BATTERY MOUNTING ASSEMBLY AND BATTERY REPLACEMENT SYSTEM

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 시스템을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 저면을 도시하되, 설명을 위해 배터리부가 장착되지 않은 모습을 도시한 개략적인 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 배터리 교체 시스템(100)은, 배터리부(110), 배터리 장착부(120), 배터리 지지부(130), 배터리 충전부(140)를 포함하는데, 배터리부(110)는 배터리 장착부(120)에 슬라이딩 움직임으로 장착되어 배터리 장착 조립체(V1)(도 9 참조)를 형성한다.

먼저, 배터리 장착부(120)가 설치되는 이동체(10)의 구성에 대해 설명하기로 한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 장착부(120)가 설치되는 이동체(10)는, 몸체(11), 이동 바퀴(12), 지지 바퀴(13), 구동 장치(14), 제어 장치(15), 센서 장치(16)를 포함한다. 몸체(11)의 저면에는 배터리 장착부(120)가 설치된다.

이동 바퀴(12)는 구동 장치(14)로부터 동력을 전달받아 이동체(10)를 움직이는 장치이고, 지지 바퀴(13)는 몸체(11)를 지지하여 균형을 잡고 이동을 용이하게 하는 장치이다.

구동 장치(14)는 모터 등의 동력 장치와, 기어 등의 동력전달장치를 포함할 수 있으며, 제어 장치(15)의 제어를 받아 작동한다.

제어 장치(15)는 센서 장치(16)에서 인식된 주변 정보, 사용자가 입력하는 입력 정보 등을 처리하여 구동 장치(14)의 작동을 제어하는 기능을 수행하는 장치로서, 전기회로기판, 집적회로칩, 컴퓨터 프로그램 등으로 구성될 수 있다.

센서 장치(16)는 이동체(10)의 주변의 정보를 인식하여 제어 장치(15)로 그 정보를 송신하는데, 카메라, 라이다, 레이다, 광센서, 음파센서 등의 여러 센서가 적용될 수 있다.

이상과 같이 설명한 이동체(10)는 다양한 장치에 적용될 수 있는데, 이동체(10)가 적용되는 장치의 종류에 따라 다양한 기능을 가지는 모듈이 설치될 수 있다. 예를 들어 이동체(10)가 로봇 청소기에 적용되는 경우에는 몸체(11)에 청소 모듈이 장착되어 청소를 수행할 수 있고, 이동체(10)가 경계 로봇인 경우에는 몸체(11)에 경계 카메라 모듈, 무장 모듈 등이 장착되어 경계 활동을 수행할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 이동체(10)는 제어 장치(15) 및 센서 장치(16)를 이용하여 자율 주행을 구현하는 구성을 가지지만, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 따른 이동체는 사용자가 수동으로 작동시키는 수동 주행 장치로 구성할 수도 있으며, 그 경우 이동체는 제어 장치(15) 및 센서 장치(16)를 구비하지 않을 수도 있다.

이하에서는, 배터리 교체 시스템(100)의 구성에 대해 설명한다.

도 3 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 배터리부(110)는, 제1 가이드부(111), 제1 접속 단자(112), 고정핀(113), 고정핀 후퇴 버튼(114), 캠 기구(115)를 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장착 조립체의 배터리부를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠 기구에 의해 고정핀과 고정핀 후퇴 버튼이 연결되어 설치된 모습을 도시한 개략적인 사시도이다. 또한, 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부의 고정핀이 전진되어 돌출되어 있는 모습을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부의 고정핀이 돌출되어 있을 때의 고정핀, 고정핀 후퇴 버튼, 캠 기구의 모습을 도시한 개략적인 도면이며, 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부의 고정핀이 후퇴되어 있는 모습을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부의 고정핀 후퇴 버튼이 눌려져 고정핀이 후퇴되어 있을 경우의 고정핀, 고정핀 후퇴 버튼, 캠 기구의 모습을 도시한 개략적인 도면이다.

제1 가이드부(111)는 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임을 가이드하는데, 제1 가이드부(111)는 배터리부(110)의 양 측면에 배치되며, 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 연장되어 형성된 홈(111a)을 포함한다.

제1 접속 단자(112)는 배터리부(110)의 면들 중 상면부, 즉 배터리 장착부(120)와 마주보는 면(110a)에 배치된다.

제1 접속 단자(112)는 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 연장되도록 배치된다. 제1 접속 단자(112)는 2열로 서로 평행하게 배치되는데, 공급되는 전원이 직류인 경우 각각의 열은 양극과 음극의 기능을 가진다.

제1 접속 단자(112)는 전기 도전성의 소재로 형성되는데, 제1 접속 단자(112)의 배치 길이는, 후술하는 바와 같이 배터리부(110)의 교체 시에도 제2 접속 단자(122)와의 전기적인 접속이 계속 유지되도록 충분한 길이로 형성한다.

한편, 고정핀(113)은, 배터리부(110)의 면들 중 상면부, 즉 배터리 장착부(120)와 마주보는 면(110a)에 대해 전진과 후퇴가 가능하도록 설치된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 고정핀(113)의 단부는 제1 경사면(113a)을 가지도록 형성되는데, 배터리부(110)를 장착하는 과정에서 그러한 제1 경사면(113a)은 배터리 장착부(120)의 제2 경사면(120a_1)에 닿아 고정핀(113)을 점차 눌러 후퇴시킴으로써, 배터리부(110)가 배터리 장착부(120) 위를 슬라이딩 이동할 때 고정핀(113)이 배터리 장착부(120)에 걸리지 않도록 한다.

