KR20190142902A - 구난차량 무선전력충전 시스템 - Google Patents

구난차량 무선전력충전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템에 있어서, 구난차량; 상기 구난차량 내부에 구비되는 구난차량 설치부; 상기 구난차량 설치부에 전력을 전달하도록 지상에 구비되는 지상 설치부; 상기 지상 설치부로 전력을 전달하는 AC전원부: 무선전력충전을 이용해 충전되고 상기 구난차량에 설치되는 메인 배터리를 포함하고, 상기 구난차량 설치부와 지상 설치부는 전자유도에 의해 비 접촉식으로 충전하는 방식으로 감전 및 스파크의 위험이 감소되고, 24시간 연속가동이 가능한 것을 특징으로 하는 구난차량 무선전력충전 시스템을 제공할 수 있다.

Description

구난차량 무선전력충전 시스템{Saving vehicle wireless power charging system}
본 발명은 구난차량 무선전력충전 시스템에 관한 것으로, 종래의 소형가전기기에서 저전력으로만 충전하는 것을 보완하여 전자유도에 의한 충전을 통해 감전 및 스파크 위험이 감소하고, 비 접촉 방식을 이용해 접점부의 마모 및 교환에 대한 비용 부담을 덜어주는 효과가 있는 구난차량 무선전력충전 시스템에 관한 것이다.
종래의 구난차량 충전방식은 구난차량 내부에 장착된 알터네이터(발전기)를 통해 배터리가 충전되는 방식을 사용하고 있다.
이렇게 배터리에 충전된 전류원은 각종 전장부품에 원활이 공급되어 적절한 성능을 발휘하게 한다.
그러나 구난차량이 장기간 정차 이후 시동 시에는 알터네이터(발전기)가 아닌 충전된 배터리의 전원을 통해 전기적 에너지를 공급 받게 된다.
또한, 배터리는 구난차량을 운행시에도 충전장치의 출력 부족이나 전압 변동을 보상하고 안정된 전력을 공급한다.
따라서 구난차량의 배터리는 기동 장치에 전력을 공급하며, 알터네이터(발전기)에 고장이 있을 경우 구난차량의 주행을 확보하기 위해 점화 장치 및 각종 전기 장치에 전력을 공급해야 하는 문제점이 발생하게 된다.
구난차량의 유선 충전 시스템은 다음과 같은 문제점을 초래할 수 있다.
외부전원 커넥터 접촉불량, 발전기 접촉 불량, 외부 충전기 파손으로 인한 번거로움, 충전 작업 미숙으로 인한 폭발 및 재해 발생 등이 있다.
또한, 기계적 접촉 충전은 충전효율에 영향을 주어 긴급한 출동이 요구되는 구난차량 운용에 타격을 줄 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템은 기계적 접촉에 의한 충전방식이 아닌 비 접촉 방식을 이용한 충전 방식으로 충전효율에 영향을 덜 주고, 전자유도에 의한 충전을 통해 감전 및 스파크 위험이 적고, 비 접촉 방식을 이용해 접점부의 마모 및 교환에 대한 비용 부담을 덜어주는 효과를 주는 구난차량 무선전력충전 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하고자 고안된 본 발명의 일 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템에 있어서, 구난차량; 상기 구난차량 내부에 구비되는 구난차량 설치부; 상기 구난차량 설치부에 전력을 전달하도록 지상에 구비되는 지상 설치부; 상기 지상 설치부로 전력을 전달하는 AC전원부: 무선전력충전을 이용해 충전되고 상기 구난차량에 설치되는 메인 배터리를 포함하고, 상기 구난차량 설치부와 지상 설치부는 전자유도에 의해 비 접촉식으로 충전하는 방식으로 감전 및 스파크의 위험이 감소되고, 24시간 연속가동이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구난차량 설치부는, 과 충전을 방지하도록 제어하는 충전 제어기 및 지상 설치부로부터 전달된 전력을 수용하는 충전 카프카를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지상 설치부는, 급속으로 충전이 가능하도록 하는 급전 카프카 및 상기 AC전원부로부터 전달되는 전압을 변환하는 전력변환장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 구난차량은, 상기 메인 배터리가 방전되면 사용될 수 있는 보조배터리를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템은, 사용자단말 및 상기 사용자단말과 연동되는 서버를 더 포함하고, 상기 구난차량 설치부는, 상기 충전제어기의 상태를 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 상기 통신부에 의해 상기 메인 배터리의 충/방전 상태를 전송 받는 알림부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 상기 지상 설치부의 위치데이터를 전송 받는 위치데이터부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 상기 사용자단말로부터 구조정보가 입력되면 병원서버로 전송하는 외부연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 구조정보는, 피해 지역 위치, 피해인원 수, 피해인원 신분, 피해인원 상태정보 중 하나이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 메인 배터리 및 보조배터리가 상기 구난차량에 구비될 시 교체가 용이하도록 