KR102061847B1 - 전기차의 충전용 연결 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 충전 장치를 차량의 전력 저장 수단에 전기적으로 커플링하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 바(200), 보호 패널(300), 플랩(400), 구동 수단(500), 및 수납된 위치와 지상에서 연장하는 위치 사이에서 바와 보호 패널과 플랩의 운동을 동기화하기 위한 제어장치를 포함한다.

Description

전기차의 충전용 연결 시스템{CONNECTION SYSTEM FOR THE CHARGING OF AN ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 모터를 포함하는 차량(vehicle)의 전기 에너지 저장 수단의 충전/재충전을 가능하게 하는 장치의 기술분야에 관한 것이다.

전기 구동식 차량의 에너지 저장 수단의 재충전을 가능하게 하는 장치는 이미 개발되어 있다.

하나의 해법은 외부의 전력원에 연결된 정합 연결기와 상호작용할 수 있는 연결기를 하나의 자유단에서 포함하는 전원코드를 차량에 장착하는 것으로 이루어진다. 변경예로서, 전원코드는 전기원에 연결되고, 차량에 설치된 연결기에 연결된다. 그러나, 이것은 사용자가 자신의 차량에서 나와서 코드를 사용하여 전력원을 저장 수단에 수동으로 연결할 것을 요구한다. 이것은 싫증나는 일이고 부정확하게 조작하는 경우에 감전사(electrocution)의 위험을 내포한다.

이러한 단점을 해결하기 위해, 전기차를 위해 설계된 전력 공급 장치가 US 6 265 261에 알려져 있다. 이러한 전력 공급 장치는 전력원에 연결된 지상에 설치된 레일에 실행될 수 있다. 레일에 대한 차량의 정확한 위치선정을 보장하기 위해, 장치는 차량에서 역전된 U 형상의 요소를 가지며, 그 요소의 측벽은 역전된 U자형 요소가 레일을 덮도록 레일의 어느 측면에 위치될 수 있도록 설계되어 있다. 그러나, 이러한 전력 공급 장치의 단점은, 전력 공급 장치가 레일 및 역전된 U자형 요소를 접촉시키기 위해 레일에 대하여 차량의 정확한 위치선정을 요구한다는 점이다.

또한 US 5 461 298에는, 상기 전력원에 차량의 정확한 도킹(docking)을 허용하기 위해 전력원에 대한 차량의 정렬 정보를 사용하는 전력 공급 장치가 알려져 있다. 이것도 역시, 충전 장치가 전력원에 대하여 차량의 정확한 위치선정을 요구한다.

이러한 단점을 보충하기 위해, US 5 523 666은 전력원에 배치된 정합 요소와 접촉하도록 설계된 차량측 접촉요소를 포함하는 전력 공급 장치를 제안한다. 차량의 송신기는 차량의 접속 요소의 순간적인 높이 위치에 관한 데이터를 전력원에 전송한다. 변위 수단은 접속 요소의 높이에 관한 이러한 정보에 따라서 전력원측 정합 요소의 높이 조정을 허용한다. 이것은 접촉 요소 및 정합 요소의 높이를 자동으로 조정할 수 있게 한다. 그러나 이러한 전력 공급 장치의 한가지 단점은 그것이 차량을 위치선정하는데 있어서 높이 오차만을 허용한다는 것이다.

차량의 위치선정에 관한 제약에서 벗어나기 위해서, US 5 431 264는 유도에 의하여 전력을 공급하는 시스템을 제안한다. 그러나 이러한 유도에 의한 전력을 공급하기 위한 타입의 시스템은 여러 가지 단점을 갖는다. 특히, 차량의 재충전을 위해 강력한 전자기장이 발생된다. 그러나 그러한 전자기장은 자기장 근처에 있는 사람의 신체적 무결성을 위태롭게 할 수 있다.

본 발명의 한가지 목적은 상술한 단점을 보완할 수 있는 전기 에너지 저장 수단을 위한 자동 커플링(coupling) 장치를 제안하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래 장치에 비하여 내구성이 큰 안전한 커플링 장치를 제안하는 것이다.

이를 위하여, 전기 충전 장치를 전기 구동식 차량의 전력 저장 수단에 전기적으로 커플링하기 위한 시스템이 제안되고, 상기 시스템은,

- 예를 들어 지상에 만들어진 오목부(indentation) 내부에 매립가능한 지지체,

- 충전 장치에 전기적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 전기전도성 바(bar),

- 매립가능한 지지체가 수용되어 있는 상기 오목부를 위해 상기 지지체의 상부 개구를 개방(clearing)할 수 있는 적어도 하나의 보호 패널(panel),

- 물체가 상기 상부 개구 내로 낙하하는 것을 방지하기 위해 상기 지지체로부터 상향으로 돌출할 수 있는 적어도 하나의 플랩(flap),

- 상기 바, 상기 보호 패널 및 상기 플랩을 후퇴(retracted) 위치와 지상에서부터 연장하는 위치 사이로 이동할 수 있는 구동 수단으로서,

○ 상기 후퇴 위치에서,

● 바 및 플랩이 오목부 내부에 위치되고, 그리고

● 보호 패널이 오목부를 덮으며,

○ 상기 지상에서부터 연장하는 위치에서,

● 바 및 플랩이 오목부 외부로 적어도 부분적으로 연장하고, 그리고

● 보호 패널이 지상에서 돌출하는, 상기 구동 수단,

- 상기 바와, 플랩 및 보호 패널의 운동을 동기화 하기 위한 제어장치로서, 상기 제어장치는 플랩과 보호 패널 사이에 형성된 개구가 상기 후퇴 위치와 개방(clearance) 위치 사이에서 상기 바의 통과를 충분히 허용할 때 상기 보호 패널에 대하여 상기 바의 상대 운동을 제어하도록 구성되어 있는, 상기 제어장치를 포함한다.

