WO2019177274A1 - 전기 자동차의 보조 배터리 수납장치 - Google Patents

전기 자동차의 보조 배터리 수납장치 Download PDF

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WO2019177274A1
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to an auxiliary battery storage device, and more particularly, to a storage device that can safely and conveniently replace the auxiliary battery.
  • a battery module mounted on a high power product such as an electric vehicle includes a plurality of cells connected in series or in parallel because a high voltage must be supplied to a load.
  • Boost is widely used.
  • the Buck method has a problem in that energy is wasted in the cell balancing process, and the Boost method has a disadvantage in that the circuit design is complicated because the charging circuit must be connected to each cell.
  • the auxiliary battery is charged by connecting the battery with a relatively high state of charge and discharging the electric energy stored in the cell. Then, Buck-type cell balancing is achieved. In this process, no energy is wasted.
  • the cell having a relatively low state of charge is connected to the secondary battery to discharge electric energy stored in the auxiliary battery to charge the cell having a low state of charge. Then, unlike the conventional Boost method, even if there is no current source for generating charging current, it is possible to implement cell balancing by recycling energy stored in the auxiliary battery.
  • the cell balancing method using the auxiliary battery has a problem in that the auxiliary battery deteriorates quickly because the charging and discharging frequency of the auxiliary battery is high.
  • the battery degenerates, internal resistance increases, heat is generated, and internal reactions generate negative reactions, thereby generating gas. Therefore, degeneration of the secondary battery reduces cell balancing safety.
  • the spare battery should be replaced periodically.
  • the auxiliary battery is mounted together with a plurality of cells in the battery's exterior, there is a need to disassemble the exterior of the battery in order to replace the auxiliary battery.
  • the battery is mounted on the lower part of the body frame, so the replacement of the auxiliary battery requires the help of lifting equipment and maintenance specialists to lift the electric vehicle.
  • the location of the auxiliary battery is moved to the bonnet or the rear trunk of the vehicle, and the auxiliary battery and the main battery module are electrically connected by using a power cable.
  • a power cable there is an embodiment.
  • auxiliary battery is installed in a space directly accessible by the driver, such as a bonnet or rear trunk of a car, it is still difficult for an inexperienced person to replace the auxiliary battery due to the limitations of the installation space, consequent wiring, and safety reasons. .
  • the present invention was devised to solve the above problems, and provides an auxiliary battery storage device which can be electrically connected between the auxiliary battery and the main battery in the storage process of the auxiliary battery so that even the inexperienced person can easily replace the auxiliary battery.
  • An auxiliary battery accommodating device is an accommodating device for accommodating an auxiliary battery used to supply power to a main battery in a state in which cell balancing or SOC (State Of Charge) of a main battery employed in an electric vehicle is low.
  • SOC State Of Charge
  • a case body cover coupled to the case body to open and close the open upper portion of the case body;
  • a terminal connection member fixedly coupled to an inner surface of the case body cover and being in contact with a power terminal of the auxiliary battery when the upper portion of the case body is shielded by the case body cover;
  • a power cable extending from the terminal connection member to the main battery.
  • the terminal connecting member may include a protruding pin provided to be connected to and disconnected from the power terminal of the auxiliary battery in a receptacle manner.
  • a fastening member for fixing the case body cover to the auxiliary battery, wherein the fastening member has at least one bolt having a gripping ring at a head portion and integrally connected to the case body cover and the auxiliary battery.
  • the fastening member has at least one bolt having a gripping ring at a head portion and integrally connected to the case body cover and the auxiliary battery.
  • the case body may include a cable passage through which the power cable can pass in at least one side plate.
  • the case body cover is hinged to one side plate of the case body,
  • the two openings forming the entrance and exit of the cable passage are respectively located at the upper end and the outer side of the side plate hinged to the case body cover, and the upper end area of the side plate at which the opening is located may be recessed than other portions. .
  • the case body is provided with engaging grooves in the side plates facing each other, the case body cover is coupled to each other up and down by having the latches coupled to the engaging grooves, the latches are moved by the electromagnetic force, respectively,
  • the locking grooves may be provided to be engaged or released by engagement.
  • the case body cover may include an electromagnet disposed at a position spaced apart from the latch by a predetermined distance, and pulling the latch away from the locking groove by electromagnetic force; And a spring for elastically biasing the latch toward the locking groove such that the latch is engaged with the locking groove.
  • the latch may include a locking jaw portion engaged with the locking groove and a stopper portion extending in the opposite direction to support the upper surface of the auxiliary battery.
  • the case body may further include a lifting unit for raising or lowering the auxiliary battery to a predetermined height.
  • the elevating unit may include a support plate having a surface plate shape for supporting the auxiliary battery in the case body; A lifting rod which vertically penetrates the lower plate of the case body and is connected to the support plate; And it may further comprise a drive motor for moving the lifting rod in the vertical direction.
  • an electric vehicle including the above-described auxiliary battery storage device may be provided.
  • the electrical connection between the auxiliary battery and the main battery can be made only by inserting the auxiliary battery into the case body and covering the case body cover, so that even an inexperienced person can safely and easily replace the auxiliary battery.
  • these are coupled so that the gap between the case body cover and the auxiliary battery is kept constant, so that the electrical connection between the connector on the case body cover and the power terminal of the auxiliary battery is stably maintained even during external shock or vibration. Can be.
  • mounting and detaching of the case body cover and loading and unloading of the auxiliary battery can be very easy.
  • FIG. 1 is a view for explaining a schematic mounting position of the auxiliary battery and the auxiliary battery storage device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a configuration of an auxiliary battery storage device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a schematic cross-sectional view of an auxiliary battery receiving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the inlet region of the power cable and cable passage in FIG.
  • FIG. 5 and 6 are cross-sectional views of an auxiliary battery accommodating device according to another exemplary embodiment of the present invention, which illustrate mounting and detaching of a case body cover and loading and unloading of an auxiliary battery.
  • FIG 7 and 8 are views for explaining before and after the operation of the latch of the case body cover according to another embodiment of the present invention.
  • the auxiliary battery 3 referred to herein is used to supply power to the main battery 2 in a state in which cell balancing or main state charge (SOC) of the main battery 2 employed in the electric vehicle 1 is low. It may mean a battery.
  • SOC main state charge
  • the electric energy stored in the cell having a relatively high state of charge is discharged to equalize the state of charge with other cells, and the discharged electric energy is then used to charge the auxiliary battery 3.
  • the electrical energy stored in the secondary battery 3 may be discharged to charge the low state of charge of the cell, thereby making it possible to equalize the state of charge with the remaining cells. .
  • the auxiliary battery 3 may be installed separately from the main battery 2 in a position that is easy to maintain and replace in an emergency.