한편, 고정핀 후퇴 버튼(114)은 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 힘을 받아 눌려지게 되면 고정핀(113)이 후퇴되도록 설치된다. 이를 위해 고정핀 후퇴 버튼(114)은 배터리부(110)의 면들 중 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향(S)에 실질적으로 수직인 면(110b)에 설치되고, 고정핀(113)과 고정핀 후퇴 버튼(114)은 캠 기구(115)에 의해 연결되어 설치된다.

캠 기구(115)는 고정핀(113)과 고정핀 후퇴 버튼(114)에 연결되어, 고정핀 후퇴 버튼(114)이 눌려지면 고정핀(113)이 후퇴되도록 하는 장치이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 캠 기구(115)는, 구동 부재(115a), 종동 부재(115b), 탄성 부재(115c)를 포함한다.

구동 부재(115a)는 고정핀 후퇴 버튼(114)에 연결되며 있으며, 일부에 캠 홈(115a_1)이 형성되어 있으며, 그 단부에는 탄성 부재 지지부(115a_2)가 배치되어 있다.

종동 부재(115b)는 고정핀(113)에 연결되어 있으며, 구동 부재(115a)의 캠 홈(115a_1)에 끼워지는 돌기(115b_1)가 배치되어 있다.

탄성 부재(115c)는 구동 부재(115a)의 탄성 부재 지지부(115a_2)에 연결되어 설치되는데, 탄성 부재(115c)는 고정핀 후퇴 버튼(114)이 돌출되도록 고정핀 후퇴 버튼(114)에 탄성력을 부여한다.

본 실시예에 따르면 배터리부(110)는 캠 기구(115)를 포함하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따른 배터리부(110)는 캠 기구(115)를 포함하지 않을 수도 있다. 그 경우 고정핀 후퇴 버튼(114)이 눌려지면 고정핀(113)이 후퇴되도록 하는 다른 장치가 적용될 수 있는데, 예를 들면, 캠 기구가 아닌 기계식 장치, 모터가 포함된 전자식 장치, 공압 또는 유압의 유압식 장치 등 다양한 장치가 적용될 수 있다.

이하, 도 5a 내지 도 6b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부(110)의 고정핀(113), 고정핀 후퇴 버튼(114), 캠 기구(115)의 상호 작동 상태를 살펴본다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 상태는 배터리부(110)의 고정핀(113)이 전진되어 돌출되어 있는 상태이다. 이 경우는 탄성 부재(115c)의 탄성력에 의해 고정핀 후퇴 버튼(114)이 돌출되어 있는 상태이다.

배터리부(110)를 교체하기 위해, 도 6a에 도시된 바와 같이, 고정핀 후퇴 버튼(114)이 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 눌려지게 되면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 구동 부재(115a)가 하강하게 되고, 구동 부재(115a)가 하강하게 되면 구동 부재(115a)의 홈(115a_1)에 끼워지는 돌기(115b_1)는 좌측으로 이동하게 된다. 그렇게 되면 종동 부재(115b)도 좌측으로 이동하게 됨으로써, 고정핀(113)이 후퇴하게 된다. 아울러 이 때에는 탄성 부재(115c)가 눌려지기 때문에 탄성 부재(115c)는 탄성에너지를 저장하게 된다.

차후, 고정핀 후퇴 버튼(114)의 누름이 해제되면, 탄성에너지가 저장된 탄성 부재(115c)에 의해 구동 부재(115a)가 상승하게 되고, 구동 부재(115a)의 홈(115a_1)에 끼워지는 돌기(115b_1)는 우측으로 이동하게 된다. 그렇게 되면 종동 부재(115b)도 우측으로 이동하여 고정핀(113)이 전진하게 됨으로써, 도 5a 및 도 5b에 도시된 상태가 된다.

한편, 배터리 장착부(120)는 이동체(10)의 저면에 설치되어 있는데, 이하 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장착부의 저면부를 위쪽으로 하여 도시한 개략적인 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장착부의 제2 접속 단자가 설치된 모습을 도시한 개략적인 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 배터리 장착부(120)는, 제2 가이드부(121), 제2 접속 단자(122), 고정홀(123)을 포함한다.

제2 가이드부(121)는 제1 가이드부(111)와 함께 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임을 가이드하는데, 제2 가이드부(121)는 배터리 장착부(120)의 양 측면에 배치되며, 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 연장되어 형성된 가이드 플랜지(121a)를 포함한다.

가이드 플랜지(121a)는 배터리부(110)의 장착 시나 분리 시 제1 가이드부(111)의 홈(111a)에 끼워져 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임을 가이드하게 된다.

한편, 제2 접속 단자(122)는 배터리 장착부(120)의 면들 중 배터리부(110)와 마주보는 면(120a)에 배치되는데, 배터리부(110)의 제1 접속 단자(112)에 접속된다.

