KR20210094248A

KR20210094248A - 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치

Info

Publication number: KR20210094248A
Application number: KR1020200007754A
Authority: KR
Inventors: 정 호 조
Original assignee: 정 호 조
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-07-29

Abstract

본 발명은 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치에 관한 것으로서, 지주 상단에 설치된 궤도 기능을 하는 송전패널을 따라 이동하는 차량에 무선으로 전력을 공급할 수 있도록 하며, 아울러 송전패널 및 차량에서 태양광 발전이 가능하도록 하여 차량의 동력원으로 제공하도록 한 것이다.
즉, 본 발명은 지주에 지지되도록 고처에 판상으로 설치되는 궤도 기능을 하는 송전패널과; 상기 송전패널을 따라 이동하는 배터리가 내장된 차량과; 상기 차량의 지붕에는 복수의 프로펠러가 구비되어 양력과 함께 차량을 전진 혹은 후진되도록 하는 드론구동체와; 상기 송전패널과 대향하도록 차량의 저면에 설치되어 전하 이동이 이루어지도록 한 대전패널과; 상기 대전패널로 이동된 전하를 정류하여 AC전류를 DC전류로 제공하도록 차량에 설치한 정류수단과; 정류수단에서 정류된 DC전류를 배터리에 충전하는 충전수단을 포함하는 것이다.

Description

궤도형 차량의 무선 전력 공급장치{Wireless power supply system in Track type vehicle}

본 발명은 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 지주 상단에 설치된 궤도 기능을 하는 송전패널을 따라 이동하는 차량에 무선으로 전력을 공급할 수 있도록 하며, 아울러 송전패널 및 차량에서 태양광 발전이 가능하도록 하여 차량의 동력원으로 제공하도록 한 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치를 제공코자 하는 것이다.

모노궤도 등의 고가 궤도차량 시스템은, 특히 지상 도로가 교통과 버스 등의 종래의 대중 교통수단으로 혼잡하여 현존하는 교통난으로 공간 부족과 싸워야 하는 초만원의 도시환경에 대해 많은 장점을 갖는다.

예를 들어, 고가 궤도차량 가이드웨이시스템이 도시 도로에 이용되므로 교통혼잡으로부터 벗어나게 된다. 도시 주변 사람들이 이동하는데 있어 신속하고 편리하게 하며, 실질적으로 교통혼잡에서 벗어나도록 도와준다.

대표적인 예로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-0639477호(2006.10.26.)의 고가 궤도차량 가이드웨이용 지지구조물이 제공되고 있으며, 대한민국 등록특허공보(B1)10-0791182호(2008.01.02.)의 고가 궤도차량 가이드웨이용지지 구조물이 제공되고 있다.

상기한 선행기술들의 경우 운반하기 용이하고 설비 현장에서 함께 조립되는 조립식 구성 요소들로 형성되어 있으며, 지진 발생시 지지하는 역할을 향상시키고 지하 배관이나 시설물을 덮거나 방해하지 않고 기존의 도로나 인도에 용이하게 설치하기 위해서 파일 파운데이션(a pilefoundation)을 포함하도록 하는 등의 구조적 기술에 관련한 것으로, 전력 공급은 가선접촉식 등의 방법을 채용하고 있다.

또한, 종래 기술들은 차량의 하중이 궤도에 직접적으로 작용되므로 지지하는 구조물이 차량의 하중을 지탱할 수 있도록 견고하게 설치해야 하는 등 구조물 설치에도 상당한 어려움이 있었다.

한편 차량에 무선 즉, 비접촉식 방법으로 전력을 공급할 수 있도록 하는 무선충전장치들도 다양하게 제공되고 있으며, 대표적인 예로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1560964호(2015.10.15.)의 비접촉 급전장치, 대한민국 등록특허공보(B1)10-1935570호(2019.01.07.)의 전기차용 비접촉 급전장치등이 제안되고 있다.

상기한 종래 선행기술들은 코일에 고주파를 형성하여 양측 코일 사이가 공진되었을 때 전류가 흐르도록 하는 구성을 채택하고 있는 것으로 구성이 복잡하고, 또한 전력소비도 증가하는 등의 문제점이 있고, 본 발명에서 제공하고자 하는 궤도를 따라서 이동하는 차량에는 적용이 어려웠다.

KR 100639477 B1 2006.10.26. KR 100791182 B1 2008.01.02. KR 101560964 B1 2015.10.15. KR 101935570 B1 2019.01.07.

