KR20120011726A - 전기자동차용 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차용 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1차 코일이 지면 및 차체에 대하여 수평을 유지하는 동시에 예각 범위 내에서 각회전 가능하게 설치되어, 배터리에 대한 충전이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 전기자동차용 충전장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 충전소의 지면으로부터 1차 코일을 예각 범위 내에서 각회전시키며 승하강 가능하게 설치하여, 차량이 1차 코일쪽으로 이동하는 동시에 1차 코일이 예각 범위 내에서 자동으로 승강하여 차체의 2차 코일에 정확하게 접촉되도록 함으로써, 배터리의 충전효율을 향상시킬 수 있고, 전자파 발산 등을 방지할 수 있는 전기자동차용 충전장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

전기자동차용 충전장치{Charging device for electric vehicle}

본 발명은 전기자동차용 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1차 코일이 지면 및 차체에 대하여 수평을 유지하는 동시에 예각 범위 내에서 회동 가능하게 설치되어, 배터리에 대한 충전이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 전기자동차용 충전장치에 관한 것이다.

전기자동차는 기본적으로 차량을 구동시키기 위한 구동모터와, 구동모터에 전력을 공급하는 배터리를 탑재하여, 연비 절감 및 소음 저감 등을 도모할 수 있는 차량을 말한다.

전기자동차의 배터리를 충전하기 위한 다양한 충전 방식이 이용되고 있는데, 대표적으로 충전소에 설치된 충전기의 케이블을 차량에 직접 연결하여 충전하는 플러그 인 방식과, 충전소측의 1차 코일과 차체측의 2차 코일에 의해 발생하는 전자유도현상을 이용하는 비접촉 또는 접촉식 충전방식 등을 들 수 있다.

상기 비접촉 또는 접촉식 충전방식은, 1차 코일을 충전소 지면에 설치하고, 1차 코일에 대하여 비접촉 또는 접촉 가능하게 이동하는 2차 코일을 차량의 저부 소정 위치에 설치하여, 상기 1차 및 2차 코일 사이에서 발생하는 전자유도현상을 이용하여 차량내 탑재된 배터리를 충전하게 된다.

상기와 같은 비접촉식 충전방식은 1차 코일과 2차 코일의 거리가 가까우면 충전효율은 높아지지만, 거리가 멀어지면 멀어질수록 충전효율은 낮아지므로, 충전효율을 감안하면 1차 및 2차 코일을 접촉시키는 접촉식 충전방식이 좀 더 유리하다.

종래기술의 일례로서, 일본특개평9-215211에는 모터(42)가 내장된 바디(40)와, 바디(40)내에 설치되어 모터(42)의 구동력에 의하여 수직방향을 따라 상승 또는 하강 운동하는 링크 타입의 펜터그래프(43,pantograph)와, 펜터그래프(43)의 상단에 장착된 원판형 1차 코일(10)을 포함하는 전기자동차용 충전시스템이 개시되어 있다(도 9 참조).

따라서, 전기자동차가 충전을 위하여 1차 코일쪽으로 주행하여, 차체 저부에 설치된 2차 코일이 1차 코일의 바로 위쪽에 위치하도록 한 후, 모터(42)의 구동에 의하여 펜터그래프(43)가 수직 상승하는 동시에 펜터그래프(43)에 장착된 1차 코일(10)이 2차 코일에 밀착되도록 함으로써, 1차 및 2차 코일 사이에서 발생하는 전자유도현상에 의하여 차량내 탑재된 배터리의 충전이 이루어진다.

그러나, 전기자동차의 종류에 따라, 그 최저 지상고가 각각 다르고, 차량의 저부에 설치된 2차 코일의 위치(지상으로부터의 높이)도 차종별로 차이가 생기게 되므로, 이에 1차 코일의 위쪽에 2차 코일이 위치되도록 하는 차량의 정밀한 주행 조절이 필요한 불편함이 있다.