  • the auxiliary battery storage device 5 may be understood as an article used to store and store the auxiliary battery 3.
  • the auxiliary battery accommodating device 5 according to the present invention may be used to house a fuel cell (which serves to supply power to various starting devices or starting devices in a general vehicle) similar in function and structure to the auxiliary battery 3. It may be.
  • the main battery 2 is coupled to the lower frame of the vehicle, and the auxiliary battery 3 may be mounted on the bonnet or the rear trunk of the vehicle.
  • the main battery 2 and the auxiliary battery 3 may be electrically connected through the power cable 40.
  • the auxiliary battery accommodating device 5 is a device for casing the auxiliary battery 3, and when the auxiliary battery 3 is replaced, the connection can be made simultaneously with the storage of the new auxiliary battery 3. Consists of.
  • auxiliary battery storage device 5 since the auxiliary battery 3 is electrically connected to the main battery 2 only by mounting a new auxiliary battery 3 to the storage device, it is unskilled. Even when the auxiliary battery (3) can be replaced safely and easily.
  • the auxiliary battery accommodating device 5 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration of an auxiliary battery storage device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the auxiliary battery storage device according to an embodiment of the present invention
  • the auxiliary battery accommodating device 5 includes a case body 10, a case body cover 20, a terminal connecting member 30, and a power cable 40. 1, for example, it may be arranged in the bonnet or the rear trunk.
  • the case body 10 may include a bottom plate 13 and four side plates 11 and 12 forming a wall, and may be provided in a box shape having an open top.
  • the auxiliary battery 3 may be seated in an internal space formed inside the case body 10. At this time, the power supply terminal 3a of the auxiliary battery faces the open upper direction of the case body 10.
  • the lower plate 13 of the case body 10 may be fixed horizontally to the bottom surface of the bonnet or the trunk by a component such as a bracket, although not illustrated for convenience of drawing.
  • the side plates 11 and 12 of the case body 10 form an inner space of the case body 10.
  • the side plates 11, 12 may be formed at least higher than the height of the auxiliary battery 3 so that the auxiliary battery 3 is fully inserted in the inner space of the case body 10.
  • the auxiliary battery 3 accommodated in this way may be protected from external shocks or the like by the side plates 11 and 12.
  • the side plates 11 and 12 may be utilized as a wiring path of the power cable 40 to be described later.
  • the case body 10 is designed in the shape of a cuboid box, on the other hand, the case body 10 may be designed or changed in any way depending on the volume or installation location of the auxiliary battery (3). have.
  • the case body cover 20 is a component that shields the open top of the case body 10.
  • the case body cover 20 according to the present embodiment is provided in the form of a plate-shaped body having a size corresponding to the open upper area of the case body 10, and is provided to be hinged with the case body 10.
  • the case body cover 20 is rotatably coupled to the side plate 11 of any one of the side plates 11 and 12 of the case body 10 to open and close the upper portion of the case body 10. do. That is, the upper portion of the case body 10 may be shielded as the case body cover 20 is opened and closed.
  • the inner surface of the case body cover 20 is fixedly coupled to the terminal connecting member 30, which is a component electrically connected to the power terminal 3a of the auxiliary battery.
  • the terminal connecting member 30 may be configured in the form of a male connector having protruding pins 31, and the power supply terminal 3a of the auxiliary battery may include the protruding pins 31 and the receptacle. It may be configured in the form of a female connector having a socket portion that can be coupled in a receptacle) manner.
  • the terminal connecting member 30 may be connected to the power supply terminal 3a of the auxiliary battery when the upper portion of the case body 10 is completely closed by the case body cover 20. It may be disposed in the central portion of the inner surface of the body cover (20).
  • the protruding pins 31 of the terminal connecting member 30 are connected to the power supply terminal 3a of the auxiliary battery, and the case body cover 20 is closed.
  • the protruding pins 31 of the terminal connecting member 30 are disconnected from the power supply terminal 3a of the auxiliary battery.
  • the position of the terminal connecting member 30 may be changed to correspond to the position of the power terminal 3a of the auxiliary battery. That is, the position of the terminal connecting member 30 may be a case main body cover (when the upper part of the case main body 10 is closed by the case main body cover 20, where the terminal connecting member 30 may be in contact with the power supply terminal 3a of the auxiliary battery). Any position may be used on the inner side of 20).
  • the connection method between the male and female connectors may be any connection method such as a contact contact method, not a receptacle method, as long as the connection method may be in contact with each other.
  • the auxiliary battery storage device the case body cover 20, the fastening member (20a) for fixing the case body cover 20 and the auxiliary battery 3 in a state in which the upper portion of the case body 10 is closed. It may further include.
  • a gripping ring may be employed in the head portion.
  • the case body cover 20 and the auxiliary battery 3 are inserted into the bolt fastening holes H provided in a one-to-one correspondence with the corner regions of the case body cover 20 and the auxiliary battery 3. Can be fixed integrally.
  • the operator can turn the bolt while holding the gripping ring, it is possible to fasten the bolt without using a tool such as a spanner.
  • the case body cover 20 and the auxiliary battery 3 may be fastened by bolts, so that play may not occur between the case body cover 20 and the auxiliary battery 3 even when the vehicle body is shocked or vibrated. Therefore, the contact state between the male and female connectors 30 and 5a can be stably maintained.
  • the power cable 40 is a part that electrically connects the auxiliary battery 3 and the main battery 2 to separate the auxiliary battery 3 from the main battery 2 and place it in a trunk space easily accessible to the driver. To make it possible.
  • One side of the power cable 40 is connected to the terminal connecting member 30 and the other side is connected to the main battery 2 installed in the lower frame of the vehicle body, so that the upper portion of the case body 10 is attached to the case body cover 20.
  • power of the auxiliary battery 3 may be transmitted to the main battery 2.
  • the power cable 40 according to the present embodiment passes through the side plate 11 of the case body 10 from the terminal connecting member 30 to the outside of the case body 10. Can be extended toward the main battery 2.
  • the side plate 11 of the case body may have a hollow structure and have a cable passage therein.
  • Two openings forming the entrance and exit of the cable passage are respectively located at the upper end and the outer side of the side plate 11 to which the case body cover 20 is hinged, and the cable passage is located at the upper end of the side plate 11.
  • 14 may be formed straight up to an outlet portion adjacent to the lower end of the side plate 11 along the lower direction.
  • the upper part of the side plate 11 in which the inlet 14 of the cable passage is located may be recessed compared to the other part of the upper part.
  • the upper portion of the side plate 11 corresponding to the inlet 14 of the cable passage can be said to be concave recessed structure compared to the other portion.
