KR20220155527A - 전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차에 비상시를 대비한 스페어 배터리 및 배터리팩을 상시 구비함으로써, 운행 중 갑작스런 배터리방전으로 인해 도로에서 당황한 운전자가 스페어 배터리에 연결된 커넥터 및 배터리팩의 전원스위치를 켜(on)거나, 또는 차량의 실내 및 디스플레이에 위치한 스페어 배터리 전용의 전원스위치로 제어해서 전기자동차 내부의 인버터(MCU)와 저전압 직류전원장치(LDC) 및 차량제어장치(VCU)를 포함한 전력제어장치(EPCU) 및 배터리충전시스템을 포함한 충전기(OBC) 또는 모터 및 배터리에 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전해서 구동 모터 및 전동장치의 빠른 재가동으로 도로에서의 사고 및 교통정체를 예방하고 목적지 또는 전기충전소까지 구동이 가능한 전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩에 있어서, 상기 스페어 배터리는 배터리 본체를 전기자동차 내·외부에 고정하고 감전 및 발열을 차단하기 위한 케이스와 전원의 입·출력을 위한 전원단자 및 커넥터를 구비한다. 상기 배터리팩은 상기 스페어 배터리를 내장해서 전기자동차의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전하는 장치로서, 상기 스페어 배터리를 모니터링하고 제어하는 배터리관리컨트롤러(BMC)를 구비하고, 상기 스페어 배터리의 온도 및 내부습도를 감지하는 온도센서 및 습도센서를 구비하며, 상기 온도센서 및 상기 습도센서의 제한된 측정값이 감지되면 공기의 순환 및 냉각을 위한 팬을 구비해서 상기 배터리관리컨트롤러에 연결돼 제어함으로써, 온도 및 습도 수치를 정상 값으로 유지한다. 그리고 상기 배터리관리컨트롤러는 교류전원의 전자제품을 차량 내·외부에서 사용하기 위해 상기 스페어 배터리의 직류전원을 교류전원으로 변환하기 위한 교류전원장치(Inverter)를 구비하고, 노트북, 스마트폰, 차량용 카메라 등 저전압의 직류전원기기에 전원을 공급하기 위해 직류전원장치(DC-DC converter)와 전원연결을 위한 전원포트 및 전원의 on/off를 나타내는 상태표시 LED를 구비해서 상기 스페어 배터리의 전원으로 교류 및 직류전원의 전자기기에 전원공급이 가능한 특징이 있다.

Description

전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩{Electric Vehicle Spare Battery and Battery Pack}
본 발명은 전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩에 관한 것으로, 전기자동차의 운행 중 배터리방전으로 인해 구동을 위한 모터 및 전동장치의 정지 시 빠른 재가동으로 도로에서의 사고 및 교통정체를 예방하고 목적지 또는 전기충전소까지 구동하기 위해 전기차량에 비상시를 대비한 스페어 배터리 및 배터리팩을 구비함으로써, 갑작스런 배터리방전으로 인해 도로에서 당황한 운전자가 차량에 구비된 스페어 배터리에 연결된 커넥터 및 배터리팩의 전원스위치를 켜(on)거나, 또는 차량의 실내 및 디스플레이에 위치한 스페어 배터리 전용의 전원스위치 또는 음성인식시스템으로 제어(on/off)해서 전기차량의 인버터(Motor Control Unit)와 저전압 직류전원장치(LDC) 및 차량제어장치(Vehicle Control Unit)를 포함한 전력제어장치(Electric Power Control Unit) 및 배터리충전시스템을 포함한 충전기(On-Board Charger) 또는 모터 및 배터리에 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전해서 구동모터 및 전동장치의 빠른 재가동이 가능한 전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩에 관한 것이다.
