KR20240040198A

KR20240040198A - 전기자동차용 이물질 제거장치

Info

Publication number: KR20240040198A
Application number: KR1020220118965A
Authority: KR
Inventors: 강동연
Original assignee: 강동연
Priority date: 2022-09-21
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2024-03-28

Abstract

본 발명은 무선전력 수신패드 및/또는 무선전력 송신패드에 존재하는 이물질을 제거하는 전기자동차용 이물질 제거장치에 관한 것으로서, 충전 전원 및 구동 전원을 공급하는 충전스테이션 및 상기 충전스테이션으로부터 구동 전원이 입력되면 미리 설정된 제어프로세서에 따라 기계적인 구조를 작동시키는 청소로봇을 포함하며, 상기 청소로봇은 상기 충전스테이션으로부터 충전 전원을 공급받아 무선전력을 송신하는 전기적 회로를 포함하는 무선전력 송신패드와 전기자동차에 탑재된 배터리를 충전하기 위해 무선전력 송신패드로부터 송신되는 무선전력을 수신하는 무선전력 수신패드 사이에 위치하여 회전운동 및 직선 왕복운동 하는 클리닝부재를 포함한다.

Description

전기자동차용 이물질 제거장치{APPARATUS FOR REMOVALING IMPURITIES FOR ELECTRIC VEHICLES}

본 발명은 전기자동차용 이물질 제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선전력 수신패드 및/또는 무선전력 송신패드에 존재하는 이물질, 특히 금속을 제거하는 전기자동차용 이물질 제거장치를 제공한다.

최근, 전세계적으로 전기자동차 시장의 규모가 확대됨에 따라 전기자동차 충전과 관련된 인프라 개발 또한 활발하게 진행되고 있다. 한국에서도, 공공 충전기의 증설을 권장하고 신축 건물의 주차 대수의 5% 이상 전기자동차 충전기를 설치할 것을 의무화하는 등 전기자동차 충전 인프라 개발에 박차를 가하고 있다.

한편, 전기자동차 무선 충전 시 충전 안정성 향상을 위해 무선전력 수신패드 및/또는 무선전력 송신패드에 이물질, 특히 금속이 존재할 경우 화재 위험성이 증가하며, 또한 고양이와 같은 생명체가 충전 중 장치 부근에 위치할 경우 ICNIRP Guideline 기준치 이상의 강한 자기장이 발생할 경우 신체 내에 유도된 전류로 중추 신경계를 흥분시키는 등 생명체에 위해를 가할 수도 있다.

한국등록특허보 제10-1703995호(등록일 : 2017년02월01일) 한국등록특허보 제10-2123139호(등록일 : 2020년06월09일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 무선전력 수신패드 및/또는 무선전력 송신패드에 존재하는 이물질을 제거하는 전기자동차용 이물질 제거장치를 제안한다.

또한, 본 발명은 자율주행하면서 주차한 전기자동차의 무선전력 수신패드 및/또는 무선전력 송신패드에 존재하는 이물질을 제거하는 전기자동차용 이물질 제거장치를 제안한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 양상에 따른 전기자동차용 이물질 제거장치는 충전 전원 및 구동 전원을 공급하는 충전스테이션; 및

상기 충전스테이션으로부터 구동 전원이 입력되면 미리 설정된 제어프로세서에 따라 기계적인 구조를 작동시키는 청소로봇을 포함하며,

상기 청소로봇은 상기 충전스테이션으로부터 충전 전원을 공급받아 무선전력을 송신하는 전기적 회로를 포함하는 무선전력 송신패드와 전기자동차에 탑재된 배터리를 충전하기 위해 상기 무선전력 송신패드로부터 송신되는 무선전력을 수신하는 무선전력 수신패드 사이에 위치하여 회전운동 및 직선 왕복운동 하는 클리닝부재를 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 이물질 제거장치는 상기 무선전력 송신패드 근처에 매립 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 이물질 제거장치는 상기 클리닝부재와 연결되는 수평 아암과 상기 수평 아암과 절곡되게 형성되는 수직 아암과; 상기 수직 아암과 결합되며 가이드부를 따라 상기 수직 아암을 직선 왕복운동시키는 이송부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 이물질 제거장치는 상기 충전스테이션과 동작 제어 신호 및 피드백 신호를 송수신 하면서 자율주행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 이물질 제거장치는, 복수의 바퀴와; 상기 복수의 바퀴가 구름운동하도록 결합되는 구동부와; 카메라모듈과; 상기 충전스테이션과 무선 통신 신호를 송수신하는 통신부와;

