초록 ▼

본 발명에 따른 전기차 무선 충전 장치는 주차 라인 안쪽 바닥 중앙에 파여진 코일 설치 공간부와; 상기 코일 설치 공간부 밑면에 설치되고 윗면에 무선 충전용 급전 코일이 얹혀지는 코일 지지대; 전기 자동차가 주차 라인 안으로 진입하여 전기 자동차 바닥에 설치된 수전 코일과 상하 높이 방향으로 마주보게 되었을 때 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 수전 코일에 유도 기전력을 발생시키는 무선 충전용 급전 코일; 상기 코일 설치 공간부의 측부 둘레면에 부착되어 상기 무선 충전용 급전 코일로부터 발생된 전자파를 차폐하고 코일

본 발명에 따른 전기차 무선 충전 장치는 주차 라인 안쪽 바닥 중앙에 파여진 코일 설치 공간부와; 상기 코일 설치 공간부 밑면에 설치되고 윗면에 무선 충전용 급전 코일이 얹혀지는 코일 지지대; 전기 자동차가 주차 라인 안으로 진입하여 전기 자동차 바닥에 설치된 수전 코일과 상하 높이 방향으로 마주보게 되었을 때 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 수전 코일에 유도 기전력을 발생시키는 무선 충전용 급전 코일; 상기 코일 설치 공간부의 측부 둘레면에 부착되어 상기 무선 충전용 급전 코일로부터 발생된 전자파를 차폐하고 코일 설치 공간부의 바깥에서 코일 설치 공간부의 안쪽으로 인입되는 외부 전자파를 차폐하는 전자파 차단막; 상기 주차 라인 안 주차 블럭 상에 장착되고 주차 라인 안으로 주차를 시도하는 전기 자동차를 감지하는 차량 감지부; 및 상기 차량 감지부를 통해 주차 라인 안으로 주차를 시도하는 전기 자동차가 감지되었을 때 상기 무선 충전용 급전 코일의 양끝단에 전기를 공급하는 전원 공급 수단으로 이루어져, 주차 라인 안으로 전기 자동차가 진입하면, 전원 공급 수단이 차량 감지부를 이용하여 전기 자동차를 감지한 다음 무선 충전용 급전 코일에 전류를 공급하고, 상기 무선 충전용 급전 코일은 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 전기차 바닥에 설치된 수전 코일에 유도 기전력을 발생시키며, 상기 전기 자동차는 수전 코일로부터 발생된 유도 기전력을 이용하여 전기 자동차 배터리를 충전한다.

대표청구항 ▼

주차 라인 안쪽 바닥 중앙에 파여진 코일 설치 공간부(1)와; 상기 코일 설치 공간부(1) 밑면에 설치되고 윗면에 무선 충전용 급전 코일(3)이 얹혀지는 코일 지지대(5);전기 자동차가 주차 라인 안으로 진입하여 전기 자동차 바닥에 설치된 수전 코일과 상하 높이 방향으로 마주보게 되었을 때 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 수전 코일에 유도 기전력을 발생시키는 무선 충전용 급전 코일(3); 상기 코일 설치 공간부(1)의 측부 둘레면에 부착되어 상기 무선 충전용 급전 코일(3)로부터 발생된 전자파를 차폐하고 코일 설치

주차 라인 안쪽 바닥 중앙에 파여진 코일 설치 공간부(1)와; 상기 코일 설치 공간부(1) 밑면에 설치되고 윗면에 무선 충전용 급전 코일(3)이 얹혀지는 코일 지지대(5);전기 자동차가 주차 라인 안으로 진입하여 전기 자동차 바닥에 설치된 수전 코일과 상하 높이 방향으로 마주보게 되었을 때 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 수전 코일에 유도 기전력을 발생시키는 무선 충전용 급전 코일(3); 상기 코일 설치 공간부(1)의 