현재의 전기자동차는 기술의 고도화로 전력소모량이 많은 카메라, 각종센서, 레이더, 디스플레이, 조명 및 냉·난방장치, 자율주행시스템 등의 동시작동으로 장시간 운행하거나, 또는 주차장 충전장치의 고장 및 정전으로 인해 얘기치 못한 배터리방전 상황이 발생할 수 있다. 이런 경우 배터리를 충전하기 위해 운전자가 보험사 또는 전기자동차 제조사에 긴급충전서비스를 요청하면 이동식 충전장치로 충전하거나, 차량을 픽업해서 배터리 충전 후 고객이 요청하는 장소로 배달해 주는 충전서비스를 제공한다. 그러나 차량유동이 많은 도로에서 긴급충전서비스 및 픽업차량을 기다리거나, 충전하는 동안 사고로 이어질 가능성이 높고 차선점유로 인해 교통정체를 유발하며 약속시간까지 목적지에 도착이 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 액체연료와 엔진을 동력으로 구동하는 내연기관 차량은 운행 중에 얘기치 못한 배터리방전으로 인한 갑작스런 엔진 및 전동장치의 정지 시 다른 차량의 배터리와 방전된 배터리를 유선으로 전원을 연결해서 점프(Jump Starting)하거나, 완충된 배터리로 교체해서 시동을 걸면 엔진이 재가동돼서 빠른 시간에 재운행이 가능하다.
그러나 전기와 모터를 동력으로 구동하는 전기자동차는 주배터리 및 보조배터리가 모두 방전되면 순간적인 배터리 점프로 모터의 재가동이 불가해서 배터리의 충전 및 교체를 위한 시설과 장비 및 시간이 필요하다.
따라서, 전기자동차에 스페어 배터리 및 배터리팩을 상시 구비함으로써, 배터리방전으로 인한 비상시를 대비해야 할 것이다.
본 발명의 그밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규 한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명으로 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩에 있어서, 상기 스페어 배터리는 배터리 본체를 전기자동차의 내·외부에 고정하고 감전 및 발열을 차단하기 위한 케이스와 전원의 입·출력을 위한 전원단자 및 커넥터(Connecter)를 구비한다.
상기 커넥터는 유선으로 전기자동차의 전력제어장치(EPCU) 및 충전기(OBC) 또는 모터 및 배터리에 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 상기 스페어 배터리를 충전하는 장치로서, 내부에 회로기판을 구비해서 디지털신호처리(DSP)와 제어(MCU)목적의 마이크로프로세서, 전류와 전압의 과전류 제어를 위한 릴레이, 전압을 일정하게 유지하기 위한 전압조정기(Voltage Regulator), 전원의 입·출력을 위한 전원단자, 전원공급과 충전을 제어하는 전원스위치 및 상태표시 LED, 온도를 측정하기 위한 온도센서를 구비해서 서로 연결돼 있다.
그리고 상기 전원스위치를 평상시에는 충전상태(off)로 유지하면 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리와 직·간접적으로 연결돼 상기 스페어 배터리를 충전해서 완충상태를 유지하고, 배터리방전으로 인한 비상시에는 전원공급(on)으로 전환해서 전원을 공급함으로써, 구동 모터 및 전동장치의 빠른 재가동이 가능하다.
또한, 상기 배터리팩은 상기 스페어 배터리를 내장해서 전기자동차의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전하는 장치로서, 상기 스페어 배터리를 모니터링하고 제어하는 배터리관리컨트롤러(Battery Management Controller)를 구비하고, 상기 스페어 배터리의 온도 및 내부 습도를 감지하는 온도센서 및 습도센서를 구비하며, 상기 온도센서 및 상기 습도센서의 제한된 측정값이 감지되면 공기의 순환 및 냉각을 위한 팬을 구비해서 상기 배터리관리컨트롤러에 연결돼 제어함으로써, 온도 및 습도 수치를 정상 값으로 유지하고, 제한된 측정값이 일정시간 지속되면 운전자에게 비상알람신호를 계기판 또는 디스플레이의 상기 스페어 배터리 전용의 표시등을 깜박이거나, 스피커로 음성을 출력하거나, 또는 자율주행시스템에 신호를 전달해서 도로 갓길에 비상정지를 유도하고 정지 후 전원을 차단해서 상기 스페어 배터리로 인한 화재를 예방한다.
본 발명은 전기자동차에 스페어 배터리 및 배터리팩을 상시 구비함으로써, 전기자동차의 운행 중 배터리방전으로 인해 구동 모터 및 전동장치의 정지 시 빠른 재가동으로 차량유동이 많은 도로에서의 사고 및 교통정체를 예방하고 목적지 또는 전기충전소까지 구동이 가능하다.
그리고 차량을 이용한 차박(car camping)시 집에서 사용하는 교류전원의 전자제품 및 노트북, 스마트폰, 조명 등 저전압의 직류전원기기를 상기 배터리팩에 연결해서 차량의 내·외부에서 사용이 가능한 특징이 있다.
