KR102031545B1 - 전기구동체의 무선충전 시스템 - Google Patents

전기구동체의 무선충전 시스템

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Abstract

본 발명은 전기구동체의 무선충전 시스템에 관한 것으로, 전후 방향으로 주행하는 전기구동체; 급전부를 포함하되, 상기 전기구동체의 주행라인을 따라 설치되는 급전선로; 및 상기 전기구동체의 일측면에 구비되어 상기 급전선로의 급전부로부터 전력을 비접촉 방식으로 수신하는 집전부;를 포함하여, 전기구동체가 주행 중에도 지상에 설치된 급전선로로부터 무선충전 방식을 통해 전력을 공급받도록 이루어져 보다 효율적이고 안정적인 전기구동체의 무선충전 시스템이다.

Description

전기구동체의 무선충전 시스템{WIRELESS CHARGING SYSTEM OF ELECTRIC ACTUATOR}
본 발명은 전기 구동체의 무선충전 시스템에 관한 것으로, 전기에너지를 통해 전후방향으로 이동하는 전기구동체에 무선방식으로 전력을 공급하도록 상기 전기구동체의 측방향에 배치되는 전기구동체의 무선충전 시스템이다.
일반적으로 전기자동차, RTGC(Rubber-Tired Gantry Crane), RMGC(Rail-Mounted Gantry Crane) 및 전기철도차량 등의 전기에너지를 통해 구동되는 차량(이하 '전기차량'이라 한다.)은 그 동력원으로써 사용되는 전력을 접촉식 또는 비접촉식으로 전송받게 된다.
이때, 종전 접촉방식의 전력 충전장치는, 상기 전기차량으로 커넥터 접촉을 통해 전력을 공급하도록 제공되기에, 잦은 사용 시에 커넥터에 마모가 발생될 수 있는 문제점이 있다. 그리고, 상기 접촉방식의 전력 충전장치는 전력공급원과 상기 전기차량의 배터리 사이가 유선으로 연결되어져야 하므로, 주행 중인 차량에 대한 전력 공급이 어려운 단점이 있다.
이에 따라 최근에는 전기차량에 연결되는 집전패드와, 전력공급원과 연결되는 급전패드를 통해 비접촉 방식으로 무선충전이 이루어지는 전력 충전장치가 개시되어 있으며, 이와 관련된 기술로는 한국등록특허공보 제10-1897153호("모듈형 집전장치를 구비한 항만 RTGC의 무선전력전송 구조", 2018.09.13. 공고)에서 개시되어 있다.
상기한 기술은 도 1에서 개시된 바와 같이, 항만 RTGC에 전력을 공급하기 위해 지면에 전력 송전을 위해 코어리스(Coreless) 급전선로인 급전용 코일이 매입 설치되고, 비접촉 방식으로 모듈형 집전장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.
하지만 위와 같이 전기차량에 대한 무선충전을 위해 지면에 매립되는 구조는, 실외에 배치되는 경우에 낙수나 유수 등과 같이 유체가 흘러 들어오는 것을 방지하기 위한 수밀구조가 필수적으로 구성되어져야 한다. 이에 따라 보다 세밀한 수밀구조를 위한 장치의 설치비용이 추가적으로 발생되므로 초기비용이 과도하게 발생되는 단점으로 이어진다.
그리고 급전패드 및 집전패드로 구성되는 무선충전 방식은 급전패드와 집전패드 간의 간극에 따라서 공급되는 전력량이 달라지므로, 항만 RTGC와 같이 여러 방향으로 힘에 의한 진동이나 움직임이 발생되는 경우에 상하 공극이나 좌우 편차로 인해, 충전량이 일정하지 못하는 문제점이 있다.
