KR101606152B1 - 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 자기부상에 의한 추진력을 공급함과 동시에 차량의 주행 및 정차 중에 급전선로로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전할 수 있는 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 다수개의 급전 세그먼트로 구성되는 3상 시변 자기장 생성 선로에 설치된 선로센서를 이용한 스위칭을 통해 차상 전도체가 지나가는 선로와 집전장치가 지나가는 선로를 각각 다른 대역의 전류를 인가하도록 제어함으로써 자기부상 추진력과 무선충전을 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING ELECTRIC POWER AND THRUST FORCE TO A WIRELESS CHARGING LIM TYPE MAGLEV HYBRID VEHICLE}
본 발명은 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전도체와 집전장치를 구비한 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 자기부상에 의한 추진력을 공급함과 동시에 차량의 주행 및 정차 중에 무선으로 전력을 공급하여 차량에 마련된 배터리를 충전하도록 하는 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
공해방지 및 석유에너지에 대한 의존도를 낮추기 위한 대안으로서, 전기만으로 구동하는 전기자동차와 전기 및 내연기관을 선택적으로 사용하는 하이브리드 자동차가 개발되었다.
그러나 현재까지 개발된 전기자동차 및 (플러그인) 하이브리드 자동차는 배터리를 충전하기 위해 플러그 등을 이용하여 외부에 마련된 전원공급장치와 장시간 동안 접속하고 있어야 하고, 1 회의 충전만으로 운행할 수 있는 거리가 매우 제한적이라는 단점이 있다.
때문에, 최근에는 배터리를 이용한 전기자동차의 대안으로서 자기유도방식의 전기자동차가 부각되고 있다.
자기유도방식의 전기자동차는 전기를 공급하는 급전도로(또는 급전레일)가 필수적으로 필요하다. 이러한 방식의 전기자동차(또는 전기열차)가 운행에 필요한 전력을 충전하기 위해서는 급전도로 위를 주행하기만 하면 된다. 즉, 전기자동차는 급전도로 위를 주행하는 중에 급전선에 고주파의 전력이 공급되면 급전선과 전기자동차에 장치된 집전장치 사이의 전자기유도의 원리에 의해 주행에 필요한 전력을 공급받게 되는 것이다.
그러나 종래 무선충전 차량 기술의 가장 큰 문제점은 차량에 적용하는 무선충전 시스템의 용량이 증가함에 따라 집전장치의 무게 및 가격이 상승하고 때로는 차량 하부 구조의 제한에 의해 필요한 용량을 갖는 집전장치의 설치가 불가능한 경우도 있다.
이렇게 필요한 용량의 집전장치의 설치가 불가능하게 되면 차량의 속도, 가속도, 주행 거리 등의 성능 저하로 이어진다. 무선충전 시스템을 적용함에 의해 증가하는 비용을 줄이고 차량 하부 구조에 의해 생기는 무선충전 용량 제한 등의 문제점을 해결하기 위해서는 저렴한 비용으로 구축할 수 있는 부가 에너지 혹은 추진력 시스템이 필요하다. 또한 종래의 자기부상 차량 시스템은 그 자체만으로는 완전히 상용화되기엔 차량의 주행 중 안전성이나 관련 법규 및 제도 등 제한점이 많은 실정이다.