  • the interference between the power cable 40 and the auxiliary battery 3 in the case body 10 can be eliminated as much as possible, and the case body ( When closing the top of the case 10 with the case body cover 20, the power cable 40 may not interfere with the case body cover 20 at all.
  • the auxiliary battery storage device 5 having the structure and action as described above, not only can the auxiliary battery 3 be protected from external shock, but also the auxiliary battery 3 is placed in the case body 10.
  • the power terminal 3a of the auxiliary battery is connected to or disconnected from the power cable 40. Therefore, the safety equipment is worn and wiring is performed separately as before. There is no need to do this, and even an inexperienced person can replace the auxiliary battery 3 safely and easily.
  • auxiliary battery storage device 5 Next, the configuration of the auxiliary battery storage device 5 according to another embodiment of the present invention will be described.
  • the same member number as the above-described embodiment denotes the same member, and duplicate descriptions for the same member will be omitted and the description will be given based on differences from the above-described embodiment.
  • auxiliary battery accommodating device 5 is cross-sectional views of the auxiliary battery accommodating device 5 according to another exemplary embodiment of the present invention, for explaining the mounting and dismounting of the case body cover 20 and the loading and unloading of the auxiliary battery 3.
  • 7 and 8 are views for explaining before and after the operation of the latch 21 of the case body cover 20 according to another embodiment of the present invention.
  • the auxiliary battery accommodating device 5 is configured to allow the operator to replace the auxiliary battery 3 more conveniently than the above-described embodiment.
  • the bolts when the case body cover 20 and the auxiliary battery 3 are fixed, the bolts must be fastened directly by an operator, and without a tool such as a spanner, the fastening force of the bolts may not be sufficient.
  • the case body cover 20 and the auxiliary battery 3 can be fixed and released by turning the opening / closing button on and off, thereby eliminating the inconvenience of the above-described embodiment.
  • the two side plates 11 and 12 constituting the case body 10 are provided with locking grooves 16, and the case body cover 20 has the locking grooves ( 16 are provided with catches 21 engaged with the catches.
  • the case body cover 20 may be opened and closed on the case body 10 by engaging or releasing the latch 21 and the locking groove 16.
  • the latch 21 is configured to be movable horizontally by the electromagnetic force can be inserted or released in the locking groove 16.
  • the case body cover 20 of the present embodiment includes an electromagnet 22 and a pair of springs 23 therein.
  • the latch 21 may be vertically mounted to the case body cover 20 while the upper end portion is connected to the pair of springs 23.
  • the pair of springs 23 may be arranged to be spaced apart from each other by a predetermined interval in the width direction of the latch, and the electromagnet may be disposed between the springs 23 while maintaining a predetermined distance from the latch 21.
  • Four assemblies combined with the electromagnet 22, the pair of springs 23, and the catches 21 may be assembled at four corner regions of the case body cover 20, respectively.
  • the operation mechanism of the latch 21 is briefly described.
  • the electromagnet 22 is a metal rod wound around the coil, and electromagnetic current is generated when current flows through the coil. Therefore, as shown in FIG. 7, when the switch is turned on to send an electric current to the electromagnet 22, the latch 21 is pulled toward the electromagnet 22 to be separated from the catch groove 16.
  • the latch 21 is at least the upper end is made of a metal material.
  • the operation button for turning the switch On / Off is conceptually shown on the drawing, the operation button is arranged on the outer surface of the case body cover 20, or the operation button is turned on or off wirelessly. It may be configured.
  • the latch 21 includes an upper end mounted on the case body cover 20 in a state of being connected to the spring 23, and a locking jaw 21 a and a stopper below the upper end. It may further include (21b).
  • the locking jaw portion 21a is a portion that is substantially engaged with the locking groove 16 in the latch 21. That is, the coupling between the case body cover 20 and the case body 10 is determined according to the position of the locking groove 16 of the locking jaw 21a by the electromagnet 22 and the spring 23.
  • the stopper portion 21b is a portion extending horizontally in the direction opposite to the locking jaw portion 21a.
  • the stopper portion 21b may extend to at least a position where it can contact the upper surface of the auxiliary battery 3. As shown in FIG. 5, when the upper portion of the case body 10 is closed with the case body cover 20, the stopper part 21b supports the upper surface of the auxiliary battery 3 from top to bottom.
  • the case body cover 20 is engaged with the case body 10, and the auxiliary battery 3 is supported from the top to the bottom by the stopper portion 21b of the case body cover 20, so that the case body cover 20 is connected with the case body cover 20.
  • the spacing between the auxiliary batteries 3 can be kept constant. Therefore, the clearance between the male connector of the case body cover 20 and the female connector which is the power terminal 3a of the auxiliary battery can be prevented.
  • the auxiliary battery storage device 5 supports the lower part of the auxiliary battery 3 and raises the auxiliary battery 3 to a predetermined height in the internal space of the case body 10.
  • it may further include a lifting unit 50 for lowering.
  • the elevating unit 50 reduces the labor of the operator when the auxiliary battery 3 is inserted into or removed from the case body 10. In particular, when the depth of the inner space of the case body 10 is deep and the capacity of the auxiliary battery 3 is very large and heavy, the utilization is high.
  • the elevating unit 50 is a support plate 51 having a surface plate shape disposed in contact with the lower surface of the auxiliary battery 3, and the elevating unit vertically connected to the support plate 51.
  • the rod 52 and the driving motor 53 for moving the elevating rod 52 in the vertical direction may be included.
  • the support plate 51 is manufactured in almost a plate to stably support the auxiliary battery 3 in the form of a plate-shaped body of a size corresponding to the bottom surface of the auxiliary battery 3.
  • a rubber pad may be further interposed on the upper surface of the support plate 51 in order to secure adhesion to the auxiliary battery 3.
  • the lifting rod 52 may be provided with two or more, and may be moved in the vertical direction by the drive motor 53.
  • the elevating rod 52 may be elevated in a rack and pinion manner.
  • the drive motor 53 is a component for moving the elevating rod 52 in the vertical direction.
  • the pinion may be applied a mechanism for moving the rack corresponding to the elevating rod 52 in the vertical direction.
  • a shared pressure actuator or the like for generating a thrust in the vertical direction may be used.
  • the drive motor 53 may be embedded under the support surface on which the case body 10 can be placed.
  • the switch for operating the drive motor 53 may be disposed at the side of the case body cover 20 or the case body 10 together with the switch for operating the latch 21.
  • the detachable case body cover 20 with respect to the case body 10 the case body Fastening between the lid 20 and the auxiliary battery 3 and loading and unloading of the auxiliary battery 3 can be very easy.
  • This auxiliary battery receiver 5 may be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle using the auxiliary battery 3 or a similar fuel cell.

