KR101087771B1

KR101087771B1 - 모듈화된 전기자동차용 급전장치 및 급전선 배치방법

Info

Publication number: KR101087771B1
Application number: KR1020090130493A
Authority: KR
Inventors: 조동호; 임춘택; 박경민; 송보윤; 최주영; 공병오; 손성준; 임채훈
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-11-30
Also published as: KR20110073760A

Abstract

본 발명은 모듈화된 전기자동차용 급전장치 및 급전선 배치방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도로의 진행방향을 따라 일정한 간격을 두고 도로의 진행방향과 수직을 이루는 방향으로 배치된 복수 개의 자극을 구비하고, 도로 진행방향에 수직인 폭을 매우 작게 한 급전코어와 도로의 진행방향을 따라 서로 이웃하는 상기 급전코어의 자극이 다른 극성을 갖도록 배치되는 급전선을 포함하며, 모듈화를 통해서 각각의 모듈을 ON/OFF 제어할 수 있는 전기자동차용 급전장치 및 급전선 배치방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 도로면과 집전장치 사이의 공극간격을 크게 하고 자동차의 운행방향의 좌우 치우침인 조향편차의 허용폭을 충분히 허용하면서도, 급전코어를 I자형으로 함으로써 급전선로의 폭을 현격히 줄여 도로 설치 비용과 시간을 크게 절감할 수 있고, 도로 측면에서 관측되는 전자기장(EMF) 발생량을 현저하게 줄일 수 있다. 또한 급전선로를 단위 모듈화하고 각각의 단위 선로 모듈을 ON/OFF 시킴으로써 불필요한 전력낭비를 줄이고 전자기장(EMF)의 영향을 최소화할 수 있고, 케이블을 코어의 형상에 가깝게 감음으로써 급전선로를 도로환경으로부터 보호하기 위한 유리섬유보강 플라스틱 (FRP, fiber reinforced plastic) 관의 비용을 줄이며, 각 코어 자극마다 급전선을 2회 이상 감음으로써 출력을 높일 수 있다.

전기자동차, 급전장치, 비접촉 전력전달, 모듈화

Description

모듈화된 전기자동차용 급전장치 및 급전선 배치방법{MODULE-STRUCTURED POWER SUPPLY DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLE AND WINDING METHOD OF POWER CABLE THEREFOR}

도 1은 공극간격이 커져도 자기저항이 줄어들 수 있는 초박형 급전/집전장치를 나타내는 도면이다. 급전선이 한 개(112)인 모노레일의 경우의 정면도(110)와 평면도(120), 그리고 급전선이 두 개(131, 132)인 듀얼레일의 경우의 정면도(130)와 평면도(140)가 도시되어 있다. 이러한 방식으로 KAIST는 2009년 6월과 8월에 일반도로를 주행하는 전기버스와 승용차(SUV)에 부착하여, 공극간격을 16cm 이상 크 게 하면서 시스템 전력효율 70% 이상을 달성한 바 있다. 급전장치의 도로매설 깊이까지 고려하면 약 20cm의 공극간격을 달성한 것으로 집전장치의 좌우편차 허용폭도 20~40cm에 달해, 실용화에 근접한 것으로 평가된다.

그런데, 이 방식의 문제점은 급전레일 폭이 원하는 공극간격의 약 2배 이상이 되어야 한다는 것이다. 급전레일 폭이 30cm이하로 줄어들게 되면 급전장치(111)의 한쪽 자극에서 나온 자장(114)이 다른 자극으로 곧바로 들어가기가 쉬워져서 집전장치(113)를 경유하지 않게 되어 전력전달이 잘 이뤄지지 않는다. 따라서, 원하는 공극간격이 25cm이면 급전레일 폭은 50cm 정도가 되어야 한다. 즉, 모노레일(110, 120)의 경우에는 급전장치의 폭이 급전레일의 폭과 같은 50cm이지만, 듀얼레일(130, 140)의 경우에는 급전장치의 폭이 급전레일의 2배인 100cm나 된다. 이와 같이 급전장치의 폭이 지나치게 커지면, 코어의 재료비와 도로 공사비용도 증가하고 차량 측면방향의 전자기장(EMF)의 세기도 커져서 허용기준치(20kHz 대에서 62.5mG 이하)를 만족시키기 쉽지 않게 된다.