이에 본 발명자는 궤도를 따라 차량을 이동함에 있어, 궤도 및 차량에서 태양광 발전이 가능하도록 하여 차량의 동력원으로 제공하고, 궤도 및 차량을 전하 이동을 통한 무선충전이 가능하도록 할 수 있음에 착안하여 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 지주에 의해 지지되는 고처의 송전패널과, 송전패널을 따라 이동하는 차량에 송전패널과 대전패널을 설치하여 전하의 이동이 이루어질 수 있도록 하고, 차량에서는 제공된 전하를 정류하여 배터리에 충전되게 하며, 아울러 궤도와 차량에서 태양광 발전이 가능하게 구성하여 차량의 동력원으로 사용할 수 있도록 한 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는 첫째 지주에 지지되도록 고처에 판상으로 설치되는 궤도 기능을 하는 송전패널과; 상기 송전패널을 따라 이동하는 배터리가 내장된 차량과; 상기 차량의 지붕에는 복수의 프로펠러가 구비되어 양력과 함께 차량을 전진 혹은 후진되도록 하는 드론구동체와; 상기 송전패널과 대향하도록 차량의 저면에 설치되어 전하 이동이 이루어지도록 한 대전패널과; 상기 대전패널로 이동된 전하를 정류하여 AC전류를 DC전류로 제공하도록 차량에 설치한 정류수단과; 정류수단에서 정류된 DC전류를 배터리에 충전하는 충전수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

둘째 상기 대전패널의 하단에는 바퀴를 구성하여 차량이 지면에 착지될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

셋째 상기 송전패널의 이면에는 열선을 결합하여 노면이 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

넷째 상기 정류수단은, 전하를 AC 전류로 흘리는 트랜스와; AC 전류를 DC 전류로 변환하는 브리지 다이오드로 구성되며; 상기 트랜스의 1차 코일의 일단은 대전패널과 연결되고 타단은 차체에 연결되며, 2차 코일은 양단은 브리지의 브리지 다이오드의 AC 입력단자에 연결되고 브리지 다이오드의 (+)(-)출력단자에는 배터리에 전원을 충전하는 충전 수단과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.

다섯째 상기 송전패널의 하단에 나란히 태양광패널을 설치하고, 차량의 지붕에 설치되어 있는 드론구동체에는 프로펠러는 제외한 나머지 면에 태양광패널을 설치하여 전력을 생산할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

여섯째 상기 송전패널은 산형이며 알루미늄으로 제작하고, 대전패널은 송전패널에 부합하는 산형으로 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치를 사용하는 경우 하기와 같은 효과가 있다.

-지주의 상측으로 설치되는 궤도 기능을 갖는 송전패널을 경량인 알루미늄으로 구성하더라도, 프로펠러의 회전력에 의해 생성된 양력에 의해 차량이 하중을 최소화 한 상태로 궤도에 제공되므로 궤도 및 송전패널 설치에 따른 비용을 절감할 수 있다.

-고주파발진기에서 제공되는 고주파가 송전패널 및 대전패널 사이에서 전하 이동되는 구성으로 충전 인프라에 다른 비용을 절감할 수 있다.

-차량의 주행 또는 주차 중에 충전이 가능하므로 충전에 따른 시간적 제약이 없다.

-송전패널의 하측으로 열선이 결합되어 있어 결빙이나 적설에 따른 문제점을 해결하여 최적의 상태로 송전패널을 유지 관리 할 수 있다.

-송전패널 하측에 태양광패널을 설치하고, 차량의 지붕에 설치되어 있는 드론구동체에 프로펠러를 제외한 나머지 면에 태양광패널을 설치한 구성으로 차량을 운행하는 전기에너지 사용량을 대폭 줄일 수 있다.

-지상의 고처에 설치하여 사용하는 경전철 대용으로 사용할 경우 저비용으로 고효율의 운송수단을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치의 구성을 보인 사시도
도 2는 도 1의 정면도
도 3은 도 1의 측면도
도 4는 본 발명에 적용된 송전패널을 발췌한 사시도
도 5는 본 발명에 적용된 차량을 발췌한 사시도
도 6은 도 5의 정면도
도 7은 본 발명에서의 전하 이동에 따른 정전용량을 설명하기 위한 도면

이하 본 발명에서 제공하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치의 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치의 구성을 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 정면도, 도 3은 도 1의 측면도, 도 4는 본 발명에 적용된 송전패널을 발췌한 사시도, 도 5는 본 발명에 적용된 차량을 발췌한 사시도, 도 6은 도 5의 정면도를 각각 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치(1)는 도시된 바와 같이 지면에 세워지는 복수의 지주(2)들과, 지주(2)들의 상측에 다리처럼 설치되는 궤도형의 송전패널(4)과, 상기 송전패널(4)을 따라서 주행하는 차량(10)으로 대분된다.

