KR101392975B1 - 무정지 배터리 교환 시스템 - Google Patents
무정지 배터리 교환 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101392975B1 KR101392975B1 KR1020120127415A KR20120127415A KR101392975B1 KR 101392975 B1 KR101392975 B1 KR 101392975B1 KR 1020120127415 A KR1020120127415 A KR 1020120127415A KR 20120127415 A KR20120127415 A KR 20120127415A KR 101392975 B1 KR101392975 B1 KR 101392975B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- battery
- main body
- latching
- protrusions
- pair
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/36—Arrangements using end-cell switching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/202—Casings or frames around the primary casing of a single cell or a single battery
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
- H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
- Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 무정지 배터리 교환 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 인출입 가능한 걸림돌기가 결합된 배터리; 상기 배터리를 수용하는 수용홈과, 상기 걸림돌기가 삽입되면서 상기 배터리를 고정시키도록 상기 수용홈에 함몰 형성된 걸림홈을 가지며, 상기 배터리가 장착된 상태로 이동하는 본체; 상기 본체의 이동방향에 위치하면서 상기 본체로부터 상기 배터리를 분리시키는 배터리 분리부; 상기 배터리 분리부로부터 배터리가 분리된 상기 본체에 충전된 배터리를 장착시키는 배터리 장착부; 및 배터리를 분리시켜 충전된 배터리를 장착하는 동안 발생하는 전압차를 보정하여 상기 본체에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하는 무정지 배터리 교환 시스템을 제공한다.
본 발명은, 인출입 가능한 걸림돌기가 결합된 배터리; 상기 배터리를 수용하는 수용홈과, 상기 걸림돌기가 삽입되면서 상기 배터리를 고정시키도록 상기 수용홈에 함몰 형성된 걸림홈을 가지며, 상기 배터리가 장착된 상태로 이동하는 본체; 상기 본체의 이동방향에 위치하면서 상기 본체로부터 상기 배터리를 분리시키는 배터리 분리부; 상기 배터리 분리부로부터 배터리가 분리된 상기 본체에 충전된 배터리를 장착시키는 배터리 장착부; 및 배터리를 분리시켜 충전된 배터리를 장착하는 동안 발생하는 전압차를 보정하여 상기 본체에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하는 무정지 배터리 교환 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 배터리 교환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리가 장착된 장치를 정지하지 않은 상태에서 배터리를 교환할 수 있는 무정지 배터리 교환 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차, 휴대폰 등 에너지 공급원으로 배터리를 사용하는 장치는 배터리로부터 에너지를 모두 사용한 후에는 배터리를 교환하거나 본체에 다른 전원을 연결하여 배터리를 충전하여 사용한다. 이때 배터리를 교환하는 방법은 전기자동차, 로봇 등 운행중인 시스템을 정지시키고 사용된 배터리를 분리한 후 충전된 배터리를 장착하는 과정으로 이루어진다.
그런데 배터리 교환방법은 장치로부터 배터리를 분리하기 위해서는 운행중인 시스템을 정지시켜야 하므로 시스템의 전원이 차단되어 그 시간 동안 장치의 가동이 중단되는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 배터리를 사용하는 장치를 정지하지 않고 동작하는 상태에서 사용된 배터리와 충전된 배터리를 서로 교환할 수 있을 뿐만 아니라 시스템 가동시간의 유지와 동작의 연속성을 보장할 수 있는 무정지 배터리 교환 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 인출입 가능한 걸림돌기가 결합된 배터리; 상기 배터리를 수용하는 수용홈과, 상기 걸림돌기가 삽입되면서 상기 배터리를 고정시키도록 상기 수용홈에 함몰 형성된 걸림홈을 가지며, 상기 배터리가 장착된 상태로 이동하는 본체; 상기 본체의 이동방향에 위치하면서 상기 본체로부터 상기 배터리를 분리시키는 배터리 분리부; 상기 배터리 분리부로부터 배터리가 분리된 상기 본체에 충전된 배터리를 장착시키는 배터리 장착부; 및 배터리를 분리시켜 충전된 배터리를 장착하는 동안 발생하는 전압차를 보정하여 상기 본체에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하는 무정지 배터리 교환 시스템을 제공한다.