이 방식의 또다른 문제점은 공극간격이 커지면 집전장치의 폭도 따라서 커져야 한다는 점이다. 집전장치의 폭은 급전장치의 폭보다 좌우로 공극간격만큼 더 커져야 함은 물론 차량 좌우방향 조향편차 허용치만큼 추가되어야 한다. 예컨대, 공극간격이 25cm이고 조향편차가 30cm라면, 듀얼레일의 집전장치 폭은 25cm(공극) x 2배 x 2(듀얼) + 25cm(공극) x 2(좌/우) + 30cm(조향편차) x 2(좌/우) = 210cm에 달하게 된다. 이는 통상적인 버스의 전장 폭에 해당하며, 승용차의 경우에는 이 조건을 만족할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 도로면과 집전장치 사이의 공극간격을 크게 하고 자동차의 운행방향의 좌우 치우침인 조향편차의 허용폭을 충분히 허용하면서도, 급전코어를 I자형으로 함으로써 급전선로의 폭을 현격히 줄여 도로 설치 비용과 시간을 크게 절감할 수 있으며, 도로 측면에서 관측되는 전자기장(EMF) 발생량을 현저하게 줄이는데 그 목적이 있다. 또한 급전선로를 단위 모듈화하고 각각의 단위 선로 모듈을 ON/OFF 시킴으로써 불필요한 전력낭비를 줄이고 전자기장(EMF)의 영향을 최소화하고, 케이블을 코어의 형상에 가깝게 감음으로써 급전선로를 도로환경으로부터 보호하기 위한 유리섬유보강 플라스틱 (FRP, fiber reinforced plastic) 관의 비용을 줄이며, 각 코어 자극마다 급전선을 2회 이상 감음으로써 출력을 높일 수 있게 하는데 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기자동차에 자기유도방식으로 전력을 공급하는 모듈화된 급전장치의 급전모듈의 각 급전코어 자극에 홀수회 급전선을 감는 방법은, (a) 급전선(이하 '제1 급전선'이라 한다)을 급전모듈의 좌측단 위쪽으로부터 우측단까지 배치하되, 각 급전코어 자극 사이에서 지그재그형으로 배치하는 단계; (b) 상기 제1 급전선을 상기 급전모듈의 맨 우측 자극의 우측면에서 자극을 감은 후 상기 급전모듈의 좌측단까지 연장하되, 각 급전코어 자극 사이에서 상기 단계(a)에서 배치된 급전선과 교차되는 방식으로 지그재그형으로 배치하는 단계; (c) 상기 제1 급전선을 상기 급전모듈의 맨 좌측 자극의 좌측면에서 자극을 감고 상기 급전모듈의 우측단까지 지그재그형으로 배치한 후 급전모듈의 우측단에서 빠져나가도록 배치하는 단계; 및 (d) 상기 제1 급전선 이외의 급전선(이하 '제2 급전선'이라 한다)을 상기 급전모듈의 좌측단 아래쪽으로부터 우측단까지, 상기 단계(a) 내지 단계(c)와 동일한 방식으로 배치하는 단계를 포함한다.