상기 구난차량에 메인 배터리 및 보조배터리가 구비될 수 있도록 형성된 공간부에 구비되는 이동교체부를 더 포함하고, 상기 이동교체부는, 상기 공간부에 구비되며, 상기 메인 배터리가 안착되는 요(凹)형상의 제1 배터리틀; 상기 공간부에 구비되며, 상기 보조배터리가 안착되는 요(凹)형상의 제2 배터리틀; 상기 제1 배터리틀 좌측하단에 축결합되어 회동시키는 제1 회전모터; 상기 제2 배터리틀 우측하단에 축결합되어 회동시키는 제2 회전모터; 상기 제1 및 제2 배터리틀 회동 시 공간부에 고정되도록 하는 고정장치를 포함하고, 상기 제1 회전모터가 구비되는 제1 배터리틀 좌측은 공간이 우측에 비하여 넓게 형성되고, 제2 회전모터가 구비되는 제2 배터리틀 우측은 좌측에 비하여 넓게 형성될 수 있으나, 제1 배터리틀과 제2 배터리틀에 각각 메인 배터리 또는 보조배터리가 안착되는 좌우공간은 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 배터리틀은, 좌측상단 일측 및 우측하단 일측에 형성되어 상기 고정장치와 연동될 수 있는 제1 및 제2 삽입돌기와 상기 제1 배터리틀을 상기 회전모터 고장 시 사용자가 손으로 회동 시킬 시 사용할 수 있는 제1 손잡이를 포함하고, 상기 제2 배터리틀은, 좌측하단 일측 및 우측상단 일측에 형성되어 상기 고정장치와 연동될 수 있는 제3 및 제4 삽입돌기와 상기 제2 배터리틀을 상기 회전모터 고장 시 사용자가 손으로 회동 시킬 시 사용할 수 있는 제2 손잡이를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정장치는, 상기 공간부 하단에 형성되며 상기 제1 삽입돌기가 삽입되는 제1 결합홈; 상기 공간부 하단에 형성되며 상기 제2 삽입돌기가 삽입되는 제2 결합홈; 상기 공간부 하단에 형성되며 상기 제3 삽입돌기가 삽입되는 제3 결합홈; 상기 공간부 하단에 형성되며 상기 제4 삽입돌기가 삽입되며, 이동 가능한 공간이 형성되는 제4 결합홈; 상기 제1 내지 제4 결합홈 내측면에 각각 구비되는 고정돌기 및 상기 고정돌기와 결합되어 고정돌기의 위치를 가변시키는 탄성부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템은 종래의 구난차량 배터리 충전방식의 구성에 비하여 간단한 구성을 가질 수 있다.
또한, 전자유도 방식을 이용한 비 접촉 충전방식으로 감전 및 스파크 위험이 감소될 수 있다.
또한, 접점부가 따로 필요하지 않아 마모 및 교환에 대한 비용 부담이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 전자유도 방식을 이용해 기존의 기계적 방식으로 충전하는 방식보다 충전효율에 영향을 덜 주어 구난차량의 출동에 악영향을 주지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구성도의 WET(무선에너지전송) 회로를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템의 블록도이다.
도 5는 도 4의 구성 중 통신부의 역할을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 서버의 구성을 도시한 구성도이다.
도 7은 도 1에 도시된 구난차량 무선전력충전 시스템을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 8은 도 1에 도시된 구난차량 무선전력충전 시스템을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 공진 주파수 대역을 추정에 따른 그래프이다.
도 11은 본 발명의 이동교체부의 구성 및 동작순서를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도 1 내지 11을 참조하여 상세히 설명하기로한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템의 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 구성도의 WET(무선에너지전송) 회로를 나타낸 회로도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템을 나타낸 예시도이다.
먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템의 구성을 나타낸 블록도 이며, 구난차량 무선전력충전 시스템은 구난차량(200), 구난차량 설치부(210), 지상 설치부(100), AC전원부(1), 메인 배터리(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 무선에너지 전송기술을 기반으로 충전시스템을 구성할 수 있다.
무선에너지 전송기술이란, 무선으로 전력을 전송하여 충전이 가능한 기술을 일컫으며, 본 발명에서는 상기와 같은 무선에너지 전송기술을 통해 소방차 및 응급차와 같은 구난차량(200)에 가장 중요한 엔진 시동과 관련된 배터리 전원 충전장치로 케이블이 따로 필요 없는 무선으로 전력을 전달하여 충전을 하는 것을 목적으로 한다.
구난차량(200)은 응급차, 소방차 등 재난, 재해, 구조와 같은 급박한 상황에서 이용되는 소형 물탱크 펌프소방차, 중형 물탱크 펌프소방차, 대형 물탱크 펌프소방차, 화학 소방차, 고성능 화학차, 대형 고성능 화학차 및 배연차 중 하나의 차량일 수 있다.