상기 배터리 분리부는 상기 본체의 이동경로 상에 장착되며 상기 걸림돌기를 상기 걸림홈으로부터 분리시키도록 하는 삽입돌기;를 포함할 수 있다.
상기 걸림홈과 상기 걸림돌기는 각각 한 쌍으로 이루어지며, 상기 걸림홈들과 상기 걸림돌기들은 각각이 상기 본체의 진행방향과 수직하도록 위치할 수 있다.
상기 배터리는 상기 한 쌍의 걸림돌기를 상기 한 쌍의 걸림홈으로부터 분리시키도록 상기 삽입돌기와 접촉되면서 서로 이격되는 한 쌍의 트리거; 및 상기 삽입돌기가 접촉되지 않을 경우 상기 트리거들을 서로 밀착시키도록 상기 한 쌍의 트리거에 각각 장착되는 한 쌍의 스프링;을 더 포함할 수 있다.
상기 배터리는 상기 트리거들과 상기 걸림돌기들을 서로 다른 방향으로 이동시키도록, 서로 마주하는 트리거와 걸림돌기 사이에 각각 결합되는 한 쌍의 래크피니언 기어;를 더 포함할 수 있다.
상기 본체는 상기 수용홈의 가장자리를 따라 경사지게 함몰되어 상기 걸림돌기들이 상기 수용홈으로 이동하는 것을 안내하는 가이드를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 장착부는, 상기 배터리가 분리된 본체에 상기 충전된 배터리를 장착시키도록 상기 가이드를 따라 이동하는 상기 충전된 배터리로부터 걸림돌기들을 인입시키는 제1스토퍼; 및 상기 걸림돌기들이 상기 본체의 상기 걸림홈들에 삽입된 후 상기 충전된 배터리를 상기 본체와 밀착시키도록 상승하는 제2스토퍼;를 포함할 수 있다.
상기 전원공급부는, 상기 배터리 분리부와 상기 배터리 장착부 사이에서 상기 본체의 (+) 전극과 연결되는 (+) 전원레일 ; 및 상기 배터리 및 상기 충전된 배터리 사이에서 상기 배터리들의 (-) 전극과 연결되는 (-) 전원레일;을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무정지 배터리 교환 시스템에 따르면 배터리를 사용하는 장치를 정지하지 않고 동작하는 상태에서 사용된 배터리와 충전된 배터리를 서로 빠르고 간편하게 교환할 수 있을 뿐만 아니라 교환하는 동안 전원을 장치로 계속 공급할 수 있으므로 시스템 가동시간의 유지와 동작의 연속성을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무정지 배터리 교환시스템의 구성도이다.
도 2는 배터리 분리구간과 배터리 장착 구간을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리가 장착된 본체의 실시형태들이다.
도 4는 본체와 본체에 장착된 배터리 구성을 보여주는 평면도이다.
도 5는 배터리가 분리되는 동작을 순차적으로 보여주는 동작도이다.
도 6은 배터리가 장착되는 동작을 순차적으로 보여주는 동작도이다.
도 7은 도 6의 (1)단계의 동작에서의 본체와 배터리 영역을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 8은 도 6의 (7)단계의 동작에서의 본체와 배터리 영역을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 배터리 분리구간과 배터리 장착 구간을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리가 장착된 본체의 실시형태들이다.
도 4는 본체와 본체에 장착된 배터리 구성을 보여주는 평면도이다.
도 5는 배터리가 분리되는 동작을 순차적으로 보여주는 동작도이다.
도 6은 배터리가 장착되는 동작을 순차적으로 보여주는 동작도이다.
도 7은 도 6의 (1)단계의 동작에서의 본체와 배터리 영역을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 8은 도 6의 (7)단계의 동작에서의 본체와 배터리 영역을 도시한 개략적인 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 무정지 배터리 교환시스템은 전기자동차, 지상로봇, 공중로봇 등 배터리를 전원으로 사용하는 장치로서, 동작을 중단시키지 않고 배터리의 교환이 필요한 모든 장치에 적용할 수 있다. 본 실시예에서 설명의 편의상 이러한 장치의 일례로서 로봇을 들어 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무정지 배터리 교환시스템의 구성도이고, 도 2는 배터리 분리구간과 배터리 장착 구간을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무정지 배터리 교환시스템(1)은 로봇(2)에 장착되어 사용된(used) 배터리(100)를 완충된(full) 배터리(100a)로 교환하여 장착할 수 있는 일련의 장치들로 구성될 수 있다.
