KR20110073116A - 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급전용 모듈을 매설구조가 아닌 지상 설치 구조로 개선함으로써, 차량하중에 의한 변형이나 처짐 등에 의한 아스팔트 콘크리트 자체의 균열 및 급전선 보호관의 균열을 미연에 방지할 뿐만 아니라, 시공 및 보수에 따른 비용 및 시간을 절감할 수 있고, 우천 시의 방수 문제를 해소하며, 과속방지턱과의 충돌로 인한 집전장치의 파손을 미연에 방지할 수 있고, 급전 및 집전효율을 효과적으로 높일 수 있는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈을 제공하기 위한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 지상에 가설되어 에너지를 공급하는 급전선과, 상기 급전선을 따라 연결되며 상기 급전선을 지지하는 절연지지체와, 상기 절연지지체를 따라 연결되어 상기 절연지지체를 지지함과 더불어 접지 역할을 겸하는 접지선과, 상기 급전선과 절연지지체 및 접지선을 이격된 상태에서 감싸게 되는 보호커버를 포함하여 구성되는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈이 제공된다.

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Description

비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈{POWER SUPPLY MODULE FOR ON LINE ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차와 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 비접촉 자기 유도 충전 방식 전기자동차는 충전된 전기 배터리로 움직이는 전기자동차(EV)와는 달리 주행 중 또는 정차 중에 무선의 전원공급장치로부터 전원을 공급받는다.

이를 위해 도로 밑면에서 전원을 공급해주는 급전장치와 차량에서 전원을 받아들이는 집전장치부분이 구성되는데, 비접촉 자기 유도 충전 방식 전기 자동차(OLEV)는 주행 중에 전원공급이 가능하기 때문에 불필요한 배터리를 많이 싫고 다닐 필요가 없다.

그러나, 이와 같이 도로 밑면에서 전원을 공급해주는 방식은 여러 가지 문제점을 안고 있다.

먼저, 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차를 위한 종래의 고압선 또는 급전선 매설 방식 도로 구조는 아스팔트 또는 시멘트 콘크리트를 사용하는 방식으 로 요구 피로 하중의 불만족, 내균열성 부족에 따른 균열 위험, 내방수성 부족으로 인한 전력 누설 위험 등에 취약한 구조로 되어있다.

아스팔트 콘크리트 내에 급전선 및 기타 부대 시설을 매설할 경우 아스팔트 콘크리트의 강성이 부족하여 차량하중에 의한 변형이나 처짐 등이 발생할 경우 아스팔트 콘크리트 자체의 균열뿐만 아니라 급전선 보호관등에 균열을 유발할 수 있어 누전 등의 문제를 야기할 수 있다.

또한 시멘트 콘크리트내부에 급전선 등을 매설할 경우 시멘트 콘크리트 타설시 건조수축으로 인한 균열 및 대기온도 변화에 따른 시멘트 콘크리트의 수축팽창 등에 의한 균열이 유발된다.

이를 억제하기 위하여 시멘트 콘크리트를 일정한 간격으로 분할하여 타설할 경우 건조수축 등의 균열을 억제하는데에는 효과가 있으나 분리된 이음매에서 도로하부 구조의 불균등한 지지력에 의한 부등침하가 발생하여 급전선 보호관의 균열 등을 유발할 수 있다.

더욱이 아스팔트 및 시멘트 콘크리트는 완벽한 방수가 불가능하기 때문에 고압의 급전선을 매설하는 재료로서는 부적합한 실정이다.

또한, 기존의 도로 매설형 급전 구조는 전력전송장치를 도로에 매설하여야 하므로 시공상 많은 비용 및 시간이 소요되며, 보수 및 교체에도 많은 비용 및 시간이 소요될 수밖에 없다.

그리고, 우천 시 도로 하부로 스며드는 물에 대한 방수 문제를 고려하여 설계하여야 하며, 집전장치의 위치가 차량 바닥면에 한정되므로 과속방지턱과의 충돌 로 인한 집전장치의 파손을 고려해야 하는 등 많은 설계상의 제약이 따르게 된다.

그리고, 통행하는 차량하중으로 인한 도로 파손에 따른 급전장치의 파손을 방지하기 위한 많은 고려가 필요하다. 즉, 콘크리트가 타설이 된 급전레일의 지면 위부분에서 하중이 주기적으로 가해졌을 시 틈 부분에서부터 크랙이 발생하여 위험한 상황이 생길 수도 있으므로 이에 대한 대비가 요구된다.

