WO2012033356A2

WO2012033356A2 - 급전 장치

Info

Publication number: WO2012033356A2
Application number: PCT/KR2011/006643
Authority: WO
Inventors: 조동호; 전성즙; 송보윤; 최주영; 신재규; 서대원; 공병오; 손성준
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2012-03-15
Also published as: KR20120026935A; WO2012033356A3; WO2012033356A9

Abstract

본 발명은 전기자동차의 집전장치에 전력을 공급할 수 있는 온라인 전기자동차용 급전 케이블에 관한 것으로, 전기자동차용 급전 케이블은 일 방향으로 전류가 흐르고 도로의 외측에 가깝게 위치한 제1 전선부분; 상기 제1 전선부분의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 도로의 또 다른 외측에 가깝게 위치한 제2 전선부분; 상기 제2 전선부분의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 상기 제2 전선부분의 일 측에서 대향하며 도로의 또 다른 외측에 가깝게 위치한 제3 전선부분; 상기 제3 전선부분의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 상기 제1 전선부분의 일 측에서 대향하며 도로의 또 다른 외측에 가깝게 위치한 제4 전선부분; 상기 제1 또는 제3 전선부분으로부터 연장되고 구부러져 형성됨에 따라 상기 제1 및 제3 전선부분을 연결하는 제1 연결부분; 및 상기 제2 또는 제4 전선부분으로부터 연장되고 구부러져 형성됨에 따라 상기 제2 및 제4 전선부분을 연결하는 제2 연결부분; 을 포함하고, 상기 제1 및 제2 연결부분은 서로 교차되는 것을 특징으로 하며, 그로 인해 도로의 외측에 발생하는 전자기장 및 온라인 전기자동차의 정차중 충전간 X자형으로 이루어진 도로의 내측 구간(비급전 구간)에서 발생하는 전자기장을 감소시키는 기술을 제공한다. 본 발명에 의하면, 전기자동차용 급전 케이블은 일정 방향으로 구부러져 형성됨에 따라 도로의 외측에 발생하는 전자기장을 상쇄하여 감소시키는 효과가 있다.

Description

급전 장치

본 발명은 전기자동차의 집전장치에 전력을 공급할 수 있는 온라인 전기자동차용 급전 케이블에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 엔진은 실린더 내에서 연료를 연소시켜 발생하는 열 에너지를 기계적 에너지로 사용함으로 인해, 공기 중으로 다량의 가스가 배출된다. 그 배출가스에는 연소 온도에 따른 질소 산화물, 불완전 연소에 의한 탄화수소 및 일산화탄소 등의 유해 성분이 포함되어있다. 이 배출 가스가 대기를 오염시키고 인체에 유해한 문제점을 야기함에 따라서, 소음이 적고 배출 가스가 적은 전기자동차가 개발되었다.

전기자동차는 주행시에 이산화탄소와 같은 공해물질을 발생하지 않으며, 전기 제조시에 발생되는 이산화탄소 배출량은 일반 가솔린 엔진차에 비해 적다는 장점이 있다. 또한, 운행비용이 저렴하며 심야 전기를 사용시 그 비용을 더 낮출수 있다는 경제적인 장점이 있다.

하지만 현재 출시된 전기자동차의 경우, 배터리 자체의 용량 부족으로 인해 장거리 운행간 잦은 충전이 요구되며, 충전을 위한 별도의 시설 부족으로 인해 전력이 소진된 배터리의 충전이 용이하지 못하다는 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 개발된 온라인 전기자동차는 도로에 매설된 전선 내에 흐르는 전류에 의해 발생된 전자기장을 전기자동차 내에서 다시 전류로 변환시켜 차량의 동력으로 사용할 수 있다.

그러나 도로에 매설된 전선으로부터 발생하는 전자기장은 차량의 이동과 상관없는 도로의 외측에도 영향을 미침에 따라, 사람을 포함한 동식물에게 전자기장에 의한 피해를 줄 수 있다는 문제점이 있다. 또한 온라인 전기자동차의 정차중 충전시, 도로의 내측에서 발생하는 전자기장으로 인해 차량 내 탑승인원에게 피해를 줄 수 있다는 문제점이 있다.

