KR0184332B1 - 전자기적으로 차폐된 유도 충전 장치 - Google Patents

전자기적으로 차폐된 유도 충전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 예를 들면, 전기 차량(12)의 배터리(15) 충전용의 전자기적으로 차폐된 유도 충전 장치(10)에 관한 것이다. 유도 충전 장치(10)는 유도 충전 커플러(20) 및 상기 전기 차량(12)에 배치되고 상기 전기 차량(12)의 배터리(15)에 결합된 충전 포트(11)를 구비한다. 충전 커플러(20)는 중심 자기 코어(24), 및 상기 중심 자기 코어(24) 주위에 배치된 1차 권선(25)을 구비한다. 충전 케이블(26)은 에너지를 충전 커플러(20)에 결합시키기 위해 1차 권선(25) 및 외부 전원(27)간에 결합된다. 플라스틱 커플러 하우징(22)은 핸들(23)을 제공하도록 구성되는 2개의 메이팅 커플러 핼브즈(22a,22b)를 갖도록 제공되며, 상기 메이팅 커플러 핼브즈(22a,22b)는 1차 권선(25) 및 중심 자기 코어(24)를 둘러싸고 핸들(23)에 충전 케이블(26)을 고정한다. 복수의 금속화된 리브(28)는 충전 케이블(26)의 외측 차폐 브레이드(29)와 결합되도록 핸들(23)에 배치된다. 도전성 플라스틱 스트립(31)은 커플러(20)의 외측 부분을 따라 핸들(23)과 1차 권선(25)간에 배치된다. 충전 포트(11)는 유도 충전 커플러(20)가 삽입되는 개구(14)를 갖는다. 복수의 금속화된 전자기 간섭(EMI) 핑거(16)는 개구(14) 내로 돌출되며 커플러(20)가 충전 포트(11) 내로 삽입될때 도전성 플라스틱 스트립(31)과 결합된다. 도전성 플라스틱 스트립(31)과 EMI 핑거(16)의 결합은 충전 장치(10)의 완전한 EMI 차폐를 제공한다.

Description

전자기적으로 차폐된 유도 충전 장치
제1도는 본 발명의 원리에 따른 유도 충전 커플러의 분해 사시도.
제2도는 충전 포트로 삽입되는 제1도의 유도 충전 커플러를 포함하는 유도 충전 장치의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 전기 차량 14 : 개구
15 : 배터리 16 : 핑거
20 : 충전 커플러 23 : 핸들
24 : 중심 자기 코어 25 : 1차 권선
26 : 충전 케이블 31 : 도전성 플라스틱 스트립
본 발명은 유도 충전기(inductive chargers)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 차량 등의 도전성 플라스틱 EMI 접지를 이용하는 유도 충전 장치(inductive charging apparatus)에 관한 것이다.
본 발명의 양수인은 전기 차량등의 전기 배터리 충전용의 유도 충전 시스템을 설계, 개발 및 제작하였다. 본 발명의 양수인에 의해 개발된 초기의 유도 커플러는 차폐를 제공하는 접지 기능이 좋지 못했다. 초기에 개발된 커플러는 순수 플라스틱으로 만들어져 있었기 때문에 EMI 차폐를 제공하지 못했다. 따라서, FCC 및 고객의 EMI 요구 조건에 부응하지 못했다.
본 발명의 목적은 차량 등의 도전성 플라스틱 EMI 접지를 이용하는 유도 충전 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전기 차량의 배터리 충전용의 전자기적으로 차폐된 유도 충전 장치를 제공한다. 유도 충전 장치는 유도 충전 커플러, 및 전기 차량에 설치되며 전기 차량의 배터리에 결합된 충전 포트를 포함한다. 충전 커플러는 중심 자기 코어 및 중심 자기 코어 주위에 배치된 1차 권선을 포함한다. 충전기 케이블은 1차 권선과 외부 전원간에 결합되어, 에너지를 충전 커플러에 결합시킨다. 플라스틱 커플러 하우징은 핸들을 제공하도록 구성되는 2개의 메이팅 커플러 핼브즈(mating coupler halves)를 갖도록 제공되며, 메이팅 커플러 핼브즈는 1차 권선 및 중심 자기 코어를 둘러싸고 핸들에 충전 케이블을 고정한다. 복수의 금속화된 리브는 핸들에 배치되어 있으며, 충전 케이블의 외측 차폐 브레이드와 결합된다. 도전성 플라스틱 스트립은 커플러의 외측 부분을 따라 핸들과 1차 권선간에 배치된다.