상기 충전스테이션으로 전송되는 동작 개시 신호가 상기 통신부를 통해 입력되면, 상기 카메라모듈에서 촬영된 영상을 이용하여 상기 구동부와 이송부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 전기자동차용 이물질 제거장치는 충전 전원 및 구동 전원을 공급하는 충전스테이션과 상기 충전스테이션으로부터 구동 전원이 입력되면 미리 설정된 제어프로세서에 따라 기계적인 구조를 작동시키는 청소로봇을 포함하며, 상기 청소로봇은 무선전력 송신패드와 무선전력 수신패드 사이에 위치하여 회전운동 및 직선 왕복운동 하는 클리닝부재를 포함하도록 구현됨으로써, 전기자동차 무선 충전 시 충전 안정성 향상을 위해 무선전력 수신패드 및/또는 무선전력 송신패드에 이물질, 특히 금속에 의한 화재 위험성을 미리 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기자동차용 이물질 제거장치의 청소로봇은 무선전력 송신패드 근처에 매립 설치되어 무서 충전 전 또는 무선 충전 중에도 충전스테이션으로부터 입력되는 구동 전원에 따라 신속하게 동작할 수 있으며, 청소로봇 보관을 위해 별도 공간이 필요치 않은 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기자동차용 이물질 제거장치의 청소로봇은 충전스테이션과 동작 제어 신호 및 피드백 신호를 송수신 하면서 자율주행하도록 구현됨으로써, 청소로봇을 매립 설치하기 위한 별도의 작업과 비용이 소모되지 않는 장점이 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 전기자동차 무선 충전 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 전기자동차용 이물질 제거장치의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 청소로봇을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 는 도 3에 따른 청소로봇을의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 무선 충전 및 이물질 제거 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 청소로봇의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.

발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 "부", "모듈", "장치", "단말기", "서버" 또는 "시스템" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 전기자동차 무선 충전 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 충전스테이션(110)과 무선전력 송신패드(120)와 전기자동차에 설치되는 무선전력 송신패드(510)를 포함하여 구현될 수 있다.

충전스테이션(110)은 건물 주차장 또는 자동차 충전소에 고정되게 설치되어, 계통전력으로부터 전기를 인가받아 동작한다. 충전스테이션(110)은 전기자동차와의 통신을 통해 전기자동차의 충전 배터리에 에너지가 부족할 경우 전기자동차에 탑재된 배터리를 무선 충전하기 위해 무선전력 송신패드(120)로 충전용 전원을 공급한다.

무선 고전력 전송을 위한 가능한 주파수 범위들은 3 kHz 내지 30 kHz 대역에서의 VLF, 30 kHz 내지 150 kHz 대역에서의 저 LF, HF 6.78 MHz(ITU-R ISM-대역 6.765 - 6.795 MHz), HF 13.56 MHz(ITU-R ISM-대역 13.553 - 13.567), 및 HF 27.12 MHz(ITU-R ISM-대역 26.957 - 27.283)를 포함할 수 있다.

무선전력 송신패드(120)는 페라이트 재료 및 페라이트 재료 에 대해 감긴 코일을 포함할 수도 있다. 코일은 그 자체가 표준화된 리츠(Litz) 와이어로 제작될 수도 있다. 과도한 EMF 송출로부터 차량의 탑승자들을 보호하기 위해 전도성 차폐 층이 제공될 수도 있다. 전도성 차폐는 플라스틱 또는 합성물들로 제작된 차량들에서 특히 유용할 수도 있다. 코일은 비전도성의 비자기적 예를 들어, 플라스틱 재료에 완전히 내장될 수도 있다. 코일은 보호 하우징에 내장될 수도 있다.

무선전력 수신패드(510)는 무선전력을 수신하도록 구성된 코일과 상기 코일을 동조하도록 구성된 병렬 및 및 부분적 직렬 동조 회로를 포함하여 정류된 출력을 제공하도록 구성된 디커플링 정류기와 상기 정류된 출력을 필터링하고 필터링된 출력을 제공하도록 구성된 출력 필터와 아이솔레이션된 DC 출력을 배터리에 제공하도록 구성된 아이솔레이션형 DC-DC 변환기를 포함하여 구현될 수 있다.

도 2 는 본 발명에 따른 전기자동차용 이물질 제거장치의 구성을 설명하기 위한 예시도이다. 본 발명에 따른 전기자동차용 이물질 제거장치는 충전스테이션(110)과 청소로봇(300)을 포함하여 구현될 수 있다.