플랩, 패널 및 평판의 존재 및 제어장치에 의해 동기화되는 그들의 운동으로, 물체(자갈, 나뭇가지, 쓰레기 등)가 지지체 내로 낙하하는 위험을 제한할 수 있다. 이러한 해법은 가공 케이블 해법(aerial cable solution)이 적절하지 않은 환경, 예로서 뚜껑으로 덮여진 공간과 같은 곳에서 실행될 수 있다. 또한 어떠한 높이를 갖는 차량을 재충전할 수 있게 한다. 더구나, 제안된 해법은 지상에 위치한 전기 접촉부에 대하여 차량을 위치선정하는데 큰 오차를 가능하게 한다.

본 발명에 따른 시스템의 양호하면서 제한하지 않는 양태는 다음과 같다:

- 제어장치는:

○ 후퇴 위치와 중간 위치 사이에서 보호 패널을 플랩과 접촉상태로 유지하기 위하여 보호 패널 및 플랩의 운동을 제어하고,

○ 중간 위치와 개방 위치 사이에서 보호 패널을 플랩으로부터 분리하며, 상기 보호 패널과 플랩 사이의 간격이 상기 바를 통과시키기 위한 개구를 형성하기 위해 보호 패널과 플랩의 운동을 제어하도록 구성되어 있고;

- 상기 제어장치는:

○ 후퇴 위치와 중간 위치 사이에서 제1 피벗 연결부(pivot connection)에 대하여 회전하는(in rotation) 플랩의 운동을 제어하고,

○ 중간 위치와 개방 위치 사이에서 제1 피벗 연결부에 대하여 회전하며 및 제2 피벗 연결부에 대하여 회전하는 플랩의 운동을 제어하도록 구성되어 있고;

- 구동 수단은 샤프트를 회전하게 구동하는 단일 전기 모터를 포함하고;

- 보호 패널은 오목부의 하나의 모서리를 따라 연장하는 힌지에 의하여 매립가능한 지지체에 피벗가능하게 연결되어 있고;

- 보호 패널은 상부벽과 상기 상부벽에 수직인 2개의 측면 벽을 포함하고, 상기 측면 벽은 후퇴 위치에서 오목부 내부에서 연장하고 개방 위치에서 오목부 외부에서 적어도 부분적으로 연장하고;

- 제어장치는

- 그 단부들중 하나에서 보호 패널에 피벗가능하게 연결되고,

- 다른 단부에서 구동 수단에 피벗가능하게 연결된 굽은 연결 로드(bent connecting rod)를 포함하고;

- 굽은 연결 로드는 구동 수단에 고정된 암(arm)을 통해 구동 수단에 피벗가능하게 연결되고, 상기 시스템은 또한,

○ 한편으로 상기 암을 구동 수단에 고정시키기 위해, 및

○ 다른 한편으로 보호 패널에 적용된 압괴력(crushing force)이 임계값을 초과하고 상기 패널이 후퇴 위치에 있지 않을 때 구동 수단으로부터 암을 해제하기 위해, 해제식 로킹(locking) 요소를 포함하고;

- 상기 로킹 요소는 시어핀(shear pin)이고;

- 암 및 굽은 연결 로드는:

○ 상기 후퇴 위치에서, 암과 수직 사이의 각도가 약 0과 20°사이, 양호하게는 약 0과 10°사이에 포함되도록, 및

○ 상기 개방 위치에서 암과 수평 사이의 각도가 약 0과 20°사이, 양호하게는 약 0과 10°사이에 포함되도록, 배열되어 있고;

- 플랩은 보호 패널에 피벗가능하게 연결되고, 상기 제어장치는 플랩을 보호 패널로부터 분리하는 경향이 있는 힘을 플랩에 적용하기 위해 스프링과 같은 탄성 수단을 포함하고;

- 제어장치는 또한 상기 바 및 보호 패널에 피벗가능하게 연결된 2개의 연결 로드를 포함하고;

- 제어장치는 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 바에 의해 이동된 거리를 감소시키기 위해 스트로크 리미터(stroke limiter)를 포함하고;

- 스트로크 리미터는 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 상기 바에 의해 이동된 거리가 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 상기 보호 패널에 의해 이동된 거리보다 더 작도록 배열되어 있고;

