KR20220156726A - 개폐 기능 범퍼와 배터리 교환방식을 포함하는 전기자동차 충전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관 차량이나 전기차의 범퍼 또는 차량골격을 관통하여 배터리를 교체하는 방법의 전기차 충전 방법에 관한 것이다.
한 개 이상의 배터리를 수용할 수 있는 배터리팩과 모터구동에 관련된 전원부를 케이블 등으로 연결하고 차량을 이용하다가, 충전이 필요한 경우, 범퍼 또는 차량구조에 설치된 개폐장치를 열고, 사용후 배터리를 제거하고, 충전된 새 배터리로 교환하는 방식의 전기차 충전방식이다.
또한, 내장된 배터리가 있는 차량의 경우 교환된 배터리와 물리적으로 연결하는 수단을 포함하는 배터리 교환방식 전기차 충전방식이다.
또한, 개폐가 가능한 배터리 삽입사출구를 포함하는 범퍼 또는 범퍼가 일방으로 개방되는 구조 및 독립적으로 슬롯을 보호하는 범퍼 등 다양한 변형이 가능한 구조로서, 한 개 이상의 범퍼를 설치하여, 전후방 추돌시 배터리팩을 안전하게 보호할 수 있는 배터리 교환방식 전기차 충전장치이다.

Description

개폐 기능 범퍼와 배터리 교환방식을 포함하는 전기자동차 충전 장치 {Electric vehicle charging device including opening and closing function bumper and battery exchange method}

본 발명은 새로운 배터리 수납방식을 제공하여, 전기차의 충전 속도를 높이고, 개폐 가능 기능성 범퍼와 다수의 슬롯으로 구성된 배터리팩 구조를 적용하여 차량의 내충격 성능을 개선할 수 있는 배터리 교환방식 전기차 충전장치에 관한 것이다.

현 인류의 편리를 위해 널리 사용되고 있는 화석연료는 지구온난화를 가속시키는 주범으로 지목되며, 빠르게 친환경적인 연료로 대체되고 있는 것이 현실이다.

대표적인 환경오염원으로 주목받는 것이 내연기관 자동차이다. 오랫동안 우리 생활 속에서 자리 하고 있었는데, 이제 전기차와 하이브리드 차량에게 그 자리를 내어주어야 하는 상황에 놓여있다.

그러나 기존 생산되어 보급된 내연기관이 자연적인 교체 주기에 따라 전부 친환경 차량으로 바뀌기를 기다리기에는 높은 차량 내구성과 내연기관의 편리한 주유환경이 너무 매력적이며, 아직은 짧은 주행거리와 비싼 배터리 가격으로 인하여, 전기차의 판매 속도가 증가하기를 기대하기에는 어려운 환경이다.

따라서, 내연기관처럼 쉽게 충전할 수 있는 인프라와 긴 주행거리를 이동할 수 있는 배터리의 개발, 사용자의 구매부담을 최소화 할 수 있는 방법이 필요한 상황이다.

본 발명은 기존 내연기관 차량의 내부 공간에 배터리 교환방식 배터리팩을 설치하고, 배터리를 빠르게 교체할 수 있도록, 교환용 배터리를 구비하는 충전방식을 구현하는데 목적이 있다.

또한 차량의 범퍼에 개폐 가능한 교환용 배터리 장착부를 설치하여, 이 범퍼의 개폐 가능한 교환용 배터리 장착부를 통해 교환용 배터리를 교체하는 방식을 제공하는 하이브리드 전기차 충전방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 더 존재할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예로는, 기존 내연기관차(1) 또는 전기차(2)의 트렁크(3) 및 엔진룸(4) 등의 내부 공간에 배터리 교환슬롯(6)을 포함하는 배터리팩(5)을 차량의 구조에 맞춰 고정되도록 설치하고, 교환용 배터리(7)가 차량의 범퍼(8)에 설치된 삽입사출구(9)를 통해 내부의 배터리팩으로 이동되는 수단을 제공하며, 범퍼의 일측에 설치된 삽입구를 열고 닫는 개폐장치부(10)를 포함한다.

또한 범퍼의 삽입구는 힌지 구조(20) 등으로 차량의 구조에 고정된 보강범퍼(30)를 개폐하는 방식으로 교환용 배터리를 교체할 수 있는 수단을 포함한다.

또한, 배터리 운영관리 시스템(40)은 충전상황을 표시하는 디스플레이부(41), 충전 중 발열이나 오동작을 감시하는 사고감시부(42), 화재 감시부(43), 충전 관리장치(44), 사고전류 차단부(45) 등과 상황을 실시간으로 전송하는 네트워크부(46)와 사용자앱(47) 등을 포함한다.