또한, 급전레일이 콘크리트 타설등에 의해 지면 아래에 매설됨으로 인해 자기장의 형태로만 에너지를 흡수하는 집전 방식에서는 지면 매설로 인해 집전효율을 높이는 것이 쉽지 않다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 급전용 모듈을 매설구조가 아닌 지상 설치 구조로 개선함으로써, 차량하중에 의한 변형이나 처짐 등에 의한 아스팔트 콘크리트 자체의 균열 및 급전선 보호관의 균열을 미연에 방지할 뿐만 아니라, 시공 및 보수에 따른 비용 및 시간을 절감할 수 있고, 우천 시의 방수 문제를 해소하며, 과속방지턱과의 충돌로 인한 집전장치의 파손을 미연에 방지할 수 있고, 급전 및 집전효율을 효과적으로 높일 수 있는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전과 관련하여 내방수성, 자기장 불간섭, 내구성, 내균열성, 요구 필요하중 특성 및 시공시간 절감 등의 요구 기능을 모두 만족하는 급전 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 지상에 가설되어 에너지를 공급하는 급전선과, 상기 급전선을 따라 연결되며 상기 급전선을 지지하는 절연지지체와, 상기 절연지지체를 따라 연결되어 상기 절연지지체를 지지함과 더불어 접지 역할을 겸하는 접지선과, 상기 급전선과 절연지지체 및 접지선을 이격된 상태에서 감싸게 되는 보호커버를 포함하여 구성되는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈이 제공된다.

이때, 상기 보호커버는 단면상 원형 구조로 형성됨이 바람직하며, 원주방향 을 따른 일측에는 집전장치가 급전선 가까이 위치할 수 있도록 하는 접근구가 구비됨을 특징으로 한다.

그리고, 상기 보호커버는 비를 막을 수 있는 상판 커버와 자기장 차폐를 할 수 있게 금속 재질로 된 하판 커버로 구성됨을 특징으로 한다.

그리고, 상기 보호커버의 안쪽 면에는 집전 효율을 향상시키기 위하여 자속누설방지부재가 구비됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 급전선이 지상에 가설되므로 차량하중에 의한 변형이나 처짐 등에 의한 아스팔트 콘크리트 자체의 균열 및 급전선 보호관의 균열을 미연에 방지할 뿐만 아니라, 시공 및 보수에 따른 비용 및 시간을 절감할 수 있다.

또한, 급전선이 보호커버 내측에 설치되므로 우천에 따른 방수 문제를 해소하며, 급전선이 지상에 설치됨에 따라 집전장치 역시 차량 하부에 설치될 필요가 없어 과속방지턱과의 충돌로 인한 집전장치의 파손을 미연에 방지할 수 있고, 집전효율을 효과적으로 높일 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전과 관련하여 내방수성, 자기장 불간섭, 내구성, 내균열성, 요구 필요하중 특성 및 시공시간 절감 등의 요구 기능을 모두 만족하는 급전 모듈을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 급전선 주변에 페라이트 구조를 설치하여 자기장의 방향을 조절하여 에너지 효율을 상승시킨다. 즉, 기존 급전선에서 발생하는 자기장의 분산으로 인해 에너지 효율이 떨어지는 현상을 보완할 수 있다.

또한, 상기 급전선 주변에 공간을 확보함으로써 급전선에 대한 방열공간을 제공할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 급전 모듈이 적용된 급전 시스템을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 "A"부 확대 사시도이며, 도 3은 도 2의 "B"부의 구체적 구성을 보여주는 확대 사시도이다.

이들 도면을 참조하면 본 발명의 급전레일 모듈은, 지상에 가설되어 에너지를 공급하는 급전선(1)과, 상기 급전선(1)을 따라 연결되며 상기 급전선(1)을 지지하는 절연지지체(2)와, 상기 절연지지체(2)를 따라 연결되어 상기 절연지지체(2)를 지지함과 더불어 접지 역할을 겸하는 접지선(3)과, 상기 급전선(1)과 절연지지체(2) 및 접지선(3)을 이격된 상태에서 감싸게 되는 보호커버(4)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 보호커버(4)는 단면상 원형 구조로 형성됨이 바람직하며, 원주방향을 따른 일측에는 집전장치가 급전선(1) 가까이 위치할 수 있도록 하는 접근구(access)가 구비된다.

상기 보호커버(4)는 비를 막을 수 있는 상판 커버와 자기장 차폐를 할 수 있게 금속 재질로 된 하판 커버로 구성되어 있으며, 상기 보호커버(4)의 안쪽 면에는 집전 효율을 향상시키기 위하여 페라이트(Ferrite) 재질의 자속방지부재가 구비됨 이 바람직하다.

한편, 상기 급전선(1)에는 차량(9)측에 구비되는 집전모듈의 에너지를 받아들이는 부분인 집전판(5)이 위치하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

본 발명은 도 1 및 도 2와 같이 차선의 가운데에 버스등의 차량이 이동하면서 전기를 공급받을 수 있는 급전선(1)(즉, 전력선)을 설치한다. 사람에게 피해를 주지 않도록 하기 위해서 높이를 버스 차량과 비슷하게 장착하고 보호커버(4)를 씌어서 내구성을 높인다.

보호커버(4) 안의 중심부에 위치한 것이 급전선(1)으로서, 교차로 부분에서는 급전선(1)을 설치하지 않고 버스 안에 충전된 배터리를 이용하여 이동함으로써 교차로에서 추가적인 장치가 발생하지 않아서 환경 및 비용 측면에서 유리하다.

