KR101231896B1 - 전기자동차용 충전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리에 충전되어 있는 전기에너지로 구동되는 전기자동차의 배터리를 충전하는 전기자동차 충전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지상에 세워진 교각 상단 또는 지하에 시설되어 있는 충전차 주행로를 따라서 자주하는 충전차에 외부 전원을 공급하고, 충전차와 전기자동차를 전기적으로 연결되어 전기자동차가 주행 중 충전이 이루어질 수 있게 하여 충전으로 인한 시간 낭비가 없도록 하는 충전인프라를 구축할 수 있게 한 전기자동차용 충전장치를 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 도로의 가장자리(노변) 또는 중앙분리대에 지상에 세워진 지주 상단 또는 지하나 반지하에 속도가 전기적으로 제어되는 충전차가 고속 주행 가능한 충전차 주행로를 설치하고, 충전차 주행로에는 주행하는 충전차에 전원을 공급하는 전력선을 설치하며, 상기 충전차에는 주행 중인 전기자동차와 전기적으로 연결되는 충전용 전력선어셈블리를 고정 설치하고, 충전차 주행로를 따라서 이동하는 충전용 전기차와 전력선의 전기적으로 연결하는 구성으로는 공지기술로 널리 알려진 접촉식 및 비 접촉식으로 구성하며, 충전용 전력선어셈블리는 충전차에 고정되어 있는 주행대와, 상기 주행대의 단부에 설치되는 신축수단과, 신축수단에 권취되며 선단에 플러그가 구비된 충전용 전선을 포함하도록 구성한 것이다.
그리고 전기자동차에 설치되어 속도가 실시간으로 감지되는 마이컴과 통신되는 제어회로를 충전차에 탑재하여 전기자동차의 주행속도에 부합하는 속도로 충전차의 주행이 이루어질 수 있게 한 것이다.
즉, 본 발명은 도로의 가장자리(노변) 또는 중앙분리대에 지상에 세워진 지주 상단 또는 지하나 반지하에 속도가 전기적으로 제어되는 충전차가 고속 주행 가능한 충전차 주행로를 설치하고, 충전차 주행로에는 주행하는 충전차에 전원을 공급하는 전력선을 설치하며, 상기 충전차에는 주행 중인 전기자동차와 전기적으로 연결되는 충전용 전력선어셈블리를 고정 설치하고, 충전차 주행로를 따라서 이동하는 충전용 전기차와 전력선의 전기적으로 연결하는 구성으로는 공지기술로 널리 알려진 접촉식 및 비 접촉식으로 구성하며, 충전용 전력선어셈블리는 충전차에 고정되어 있는 주행대와, 상기 주행대의 단부에 설치되는 신축수단과, 신축수단에 권취되며 선단에 플러그가 구비된 충전용 전선을 포함하도록 구성한 것이다.
그리고 전기자동차에 설치되어 속도가 실시간으로 감지되는 마이컴과 통신되는 제어회로를 충전차에 탑재하여 전기자동차의 주행속도에 부합하는 속도로 충전차의 주행이 이루어질 수 있게 한 것이다.
Description
본 발명은 배터리에 충전되어 있는 전기에너지로 구동되는 전기자동차의 배터리를 충전하기 위한 전기자동차 충전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지상에 세워진 교각 상단 또는 지하에 시설되어 있는 충전차 주행로를 따라서 자주하는 충전차에 외부 전원을 공급하고, 충전차와 전기자동차를 전기적으로 상호 연결되어 전기자동차가 주행 중 충전이 이루어질 수 있게 하여 충전으로 인한 시간 낭비가 없도록 하는 충전인프라를 구축할 수 있게 한 전기자동차용 충전장치를 제공코자 하는 것이다.
최근 지구 온난화 등의 환경문제로 CO₂배출량 규제 강화, 화석연료 고갈 및 고유가 문제 등에 대처하기 위해 친환경 자동차의 개발 및 그린카 보급을 늘리려 하고 있다.