종래의 구난차량(200)용 배터리 충전장치에 경우 주로 AC220V의 전원 콘넥터를 이용한 금속 접촉 충전이었다.
따라서 감전 및 스파크로 인한 위험에 항시 노출 되어왔다.
또한, 금속 접점부의 마모 및 파손으로 인한 빈번한 교체 및 수리의 문제점도 항시 있어왔다.
또한, 케이블로 하는 기계적 접촉은 즉 금속 접촉은 충전효율이 접점부의 손상여부에 따라 크게 좌우될 수 있어 급한 출동이 빈번한 구난차량(200)의 운용에 큰 타격을 줄 수 있었다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 내지 3을 참조하여 구성과 흐름에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
지상 설치부(100)는 소방서 및 응급실 주차장 등과 같은 구난차량(200) 주차시설 또는 주유를 할 수 있는 주유소 등에 구비될 수 있으며, 도 2 및 도 7를 참고하면, WET(무선에너지 전송)기술의 회로가 적용되어 구성될 수 있다.
또한, 지상 설치부(100)는 급전 카프카(120), 전력변환장치(110)를 포함하여 구성될 수 있다.
전력변환장치(110)는 일반적인 인버터가 활용될 수 있으며, AC전원부(1)로부터 인가 받은 전력을 변환시켜 급전 카프카(120)로 전력을 전송하는 역할을 한다.
급전 카프카(120)는 전력을 전력변환장치(110)로부터 공급받아 구난차량(200)의 내부에 설치되는 구난차량 설치부(210)의 충전 카프카(211)로 전자유도 방식을 통해 전력을 전송할 수 있다.
구난차량(200)의 내부에 구비되며, 전자유도에 의한 비 접촉식 충전을 위해 설치되는 구난차량 설치부(210)는 충전제어기(212) 및 충전 카프카(211)로 구성될 수 있다.
충전 카프카(211)는 지상 설치부(100)에 구성되는 급전 카프카(120)로부터 전력을 전송 받아 메인 배터리(220)로 전원을 공급하는 역할을 한다.
충전 카프카(211)는 메인 배터리(220)를 충전시킬 때 과 충전을 방지하도록 하는 충전제어기(212)에 의해 제어될 수 있다.
상기의 카프카는 코일, 픽업 또는 패드를 의미할 수 있다.
또한, 구난차량(200)은 보조배터리(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
보조배터리(230)는 메인 배터리(220) 방전 시 사용될 수 있도록 메인 배터리(220)로부터 전력을 공급받아 항시 충전되어 있는 상태일 수 있다.
여기서 메인 배터리(220) 및 보조배터리(230)는 배터리의 종류를 한정하지 않고 납 축전지, 리튬 이온 전지 등 다양하게 사용 할 수 있다.
구체적으로 보조배터리(230)와 메인 배터리(220)는 상호 연동되어 메인 배터리(220)의 충전상태에 따라 메인 배터리(220)는 보조배터리(230)로부터 전력을 공급 받을 수 도 있고, 무선전력충전 시스템에 따라 충전된 메인 배터리(220)로부터 전력을 공급 받아 보조배터리(230)를 충전시킬 수 있는 것을 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템의 예를 도시한 도 3을 참조하면, 구난차량(200)은 내부에 메인 배터리(220), 보조배터리(230), 구난차량 설치부(210)로 구성될 수 있고, 지상에는 지상 설치부(100)가 구성되며, 지상 설치부(100)로 전원을 인가해주는 AC전원부(1)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1에 대한 것을 구난차량(200)에 설치할 시의 예시를 나타낸 것이므로 각 구성에 대한 설명은 생략한다.
간략하게 도 3을 설명하면, 구난차량(200)이 대기 시에 주차장 및 주유소와 같은 지상에 구성되는 지상 설치부(100) 내부의 WET(무선에너지 전송)와 전자유도를 통해 구난차량 설치부(210)로 전력을 공급 하는 것과 구성간의 연동관계를 간략하게 나타낸다.
다음으로, 도 7 내지 10을 참조하여 실시예의 회로의 개략도 및 회로상세도와 그래프를 설명한다.
도 7은 도 1에 도시된 구난차량 무선전력충전 시스템을 개략적으로 도시한 회로도이다. 도 8은 도 1에 도시된 구난차량 무선전력충전 시스템을 개략적으로 도시한 예시도이다. 도 9 및 도 10은 본 발명의 공진 주파수 대역을 추정에 따른 그래프이다.
본 발명의 실시예의 회로의 개략도 및 회로상세도와 그래프로 구성되는 도 7 내지 도 10을 참조하면, 충전효율이 85%이상 유지될 수 있는 코일을 이용한 WET(무선에너지 전송)을 기초로 하는 무선전력충전 시스템의 회로이며, 충전전력이 크기 때문에 10 내지 100A의 충전교류에 대응 할 수 있는 구조를 갖는다.