상기 단계(b)와 단계(c) 사이에, (b1) 상기 단계(a)에서 단계(b)까지의 과정을 정수회 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전기자동차에 자기유도방식으로 전력을 공급하는 모듈화된 급전장치의 급전모듈의 각 급전코어 자극에 짝수회 급전선을 감는 방법은, (a) 급전선(이하 '제1 급전선'이라 한다)을 급전모듈의 좌측단 위쪽으로부터, 상기 급전모듈의 n개의 자극 중 n/2번째 자극(이하 '중간 자극'이라 한다)의 우측단까지 배치하되, 각 급전코어 자극 사이에서 지그재그형으로 배치하는 단계; (b) 상기 제1 급전선을 상기 중간 자극의 우측면에서 자극을 감은 후 상기 급전모듈의 좌측단까지 연장하되, 각 급전코어 자극 사이에서 상기 단계(a)에서 배치된 급전선과 교차되는 방식으로 지그재그형으로 배치하는 단계; (c) 상기 제1 급전선을 상기 급전모듈의 맨 좌측 자극의 좌측면에서 자극을 감고 상기 급전모듈의 우측단까지 지그재그형으로 배치한 후 급전모듈의 우측단에서 빠져나가도록 배치하는 단계; 및 (d) 상기 제1 급전선 이외의 급전선(이하 '제2 급전선'이라 한다)을 상기 급전모듈의 우측단 위쪽으로부터 좌측단으로, 상기 단계(a) 내지 단계(c)와 동일한 방식으로 배치하는 단계를 포함한다.
상기 단계(b)와 단계(c) 사이에, (b1) 상기 단계(a)에서 단계(b)까지의 과정을 짝수회 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
각 급전코어 자극 사이에서 지그재그형으로 배치되는 둘 이상의 급전선은, 서로 상하방향으로 교차되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전기자동차에 자기유도방식으로 전력을 공급하는 모듈화된 급전장치는, 하나 이상의 자극 및 전후 양단에 급전선 체결부를 구비한 다수의 급전코어 모듈이 도로 진행방향을 따라 연결되어 이루어진 급전코어; 도로 진행방향을 따라 상기 급전코어의 서로 이웃하는 자극이 다른 극성을 갖도록 배치되되, 상기 급전선 배치방법으로 배치된 급전선; 및 상기 급전코어 모듈을 개별적으로 온오프 제어하기 위한 공통선을 포함한다.
상기 급전코어는, 도로진행방향에 수직인 폭이 상기 자극 중심간 간격(이하 '자극간격'이라 한다)의 2분의 1 이하일 수 있다.
상기 각 급전코어 모듈은, 상기 각 급전코어 모듈 양단에 돌출된 급전선이 상기 급전선 체결부에 의해 체결됨으로써 서로 연결될 수 있다.
상기 자극의 도로진행방향의 길이는, 상기 이웃한 자극의 인접 단부 간 거리의 2배 이상일 수 있다.
상기 급전코어는, 각 급전코어 모듈 간의 체결각도 조절에 의해, 직진방향을 향하거나, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 굽어진 형태가 되도록 구성될 수 있다.
상기 급전코어 및 급전선은, 도로환경으로부터 보호되도록 유리섬유보강 플라스틱(FRP, fiber reinforced plastic) 관 내부에 수용될 수 있다.
상기 각 급전코어 모듈은, 공통선을 이용하여, 전기자동차가 그 위로 지나갈 때만 전력 공급 상태가 ON으로 제어될 수 있다.

