KR20130033235A

KR20130033235A - 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치

Info

Publication number: KR20130033235A
Application number: KR1020110097195A
Authority: KR
Inventors: 김정호; 조동호; 박성욱; 안승영; 전양배; 김은정; 류지윤; 김미주; 송보윤; 신재규
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-04-03

Abstract

본 발명의 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치는 도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치; 전기자동차의 하부에 설치되어 상기 급전장치로부터 자기유도방식으로 전력을 공급받는 집전장치; 및 상기 급전장치의 양 측에 소정 거리를 두고 배치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 급전장치의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제1 차폐 부재; 상기 전기자동차의 양 측부에 형성된 소정 깊이를 갖는 가이드 홈에 상하 이동이 가능하도록 설치되어 상기 전기자동차의 정차시 지면 높이까지 하강하여 상기 전기자동차와 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제2 차폐 부재; 및 상기 전기자동차의 양 측면에 설치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 전기자동차의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제3 차폐 부재를 포함한다. 본 발명에 의하면, 온라인 전기자동차가 주행중이거나 정차중일 때 급전장치에서 집전장치로의 전원 공급에 의해 외부로 누설되는 전자기장(EMF)을 차단시켜 기준 수치를 초과하지 않게 함으로써 인체에 나쁜 영향을 미치지 않고 전자기기의 오동작을 유발시키지 않는 효과가 있다.

Description

온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치{ELECTROMAGNETIC FIELD SHIEDLING APPARATUS FOR ONLINE ELECTRIC VEHICLE SYSTEM}

본 발명은 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온라인 전기자동차가 주행중이거나 정차중일 때 급전장치에서 집전장치로의 전원 공급에 의해 외부로 누설되는 전자기장(EMF)을 차단시키는 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치에 관한 것이다.

최근 친환경적인 운송수단으로 전기자동차에 관한 관심이 폭발적으로 증가하고 있다. 전기자동차는 내연기관을 이용한 운송수단과는 달리 환경오염물질의 직접적인 배출이 없을 뿐 아니라, 이산화탄소 배출량, 소음, 진동을 크게 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 동시에 전기자동차 구동의 원동력이 되는 전지가 중량, 크기, 비용 측면에서 큰 비중을 차지할 수밖에 없고 이를 주기적으로 충전해야 한다는 단점을 가지고 있다. 하지만, 온라인 전기자동차(On-Line Electric Vehicle, OLEV)는 급전도로 위를 주행하면서 전지를 충전하는 방식이므로 이러한 단점을 극복할 수 있다. 급전도로 위에 존재하는 유도 코일에서 자기장이 발생하고, 이를 이용해 주행 중이거나 정차 중인 온라인 전기자동차의 자체 전지를 충전함으로써 전기자동차에 장착되는 전지의 용량을 크게 줄이고, 별도의 충전시간 없이 장거리 전지 주행을 가능하게 한다. 그러나, 온라인 전기자동차가 주행중이거나 정차중일 때 급전장치에서 집전장치로의 전자유도방식에 의한 무선 전력 전송시 외부로 누설되는 전자기장(EMF)이 기준 수치를 초과함으로써 인체에 나쁜 영향을 미치거나 전자기기의 오동작을 유발시킬 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 온라인 전기자동차가 주행중이거나 정차중일 때 급전장치에서 집전장치로의 전원 공급에 의해 외부로 누설되는 전자기장(EMF)을 차단시킬 수 있도록 한 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치의 일 측면에 따르면, 도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치; 전기자동차의 하부에 설치되어 상기 급전장치로부터 자기유도방식으로 전력을 공급받는 집전장치; 및 상기 급전장치의 양 측에 소정 거리를 두고 배치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 급전장치의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제1 차폐 부재; 상기 전기자동차의 양 측부에 형성된 소정 깊이를 갖는 가이드 홈에 상하 이동이 가능하도록 설치되어 상기 전기자동차의 정차시 지면 높이까지 하강하여 상기 전기자동차와 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제2 차폐 부재; 및 상기 전기자동차의 양 측면에 설치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 전기자동차의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제3 차폐 부재를 포함한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치의 다른 측면에 따르면, 도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치; 전기자동차의 하부에 설치되어 상기 급전장치로부터 자기유도방식으로 전력을 공급받는 집전장치; 및 상기 전기자동차의 양 측면에 설치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 전기자동차의 주변으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제1 차폐 부재를 포함한다.