KR 10-1897153 B1 ("모듈형 집전장치를 구비한 항만 RTGC의 무선전력전송 구조") 2018.09.13. 공고
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전기구동체의 측면에 배치되는 집전패드와, 상기 전기구동체의 측 방향에 이격 배치되되 상기 집전패드와 대향하는 급전부가 형성된 급전선로를 통하여, 전기구동체가 이동되는 와중에도 무선으로 전력공급이 이루어지도록 제공되는 전기구동체의 무선충전 시스템에 관한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선충전 시스템은, 전후 방향으로 주행하는 전기구동체; 상기 전기구동체의 주행라인을 따라 설치되는 급전선로; 상기 급전선로에 교류 전류를 흘려주는 급전인버터; 및 상기 전기구동체의 일측면에 구비되어 상기 급전선로로부터 전력을 비접촉 방식으로 수신하는 집전부;를 포함하며, 상기 급전선로는, 상기 집전부로 전력을 송신하는 급전부를 포함하고, 상기 집전부는, 상기 전기구동체와 결합되는 고정장치, 상기 고정장치의 외측으로 소정거리 이격 배치되는 집전패드, 상기 고정장치에 상기 집전패드를 연결하되 상기 전기구동체와 상기 집전패드 사이의 간격을 조절하는 간격조절장치 및 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격을 유지하는 간격유지부를 포함하고, 상기 간격조절장치와 간격유지부는 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때 상기 간격유지부는 상기 집전패드에 결합되는 가이드몸체와 상기 가이드몸체 상에 구비되는 밀착부재를 포함하여 이루어지되, 상기 밀착부재는 상기 급전선로에 밀착되어 이동할 수 있도록 하나 이상의 바퀴로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 간격조절장치는 상기 고정장치에 형성되는 제1결합부재; 상기 집전패드에 형성되는 제2결합부재; 및 일단이 상기 제1결합부재에 결합되고 타단이 상기 제2결합부재에 결합되는 연결부재;를 포함하되, 상기 제1결합부재는 상기 제2결합부재 보다 상측에 배치되어, 상기 연결부재의 타단이 지면을 향하도록 기울어져 중력에 의해 상기 집전패드가 외측으로 이동되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 제1결합부재는 상기 연결부재 일단의 외측에 배치되는 가이드부재를 포함하며, 상기 가이드부재는 상기 연결부재가 슬라이딩되도록 미끄러지는 수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 미끄러지는 수단은 하나 이상의 롤러 또는 베어링인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 연결부재는 제1결합부재와 결합된 일단을 기준으로 회전 가능하게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 간격조절장치는 상기 고정장치에 형성되는 제1결합부재; 상기 집전패드에 형성되는 제2결합부재; 및 일단이 상기 제1결합부재 또는 고정장치에 결합되고 타단이 상기 제2결합부재 또는 집전패드에 결합되는 연결부재;를 포함하고, 상기 연결부재는 텐션스프링이 형성되어 상기 집전패드가 외측으로 가압되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 간격조절장치는 상기 고정장치에 형성되는 제1결합부재; 상기 집전패드에 형성되는 제2결합부재; 및 일단이 상기 제1결합부재에 결합되고 타단이 상기 제2결합부재에 결합되는 연결부재;를 포함하고, 상기 제1결합부재는 상기 연결부재 일단의 외측에 배치되는 가이드부재를 포함하며, 상기 제1결합부재 상에 스프링, 모터 및 유압실린더 중 적어도 하나의 것이 형성되어 상기 집전패드가 외측으로 가압되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 집전패드와 급전부 사이의 거리를 측정하는 간격측정센서를 포함하고, 상기 간격유지부의 간격측정센서에서 측정된 값을 통해 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격이 일정하도록 상기 간격조절장치가 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 간격조절장치에는 구동모터가 형성되되, 상기 간격측정센서로부터 측정된 거리 값을 통해 상기 구동모터가 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 간격조절장치에는 유압실린더가 형성되되, 상기 간격측정센서로부터 측정된 거리 값을 통해 상기 유압실린더가 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 간격조절장치는 복수로 구비되되, 복수의 간격조절장치가 상하 또는 전후방향으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 전기구동체는 갠트리 크레인(Gantry Crane)으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 전기구동체의 높이가 변하는 경우 상기 집전부의 높이를 조절하는 높이조절부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 간격조절장치는 상기 전기구동체가 외부로 이동할 때 상기 집전부가 상기 전기구동체에 인접하도록 조절하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 복수개의 상기 집전부가 상기 급전선로의 일측면에 붙어서 복수개의 전기구동체에 동시에 전력공급이 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 복수개의 상기 집전부가 상기 급전선로의 양측면에 붙어서 복수개의 전기구동체에 동시에 전력공급이 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 급전선로에 연결되는 상기 집전부의 수에 따라서 상기 급전선로의 공진주파수가 일정하도록 상기 급전인버터의 공진 파라메타를 실시간으로 튜닝하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
또한 상기 급전인버터는 상기 급전선로와 공진하는 공진회로를 포함하고, 상기 급전선로에 일정한 전류가 흐르도록 제어하는 급전인버터 제어기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 집전부는 집전코일과 연결되는 공진회로, 상기 집전코일과 상기 공진회로의 출력을 정류하는 정류부, 상기 정류부의 출력을 상기 전기구동체가 필요로 하는 전원의 형태로 변환하는 레귤레이터 및 집전 제어기를 포함하고, 상기 집전제어기는 상기 전기구동체에 장착된 배터리의 충전량(SOC)과 부하 용량에 따라서 상기 레귤레이터를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 집전제어기는 상기 급전인버터 제어기와 무선으로 통신하는 수단을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 집전제어기는 상기 전기구동체를 제어하는 제어기와 유선 또는 무선 통신 수단을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 전기구동체의 무선충전 시스템은, 전후방향으로 연장 형성된 급전선로에서 전력을 공급받으며 전기구동체가 주행함에 따라, 배터리의 용량을 최소화하면서 장치의 중량을 줄일 수 있어 보다 효율적으로 제어가 이루어지는 장점이 있다.