KR 10-1040662 B1
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 다수개의 급전 세그먼트로 구성되는 3상 시변 자기장 생성 선로에 설치된 선로센서를 이용한 스위칭을 통해 차상 전도체가 지나가는 선로와 집전장치가 지나가는 선로를 각각 다른 대역의 전류를 인가하도록 제어함으로써 자기부상 추진력과 무선충전을 동시에 구현할 수 있도록 한 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량 장치의 일 측면에 따르면, 3상 교류전원을 공급하는 3상 교류 인버터; 다수개의 급전 세그먼트로 구성되어 상기 3상 교류 인버터에서 3상 교류를 공급받아 시변 자기장을 생성하는 3상 시변 자기장 생성 선로; 상기 차량의 하부에 설치되어 상기 3상 시변 자기장 생성 선로에서 생성된 시변 자기장과 반대 방향의 자기장을 형성하여 서로 반대 방향의 자속이 부딪혀 상기 차량의 추진력과 부상력을 제공하는 전도체; 상기 차량의 하부에 설치되어 상기 3상 시변 자기장 생성 선로에서 생성된 시변 자기장을 전달받아 전력을 공급받는 집전장치; 및 상기 3상 시변 자기장 생성 선로를 구성하는 다수개의 급전 세그먼트마다 설치되어 상기 차량이 상기 3상 시변 자기장 생성 선로를 지나갈 때 상기 차량의 하부에 설치된 전도체와 집전장치를 감지하여 감지된 신호를 상기 3상 교류 인버터로 전송하는 선로 센서를 포함한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량의 무선충전 및 자기부상에 의한 추진력 제공방법의 일 측면에 따르면, (a) 3상 교류 인버터가 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트마다 설치된 선로 센서에서 감지된 전도체 감지신호 또는 집전장치 감지신호를 수신하는 단계; (b) 상기 3상 교류 인버터가 상기 선로 센서에서 감지된 전도체 감지신호를 수신한 경우 상기 전도체 감지신호가 전송된 급전 세그먼트로 저주파 전류를 인가하는 단계; (c) 상기 차량의 하부에 설치된 전도체가 상기 저주파 전류가 흐르는 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트에서 발생되는 시변 자기장에 노출되어 상기 차량의 추진력과 부상력이 발생되는 단계; (d) 상기 3상 교류 인버터가 상기 선로 센서에서 감지된 집전장치 감지신호를 수신한 경우 상기 집전장치 감지신호가 전송된 급전 세그먼트로 고주파 전류를 인가하는 단계; 및 (e) 상기 차량의 하부에 설치된 집전장치가 상기 고주파 전류가 흐르는 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트에서 발생되는 시변 자기장에 의한 전력을 공급받는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 다수개의 급전 세그먼트로 구성되는 3상 시변 자기장 생성 선로에 설치된 선로센서를 이용한 스위칭을 통해 차상 전도체가 지나가는 선로와 집전장치가 지나가는 선로를 각각 다른 대역의 전류를 인가하도록 제어함으로써 자기부상 추진력과 무선충전을 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 충전 및 부가 추진력을 얻을 수 있는 철도 차량 시스템의 설계 가능하고, 부가 추진력을 얻어 차량의 배터리에서 부담하는 순간 필요 전력을 줄일 수 있다. 즉, 필요 배터리 용량을 줄여 차량의 무게, 비용, 위험성을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 림(LIM) 시스템을 무선충전 전기차량에 더하여 부가적인 추진 에너지를 확보하고 이로 인해 차량은 필요한 무선충전 용량을 줄일 수 있으며, 필요 용량의 감소는 차량의 무게, 비용 감소 등의 이점을 가져올 수 있다. 특히 비용 감소라는 측면에서 전기 기반의 차량 및 교통 시스템 상용화 촉진을 가져올 수 있으며, 이러한 새로운 교통 시스템의 정착은 산업 및 시장 개척, 지적재산권 확보, 기술 선도 등 국가적 경쟁력을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선충전-림(LIM: LINEAR INDUCTION MOTOR) 방식 자기부상 하이브리드 차량 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 급전라인에서 차량에 설치된 집전장치로의 무선전력전송을 위한 자기장 형성의 일예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 림(LIM) 방식의 자기부상 시스템의 원리를 나타내는 도면.
도 4는 림(LIM) 방식의 3상 결선 구조의 일예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3상 시변 자기장 생성 선로를 이용한 무선충전-림(LIM) 방식 자기부상 하이브리드 차량 시스템을 나타내는 도면.
도 6 및 도 7은 도 5에서 3상 시변 자기장 생성 선로 코일의 결선 구조를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선충전-림(LIM: LINEAR INDUCTION MOTOR) 방식 자기부상 하이브리드 차량 시스템에 의한 무선충전 및 차량의 자기부상에 의한 추진력 제공방법을 나타내는 도면.