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본 발명에 의하면, 도로면과 집전장치 사이의 공극간격을 크게 하고 자동차의 운행방향의 좌우 치우침인 조향편차의 허용폭을 충분히 허용하면서도, 급전코어를 I자형으로 함으로써 급전선로의 폭을 현격히 줄여 도로 설치 비용과 시간을 크게 절감할 수 있으며, 도로 측면에서 관측되는 전자기장(EMF) 발생량을 현저하게 줄이는 효과가 있다. 또한 급전선로를 단위 모듈화하고 각각의 단위 선로 모듈을 ON/OFF 시킴으로써 불필요한 전력낭비를 줄이고 전자기장(EMF)의 영향을 최소화하고, 케이블을 코어의 형상에 가깝게 감음으로써 급전선로를 도로환경으로부터 보호하기 위한 유리섬유보강 플라스틱 (FRP, fiber reinforced plastic) 관의 비용을 줄이며, 각 코어 자극마다 급전선을 2회 이상 감음으로써 출력을 높이는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 한 다. 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.

도 2는 I자형 급전코어를 중심으로 전기자동차용 급전선을 지그재그 모양으로 감은 구조의 전기자동차용 급전장치(100)가 설치된 급전선로의 평면도이다.

본 도면은 I자형(I shape slim type) 급전장치의 일 실시예(100)를 나타내는 도면으로서, 급전선로의 폭(151)을 매우 작게, 즉, 자극간격(152)의 2분의 1 이하로 한 경우의 일 실시예이다. 자극간격(152)이란 자극(102)의 중심간 간격을 의미하며, 급전선로의 폭(151)이란, 도면에서 보는 바와 같이, 급전선을 포함하는 급전코어(101)가 도로진행방향에 수직인 방향으로 차지하는 길이를 의미하며, 이하 모든 도면에서 그와 같은 의미로 사용된다. 자극(102)은 급전코어(101)의 일부로서, 자기장이 나오고 들어가는 부분을 의미하며, 이하에서 '급전코어'라는 용어는, 급전코어(101) 및 자극(102)을 일체로 하여 칭하는 용어로 쓰기로 한다.

'I자형'이라는 명칭을 사용한 이유는 급전코어(101)를 도로진행방향에 수직인 단면으로 자른 단면을 나타내는 정면도의 형상이 'I'자형이기 때문이다. 본 도면에는 정면도가 도시되지 아니하였으나, 도 4를 참조하면, 정면도에서 급전코어(101)의 형태가 'I'자형인 것이 명백히 도시되어 있다.

급전코어(101)의 각 자극(magnetic pole)(102)에 자력선이 N극, S극이 교대 로 발생할 수 있도록 급전코어(101) 위에 급전선(103)이 구비되며, 급전선이 1개이면 모노레일, 2개이면 듀얼레일에 해당한다. 듀얼레일의 경우, 두 급전선에는 서로 반대방향의 전류가 흐르게 되며, 본 도면은 두 개의 급전선(103)이 설치되는 듀얼레일(dual rail)의 일실시예이다. 이와 같이 하여 급전선로의 폭(151)은 10cm 이하로 줄어들 수 있는데, 이렇게 하더라도 도로에 매설된 급전장치의 자극(102) 윗 단부와 차량하부에 설치된 집전장치 사이의 간격, 즉 공극간격을 20cm이상으로 하는데는 아무런 문제가 없다. 측면에서 보면 급전선의 가설방향이 도로 진행방향과 거의 같아서 급전선과 급전코어가 도로진행방향으로 거의 같이 매설되는 형태를 가진다. 그런데, 이렇게 급전선로의 폭(151)이 줄어들더라도 전달되는 전력이 급전선로의 폭에 정비례하여 감소하지는 않는다. 급전선로의 면적 감소보다 전력감소가 작다면 그만큼 비용 대 효과의 측면에서는 유리해진다.

본 도면의 경우는 I자형 집전장치에서 자극(magnetic pole)(102)의 면적을 넓히기 위해 도로진행방향으로 자극(102)을 길게 한 경우의 실시예를 나타내는 도면이다. 이렇게 하면 급전장치(100)에서 나온 자속이 공극간격의 2배 이상 넓은 집전모듈의 폭에 의해 집속이 되어 자기회로 저항이 줄어들게 된다. 즉, 급전선로의 폭(151)이 좁더라도 도로진행방향으로 자극의 길이를 길게 해주면 원활히 전력전달이 이루어질 수 있다. 여기서 집전모듈이란 집전코어와 그에 포함된 집전선 및 전자장치를 포함하는 용어로 사용하기로 한다.

추가적으로 전력전달 효율을 더 높이기 위해 필요한 경우 급전선로의 폭을 10~20cm 정도로 다소 더 넓힐 수도 있다. 하지만, 앞서 언급한 것처럼 급전선로의 폭을 넓히는 데 따른 전력전달 용량 증가는 크지 않으며, 코어의 포화 자속밀도를 낮추는데 유효할 뿐이다.

