있다. 내부 저항이 낮으면 배터리가 필요에 따라 높은 전류를 공급할 수 있는 반면, 내부 저항이 높으면 전류가 제한되고 부하 양단의 전압이 떨어진다. 배터리의 내부 저항은 온도에 크게 의존하며 주변 온도가 감소함에 따라 증가한다. 이는 저온으로 인해 배터리 내부에서 발생하는 전기화학 반응이 느려져 전해질 내 이온의 이동도가 감소하기 때문이다. 로드 핸들링 장치는 주문 처리 센터의 냉장 또는 냉동 구역에서 작동할 수 있기 때문에, 배터리를 충전하는 동안 뿐만 아니라 방전 중에도 배터리의 가열은 그리드 구조체에서 작동할 때 효과적인 사이클링 서비스 수명을 단축시키는 증가하는 문제가 되고 있다. 배터리의 열 폭주로 이어질 수 있는 배터리의 이러한 가열을 완화하기 위해 다양한 시도가 당업계에서 이루어졌다. 열 폭주란 배터리 내부의 화학 반응을 촉진하고 배터리 셀 내부의 온도 상승을 가속화시키는 내부 단락 또는 과충전 등의 이유로 배터리 내부 온도가 예를 들어 200℃ 이상의 고온으로 상승하는 상황을 말한다.
본 기술 분야에서 제안된 솔루션 중 하나는 특히 충전 중에 열을 주변으로 효과적으로 방출시키기 위해 하나 이상의 배터리를 로드 핸들링 장치의 본체에 재배치하는 것이다. WO 2019/206440(Autostore Technology AS)은 기본 보관 시스템의 3차원 그리드에서 보관 컨테이너를 픽업하기 위한 컨테이너 핸들링 차량으로, 그리드 내 레일 시스템 상의 제1 방향(X)을 따라 차량을 이동시키기 위해 차체의 대향하는 부분에 배치된 제1 휠 세트; 그리드 내 레일 시스템 상의 제2 방향(Y)을 따라 차량을 이동시키기 위해 차체의 대향하는 부분에 배치된 제2 휠 세트- 제2 방향(Y)은 제1 방향(X)에 수직임-을 포함한다. 차체는 모든 면에 벽을 포함하고, 사변형 공간을 형성하며, 제 1 섹션의 중심점이 차체에 의해 형성된 공간의 중심점에 대하여 벗어나 배치되도록 제1 섹션과 제2 섹션이 나란히 배치된다. 제2 섹션의 공간에 대한 제1 섹션의 공간의 크기 비율은 적어도 2:1이고, 제1 섹션은 보관 컨테이너를 수용하도록 구성되고, 제2 섹션은 적어도 제1 배터리를 포함한다. 제2 섹션은 배터리와 모터의 필요한 냉각을 허용하기 위해 더 많이 개방되어 있다. 그러나, 제1 섹션이 단일 그리드 셀의 크기와 같도록 제1 섹션과 제2 섹션을 나란히 배치하는 것은 제2 섹션이 제1 섹션의 공간을 넘어 확장된다는 것을 의미한다. 제1 섹션의 공간이 단일 그리드 셀을 차지하기 때문에 차량의 전체 공간은 단일 그리드 셀을 넘어 확장된다.
그리드 구조체에서 작동하는 동안, 로드 핸들링 장치는 그리드 구조체에서 4m/s로 빠르게 이동하고 2m/s2로 가속할 수 있다. 따라서, 충전 중 배터리의 가열 및 방전 중 고부하 뿐만 아니라, 로드 핸들링 장치의 본체 내에 배터리를 배치하는 것은 그리드 구조체에서 로드 핸들링 장치의 안정성에 영향을 미친다. 무게가 30kg에 달하는 배터리의 위치는 로드 핸들링 장치의 무게 중심(CoG)에 영향을 미친다. 높은 CoG는 그리드 구조체에서 로드 핸들링 장치의 안정성을 낮춘다. WO 2019/206440(Autostore Technology AS)은 배터리를 외부 또는 로드 핸들링 장치의 본체의 컨테이너 수용 공간의 측면에 장착하여 그리드 구조체의 단일 그리드 셀에 걸쳐 확장되도록 로드 핸들링 장치의 공간을 증가시킴으로써 이 문제를 완화했다. 로드 핸들링 장치의 증가된 공간은 로드 핸들링 장치의 향상된 안정성을 제공하고, 배터리의 위치는 배터리에서 열이 방출될 수 있도록 한다.
따라서, 여전히 단일 그리드 셀을 차지하는 공간을 가지면서 상기한 문제를 겪지 않는 로드 핸들링 장치가 모색되고 있다.
본 출원은 2020년 1월 24일에 출원된 영국 특허 출원 번호 GB2001012.0, 2020년 3월 4일에 출원된 GB2003101.9 및 2020년 10월 30일에 출원된 GB2017241.7로부터 우선권을 주장하며, 이들 출원의 내용은 여기에 참조로 포함된다.
본 출원인은 통합 열 관리 시스템을 충전식 전원에 결합함으로써, 충전식 전원의 셀들의 온도를 가능한 열 폭주(thermal runaway)를 완화시킬 수 있는 미리 결정된 범위로 제어할 수 있음을 깨달았다. 보다 구체적으로, 본 발명은 하나 이상의 컨테이너 스택 위에 그리드 구조체를 한정하기 위해 그리드 패턴으로 배치된 복수의 트랙을 지지하는 그리드 프레임워크 구조체를 포함하는 보관 시스템에 적층된 하나 이상의 컨테이너를 리프팅 및 이동시키기 위한 로드 핸들링 장치 또는 로보틱 로드 핸들링 장치로서, 상기 그리드 구조체는 복수의 그리드 셀을 포함하고, 상기 로드 핸들링 장치는:
A) 상기 그리드 구조체 상에서 상기 로드 핸들링 장치를 이동시키도록 작동 가능하게 배치된 구동 메커니즘,
B) 차체를 포함하고, 상기 차체는:
i) 상기 트랙 위에 위치한 컨테이너 수용 공간;
ii) 리프팅 구동 어셈블리 및 사용시에 컨테이너를 해제 가능하게 파지하고, 스택으로부터 상기 컨테이너 수용 공간으로 상기 컨테이너를 들어올리도록 구성된 그래버 장치를 포함하는 리프팅 장치;
iii) 구동 메커니즘에 전력을 공급하기 위한 충전식 전원을 격납한 카세트를 격납하고,
상기 로드 핸들링 장치 또는 로보틱 로드 핸들링 장치는 온도 센서 및 상기 온도 센서로부터의 신호에 응답하여 충전식 전원의 온도를 미리 결정된 온도 범위 내로 유지하도록 구성된 적어도 하나의 온도 조절 장치를 포함한다.
온도 센서와 적어도 하나의 온도 조절 장치를 포함하는 본 발명의 열 관리 시스템을 로드 핸들링 장치에 결합함으로써, 충전식 전원의 온도는 적어도 하나의 온도 조절 장치에 의해 미리 결정된 온도 범위 내로 조절될 수 있다. 로드 핸들링 장치는 제1 방향으로 장치의 이동을 안내하도록 제1 레일 또는 트랙 세트와 결합하기 위한 차체 전면에 있는 한 쌍의 휠과 차체 후면에 있는 한 쌍의 휠로 구성된 제1 휠 세트 및 제2 방향으로 로드 핸들링 장치의 이동을 안내하도록 제2 레일 또는 트랙 세트와 결합하기 위한 차체의 각 측면에 있는 한 쌍의 휠로 구성된 제2 휠 세트를 포함하는 휠 어셈블리를 포함한다. 선택적으로, 온도 센서는 하나 이상의 온도 센서를 포함한다. 선택적으로, 미리 결정된 온도 범위는 20°C 내지 40°C 이다. 선택적으로, 온도 센서는 충전식 전원에서 방출되는 적외선 에너지를 감지하는 차체 내의 열화상 카메라, 예를 들어 적외선 카메라를 포함한다. 선택적으로, 온도 센서는 예를 들어 NTC 서미스터 또는 PTC 서미스터와 같은 서미스터, 또는 예를 들어 K형 열전지와 같은 열전지를 포함한다. 충전식 전원의 온도를 유지하기 위해, 바람직하게는 적어도 하나의 온도 조절 장치는 적어도 하나의 냉각 팬을 포함한다. 냉각 팬의 속도는 충전식 전원으로 냉각 공기의 공급을 제어하도록 조절될 수 있다.
바람직하게는, 카세트는 열 관리 시스템을 포함한다. 선택적으로, 열 관리 시스템은 카세트에 통합된다. 본 발명의 목적을 위해, 용어 "카세트"는 독립형 케이싱 또는 인클로저를 포함한다. 충전식 전원을 온도 센서 및 적어도 하나의 온도 조절 장치와 함께 카세트에 캡슐화함으로써, 충전식 전원의 온도는 온도 센서로부터의 신호에 응답하여 미리 정해진 온도 범위 내로 유지될 수 있다. 본 발명의 충전식 전원은 열 발산을 수행하기 위해 차체의 특정 영역에 충전식 전원을 배치할 필요를 제거한 내장형(built-in) 열 관리 시스템을 포함한다. 이는 본 발명의 카세트가 차체에 위치 또는 장착될 수 있는 유연성을 개선하여 로드 핸들링 장치의 무게 중심을 낮추고 이에 따라 그리드 구조체에서 작동하는 로드 핸들링 장치의 안정성을 향상시킨다. 예를 들어, 본 발명의 카세트는 로드 핸들링 장치에서 해당 구성 요소의 성능에 영향을 주지 않고 리프팅 구동 어셈블리 사이 및 심지어 제어 장치 사이와 같은 열 발산으로 인해 실용적이지 않은 것으로 간주된 로드 핸들링 장치의 다른 전자 장치, 보조 부품 및/또는 하드웨어 부품 사이에 통합될 수 있다. 카세트 자체는 충전식 전원으로부터의 전력이 적어도 하나의 온도 조절 장치 및/또는 온도 센서에 전력을 제공할 수 있도록 독립형 장치일 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 온도 조절 장치 및/또는 온도 센서는 카세트 내부 또는 카세트 외부에 격납된 별도의 보조 전원에 의해 전력을 공급받을 수 있다.
또한, 충전식 전원을 격납하기 위해 카세트를 사용하면 로드 핸들링 장치가 임의의 유형의 충전식 전원으로 제한되지 않고 다른 제조업체의 충전식 전원 셀을 포함할 수 있을 뿐만 아니라 다른 유형의 충전식 전원 셀의 다른 조합이 하나의 하우징 또는 카세트에 결합되도록 할 수 있다. 바람직하게는, 카세트는 하나 이상의 통풍구(vent), 예를 들어, 카세트의 적어도 하나의 벽에 있는 하나 이상의 개구부를 포함한다. 예를 들어, 냉각 팬은 카세트의 하나 이상의 통풍구를 통해 찬 공기를 끌어들이도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 냉각 팬은 카세트 공간 내부로 찬 공기를 끌어들이고, 따뜻한 공기는 하나 이상의 통풍구 밖으로 배출하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 냉각 팬은 카세트의 내부 공간에 찬 공기를 공급하는 제1 냉각 팬과 카세트의 내부 공간에서 따뜻한 공기를 배출하는 제2 냉각 팬을 포함한다.
충전식 전원으로부터의 열 발산을 촉진하기 위해, 카세트는 충전식 전원에 열적으로 결합된 히트 싱크를 더 포함하고, 상기 히트 싱크는 복수의 방열 핀을 포함하고, 적어도 하나의 냉각 팬은 방열 핀을 가로질러 찬 공기를 송풍하도록 구성된다. 람직하게는, 카세트는 모든 측면에 벽을 포함하고, 적어도 하나의 냉각 팬은 카세트의 벽 중 적어도 하나에 장착된다.