측부 둘레면에 부착되어 상기 무선 충전용 급전 코일(3)로부터 발생된 전자파를 차폐하고 코일 설치 공간부(1)의 바깥에서 코일 설치 공간부(1)의 안쪽으로 인입되는 외부 전자파를 차폐하는 전자파 차단막(7);상기 주차 라인 안 주차 블럭(9) 상에 장착되고 주차 라인 안으로 주차를 시도하는 전기 자동차를 감지하는 차량 감지부(11);및 상기 차량 감지부(11)를 통해 주차 라인 안으로 주차를 시도하는 전기 자동차가 감지되었을 때 상기 무선 충전용 급전 코일(3)의 양끝단에 전기를 공급하는 전원 공급 수단(13)으로 이루어져,주차 라인 안으로 전기 자동차가 진입하면, 전원 공급 수단(13)이 차량 감지부(11)를 이용하여 전기 자동차를 감지한 다음 무선 충전용 급전 코일(3)에 전류를 공급하고, 상기 무선 충전용 급전 코일(3)은 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 전기차 바닥에 설치된 수전 코일에 유도 기전력을 발생시키며, 상기 전기 자동차는 수전 코일로부터 발생된 유도 기전력을 이용하여 전기 자동차 배터리를 충전하고,상기 무선 충전용 급전 코일(3)은 하부에서 상부로 갈수록 회전 반경이 점차 크게 권선되는 형태로서 바깥 측면의 각도는 무선 충전용 급전 코일(3)로부터 발생된 자속을 수전 코일의 중앙으로 집중시키고,상기 무선 충전용 급전 코일(3)은 단일선 또는 복도체가 권선되며,상기 무선 충전용 급전 코일(3)과 맞닿는 코일 지지대(5)는 상기 무선 충전용 급전 코일(3)의 각 레이어(Layer)층 바깥면과 마주 접하도록 계단 형태로 가공되고, 상기 무선 충전용 급전 코일(3)과 코일 지지대(5)가 마주 접하는 접합면에는 무선 충전용 급전 코일(3)로부터 발생된 열을 방출하기 위한 방열판(15)이 설치되며,상기 주차 블럭(9)은 주차 라인 안쪽 후방에 2개가 설치되고, 상기 차량 감지부(11)는 각 주차 블럭(9)에 설치되며, 상기 전원 공급 수단(13)은 전기 자동차의 양쪽 두 바퀴가 각 주차 블럭(9)에 설치된 차량 감지부(11)에 의해 모두 감지되었을 때 무선 충전용 급전 코일(3)에 전류를 공급하고,상기 차량 감지부(11)는 주차 라인 안으로 진입하는 전기 자동차 방향으로 초음파를 발사하는 초음파 발신부(17)와; 상기 전기 자동차로부터 반사되어 돌아오는 반사 초음파를 수신하는 초음파 수신부(19); 및 초음파 속도와, 초음파 발신부(17)로부터 초음파가 발사된 다음 초음파 수신부(19)로 수신되기까지의 시간을 이용하여 주차 블럭(9)과 전기 자동차 사이의 이격 거리를 계산하는 이격 거리 계산부(21)로 이루어지고,상기 초음파 발신부(17)는 초음파 펄스(Pulse) 신호를 발생하는 초음파 펄스 발생부(23)와; 상기 초음파 펄스 발생부(23)로부터 입력된 초음파 펄스 신호를 증폭하는 송신측 신호 증폭부(25); 및 상기 송신측 신호 증폭부(25)로부터 초음파 펄스 신호를 입력받아 주차 라인 안으로 진입하는 전기 자동차 방향으로 초음파를 발사하는 초음파 발신기(27)로 이루어지며,상기 초음파 수신부(19)는 전기 자동차로부터 반사되어 돌아오는 반사 초음파를 입력받아 입력된 반사 초음파를 초음파 전기 신호로 변환 출력하는 초음파 수신기(29)와;상기 초음파 수신기(29)로부터 수신된 초음파 전기 신호를 증폭하는 수신측 신호 증폭부(31);상기 수신측 신호 증폭부(31)로부터 출력되는 신호 중 초음파 전기 신호는 통과시키는 반면, 초음파 전기 신호 이외의 신호는 저지하는 