KR20110018472A

KR20110018472A - 전기자동차용 비접촉식 충전장치

Info

Publication number: KR20110018472A
Application number: KR1020090075942A
Authority: KR
Inventors: 요시로 시모야마
Original assignee: 현대자동차일본기술연구소; 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2011-02-24
Also published as: KR101526589B1

Abstract

본 발명은 전기자동차용 비접촉식 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지면에 회전 및 상하 높이 조절 가능하게 장착되는 급전용 1차 코일과, 차량측에 설치된 수전용 2차 코일을 포함하는 전기자동차용 비접촉식 충전장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 회전 및 높이 조절 가능한 다수개의 1차 코일을 갖는 1차 코일 유니트를 지면에 설치하여, 상기 1차 코일과 차종마다 다른 높이로 설치되는 2차 코일간의 간격을 적정한 수준으로 유지시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전기자동차용 비접촉식 충전장치를 제공한다.

전기자동차, 비접촉식, 충전장치, 1차 코일, 2차 코일, 회전, 높이 조절

Description

전기자동차용 비접촉식 충전장치{Non-contact charging device for electric vehicle}

전기자동차는 기본적으로 차량을 구동시키기 위한 구동모터와, 구동모터에 전력을 공급하는 배터리를 구비하며, 배터리(메인 배터리)는 기존 가솔린 차량에서 전기장치에 전력을 공급하는 보조 배터리와는 구별된다.

전기자동차의 배터리를 충전함에 있어서 다양한 충전방식이 이용되고 있는데, 충전소에 설치된 충전기의 케이블을 차량에 직접 연결하여 충전하는 방식(플러그 인 방식), 또는 1차 코일과 2차 코일에 의해 발생하는 전자유도현상을 이용하는 비접촉식 충전방식 등이 있다.

상기 비접촉식 충전방식은, 1차 코일을 지상에 설치하고 상기 1차 코일을 비접촉식으로 통과하게 되는 2차 코일을 차량에 설치하여, 상기 1, 2차 코일 사이에서 발생하는 전자유도현상을 이용해 차량내 탑재된 배터리를 충전하게 된다.

상기와 같은 비접촉식 충전방식에서 1차 코일과 2차 코일의 거리가 가까우면 충전효율은 높아지지만, 거리가 멀어지면 멀어질수록 충전효율은 낮아지게 된다.

따라서, 전기자동차의 충전시 1차 코일과 2차 코일간의 간격을 맞춰주는 여러 장치 및 방법이 제시된 바 있다.

그러나, 차량의 종류에 따라, 차량의 최저 지상고가 각각 다르기 때문에 차량의 저부에 설치된 2차 코일의 위치(지상으로부터의 높이)에도 차종별로 차이가 생기게 되고, 그 결과 지면에 설치한 1차 코일과 2차 코일간의 간격 즉, 에어 갭(Air Gap)의 간격도 달라지게 되며, 결국 2차 코일이 높은 위치에 있는 차량은 에어 갭이 커져서 충전 효율이 낮아지는 등 적정한 충전 효율을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 지면에 설치되는 1차 코일과, 차량에 설치되는 2차 코일 사이에서 발생하는 전자유도현상을 이용하여 차량내 배터리를 충전하는 비접촉식 충전장치에 있어서, 상기 1차 코일을 지면에 회전 및 상하높이 조절 가능하게 설치하여, 차량마다 최저지상고가 다르더라도 차 량 저부의 2차 코일과의 간격을 항상 균일한 수준으로 유지되도록 함으로써, 배터리에 대한 충전효율을 적정 수준으로 유지할 수 있는 전기자동차용 비접촉식 충전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 회전 및 높이 조절 가능한 다수개의 1차 코일을 갖는 1차 코일 유니트를 지면에 설치하여, 상기 1차 코일과, 차종마다 다른 높이로 설치되는 2차 코일간의 간격을 적정한 수준으로 유지시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전기자동차용 비접촉식 충전장치를 제공한다.

