KR20230054892A - 배터리 교체식 하이브리드 차량 - Google Patents

배터리 교체식 하이브리드 차량 Download PDF

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KR20230054892A
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KR
South Korea
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battery
quick
vehicle
swap
hybrid vehicle
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KR1020237010731A
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Inventor
슈푸 리
Original Assignee
쩌지앙 길리 홀딩 그룹 씨오., 엘티디.
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Publication date
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Abstract

배터리 교체식 하이브리드 차량(100)으로서, 상기 하이브리드 차량(100)은 레인지 익스텐더(10) 및 구동 모터(31)로 구성된 주행 거리 연장형 구동 시스템을 포함하고, 배터리 교체 스테이션에서 신속하게 분리 및 교체 가능한 퀵 스왑 배터리(20)를 더 포함하며; 퀵 스왑 배터리(20)는 구동 모터(31)와 연결되어 배터리 교체식 구동 시스템을 구성하고; 배터리 교체식 구동 시스템 및 주행 거리 연장형 구동 시스템은 신속하게 스위칭되어 단독으로 메인 동력 시스템으로 사용될 수 있으므로, 사용 시나리오 및 경제성에 따라 레인지 익스텐더(10)를 동력원으로 하는 주행 거리 연장형 구동 시스템 및/또는 퀵 스왑 배터리(20)를 동력원으로 하는 배터리 교체식 구동 시스템 사이에서 자유롭고 유연하게 스위칭하여 차량을 구동하여 주행시킬 수 있다.

Description

배터리 교체식 하이브리드 차량
본 발명은 차량 기술분야, 특히 배터리 교체식 하이브리드 차량에 관한 것이다.
에너지 절약 및 배기 가스 감축의 이중 압력 하에 신에너지 자동차의 개발은 국제 사회의 필연적인 선택이 되었다. 전기자동차는 신에너지 자동차 중에서도 큰 전망을 가진 제품이다. 그러나 현재 전기자동차는 주행 거리가 짧아 소비자들은 주행거리에 대해 불안해하고, 이는 소비자들의 전기자동차 구매 의지를 어느 정도 떨어뜨리게 된다.
주행 거리 불안 문제를 해결하기 위해 현재 다음과 같은 세 가지 방법이 주로 사용되고 있으며, 그 첫 번째로는 배터리 교체식 자동차이다. 배터리 교체식 자동차는 탈착 가능한 동력 배터리를 사용하며 배터리 교체 스테이션을 통해 동력 배터리를 신속하게 분리 및 교체할 수 있어 항속 거리를 보장한다. 그러나 이러한 방식은 현재 배터리 교체 스테이션의 분포가 부족하고 배터리 교체가 불편한 등 문제점이 존재한다. 두 번째로는 주행 거리 연장형 전기자동차(E-REV, Extended-Range Electric Vehicle)이다. 주행 거리 연장형 전기자동차는 연료 또는 기타 유형의 소형 엔진으로 발전기를 구동하여 전기를 생성함으로써 전기자동차의 동력 배터리에 전력을 보충하는 방식으로 주행 거리를 늘린다. 그러나 이러한 방식은 주로 연료의 보급에 의존하므로 유가 변동에 대한 사용자의 불안 등 문제를 쉽게 초래한다. 세 번째 방식으로는 탈착 및 교체 가능한 배터리를 주로 하고 연료 엔진을 통한 차량의 직접적인 구동을 보조로 하는 전기자동차이다. 그러나 이러한 방식에서 연료 엔진은 단지 보조 구동 수단으로만 사용되며, 여전히 배터리 교체 스테이션의 분포 및 배터리 교체 편의 정도의 제약을 받는다.
상기 문제를 감안하여, 본 발명은 상기 문제를 극복하거나 또는 적어도 부분적으로 상기 문제를 해결하는 배터리 교체식 하이브리드 차량을 제공한다.
본 발명은 주행 거리 연장 기술 및 배터리 교체 기술을 결합하여 양자 사이에서 유연하게 스위칭되어 주 동력원으로서 공급될 수 있는 배터리 교체식 하이브리드 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기본 배터리 및 퀵 스왑 배터리의 듀얼 배터리를 설치함으로써 다양한 장면에서 배터리 교체식 하이브리드 차량 사용의 유연성을 더욱 향상시키는 것을 추가 목적으로 한다.