초음파 필터링(Filtering)부(33);및 상기 초음파 필터링부(33)로부터 입력된 초음파 전기 신호를 초음파 주파수의 디지털 신호로 변환한 다음, 변환된 초음파 주파수의 디지털 신호를 이격 거리 계산부(21)로 전달하는 디지털 신호 변환부(35)로 이루어지고,상기 전원 공급 수단(13)은 축전지(67)와;상기 축전지(67)로부터 공급된 직류 전원을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환한 다음 무선 충전용 급전 코일(3)로 전달하는 인버터(69)(Inverter);및 상기 차량 감지부(11)를 통해 주차 라인 안으로 진입하는 전기 자동차가 감지되었을 때 인버터(69)로부터 출력되는 교류 전원을 무선 충전용 급전 코일(3)로 전달함과 더불어 인버터(69)로부터 출력되는 교류 전원 주파수와 교류 전원의 전압 레벨을 조정하는 무선 충전 컨트롤러(71)로 이루어지며,상기 인버터(69)(Inverter)는, 축전지(67)로부터 출력되는 직류 전압을 소정 레벨로 승압시키거나 강압시키는 직류 전압 레벨 조정부와; 상기 직류 전압 레벨 조정부로부터 출력되는 직류 전원을 스위칭시켜 특정 주파수의 교류 전원으로 변환하는 교류 전원 출력부(75); 및 상기 교류 전원 출력부(75)로부터 출력되는 교류 전원을 필터링하여 정현파 형태의 교류 신호로 변환하는 필터부(77)를 포함하고,상기 교류 전원 출력부(75)는 드레인(Drain) 단자에 플러스(+) 직류 전원이 연결되고 게이트(Gate) 단자로 입력된 스위칭 제어 수단(79)의 제어 신호에 따라 턴 온(Turn On)되거나 턴 오프(Turn Off)되는 제1 스위칭 소자(81)와, 상기 제1 스위칭 소자(81)와 병렬 연결되고 드레인(Drain) 단자에 플러스(+) 직류 전원이 연결되고 게이트(Gate) 단자로 입력된 스위칭 제어 수단(79)의 제어 신호에 따라 턴 온(Turn On)되거나 턴 오프(Turn Off)되는 제2 스위칭 소자(83), 드레인(Drain) 단자가 제1 스위칭 소자(81)의 소스(Source) 단자에 연결되고 소스(Source) 단자에 마이너스(-) 직류 전원이 연결되며 게이트(Gate) 단자로 입력된 스위칭 제어 수단(79)의 제어 신호에 따라 턴 온(Turn On)되거나 턴 오프(Turn Off)되는 제3 스위칭 소자(85), 및 드레인(Drain) 단자가 제2 스위칭 소자(83)의 소스(Source) 단자에 연결되고 소스(Source) 단자에 마이너스(-) 직류 전원이 연결되며 게이트(Gate) 단자로 입력된 스위칭 제어 수단(79)의 제어 신호에 따라 턴 온(Turn On)되거나 턴 오프(Turn Off)되는 제4 스위칭 소자(87)를 포함하며,상기 초음파 필터링부(33)는, 상기 수신측 신호 증폭부(31)로부터 출력되는 전기 신호 중 초음파 주파수 대역 이상의 전기 신호는 통과시키는 반면 초음파 주파수 대역 미만의 전기 신호는 저지하는 하이 패스 필터(37)(HPF: High Pass Filter)와; 상기 하이 패스 필터(37)로부터 출력되는 전기 신호 중 초음파 주파수 대역까지의 전기 신호는 통과시키는 반면 초음파 주파수 대역을 초과하는 전기 신호는 감쇄하는 로우 패스 필터(39)(LPF: Low Pass Filter)로 이루어지고,상기 하이 패스 필터(37)(High Pass Filter)는, 반전 입력단과 출력단이 연결된 제1 오피 앰프(41)와, 입력단이 수신측 신호 증폭부(31)의 출력단과 연결되는 제1 