도 2는 각 코어자극(102)을 두 개의 급전선(103)에 의해 한 번씩 감은 경우의 실시예를 도시하였으나, 본 발명에서는 2회 이상씩 감는 방법을 제안하며, 그 방법은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다.

도 3은 전기자동차용 I자형 급전장치(100)의 급전코어 모듈(210) 간 체결 형태를 나타내는 평면도이다. 각 급전선(103)을 급전선 체결부(커넥터)(107)로 연결한 뒤 볼트를 이용하여 커넥터끼리 체결한다. 도로 여건에 따라 모듈간 접합 부위가 좌우 혹 상하 이동이 가능하도록 한다. 공통선(도 4 참조)(104)을 통하여 모듈화된 각 급전장치 세그먼트(급전코어 모듈)(210)를 개별적으로 ON/OFF 제어할 수 있도록 하여, 불필요한 전력낭비를 줄이고 전자기장(EMF)의 영향을 최소화할 수 있다.

도 4는 도 2의 급전선로, 즉 I자형 급전코어를 중심으로 전기자동차용 급전선을 지그재그 모양으로 감은 구조로서 공통선을 포함하는 전기자동차용 급전장치(100)가 설치된 급전선로의 정면도이다.

도 4와 같이 급전코어(101)를 I자형으로 설치하고 급전선(103)을 급전코어를 중심으로 지그재그 모양으로 감은 후 유리섬유보강 플라스틱(FRP, fiber reinforced plastic)관(105)에 삽입한다. 급전선로 모듈 아래에는 공통선 및 신호 선 케이블(104)을 FRP관에 삽입할 수 있는데 경우에 따라 도로를 깊이 파서 추가 삽입이 가능하다. 특히 공통선(104)을 통하여, 모듈화된 각 급전장치 세그먼트(급전코어 모듈)를 개별적으로 ON/OFF 제어할 수 있도록 하여, 불필요한 전력낭비를 줄이고 전자기장(EMF)의 영향을 최소화할 수 있다.

도 5는 급전선을 3번 감을 경우의 급전모듈 구성의 실시예를 나타낸 도면이다. 본 도면은 8 개의 급전코어 자극(102)으로 구성된 급전모듈의 실시예를 나타내고 있다.

모듈 간 체결을 위해 좌측에서 들어온 급전선은 우측으로 빠져나가야 하므로 제1 급전선 배치에 관한 도면(510)과 같이 좌측 위쪽에서 들어온 케이블을 한 바퀴 반 감음으로써 우측 아래쪽으로 빠져나가게 한다. 즉 좌측 위쪽에서 들어온 제1 급전선(511)을 오른쪽 방향으로 지그재그형으로 배치하고(511), 맨 우측 자극의 우측단에서 자극을 감은 후 왼쪽 방향으로 지그재그형으로 배치하며(512), 다시 맨 좌측 자극의 좌측단에서 자극을 감고 오른쪽방향으로 지그재그형으로 배치한 후(513) 급전모듈의 우측단에서 빠져나가 우측 급전모듈과 연결되게 된다.

그 다음에 제2 급전선 배치에 관한 도면(520)과 같이 좌측 아래쪽에서 들어 온 케이블을 한 바퀴 반 감음으로써 우측 위쪽으로 빠져나가게 한다. 즉 좌측 아래쪽에서 들어온 제2 급전선(521)을 오른쪽 방향으로 지그재그형으로 배치하고(521), 맨 우측 자극의 우측단에서 자극을 감은 후 왼쪽 방향으로 지그재그형으로 배치하며(522), 다시 맨 좌측 자극의 좌측단에서 자극을 감고 오른쪽방향으로 지그재그형 으로 배치한 후(523) 급전모듈의 우측단에서 빠져나가 우측 급전모듈과 연결되게 된다.