특히, 본 발명의 실시예의 일 양태에 따르면, 배터리 교체식 하이브리드 차량을 제공하고, 상기 하이브리드 차량은, 레인지 익스텐더 및 구동 모터로 구성된 주행 거리 연장형 구동 시스템을 포함하고, 배터리 교체 스테이션에서 신속하게 분리 및 교체 가능한 퀵 스왑 배터리를 더 포함하며; 퀵 스왑 배터리는 구동 모터와 연결되어 배터리 교체식 구동 시스템을 구성하고; 배터리 교체식 구동 시스템 및 주행 거리 연장형 구동 시스템은 신속하게 스위칭되어 단독으로 메인 동력 시스템으로 사용될 수 있다.
선택적으로, 주행 거리 연장형 구동 시스템은 기본 배터리를 더 포함하고; 기본 배터리는 레인지 익스텐더 및 구동 모터와 각각 연결된다.
선택적으로, 차량의 기본 배터리 및 퀵 스왑 배터리는,
기본 배터리가 차량에 설치되고 퀵 스왑 배터리가 배터리 교체 스테이션에 설치되어 유통 및 충전되는 방식;
또는 퀵 스왑 배터리가 차량에 설치되고 기본 배터리가 배터리 교체 스테이션에 설치되어 유통 및 충전되는 방식으로 쌍으로 설치된다.
선택적으로, 차량은 인버터를 더 포함한다.
선택적으로, 퀵 스왑 배터리의 용량은 레인지 익스텐더의 공급 가능한 전기 에너지 총량의 2배보다 작다.
선택적으로, 퀵 스왑 배터리의 용량은 레인지 익스텐더의 공급 가능한 전기 에너지 총량과 같다.
선택적으로, 기본 배터리의 용량은 1-1.47kwh 또는 1.47-5.5kwh이다.
선택적으로, 주행 거리 연장형 구동 시스템은 연료 탱크를 더 포함하고, 연료 탱크의 연료에는 휘발유, 디젤, 메탄올, 에탄올, 바이오 연료, 천연가스, 수소가 포함된다.
선택적으로, 차량은 변속 기구 및 구동축을 더 포함하고, 구동 모터는 변속 기구를 통해 구동축과 연결되며, 구동축은 차량의 바퀴와 연결된다.
선택적으로, 차량에는 퀵 스왑 장치가 더 설치되고, 퀵 스왑 장치의 일단은 차량의 하부 차체와 연결되고, 타단은 기본 배터리 또는 퀵 스왑 배터리와 연결된다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 배터리 교체식 하이브리드 차량은, 레인지 익스텐더 및 구동 모터로 구성된 주행 거리 연장형 구동 시스템, 및 퀵 스왑 배터리 및 이의 구동 모터로 구성된 배터리 교체식 구동 시스템을 포함하여, 퀵 스왑 배터리가 배터리 교체 스테이션에서 신속하게 분리 및 교체될 수 있다. 배터리 교체식 구동 시스템 및 주행 거리 연장형 구동 시스템은 신속하게 스위칭되어 단독으로 메인 동력 시스템으로 사용될 수 있으므로, 사용 시나리오 및 경제성에 따라 레인지 익스텐더를 동력원으로 하는 주행 거리 연장형 구동 시스템 및/또는 퀵 스왑 배터리를 동력원으로 하는 배터리 교체식 구동 시스템 사이에서 자유롭고 유연하게 스위칭하여 차량을 구동하여 주행시킬 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 하이브리드 차량의 주행 거리 연장형 구동 시스템은 기본 배터리를 더 포함한다. 기본 배터리 및 퀵 스왑 배터리의 듀얼 배터리를 설치함으로써 주행 거리 연장형 구동 시스템 및 배터리 교체식 구동 시스템의 스위칭 및 사용을 더욱 다양화하여 다양한 시나리오에서 배터리 교체식 하이브리드 차량 사용의 유연성을 더욱 향상시킨다.
상기 설명은 단지 본 발명의 기술적 해결수단의 개요로서, 본 발명의 기술적 수단을 보다 잘 이해할 수 있도록 명세서의 내용에 따라 실시될 수 있으며, 본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 이점이 보다 명확하고 이해하기 쉽도록 아래에서는 본 발명의 구체적인 실시형태를 예시로 설명한다.