커패시터(43); 입력단이 상기 제1 커패시터(43)의 출력단에 연결되고 출력단이 제1 오피 앰프(41)의 반전 입력 단자에 연결되는 제1 저항(45); 입력단이 제1 커패시터(43)의 출력단에 연결되고 출력단이 제1 오피 앰프(41)의 비반전 입력단에 연결된 제2 커패시터(47); 및 입력단이 상기 제2 커패시터(47)의 출력단에 연결되고 출력단이 접지된 제2 저항(49)으로 이루어져, 이상의 전기 신호를 통과시키며,상기 디지털 신호 변환부(35)는, 소정 레벨의 직류 레퍼런스 전압을 출력하는 기준 전압 발생부(61)와; 상기 초음파 필터링부(33)로부터 출력되는 신호와 기준 전압 발생부(61)로부터 출력되는 직류 레퍼런스 전압을 비교하여 초음파 필터링부(33)로부터 출력되는 전압이 직류 레퍼런스 전압보다 높으면 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면 초음파 필터링부(33)로부터 출력되는 전압이 직류 레퍼런스 전압보다 낮으면 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 비교기(63)로 이루어지고,상기 비교기(63)는 비반전 입력단에 초음파 필터링부(33)의 출력 신호가 입력되고 반전 입력단에 기준 전압 발생부(61)의 출력 신호가 입력되어 비반전 입력단으로 입력된 초음파 필터링부(33)의 출력 전압이 반전 입력단으로 입력된 기준 전압 발생부(61)의 직류 레퍼런스 전압보다 높으면 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면, 비반전 입력단으로 입력된 초음파 필터링부(33)의 출력 전압이 반전 입력단으로 입력된 기준 전압 발생부(61)의 직류 레퍼런스 전압보다 낮으면 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 제3 오피 앰프(65)로 구성되며,상기 스위칭 제어 수단(79)은 비반전 입력 단자로 사인파가 입력되고 반전 입력 단자로 삼각파가 입력되어 비반전 입력 단자로 입력된 사인파의 전압이 반전 입력 단자로 입력된 삼각파(Sine wave)보다 클 경우 하이(High) 신호를 출력하는 반면 반전 입력 단자로 입력된 삼각파의 전압이 비반전 입력 단자로 입력된 사인파보다 작을 경우 로우(Low) 신호를 출력하는 제1·4 비교기(93,99)와, 상기 제1·4 비교기(93,99)로부터 출력된 하이(High) 신호와 로우(Low) 신호의 전압 레벨을 제1·4 스위칭 소자(81,87)를 턴 온(Turn On) 또는 턴 오프(Turn Off)시키는 전압 레벨로 조정하여 제1·4 스위칭 소자(81,87)의 게이트 단자에 공급하는 제1·4 스위칭 소자 구동부(101,107), 비반전 입력 단자로 삼각파가 입력되고 반전 입력 단자로 사인파가 입력되어 비반전 입력 단자로 입력된 삼각파의 전압이 반전 입력 단자로 입력된 사인파보다 클 경우 하이(High) 신호를 출력하는 반면 반전 입력 단자로 입력된 사인파의 전압이 비반전 입력 단자로 입력된 삼각파보다 작을 경우 로우(Low) 신호를 출력하는 제2·3 비교기(95,97), 상기 제2·3 비교기(95,97)로부터 출력된 하이(High) 신호와 로우(Low) 신호의 전압 레벨을 제2·3 스위칭 소자(83,85)를 턴 온(Turn On) 또는 턴 오프(Turn Off)시키는 전압 레벨로 조정하여 제2·3 스위칭 소자(83,85)의 게이트 단자에 공급하는 제2·3 스위칭 소자 구동부(103,105), 소정 주파수의 