본 발명은 기존 내연기관의 구조를 크게 변경하지 않고도 전기차 또는 하이브리드 전기차로 쉽게 변경이 가능한 개조 방법을 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 기존 내연기관 차량의 개조로 인해 발생할 수 있는 차량의 내구성 및 충돌안전성 약화에 대한 우려를 불식시키는 수단을 제공하고, 기존 내연기관 차량을 적은 비용으로 전기차로 개조할 수 있어 경제적 효과가 있다.

또한, 기 판매된 내연기관 차량을 친환경 차량으로 변경하므로서, 온실가스 배출 감소 효과로 지구온난화 및 환경파괴를 막는 사회적 선기능을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 개폐기능 범퍼와 교환방식 배터리팩을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 뒷 범퍼에 적용한 사례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 범퍼와 배터리팩을 내연기관 차량에 적용한 사례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 범퍼와 배터리팩을 전기차에 적용한 사례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 범퍼와 배터리팩을 차량의 다른 부분들에 적용한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 휘해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 결쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 “포함”한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 개폐기능 펌퍼와 교환방식 배터리팩을 설명하기 위한 개략도이다. 배터리팩(5)는 전면에 교환용 배터리(7)을 삽입사출 할 수 있는 삽입사출구(9)가 있으며, 사용자는 이 개폐장치부(10)를 이용하여 삽입사출구(9)를 열어, 사용이 완료된 교환용 배터리(7)를 삽입사출구(9)에서 꺼내거나 새로 삽입할 교환용 배터리(7)를 삽입사출구(9)를 통해 비어있는 배터리 교환슬롯(6)으로 밀어 넣는다. 배터리가 교환 슬롯에 완전 삽입된 후, 개폐장치부(10)에 의해 삽입사출구(9)가 닫히면, 교환용 배터리(7)의 전원이 차량에 인가되어 사용이 시작된다.

상기 전력을 일차로 전달받게 되는 배터리팩(5)의 배터리 운영관리 시스템(40)은 현재 상황을 보여주는 디스플레이부(41)가 있으며, 배터리 모듈의 이송오류나 개폐장치의 오류등 각종 사고를 감시하는 사고감시부(42), 내부 화재 발생이나 위험을 감지하여 경고하는 화재 감시부(43), 충전 및 방전을 관리하는 충전 관리장치(44), 쇼트나 각종 사고 등에 의한 과전류를 방지하기 위한 사고전류 차단부(45), 이 모든 내용을 차의 메인 시스템에 알리고, 사용자가 사용자앱(47)을 통해 확인할 수 있도록 통신을 담당하는 네트워크부(46)로 구성된다.

상기 배터리팩(5)은 차량의 범퍼 내측과 트렁크 또는 트렁크 하단에 걸쳐 설치될 수 있으며, 이 때, 범퍼(9)의 일측 일부에 배터리팩(5)의 삽입사출구(9)가 드러나도록 타공하여 설치한다. 이로 인해 약해진 범퍼(8)의 내구성은 힌지 구조(20) 등으로 여닫을 수 있는 보강범퍼(30)로 범퍼(8)에 삽입사출구(9)를 덮어 평소 범퍼의 내구성을 확보하게 되며, 부가적으로 배터리팩의 방진 및 방수를 보장하고, 손쉬운 접근성으로 교환용 배터리(7)의 교환을 용이하게 한다.