충전스테이션(110)은 통신부, 예를 들어, 네트워크를 통해 주차 및 충전 백엔드 서버와 통신하도록 구성된 통신 시스템과 통신할 수도 있다. 네트워크는, 예를 들어, 인터넷, 광역 네트워크 (wide area network; WAN), 무선 근거리 네트워크(wireless local area network; WLAN) 등과 같은 임의의 유형의 통신 네트워크일 수도 있다. 충전스테이션(110)은 계통전력으로부터 전기를 인가받아 동작하며, 무선전력 송신패드(120)와 청소로봇(300)에 충전 전원 및 구동전원을 공급한다.

본 발명에 따른 청소로봇(300)은 도 3에 도시한 바와 같이, 무선전력 송신패드(120) 근처에 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 청소로봇(300)은 무선전력 송신패드(120)와 전기자동차에 설치되는 무선전력 송신패드(510)를 정렬하는데 이용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 청소로봇(300)은 카메라모듈이 장착되어 무선전력 송신패드(120)와 전기자동차에 설치되는 무선전력 송신패드(510)를 촬영한 영상을 충전스테이션(110)로 전송하고, 충전스테이션(110)은 이를 전기자동차 제어장치로 전송할 수 있다. 다른 한편, 본 발명의 청소로봇(300)은 전기자동차 제어장치와 근거리 통신 페어링을 수행하여 전기자동차 제어장치가 청소로봇(300)의 위치를 이용하여 무선전력 송신패드(120)와 전기자동차에 설치되는 무선전력 송신패드(510)를 정렬시킬 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 청소로봇(300)은 무선전력 송신패드(120)와 전기자동차에 설치되는 무선전력 송신패드(510)를 클리닝하도록 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 청소로봇(300)은 무선전력 송신패드(120)와 전기자동차에 설치되는 무선전력 송신패드(510)에 존재하는 이물질, 특히 금속을 확실히 제거하기 위해 지지판(310)과 이물질 제거부(320)를 포함하여 구현될 수 있다.

지지판(310)은 비자성체로 구현되어 무선전력 송신패드(120)에서 발생하는 자기장 영향을 최대한 줄일 수 있다. 지지판(310)은 이물질 제거부(320)가 전/후 또는 좌/우로 이동시킬 수 있도록 가이드부(311)가 형성될 수 있다.

이물질 제거부(320)는 브러쉬(321)를 무선전력 송신패드(120)와 전기자동차에 설치되는 무선전력 송신패드(510) 사이에 위치하도록 직선 왕복운동과 회전운동시킬 수 있는 기계적인 구조와 전기적인 구조를 포함하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 이물질 제거부(320)는 브러쉬(321)가 자유 회전가능하게 결합되는 수평 아암(321)과 상기 수평 아암(321)에서 절곡되게 연장 형성되는 수직 아암(322)과 수직 아암(322)을 전/후 또는 좌/우로 이동시키는 이송부(도시하지 않음)로 구현될 수 있다.

이물질 제거부(320)는 다른 예로, 브러쉬(321)를 강제 회전시키는 모터와 상기 모터를 지지하고 전기선을 내장하는 수평 아암(321)과 상기 수평 아암(321)에서 절곡되게 연장 형성되는 수직 아암(322)과 수직 아암(322)을 전/후 또는 좌/우로 이동시키는 이송부(도시하지 않음)로 구현될 수 있다.

이송부는 일례로, 랙-앤-피니언(rack-and-pinion) 장치로 구현될 수 있다. 랙-앤-피니언(rack-and-pinion) 장치는 피니언(pinion)이 회전할 때 랙(rack)을 따라 앞뒤로 움직이는 기어드 랙에 피니언(pinion)과 기어 박스를 맞물림으로써 회전 운동을 선형 운동으로 변환시킨다. 이는 무제한의 거리, 그리고 전자식 프리로딩 시스템을 가진 듀얼 드라이브 시스템에서 백래시 없는 동작시킬 수 있다.

도 5 는 본 발명에 따른 무선 충전 및 이물질 제거 동작을 설명하기 위한 예시도이다.

충전스테이션(110)은 전기자동차를 무선 충전 전에 청소로봇(300)를 작동시켜서 무선전력 수신패드(510) 및/또는 무선전력 송신패드(120)를 클리닝하도록 구현될 수 있다. 청소로봇(300)을 구동시키기 위해서는 무선 충전 비용외에 별도의 추가적인 청소 비용결제가 필요할 수도 있다.