로봇(2)에는 배터리(100)에 의해서 전원을 공급받는 전원관리부(3, RP, Robot Power)가 내장되며, 전원관리부(3)로부터 공급된 전원으로 로봇(2)의 각종 동작이 이루질 수 있다.
배터리(100)는 본체(200)에 착탈가능하게 구성된다. 예를 들어 배터리(100)는 본체(200)의 하부에 착탈가능하게 위치할 수 있다. 배터리(100)는 후술하는 배터리 분리부(300)에 의해 본체(200)로부터 쉽게 분리되며, 배터리(100)가 분리된 공간에는 배터리 장착부(400)에 의해 충전된 새로운 배터리(100a)가 장착된다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 무정지 배터리 교환시스템(1)은 배터리(100)가 장착된 본체(200)가 일정한 방향으로 이동하면서 배터리 분리부(300)에 의해 배터리(100)가 분리되는 배터리 분리 구간(A)과, 배터리(100)가 분리된 본체(200)만이 이동하는 본체 이동구간(B)과, 충전된 배터리(100a)가 장착되는 배터리 장착 구간(C)을 가질 수 있다.
이때, 전원공급부(500)는 사용한 배터리(100)를 분리시킨 후 충전된 배터리(100a)를 장착하는 동안, 즉 배터리 분리 장착 구간(A, B) 동안 발생하는 배터리들(100, 100a)들 간의 전압차를 보정하여 로봇(2)의 전원관리부(3)에 안정적인 전원을 공급한다. 따라서 배터리 교환 동안, 로봇(2)의 시스템이 가동이 중단되지 않고 연속적인 동작이 이루어질 수 있다.
보다 상세하게는 전원공급부(500)는 배터리 분리부(300)와 배터리 장착부(400) 사이에서 본체(200)의 (+) 전극(201)과 연결되는 (+) 전원레일(510)과, 사용된 배터리(100)와 충전된 배터리(100a) 사이에서 상기 배터리들(100, 100a)의 (-) 전극(102)과 연결되는 (-) 전원레일(520)을 포함할 수 있다.
따라서 로봇(2)은 본체 이동구간(B)을 따라 이동하는 동안에도 전기적으로 연결되면서 전원공급부(500)는 무정지 배터리 교환시스템(1) 내부의 전원(550)에서 발생된 전기를 전력관리장치(540)를 통해 로봇(2)에 공급할 수 있고, 전력관리장치(540)는 충전장치(530)로 전원을 공급하여 교체할 배터리(100a)를 충전시킬 수 있다.
한편, 도 3은 도 2의 배터리가 장착된 본체의 실시형태들로서, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 배터리(100)가 장착된 본체(200)가 배터리 분리부(300)에 의해 분리될 경우, 배터리(100)와 본체(200) 모두가 아래로 이동하는 슬라이드 다운(Slide Down) 타입이 고려될 수 있다.
이를 위해 배터리 분리부(300)는 중심영역이 오목하게 패인 형상의 배터리 교체 도크(301)를 구비할 수 있다. 배터리 교체 도크(301)의 중심 영역에는 후술할 삽입돌기(310)가 고정 설치되고, 삽입돌기(310)의 좌 우측으로 (+) 전원레일(510)과 (-) 전원레일(520)이 설치될 수 있다. 그리고 배터리 교체 도크(302)의 양측에는 로봇(2)의 바퀴가 이동할 수 있도록 판상, 레일 형상 등의 이동로가 형성될 수 있다.
또한 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 배터리(100)를 분리할 경우, 배터리(100)와 본체(200)의 설치 위치가 변하지 않는 직접(Direct) 장착형으로 이루어질 수도 있다. 이때, 배터리 분리부(300)는 중심영역이 볼록하게 솟은 형상의 배터리 교체 도크(302)를 구비할 수 있다.