CO₂배출량 규제 등의 환경변화는 새로운 시장의 창출은 물론 우리 실생활에서 지금까지와는 전혀 다른 차원으로의 변화를 요구하고 있는데 이를 위해 각국은 많은 자본과 기술을 투자해 시장을 선점하기 위해 치열한 경쟁을 하고 있고 CO₂배출의 많은 부분을 차지하고 있는 수송부문은 기존의 내연기관 자동차로부터 친환경자동차라는 무·저공해 자동차로의 변화를 요구하고 있다.
전 세계 자동차 회사들은 무·저공해 자동차의 개발이 회사의 생존문제와 직결되기 때문에 이의 강력한 대안으로 떠오른 전기자동차의 개발을 서두르고 있는 상태이다.
전기자동차의 개발과 함께 상용화 및 보급을 위해서는 충전인프라의 구축이 선행돼야 하며 충전인프라의 구축여부가 전기자동차의 보급 및 활성화에 필수적인 요소로 부각되고 있고 결과적으로 충전인프라를 먼저 구축하는 국가가 경제적인 이득은 물론 시장 지배력을 확보할 것으로 예상된다.
현재까지 보급되고 있는 그린카는 하이브리드 차, 플러그인 하이브리드 차, 연료전지 자동차, 전기자동차, 클린 디젤차 등이다.
하이브리드 차는 두 종류 이상의 동력원을 함께 이용하는 자동차를 말한다. 통상 가솔린(혹은 디젤) 엔진과 전기모터를 함께 사용하는 차를 지칭한다. 연료가 많이 이용되는 순간 가솔린 엔진 대신 전기 모터를 작동시킴으로써 연료 사용을 줄이고, 배기가스 배출도 줄인다. 전기모터 작동에 필요한 전기에너지는 100% 엔진의 구동력을 통해 얻어진다.
플러그인 하이브리드차 가정용 전기를 배터리에 충전해서 쓸 수 있는 하이브리드 차를 말한다. 하루 50∼60km 이상을 달리지 않는다면 충전해 둔 전기만으로 주행이 가능하며, 제조사에서 상용화를 위한 연구 개발이 이루어지고 있다.
연료전지 자동차는 전기 자동차와 마찬가지로 100% 전기모터의 힘으로 작동되지만, 전기에너지를 연료전지로부터 얻는다는 점에서 기존 자동차와 구별된다.
연료전지란 수소와 산소를 반응시켜 전기에너지를 만들어내는 장치이다. 수소를 차 안에 저장해 놓았다가 필요할 때마다 전기를 만들고 이 에너지로 모터를 돌려 차를 움직이게 된다. 배기가스는 전혀 없고 물만 배출될 뿐이다.
그러나 실용화까지는 상당한 개발기간이 필요할 것으로 보인다. 수소의 대량생산 및 생산된 차량내 수소 저장 방식 등이 장애요인으로 남아있다.
전기 자동차는 엔진이 없고 전기 모터만의 힘으로만 달리는 자동차를 말한다. 필요한 전기는 100% 충전을 통해서 얻는다.
대기오염을 일으키지 않고 소음도 거의 없다. 긴 거리를 주행하고 빠른 속도를 내기 위해서는 배터리에 저장해야 할 전기량이 아주 많아야 한다. 현재 기술로는 200∼300km 정도의 거리를 주행하는 것이 한계이다.
향후 전기 충전시설이 확대되고 전기공급을 풍력이나 태양광등 신재생에너지화 한다면 명실상부한 그린카로 평가받을 수 있을 것이다.
클린 디젤차는 현재 세계 자동차 메이커는 이산화탄소 규제에 대한 중기적 대안으로서 고도화된 디젤엔진 기술을 개발하고 있다.
이들 기술은 약 20~30% 이산화탄소 배출을 줄이고, 하이브리드나 연료전지에 비해 비용도 저렴한 것으로 알려져 있다.
전략적으로 파급효과가 크고 중기적 경쟁력확보에 중요한 기술 요소로 각광받고 있다. 실례로 2008년 파리모터쇼에서 르노-닛산자동차는 신형 하이브리드 자동차를 내놓았는데 이 차 역시 르노의 고효율 디젤엔진을 주요 무기로 삼은 것으로 알려져 있다.