주문 처리 센터의 냉장 또는 냉동 구역에서 배터리의 내부 저항이 증가함에 따라, 바람직하게는 온도 조절 장치는 카세트 내에 포함된 충전식 전원에 근접한 적어도 하나의 가열 소자를 포함한다. 적어도 하나의 가열 소자는 충전식 전원의 셀의 온도를 상승시키고 이에 따라 내부 저항을 낮추기 위해 열을 제공한다. 일반적으로 배터리의 내부 저항은 주문 처리 센터의 냉장 및 냉동 구역에서 0°C 미만의 온도에서 빠르게 변한다. 선택적으로, 적어도 하나의 가열 소자는 가열 패드이다. 예를 들어, 가열 패드의 열을 열 전도하여 충전식 전원을 따뜻하게 할 수 있도록 충전식 전원이 가열 패드에 장착될 수 있다.
카세트 자체는 충전식 전원의 온도가 온도 센서로부터의 신호에 응답하여 적어도 하나의 온도 조절 장치에 전력을 공급함으로써 스스로 조절될 수 있도록 독립형 장치일 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 온도 조절 장치 및/또는 온도 센서는 카세트 내부 또는 카세트 외부에 격납된 별도의 보조 전원에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 하나의 장치에서 충전식 전원의 가열 및/또는 냉각 능력을 결합하면 본 발명의 카세트가 로드 핸들링 장치의 다른 보조 구성요소와 분리된 독립형 장치로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 온도 조절 장치는 적어도 하나의 열전 장치를 포함한다. 적어도 하나의 열전 장치는 충전식 전원의 셀에 매우 근접하여 카세트 내에 포함된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 열전 장치는 서로 대향하는 흡열 표면 및 방열 표면을 갖는 적어도 하나의 펠티에 소자를 포함한다. 다른 온도 조절 장치에 비해 펠티에 소자의 장점은 펠티에 소자가 냉각 유체나 움직이는 부품을 사용하지 않고 작동할 수 있다는 것이다. 당업계에 알려진 바와 같이 두 개의 접합부(Peltier 접합부)에서 서로 연결된 두 개의 이종 금속 또는 반도체(n형 및 p형)에 전류가 흐를 때 펠티에 소자의 대향하는 표면 사이에 온도차가 발생한다. 펠티에 소자는 열이 흡수되는 냉각측이라고도 하는 흡열 표면과 열이 발생하는 가온측이라고도 알려진 방열 표면을 가지고 있다. 흡열 표면은 충전식 전원에서 발산되는 열을 흡수하므로 냉각 표면을 제공한다. 반대로 펠티에 소자의 방열 표면은 충전식 전원에 열을 공급한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 펠티에 소자는 펠티에 접합부를 가로질러 극성을 전환함으로써 충전식 전원을 선택적으로 냉각 및/또는 가열하도록 구성된다. 이것은 열전 소자가 적어도 하나의 펠티에 소자를 통한 전류의 전기 극성 또는 방향을 단순히 전환함으로써 열전 소자의 한 영역에서 선택적으로 가열 및 냉각을 제공할 수 있게 한다. 전류의 방향을 전환함으로써, 적어도 하나의 펠티에 소자는 한 영역에서 충전식 전원의 냉각 및 가열을 모두 허용한다. 이에 의해, 충전식 전원의 최적 작동 온도 범위 내에서 충전식 전원을 작동시키기 위해 충전식 전원의 포괄적인 온도 제어가 가능하다. 예를 들어, 카세트는 적어도 하나의 펠티에 소자에 전류의 극성을 반전시키기 위한 스위칭 장치를 포함할 수 있다.
펠티에 소자가 흡열 표면 및 방열 표면을 갖기 때문에, 대안적인 배치에서 바람직하게는 적어도 하나의 펠티에 소자는 제1 펠티에 소자 및 제2 펠티에 소자를 포함하고, 제1 펠티에 소자는 제1 펠티에 소자의 흡열면이 충전식 전원의 제1 부분에 근접하게 배치되고, 제2 펠티에 소자는 방열면이 충전식 전원의 제2 부분에 근접하게 배치된다. 충전식 전원의 제1 및 제2 부분은 각각 충전식 전원의 제1 접촉 표면 및 충전식 전원의 제2 접촉 표면에 대응한다.
냉각 장치로서 작동될 때, 적어도 하나의 펠티에 소자의 흡열 표면은 충전식 에너지원으로부터 열이 흡열 표면에 의해 흡수되도록 충전식 에너지원에 열적으로 결합된다. 펠티에 소자의 한 면에서 열 흡수의 부작용 중 하나는 열이 펠티에 소자의 반대쪽 면으로 전달된다는 것이다. 방열 표면에서 충분한 방열이 이루어지지 않으면 방열 표면의 온도가 점차 상승하여 냉각 장치로서의 펠티에 소자의 효율성이 저하되고 극단적인 경우에는 적어도 하나의 펠티에 소자에 손상을 입힐 수 있다. 적어도 하나의 펠티에 소자의 방열 표면으로부터 열을 발산하고 냉각 장치로서 적어도 하나의 펠티에 소자의 효율성을 유지하기 위해, 바람직하게는, 적어도 하나의 펠티에 소자의 방열 표면은 히트 싱크에 열적으로 결합된다. 히트 싱크는 열이 방열 표면에서 효율적으로 방출되도록 한다. 히트 싱크는 방열 표면으로부터 열을 발산시키기 위해 복수의 핀을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 냉각 팬은 히트 싱크에서 공기를 송풍하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 냉각 팬은 적어도 하나의 펠티에 소자의 방열 표면의 방열 효율을 향상시키기 위해 적어도 하나의 펠티에 소자의 방열 표면에서 공기를 송풍할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 펠티에 소자는 펠티에 드라이버에 의해 구동된다. 펠티에 드라이버는, 예를 들어, 적어도 하나의 펠티에 소자에 전류원을 제공하기 위해 적어도 하나의 펠티에 소자와 충전식 전원 사이의 간단한 연결일 수 있다. 바람직하게는, 펠티에 드라이버는 펄스 폭 변조기를 포함한다. 펄스 폭 변조기는 방열 표면 및 흡열 표면의 가열 및/또는 냉각의 양을 차례로 제어하는 적어도 하나의 펠티에 소자에 대한 전류의 양 및/또는 방향을 조절하도록 구성된다. 예를 들어, 펄스 폭 변조기는 적어도 하나의 펠티에 소자에 대한 전력을 완전히 온 또는 완전히 오프로 스위칭함으로써 적어도 하나의 펠티에 소자에 대한 전력을 조절할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 펄스 폭 변조기는 하나의 펠티에 소자에 전류의 방향 또는 전류의 극성을 적어도 주기적으로 전환하도록 구성될 수 있다.
충전식 전원의 온도를 변경하기 위한 모든 다른 옵션에서, 제어기는 온도 센서 및 적어도 하나의 온도 조절 장치에 결합되어 열 관리 시스템을 한정하고, 상기 제어기는 온도 센서로부터의 신호에 응답하여 온도 센서로부터의 온도 판독값을 미리 결정된 온도 범위 내로 조절하기 위해 제어 신호를 적어도 하나의 온도 조절 장치에 제공하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 온도 센서로부터의 신호는 적어도 하나의 온도 조절 장치를 제어하기 위해 제어기에 피드백된다. 제어기는 피드백 제어기라고 할 수 있다.
적어도 온도 조절 장치가 팬인 경우, 제어기는 온도 센서의 온도 판독값이 미리 결정된 온도 범위를 벗어나는 것에 응답하여 팬의 작동 및/또는 속도를 제어한다. 동일하게, 제어기는 미리 결정된 온도 범위 밖의 온도를 나타내는 온도 센서로부터의 신호에 응답하여 적어도 하나의 펠티에 소자에 대한 전류를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 미리 결정된 온도 범위 위 또는 아래의 온도를 나타내는 온도로부터의 신호에 응답하여 적어도 하나의 펠티에 소자를 통과하는 전류의 방향 및/또는 적어도 하나의 펠티에 소자를 통과하는 전류의 지속 시간을 제어할 수 있다. 제어기는 적어도 하나의 펠티에 소자를 활성화시키도록 제어 신호를 펠티에 드라이버에 전송한다. 펠티에 드라이버가 펄스 폭 변조기를 포함하는 경우, 제어기는 적어도 하나의 펠티에 소자의 흡열 표면 및 방열 표면의 각각의 냉각 및 가열의 양을 차례로 제어하는 적어도 하나의 펠티에 소자를 통과하는 전류의 "펄싱" 및/또는 지속 시간(즉, 듀티 사이클)을 제어하도록 구성된다. 바람직하게는, 제어기는 미리 결정된 온도 범위 내, 즉 설정점 온도로 온도 센서의 온도 판독을 조절하도록 구성된 PI 또는 PID 제어기를 포함한다.
바람직하게는, 제어기는 카세트 내에 격납될 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 온도 조절 장치는 적절한 통신 포트를 통해 카세트 외부로부터 제어될 수 있다. 예를 들어, 전기 부하에 전기적으로 연결하기 위해 +와 -단자를 포함하는 DC 공급 장치에 대해 카세트에 장착된 전원 단자 외에 제3 통신 포트가 외부 제어기로부터 신호를 수신하도록 구성할 수 있다. 바람직하게는, 카세트의 제3 통신 포트는 충전식 전원의 상태 또는 상태에 대한 신호를 제어기에 제공한다.
바람직하게는, 충전식 전원은 배터리 및/또는 커패시터 중 적어도 하나를 포함하고, 배터리 및/또는 커패시터 중 적어도 하나는 각각 복수의 셀을 포함한다. 바람직하게는, 배터리는 리튬 이온 셀의 스택을 포함하는 리튬 이온 배터리이고, 리튬 이온 셀의 스택 각각은 전기적으로 함께 연결된다.
본 발명은 자동화된 보관 시스템으로서, 복수의 그리드 공간 또는 그리드 셀을 포함하는 그리드 패턴을 형성하기 위해 제1 트랙 세트 및 실질적으로 수평인 평면에서 제1 트랙 세트를 가로질러 진행하는 제2 트랙 세트;
제1 스택 세트 및 제2 스택 세트 아래에 위치한 복수의 컨테이너 스택 - 컨테이너 스택 각각은 단일 그리드 공간 또는 그리드 셀을 차지-,
그리드 공간 또는 그리드 셀을 차지하는 컨테이너 스택 위에 위치될 때 리프팅 장치가 적어도 하나의 컨테이너를 상기 컨테이너 스택으로부터 들어올리도록 하기 위해, 복수의 그리드 공간 또는 그리드 셀 위의 제1 트랙 세트 및 제2 트랙 세트를 따라 횡단하도록 배치된 본 발명이 청구하는 로보틱 로드 핸들링 장치를 포함하는, 자동화된 보관 시스템을 제공한다.
로드 핸들링 장치 및 로봇식 로드 핸들링 장치라는 용어는 동일한 기능을 나타내기 위해 설명에서 상호 교환적으로 사용된다.
본 발명의 추가 특징 및 양태는 도면을 참조하여 이루어진 예시적인 실시예의 이후의 상세한 설명으로부터 명백할 것이며,
도 1은 공지된 시스템에 따른 그리드 프레임워크 구조체의 개략도이고,
도 2는 도 1의 프레임워크 구조체 내에 배치된 통들의 스택을 보여주는 평면도의 개략도이다.
도 3은 그리드 프레임워크 구조체에서 작동하는 로드 핸들링 장치의 공지된 보관 시스템의 개략도이다.
도 4는 위에서 컨테이너를 파지하는 리프팅 장치를 도시한 로드 핸들링 장치의 개략적인 사시도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 (a) 로드 핸들링 장치의 컨테이너 수용 공간과 (b) 로드 핸들링 장치의 컨테이너 수용 공간을 수용하는 컨테이너를 도시한 도 4의 로드 핸들링 장치의 개략적인 절개 사시도이다.
도 6은 배터리 수납 공간을 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 핸들링 장치의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 핸들링 장치의 측면 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 및 리프팅 구동 어셈블리의 배치를 도시한 로드 핸들링 장치의 상면 사시도이다.
도 9는 본 발명의 배터리 및 리프팅 구동 어셈블리를 지지하는 장착 트레이의 상면 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 및 리프팅 구동 어셈블리의 장착의 측면 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 카세트의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 카세트의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 격납하는 배터리 카세트의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 열 관리 시스템의 간략화된 블록도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 열 관리 시스템의 간략화된 블록도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 펠티에 소자를 포함하는 열 관리 시스템의 간략화된 블록도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 차체에서 배터리 카세트의 위치를 나타내는 로드 핸들링 장치의 개략도이다.