그리고 본 발명은 일단이 타단 보다 상측에 위치하여 집전패드가 자중에 의해 급전부에 근접하도록 형성되되, 밀착부재가 급전부의 하우징에 밀착됨으로써 집전패드와 급전부가 서로 일정한 거리가 유지될 수 있다. 이에 따라 본 발명은 보다 안정적인 전력공급이 가능한 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 간격조절부는 복수로 구성되어 상하 및 전후방향으로 배치됨에 따라, 상기 간격조절부가 일단의 제1결합부재를 중심으로 회전 시에 집전패드가 급전부와의 대면이 유지되면서 간격이 조절되어, 보다 효율적인 전력공급이 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 모듈형 집전장치를 구비한 항만 RTGC의 무선전력전송 구조를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RTGC의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RTGC의 정면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선충전장치를 도시하기 위해 RTGC의 요부를 확대한 정면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 간격조절장치의 작동 예시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 RTGC의 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RTGC의 요부를 확대한 정면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 RTGC의 요부를 확대한 정면도.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기구동체의 무선충전 시스템을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3은 본 발명인 전기구동체의 무선충전 시스템의 일 실시예에 관한 것으로, 도 2는 RTGC의 사시도를, 도 3은 RTGC의 정면도를 각각 나타낸다. 먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 전기구동체(100)는 전기자동차, RTGC(Rubber-Tired Gantry Crane), RMGC(Rail-Mounted Gantry Crane) 및 전기철도차량을 포함하는 전기차량으로 구성되거나, 실내/외에서 주행하는 이동로봇 등 전력을 공급받아 주행하는 다양한 형태의 장치로 구성될 수 있다. 이하 후술되는 실시예에서는 상기 전기구동체(100)가 갠트리 크레인(Gantry Crane)으로 구성되는 경우를 예거하여 본 발명의 무선충전 시스템을 보다 명확하게 설명한다.
갠트리 크레인으로 구성된 본 발명의 전기구동체(100)는 상부프레임(111), 측프레임(112) 및 하단프레임(113)을 포함하는 탑(110)과, 상기 탑(110)의 상부프레임(111) 상에서 양측으로 이동하는 지브(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 상부프레임(111)은 양측 방향으로 길이가 형성될 수 있으며, 상기 상부프레임(111)의 양단에는 한 쌍의 측프레임(112)이 각각 결합되되 상기 측프레임(112)은 상하로 길이가 형성되고, 상기 측프레임(112)의 하단에는 하단프레임(113)이 형성되되 상기 하단프레임(113)은 휠과 같이 지면에서 이동하도록 하는 구동수단을 포함할 수 있다. 그리고 상기 측프레임(112) 또는 하단프레임(113) 상에는 제어부(C)가 형성될 수 있으며, 상기 제어부(C)는 배터리를 저장 및 방출하거나, 상기 하단프레임(113)의 구동수단이 지면에서 주행하는 것과, 상기 지브(120)가 상부프레임(111) 상에서 양측으로 이송되는 것과, 후술되는 호이스트가 상기 지브(120) 상에서 상하로 이송되는 것을 제어하도록 이루어질 수 있다.
여기서 본 발명은 상기 전기구동체(100)의 일측면에서 외측으로 이격 배치되는 급전선로(200)를 더 포함할 수 있으며, 상기 전기구동체(100)의 일측면에는 상기 급전선로(200)로부터 전력을 공급받는 집전부(300)가 형성될 수 있다. 이때 상기 급전선로(200)는 상기 전기구동체(100)의 일측 또는 타측에 배치되거나, 양측 모두에 배치될 수도 있다. 여기서 본 발명의 제어부(C)는 한 쌍의 측프레임(112) 상에 선택적으로 설치될 수 있으며, 상기 집전부(300)가 형성된 측프레임(112)에 형성되는 경우에는 전력손실이 적어 보다 효율적일 수 있다.
그리고 상기 급전선로(200)의 내에는 코일이 형성되되, 상기 급전선로(200)는 급전인버터와 연결되어 전력인가 및 주파수제어가 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서 상기 급전인버터는 상기 급전선로에 교류 전류를 흘려주는 구성으로, 본 발명은 상기 급전선로에 연결되는 상기 집전부의 수에 따라서 상기 급전선로의 공진주파수가 일정하도록 상기 급전인버터의 공진 파라메타를 실시간으로 튜닝하도록 이루어질 수 있다. 그리고 상기 급전인버터는 상기 급전선로와 공진하는 공진회로를 포함하고, 상기 급전선로에 일정한 전류가 흐르도록 제어하는 급전인버터 제어기를 포함할 수도 있다. 이때 본 발명은 상기 공진회로의 인덕턴스(Inductance) 값인 L이나 캐패시턴스(Capacitance) 값인 C를 조정하여 공진주파수의 튜닝을 조절하도록 구성될 수도 있다.
아울러 상기 집전부는 집전코일과 연결되는 공진회로, 상기 집전코일과 상기 공진회로의 출력을 정류하는 정류부, 상기 정류부의 출력을 상기 전기구동체가 필요로 하는 전원의 형태로 변환하는 레귤레이터 및 집전 제어기를 포함할 수 있다. 상기 집전제어기는 상기 전기구동체에 장착된 배터리의 충전량(SOC)과 부하 용량에 따라서 상기 레귤레이터를 제어할 수 있다. 이때 상기 집전제어기는 상기 급전인버터 제어기와 무선으로 통신하는 수단을 갖거나, 상기 전기구동체를 제어하는 제어기와 유선 또는 무선으로 통신하는 수단을 포함할 수 있다.