아래 첨부된 도면과 결부하여 진행된 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 자세한 설명을 통해 본 분야의 기술자는 본 발명의 상기 및 기타 목적, 이점 및 특징을 보다 명백하게 알 수 있을 것이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 예시적 그러나 비제한적으로 본 발명의 일부 구체적인 실시예를 자세히 설명한다. 첨부된 도면에서 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 부재 또는 부분을 표시한다. 본 분야의 기술자들은 이러한 도면이 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아님을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체식 하이브리드 차량의 구조 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 교체식 하이브리드 차량의 구조 모식도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 교체식 하이브리드 차량의 구조 모식도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 교체식 하이브리드 차량의 구조 모식도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퀵 스왑 장치의 잠금 상태의 단면 모식도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 퀵 스왑 장치의 잠금 해제 상태의 단면 모식도를 나타낸 것이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예를 더 자세히 설명한다. 첨부된 도면에서는 본 발명의 예시적 실시예를 도시하였으나, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본문에 기술된 실시예에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 반대로, 이러한 실시예들은 본 발명을 보다 완전하게 이해할 수 있도록, 또한 본 발명의 범위가 본 분야의 기술자들에게 보다 완전하게 전달될 수 있도록 제공된다.
상기 기술적 과제를 해결하거나 또는 부분적으로 해결하기 위해, 본 발명의 실시예는 배터리 교체식 하이브리드 차량을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체식 하이브리드 차량(100)의 구조 모식도를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 배터리 교체식 하이브리드 차량(100)은 적어도 레인지 익스텐더(10) 및 구동 모터(31)로 구성된 주행 거리 연장형 구동 시스템, 및 퀵 스왑 배터리(20)를 포함할 수 있다. 레인지 익스텐더(10)는 엔진(14) 및 발전기(15)로 구성된다. 레인지 익스텐더(10)는 구동 모터(31)와 연결될 수 있고, 발전기(15)는 엔진(14)에서 출력되는 동력의 구동하에 전기를 생성하여 구동 모터(31)에 전기 에너지를 제공할 수 있다. 퀵 스왑 배터리(20)는 배터리 교체 스테이션에서 신속하게 분리 및 교체되어 전기 에너지를 신속하게 보충할 수 있다. 실제 응용에서, 예를 들어, 전력이 부족한 퀵 스왑 배터리(20)를 배터리 교체 도구로 분리한 후, 완충된 퀵 스왑 배터리(20)를 하이브리드 차량(100)에 재장착하는 것을 통해 퀵 스왑 배터리(20)를 교체할 수 있다. 퀵 스왑 배터리(20)는 구동 모터(31)와 연결되어 배터리 교체식 구동 시스템을 구성한다. 레인지 익스텐더(10) 및 퀵 스왑 배터리(20)는 상호 독립적으로 구동 모터(31)에 전기 에너지를 공급할 수 있는 바, 다시 말해서, 레인지 익스텐더(10) 및 퀵 스왑 배터리(20) 중 임의의 하나는 다른 하나가 작동하지 않아 전기 에너지를 공급할 수 없는 경우 단독으로 구동 모터(31)에 전기 에너지를 공급할 수 있으므로, 배터리 교체식 구동 시스템(1) 및 주행 거리 연장형 구동 시스템(2)은 신속하게 스위칭되어 단독으로 배터리 교체식 하이브리드 차량(100)의 메인 동력 시스템으로 사용될 수 있다. 퀵 스왑 배터리(20)는 레인지 익스텐더(10)와 연결되어(구체적으로는 발전기(15)와 연결) 레인지 익스텐더(10)가 작동하는 동안 잉여 전기 에너지를 받아들여 저장할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 배터리 교체식 하이브리드 차량(100)은 레인지 익스텐더(10) 및 구동 모터(31)로 구성된 주행 거리 연장형 구동 시스템, 및 퀵 스왑 배터리(20) 및 구동 모터(31)로 구성된 배터리 교체식 구동 시스템을 포함하여, 퀵 스왑 배터리(20)가 배터리 교체 스테이션에서 신속하게 분리 및 교체될 수 있다. 배터리 교체식 구동 시스템 및 주행 거리 연장형 구동 시스템은 신속하게 스위칭되어 단독으로 메인 동력 시스템으로 사용될 수 있으므로, 사용 시나리오 및 경제성에 따라 레인지 익스텐더(10)를 동력원으로 하는 주행 거리 연장형 구동 시스템 및/또는 퀵 스왑 배터리(20)를 동력원으로 하는 배터리 교체식 구동 시스템 사이에서 자유롭고 유연하게 스위칭하여 차량을 구동하여 주행시킬 수 있다.
