KR101416801B1 - 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법 - Google Patents

무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101416801B1
KR101416801B1 KR1020130158118A KR20130158118A KR101416801B1 KR 101416801 B1 KR101416801 B1 KR 101416801B1 KR 1020130158118 A KR1020130158118 A KR 1020130158118A KR 20130158118 A KR20130158118 A KR 20130158118A KR 101416801 B1 KR101416801 B1 KR 101416801B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
concrete panel
concrete
electric vehicle
panel body
road
Prior art date
Application number
KR1020130158118A
Other languages
English (en)
Inventor
임종권
김성훈
구소연
박성기
성상경
한승우
Original Assignee
(주)승화프리텍
(주)아이엠기술단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)승화프리텍, (주)아이엠기술단 filed Critical (주)승화프리텍
Priority to KR1020130158118A priority Critical patent/KR101416801B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101416801B1 publication Critical patent/KR101416801B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/0025—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects with installation or service material, e.g. tubes for electricity or water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/02—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C5/00—Pavings made of prefabricated single units
    • E01C5/06—Pavings made of prefabricated single units made of units with cement or like binders
    • E01C5/065—Pavings made of prefabricated single units made of units with cement or like binders characterised by their structure or component materials, e.g. concrete layers of different structure, special additives
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

무선충전 전기자동차 운행에 필요한 전력을 공급할 수 있도록 도로 상에 급전장치인 프리캐스트 콘크리트 패널을 설치하고, 인버터를 통해 생성된 고주파 전류를 도로 하부에 매설된 프리캐스트 콘크리트 패널을 통해 전기자동차 하부의 집전장치로 전달하여 전기에너지로 변환하여 전력을 충전할 수 있고, 또한, 도로 상에 매립 설치되는 프리캐스트 콘크리트 패널 몸체의 측면에 전단키를 형성하여 프리캐스트 콘크리트 패널의 분리된 이음매가 밀착되도록 상호 연결함으로써 도로하부 구조의 불균등한 지지력에 의한 부등침하를 방지하고, 급전케이블 보호관의 균열을 방지할 수 있고, 또한, 프리캐스트 콘크리트 패널의 상부에 섬유 그리드를 형성하여 보강하고 에폭시 개질 아스팔트 포장층을 형성함으로써 통행차량의 하중으로 인한 도로 파손 및 콘크리트 패널의 파손을 방지할 수 있는, 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법이 제공된다.

Description

무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법 {CONCRETE PANEL FOR SUPPLYING ELECTRIC POWER OF WIRELESS CHARGING ELECTRIC VEHICLE, AND CONSTRUCTING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 무선충전 전기자동차에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 비접촉 전력전달 방식의 무선충전(Wireless Charging) 전기자동차(Electric Vehicle)에 전력을 공급하여 충전하기 위해 급전도로 상에 매립 설치되는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
지금까지의 자동차 시장은 가솔린 엔진이 절대적 우위를 점하고 있었으나, 화석연료가 고갈되고 환경오염이 심해지면서 이산화탄소 배출이 적고 연료를 덜 소모하는 친환경 고효율의 그린카 시장으로 전환되고 있다.
특히, 환경오염의 주범인 기존의 내연기관을 대체하는 새로운 동력을 기반으로 하는 자동차 산업기술이 필요한 실정으로, 예를 들면, 하이브리드 자동차와 클린 디젤, CNG 등 다양한 방식을 대중교통 시스템에 적용하는 계획이 수립되었으나, 기존의 내연기관을 완전하게 대체하는 데에는 한계를 지니고 있기 때문에 전기를 사용하는 친환경 대중교통 시스템에 대한 필요성이 지속적으로 증대되고 추세이다.
일반적으로, 전기차량은 전기를 전력공급원으로 하여 운행하는 차량을 의미하며, 전기자동차(Electric Vehicle: EV)와 전동차로 구분할 수 있다.
이러한 전기자동차(EV)는 차량 자체에 전력공급원으로 충전이 가능한 배터리를 탑재하고, 탑재된 배터리에서 공급되는 전력을 이용하여 운행하게 된다. 이러한 전기자동차(EV)는 운전자가 원하는 위치까지 자유로이 이동할 수 있어 개인교통수단으로 적절하나, 일반 가솔린 차량과는 달리 배터리에 의해 전력을 공급하게 되므로 일반 가솔린 차량에 비해 저속 운행되며, 충전시간이 오래 걸리며, 또한, 한번 충전에 의해 주행하는 거리가 제한적이다.
다시 말하면, 전기에너지를 대중교통 시스템에 적용하기 위해서는 운행가능 거리와 충전의 편의성이 중요하지만, 전술한 배터리 전기자동차(EV)의 경우, 1회 충전으로 운행할 수 있는 거리에 한계가 있으며, 별도의 충전공간과 충전시간이 필요하기 때문에 대중교통으로 활용하기 위해서는 많은 제약이 존재한다.
한편, 근래에 들어서는 환경공해의 주범인 자동차 배기가스에 대한 문제점이 재조명되면서 각 자동차 메이커에서는 전술한 전기자동차의 단점을 개선한 전기자동차의 다양한 모델을 개발되어 상용화에 이르고 있다.
특히, 기존의 충전된 전기 배터리로 움직이는 전기자동차(EV)와는 달리, 주행중에 또는 정차중에 무선의 전원공급장치로부터 전원을 공급받아 운행될 수 있는 무선충전(Wireless Charging) 전기자동차(Electric Vehicle)가 개발되고 있으며, 이러한 무선충전 전기자동차는 비접촉 자기유도 충전 방식으로 충전될 수 있다. 이러한 무선충전 전기자동차는 무인 전기자동차 충전시스템으로서 온라인 전기자동차(On-Line Electric Vehicle: OLEV)라고도 불린다.