이어 도 3을 참조하면, 본 발명의 전기구동체(100)는 휠(W)을 통해 전후방향으로 주행하도록 구성될 수 있으며, 상기 집전부(300)가 일체로 구성되어 전후방향으로 연장된 급전선로(200)로부터 무선충전 방식으로 전력이 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고 상기 전기구동체(100)는 지브(120)가 양측으로 이동되되 호이스트(130)가 상하로 이동됨에 따라 컨테이너(T)를 원하는 위치로 운송토록 구성될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명인 전기구동체의 무선충전 시스템의 다양한 실시예에 따른 RTGC의 요부를 확대한 정면도를 각각 나타낸다.
먼저 앞선 도 3의 부분확대도인 도 4를 참조하면, 상기 전기구동체(100)의 일측면 상에 고정되는 고정장치(310), 상기 고정장치(310)의 외측으로 소정거리 이격 배치되는 집전패드(320) 및 상기 고정장치(310)와 집전패드(320)를 연결하는 간격조절장치(330)를 포함하며, 상기 집전패드(320)가 상기 급전선로(200)로부터 전력을 공급받도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 급전선로(200)는, 지면 상에 고정되되 상측으로 연장되는 하우징(210) 및 상기 하우징 내에 실장되는 코일(220)을 포함하여 이루어지되, 상기 하우징(210)은 지면상에 고정되는 지지프레임(211) 및 상기 지지프레임(211)의 상단에 결합되는 급전부(212)로 구성될 수 있다. 이때 상기 집전패드(320)와 급전부(212)는 서로 대면하도록 배치될 수 있다. 아울러 상기 코일(220)에는 전류가 흘러 자속을 발생시킬 수 있으며, 자기유도 또는 자기공명 등으로 전력을 상기 집전패드(320)로 공급하도록 구성될 수 있다.
이때 본 발명은 상기 집전패드(320)와 급전부(212) 사이의 간격을 유지하는 간격유지부(400)를 더 포함하되, 상기 간격유지부(400)는 해당 실시예와 같이 기계적 구성을 통해 이루어지거나 후술되는 간격측정센서 등과 같이 전기적 제어에 의해서 이루어지는 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
기계적 구성을 통해 상기 간격유지부(400)가 형성되는 경우, 상기 간격유지부(400)는 상단이 상기 집전패드(320)의 하단과 결합되되 하측으로 연장되는 가이드몸체(410) 및 상기 가이드몸체(410) 상에 형성되어 무선충전 시에 상기 급전선로(200)에 밀착되는 밀착부재(420)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 밀착부재(420)는 양측방향으로 길이가 형성되거나 일단이 탄성재질로 구성되어 상기 급전선로(200)에 밀착할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서 상기 밀착부재(420)는 상기 하우징(210)의 지지프레임(211) 상에 배치되도록 구성될 수 있으며, 상기 밀착부재(420) 보다 집전패드(320)가 상측에 배치되고 상기 지지프레임(211) 보다 급전부(212)가 상측에 배치되어 서로 대면토록 구성될 수 있다. 물론 상기 급전부(212)의 상측에 별도의 하우징이 더 구비되되 상기 밀착부재(420)가 상기 집전패드(320)의 상측에 배치되도록 이루어질 수도 있다.
여기서 본 발명의 간격조절장치(330)는 고정장치(310)와 결합된 일단이 집전패드(320)와 결합된 타단보다 상측에 배치되도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 집전패드(320)의 자중을 통해 상기 급전선로(200)로 인접하려는 힘이 발생된다. 그리고 상기 밀착부재(420)는 앞서 발생된 힘을 통해 하우징(210)에 밀착될 수 있으며, 상기 간격유지부(400)가 상기 집전패드(320)와 결합된 위치나 밀착부재(420)의 양측 방향의 길이에 따라 상기 집전패드(320)와 급전부(212)의 간격이 결정되어 유지토록 할 수 있다.
또한 상기 간격조절장치(330)는 상기 고정장치(310)의 외면과 집전패드(320)의 내면 상에 형성되는 제1결합부재(331) 및 제2결합부재(332), 일단이 상기 제1결합부재(331)에 결합되고 타단이 상기 제2결합부재(332)에 결합되는 연결부재(333)를 포함하되, 상기 연결부재(333)는 제1결합부재(331)와 결합된 일단을 기준으로 회전 가능하게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 상기 제1결합부재(331)와 상기 연결부재(333)의 일단 및 상기 제2결합부재(332)와 상기 연결부재(333)의 타단은 각각 회전 가능하도록 베어링 결합될 수 있다. 그리고 연결부재(333)의 일단에는 회전축 샤프트가 상하로 길이가 형성되되 상기 제1결합부재(331)를 관통하도록 구성될 수 있으며, 상기 샤프트의 일단은 상기 연결부재(333)와 결합되되 타단에 모터가 구비되어 상기 연결부재(333)의 회전 각도를 제어하도록 구성될 수도 있다.