삼각파를 발생시켜 제1·4 비교기(93,99)의 반전 입력 단자와 제2·3 비교기(95,97)의 비반전 입력 단자에 공급하는 삼각파 발생기(115), 및 소정 주파수의 사인파를 발생시켜 제1·4 비교기(93,99)의 비반전 입력 단자와 제2·3 비교기(95,97)의 반전 입력 단자에 공급하는 사인파 발생기(109)를 포함하고, 상기 전원 공급 수단(13)은 축전지(67)와; 상기 축전지(67)로부터 공급된 직류 전원을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환한 다음 무선 충전용 급전 코일(3)로 전달하는 인버터(69)(Inverter); 및 상기 차량 감지부(11)를 통해 주차 라인 안으로 진입하는 전기 자동차가 감지되었을 때 인버터(69)로부터 출력되는 교류 전원을 무선 충전용 급전 코일(3)로 전달함과 더불어 인버터(69)로부터 출력되는 교류 전원 주파수와 교류 전원의 전압 레벨을 조정하는 무선 충전 컨트롤러(71)로 이루어지며,상기 인버터(69)는 상기 축전지(67)로부터 출력되는 직류 전압을 소정 레벨로 승압시키거나 강압시키는 직류 전압 레벨 조정부와; 상기 직류 전압 레벨 조정부로부터 출력되는 직류 전원을 스위칭시켜 특정 주파수의 교류 전원으로 변환하는 교류 전원 출력부(75); 및 상기 교류 전원 출력부(75)로부터 출력되는 교류 전원을 필터링하여 정현파의 교류 신호로 변환하는 필터부(77)를 포함하고,상기 교류 전원 출력부(75)는 드레인(Drain) 단자에 플러스(+) 직류 전원이 연결되고 게이트(Gate) 단자로 입력된 스위칭 제어 수단(79)의 제어 신호에 따라 턴 온(Turn On)되거나 턴 오프(Turn Off)되는 제1 스위칭 소자(81)와, 상기 제1 스위칭 소자(81)와 병렬 연결되고 드레인(Drain) 단자에 플러스(+) 직류 전원이 연결되고 게이트(Gate) 단자로 입력된 스위칭 제어 수단(79)의 제어 신호에 따라 턴 온(Turn On)되거나 턴 오프(Turn Off)되는 제2 스위칭 소자(83), 드레인(Drain) 단자가 제1 스위칭 소자(81)의 소스(Source) 단자에 연결되고 소스(Source) 단자에 마이너스(-) 직류 전원이 연결되며 게이트(Gate) 단자로 입력된 스위칭 제어 수단(79)의 제어 신호에 따라 턴 온(Turn On)되거나 턴 오프(Turn Off)되는 제3 스위칭 소자(85), 및 드레인(Drain) 단자가 제2 스위칭 소자(83)의 소스(Source) 단자에 연결되고 소스(Source) 단자에 마이너스(-) 직류 전원이 연결되며 게이트(Gate) 단자로 입력된 스위칭 제어 수단(79)의 제어 신호에 따라 턴 온(Turn On)되거나 턴 오프(Turn Off)되는 제4 스위칭 소자(87)를 포함하며,상기 교류 전원 출력부(75)에 장착된 필터부(77)는 일단이 제2 스위칭 소자(83)의 소스(Source) 단자에 연결된 인덕터(89)와, 한쪽 전극이 인덕터(89)의 타단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 제1 스위칭 소자(81)의 소스(Source) 단자에 연결된 콘덴서(91)로 이루어져, 교류 전원 출력부(75)로부터 출력된 교류 신호의 주파수에 따라 인덕터(89)의 유도성 리액턴스와, 콘덴서(91)의 용량성 리액턴스가 변화되어 60Hz의 정현파 교류 전원을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기차 무선 충전 장치.