제2 접속 단자(122)는 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향(S)과 슬라이딩 움직임 방향(S)에 수직한 방향(R)으로 미리 결정된 간격을 두고 배치된다. 본 실시예에 따르면 4개의 제2 접속 단자(122)가 배치되는데, 공급되는 전원이 직류인 경우 제2 접속 단자(122) 중 슬라이딩 움직임 방향(S)을 배치되는 2개는 양극의 기능을 가지고, 나머지 2개는 음극의 기능을 가진다. 제2 접속 단자(122)는 각각 대응되는 제1 접속 단자(112)에 접속되게 된다.

제2 접속 단자(122)는 탄성 지지되도록 설치되는데, 이하 도 8을 참조로 하여, 제2 접속 단자(122)가 설치된 모습을 설명한다.

제2 접속 단자(122)는 배터리 장착부(120)의 단자 수용홈(120c)에 수용되어 설치되는데, 탄성 지지를 위한 탄성부(122a)와, 전원 공급 대상 기기와의 전기적 연결을 위한 전기적 연결부(122b)와, 이탈 방지를 위한 이탈 방지부(122c)를 포함한다.

여기서, 제2 접속 단자(122)는 탄성부(122a)에 의해 상방으로 탄성력이 작용하도록 설치되어 있으며, 이탈 방지부(122c)는 단자 수용홈(120c)의 걸림부(120c_1)에 걸려 이탈이 방지되도록 설치되어 있다.

제2 접속 단자(122)는 전기 도전성의 소재로 형성되는데, 그 배치 위치는, 후술하는 바와 같이 배터리부(110)의 교체 시에도 제1 접속 단자(112)와의 전기적인 접속이 계속 유지되도록 배치한다. 즉, 한 쌍의 제2 접속 단자(122)는 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 다른 한 쌍의 제2 접속 단자(122)와 소정의 간격(D1)을 두고 배치되고, 전술한 바와 같이 제1 접속 단자(112)는 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 연장되어 배치되므로, 배터리부(110)의 교체 시 제2 접속 단자(122)는 제1 접속 단자(112)와의 전기적인 접속이 계속 유지되게 된다.

본 실시예에 따른 제2 접속 단자(122)는 배터리 장착부(120)의 단자 수용홈(120c)에 수용되어 설치되며, 탄성 지지를 위한 탄성부(122a)와, 전기적 연결을 위한 전기적 연결부(122b)와, 이탈 방지를 위한 이탈 방지부(122c)를 포함하여 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 제2 접속 단자는 제1 접속 단자(112)와 전기적인 접속이 이루어지기만 하면 되고, 그 구체적인 구성에 있어서는 특별한 제한이 없다.

한편, 고정홀(123)은 배터리 장착부(120)의 면들 중 배터리부(110)와 마주보는 면(120a)에 형성되는데, 배터리부(110)의 장착 시 고정홀(123)에는 고정핀(113)이 끼워지게 된다.

고정핀(113)이 고정홀(123)에 끼워지게 되면, 배터리부(110)는 배터리 장착부(120)에 안정적으로 고정되게 된다.

한편, 배터리 장착부(120)의 부분 중 배터리부(110)가 슬라이딩 진입하는 부분에는 제2 경사면(120a_1)이 형성된다. 그러한 제2 경사면(120a_1)은 배터리부(110)가 진입할 때 고정핀(113)의 단부와 부딪히는데, 그 때 큰 충격 없이 고정핀(113)을 후퇴시킴으로써 배터리부(110)의 슬라이딩 이동을 돕는 기능을 수행하게 된다.

본 실시예에 따르면, 배터리 장착부(120)의 부분 중 배터리부(110)가 슬라이딩 진입하는 부분에는 제2 경사면(120a_1)이 형성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 배터리 장착부(120)에 제2 경사면(120a_1)이 형성되지 않을 수도 있다. 그 경우에는 배터리부(110)가 진입할 때, 진입하는 배터리부(110)의 고정핀 후퇴 버튼(114)을 누름으로써, 고정핀(113)과 배터리 장착부(120)의 부딪힘을 방지하는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따르면, 제1 접속 단자(112)는 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향으로 연장되어 배치되고, 제2 접속 단자(122)는 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향으로 미리 결정된 간격을 두도록 배치되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 제1 접속 단자(112)와 제2 접속 단자(122)와의 전기적인 접속이 배터리부(110)의 교체 시에도 계속 유지되도록 배치되기만 하면 되고, 구체적인 단자의 형태, 개수, 배치 등은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 실시예와 반대로, 제1 접속 단자(112)는 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향으로 미리 결정된 간격을 두고 배치되고, 제2 접속 단자(122)는 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임 방향으로 연장되어 배치될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장착부에 배터리부가 장착된 모습을 도시한 개략적인 사시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 배터리부(110)는 배터리 장착부(120)에 장착되어 배터리 장착 조립체(V1)를 이루는데, 전술한 바와 같이, 배터리부(110)는 배터리 장착부(120)에 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 슬라이딩되어 장착된다.

이하, 도 10 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장착부(120)에 장착된 배터리부(110M)를 새로운 배터리부(110N)로 교체하는 모습을 살펴본다.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장착부(120)에 장착된 기존의 배터리부(110M)를 새로운 배터리부(110N)로 교체하는 모습을 순차적으로 도시한 개략적인 도면이다.