도1 내지 도2는 기존의 일자형 급전 케이블(20)의 배치 구조 및 상기 선로가 도로의 외측에 미치는 전자기장의 영향에 대해 시뮬레이션 한 결과를 도시한 것이다. 시뮬레이션에 사용된 일자형 급전 케이블(20)은 투자율이 높은 페라이트 코어(22) 내부에 설치하였으며, 고 전류의 급전 전류를 적용하였다. 도2를 살펴보면, 도로의 중앙으로부터 1.2m 떨어진 곳에서 측정되는 전자기장의 세기가 86mG 내지 112mG로 시뮬레이션 결과가 나타나고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도로의 외측에 발생하는 전자기장 및 온라인 전기자동차의 정차중 충전간 X자형으로 이루어진 도로의 내측 구간(비급전 구간)에서 발생하는 전자기장을 감소시키는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 온라인 전기자동차용 급전 케이블은 일 방향으로 전류가 흐르고 도로의 외측에 가깝게 위치한 제1 전선부분; 상기 제1 전선부분의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 도로의 또 다른 외측에 가깝게 위치한 제2 전선부분; 상기 제2 전선부분의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 상기 제2 전선부분의 일 측에서 대향하며 도로의 또 다른 외측에 가깝게 위치한 제3 전선부분; 상기 제3 전선부분의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 상기 제1 전선부분의 일 측에서 대향하며 도로의 또 다른 외측에 가깝게 위치한 제4 전선부분; 상기 제1 또는 제3 전선부분으로부터 연장되고 구부러져 형성됨에 따라 상기 제1 및 제3 전선부분을 연결하는 제1 연결부분; 및 상기 제2 또는 제4 전선부분으로부터 연장되고 구부러져 형성됨에 따라 상기 제2 및 제4 전선부분을 연결하는 제2 연결부분; 을 포함하고, 상기 제1 및 제2 연결부분은 서로 교차되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온라인 전기자동차용 급전 케이블은 상기 각 전선부분의 일단이 연장되고 구부러져 상기 각 연결부분을 형성함에 따라 또 다른 전선부분과 추가적인 연결이 가능한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전기자동차용 급전 케이블은 일정 방향으로 구부러져 형성됨에 따라 도로의 외측에 발생하는 전자기장을 상쇄하여 감소시키는 효과가 있다.

도1은 기존의 일자형 급전 케이블을 도시한 것이다.

도2는 기존의 일자형 급전 케이블에서 방출되는 전자기장에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.

도3은 본 발명에 따른 온라인 전기자동차용 급전 케이블을 도시한 것이다.

도4는 본 발명에 따른 온라인 전기자동차용 급전 케이블을 도시한 것이다.

도5는 본 발명에 따른 온라인 전기자동차용 급전 케이블에서 방출되는 전자기장에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

도3 내지 도4는 본 발명의 실시예에 따라 온라인 전기자동차 상에 전자기장에 의한 전력을 공급하는 온라인 전기자동차용 급전 케이블(10)을 도시한 것이다.

온라인 전기자동차용 급전 케이블(10)은 제1 전선부분(100), 제2 전선부분(200), 제3 전선부분(300), 제4 전선부분(400), 제1 연결부분(500), 제2 연결부분(600) 및 페라이트 코어(700) 등을 포함하여 이루어진다.

제1 전선부분(100)은 도로의 외측에 가깝게 위치하며, 제1 전선부분(100)의 내부에는 일 방향으로 전류가 통과할 수 있다. 또한, 제1 전선부분(100)에 흐르는 전류의 방향에 의해 도로의 외측에서 내측 방향으로 전자기장의 방향이 형성될 수 있다.

제2 전선부분(200)은 제1 전선부분(100)의 전류와 역방향으로 전류가 흐르며, 도로의 또 다른 외측에 가깝게 위치할 수 있다. 또한, 제2 전선부분(200)은 제1 전선부분(100)과 역방향으로 전류가 이동함에 따라, 도로의 내측에서 외측 방향으로 전자기장의 방향이 형성될 수 있다. 결국, 제1 전선부분(100)과 제2 전선부분(200)의 대칭되는 전자기장의 방향으로 인해 전자기장 상쇄 효과가 발생하게 되므로, 도로 외측에 미치는 전자기장의 영향을 최소화할 수 있다.

제3 전선부분(300)은 제2 전선부분(200)의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 제2 전선부분(200)의 일 측에서 대향하며 도로의 또 다른 외측에 가깝게 위치할 수 있다. 또한, 제3 전선부분(300)에 흐르는 전류의 방향에 의해 도로의 내측에서 외측 방향으로 전자기장의 방향이 형성될 수 있다. 한편, 제3 전선부분(300)은 제2 전선부분(200)과 균등한 길이를 형성하여 도로의 길이 방향을 따라 평행을 이루는 것이 바람직하다.

제4 전선부분(400)은 제3 전선부분(300)의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 제1 전선부분(100)의 일 측에서 대향하며 도로의 또 다른 외측에 가깝게 위치할 수 있다. 또한, 제4 전선부분(400)은 제3 전선부분(300)과 역방향으로 전류가 이동함에 따라, 도로의 외측에서 내측 방향으로 전자기장의 방향이 형성될 수 있다. 결국, 제3 전선부분(300)과 제4 전선부분(400)의 대칭되는 전자기장의 방향으로 인해 전자기장 상쇄 효과가 발생하게 되므로, 도로 외측에 미치는 전자기장의 영향을 최소화할 수 있다. 한편, 제4 전선부분(400)은 제1 전선부분(100)과 균등한 길이를 형성하여 도로의 길이 방향을 따라 평행을 이루는 것이 바람직하다.

제1 연결부분(500)은 제1 전선부분(100) 또는 제3 전선부분(300)으로부터 연장되고 구부러져 형성됨에 따라 제1 전선부분(100) 또는 제3 전선부분(300)을 연결할 수 있다.

제2 연결부분(600)은 제2 전선부분(200) 또는 제4 전선부분(400)으로부터 연장되고 구부러져 형성됨에 따라 제2 전선부분(200) 또는 제4 전선부분(400)을 연결할 수 있다.

제1 연결부분(500) 및 제2 연결부분(600)의 교차점을 기준으로 하여, 제1 전선부분(100) 및 제2 전선부분(200)과 인접한 제1 연결부분(500) 및 제2 연결부분(600)은 서로 다른 방향으로 전류가 이동하므로, 발생하는 전자기장의 방향이 서로 반대가 된다. 즉, 서로 대칭되는 전자기장의 방향으로 인해 전자기장 상쇄 효과가 발생하므로 X자형으로 이루어진 도로의 내측 구간(비급전 구간)에서 발생하는 전자기장의 영향을 최소화할 수 있다.

제1 연결부분(500) 및 제2 연결부분(600)의 교차점을 기준으로 하여, 제3 전선부분(300) 및 제4 전선부분(400)과 인접한 제1 연결부분(500) 및 제2 연결부분(600)은 서로 다른 방향으로 전류가 이동하므로, 발생하는 전자기장의 방향이 서로 반대가 된다. 즉, 서로 대칭되는 전자기장의 방향으로 인해 전자기장 상쇄 효과가 발생하여 X자형으로 이루어진 도로의 내측 구간(비급전 구간)에서 발생하는 전자기장의 영향을 최소화할 수 있다.

각 전선부분의 일단이 연장되고 구부러져 상기 각 연결부분을 형성할 수 있으므로 또 다른 전선부분과 추가적인 연결이 가능하며, 도로의 길이 방향에 따른 확장이 가능하다.

한편, 온라인 전기자동차의 급전을 위한 페라이트 코어(700)는 각 전선부분의 하부에 구비되어 설치되는 것이 바람직하다.

도5는 본 발명에 따른 온라인 전기자동차용 급전 케이블(10)에서 발생하는 전자기장의 크기와 관련한 시뮬레이션 결과에 대해 도시한 것이다.

시뮬레이션에 사용된 온라인 전기자동차용 급전 케이블(10)은 투자율이 높은 페라이트 코어(700) 내부에 설치하였으며, 고 전류를 적용하였다.

도2에 도시된 기존의 일자형 급전 케이블(20)에서 측정된 전자기장의 세기는 86mG 내지 112mG로 시뮬레이션 결과가 나타난 반면에, 도5를 살펴보면 도로의 중앙으로부터 1.2m 떨어진 곳에서 측정되는 전자기장의 세기가 50mG 내지 96mG로 나타났다.

따라서, 본 발명에 의한 온라인 전기자동차 급전 케이블(10)은 기존의 일자형 급전 케이블(20)에 비해 전자기장의 세기가 감소되는 효과가 있음을 알 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

Claims

일 방향으로 전류가 흐르고 외측에 가깝게 위치한 제1 전선부분;

상기 제1 전선부분의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 또 다른 외측에 가깝게 위치한 제2 전선부분;

상기 제2 전선부분의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 상기 제2 전선부분의 일 측에서 대향하며 또 다른 외측에 가깝게 위치한 제3 전선부분;

상기 제3 전선부분의 전류와 역방향으로 전류가 흐르고, 상기 제1 전선부분의 일 측에서 대향하며 또 다른 외측에 가깝게 위치한 제4 전선부분;

상기 제1 또는 제3 전선부분으로부터 연장되고 구부러져 형성됨에 따라 상기 제1 및 제3 전선부분을 연결하는 제1 연결부분; 및

상기 제2 또는 제4 전선부분으로부터 연장되고 구부러져 형성됨에 따라 상기 제2 및 제4 전선부분을 연결하는 제2 연결부분; 을 포함하고,

상기 제1 및 제2 연결부분은 서로 교차되는 것을 특징으로 하는 급전 케이블.
제1항에 있어서,

상기 각 전선부분의 일단이 연장되고 구부러져 상기 각 연결부분을 형성함에 따라 또 다른 전선부분과 추가적인 연결이 가능한 것을 특징으로 하는

온라인 전기자동차용 급전 케이블.
급전장치에 있어서,

중앙 코어와 상기 중앙 코어 양측의 2개의 외측 코어를 포함하는 적어도 하나의 급전모듈; 및

상기 급전모듈의 중앙 코어와 외측 코어 사이에 위치하는 급전 케이블을 포함하고,

상기 급전 케이블은 상기 급전모듈 사이에서 서로 교차하는 급전장치.