도 18은 그리드 구조체에서 로드 핸들링 장치의 교차 평면과 관련하여 로드 핸들링 장치의 질량 중심 위치를 도시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 어셈블리의 장착을 위한 섀시를 나타내는 로드 핸들링 장치의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 핸들링 장치(130)의 사시 측면도를 나타내고, 도 7은 로드 핸들링 장치(130)의 배면도를 나타낸다. 본 발명의 설명을 위해, 전자 보조 부품과 같은 로드 핸들링 장치의 보조 부품의 대부분, 및 로드 핸들링 장치를 트랙 상에서 이동시키기 위한 구동 어셈블리는 로드 핸들링 장치 본체 내의 배터리 위치를 명확히 하기 위해 제외한다. 도 6 및 도 7에 도시된 로드 핸들링 장치(130)는 트랙 상의 제1 방향으로 로드 핸들링 장치를 안내하기 위한 제1 휠 세트, 및 트랙 상의 제2 방향으로 로드 핸들링 장치를 안내하기 위한 제2 휠 세트를 포함하는 휠 어셈블리(134) 상에 장착된 차체(132)를 포함한다. 차체(132)는 측면 패널(136) 및 상부 패널(138)을 포함한다. 본 발명의 특정 실시예에서, 차체(132)는 단일 격자 셀을 차지하거나 격자 구조체의 단일 격자 셀 내에 있는 공간을 한정한다.
특허의 도입부에서 논의된 바와 같이, 제1 휠 세트는 차체 전방에 있는 제1 휠 쌍과 차체(132) 후방에 있는 한 쌍의 휠을 포함한다. 제1 휠 세트는 제1 트랙 또는 레일 세트와 결합하도록 배치된다. 제2 휠 세트는 제2 트랙 세트와 결합하기 위해 차체의 각 측면에 한 쌍의 휠을 포함한다. 제1 및 제2 휠 세트는 수직으로 이동함으로써 제1 및 제2 트랙 세트와 선택적으로 분리되도록 구성되며, 이에 의해 로드 핸들링 장치(130)가 그리드 구조체에서 원하는 방향, 즉 그리드 구조체에서 X-Y 방향으로 이동할 수 있게 한다.
또한, 도 6 내지 도 8의 개략도에는 그래버 장치(139)를 로드 핸들링 장치(130)의 본체(132)에 권취하기 위한 리프팅 구동 어셈블리(140)와, 휠 어셈블리(134)및 리프팅 구동 어셈블리(140)에 전력을 공급하기 위한 배터리(142)가 존재한다. 리프팅 구동 어셈블리는 그래버 장치(139)를 상승 및 하강시키도록 구성된 모터(140)를 포함한다. 본 발명의 특정 실시예에서, 리프팅 구동 어셈블리의 모터(140)는 단일 모터이지만 이에 제한되지 않는다. 리프팅 장치 또는 메커니즘은 제1 윈치 또는 스풀 쌍(146) 및 제2 윈치 또는 스풀 쌍(148)을 포함하는 윈치 어셈블리(144)를 더 포함한다. 제1 및 제2 윈치 또는 스풀 쌍(146, 148)은 그래버 장치(139)에 부착된 리프팅 밧줄(150)을 별도로 운반한다. 도 8에서 명백한 바와 같이, 제1 및 제2 윈치 쌍 (146, 148)은 본 발명의 배터리(142)를 수용하기 위한 배터리 수용 공간을 한정하기 위해 차체(132) 내에서 이격되어 장착된다. 본 발명의 설명을 위해, 배터리(142) 하부에 컨테이너를 수용하기 위한 컨테이너 수용 공간(152)을 제1 공간이라 하고, 본 발명의 배터리를 수용하는 공간을 제2 공간(142b)이라 칭하기로 한다. 그래버 장치(139)는 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 보관 시스템에서 컨테이너의 상단을 파지하고 컨테이너 스택으로부터 들어올리도록 구성된다. 일반적으로 그래버 장치(139)는 도 5에 도시된 바와 같이 프레임으로 구성되고, 4개의 리프팅 밧줄이 그래버 장치의 각 코너에 부착된다. 제1 리프팅 밧줄 쌍은 그래버 장치(139)의 한 면에 부착되어 제1 윈치 쌍(146)에 감겨 있고, 제2 리프팅 밧줄 쌍은 그래버 장치(139)의 다른 면에 부착되어 제2 윈치 쌍(148)에 감겨 있다. 본 발명의 목적을 위해, "단일 그리드 셀을 차지하는 공간"이란 문구는 로드 핸들링 장치의 그래버 장치가 단일 그리드 셀로 내려가 그리드 열에 보관된 컨테이너를 회수할 수 있도록, 단일 그리드 셀(10)의 주변의 트랙에 로드 핸들링 장치의 휠이 놓여 있다는 점에서, 인접한 그리드 셀 내로 로드 핸들링 장치의 공간이 확장하지 않는 것을 의미하는 것으로 해석된다. 컨테이너는 로드 핸들링 장치의 차체 내의 컨테이너 수용 공간에 보관된다. 이것은 도 5에 명확히 나타나 있다.
도 8에 도시된 배터리(142)는 제1 윈치 쌍(146) 및 제2 윈치 쌍(148)에 의해 한정된 제2 공간에 위치한다. 배터리(142)는 배터리(142)가 제1 및 제2 윈치 쌍(146, 148) 사이에, 보다 구체적으로 제1 윈치 쌍(146)의 단일 윈치 또는 스풀과 제2 윈치 쌍(148)의 단일 윈치 사이에 부분적으로 위치되도록 차체(132)의 측벽(136) 중 하나를 향해 설치된다. 이는 배터리가 차체(132)의 측벽 중 하나를 통해 쉽게 교환될 수 있게 한다. 도 8에 도시된 특정 실시예에서, 배터리(142)는 차체(132)의 앞 또는 뒷벽을 향해 설치된다. 또한, 차체(132)에서 제1 공간(152) 위 및 부분적으로 제1 및 제2 윈치 쌍(146, 148) 사이의 배터리의 위치는 로드 핸들링 장치의 무게 중심을 낮추고, 이에 따라 그리드 구조체에서 로드 핸들링 장치의 안정성을 향상시킨다. 이는 특히 로드 핸들링 장치의 차체가 단일 그리드 셀을 차지하는 공간을 한정하는 경우에 유용하다. 로드 핸들링 장치의 무게 중심 또는 질량 중심에 영향을 미치는 차체 내 배터리의 위치에 대한 추가 상세사항은 아래에서 설명한다.
본 발명의 배터리(142)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 트레이 또는 서브프레임(154)에 장착되어 차체(132)에 고정된다. 로드 핸들링 장치 내 배터리(142) 무게의 균형을 맞추고 그에 따라 로드 핸들링 장치의 안정성을 향상시키기 위해, 배터리(142)를 장착하기 위한 트레이(154)의 사용은 다른 보조 또는 하드웨어 구성요소의 무게가 로드 핸들링 장치 내 배터리와 균형을 맞추도록 허용한다. 본 발명의 특정 실시예에서, 배터리(142) 및 리프팅 구동 어셈블리(140)는 배터리(142)의 무게가이 리프팅 구동 어셈블리의 무게에 대응(상쇄)하도록 트레이(154)의 대향하는 단부에 서로 인접하게 장착된다. 본 발명의 특정 실시예에서 리프팅 구동 어셈블리(140)는 단일 호이스트(hoist) 모터를 포함한다. 배터리(142)의 무게를 로드 핸들링 장치(130) 내 리프팅 구동 어셈블리(140)의 무게와 균형을 맞추는 것은 트랙에서 직립 위치에 있는 로드 핸들링 장치를 안정화하는 것을 돕는다.
또한 도 9 및 도 10, 보다 구체적으로 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 배터리는 케이싱 또는 카세트(143)에 격납된다. 배터리가 하나의 특정 제조업체 및/또는 배터리의 크기 및/또는 모양으로 제한되지 않도록 다양한 제조업체로부터 상이한 유형의 배터리 셀들을 수용하기 위해, 배터리를 격납하기 위한 카세트(143)의 사용은 유연성을 제공한다. 카세트(143)의 외벽이 차체의 컨테이너 수용 공간 위의 제2 공간에 맞도록 크기와 모양이 정해지는 반면, 카세트의 내부 공간 또는 공동은 상이한 유형 및/또는 모양의 배터리 또는 다른 충전식 전원을 수용할 수 있도록 조절가능하다. 예를 들어, 외부 형상 및/또는 크기는 표준화될 수 있는 반면 카세트(143)의 내부 공간 또는 공동은 유연하게 만들어질 수 있다.
더욱이, 본 발명의 카세트(143)는 또한 카세트 내에 격납된 배터리의 온도를 조절하기 위한 열 관리 시스템을 수용할 수 있다; 자세한 내용은 아래에서 설명한다. 배터리를 격납한 본 발명의 카세트(143)의 예가 도 11 및 도 12에 도시되어 있다. 어느 예에서든, 카세트 또는 케이싱(143)은 상부 및 하부 벽(156) 및 측벽(158)을 포함한다. 카세트(143)는 단일 본체 또는 함께 결합된 별도의 부품들로 제작될 수 있다. 선택적으로, 카세트(143)는 플라스틱 재료로 형성된다.
측벽(158)은 사변형 공간을 제공하도록 배치된 전방 및 후방 벽을 포함한다. 도 11 및 도 12에 도시된 본 발명의 특정 실시예에서, 카세트의 전방 또는 후방 벽은 양극 및 음극 DC 단자에 대응하는 적어도 2개의 단자(160)를 포함한다. 적어도 2개의 단자(160)는 카세트 내 배터리 셀 스택에 전기적으로 결합되고, 차체 내 상보적인 형상의 전기 커넥터와 전기적으로 결합하도록 배치된다. 적어도 2개의 단자를 카세트의 전방 또는 후방에 위치시키면, 카세트가 차체의 상부에서 하강하지 않고 차체(132)의 측면 중 하나에서 차체로 미끄러질 수 있다. 이를 통해 차체의 측면 패널 중 하나를 제거하고 리프팅 메커니즘의 윈치 또는 스풀 사이의 제2 공간으로 카세트(143)를 밀어 넣는 것만으로 배터리를 쉽게 교환거나 교체할 수 있다. 적어도 2개의 단자(160)는 차체 내의 적어도 2개의 대응하는 형상의 암(female) 결합 부분에 수용되도록 구성된 2개의 수(male) 부분으로서 도시되어 있다. 그러나, 차량 내 수 결합 부분이 카세트(143)의 전면 벽 상에서 암 결합 부분과 전기적으로 결합하도록 구성된 역배치가 본 발명에 적용될 수 있으므로, 본 발명은 차체 상의 암 결합 부분과 전기적으로 결합하도록 배치된 카세트(143) 상에 있는 수 결합 부분으로 제한되지 않는다. 적어도 2개의 전기 단자가 차체의 전기 커넥터와 결합하도록 안내하기 위해, 하나 이상의 가이드(162)가 차체의 상응하는 모양의 오목부에 수용되는 카세트의 전면 또는 후면 벽에 장착될 수 있다. 하나 이상의 가이드(162)는 차체의 전기 커넥터와 결합하도록 적어도 2개의 단자(160)의 적절한 위치 설정을 돕기 위해 테이퍼된 단부를 포함할 수 있다.
로드 핸들링 장치(130)로부터 카세트(143)를 설치하거나 교환할 때, 작업자는 차체의 측면 패널 중 하나를 간단히 제거할 것이다. 로드 핸들링 장치의 본체에 이미 카세트가 있는 경우, 작업자는 카세트(143)가 제2 공간의 좌석 영역 밖으로 미끄러지도록 하기 위해 전기 커넥터가 카세트의 전면 또는 후면에 있는지 여부에 따라 카세트의 전면 또는 후면에서 당겨 기존 카세트를 제거한다. 전면은 카세트의 제1 면이고, 전면에 대향하는 후면은 카세트의 제2 면으로 정의된다. 카세트는 카세트가 쉽게 미끄러질 수 있도록 바람직하게는 차체의 레일이나 트랙에 장착된다. 차체 내 카세트의 좌석 영역은 도 9에서 더 분명하다. 새로 충전된 배터리는 전기 커넥터를 포함하는 제2 면의 전기 단자가 차체 내 상보적 형상의 전기 커넥터와 맞물리도록 레일을 따라 카세트를 밀어 제2 공간에 설치된다. 카세트의 측면 로딩으로 배터리를 쉽게 교체할 수 있다.