이어 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 5를 참조하면, 상기 제1결합부재(331)가 상기 연결부재(333) 일단의 외측에 배치되는 가이드부재를 포함하며, 상기 가이드부재는 상기 연결부재가 슬라이딩되도록 미끄러지는 수단을 포함하되, 상기 미끄러지는 수단은 하나 이상의 롤러 또는 베어링을 포함하도록 구성될 수 있다. 이에 따라 상기 전기구동체(100)와 급전선로(200)의 거리가 이격되면 상기 연결부재(333)가 상기 가이드부재를 통해 외측으로 이동하되, 상기 간격유지부재(400)가 집전패드와 급전부 사이의 간격을 유지하도록 구성될 수 있다. 아울러 상기 전기구동체(100)와 급전선로(200)의 사이가 가까워지면 상기 연결부재(333)는 상기 가이드 부재를 따라 내측으로 인입되도록 구성될 수 있다.
이때 상기 가이드부재는, 내측이 외측보다 상측에 배치되어, 상기 연결부재(333)가 자중에 의해 외측으로 향하도록 형성될 수 있으며, 상기 연결부재(333)의 자중은 상기 간격유지부(400)의 밀착부재(420)로 전달되어 상기 급전선로(200)의 하우징(210)에 밀착되어, 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격이 유지될 수 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 도 6을 참조하면, 본 발명의 간격조절장치는 상기 고정장치(310)에 형성되는 제1결합부재(331), 일단이 상기 제1결합부재(331)에 연결되고 타단이 제2결합부재 또는 집전패드에 연결되는 연결부재(333)를 포함하되, 상기 제1결합부재 상에 동력발생부(334)가 형성될 수 있다. 상기 동력발생부(334)는 스프링, 모터 및 유압실린더 중에서 선택되는 어느 하나의 것으로 형성될 수 있으며, 상기 집전패드를 급전선로(200)로 가압하거나 상기 전기구동체 쪽으로 인입되도록 조절할 수 있다. 물론 본 발명은 상기 동력발생부(334)와 더불어 제1결합부재(331)가 가이드부재를 포함하여 구성될 수도 있다.
도 7은 본 발명인 전기구동체의 무선충전 시스템의 일 실시예에 따른 간격조절장치의 작동 예시도를 나타낸다.
도 7-(a) 내지 도 7-(c)를 참조하면, 본 발명의 상기 전기구동체(100)는, 주행 시에 일측에 배치된 급전선로(200)와의 거리가 달라질 수 있다. 이때 본 발명은 상기 고정장치(310)와 집전패드(320) 사이에 연결되는 간격조절장치(330)를 통해, 상기 전기구동체(100)와 급전선로(200) 사이의 이격거리가 달라져도 집전패드(320)와 급전선로(200)와의 거리는 일정하게 유지되도록 형성될 수 있다.
도 7의 경우에는 상기 간격조절장치(330)가 회전형으로 구성되는 것을 예거하여 도시하였으며, 상기 전기구동체(100)와 급전선로(200) 사이가 가까워지면 상기 간격조절장치(330)가 일 방향으로 회전하여 상기 고정장치(310)와 집전패드(320)가 서로 인접하도록 구성될 수 있다. 반대로 상기 전기구동체(100)와 급전선로(200) 사이가 멀어지면 상기 간격조절장치(330)는 타 방향으로 회전하여 상기 고정장치(310)와 집전패드(320)가 보다 이격되도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명은 전기구동체(100)와 급전선로(200) 사이의 거리가 달라지는 환경에서도, 상기 급전선로(200)의 급전부와 상기 집전패드(320) 사이가 일정하도록, 상기 간격조절장치(330)가 조절되도록 형성될 수 있다.
또는 상기 간격조절장치(330)는 상기 집전패드(320)와 상기 급전선로(200) 사이의 간격을 조절하도록 구성될 수 있으며, 무선 충전을 사용 시에는 상기 집전패드(320)가 상기 급전선로(200)로 인접하도록 제어되고, 외부로 이동할 때 상기 집전패드(320)를 상기 전기구동체(100)로 근접시키도록 조정할 수도 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명인 전기구동체의 무선충전 시스템의 다른 실시예에 따른 RTGC의 사시도 및 RTGC의 요부를 확대한 정면도를 각각 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 급전선로(200)는 전후방향으로 연장 형성될 수 있으며, 상기 전기구동체의 높이가 변하는 경우 상기 집전부의 높이를 조절부는 상기 전기구동체(100)와 일체로 구성되어 상하로 상기 전기구동체(100)가 이동 시에 함께 이동토록 구성될 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이 상기 급전선로(200)의 급전부와 상기 집전부(300)의 집전패드는 서로 대면하도록 유지되어 전력공급이 지속적으로 이루어질 수 있다. 여기서 상기 급전선로(200)의 전후방향은 직선 구간을 포함하여 커브 구간도 포함될 수 있으며 상기 전기구동체(100)가 상기 급전선로(200)를 따라 이동되도록 형성될 수도 있다.