마찬가지로 배터리 교체 도크(302)의 중심 영역에는 후술할 삽입돌기(310)가 고정 설치되고, 삽입돌기(310)의 좌 우측으로 (+) 전원레일(510)과 (-) 전원레일(520)이 설치될 수 있다. 그리고 배터리 교체 도크(302)의 양측에는 로봇(2)의 바퀴가 이동할 수 있도록 판상, 레일 형상 등의 이동로가 형성될 수 있다.
도 4는 본체와 본체에 장착된 배터리 구성을 보여주는 평면도이고, 도 5는 배터리가 분리되는 동작을 순차적으로 보여주는 동작도이다.
이하에서는 전술한 본체(200)로부터 배터리(100)가 분리될 수 있는 구체적인 구성과 동작을 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 배터리(100)는 삽입홈(110), 걸림돌기(120), 트리거(130), 스프링(140), 래크피니언 기어(160)를 포함할 수 있다.
삽입홈(110)은 후술할 배터리 장착부(400)의 삽입돌기(310)가 삽입될 수 있도록 배터리(100)의 중심영역에 형성될 수 있다. 삽입홈(110)은 본체(200) 및 배터리(100)의 진행방향을 따라 일정한 길이로 배터리(100)의 일측에 관통형성될 수 있다.
걸림돌기(120)는 일정한 길이를 갖는 바(bar) 형상으로 이루어질 수 있으며, 배터리(100)의 외측에서 내측으로 인출입 가능하게 설치될 수 있다. 걸림돌기(120)는 배터리(100)에 적어도 하나가 형성될 수 있다. 본 실시예에서 걸림돌기(120)는 배터리(100)의 일면과 타면에 인출입 가능하게 한 쌍으로 이루어진다. 이때, 걸림돌기(120)들은 각각이 본체(200)의 진행방향과 수직하도록 위치할 수 있다.
걸림돌기(120)는 배터리(100)로부터 인출되면 본체(200)에 형성된 걸림홈(220)에 삽입되면서 배터리(100)가 본체(200)로부터 이탈되지 않도록 배터리(100)를 본체(200)에 고정시키는 역할을 한다. 또한 걸림돌기(120)가 배터리(100) 내측으로 인입되면 걸림홈(220)에서 이탈되어 배터리(100)는 본체(200)로부터 분리될 수 있는 상태에 놓일 수 있다. 여기서 걸림돌기(120)의 일측에는 배터리(100)와 본체(200)의 고정을 위해 걸림돌기(120)가 걸림홈(220)에서 임의로 이탈하지 않도록 하는 스프링(140)이 더 설치될 수 있다.
트리거(130)는 한 쌍의 걸림돌기(120)를 한 쌍의 걸림홈(220)으로부터 분리시키도록 삽입돌기(310)와 접촉되면서 서로 이격될 수 있다. 이때 트리거(130)들의 인접한 중심영역은 삽입돌기(310)가 삽입되는 삽입홈(110)에 위치될 수 있다.
스프링(140)은 한 쌍으로 마련되어, 삽입돌기(310)가 접촉되지 않을 경우 트리거(130)들을 서로 밀착시키도록 한 쌍의 트리거(130)에 각각 장착될 수 있다.
래크피니언 기어(160)는 트리거(130)들과 걸림돌기(120)들을 서로 다른 방향으로 이동시키도록, 서로 마주하는 트리거(130)와 걸림돌기(120) 사이에 각각 결합되도록 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게는, 래크기어는 각각 트리거(130)와 걸림돌기(120)의 일면에 각각 설치되고, 피니언 기어는 트리거(130)와 걸림돌기(120)에 위치한 각각의 래크기어들과 치형결합될 수 있다.
본체(200)는 로봇(2)에 장착되며 배터리(100)를 수용하는 수용홈(210)과, 걸림돌기(120)가 삽입되면서 배터리(100)를 고정시키도록 수용홈(210)에 함몰 형성된 걸림홈(220)을 가지며, 배터리(100)가 장착된 상태로 로봇(2)의 동작과 함께 이동할 수 있다. 걸림홈(220)은 전술한 걸림돌기(120)와 마찬가지로 한 쌍으로 이루어질 수 있으며, 걸림홈(220)들도 본체(200)의 진행방향과 수직하도록 위치할 수 있다.