- 스트로크 리미터는 그 2개의 단부에서 2개의 측방향 연결 로드에 피벗가능하게 연결된 중앙 연결 로드를 포함하고, 상기 중앙 연결 로드는 상기 중앙 연결 로드의 두 단부 사이에 배치된 피벗 연결부에서 보호 패널에 고정된 탭(tab)에 피벗가능하게 연결되고, 상기 측방향 연결 로드들 중 하나의 측방향 연결 로드의 자유단이 상기 바에 피벗가능하게 연결되고, 다른 측방향 연결 로드의 자유단이 매립가능한 지지체에 피벗가능하게 연결되어 있고;

- 바는 베이스(base)에 장착되어 있고, 상기 베이스는 바를 베이스로부터 분리하는 경향이 있는 힘을 바에 가하는 탄성 수단을 포함하고;

- 베이스는 또한 차량과 접촉하게 되는 바를 검출하며 상기 접촉이 검출되었을 때 구동 수단의 정지를 제어하기 위한 센서를 포함하고;

- 센서는 탄성 수단을 압축하는 경향이 있는, 베이스상에 바에 의해 가해진 힘을 검출하며 상기 힘이 임계치를 초과할 때 구동 수단의 정지를 제어하기 위한 스트로크-종료(stroke-end) 접촉기를 포함한다.

또한 본 발명은 전기 구동식 차량을 재충전하기 위한 설비에 관한 것으로서, 특히 상기 특징을 갖는 복수의 커플링 시스템을 구비한 차량 주차장을 포함한다.

본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 단지 예시에 불과하고 제한하지 않으며 첨부 도면을 참고하여 읽어야 하는 아래의 설명으로부터 또한 명백할 것이다.

- 도 1 및 도 2는 후퇴 위치에 있는 커플링 시스템의 측면도이다.
- 도 3은 중간 위치에 있는 커플링 시스템의 측면도이다.
- 도 4는 커플링 시스템의 제어장치의 굽은 연결 로드를 도시하는 커플링 시스템의 측면도를 도시한다.
- 도 5 및 도 6은 개방 위치에 있는 커플링 시스템의 측면도이다.
- 도 7은 개방 위치에 있는 커플링 시스템의 투시도이다.
- 도 8은 개방 위치에 있는 커플링 시스템의 전체 도면이다.
- 도 9는 플랩과 지상 사이의 거리, 바와 플랩 사이의 상대 거리, 및 개구의 폭을 시간의 함수로서 나타내는 곡선을 도시한다.

도 1 내지 도 8은 커플링 시스템의 실시예를 축척으로 도시한 도면들이다. 따라서 기술에 숙련된 자는 본 발명을 실시하기 위해 이러한 도면들로부터, 그것을 포함한 다른 부품들의 치수, 형상 및 각도뿐만 아니라 그들의 상호작용을 유추할 수 있다. 따라서 이러한 도면에 도시된 다른 요소는 설명에 포함되어 있다.

이제 본 발명은 도면을 참고하여 더 상세히 설명될 것이다.

본 발명의 일반적 원리

도 7 및 도 9를 참고하면, 전기 충전 장치를 전기 구동식 자동차의 에너지 저장 수단에 전기적으로 연결할 수 있게 하는 전기 커플링 시스템의 실시예가 도시되어 있다.

이러한 커플링 시스템은 전기차의 전기적 충전을 전기차 아래에서부터 허용한다.

커플링 시스템은 다음의 주요 요소들: 지지체(100), 전도성 바(200), 패널(300) 및 플랩(400), 구동 수단(500) 및 제어장치를 포함한다.

매립가능한 지지체

지지체(100)는 지상에 만들어진 오목부 내에 매립될 수 있다. 지지체는 예를 들어 사각형이고, 커플링 시스템을 구성하는 요소를 수용하기 위해 4개의 칸막이(partitions) 및 바닥으로 이루어진다. 지지체는 그 상부 영역에서 주변방향으로 외부로 연장하는 솔 플레이트(sole plate)에 의하여 지상에 고정된다.

전기전도성 판

바(200)는 전기 전도성이다. 이러한 바(200)는 충전 장치에 전기적으로 연결되어 있다.

바(200)는 차량 아래에 위치된 다른 전기전도성 바와 접촉하도록 구성되고, 전기적으로 충전될 전기 저장 조립체(통상 배터리)에 연결된다.

바(200)는 베이스(1)에 고정되고, 베이스(1)는 그 단부에서 차량 바에 수직으로 연장하는 2개의 로드로 구성된다.

보호 패널

패널(300)은 커플링 시스템이 후퇴 위치에 있을 때 매립가능한 지지체(100)에 수용되어 있는 오목부를 보호한다. 더 정확하게는, 패널(300)은 지지체 위에 차량이 없을 때 지지체(100) 내에 수용된 커플링 시스템의 요소를 보호할 수 있다.

패널(300)은 매립가능한 지지체를 덮도록 설계된 상부 벽(301)을 포함한다.

패널(300)은 또한 제1 모서리(edge) 및 이에 대향한 제2 모서리에서 상부 벽(301)에 대해 수직으로 연장하는 2개의 측면 벽(302)을 포함한다.

보호 패널(300)은 지지체(100)에 고정된 힌지(A)에 대해 피벗하며 그리고 상부 벽(301)의 제3 모서리를 따라 연장하면서 장착되어 있다.