상기 지주(2)들은 콘크리트구조물 또는 철탑 구성으로 제공될 수 있으며, 지주(2)의 상단에는 지지체(3)를 다리처럼 설치한다.

상기 지지체(3)의 상측으로는 송전패널(4)을 설치하여 궤도 기능성을 제공할 수 있도록 하며, 송전패널(4)은 지주(2) 또는 지지체(3)에 설치되는 고주파발진기(5)와 전기적으로 연결한다.

송전패널(4)은 양측단이 낮고, 중앙이 높은 산형으로 형성하여 빗물 등이 자연 배수될 수 있도록 하며, 송전패널(4)의 하면에는 길이방향으로 열선(6)을 결합한다. 송전패널(4)의 하면에 열선(6)을 배치하는 경우 동절기 노면이 결빙되거나 또는 폭설로 인해 송전패널(4)의 기능성을 상실하게 되는 등의 문제점을 해결할 수 있도록 한다.

그리고 상기 궤도형의 송전패널(4)의 바깥쪽으로는 송전패널(4)과 나란히 위치하도록 태양광패널(20)을 설치하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 한다.

상기와 같이 태양광패널(20)에서 생산한 전기에너지의 경우 송전패널(4)과 전기적으로 연결되어 있는 고주파발진기(5)에 전력을 공급하는 용도로 제공될 수 있다.

궤도 기능을 하는 송전패널(4)을 따라서 이동하는 상기 차량(10)은 하측에 대전패널지지대(11)가 설치되고, 대전패널지지대(11)에는 바퀴(12)를 베어링(도시되지 않음)을 매개로 구름이동하는 바퀴(12)를 설치하여 차량이 승강장 등에 주차 또는 정차하기 위해 후술할 드론구동체(15)가 정지된 상태일 때 차량을 안전하게 지지할 수 있도록 한다.

또한 대전패널지지대(11)의 하측으로는 상기 송전패널(4)과 대향하는 대전패널(13)을 설치한다.

이때 대전패널(13)은 드론구동체(15)의 양력에 의해 차량이 부양할 때 송전패널(4)과 이격된 상태를 유지하도록 설계되어 있으며, 송전패널(4)에서 생성된 전하가 대전패널(13)로 이동할 수 있도록 한다.

한편 차량(10)의 상측으로는 드론지지체(14)가 설치되며, 드론지지체(14)의 상측에는 드론구동체(15)가 차량(10)의 지붕과 이격된 상태로 설치되며, 드론구동체(15)에는 복수의 프로펠러(16)를 설치하여 양력과 함께 차량(10)을 전진 혹은 후진할 수 있는 추진력을 제공할 수 있도록 한다.

상기 드론지지체(14)에 의해 지지된 드론구동체(15)의 상부면에는 프로펠러(16)가 설치되어 있는 공간을 제외한 나머지 평면에 태양광패널(20)을 설치하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 하며, 태양광패널(20)에서 생산된 전기에너지는 배터리(19)로 제공되어 차량(10)을 운행하는데 필요한 전력으로 사용토록 한다.

그리고 차량(10)의 내부에는 송전패널(4)에서 대전패널(13)로 이동된 전하를 정류하여 AC전류를 DC전류로 제공하도록 차량(10)에 설치한 정류수단(17)과, 정류수단(17)에서 정류된 DC전류를 배터리(19)에 충전하는 충전수단(18)을 내장 설치한다.

상기 고주파발진기(5)는 20~100㎑인 고주파를 송전패널(4)로 송신하는 역할을 하며, 고주파발진기(5)와 전기적으로 연결되어 있는 송전패널(4)과, 차량(10)에 설치되어 있는 대전패널(13)이 서로 마주볼 때 이들 사이의 공간에는 고주파발진기(5)에서 발진된 20~100㎑의 고주파에 의해 전하가 형성되며, 이들 전하는 대전패널(13)을 통해 이동하게 되는 것으로, 정전용량의 예와 같은 원리로 전하 이동이 이루어진다.

즉, 정전용량은 도체간에서 전위를 주었을 때 전하를 축전하는 것으로, 도 7과 같은 두장의 극판간 용량은

이다.

