(57)【要約】集電装置が道路上に存在する障害物と衝突して損傷するのを防止すると共に、左右偏差許容値を最大化させ、集電装置と集電装置間の間隙を最小化させて電力伝達効率を増加させる磁気誘導充電式電気自動車用給電装置と集電装置が提供される。【選択図】図２
2012519104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気誘導により電気自動車の集電装置に電力を伝達する道路に内蔵された給電装置であって、
道路の長手方向に沿って延び、道路の長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状の給電コアと、
磁場生成部を含み、
前記給電コアは、
道路の長手方向に沿って前記給電コアの中心部に配置される中央コア部と、
道路の長手方向に沿って前記給電コアの両反対側に配置され、それぞれが前記中央コア部と一定間隔離れてその間に第１空間を有する２個の外側コア部と、
前記給電コアの下部に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、
前記磁場生成部は、前記中央コア部と前記外側コア部との間に設けられている前記第１空間内に配置されて、
道路の長手方向に垂直な前記第１空間、前記中央コア部、前記外側コア部の幅は実質的に互いに同一であり、
前記外側コア部のそれぞれは分割されたコア部分とその間に道路の長手方向に沿って配置された第２空間を有し、前記分割されたコア部分と前記第２空間のそれぞれの長さは道路の長手方向に沿って実質的に互いに同一である給電装置。
【請求項２】
前記中央コア部、前記分割されたコア部分、前記ベースコア部は磁性材料からなり、前記第２空間のそれぞれは非磁性支持部材で充填されることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
折曲形状を有し、前記給電コアの下に設けられて前記給電コアを支持する基底部材を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の給電装置。
【請求項４】
前記基底部材は導電性材料からなり、前記基底部材に連結される接地線を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の給電装置。
【請求項５】
前記中央コア部、前記外側コア部、前記第１空間及び前記基底部材部分上に設けられる給電装置保護蓋を更に含み、
前記給電装置保護蓋の下面は前記中央コア部、前記外側コア部、前記基底部材部分の上面と接触し、前記給電装置保護蓋の上面は道路の表面と実質的に同一平面上に置かれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の給電装置。
【請求項６】
前記給電装置保護蓋は、中央コア部と外側コア部上に位置する磁性部と前記第１空間及び前記基底部材部分上に位置する非磁性部を含み、
略ピン形状の磁性部材が前記給電装置保護蓋の前記磁性部全体に分布し、
前記磁性部材の下端部は前記中央コア部及び前記外側コア部の上面と接触し、前記磁性部材の上端部は道路の表面と実質的に同一平面上に置かれることを特徴とする請求項５に記載の給電装置。
【請求項７】
前記給電装置保護蓋と前記磁性部材のそれぞれは、道路と同じ摩耗度を有することを特徴とする請求項６に記載の給電装置。
【請求項８】
繊維状の非磁性材料が前記給電装置保護蓋全体に広がることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の給電装置。
【請求項９】
道路に内蔵された給電装置から磁気誘導方式で電源の供給を受ける電気自動車に取り付けられる集電装置であって、
前記電気自動車の長手方向に沿って延び、前記長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状の集電コアと、
集電コイルを含み、
前記集電コアは、
前記電気自動車の長手方向に沿って配置された前記集電コアの中心部に配置される中央コア部と、
前記電気自動車の長手方向に沿って両反対側に配置され、それぞれが前記中央コア部と一定間隔離れてその間に第１空間を有する２個の外側コア部と、
前記集電コアの上部に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、
前記集電コイルは、前記中央コア部と外側コア部との間に設けられている前記第１空間に前記中央コア部を覆うように配置されて、
前記電気自動車の長手方向に垂直な前記第１空間、前記中央コア部及び前記外側コア部の幅は実質的に互いに同一である集電装置。
【請求項１０】
前記中央コア部、前記外側コア部、前記第１空間の下に設けられる集電装置保護蓋を更に含み、
前記集電装置保護蓋の上面は、前記中央コア部及び前記外側コア部の下面と接触することを特徴とする請求項９に記載の集電装置。
【請求項１１】