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Abstract

본 발명에 따른 보조 배터리 수납장치는, 전기 자동차에 채용되는 메인 배터리의 셀 밸런싱 또는 SOC가 낮은 상태의 메인 배터리에 전원을 공급하기 위해 이용되는 보조 배터리를 수납하기 위한 수납장치에 있어서, 상부가 개방된 박스 형태로 상기 보조 배터리가 수납되는 내부 공간을 갖는 케이스 본체; 상기 케이스 본체의 개방된 상부를 개폐시킬 수 있게 상기 케이스 본체에 결합되는 케이스 본체 덮개; 상기 케이스 본체 덮개의 안쪽 면에 고정 결합되어, 상기 케이스 본체 덮개로 상기 케이스 본체의 상부가 차폐될 때, 상기 보조 배터리의 전원 단자와 접촉되는 단자 연결부재; 및 상기 단자 연결부재로부터 상기 메인 배터리까지 연장되는 전력 케이블을 포함할 수 있다.

Description

전기 자동차의 보조 배터리 수납장치
본 발명은 보조 배터리 수납장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 보조 배터리를 안전하고 편리하게 교체할 수 있는 수납장치에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 03월 12일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0028609호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
일반적으로 전기 자동차와 같이 고출력 제품에 탑재되는 배터리 모듈은 부하에 고전압을 공급하여야 하므로 직렬 또는 병렬 연결된 다수의 셀을 포함한다.
다수의 셀이 포함된 배터리 모듈을 방전시키면 각 셀의 자기 방전률 차이로 인해 시간이 지남에 따라 각 셀의 충전상태가 서로 달라진다.
이러한 충전상태의 불균형이 있는 상태에서 배터리 모듈의 방전이 계속되면 충전상태가 낮은 특정 셀이 과방전되어 배터리 모듈의 안정적 동작이 어려워진다.
종래에는 셀 간의 충전상태 불균형을 해소하기 위해 충전상태가 상대적으로 높은 셀을 방전시켜 셀 간의 충전 상태 불균형을 해소하는 Buck 방식 또는 충전상태가 상대적으로 낮은 셀을 충전시켜 셀 간의 충전상태 불균형을 해소하는 Boost 방식이 널리 사용되고 있다.
Buck방식은 셀 밸런싱 과정에서 에너지가 낭비되는 문제가 있고, Boost 방식은 충전 회로가 각각의 셀과 연결되어야 하므로 회로 설계가 복잡해지는 단점이 있다.
공지된 셀 밸런싱 방법 중에는 한국 공개특허 공보 제10-2014-0028350호에 개시된 바와 같이 보조 배터리를 사용하는 방식도 있다.
보조 배터리를 활용하는 방식은, 충전 상태가 상대적으로 높은 셀과 보조 배터리를 연결하고 셀에 저장된 전기 에너지를 방전시켜 보조 배터리를 충전한다. 그러면 Buck방식의 셀 밸런싱이 이루어지는데, 이 과정에서 에너지가 낭비되지 않는다.
또한 보조 배터리가 어느 정도 충전되면 충전 상태가 상대적으로 낮은 셀과 보조 배터리를 연결하여 보조 배터리에 저장된 전기 에너지를 방전시켜 충전 상태가 낮은 셀을 충전시킨다. 그러면, 기존의 Boost 방식과 달리 충전 전류를 생성하기 위한 전류 원이 별도로 없더라도 보조 배터리에 저장된 에너지를 재활용하여 셀 밸런싱을 구현하는 것이 가능해진다.
하지만 보조 배터리를 이용한 셀 밸런싱 방식은 보조 배터리의 충 방전 빈도수가 많기 때문에 보조 배터리가 빨리 퇴화되는 문제가 있다. 배터리가 퇴화되면 내부 저항이 증가하여 열이 발생되고 내부에서 부 반응이 생겨 가스가 발생하므로 보조 배터리가 퇴화되면 셀 밸런싱의 안전성이 저하된다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 보조 배터리를 주기적으로 교체해 주어야 한다. 하지만 종래 기술의 경우, 배터리의 외장재 내부에 보조 배터리가 복수의 셀과 함께 장착되기 때문에 보조 배터리의 교체를 위해서는 배터리의 외장재를 분해해야 하는 번거로움이 있다. 특히, 전기 자동차의 경우 배터리가 차체 프레임의 하부에 장착되기 때문에 보조 배터리의 교체를 위해서는 전기 자동차를 들어올리는 리프팅 장비와 정비 전문가의 도움이 반드시 필요하다.
이에 대한 해결방안으로, 한국 공개특허 공보 제10-2016-0046221호에 개시된 바와 같이 보조 배터리의 위치를 자동차의 보닛이나 후방 트렁크로 옮기고 전력 케이블을 사용하여 보조 배터리와 메인 배터리 모듈을 전기적으로 연결한 실시 예가 있다.
그러나 자동차의 보닛이나 후방 트렁크와 같이 운전자가 직접 엑세스 가능한 공간에 보조 배터리가 설치되어 있더라도, 설치 공간상의 제약과 그에 따른 배선의 복잡함 그리고 안전상의 이유 등으로 여전히 미숙련자가 보조 배터리를 교체하기는 쉽지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 미숙련자라도 보조 배터리를 쉽게 교체할 수 있도록 보조 배터리의 수납 과정에서 보조 배터리와 메인 배터리 간의 전기적 연결이 이루어질 수 있는 보조 배터리 수납장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 보조 배터리 수납장치는, 전기 자동차에 채용되는 메인 배터리의 셀 밸런싱 또는 SOC(State Of Charge)가 낮은 상태의 메인 배터리에 전원을 공급하기 위해 이용되는 보조 배터리를 수납하기 위한 수납장치로서,
상부가 개방된 박스 형태로서, 상기 보조 배터리가 수납되는 내부 공간을 갖는 케이스 본체; 상기 케이스 본체의 개방된 상부를 개폐시킬 수 있게 상기 케이스 본체에 결합되는 케이스 본체 덮개; 상기 케이스 본체 덮개의 안쪽 면에 고정 결합되어, 상기 케이스 본체 덮개로 상기 케이스 본체의 상부가 차폐될 때, 상기 보조 배터리의 전원 단자와 접촉되는 단자 연결부재; 및 상기 단자 연결부재로부터 상기 메인 배터리까지 연장되는 전력 케이블을 포함할 수 있다.
상기 단자 연결부재는, 상기 보조 배터리의 전원 단자와 리셉터클 방식으로 접속 및 접속해제 가능하게 마련되는 돌출형 핀을 구비할 수 있다.
상기 케이스 본체 덮개를 상기 보조 배터리에 대해 고정시키는 체결부재를 더 포함하며, 상기 체결부재는, 헤드 부분에 파지용 고리를 구비하고 상기 케이스 본체 덮개와 상기 보조 배터리에 일체로 연결되는 적어도 하나의 볼트일 수 있다.