또한, 상기 배터리팩과 무선네트워크로 연결된 관리자서버에 상기 스페어 배터리의 전압, 충전상태, 온도 및 습도 데이터를 모니터링이 가능하고, 상기 스페어 배터리마저 방전됐을 경우, 운전자가 비상스위치를 통해 비상메시지 신호를 관리자서버에 송신하거나, 또는 관리자와 양방향의 통화를 함으로써, 비상시 차량이 위치한 장소로 완충된 상기 스페어 배터리를 배달 및 교체해서 구동 모터 및 전동장치의 빠른 재가동이 가능한 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 전기자동차 스페어 배터리 및 커넥터의 구조도.
도 2는 본 발명의 전기자동차 스페어 배터리 및 커넥터의 연결 및 장치도.
도 3은 본 발명의 전기자동차 스페어 배터리팩의 구조 및 연결도.
도 4는 본 발명의 전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩의 장치도.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
이하, 첨부된 도면을 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는, 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결' 되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결' 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, '간접적으로 연결' 되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 어떤 구성요소를 '포함' 한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 전기자동차 스페어 배터리 및 커넥터의 구조도로서, 본 발명의 스페어 배터리는 커넥터(c)에 연결되는 스페어 배터리(B)와 절연캡(b11)에 연결되는 스페어 배터리(B1)가 있으며, 먼저, 커넥터(c)에 연결되는 스페어 배터리(B)는 [A]와 [B]에서처럼, 사각형 및 원형의 기둥형구조로 양극(+)과 음극(-)의 전원단자(b, b1)를 구비한 전면도로서, 스페어 배터리(B)의 케이스는 감전 및 발열을 차단하는 재질로 [E]에서처럼, 케이스의 전면에 커넥터(c) 또는 외부 전원기기 연결 시 양극과 음극의 전원단자(b, b1)를 전기차량의 주행 중 흔들림 및 충격에서 보호하고 전극(+, -)이 뒤바꿔 연결되는 것을 방지하기 위해 좌·우 또는 위·아래의 모양이 다른 변형된 원형 및 사각형 또는 다각형의 암커넥터(b6)가 구비된 접지부(b7)를 접지함으로써, 전원을 연결하기 전에 매번 전극을 확인할 필요 없이 [C]와 [D]에서처럼, 암커넥터(b6)의 모양과 크기가 같은 커넥터(c)의 수커넥터(c5)를 서로 맞춰 끼우면 쉽게 전원이 연결되는 특징이 있다.
그리고 케이스에 스페어 배터리(B)를 운반 시 손으로 잡기위한 손잡이(b4)와 지지대(b5)를 구비하고, 나사와 볼트로 고정하기 위한 나사구멍(b3)을 구비한다.
또한, 양극과 음극의 전원단자(b, b1)는 한쪽은 돌출된 수단자(b)이며, 다른 쪽은 돌출된 절연체(b2)의 안쪽에 암단자(b1)를 구비함으로써, 전원연결 시 전원단자(b, b1)로 인한 감전의 위험을 방지하는 특징이 있다.
[C]와 [D]는 커넥터(c)의 전면도와 사시도로서, 스페어 배터리(B)의 전원단자(b, b1)와 연결돼 유선(c6)으로 전기자동차의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전하는 장치로서, 케이스 내부에 회로기판을 구비해서 디지털신호처리와 제어목적의 마이크로프로세서, 전류와 전압의 과전류 제어를 위한 릴레이, 전원의 입·출력을 위한 전원단자(c1, c2), 전압을 일정하게 유지하기 위한 전압조정기, 전원공급과 충전을 제어하는 전원스위치(S) 및 상태표시 LED(S1), 온도를 측정하기 위한 온도센서를 구비해서 서로 연결돼 있으며, 상기 케이스와 수커넥터(c5)를 접지하기 위한 고정나사(c4)를 구비한다.