前記集電装置保護蓋は、前記中央コア部と前記外側コア部の下に位置する磁性部及び前記第１空間の下に位置する非磁性部を含み、
略ピン形状の磁性部材が前記集電装置保護蓋の前記磁性部全体に分布し、
前記磁性部材の上端部は前記中央コア部及び前記外側コア部の下面と接触し、前記磁性部材の下端部は前記集電装置保護蓋の下面と同一平面上に置かれることを特徴とする請求項１０に記載の集電装置。
【請求項１２】
道路に内蔵された給電装置から磁気誘導方式で電源の供給を受ける電気自動車に取り付けられる集電装置であって、
前記電気自動車の長手方向に沿って延び、前記長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状の集電コアと、
集電コイルと、
１個以上のホイール状の回転式磁場伝達部材を含み、
前記集電コアは、
前記電気自動車の長手方向に沿って配置された前記集電コアの中心部に配置される中央コア部と、
前記電気自動車の長手方向に沿って両反対側に配置され、それぞれが前記中央コア部と一定間隔離れてその間に第１空間を有する２個の外側コア部と、
前記集電コアの上部に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、
前記集電コイルは、前記中央コア部と外側コア部との間に設けられている前記第１空間に前記中央コア部を覆うように配置されて、
前記磁場伝達部材は、前記中央コア部と前記外側コア部それぞれの下に設けられて、
前記磁場伝達部材のそれぞれは、その中央部に位置する磁性部と、柔軟な物質からなり、少なくとも前記磁性部の周辺を覆う非磁性部を含む集電装置。
【請求項１３】
前記柔軟な材料は、ゴムを含むことを特徴とする請求項１２に記載の集電装置。
【請求項１４】
道路に内蔵された給電装置から磁気誘導方式で電源の供給を受ける電気自動車に取り付けられる集電装置であって、
前記電気自動車の長手方向に沿って延び、前記長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状の集電コアと、
集電コイルと、
複数の磁性ブラッシュを含み、
前記集電コアは、
前記電気自動車の長手方向に沿って配置された前記集電コアの中心部に配置される中央コア部と、
前記電気自動車の長手方向に沿って両反対側に配置され、それぞれが前記中央コア部と一定間隔離れてその間に第１空間を有する２個の外側コア部と、
前記集電コアの上部に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、
前記集電コイルは、前記中央コア部と外側コア部との間に設けられている前記第１空間に前記中央コア部を覆うように配置されて、
前記磁性ブラッシュは、前記中央コア部と前記外側コア部の下端面に取り付けられて、道路の表面と接触するように既に設定された垂直長さを有する集電装置。
【請求項１５】
前記磁性ブラッシュは、珪素鋼鉄を含む磁性材料からなることを特徴とする請求項１４に記載の集電装置。
【請求項１６】
前記磁性ブラッシュは、アモルファス金属を含む磁性材料からなることを特徴とする請求項１４に記載の集電装置。
【請求項１７】
道路に内蔵された給電装置から磁気誘導方式で電源の供給を受ける間、電気自動車のホイールとして機能する集電タイヤであって、
内部に空間を有するタイヤと、
略Ｅ字状の断面を有する集電コアと、
集電コイルを含み、
前記集電コアは、
前記タイヤの内面の中心部に前記タイヤの円周方向に沿って配置される中央コア部と、
間に中央コア部を有し、前記タイヤの内面に前記タイヤの円周方向に沿って配置される２個の外側コア部と、
前記タイヤの内面の両反対側に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、
前記集電コイル、前記中央コア部と外側コア部との間の空間に沿って配置される集電タイヤ。
【請求項１８】
前記集電コアは、前記タイヤの変形に一致して変形されるように柔軟な材料からなることを特徴とする請求項１７に記載の集電タイヤ。
【請求項１９】
磁気誘導充電式電気自動車に取り付けられる集電装置が道路上に存在する障害物と衝突するのを防止するための安全システムであって、
前記集電装置を支持するための支持部材と、
一端がヒンジ軸を中心に道路面に垂直な平面内で前後方向に回転可能に前記電気自動車の下面にヒンジ結合され、他端が前記支持部材にヒンジ結合される、前記電気自動車の下面と前記支持部材を連結する連結部材と、
前記支持部材の前端に取り付けられ、障害物からの衝撃を吸収する緩衝器と、
前記緩衝器の前端に取り付けられ、前記電気自動車の長手方向に対して斜めに延びる保護板を含み、
前記連結部材は障害物が前記保護板と衝突する際に、前記ヒンジ軸を中心に上方に回転する安全システム。
【請求項２０】
前記電気自動車の前側に設けられて障害物を検知し、検知信号を生成する障害物検知センサと、前記連結部材と前記電気自動車の下面を連結して前記連結部材を回転させる昇降部を更に含み、