충전 포트는 유도 충전 커플러가 삽입되는 개구를 갖는다. 복수의 금속화된 전자기 간섭(EMI) 핑거는 개구내로 돌출되며 커플러가 충전 포트내로 삽입될때 도전성 플라스틱 스트립과 결합된다. 도전성 플라스틱 스트립과 EMI 핑거가 결합되면 충전 장치의 완전한 EMI 차폐가 제공된다.
유도 충전 장치는 예를 들면, 유도 결합에 의해 차량 배터리로 전력이 전달되는 매체를 제공한다. 커플러의 외측상의 도전성 플라스틱 스트립은 전자기 간섭(EMI) 차폐를 제공하기 위해 메이팅 충전 포트에 360°접지 접속을 제공한다.
본 발명의 커플러는 그것이 전기 차량의 충전 배터리로 전력을 전달하는데 사용될때 사용자에게 안전감을 제공하도록 설계되었다. 이 커플러는 종래에 컨넥터에 전력을 전달하는데 일반적으로 사용되는 것과 같은 노출된 금속 접촉부가 없는 플라스틱으로 만들어졌다. 이 커플러는 플라스틱으로 만들어졌지만, 노출된 금속없이 비유도성 솔리드 접지 접속(noninductive solid ground connection)을 제공한다.
본 발명의 커플러는 전기 차량용 유도 충전기에 사용될 수 있다. 본 발명의 커플러는 본 발명의 양수인에 의해 제작된 6.6kw 충전기, 1.5kw 충전기, 및 25 내지 50kw 충전기용으로 설계되었다. 또한, 이 커플러는 200kw까지 매우 높은 전력을 제공하는 충전기와 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 여러가지 특징 및 장점은 첨부한 도면과 관련한 다음의 상세한 설명과 관련하여 용이하게 이해될 수 있으며, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도면들을 참조하면, 제1도는 본 발명의 원리에 따른 유도 충전 커플러(20)의 분해 사시도를 나타내며, 제2도는 예를 들면 전기 차량(12) 내에서 충전 포트(11)로 삽입되는 제1도의 유도 충전 커플러(20)를 포함하는 유도 충전 장치(10)의 단면도이다.
충전 포트(11)는 유도 충전 커플러(20)가 삽입되는 개구(14)가 구비된 하우징(13)을 포함한다. 충전 포트(11)는 수용되어 있는 전기 차량(12)의 배터리(15)에 결합된다. 충전 포트(11)는, 개구(14) 내로 돌출하며 유도 충전 커플러(20)를 가압하는 복수의 금속화된(metalized) 전자기 간섭(EMI) 핑거(16)를 포함한다. EMI 핑거(16)는 예를 들면 주석 도금된 구리로 될 수 있다.
유도 충전 커플러(20)는 핸들 (23)을 제공하도록 구성되는 2개의 메이팅 커플러 핼브즈(22a,22b)가 구비된 플라스틱 커플러 하우징(22)으로 구성된다. 유도 충전 커플러(20)는 예를 들면 페라이트로 구성될 수도 있는 중심 자기 코어(24) 또는 퍽(puck;24)으로 구성된다. 1차 권선(25)은 중심 자기 코어(24) 주위에 배치된다. 충전 케이블(26), 또는 다른 전류 전송 수단(26)은 1차 권선(25) 및 외부 전원(27)에 접속되어 충전 커플러(20)에 에너지를 결합시킨다. 충전 커플러(20)는 충전 포트(11)의 개구(14) 내로 삽입되어 외부 전원(27)으로부터 배터리(15)로 전류를 결합시키도록 설계된다.
유도 충전 커플러(20)의 메이팅 커플러 핼브즈(22a,22b)는 1차 권선(25) 및 중심 자기 코어(24)를 둘러싸고, 핸들(23)에 충전 케이블(26)을 고정한다. 핸들(23)은 충전 케이블(26)의 외측 차폐 브레이드(29)와 결합되는 복수의 금속화된 리브(28)를 포함한다. 도전성 플라스틱 스트립(31)은 커플러(20)의 외측 부분을 따라 핸들(23)과 1차 권선(25) 간에 배치된다. 도전성 플라스틱 스트립(31)은 커플러(20)가 충전 포트(11) 내로 삽입될때 금속화된 전자기 간섭(EMI) 핑거(16)와 결합된다. 장력 완화 부재(32)는 핸들(23)에서 나와 있는 지점에서 2개의 메이팅 커플러 핼브즈(22a,22b)에 의해 고정되는 충전 케이블(26)을 둘러싸고 있다.
