KR101135209B1 - 전자유도를 이용한 온라인 전기자동차의 자기장 통신장치 - Google Patents

전자유도를 이용한 온라인 전기자동차의 자기장 통신장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 전자유도를 이용한 온라인 전기자동차의 자기장 통신장치는 온라인 전기자동차에 설치되어 직류전원을 교류전원으로 변환하여 전자유도시키는 전자유도장치; 급전레일이 설치된 도로의 하부에 매설되어 상기 전자유도장치로부터 전자유도된 에너지에 의해 자기장 통신을 제공하는 공진부하장치를 포함한다. 본 발명에 의하면, 온라인 전기자동차가 급전레일을 통과하거나 정차중인 경우 온라인 전기자동차와 급전레일 및 인버터 간의 통신이 가능하게 함으로써, 온라인 전기자동차에서 감지할 수 있는 위급 상황이 발생했을 때 스위치, 센서 등을 통하여 2차 회로에 신호를 주게 되면 인버터가 신호를 받아 급전레일을 차단할 수 있는 효과가 있다.
전기자동차, 전자유도, 자기장, 공진회로, 커패시터

Description

전자유도를 이용한 온라인 전기자동차의 자기장 통신장치{MAGNETIC FIELD COMMUNICATION APPARATUS FOR ONLINE ELECTRIC VEHICLE USING ELECTROMAGNETIC INDUCTION}
본 발명은 전자유도를 이용한 온라인 전기자동차의 자기장 통신장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급전레일 위를 통과하는 차량 하부에 1차측 전자유도 회로부를 구성하여 직류(DC)전압을 교류(AC)전압으로 변환하고, 1차측 도선으로부터 지표면에 위치한 2차측 공진부하 회로부에 전자유도방식으로 에너지를 전달하여 인버터와 온라인 전기자동차의 통신이 가능한 전자유도를 이용한 온라인 전기자동차의 자기장 통신장치에 관한 것이다.
최근 친환경적인 운송수단으로 전기자동차에 관한 관심이 폭발적으로 증가하고 있다. 전기자동차는 내연기관을 이용한 운송수단과는 달리 환경오염물질의 직접적인 배출이 없을 뿐 아니라, 이산화탄소 배출량, 소음, 진동을 크게 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 동시에 전기자동차 구동의 원동력이 되는 전지가 중량, 크기, 비용 측면에서 큰 비중을 차지할 수밖에 없고 이를 주기적으로 충전해야 한다는 단점을 가지고 있다. 하지만, 온라인 전기자동차(On-Line Electric Vehicle, OLEV)는 급전도로 위를 주행하면서 전지를 충전하는 방식이므로 이러한 단점을 극복할 수 있다. 급전도로 위에 존재하는 유도 코일에서 자기장이 발생하고, 이를 이용해 주행 중이거나 정차 중인 온라인 전기자동차의 자체 전지를 충전함으로써 전기자동차에 장착되는 전지의 용량을 크게 줄이고, 별도의 충전시간 없이 장거리 전지 주행을 가능하게 한다. 그러나, 이동중이거나 정차중인 온라인 전기자동차에서 감지할 수 있는 위급 상황이 발생한 경우 급전레일을 차단할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 온라인 전기자동차가 급전레일을 통과하거나 정차중인 경우 온라인 전기자동차와 급전레일 및 인버터 간의 통신이 가능하게 하여 온라인 전기자동차에서 감지할 수 있는 위급 상황이 발생했을 때 스위치, 센서 등을 통하여 2차 회로에 신호를 주게 되면 인버터가 신호를 받아 급전레일을 차단할 수 있도록 한 전자유도를 이용한 온라인 전기자동차의 자기장 통신장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자유도를 이용한 온라인 전기자동차의 자기장 통신장치의 일 측면에 따르면, 온라인 전기자동차에 설치되어 직류전원을 교류전원으로 변환하여 전자유도시키는 전자유도장치; 급전레일이 설치된 도로의 하부에 매설되어 상기 전자유도장치로부터 전자유도된 에너지에 의해 자기장 통신을 제공하는 공진부하장치를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온라인 전기자동차에 설치된 전자유도장치의 일 측면에 따르면, 직류전원을 공급하는 전원공급부; 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 지표면에 매설된 부하측 공진회로부로 전자유도시키는 전자유도부를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 급전레일이 설치된 도로의 하부에 매설된 공진부하장치의 일 측면에 따르면, 온라인 전기자동차로부터 전자유도되는 에너지에 의해 자기장 통신을 제공하는 공진회로부; 특정 대역의 주파수를 필터링하는 필터링부; 상기 필터링부에 의해 필터링된 교류신호를 직류신호로 변환하는 정류기; 및 상기 정류기에 의해 변환된 직류신호를 출력하는 포토 커플러를 포함한다.