그리고 커넥터(c)의 수커넥터(c5)내부에 구비된 전원단자(c1, c2)는 한쪽은 단자구멍 안쪽에 암단자(c1)를 구비하고, 다른 쪽은 단자구멍(c3) 안쪽에 돌출된 수단자(c2)를 구비함으로써, 스페어 배터리(B)의 암커넥터(b6)에 수커넥터(c5)를 모양에 맞춰서 끼우면 암단자(c1)는 수단자(b)와 접지되고, 수단자(c2)는 암단자(b1)와 접지됨으로써, 전원을 쉽게 연결하고 감전 및 흔들림을 방지할 수 있는 특징이 있다.
[F]는 절연캡(b11)에 연결되는 스페어 배터리(B1)의 구조도로서, 사각 또는 원형의 기둥형구조인 케이스는 감전 및 발열을 차단하는 재질로 양극과 음극의 전원단자(b10)와 스페어 배터리(B1)를 운반 시 손으로 잡기위한 손잡이(b4)와 지지대(b5) 및 고정을 위한 나사구멍(b3)을 구비한다.
절연캡(b11)은 ㄱ자형 및 1자형으로 전원단자(b10)에 끼우면 절연캡(b11) 안쪽의 전원단자(b15)에 접지돼 유선(b12)으로 전기차량의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 직·간접적으로 연결하거나. 또는 배터리관리컨트롤러(M)에 연결돼 전원공급 및 충전한다.
전원단자(b10)는 양극과 음극의 크기가 다르며, 절연캡(b11) 안쪽의 구멍크기 또한 전원단자(b10)의 양극과 음극의 크기에 맞춤으로써, 전원단자(b10)와 절연캡(b11)이 전극을 바꿔서 연결하는 것을 방지할 수 있는 특징이 있다.
그리고 접지는 절연캡(b11) 안쪽의 나선형(b13)부분을 전원단자(b10) 밑부분의 나선형(b14)부분에 끼우고 회전해서 잠그면 절연캡(b11)이 전원단자(b10)에서 빠지지 않으며, 방수가 가능한 특징이 있다.
또한, 스페어 배터리(B, B1)는 케이스 내부에 전원의 충전과 방전이 가능한 전지(Battery Cell)를 한 개 이상으로 연결해서 전원단자(b, b1, b10)에 연결돼 있으며, 재충전이 불가능한 일회성의 전지를 포함하고, 전원단자(b, b1, b10)에 연결된 전원장치를 포함한다.
도 2는 본 발명의 전기자동차 스페어 배터리 및 커넥터의 연결 및 장치도로서, 먼저, [A]에서처럼, 커넥터(c)에 연결되는 스페어 배터리(B)의 암커넥터(b6)에 모양과 크기가 같은 커넥터(c)의 수커넥터(c5)를 맞춰 끼우면(b6+c5) 암단자(c1)는 수단자(b)와 접지(c1+b)되고, 수단자(c2)는 암단자(b1)와 접지(c2+b1)됨으로써, 스페어 배터리(B)와 커넥터(c)가 연결되고 전원스위치(S)로 제어(on/off)한다.
그리고 LED(S1)는 충전모드와 전원공급모드 및 스페어 배터리(B)의 충전상태를 LED(S1)색으로 표시함으로써, 남아있는 전력량을 눈으로 쉽게 파악할 수 있는 특징이 있다.
또한, [B]에서처럼, 스페어 배터리(B, B1)를 고정하기 위한 브라켓(n2)을 전기 차량의 내·외부에 나사와 볼트로 고정하고 브라켓(n2)의 나사구멍(n1)과 스페어 배터리(B, B1)의 나사구멍(b3)을 접지하고 고정나사(n)를 끼우고 조여서 고정해서 커넥터(c) 또는 절연캡(b11)에 연결한다.
도 3은 본 발명의 전기자동차 스페어 배터리팩의 구조 및 연결도로서, 먼저, [A]에서처럼, 배터리팩(T)은 스페어 배터리(B, B1)를 내장해서 전기차량의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 유선(m13)으로 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전하는 장치로서, 스페어 배터리(B, B1)를 모니터링하고 제어하는 배터리관리컨트롤러(M)를 구비하고, 스페어 배터리(B, B1)의 온도 및 내부습도를 감지하는 온도센서(m3) 및 습도센서(m3)를 구비하며, 온도센서(m3) 및 습도센서(m3)의 제한된 측정값이 감지되면 공기의 순환 및 냉각을 위한 통풍구(t3) 및 팬(m)을 구비해서 배터리관리컨트롤러(M)에 유선(m15)으로 연결돼 제어함으로써, 온도 및 습도 수치를 정상 값으로 유지한다.