이것은 패널이 상부 벽(301)의 제4 모서리에서 개방될 수 있게 한다.

플랩

플랩(400)은 물체가 매립가능한 지지체 내로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.

플랩(400)은 매립 가능한 지지체 내에서 연장한다. 플랩은 보호 패널(300)의 상부 벽(300)의 제4 모서리에서 지지체(100) 내에서 연장하는 전방 벽(401)을 포함한다.

후퇴 위치에서, 전방 벽(401)의 상부 모서리는 보호 패널(300)의 상부 벽의 제4 모서리와 접촉하고 있다.

바(200)의 통과를 허용하는 개구는 패널(300) 및 플랩(400)이 후퇴 위치에서 개방 위치로 지나가도록 이동하는 동안 상기 상부 모서리와 제4 모서리 사이에서 형성된다.

전방 벽(401)은 동일한 곡률 반경을 갖는 2개의 오목한 표면(404, 405)으로 구성된다. 이러한 표면(404, 405)은 2개의 오목한 표면(404, 405)의 접촉원들의 중심들이 서로 멀어지도록 하는 방법으로 오목한 리지(ridge)(406)에서 서로 연결되어 있다.

플랩(400)은 또한 보호 패널(300)의 측면 벽(302)에 평행하게 전방 벽(401)의 양측면에서 연장하는 2개의 측면 벽을 포함한다.

플랩(400)의 측면(402)에 있는 벽들은 보호 패널(300)의 측면 벽(302)에 피벗가능하게 장착된다. 이것은 축(402302)을 중심으로 패널(300)에 대하여 플랩(400)의 회전운동을 가능하게 한다.

구동 수단

구동 수단(500)은 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 바(200)와 보호 패널(300)과 플랩(400)의 운동을 허용한다.

후퇴 위치에서, 바(200) 및 플랩(400)은 오목부 내에 위치되고, 보호 패널(300)은 오목부를 덮는다.

개방 위치에서, 바(200) 및 플랩(400)은 오목부 외부에서 적어도 부분적으로 연장하고, 보호 패널(300)은 지상에서 돌출한다.

구동 수단(500)은 예를 들어 3개의 실린더를 포함한다. 제1 실린더는 바(200)의 운동을 가능하게 한다. 제2 실린더는 패널(300)의 운동을 가능하게 한다. 제3 실린더는 플랩(400)의 운동을 가능하게 한다.

변경예로서, 구동 수단은 바(200), 패널(300) 및 플랩(400)과 각각 관련된 3개의 모터를 포함할 수 있다. 전기 모터를 사용함으로써 실린더와 다르게, 충격없이 토크를 달성할 수 있게 된다. 더구나, 모터를 사용함으로써 작은 용적으로 높은 동력을 발휘할 수 있게 한다.

다른 변경예로서, 구동 수단은 단일 모터를 포함할 수 있다. 단일 모터의 사용은 커플링 시스템의 체적을 제한할 수 있게 한다.

제어장치

제어장치는 후퇴 위치에서부터 개방 위치로 이동하기 위한 바(200)와 패널(300)과 플랩(400)의 운동을 동기화 할 수 있게 한다.

3개의 실린더 또는 3개의 모터를 포함하는 커플링 시스템의 경우에, 제어장치는 마이크로컨트롤러(microcontroller)가 될 수 있다.

단일 모터를 포함하는 커플링 시스템의 경우에, 제어장치는 도 1 내지 도 6을 참고하여 이하에 더 상세히 설명되어 있는 바와 같이 기계식 트랜스미션을 포함할 수 있다.

어느 경우에도, 제어장치는 보호 패널(300)과 플랩(400) 사이의 개구가 바(200)의 통과를 충분히 허용하는 순간에 보호 패널(300)에 대하여 바(200)의 상대 운동을 제어하도록 설계되어 있다.

이것은 바와 패널과 플랩의 운동의 동역학을 최적 상태로 할 수 있게 한다.

하나의 실시예에서, 제어장치는:

- 후퇴 위치와 도 3에 도시된 중간 위치 사이에서 보호 패널(300)을 플랩(400)과 접촉상태로 유지하기 위하여 보호 패널(200) 및 플랩(400)의 운동을 제어하고,

- 중간 위치와 개방 위치 사이에서 보호 패널(300)을 플랩(400)으로부터 분리하기 위해 보호 패널(300)과 플랩(400)의 운동을 제어하도록 구성되어 있다.

따라서 보호 패널과 플랩이 지지체(100) 외부로 충분히 연장할 때에만 보호 패널(300)과 플랩(400) 사이에 개구가 형성된다. 이것은 바(200)의 전개 동안에 물체(자갈, 쓰레기 등)가 지지체(100) 내로 낙하하는 것을 회피할 수 있게 한다.

양호하게는, 제어장치는:

- 후퇴 위치와 중간 위치 사이에서 회전하는 플랩(400)의 운동을 제어하고,

- 중간 위치와 개방 위치 사이에서 회전 및 병진 이동하는 플랩(400)의 운동을 제어하도록 구성되어 있다.