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 무선충전-림(LIM: LINEAR INDUCTION MOTOR) 방식 자기부상 하이브리드 차량 시스템을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 무선충전-LIM 방식 자기부상 하이브리드 차량 시스템은 차량(10)과, 3상 시변 자기장 생성 선로(70)와, 집전장치(50)와, 전도체(30)를 포함한다.
3상 시변 자기장 생성 선로(70)는 다수개의 급전 세그먼트로 구성되며, 후술되는 3상 교류 인버터에 연결되어 W형 급전코어에 3상 결선되어 배치되는 구조를 갖는다. 3상 시변 자기장 생성 선로(70)는 3상 교류 인버터에서 3상 교류전원을 공급받아 시변 자기장을 형성한다.
3상 시변 자기장 생성 선로(70)는 선로 센서(미도시됨)에서 감지되어 전송되는 신호에 따라 스위칭을 하는 3상 교류 인버터의 제어에 의해 차상 전도체(30)가 지나가는 3상 시변 자기장 생성 선로(70)의 급전 세그먼트에는 수백 Hz 대역의 저주파 전류가 인가되고, 집전장치(50)가 지나가는 3상 시변 자기장 생성 선로(70)의 급전 세그먼트에는 수십 kHz 대역의 고주파 전류가 인가된다.
본 발명의 급전 인프라는 다수개의 세그먼트로 구성되는 3상 시변 자기장 생성 선로로서, 차량(10)의 집전장치(50)가 위에 있는 경우에는 고주파 전류가 인가되고, 전도체(30)가 위에 있는 경우에는 저주파 전류가 인가된다. 차량(10)의 하부에 설치된 집전장치(50) 및 전도체(30) 그리고 3상 시변 자기장 생성 선로(70)를 구성하는 급전 세그먼트 간의 통신으로 3상 교류 인버터가 인식하여 전류의 주파수를 제어하도록 한다. 즉, 무선충전을 하는 경우 3상 교류 인버터에서 급전 세그먼트에 수십 kHz 대역의 고주파 전류를 인가하고, LIM 방식의 추진력을 얻는 경우에는 급전 세그먼트에 수백 Hz 대역의 저주파 전류를 인가한다.
집전장치(50)는 차량(10)의 하부에 설치되어 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에서 형성된 시변 자기장을 전달받아 전력을 공급받는다.
전도체(30)는 차량(10)의 하부에 설치되어 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에서 형성된 시변 자기장에 노출되면 렌츠법칙에 의해 전도체(30)와 3상 시변 자기장 생성 선로(70)의 사이에 반대 방향의 자기장이 형성된다. 이로 인해 서로 반대 방향의 자속이 부딪혀 추진력과 부상력을 얻게 된다.
전술한 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에서 집전장치(50)로의 무선충전의 원리는 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에서 생성된 시변 자기장이 집전장치(50)로 전달되어 집전장치(50)에 권선된 집전코일에 전압이 유도되어 에너지를 전송받게 되는 것이다. 이러한 무선전력전송의 원리에 대해 첨부된 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 급전라인에서 차량에 설치된 집전장치로의 무선전력전송을 위한 자기장 형성의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 무선충전 시스템은 W형 급전코어(61)의 내부에 각각 제1 급전선(62)과 제2 급전선(63)이 배치되어 구성되는 급전라인 시스템(power line,60)과, W형 집전코어(51)에 집전코일(52)이 각각 감겨진 집전장치(50)를 포함한다. 제1 급전선(62)과 제2 급전선(63)은 상호간에 연결되어 있으며, 집전코어(51)의 좌측부와 중앙부 및 우측부에 감겨지는 집전코일(52)의 턴 비는 1:2:1 또는 4:8:4 로 이루어진다. 또한 집전코어(51)의 좌측부와 중앙부 및 우측부에 1:2:1 또는 4:8:4의 턴 비로 감겨지는 집전코일(52)의 사이 사이에는 집전장치(50)의 정격용량을 맞추기 위하여 공진 주파수를 조정하기 위한 공진 커패시터(53)가 구비된다.