도 1은 비접촉 방식의 무선충전 전기자동차의 원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 비접촉 방식의 무선충전 전기자동차(10)는 그 하부에 고효율로 집전하는 집전장치(11)가 설치되고, 도로(20) 상에는 전력선(31), 급전코일(32) 및 코어(33)로 이루어진 급전장치(30)가 매립 설치되며, 상기 급전장치(30)의 코어(33)가 고주파 자기장을 발생함으로써, 상기 집전장치(11)에 설치된 고주파용 코어(12)가 상기 코어(33)에서 발생된 자기장을 흡수하여 전력으로 변환하여 충전하게 된다.
이러한 비접촉 방식의 무선충전 전기자동차(10)는, 기존의 특정 스테이션에서만 충전할 수 있었던 전기자동차(EV) 시스템과는 달리, 도로(20)에 전력선(31)과 급전코일(32)을 매설함으로써, 상기 무선충전 전기자동차(10)에서 자기장을 흡수하여 전력으로 변환하는 방식이다. 따라서 이러한 무선충전 전기자동차(10)는, 주행중에도 충전할 수 있다는 장점이 있어 주행거리의 제한이 있는 기존의 전기자동차(EV)의 단점을 충분히 보완해 줄 수 있다.
구체적으로, 비접촉 방식의 무선충전 전기자동차(10)의 무선충전을 위해서 도로(20) 밑면에서 전원을 공급해주는 급전장치(30) 부분과 전기자동차(20)에서 전원을 받아들이는 집전장치(11) 부분이 구성되는데, 이러한 비접촉 자기유도 충전 방식의 전기자동차는 주행중에 전원공급이 가능하기 때문에 불필요한 배터리를 많이 싫고 다닐 필요가 없다.
한편, 도 2a는 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 비접촉방식의 전기자동차용 급전도로(40)는 급전코어(41), 급전선(42) 및 공통선(43)으로 구성된다.
이때, 급전선(42)은 급전선용 섬유강화 플라스틱관(43)에 감싸여 있으며, 또한, 공통선(44)은 공통선용 섬유강화 플라스틱관(45)에 감싸져 있다.
이러한 공통선(44)에서도 전자기장이 발생하여 전자기간섭 등과 같은 문제가 발생하기 때문에 공통선(44)에서 발생하는 전자기장을 차폐하기 위하여 공통선(44) 주위에 공통선 전자기장 차폐코일(46) 및 구리 차폐망(47)을 더 설치하여야 한다. 하지만, 이와 같이 공통선 전자기장 차폐코일(46) 및 구리 차폐망(47)을 설치하는 경우, 시공 절차가 증가하게 되어 시공이 번거롭고, 또한, 공통선 전자기장 차폐코일(46) 및 구리 차폐망(47) 설치를 위한 추가 비용이 발생하여 설치비용이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 공통선 전자기장 차폐코일(46) 및 구리 차폐망(47)은 내구성이 높지 않기 때문에 골재 콘크리트 등의 사용이 어렵기 때문에, 급전도로(40) 중앙부에서 균열이 발생하는 등의 문제가 발생되는 문제점이 있다.
한편, 전술한 종래의 기술에 따른 비접촉방식의 전기자동차용 급전도로(40)의 문제점을 해결하기 위해서 대한민국 공개특허번호 제2012-116676호에는 "비접촉방식의 전기자동차용 급전도로"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2b는 종래의 기술에 따른 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로(50)는, 급전코어(51), 급전선(52), 급전선 보호관(53), 공통선(54) 및 알루미늄 보호관(55)으로 구성된다.
종래의 기술에 따른 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로(50)에서, 급전코어(51)는 Mn-Zn 재료를 사용한 페라이트 자성체로 구성되고, 급전선(52)은 리쯔와이어 고주파용 케이블로 이루어진다.
이러한 급전선(52)은 기계적인 반복하중이나 충격에 약하기 때문에 섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastic: FRP)으로 형성되는 급전선 보호관(53)으로 감싸준다. 이때, 급전선 보호관(53)은 전기적으로 절연시키는 기능도 수행한다.
또한, 공통선(54)은 급전도로를 세그먼트로 구성하기 위해서 구비되는 것으로서, 일반적으로 하나의 공통선 또는 한 쌍의 공통선이 사용된다. 이때, 공통선(54)에서도 급전시 전자기장이 방출되므로 이를 차폐시켜주기 위해 공통선(54)을 감싸는 알루미늄 보호관(55)이 구비된다. 예를 들면, 이러한 알루미늄 보호관(55)의 직경은 100mm이고, 두께는 2㎜ 내지 10㎜인 것일 수 있다.
이와 같이, 공통선(54)을 알루미늄 보호관(55)으로 감쌈으로써, 전술한 도 2a에 도시된 기존의 공통선(44)에서 발생하는 전자기장을 차폐하기 위한 공통선 전자기장 차폐코일(46) 및 구리 차폐망(47)을 설치할 필요가 없으므로 시공이 간단하고, 급전도로(50) 시공시 강도를 향상시킬 수 있는 골재 콘크리트를 사용할 수 있다.
이에 따라 종래의 기술에 따른 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로(50)의 경우, 공통선을 알루미늄 보호관으로 감쌈으로써 추가적인 차폐 코일 및 구리 차폐망을 설치할 필요가 없이 공통선에서 발생하는 전자기장을 용이하게 차폐하고, 급전도로 시공시 강도를 향상할 수 있는 골재 콘크리트 사용이 가능하여 급전도로 구조적 측면에서 급전도로 하부에 발생하는 균열을 예방할 수 있다.