커플링 시스템의 일반적인 작동 원리가 이제 도 9를 참고하여 설명되며, 도 9는 아래를 예시하는 그래프이다:

- 지상과 보호 패널의 상부 벽의 제4 모서리 사이에서 시간의 함수로서의 거리 (곡선 9a).

- 바와 보호 패널의 상부 벽의 제4 모서리 사이에서 상대 거리 (곡선 9b).

- 플랩의 전방 벽의 상부 모서리와 보호 패널의 상부 벽의 제4 모서리 사이에서 거리(또는 간격) (곡선 9b).

커플링 시스템은 시간 t=0에서 후퇴 위치에 있는 것으로 상정되어 있다. 보호 패널(300)은 매립가능한 지지체(100)를 덮으며, 패널의 측벽이 지지체 내부에 있다. 바(200) 및 플랩(400)은 후퇴되어 있으며, 즉 이들은 매립가능한 지지체(100) 내부로 연장되어 있다.

구동 수단(500)이 활성화된다. 구동 수단(500)에 의해 생성된 동력은 바(200), 패널(300) 및 플랩(400)으로 전달된다.

패널(300)의 상부 벽(301)과 측면 벽(302)은, 제4 모서리가 지상에서 멀리 이동하고 측면 벽이 지지체 외부로 부분적으로 연장하는 방법으로 힌지(A)에 대해 피벗하며, 따라서 보호 패널(300)의 제1 및 제2 모서리에서 물체의 낙하 위험을 회피할 수 있다. 중간 위치에서 시작하여, 플랩이 패널(300)에 대하여 병진 이동으로 이동한다. 플랩(400)의 상부 모서리가 패널(300)의 제4 모서리로부터 멀리 이동한다. 개구는, 바(200)가 제4 모서리에 대하여 이동하여 차량 아래에 배치된 전기전도성 바와 접촉하게 됨으로써 형성된다.

후퇴 위치와 중간 위치 사이에서, 지상과 상부 벽의 제4 모서리 사이의 거리가 증가하며(곡선 9a), 한편 플랩의 상부 모서리와 패널의 제4 모서리 사이의 간격이 영(nil)인 채로 유지되고(곡선 9b), 바와 패널 사이의 거리가 일정하다(곡선 9c).

중간 위치와 개방 위치 사이에서, 지상과 상부 벽의 제4 모서리 사이의 거리가 증가하고(곡선 9a), 플랩(400)의 상부 모서리와 패널(300)의 제4 모서리 사이의 간격이 증가하고(곡선 9b), 바(200)와 패널(300) 사이의 거리가 증가한다(곡선 9c).

실시예

도 1 내지 도 6을 참고하면, 커플링 시스템의 실시예는 구동 수단이 단일 모터를 포함하고 있는 것을 예시하고 있다.

이 실시예에서, 제어장치는 이중 기능을 제공한다. 한편으로, 제어장치는 바(200)와 패널(300) 및 플랩(400)의 운동의 동기화를 허용하고, 다른 한편으로 모터에 의해 생성된 동력이 바(200)와 패널(300) 및 플랩(400)으로 전달되어 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 그들의 운동을 허용하게 된다.

제어장치는 굽은 연결 로드(4)를 포함한다. 굽은 연결 로드는 모터에 의해 발생한 동력을 패널로 전달하도록 허용하고, 한편 시스템의 용적을 최소화한다. 굽은 연결 로드(4)는 그 단부(4300)들 중 하나에서 패널(300)에 피벗가능하게 연결되어 있다. 굽은 연결 로드의 다른 단부가 피벗 연결부(94)에서 모터에 피벗가능하게 장착되어 있다.

특히, 굽은 연결 로드(4)는 전달 수단에 고정된 암(9)을 통해 전달 수단에 연결되어 있으며, 특히 모터 샤프트에 고정된 기어 트레인(gear train)에 연결되어 있다.

양호하게는, 암(9)은 시어핀과 같은 해제식 로킹 요소(501)를 사용하여 모터에 고정되어 있다. 로킹 요소가 해제식이라는 사실로 인하여 패널(300)에 적용된 압괴력이 임계값을 초과하고 패널이 후퇴 위치에 있지 않을 때 모터의 암(9)을 해제할 수 있다.

예를 들어, 패널(300)이 개방 위치에 있고 차량이 패널 위로 이동하면, 그때 패널에 작용된 힘이 핀에 대해 동등한 힘의 적용을 유도한다. 이러한 힘의 영향하에서 핀이 전단되고, 따라서 모터로부터 제어장치를 분리시킨다. 이것으로 인하여 바(200)와 패널(300) 및 플랩(400)이 지지체(100) 내로 신속히 낙하하고, 시스템의 저하를 회피할 수 있게 된다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 암(9) 및 굽은 연결 로드(4)는, 후퇴 위치에서, 상기 암(9)과 수직 사이의 각도가 약 0과 20°사이, 양호하게는 약 0과 10°사이에 포함되도록 하는 방식으로 배열될 수 있다. 이것은 바와 패널 및 플랩이 후퇴 위치에 있을 때 핀을 전단할 위험을 회피할 수 있게 한다.