본체(200)에는 수용홈(210)의 가장자리를 따라 경사지게 함몰되어 걸림돌기(120)들이 상기 수용홈(210)으로 이동하는 것을 안내하는 가이드(230)가 형성될 수 있다. 예를 들어 가이드(230)는 수용홈(210)이 형성되는 본체(200)의 상부측 양 모서리와 하부측 양 모서리에 모두 형성될 수 있다.
배터리 분리부(300)는 상술한 결합구조를 갖는 배터리(100)가 장착된 본체(200)의 이동방향에 위치하면서 본체(200)로부터 배터리(100)를 분리시키는 역할을 한다. 배터리 분리부(300)는 화살표로 표시된 바와 같이 본체(200)의 이동경로 상에 장착되며 걸림돌기(120)를 걸림홈(220)으로부터 분리시키는 삽입돌기(310)를 구비한다. 삽입돌기(310)는 트리거(130)의 사이에 위치하면서 트리거(130)들과 밀착되면서 트리거(130)들을 서로 이격시키도록 일측이 쐐기형상으로 뾰족한 형상으로 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로는, 도 5에 도시된 바와 같이 배터리(100)가 장착된 본체(200)가 화살표 방향처럼 좌측으로 이동하면 삽입돌기(310)는 (1) 내지 (4)의 동작처럼 삽입홈(110)을 따라 배터리(100)의 내측으로 점점 유입된다. 삽입돌기(310)에 의해 한 쌍의 트리거(130)들은 화살표 방향처럼 수직으로 서로 점점 멀어지게 된다. 이때 트리거(130)들의 이동에 따라 래크피니언 기어(160)는 걸림돌기(120)를 서로 마주보는 방향으로 이동시키게 되며, 걸림돌기(120)들은 걸림홈(220)으로부터 이탈된다.
그러므로 배터리(100)는 본체(200)로부터 분리될 상태에 놓이게 되며, 본체(200)가 점점 이동하면서 배터리(100)는 삽입돌기(310)에 의해 고정된 상태로 더 이상 진행하지 못하게 되며, 본체(200)는 배터리(100)를 이탈시키면서 (7) 및 (8)과 같이 배터리 장착부(400)를 향해 홀로 이동한다.
도 6은 배터리가 장착되는 동작을 순차적으로 보여주는 동작도이며, 도 7은 도 6의 (1)단계의 동작에서의 본체(200)와 배터리 영역을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 8은 도 6의 (7)단계의 동작에서의 본체(200)와 배터리 영역을 도시한 개략적인 사시도이다.
배터리 장착부(400)는 전술한 과정처럼 배터리 분리부(300)로부터 배터리(100)가 분리된 상기 본체(200)에 충전된 배터리(100a)를 장착시키는 역할을 한다.
보다 상세하게는, 배터리 장착부(400)는 배터리(100)가 분리된 본체(200)에 충전된 배터리(100a)를 장착시키도록 충전된 배터리(100a)로부터 걸림돌기(120)들을 인입시키는 제1스토퍼(410)와, 걸림돌기(120)들이 본체(200)의 걸림홈(220)들에 삽입된 후 충전된 배터리(100a)를 본체(200)와 밀착시키도록 상승하는 제2스토퍼(420, 430)를 포함할 수 있다.
제1스토퍼(410)는 트리거(130)의 사이에 위치하면서 트리거(130)들과 밀착되면서 트리거(130)들을 서로 이격시키도록 일측이 쐐기형상으로 뾰족한 형상으로 이루어질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 배터리(100)가 분리된 본체(200)가 (1)에서 화살표 방향처럼 좌측으로 이동하면 배터리(100a)의 걸림돌기(120)는 (2) 단계처럼 본체(200)의 가이드(230)와 접촉하게 된고, 가이드(230)의 경사면을 따라서 걸림돌기(120)는 (3) 단계처럼 차츰 배터리(100a) 내측으로 인입된다.
이때, 걸림돌기(120)는 본체(200)에 인입한 상태로 배터리(100a)는 본체(200)의 수용홈(210)을 따라 점점 이동하게 되면서 제1스토퍼(410)는 (3) 내지 (6)의 동작처럼 한 쌍의 트리거(130)들을 서로 이격시키면서 삽입홈(110)을 따라 배터리(100a)의 내측으로 점점 유입된다.