WET(무선에너지 전송)의 회로는 지상 설치 회로부 및 구난차량 설치 회로부로 구성될 수 있다.
구체적으로, 지상 설치 회로부는 전원부 및 1차측 공진회로로 구성될 수 있다.
전원부는 AC전원부(1)로 사용전원라인을 말할 수 있다.
다음으로, 구난차량 설치 회로부는 2차측 공진회로부 및 배터리로 구성될 수 있다.
무선전력충전 시스템은 기계적 접합부의 역할이 생략되면서 충전효율에도 영향을 끼치는 마모 및 파손에 대한 부담이 줄어 들게 되는 것이다.
따라서 도 2 및 7에 도시된 회로상세도를 살펴보면, 통상적으로 사용되는 WET(무선에너지 전송)와 1차측 공진회로가 지상 설치부(100)에 구성되고, 2차측 공진회로와 상응하여 구난차량(200) 내부에 구성되는 구난차량 설치부(210)로 전자유도 방식으로 전력을 공급할 수 있다.
PFC(Power Factor Correction) 회로는 교류 220Vac 전원으로 공급되는 전원의 역률을 보상하는 회로이며, PFC는 역률 보상과 함께 교류 전압(220V)을 직류(310V)정류하는 역할도 한다.
따라서, PFC를 통해 안정된 전원은 HV INV회로로 직류 310V가 공급된다. 공급된 전원을 통해 HV INV는 4개의 스위치를 통해 교류전압을 발생시키고, 발생된 전원은 변압기 1차(primary)에서 2차(secondary)로 전달된다.
다음으로, 전달된 교류 전압은 정류되어 다시 직류 전압으로 변환되며, 그 후 변환된 직류 전압을 통해 2차측에 위치한 DC/DC 컨버터를 통해 배터리에 전원을 일정하게 공급하게 된다.
본 발명에서 HV INV는 특정 공진 주파수 대역에서 에너지 전달률이 높은 공진형 dc/dc 컨버터를 이용할 수 있다.
이하, 식 1을 이용해 공진 주파수 대역을 추정할 수 있으며, 도 9 및 도 10와 같이 도시될 수 있다.
[수학식 1]
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특정 주파수 대역에서 공진을 주파수를 설정하기 위해서는 인덕턴스(L)과 커패시턴스(C)가 필요하며, 즉, 회로도에 기재된 L과 C는 공진을 위한 소자부품이다.
1차측 공진회로에서 2차측 공진회로로 전력을 전달하기 위해서는 교류 전압을 생성해야 하는데, 4개의 스위치(풀-브리지)를 이용해 교류 전압을 만들고, 만들어진 교류전압은 변압기를 통해 2차 측 공진회로로 전달된다.
변압기의 기본 역할은 교류전원을 이용해 전압을 승압하거나 강압하는 역할을 한다. 그리고 1차 측과 2차 측 회로 간에 무선으로 전력을 공급하는 역할도 한다.
일반적으로 공진은 커패시터와 인덕터가 서로 에너지를 주고 받으며 에너지를 저장하고 있는 상태로서 공진주파수 근처에서 임피던스가 크게 변하는 특성을 가진다.
본 발명에서 공진은 직렬공진이며, 인덕터는 전류에 의하여 결정되는 자기장에 에너지를 저장하는 역할을 하고, 커패시터는 전압에 의하여 결정되는 전기장에 에너지를 저장한다.
임피던스는 전기회로에 전류를 흘렸을 경우 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 값이다.
공진회로에 공진주파수를 갖는 신호가 인가되면 임피던스 성분은 저항성분만 남게 되어 최대 전류가 흐르게 된다.
또한, 인덕터와 커패시터 양단에 걸리는 전압의 합은 최소가되며, 공진주파수에서 저항에 최대 전압이 걸리게 된다.
상기 일반적인 공진에 대한 내용은 기본적인 공진회로에서의 인덕터와 커패시터의 역할을 작성한 것으로 부합한지 확인 부탁드리며, 전반적인 내용 또한 다시 검토 부탁드립니다.
다음으로, 도 4 내지 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템을 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템의 블록도이다. 도 5는 도 4의 구성 중 통신부(213)의 역할을 나타내는 블록도이다. 도 6은 도 5의 서버(300)의 구성을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템의 블록도로 제2 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템은 도 1 및 3에 구성된 구성요소들을 포함하고, 그 외에 사용자단말(400) 및 서버(300)를 더 포함할 수 있다. 더 나아가 구난차량 설치부(210)는 충전제어기(212)의 상태를 상기 서버(300)로 전송하는 통신부(213)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 도 6을 참조하면, 서버(300)는 알림부(310), 위치데이터부(320) 및 외부연결부(330)를 포함할 수 있다.