이러한 구조에서, 급전라인 시스템(power line,60)의 제1 급전선(62)과 제2 급전선(63)에 전원이 공급(source current)되어 전류가 흐르게 되면, 암페어의 법칙(Amperes law)과 자기유도작용에 의해 자기장(Magnetic flux B)이 발생되어 집전장치(50)의 집전코어(51)로 전달된다. 이에 따라, 패러데이 법칙(Faradays law)에 의해 유도 기전력이 발생(Generate Voltage)되어 집전코일(52)에 전류가 흐르게 된다. 이때 공진 상태에서 형성되는 자기장(magnetic field)에 의해 2개의 채널이 형성된다. 즉, 집전코어(51)의 좌측부와 중앙부에 각각 감겨지는 제1 코일(Coil 1)과 제2 코일(Coil 2)은 제1 급전선(62)에 흐르는 전류에 의해 생성된 자기장에 의해 제1 채널(D)을 형성하고, 집전코어(51)의 중앙부와 우측부에 각각 감겨지는 제2 코일(Coil 2)과 제3 코일(Coil 3)은 제2 급전선(63)에 흐르는 전류에 의해 생성된 자기장에 의해 제2 채널(E)을 형성하게 된다. 제1 채널(D)과 제2 채널(E)은 상호간에 자기장의 특성을 공유하여 급전라인 시스템(power line,60)의 비급전 구간에서도 제1 채널(D)에서의 집전전류와 제2 채널(E)에서의 집전전류 간의 전류 불균형이 최소화된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 림(LIM) 방식의 자기부상 시스템의 원리를 나타내는 도면이고, 도 4는 림(LIM) 방식의 3상 결선 구조의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 3상 교류 인버터(20)에서 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에 3상 교류를 인가하여 시변 자기장이 형성되고, 반자성체인 전도체(30)가 시변 자기장에 노출되면 렌츠법칙에 의해 전도체(30)와 3상 시변 자기장 생성 선로(70)의 사이에는 반대 방향의 자기장이 형성된다. 이로 인해 서로 반대 방향의 자속이 부딪혀 추진력과 부상력을 얻게 된다.
도 4에서 LIM 방식의 자기부상 시스템에 적용되는 림(LIM) 방식의 3상 결선 구조의 경우, W형 급전코어(71)에 3상 결선되는 3상 시변 자기장 생성 선로(70)를 차량이 지나갈 때 400㎐ 수준의 저주파를 이용한 3상 교류를 사용함으로써, 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에 3상 교류가 인가되어 생성되는 시변 자기장에 차상 전도체(30)가 노출되면 전술한 바와 같이 렌츠법칙에 의해 차상 전도체(30)와 3상 시변 자기장 생성 선로(70)의 사이에 반대 방향의 자기장이 형성되고, 이로 인해 서로 반대 방향의 자속이 부딪혀 추진력과 부상력을 얻게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3상 시변 자기장 생성 선로를 이용한 무선충전-림(LIM) 방식 자기부상 하이브리드 차량 시스템을 나타내는 도면이고, 도 6 및 도 7은 도 5에서 3상 시변 자기장 생성 선로 코일의 결선 구조를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 철도 차량(10)의 하부에 각각 전도체(30)와 집전장치(50)가 설치되고, 철도 차량(10)이 지나가는 선로는 3상 시변 자기장 생성 선로(70)를 사용한다.
철도 차량(10)의 하부에 설치된 전도체(30)는 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에 3상 교류가 인가되어 생성되는 시변 자기장에 노출되면 렌츠법칙에 의해 전도체(30)와 3상 시변 자기장 생성 선로(70)의 사이에는 반대 방향의 자기장이 형성된다. 이로 인해 서로 반대 방향의 자속이 부딪혀 철도 차량(10)이 추진력과 부상력을 얻게 된다.
철도 차량(10)의 하부에 설치된 집전장치(50)는 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에 3상 교류가 인가되어 시변 자기장이 생성되면, 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에서 생성된 시변 자기장을 전달받아 전력을 공급받는다.