먼저 도 10에 도시된 바와 같이, 배터리 장착부(120)를 이동시켜 기존의 배터리부(110M)의 일면(110b)을 새로운 배터리부(110N)의 일면(110c)쪽으로 이동시킨다. 이 때 기존의 배터리부(110M)는 배터리 장착부(120)에 장착되어 있는 상태로서, 제1 가이드부(111) 및 제2 가이드부(121)에 의해 배터리부(110M)의 움직임이 제한되어 있고, 배터리부(110M)의 고정핀(113)은 배터리 장착부(120)의 고정홀(123)에 끼워져 고정되어 있는 상태이다.

이어, 도 11에 도시된 바와 같이, 배터리 장착부(120)를 상방(화살표 F 방향)으로 더 이동시켜, 기존의 배터리부(110M)의 고정핀 후퇴 버튼(114)이 새로운 배터리부(110N)의 일면(110c)에 눌리게 한다. 물론 이 때 새로운 배터리부(110N)는 배터리 장착부(120)에 대해 상대적으로 고정되어 있는 상태이다. 그렇게 되면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 기존의 배터리부(110M)의 구동 부재(115a)가 하강하게 되고, 구동 부재(115a)가 하강하게 되면 구동 부재(115a)의 홈(115a_1)에 끼워지는 돌기(115b_1)는 후퇴하므로, 배터리부(110M)의 고정핀(113)은 배터리 장착부(120)의 고정홀(123)로부터 분리되게 된다. 그렇게 되면 기존의 배터리부(110M)는 배터리 장착부(120)로부터 슬라이딩 움직임의 방향으로 분리가 가능한 상태가 된다.

이어, 도 12에 도시된 바와 같이, 새로운 배터리부(110N)의 제1 가이드부(111)의 홈(111a)에 배터리 장착부(120)의 제2 가이드부(121)의 가이드 플랜지(121a)를 끼우고, 배터리 장착부(120)를 상방(화살표 F 방향)으로 계속하여 밀게 되면, 새로운 배터리부(110N)가 고정되어 있으므로 배터리 장착부(120)는 상방(화살표 F 방향)으로 슬라이딩 이동을 계속하게 된다. 이러한 슬라이딩 움직임의 과정 중 배터리 장착부(120)의 제2 경사면(120a_1)이 새로운 배터리부(110N)의 고정핀(113)에 닿게 되는 때가 있는데, 이 때 고정핀(113)의 단부도 제1 경사면(113a)을 가지고 있으므로 큰 충격 없이 고정핀(113)에 외력이 가해져 고정핀(113)이 후퇴함으로써 배터리 장착부(120)는 고정핀(113)의 걸림 없이 슬라이딩 운동이 가능하게 된다.

이어, 도 13에 도시된 바와 같이, 배터리 장착부(120)를 상방(화살표 F 방향)으로 더 이동시켜 새로운 배터리부(110N)의 고정핀(113)이 배터리 장착부(120)의 고정홀(123)의 위치에 도달하게 되면, 탄성 부재(115c)의 탄성력에 의해 고정핀(113)이 전진하여 고정홀(123)에 끼워지게 된다. 그렇게 되면 새로운 배터리부(110N)는 배터리 장착부(120)에 안정적으로 고정되게 된다. 한편, 이 때 기존의 배터리부(110M)는 배터리 장착부(120)로부터 완전히 분리가 되어, 배터리부의 교체 작업이 완료되게 된다.

본 실시예에 따르면, 새로운 배터리부(110N)를 배터리 장착부(120)에 대해 상대적으로 고정시키고, 배터리 장착부(120)를 움직여 배터리부(110)의 교체 작업을 진행하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 그와 반대로 배터리 장착부(120)를 배터리부(110)에 대해 상대적으로 고정시키고, 배터리부(110)를 움직여 배터리부(110)의 교체 작업을 진행할 수도 있다.

한편, 도 1 및 도 14에 도시된 바와 같이, 배터리 지지부(130)는 이동체(10)의 외부에 배치되며, 배터리부(110)가 슬라이딩 움직임으로 배치되어 지지되는 장치이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 시스템의 배터리 지지부를 도시한 개략적인 사시도이다.

도 1 및 도 14에 도시된 바와 같이, 배터리 지지부(130)의 양측부에는 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임을 가이드하는 제3 가이드부(131)가 배터리 지지부(130)의 길이 방향으로 설치되어 있다.

배터리 지지부(130)에는 배터리 진입측(130b)과 배터리 배출측(130c)이 존재하는데, 배터리 진입측(130b)은 배터리부(110)가 진입하는 부분이고, 배터리 배출측(130c)은 배터리부(110)가 배출되는 부분이다.

배터리 지지부(130)의 상면(130a)에는 배터리부(110)가 올려져 지지되는데, 배터리 지지부(130)의 상면(130a)에 올려진 배터리부(110)의 높이는, 이동체(10)의 배터리 장착부(120)에 장착된 배터리부(110)의 높이와 동일하도록, 배터리 지지부(130)를 적절히 설치한다. 그렇게 되면, 배터리부(110)를 장착한 이동체(10)가 배터리 지지부(130)로 이동하게 되면, 이동체(10)에 장착된 배터리부(110)가 배터리 지지부(130)의 상면(130a)에 올려진 배터리부(110)를 직접 밀어 이동시키면서 교체 작업이 진행되는데, 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

배터리 지지부(130)의 배터리 배출측(130c)에는 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임을 제한하는 움직임 제한부(132)가 설치된다. 움직임 제한부(132)는 제3 가이드부(131)의 단부에 연결되도록 설치되는 것이 바람직하다.