제1스토퍼(410)가 삽입홈(110)을 통과하면서 점점 한 쌍의 트리거(130)들은 화살표 방향처럼 수직으로 서로 가까워지게 된다. 트리거(130)들의 이동에 따라 래크피니언 기어(160)는 걸림돌기(120)를 서로 이격하는 방향으로 이동시키게 되며, 걸림돌기(120)들은 걸림홈(220)으로부터 장착된다. 이때, 제2스토퍼(420, 430)는 걸림돌기(120)들이 본체(200)의 걸림홈(220)들에 삽입된 후 충전된 배터리(100a)를 본체(200)와 밀착시키도록 상승한다.
이러한 동작으로 배터리(100a)는 본체(200)로부터 고정되는 상태에 놓이게 되며, 본체(200)가 점점 이동하도록 제2스토퍼(420, 430)는 다시 하강하고, 본체(200)는 배터리(100a)를 장착시키면서 본 무정지 배터리 교환 시스템(1)으로부터 이탈하게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 배터리를 사용하는 장치를 정지하지 않고 동작하는 상태에서 사용된 배터리와 충전된 배터리를 서로 빠르고 간편하게 교환할 수 있을 뿐만 아니라 교환하는 동안 전원을 장치로 계속 공급할 수 있으므로 시스템 가동시간의 유지와 동작의 연속성을 보장할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 배터리 교환 시스템 100, 100a : 배터리
101 : 배터리 (+) 전극 102 : 배터리 (-) 전극
110 : 삽입홈 120 : 걸림돌기
130 : 트리거 140, 150 : 스프링
160 : 래크피니언 기어 200 : 본체
201 : 본체 (+) 전극 210 : 수용홈
220 : 걸림홈 230 : 가이드
300 : 배터리 분리부 301, 302 : 배터리 교체 도크
310 : 삽입돌기 400 : 배터리 장착부
410 : 제1스토퍼 420, 430 : 제2스토퍼
510 : (+) 전원레일 520 : (-) 전원레일
101 : 배터리 (+) 전극 102 : 배터리 (-) 전극
110 : 삽입홈 120 : 걸림돌기
130 : 트리거 140, 150 : 스프링
160 : 래크피니언 기어 200 : 본체
201 : 본체 (+) 전극 210 : 수용홈
220 : 걸림홈 230 : 가이드
300 : 배터리 분리부 301, 302 : 배터리 교체 도크
310 : 삽입돌기 400 : 배터리 장착부
410 : 제1스토퍼 420, 430 : 제2스토퍼
510 : (+) 전원레일 520 : (-) 전원레일
Claims (8)
- 삭제
- 인출입 가능한 걸림돌기가 결합된 배터리;
상기 배터리를 수용하는 수용홈과, 상기 걸림돌기가 삽입되면서 상기 배터리를 고정시키도록 상기 수용홈에 함몰 형성된 걸림홈을 가지며, 상기 배터리가 장착된 상태로 이동하는 본체;
상기 본체의 이동경로 상에 장착되며 상기 걸림돌기를 상기 걸림홈으로부터 분리시키도록 하는 삽입돌기를 가지며, 상기 본체의 이동방향에 위치하면서 상기 본체로부터 상기 배터리를 분리시키는 배터리 분리부;
상기 배터리 분리부로부터 배터리가 분리된 상기 본체에 충전된 배터리를 장착시키는 배터리 장착부; 및
배터리를 분리시켜 충전된 배터리를 장착하는 동안 발생하는 전압차를 보정하여 상기 본체에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하는 무정지 배터리 교환 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 걸림홈과 상기 걸림돌기는 각각 한 쌍으로 이루어지며, 상기 걸림홈들과 상기 걸림돌기들은 각각이 상기 본체의 진행방향과 수직하도록 위치하는 무정지 배터리 교환 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 배터리는
상기 한 쌍의 걸림돌기를 상기 한 쌍의 걸림홈으로부터 분리시키도록 상기 삽입돌기와 접촉되면서 서로 이격되는 한 쌍의 트리거; 및
상기 삽입돌기가 접촉되지 않을 경우 상기 트리거들을 서로 밀착시키도록 상기 한 쌍의 트리거에 각각 장착되는 한 쌍의 스프링;을 더 포함하는 무정지 배터리 교환 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 배터리는
상기 트리거들과 상기 걸림돌기들을 서로 다른 방향으로 이동시키도록, 서로 마주하는 트리거와 걸림돌기 사이에 각각 결합되는 한 쌍의 래크피니언 기어;를 더 포함하는 무정지 배터리 교환 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 본체는 상기 수용홈의 가장자리를 따라 경사지게 함몰되어 상기 걸림돌기들이 상기 수용홈으로 이동하는 것을 안내하는 가이드를 더 포함하는 무정지 배터리 교환 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 배터리 장착부는,
상기 배터리가 분리된 본체에 상기 충전된 배터리를 장착시키도록 상기 가이드를 따라 이동하는 상기 충전된 배터리로부터 걸림돌기들을 인입시키는 제1스토퍼; 및
상기 걸림돌기들이 상기 본체의 상기 걸림홈들에 삽입된 후 상기 충전된 배터리를 상기 본체와 밀착시키도록 상승하는 제2스토퍼;를 포함하는 무정지 배터리 교환 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 전원공급부는,