본 발명에 의하면, 온라인 전기자동차가 주행중이거나 정차중일 때 급전장치에서 집전장치로의 전원 공급에 의해 외부로 누설되는 전자기장(EMF)을 차단시켜 기준 수치를 초과하지 않게 함으로써 인체에 나쁜 영향을 미치지 않고 전자기기의 오동작을 유발시키지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2 및 도 3은 도 1에서 전자기장 차폐장치의 변형예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 도 4의 전자기장 차폐장치의 정면도.
도 6은 종래의 차량 주변에서의 자기장의 세기를 나타내는 도면.
도 7 내지 도 9는 페라이트 재질의 차폐 부재를 사용한 경우의 자기장의 세기를 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 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치 구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2 및 도 3은 도 1에서 전자기장 차폐장치의 변형예를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 온라인 전기자동차(OLEV, 이하 '차량'이라 함)(10)는 도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치(20)로부터 자기유도방식으로 차량의 하부에 설치된 집전장치(30)로 전력을 공급받아 운행된다. 급전장치(20)는 급전선(21)과 급전코어(22)로 구성되며 급전선(21)에 전류가 흐르면 이로부터 발생되는 자기장이 급전코어(22)를 통해 차량의 집전장치(30)로 전달되어 자기유도방식에 의해 차량에 전력이 공급된다.

하기에서는 급전장치(20)에서 집전장치(30)로의 전원 공급시 집전장치(30) 이외의 차량의 측면이나 위쪽 방향의 외부로 누설되는 전자기장(Electromagnetic field: EMF)을 차폐시키는 전자기장 차폐장치의 구조에 대해 구체적으로 설명한다.

제1 차폐 부재(40)는 도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치(20)의 양 측에 소정의 거리를 두고 배치되어 급전장치(20)에서 집전장치(30)로의 전원공급시 급전장치(20)의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시킨다.

제1 차폐 부재(40)는 급전장치(20)의 양 측면으로 누설되는 전자기장의 차폐 효율을 높이기 위하여 전자기장의 흡수율이 매우 뛰어난 폐라이트 재질을 사용한다. 제1 차폐 부재(40)의 폭은 차량의 양 측부에 설치된 제2 차폐 부재(50)의 폭과 동일하거나, 차량의 하부에 설치된 제4 차폐 부재(70)의 폭과 동일한 폭을 갖는 것이 바람직하다.

제2 차폐 부재(50)는 차량의 양 측부에 차량의 길이 방향으로 형성된 소정 깊이를 갖는 가이드 홈(미도시됨)에 상하 이동이 가능하도록 슬라이딩 구조로 설치되어 차량의 정차시 지면 높이까지 하강하여 차량과 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장을 차폐시킨다. 제2 차폐 부재(50) 역시 차량과 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장의 차폐 효율을 높이기 위하여 전자기장의 흡수율이 매우 뛰어난 폐라이트 재질을 사용한다.

제3 차폐 부재(60)는 차량의 양 측면에 설치되어 급전장치(20)에서 집전장치(30)로의 전원공급시 차량의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시킨다. 제3 차폐 부재(60)는 차량의 양 측면 하부면에서 천정 높이까지 설치되는 평판 형상의 부재로서, 차량의 양 측면으로 누설되는 전자기장의 차폐 효율을 높이기 위하여 전자기장의 흡수율이 매우 뛰어난 폐라이트 재질을 사용한다.

제4 차폐 부재(70)는 집전장치(30)의 위쪽으로 차량의 하부에 설치되어 급전장치(20)에서 집전장치(30)로의 전원공급시 집전장치(30)의 위쪽으로 누설되는 전자기장을 차폐시킨다. 제4 차폐 부재(70) 역시 집전장치(30)의 위쪽으로 누설되는 전자기장의 차폐 효율을 높이기 위하여 전자기장의 흡수율이 매우 뛰어난 폐라이트 재질을 사용한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 전자기장 차폐장치의 정면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 급전장치와 급전장치는 C-C 타입의 구조를 갖는다. 급전장치는 도로의 길이 방향을 따라 매설되어 소정 간격으로 배열되는 다수개의 급전코어(80)와 급전코어(80)의 상부와 하부에 위치하는 급전코일(90)로 구성된다. 급전코어(80)는 'ㄷ'자 형상을 갖는 다수개의 부재가 도로의 길이 방향을 따라 매설되어 소정 간격으로 배열되며, 급전코일(90)은 급전라인이 세그먼트 급전모듈로 구성되는 경우 각 모듈로 전원을 공급하거나 이웃하는 모듈로 전원을 공급하는 공통선의 적용이 가능하다. 집전장치는 차량의 하부에 설치되는 'ㄷ'자 형상을 갖는 집전코어(100)와 'ㄷ'자 형상을 갖는 집전코어(100)의 양측부에 각각 결합되는 루프 형태의 제1 집전코일(110)과 제2 집전코일(120)로 구성된다.