한편 종래 전기자동차에 사용되는 배터리는 가격이 고가이며 배터리 수명이 짧아 충전시간이 길다.
이를 해결하기 위해 주행 중 충전 방법의 기술들이 공개되고 있는데 전기를 공급하는 강체가선들을 도로위 차선을 따라 거미줄처럼 설치해 전기자동차에 별도의 접촉기구인 펜타그래프(트롤리) 등을 설치하는 수단으로 도시 미관을 해칠 뿐 아니라, 자동차의 미관도 좋지 않고 기존 전기차의 플러그 입력 충전방법과 다르며 전기 흐름, 전자파등과 전기공급용 가선 공사 등을 현행도로상에서 진행하기엔 문제점들이 많아 상용화하지 못하고 있는 실정이다.
또한 현행 전기자동차의 충전은 주로 운행을 하지 않을 때 주거지역 내 또는 충전장소에 진입 후 정지 상태로 충전기기의 플러그를 뽑아 전기자동차에 마련되어 있는 콘센트에 연결해 충전을 하고 있는데, 아직은 충전시간이 길어 주로 소용량 배터리 사용 소형 경량 전기자동차에 우선 적용 실시하고 있어 지구의 대기환경 오염은 날로 증가함을 예방키 위해선 신속히 모든 차들을 전기차등으로 전환할 수 있는 방법이라야 앞당길 수 있다.
이를 위해서 충전인프라 구축도 중요하지만 종래 전기차들의 전기공급과 가선방식의 단점을 없애고 장점만을 살려 도심지내와 외곽 순환도로 또는 고속도로변 지하와 지상에 주행을 하면서 충전할 수 있는 시스템을 설치하여 정차중 고정된 충전기의 충전과 주행 중 충전이 병행되어야 전기자동차 보급이 활성화될 것이다.
종래의 주행 중 충전 선행기술로는 대한민국 공개특허공보(A) 10-2011-0065684호(2011.06.16.)의 '주행하면서 충전하는 전기자동차 운행시스템', 공개특허공보(A) 10-2010-0012562호(2010.02.08.)의 '전기자동차', 공개특허공보(A) 10-2009-0101429호(2009.09.28)의'트롤리 전기자동차'등이 있다.
그러나 이들 선행기술은 도로변 전주를 활용 차도 공중에 공급전선을 설치해 전기차에 크고 무거운 펜타그래프(트롤리) 장치를 해야 하는데, 이는 지금의 전기차의 플러그식 충전방법과 대치되고 도시미관을 해치는 문제점이 있다.
이에 본 발명자는 상기한 종래 전기자동차의 충전인프라에 관련한 제반 문제점을 해결코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 지상에 세워진 교각 상단 또는 지하에 시설되어 있는 충전차 주행로를 따라서 자주하는 충전차에 외부 전원을 공급하고, 충전차와 전기자동차가 전기적으로 연결되어 전기자동차가 주행 중 충전이 이루어질 수 있게 하여 충전으로 인한 시간 낭비가 없도록 하는 충전인프라를 구축할 수 있게 한 전기자동차용 충전장치를 제공코자 하는 것이다.
과제 해결수단으로 본 발명에서는 도로의 가장자리(노변) 또는 중앙분리대에 지상에 세워진 지주 상단 또는 지하나 반지하에 속도가 전기적으로 제어되는 충전차가 고속 주행 가능한 충전차 주행로를 설치하고, 충전차 주행로에는 주행하는 충전차에 전원을 공급하는 급전을 위한 궤도 레일 및 전력가선 또는 노면이용 자기유도방식등을 선택해 노면 주위에 설치하며, 상기 충전차에는 주행 중인 전기자동차와 전기적으로 연결되는 충전용 전력선어셈블리를 고정 설치하였다.
이때 본 발명에서는 충전차 주행로를 따라서 이동하는 충전용 전기차와 전력선이 전기적으로 연결하는 구성으로는 공지기술로 널리 알려진 접촉식 및 비 접촉식 등으로 충전차 주행로 및 충전차를 소형화하여 설치 구성하였다.