상기 케이스 본체는, 적어도 일측 측면판 속에 상기 전력 케이블이 통과할 수 있는 케이블 통로가 구비될 수 있다.
상기 케이스 본체 덮개는 상기 케이스 본체의 일측 측면판에 힌지 결합되며,
상기 케이블 통로의 출입구를 형성하는 2개의 개구는 각각 상기 케이스 본체 덮개가 힌지 결합된 측면판의 상단부와 외측부에 위치하며, 상기 개구가 위치한 상기 측면판의 상단부 영역은 다른 부분보다 함몰 형성될 수 있다.
상기 케이스 본체는 상호 대향하는 측면판에 걸림홈들을 구비하고, 상기 케이스 본체 덮개는 상기 걸림홈들에 걸림 결합되는 걸림쇠들을 구비하여 상호 간 상하로 결합되되, 상기 걸림쇠들은 각각 전자기력에 의해 이동하여 상기 걸림홈들에 걸림 결합 또는 걸립 결합해제되게 마련될 수 있다.
상기 케이스 본체 덮개는, 상기 걸림쇠와 소정 거리 이격된 위치에 배치되어 전자기력으로 상기 걸림쇠가 상기 걸림홈에서 이탈되게 끌어 당기는 전자석; 및 상기 걸림쇠가 상기 걸림홈에 걸림 결합되게 상기 걸림쇠를 상기 걸림홈을 향해 탄성 바이어스 시키는 스프링을 포함할 수 있다.
상기 걸림쇠는, 상기 걸림홈에 걸림 결합되는 걸림턱부와, 상기 걸림턱부의 반대 방향으로 연장 형성되어 상기 보조 배터리의 상면을 위에서 아래로 지지하는 스토퍼부를 포함할 수 있다.
상기 케이스 본체에서 상기 보조 배터리를 미리 설정된 높이까지 상승 또는 하강시키는 승하강유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 승하강 유닛은, 상기 케이스 본체 내부에서 상기 보조 배터리를 지지하는 정반 형태의 서포트판; 상기 케이스 본체의 하판을 수직으로 관통하여 상기 서포트판에 연결되는 승하강 로드; 및 상기 승하강 로드를 상하 방향으로 이동시키는 구동 모터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 보조 배터리 수납장치를 포함하는 전기 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 보조 배터리를 케이스 본체에 넣고 케이스 본체 덮개로 덮는 행위만으로 보조 배터리와 메인 배터리 간의 전기적 연결이 이루어질 수 있어 미숙련자라도 보조 배터리를 안전하고 손쉽게 교체할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 케이스 본체 덮개와 보조 배터리 간의 간격이 일정하게 유지되도록 이들이 결합되어 있어, 외부 충격이나 진동시에도 케이스 본체 덮개 상의 커넥터와 보조 배터리의 전원 단자 간의 전기적 연결이 안정적으로 유지될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 케이스 본체 덮개의 장착 및 분리 그리고 보조 배터리의 로딩 및 언로딩이 매우 수월해질 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 및 보조 배터리 수납장치의 개략적인 탑재 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 2에서 전력 케이블과 케이블 통로의 입구 영역의 확대도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치의 단면도들로서, 케이스 본체 덮개의 장착 및 분리 그리고 보조 배터리의 로딩 및 언로딩을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스 본체 덮개의 걸림쇠 작동 전후를 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서 언급되는 보조 배터리(3)는 전기 자동차(1)에 채용되는 메인 배터리(2)의 셀 밸런싱 또는 SOC(State Of Charge)가 낮은 상태의 메인 배터리(2)에 전원을 공급하기 위해 이용되는 배터리를 의미할 수 있다. 예컨대, 메인 배터리(2)에서 충전 상태가 상대적으로 높은 셀에 저장된 전기 에너지를 방전시켜 다른 셀들과의 충전 상태를 균등하게 하고 이때 방전된 전기 에너지는 보조 배터리(3)를 충전하는데 사용한다. 또한, 충전 상태가 상대적으로 낮은 셀과 보조 배터리(3)를 연결하여 보조 배터리(3)에 저장된 전기 에너지를 방전시켜 충전 상태가 낮은 셀을 충전시켜 나머지 셀들과의 충전 상태를 균등하게 만들 수 있다.
보조 배터리(3)는 메인 배터리(2)와 별도로 유지 보수 및 비상시 교체하기 쉬운 위치에 설치될 수 있다. 보조 배터리 수납장치(5)는 이러한 보조 배터리(3)를 수납하여 보관하는데 이용되는 물품으로 이해될 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 보조 배터리 수납장치(5)는 상기 보조 배터리(3)와 기능 및 구조가 유사한 (일반 자동차에서 시동이나 각종 편의장치에 전원을 공급하는 역할을 하는) 연료전지를 수납하는데 사용될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 메인 배터리(2)는 자동차의 하부 프레임에 결합되고, 보조 배터리(3)는 자동차의 보닛이나 후방 트렁크에 장착될 수 있다. 그리고 메인 배터리(2)와 보조 배터리(3)는 전력 케이블(40)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
보조 배터리(3)에 고장 등의 문제가 생길 경우, 운전자는 보닛 또는 후방 트렁크를 열어서 보조 배터리(3)를 교체할 수 있다. 본 발명에 따른 보조 배터리 수납장치(5)는 상기 보조 배터리(3)를 케이싱하기 위한 장치로서, 보조 배터리(3)를 교체할 때, 새로운 보조 배터리(3)의 수납과 동시에 결선이 이루어질 수 있게 구성되어 있다.
자세히 후술하겠으나, 본 발명에 따른 보조 배터리 수납장치(5)에 의하면, 새로운 보조 배터리(3)를 수납장치에 장착하는 것만으로 보조 배터리(3)가 메인 배터리(2)에 전기적으로 연결되기 때문에 미숙련자라도 보조 배터리(3)를 안전하고 쉽게 교체할 수 있다. 이하에서, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 이러한 보조 배터리 수납장치(5)를 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치의 개략적인 단면도, 도 4는 도 2에서 전력 케이블과 케이블 통로의 입구 영역의 확대도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치(5)는 케이스 본체(10), 케이스 본체 덮개(20), 단자 연결부재(30) 및 전력 케이블(40)을 포함하며, 도 1과 같이, 예컨대 보닛 또는 후방 트렁크에 배치될 수 있다.
케이스 본체(10)는 하면판(13)과 벽체를 형성하는 4개의 측면판(11,12)을 포함하며 상부가 개방된 박스 형태로 제공될 수 있다.