구체적으로, 예를 들어, 비장거리 주행 시나리오(예를 들어 도심 주행)에서, 레인지 익스텐더(10)에 사용되는 연료의 가격(예를 들어 유가)이 상대적으로 저렴한 경우, 레인지 익스텐더(10)가 작동하여 구동 모터(31)에 전기 에너지를 공급하고, 전기 가격이 상대적으로 저렴한 경우, 퀵 스왑 배터리(20)를 사용하며, 배터리 교체 스테이션을 통해 퀵 스왑 배터리(20)를 교체하여 사용함으로써 구동 모터(31)에 대한 전기 에너지의 공급을 보장한다. 장거리 주행 장면에서는 연료를 가득 채워 레인지 익스텐더(10)의 충분한 연료 공급을 보장함과 동시에, 배터리 교체 스테이션을 통해 퀵 스왑 배터리(20)를 교체하여 사용함으로써 최대 항속 거리를 확보할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 주행 거리 연장형 구동 시스템은 기본 배터리(12)를 더 포함할 수 있다. 기본 배터리(12)는 레인지 익스텐더(10)(구체적으로는 발전기(15)) 및 구동 모터(31)와 각각 연결된다. 예를 들어, 기본 배터리(12)는 통상의 동력 배터리일 수 있다. 기본 배터리(12) 및 퀵 스왑 배터리(20)의 듀얼 배터리를 설치함으로써 다양한 기본 배터리(12) 및 퀵 스왑 배터리(20)의 설치 방식을 통해 주행 거리 연장형 구동 시스템 및 배터리 교체식 구동 시스템의 스위칭 및 사용을 더욱 다양화하여 다양한 시나리오에서 배터리 교체식 하이브리드 차량(100) 사용의 유연성을 더욱 향상시킨다. 아래 기본 배터리(12) 및 퀵 스왑 배터리(20)의 다양한 설치 방식에 대해 소개한다.
하나의 실시형태에서, 기본 배터리(12) 및 퀵 스왑 배터리(20)는 동시에 차량(100)에 설치된다. 기본 배터리(12)는 차량(100)에 고정되고, 퀵 스왑 배터리(20)는 신속하게 분리 및 교체 가능하게 차량(100)에 설치된다.
이때, 차량(100)이 주행 거리 연장형 구동 시스템을 통해 동력을 제공하는 경우, 기본 배터리(12)의 전기량이 충족되면 기본 배터리(12)에서 구동 모터(31)로 전기 에너지를 공급한다. 기본 배터리(12)의 전기량이 부족하면 엔진(14)이 가동되어 발전기(15)를 통해 구동 모터(31)에 전기 에너지를 제공하면서 기본 배터리(12)도 충전한다. 차량(100)이 오르막, 급가속 등과 같은 고부하 작업 상황을 만나는 경우, 레인지 익스텐더(10)와 기본 배터리(12)는 동시에 구동 모터(31)에 전기 에너지를 제공한다. 내리막, 활주 등과 같은 작업 상황을 만나는 경우, 구동 모터(31)는 발전기로서 기본 배터리(12)를 충전하여 운동 에너지를 회수하는 역할을 할 수 있다. 차량(100)이 배터리 교체식 구동 시스템을 통해 동력을 제공하는 경우, 퀵 스왑 배터리(20)는 직접 구동 모터(31)에 전기 에너지를 제공한다. 본 실시형태는 비장거리 주행 시나리오에서 연료 가격 및 전력 가격의 높고 낮음에 따라 레인지 익스텐더(10) 또는 퀵 스왑 배터리(20)를 동력원으로 스위칭하여 사용하기에 편리하며, 또한 장거리 주행 장면에서 최대 항속 거리도 보장할 수 있다.
다른 실시형태에서, 기본 배터리(12) 및 퀵 스왑 배터리(20)는 동시에 차량(100)에 설치되며, 여기서, 기본 배터리(12)는 신속하게 분리 및 교체 가능하게 차량(100)에 설치되고, 퀵 스왑 배터리(20)도 신속하게 분리 및 교체 가능하게 차량(100)에 설치된다. 이때 기본 배터리(12) 및 퀵 스왑 배터리(20)는 모두 배터리 교체 스테이션을 통해 분리되거나 교체될 수 있으므로 연료 소모를 최대한으로 줄일 수 있어 연료 가격이 상대적으로 높고 전력 가격이 상대적으로 저렴한 경우에 사용하기에 매우 적합하다. 이 밖에, 차량(100)의 최대 항속 거리도 어느 정도 증가시킨다.