그러나 전술한 종래의 기술에 따른 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로의 경우, 아스팔트 콘크리트 내에 급전선 및 기타 부대시설을 매설함으로써, 아스팔트 콘크리트의 강성이 부족하여 차량하중에 의한 변형이나 처짐 등이 발생할 경우 아스팔트 콘크리트 자체의 균열뿐만 아니라 급전선 보호관 등에 균열을 유발할 수 있어 누전 등의 문제를 야기할 수 있다.
즉, 종래의 기술에 따른 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로에서, 무근 콘크리트로 형성되는 시멘트 콘크리트 내부에 급전선 등을 매설할 경우, 시멘트 콘크리트 타설시 건조수축으로 인한 균열 및 대기온도 변화에 따른 시멘트 콘크리트의 수축팽창 등에 의한 균열이 유발될 수 있는데, 이를 억제하기 위하여 시멘트 콘크리트를 일정한 간격으로 분할하여 타설할 경우 건조수축 등의 균열을 억제하는데 효과가 있으나 분리된 이음매에서 도로하부 구조의 불균등한 지지력에 의한 부등침하가 발생하여 급전선 보호관의 균열 등을 유발할 수 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로의 경우, 통행하는 차량하중으로 인한 도로 파손에 따른 급전장치가 파손될 수 있다. 즉, 콘크리트가 타설된 급전장치의 지면 위부분에서 하중이 주기적으로 가해졌을 시 틈 부분에서부터 크랙이 발생하여 위험한 상황이 생길 수 있다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허번호 제2012-116676호(공개일: 2012년 10월 23일), 발명의 명칭: "비접촉방식의 전기자동차용 급전도로" 대한민국 등록특허번호 제10-1177552호(출원일: 2009년 12월 30일), 발명의 명칭: "전기자동차용 비접촉식 세그먼트 블록" 대한민국 등록특허번호 제10-1087770호(출원일: 2009년 12월 30일), 발명의 명칭: "온라인 전기자동차를 위한 급전도로 구조물의 현장시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1056174호(출원일: 2009년 12월 23일), 발명의 명칭: "비접촉 자기유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈" 대한민국 등록특허번호 제10-1252591호(출원일: 2011년 8월 19일), 발명의 명칭: "주행환경에 최적화된 급전도로 시스템" 대한민국 등록특허번호 제10-566926호(출원일: 2003년 10월 16일), 발명의 명칭: "비접촉 급전방식을 이용한 전기 차량 운행 시스템" 대한민국 공개특허번호 제2013-102985호(공개일: 2013년 9월 23일), 발명의 명칭: "분리배선을 위한 급전모듈"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 무선충전 전기자동차 운행에 필요한 전력을 공급할 수 있도록 도로 상에 급전장치인 프리캐스트 콘크리트 패널을 설치하고, 인버터를 통해 생성된 고주파 전류를 도로 하부에 매설된 프리캐스트 콘크리트 패널을 통해 전기자동차 하부의 집전장치로 전달하여 전기에너지로 변환하여 전력을 충전할 수 있는, 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 도로 상에 매립 설치되는 프리캐스트 콘크리트 패널 몸체의 측면에 전단키를 형성하여 프리캐스트 콘크리트 패널의 분리된 이음매가 밀착되도록 상호 연결함으로써 도로하부 구조의 불균등한 지지력에 의한 부등침하를 방지하고, 급전케이블 보호관의 균열을 방지할 수 있는, 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 프리캐스트 콘크리트 패널의 상부에 섬유 그리드를 형성하여 보강하고 에폭시 개질 아스팔트 포장층을 형성함으로써, 통행차량의 하중으로 인한 도로 파손 및 콘크리트 패널의 파손을 방지할 수 있는, 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널은, 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널에 있어서, 콘크리트 패널의 몸체로서, 직사각형의 단면을 갖도록 무근 콘크리트로 형성되는 콘크리트 패널 몸체; 상기 콘크리트 패널 몸체의 단부면으로부터 돌출 형성되고, 상기 콘크리트 패널 몸체와 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체를 결합시키는 전단키; 자기장을 발생하도록 페라이트 자성체로 구성되고, 도로의 진행방향을 따라 상기 콘크리트 패널 몸체의 상면 내부에 설치되는 페라이트 코어; 급전케이블이 인입되는 인입관으로서, 상기 페라이트 코어의 양측부 내면에 각각 배치되는 급전케이블 보호관; 및 공통선이 인입되는 인입관으로서, 상기 페라이트 코어의 중앙부 하부에 매립 설치되는 공통선 보호관을 포함하되, 상기 콘크리트 패널은 공장 또는 현장에서 프리캐스트 제작되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 콘크리트 패널 몸체의 상부에 설치되는 섬유 보강그리드를 추가로 포함하며, 상기 섬유 보강그리드는 유리섬유 보강그리드 또는 탄소섬유 보강그리드일 수 있다.