커플러 하우징(22)은 삽입 몰딩 처리에 의해 만들어진다. 먼저, 도전성 플라스틱 스트립(31)이 몰드된 후 몰드내에 삽입되어 전체 커플러 하우징(22)이 제조된다. 커플러(20)는 2개의 핼브즈(22a,22b)에서 만들어진다. 커플러 핼브즈(22a,22b)의 내측벽은 금속 피복되어 커플러(20)가 완전히 차폐되고 충전 케이블(26)의 차폐된 외측 차폐 브레이드(29) 및 도전성 플라스틱 스트립(31)에 내부적으로 접속될 수 있다. 커플러(20)는 2개의 커플러 핼브즈(22a,22b)가 접합, 또는 초음파 용접 방법에 의해 서로 결합된 후에 케이블 차폐 브레이드(29)와 접촉하는, 커플러 하우징(22)의 핸들(23) 내측에 금속화된 리브(28)를 구비한다. 커플러(20)의 도전성 플라스틱 스트립(31)은 충전 케이블(26)의 외측 브레이드 차폐부(29)에 접지된다. 커플러(20)가 차량에 배치된 충전 포트(11)에 삽입될때 도전성 플라스틱 스트립(31)은 충전 포트(11)내의 주석 도금된 구리 EMI 핑거(16)와 접촉한다. 핑거(16)는 차량(12)의 샤시그라운드에 부착된다. 브레이드 차폐부(29)를 통한 충전 포트의 하우징(13)으로부터 전원(27)까지의 오프 보드(off board) 접속에 대한 저항은 통상 2 오옴 이하이다. 도전성 플라스틱 스트립(31)은 1GHz 충전 주파수까지 45dB 이상 감쇄할 수 있다.
이제까지 차량 응용용 도전성 플라스틱 EMI 차폐를 사용하는 신규한 유도 충전 장치를 기술하였다. 상술한 실시예는 본 발명의 원리의 장치를 나타내는 많은 특정 실시예중 몇몇에 불과함을 이해하여야 한다. 명백히, 본 기술분야에 숙련된자는 본 발명의 영역을 벗어남이 없이 많은 다른 구성이 용이하게 고안될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 전기 차량(12)의 배터리 충전용 유도 충전 장치(10)에 있어서, 유도 충전 커플러(20), 및 상기 전기 차량(12)에 배치되며 상기 전기 차량(12)의 배터리(15)에 결합된 충전 포트(11)를 구비하며, 상기 유도 충전 커플러(20)는, 중심 자기 코어(24); 상기 중심 자기 코어(24) 주위에 배치된 1차 권선(25); 상기 1차 권선(25)과 외부 전원(27) 간에 결합되어 있으며, 에너지를 상기 충전 커플러(20)에 결합시키는 충전 케이블(26); 핸들(23)을 제공하도록 구성되는 2개의 메이팅 커플러 핼브즈(22a,22b) - 상기 메이팅 커플러 핼브즈(22a,22b)는 상기 1차 권선(25) 및 상기 중심 자기 코어(24)를 둘러쌈 - 를 구비하며, 상기 핸들(23)에 상기 충전 케이블(26)을 고정하는 플라스틱 커플러 하우징(22); 상기 핸들에 배치되어, 상기 충전 케이블(26)의 외측 차폐 브레이드(29)와 결합된 복수의 금속화된 리브(28); 상기 커플러(20)의 외측 부분을 따라 상기 핸들(23)과 1차 권선(25) 간에 배치된 도전성 플라스틱 스트립(31)을 구비하고, 상기 충전 포트(11)는, 유도 충전 커플러(20)가 삽입되는 개구(14); 상기 개구(14) 내로 돌출하며 상기 커플러(20)가 상기 충전 포트(11) 내로 삽입될때 상기 도전성 플라스틱 스트립(31)과 결합되는 복수의 금속화된 전자기 간섭(EMI) 핑거(16)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유도 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 EMI 핑거(16)는 주석 도금된 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중심 자기 코어(24)는 페라이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 핸들(23)에서 나와 있는 지점에서 상기 2개의 메이팅 핼브즈(22a,22b)에 의해 고정되는 충전 케이블(26)을 둘러싸는 장력 완화 부재(32)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유도 충전 장치.
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