본 발명에 의하면, 온라인 전기자동차가 급전레일을 통과하거나 정차중인 경우 온라인 전기자동차와 급전레일 및 인버터 간의 통신이 가능하게 함으로써, 온라인 전기자동차에서 감지할 수 있는 위급 상황이 발생했을 때 스위치, 센서 등을 통하여 2차 회로에 신호를 주게 되면 인버터가 신호를 받아 급전레일을 차단할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 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 한다. 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 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온라인 전기자동차의 하부에 설치되는 전자유도 회로부를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지표면에 매설되는 부하측 공진회로부를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 도 1의 전자유도 회로부는 급전레일 위를 통과하는 차량의 하부에 설치된다. 입력(input)단(10)에 직류(DC) 전압이 인가되면 정류기와 MOSFET을 통하여 1차측 공진회로부(30)에서 교류(AC)전압으로 변환되어 1차측 도선으로부터 지표면에 매설된 도 2의 부하측 공진회로부의 2차측 코일(50)로 전자 유도 작용에 의해 에너지가 전달된다. 도 2의 부하측 공진회로부에서는 2차측 코일(50)로 에너지가 전자유도되면 커패시터(C1)(70)를 조절하여 100Khz 공진회로(90)를 구성함으로써 100Khz 통신을 이용한다. 또한, 급전레일에서 사용하는 20Khz를 제거하는 필터(110)를 사용하여 다른 주파수 영역의 영향을 최소화시키며, 정류기(130)를 통하여 직류(DC) 신호로 변환하여 포토커플러(photocoupler)(150)로 출력한다.
도 3 및 도 4는 도 1의 전자유도 회로부와 도 2의 부하측 공진회로부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3에서와 같이 1차측 전자유도 회로부(100)는 급전레일 위를 통과하는 온라인 전기자동차의 하부에 설치되며, 2차측 부하공진 회로부(200)는 도로의 지표면에 매설된다. 1차측 전자유도 회로부(100)의 직류전압(input)을 조절하여 2차측 부하공진 회로부(200)와의 통신 거리(h)를 조절할 수 있으며, 온라인 전기자동차가 이동하여 온라인 전기자동차에 설치된 1차측 전자유도 회로부(100)가 이동하여도 감지가 가능하다. 또한, 도 4에서 1차측 전자유도 회로부(100)의 중심에 2차측 부하공진 회로부(200)를 설치하여 자기장 통신에서 1차측의 모든 공간 안에서 인식이 이루어질 수 있도록 한다. 이와 같이, 급전레일 위를 통과하는 온라인 전기자동차와 급전레일 및 인버터 간의 통신이 가능하게 하여 온라인 전기자동차에서 감지할 수 있는 위급 상황이 발생했을 때 스위치, 센서 등을 통하여 2차 회로에 신호를 주게 되면 인버터가 신호를 받아 급전레일을 차단한다. 또한 온라인 전기자동차가 정차 중이거나 움직일 때도 제어가 가능하다.
도 5는 코일이 나란히 배열된 상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5에서 나란히 배열된 코일을 절연 테이프로 감싸서 절연시킨 일예를 나타내는 도면이며, 도 7은 절연 테이프에 의해 절연된 코일이 덕트에 설치된 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 다수개의 코일(170)이 나란히 배열되고, 나란히 배열된 코일(170)은 절연 테이프(190)에 의해 감싸져 절연된 상태로 덕트(210)의 내부에 설치된다. 코일(170)을 나란히 배열함으로써 코일에서 발생되는 커패시터(C) 값을 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 덕트 내부에 전선을 설치하는 일예를 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 덕트(duct)(230)의 내부에 전선(250)을 용이하게 감을 수 있으며, 8자 형태의 모형장치를 통해서 유도전압을 최소화한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온라인 전기자동차의 하부에 설치되는 전자유도 회로부를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지표면에 매설되는 부하측 공진회로부를 나타내는 도면.
도 3 및 도 4는 도 1의 전자유도 회로부와 도 2의 부하측 공진회로부의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 코일이 나란히 배열된 상태를 나타내는 도면.
도 6은 도 5에서 나란히 배열된 코일을 절연 테이프로 감싸서 절연시킨 일예를 나타내는 도면.
도 7은 절연 테이프에 의해 절연된 코일이 덕트에 설치된 일예를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 덕트 내부에 전선을 설치하는 일예를 나타내는 도면.