여기서, 상기 전단키는 상기 콘크리트 패널 몸체의 단부면으로부터 일측 하부 또는 타측 상부가 각각 연장되어 돌출되고, 응력이 집중되는 돌출 부분이 라운드(Round) 처리된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 콘크리트 패널 몸체로부터 돌출된 전단키 및 상기 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체로부터 돌출된 전단키가 상호 밀착되어 형성되는 분리된 이음매 사이에 모르타르를 주입하여 마감하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 페라이트 코어는 복수개의 코어날 상단부 끝단이 상기 콘크리트 패널 몸체의 상면에 노출되도록 일정 간격을 두고 도로의 진행방향을 따라 상기 콘크리트 패널 몸체의 내부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 급전케이블 보호관은 상기 급전케이블의 인입이 가능하도록 유연성을 갖는 재질의 중공관으로 형성되고, 상기 페라이트 코어의 양측부에 2열로 배치되며, 상기 유연성을 갖는 재질의 중공관은 ELP(지중전선) 관, FRP(섬유강화플라스틱) 관 또는 PVC(폴리염화비닐) 관일 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법은, 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법에 있어서, a) 무선충전 전기자동차에 전력공급을 위한 콘크리트 패널을 설치하고자 하는 도로의 연장 및 폭에 따라 복수개 프리캐스트 제작하는 단계; b) 도로를 굴착하고 콘크리트로 하부층을 1차로 타설하여 평탄화하는 단계; c) 상기 기제작된 프리캐스트 콘크리트 패널을 도로 굴착부에 설치하고 길이방향으로 다른 콘크리트 패널과 상호 밀착하여 연결하는 단계; d) 급전케이블을 상기 프리캐스트 콘크리트 패널 내의 급전케이블 보호관 내부로 인입시키는 단계; e) 상기 프리캐스트콘크리트 패널이 설치되는 부분을 제외한 도로 굴착부에 콘크리트를 2차로 타설하여 마감하는 단계; 및 f) 상기 프리캐스트 콘크리트 패널을 보호하도록 상기 프리캐스트 콘크리트 패널 상부를 에폭시 개질 아스팔트(EMA)로 포장하는 단계를 포함하되, 상기 c) 단계에서 상기 콘크리트 패널 몸체의 단부면으로부터 돌출 형성된 전단키가 상기 콘크리트 패널 몸체와 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체를 결합시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 b) 단계에서 상기 콘크리트 하부층 타설 시 원거리 전력공급용 공통관을 미리 매설하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 f) 단계 이전에 상기 콘크리트 패널의 반사균열의 억제를 위해 섬유 보강그리드를 설치하며, 상기 섬유 보강그리드는 유리섬유 보강그리드 또는 탄소섬유 보강그리드일 수 있다.
본 발명에 따르면, 무선충전 전기자동차 운행에 필요한 전력을 공급할 수 있도록 도로 상에 급전장치인 프리캐스트 콘크리트 패널을 설치하고, 인버터를 통해 생성된 고주파 전류를 도로 하부에 매설된 프리캐스트 콘크리트 패널을 통해 전기자동차 하부의 집전장치로 전달하여 전기에너지로 변환하여 전력을 충전할 수 있다.
본 발명에 따르면, 도로 상에 매립 설치되는 프리캐스트 콘크리트 패널 몸체의 측면에 전단키를 형성하여 프리캐스트 콘크리트 패널의 분리된 이음매가 밀착되도록 상호 연결할 수 있고, 이에 따라 도로하부 구조의 불균등한 지지력에 의한 부등침하를 방지하고, 급전케이블 보호관의 균열을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 프리캐스트 콘크리트 패널의 상부에 섬유 그리드를 형성하여 보강하고 에폭시 개질 아스팔트 포장층을 형성함으로써, 통행차량의 하중으로 인한 도로 파손 및 콘크리트 패널의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 비접촉 방식의 무선충전 전기자동차의 원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2b는 종래의 기술에 따른 비접촉 방식의 전기자동차용 급전도로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 도로상 설치 위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 평면도 및 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 제원을 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 내에 설치되는 페라이트 코어를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널이 설치된 도로의 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널이 전단키를 사용하여 연결되는 것을 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 설계 방법의 동작흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 제작된 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법의 구체적인 동작흐름도이다.
도 14a 내지 도 14j는 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 제작된 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법의 각각의 과정을 나타내는 사진들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 도로상 설치 위치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)은 도로 굴착 하부층(210)에 매립 설치되고, 예를 들면, 버스전용차로의 중앙을 따라 위치하게 되며 급전을 위한 각종 매설물의 간격유지와 단면의 적정한 강성 확보를 위해 직사각형의 단면을 갖는다.
이때, 전기자동차는 전기버스(220)일 수 있고, 상기 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)의 페라이트 코어가 고주파 자기장을 발생하면, 상기 전기버스(220)의 하부에 설치된 집전장치에의 고주파용 코어가 상기 콘크리트 패널(100)의 페라이트 코어에서 발생된 자기장을 흡수하여 전력으로 변환하여 충전하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)은 전자기장 형성을 위한 급전선과 페라이트 코어, 인접 세그먼트용 급전선이 통과하는 공통선, 이를 차폐하는 공통선 보호관이 설치된다. 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)의 내부 부속품 중에서, 페라이트 코어는, 예를 들면, 20㎜(폭)ㅧ80㎜(높이)ㅧ1000㎜(길이)의 제원으로 전력공급시 발생하는 자기장을 수직방향으로 형성하는 역할을 한다. 또한, 급전케이블은, 예를 들면, Φ29㎜의 제원의 전선일 수 있고, 케이블 보호관은, 예를 들면, Φ40㎜(ELP관)의 제원으로 콘크리트 패널 내부의 급전케이블을 보호하는 역할을 하고, 공통선 보호관은, 예를 들면, Φ100㎜(강관)의 제원으로서 외부로 노출되는 공통선을 보호하는 역할을 한다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 평면도 및 측면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)은, 콘크리트 패널 몸체(110), 전단키(120) 및 급전케이블 보호관(130)을 구비하고, 상기 콘크리트 패널 몸체(110) 내에 페라이트 코어 및 공통선 보호관 등이 설치된다.