또한, 차체측 2차 코일과 지면에 설치된 1차 코일이 정확하게 일치하지 않아 틈새공간 등이 발생하면 충전 효율이 떨어지게 되고, 1차 및 2차 코일간의 틈새로 충전시의 전자파 등이 발산되어 인체나 차체의 각종 기기들에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 충전소의 지면에 설치되는 1차 코일을 예각 범위 내에서 승하강 가능하게 설치하여, 차량이 1차 코일쪽으로 이동하는 동시에 1차 코일이 예각 범위 내에서 자동으로 승강하여 차체의 2차 코일에 정확하게 접촉되도록 함으로써, 배터리의 충전효율을 향상시킬 수 있고, 전자파 발산 등을 방지할 수 있는 전기자동차용 충전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 차체의 저면에 설치되는 2차 코일과; 충전소의 지면에 예각 범위 내에서 승강 또는 하강 가능하게 설치되는 1차 코일과; 1차 코일쪽으로 진입하는 차량을 충전 위치에서 정지시키는 스토퍼 수단과; 상기 스토퍼 수단과 연동하면서 1차 코일을 예각 범위 내에서 승강 또는 하강시켜 2차 코일에 접촉 또는 분리되게 하는 승하강 수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치를 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 스토퍼 수단은: 지면에 설치되는 한 쌍의 레일과; 상기 레일에 전후진 가능하게 설치되어 차량의 타이어를 스토핑하는 가동스토퍼; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 일 구현예로서, 상기 레일의 전단 및 후단끝에는 가동스토퍼를 스토핑하는 고정단이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예에 따른 스토퍼 수단은: 지면에 고정 설치되는 고정스토퍼와; 차량의 타이어를 스토핑하면서 고정스토퍼까지 구름 가능하도록 저면에 바퀴가 장착된 가동스토퍼; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 승하강 수단은: 가동스토퍼의 배면에 힌지 연결되는 샤프트와; 전단은 샤프트에 연결되고 후단은 1차 코일과 연결되는 탄성체와; 지면에 고정 설치되는 링크플레이트와; 상단은 1차 코일의 양측면에 힌지 고정되고, 하단은 링크플레이트에 힌지 고정되는 한 쌍의 링크; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 전기자동차의 배터리 충전을 위하여 해당 차량이 1차 코일쪽으로 진입할 때, 1차 코일이 예각 범위 내에서 각회전하며 승강하여 차체측의 2차 코일에 자동으로 밀착되도록 함으로써, 1차 및 2차 코일간의 정확한 밀착에 따라 충전효율을 향상시킬 수 있고, 전자파 발산을 억제시킬 수 있다.

또한, 차종별로 2차 코일의 높이가 서로 다르더라도, 1차 코일이 자동으로 승강하여 2차 코일에 밀착됨에 따라, 어떠한 차종의 2차 코일에 대해서도 1차 코일을 용이하게 밀착시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치의 일 실시예를 나타내는 평면도,
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치의 일 실시예에 따른 구성 및 그 작동 흐름을 설명하는 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치의 다른 실시예를 나타내는 평면도,
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치의 다른 실시예에 따른 구성 및 그 작동 흐름을 설명하는 측면도,
도 9는 종래의 전기자동차용 충전장치를 나타내는 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

전기자동차에 탑재된 배터리의 충전을 위하여, 서로 밀착되는 차체측의 2차 코일과 지면에 설치된 1차 코일간의 틈새를 가능한 없애주는 것이 충전 효율면에서 유리하고, 또한 1차 및 2차 코일간의 틈새로 빠져나가는 전자파를 줄여 인체나 차체의 각종 기기들이 전자파 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 본 발명은 차량이 충전소에 진입하는 동시에 정지하면서 수평상태로 배열된 1차 코일이 예각 범위 내에서 회전하여 자동 승강함으로써, 차체의 2차 코일에 정확하게 밀착되어 배터리 충전이 이루어지고, 충전 완료후 1차 코일이 자중에 의하여 자동으로 본래 위치로 하강하는 전기자동차용 충전장치를 제공하고자 한 것이다.

본 발명에 따르면, 도 1 내지 도 8에서 보듯이 충전소의 지면에 1차 코일(100)이 설치되되, 스토퍼수단(300) 및 승하강수단(400)에 의하여 예각 범위 내에서 각회전하며 승강 또는 하강 가능하게 설치된다.

즉, 충전소의 지면으로부터 승하강수단(400)에 의하여 승강 또는 하강 가능하게 설치되는 1차 코일(100)을 향하여 차량이 진입하면, 차량의 타이어(304)를 스토퍼수단(300)에서 차단하며 정지시키는 동시에 스토퍼수단(300)과 연동하는 승하강수단(400)에 의하여 1차 코일(100)이 차체측의 2차 코일(200)을 향해 승강하여 밀착됨에 따라 충전이 이루어지고, 반대로 충전 완료된 차량이 빠져나오게 되면 1차코일(100)은 자중에 의하여 승하강수단(400)과 함께 본래 위치로 하강하게 된다.

상기 승하강 수단(400)은 스토퍼수단(300)과 연동하여 1차 코일(100)을 승강 또는 하강시키는 수단으로서, 1차 코일(100)을 전방으로 당겨주기 위한 샤프트(402) 및 탄성체(404)와, 1차 코일(100)을 예각 범위 내에서 각회전시키는 링크플레이트(406) 및 링크(408) 등을 포함하여 구성된다.