이와 같이 제1 급전선과 제2 급전선을 급전모듈에 모두 배치한 상태의 도면(530)은 위의 두 도면(510, 520)의 급전선 배치를 겹쳐 놓은 것과 같다. 결국 각 급전코어 자극은 급전선이 3번 감겨진 형태(531)가 된다.

본 도면에서는 제1 급전선 및 제2 급전선을 급전모듈 좌단에서 우단을 거쳐 다시 좌단으로 한번 왕복시킨 후 우단으로 빠져나가게 배치한 것이나, 두 번 왕복시킨 후 우단으로 빠져나가게 배치하면 급전코어 자극은 급전선이 5번 감겨진 형태가 되며, 세 번 왕복시킨 후 우단으로 빠져나가게 배치하면 급전코어 자극은 급전선이 7번 감겨진 형태가 된다. 즉, 3, 5, 7,... 등과 같이 각 급전코어 자극을 급전선으로 홀수번 감는 방식이 된다. 횟수가 늘어날수록 자기장 출력이 향상되게 된다.

도 6은 급전선을 2번 감을 경우의 급전모듈 구성의 실시예를 나타낸 도면이다. 본 도면은 8 개의 급전코어 자극(102)으로 구성된 급전모듈의 실시예를 나타내고 있다.

모듈 간 체결을 위해 좌측에서 들어온 급전선은 우측으로 빠져나가야 하므로 제1 급전선 배치에 관한 도면(610)과 같이 좌측 위쪽에서 들어온 케이블을 한 바퀴 반 감음으로써 우측 아래쪽으로 빠져나가게 한다. 그러나 도 5의 경우와는 다음과 같이 차이점이 있다. 즉 좌측 위쪽에서 들어온 제1 급전선(611)을 오른쪽 방향으로 지그재그형으로 배치하고(611), 8개의 급전코어 자극 중 왼쪽에서 4번째 자극의 우측단에서 자극을 감은 후 왼쪽 방향으로 지그재그형으로 배치하며(612), 다시 맨 좌측 자극의 좌측단에서 자극을 감고 오른쪽방향으로 지그재그형으로 배치한 후(613) 급전모듈의 우측단에서 빠져나가 우측 급전모듈과 연결되게 된다.

그 다음에 제2 급전선 배치에 관한 도면(620)과 같이 우측 위쪽에서 들어 온 케이블을 한 바퀴 반 감음으로써 좌측 아래쪽으로 빠져나가게 한다. 즉 우측 위쪽에서 들어온 제2 급전선(621)을 왼쪽 방향으로 지그재그형으로 배치하고(621), 8개의 급전코어 자극 중 오른쪽에서 4번째 자극의 좌측단에서 자극을 감은 후 오른쪽 방향으로 지그재그형으로 배치하며(622), 다시 맨 우측 자극의 우측단에서 자극을 감고 왼쪽방향으로 지그재그형으로 배치한 후(623) 급전모듈의 좌측단에서 빠져나가 좌측 급전모듈과 연결되게 된다.

이와 같이 제1 급전선과 제2 급전선을 급전모듈에 모두 배치한 상태의 도면(630)은 위의 두 도면(610, 620)의 급전선 배치를 겹쳐 놓은 것과 같다. 결국 각 급전코어 자극은 급전선이 2번 감겨진 형태(631)가 된다.

본 도면에서는 제1 급전선을 급전모듈 좌단으로부터 왼쪽에서 4번째 자극의 우측단을 거쳐 다시 좌단으로 한번 왕복시킨 후 급전모듈 우단으로 빠져나가게 배치한 것이나(제2 급전선도 반대방향으로 동일한 방식을 적용), 세 번 왕복시킨 후 우단으로 빠져나가게 배치하면 급전코어 자극은 급전선이 4번 감겨진 형태가 되며, 다섯 번 왕복시킨 후 우단으로 빠져나가게 배치하면 급전코어 자극은 급전선이 6번 감겨진 형태가 된다. 즉, 2, 4, 6,... 등과 같이 각 급전코어 자극을 급전선으로 짝수번 감는 방식이 된다. 횟수가 늘어날수록 자기장 출력이 향상되게 된다.