前記検知信号が前記障害物検知センサにより生成される場合、前記昇降部は前記連結部材を前記ヒンジ軸を中心に上方に回転させることを特徴とする請求項１９に記載の安全システム。
【請求項２１】
前記昇降部は、電気モータ又は油圧式シリンダを含むことを特徴とする請求項２０に記載の安全システム。
【請求項２２】
前記支持部材の下面に設けられる１個以上の対の安全ホイールを更に含み、
前記安全ホイールの径は前記集電装置の高さよりも大きいことを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の安全システム。
【請求項２３】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の給電装置と、請求項９〜１８のいずれか一項に記載の集電装置を含む電気自動車用磁気誘導充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気誘導充電式電気自動車用給電装置及び集電装置に関し、より詳しくは、道路に内蔵された給電装置と電気自動車に取り付けられた集電装置間の間隙を最小化させ、電力伝達効率を高める電気自動車用給電装置及び集電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気自動車やハイブリッド自動車の場合、自動車のプラグを充電所に設けられている電気充電器に直接連結してバッテリが完全に充電されるまでかなりの時間待つ必要があった。そして、電気自動車のバッテリの制限された容量のため、長距離旅行をするためには複数回再充電を行わなければならないという短所があった。急速充電器を用いても電気自動車のバッテリを充電するのに通常１時間以上、最新の先端技術でも１０分以上かかった。
【０００３】
近年、このような短所を補完するために、バッテリの容量を増大させ、電気自動車の充電時間を短縮する新たな技術が開発されたが、重いバッテリを用いることによって、車両性能の効率が低下し、車両単価が増加し、充電時間の短縮を得る代わりに、バッテリの寿命が短くなるという問題があった。
【０００４】
バッテリ型電気自動車システムの代案として提案された磁気誘導充電システムは、電力伝達効率が低かった。最も代表的な事例として米国のバークレーのカリフォルニア大学が主導したＰＡＴＨ（Ｐａｒｔｎｅｒｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｒａｎｓｉｔ ａｎｄ Ｈｉｇｈｗａｙｓ）チームは道路に内蔵された１次側コイルと電気自動車に取り付けられた２次側コイル間の間隙を最大７ｃｍまで広げられる電気自動車用磁気誘導充電システムを開発した。ＰＡＴＨチームは、この磁気誘導充電システムにより１、２次側コイル間の間隙が７ｃｍよりも短い時、約６０％の電力伝達効率を達成した。しかしながら、間隙が７ｃｍの場合には電力伝達効率が実行可能な水準以下に低下した。また、間隙７ｃｍは車両の下面と道路表面間の通常の間隔である２０〜３０ｃｍに大きく及ばず、実用的な安全間隔は確保できないという限界があった。
【０００５】
従来の電気自動車用磁気誘導充電システムの他の問題は、左右側への動きの制限又は偏差にある。給電装置及び集電装置に１００ｃｍの幅を有するＥ字状の磁気コアをそれぞれ用いた場合に、電気自動車に取り付けられた集電装置の中央が給電装置の中央から左右側に５ｃｍ以上ずれると、給電装置の磁気コアの中心部周囲を巻いている１次コイルと集電装置の磁気コアの中心部周囲を巻いている２次コイルが整合できず、電力伝達効率が１０％以上低くなるという問題があった。これを防止するためには、ドライバが道路レーンの真ん中に沿って精密に運転するか、別途の左右制御装置であるライントレーサー（ｌｉｎｅ ｔｒａｃｅｒ）を取り付けなければならなかった。
【０００６】
このように、高い電力伝達効率を得るために、１、２次コイル間の間隙を小さくする必要があるが、間隙を小さくすれば、小さな間隙間隔による道路上の障害物との衝突によって、集電装置などが破損し得る。また、給電装置と集電装置間の電力伝達効率は電気自動車の左右偏差により大きく影響を受ける。