또 다른 실시형태에서, 차량(100)의 기본 배터리(12) 및 퀵 스왑 배터리(20)는, 기본 배터리(12) 및 퀵 스왑 배터리(20) 중 하나가 차량(100)에 설치될 때 다른 하나가 배터리 교체 스테이션에 설치되어 유통 및 충전되는 방식으로 쌍으로 설치될 수 있다. 구체적으로, 다음과 같은 두 가지 상황이 존재한다.
첫 번째 상황은, 도 3을 참조하면, 기본 배터리(12)가 차량(100)에 설치되고 퀵 스왑 배터리(20)가 배터리 교체 스테이션에 설치되어 유통 및 충전되는 것이다. 이러한 상황은 특히 연료 가격이 상대적으로 저렴하고 항속 거리 요구가 비교적 낮은(예를 들어 도심 주행) 사용 시나리오에 적용되는 바, 이때 퀵 스왑 배터리(20)는 분리되어 배터리 교체 스테이션에 배치되어 운영되므로, 차량(100)의 전체 중량을 감소시키는 한편 퀵 스왑 배터리(20)의 운영 시간도 증가시켜 퀵 스왑 배터리(20)의 사용 효율을 향상시킨다.
두 번째 상황은, 도 4를 참조하면, 퀵 스왑 배터리(20)가 차량(100)에 설치되고 기본 배터리(12)가 배터리 교체 스테이션에 설치되어 유통 및 충전되는 것이다. 이러한 상황은 특히 연료 가격이 상대적으로 높고 항속 거리가 어느 정도 요구되며 배터리 교체 스테이션의 분포가 충분한 사용 시나리오에 적합하다. 이때 기본 배터리(12)는 분리되어 배터리 교체 스테이션에 배치되어 운영되므로, 차량(100)의 전체 중량을 어느 정도 감소시켜 퀵 스왑 배터리(20)의 에너지 이용 효율을 향상시킨다.
계속하여 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 주행 거리 연장형 구동 시스템은 연료 탱크(13)를 더 포함할 수 있다. 연료 탱크(13)는 레인지 익스텐더(10)의 엔진(14)과 연결되어 엔진(14)에 연료를 공급하기 위해 사용된다.
실제 응용에서, 연료 탱크(13)에 저장된 연료는 레인지 익스텐더(10)의 엔진(14) 유형에 의해 결정된다. 일반적인 경우, 연료 탱크(13)의 연료에는 휘발유, 디젤, 메탄올, 에탄올, 바이오 연료, 천연가스, 수소 등이 포함될 수 있다. 상응하게, 엔진(14)은 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 메탄올 엔진 등일 수 있다.
퀵 스왑 배터리(20) 사용의 유연성을 향상시키기 위해, 일부 실시예에서, 퀵 스왑 배터리(20)는 다양한 사양의 용량 및 중량을 갖도록 설계될 수 있다. 이러한 설계를 통해, 에너지 효율 및 경제성을 최대화하도록 다양한 사용 시나리오에서 실제 응용 요구에 따라 다양한 용량 및 중량의 퀵 스왑 배터리(20)를 교체하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 장거리 주행 시에는 보다 긴 항속 거리를 확보하기 위해 연료 탱크(13)에 연료를 가득 채운 기초 상에서 배터리 교체 스테이션에서 대용량의 퀵 스왑 배터리(20)를 교체하여 사용할 수 있다. 도심에서 주행하고 도심 내 배터리 교체 스테이션의 분포가 충분한 경우, 무부하 중량을 줄이기 위해 배터리 교체 스테이션을 통해 용량이 작고 중량이 가벼운 퀵 스왑 배터리(20)를 교체하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 퀵 스왑 배터리(20)의 용량은 레인지 익스텐더(10)의 공급 가능한 전기 에너지 총량의 2배보다 작을 수 있다. 레인지 익스텐더(10)의 공급 가능한 전기 에너지 총량은 연료 탱크(13)에 연료를 가득 채운 상태에서 레인지 익스텐더(10)가 제공할 수 있는 최대 전기 에너지 총량을 말한다. 이러한 설정은 레인지 익스텐더(10)와 퀵 스왑 배터리(20)가 제공할 수 있는 전기 에너지를 비슷하게 하여 종래 기술에서 레인지 익스텐더가 일반적으로 부차적인 보조 동력원으로만 사용되던 설계를 타파함으로써 퀵 스왑 배터리(20)와 레인지 익스텐더(10)가 각각 메인 동력원으로 서로 백업될 수 있도록 한다.