도 7은 듀얼 케이블을 사용하여 급전선을 감는 방법을 나타내는 도면이다.

I자형 급전코어 자극(102.1) 우측의 급전선(103)이 지그재그 형태로 다음 I자형 급전코어 자극(102.2)의 왼쪽으로 들어가려면, 두 급전선(103)이 서로 평행하게 들어가지 않고 도면과 같이 아래위로 교차하면서 들어가야 한다(70). 그 이유는, 평행하게 들어갈 경우, 급전코어 자극(102.1) 좌측의 급전선(미도시)이 지그재그 형태로 다음 급전코어 자극(102.2)의 오른쪽으로 들어갈 경우 상기 급전선(103)과 겹쳐져서 높이가 두배를 차지하게 되기 때문이다. 따라서 급전코어 자극(102.1, 102.2) 부분에서는 케이블을 코어에 최대한 밀착되도록 감고, 코어 사이에서는 듀얼케이블이 차지하는 높이가 낮아지도록, 도 7과 같이 아래위로 교차되도록 감아야 한다. 이 방식은 케이블 감는 회수가 짝수 번 및 홀수 번 감는 경우 모두에 적용될 수 있다.

도 1은 공극간격이 커져도 자기저항이 줄어들 수 있는 초박형 급전/집전장치를 나타내는 도면.

도 2는 I자형 급전코어를 중심으로 전기자동차용 급전선을 지그재그 모양으로 감은 구조의 전기자동차용 급전장치가 설치된 급전선로의 평면도.

도 3은 전기자동차용 I자형 급전장치의 급전코어 모듈 간 체결 형태를 나타내는 평면도.

도 4는 도 2의 급전선로, 즉 I자형 급전코어를 중심으로 전기자동차용 급전선을 지그재그 모양으로 감은 구조로서 공통선을 포함하는 전기자동차용 급전장치가 설치된 급전선로의 정면도.

도 5는 급전선을 3번 감을 경우의 급전모듈 구성의 실시예를 나타낸 도면.

도 6은 급전선을 2번 감을 경우의 급전모듈 구성의 실시예를 나타낸 도면.

도 7은 듀얼 케이블을 사용하여 급전선을 감는 방법을 나타내는 도면.

Claims

전기자동차에 자기유도방식으로 전력을 공급하는 모듈화된 급전장치의 급전모듈의 각 급전코어 자극에 홀수회 급전선을 감는 방법으로서,

(a) 급전선(이하 '제1 급전선'이라 한다)을 급전모듈의 좌측단 위쪽으로부터 우측단까지 배치하되, 각 급전코어 자극 사이에서 지그재그형으로 배치하는 단계;

(b) 상기 제1 급전선을 상기 급전모듈의 맨 우측 자극의 우측면에서 자극을 감은 후 상기 급전모듈의 좌측단까지 연장하되, 각 급전코어 자극 사이에서 상기 단계(a)에서 배치된 급전선과 교차되는 방식으로 지그재그형으로 배치하는 단계;

(c) 상기 제1 급전선을 상기 급전모듈의 맨 좌측 자극의 좌측면에서 자극을 감고 상기 급전모듈의 우측단까지 지그재그형으로 배치한 후 급전모듈의 우측단에서 빠져나가도록 배치하는 단계; 및

(d) 상기 제1 급전선 이외의 급전선(이하 '제2 급전선'이라 한다)을 상기 급전모듈의 좌측단 아래쪽으로부터 우측단까지, 상기 단계(a) 내지 단계(c)와 동일한 방식으로 배치하는 단계

를 포함하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치의 급전선 배치방법.
청구항 1에 있어서,