배터리 지지부(130)의 상면(130a)에서의 배터리부(110)의 슬라이딩 움직임은 움직임 제한부(132)에 걸려 도 14의 화살표 방향(F 방향)으로 움직임이 일정 수준 제한된다. 그러나 배터리부(110)를 소정의 크기 이상의 힘으로 미는 경우에는 도 14의 화살표 방향(F 방향)으로 배터리부(110)가 움직여 배터리 지지부(130)로부터 배터리부(110)의 분리가 가능하게 된다.

이를 위해 움직임 제한부(132) 사이의 폭(D1)은 제3 가이드부(131) 사이의 폭(D2)보다 더 작도록 형성되며, 움직임 제한부(132)의 소재는 가급적 탄성 변형이 가능한 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 움직임 제한부(132)의 소재는 탄성 변형이 용이한 스폰지, 고무, 섬유 등의 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 움직임 제한부(132)는 마찰력을 이용하여 배터리부(110)의 움직임을 어느 정도 제한하는 구성을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 움직임 제한부는 마찰력 뿐만 아니라 다른 물리적인 힘을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 자석, 전자석 등의 자력을 이용할 수 있고, 접착제 등의 접착력 또는 점착력을 이용한 장치로 구성할 수도 있다.

한편, 도 1 및 도 15에 도시된 바와 같이, 배터리 충전부(140)는 배터리 지지부(130)에 지지된 배터리부(110)를 충전하는 장치이다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 시스템의 배터리 충전부를 도시한 개략적인 부분 절개 사시도이다.

배터리 충전부(140)는, 한 쌍으로 형성되며 충전 단자부(141), 암(arm)부(142), 암 지지부(143)를 포함한다.

충전 단자부(141)는 배터리 지지부(130)에 지지된 배터리부(110)의 제1 접속 단자(112)에 접속되는 부분으로서, 금속 등의 전기 전도성이 우수한 소재로 형성된다.

암부(142)는 충전 단자부(141)를 지지하는데, 암부(142)의 내부에는 충전 단자부(141)와 전기적인 연결을 수행하는 도선(142a)이 지나가도록 배치되어 있다.

암 지지부(143)는 암부(142)를 회동가능하게 지지한다. 이를 위해 암 지지부(143)에는 암부(142)의 일단(142b)이 끼워지도록 지지홀(143a)이 형성되어 있으며, 암부(142)의 일단(142b)과 암 지지부(143) 사이에는 암부(142)를 암 지지부(143)에 회동 방향으로 탄성 지지하는 탄성부(143b)가 설치된다.

본 실시예에 따르면 암부(142)의 일단(142b)과 암 지지부(143)의 지지홀(143a) 사이에는 베어링이 배치되지는 않았지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 암부(142)의 일단(142b)과 암 지지부(143)의 지지홀(143a) 사이에 베어링이 배치되어 암부(142)의 회전 운동을 좀 더 원활히 수행할 수도 있다.

충전 작용은 사용자 또는 제어부(미도시)가 한 쌍의 배터리 충전부(140)에 전원을 공급하여 진행되는데, 공급된 전원은 순차적으로 도선(142a), 충전 단자부(141) 및 제1 접속 단자(112)를 통해 배터리부(110)로 공급됨으로써 배터리부(110)의 충전이 수행되게 된다.

이하, 도 1, 도 16 내지 도 20을 참조하여, 본 실시예에 따른 배터리 교체 시스템(100)이 작동하는 모습을 살펴본다.

도 16 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 시스템에서 이동체의 배터리 장착부에 장착된 기존의 배터리부를 배터리 지지부에 배치된 새로운 배터리부로 교체하는 모습을 순차적으로 도시한 개략적인 도면이다.

구체적으로, 이하에서는 배터리 교체 작업의 순서에 따라 각 단계를 도시한 도면을 이용하여 설명한다.

우선, 도 1에는 새로운 배터리부(110N)가 배터리 지지부(130)의 상면(130a) 중 배터리 진입부(130b) 쪽에 올려져 지지되어 있으면서, 배터리 충전부(140)에 의해 충전이 되고 있는 상태가 도시되어 있다. 또한, 도 1에서 이동체(10)는 이미 장착되어 있는 배터리부(110M)의 교체를 위해 배터리 지지부(130)로 접근을 하고 있다(이하, 도 1에서의 화살표 방향으로 이동체(10)가 이동하는 것을 「전진」이라고 표현한다.). 이 때 이동체(10)의 저면에 설치되어 있는 배터리 장착부(120)에는 기존의 배터리부(110M)가 장착되어 있으며, 기존의 배터리부(110M)와 새로운 배터리부(110N)의 위치를 정확히 맞추기 위해 이동체(10)는 센서 장치(160)와 제어 장치(15)를 이용하여 전진 방향을 정밀히 조정하면서 접근한다. 이상과 같은 상태에서 기존의 배터리부(110M), 새로운 배터리부(110N), 배터리 장착부(120)의 상호 위치 관계는 도 10에 도시된 상태에 대응된다.