상기 충전용 전력선어셈블리는 충전차에 고정되어 있는 주행대와, 상기 주행대의 단부에 설치되는 신축수단과, 신축수단에 권취되며 선단에 플러그가 구비된 충전용 급전선을 포함하도록 구성하였다.
그리고 본 발명에서는 전기자동차에 설치되어 있는 제어장치로 속도 등을 실시간으로 감지되는 제어회로를 충전차에도 탑재하여 전기자동차의 주행속도에 부합하는 속도로 충전차의 주행이 이루어질 수 있게 하였다.
본 발명에서 제공하는 전기자동차용 충전장치를 도로상에 설치할 경우 전기자동차가 주행 중에 충전이 이루어질 수 있는 것으로, 전기자동차의 보급률을 획기적으로 늘릴 수 있을 것으로 예상된다.
전기자동차의 외관을 기존 승용차와 같은 형태로 유지할 수 있다.
전기자동차의 충전형식을 플러그 인 방식 통일로 표준화할 수 있다.또한 본 발명을 이용하여 전기자동차의 보급을 확대할 경우 중대형차에 적용함과 기존 화석연료차들도 전기차로 개조 사용하면 CO₂배출이 없으므로 CO₂배출에 따른 환경문제를 일소 할 수 있어 지구환경 오염원을 신속히 극복하는데 많은 도움이 될 것이다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치의 개략적인 개념도
도 2는 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치의 개략적인 정면 구성도
도 3은 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치에서의 충전차 주행로의 구성을 보인 정단면도
도 4는 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치에서의 충전차 주행로의 구성을 보인 평단면도
도 5, 도 6, 도 7은 본 발명을 도로에 적용한 예를 보인 개략적인 평면도
도 8, 도 9는 본 발명의 충전차에 설치된 충전용 전력선어셈블리에 적용되는 신축수단의 구성도
도 10은 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치에서의 충전차와 전기자동차의 충전상태의 개략적인 예를 보인 평면도
도 2는 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치의 개략적인 정면 구성도
도 3은 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치에서의 충전차 주행로의 구성을 보인 정단면도
도 4는 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치에서의 충전차 주행로의 구성을 보인 평단면도
도 5, 도 6, 도 7은 본 발명을 도로에 적용한 예를 보인 개략적인 평면도
도 8, 도 9는 본 발명의 충전차에 설치된 충전용 전력선어셈블리에 적용되는 신축수단의 구성도
도 10은 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치에서의 충전차와 전기자동차의 충전상태의 개략적인 예를 보인 평면도
이하에서 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치의 실시예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치의 개략적인 개념도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치의 개략적인 정면 구성도, 도 3, 도 4는 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치에서의 충전차 주행로의 구성을 보인 정단면도 및 평단면도 등을 도시한 것이다.
본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 도로(200)의 가장자리(노변) 또는 중앙분리대에 위치하도록 지상에 세워진 교각 상단 또는 지하(반지하를 포함하며 이하에서 '지하'라 함)에 설치되는 박스 형태의 충전차 주행로(2)와, 충전차 주행로(2)를 따라서 고속으로 이동하면서 전기적으로 제어되는 충전차(3)와, 고속 주행하는 충전차(3)와 전기적으로 연결되도록 충전차 주행로(2)를 따라서 설치한 급전을 위한 전력선(4)과, 상기 충전차(3)에 고정 설치되며 주행 중인 전기자동차(100)와 전기적으로 연결되는 충전용 전력선어셈블리(5)를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
상기 충전차 주행로(2)는 터널형으로 본체(21)가 구성되어 있으며, 본체(21)의 상부 일측에 트임부(22)를 길이방향으로 형성한 것으로, 지상 또는 지하에 설치되며 시작점과 도착점에는 통제관리소(300)를 설치하고, 이 통제관리소(300)에는 중앙제어장치를 설치하여 후술할 충전차(3)를 일괄적으로 관리할 수 있게 한다.