또한 상기 간격조절장치(330)는 복수로 구비되어 전후방향을 따라 배치될 수 있으며, 전후방향으로 배치된 간격조절장치(330)는 집전패드(320)가 전후방향으로의 회전이 발생되어 비틀어지는 것을 방지할 수 있다. 아울러 상기 간격조절장치(330)는 전후방향 및 상하방향 모두 복수로 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 집전패드(320)와 급전부(212)의 대면상태가 계속적으로 유지될 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 전기구동체(100)는 한 쌍 이상으로 구성되어 하나의 급전선로(200)의 양측 및 전후방향에 배치되도록 이루어질 수 있다. 그리고 한 쌍의 전기구동체(100)는 하나의 급전선로(200)의 양면에 각각의 간격유지부(400)가 밀착되도록 구성될 수 있다. 이에 따라 상기 한 쌍의 전기구동체(100)는 서로 간의 충돌이 미연에 방지됨과 더불어 보다 효율적인 공간 활용이 가능한 장점이 있다. 이때 상기 한 쌍의 전기구동체(100)에는 각각 제어부(C)가 구비되어 컨테이너 운반 작업을 수행할 수 있다.
이어 상기 한 쌍의 전기구동체(100)에는 각각 간격조절장치(330)가 구비되되, 상기 급전선로(200) 쪽 단부가 하측에 배치되도록 기울어져 집전패드(320)가 자중을 통해 급전선로(200)로 향하도록 하는 힘이 발생될 수 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이, 간격유지부(400)를 통해 일정한 간격으로 유지하도록 제공할 수 있으며, 상기 간격유지부(400)는 보조바퀴의 기능을 포함하여 상기 급전선로(200)의 외면을 따라 이동하도록 구성될 수도 있다. 그리고 상기 간격조절장치(330)는 복수로 구성되어 상하로 배치됨에 따라 상기 집전패드(320)가 상하 회전방향으로 기울어지는 것을 방지할 수도 있다.
도 10은 본 발명인 전기구동체의 무선충전 시스템의 또 다른 실시예에 관한 것으로, 도 10은 RTGC의 요부를 확대한 정면도를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 간격유지부(400)는 상기 전기구동체(100)와 급전선로(200) 사이 또는 집전패드(320)와 급전선로(200) 사이의 거리를 측정하도록 간격측정센서(430)를 포함할 수 있으며, 이를 토대로 상기 간격조절장치(330)를 제어하여 상기 집전패드(320)와 급전선로(200) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
이때 상기 간격조절장치(300)에는 구동모터 또는 유압실린더가 형성될 수 있으며, 상기 간격측정센서로부터 측정된 거리 값을 통해 상기 집전패드 및 급전부 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 구동모터 또는 유압실린더가 제어될 수도 있다.
또한 앞선 무선충전 시스템을 이용한 전기구동체의 무선충전 방법은, 상기 집전패드가 상기 급전부와 인접하도록 상기 간격조절장치가 조절되는 A단계, 상기 집전패드가 상기 급전부로부터 비접촉 방식으로 전력을 공급받는 B단계 및 상기 간격유지부가 상기 집전패드 및 급전부 사이의 간격을 유지하는 C단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 A단계는 전기구동체의 제어부로 외부에서 제어신호가 수신되거나, 상기 제어부 상의 배터리가 일정 이하로 감소되는 경우 등의 상황에서 시작될 수 있다. 그리고 상기 전기구동체에 구비된 집전부는 간격조절장치를 통하여 상기 집전패드를 상기 전기구동체의 외측으로 향하도록 조절할 수 있으며, 상기 집전부의 집전패드는 외부에 배치된 급전부와 서로 대면하도록 배치될 수 있다. 이때 상기 간격조절장치는 앞선 장치와 같이 자중에 의해 이루어지거나, 모터, 스프링, 유압실린더 등 다양한 수단은 통해서도 이루어질 수 있다.
그리고 상기 B단계는 서로 대면한 집전패드와 급전부 사이에 비접촉 방식으로 충전이 이루어지도록 이루어질 수 있다. 이때 이와 동반하여 상기 C단계가 함께 이루어질 수 있으며, 상기 집전패드 및 급전부를 간격유지부를 통해 간격을 유지함에 따라 전력공급효율이 일정하게 유지되도록 제공될 수 있다.
그리고 상기 간격유지부는 기계식 장치로 구성되어 상기 집전패드 상에 구비되어 상기 급전부 또는 급전부를 포함한 하우징과의 밀착을 통해 간격이 유지되도록 제공될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선충전 방법에서는 상기 A단계가 상기 간격조절장치가 상기 집전패드를 전기구동체의 외측으로 이송하여 상기 급전부와 근접시키는 A1단계 및 상기 간격유지부의 밀착부재가 하우징 상에 밀착되는 A2단계로 이루어질 수 있다. 그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선충전 방법에서는 상기 밀착부재가 바퀴로 이루어질 수 있으며, C단계에서 상기 전기구동체가 주행 시에 상기 밀착부재가 급전부가 형성된 하우징 상에 밀착되어 이동토록 구성될 수 있다.