다음으로, 이동체(10)가 좀 더 전진을 하는 경우를 살펴본다. 도 16에는, 도 1에 도시된 상태에 비하여 이동체(10)가 좀 더 전진을 하여, 배터리 장착부(120)에 장착된 기존의 배터리부(110M)가 새로운 배터리부(110N)를 밀면서 나아가고 있는 상태가 도시되어 있다. 즉 이동체(10)가 더 전진을 하게 되면 기존의 배터리부(110M)가 새로운 배터리부(110N)에 부딪히는데, 그렇게 되면 새로운 배터리부(110N)와 기존의 배터리부(110M)는 배터리 지지부(130)의 제3 가이드부(131)를 따라 슬라이딩 이동하게 된다. 이 때에는 배터리 지지부(130)와 새로운 배터리부(110N) 사이의 마찰력이 작기 때문에, 새로운 배터리부(110N)에 닿는 기존의 배터리부(110M)의 고정핀 후퇴 버튼(114)에는 작은 힘만이 작용하게 된다. 따라서, 기존의 배터리부(110M)가 새로운 배터리부(110N)를 밀고 가기는 하지만, 그러한 미는 힘 정도로는 기존의 배터리부(110M)의 고정핀 후퇴 버튼(114)이 완전히 눌리지 않도록 탄성 부재(115c)가 설계되어 있기 때문에, 아직 기존의 배터리부(110M)의 고정핀(113)은 배터리 장착부(120)의 고정홀(123)로부터 분리되지 않게 된다. 따라서, 배터리 장착부(120)와 기존의 배터리부(110M)의 장착 상태는 아직까지 유지되게 된다.

다음으로, 이동체(10)가 좀 더 전진을 하는 경우를 살펴본다. 도 17에는, 도 16에 도시된 상태에 비하여 이동체(10)가 좀 더 전진을 하여, 새로운 배터리부(110N)가 움직임 제한부(132)에 걸려 더 이상 전진하지 못하는 상태가 도시되어 있다. 즉 이 상태에서는 움직임 제한부(132)의 마찰력을 이길 정도의 힘이 작용하지 않는 한 새로운 배터리부(110N)가 더 이상 앞으로 나가지 못하므로, 새로운 배터리부(110N)를 밀던 기존의 배터리부(110M)의 고정핀 후퇴 버튼(114)이 완전히 눌리게 되고, 그렇게 되면 배터리부(110M)의 고정핀(113)은 배터리 장착부(120)의 고정홀(123)로부터 분리되게 된다. 이상과 같은 상태에서 기존의 배터리부(110M), 새로운 배터리부(110N), 배터리 장착부(120)의 상호 위치 관계는 도 11에 도시된 상태에 대응된다. 한편, 이 때, 이동체(10)는 배터리 충전부(140)의 암부(142)를 밀게 되고, 암부(142)는 암 지지부(143)에 대해 회동되는데, 암부(142)가 회동하게 되면 암 지지부(143) 내의 탄성부(143b)가 탄성에너지를 저장하게 된다.

다음으로, 이동체(10)가 좀 더 전진을 하는 경우를 살펴본다. 도 18에는, 도 17에 도시된 상태에 비하여 이동체(10)가 좀 더 전진을 하여, 이동체(10)의 배터리 장착부(120)는 새로운 배터리부(110N)로 완전히 교체된 상태가 도시되어 있다. 이 때에는, 기존의 배터리부(110M), 새로운 배터리부(110N), 배터리 장착부(120)의 상호 위치 관계가, 도 12에 도시된 상태를 거쳐 도 13에 도시된 상태로 이행되는 상태에 대응된다. 이 때에는 새로운 배터리부(110N)의 고정핀(113)이 배터리 장착부(120)의 고정홀(123)의 위치에 도달하여, 탄성 부재(115c)의 탄성력에 의해 고정핀(113)이 전진하여 고정홀(123)에 끼워지게 된다. 그렇게 되면 새로운 배터리부(110N)는 배터리 장착부(120)에 안정적으로 고정되게 된다.

다음으로, 이동체(10)가 좀 더 전진을 하는 경우를 살펴본다. 도 19에는, 도 18에 도시된 상태에 비하여 이동체(10)가 좀 더 전진을 하여, 배터리 장착부(120)에 장착된 새로운 배터리부(110N)가 배터리 지지부(130)로부터 분리되기 시작하는 모습이 도시되어 있다. 이때에는 전술한 바와 같이 새로운 배터리부(110N)가 고정핀(113)에 의해 이동체(10)의 배터리 장착부(120)에 안정적으로 고정된 후의 상태이므로, 이동체(10)가 새로운 배터리부(110N)를 이동시키는 힘은 움직임 제한부(132)에 의해 걸리는 마찰력보다 더 크게 됨으로써, 새로운 배터리부(110N)는 배터리 지지부(130)로부터 용이하게 분리될 수 있게 된다.