바람직한 일 구현예로서, 상기 1차 코일 유니트는:

지면내에 고정 장착되는 하우징과; 서로 다른 높이를 가지면 사방으로 연장되는 다수개의 코일 장착단이 일체로 형성된 구조로서, 상기 하우징내에 회전 가능하게 장착되는 회전체와; 상기 회전체의 각 코일 장착단의 외끝단부에 일체로 장착되는 1차 코일과; 상기 회전체 중심에 삽입된 회전축과 연결되어, 회전체를 소정의 각도로 회전시키는 구동모터; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 1차 코일 유니트는:

지면내에 회전 가능하게 배치되는 회전판과; 상기 회전판의 저면 중심에 연결된 구동모터와; 상기 회전판의 상면에서 그 원주면을 따라 부착되되, 서로 다른 높이를 가지며 부착되는 다수개의 1차 코일; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 지면에 설치되는 1차 코일을 회전 및 상하높이 조절 가능하게 설치하여, 차량마다 최저지상고가 다르더라도 1차 코일과 차량 저부의 2차 코일간의 간격(에어 갭)을 항상 일정한 수준으로 유지되도록 함으로써, 1차 코일과 2차 코일 사이에서 발생하는 전자유도현상을 이용하여 차량내 배터리를 충전하는 충전효율을 항상 적정 수준으로 유지시킬 수 있다.

또한, 지면상에 높이가 다른 여러개의 1차 코일을 좌우방향으로 나열시키는 것과 같이, 최저지상고가 다른 차량마다 구비되는 복수의 충전라인들이 필요없어, 충전소의 활용 면적을 극대화시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 비접촉식 충전장치에 대한 제1실시예를 나타내는 도면이다.

차종마다 최저지상고가 다름에 따라 2차 코일이 차종별로 서로 다른 높이로 설치되는 점을 감안하여, 1차 코일을 포함하는 1차 코일 유니트를 높이 조절 가능하게 지면에 설치함으로써, 1차 코일과 2차 코일간의 간격을 항상 일정한 수준으로 유지시켜 안정적인 충전효율을 유지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 본 발명의 제1실시예에 따른 1차 코일 유니트(100)의 일 구성인 하우징(102)이 지면내에 고정 장착되고, 이 하우징(102)내에 1차 코일이 회전 및 높이 조절 가능하게 설치된다.

보다 상세하게는, 상기 회전체(104)의 중심에 삽입 고정된 회전축(106)이 상기 하우징(102)내에 회전 가능하게 고정되되, 회전축(106)을 하우징(102)의 일측쪽에 배치되는 구동모터(108)에 연결함으로써, 회전체(104)가 구동모터(108)의 구동에 의하여 회전 가능한 상태가 된다.

특히, 상기 회전체(104)의 외주면 사방 위치에는 서로 다른 높이를 가지며 연장되는 다수개의 코일 장착단(110)이 일체로 형성되고, 각 코일 장착단(110)의 외끝단부에는 1차 코일(112)이 일체로 장착된다.

따라서, 차종별로 서로 다른 최저지상고로 인하여 차량마다 서로 다른 높이를 갖는 수전용 2차 코일(300)과, 상기와 같이 지면에 설치된 급전용 1차 코일(112)간의 간격(에어 갭)을 일정한 수준으로 유지시킬 수 있다.

예를 들어, 하기의 표 1에 기재된 바와 같이 최저지상고가 낮은 경/소형 차량의 경우에는 구동모터(108)를 구동시켜 회전체(104)를 회전시킴과 함께, 회전체(104)의 회전축(106) 중심으로부터 해당 코일 장착단(110)을 경유하여 1차 코일(112)까지의 높이가 가장 작은 80cm로 적용하여, 지면에서 돌출되는 1차 코일(112)의 높이가 10cm가 되도록 함으로써, 경/소형차의 2차코일(300)과의 간격(에어 갭)을 5cm로 유지할 수 있다.