従って、道路に内蔵された給電装置から磁気誘導により電力を得る電気自動車の発展と商業化を遅らせるこのような問題を解決しようという要求が存在してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためのものであって、その目的は、給電装置と集電装置間の左右偏差許容値を最大化し、集電装置が道路上に存在する障害物により破損するのを防止すると共に、給電装置と集電装置間の間隙を最小化することで、電力伝達効率を増加させる磁気誘導充電式電気自動車用給電装置及び集電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の実施形態によれば、磁気誘導により電気自動車の集電装置に電力を伝達する道路に内蔵された給電装置であって、 道路の長手方向に沿って延び、道路の長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状の給電コアと、磁場生成部を含み、前記給電コアは、道路の長手方向に沿って前記給電コアの中心部に配置される中央コア部と、道路の長手方向に沿って前記給電コアの両反対側に配置され、それぞれが前記中央コア部と一定間隔離れてその間に第１空間を有する２個の外側コア部と、前記給電コアの下部に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、前記磁場生成部は、前記中央コア部と前記外側コア部との間に設けられている前記第１空間内に配置されて、道路の長手方向に垂直な前記第１空間、前記中央コア部、前記外側コア部の幅は実質的に互いに同一であり、前記外側コア部のそれぞれは分割されたコア部分とその間に道路の長手方向に沿って配置された第２空間を有し、前記分割されたコア部分と前記第２空間のそれぞれの長さは道路の長手方向に沿って実質的に互いに同一の給電装置が提供される。
【０００９】
本発明の第２の実施形態によれば、道路に内蔵された給電装置から磁気誘導方式で電源の供給を受ける電気自動車に取り付けられる集電装置であって、前記電気自動車の長手方向に沿って延び、前記長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状の集電コアと、集電コイルを含み、前記集電コアは、前記電気自動車の長手方向に沿って配置された前記集電コアの中心部に配置される中央コア部と、前記電気自動車の長手方向に沿って両反対側に配置され、それぞれが前記中央コア部と一定間隔離れてその間に第１空間を有する２個の外側コア部と、前記集電コアの上部に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、前記集電コイルは、前記中央コア部と外側コア部との間に設けられている前記第１空間に前記中央コア部を覆うように配置されて、前記電気自動車の長手方向に垂直な前記第１空間、前記中央コア部及び前記外側コア部の幅は実質的に互いに同一の集電装置が提供される。
【００１０】
本発明の第３の実施形態によれば、道路に内蔵された給電装置から磁気誘導方式で電源の供給を受ける電気自動車に取り付けられる集電装置であって、前記電気自動車の長手方向に沿って延び、前記長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状の集電コアと、集電コイルと、１個以上のホイール状の回転式磁場伝達部材を含み、前記集電コアは、前記電気自動車の長手方向に沿って配置された前記集電コアの中心部に配置される中央コア部と、前記電気自動車の長手方向に沿って両反対側に配置され、それぞれが前記中央コア部と一定間隔離れてその間に第１空間を有する２個の外側コア部と、前記集電コアの上部に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、前記集電コイルは、前記中央コア部と外側コア部との間に設けられている前記第１空間に前記中央コア部を覆うように配置されて、前記磁場伝達部材は、前記中央コア部と前記外側コア部それぞれの下に設けられて、前記磁場伝達部材のそれぞれは、その中央部に位置する磁性部と、柔軟な物質からなり、少なくとも前記磁性部の周辺を覆う非磁性部を含む集電装置が提供される。
【００１１】
本発明の第４の実施形態によれば、道路に内蔵された給電装置から磁気誘導方式で電源の供給を受ける電気自動車に取り付けられる集電装置であって、 前記電気自動車の長手方向に沿って延び、前記長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状の集電コアと、集電コイルと、複数の磁性ブラッシュを含み、前記集電コアは、前記電気自動車の長手方向に沿って配置された前記集電コアの中心部に配置される中央コア部と、前記電気自動車の長手方向に沿って両反対側に配置され、それぞれが前記中央コア部と一定間隔離れてその間に第１空間を有する２個の外側コア部と、前記集電コアの上部に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、前記集電コイルは、前記中央コア部と外側コア部との間に設けられている前記第１空間に前記中央コア部を覆うように配置されて、前記磁性ブラッシュは、前記中央コア部と前記外側コア部の下端面に取り付けられて、道路の表面と接触するように既に設定された垂直長さを有する集電装置が提供される。
【００１２】