통신부(213)는 무선충전으로 충전된 메인 배터리(220)의 충전 상태를 확인 하기 위해 구비되는 것으로, 서버(300) 및 충전제어기(212)와 연동되어 메인 배터리(220)의 충/방전 상태를 충전제어기(212)에 의해 입력 받아 서버(300)로 전송하는 것이다.
서버(300)의 알림부(310)는 구난차량 설치부(210)에 구비된 충전제어기(212)의 상태를 통신부(213)에 의해 입력 받은 메인 배터리(220)의 충/방전 상태를 사용자단말(400)로 전송하는 역할을 할 수 있다.
사용자단말(400)은 구난차량(200)을 운전하는 운전자가 사용하는 모바일기기 이거나 소방서 또는 응급실의 중앙처리실의 PC 중 하나이상을 포함할 수 있다.
또한, 사용자단말(400)은 본 발명의 구난차량 무선전력충전 시스템 서버(300)를 기반으로 하는 어플리케이션을 포함할 수 있다.
상기 어플리케이션은 무선통신망을 통해 통신하는 스마트 폰을 포함하는 이동통신 단말기 및 유선통신망을 통해 통신하는 컴퓨터 환경에서 제공된다.
또한, 어플리케이션은 사용자단말(400)의 유무선 서비스 형태에 따라 일반 애플리케이션 또는 웹 서비스 기반의 애플리케이션으로 제공될 수 있다. 제공 방법으로는 사용자단말(400)이 어플리케이션 시스템 서버(300)에 접속하여 다운로드받거나 또는 온라인 어플 마켓(예컨대, 안드로이드 마켓, 애플 스토어, 통신사의 온라인마켓 등)을 통해 다운로드 받아 설치할 수 있다.
즉, 통신부(213)로부터 전송 받은 메인 배터리(220)의 충/방전 상태를 사용자단말(400)로 확인할 수 있도록 하며, 확인되는 즉시 보조배터리(230)를 가동 시키는 보조배터리(230) 가동 버튼을 사용자단말(400)에 더 포함할 수 있다.
보조배터리(230) 가동 버튼은 메인 배터리(220)의 용량이 없을 때 사용되는 것으로 이전에 미리 충전해 있던 보조배터리(230)를 가동 시켜 메인 배터리(220)를 충전시킬 수 있도록 할 수 있다.
그렇게 되면, 구난차량(200)의 엔진 시동 시 이용되는 메인 배터리(220)를 자동적으로 충전해주므로 응급 출동 시 지체될 일이 없어 재난에 따른 구조를 신속하게 진행 할 수 있다.
통신부(213)는 인터넷 프로토콜을 통하여 대용량 데이터의 송수신 서비스를 제공하는 IP망으로 IP를 기반으로 서로 다른 망을 통합한 IP망 구조인 ALL IP망일 수 있다. 또는 유선통신망, 무선통신망에 속하는 와이브로, 와이파이 중 하나의 상태로 서버(300)와 통신하는 방식일 수 있다.
위치데이터부(320)는 지상 설치부(100)의 위치를 GPS를 이용해 전송 받아 사용자단말(400)로 전송하고, 이에 따라 가장 근접한 지상 설치부(100)를 찾을 수 있어 메인 배터리(220)가 방전될 때 유용하게 작용할 수 있다.
상기 위치데이터부(320)는 충전할 수 있는 위치를 신속하게 파악할 수 있도록 하여 비상 시 최소거리에 위치한 지상 설치부로 이동하여 충전할 수 있도록 돕는다.
외부연결부(330)는 상기 사용자단말(400)로부터 구조정보가 입력되면 병원서버(300)로 전송할 수 있다.
상기에서 구조정보는 피해 지역, 피해인원 수, 피해인원 신분, 피해인원 상태정보 중 하나이상을 포함할 수 있다.
즉, 화재진압 또는 인명구조를 위해 출동한 구난차량(200)이 피해장소에 도착하면 그에 따른 구조정보를 사용자단말(400)로 입력 받으면, 이를 병원서버(300)로 전송하여 피해인원이 신속하게 수용될 수 있도록 준비할 수 있다.
이때, 병원서버(300)는 사용자단말(400)의 GPS를 이용해 가장 근거리에 위치한 병원의 서버(300)일 수 있다.
도 11은 본 발명의 이동교체부의 구성 및 동작순서를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템은 상기에서 설명한 메인 배터리와 보조배터리가 적재되는 공간부에는 이동교체부를 더 포함할 수 있다.