바람직하게는, 퀵 스왑 배터리(20)의 용량은 레인지 익스텐더(10)의 공급 가능한 전기 에너지 총량의 0.5배보다 크고 레인지 익스텐더(10)의 공급 가능한 전기 에너지 총량의 2배보다 작을 수 있다. 보다 바람직하게는, 퀵 스왑 배터리(20)의 용량은 레인지 익스텐더(10)의 공급 가능한 전기 에너지 총량의 0.5-1.5배이다. 더 바람직하게는, 퀵 스왑 배터리(20)의 용량은 레인지 익스텐더(10)의 공급 가능한 전기 에너지 총량의 1배, 즉 퀵 스왑 배터리(20)의 용량은 레인지 익스텐더(10)의 공급 가능한 전기 에너지 총량과 같다. 이러한 설계를 통해 레인지 익스텐더(10)가 단지 보조 동력 시스템으로 사용되는 것에 그치지 않고, 레인지 익스텐더(10) 및 퀵 스왑 배터리(20) 사이에서 보다 유연하고 자유롭게 스위칭하여 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 기본 배터리(12)의 용량은 1-1.47kwh 범위 내에 있을 수 있다. 이때, 기본 배터리(12)의 용량은 하이브리드 차량에서 통상적으로 사용되는 동력 배터리의 용량(일반적으로 15-60kwh)보다 훨씬 작으므로, 상응하게, 기본 배터리(12)의 중량은 통상적으로 사용되는 동력 배터리의 중량에 비해 크게 감소되어, 차량 전체의 중량을 효과적으로 줄이고 에너지 이용 효율을 향상시키는 한편, 작은 용량의 기본 배터리(12)는 외부 충전 기능을 고려할 필요가 없어 비용 제어 및 분포의 선택에 유리하다.
다른 일부 실시예에서, 기본 배터리(12)의 용량은 1.47-5.5kwh 범위 내에 있을 수 있다. 이때 기본 배터리(12)의 용량(즉 에너지 밀도)이 적절히 증가되어 하이브리드 차량(100)의 항속 거리를 어느 정도 향상시키지만, 동시에 기본 배터리(12)의 용량은 여전히 하이브리드 차량에서 통상적으로 사용되는 동력 배터리의 용량보다 훨씬 작으므로, 배터리 용량과 차량 전체 중량 사이에서 보다 나은 균형을 이루게 된다.
계속하여 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 차량(100)은 인버터를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 인버터는 기본 배터리(12)와 구동 모터(31) 사이 및 발전기(15)와 구동 모터(31) 사이에 설치되는 제1 인버터(51), 및 퀵 스왑 배터리(20)와 구동 모터(31) 사이에 설치되는 제2 인버터(52)를 포함할 수 있다. 여기서 인버터의 작용은 본 분야의 기술자에게 잘 알려져 있으므로 본 명세서에서는 일일이 따로 설명하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 차량(100)은 변속 기구(60) 및 구동축(32)을 더 포함할 수 있다. 구동축(32)은 차량(100)의 바퀴(40)와 연결된다. 본 발명의 변속 기구(60)는 구동 모터(31)와 구동축(32) 사이에 설치될 수 있으며, 즉 구동 모터(31)는 변속 기구(60)를 통해 구동축(31)과 연결되고, 변속 기구(60)를 통해 구동 모터(31)에서 생성된 구동력을 구동축(32)으로 전달하여 바퀴(40)를 회전시키게 된다.