다음으로, 이동체(10)가 좀 더 전진을 하는 경우를 살펴본다. 도 20에는, 도19의 상태에 비하여, 이동체(10)가 좀 더 전진을 하여, 배터리 장착부(120)에 장착된 새로운 배터리부(110N)가 배터리 지지부(130)로부터 완전히 분리된 모습을 도시한 도면이다. 이 때, 배터리 충전부(140)의 암부(142)는 탄성부(143b)의 탄성력에 의해 원래 위치로 복귀하여, 배터리 지지부(130)에 남겨진 기존의 배터리부(110M)에 대한 충전 작업을 시작하게 된다.

이상과 같이 설명한 배터리부(110)의 교체 과정은, 이동체(10)의 배터리 장착부(120)에 장착된 새로운 배터리부(110N)를 또 다른 배터리부로 교체 시에도 동일하게 진행된다. 즉, 배터리의 교체가 필요하여 배터리를 교체할 때에는, 전술한 배터리 교체 과정이 반복적으로 수행되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 배터리 교체 시스템(100)은, 배터리부(110)의 교체 시 전원의 공급이 유지될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 배터리 교체 시스템(100)은, 배터리부(110)의 고정핀(113)과 배터리 장착부(120)의 고정홀(123)의 존재로 인해, 필요 시 배터리부(110)와 배터리 장착부(120)의 장착 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 배터리 교체 시스템(100)은, 고정핀(113)을 구동시키는 고정핀 후퇴 버튼(114)의 존재로 인해, 배터리부(110)의 교체작업이 용이해지고 배터리부(110)의 교체작업의 자동화를 용이하게 할 수 있다. 즉, 배터리부(110)의 교체를 위해 새로운 배터리부(110N)를 단순히 기존의 배터리부(110M)에 닿도록 한 후, 배터리 장착부(120)를 움직이는 동작만으로 배터리부(110)의 장착 해제가 가능하기 때문에, 배터리부(110)의 교체가 용이해져 자동화 작업 전환이 수월하게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 배터리 교체 시스템(100)은, 배터리 지지부(130)를 이용하여 배터리부(110)의 교체를 수행하기 때문에 배터리 교체의 자동화에 유리하고 안정적인 배터리부(110)의 교체를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 배터리 교체 시스템(100)은, 배터리 충전부(140)를 이용하여 교체될 배터리부(110)의 충전도 수행하기 때문에, 사용자가 별도의 충전기를 사용하여 배터리부(110)의 충전을 수행할 필요가 없이, 배터리부(110)의 교체 작업 사이에 자동으로 배터리부(110)의 충전을 수행할 수 있다.

이하, 도 21 내지 도 23을 참조하여, 본 실시예의 일 변형예에 관한 배터리 장착 조립체(V2)에 관하여 설명하되, 본 발명의 실시예와 상이한 사항을 중심으로 하여 설명한다.

도 21은 본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 배터리 장착부에 배터리부가 장착된 배터리 장착 조립체의 모습을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 22는 본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 배터리 장착 조립체의 배터리부를 도시한 개략적인 사시도이며, 도 23은 본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 배터리 장착 조립체의 배터리 장착부의 저면부를 위쪽으로 도시한 개략적인 사시도이다.

본 실시예의 일 변형예에 따른 배터리 장착 조립체(V2)는, 배터리부(210)와 배터리 장착부(220)를 포함하는데, 배터리부(210)는 배터리 장착부(220)에 슬라이딩 움직임으로 장착된다.

도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 배터리부(210)는, 제1 가이드부(211), 제1 접속 단자(212), 고정핀(213), 고정핀 후퇴 버튼(214), 캠 기구(215)를 포함한다.

제1 가이드부(211)는 배터리부(210)의 슬라이딩 움직임을 가이드하는데, 제1 가이드부(211)는 배터리부(210)의 양 측면에 배치되고, 배터리부(210)의 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 연장되어 형성된 가이드 플랜지(211a)를 포함한다.

가이드 플랜지(211a)는 제2 가이드부(221)의 홈(221a)에 끼워져 배터리부(210)의 슬라이딩 움직임을 가이드하게 된다.

제1 접속 단자(212)는 배터리부(210)의 슬라이딩 움직임 방향(S)과 슬라이딩 움직임 방향(S)에 수직한 방향(R)으로 미리 결정된 간격을 두고 배치된다. 즉, 6개의 제1 접속 단자(212)가 배치되는데, 공급되는 전원이 직류인 경우 제1 접속 단자(212) 중 슬라이딩 움직임 방향(S)을 따라 배치되는 3개는 양극의 기능을 가지고, 나머지 3개는 음극의 기능을 가지는데, 각각 대응되는 제2 접속 단자(222)에 접속되게 된다.

제1 접속 단자(212)는 탄성 지지되도록 설치되는데, 제1 접속 단자(212)가 탄성 지지되도록 설치되는 구조는 본 실시예의 제2 접속 단자(122)가 설치된 구조를 그대로 이용할 수 있으므로, 여기서 자세한 설명은 생략한다.

제1 접속 단자(212)는 전기 도전성의 소재로 형성되는데, 그 배치 위치는, 배터리부(210)의 교체 시에도 제2 접속 단자(222)와의 전기적인 접속이 계속 유지되도록 배치한다. 즉, 한 쌍의 제1 접속 단자(212)는 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 다른 한 쌍의 제1 접속 단자(212)와 소정의 간격(D2)을 두고 배치되고, 다른 한 쌍의 제1 접속 단자(212)는 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 또 다른 한 쌍의 제2 접속 단자(212)와 소정의 간격(D3)을 두고 배치되며, 도 23에 도시된 바와 같이 제2 접속 단자(222)는 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 연장되어 배치되므로, 배터리부(210)의 교체 시 제1 접속 단자(212)는 제2 접속 단자(222)와의 전기적인 접속이 계속 유지되게 된다.