보조배터리(230)와 메인 배터리(220)는 상호 연동됨에 따라 메인 배터리(220)의 충전상태에 따라 메인 배터리(220)가 보조배터리(230)로부터 전력을 공급 받을 수 도 있고, 무선전력충전 시스템에 따라 충전된 메인 배터리(220)로부터 전력을 공급 받아 보조배터리(230)를 충전시킬 수 있는 것을 말한다고 설명하였으나, 이동교체부는 상기와 같은 무선전력충전 시스템의 연동상태가 불안정 할 경우 보조배터리로 교체가 용이하도록 활용할 수 있는 구성이다.
즉, 완충된 보조배터리(230)를 방전된 메인 배터리(220)와 교체하여 차량으로 전력을 공급할 수 있는 구성에 관한 것이다.
도 11의 (a)는 메인 배터리(220)의 메인접지(220a)가 차량 내부 접지(200a)에 접지되어 있고, 보조배터리(230)의 보조접지(230a)는 접지 되어 있지 않은 경우이고, (b)는 메인 배터리(220)가 방전되어 좌측으로 회동됨에 따라 메인접지(220a)와 보조접지(230a) 둘다 차량 내부 접지(200a)에 접지되지 않고 이탈되어 있는 상태를 나타낸 경우이며, (c)는 보조배터리(230)의 보조접지(230a)가 차량 내부 접지(200a)에 접지되도록 좌측으로 회동되어 있는 상태를 나타낸 것이다.
이하에서, 상기의 동작을 위한 이동교체부의 구성에 대해 설명하면 이동교체부는 공간부(500)에 구비되며, 상기 메인 배터리(220)가 안착되는 요(凹)형상의 제1 배터리틀(510), 공간부(500)에 구비되며, 상기 보조배터리(230)가 안착되는 요(凹)형상의 제2 배터리틀(520), 제1 배터리틀(510) 좌측하단에 축결합되어 회동시키는 제1 회전모터(511), 제2 배터리틀(520) 우측하단에 축결합되어 회동시키는 제2 회전모터(521), 제1 배터리틀(510) 및 제2 배터리틀(520) 회동 시 공간부(500)에 고정되도록 하는 고정장치를 포함할 수 있다.
제1 회전모터(511)가 구비되는 제1 배터리틀(510) 좌측은 도면에 도시된 바와 같이 회동 반경에 따라 공간이 우측에 비하여 넓게 형성되나 메인 배터리(220)가 안착되는 좌우 공간은 동일하게 형성될 수 있다.
즉, 제1 회전모터(511)가 구비됨에 따라 공간이 더 필요하게 되므로 좌측공간이 넓게 형성되는 것이며 이에 따라, 제1 배터리틀(510)은 메인 배터리(220) 방전 시 좌측으로 회동된다.
다시 메인 배터리(220)를 충전하여 사용할 경우에는 우측으로 회동될 수 있다.
또한, 제1 배터리틀(510)은 좌측상단 일측 및 우측하단 일측에 형성되어 상기 고정장치와 연동될 수 있는 제1 삽입돌기(510a) 및 제2 삽입돌기(510b)와 제1 배터리틀(510)을 상기 회전모터 고장 시 사용자가 손으로 회동 시킬 시 사용할 수 있는 제1 손잡이(530a)를 포함할 수 있다.
제1 삽입돌기(510a)는 제1 배터리틀(510)의 좌측면, 제2 삽입돌기(510b)는 제1 배터리틀(510)의 하측면 길이방향을 따라 돌출되어 형성되는 구조이다.
제2 회전모터(521)가 구비되는 제2 배터리틀(520) 우측은 도면에 도시된 바와 같이 회동 반경에 따라 좌측에 비하여 넓게 형성될 수 있으나, 보조배터리(230)가 안착되는 좌우 공간은 동일하게 형성될 수 있다.
즉, 제2 회전모터(521)가 구비됨에 따라 공간이 더 필요하게 되므로 우측공간이 넓게 형성되는 것이며 이에 따라, 제2 배터리틀(520)은 메인 배터리(220) 방전 시 좌측으로 회동되며, 메인 배터리(220)를 다시 사용할 수 있으면 우측으로 회동되어 'ㄷ'자로 눕게된다.
또한, 제2 배터리틀(520)은 좌측하단 일측 및 우측상단 일측에 형성되어 상기 고정장치와 연동될 수 있는 제3 삽입돌기(520a) 및 제4 삽입돌기(520b)와 상기 제2 배터리틀(520)을 상기 회전모터 고장 시 사용자가 손으로 회동 시킬 시 사용할 수 있는 제2 손잡이(530b)를 포함할 수 있다.
제3 삽입돌기(520a)는 제1 배터리틀(510)의 하측면, 제4 삽입돌기(520b)는 제1 배터리틀(510)의 우측면 길이방향을 따라 돌출되어 형성되는 구조이다.