또한, 최저지상고가 가장 높은 트럭/버스 차량의 경우에는 구동모터(108)를 구동시켜 회전체(104)를 회전시킴과 함께, 회전체(104)의 회전축(106) 중심으로부터 해당 코일 장착단(110)을 경유하여 1차 코일(112)까지의 높이가 가장 높은 95cm로 적용하여, 지면에서 돌출되는 1차 코일(112)의 높이가 25cm가 되도록 함으로써, 트럭/버스 차량의 2차코일(300)과의 간격(에어 갭)도 5cm로 유지할 수 있다.

이러한 방식으로, 지면측의 1차 코일(112)과 차량측의 2차 코일(300)간의 간격을 항상 일정한 수준으로 유지시킬 수 있게 되어, 배터리에 대한 충전효율을 항상 적정 수준으로 유지시킬 수 있다.

여기서, 본 발명의 제2실시예에 따른 전기자동차용 비접촉식 충전장치를 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 전기자동차용 비접촉식 충전장치에 대한 제2실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 1차 코일 유니트(200)는 차량이 진입하는 진입로 일측쪽 지면상에 회전판(202)을 회전 가능하게 배치한다.

상기 회전판(202)의 저면 중심에 구동모터(204)가 연결되어, 회전판(202)은 정역방향으로 회전 가능한 상태가 된다.

특히, 상기 회전판(202)의 상면에서 그 원주면을 따라 서로 다른 높이를 가지는 다수개의 1차 코일(206)이 장착된다.

따라서, 최저지상고가 낮은 경/소형 차량의 경우, 구동모터(204)를 구동시켜 회전판(202)을 회전시킴과 함께, 회전판(202)상의 가장 낮은 1차 코일(206)을 차량 저면측의 2차 코일(300)과 대응되도록 함으로써, 1차 코일(206)과 2차코일(300)간 의 간격(에어 갭)을 일정하게 유지하여 배터리 충전 효율을 안정적으로 유지시킬 수 있다.

또한, 최저지상고가 가장 높은 트럭/버스 차량의 경우, 구동모터(204)를 구동시켜 회전판(202)을 회전시킴과 함께, 회전판(202)상의 가장 높은 1차 코일을 차량 저면측의 2차 코일과 대응되도록 함으로써, 1차 코일(206)과 2차코일(300)과의 간격(에어 갭)을 일정한 수준으로 유지하여 배터리 충전 효율을 안정적으로 유지시킬 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 비접촉식 충전장치에 대한 제1실시예를 나타내는 도면,

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 전기자동차용 비접촉식 충전장치에 대한 제2실시예를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 1차 코일 유니트 102 : 하우징

104 : 회전체 106 : 회전축

108 : 구동모터 110 : 코일 장착단

112 : 1차 코일 200 : 2차 코일 유니트

202 : 회전판 204 : 구동모터

206 : 1차 코일 300 : 2차 코일

Claims

회전 및 높이 조절 가능한 다수개의 1차 코일을 갖는 1차 코일 유니트를 지면에 설치하여, 상기 1차 코일과, 차종마다 다른 높이로 설치되는 2차 코일간의 간격을 적정한 수준으로 유지시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전기자동차용 비접촉식 충전장치.
청구항 1에 있어서, 상기 1차 코일 유니트는:

지면내에 고정 장착되는 하우징과;

서로 다른 높이를 가지면 사방으로 연장되는 다수개의 코일 장착단이 일체로 형성된 구조로서, 상기 하우징내에 회전 가능하게 장착되는 회전체와;

상기 회전체의 각 코일 장착단의 외끝단부에 일체로 장착되는 1차 코일과;

상기 회전체 중심에 삽입된 회전축과 연결되어, 회전체를 소정의 각도로 회전시키는 구동모터;

로 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 비접촉식 충전장치.
청구항 1에 있어서, 상기 1차 코일 유니트는:

지면내에 회전 가능하게 배치되는 회전판과;

상기 회전판의 저면 중심에 연결된 구동모터와;

상기 회전판의 상면에서 그 원주면을 따라 부착되되, 서로 다른 높이를 가지며 부착되는 다수개의 1차 코일;

로 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 비접촉식 충전장치.