배터리는 충전 상태이든 방전 상태이든 관계없이 일정량의 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열이 크면 배터리의 온도가 정상 최적 온도 범위를 초과하여 배터리의 성능이 저하되고 궁극적으로 배터리의 사이클링 서비스 수명이 단축된다. 낮은 온도에서 배터리의 내부 저항 ESR(등가 직렬 저항)이 증가함에 따라 온도가 영하 18°C 만큼 떨어질 수 있는 주문 처리 센터의 냉장 및/또는 냉동 구역에서 배터리 충전 중 열 방출 문제가 악화된다. 충전은 48 볼트에서 약 160 암페어의 배터리를 통해 전류를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 따라서 배터리의 내부 저항이 조금만 증가해도 많은 양의 열이 발생한다. 본 발명의 목적을 위해, 배터리의 최적 성능을 위한 이상적인 온도 범위는 20
Figure pct00001
내지 40
Figure pct00002
의 영역이다. 배터리의 작동 온도는 배터리의 최적 성능에 영향을 미치므로 차체의 다른 보조 전기 부품에서 발산되는 열도 배터리의 작동 온도에 영향을 미친다. 그 결과, 배터리는 전통적으로 차체의 외벽으로 제한되거나 WO 2019/206440(Autostore Technology AS)에서 논의된 바와 같이 충전 중 과도한 열폭주를 방지하기 위해 배터리의 열이 외부 환경으로 발산될 수 있도록 컨테이너 수용 공간의 측면에 비스듬히 장착된다. 배터리는 로드 핸들링 장치 무게의 상당 부분을 차지하기 때문에 차체에서 배터리의 위치는 그리드에서 직립 위치에 있는 로드 핸들링 장치의 안정성에도 영향을 미친다. 따라서 배터리의 작동 온도가 배터리가 최적의 상태에서 작동할 수 있는 작동 가능한 범위 내에 있도록 하는 것과 그리드 구조체에서 직립 위치에 있는 로드 핸들링 장치의 안정성 사이에 균형이 있다. 이상적으로는 로드 핸들링 장치의 안정성을 개선하기 위해 개별 무게에 따라 보조 및/또는 하드웨어 구성 요소를 최적으로 배치하는 것이 좋다. 본 발명에서는 배터리에 온도 조절 장치를 포함하는 열 관리 시스템을 통합함으로써 로드 핸들링 장치의 차체에 있는 다른 보조 전기 및 다른 하드웨어 구성 요소 사이에 배터리를 위치시키는 것이 가능하다. 카세트(143)는 온도 조절 장치를 포함하는 통합 열 관리 시스템과 함께 배터리를 캡슐화하기 위한 공동을 제공한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 용어 "배터리"는 배터리 팩을 형성하기 위해 함께 전기적으로 연결된 하나 이상의 배터리 셀을 포함한다. 배터리에는 충전식 전원이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 충전식 전원의 예로는 리튬 이온 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 하이브리드 배터리, 리튬 이온 폴리머 배터리, 박막 배터리 및 스마트 배터리 탄소 폼 기반 납산 배터리가 있다. 본 발명은 배터리 및 본 발명에 적용될 수 있는 예를 들어, 커패시터, 슈퍼 커패시터 또는 배터리와 슈퍼커패시터의 조합(하이브리드 시스템)과 같이 전하를 보관할 수 있고 모터에 전력을 전달할 수 있는 다른 충전식 전원으로 제한되지 않는다. 본 발명의 특정 실시예에서 그리고 본 발명의 설명을 위해, 충전식 전원이 배터리를 참조하여 논의될 것이다.
도 11 및 12에는 카세트의 벽이 하나 이상의 통풍구(vent holes)를 포함하는 것이 도시되지 않았다. 통풍구는 찬 공기가 카세트(143)의 내부 공간을 순환하도록 한다. 하나 이상의 통풍구는 하나 이상의 입력 통풍구 및 하나 이상의 출력 통풍구를 포함할 수 있다. 찬 공기는 하나 이상의 입력 통풍구를 통해 유입되고 따뜻한 공기는 하나 이상의 출력 통풍구에서 배출된다. 카세트의 내부 공간은 선택적으로 하나 이상의 채널(미도시)을 포함하여 공기가 카세트의 내부 공간 주위의 구불구불한(tortious) 경로를 통해 흐르도록 하여 배터리 셀을 가로질러 공기 흐름을 최대화하고, 따라서 배터리에서 열을 제거하기 위해 순환하는 공기의 배터리 셀의 표면적 노출을 최대화할 수 있다. 예를 들어, 찬 공기는 카세트의 적어도 하나의 입력 통풍구를 통해 배터리로 들어갈 수 있고, 카세트의 내부 공간 또는 공동을 따라 흐를 수 있으며, 따뜻한 공기는 적어도 하나의 출력 통풍구를 빠져나가 제거된다. 적어도 하나의 입구 및 출력 통풍구는 카세트의 임의의 벽, 예를 들어 하단 및 상단 벽 형성될 수 있다. 카세트의 하나 이상의 벽은 입구 및/또는 출력 통풍구를 제공하기 위해 천공될 수 있다. 기류 채널은 기류가 구불구불한 경로를 통해 배터리 셀 주위로 안내되도록 하기 위해 카세트에 통합될 수 있다.
배터리의 더 나은 냉각 효과를 달성하기 위해, 열 관리 시스템은 카세트 내부 공간의 온도를 조절하는 온도 조절 장치를 포함한다. 카세트 내부 공간의 온도를 조절하여 배터리의 온도를 최적의 성능으로 조절할 수 있다. 본 발명의 특정한 일 실시예에서, 온도 조절 장치는 팬을 포함한다. 팬의 회전을 통해 카세트 내부 공간을 통해 공기의 흐름성이 가속화되어 공기가 배터리 팩에서 발생된 열을 빠르게 제거한다. 이를 통해 배터리 셀이 안정적인 온도 범위에서 작동하여 배터리 팩 내 배터리 셀의 수명을 연장한다. 본 발명의 목적을 위해, 배터리의 최적 성능을 위한 이상적인 온도 범위는 20℃내지 40℃이다. 도 11 및 도 12에 도시된 본 발명의 특정 실시예에서, 하나 이상의 냉각 팬(164, 166)은 카세트의 내부 공간을 통한 기류의 순환을 수행하기 위해 카세트의 전면 벽에 장착된다. 도 11에 도시된 실시예에서, 두 개의 팬, 즉 제1 팬(164) 및 제2 팬(166)이 카세트의 벽에 장착된다. 제1 팬(164)은 선택적으로 카세트(143a)의 내부 공간으로 찬 공기를 끌어들이고, 제2 팬(166)은 카세트(143b)의 내부 공간에서 외부 주변 영역으로 따뜻한 공기를 배출한다. 또한, 제1 및 제2 팬(164, 166)은 카세트 내부 공간 주변의 공기 흐름성을 향상시켜 배터리 팩에서 발생하는 열을 빠르게 제거한다.
또한 도 11에 도시된 하나 이상의 덕트(168, 170)는 카세트(143a)의 벽에 장착되고 팬(164, 166)의 회전에 의해 통풍구를 통한 공기의 흐름을 지시하거나 안내하는 개구를 갖는다. 팬(164, 166)은 덕트(168, 170)에 장착되어 팬으로 들어가는 공기가 하나 이상의 덕트를 통해 안내됨으로써 통풍구를 통해 강제로 통과된다. 유사하게, 팬에 의해 배출된 따뜻한 공기는 덕트를 통해 안내되어 팬을 빠져 나온다. 본 발명의 설명을 위해, 덕트 내부로 찬 공기를 끌어들이기 위한 팬을 인렛 팬이라고 하고, 덕트에서 따뜻한 공기를 배출하기 위한 팬을 아웃렛 팬이라고 칭한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 인렛 팬(164) 및 아웃렛 팬(166)은 공기가 덕트를 통해 안내되도록 덕트에 각각 장착된다. 선택적으로 인렛 팬 및 아웃렛 팬은 덕트의 인라인으로 각각 장착될 수 있다.
하나 이상의 덕트는 또한 공기가 차체의 다른 부분으로 유입되거나 배출되도록 한다. 예를 들어, 카세트(143a)의 내부 공간으로 찬 공기가 유입되는 경우, 공기가 유입되도록 하기 위해 차체의 냉각된 영역, 즉 전기 전자 보조 부품으로부터 덕트가 확장될 수 있다. 이렇게 하면 따뜻한 공기가 하나 이상의 입력 통풍구로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 유사하게, 출력 통풍구의 경우, 덕트는 프로세서 또는 제어기와 같은 열에 민감한 전자 부품으로부터 멀리 떨어진 차체 영역으로 따뜻한 공기를 방출하도록 형성될 수 있다. 이는 팬이 덕트의 인라인으로 장착된 경우 가능한다.
하나 이상의 덕트는 카세트에 별도로 장착될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 덕트는 단일 또는 통합된 본체로서 카세트와 일체로 형성될 수 있다. 인렛 팬은 카세트의 내부 공간으로 찬 공기를 유입하도록 구성되고, 아웃렛 팬은 카세트의 내부 공간에서 따뜻한 공기를 배출하도록 구성되는 반면, 본 발명에서는 역으로 인렛 팬이 카세트의 내부 공간으로 따뜻한 공기를 유입시키고 아웃렛 팬이 카세트의 내부 공간에서 찬 공기를 배출하도록 구성되는 것도 적용가능하다. 예를 들어, 주문 처리 센터의 냉장 또는 냉동 구역에서는 차체의 따뜻한 영역에서 가져온 따뜻한 공기가 배터리 온도를 배터리의 최적 온도 범위(즉, 20℃~40℃)로 높이기 위해 사용될 수 있다. 리프팅 메커니즘의 모터 및/또는 구동 어셈블리 및/또는 보조 전자 부품에서 방출된 열은 배터리를 최적의 온도 범위로 가열시키기 위해 수집되거나 사용될 수 있다. 인렛 팬 및 아웃렛 팬의 회전 방향은 선택적으로 역전될 수 있어, 카세트의 내부 공간으로부터 공기를 흡입하거나 배출하는 역할이 차체의 다른 부분의 공기 온도에 따라 반전되도록, 예를 들어 차체의 다른 부분은 차체 내의 다른 부분과 비교하여 더 따뜻해지거나 차갑게 될 수 있으며, 덕트의 개구부가 보조 전자 부품이나 모터 근처에 있는지 여부에 의존한다. 하나 이상의 팬의 회전 방향은 찬 공기를 카세트의 내부 공간으로 끌어들여야 하는지 또는 카세트의 내부 공간으로부터 배출해야 하는지에 따라 역전될 수 있다.
도 11에 도시된 특정 실시예는 카세트의 전면 벽에 장착된 2개의 팬을 보여주지만, 도 12 및 도 13의 개략적인 단면도에 도시된 바와 같이 단일 팬(172)이 카세트(143b)의 내부 공간을 통해 찬 공기를 순환시키기 위해 사용될 수 있다. 여기서, 카세트(143b)의 벽에 장착된 단일 팬(172)은 외부의 찬 공기가 배터리 셀(141)의 온도를 조절하도록 순환되는 카세트의 내부 공간으로 유입시키고, 따뜻한 공기는 하나 이상의 통풍구(174)를 통해 배출된다. 또한 도 13에 도시되어 있고 도 11의 배터리를 나타낸 바와 같이, 다중 배터리 셀(141)이 다른 하나의 상단에 있고 직렬 또는 병렬로 전기적으로 함께 연결되어 스택으로 조립되어 있다. 직렬로 연결될 때, 한 배터리 셀의 양극 단자가 다음 배터리 셀의 음극 단자에 연결되는 방식으로 배터리 셀을 스택으로 배치한다. 인접한 배터리 셀의 전기적 연결 사이의 링크는 구리와 같은 전도체를 포함할 수 있는 버스 바(bus bar)(176)에 의해 제공된다. 각각의 배터리 셀(141)은 배터리 셀 사이의 공기 흐름을 허용하도록 이격되어 있다. 예를 들어, 하나 이상의 스페이서(미도시)가 각각의 배터리 셀 사이에 배치될 수 있다. 배터리 셀은 버스 바(176)에 의해 스택으로 함께 유지된다. 배터리 셀(141)은 긴(elongated) 배터리셀로 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 긴 배터리인 배터리 셀로 제한되지 않고, 함께 조립되어 카세트(143b) 내에 수용되는 원통형 배터리일 수 있다.