보조 배터리(3)는 이러한 케이스 본체(10) 내부에 형성되는 내부 공간에 안착될 수 있다. 이때, 보조 배터리의 전원 단자(3a)는 케이스 본체(10)의 개방된 상부 방향을 향하도록 한다.
케이스 본체(10)의 하면판(13)은, 도면의 편의상 도시하지 않았으나, 브라켓과 같은 부품에 의해 보닛 또는 트렁크의 바닥면에 수평하게 고정될 수 있다.
케이스 본체(10)의 측면판(11,12)들은 케이스 본체(10)의 내부 공간을 형성한다. 특히, 측면판(11,12)들은, 보조 배터리(3)가 케이스 본체(10)의 내부 공간 속에서 완전히 삽입되도록, 적어도 보조 배터리(3)의 높이보다 더 높게 형성될 수 있다. 이처럼 수납된 보조 배터리(3)는 측면판(11,12)들에 의해 외부의 충격 등으로부터 보호될 수 있다. 또한, 상기 측면판(11,12)들은 후술할 전력 케이블(40)의 배선 경로로 활용될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우, 케이스 본체(10)가 직육면체 박스 형상으로 설계되어 있으나, 이와 달리 케이스 본체(10)는 보조 배터리(3)의 부피 또는 설치 장소에 따라 얼마든 그 형상이 설계 변경될 수 있다.
케이스 본체 덮개(20)는 케이스 본체(10)의 개방된 상부를 차폐시키는 구성요소이다. 본 실시예에 따른 케이스 본체 덮개(20)는 케이스 본체(10)의 개방된 상부 면적에 대응하는 사이즈의 판상체 형태로서, 케이스 본체(10)와 힌지 결합될 수 있게 제공된다.
이를테면 케이스 본체 덮개(20)는 케이스 본체(10)의 측면판(11,12)들 중 어느 하나의 측면판(11)과 정첩으로 회전 가능하게 결합되어 케이스 본체(10)의 상부를 여닫는 역할을 한다. 즉, 케이스 본체 덮개(20)의 여닫음에 따라 케이스 본체(10)의 상부가 차폐될 수 있다.
이러한 케이스 본체 덮개(20)의 안쪽 면에는 보조 배터리의 전원 단자(3a)와 전기적으로 연결되는 부품인 단자 연결부재(30)가 고정 결합된다.
본 실시예에 따른 단자 연결부재(30)는 돌출형 핀(31)들을 구비한 수 커넥터 형태로 구성될 수 있고, 보조 배터리의 전원 단자(3a)는 상기 돌출형 핀(31)들과 리셉터클(receptacle) 방식으로 결합될 수 있는 소켓부를 구비한 암 커넥터 형태로 구성될 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 단자 연결부재(30)는, 케이스 본체(10)의 상부가 케이스 본체 덮개(20)로 완전히 닫혔을 때, 보조 배터리의 전원 단자(3a)와 접속될 수 있게 케이스 본체 덮개(20)의 안쪽 면 중심부에 배치될 수 있다.
따라서 케이스 본체(10)의 상부를 케이스 본체 덮개(20)로 닫으면 단자 연결부재(30)의 돌출형 핀(31)들이 보조 배터리의 전원 단자(3a)에 접속되고, 케이스 본체 덮개(20)를 열게되면 단자 연결부재(30)의 돌출형 핀(31)들이 보조 배터리의 전원 단자(3a)에 접속해제되게 된다.
물론, 단자 연결부재(30)의 위치는 보조 태터리의 전원 단자(3a) 위치에 대응하게 변경될 수 있다. 즉, 단자 연결부재(30)의 위치는, 케이스 본체(10)의 상부를 케이스 본체 덮개(20)로 닫았을 때, 보조 배터리의 전원 단자(3a)와 접촉될 수 있는 곳이라면 케이스 본체 덮개(20)의 안쪽 면에서 어떤 위치라도 무방하다. 또한, 암수 커넥터들 간의 연결 방식은 상호 간 접촉될 수 있는 연결 방식이라면 리셉터클 방식이 아닌 접점 컨택 방식 등 어떤 연결 방식이 적용되더라도 무방할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 보조 배터리 수납장치는, 케이스 본체 덮개(20)로 케이스 본체(10)의 상부가 닫힌 상태에서, 케이스 본체 덮개(20)와 보조 배터리(3)를 고정시키는 체결부재(20a)를 더 포함할 수 있다.
상기 체결부재(20a)로는 헤드 부분에 파지용 고리가 달리 볼트가 채용될 수 있다. 도 2와 같이, 케이스 본체 덮개(20)와 보조 배터리(3)의 코너 영역에 상호 일대일 대응하게 마련된 볼트 체결홀(H)에 볼트를 삽입하여 케이스 본체 덮개(20)와 보조 배터리(3)를 일체로 고정시킬 수 있다. 이때, 작업자는 파지용 고리를 잡고 볼트를 돌려 넣을 수 있어 스패너와 같은 도구를 사용하지 않고도 볼트 체결이 가능하다.
이와 같이, 케이스 본체 덮개(20)와 보조 배터리(3)가 볼트 체결됨으로써 차량 운행시 인가되는 충격이나 진동에도 케이스 본체 덮개(20)와 보조 배터리(3) 간에 유격이 발생하지 않을 수 있다. 따라서 암수 커넥터(30,5a) 간의 접촉 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
전력 케이블(40)은 보조 배터리(3)와 메인 배터리(2)를 전기적으로 연결하는 부품으로서 보조 배터리(3)를 메인 배터리(2)에서 분리하여 운전자가 쉽게 액세스할 수 있는 트렁크 공간에 위치시킬 수 있게 해준다.
전력 케이블(40)은 일측이 단자 연결부재(30)에 연결되고 타측은 차체 하부 프레임에 설치되어 있는 메인 배터리(2)에 연결되어 있어, 케이스 본체(10)의 상부를 케이스 본체 덮개(20)로 닫으면 보조 배터리(3)의 전원이 메인 배터리(2)에 전달될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전력 케이블(40)은 단자 연결부재(30)로부터 케이스 본체(10)의 측면판(11) 속을 통과하여 케이스 본체(10) 바깥쪽으로 나와 메인 배터리(2) 방향으로 연장될 수 있다. 이를 위해, 케이스 본체의 측면판(11)은 중공 구조로 마련되어 내부에 케이블 통로를 구비할 수 있다.
상기 케이블 통로의 출입구를 형성하는 2개의 개구는 각각 케이스 본체 덮개(20)가 힌지 결합된 측면판(11)의 상단부와 외측부에 위치하며, 케이블 통로는 상기 측면판(11) 상단부에 위치한 입구(14)에서 하부 방향을 따라 대략 측면판(11)의 하단부에 인접한 출구 부분까지 곧게 형성될 수 있다.