암(9) 및 굽은 연결 로드(4)는, 개방 위치에서 상기 암(9)과 수평 사이의 각도가 약 0과 20°사이, 양호하게는 약 0과 10°사이에 포함되도록, 배열될 수 있다. 이것은 바와 패널 및 플랩이 개방 위치에 있을 때 핀을 용이하게 전단할 수 있게 한다.

제어장치는 또한 플랩을 보호 패널(300)로부터 분리하는 경향이 있는 힘을 상기 플랩(400)에 적용하기 위한 탄성 수단을 포함한다. 이러한 탄성 수단은 피벗축(402302)을 중심으로 패널에 대하여 플랩의 회전 운동을 유도할 수 있게 한다.

탄성 수단은 예를 들어 스프링이며, 스프링은:

- 하나의 단부에서 플랩에 연결되고,

- 다른 단부에 의해 지지체에 연결된다.

제어장치는 또한 2개의 연결 로드(2, 3)를 포함할 수 있다. 이러한 연결 로드(2, 3)는 2개의 피벗 연결부(21, 31)에서 바(200)의 베이스에 피벗가능하게 연결되고, 2개의 피벗 연결부(2302, 3302)에서 패널(300)의 하나의 측벽(302)에 피벗가능하게 연결된다. 연결 로드(2, 3)는 개방 위치로 향한 바의 운동 중에 바의 적절한 위치선정을 가능하게 한다.

유리하게는, 제어장치는 또한 스트로크 리미터(5, 6, 7, 8)를 포함할 수 있다. 스트로크 리미터는 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 바에 의해 이동된 거리를 감소시킬 수 있게 한다. 바에 의해 이동된 거리를 제한함으로써 시스템의 용적을 감소시킬 수 있다.

실제로, 스트로크 리미터는 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 바에 의해 이동된 거리가 상기 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 보호 패널에 의해 이동된 거리보다 더 작도록 배열되어 있다. 시스템의 극단 위치들 사이에서 바의 운동의 진폭을 감소시킴으로써, 지지체의 용적(따라서 시스템의 용적)을 감소시킬 수 있다.

도 1 내지 도 6에 도시된 실시예에서, 스트로크 리미터는 중앙 연결 로드(6)와 2개의 측방향 연결 로드(5, 7)를 포함한다.

중앙 연결 로드는 그 단부(65, 76)에서 2개의 측방향 연결 로드(5, 7)에 피벗가능하게 연결된다. 중앙 연결 로드(6)는 또한 상기 중앙 연결 로드(6)의 두 단부(65, 76) 사이에 배치된 피벗 연결부(86)에서 보호 패널에 고정된 탭(8)에 피벗가능하게 연결된다.

하나의 측방향 연결 로드(7)의 자유단(72)이 피벗 연결부(72)에 대하여 연결 로드(2)에 피벗가능하게 연결된다. 다른 측방향 연결 로드(5)의 자유단(5100)이 매립가능한 지지체(100)에 피벗가능하게 연결된다.

스프링과 같은 탄성 수단(201)이 또한 바(200)와 베이스(1) 사이에서 장치에 장착될 수 있다. 이러한 탄성 수단(201)은 바를 베이스(1)로부터 분리하는 경향이 있는 힘을 바(200)에 가한다. 이것은 바가 전개(deployed) 위치에 있을 때 전기차의 바에서 바(200)의 적절한 배치를 보장할 수 있다.

센서(202)가 커플링 시스템의 베이스(1)에 제공될 수 있다. 이러한 센서는 바(200)가 차량 아래에 배치된 바와 접촉하였음을 검출할 수 있다. 바(200)가 차량의 바와 접촉하였음을 센서가 검출할 때, 이것은 장치의 저하(deterioration)를 회피하기 위해 모터의 불활성화를 제어한다.

센서(202)는 탄성 수단을 압축하는 경향이 있는, 베이스상에서의 상기 바에 의해 가해진 힘을 검출하며 상기 힘이 임계치를 초과할 때 구동 수단의 정지를 제어하기 위한 스트로크-종료 접촉기를 포함할 수 있다.

작동 원리

도 1 내지 도 6에 도시된 커플링 시스템의 작동 원리는 다음과 같다.

후퇴 위치(도 1 및 도 2)에서, 바(200) 및 플랩(400)이 지지체(100) 내부에 수용되어 있다. 스트로크 리미터의 연결 로드(5, 6, 7)는 피벗 연결부들(72, 5100) 사이의 거리가 최소로 되도록 실질적으로 중첩되어 있다. 연결 로드(2, 3)는 0와 30°사이에 포함된 각도를 가진다. 모터를 굽은 연결 로드(4)에 연결하는 암(9)은 0와 -15°사이에 포함된 각도를 가진다.

모터가 활성화하면, 암(9)이 모터의 전달축에 대해 피벗한다. 굽은 연결 로드(4)가 이동하며 따라서 패널(300)의 운동을 유도한다. 패널에 피벗가능하게 연결된 플랩이 패널과 동시에 이동한다. 제1 면(404)이 지지체의 벽을 따라 활주하며, 패널에 대한 플랩의 분리를 방지한다. 탭(8)에 의해 가해진 당김력의 영향을 받아서, 중앙 연결 로드(6)가 연결 로드(5, 6) 사이에서 연결부(65)에 대해 피벗한다. 바(200)가 또한 패널과 동시에 이동하므로, 바와 패널 사이의 거리가 일정하게 유지된다.