차량(9)의 집전판(5)은 급전선(1)과 연결시에 위치 추종을 하여 서로 연결할 수 있도록 제어하고 그 반대로 집전판(5)이 떨어지는 시점에서 자동으로 단락이 되도록 제어한다. 버스 차량의 천정의 한쪽 가장자리 근처에 집전장치가 설치가 된다. 집전 장치 전체는 메인 프레임을 축으로 회전이 가능하며 집전을 하지 않을 때에는 차량의 위쪽 혹은 그 부근으로 움직일 수 있도록 한다.

도 3 및 도 4와 같이, 급전모듈의 형상은 절연물인 절연지지체(2)를 이용하여 급전선(1)을 잡아주며, 절연지지체(2)는 접지선(3)와 연결하여 고정시킨다. 그리고 급전선(1)을 보호할 수 있는 보호커버(4)를 설치한다.

상기 보호커버(4)는 비를 막을 수 있는 상판 커버와 자기장 차폐를 할 수 있 게 금속 재질로 된 하판 커버로 구성되어 있으며, 커버의 안쪽 면은 집전 효율을 향상시키기 위하여 자속누설방지부재인 페라이트(Ferrite)로 제작한다.

이에 따라 본 발명의 급전모듈을 구성하는 보호커버(4)는 급전선(1)의 길이방향을 따라 연속적으로 상부 및 측면을 감싸도록 형성되어 도로 위로부터 가해지는 충격과 이물질 유입에 의한 급전선의 손상을 방지한다.

그리고, 상기 보호커버(4)는 급전선(1)의 길이방향을 따라 연속적으로 상부 및 측면을 감싸도록 형성되어 빗물등의 수분이 위쪽이나 측면에서 급전선(1)으로 유입되는 현상도 차단하게 된다.

또한, 상기 절연지지체(2)는 충분한 강성을 갖는 FRP(강화플라스틱) 등의 절연체로 이루어져, 급전선(1)의 처짐을 방지하게 된다.

그리고, 본 발명의 급전모듈은 상기 급전선(1) 주변에 공간을 확보함으로써 급전선(1)에 대한 방열공간을 제공할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 급전선(1)이 지상에 가설되므로, 차량하중에 의한 변형이나 처짐 등에 의한 아스팔트 콘크리트 자체의 균열 및 급전선 보호관의 균열 등 기존의 급전선 매설 방식의 문제점들을 일거에 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 시공 및 보수에 따른 비용 및 시간을 절감할 수 있다.

또한, 급전선(1)이 지상에 설치됨에 따라 집전장치 역시 차량(9) 하부에 설치될 필요가 없어 과속방지턱과의 충돌로 인한 집전장치의 파손을 미연에 방지할 수 있고, 급전선(1)과 집전판(5)의 거리를 가깝게 유지하여 집전효율을 효과적으로 높일 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전과 관련하여 내방수성, 자기장 불간섭, 내구성, 내균열성, 요구 필요하중 특성 및 시공시간 절감 등의 요구 기능을 모두 만족하는 급전 모듈을 제공할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예들로 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한 여러 가지 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능하다.

따라서, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예들로 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명은 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전레일 모듈 및 이를 적용한 도로 구조, 그리고 도로 시공방법에 관한 것으로, 급전선을 충격 및 하중으로부터 보호하는 한편 우천시 수분 침투 등으로부터 보호하며, 자기장을 집전장치 쪽으로 집중시켜 에너지 효율을 향상시키는 등, 미래 환경에 적합한 전기자동차 급전 라인의 신뢰성을 높일 수 있는 기술이므로 산업상 이용 가능성이 매우 높다.

도 1은 본 발명의 급전 모듈이 적용된 급전 시스템을 나타낸 사시도

도 2는 도 1의 "A"부 확대 사시도

도 3은 도 2의 "B"부의 구성을 보여주는 확대 사시도

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 급전 모듈의 정면 구성도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1:급전선 2:절연지지체

3:접지선 4:보호커버

5:집전판

Claims (5)

1. 지상에 가설되어 에너지를 공급하는 급전선과;

   상기 급전선을 따라 연결되며 상기 급전선을 지지하는 절연지지체와; 상기 절연지지체를 따라 연결되어 상기 절연지지체를 지지함과 더불어 접지 역할을 겸하는 접지선과; 상기 급전선과 절연지지체 및 접지선을 이격된 상태에서 감싸게 되는 보호커버를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호커버는 단면상 원형 구조로서, 원주방향을 따른 일측에는 집전장치가 급전선 가까이 위치할 수 있도록 하는 접근구가 구비됨을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 보호커버는 비를 막을 수 있는 상판 커버와 자기장 차폐를 할 수 있게 금속 재질로 된 하판 커버로 구성됨을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 보호커버의 안쪽 면에는 집전 효율을 향상시키기 위하여 자속누설방지부재가 구비됨을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 자속누설방지부재는 페라이트(ferrite) 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 급전용 모듈.

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