지상에 설치할 경우에는 일정 간격으로 교각을 세우고 각 교각 상부에 충전차 주행로(2)를 교량의 상판식 터널처럼 트임부(22)의 입구가 하향으로 설치하며, 지하에는 트임부(22) 입구가 상향으로 하여 주행대(51)를 지상에 노출되게 지하 일정 깊이에 본체(21)를 매설하면 된다.
지하에 설치하는 경우 고압선을 매설하기 위해 설치한 고압선 공동구와 연계하여 설치할 경우 시설비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것이다.
상기 트임부(22)는 도시된 바와 같이 터널형으로 구성되는 충전차 주행로(2)의 본체(21) 상측에서 도로 쪽으로 상향 또는 하향 개구된 구성으로 이루어지도록 하여 충전차 주행로(2)의 내부로 우수 등이 유입되는 것을 방지할 수 있게 한다.
충전차 주행로(2)의 내부 구성은 충전차(3)가 안전하게 주행할 수 있도록 고장수리 등을 위해 일정간격 구간마다 비상 출입구 설치등 다양하게 구성하는 것은 당연하며 이에 대해서 본 발명에서는 구체적으로 설명하지 않았다.
본 발명에서는 터널 형태로 지하에 매설된 상태의 충전차 주행로(2) 및 충전차(3)의 구성을 도 3, 도 4와 같은 실시예로 도시하였으며, 그 구성은 충전차 주행로(2)의 본체(21) 내부에 노면(23)을 형성한다. 노면(23) 상측으로는 구동모터(31)에 의해 회전하는 고무재질 등으로 구성된 충전차(3)의 바퀴(32)가 주행할 수 있게 구성하여 안전한 주행 상태를 제공할 수 있게 한다.
상기 충전차 주행로(2)의 본체(21) 내측 벽면에는 전력선(4)이 복수궤조로 설치되어 있으며, 전력선(4)은 충전차(3)와 각종 전기방식 등으로 전력을 공급할 수 있게 한다. 전력선(4)과 충전차(3)와의 전기적인 연결방법으로는 강체가선 접촉식 및 온라인 자기유도 비접촉 방식 등 알려진 다양한 구성 중 어느 하나를 선택하여 사용한다.
본 발명에서의 전력 공급방법으로는 충전차 주행로(2)에 고정 설치되어 있는 전력선(4)과 충전차(3)에 고정되어 있는 집전장치의 접촉단자(33)가 마찰 접촉되는 구성에 의해 이루어질 수 있도록 하였으며, 이러한 구성은 경전철용 제3궤조 가선방식 등으로 공지된 기술을 선택하여 안전한 운전이 가능하게 한다.
그리고 집전정치의 접촉단자(33) 아래쪽과 그 반대편에는 충전차 주행로(2)의 본체(21) 내부에 설치되는 안내레일(24)과 접하는 가이드롤러(34)를 양쪽으로 더 설치하여 충전차(3)가 안전하게 주행할 수 있게 한다.
한편 상기 충전차(3)는 중앙제어장치에 의해 제어되도록 노면(23)의 중앙에는 중앙제어장치와 상호 전기적 신호 교신으로 연결되는 중앙제어용 감지선(25)이 설치되며, 충전차(3)에는 중앙제어용 감지선(25)과 감응하는 감지장치(35)를 설치한다.
또한 본 발명에서 제공하는 충전차 주행로(2)는 평면에서 볼 때 트랙형으로 구성함이 바람직하다.
이러한 트랙형 구성의 경우 도 5에 도시된 바와 같이 도로(200)의 가장자리 쪽에 2열 트랙형으로 설치한 경우 전기자동차(100) 진행방향 쪽에 위치하는 충전차(3)는 충전하는 용도로 사용되고, 반대방향의 충전차(3)는 충전시작 지점으로 리턴되는 용도로 사용된다.
또한 도 6에 도시된 바와 같이 도로(200)의 가장자리 쪽에 설치한 일렬로 설치하고 충전차 주행로(2)의 양단을 도로(200)를 횡단하는 형태의 트랙으로 구성할 수도 있으며, 도 7과 같이 중앙분리대를 중심으로 해서 트랙형으로 설치하여 상행 및 하행하는 충전차(3)를 전기자동차(100)의 충전용으로 사용할 수 있게 하여 효율성을 높일 수 있게 할 수도 있는 것이다.