여기서, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 일측 하단 및 타측 상단에 전단키(120)가 형성됨으로써, 상기 콘크리트 패널 몸체(110) 및 다른 콘크리트 패널 몸체(110)를 용이하게 연결할 수 있고, 이때, 상기 콘크리트 패널 몸체(110) 및 다른 콘크리트 패널 몸체(110)가 연결되는 이음매에 모르타르를 충진하게 된다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 제원을 예시하는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 단면도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 내에 설치되는 페라이트 코어를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)은, 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널로스 콘크리트 패널 몸체(110), 전단키(120), 급전케이블 보호관(130), 페라이트 코어(140) 및 공통선 보호관(150)을 포함하며, 상기 콘크리트 패널(100)은 공장 또는 현장에서 프리캐스트 제작된다.
콘크리트 패널 몸체(110)는 콘크리트 패널(100)의 몸체로서, 직사각형의 단면을 갖도록 무근 콘크리트로 형성된다. 이때, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)는 그 내부에 자기장 형성에 영향을 줄 수 있는 철근 등을 사용할 수 없는 무근 콘크리트 구조물이다.
전단키(120)는 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 돌출 형성되고, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)와 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체(110)를 결합시킨다. 이때, 상기 전단키(120)는, 도 10a 및 도 10b에서 후술하는 바와 같이, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 일측 하부 또는 타측 상부가 각각 연장되어 돌출되고, 응력이 집중되는 돌출 부분이 라운드(Round) 처리된다. 여기서, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)로부터 돌출된 전단키(120) 및 상기 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체로부터 돌출된 전단키가 상호 밀착되어 형성되는 분리된 이음매 사이에 모르타르를 주입하여 마감하게 된다.
급전케이블 보호관(130)은 급전케이블(160)이 인입되는 인입관으로서 상기 급전케이블(160)이 기계적인 반복하중이나 충격에 약하기 때문에 상기 급전케이블(160)을 감싸도록 상기 페라이트 코어(140)의 양측부 내면에 각각 배치된다. 이때, 상기 급전케이블 보호관(130)은 전기적으로 절연시키는 기능도 수행한다. 또한, 상기 급전케이블 보호관(130)은 상기 급전케이블(160)의 인입이 가능하도록 유연성을 갖는 재질의 중공관으로 형성되고, 상기 페라이트 코어(140)의 양측부에 2열로 배치되며, 상기 유연성을 갖는 재질의 중공관은 ELP 관, 섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastic: FRP) 관 또는 PVC(폴리염화비닐) 관일 수 있다. 여기서, 상기 급전케이블(160)은 리쯔와이어 고주파용 케이블로 이루어질 수 있다.
페라이트 코어(140)는 자기장을 발생하도록 페라이트 자성체로 구성되고, 도로(210)의 진행방향을 따라 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 상면 내부에 설치된다. 상기 페라이트 코어(140)는 급전코어로서, 예를 들면, Mn-Zn 재료를 사용한 페라이트 자성체로 구성된다. 구체적으로, 상기 페라이트 코어(140)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수개의 코어날 상단부 끝단이 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 상면에 노출되도록 일정 간격을 두고 도로(210)의 진행방향을 따라 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 내부에 설치된다.
공통선 보호관(150)은 원거리 전력공급용 공통선(170)이 인입되는 인입관으로서, 상기 페라이트 코어(140)의 중앙부 하부에 매립 설치된다. 예를 들면, 상기 공통선 보호관(150)은 10cm 직경의 알루미늄 공통선 보호관일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 상부에 설치되는 섬유 보강그리드(240)를 추가로 포함하며, 상기 섬유 보강그리드는 유리섬유 보강그리드 또는 탄소섬유 보강그리드일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100)을 보호하도록 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100) 상부를 에폭시 개질 아스팔트(230)로 포장할 수 있다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)에서, 콘크리트 패널 몸체(110)의 길이는 도로의 운행규정 및 운반차량의 제원, 양중하중에 의한 구조적 안전성, 이동성을 고려하여 10m 이내, 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 2.58m일 수 있다. 이때, 콘크리트 패널 몸체(110)의 폭은 급전구조물 내 매립되는 부속품의 제원 및 형상을 고려하여 급전구조물의 최소폭은 85㎝ 이상으로 하며 최대폭은 185㎝ 이하로 한다. 즉, 전기버스의 윤거를 고려하여 최대 185cm 이하이여야 한다.
또한, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 두께는 내부에 설치되는 부속품의 배치를 고려하여 단면 강성이 확보되는 범위에서 최소화하는 것이 바람직하며 최소 25㎝ 이상으로 한다.
또한, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 내부에 설치되는 페라이트 코어(140) 양 끝단 외측으로부터 6~30㎝, 상단으로부터 25~35㎝의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도로 급전시스템의 콘크리트 패널 몸체에 설치되는 페라이트 코어(140)는 복수개의 코어날을 가진 높이 8~11㎝, 폭 72~75㎝의 U자 형태로서, 페라이트 코어날 상단부 끝단이 콘크리트 패널 상면에 노출되도록 도로의 진행방향을 따라 3㎝ 간격으로 콘크리트 패널 내부에 연속적으로 설치될 수 있다.
또한, 상기 페라이트 코어(140)의 내측에는 급전케이블(160)의 인입 및 보호를 위해서 지름 40~50㎝인 급전케이블 인입관(130)이 2열로 설치되며, 상기 급전케이블 인입관(130)은 유연성을 갖는 재질의 중공관으로 ELP 관, FRP 관, PVC 관을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 급전케이블 인입관(130)의 내부에는 200A의 전력을 전달할 수 있는 급전케이블(160)이 설치된다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널이 설치된 도로의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널이 설치된 도로(210)의 경우, 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)이 매립 설치되고, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 상부에 설치되는 섬유 보강그리드(240)가 설치되며, 또한, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100)을 보호하도록 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100) 상부를 에폭시 개질 아스팔트(230)로 포장할 수 있다.