상기 AC전류에서 DC 전류로 정류하는 상기 정류수단(17)은, 송전패널(4)에서 대전패널(13)로 이동된 전하를 AC 전류로 흘리는 트랜스(17a)와, AC 전류를 DC 전류로 변환하는 브리지 다이오드(17b)로 구성된다.

상기 트랜스(17a)는 1차 코일의 일단은 대전패널(13)과 연결되고 타단은 차체에 연결되며, 2차 코일은 양단은 브리지 다이오드(17b)의 AC 입력단자에 연결되고 브리지 다이오드(17b)의 (+)(-)출력단자에는 배터리(19)에 충전하는 충전수단(18)과 전기적으로 연결된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치(1)에 의하면, 지주(2)의 상측에 송전패널(4)을 설치한 상태에서 고주파발진기(5)를 작동시키면 송전패널(4)과 차량(10)에 설치되어 있는 대전패널(13) 사이에 전하 이동이 발생하게 되고, 대전패널(13)로 이동된 전하는 정류수단(17)에 의해 AC 전류를 DC 전류로 변환되어 충전수단(18)을 거쳐 배터리(19)로 충전이 이루어져 차량(10)을 운행하기 위한 드론 구동체를 구동시게 되는 것이다.

또한 송전패널(4) 하측에 태양광패널(20)을 설치하고, 차량(10)의 지붕에 프로펠러(16)는 제외한 나머지 면에 태양광패널(20)을 설치한 구성이므로, 고주파발진기(5) 작동 및 차량(10) 운행을 위한 전기에너지 사용량을 대폭 줄일 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 지상의 고처에 설치하여 사용하는 경전철 대용으로 사용할 경우 저비용으로 고효율의 운송수단을 제공할 수 있는 것이라 생각한다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:궤도형 차량의 무선 전력 공급장치
2:지주 3:지지체
4:송전패널 5:고주파발진기
6:열선 10:차량
11:대전패널지지대 12:바퀴
13:대전패널 14:드론지지체
15:드론구동체 16:프로펠러
17:정류수단 17a:트랜스
17b:브리지 다이오드 18:충전수단
19:배터리 20:태양광패널

Claims

지주(2)에 지지되도록 고처에 판상으로 설치되는 궤도 기능을 하는 송전패널(4)과;
상기 송전패널(4)을 따라 이동하는 배터리(19)가 내장된 차량(10)과;
상기 차량(10)의 지붕에는 복수의 프로펠러(16)가 구비되어 양력과 함께 차량(10)을 전진 혹은 후진되도록 하는 드론구동체(15)와;
상기 송전패널(4)과 대향하도록 차량(10)의 저면에 설치되어 전하 이동이 이루어지도록 한 대전패널(13)과;
상기 대전패널(13)로 이동된 전하를 정류하여 AC전류를 DC전류로 제공하도록 차량(10)에 설치한 정류수단(17)과;
정류수단(17)에서 정류된 DC전류를 배터리(19)에 충전하는 충전수단(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치.
청구항 1에 있어서;
상기 대전패널(13)의 하단에는 바퀴(12)를 구성하여 차량(10)이 지면에 착지될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치.
청구항 1에 있어서;
상기 송전패널(4)의 이면에는 열선(6)을 결합하여 노면이 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치.
청구항 1에 있어서;
상기 정류수단(17)은, 전하를 AC 전류로 흘리는 트랜스(17a)와;
AC 전류를 DC 전류로 변환하는 브리지 다이오드(17b)로 구성되며;
상기 트랜스(17a)의 1차 코일의 일단은 대전패널(13)과 연결되고 타단은 차체에 연결되며, 2차 코일은 양단은 브리지의 브리지 다이오드(17b)의 AC 입력단자에 연결되고 브리지 다이오드(17b)의 (+)(-)출력단자에는 배터리(19)에 전원을 충전하는 충전 수단과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
상기 송전패널(4)의 하단에 나란히 태양광패널(20)을 설치하고, 차량(10)의 지붕에 설치된 드론구동체(15)에는 프로펠러(16)는 제외한 나머지 면에 태양광패널(20)을 설치하여 전력을 생산할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치.
청구항 1에 있어서;
상기 송전패널(4)은 산형이며 알루미늄으로 제작하고, 대전패널(13)은 송전패널(4)에 부합하는 산형으로 형성한 것을 특징으로 하는 궤도형 차량의 무선 전력 공급장치.