제1 차폐 부재(130)는 도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치의 양 측에 소정의 거리를 두고 차량이 정차하는 정류장마다 설치되며, 차량이 정류장에 정차시 급전장치에서 집전장치로의 전원공급에 의해 급전장치의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시킨다. 특히 제1 차폐 부재(130)는 차량이 정류장에 정차하는 경우 지면의 높이까지 하강하여 차량과 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제2 차폐 부재(140)와 함께 상응하여 차폐 효율을 높인다.

제1 차폐 부재(130)는 급전장치의 양 측면으로 누설되는 전자기장의 차폐 효율을 높이기 위하여 전자기장의 흡수율이 매우 뛰어난 폐라이트 재질이 사용되며, 제1 차폐 부재(130)의 폭은 차체의 양 측면부에 설치된 제3 차폐 부재(160)의 폭과 동일하거나, 차량의 하부 양 측부에 설치된 제2 차폐 부재(140)의 폭과 동일하거나 그 이하의 폭을 갖는 것이 바람직하다.

제2 차폐 부재(140)는 차량의 하부 양 측부에 차량의 길이 방향으로 형성된 소정 깊이를 갖는 가이드 홈(미도시됨)에 상하 이동이 가능하도록 슬라이딩 구조로 설치되어 차량의 정차시 지면 높이까지 하강하여 차량과 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장을 차폐시킨다. 제2 차폐 부재(140) 역시 차량과 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장의 차폐 효율을 높이기 위하여 전자기장의 흡수율이 매우 뛰어난 폐라이트 재질이 사용된다.

제3 차폐 부재(160)는 금속 재질을 갖는 차체의 양 측면부(150)에 설치되어 급전장치에서 집전장치로의 전원공급시 차량의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시킨다. 제3 차폐 부재(160)는 차량의 양 측면 하부에서 천정 높이보다 더 높게 설치되는 평판 형상의 부재로서, 차량의 양 측면 주변으로 누설되는 전자기장의 차폐 효율을 높이기 위하여 전자기장의 흡수율이 매우 뛰어난 폐라이트 재질이 사용된다.

도 6은 종래의 차량 주변에서의 자기장의 세기를 나타내는 도면이고, 도 7 내지 도 9는 페라이트 재질의 차폐 부재를 사용한 경우의 자기장의 세기를 나타내는 도면이다. 도 7 내지 도 9에서 측정된 차량 주변에서의 자기장의 세기는 차량 옆면으로부터 20cm 떨어지고 지면으로부터 50cm, 100cm, 150cm 떨어진 위치에서의 자기장 세기를 나타내며, 자기장 세기의 단위는 밀리 가우스(mG)이다.

도 6은 차량의 차체 옆면이 금속 재질인 경우 급전장치에서 집전장치로의 전원공급시 차량 주변으로 누설되는 자기장의 세기는 차량 옆면으로부터 20cm 떨어지고 지면으로부터 50cm, 100cm, 150cm 떨어진 위치에서 각각 1033[mG], 526[mG], 438[mG]으로 측정되었다.

도 7은 차량의 차체 옆면에 페라이트 재질의 차폐 부재를 설치한 경우이고, 도 8은 도 7과 같이 차량의 차체 옆면에 페라이트 재질의 차폐 부재를 설치하고, 도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치의 양 측에 소정의 거리를 두고 차량이 정차하는 정류장마다 차폐 부재가 배치된 경우로서, 이 2가지 경우 모두 차량 주변으로 누설되는 자기장의 세기는 차량 옆면으로부터 20cm 떨어지고 지면으로부터 50cm, 100cm, 150cm 떨어진 위치에서 각각 249[mG], 107[mG], 78[mG]으로 측정되었다.

도 9는 차량의 차체 옆면에 페라이트 재질의 차폐 부재를 설치하고, 도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치의 양 측에 소정의 거리를 두고 차량이 정차하는 정거장마다 차폐 부재가 배치되며, 차량 하부의 양측부에 슬라이딩 구조로 설치된 차폐 부재가 차량 정차시 지면 높이까지 하강하여 차량과 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장을 차폐시킨 경우로서, 이때 측정된 자기장의 세기는 차량 옆면으로부터 20cm 떨어지고 지면으로부터 50cm, 100cm, 150cm 떨어진 위치에서 각각 188[mG], 100[mG], 72[mG]으로 측정되었다. 이러한 경우 차량 주변으로 누설되는 자기장의 세기가 가장 약하게 측정됨을 알 수 있다.