사용자의 배터리 교환방법은 다음과 같다. 차량의 범퍼(8)에 힌지 구조(20) 등을 이용하여 범퍼(8)를 덮고 있는 보강범퍼(30)을 열고 원하는 슬롯을 선택하면 배터리팩(5)의 개폐장치부(10)에 의해 삽입사출구(9)가 열리게 되고, 사용후 교환용 배터리(7)가 있다면 꺼낸 후에, 없다면 바로 교체할 신규 교환용 배터리를 삽입사출구(9)를 통해 배터리 교환슬롯(6)으로 밀어 넣는다. 신규 교환용 배터리(7)가 안착이 되면, 개폐장치부(10)에 의해 삽입사출구(9)가 닫히게 되고, 사용자가 보강범퍼(30)를 닫으면 교환용 배터리의 교환이 완료된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따르는 차량의 뒷 범퍼에 적용한 사례를 설명하기 위한 개략도이다. 차량의 범퍼(8)를 타공하여 배터리팩(5)의 삽입사출구(9)가 드러나게 되며, 배터리팩(5)의 그 외의 부분은 차량의 트렁크(3) 하단 또는 트렁크 내부에 고정되게 된다. 범퍼(8)의 타공에 의해 약해진 강성은 보강범퍼(30)에 의해 보완되며, 보강범퍼(30)는 힌지 구조(20)등으로 차량의 구조에 고정되어 분실이나 탈착의 번거로움 없이 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 범퍼(8)와 배터리팩(5)을 내연기관차(1)에 적용한 사례를 설명하기 위한 개략도이다. 기존 내연기관차(1)를 하이브리드 전기차량으로 개조할 때에 기존 방식의 배터리팩이 아닌, 본 발명에서 제시하는 배터리팩(5)을 사용하고 그 설치방법을 따른다면 배터리 충전의 번거로움이나 장시간의 기다림, 충전인프라의 부족으로 인한 불편함, 배터리 노후화에 대한 걱정 없이 안심하고 편리하게 차량을 이용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 범퍼(8)와 배터리팩(5)을 전기차(2)에 적용한 사례를 설명하기 위한 개략도이다. 기존 전기차(2)에 내장 되어있는 배터리는 방전시 전기 충전소나 전원이 있는 곳을 찾아 장시간 충전시켜줘야 하는 번거로움이 있으나, 기존 전기차(2)에 본 발명에서 제시하는 배터리팩(5)를 설치한다면 단거리 운행이나 고용량의 배터리가 필요 없을 경우, 교환용 배터리(7)를 제거하여 무게를 줄인 상태에서 운행이 가능하고, 만약 장거리 운행이나 고용량의 배터리가 필요한 상황이 온다면 교환용 배터리(7)를 장착하는 것 만으로 기존 전기차의 배터리 용량의 한계를 뛰어넘을 수 있게 된다. 또한, 교환용 배터리의 교환소는 고압의 송전 시설 등이 필요하지 않고 기존 기간 시설들의 한 켠에 마련할 수 있어 매우 손쉽고 저렴하게 인프라 확충이 가능하다. 이에 따라 본 발명에서 제시한 배터리팩(5)을 장착한 사용자는 배터리 방전의 불안함 없이 안심하고 편리한 전기차 운행이 가능하다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 범퍼(8)와 배터리팩(5)을 차량의 다른 부분들에 적용한 예시도이다. 본 발명에서 제시하는 배터리팩(5)은 상기 실시 예에서 보인 것처럼 차량의 뒷 범퍼(8)뿐이 아니라 트렁크(3), 엔진룸(4), 차량의 하부 프레임 내측 등의 공간에 설치하여 사용할 수 있다.

1: 내연기관차 2: 전기차 3: 트렁크
4: 엔진룸 5: 배터리팩 6: 배터리 교환슬롯
7: 교환용 배터리 8: 범퍼
9: 삽입사출구 10: 개폐장치부
20: 힌지 구조 30: 보강범퍼
40: 배터리 운영관리 시스템 41: 디스플레이부
42: 사고감시부 43: 화재 감시부
44: 충전 관리장치 45: 사고전류 차단부
46: 네트워크부 47: 사용자앱

Claims (6)

1. 내연기관 차량 및 전기차량;
   상기 차량의 일측 이상에 고정된 사고 충격 흡수 범퍼;
   상기 범퍼에 구현된 한 개 이상의 배터리 삽입사출구;
   상기 삽입사출구에 연결된 한 개 이상의 배터리 팩;
   상기 배터리팩과 차량에 설치된 구동모터를 모터구동과 관련된 전원부에 연결하는 케이블 등 연결수단;
   상기 배터리 삽입사출구는 범퍼와 같은 재질 또는 유사 특성을 가진 개폐 가능한 장치로 입구를 여닫는 개폐구조를 포함하는 배터리 교환방식 전기차 충전장치
   
2. 제 1항에서
   상기 차량의 일부에 구비된 삽입사출구는 차량의 구조를 관통하는 배터리팩 또는 배터리팩 하우징과 연접 또는 연결된 구조를 포함하는 배터리 교환방식 전기차 충전장치
   
3. 제 1항 또는 2항에서
   상기 개폐장치의 일측에서 덮거나 슬라이딩 되는 방식의 범퍼 보강장치 또는 범퍼를 추가하는 구조의 배터리 교환방식 전기차 충전장치
   
4. 제 1항에서
   상기 차량의 범퍼와 개폐장치를 구조적으로 보강하는 추가 범퍼를 포함하는 구조의 배터리 교환방식 전기차 충전장치
   
5. 제 1항 및 제 4항에서
   상기 차량의 범퍼와 개폐장치는 차량의 골격 또는 외부구조에 힌지구조 또는 모터, 엑추에이터 장치, 슬라이드 구조 등으로 설치된 추가 보강범퍼로 일측 이상을 덮는 구조로서, 보강범퍼는 배터리 교환시, 원 위치에서 이탈하고 복귀할 수 있는 구조를 포함하는 배터리 교환방식 전기차 충전장치
   
6. 제 1항에서
   상기 배터리 팩에는 전기적 안전장치와 물리적 안전장치, 화재 방재장치 등의 안전장치를 포함하는 배터리 교환방식 전기차 충전장치

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