고정장치는 공간부(500) 하단에 형성되며 상기 제1 삽입돌기(510a)가 삽입되는 제1 결합홈(512), 공간부(500) 하단에 형성되며 상기 제2 삽입돌기(510b)가 삽입되는 제2 결합홈(513), 공간부(500) 하단에 형성되며 상기 제3 삽입돌기(520a)가 삽입되는 제3 결합홈(514), 공간부(500) 하단에 형성되며 제4 삽입돌기(520b)가 삽입되며, 이동 가능한 공간이 형성되는 제4 결합홈(515), 제1 내지 제4 결합홈(512, 513, 514, 515) 내측면에 각각 구비되는 고정돌기(512a, 513a, 514a, 515a, 515c) 및 고정돌기(512a, 513a, 514a, 515a, 515c)와 결합되어 고정돌기(512a, 513a, 514a, 515a, 515c)의 위치를 가변시키는 탄성부재(512b, 513b, 514b, 515b, 515d)를 포함할 수 있다.
제1 결합홈(512), 제2 결합홈(513)은 제1 배터리틀(510)이 회동되는 반경과 대응되어 각각 제1 삽입돌기(510a), 제2 삽입돌기(510b)가 삽입될 수 있는 위치에 형성될 수 있다.
제3 결합홈(514)은 제2 배터리틀(520)의 이동 및 회동되는 반경과 대응되어 제3 삽입돌기(520a)가 삽입될 수 있는 위치에 형성될 수 있다.
제4 결합홈(515)은 제1 배터리틀(510)이 좌측으로 회동된 후 차량 내부 접지(200a)에 제2 배터리틀(520)에 안착된 보조배터리(230)의 보조접지(230a)가 동일한 위치에 위치하도록 하기 위해 제2 배터리틀(520)이 좌측으로 이동된 후, 좌측으로 회동될 수 있도록 제1 결합홈(512), 제2 결합홈(513), 제3 결합홈(514)과 다르게 제4 삽입돌기(520b)가 삽입되어 이동 될 수 있는 공간이 형성되도록 형성될 수 있다.
이때, 고정돌기(515a, 515c)와 탄성부재(515b, 515d)는 제4 삽입돌기(520b) 양단방향에 구비되는 것이 바람직하다.
즉, 제1 결합홈(512), 제2 결합홈(513), 제3 결합홈(514)은 각각 위치는 다르게 형성되는 삽입되는 공간의 크기는 동일하게 형성될 수 있고, 고정돌기(512a, 513a, 514a)와 탄성부재(512b, 513b, 514b)는 각각 일측에만 형성되어도 된다.
상기의 제1 회전모터(511)와 제2 회전모터(521)의 동작은 충전제어기(212)와 연동되어 동작될 수 있다.
또한, 본 발명의 이동교체부는 메인 배터리(220)가 상기에서 설명한 무선전력충전 시스템에 의해 충전되는 데 방해되지 않는 재질과 구조로 구성될 수 있다.
따라서, 상기에서 설명한 본 발명의 이동교체부를 이용하면 방전된 메인 배터리(220)를 이탈 시키지 않고도 보조배터리(230)로 교체가 용이할 수 있고, 다시 메인 배터리(220)로도 교체가 용이한 장점이 있다.
또한, 시스템적으로 통신이 불안정할 경우에도 수동적으로 차량 내부 접지(200a)와 접지될 수 있도록 교체할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구난차량 무선전력충전 시스템은 종래의 구난차량(200) 배터리 충전방식의 구성에 비하여 간단한 구성을 가질 수 있다.
또한, 전자유도 방식을 이용한 비 접촉 충전방식으로 감전 및 스파크 위험이 감소될 수 있다.