배터리 셀(141)로부터의 열 방출을 촉진하기 위해, 히트 싱크(heat sink)(미도시)가 배터리에서 발생된 열을 외부 환경으로 전달하기 위해 배터리에 열적으로 결합된다. 히트 싱크는 일반적으로 알루미늄 또는 구리로 만들어지며, 배터리 셀에서 생성된 열을 발산시키기 위해 핀을 포함할 수 있다. 히트 싱크의 열 방출을 더욱 촉진하기 위해, 하나 이상의 팬이 히트 싱크의 핀을 가로질러 찬 공기를 보낼 수 있고, 대안적으로 핀 주변의 찬 공기의 흐름을 증가시키기 위해 별도의 냉각팬이 히트 싱크에, 보다 구체적으로 히트 싱크의 핀에, 장착될 수 있다.
특정 실시예는 온도 조절 장치를 팬으로 설명하지만, 배터리의 온도를 조절하는 다른 온도 조절 장치가 본 발명에 적용될 수 있다. 배터리 냉각 외에도, 특히 충전 중에 배터리 온도가 너무 낮아 배터리의 최적 성능을 방해할 수 있는 주문 처리 센터의 냉장 또는 냉동 구역과 같은 추운 환경에서는 정반대가 적용된다. 하나 이상의 가열 소자, 예를 들어 전기 가열 소자가 배터리의 작동 가능한 온도 범위, 즉 20℃와 40℃ 사이에 해당하는 미리 결정된 온도 범위 내로 배터리의 온도를 높이는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 가열 소자는 가열 패드일 수 있다.
냉각 및/또는 가열 모두를 제공하기 위해, 온도 조절 장치는 펠티에 소자를 통한 전류에 기초하여 가열 및/또는 냉각을 발생시키는 하나 이상의 펠티에 소자를 포함하는 열전 변환기일 수 있다. 간단히 말해서, 펠티에 소자는 열전 냉각과 가열을 모두 제공하며, 일반적으로 n형과 p형의 두 가지 고유한 반도체로 구성된다. p형 및 n형 반도체 필러(pillar)가 교대로 열적으로 서로 평행하게 전기적으로는 직렬로 배치된 다음 각 면에서 열전도성 판에 결합되고, 일반적으로 별도의 절연체를 필요로 하지 않는 세라믹이다. 두 개의 반도체의 자유단(free end)에 전압이 인가되면, 반도체 접합을 가로질러 DC 전류가 흐르게 되어 온도 차이가 발생한다. 냉각판이 있는 측은 열을 흡수한 다음 반도체에 의해 장치의 다른 측으로 전달되고, 즉 그것은 방열측이 뜨거워지는 동안 흡열측이 더 시원해지도록 열을 한쪽(흡열측)에서 다른쪽(방열측)으로 열을 가져간다. 펠티에 소자의 극성을 반대로 하여 전류가 반대방향으로 흐르도록 함으로써 펠티에 소자의 흡열측과 방열측을 반대로 할 수 있다. 펠티에 소자는 배터리 또는 별도의 전원에서 전력을 가져올 수 있다. 이를 통해 동일한 펠티에 소자가 배터리 셀의 가열 및 냉각을 모두 제공할 수 있다.
냉각 장치로 사용될 때, 하나 이상의 배터리 셀의 표면은 펠티에 소자의 흡열 표면과 열 접촉하는 위치에 있다. 반대로, 가열 장치로 사용될 때 하나 이상의 배터리 셀의 표면은 펠티에 소자의 방열 표면과 열 접촉하는 위치에 있다. 도 13에 도시된 본 발명의 특정 실시예에서, 2 개의 펠티에 소자, 제1 펠티에 소자(178) 및 제2 펠티에 소자(180)가 배터리 스택의 가열 및/또는 냉각 모두를 제공하기 위해 배터리 스택의 좌측 및 우측에 배치되고 배터리 스택과 직접 접촉하는 것으로 도시되어 있다. 예를 들어, 제1 펠티에 소자(178)는 배터리 스택의 냉각을 제공하기 위해 흡열 표면이 배터리 스택과 열 접촉하도록 배치될 수 있고, 제2 펠티에 소자(180)는 배터리 스택을 가열하기 위해 방열 표면이 배터리 스택과 열 접촉하도록 배치될 수 있다. 배터리 스택의 가열 및/또는 냉각은 2개의 펠티에 소자로 제한되지 않고, 즉 적당한 스위치의 사용에 의해 단일 펠티에 소자를 통해 전류의 극성을 반대로 하여 가열 및/또는 냉각이 제공되는 단일 펠티에 소자가 제공될 수 있다.
펠티에 소자의 방열측에서 열을 제거하는 능력은 배터리를 냉각시키는 펠티에 소자의 효율성을 향상시키기 때문에, 펠티에 소자의 흡열측이 하나 이상의 팬은 냉각 상태를 유지하도록 촉진하기 위해 냉각 공기를 방열측으로 향하게 할 수 있다. 또한, 펠티에 소자의 방열측으로부터 열 방출에 영향을 주기 위해 히트 싱크를 방열측에 장착될 수 있다. 방열측에서 열 방출을 더욱 촉진하기 위해 하나 이상의 냉각 팬이 펠티에 소자의 방열측에 장착된 히트 싱크에서 열을 제거할 수 있다.
배터리의 가열 또는 냉각의 양은 펠티에 소자를 통과하는 전류의 크기 또는 지속 시간으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 펠티에 소자에 대한 전원을 완전히 켜거나 완전히 끔으로써, 펠티에 소자를 통한 전류의 펄스, 각각의 방열측 및 흡열측의 가열 또는 냉각을 조절할 수 있다. 펠티에 소자는 펠티에 드라이버로 구동할 수 있다. 펠티에 드라이버는 전압원, 전류원, 릴레이 또는 트랜지스터일 수 있다. 릴레이 또는 트랜지스터는 펠티에 소자의 전원을 완전히 켜거나 끄는 데 사용된다. 대안적으로, 펄스폭 변조기(PWM)가 펠티에 소자의 전원을 켜거나 끄도록 전력 스위칭을 조절하기 위해 사용될 수 있다. PWM 출력 신호는 "온 타임(on time)" 변수가 있는 주기적인 구형파로 구성될 수 있다. 구형파 주기의 백분율로 표시되는 이 "온 타임"을 듀티 사이클로 알려져 있다. 펠티에 소자에 대한 전력은 구형파의 듀티 사이클을 변경하여 조정할 수 있다. 배터리의 온도를 조절하는 펠티에 소자의 기능에 대한 추가 상세 내용은 아래에서 설명한다.
도 13에 도시되지 않은 열 관리 시스템의 구성 요소로 돌아가서, 열 관리 시스템은 배터리의 온도를 측정하기 위해 배터리에 매우 근접한, 보다 구체적으로는 배터리 셀 사이의 카세트에 배치된 하나 이상의 온도 센서를 포함한다. 하나 이상의 온도 센서의 신호는 온도 판독기에 의해 판독되고, 온도 조절 장치를 조절하는 데 사용된다. 온도 판독기(204)는 하나 이상의 온도 센서(202)에 의해 제공된 온도 표시를 읽고 해석하고 도 14에 도시된 바와 같이 제어기(208)로 피드백되는 온도 신호를 생성한다. 온도 센서(202)는 충전식 전원, 이 경우에는 배터리의 온도를 측정하는 것으로 당업계에 공지된 임의의 유형의 온도 측정기일 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 예를 들어 NTC 서미스터 또는 PTC 서미스터와 같은 서미스터, 또는 예를 들어 K형 열전지와 같은 열전지일 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 또한 도 13에도시된 바와 같이, 열 관리 시스템(179)은 카세트 내에 수용된 적어도 하나의 온도 조절 장치(172)를 제어하기 위한 제어기를 포함한다. 그러나 제어기는 카세트 내에 수용될 필요가 없으며 로드 핸들링 장치의 본체 내에 수용될 수 있다. 통신 포트(미도시)는 카세트 외부에 있는 제어기와 통신적으로 결합하기 위해 카세트에 존재할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열 관리 시스템(200)의 간략화된 블록도를 도시한다. 온도 센서(202)로부터의 출력은 온도 신호를 제공하기 위해 출력을 해석하는 온도 판독기(204)로 공급된다. 온도 신호는 배터리 온도 표시를 제공한다. 하나 이상의 온도 센서(202)는 배터리 온도의 보다 정확한 측정을 제공하기 위해 배터리 셀 사이에 배치될 수 있다. 온도 판독기(204)는 온도 신호를 사용하여 온도 조절 장치(206)를 구동하여 배터리의 온도를 미리 결정된 온도 범위 내로 조절하는 제어기(208)에 온도 신호를 전송한다. 미리 결정된 범위는 배터리의 작동 가능한 범위, 즉 20℃와 40℃ 사이이다. 40℃를 초과하면 충전을 유지하는 배터리의 성능이 저하된다. 배터리 온도가 이상적인 작동 범위를 벗어났음을 사용자에게 알리기 위해 하나 이상의 플래그가 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(208)는 하나 이상의 온도 센서(202)로부터의 온도 판독값이 과열의 표시인 65℃에 도달하고, 열폭주의 표시인 80℃에 도달할 때 제어기가 작업자에게 알리도록 하나 이상의 플래그가 설정될 수 있다. 냉각기 측에서, 제어기는 온도 판독기의 온도 판독값이 배터리의 전해질이 얼어서 가능한 고장을 나타내는 -80℃의 판독값을 기록할 때 작업자에게 알릴 수 있다.
온도 센서(202)로부터의 신호에 응답하여, 제어기(208)는 배터리의 온도를 조절하도록 하나 이상의 온도 조절 장치(206)에 명령할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 온도 조절 장치(206)는 배터리의 온도를 작동 가능한 범위 내로 유지하기 위해 하나 이상의 팬, 하나 이상의 가열 소자 및/또는 예를 들어 펠티에 소자와 같은 하나 이상의 열전 변환기일 수 있다. 제어기(208)는 당업계에 공지된 임의의 처리 장치일 수 있다. 전형적인 예에는 마이크로프로세서가 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 프로세서는 메모리 장치와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 메모리는 당업계에 일반적으로 알려진 임의의 저장 장치일 수 있으며, RAM, 컴퓨터 판독 가능 매체, 자기 보관 매체, 광학 보관 매체 또는 컴퓨터에 의해 액세스되는 데이터 및 명령을 보관하는 데 사용될 수 있는 기타 전자 보관 매체를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 제어기의 하나 이상의 프로세서는 온도 판독기(204)로부터의 온도 신호에 응답하여 배터리의 온도를 조절하기 위해 ROM 및/또는 RAM에 보관된 명령을 실행할 수 있다. 제어기(208)는 본 발명의 열 관리 시스템(200)의 일부를 형성할 수 있고, 따라서 카세트 내부 또는 카세트 외부, 예를 들어 로드 핸들링 장치의 본체에 포함된다. 예를 들어, 열 관리 시스템은 네트워크를 통해 무선으로 통신할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 네트워크는 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN) 또는 임의의 다른 유형의 네트워크를 포함할 수 있다. 온도 조절 장치(208)를 조절하기 위한 온도 신호 및 명령은 네트워크를 통해 외부에 위치한 제어기에 무선으로 전송될 수 있다. 제어기는 차체와 함께 포함되거나 대안적으로 차체와 분리될 수 있다. 위에서 논의된 적어도 2개의 전하 수신 단자에 더하여, 적어도 하나의 온도 조절 장치(206)를 작동시키기 위해 제어기(208)로부터 신호를 수신하는 것과 함께, 또한 배터리의 건강에 관한 신호를 통신 및 수신할 뿐만 아니라 배터리의 온도에 관한 신호를 통신하기 위해 온도 판독기(204) 및 온도 조절 장치(206)에 통신 가능하게 결합된 제3 연결부가 차체에 존재할 수 있다. 제어기는 적어도 하나의 온도 조절 장치의 작동을 제어하여 배터리의 온도를 설정 온도 내로 조절하기 위해 PID(비례, 적분, 미분) 또는 PI(비례, 적분) 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서, 제어기(208)는 온도 판독기(204)로부터의 온도 신호가 작동 가능한 온도 범위 밖에 있는 것에 응답하여 온도 조절 장치(206)를 작동시키도록 구성된다. 예를 들어, 온도가 높은 경우 제어기는 배터리의 온도가 작동 가능한 범위 내로 떨어질 때까지 하나 이상의 냉각 팬의 작동을 작동시킨다. 위에서 논의된 바와 같이, 제어기는 카세트 내에 포함된 배터리에 대한 냉각 정도를 제어하기 위해 팬의 회전 속도 및 방향을 제어할 수 있다. 히트 싱크는 배터리에서 열 방출을 촉진하기 위해 팬과 함께 사용될 수 있다. 역으로, 배터리의 온도가 너무 낮은 경우, 제어기(208)는 배터리의 온도를 상승시키기 위해 가열 소자를 작동시킬 수 있다. 제어기는 배터리의 온도를 조절하기 위해 도 15에 도시된 바와 같이 둘 이상의 온도 조절 장치를 작동하도록 지시할 수 있다. 여기에는 하나 이상의 팬, 가열 소자 및/또는 하나 이상의 열전 변환기(펠티에 소자)가 포함되지만 이에 국한되지 않는다. 제어기는 배터리의 온도를 미리 결정된 설정점 온도로 조절하기 위해 PID 제어기(비례, 적분 및 비례)를 포함할 수 있다.