또한 상기 간격유지부는 간격측정센서로 포함하여 데이터처리를 통한 장치제어가 이루어질 수도 있다. 이에 따라 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선충전 방법에서는 상기 C단계가 상기 간격유지부가 거리를 측정하는 C1단계 및 상기 간격유지부에서 측정된 거리 데이터를 통해 상기 간격조절장치가 제어되어, 상기 집전패드를 급전부로 밀착시키는 C2단계로 구성될 수 있다. 그리고 상기 C단계에서는 상기 간격측정센서가 급전부까지의 거리를 실시간 측정하여 측정치(t)가 기준간격 범위 내인지 여부를 판단토록 구성될 수 있다. 그리고 상기 측정치(t)가 기준간격보다 크거나(t > tmax) 작은 경우(t > tmin)에는 상기 간격조절장치를 제어하여 기준간격 내에 상기 측정치(t)가 속하도록 할 수 있다. 그리고 앞선 과정들은 필요 전력이 충분히 공급되거나, 상기 제어부로 중단 신호가 수신되면 종료되도록 구성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
C : 제어부 T: 컨테이너
W : 휠
100 : 전기구동체
110 : 탑
111 : 상부프레임 112 : 측프레임
113 : 하단프레임
120 : 지브
130 : 호이스트
200 : 급전선로
300 : 집전부
310 : 고정장치 320 : 집전패드
330 : 간격조절장치
331 : 제1결합부재 332 : 제2결합부재
333 : 연결부재
400 : 간격유지부
410 : 가이드몸체 420 : 밀착부재
430 : 간격측정센서

Claims (22)

  1. 전후 방향으로 주행하는 전기구동체;
    상기 전기구동체의 주행라인을 따라 설치되는 급전선로;
    상기 급전선로에 교류 전류를 흘려주는 급전인버터; 및
    상기 전기구동체의 일측면에 구비되어 상기 급전선로로부터 전력을 비접촉 방식으로 수신하는 집전부;
    를 포함하며,
    상기 급전선로는, 지면 상에 고정되되 상측으로 연장되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 실장되되 지면으로부터 상측으로 이격 배치되고 지면에 수직으로 배치된 코일;을 포함하고,
    상기 집전부는,
    상기 전기구동체와 결합되는 고정장치; 상기 고정장치의 외측으로 소정거리 이격 배치되는 집전패드; 상기 고정장치에 상기 집전패드를 연결하되 상기 전기구동체와 상기 집전패드 사이의 간격을 조절하는 간격조절장치; 및 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격을 유지하는 간격유지부;를 포함하고,
    상기 간격조절장치와 간격유지부는 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격을 일정하게 유지하며,
    상기 간격조절장치는,
    상기 고정장치에 형성되는 제1결합부재; 상기 집전패드에 형성되는 제2결합부재; 및 일단이 상기 제1결합부재에 결합되고 타단이 상기 제2결합부재에 결합되는 연결부재;를 포함하되, 상기 제1결합부재는 상기 제2결합부재 보다 상측에 배치되어, 상기 연결부재의 타단이 지면을 향하도록 기울어져 집전패드의 자중에 의해 상기 집전패드가 외측으로 가압되며,
    상기 간격유지부는,
    상기 집전패드에 결합되는 가이드몸체와 상기 가이드몸체 상에 구비되는 밀착부재;를 포함하여 이루어지되, 상기 밀착부재는 상기 하우징의 외면에 밀착되어 이동할 수 있도록 하나 이상의 바퀴로 구성되며,
    상기 간격조절장치의 연결부재의 양단은, 상기 제1결합부재 및 제2결합부재 각각과 회전 가능하도록 결합되며,
    상기 간격조절장치는, 상기 집전패드와 상기 급전부의 대면상태가 유지될 수 있도록 복수로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 전후 방향으로 주행하는 전기구동체;
    상기 전기구동체의 주행라인을 따라 설치되는 급전선로;
    상기 급전선로에 교류 전류를 흘려주는 급전인버터; 및
    상기 전기구동체의 일측면에 구비되어 상기 급전선로로부터 전력을 비접촉 방식으로 수신하는 집전부;
    를 포함하며,
    상기 급전선로는, 지면 상에 고정되되 상측으로 연장되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 실장되되 지면으로부터 상측으로 이격 배치되고 지면에 수직으로 배치된 코일;을 포함하고,
    상기 집전부는,
    상기 전기구동체와 결합되는 고정장치; 상기 고정장치의 외측으로 소정거리 이격 배치되는 집전패드; 상기 고정장치에 상기 집전패드를 연결하되 상기 전기구동체와 상기 집전패드 사이의 간격을 조절하는 간격조절장치; 및 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격을 유지하는 간격유지부;를 포함하고,
    상기 간격조절장치와 간격유지부는 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격을 일정하게 유지하며,
    상기 간격조절장치는
    상기 고정장치에 형성되는 제1결합부재;
    상기 집전패드에 형성되는 제2결합부재; 및
    일단이 상기 제1결합부재에 결합되고 타단이 상기 제2결합부재에 결합되는 연결부재;
    를 포함하고,
    상기 제1결합부재는 상기 연결부재 일단의 외면에 배치되는 가이드부재를 포함하고,
    상기 가이드부재는 상기 연결부재가 슬라이딩되도록 미끄러지는 수단을 포함하되,
    상기 미끄러지는 수단은 하나 이상의 롤러 또는 베어링으로 구성되며,
    상기 전기구동체와 상기 급전선로의 거리가 이격되면 상기 연결부재가 상기 가이드부재를 통해 외측으로 이동하고, 상기 전기구동체와 상기 급전선로의 사이가 가까워지면 상기 연결부재가 상기 가이드부재를 따라 내측으로 인입되며,
    상기 간격유지부는,