팬(m)은 모터(m2)와 회전날개(m1)로 구성되어 배터리팩(T)의 덮개(t) 또는 밑부분 또는 양쪽 측면에 접지가 가능하고, 온도센서(m3) 및 습도센서(m3)의 측정값에 따라 모터(m2)의 회전속도를 제어해서 공기의 순환 및 냉각을 조절한다.
온도센서(m3)는 스페어 배터리(B, B1)의 발열 및 폭발로 인한 초기화재를 감지하는 가스센서 및 연기센서를 포함해서 배터리관리컨트롤러(M)에 유선(m15)으로 연결돼 신호를 전송한다.
덮개(t)는 공기의 순환 및 냉각을 위한 통풍구(t3)와 손잡이(t1) 및 덮개(t)를 여닫을 수 있게 잡아주는 이음고리(t2)를 구비하고 팬(m)과 온도센서(m3) 및 습도센서(m3)가 접지돼 구비된다.
그리고 [B]에서처럼, 배터리팩(T)의 내부에 스페어 배터리(B, B1)를 내장 시 공기순환과 냉각을 위한 공간(t6) 및 주행 중 흔들림을 방지하기 위한 볼트캡(t4)이 일정한 간격으로 접지돼 구비되고 전원연결을 위해 스페어 배터리(B)의 암커넥터(b6)를 배터리관리컨트롤러(M)에 구비된 수커넥터(c5)에 끼우고 볼트캡(t4) 윗부분의 나사구멍(t5)과 스페어 배터리(B)의 나사구멍(b3)을 접지해서 고정나사(n)를 끼우고 조이면 스페어 배터리(B)가 배터리관리컨트롤러(M)에 연결돼 배터리팩(T)의 내부에 고정된다.
또한, [C]와 [D]에서처럼, 배터리팩(T)의 내부에 다수의 스페어 배터리(B1)를 내장하기 위해 절연 및 방열을 위한 격실(t7)과 고정을 위한 T자형의 고정나사(t9) 및 방열을 위한 방열판(t8)을 구비해서 배터리관리컨트롤러(M)에 유선(b12)으로 연결되며, 수커넥터(c5)는 장치하지 않는 것으로써, 스페어 배터리(B, B1)의 연결방식이 다른 특징이 있다.
T자형의 고정나사(t9)는 스페어 배터리(B1)를 격실(t7)에 넣기 전에는 방열판(t8) 윗부분의 나사구멍(t11)에 나선형(t10)으로 조여서 고정돼 있으며, 나사구멍(b3)이 없는 스페어 배터리(B1)를 격실(t7)에 넣고 90도로 회전해서 잠그면 고정된다.
배터리관리컨트롤러(M)는 케이스 내부에 회로기판을 구비해서 디지털신호처리와 제어목적의 마이크로프로세서, 전류와 전압의 과전류 제어를 위한 릴레이, 전압을 일정하게 유지하기 위한 전압조정기, 스페어 배터리(B)의 암커넥터(b6)와 연결돼 전원의 입·출력을 위한 수커넥터(c5) 또는 스페어 배터리(B1)의 전원단자(b10)와 유선(b12)으로 연결되는 전원단자(m18), 유선(m13)과 연결되는 입·출력단자, 전원공급과 충전을 제어하는 전원스위치(m9) 및 상태표시 LED, 팬(m)과 온도센서(m3) 및 습도센서(m3)에 유선(m15)으로 연결된 입·출력단자(m19), 스페어 배터리(B, B1)의 전압, 충전상태, 온도 등의 모니터링 데이터를 표시하기 위한 LCD액정(m8), 온도를 측정하기 위한 온도센서를 구비해서 서로 연결돼 있으며, 교류전원의 전자제품을 차량의 내·외부에서 사용하기 위해 스페어 배터리(B, B1)의 직류전원을 교류전원으로 변환하기 위한 교류전원장치(Inverter)와 전원연결을 위한 전원포트(m6)를 구비하고, 노트북, 스마트폰, 차량용 카메라(black box) 등 저전압의 직류전원기기에 전원을 공급하기 위해 직류전원장치(DC-DC converter)와 전원연결을 위한 전원포트(m16) 및 on/off를 나타내는 상태표시 LED(m7)를 구비해서 서로 연결돼 있다.