케이블 통로의 입구(14)가 위치하는 측면판(11)의 상단 부분은 상단의 다른 부분에 비해 함몰 형성될 수 있다. 다시 말하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 케이블 통로의 입구(14)에 해당하는 측면판(11)의 상단 부분은 다른 부분에 비해 오목하게 함몰된 구조라 할 수 있다.
이와 같이 케이스 본체(10)의 측면판(11) 속에 케이블 통로가 구비됨으로써, 케이스 본체(10) 내에서 전력 케이블(40)과 보조 배터리(3) 간의 간섭을 최대한 없앨 수 있고, 또한 케이스 본체(10)의 상부를 케이스 본체 덮개(20)로 닫을 때, 전력 케이블(40)이 케이스 본체 덮개(20)와 전혀 간섭되지 않을 수 있다.
이상과 같은 구조와 작용을 갖는 본 발명에 따른 보조 배터리 수납장치(5)에 의하면, 보조 배터리(3)를 외부 충격으로부터 보호할 수 있을 뿐만 아니라 보조 배터리(3)를 케이스 본체(10) 속에 넣고 케이스 본체 덮개(20)로 케이스 본체(10)를 여닫음으로써 보조 배터리의 전원 단자(3a)가 전력 케이블(40)에 연결 또는 연결 해제되므로, 기존과 같이 안전 장비를 착용하고 결선 작업을 별도로 수행할 필요가 없어, 미숙련자라도 보조 배터리(3)를 안전하고 쉽게 교체할 수 있다.
이어서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치(5)의 구성에 대해 설명하기로 한다. 전술한 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치(5)의 단면도들로서, 케이스 본체 덮개(20)의 장착 및 분리 그리고 보조 배터리(3)의 로딩 및 언로딩을 설명하기 위한 도면들이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스 본체 덮개(20)의 걸림쇠(21) 작동 전후를 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치(5)는, 전술한 실시예 보다, 작업자가 편리하게 보조 배터리(3)를 교체할 수 있게 구성되어 있다. 전술한 실시예의 경우, 케이스 본체 덮개(20)와 보조 배터리(3)의 고정시 작업자 직접 볼트를 체결해야 하고 스패너와 같은 도구가 없으면 볼트의 체결력이 충분하지 못할 수 있다. 반면 본 실시예의 경우, 개폐 버튼을 On/Off 시킴으로써 케이스 본체 덮개(20)와 보조 배터리(3)의 고정 및 고정 해제시킬 수 있어 전술한 실시예의 불편함을 없앨 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 케이스 본체(10)를 구성하는 2개의 측면판들(11,12)에는 걸림홈(16)들이 구비되고, 케이스 본체 덮개(20)에는 상기 걸림홈(16)들에 걸림 결합되는 걸림쇠(21)들이 구비된다. 케이스 본체 덮개(20)는 걸림쇠(21)와 걸림홈(16)의 걸림 결합 또는 풀림에 의해 케이스 본체(10)에 여닫힐 수 있다. 이때, 걸림쇠(21)는 전자기력에 의해 수평 이동 가능하게 구성됨으로써 걸림홈(16)에 삽입 또는 삽입해제될 수 있다.
도 7 및 도 8과 같이, 본 실시예의 케이스 본체 덮개(20)는 내부에 전자석(22)과 한 쌍의 스프링(23)을 구비한다. 그리고 걸림쇠(21)는 상단부가 상기 한 쌍의 스프링(23)과 연결된 상태로 케이스 본체 덮개(20)에 수직하게 장착될 수 있다.
상기 한 쌍의 스프링(23)은 걸림쇠의 폭 방향으로 서로 소정 간격 이격되게 배치될 수 있고 전자석은 걸림쇠(21)와 일정 간격을 유지하며 스프링(23)들 사이 가운데에 배치될 수 있다. 이러한 전자석(22)과 한 쌍의 스프링(23) 그리고 걸림쇠(21)로 조합된 4개의 조립체가 케이스 본체 덮개(20)의 코너 영역 4곳에 각각 조립될 수 있다.
걸림쇠(21)의 작동 메카니즘을 간략히 설명한다. 전자석(22)은 코일이 감긴 금속 막대로서 코일에 전류가 흐르게 되면 전자기력이 발생한다. 따라서, 도 7과 같이, 스위치를 온(On) 시켜 전자석(22)에 전류를 흘려보내면, 걸림쇠(21)가 전자석(22)을 향해 끌려와 걸림홈(16)에서 이탈된다. 여기서 상기 걸림쇠(21)는 적어도 상단부가 금속 재질로 되어 있다.
반대로 도 8과 같이, 스위치를 오프(Off) 시켜 전자석(22)에 전류를 차단하면, 스프링(23)의 탄성력에 의해 걸림쇠(21)가 걸림홈(16)을 향해 탄성 바이어스되어 걸림홈(16)에 걸림 결합될 수 있다.
스위치를 온/오프(On/Off)시키는 작동 버튼을 도면상에 개념적으로 도시하였으나, 케이스 본체 덮개(20)의 외면에 작동 버튼을 배치하거나, 또는 무선으로 스위치를 온/오프시키도록 작동 버튼을 구성할 수도 있을 것이다.
특히 걸림쇠(21)는, 도 5의 확대도에 도시한 바와 같이, 스프링(23)에 연결된 상태로 케이스 본체 덮개(20)에 장착되는 상단부와, 상기 상단부 아래쪽에 걸림턱부(21a)와 스토퍼부(21b)를 더 포함할 수 있다.
걸림턱부(21a)는 걸림쇠(21)에서 실질적으로 걸림홈(16)에 걸림 결합되는 부분이다. 즉, 전자석(22)과 스프링(23)에 의한 걸림턱부(21a)의 걸림홈(16)에 대한 위치에 따라 케이스 본체 덮개(20)와 케이스 본체(10) 간의 결합 및 결합 해제가 결정된다.
스토퍼부(21b)는 걸림턱부(21a)의 반대 방향으로 수평하게 연장 형성된 부분이다. 스토퍼부(21b)는 적어도 보조 배터리(3)의 상면에 접촉될 수 있는 위치까지 연장될 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 케이스 본체 덮개(20)로 케이스 본체(10)의 상부를 닫았을 때, 스토퍼부(21b)가 보조 배터리(3)의 상면을 위에서 아래로 지지하게 된다.