    상기 집전패드에 결합되는 가이드몸체와 상기 가이드몸체 상에 구비되는 밀착부재;를 포함하여 이루어지되, 상기 밀착부재는 상기 하우징의 외면에 밀착되어 이동할 수 있도록 하나 이상의 바퀴로 구성되며,
    상기 가이드부재는,
    내측이 외측보다 상측에 배치되어, 상기 연결부재가 집전패드의 자중에 의해 외측으로 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  9. 전후 방향으로 주행하는 전기구동체;
    상기 전기구동체의 주행라인을 따라 설치되는 급전선로;
    상기 급전선로에 교류 전류를 흘려주는 급전인버터; 및
    상기 전기구동체의 일측면에 구비되어 상기 급전선로로부터 전력을 비접촉 방식으로 수신하는 집전부;
    를 포함하며,
    상기 급전선로는, 지면 상에 고정되되 상측으로 연장되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 실장되되 지면으로부터 상측으로 이격 배치되고 지면에 수직으로 배치된 코일;을 포함하고,
    상기 집전부는,
    상기 전기구동체와 결합되는 고정장치; 상기 고정장치의 외측으로 소정거리 이격 배치되는 집전패드; 상기 고정장치에 상기 집전패드를 연결하되 상기 전기구동체와 상기 집전패드 사이의 간격을 조절하는 간격조절장치; 및 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격을 유지하는 간격유지부;를 포함하고,
    상기 간격조절장치와 간격유지부는 상기 집전패드와 급전부 사이의 간격을 일정하게 유지하며,
    상기 간격조절장치는
    상기 고정장치에 형성되는 제1결합부재;
    상기 집전패드에 형성되는 제2결합부재; 및
    일단이 상기 제1결합부재에 결합되고 타단이 상기 제2결합부재에 결합되는 연결부재;
    를 포함하고,
    상기 제1결합부재는 상기 연결부재 일단의 외면에 배치되는 가이드부재를 포함하고,
    상기 가이드부재는 상기 연결부재가 슬라이딩되도록 미끄러지는 수단을 포함하되,
    상기 미끄러지는 수단은 하나 이상의 롤러 또는 베어링으로 구성되며,
    상기 전기구동체와 상기 급전선로의 거리가 이격되면 상기 연결부재가 상기 가이드부재를 통해 외측으로 이동하고, 상기 전기구동체와 상기 급전선로의 사이가 가까워지면 상기 연결부재가 상기 가이드부재를 따라 내측으로 인입되며,
    상기 간격유지부는,
    상기 집전패드에 결합되는 가이드몸체와 상기 가이드몸체 상에 구비되는 밀착부재;를 포함하여 이루어지되, 상기 밀착부재는 상기 하우징의 외면에 밀착되어 이동할 수 있도록 하나 이상의 바퀴로 구성되며,
    상기 간격조절장치는,
    상기 제1결합부재 상에 동력발생부를 포함하고,
    상기 동력발생부는 모터 및 유압실린더 중 적어도 하나의 것이 형성되어, 상기 집전패드를 급전선로로 가압하거나 상기 전기 구동체 쪽으로 인입되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  10. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 연결부재는 집전패드를 외측으로 가압하도록 텐션스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 간격조절장치는 상기 전기구동체가 외부로 이동할 때 상기 집전부가 상기 전기구동체에 인접하도록 조절하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  16. 제1항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수개의 상기 집전부가 상기 급전선로의 일측면에 붙어서 복수개의 전기구동체에 동시에 전력공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  17. 제1항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수개의 상기 집전부가 상기 급전선로의 양측면에 붙어서 복수개의 전기구동체에 동시에 전력공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 급전선로에 연결되는 상기 집전부의 수에 따라서 상기 급전선로의 공진주파수가 일정하도록 상기 급전인버터의 공진 파라메타를 실시간으로 튜닝하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제1항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전선로에 일정한 전류가 흐르도록 제어하는 급전인버터 제어기;
    를 더 포함하며,
    상기 집전부는 집전코일과 연결되는 공진회로, 상기 집전코일과 상기 공진회로의 출력을 정류하는 정류부, 상기 정류부의 출력을 상기 전기구동체가 필요로 하는 전원의 형태로 변환하는 레귤레이터 및 집전 제어기를 포함하고,
    상기 집전제어기는 상기 전기구동체에 장착된 배터리의 충전량(SOC)과 부하용량에 따라서 상기 레귤레이터를 제어하며,
    상기 집전제어기는 상기 급전인버터 제어기와 무선으로 통신하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  22. 제1항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집전부는 집전코일과 연결되는 공진회로, 상기 집전코일과 상기 공진회로의 출력을 정류하는 정류부, 상기 정류부의 출력을 상기 전기구동체가 필요로 하는 전원의 형태로 변환하는 레귤레이터 및 집전 제어기를 포함하고,
    상기 집전제어기는 상기 전기구동체에 장착된 배터리의 충전량(SOC)과 부하용량에 따라서 상기 레귤레이터를 제어하며,
    상기 집전제어기는 상기 전기구동체를 제어하는 제어기와 유선 또는 무선 통신 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
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