바와 패널 및 플랩이 중간 위치(도 3)를 통과한다. 플랩(400)의 피크(peak)가 지상에서 돌출하면, 플랩(400)이 피벗 연결부(402302)를 중심으로 패널에 대하여 피벗하고, 스프링(10)이 패널로부터 이것을 분리하는 경향이 있는 스프링상의 당김력을 발휘한다. 플랩(400)의 상부 모서리가 패널의 제4 모서리에서 분리되고, 개구가 바의 통과를 위해 형성된다.

중앙 연결 로드(6)가 수직을 통과하면, 중앙 연결 로드(6)의 운동이 바의 운동을 유도하고, 바의 운동은 연결 로드(5, 6, 7)가 연장함에 따라 증가한다.

아래의 표는 예시한 바와 같이 모터의 전달축에 고정된 기어 트레인의 각 변위의 함수로서 다음의 값을 부여한다:

- 지상과 패널의 제4 모서리 사이의 거리,

- 바와 패널의 제4 모서리 사이의 거리,

- 플랩의 상부 모서리와 패널의 제4 모서리 사이의 간격에 해당하는 개구.

상기 표로부터 지상과 패널의 제4 모서리 사이의 거리가 현재 실례에서 약 24 cm보다 클 때에만 개구가 형성되는 것이 유도된다. 이것은 후퇴 위치에서 개방 위치로 전환하는 동안 물체(쓰레기, 자갈 등)가 지지체 내로 낙하할 위험을 제한할 수 있게 한다.

또한 상기 표로부터 바와 패널 사이의 거리가 제2 중간 위치라고 부르는, 약 13°의 각도와 약 43°의 각도 사이에서 실질적으로 일정한 것이 유도된다. 제2 중간 위치에서 시작하여, 모터 기어 트레인의 작은 각도 변위가 바와 패널 사이의 거리를 상당히 증가시킨다.

다양한 변경이 본 발명에 적용될 수 있다. 예를 들어, 커플링 시스템은 양쪽 전도성 바(또는 그 이상)와 2개의 구별된 전도성 부분을 한정하기 위해 바들을 분리하는 절연 요소를 포함하는 단일 기계식 유닛을 포함할 수 있으며, 각각의 전도성 부분이 전력원의 단자에 전기적으로 연결되어 있다.

Claims (19)