상기 배터리 분리부와 상기 배터리 장착부 사이에서 상기 본체의 (+) 전극과 연결되는 (+) 전원레일 ; 및
상기 배터리 및 상기 충전된 배터리 사이에서 상기 배터리들의 (-) 전극과 연결되는 (-) 전원레일;을 포함하는 무정지 배터리 교환 시스템.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120127415A KR101392975B1 (ko) | 2012-11-12 | 2012-11-12 | 무정지 배터리 교환 시스템 |
US14/051,479 US9312523B2 (en) | 2012-11-12 | 2013-10-11 | Non-stop battery exchanging system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120127415A KR101392975B1 (ko) | 2012-11-12 | 2012-11-12 | 무정지 배터리 교환 시스템 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101392975B1 true KR101392975B1 (ko) | 2014-05-08 |
Family
ID=50680290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120127415A KR101392975B1 (ko) | 2012-11-12 | 2012-11-12 | 무정지 배터리 교환 시스템 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9312523B2 (ko) |
KR (1) | KR101392975B1 (ko) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160107600A (ko) * | 2015-03-04 | 2016-09-19 | 한화테크윈 주식회사 | 배터리 교체 시스템 |
KR20160107601A (ko) * | 2015-03-04 | 2016-09-19 | 한화테크윈 주식회사 | 배터리 장착 장치 |
KR102318081B1 (ko) * | 2021-07-20 | 2021-10-28 | (주)러셀로보틱스 | 무인 운반차의 배터리 자동 교체 장치 및 방법 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101552435B1 (ko) * | 2014-04-24 | 2015-09-11 | 재단법인대구경북과학기술원 | 무정지 배터리 교환장치 |
CN106627082B (zh) * | 2014-09-18 | 2018-11-16 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种电动车辆 |
CN105252243B (zh) * | 2015-10-14 | 2018-06-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种电子设备拆解装置及其控制方法 |
CN107039616A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-11 | 福州华鹰重工机械有限公司 | 一种电动汽车电池装置、电动汽车和系统 |
CN110422076A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-08 | 东莞市云晟电子科技有限公司 | 一种不断电自动更换电池的装置 |
CN212497733U (zh) * | 2020-05-30 | 2021-02-09 | 深圳市普渡科技有限公司 | 可自动断电的移动底盘及机器人 |
US12122332B2 (en) | 2021-01-04 | 2024-10-22 | The Boeing Company | Systems and methods for automated in-situ swapping of batteries for electric vehicles |
CN114590164B (zh) * | 2022-03-22 | 2023-06-27 | 博众精工科技股份有限公司 | 一种换电站的电池流转方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07248854A (ja) | 1994-03-11 | 1995-09-26 | Hitachi Ltd | 電源パック収納機構 |
US6529714B1 (en) * | 1998-05-20 | 2003-03-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radio communication equipment |
JP3454748B2 (ja) * | 1999-02-26 | 2003-10-06 | 三洋電機株式会社 | パック電池 |
KR20040092224A (ko) | 2003-04-25 | 2004-11-03 | 엘지전자 주식회사 | 휴대용 단말기의 배터리 결합장치 |
KR100562673B1 (ko) | 2003-08-19 | 2006-03-20 | 주식회사 팬택앤큐리텔 | 배터리 교체시 무정전 전원공급이 가능한 휴대폰 |