그리고 배터리관리컨트롤러(M)의 수커넥터(c5)는 커넥터(c)의 수커넥터(c5)와 같은 용도이며, 내부에 전원단자(c1, c2)를 구비해서 상기 회로기판에 연결된다.
또한, 배터리관리컨트롤러(M)는 무선통신을 위한 안테나(m4)와 안테나(m4)에서 송·수신된 신호를 증폭하는 증폭기 및 신호의 노이즈제거, 필터링, 변조(Modulation) 및 복조(Demodulation) 기능의 디지털신호처리(DSP)를 위한 무선칩(Wireless Chip) 및 전기자동차의 위치측정을 위한 위성항법장치(GPS)를 구비해서 상기 마이크로프로세서 및 비상스위치(m10)와 연결돼 있으며, 무선네트워크로 연결된 관리자서버에 스페어 배터리(B, B1)의 전압, 충전상태, 온도 및 습도 데이터를 무선전송해서 모니터링이 가능하고, 스페어 배터리(B, B1)마저 방전됐을 경우, 운전자가 비상스위치(m10)를 누르면 비상메시지 신호로 관리자서버에 송신하거나, 또는 관리자와 음성통화하기 위해 음성입·출력을 위한 마이크로폰(m11) 및 스피커(m12)를 구비해서 양방향의 음성통화를 함으로써, 비상시 차량이 위치한 장소로 완충된 스페어 배터리(B, B1)를 배달 및 교체해서 구동 모터 및 전동장치의 빠른 재가동이 가능한 특징이 있다.
안테나(m4)는 평상시 부러지는 것을 방지하기 위해 접이식으로서 안테나홀더(m5)에 접어서 보관한다.
그리고 배터리관리컨트롤러(M)는 외부의 플러그 또는 충전커넥터를 연결해서 스페어 배터리(B, B1)를 충전하기 위한 직류전원장치(AC-DC converter) 및 전원연결을 위한 전원포트(m17)를 구비함으로써, 스페어 배터리(B, B1)의 외부충전이 가능한 특징이 있다.
또한, 스페어 배터리(B, B1)는 커넥터(c) 또는 배터리관리컨트롤러(M)의 연결이 아닌, 전기차량의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 직·간접적으로 연결해서 차량의 실내 또는 디스플레이에 위치한 스페어 배터리(B, B1) 전용의 전원스위치 및 음성인식시스템을 포함해서 제어(on/off)가 가능한 특징이 있다.
도 4는 본 발명의 전기자동차 스페어 배터리 및 배터리팩의 장치도로서, 먼저 [A]에서처럼, 전기차량의 트렁크(A) 내부에 스페어 배터리(B, B1)를 장치하기 위한 배터리박스(D)를 구비한 것이며, 배터리박스(D)는 덥개(d2)와 손잡이(d) 및 덥개(d2)를 여닫기 위한 이음고리(d1) 그리고 내부공간(d3)을 구비한다.
배터리박스(D)의 내부공간(d3)에 먼저, 나사와 볼트로 브라켓(n2)을 고정하고 도2의 [B]에서처럼, 브라켓(n2)에 스페어 배터리(B, B1)를 고정나사(n)로 고정해서 전원단자(b, b1, b10)에 커넥터(c) 또는 절연캡(b11)을 연결하면 전기차량의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 유선(c6, b12)으로 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전한다.
그리고 [B]에서처럼, 전기차량의 트렁크(A) 내부에 배터리팩(T)을 장치한 것이며, 팬(m)의 외부에 회전날개(m1)에 이물질 및 손가락이 끼는 것을 방지하기 위한 안전망(m14)을 구비하고 스페어 배터리(B, B1)를 내장해서 전기차량의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 유선(m13)으로 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전한다.
또한, [C]에서처럼, 전기차량의 트렁크(A) 또는 천정(G)의 외부에 날개(E)형식으로 스페어 배터리(B, B1)를 내장해서 전기차량의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 유선(c6, b12)으로 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전이 가능한 특징이 있다.
그리고 [D]에서처럼, 날개(E)는 상부(e)와 하부(e1) 및 본체지지대(e2)로 나뉘며, 안쪽에 상부(e)와 하부(e1)를 접지하기 위한 나사홈(e13)과 배터리박스(e12) 및 지지대(e4)를 구비하고 무선통신을 위한 안테나(e15)와 영상촬영을 위한 카메라(e19) 및 LED조명(e3)이 구비된다.