도 15에서, 열 관리 시스템(201)은 제1 및 제2 온도 조절 장치(206, 207)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 제1 온도 조절 장치(206)는 냉각 팬일 수 있고, 제2 온도 조절 장치(207)는 가열 소자일 수 있다. 제어기(208)는 하나 이상의 팬 및/또는 가열 소자의 작동을 제어함으로써 배터리의 온도가 작동 가능한 범위 내에 있도록 조절할 수 있다.
도 16은 열 관리 시스템(300)의 적어도 하나의 온도 조절 장치가 펠티에 소자(306)를 포함하는 도 14 및 도 15에 도시된 열 관리 시스템의 단순화된 블록도를 각색한 것이다. 도 16에 도시된 특정 실시예에서, 펠티에 소자(306)의 흡열측(312) 또는 냉각측은 충전식 전원(314), 예를 들어, 배터리와 직접 접촉되고, 하나 이상의 배터리 셀에서 생성된 열이 펠티에 소자(306)의 흡열측으로 열 전도되도록 한다. 배터리와 펠티에 소자의 흡열측 사이의 물리적 접촉은 배터리를 시원하게 유지하는 데 도움이 된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 전도판(미도시)은 펠티에 소자(306)의 흡열측(312)과 배터리(314) 사이에 배치될 수 있다. 제어기(308)는 적어도 하나의 펠티에 소자(306)를 구동하기 위해 펠티에 드라이버(316)를 제어하도록 구성된다. 펠티에 드라이버(316)는 적어도 하나의 펠티에 소자를 구동하는 데 사용되는 전압원,전류원일 수 있고, 또는 배터리 또는 다른 전원의 전력 공급에 대한 연결부일 수 있다. 흡열 표면의 냉각은 적어도 하나의 펠티에 소자(306)에 대한 전력을 켜고 끄는 것에 의해 제어될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 펠티에 드라이버(316)는 적어도 하나의 펠티에 소자(316)를 구동할 전력의 펄스를 생성하고, 그에 의해 적어도 하나의 펠티에 소자(316)에 의해 흡열 표면의 냉각을 조절하기 위해 펄스파 변조기(PWM)를 포함할 수 있다. PWM에 의해 생성된 구형파의 듀티 사이클(펠티에 소자의 "온" 시간)은 제어기에 의해 변경되어 적어도 하나의 펠티에 소자에 대한 전력을 변경할 수 있다. 듀티 사이클이 길수록 흡열 표면이 더 오랜 기간 동안 차갑게 유지되어 배터리가 냉각되기 때문에 흡열 표면의 냉각 효과가 커진다. 마찬가지로 구형파의 주파수는 펠티에 소자의 "냉각 폭발" 수를 제어하여 배터리의 냉각을 제어한다. 제어기(308)는 배터리의 온도를 조절하기 위해 PWM으로부터 신호의 듀티 사이클 및/또는 듀티 사이클의 주파수를 변경하도록 명령받을 수 있다. 제어기는 배터리의 온도가 미리 결정된 설정점 온도 내로 떨어지도록 PWM으로부터의 신호의 주파수 및/또는 듀티 사이클을 변화시키는 PID 또는 PI 제어기를 포함할 수 있다.
열이 적어도 하나의 펠티에 소자의 흡열측으로부터 방열측으로 전달됨에 따라, 히트 싱크와 열 접촉하도록 배치됨으로써 열이 방열측(310)으로부터 선택적으로 제거될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 펠티에 소자의 방열측(310)은 하나 이상의 팬에 의해 송풍되는 공기의 경로에 배치될 수 있으며, 따라서 적어도 하나의 펠티에 소자의 흡열측이 배터리를 효율적으로 더 냉각하도록 돕는다.
도 16에 도시되지 않은 것은 흡열측이 배터리를 따뜻하게 야기하는 방열측이 되도록 하기 위해 적어도 하나의 펠티에 소자를 통과하는 전류의 극성이 역전(전류 방향이 역전됨)될 수 있다는 것이다. 이는 특히 주문 처리 센터의 냉장 또는 냉동 구역의 경우이다. 흡열측(냉각측)과 마찬가지로, 제어기는 배터리 가열을 조절하기 위해 하나 이상의 펠티에 소자에 대한 전류를 조절하도록 펠티에 드라이버를 제어한다. 적어도 하나의 펠티에 소자를 통과하는 전류의 방향을 바꾸면 온도 판독기의 온도 신호에 따라 단일 소자가 배터리의 냉각 및 가열에 영향을 줄 수 있다. 적어도 하나의 펠티에 소자의 극성을 전환하는 것은 릴레이 또는 다른 적절한 스위치를 사용하여 달성될 수 있다.
그러나 배터리의 가열 및 냉각은 두 개의 개별 펠티에 소자에 의해 제공될 수 있다; 배터리 냉각을 위한 제1 펠티에 소자 및 배터리 가열을 위한 제2 펠티에 소자. 배터리를 가열 및 냉각하는 제1 및 제2 펠티에 소자를 갖는 것의 이점은 펠티에 소자의 대향하는 면들을 처리함으로써 적어도 하나의 펠티에 소자를 가열 또는 냉각하는 효율성이 개선될 수 있다는 점이다. 냉각의 경우, 예를 들어 싱크대 및/또는 팬과 같이 방열측에서 열을 제거하도록 방열측을 처리함으로써 흡열측이 개선될 수 있다. 유사하게, 배터리를 따뜻하게 하기 위해 방열측은 흡열측을 절연시킴으로써 개선될 수 있다.
본 발명은 또한 배터리의 온도를 결정하기 위해 열전 변환기의 시벡(Seebeck) 효과를 이용할 수 있다. 열전 변환기의 방열측과 흡열측의 온도차이로 인해 발생하는 전류는 배터리의 온도, 즉 반도체에서의 온도차를 결정하는데 이용될 수 있다. 열전 소자의 한 면은 주변 온도에 노출될 수 있고 열전 변환기의 대향하는 면은 배터리와 열 접촉할 수 있다. 열전 변환기의 대향하는 면들 사이의 온도 차이는 배터리의 온도를 결정하기 위해 온도 판독기에 의해 판독되는 열전 변환기의 접합부에서 전류를 생성한다.
본 발명의 특정 실시예는 충전식 전원을 격납하는 카세트에 통합되는 열 관리 시스템을 설명하지만, 충전식 전원의 온도는 카세트의 외부에서 제어될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 열 관리 시스템은 로드 핸들링 장치의 차체에 통합될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 차체 내에 장착되고 충전식 전원으로부터 방출되는 적외선 에너지를 검출함으로써 충전식 전원의 온도를 결정하도록 구성된 적외선 카메라를 포함할 수 있다. 적외선 카메라로부터 판독된 온도는 온도 신호가 미리 결정된 온도 범위 밖에 있는 것에 응답하여 위에서 설명된 하나 이상의 온도 조절 장치를 작동시키기 위해 제어기에 의해 사용될 수 있다.
본 발명의 열 관리 시스템은 충전식 전원에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 열 관리 시스템은 로드 핸들링 장치의 충전식 전원이 충전소에서 충전될 때마다 충전소에 의해 전달되는 전력에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 열 관리 시스템에 대한 전원에는 온도 조절 장치 및/또는 온도 센서 및/또는 제어기가 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 충전소는 로드 핸들링 장치의 충전 지점과 협력하도록 구성된 충전 헤드를 포함한다. 충전소가 위치한 그리드 셀로 로드 핸들링 장치가 이동함에 따라, 로드 핸들링 장치의 상단 표면에 있는 충전 헤드 패드와 충전 헤드의 충전 접촉부 사이에 접촉이 이루어진다. 로드 핸들링 장치의 상부 표면에 위치한 충전 접촉 패드를 통해 충전 접촉부로부터 로드 핸들링 장치에 전하가 전달된다. 충전식 전원을 충전하는 동안, 열 관리 시스템의 구성요소에 전력을 공급하기 위해 본 발명의 열 관리 시스템에 전하가 전달된다. 일반적으로, 충전소는 48볼트에서 약 160암페어의 충전을 제공한다. 충전식 전원의 열 폭주 가능성은 그리드 구조체에서 로드 핸들링 장치의 작동 중에 배터리가 방전될 때보다 배터리를 충전할 때 더 높다. 충전식 전원, 특히 배터리의 내부 저항은 온도에 따라 변하고 낮은 온도에서 증가한다. 배터리 충전 중 가열 가능성은 주문 처리 센터의 다른 어떤 영역보다 주문 처리 센터의 냉장 및/또는 냉동 섹션에서 증가한다. 최악의 경우의 시나리오에서 열 폭주 및 배터리 구성 요소의 분해 가능성이 있다. 본 발명의 열 관리 시스템은 배터리를 충전하는 동안 더욱 중요해진다. 충전소에서 충전식 전원을 충전하는 동안, 본 발명의 열 관리 시스템은 배터리의 온도 상태를 모니터링하는 데 사용될 수 있으며, 충전식 전원의 온도가 소스가 미리 결정된 온도 범위를 벗어나면 하나 이상의 온도 조절 장치를 작동시킬 것이다. 충전식 전원의 전하를 보존하기 위해, 충전소의 전하가 열 관리 시스템에 전력을 공급하도록 사용될 수 있다. 전하가 충전식 전원에 전달된 전하로부터 옮겨질 수 있다. 대안적으로, 적어도 2개의(양 및 음) 전하 수집기 접점을 포함하는 별도의 전하 수집기가 열 관리 시스템에 전력을 공급하기 위해 충전소에서 대응하는 전하 제공 접점과 협력하는 차체에 포함될 수 있다.
위에서 논의된 온도 조절 장치의 다른 조합들이 충전식 전원의 온도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 펠티에 소자는 하나 이상의 냉각 팬과 함께 사용될 수 있다. 하나 이상의 온도 센서는 열전지 또는 서미스터 또는 당업계에 일반적으로 알려진 또는 위에서 논의된 바와 같은 반도체 열전지 Seebeck 효과에 기초한 다른 온도 센서일 수 있다. 온도 판독기는 온도 센서에서의 전압 신호가 제어기에 의해 해석되어 온도 판독값을 제공하는 제어기에 통합될 수 있다.