충전스테이션(110)은 전기자동차를 무선 충전 중에 무선전력 수신패드(510) 및/또는 무선전력 송신패드(120)에 이물질이 검출되면, 전기자동차 무선 충전을 중지하고 청소로봇(300)을 작동시키도록 구현된다. 이를 위해, 충전스테이션(110)은 전기자동차 제어장치와 무선 통신 연결 상태를 유지하거나 전력선 통신으로 청소로봇(300)에 제어 데이터를 전송할 수도 있다.

무선전력 수신기(500)는 도 5에 도시한 바와 같이, 이물질 감지장치(520)가 장착될 수 있다. 이물질 감지장치(520)는 이물질(FOD)을 감지하기 위하여, 무선전력 수신패드(510)의 코일에 유도되는 전압의 차이값을 이용할 수 있다. 이물질 감지장치(520)는 카메라 영상 분석 방식을 이용할 수 있다.

무선전력 수신기(500)의 충전제어부(530)는 이물질 감지장치(520)로부터 입력되는 감지신호에 따라 무선전력 수신패드(510)에서 전기자동차용 배터리로 인가되는 전기를 제어한다.

도 6 은 본 발명에 따른 청소로봇의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명에 따른 청소로봇(600)은 구동 전원을 공급하는 충전스테이션과 동작 제어 신호 및 피드백 신호를 송수신 하면서 자율주행하도록 구현될 수 있다. 충전스테이션은 무선 전력 충전을 하기 위해 주차한 전기자동차 제어장치와 통신을 통해 비용 결제 확인 후 청소로봇(600)으로 구동 전원을 공급한다.

본 발명에 따른 청소로봇(600)은 복수의 바퀴가 구름운동하도록 결합되는 구동부와 카메라모듈과 충전스테이션와 무선 통신 신호를 송수신하는 통신부와 충전스테이션으로 전송되는 동작 개시 신호가 통신부를 통해 입력되면 카메라모듈에서 촬영된 영상을 이용하여 구동부와 이송부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구현될 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

300 : 청소로봇
310 : 지지판 311 : 가이드부
320 : 이물질 제거부
321 : 브러쉬
321 : 수평 아암
322 : 수직 아암

Claims

충전 전원 및 구동 전원을 공급하는 충전스테이션; 및
상기 충전스테이션으로부터 구동 전원이 입력되면 미리 설정된 제어프로세서에 따라 기계적인 구조를 작동시키는 청소로봇을 포함하며,
상기 청소로봇은,
상기 충전스테이션으로부터 충전 전원을 공급받아 무선전력을 송신하는 전기적 회로를 포함하는 무선전력 송신패드와 전기자동차에 탑재된 배터리를 충전하기 위해 상기 무선전력 송신패드로부터 송신되는 무선전력을 수신하는 무선전력 수신패드 사이에 위치하여 회전운동 및 직선 왕복운동 하는 클리닝부재를 포함하는,
전기자동차용 이물질 제거장치.
청구항 1 에 있어서,
상기 이물질 제거장치는 상기 무선전력 송신패드 근처에 매립 설치되는 것을 특징으로 하는, 전기자동차용 이물질 제거장치.
청구항 1 에 있어서,
상기 청소로봇은,
상기 클리닝부재와 연결되는 수평 아암과 상기 수평 아암과 절곡되게 형성되는 수직 아암과;
상기 수직 아암과 결합되며 가이드부를 따라 상기 수직 아암을 직선 왕복운동시키는 이송부를 포함하는,
전기자동차용 이물질 제거장치.
청구항 1 에 있어서,
상기 청소로봇은, 상기 충전스테이션과 동작 제어 신호 및 피드백 신호를 송수신 하면서 자율주행하는 것을 특징으로 하는,
전기자동차용 이물질 제거장치.
청구항 4 에 있어서,
상기 청소로봇은,
복수의 바퀴와;
상기 복수의 바퀴가 구름운동하도록 결합되는 구동부와;
카메라모듈과;
상기 충전스테이션과 무선 통신 신호를 송수신하는 통신부와;
상기 충전스테이션으로 전송되는 동작 개시 신호가 상기 통신부를 통해 입력되면, 상기 카메라모듈에서 촬영된 영상을 이용하여 상기 구동부와 이송부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는,
전기자동차용 이물질 제거장치.