즉, LIM 추진용 차상 전도체(30)와 집전장치(50)가 각각 설치된 철도 차량(10)에서, 3상 교류 인버터(20)는 차상 전도체(30)와 집전장치(50)를 감지하여 인식하는 선로 센서(미도시됨)를 이용한 스위칭을 통해 차상 전도체(30)가 지나가는 선로의 급전 세그먼트에는 수백 Hz 대역의 저주파 전류를 인가하고, 집전장치(50)가 지나가는 선로의 급전 세그먼트에는 수십 kHz 대역의 고주파 전류를 인가한다. 이때, 수백 Hz 대역에서 발생하는 부상력은 추진력 대비 매우 작다.
선로 센서는 다수개의 급전 세그먼트로 구성된 3상 시변 자기장 생성 선로(70)에 각 급전 세그먼트마다 설치되어, 차량(10)이 3상 시변 자기장 생성 선로(70)를 지나갈 때 차량(10)의 하부에 설치된 전도체(30)와 집전장치(50)를 감지하여 인식한다.
선로 센서는 전도체(30)가 감지된 경우 전도체(30) 감지신호를 3상 교류 인버터로 전송한다. 이에 따라, 3상 교류 인버터(20)는 전도체(30) 감지신호가 전송된 3상 시변 자기장 생성 선로(70)의 급전 세그먼트에 수백 Hz 대역의 저주파 전류를 인가한다.
선로 센서는 집전장치(50)가 감지된 경우 집전장치(50) 감지신호를 3상 교류 인버터로 전송한다. 이에 따라, 3상 교류 인버터(20)는 집전장치(50) 감지신호가 전송된 3상 시변 자기장 생성 선로(70)의 급전 세그먼트에 수십 kHz 대역의 고주파 전류를 인가한다.
본 발명의 3상 시변 자기장 생성 선로(70)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 3상 교류 인버터(20)에 연결되어 W형 급전코어(71)에 3상 결선되어 배치되는 구조를 갖는다. 즉, 3상 교류 인버터(20)는 3상 시변 자기장 생성 선로(70)를 구성하는 각 급전 세그먼트마다 설치된 선로 센서(미도시됨)에서 감지되어 전송되는 신호에 따라 스위칭을 통해 차상 전도체(30)가 지나가는 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트에는 수백 Hz 대역의 저주파 전류를 인가하고, 집전장치(50)가 지나가는 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트에는 수십 kHz 대역의 고주파 전류를 인가한다.
종래의 단상 교류 방식의 무선충전 시스템에서는, 차량이 이동할 때 20㎑ 수준의 고주파를 이용하여 단상 교류가 공급되면 이때 생성된 자속이 차량의 하부에 설치된 집전장치로 전달되어 집전장치에 권선된 집전코일에 전압이 유도되어 에너지를 전송받게 된다.
본 발명의 림(LIM)-무선충전 하이브리드 시스템에서는, 림(LIM) 및 무선 전력 전송 모두 가능한 3상 시변 자기장 생성 선로 코일이 W형 급전코어(71)에 3상 결선되는 구조로서, 3상 교류를 이용하여 림(LIM) 방식에 적합하며, 시변 자기장이 발생하므로 무선전력전송이 가능하다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선충전-림(LIM: LINEAR INDUCTION MOTOR) 방식 자기부상 하이브리드 차량 시스템에 의한 무선충전 및 차량의 자기부상에 의한 추진력 제공방법을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 차량이 3상 시변 자기장 생성 선로를 지나갈 때, 3상 시변 자기장 생성 선로의 각 급전 세그먼트마다 설치된 선로 센서에서 차량의 하부에 설치된 전도체와 집전장치를 각각 감지하여 감지된 신호를 3상 교류 인버터로 전송(S10)한다.
3상 교류 인버터는 3상 시변 자기장 생성 선로의 각 급전 세그먼트마다 설치된 선로 센서에서 전도체 감지신호가 수신되는지를 확인(S20)한다.
3상 교류 인버터는 3상 시변 자기장 생성 선로의 각 급전 세그먼트마다 설치된 선로 센서에서 전도체 감지신호가 수신되는 경우, 전도체 감지신호가 전송된 급전 세그먼트로 수백 Hz 대역의 저주파 전류를 인가(S30)한다.