상부(e)와 하부(e1)는 위·아래 안쪽의 똑같은 위치에 있는 나사홈(e13)을 맞추고 나사(e14)를 끼워서 조이면 접지된다.
배터리박스(e12)는 안쪽 면에 방열을 위한 방열판(e9)을 구비해서 손잡이(b4)와 지지대(b5) 및 나사구멍(b3)이 없는 스페어 배터리(B, B1)를 내부에 넣고 덥개(e5)를 접지해서 나사구멍(e7, e8)을 맞추고 나사(e6)를 끼워서 조이면 조립된다.
지지대(e4)는 배터리박스(e12)사이즈에 맞게 제작돼 접착제 또는 나사를 사용해서 상부(e)와 하부(e1) 안쪽에 접지하며, 배터리박스(e12)를 내부에서의 흔들림 방지 및 고정하는 역할을 한다.
스페어 배터리(B, B1)는 전원단자(b, b1, b10)에 접지된 수커넥터(c5) 또는 절연캡(b11)과 유선(c6, b12)으로 전기차량의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전하며, 커넥터(c)와 배터리관리컨트롤러(M)의 전원스위치(S, m9) 제어가 아닌, 차량의 실내 및 디스플레이에 위치한 스페어 배터리(B, B1) 전용의 전원스위치 또는 음성인식시스템으로 제어(ON/OFF)하는 특징이 있다.
안테나(e15)는 케이스 내부에 회로기판을 구비해서 안테나(e15)에서 송·수신된 신호를 증폭하는 증폭기, 신호의 변조 및 복조기능의 디지털신호처리를 위한 무선칩, 차량의 위치측정을 위한 위성항법장치, 입·출력단자를 구비해서 접지돼 서로 연결돼 있으며, 안테나(e15) 연결구멍(e17)을 통해 유선(e16)으로 전기차량의 전력제어장치와 하드웨어 및 소프트웨어시스템에 직·간접적으로 연결돼 통신한다.
카메라(e19)는 렌즈를 통해 들어온 빛을 디지털신호로 변환해서 이미지데이터로 처리하기 위한 이미지센서(Image Sensor)와 영상데이터 저장을 위한 저장장치(Memory Unit) 및 야간촬영을 위한 적외선LED를 포함해서 전기차량의 전력제어장치와 하드웨어 및 소프트웨어시스템에 유선(e18)으로 직·간접적으로 연결돼 영상촬영 및 데이터를 저장함으로써, 운행 중의 영상기록 및 자율주행시스템(Autonomous Driving System)에 연결할 수 있는 특징이 있다.
상기 적외선LED는 주·야에 따라 제어(on/off)하기 위한 조도센서를 포함한다.
LED조명(e3)은 다수의 LED를 연결해서 유선(e10)으로 전기차량의 전력제어장치와 하드웨어 및 소프트웨어시스템에 직·간접적으로 연결돼 제동등, 비상등, 방향지시등의 역할이 가능하고 LED빛을 제어할 수 있는 LED컨트롤러를 포함한다.
본체지지대(e2)는 전기차량의 트렁크(A) 또는 천정(G)의 본체지지대(e2) 구멍(e20)에 접지돼 날개(E)를 고정하고 스페어 배터리(B, B1)의 유선(c6, b12), LED조명(e3)의 유선(e10), 카메라(e19)의 유선(e18), 안테나(e15)의 유선(e16)을 안쪽의 비어있는 공간(e11)으로 관통해서 차량 내부로 각각 연결된다.
그리고 [E]에서처럼, 전기차량의 외부(Exterior)에 [C]와 [D]의 날개(E)와 같은 방법으로 스페어 배터리(B, B1)를 내장해서 다른 형식(Concept)의 디자인으로 제작돼 전기차량의 전력제어장치 및 충전기 또는 모터 및 배터리에 유선(c6, b12)으로 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전하는 장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 스페어 배터리 및 배터리팩은 액체연료와 엔진을 동력으로 구동하는 내연기관 차량의 차량제어장치(VCU)를 포함한 전자제어장치(Electronic Control Unit), 배터리, 시동모터(Starting Motor), 발전기에 직·간접적으로 연결돼 전원공급 및 충전하는 것을 포함한다.