한편, 도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널이 전단키를 사용하여 연결되는 것을 예시하는 도면이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 전단키(120)는 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 일측 하부 또는 타측 상부가 각각 연장되어 돌출되고, 도 10a에서 도면부호 A 및 B로 도시된 바와 같이, 응력이 집중되는 돌출 부분이 라운드(Round) 처리된다. 또한, 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)로부터 돌출된 전단키(120) 및 상기 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체로부터 돌출된 전단키가 상호 밀착되어 형성되는 분리된 이음매 사이에 모르타르를 주입하여 마감하게 된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 설계 방법의 동작흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)의 설계 방법은, 먼저, 콘크리트 설계기준강도, 지반조건, 지하수위 등을 포함한 설계 조건을 선정한다(S10). 즉, 상기 콘크리트 패널(100)이 설치되는 지역의 지반조건, 지하수 등 외부환경을 하중조건으로 고려하여 설계한다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 패널(100)인 급전구조물의 두께, 폭 및 길이에 대한 단면을 가정한다(S20). 이때, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 패널(100)에 대한 설계변수는 콘크리트 패널(100)의 길이, 폭, 두께와 콘크리트의 설계강도일 수 있다.
다음으로, 고정하중, 활하중, 토압, 온도하중, 건조수축하중 등을 포함한 하중을 산정한다(S30).
다음으로, 예를 들면, 허용응력설계법을 적용하여 허용응력설계 범위에 따른 작용 하중을 조합한다(S40).
다음으로, 3차원 Solid요소 해석 및 응력검토를 포함한 단면을 검토한다(S50). 이때, 상기 콘크리트 패널(100)의 구조 검토는 3차원 Solid요소를 이용하여 해석하고, 발생응력을 허용응력과 비교 검토함으로써, 발생응력이 허용응력 이내에 존재하도록 설계한다.
다음으로, 설계된 콘크리트 패널(100)이 안전성을 확보하였는지 확인하여(S60), 안전성이 확보되지 않은 경우, 안전성이 확보될 때까지 전술한 S10 내지 S50 단계를 반복하여 수행한다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)에 따르면, 무선전력 공급방식의 전기자동차 운행에 필요한 전력을 공급하는 급전인프라 구성요소를 설치하고, 도로 이용자에게 안전성 및 쾌적성을 제공함과 동시에 빈번히 반복되는 차량 하중 및 외부 충격으로부터 급전인프라 구성 요소인 급전케이블, 페라이트 코어 등의 전기적 시설을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널(100)에 따르면, 무선충전 방식의 전기자동차 운행에 필요한 도로 급전시스템의 개발을 통해 기존의 배터리 전기자동차의 충전 문제를 해결하고, 비접촉 전력전달 방식의 전기자동차의 상용화로 인한 편의성, 안정성이 증대되어 전기자동차 기술 시장에서의 경쟁력을 확보할 수 있다.
[무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법]
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법은, 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법으로서, 먼저, 무선충전 전기자동차(220)에 전력공급을 위한 콘크리트 패널(100)을 설치하고자 하는 도로(210)의 연장 및 폭에 따라 복수개 프리캐스트 제작한다(S110).
다음으로, 도로를 굴착하고 콘크리트로 하부층을 1차로 타설하여 평탄화한다(S120). 이때, 상기 콘크리트 하부층 타설 시 원거리 전력공급용 공통관(170)을 미리 매설한다.
다음으로, 상기 기제작된 프리캐스트 콘크리트 패널(100)을 도로(210) 굴착부에 설치하고 길이방향으로 다른 콘크리트 패널(100)과 상호 밀착하여 연결한다(S130). 이때, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 돌출 형성된 전단키(120)가 상기 콘크리트 패널 몸체(110)와 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체(110)를 결합시키게 된다. 이때, 상기 전단키(120)는 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 일측 하부 또는 타측 상부가 각각 연장되어 돌출되고, 응력이 집중되는 돌출 부분이 라운드(Round) 처리된다. 또한, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)로부터 돌출된 전단키(120) 및 상기 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체로부터 돌출된 전단키가 상호 밀착되어 형성되는 분리된 이음매 사이에 모르타르를 주입하여 마감하게 된다.
다음으로, 급전케이블(160)을 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100) 내의 급전케이블 보호관(130) 내부로 인입시킨다(S140).
다음으로, 상기 프리캐스트콘크리트 패널(100)이 설치되는 부분을 제외한 도로(210) 굴착부에 콘크리트를 2차로 타설하여 마감한다(S150).
다음으로, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100)을 보호하도록 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100) 상부를 에폭시 개질 아스팔트(EMA)로 포장한다(S160). 이때, 상기 에폭시 개질 아스팔트(EMA)로 포장하기 전에 상기 콘크리트 패널(100)의 반사균열의 억제를 위해 섬유 보강그리드를 설치할 수 있고, 이때, 상기 섬유 보강그리드는 유리섬유 보강그리드 또는 탄소섬유 보강그리드일 수 있다.
한편, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 제작된 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법의 구체적인 동작흐름도이고, 도 14a 내지 도 14j는 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 제작된 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법의 각각의 과정을 나타내는 사진들이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 제작된 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법은, 먼저, 도 14a에 도시된 바와 같이, 기존의 포장층을 제거하고(S201), 이후, 도 14b에 도시된 바와 같이, 도로 굴착부의 하부층을 다짐한다(S202).
다음으로, 도 14c에 도시된 바와 같이, 도로 굴착부 하부층을 평탄화하고(S203, 이후, 도 14d에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 콘크리트 패널(100)을 설치한다(S204). 이때, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 돌출 형성된 전단키(120)를 사용하여 상기 콘크리트 패널 몸체(110)와 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체(110)를 결합시키게 된다.