KR100664114B1 (ko) * | 2004-03-03 | 2007-01-04 | 엘지전자 주식회사 | 이동통신 단말기의 io 리셉터클 조립체 |
KR101635029B1 (ko) * | 2010-06-28 | 2016-06-30 | 엘지전자 주식회사 | 이동 단말기 |
KR101399112B1 (ko) * | 2012-08-31 | 2014-05-30 | 주식회사 팬택 | 휴대용 전자 기기 및 이를 위한 배터리 관리 방법 |
-
2012
- 2012-11-12 KR KR1020120127415A patent/KR101392975B1/ko active IP Right Grant
-
2013
- 2013-10-11 US US14/051,479 patent/US9312523B2/en active Active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160107600A (ko) * | 2015-03-04 | 2016-09-19 | 한화테크윈 주식회사 | 배터리 교체 시스템 |
KR20160107601A (ko) * | 2015-03-04 | 2016-09-19 | 한화테크윈 주식회사 | 배터리 장착 장치 |
KR102025367B1 (ko) * | 2015-03-04 | 2019-09-25 | 한화디펜스 주식회사 | 배터리 교체 시스템 |
KR102025366B1 (ko) * | 2015-03-04 | 2019-09-25 | 한화디펜스 주식회사 | 배터리 장착 장치 |
US10541394B2 (en) | 2015-03-04 | 2020-01-21 | Hanwha Defense Co., Ltd. | Battery mounting assembly and battery replacement system |
KR102318081B1 (ko) * | 2021-07-20 | 2021-10-28 | (주)러셀로보틱스 | 무인 운반차의 배터리 자동 교체 장치 및 방법 |
WO2023003152A1 (ko) * | 2021-07-20 | 2023-01-26 | (주)러셀로보틱스 | 무인 운반차의 배터리 자동 교체 장치 및 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9312523B2 (en) | 2016-04-12 |
US20140130344A1 (en) | 2014-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101392975B1 (ko) | 무정지 배터리 교환 시스템 | |
KR101552435B1 (ko) | 무정지 배터리 교환장치 | |
CN107054040B (zh) | 一种纯电动汽车电池快换结构 | |
CN103460438B (zh) | 机架型的电源装置及具备拆装连接器的电池封装体 | |
JP6821391B2 (ja) | 電源装置及びこれを用いる車両並びに蓄電装置 | |
KR101382308B1 (ko) | 배터리 교환식 전기 자동차의 커넥터 장·탈착 장치 | |
US20150064542A1 (en) | Battery pack | |
WO2012031458A1 (zh) | 多动力电池并联充电装置 | |
KR101509206B1 (ko) | 그립퍼의 교체가 용이한 전지 충방전용 지그 | |
US10363835B2 (en) | Railroad system | |
KR20190107399A (ko) | 전기 자동차의 보조 배터리 수납장치 | |
KR20210056824A (ko) | 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 자동차 | |
CN206690863U (zh) | 一种电池快换结构 | |
JP2021535540A (ja) | バッテリーパック及びそれを含む電力貯蔵装置 | |
EP3738817B1 (en) | Charging device for direct-current charging of electric vehicle | |
KR200457509Y1 (ko) | 폴리머전지용 충전장치 | |
CN116487308B (zh) | 侧向换电的物料搬运系统 | |
KR20150049890A (ko) | 전지모듈의 충방전용 지그 및 이를 이용한 전지모듈의 충방전 장치 | |
JP2013246916A (ja) | 電池パック | |
CN103887457A (zh) | 电池组 | |
US20150037643A1 (en) | Safety device for battery pack having inserted-typed disconnect member | |
KR20150106735A (ko) | 전지팩 | |
JP6636793B2 (ja) | 電池パック | |
CN210100027U (zh) | 一种自动充电监控机器人 | |
JP2014038816A (ja) | 背負式電源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170328 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180406 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190325 Year of fee payment: 6 |