차상 전도체는 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트에 수백 Hz 대역의 저주파 전류가 인가되어 형성된 시변 자기장에 노출되면 렌츠법칙에 의해 전도체와 저주파 전류가 흐르는 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트 사이에 반대 방향의 자기장이 형성된다. 이로 인해 서로 반대 방향의 자속이 부딪혀 추진력과 부상력을 얻게 된다(S40).
3상 교류 인버터는 상기 S20단계에서 전도체 감지신호가 수신되지 않은 경우 집전장치 감지신호가 수신되는지를 확인(S50)한다.
3상 교류 인버터는 3상 시변 자기장 생성 선로의 각 급전 세그먼트마다 설치된 선로 센서에서 집전장치 감지신호가 수신되는 경우, 집전장치 감지신호가 전송된 급전 세그먼트로 수십 kHz 대역의 고주파 전류를 인가(S60)한다.
3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트에 수십 kHz 대역의 고주파 전류가 인가되어 형성된 시변 자기장이 집전장치로 전달되어 집전장치에 권선된 집전코일에 전압이 유도되어 공급되는 전력에 의해 무선충전(S70)이 이루어진다.
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.
10 : 차량 20 : 3상 교류 인버터
30 : 전도체 50 : 집전장치
70 : 3상 시변 자기장 생성 선로

Claims (3)

  1. 전도체와 집전장치를 구비한 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하기 위한 장치로서,
    3상 교류전원을 공급하는 3상 교류 인버터;
    다수개의 급전 세그먼트를 구비하며 상기 3상 교류 인버터에서 3상 교류를 공급받아 시변 자기장을 생성하는 3상 시변 자기장 생성 선로; 및
    상기 3상 시변 자기장 생성 선로의 다수개의 급전 세그먼트마다 설치되어 상기 차량이 상기 3상 시변 자기장 생성 선로를 지나갈 때 상기 차량에 설치된 전도체와 집전장치를 감지하여 감지된 신호를 상기 3상 교류 인버터로 전송하는 선로 센서
    를 포함하되,
    상기 3상 교류 인버터는 상기 선로 센서에서 전도체 감지신호가 전송되면, 전도체 감지신호가 전송된 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트에 수백 Hz 대역의 저주파 전류를 인가하고, 상기 선로 센서에서 집전장치 감지신호가 전송되면, 집전장치 감지신호가 전송된 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트에 수십 kHz 대역의 고주파 전류를 인가하는
    무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하기 위한 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 각각의 상기 다수개의 급전 세그먼트는,
    양쪽 측부 및 중앙에 돌출부가 마련되는 W형 급전코어;
    상기 W형 급전코어의 한쪽 측부의 돌출부와 중앙의 돌출부 사이에서 상기 차량의 진행방향으로 연장되도록 배치되는 제1 급전선; 및
    상기 W형 급전코어의 다른쪽 측부의 돌출부와 중앙의 돌출부 사이에서 상기 차량의 진행방향과 반대방향으로 연장되도록 배치되며, 상기 제1 급전선과 전기적으로 연결되는 제2 급전선
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하기 위한 장치.
  3. 청구항 1에 기재된 장치에서 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하는 방법으로서,
    (a) 3상 교류 인버터가 3상 시변 자기장 생성 선로의 급전 세그먼트마다 설치된 선로 센서에서 감지된 전도체 감지신호 또는 집전장치 감지신호를 수신하는 단계;
    (b) 상기 3상 교류 인버터가 상기 선로 센서에서 감지된 전도체 감지신호를 수신한 경우 상기 전도체 감지신호가 전송된 급전 세그먼트로 상기 저주파 전류를 인가하여 상기 차량에 추진력을 제공하는 단계; 및,
    (c) 상기 3상 교류 인버터가 상기 선로 센서에서 감지된 집전장치 감지신호를 수신한 경우 상기 집전장치 감지신호가 전송된 급전 세그먼트로 상기 고주파 전류를 인가하여 상기 차량에 전력을 제공하는 단계
    를 포함하는 무선충전 림 방식의 자기부상 하이브리드 차량에 전력 및 추진력을 제공하는 방법.
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