상기 단계(b)와 단계(c) 사이에,

(b1) 상기 단계(a)에서 단계(b)까지의 과정을 정수회 반복하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치의 급전선 배치방법.
전기자동차에 자기유도방식으로 전력을 공급하는 모듈화된 급전장치의 급전모듈의 각 급전코어 자극에 짝수회 급전선을 감는 방법으로서,

(a) 급전선(이하 '제1 급전선'이라 한다)을 급전모듈의 좌측단 위쪽으로부터, 상기 급전모듈의 n개의 자극 중 n/2번째 자극(이하 '중간 자극'이라 한다)의 우측단까지 배치하되, 각 급전코어 자극 사이에서 지그재그형으로 배치하는 단계;

(b) 상기 제1 급전선을 상기 중간 자극의 우측면에서 자극을 감은 후 상기 급전모듈의 좌측단까지 연장하되, 각 급전코어 자극 사이에서 상기 단계(a)에서 배치된 급전선과 교차되는 방식으로 지그재그형으로 배치하는 단계;

(c) 상기 제1 급전선을 상기 급전모듈의 맨 좌측 자극의 좌측면에서 자극을 감고 상기 급전모듈의 우측단까지 지그재그형으로 배치한 후 급전모듈의 우측단에서 빠져나가도록 배치하는 단계; 및

(d) 상기 제1 급전선 이외의 급전선(이하 '제2 급전선'이라 한다)을 상기 급전모듈의 우측단 위쪽으로부터 좌측단으로, 상기 단계(a) 내지 단계(c)와 동일한 방식으로 배치하는 단계

를 포함하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치의 급전선 배치방법.
청구항 3에 있어서,

상기 단계(b)와 단계(c) 사이에,

(b1) 상기 단계(a)에서 단계(b)까지의 과정을 짝수회 반복하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치의 급전선 배치방법.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

각 급전코어 자극 사이에서 지그재그형으로 배치되는 둘 이상의 급전선은,

서로 상하방향으로 교차되도록 배치되는 것

을 특징으로 하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치의 급전선 배치방법.
전기자동차에 자기유도방식으로 전력을 공급하는 모듈화된 급전장치로서,

하나 이상의 자극 및 전후 양단에 급전선 체결부를 구비한 다수의 급전코어 모듈이 도로 진행방향을 따라 연결되어 이루어진 급전코어;

도로 진행방향을 따라 상기 급전코어의 서로 이웃하는 자극이 다른 극성을 갖도록 배치되되, 청구항 1 또는 청구항 3의 급전선 배치방법으로 배치된 급전선; 및

상기 급전코어 모듈을 개별적으로 온오프 제어하기 위한 공통선

을 포함하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치.
청구항 6에 있어서,

상기 급전코어는,

도로진행방향에 수직인 폭이 상기 자극 중심간 간격(이하 '자극간격'이라 한다)의 2분의 1 이하인 것

을 특징으로 하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치.
청구항 6에 있어서,

상기 각 급전코어 모듈은,

상기 각 급전코어 모듈 양단에 돌출된 급전선이 상기 급전선 체결부에 의해 체결됨으로써 서로 연결되는 것

을 특징으로 하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치.
청구항 6에 있어서,

상기 자극의 도로진행방향의 길이는,

상기 이웃한 자극의 인접 단부 간 거리의 2배 이상인 것

을 특징으로 하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치.
청구항 6에 있어서,

상기 급전코어는,

각 급전코어 모듈 간의 체결각도 조절에 의해, 직진방향을 향하거나, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 굽어진 형태가 되도록 구성되는 것

을 특징으로 하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치.
청구항 6에 있어서,

상기 급전코어 및 급전선은,

도로환경으로부터 보호되도록 유리섬유보강 플라스틱(FRP, fiber reinforced plastic) 관 내부에 수용되는 것

을 특징으로 하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치.
청구항 6에 있어서,

상기 각 급전코어 모듈은,

공통선을 이용하여, 전기자동차가 그 위로 지나갈 때만 전력 공급 상태가 ON으로 제어되는 것

을 특징으로 하는 모듈화된 전기자동차용 급전장치.