본 발명의 일 실시예에서, 차량(100)에는 퀵 스왑 장치(70)가 더 설치될 수 있다. 퀵 스왑 장치(70)의 일단은 차량(100)의 하부 차체와 연결될 수 있고, 타단은 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)와 연결될 수 있다. 퀵 스왑 장치(70)는 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)를 신속하게 분리 및 장착하기 위해 사용될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 구체적인 실시형태에서, 퀵 스왑 장치(70)는 위치 제한 핀 샤프트(71), 하우징(72), 볼트(73), 지지대(74) 및 위치 제한볼(75)을 포함할 수 있다. 위치 제한 핀 샤프트(71)의 일단은 차량(100)의 하부 몸체와 연결된다. 하우징(72)은 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)와 연결되고, 내부에는 사다리꼴 구조의 공동이 구비된다. 구체적으로, 하우징(72)은 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)의 가장자리에 위치하며, 하우징(72)은 하우징(72) 하부 좌우 양측의 볼트를 통해 기본 배터리(12) 또는 스왑 배터리(20)와 연결된다. 볼트(73)는 공동의 하부에 위치하며 공동 내부로 연장되어 하우징(72)과 나사 결합된다. 지지대(74)는 공동 내부에 위치하여 볼트(73)에 의해 공동 내부에 지지되며, 볼트(73)와 함께 하우징(72)에 대해 상하로 이동될 수 있다. 위치 제한볼(75)은 지지대(74)의 중간부에 위치한다. 위치 제한 핀 샤프트(71)의 중간부에는 그 축선 방향으로 함몰된 오목부(711)가 구비되고, 지지대(74)의 내부는 중공이고 오목부(711)에 대응되는 위치에는 노치(741)가 설치되며, 위치 제한볼(75)은 노치(741)와 맞춤 결합된다. 퀵 스왑 장치(70)가 잠금 상태인 경우, 위치 제한 핀 샤프트(71)는 지지대(74)의 내부로 삽입되고, 위치 제한볼(75)은 오목부(711)에 걸림 삽입된다.
기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)를 차량(100)에 장착해야 하는 경우, 위치 제한 핀 샤프트(71)는 하우징(72)과 분리되고, 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)는 재킹 기구에 의해 차량 몸에 하부의 위치 제한 핀 샤프트(71)에 가까운 위치로 수송되며, 이때 위치 제한 핀 샤프트(71)는 하우징(72) 내부에 삽입되나, 위치 제한 핀 샤프트(71)의 오목부(711)와 위치 제한볼(75)은 동일한 수평면에 있지 않고, 즉 위치 제한볼(75)은 오목부(711)에 걸림 삽입되지 않고, 위치 제한볼(75)은 또한 지지대(74)의 노치(741) 내부에 위치한다. 따라서, 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)를 차량(100)에 장착하려면 위치 제한볼(75)이 오목부(711)에 걸림 삽입될 때까지 볼트(73)로 지지대(74)와 위치 제한볼(75)을 함께 하우징(72)에 대해 위로 운동하도록 구동시켜야 한다. 이와 같이 위치 제한볼(75)이 오목부(711)에 걸림 삽입됨으로써 퀵 스왑 장치(70)가 잠금 상태가 되어(도 5에 도시된 바와 같이) 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)가 차량(100)에 장착되게 된다.
기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)를 분리해야 하는 경우, 재킹 기구는 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)를 위로 살짝 밀어올리고, 이때 볼트(73)는 모터에 의해 하우징(72)에 대해 아래로 이동하여 잠금해제 상태(도 6에 도시된 바와 같이)를 형성한다. 여기서, 재킹 기구가 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)를 위로 살짝 밀어올릴 때, 위치 제한볼(75)도 힘을 받는 상태가 해제되므로, 볼트(73)는 모터의 구동하에 아래로 이동될 수 있고, 지지대(74)도 볼트(73)에 의해 위로 미는 힘이 해제되어 위치 제한볼(75)이 오목부(711) 밖으로 이동될 때까지 아래로 이동된다. 이때 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)는 재킹 기구 위로 떨어져 기본 배터리(12) 또는 퀵 스왑 배터리(20)의 분리 과정이 완료된다.
본 실시예의 퀵 스왑 장치(70)는 잠금 및 잠금 해제를 쉽고 빠르게 구현할 수 있어 배터리의 장착 및 분리 효율을 향상시킨다.
상술한 설명은 단지 본 발명의 퀵 스왑 장치(70)의 하나의 실시형태에 불과하다는 점에 유의해야 한다. 물론, 퀵 스왑 장치(70)는 다른 실시형태를 가질 수도 있으며, 본 발명은 이에 대해 제한하지 않는다.