또한, 접점부가 따로 필요하지 않아 마모 및 교환에 대한 비용 부담이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 전자유도 방식을 이용해 기존의 기계적 방식으로 충전하는 방식보다 충전효율에 영향을 덜 주어 구난차량(200)의 출동에 악영향을 주지 않는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1 : AC전원부
100 : 지상 설치부
110 : 전력변환장치
120 : 급전 카프카
200 : 구난차량
200a : 차량 내부 접지
210 : 구난차량 설치부
211 : 충전 카프카
212 : 충전 제어기
213 : 통신부
220 : 메인 배터리
220a: 메인접지
230 : 보조배터리
230a : 보조접지
300 : 서버
310 : 알림부
320 : 위치데이터부
330 : 외부연결부
400 : 사용자단말
500 : 공간부
510 : 제1 배터리틀
510a : 제1 삽입돌기
510b : 제2 삽입돌기
511 : 제1 회전모터
512 : 제1 결합홈
513 : 제2 결합홈
514 : 제3 결합홈
515 : 제4 결합홈
512a, 513a, 514a, 515a, 515c : 고정돌기
512b, 513b, 514b, 515b, 515d : 탄성부재
520 : 제2 배터리틀
521 : 제2 회전모터
520a : 제3 삽입돌기
520b : 제4 삽입돌기
530a : 제1 손잡이
530b : 제2 손잡이

Claims (12)

  1. 구난차량 무선전력충전 시스템에 있어서,
    구난차량;
    상기 구난차량 내부에 구비되는 구난차량 설치부;
    상기 구난차량 설치부에 전력을 전달하도록 지상에 구비되는 지상 설치부;
    상기 지상 설치부로 전력을 전달하는 AC전원부:
    무선전력충전을 이용해 충전되고 상기 구난차량에 설치되는 메인 배터리를 포함하고,
    상기 구난차량 설치부와 지상 설치부는 전자유도에 의해 비 접촉식으로 충전하는 방식으로 감전 및 스파크의 위험이 감소되고, 24시간 연속가동이 가능한 것을 특징으로 하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구난차량 설치부는,
    과 충전을 방지하도록 제어하는 충전 제어기 및
    지상 설치부로부터 전달된 전력을 수용하는 충전 카프카를 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지상 설치부는,
    급속으로 충전이 가능하도록 하는 급전 카프카 및
    상기 AC전원부로부터 전달되는 전압을 변환하는 전력변환장치를 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구난차량은,
    상기 메인 배터리가 방전되면 사용될 수 있는 보조배터리를 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 구난차량 무선전력충전 시스템은,
    사용자단말 및
    상기 사용자단말과 연동되는 서버를 더 포함하고,
    상기 구난차량 설치부는,
    상기 충전제어기의 상태를 전송하는 통신부를 더 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 서버는,
    상기 통신부에 의해 상기 메인 배터리의 충/방전 상태를 전송 받는 알림부를 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 서버는,
    상기 지상 설치부의 위치데이터를 전송 받는 위치데이터부를 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 서버는,
    상기 사용자단말로부터 구조정보가 입력되면 병원서버로 전송하는 외부연결부를 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구조정보는,
    피해 지역 위치, 피해인원 수, 피해인원 신분, 피해인원 상태정보 중 하나이상을 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 메인 배터리 및 보조배터리가 상기 구난차량에 구비될 시 교체가 용이하도록 상기 구난차량에 메인 배터리 및 보조배터리가 구비될 수 있도록 형성된 공간부에 구비되는 이동교체부를 더 포함하고,
    상기 이동교체부는,
    상기 공간부에 구비되며, 상기 메인 배터리가 안착되는 요(凹)형상의 제1 배터리틀;
    상기 공간부에 구비되며, 상기 보조배터리가 안착되는 요(凹)형상의 제2 배터리틀;
    상기 제1 배터리틀 좌측하단에 축결합되어 회동시키는 제1 회전모터;
    상기 제2 배터리틀 우측하단에 축결합되어 회동시키는 제2 회전모터;
    상기 제1 및 제2 배터리틀 회동 시 공간부에 고정되도록 하는 고정장치를 포함하고,
    상기 제1 회전모터가 구비되는 제1 배터리틀 좌측은 공간이 우측에 비하여 넓게 형성되고, 제2 회전모터가 구비되는 제2 배터리틀 우측은 좌측에 비하여 넓게 형성될 수 있으나, 제1 배터리틀과 제2 배터리틀에 각각 메인 배터리 또는 보조배터리가 안착되는 좌우공간은 동일한 것을 특징으로 하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 배터리틀은,
    좌측상단 일측 및 우측하단 일측에 형성되어 상기 고정장치와 연동될 수 있는 제1 및 제2 삽입돌기와
    상기 제1 배터리틀을 상기 회전모터 고장 시 사용자가 손으로 회동 시킬 시 사용할 수 있는 제1 손잡이를 포함하고,
    상기 제2 배터리틀은,
    좌측하단 일측 및 우측상단 일측에 형성되어 상기 고정장치와 연동될 수 있는 제3 및 제4 삽입돌기와
    상기 제2 배터리틀을 상기 회전모터 고장 시 사용자가 손으로 회동 시킬 시 사용할 수 있는 제2 손잡이를 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고정장치는,
    상기 공간부 하단에 형성되며 상기 제1 삽입돌기가 삽입되는 제1 결합홈;
    상기 공간부 하단에 형성되며 상기 제2 삽입돌기가 삽입되는 제2 결합홈;
    상기 공간부 하단에 형성되며 상기 제3 삽입돌기가 삽입되는 제3 결합홈;
    상기 공간부 하단에 형성되며 상기 제4 삽입돌기가 삽입되며, 이동 가능한 공간이 형성되는 제4 결합홈;
    상기 제1 내지 제4 결합홈 내측면에 각각 구비되는 고정돌기 및
    상기 고정돌기와 결합되어 고정돌기의 위치를 가변시키는 탄성부재를 포함하는 구난차량 무선전력충전 시스템.


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