상기 샤프트(402)의 전단은 스토퍼수단(300)의 가동스토퍼(306,320)의 배면에 힌지 연결되고, 샤프트(403)의 후단에는 탄성체(404)가 연결된다.

이때, 상기 탄성체(404)는 스프링, 러버(rubber), 실리콘(silicon) 등을 사용할 수 있으며, 이 탄성체(404)의 후단은 1차 코일(100)의 전단부에 힌지 연결된다.

또한, 상기 1차 코일(100)의 양측면에는 한 쌍의 링크(408)의 상단이 나란히 장착되고, 그 하단은 지면에 고정 설치되는 링크플레이트(406)에 힌지 고정되는 바, 이 한 쌍의 링크(408)는 링크플레이트(406)의 힌지 고정점을 중심으로 예각 범위 내에서 각회전을 하면서 1차 코일(100)을 승강 또는 하강시키는 역할을 하게 된다.

상기 스토퍼수단(300)은 충전소로 진입하는 차량의 타이어(304)를 차단하며 정지시키는 역할을 하는 바, 아래의 두 가지 실시예로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼 수단(300)은 지면에 별도의 레일을 설치하지 않고, 가동스토퍼(306)의 저면에 전후진 이송 가능하게 바퀴(322)를 장착하고, 가동스토퍼(306)의 전진 이송 거리를 한정하기 위한 고정스토퍼(310)를 지면에 고정 설치한 점에 특징이 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 스토퍼 수단(300)은 지면에 설치되는 한 쌍의 레일(302)과, 이 레일(302)에 따라 전후진 가능하게 설치되는 가동스토퍼(306)로 구성된다.

보다 상세하게는, 상기 레일(302)은 차량의 진입방향을 따라 길게 배열되는 동시에 폭방향을 따라 소정의 거리를 유지하며 설치되고, 상기 가동스토퍼(306)는 레일(302)내에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되며, 가동스토퍼(306)의 후단부는 타이어(304)의 하단에 밀착되도록 쐐기 형상으로 형성된다.

이때, 상기 레일(302)의 전단 및 후단끝에는 가동스토퍼(306)의 전진 및 후딘 이동 거리를 한정하기 위한 고정단(308)이 일체로 돌출 형성된다.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 전기자동차용 충전장치의 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2 내지 도 4는 일 실시예에 따른 스토퍼수단이 적용된 충전장치의 작동 흐름을 나타낸다.

전기자동차가 충전소에 진입하면, 앞쪽 타이어(304)가 가동스토퍼(306)를 밀게 되고, 동시에 가동스토퍼(306)는 그 후단의 쐐기부가 타이어(304)를 받쳐주는 동시에 전방으로 밀리게 된다.

이와 동시에, 상기 가동스토퍼(306)는 그 저면에 장착된 바퀴(322)의 구름에 의하여 전진한 후, 지면에 고정된 고정스토퍼(310)에 닿아 정지하게 되며, 이때 차량도 정지되는 상태가 된다.

연이어, 상기 가동스토퍼(306)가 전진함에 따라 샤프트(402)가 당겨지게 되고, 동시에 탄성체(404)가 인장되면서 1차 코일(100)을 당겨주게 된다.

이와 함께, 상기 1차 코일(100)이 전방으로 당겨짐에 따라, 링크플레이트(406)에 고정된 링크(408)의 하단 힌지점을 중심으로 링크(408)가 전방을 향하여 각회전을 하게 되고, 이에 링크(408)의 전방 각회전 운동에 의하여 1차 코일(100)이 예각 범위 내에서 각회전을 하며 승강하여 차체측의 2차 코일(200)에 자동으로 밀착되는 상태가 된다.

따라서, 충전소측의 1차 코일과 차체측의 2차 코일이 밀착됨에 따라, 전자유도현상에 의한 배터리 충전이 이루어진다.

이렇게 배터리 충전이 이루어진 차량이 빠져나가게 되면, 탄성체(404)의 탄성복원력에 의하여 가동스토퍼(306)가 본래 위치로 복귀되는 동시에 1차 코일(100)이 자중에 의하여 링크(408)를 접혀지게 하면서 본래 위치로 하강하게 된다.

한편, 차체측의 2차 코일 위치가 통상의 차종보다 낮은 경우, 가동스토퍼(306)의 이동에 의하여 1차 코일이 보다 빨리 2차 코일에 닿게 되면, 1차 및 2차 코일이 서로 부정확하게 밀착되거나 링크 기구 등이 파손될 우려가 있다.