다음으로, 도 14e에 도시된 바와 같이, 급전케이블을 인입하고(S205), 이후, 도 14f에 도시된 바와 같이, 이음부에 모르타르를 주입한다(S206).
다음으로, 도 14g에 도시된 바와 같이, 측면 콘크리트를 타설 및 양생하고(S207), 이후, 도 14h에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 상부에 섬유 그리드(240)를 설치한다(S208).
다음으로, 도 14i에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널을 보호하도록 에폭시 개질 아스팔트(EMA: 230)를 포설하고(S209), 이후, 도 14j에 도시된 바와 같이, 도로의 차선을 도색한다(S210).
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 무선충전 전기자동차 운행에 필요한 전력을 공급할 수 있도록 도로 상에 급전장치인 프리캐스트 콘크리트 패널을 설치하고, 인버터를 통해 생성된 고주파 전류를 도로 하부에 매설된 프리캐스트 콘크리트 패널을 통해 전기자동차 하부의 집전장치로 전달하여 전기에너지로 변환하여 전력을 충전할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도로 상에 매립 설치되는 프리캐스트 콘크리트 패널 몸체의 측면에 전단키를 형성하여 프리캐스트 콘크리트 패널의 분리된 이음매가 밀착되도록 상호 연결할 수 있고, 이에 따라 도로하부 구조의 불균등한 지지력에 의한 부등침하를 방지하고, 급전케이블 보호관의 균열을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 프리캐스트 콘크리트 패널의 상부에 섬유 그리드를 형성하여 보강하고 에폭시 개질 아스팔트 포장층을 형성함으로써, 통행차량의 하중으로 인한 도로 파손 및 콘크리트 패널의 파손을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 콘크리트 패널
110: 콘크리트 패널 몸체
120: 전단키
130: 급전케이블 보호관(인입관)
140: 페라이트 코어
150: 공통선 보호관(인입관)
160: 급전케이블
170: 원거리 전력공급용 공통선
210: 도로(도로 굴착부)
220: 전기자동차(OLEV)
230: 섬유 그리드
240: 에폭시 개질 아스팔트(EMA) 포장층

Claims (13)

  1. 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널에 있어서,
    콘크리트 패널(100)의 몸체로서, 직사각형의 단면을 갖도록 무근 콘크리트로 형성되는 콘크리트 패널 몸체(110);
    상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 돌출 형성되고, 상기 콘크리트 패널 몸체(110)와 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체(110)를 결합시키는 전단키(120);
    자기장을 발생하도록 페라이트 자성체로 구성되고, 도로(210)의 진행방향을 따라 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 상면 내부에 설치되는 페라이트 코어(140);
    급전케이블(160)이 인입되는 인입관으로서, 상기 페라이트 코어(140)의 양측부 내면에 각각 배치되는 급전케이블 보호관(130); 및
    원거리 전력공급용 공통관(170)이 인입되는 인입관으로서, 상기 페라이트 코어(140)의 중앙부 하부에 매립 설치되는 공통선 보호관(150)을 포함하되, 상기 콘크리트 패널(100)은 공장 또는 현장에서 프리캐스트 제작되며,
    상기 전단키(120)는 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 일측 하부 또는 타측 상부가 각각 연장되어 돌출되고, 응력이 집중되는 돌출 부분이 라운드(Round) 처리된 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 상부에 설치되는 섬유 보강그리드를 추가로 포함하며, 상기 섬유 보강그리드는 유리섬유 보강그리드 또는 탄소섬유 보강그리드인 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 패널 몸체(110)로부터 돌출된 전단키(120) 및 상기 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체로부터 돌출된 전단키가 상호 밀착되어 형성되는 분리된 이음매 사이에 모르타르를 주입하여 마감하는 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트 코어(140)는 복수개의 코어날 상단부 끝단이 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 상면에 노출되도록 일정 간격을 두고 도로(210)의 진행방향을 따라 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 급전케이블 보호관(130)은 상기 급전케이블(160)의 인입이 가능하도록 유연성을 갖는 재질의 중공관으로 형성되고, 상기 페라이트 코어(140)의 양측부에 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유연성을 갖는 재질의 중공관은 ELP(지중전선) 관, FRP(섬유강화플라스틱) 관 또는 PVC(폴리염화비닐) 관인 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널.
  8. 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법에 있어서,
    a) 무선충전 전기자동차(220)에 전력공급을 위한 콘크리트 패널(100)을 설치하고자 하는 도로(210)의 연장 및 폭에 따라 복수개 프리캐스트 제작하는 단계;
    b) 도로를 굴착하고 콘크리트로 하부층을 1차로 타설하여 평탄화하는 단계;
    c) 상기 기제작된 프리캐스트 콘크리트 패널(100)을 도로(210) 굴착부에 설치하고 길이방향으로 다른 콘크리트 패널(100)과 상호 밀착하여 연결하는 단계;
    d) 급전케이블(160)을 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100) 내의 급전케이블 보호관(130) 내부로 인입시키는 단계;
    e) 상기 프리캐스트콘크리트 패널(100)이 설치되는 부분을 제외한 도로(210) 굴착부에 콘크리트를 2차로 타설하여 마감하는 단계; 및
    f) 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100)을 보호하도록 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(100) 상부를 에폭시 개질 아스팔트(EMA)로 포장하는 단계;를 포함하되,
    상기 c) 단계에서 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 돌출 형성된 전단키(120)가 콘크리트 패널 몸체(110)와 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체(110)를 결합시키며,
    상기 전단키(120)는 상기 콘크리트 패널 몸체(110)의 단부면으로부터 일측 하부 또는 타측 상부가 각각 연장되어 돌출되고, 응력이 집중되는 돌출 부분이 라운드(Round) 처리된 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 콘크리트 패널 몸체(110)로부터 돌출된 전단키(120) 및 상기 인접되는 다른 콘크리트 패널 몸체로부터 돌출된 전단키가 상호 밀착되어 형성되는 분리된 이음매 사이에 모르타르를 주입하여 마감하는 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 콘크리트 하부층 타설 시 원거리 전력공급용 공통관(170)을 미리 매설하는 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 f) 단계 이전에 상기 콘크리트 패널(100)의 반사균열의 억제를 위해 섬유 보강그리드를 설치하는 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 섬유 보강그리드는 유리섬유 보강그리드 또는 탄소섬유 보강그리드인 것을 특징으로 하는 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널의 시공 방법.