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 : 온라인 전기자동차 20 : 급전장치
30 : 집전장치 40 ~ 70 : 차폐 부재
80 : 급전코어 90 : 급전코일
100 : 집전코어 110,120 : 집전코일

Claims

온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치로서,
도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치;
전기자동차의 하부에 설치되어 상기 급전장치로부터 자기유도방식으로 전력을 공급받는 집전장치; 및
상기 급전장치의 양 측에 소정 거리를 두고 배치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 급전장치의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제1 차폐 부재;
상기 전기자동차의 양 측부에 형성된 소정 깊이를 갖는 가이드 홈에 상하 이동이 가능하도록 설치되어 상기 전기자동차의 정차시 지면 높이까지 하강하여 상기 전기자동차와 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제2 차폐 부재; 및
상기 전기자동차의 양 측면에 설치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 전기자동차의 양 측면으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제3 차폐 부재를 포함하는 전자기장 차폐장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전기자동차의 하부에 설치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 집전장치의 위쪽으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 페라이트 재질의 제4 차폐 부재를 더 포함하는
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
청구항 2에 있어서,
상기 급전장치의 양 측에 배치된 제1 차폐 부재의 폭은 상기 전기자동차의 하부에 설치된 제4 차폐 부재의 폭과 동일한
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
청구항 1에 있어서,
상기 급전장치의 양 측에 배치된 제1 차폐 부재의 폭은 상기 전기자동차의 양 측부에 설치된 제2 차폐 부재의 폭과 동일한
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
청구항 1에 있어서,
상기 급전장치의 양 측에 배치된 제1 차폐 부재는 지면으로부터 소정 깊이로 도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 페라이트 재질의 부재인
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전기자동차의 양 측부에 설치된 제2 차폐 부재는 상기 전기자동차의 양 측부에 형성된 소정 깊이를 갖는 가이드 홈에 상하 이동이 가능한 슬라이딩 구조로 설치되는 페라이트 재질의 부재인
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전기자동차의 양 측면에 설치된 제3 차폐 부재는 상기 전기자동차의 양 측면 하부면에서 천정 높이까지 설치되는 페라이트 재질을 갖는 평판 형상의 부재인
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
온라인 전기자동차 시스템의 전자기장 차폐장치로서,
도로에 매설되어 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전장치;
전기자동차의 하부에 설치되어 상기 급전장치로부터 자기유도방식으로 전력을 공급받는 집전장치; 및
상기 전기자동차의 양 측면에 설치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 전기자동차의 주변으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제1 차폐 부재를 포함하는 전자기장 차폐장치.
청구항 8에 있어서,
상기 전기자동차가 정차하는 정류장마다 상기 급전장치의 양 측에 소정 거리를 두고 설치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 전기자동차의 주변으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제2 차폐 부재; 및
상기 전기자동차의 양 측 하부에 형성된 소정 깊이를 갖는 가이드 홈에 상하 이동이 가능하도록 슬라이딩 구조로 설치되어 상기 전기자동차의 정차시 지면 높이까지 하강하여 상기 전기자동차와 지면 사이의 측면 공간으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 제3 차폐 부재를 더 포함하는
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
청구항 8에 있어서,
상기 전기자동차의 천정에 설치되어 상기 급전장치에서 상기 집전장치로의 전원공급시 상기 전기자동차의 주변으로 누설되는 전자기장을 차폐시키는 차폐 부재를 더 포함하는
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
청구항 8에 있어서,
상기 전기자동차의 양 측면에 설치된 제1 차폐 부재는 상기 전기자동차의 양 측면 하부면에서 천정 높이까지 설치되는 페라이트 재질을 갖는 평판 형상의 부재인
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
청구항 8에 있어서,
상기 급전장치는,
'ㄷ'자 형상을 갖는 다수개의 부재가 도로의 길이 방향을 따라 매설되어 소정 간격으로 배열되는 급전코어; 및
상기 급전코어의 상부와 하부에 위치하여 도로의 길이 방향을 따라 연장되는 급전코일을 포함하는
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.
청구항 8에 있어서,
상기 집전장치는
상기 전기자동차의 하부에 설치되는 'ㄷ'자 형상을 갖는 집전코어; 및
상기 집전코어의 양측부에 각각 결합되는 루프 형태의 집전코일을 포함하는
것을 특징으로 하는 전자기장 차폐장치.