이처럼, 전기차량 및 내연기관 차량의 갑작스런 배터리방전으로 인해 차량유동이 많은 도로에서 당황한 운전자가 본 발명의 스페어 배터리 및 배터리팩을 차량에 상시 구비함으로써, 구동 모터 또는 엔진 및 전동장치의 빠른 재가동으로 도로에서의 사고 및 교통정체를 예방하고 목적지 또는 전기충전소까지 구동이 가능하고, 차량의 내·외부에서 스페어 배터리의 전원으로 교류 및 직류전원의 전자기기에 전원공급이 가능한 특징이 있다.

Claims (6)

  1. 비상시 자동차에 필요한 전력을 공급하기 위한 스페어 배터리 장치에 있어서,
    적어도 하나의 전지를 포함하며, 자동차 내외부 일측에 설치되는 스페어 배터리; 및
    상기 스페어 배터리를 자동차의 전력제어장치와 충전기, 또는 모터와 배터리에 연결시켜, 정상시 상기 스페어 배터리를 충전하고, 비상시 상기 스페어 배터리를 통해 상기 자동차로 전원을 공급하도록 하는 연결모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 스페어 배터리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연결모듈은,
    상기 전력제어장치와 충전기, 또는 상기 모터와 배터리와 유선으로 연결되는 커넥터를 통해 상기 스페어 배터리 케이스의 전원단자와 연결되거나 또는,
    상기 전력제어장치와 충전기, 또는 상기 모터와 배터리와 유선으로 연결되는 절연캡을 통해 상기 스페어 배터리 케이스의 전원단자와 연결되며,
    상기 커넥터는,
    내부에 회로기판을 구비하여 디지털신호처리와 제어를 위한 마이크로프로세서;
    전류와 전압의 과전류 제어를 위한 릴레이;
    전압을 일정하게 유지하기 위한 전압조정기;
    전원의 입·출력을 위한 전원단자와, 전원공급과 충전을 제어하는 전원스위치; 및
    상태를 표시하기 위한 표시부와, 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함하며,
    상기 절연캡을 통해 연결된 스페어 배터리의 모드변환을 위한 자동차 실내에 구비되는 전원스위치를 포함하며,
    현재 모드와 충전상태는 자동차 실내에 설치된 디스플레이부를 통해 표시되는 것을 특징으로 하는 자동차 스페어 배터리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    적어도 하나의 스페어 배터리가 내부에 내장되는 스페어 배터리팩;을 더 포함하고,
    상기 스페어 배터리팩은,
    상기 스페어 배터리를 모니터링하고 제어하는 배터리관리컨트롤러와, 상기 스페어 배터리의 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서와, 상기 스페어 배터리팩 내부의 습도를 실시간으로 측정하는 습도센서와, 공기의 순환과 냉각을 위한 공조수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 스페어 배터리장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 배터리관리컨트롤러는, 상기 온도센서와 상기 습도센서의 측정값을 기반으로 상기 스페어 배터리의 온도와 내부 습도가 설정된 범위를 유지하도록 공조수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차 스페어 배터리장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배터리관리컨트롤러는, 자동차의 위치를 측정하는 위성항법장치; 및 상기 스페어 배터리의 전압과 충전상태와 온도와 습도 데이터와 자동차 위치를 설정된 사용자 단말기 또는 관리서버에 전송하는 무선네트워크;를 더 포함하고,
    상기 스페어 배터리가 방전되는 경우, 상기 무선네트워크를 통해 상기 자동차 위치와 비상알림데이터가 상기 사용자 단말기 또는 관리서버에 전송되고, 상기 관리서버를 통해 상기 스페어 배터리의 배달, 교체에 대한 정보를 전송받는 것을 특징으로 하는 자동차 스페어 배터리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    렌즈를 통해 들어온 빛을 디지털신호로 변환하여 이미지데이터로 처리하기 위한 이미지센서와, 영상데이터 저장을 위한 저장장치와, 야간촬영을 위한 적외선LED를 포함하여, 운행 중의 영상을 기록저장하고, 상기 자동차에 탑재된 자율주행시스템(Autonomous DrivingSystem)에 연결되는 카메라;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 스페어 배터리장치.

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