상기 충전차(3)는 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이 공급되는 전력에 의해 바퀴(32)를 구동시키는 구동모터(31) 및 바퀴(32) 또는 구동모터(31)를 전후진 주행, 정지 제동하는 유무선 제어되는 전자제동장치(36)와 충전차(3)에 공급되는 외부 전력을 AC 또는 DC등 사용 가능한 상태로 변환시켜 전기자동차(100)에 급전하는 전력변환기 등이 함께 내장 설치되어 있으며, 충전차(3)의 속도를 제어하도록 구동모터(31) 및 전자제동장치(36)와 전기적으로 연결되는 제어장치(37)를 함께 내장 설치한다. 또한 충전차(3)가 충전 완료 후 충전궤도를 벗어나는 리턴지점부터는 바닥에 깔린 중앙제어용 감지선(25)에 의해 통제관리소(300)에서 무선 조작으로 제어장치(37)를 작동시켜 반대방향 노면 궤도를 따라 원위치 주행을 하도록 한다. 또한 충전차(3)와 다른 충전차(3) 사이 간격 조절 기능하도록 충전차(3)의 전후방에 감지센서(38)를 설치하여 과도한 근접을 방지할 수 있게 한다.
상기 제어장치(37)는 전기자동차(100)와 전기적으로 연결되어 전기자동차(100)의 시동과 동시에 작동이 이루어질 수 있게 구성되어 있으며, 전기자동차(100)의 작동상태가 그대로 충전차(3)의 제어장치(37)에 동시에 제공되어 충전차(3)의 구동모터(31) 및 전자제동장치(36) 등을 자동 제어하여 전기자동차(100)와 항상 동일한 조건으로 주행할 수 있게 하는 역할을 하게 된다.
상기 충전차(3)에는 충전차 주행로(2)에 형성되어 있는 트임부(22)를 통해서 외부로 노출되는 주행대(51)를 포함하는 충전용 전력선어셈블리(5)가 설치된다.
상기 주행대(51)는 지면에서 일정 높이가 유지되도록 설치한다.
상기 충전용 전력선어셈블리(5)는 도시된 바와 같이 충전차(3)에 고정되는 주행대(51)와, 외부로 노출된 주행대(51)를 통해서 선단에 플러그(52)가 구비된 충전용 전선(53)을 설치하되, 충전차(3) 또는 주행대(51)에는 차간거리 유격을 위해서 충전용 전선(53)의 길이를 임의로 조절할 수 있는 다양한 구성의 신축수단(6)을 더 마련한다.
도 3은 신축수단(6)을 충전차(3)에 설치한 예로서 충전차(3)에 충전용 전선(53)이 권취되어 있는 권취드럼(61)을 설치하되, 상기 권취드럼(61)은 내장되어 있는 코일스프링(62)에 의해 충전용 전선(53)이 항상 권선도록 회전력이 제공될 수 있게 하여 전기자동차(100)의 속도에 민감하게 작동할 수 있게 한다.
다른 실시예로는 도 8에 도시된 바와 같이 주행대(51)의 상단에 회동 가능한 구성의 신축대(54)를 핀(55)으로 회동 가능하게 결합하되, 주행대(51)와 신축대(54) 사이를 신축수단(6)으로 쇼크 업소버(Shock absorber)를 상호 연결하여 전기자동차(100)가 좌우 이동되면서 충전용 전선(53)이 당겨질 때 신축대(54)가 이동되게 한다.
또 다른 실시예로는 도 9에 도시된 바와 같이 주행대(51)의 상단에 신축대(54)를 핀(55)으로 회동 가능하게 결합하고, 신축대(54)의 단부에 제2신축대(56)를 핀(55)으로 회동 가능하게 결합하되, 주행대(51)와 신축대(54) 및 신축대(54)와 제2신축대(56)를 각각 신축수단(6)으로 인장스프링을 상호 연결하여 전기자동차(100)가 좌우 이동되면서 충전용 전선(53)이 당겨질 때 신축대(54) 및 제2신축대(56)가 펴지거나 접어져 신축이 이루어지게 한다.