Claims (9)

  1. 전자유도를 이용한 온라인 전기자동차의 자기장 통신장치로서,
    온라인 전기자동차에 설치되어 직류전원을 교류전원으로 변환하여 전자유도시키며, 유도전압을 최소화하기 위해 8자 형태로 감긴 코일을 구비하는 전자유도장치;
    급전레일이 설치된 도로의 하부에 매설되어 상기 전자유도장치로부터 전자유도된 에너지에 의해 자기장 통신을 제공하는 공진부하장치를 포함하되,
    상기 전자유도장치의 코일은 다수개가 나란히 배열되어 코일에서 발생되는 커패시터 값을 줄이고, 상기 전자유도장치는 상기 온라인 전기자동차에서 감지할 수 있는 위급 상황이 발생했을 때 상기 공진부하장치에 신호를 주는 스위치 또는 센서를 구비하며,
    상기 공진부하장치는,
    상기 전자유도장치로부터 전자유도된 에너지에 의해 자기장 통신을 제공하는 공진회로부;
    급전레일에서 사용하는 대역의 주파수를 필터링하는 필터링부;
    상기 필터링부에 의해 필터링된 교류신호를 직류신호로 변환하는 정류기; 및
    상기 정류기에 의해 변환된 직류신호를 출력하는 포토 커플러를 포함하는 자기장 통신장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 1에 있어서,
    상기 전자유도장치는 온라인 전기자동차의 하부에 설치되는
    것을 특징으로 하는 자기장 통신장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 1에 있어서,
    상기 공진회로부는 온라인 전기자동차가 이동하거나 정차중일 때 온라인 전기자동차로부터 전자유도되는 에너지에 의해 100Khz 통신을 제공하는
    것을 특징으로 하는 자기장 통신장치.
  6. 온라인 전기자동차에 설치된 전자유도장치로서,
    직류전원을 공급하는 전원공급부;
    상기 전원공급부로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 지표면에 매설된 공진부하장치로 전자유도시키며, 유도전압을 최소화하기 위해 8자 형태로 감긴 코일을 구비하는 전자유도부를 포함하되,
    상기 전자유도장치의 코일은 다수개가 나란히 배열되어 코일에서 발생되는 커패시터 값을 줄이고, 상기 전자유도장치는 상기 온라인 전기자동차에서 감지할 수 있는 위급 상황이 발생했을 때 상기 공진부하장치에 신호를 주는 스위치 또는 센서를 구비하는 전자유도장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 기재된 전자유도장치와 협력하여 자기장 통신을 제공하기 위하여 급전레일이 설치된 도로의 하부에 매설된 공진부하장치로서,
    상기 온라인 전기자동차의 전자유도장치로부터 전자유도되는 에너지에 의해 자기장 통신을 제공하는 공진회로부;
    급전레일에서 사용하는 대역의 주파수를 필터링하는 필터링부;
    상기 필터링부에 의해 필터링된 교류신호를 직류신호로 변환하는 정류기; 및
    상기 정류기에 의해 변환된 직류신호를 출력하는 포토 커플러를 포함하는 공진부하장치.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    상기 공진회로부는 온라인 전기자동차가 이동하거나 정차중일 때 온라인 전기자동차로부터 전자유도되는 에너지에 의해 100Khz 통신을 제공하는
    것을 특징으로 하는 공진부하장치.
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