이러한 점을 방지하기 위하여, 상기 샤프트(402)에 스프링과 같은 탄성체(404)를 장착시킨 것이다.

즉, 샤프트(402)에 일정 이상의 장력이 작용했을 때, 탄성체(404)가 인장되면서 1차 코일(100) 및 링크(408) 기구에 필요 이상의 힘이 인가되지 않게 함으로써, 1차 코일(100)의 부드러운 승강을 유도하면서 링크 기구의 파손을 방지할 수 있다.

첨부한 도 6 내지 도 8은 다른 실시예에 따른 스토퍼수단이 적용된 충전장치의 작동 흐름을 나타낸다.

마찬가지로, 전기자동차가 충전소에 진입하면, 앞쪽 타이어(304)가 가동스토퍼(306)를 밀게 되고, 동시에 가동스토퍼(306)는 그 후단의 쐐기부가 타이어(304)를 받쳐주는 레일(302)을 따라 전방으로 밀리게 된다.

이와 동시에, 상기 가동스토퍼(306)가 레일(302)을 따라 전진한 후, 레일(302)의 앞쪽 끝에 일체로 된 고정단(308)에 닿아 정지하게 되며, 이때 차량도 정지되는 상태가 된다.

연이어, 상기와 같이 가동스토퍼(306)가 레일(302)을 따라 전진할 때 샤프트(402)가 당겨지게 되고, 동시에 탄성체(404)가 인장되면서 1차 코일(100)을 당겨주게 된다.

이어서, 일 실시예와 마찬가지로 링크플레이트(406)에 고정된 링크(408)의 하단 힌지점을 중심으로 링크(408)가 전방을 향하여 각회전을 하게 되고, 이에 링크(408)의 전방 각회전 운동에 의하여 수평상태로 있는 1차 코일(100)이 예각 범위 내에서 각회전을 하며 승강하여 차체측의 2차 코일(200)에 자동으로 밀착되는 상태가 된다.

따라서, 충전소측의 1차 코일과 차체측의 2차 코일이 밀착됨에 따라, 전자유도현상에 의한 배터리 충전이 이루어진다.

마찬가지로, 배터리 충전이 이루어진 차량이 빠져나가게 되면, 탄성체(404)의 탄성복원력에 의하여 가동스토퍼(306)가 레일(302)을 따라 본래 위치로 복귀되는 동시에 1차 코일(100)이 자중에 의하여 링크(408)를 접혀지게 하면서 본래 위치로 하강하게 된다.

100 : 1차 코일 200 : 2차 코일
300 : 스토퍼 수단 302 : 레일
304 : 타이어 306 : 가동스토퍼
308 : 고정단 310 : 고정스토퍼
312 : 바퀴 400 : 승하강 수단
402 : 샤프트 404 : 탄성체
406 : 링크플레이트 408 : 링크

Claims (5)

1. 차체의 저면에 설치되는 2차 코일(200)과;
   승하강수단(400)에 의하여 예각 범위 내에서 각회전하며 승강 또는 하강 가능하게 설치되는 1차 코일(100)과;
   1차 코일(100)쪽으로 진입하는 차량을 충전 위치에서 정지시키는 스토퍼 수단(300)과;
   상기 스토퍼 수단(300)과 연동하면서 1차 코일(100)을 예각 범위 내에서 각회전시키며 승강 또는 하강시켜 2차 코일(200)에 접촉 또는 분리되게 하는 승하강 수단(400);
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스토퍼 수단(300)은:
   지면에 설치되는 한 쌍의 레일(302)과;
   상기 레일(302)에 전후진 가능하게 설치되어 차량의 타이어(304)를 받쳐주는 가동스토퍼(306);
   로 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 레일(302)의 전단 및 후단끝에는 가동스토퍼(306)를 받쳐주는 고정단(308)이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 스토퍼 수단(300)은:
   지면에 고정 설치되는 고정스토퍼(310)와;
   차량의 타이어(304)를 받쳐주면서 고정스토퍼(310)까지 구름 가능하도록 저면에 바퀴(312)가 장착된 가동스토퍼(306);
   로 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 승하강 수단(400)은:
   가동스토퍼(306)의 배면에 힌지 연결되는 샤프트(402)와;
   전단은 샤프트(402)에 힌지 연결되고 후단은 1차 코일(100)과 연결되는 탄성체(404)와;
   지면에 고정 설치되는 링크플레이트(406)와;
   상단은 1차 코일(100)의 양측면에 힌지 고정되고, 하단은 링크플레이트(406)에 힌지 고정되는 한 쌍의 링크(408);
   로 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.

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