도 10은 본 발명에서 제공하는 전기자동차 충전장치에서의 충전차와 전기자동차의 충전상태의 개략적인 예를 보인 평면도를 도시한 것이다.
도시된 바에 의하면 본 발명은 상기에서와 같이 충전차(3)에 설치되어 있는 제어장치(37)에는 동일조건으로 전기자동차(100)에도 설치되며 속도 및 제동장치의 작동 유무 등을 실시간으로 감지하는 제어장치(110)와 전기적으로 연결하여 전기자동차(100)에서의 입력에 따른 가속 및 감속, 후진 정지 등의 전기적 신호가 충전차(3)의 제어장치(37)에 전달되도록 구성하여 전기자동차(100)와 충전차(3)가 항상 동일한 속도로 움직일 수 있게 한다.
전기자동차(100)의 제어장치(110)와 충전차(3)의 제어장치(37)는 유선 혹은 무선으로 신호를 교환하며, 충전중일 때는 유선 방식을, 리턴시에는 바닥 노면(23)에 깔린 중앙제어용 감지선(25)을 이용 무선으로 선택하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 본 발명에서는 충전용 전력선어셈블리(5)의 충전용 전선(53)에 제어장치용 전선(57)을 함께 배선하고, 충전용 전선(53)의 단부와 전기자동차(100)에 구비되는 콘센트(120)에 각각 제어장치용 단자를 함께 마련토록 한다.
한편 상기 콘센트(120)와 플러그(52)에는 도시되지는 않았지만 충전용 전선(53)에 과도한 장력이 발생할 때 전기자동차(100)에 설치되어 있는 콘센트(120)에서 플러그(52)가 분리될 수 있도록 구성함은 당연하다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 전기자동차 충전장치(1)는 주로 고속도로나 자동차전용도로 등 각종 도로에 설치하여 사용할 수 있는 것으로서, 이하에서 본 발명의 사용에 따른 작용을 설명한다.
본 발명으로 전기자동차(100)에 충전코자 할 시에는 충전용 전력선어셈블리(5)의 충전용 전선(53)에 마련되어 있는 플러그(52)를 전기자동차(100)의 특정부분에 마련되어 있는 콘센트(120)에 꽂은 상태에서 통상의 방법으로 주행하기만 하면 충전용 전력선어셈블리(5)가 설치되어 있는 충전차(3)가 충전차 주행로(2)를 따라서 주행하게 된다.
이때 충전차(3)에는 충전차 주행로(2)를 따라서 설치되어 있는 강체가선과 복수 궤조식 급전 전력 궤도식 등의 전력선(4)에서 필요한 전력을 공급받아 자주함과 동시에 충전용 전력선어셈블리(5)를 통해서 전기자동차(100)에 전력을 공급하며, 공급되는 전력의 일부는 전기자동차(100)를 주행하는데 소모되고, 또 일부는 전기자동차(100)에 실려 있는 배터리를 충전시키게 되는 것이다. 또한 급속 충전을 위해 3상 전원을 공급함이 바람직할 것이다.
한편 본 발명은 전기자동차의 주행속도에 따라 충전차 주행로(2) 내에서 이동하는 충전차(3)의 주행속도가 동일하게 유지되므로 충전 안전성을 제공할 수 있는 것이다.
즉, 본 발명에 의하면 전기자동차(100)에 설치되어 있는 제어장치(110)와 충전차(3)에 설치되어 있는 제어장치(37)가 함께 제어되면서 전기자동차(100)의 속력에 부합하여 충전차(3)의 속도를 실시간으로 제어하게 되므로 안전한 충전을 보장할 수 있는 것이다.