1. 전기 충전 장치를 전기 구동식 차량(20)의 전력 저장 수단에 전기적으로 커플링하기 위한 시스템으로서,
   - 지상에 만들어진 오목부 내에 매립가능한 지지체(100),
   - 상기 충전 장치에 전기적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 전기전도성 바(200),
   - 상기 매립가능한 지지체가 수용되어 있는 상기 오목부를 보호하며 상기 지지체의 상부 개구를 개방할 수 있는 적어도 하나의 보호 패널(300),
   - 물체가 상기 상부 개구 내로 낙하하는 것을 방지하기 위해 상기 지지체로부터 상향으로 연장할 수 있는 적어도 하나의 플랩(400),
   - 상기 바, 상기 보호 패널 및 상기 플랩을 후퇴 위치와 개방 위치 사이로 이동시킬 수 있는 구동 수단(500)으로서,
   상기 후퇴 위치에서,
   ● 상기 바 및 플랩이 상기 오목부 내부에 위치되고, 그리고
   ● 상기 보호 패널이 상기 오목부를 덮으며,
   상기 개방 위치에서,
   ● 상기 바 및 플랩이 상기 오목부 외부로 적어도 부분적으로
   연장하고, 그리고
   ● 상기 보호 패널이 상기 지상에서 돌출하는, 상기 구동 수단,
   - 상기 바와, 상기 플랩 및 상기 보호 패널의 운동을 동기화 하기 위한 제어장치(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10)로서, 상기 플랩과 보호 패널 사이에 형성된 개구가 상기 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 상기 바의 통과를 허용하기에 충분할 때 상기 보호 패널에 대하여 상기 바의 상대 운동을 제어하도록 구성되어 있는, 상기 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어장치는
   - 상기 후퇴 위치와, 상기 후퇴 위치와 상기 개방 위치 사이에 위치하는 중간 위치의 사이에서, 상기 보호 패널을 상기 플랩과 접촉상태로 유지하기 위하여 상기 보호 패널(300) 및 플랩(400)의 운동을 제어하고,
   - 상기 중간 위치와 개방 위치 사이에서 상기 보호 패널을 상기 플랩으로부터 분리하며, 상기 보호 패널과 플랩 사이의 분리로 상기 바(200)를 통과시키기 위한 개구를 형성하기 위해 상기 보호 패널(300)과 플랩(400)의 운동을 제어하도록 구성되어 있는, 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어장치는
   - 상기 후퇴 위치와 상기 중간 위치 사이에서 제1 피벗 연결부(A)에 대하여 회전하는 상기 플랩(400)의 운동을 제어하고,
   - 상기 중간 위치와 개방 위치 사이에서 상기 제1 피벗 연결부(A)에 대하여 회전하며 및 제2 피벗 연결부(402302)에 대하여 회전하는 상기 플랩(400)의 운동을 제어하도록 구성되어 있는, 시스템.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구동 수단(500)은 샤프트를 회전하게 구동하는 단일 전기 모터를 포함하는 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 보호 패널(300)은 상기 오목부의 하나의 모서리를 따라 연장하는 힌지(A)에 의하여 매립가능한 지지체에 피벗가능하게 연결되어 있는, 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 보호 패널(300)은 상부 벽(301)과 상기 상부 벽에 수직인 2개의 측면 벽(302)을 포함하고, 상기 측면 벽은 상기 후퇴 위치에서 상기 오목부 내부에서 연장하고 상기 개방 위치에서 상기 오목부 외부에서 적어도 부분적으로 연장하는, 시스템.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어장치는 굽은 연결 로드(4)를 포함하되,
   상기 굽은 연결 로드(4)는,
   - 상기 굽은 연결 로드(4)의 단부(4300)들 중 하나에서 상기 보호 패널에 피벗가능하게 연결되고,
   - 상기 굽은 연결 로드(4)의 다른 단부(94)에서 상기 구동 수단(500)에 피벗가능하게 연결되는, 시스템.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 굽은 연결 로드는 상기 구동 수단에 고정된 암(9)을 통해 상기 구동 수단에 피벗가능하게 연결되고, 상기 시스템은 또한,
   - 한편으로 상기 암을 상기 구동 수단에 고정시키고,
   - 다른 한편으로 상기 보호 패널에 적용된 압괴력이 임계값을 초과하고 상기 패널이 상기 후퇴 위치에 있지 않을 때 상기 구동 수단으로부터 상기 암을 해제하는, 해제식 로킹 요소(501)를 포함하는 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 해제식 로킹 요소(501)는 시어핀인, 시스템.
10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 암(9) 및 상기 굽은 연결 로드(4)는,
    - 상기 후퇴 위치에서, 상기 암과 수직축 사이의 각도가 0과 20°사이에 포함되도록,
    - 상기 개방 위치에서, 상기 암(9)과 수평축 사이의 각도가 0과 20°사이에 포함되도록 배열되어 있는, 시스템.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랩(400)은 상기 보호 패널(300)에 피벗가능하게 연결되고(402302), 상기 제어장치는 상기 플랩을 상기 보호 패널(300)로부터 분리하는 경향이 있는 힘을 상기 플랩(400)에 적용하기 위해 스프링과 같은 탄성 수단(10)을 포함하는 시스템.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어장치는 또한 상기 바(200) 및 상기 보호 패널(300)에 피벗가능하게 연결된 2개의 연결 로드(2, 3)를 갖는, 시스템.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 상기 바에 의해 이동된 거리를 감소시키기 위해 스트로크 리미터(5, 6, 7, 8)를 포함하는 시스템.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 스트로크 리미터는 상기 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 상기 바에 의해 이동된 거리가 상기 후퇴 위치와 개방 위치 사이에서 상기 보호 패널에 의해 이동된 거리보다 더 작도록 배열되어 있는, 시스템.
15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    상기 스트로크 리미터는 중앙 연결 로드(6)와 2개의 측방향 연결 로드(5, 7)를 포함하고, 각각의 측방향 연결 로드(5, 7)는 중앙 연결 로드(6)의 각 단부(65, 76)에 연결되며, 중앙 연결 로드(6)는 추가적으로 상기 중앙 연결 로드(6)의 두 단부(65, 76) 사이에 배치된 피벗 연결부(86)에서 상기 보호 패널에 고정된 탭(8)에 피벗가능하게 연결되고, 상기 측방향 연결 로드들 중 하나의 측방향 연결 로드(7)의 자유단(72)이 상기 바(200)에 피벗가능하게 연결되며, 다른 측방향 연결 로드(5)의 자유단(5100)이 상기 매립가능한 지지체(100)에 피벗가능하게 연결되어 있는, 시스템.
16. 청구항 1에 있어서,
    상기 바(200)는 베이스(1)에 장착되어 있고, 상기 베이스(1)는 상기 바(200)를 상기 베이스(1)로부터 분리하는 경향이 있는 힘을 상기 바에 가하는 탄성 수단(201)을 포함하는 시스템.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 베이스(1)는 차량과 접촉하게 되는 상기 바(200)를 검출하며 상기 접촉이 검출되었을 때 상기 구동 수단(500)의 정지를 제어하기 위한 센서(202)를 추가로 포함하는 시스템.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 센서(202)는 상기 탄성 수단을 압축하는 경향이 있는, 상기 베이스상에 상기 바에 의해 가해진 힘을 검출하며 상기 힘이 임계치를 초과할 때 상기 구동 수단의 정지를 제어하기 위한 스트로크-종료 검출기를 포함하는 시스템.
19. 전기 구동식 차량을 재충전하기 위한 설비로서, 상기 재충전 설비는 복수의 커플링 시스템을 구비한 차량 주차장을 포함하되, 각각의 커플링 시스템은 청구항 1에 따른 시스템인 것을 특징으로 하는 재충전 설비.

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