KR1020130158118A 2013-12-18 2013-12-18 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법 KR101416801B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130158118A KR101416801B1 (ko) 2013-12-18 2013-12-18 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130158118A KR101416801B1 (ko) 2013-12-18 2013-12-18 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101416801B1 true KR101416801B1 (ko) 2014-07-09

Family

ID=51741570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130158118A KR101416801B1 (ko) 2013-12-18 2013-12-18 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101416801B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2579287A1 (es) * 2016-02-09 2016-08-09 Fundación Universitaria San Pablo - Ceu Carril-arqueta para soterrar el estator de un motor lineal de imanes permanentes
CN108878111A (zh) * 2018-06-05 2018-11-23 上海交通大学 一种重叠式无线充电线圈及电能传输系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0289868A2 (en) * 1987-05-08 1988-11-09 Inductran Corporation Roadway power and control system for inductively coupled trans portation system
KR20060111968A (ko) * 2005-04-26 2006-10-31 대원과학대학 산학협력단 교량 상판용으로 제작된 ｆｒｐ그리드 패널과 이를 이용한교량설치방법
KR20110041937A (ko) * 2009-10-16 2011-04-22 한국과학기술원 콘크리트 구조물에 의해 보호되는 전기자동차용 급전장치
KR20110078217A (ko) * 2009-12-30 2011-07-07 한국과학기술원 온라인 전기자동차를 위한 급전도로 구조물의 현장시공방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0289868A2 (en) * 1987-05-08 1988-11-09 Inductran Corporation Roadway power and control system for inductively coupled trans portation system
KR20060111968A (ko) * 2005-04-26 2006-10-31 대원과학대학 산학협력단 교량 상판용으로 제작된 ｆｒｐ그리드 패널과 이를 이용한교량설치방법
KR20110041937A (ko) * 2009-10-16 2011-04-22 한국과학기술원 콘크리트 구조물에 의해 보호되는 전기자동차용 급전장치
KR20110078217A (ko) * 2009-12-30 2011-07-07 한국과학기술원 온라인 전기자동차를 위한 급전도로 구조물의 현장시공방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2579287A1 (es) * 2016-02-09 2016-08-09 Fundación Universitaria San Pablo - Ceu Carril-arqueta para soterrar el estator de un motor lineal de imanes permanentes
CN108878111A (zh) * 2018-06-05 2018-11-23 上海交通大学 一种重叠式无线充电线圈及电能传输系统
CN108878111B (zh) * 2018-06-05 2021-03-30 上海交通大学 一种重叠式无线充电线圈及电能传输系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6243427B2 (ja) 舗装版組立体および舗装版組立体の構築方法
KR101040662B1 (ko) 전기자동차용 초박형 급전장치와 집전장치
Chen et al. Electrification of roads: Opportunities and challenges
KR101038350B1 (ko) 전기자동차용 비접촉식 전력전송장치
KR20120123280A (ko) 선로계 차량용 선로
KR101790422B1 (ko) 포장 구조체 및 포장 구조체의 시공 방법
US20130092491A1 (en) Power supply apparatus for on-line electric vehicle, method for forming same and magnetic field cancelation apparatus
CN105102718B (zh) 沟槽、铺装结构体、以及铺装结构体的施工方法
CN103687745B (zh) 预制导体构造及其制造方法、道路结构及其建造方法
US20140151175A1 (en) Route for Vehicles, in Particular for Road Automobiles
SG173861A1 (en) Power supply device, power acquisition device and safety system for electromagnetic induction-powered electric vehicle
KR101416801B1 (ko) 무선충전 전기자동차의 전력공급용 콘크리트 패널 및 그 시공 방법
WO2016168751A1 (en) Removable inductive power transfer pad
KR101214638B1 (ko) 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전레일 모듈 및 이를 적용한 도로, 그리고 도로 시공방법
Chen et al. Towards new infrastructure materials for on-the-road charging
KR101042948B1 (ko) 케이블 매설 스마트 바닥판 모듈, 이를 구비한 스마트 도로구조 및 그 시공방법
CN115771412A (zh) 一种大传输距离的电动汽车无线充电设备和路面结构
CN215210287U (zh) 一种磁耦合无线充电的装配式路面
KR101087770B1 (ko) 온라인 전기자동차를 위한 급전도로 구조물의 현장시공방법
CN216268716U (zh) 磁性材料收纳装置
Imura et al. Coil performance and evaluation of pavement durability of dynamic wireless power transfer system using ferrite-less and capacitor-less coil for road construction methods
KR101301058B1 (ko) 케이블 수용 경계석
CN205123427U (zh) 一种汽车供电系统
KR20120058892A (ko) 전기 자동차용 급전라인이 매립되는 도로 포장 구조
KR101114601B1 (ko) 전기 자동차용 급전 레일 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee