KR101035454B1 - 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템 - Google Patents

전기 자동차의 비접촉 충전 시스템

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조명호
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(주)신한전자
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Abstract

본 발명은 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템은 급전부, 픽업 유닛, 배터리를 포함한다. 급전부는 전기 자동차의 주차 공간에 매설되어 외부로부터 전기를 공급받으며, 픽업 유닛은 전기 자동차에 장착되어 급전부로부터 자기 유도 방식으로 전기를 공급받아 배터리에 저장한다. 이 때 급전부 또는 픽업 유닛 중 적어도 하나를 이동시켜 급전부와 픽업 유닛의 이격 거리를 좁혀 급전 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면 자기 유도 방식으로 전력을 공급하여 충전하므로 전기 자동차를 정해진 공간에 주차하는 것만으로 편리하게 전기 자동차를 충전할 수 있다.

Description

전기 자동차의 비접촉 충전 시스템 {Non-contact charging system for electric automobile}
본 발명은 전기 자동차를 비접촉식으로 충전할 수 있는 충전 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 자동차에 장착되는 픽업 유닛이 외부에서 전기를 공급받는 급전부로부터 자기 유도 방식으로 전기를 공급받아 전기 자동차가 전원에 직접적으로 연결되지 않고서도 충전이 가능한 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에 관한 것이다.
전기 자동차는 새로운 동력 수단으로서 주목받고 있으며, 활발한 연구 결과 이미 상용화 단계에 있다. 전기 에너지는 환경 오염을 유발하는 기존의 화석 연료를 대체할 수 있는 친환경 에너지원이며, 전기 자동차는 이러한 전기를 연료로 사용하기 때문에 매연과 이산화탄소가 거의 발생하지 않는다. 따라서, 전기 자동차는 친환경 동력원으로서 그 역할이 더 커질 것으로 기대된다.
하지만, 전기 자동차의 배터리 용량 및 충전 시간 등에 대한 문제는 전기 자동차의 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 전기 자동차는 보통 전원과 직접 연결되는 접촉식 충전 방식으로 충전 완료까지 약 7시간 정도 소요된다. 이렇게 전기 자동차는 충전하는 데 시간이 오래 걸리는 반면, 한 번 충전으로 운행할 수 있는 거리가 짧다. 따라서, 전기 자동차는 자주 충전을 해주어야 하며, 한번 차량을 운행하기 위해서 많은 시간이 배터리의 충전 시간으로 소요된다. 또한, 전기 자동차를 충전할 수 있는 장소 역시 한정되어 있어, 운전자는 전기 자동차를 충전하기 위해 전기 자동차 충전소를 숙지하고 있어야만 하는 문제점이 있다.
이에 정해진 전기 자동차 충전소를 찾아가야 하는 불편이 없고, 별도로 긴 충전 시간을 할애할 필요가 없는 전기 자동차의 충전 시스템이 요구된다.
본 발명의 목적은 전기 자동차를 전원에 직접적으로 연결할 필요 없이 주차하는 것만으로 충전시킬 수 있는 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 빠른 충전이 가능하여 충전 시간을 줄일 수 있는 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템은 급전부, 픽업 유닛, 배터리를 포함한다. 급전부는 외부로부터 전기를 공급받는다. 픽업 유닛은 급전부와 이격되어 전기 자동차에 장착되며, 급전부로부터 자기 유도 방식으로 전기를 공급받는다. 배터리는 픽업 유닛과 연결되어 전기를 저장한다. 배터리 충전시 급전부 또는 픽업 유닛 중 적어도 하나를 이동시켜 급전부와 픽업 유닛의 이격 거리를 좁힌다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템은 진입 감지 센서, 갭 센서, 구동부를 더 포함한다. 진입 감지 센서는 전기 자동차가 미리 지정된 위치에 진입하였는지 여부를 감지한다. 갭 센서는 급전부와 픽업 유닛 사이의 이격 거리를 감지한다. 구동부는 진입 감지 센서가 전기 자동차의 진입을 감지하면 급전부와 픽업 유닛의 이격 거리가 10mm 이내가 되도록 급전부 또는 픽업 유닛 중 적어도 하나를 이동시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템은 가이드부를 더 포함할 수 있다. 가이드부는 전기 자동차가 미리 지정된 위치에 진입하도록 유도한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에서 급전부는 미앤더(meander) 형상이며, 픽업 유닛은 미앤더 형상인 급전부에 삽입 가능한 복수의 수전판을 구비할 수 있다. 픽업 유닛이 전기를 공급받는 경우 복수의 수전판이 미앤더 형상인 급전부에 삽입되어 교차 배열된다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템은 감지부와 미세 조정부를 더 포함할 수 있다. 감지부는 미앤더 형상인 급전부의 상부와 복수의 수전판의 하부가 서로 마주보는지를 감지한다. 미세 조정부는 미앤더 형상인 급전부의 상부와 복수의 수전판의 하부가 서로 마주보도록 위치시킨 후, 복수의 수전판이 미앤더 형상인 급전부에 삽입 가능하도록 급전부와 픽업 유닛 중 적어도 하나를 이동시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에서 복수의 수전판은 각각 전원 변환부를 통해 배터리와 연결될 수 있다. 전원 변환부는 컨버터와, 역전압 방지 회로 및 밸런싱 회로가 내장된 레귤레이터를 구비한다.
본 발명의 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템은 전기 자동차를 전원에 직접 연결하지 않고 자기 유도 방식으로 충전하기 때문에 전기 자동차를 지정된 공간에 주차하는 것만으로도 전기를 편리하게 충전할 수 있다.
본 발명의 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템은 급전부를 미앤더 형상으로 하여 복수의 수전판에 자기 유도 방식으로 전기를 동시에 공급함으로써, 전기 자동차를 급속으로 충전할 수 있다. 따라서 전기 자동차 충전 시간을 단축하여 전기 자동차를 편리하게 이용할 수 있도록 한다.
도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에서 전기 자동차가 주차 및 충전되는 것을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템이 설치된 전기 자동차의 주차 공간을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 전기 자동차 비접촉 충전 시스템을 이용해 전기 자동차를 충전하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에서 미앤더 형상의 급전부와 복수의 수전판을 구비하는 픽업 유닛을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에서 복수의 컨버터와 레귤레이터를 이용하여 전기를 충전하는 것을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에서 전기 자동차가 주차 및 충전되는 것을 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템이 설치된 전기 자동차의 주차 공간을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 전기 자동차 비접촉 충전 시스템을 이용해 전기 자동차를 충전하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템(100)은 급전부(110), 픽업 유닛(Pick up unit, 120), 배터리(미도시)를 포함한다. 픽업 유닛(120)과 배터리는 전기 자동차(200)의 내부에 장착된다.
급전부(110)는 외부로부터 전기를 공급받는다. 급전부(110)에 공급되는 전기는 교류이며, 교류는 고주파 전력 변환 장치에 의해 고주파 전력으로 변환되어 공급될 수 있다. 고주파 전력은 에너지 효율이 높아 자기 유도 방식으로 전기를 공급하기에 적합하다. 급전부(110)는 전기 자동차용 주차장(300)이나 차고 등과 같이 미리 지정된 공간에 매설될 수 있다. 본 실시예에서는 급전부(110)가 바닥면에 매설되지만, 이에 한정되지 않고, 측벽 등과 같은 공간에 매설될 수도 있다.
급전부(110)의 내부는 리츠 케이블(Litz cable)이 페라이트로 형성된 코어에 권선되어 있는 구조일 수 있다. 리츠 케이블은 지름 0.1mm 정도의 가는 에나멜선 또는 폴리우레탄선 등을 수십 내지 수백 가닥을 각각 1가닥씩 특수한 절연체로 도포하거나 견사(絹絲)로 감은 전선이다. 리츠 케이블은 표면적을 물리적으로 크게 하기 위한 것으로, 전기적으로는 표피 효과를 작게 하여 주파수 특성을 개선한다.
픽업 유닛(120)은 급전부(110)와 이격되어 전기 자동차(200)에 장착되어, 급전부(110)로부터 자기 유도 방식에 의해 전기를 공급받는다. 이를 위해 픽업 유닛(120)에는 코일이 감겨 있다. 본 실시예에서는 픽업 유닛(120)이 전기 자동차(200)의 하부에 장착되지만, 이에 한정되지 않고 전기 자동차(200)의 측면 등에 장착될 수도 있다. 즉, 급전부(110)와 픽업 유닛(120)은 전기 자동차(200)가 주차될 때 서로 대향되도록 매설 및 장착되어야 한다.
급전부(110)에는 갭 센서(130)가 장착될 수 있다. 갭 센서(130)는 급전부(110)와 픽업 유닛(120)의 이격 거리를 감지한다. 갭 센서(130)는 초음파 센서 또는 레이저 센서 등이 될 수 있다. 다른 실시예에서는 픽업 유닛(120)에 갭 센서(130)가 장착될 수도 있다.
구동부(140)는 급전부(110)와 연결되어 급전부(110)의 위치를 변화시킬 수 있다. 이를 위해 구동부(140)는 모터 등을 구비할 수 있다. 본 실시예에서 구동부(140)는 급전부(110)가 매설된 주차장의 바닥면에 설치되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 급전부(110)의 위치에 따라 다양한 위치에 설치될 수 있다. 구동부(140)에 의해 충전시에는 급전부(110)와 픽업 유닛(120)의 이격 거리가 10mm 이내가 되도록 하고, 충전하지 않는 경우에는 급전부(110)를 원래 위치로 이동시킨다. 여기서 급전부(110)와 픽업 유닛(120)의 이격 거리가 반드시 10mm가 되어야 하는 것은 아니지만, 급전부(110)와 픽업 유닛(120)의 이격 거리를 10mm이내로 하는 것이 효율이 뛰어나다. 본 실시예에서 구동부(140)는 급전부(110)와 연결되어 급전부(110)의 위치를 변화시키지만, 다른 실시예에서 구동부(140)는 픽업 유닛(120)과 연결되어 픽업 유닛(120)의 위치를 변화시킬 수 있다.
전기 자동차의 주차 공간(300)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 급전부(110), 가이드부(150), 진입 감지 센서(160)가 설치된다.
가이드부(150)는 진입로(151), 유도부(152), 스토퍼(153)를 구비한다. 진입로(151)는 전기 자동차(200)의 바퀴가 위치하는 부분으로, 바닥면에 홈을 파거나 레일을 설치하여 형성할 수 있다. 운전자는 진입로(151)로 전기 자동차(200)의 바퀴를 진입시킴으로써 주차를 할 수 있다. 본 실시예에서 진입로(151)는 양측에 형성되어 있으나 다른 실시예에서는 일측에만 형성될 수도 있다. 유도부(152)는 진입로(151)의 입구측에 위치하는 것으로, 전기 자동차(200)의 바퀴가 자연스럽게 진입로(151)로 진입되도록 한다. 유도부(152)는 테이퍼(taper) 형상으로 좁아진 끝단이 진입로(151)와 일치하게 된다. 스토퍼(153)는 진입로(151)의 말단에 위치하여, 전기 자동차(200)의 바퀴가 더 이상 진행하지 못하도록 막아준다. 이와 같이 가이드부(150)를 통해 전기 자동차(200)는 일정한 위치에 주차될 수 있으며, 따라서 전기 자동차(200)에 장착된 픽업 유닛(120)이 급전부(110)와 정확하게 마주보게 된다.
진입 감지 센서(160)는 전기 자동차(200)가 미리 지정된 위치에 진입 하였는지 여부를 감지한다. 진입 감지 센서(160)는 적외선 센서 등이 될 수 있다. 본 실시예에서는 정확한 감지를 위해서 진입 감지 센서(160)가 6개이지만, 이에 한정되는 것은 아니고 전기 자동차(200)의 위치를 감지할 수 있을 정도로 배치되면 된다. 진입 감지 센서(160)는 주차 공간(300)의 바닥에 설치되지만, 센서의 종류나 설치 공간의 상황에 따라 주차 공간(300)의 측면에 설치되거나 스토퍼(153) 등에 설치될 수도 있다.
본 발명의 전기 자동차 비접촉 충전 시스템을 이용해 전기 자동차를 충전하는 과정은 도 3은 참고하여 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기 자동차 비접촉 충전 시스템(100)을 이용해 전기 자동차(200)를 충전하기 위해서는 우선 전기 자동차(200)가 지정된 공간으로 진입한다(S310). 지정된 공간은 주차장이나 차고 등이 될 수 있다. 지정된 공간에 진입한 전기 자동차(200)는 바퀴가 가이드부(150)의 유도부(152)에 의해 진입로(151)로 유입되며, 스토퍼(153)가 설치된 위치까지 진입하게 된다.
전기 자동차(200)의 진입 여부는 진입 감지 센서(160)가 감지한다(S320). 진입 감지 센서(160)를 통해 전기 자동차(200)가 일정한 위치에 주차된 것을 감지하면, 급전부(110)와 픽업 유닛(120)은 서로 마주보게 된다.
급전부(110)와 픽업 유닛(120)이 서로 마주보는 상태에서, 구동부(140)는 급전부(110)와 픽업 유닛(120)의 이격 간격을 조정한다(S330). 이 경우 구동부(140)는 급전부(110) 또는 픽업 유닛(120) 중 어느 하나를 이동시키거나, 급전부(110)와 픽업 유닛(120) 모두를 이동시켜 이격 간격을 조정할 수 있다. 급전부(110)와 픽업 유닛(120)의 이격 간격은 10㎜ 이내가 되도록 한다.
급전부(110)와 픽업 유닛(120)의 이격 간격이 10㎜ 이내로 조정되면 자기 유도 방식에 의해 픽업 유닛(120)에 전기가 공급된다. 급전부(110)와 픽업 유닛(120)의 이격 간격이 10㎜ 보다 크면 픽업 유닛(120)에 유도 전류가 잘 발생되지 않아 픽업 유닛(120)이 전기를 제대로 공급받을 수 없다. 픽업 유닛(120)에 공급된 전기는 배터리에 저장된다.
이와 같이 본 발명의 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템(100)을 이용하면 전기 자동차(200)를 지정된 장소에 주차하는 것만으로 전기가 충전될 수 있다. 이 사이 운전자는 별도로 전원을 연결할 필요 없이 용무를 보거나 휴식을 취할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에서 미앤더 형상의 급전부와 복수의 수전판을 구비하는 픽업 유닛을 나타내는 도면이다.
픽업 유닛이 하나의 수전판으로 형성된 경우 유도되는 전류에 한계가 있어 많은 양의 전기를 공급받지 못한다. 많은 양의 전기를 공급받기 위해 픽업 유닛의 크기를 크게 한다면, 전기 자동차의 크기에 비해 픽업 유닛의 크기가 너무 커져 전기 자동차에 장착하기가 어려워지는 문제점이 있다. 따라서 픽업 유닛의 크기를 무조건 크게 할 수는 없다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 급전부(410)를 미앤더(meander) 형상으로 형성하고, 픽업 유닛(420)이 복수의 수전판(421)을 구비할 수 있다. 복수의 수전판(421)에는 각각 코일이 감겨 있다. 미앤더 형상인 급전부(410)는 복수의 골(valley)과 산(ridge)으로 이루어져 있다. 이 경우 급전부(410)에는 미앤더 형상의 길이(L1) 방향으로 복수의 리츠 케이블(411)이 내장된다.
충전시 픽업 유닛(420)에 구비된 복수의 수전판(421)이 미앤더 형상인 급전부(410)에 삽입되어 교차 배열된다. 보다 정확하게는 복수의 수전판(421)은 미앤더 형상인 급전부(410)의 골에 삽입된다. 복수의 수전판(421)이 미앤더 형상인 급전부(410)에 용이하게 삽입되도록 하기 위해서, 미앤더 형상인 급전부(410)의 길이(L1)를 수전판(421)의 길이(L2)보다 더 길게 형성하는 것이 바람직하다. 또한 미앤더 형상인 급전부(410)의 골의 개수가 수전판(421)의 개수보다 많으면 수전판(421)이 급전부(410)에 보다 쉽게 삽입될 수 있다.
복수의 수전판(421)이 미앤더 형상인 급전부(410)에 삽입되어 교차 배열되는 경우에도 수전판(421)과 급전부(410)의 골과의 이격 거리는 10㎜ 이내가 되도록 한다. 이를 위해 미앤더 형상인 급전부(410)의 골의 폭(W)은 수전판(421)의 두께보다 20㎜ 이내의 차로 커야한다.
이와 같이 복수의 수전판(421)이 미앤더 형상인 급전부(410)에 삽입되어 교차 배열되어 전기를 공급받는 경우, 복수의 수전판(421)에서 동시에 전기를 공급받으므로 많은 양의 전기를 빠른 시간에 공급받을 수 있다. 따라서 전기 자동차의 급속 충전이 가능하다. 또한 급전부(410)가 미앤더 형상이므로 좁은 공간에도 설치가 가능하여 전기 자동차의 공간 효율성을 높일 수 있다.
또한 다른 실시예에서는 픽업 유닛(420)이 많은 전기를 동시에 공급받도록 하기 위해, 급전부(410)와 수전판(421)이 마주보는 면적을 크게 하거나, 급전부(410)를 더 많은 골이 구비한 미앤더 형상으로 형성하고 수전판(421)의 개수를 늘릴 수 있다. 급전부(410)와 수전판(421)이 마주보는 면적을 크게 하기 위해서는 급전부(410)의 높이(H1)와 수전판(421)의 높이(H2)를 크게 할 수 있다.
급전부(410)가 미앤더 형상으로 형성되고 픽업 유닛(420)이 복수의 수전판(421)을 구비하는 경우에도, 전기 자동차가 가이드부를 따라 주차하는 경우에는 픽업 유닛(420)의 복수의 수전판(421)이 미앤더 형상인 급전부(410)의 골에 자연스럽게 삽입될 수도 있다. 그러나, 수전판(421)과 급전부(410)의 골과의 이격 거리는 10㎜ 이내인 점을 고려할 때, 급전부(410)와 픽업 유닛(420)을 마주도록 위치시킨 후 미세 조정을 하여 픽업 유닛(420)의 수전판(421)을 급전부(410)에 삽입하는 것이 바람직하다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템(400)은 감지부(412, 422)와 미세 조정부(430)를 더 포함할 수 있다. 감지부(412, 422)는 미앤더 형상인 급전부(410)의 상부와 복수의 수전판(421)의 하부가 서로 마주보는지를 감지한다. 본 실시예에서 감지부(412, 422)는 미앤더 형상인 급전부(410)의 상부에 설치된 발광부(412)와 복수의 수전판(421)의 하부에 설치된 수광부(422)를 구비하는 광센서이지만, 이에 한정되지 않고 다양한 종류의 센서가 될 수 있다. 또한 발광부(412)와 수광부(422)의 설치 위치가 서로 반대가 될 수도 있다. 급전부(410)에 설치된 발광부(412)가 빛을 방출하면 픽업 유닛(420)에 설치된 수광부에서 이를 감지함으로써, 급전부(410)와 복수의 수전판(421)이 서로 마주보는지를 감지한다.
미세 조정부(430)는 픽업 유닛(420)에 설치되어, 픽업 유닛(420)을 길이 방향 및 폭 방향으로 이동시키며, 회전 이동시키는 것도 가능하다. 다른 실시예에서는 미세 조정부(430)가 급전부(410)에 설치될 수도 있다.
전기 자동차가 가이드부를 따라 주차하는 경우에는 급전부(410)와 픽업 유닛(420)은 서로 마주보며 위치하게 된다. 이 때 감지부(412, 422)가 미앤더 형상인 급전부(410)의 상부와 복수의 수전판(421)의 하부가 서로 마주보는지를 감지한다. 미앤더 형상인 급전부(410)의 상부와 복수의 수전판(421)의 하부가 서로 마주보지 않는 경우에는 미세 조정부(430)가 픽업 유닛(420)을 이동시켜 급전부(410)의 상부와 복수의 수전판(421)의 하부가 서로 마주보도록 한다. 이 경우 미세 조정부(430)는 픽업 유닛(420)을 회전시키면서 수광부(422)가 발광부(412)에서 방출된 빛을 가장 많이 감지하는 위치를 찾고, 픽업 유닛(420)을 길이 방향 및 폭 방향으로 이동시키면서 수광부(422)가 발광부(412)에서 방출된 빛을 가장 많이 감지하는 위치를 찾는다. 이 위치가 미앤더 형상인 급전부(410)의 상부와 복수의 수전판(421)의 하부가 서로 마주보는 위치가 된다.
이 후, 미세 조정부(430)는 픽업 유닛(420)을 폭 방향으로 미앤더 형상인 급전부(410)의 골의 폭(W)의 절반만큼 이동시킨다. 이러한 이동을 통해 픽업 유닛(420)의 복수의 수전판(421)이 급전부(410)에 삽입될 수 있다.
미세 조정부(430)에서 미세 조정이 완료되면, 구동부는 급전부(410) 또는 픽업 유닛(420) 중 적어도 하나를 이동시켜 복수의 수전판(421)이 급전부(410)에 삽입되도록 한다. 미세 조정부(430)와 구동부는 별개의 독립된 구성일 수도 있고, 일체로 형성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템에서 복수의 컨버터와 레귤레이터를 이용하여 전기를 충전하는 것을 나타내는 도면이다.
일반적으로 교류를 이용해 배터리에 충전하는 경우, 인버터(inverter)를 통해 교류를 직류로 변환하고 레귤레이터(regulator)를 통해 변동이 있는 직류 전압을 일정하게 만들어 준다. 그러나 도 4에서와 같이, 급전부를 미앤더 형상으로 형성하고 복수의 수전판에서 동시에 전기를 공급받는 경우에는 각각의 수전판에서 발생되는 전압이 동일하지 않을 수 있다. 따라서 복수의 수전판을 통해 공급받는 전기를 하나의 인버터와 하나의 레귤레이터를 이용해 배터리에 충전하기가 곤란하다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 복수의 수전판(421)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각 전원 변환부(440)를 통해 배터리(450)와 연결될 수 있다. 전원 변환부(440)는 컨버터(441)와 레귤레이터(442)를 구비하며, 레귤레이터(442)에는 역전압 방지 회로(443)와 밸런싱 회로(444)가 내장된다. 복수의 수전판(421)이 각각 독립적인 전원 변환부(440)를 통해 배터리(450)와 연결되므로, 각각의 수전판(421)에서 발생되는 전압에 다소 차이가 있어도 충전에 문제가 발생되지 않는다.
다만, 작은 용량의 레귤레이터(442)를 여러 개 모아서 충전하는 경우, 각각의 레귤레이터(442) 사이에 전압차가 생기면 전압이 낮은 레귤레이터는 자신의 전압을 잃어버리고 동작이 중단된다. 이를 방지하기 위해 각각의 레귤레이터(442)에는 역전압 방지 회로(443)가 내장된다. 역전압 방지 회로(443)는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한 각각의 레귤레이터(442) 사이의 전압차가 발생하는 것을 방지하기 위해 각각의 레귤레이터(442)에는 각 레귤레이터(442) 사이의 전압의 균형을 맞춰주는 밸런싱 회로(444)가 내장된다. 이와 같이 레귤레이터(442)에 역전압 방지 회로(443)와 밸런싱 회로(444)가 내장됨으로써, 복수의 수전판(421)에서 동시에 전기를 공급받는 경우에도 문제없이 배터리(450)에 충전할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템은 전기로만 구동되는 자동차 뿐만 아니라 플러그인 하이브리드(Plug-In Type Hybrid Car) 등에도 적용이 가능하다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100, 400 : 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템
110, 410 : 급전부 120, 420 : 픽업 유닛
130 : 갭 센서 140 : 구동부
150 : 가이드부 160 : 진입 감지 센서
200 : 전기 자동차 300 : 주차 공간
421 : 수전판 430 : 미세 조정부
440 : 전원 변환부 441 : 컨버터
442 : 레귤레이터 443 : 역전압 방지 회로
444 : 밸런싱 회로 450 : 배터리

Claims (6)

  1. 미앤더 형상이며, 외부로부터 전기가 공급되는 급전부;
    상기 급전부와 이격되어 전기 자동차에 장착되며, 상기 미앤더 형상인 급전부에 삽입 가능한 복수의 수전판을 구비하는 픽업 유닛; 및
    상기 픽업 유닛과 연결되어 전기를 저장하는 배터리;를 포함하고,
    상기 배터리 충전시 상기 급전부 또는 상기 픽업 유닛 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 급전부와 상기 픽업 유닛의 이격 거리를 좁힘으로써 상기 복수의 수전판이 상기 미앤더 형상인 급전부에 삽입되어 교차 배열되면서 상기 픽업 유닛이 상기 급전부로부터 자기 유도 방식으로 전기를 공급받는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    전기 자동차가 미리 지정된 위치에 진입하였는지 여부를 감지하는 진입 감지 센서;
    상기 급전부와 상기 픽업 유닛의 이격 거리를 감지하는 갭 센서; 및
    상기 진입 감지 센서가 전기 자동차의 진입을 감지하면 상기 급전부와 상기 픽업 유닛의 이격 거리가 10mm 이내가 되도록 상기 급전부 또는 상기 픽업 유닛 중 적어도 하나를 이동시키는 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    전기 자동차가 미리 지정된 위치에 진입하도록 유도하는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미앤더 형상인 급전부의 상부와 상기 복수의 수전판의 하부가 서로 마주보는지를 감지하는 감지부; 및
    상기 미앤더 형상인 급전부의 상부와 상기 복수의 수전판의 하부가 서로 마주보도록 위치시킨 후, 상기 복수의 수전판이 상기 미앤더 형상인 급전부에 삽입 가능하도록 상기 급전부와 상기 픽업 유닛 중 적어도 하나를 이동시키는 미세 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수전판은 각각 전원 변환부를 통해 상기 배터리와 연결되며,
    상기 전원 변환부는 컨버터와, 역전압 방지 회로 및 밸런싱 회로가 내장된 레귤레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 비접촉 충전 시스템.
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