로드 핸들링 장치의 안정성
그리드 구조체에서 작동하는 동안, 로드 핸들링 장치는 최대 2m/s2까지 가속할 수 있고, 최고 속도 4m/s에 도달할 수 있다. 또한, 로드 핸들링 장치는 때로는 갑작스럽게 그리드 구조체의 X-Y 방향 모두 방향을 변경할 수 있다. 따라서 그리드 구조체에 대한 가속 및 방향 변경 중에 발생하는 힘으로 인해 그리드 구조체가 넘어질 수 있으므로, 로드 핸들링 장치는 그리드 구조체에서 안정적이어야 한다. 로드 핸들링 장치의 안정성을 높이기 위해 로드 핸들링 장치의 질량 중심은 가능한 한 낮게 유지된다. 당업계에서 낮은 질량 중심을 달성하기 위한 다양한 방법들이 있다. 여기에는 단일 그리드 셀의 치수 이상으로 로드 핸들링 장치의 본체 면적을 증가시켜 인접한 그리드 셀로 확장하여, 로드 핸들링 장치의 무게의 많은 부분을 차지하는 배터리를 컨테이너 수용 공간 측에 배치하는 것이 포함된다. 그러나, 로드 핸들링 장치의 본체의 공간이 그리드 구조체의 단일 그리드 셀의 공간을 차지하는 로드 핸들링 장치(소위 단일 셀 로드 핸들링 장치)가 갖는 문제는 그리드 구조체 상에서 로드 핸들링 장치의 상대적인 불안정성이다. 배터리가 커질수록 질량 중심이 높아져서, 즉 높은 무게 중심으로 불안정성 문제가 악화된다. 로드 핸들링 장치가 중력장의 영향을 받는 경우 질량 중심은 로드 핸들링 장치의 무게 중심과 동일하다. 따라서 질량 중심과 무게 중심의 위치는 동일한다.
도 6 내지 도 10 및 도 17 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 특정 실시예에서, 본 발명의 카세트(143)는 로드 핸들링 장치의 질량 중심(320)(도17에서 점으로 표시됨)이 카세트가 차지하는 공간에 있도록 차체(132) 내에 위치한다. 본 발명의 목적을 위해, 질량 중심의 측정은 차체의 중심점에 대해 이루어진다. 3차원에서 도 17과 도 18과 같이 직교 좌표 X, Y, Z로 표현되는 로드 핸들링 장치의 중심점은 0, 0, 0이다. 질량 중심의 위치는 도 18에 로드 핸들링 장치의 본체를 통과하는 두 개의 수직 평면의 교차점을 따라 작은 점(320)으로 표시된다. 도 17에 나타낸 바와 같이 그리고 본 발명의 설명을 위해, Y 방향은 Y축을 따르고 수직 방향으로 연장한다. X 및 Z 방향은 수평면에서 가로 방향으로 연장한다. 따라서 Y 방향의 좌표는 질량 중심이 제1 공간 위 또는 아래 - 제1 공간은 컨테이너 수용공간임-에 있는지 여부를 결정한다. X, Y 및 Z 축의 라벨링이 도 17에 도시되어 있지만, 예를 들어 Z축이 Y축일 수 있는 것과 같이 달라질 수 있으며, 이 경우 Z 방향의 좌표는 수직 방향의 질량 중심 위치를 결정한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 충전식 전원을 격납하는 카세트(143)는 컨테이너를 수용하기 위한 제1 공간(152) 바로 위에 위치된다. 컨테이너를 수용하기 위한 제1 공간(152) 바로 위에 카세트를 위치시킴으로써, 로드 핸들링 장치의 질량 중심(322)은 카세트를 수용하는 제2 공간(142b)에 있다. 완벽하지는 않지만 카세트가 제1 공간 바로 위에 있기 때문에 그리드 구조체에서 작동하는 단일 셀 로드 핸들링 장치의 안정성을 향상시킨다. 제1 공간 바로 위에 배터리를 위치시키고 차체의 대향하는 측벽 사이의 실질적으로 중앙에 위치시킴으로써, 로드 핸들링 장치가 적재물을 운반할 때 로드 핸들링 장치의 질량 중심의 이동이 덜 극적으로 된다.
아래의 표 1은 로드 핸들링 장치의 중심점으로부터 질량 중심의 변위에 의해 정의된 로드 핸들링 장치의 질량 중심의 좌표를 나타낸다. 본 발명의 특정 실시예에서, 배터리를 격납한 카세트의 질량은 30kg 내지 35kg 범위이다. 표 1의 위치 1은 카세트가 없는 로드 핸들링 장치의 질량 중심을 나타낸다. 본 발명의 특정 실시예에서, 카세트가 없는 로드 핸들링 장치의 질량 중심은 컨테이너를 수용하기 위한 제1 공간에 있다. 따라서 로드 핸들링 장치는 카세트 없이 더 안정적이다. 차체에 설치될 때 카세트의 질량은 질량 중심을 상승시켜 로드 핸들링 장치의 안정성에 영향을 미치지만, 차체의 대향하는 측벽 사이의 실질적으로 중앙에 있는 카세트의 특정 위치는 이 영향을 감소시켰다. 본 발명의 특정 실시예에서, 카세트는 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명된 바와 같이 차체의 대향하는 측벽의 실질적으로 중앙에 위치되고 제1 공간 바로 위의 트레이에 장착된다. 카세트가 차체에 설치될 때, 표 1의 위치 2, 3에서 Y좌표로 나타낸 질량 중심의 위치는 제2 공간, 즉 제1 공간 바로 위의 제2 공간으로 이동한다. 질량 중심의 위치는 표 1의 위치 4에 표시된 것처럼 적재물을 운반할 때 낮아진다. 이 경우 질량 중심의 위치가 제1 공간으로 이동하여 그리드 구조체에서 로드 핸들링 장치를 더 안정적으로 만들어준다. 따라서, 로드 핸들링 장치의 질량 중심은 로드 핸들링 장치가 적재물이 있는 컨테이너를 운반하는지 여부에 따라 제2 공간과 제1 공간 사이에서 변경된다. 배터리 수용 공간(제2 공간) 내에 질량 중심을 위치시킴으로써, 로드 핸들링 장치의 안정성은 차체 내 배터리의 위치에 의해 결정된다. Y 좌표에 의해 결정된 수직 방향으로 배터리를 가능한 한 낮게 배치하면 그리드 구조체에서 로드 핸들링 장치의 안정성이 향상된다. 제1 공간은 보관 시스템에서 로드 핸들링 장치의 작동 중에 컨테이너를 수용하도록 구성되기 때문에, 본 발명의 특정 실시예에서 배터리는 제1 공간 위, 즉 제1 공간 바로 위의 수직 방향으로 매우 근접하게 위치된다. 배터리를 제1 공간 바로 위에 배치하여 질량 중심의 이동이나 조정이 최소화된다. 이는 차체에 배터리를 장착할 때 로드 핸들링 장치의 불안정성에 대한 영향을 감소시킨다. 본 발명의 특정 실시예에서, 배터리를 제1 공간 바로 위에 설치하면 질량 중심이 제2 공간, 즉 배터리 포함 공간으로 변경된다.
그리드 구조체에서 로드 핸들링 장치의 안정성을 더욱 향상시키기 위해, 로드 핸들링 장치는 하부 및 상부를 포함한다. 카세트는 로드 핸들링 장치의 상부에 장착되고, 제1 및 제2 휠 세트를 포함하는 휠 어셈블리는 로드 핸들링 장치의 하부에 장착된다. 로드 핸들링 장치(230)는 로드 핸들링 장치의 하부에 웨이트(234)를 포함하는 섀시 또는 프레임을 더 포함한다. 본 발명의 특정 실시예에서, 웨이트(234)는 휠 장착판이다. 제1 및 제2 휠 세트(134)은 도 19에 도시된 바와 같이 휠 장착판(234)에 장착된다. 휠 장착판(234)은 섀시 또는 프레임의 무게가 로드 핸들링 장치의 하부 쪽으로 집중되도록 제조된다. 도 19에는 도시되지 않았지만, 차체는 섀시에 장착되는 측면 패널을 포함한다.
도 19에 도시된 본 발명의 특정 실시예에서, 휠 장착판(234)는 차체(232)의 분리된 부분을 나타내고, 예를 들어 휠 장착판을 제작하는 데 사용되는 재료의 두께 및/또는 사용되는 재료 유형을 증가시킴으로써, 중금속판을 포함한다. 도 19에 도시된 휠 장착판(234)는 제1 및 제2 휠 세트(134, 135)를 각각 장착하기 위한 제1 및 제2 대향하는 금속판 쌍을 포함한다. 휠 장착판의 무게는 충전식 전원을 수용하는 카세트(143)의 무게보다 크다. 로드 핸들링 장치(230)의 무게를 로드 핸들링 장치의 하부, 예를 들어 로드 핸들링 장치의 베이스(base) 또는 풋(foot) 쪽으로 집중함으로써, 로드 핸들링 장치의 안정성이 향상되고 단일 셀 로드 핸들링 장치에서 제1 공간 위의 카세트 무게를 보상한다.
대안적으로, 로드 핸들링 장치의 섀시 또는 프레임은 상부 및 하부를 포함하고; 여기서 카세트(143)는 섀시의 상부에 장착되고 휠 어셈블리는 섀시의 하부에 장착된다. 하부 섀시의 질량은 상부 섀시의 질량보다 크다.
도 6 내지 도 10 및 도 17 내지 도 19를 참조하여 로드 핸들링 장치의 안정성이 충전식 전원을 수용하는 카세트를 설명하고 있지만, 질량 중심이 제2 공간에 있도록 즉, 제2 공간이 카세트를 수용하는 데 국한되지 않고 단독으로 충전식 전원이 될 수 있도록 하기 위해 충전식 전원을 단독으로 제1 공간 바로 위에 설치하여 동일한 효과를 얻을 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이 충전식 전원은 배터리나 슈퍼커패시터 또는 둘 다 일 수 있다. 설명에 카세트가 설명되어 있지만 배터리만으로도 로드 핸들링 장치 무게의 상당 부분을 차지할 수 있고, 그러므로 로드 핸들링 장치의 공간이 단일 그리드 셀을 차지하는 경우 로드 핸들링 장치의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 카세트를 수용하기 위한 제2 공간에 질량 중심을 갖는 것은 제2 공간이 배터리에 의해 수용되는 경우에도 적용된다.
Figure pct00003
표 1: 로드 핸들링 장치의 중심점(0, 0, 0)에서의 변위로 정의된 로드 핸들링 장치의 질량 중심의 좌표
본 발명의 추가적인 양태는 다음의 번호가 매겨진 조항을 참조하여 설명될 수 있다.
항목 1. 하나 이상의 컨테이너의 스택(12) 위에 그리드 구조체(15)를 한정하기 위해 그리드 패턴 내에 배치된 복수의 트랙(22)을 지지하는 그리드 프레임워크 구조체(14)를 포함하는 보관 시스템에 적층된 하나 이상의 컨테이너(10)를 리프팅 및 이동시키기 위한 로드 핸들링 장치(30)로서, 상기 그리드 패턴은 복수의 그리드 셀(17)을 포함하고, 하나 이상의 컨테이너 스택(12) 각각은 단일 그리드 셀(17)만의 공간 내에 위치하고, 상기 로드 핸들링 장치(30)는:
A) 상기 그리드 구조체(15) 상에서 상기 로드 핸들링 장치(30)를 이동시키도록 작동 가능하게 배치된 구동 메커니즘,
B) 사용시 상기 보관 시스템에서 실질적으로 단일 그리드 셀(17)만을 차지하는 공간을 갖는 차체(132)를 포함하고, 상기 차체(132)는:
i) 상기 구동 메커니즘에 전력을 공급하기 위한 충전식 전원(142);
ii) 제1 공간(152) 및 제2 공간(142b) - 상기 제1 공간(152)은 컨테이너(10)를 수용하기 위해 구성되며, 상기 충전식 전원(142)는 상기 제2 공간(142b)에 수용됨 -;
iii) 리프팅 구동 어셈블리(140) 및 사용시에 컨테이너(10)를 해제 가능하게 파지하고 상기 스택(12)으로부터 상기 제1 공간(152)으로 상기 컨테이너(10)를 들어올리도록 구성된 그래버 장치(39)를 포함하는 리프팅 장치를 격납하고,
상기 충전식 전원(142)은 상기 로드 핸들링 장치의 질량 중심이 상기 제2 공간(142b)에 있도록 상기 제1 공간(152) 위에 배치된, 로드 핸들링 장치(30).