상기 임의의 하나의 선택적인 실시예 또는 복수의 선택적인 실시예의 조합에 따르면, 본 발명의 실시예는 아래와 같은 유익한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 배터리 교체식 하이브리드 차량은 레인지 익스텐더 및 구동 모터로 구성된 주행 거리 연장형 구동 시스템, 및 퀵 스왑 배터리 및 그 구동 모터로 구성된 배터리 교체식 구동 시스템을 포함하여, 퀵 스왑 배터리가 배터리 교체 스테이션에서 신속하게 분리 및 교체될 수 있다. 배터리 교체식 구동 시스템 및 주행 거리 연장형 구동 시스템은 신속하게 스위칭되어 단독으로 메인 동력 시스템으로 사용될 수 있으므로, 사용 시나리오 및 경제성에 따라 레인지 익스텐더를 동력원으로 하는 주행 거리 연장형 구동 시스템 및/또는 퀵 스왑 배터리를 동력원으로 하는 배터리 교체식 구동 시스템 사이에서 자유롭고 유연하게 스위칭하여 차량을 구동하여 주행시킬 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 하이브리드 차량의 주행 거리 연장형 구동 시스템은 기본 배터리를 더 포함한다. 기본 배터리 및 퀵 스왑 배터리의 듀얼 배터리를 설치함으로써 주행 거리 연장형 구동 시스템 및 배터리 교체식 구동 시스템의 스위칭 및 사용을 더욱 다양화하여 다양한 시나리오에서 배터리 교체식 하이브리드 차량 사용의 유연성을 더욱 향상시킨다.
본 명세서에서는 많은 구체적인 세부사항에 대해 설명하였다. 그러나 본 발명의 실시예는 이러한 구체적인 세부사항 없이도 실천될 수 있음을 이해해야 한다. 본 명세서에 대한 이해를 흐리지 않기 위해, 일부 구현예에서는 이미 알려진 방법, 구조 및 기술에 대한 자세한 설명은 생략하였다.
마지막으로, 이상의 각 실시예는 단지 본 발명의 기술적 해결수단을 설명하기 위한 것으로, 이를 제한하기 위한 것이 아니며; 본 발명은 전술한 각 실시예를 참조하여 자세히 설명되었으나, 본 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 정신 및 원칙 내에서 전술한 각 실시예에 기재된 기술적 해결수단에 대해 수정을 진행하거나, 그 중 일부 또는 전부의 기술적 특징에 대해 등가 교체를 진행할 수 있음을 이해해야 하며; 이러한 수정 또는 교체로 인해 상응한 기술적 해결수단이 본 발명의 보호 범위를 벗어나는 것이 아니라는 점에 유의해야 한다.

Claims (10)

  1. 배터리 교체식 하이브리드 차량에 있어서,
    레인지 익스텐더 및 구동 모터로 구성된 주행 거리 연장형 구동 시스템을 포함하고, 배터리 교체 스테이션에서 신속하게 분리 및 교체 가능한 퀵 스왑 배터리를 더 포함하며; 상기 퀵 스왑 배터리는 상기 구동 모터와 연결되어 배터리 교체식 구동 시스템을 구성하고; 상기 배터리 교체식 구동 시스템 및 상기 주행 거리 연장형 구동 시스템은 신속하게 스위칭되어 단독으로 메인 동력 시스템으로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주행 거리 연장형 구동 시스템은 기본 배터리를 더 포함하고; 상기 기본 배터리는 상기 레인지 익스텐더 및 상기 구동 모터와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차량의 상기 기본 배터리 및 상기 퀵 스왑 배터리는,
    상기 기본 배터리가 상기 차량에 설치되고, 상기 퀵 스왑 배터리가 배터리 교체 스테이션에 설치되어 유통 및 충전되는 방식;
    또는 상기 퀵 스왑 배터리가 상기 차량에 설치되고, 상기 기본 배터리가 배터리 교체 스테이션에 설치되어 유통 및 충전되는 방식;으로 쌍을 이루어 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량은 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 퀵 스왑 배터리의 용량은 상기 레인지 익스텐더의 공급 가능한 전기 에너지 총량의 2배보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 퀵 스왑 배터리의 용량은 상기 레인지 익스텐더의 공급 가능한 전기 에너지 총량과 같은 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기본 배터리의 용량은 1-1.47kwh 또는 1.47-5.5kwh인 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 주행 거리 연장형 구동 시스템은 연료 탱크를 더 포함하고, 상기 연료 탱크의 연료에는 휘발유, 디젤, 메탄올, 에탄올, 바이오 연료, 천연가스, 수소가 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차량은 변속 기구 및 구동축을 더 포함하고, 상기 구동 모터는 상기 변속 기구를 통해 상기 구동축과 연결되며, 상기 구동축은 상기 차량의 바퀴와 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 차량에는 퀵 스왑 장치가 더 설치되고, 상기 퀵 스왑 장치의 일단은 상기 차량의 하부 차체와 연결되고, 타단은 상기 기본 배터리 또는 상기 퀵 스왑 배터리와 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 교체식 하이브리드 차량.
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