본 실시예의 일 변형예에 따른 배터리부(210)의 구성 중 고정핀(213), 고정핀 후퇴 버튼(214), 캠 기구(215)는, 본 실시예의 고정핀(113), 고정핀 후퇴 버튼(114), 캠 기구(115)의 구성과 거의 동일하므로 여기서 자세한 설명은 생략한다.

한편, 도 21 및 도 23에 도시된 바와 같이, 배터리 장착부(220)는, 제2 가이드부(221), 제2 접속 단자(222), 고정홀(223)을 포함한다.

배터리 장착부(220)는 배터리 장착 조립체(V2)가 적용되는 이동 통신 장치, 로봇 등의 기기에 설치되는 부분이다.

제2 가이드부(221)는 배터리부(210)의 슬라이딩 움직임을 가이드하는데, 제2가이드부(221)는 배터리부(210)의 양 측면에 배치되며, 배터리부(210)의 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 연장되어 형성된 홈(221a)을 포함한다.

제2 접속 단자(222)는 배터리 장착부(220)의 면들 중 배터리부(210)와 마주보는 면(220a)에 배치되며, 배터리부(210)의 제1 접속 단자(212)에 접속된다.

제2 접속 단자(222)는 배터리부(210)의 슬라이딩 움직임 방향(S)으로 연장되도록 배치된다. 제2 접속 단자(222)는 2열로 서로 평행하게 배치되는데, 공급되는 전원이 직류인 경우 각각의 열은 양극과 음극의 기능을 가진다.

제2 접속 단자(222)는 전기 도전성의 소재로 형성되는데, 제2 접속 단자(222)의 배치 길이는, 후술하는 바와 같이 배터리부(210)의 교체 시에도 제1 접속 단자(212)와의 전기적인 접속이 계속 유지되도록 충분한 길이로 형성한다.

한편, 고정홀(223)은 배터리 장착부(220)의 면들 중 배터리부(210)와 마주보는 면(220a)에 형성되는데, 배터리부(210)의 장착 시 고정홀(223)에는 고정핀(213)이 끼워지게 된다.

고정핀(213)이 고정홀(223)에 끼워지게 되면, 배터리부(210)는 배터리 장착부(220)에 안정적으로 고정되게 된다.

한편, 배터리 장착부(220)의 부분 중 배터리부(210)가 슬라이딩 진입하는 부분에는 제2 경사면(220a_1)이 형성된다. 그러한 제2 경사면(220a_1)은 배터리부(210)가 진입할 때 고정핀(213)의 단부와 부딪히는데, 그 때 큰 충격 없이 고정핀(213)을 후퇴시킴으로써 배터리부(210)의 슬라이딩 이동을 돕는 기능을 수행하게 된다.

이상에서 설명한 본 실시예의 일 변형예에 따른 배터리 장착 조립체(V2)의 배터리부(210) 및 배터리 장착부(220)는, 전술한 배터리 교체 시스템(100)의 배터리부(110) 및 배터리 장착부(120)를 대체하여 적용될 수 있다. 즉, 배터리부(210)는 배터리 지지부(130)의 상면(130a)에 올려져 지지되고, 배터리 충전부(140)에 의해 충전될 수 있다. 다만 그 경우 배터리 충전부(140)의 충전 단자부(141)의 형상은 제1 접속 단자(212)와 접촉하여 안정적으로 충전이 가능한 형상으로의 적절한 설계 변경이 필요하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 실시예의 일 변형예에 따른 배터리 장착 조립체(200)는, 배터리부(210)의 교체 시 전원의 공급이 유지될 수 있다.

또한, 본 실시예의 일 변형예에 따른 배터리 장착 조립체(V2)는, 배터리부(210)의 고정핀(213)과 배터리 장착부(220)의 고정홀(223)의 존재로 인해, 배터리부(210)의 교체작업을 진행하지 않을 때에는 배터리부(210)의 장착 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 본 실시예의 일 변형예에 따른 배터리 장착 조립체(V2)는, 고정핀(213)을 구동시키는 고정핀 후퇴 버튼(214)의 존재로 인해, 배터리부(210)의 교체작업이 용이해지고 배터리부(210)의 교체작업의 자동화를 용이하게 할 수 있다. 즉, 배터리부(210)의 교체를 위해 새로운 배터리부를 단순히 기존의 배터리부에 닿도록 한 후 새로운 배터리부를 밀게 하는 동작만으로 배터리부의 장착 해제가 가능하기 때문에, 배터리부의 교체가 용이해져 자동화 작업 전환이 수월하게 된다.

이상과 같이 살펴본 구성, 작용 및 효과 외의 본 실시예의 일 변형예에 따른 배터리 장착 조립체(V2)의 구성, 작용 및 효과는, 상기 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장착 조립체(V1) 및 그 제조 방법의 구성, 작용 및 효과와 동일하므로, 본 설명에서는 생략하기로 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.