항목 2. 항목 1의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 로드 핸들링 장치(30)의 질량 중심(320)은 상기 로드 핸들링 장치(30)의 중심점으로부터 X 방향으로 -10mm 내지 -13mm, Y 방향으로 440mm 내지 490mm, Z 방향으로 4.5mm 내지 6mm 범위 만큼 중심에서 벗어나 있다.
항목 3. 항목 2의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 제1 공간(152)은 상기 로드 핸들링 장치(30)의 질량 중심(320)이 상기 로드 핸들링 장치의 중심점으로부터 X 방향으로 -12mm 내지 13mm, Y 방향으로 470mm 내지 475mm, Z 방향으로 5.0mm 내지 5.6mm만큼 중심에서 벗어나도록 컨테이너(10)를 수용한다.
항목 4. 항목 3의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 컨테이너(10)는 상기 로드 핸들링 장치의 질량 중심(320)이 상기 로드 핸들링 장치의 중심점으로부터 X 방향으로 -10mm 내지 11mm, Y 방향으로 440mm 내지 450mm, Z 방향으로 4.5mm 내지 5.0mm만큼 중심에서 벗어나도록 무게가 약 35kg인 적재물을 포함한다.
항목 5. 임의의 선행하는 한 항목의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 충전식 전원(142)은 로드 핸들링 장치의 무게 중심(320)을 X 방향으로 40mm 내지 45mm, Y 방향으로 50mm 내지 60mm, 및 Z방향으로 5mm 내지 7mm만큼 중심에서 벗어나도록 한다.
항목 6. 임의의 선행하는 한 항목의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 충전식 전원(142)은 차체(132)의 한 쌍의 대향하는 측벽(158) 사이에 실질적으로 중앙에 장착된다.
항목 7. 항목 6의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 리프팅 장치는 제1 리프팅 밧줄 쌍을 개별적으로 운반하는 제1 스풀 쌍(146) 및 제2 리프팅 밧줄 쌍을 개별적으로 운반하는 제2 스풀 쌍(148)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 스풀 쌍(146, 148)은 상기 차량 본체(132)에 대해 상기 그래버 장치(39)를 상승 또는 하강시키기 위해 리프팅 구동 어셈블리(140)에 의해 구동되고, 상기 제1 스풀 쌍(146)은 충전식 전원(142)이 상기 제1 스풀 쌍(146)과 제2 스풀 쌍(148) 사이에 부분적으로 위치되도록 상기 제2 공간(142b)을 한정하기 위해 상기 제2 스풀 쌍(148)로부터 이격된다.
항목 8. 항목 7의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 충전식 전원(142)과 상기 리프팅 구동 어셈블리(140)는 동일 수평면에 장착된다.
항목 9. 항목 7 또는 항목 8의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 충전식 전원(142) 및 상기 리프팅 구동 어셈블리(140)는 트레이(154)에 장착된다.
항목 10. 임의의 선행하는 한 항목의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 제2 공간(142b)은 상기 충전식 전원(142)이 상기 차체의 외부면에서 제거될 수 있도록 상기 차체(132)의 외부면으로부터 접근가능하다.
항목 11. 항목 10의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 충전식 전원(142)은 상기 충전식 전원(142)의 제1 면으로부터 잡아당겨 상기 차체(132)로부터 제거가능하다.
항목 12. 항목 11의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 리프팅 구동 어셈블리(140)는 상기 충전식 전원의 제2 면에 인접하게 장착되고, 상기 제2 면은 상기 제1 면과 대향한다.
항목 13. 항목 10 내지 항목 12의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 충전식 전원(142)은 레일에 장착된다.
항목 14. 임의의 선행하는 한 항목의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 차체(132)는 모든 면에 벽을 포함하고, 사용 시 상기 보관 시스템 내 단일 그리드 셀만을 실질적으로 차지하는 사변형 공간을 형성한다.
항목 15. 임의의 선행하는 한 항목의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 구동 어셈블리는, 제1 방향으로 로드 핸들링 장치(30)를 이동시키기 위한 제1 휠 세트(34) 및 로드 핸들링 장치(30)를 제2 방향으로 이동시키기 위한 제2 휠세트(36)를 포함하는 휠 어셈블리(134)를 포함한다.
항목 16. 항목 15의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 차체(132)는 상부 및 하부를 갖는 섀시를 포함하고, 상기 충전식 전원(142)은 상기 상부에 장착되고, 상기 휠 어셈블리(134)는 상기 하부에 장착되며, 상기 섀시의 하부에 있는 섀시의 질량은 상기 상부에 있는 섀시의 질량보다 더 크다.
항목 17. 항목 15의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 섀시는 휠 장착판(234)를 포함하고, 상기 휠 어셈블리(134)는 상기 휠 장착판(234)에 장착되며, 상기 휠 장착판(234)의 질량은 충전식 전원(142)의 질량보다 크다.
항목 18. 항목 15의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 휠 장착판(234)는 제1 대향하는 판 쌍 및 제2 대향하는 판 쌍을 포함하여 상기 제1 휠 세트(34)가 상기 제1 대향하는 판 쌍에 장착되고 상기 제2 휠 세트(36)가 제2 대향하는 판 세트에 장착된다.
항목 19. 임의의 선행하는 한 항목의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 충전식 전원(142)은 카세트(143)를 한정하기 위해 함께 전기적으로 연결되고 케이싱에 수용된 복수의 충전식 전력 셀을 포함한다.
항목 20. 항목 19의 로드 핸들링 장치(30)에 있어서, 상기 충전식 전력 셀은 배터리 셀을 포함한다.
항목 21. 보관 시스템으로서:
복수의 그리드 공간 또는 그리드 셀(17)을 포함하는 그리드 패턴(15)을 형성하기 위해 제1 트랙 세트(22a) 및 실질적으로 수평인 평면에서 상기 제1 트랙 세트(22a)을 가로질러 진행하는 및 제2 트랙 세트(22b);
제1 평행 트랙 세트(22a) 및 제2 평행 트랙 세트(22b) 아래에 위치한 복수의 컨테이너 스택(12) - 상기 컨테이너 스택(12) 각각은 단일 그리드 공간 또는 그리드 셀(17)을 차지함 -,
그리드 공간 또는 그리드 셀(17)을 차지하는 컨테이너 스택 위에 위치될 때, 상기 리프팅 장치는 상기 컨테이너 스택(12)으로부터 적어도 하나의 컨테이너(10)를 들어올리도록, 복수의 그리드 공간 또는 그리드 셀(17) 위의 제1 트랙 세트(22a) 및 제 2 트랙 세트(22b)를 따라 횡단하도록 배치된 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 기술된 로드 핸들링 장치(30)을 포함한다.

Claims (17)

  1. 하나 이상의 컨테이너 스택(12) 위에 그리드 구조체(15)를 한정하기 위해 그리드 패턴으로 배치된 복수의 트랙을 지지하는 그리드 프레임워크 구조체(14)를 포함하는 보관 시스템에 적층된 하나 이상의 컨테이너(10)를 리프팅 및 이동시키기 위한 로드 핸들링 장치(30)로서,
    상기 그리드 패턴은 복수의 그리드 셀(17)을 포함하고, 상기 로드 핸들링 장치(30)는:
    A) 상기 그리드 구조체(15) 상에 상기 로드 핸들링 장치(30)를 이동시키도록 작동 가능하게 배치된 구동 메커니즘, 및
    B) 차체(132)를 포함하고, 상기 차체(132)는:
    i) 상기 트랙 위에 위치한 컨테이너 수용 공간(152);
    ii) 리프팅 구동 어셈블리(140) 및 사용시에 컨테이너(10)를 해제 가능하게 파지하고, 스택(12)으로부터 상기 컨테이너 수용 공간(152)으로 상기 컨테이너(10)를 들어올리도록 구성된 그래버 장치(39)를 포함하는 리프팅 장치; 및
    iii) 구동 메커니즘에 전력을 공급하기 위한 충전식 전원(142)을 격납하는 카세트를 격납하고,
    상기 로드 핸들링 장치(30)는 온도 센서(202) 및 상기 온도 센서(202)로부터의 신호에 응답하여 충전식 전원(142)의 온도를 미리 결정된 온도 범위 내로 유지하도록 구성된 적어도 하나의 온도 조절 장치(206)를 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 온도 조절 장치(206)는 적어도 하나의 냉각 팬을 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 냉각 팬은 상기 카세트의 내부 공간에 찬 공기를 공급하기 위한 제1 냉각 팬(164) 및 상기 카세트의 내부 공간으로부터 따뜻한 공기를 배출하기 위한 제2 냉각 팬(166)을 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 열 관리 시스템은 상기 충전식 전원(142)에 열적으로 결합된 히트 싱크를 더 포함하고, 상기 히트 싱크는 복수의 방열 핀을 포함하며, 상기 적어도 하나의 냉각 팬은 상기 방열 핀을 가로질러 찬 공기를 송풍하도록 구성된, 로드 핸들링 장치(30).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카세트(143)는 하나 이상의 통풍구를 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 조절 장치(206)는 상기 카세트(143) 내에 수용되고, 상기 충전식 전원(142)에 근접한 적어도 하나의 가열 소자를 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 온도 조절 장치(206)는 적어도 하나의 열전 장치를 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  8. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 열전 장치는 서로 대향하는 흡열 표면과 방열 표면을 갖는 적어도 하나의 펠티에 소자(306)를 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펠티에 소자(306)는 극성을 변환하는 것에 의해 충전식 전원(142)을 선택적으로 냉각 및/또는 가열하도록 구성된, 로드 핸들링 장치(30).
  10. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펠티에 소자(306)는 제1 펠티에 소자 및 제2 펠티에 소자를 포함하고, 상기 제1 펠티에 소자는 상기 제1 펠티에 소자의 상기 흡열 표면이 충전식 전원의 제1 부분에 근접하게 배치되고, 상기 제2 펠티에 소자는 상기 방열 표면이 상기 충전식 전원(142)의 제2 부분에 근접하게 배치된, 로드 핸들링 장치(30).
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펠티에 소자(306)의 상기 방열 표면은 히트 싱크에 열적으로 결합된, 로드 핸들링 장치(30).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 히트 싱크에 공기를 송풍하도록 구성된 팬을 더 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펠티에 소자(306)는 펠티에 드라이버(316)에 의해 구동되는, 로드 핸들링 장치(30).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 펠티에 드라이버(316)는 적어도 하나의 펠티에 소자(306)에 대해 전류를 조절하기 위한 펄스 폭 변조기를 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 관리 시스템(200)은 상기 열 센서(202) 및 상기 적어도 하나의 온도조절 장치(206)에 결합된 제어기(208)를 포함하고, 상기 제어기(208)는 상기 온도 센서(202)의 온도 판독을 미리 결정된 온도 범위 내로 조절하도록 구성된, 로드 핸들링 장치(30).
  16. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전식 전원(142)은 적어도 하나의 배터리 및/또는 커패시터를 포함하고, 적어도 하나의 배터리 및/또는 커패시터 각각은 복수의 셀을 포함하는, 로드 핸들링 장치(30).
  17. 보관 시스템으로서,
    복수의 그리드 공간 또는 그리드 셀(17)을 포함하는 그리드 패턴(15)을 형성하기 위해 제1 트랙 세트(22a) 및 실질적으로 수평인 평면에서 제1 트랙 세트(22a)를 가로질러 진행하는 제2 트랙 세트(22b);
    제1 트랙 세트(22a) 및 제2 트랙 세트(22b) 아래에 위치한 복수의 컨테이너 스택 - 컨테이너 스택(12) 각각은 단일 그리드 공간 또는 그리드 셀을 차지함-,
    그리드 공간 또는 그리드 셀(17)을 차지하는 컨테이너 스택(12) 위에 위치될 때 리프팅 장치가 상기 컨테이너 스택으로부터 적어도 하나의 컨테이너(10)를 들어올리도록 하기 위해, 복수의 그리드 공간 또는 그리드 셀(17) 위의 제1 트랙 세트(22a) 및 제2 트랙 세트(22b)를 따라 횡단하도록 배치된 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 로드 핸들링 장치(30)를 포함하는, 보관 시스템.
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