또한 본 발명에서 제공하는 주행대(51) 등에 신축수단(6)이 마련되어 있으므로 전기자동차(100)가 주행하는 동안에 좌우로 움직이더라도 신축수단(6)에 권선되어 있는 충전용 전선(53)이 자동으로 풀리거나 감기게 되므로 전기자동차(100)의 움직임에 즉각적으로 반응하여 안정된 충전 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1:전기자동차 충전장치 2:충전차 주행로
21:본체 22:트임부
23:노면 24:안내레일
25:감지선 3:충전차
31:구동모터 32:바퀴
33:접촉단자 34:가이드롤러
35:감지장치 36:전자제동장치
37:제어장치 4:전력선
5:충전용 전력선어셈블리 51:주행대
52:플러그 53:충전용 전선
54:신축대 55:핀
56:제2신축대 57:제어장치용 전선
6:신축수단 61:권취드럼
62:코일스프링 100:전기자동차
110:제어장치 120:콘센트
200:도로 300:통제관리소
21:본체 22:트임부
23:노면 24:안내레일
25:감지선 3:충전차
31:구동모터 32:바퀴
33:접촉단자 34:가이드롤러
35:감지장치 36:전자제동장치
37:제어장치 4:전력선
5:충전용 전력선어셈블리 51:주행대
52:플러그 53:충전용 전선
54:신축대 55:핀
56:제2신축대 57:제어장치용 전선
6:신축수단 61:권취드럼
62:코일스프링 100:전기자동차
110:제어장치 120:콘센트
200:도로 300:통제관리소
Claims (6)
- 도로(200)의 가장자리(노변) 또는 중앙분리대를 따라서 지상에 세워진 교각 상단 또는 지하에 설치되는 박스 형태의 충전차 주행로(2)와,
충전차 주행로(2)를 따라서 이동하는 속도가 전기적으로 제어되는 충전차(3)와,
고속 주행하는 충전차(3)와 전기적으로 연결되도록 충전차 주행로(2)를 따라서 설치한 급전용 전력선(4)과,
충전차(3)에 고정 설치되며 주행 중인 전기자동차(100)와 전기적으로 연결되는 충전용 전력선어셈블리(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 충전차 주행로(2)는 터널형으로 본체(21)를 구성하고, 본체(21)의 상부 일측에 트임부(22)를 길이방향으로 형성하며,
상기 충전차 주행로(2) 내부에 노면(23)을 형성하고,
상기 노면(23) 상측에서 주행하도록 충전차(3)에는 구동모터(31)에 의해 회전하는 고무재질로 구성된 바퀴(32)를 설치하고,
상기 충전차 주행로(2) 내측에는 충전차(3)에 전원을 공급하는 전력선(4)을 설치하고, 충전차(3)에 접촉단자(33)를 설치하여 전력을 공급하며,
충전차(3) 양측에는 충전차 주행로(2)에 설치되는 안내레일(24)과 접하는 가이드롤러(34)를 더 설치한 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 충전차(3)는 통제관리소(300)에서 운용하는 중앙제어장치에 의해 제어되도록 노면(23)의 중앙에는 중앙제어장치와 전기적으로 연결되는 중앙제어용 감지선(25)이 설치되며, 충전차(3)에는 중앙제어용 감지선(25)과 감응하는 감지장치(35)를 설치한 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 하나에 있어서,
상기 충전차(3)는 공급되는 전력에 의해 바퀴(32)를 구동시키도록 내장된 구동모터(31) 및 전자제동장치(36)를 제어하는 제어장치(37)를 내장 설치하되,
상기 제어장치(37)는 전기자동차(100)와 전기적으로 연결되어 전기자동차(100)의 제어장치(110)와 함께 작동하여 전기자동차(100)와 충전차(3)가 항상 동일한 속도로 주행되게 한 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 하나에 있어서,
상기 충전차(3)에 고정된 상태로 트임부(22)를 통해서 외부로 노출되는 주행대(51)를 포함하는 충전용 전력선어셈블리(5)에는 충전용 전선(53)의 길이와 제어장치용 전선(57)의 길이를 임의로 조절할 수 있는 신축수단(6)이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
전력선(4)과 충전차(3)와의 급전은 접촉식 또는 비접촉식에 의해 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전장치.
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