케이스 본체 덮개(20)는 케이스 본체(10)와 걸림 결합되고, 보조 배터리(3)는 케이스 본체 덮개(20)의 스토퍼부(21b)에 의해 위에서 아래로 지지되기 때문에 케이스 본체 덮개(20)와 보조 배터리(3) 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서 케이스 본체 덮개(20)의 수 커넥터와 보조 배터리의 전원 단자(3a)인 암 커넥터 간의 유격이 방지될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치(5)는, 보조 배터리(3)의 하부를 지지하며, 케이스 본체(10)의 내부 공간에서 보조 배터리(3)를 미리 설정된 높이까지 상승 또는 하강시키는 승하강 유닛(50)을 더 포함할 수 있다. 상기 승하강 유닛(50)은 보조 배터리(3)를 케이스 본체(10)에 넣거나 빼낼 때 작업자의 수고를 덜어준다. 특히, 케이스 본체(10)의 내부 공간의 깊이가 깊고 보조 배터리(3)의 용량이 매우 커 무거운 경우, 활용도가 높다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 승하강 유닛(50)은, 보조 배터리(3)의 하면에 접촉 배치되는 정반 형태의 서포트판(51), 상기 서포트판(51)에 수직으로 연결되는 승하강 로드(52)와, 승하강 로드(52)를 상하 방향으로 이동시키는 구동 모터(53)를 포함할 수 있다.
서포트판(51)은 보조 배터리(3)의 하면에 대응하는 사이즈의 판상체 형태로 보조 배터리(3)를 안정적으로 지지할 수 있게 거의 정반으로 제조된다. 서포트판(51)의 상면에는 보조 배터리(3)와의 밀착력 확보를 위해 고무 패드가 더 개재될 수도 있다.
승하강 로드(52)는 일측이 서포트판(51)의 하부에 연결되고, 케이스 본체(10)의 하면판(13)을 관통하여 타측이 구동 모터(53)에 연결된다. 승하강 로드(52)는 2개 이상이 구비될 수 있으며 구동 모터(53)에 의해 수직 방향으로 이동될 수 있다. 예컨대, 승하강 로드(52)는 랙 앤 피니언(rack and pinion) 방식으로 승강될 수 있다.
구동 모터(53)는 승하강 로드(52)를 상하 방향으로 이동시키는 구성 요소이다. 자세히 도시하지 않았으나, 예컨대, 구동 모터(53)가 피니언을 회전시키면, 피니언은 승하강 로드(52)에 해당하는 랙을 상하 방향으로 이동시키는 메카니즘이 적용될 수 있다. 구동 모터(53)에 의한 승하강 유닛(50)의 대안으로는 수직 방향으로의 추력을 발생시키는 공유압 액추에이터 등이 사용될 수 있다.
구동 모터(53)는 케이스 본체(10)가 놓일 수 있는 지지면 아래에 매설될 수 있다. 예컨대, 구동 모터(53)를 작동시키는 스위치는 걸림쇠(21)를 조작하기 위한 스위치와 함께 케이스 본체 덮개(20) 또는 케이스 본체(10)의 측면에 배치될 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 배터리 수납장치(5)의 구성과 작동에 의하면, 전술한 실시예에 비해, 케이스 본체(10)에 대한 케이스 본체 덮개(20)의 탈부착, 케이스 본체 덮개(20)와 보조 배터리(3) 간의 고정, 그리고 보조 배터리(3)의 로딩 및 언로딩이 매우 수월해질 수 있다.
이러한 보조 배터리 수납장치(5)는 보조 배터리(3) 또는 이와 유사한 연료 전지를 사용하는 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (11)

  1. 전기 자동차에 채용되는 메인 배터리의 셀 밸런싱 또는 SOC가 낮은 상태의 메인 배터리에 전원을 공급하기 위해 이용되는 보조 배터리를 수납하기 위한 수납장치에 있어서
    상부가 개방된 박스 형태로 상기 보조 배터리가 수납되는 내부 공간을 갖는 케이스 본체;
    상기 케이스 본체의 개방된 상부를 개폐시킬 수 있게 상기 케이스 본체에 결합되는 케이스 본체 덮개;
    상기 케이스 본체 덮개의 안쪽 면에 고정 결합되어, 상기 케이스 본체 덮개로 상기 케이스 본체의 상부가 차폐될 때, 상기 보조 배터리의 전원 단자와 접촉되는 단자 연결부재; 및
    상기 단자 연결부재로부터 상기 메인 배터리까지 연장되는 전력 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단자 연결부재는,
    상기 보조 배터리의 전원 단자와 리셉터클 방식으로 접속 및 접속해제 가능하게 마련되는 돌출형 핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 본체 덮개를 상기 보조 배터리에 대해 고정시키는 체결부재를 더 포함하며,
    상기 체결부재는, 헤드 부분에 파지용 고리를 구비하고 상기 케이스 본체 덮개와 상기 보조 배터리에 일체로 연결되는 적어도 하나의 볼트인 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 본체는,
    적어도 일측 측면판 속에 상기 전력 케이블이 통과할 수 있는 케이블 통로가 구비되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 케이스 본체 덮개는 상기 케이스 본체의 일측 측면판에 힌지 결합되며,
    상기 케이블 통로의 출입구를 형성하는 2개의 개구는 각각 상기 케이스 본체 덮개가 힌지 결합된 측면판의 상단부와 외측부에 위치하며,
    상기 개구가 위치한 상기 측면판의 상단부 영역은 다른 부분보다 함몰 형성된 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 케이스 본체는 상호 대향하는 측면판에 걸림홈들을 구비하고, 상기 케이스 본체 덮개는 상기 걸림홈들에 걸림 결합되는 걸림쇠들을 구비하여 상호 간 상하로 결합되되,
    상기 걸림쇠들은 각각 전자기력에 의해 이동하여 상기 걸림홈들에 걸림 결합 또는 걸립 결합해제되게 마련되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 케이스 본체 덮개는,
    상기 걸림쇠와 소정 거리 이격된 위치에 배치되어 전자기력으로 상기 걸림쇠가 상기 걸림홈에서 이탈되게 끌어 당기는 전자석; 및
    상기 걸림쇠가 상기 걸림홈에 걸림 결합되게 상기 걸림쇠를 상기 걸림홈을 향해 탄성 바이어스 시키는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치
  8. 제6항에 있어서,
    상기 걸림쇠는,
    상기 걸림홈에 걸림 결합되는 걸림턱부와, 상기 걸림턱부의 반대 방향으로 연장 형성되어 상기 보조 배터리의 상면을 위에서 아래로 지지하는 스토퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 본체에서 상기 보조 배터리를 미리 설정된 높이까지 상승 또는 하강시키는 승하강 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 승하강 유닛은,
    상기 케이스 본체 내부에서 상기 보조 배터리를 지지하는 정반 형태의 서포트판;
    상기 케이스 본체의 하판을 수직으로 관통하여 상기 서포트판에 연결되는 승하강 로드; 및
    상기 승하강 로드를 상하 방향으로 이동시키는 구동 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 수납장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 보조 배터리 수납장치를 포함하는 전기 자동차.
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