本発明の第５の実施形態によれば、道路に内蔵された給電装置から磁気誘導方式で電源の供給を受ける間、電気自動車のホイールとして機能する集電タイヤであって、 内部に空間を有するタイヤと、略Ｅ字状の断面を有する集電コアと、集電コイルを含み、前記集電コアは、前記タイヤの内面の中心部に前記タイヤの円周方向に沿って配置される中央コア部と、間に中央コア部を有し、前記タイヤの内面に前記タイヤの円周方向に沿って配置される２個の外側コア部と、前記タイヤの内面の両反対側に配置されて前記中央コア部と前記外側コア部を磁気的に連結させるベースコア部を有し、前記集電コイル、前記中央コア部と外側コア部との間の空間に沿って配置される集電タイヤが提供される。
【００１３】
本発明の第６の実施形態によれば、磁気誘導充電式電気自動車に取り付けられる集電装置が道路上に存在する障害物と衝突するのを防止するための安全システムであって、前記集電装置を支持するための支持部材と、一端がヒンジ軸を中心に道路面に垂直な平面内で前後方向に回転可能に前記電気自動車の下面にヒンジ結合され、他端が前記支持部材にヒンジ結合される、前記電気自動車の下面と前記支持部材を連結する連結部材と、前記支持部材の前端に取り付けられ、障害物からの衝撃を吸収する緩衝器と、前記緩衝器の前端に取り付けられ、前記電気自動車の長手方向に対して斜めに延びる保護板を含み、前記連結部材は障害物が前記保護板と衝突する際に、前記ヒンジ軸を中心に上方に回転する安全システムが提供される。
【００１４】
本発明の第７の実施形態によれば、本発明のいずれか１つの実施形態による給電装置と集電装置を含む電気自動車用磁気誘導充電システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明による電気自動車用磁気誘導充電システムを概略的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態による給電装置と第２の実施形態による集電装置の断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１及び第２の実施形態による給電装置と集電装置のコア構造を例示的に示す断面図である。
【図４】図４は、図３に示す給電装置のコア構造を例示的に示す側面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態による給電装置の他のコア構造を例示的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態による給電装置の給電装置保護蓋を例示的に示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態による集電装置の断面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態による集電装置の側面を概略的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態による集電装置の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施形態による集電装置の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態による集電装置の概略的な側面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第５の実施形態による集電装置の断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第６の実施形態による電気自動車が走行する道路から見た安全システムの平面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す安全システムの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の目的及び特徴は、以下のような添付図面と共に示される下記の実施形態の説明から明らかになる。  
以下、添付された図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明による電気自動車用磁気誘導充電システムを概略的に示す図である。図１に示すように、磁気誘導充電システムは、磁気誘導充電式電気自動車１と、道路に内蔵された電力伝達用給電装置１０と、給電装置１０から磁気誘導方式で電源の供給を受ける電気自動車に取り付けられた集電装置２０と、給電装置１０に高周波電流を供給するインバータ１２０と、給電装置１０の前端と後端に設置され、電気自動車に対する検知信号を生成する一対の電気自動車検知センサ１３０と、電力を充電し、自動車を駆動するためのバッテリ１４０及び電気自動車の前方に障害物が存在するか否かを検知するための障害物検知センサ１５０を含む。
【００１８】
本発明の磁気誘導充電システムによれば、電気自動車検知センサ１３０から検知信号を受信するか、測定された電力が予め定められた基準よりも高ければ、電気自動車が道路上に存在すると判断する。一方、電気自動車検知センサから検知信号を受信できず、測定された電力が予め定められた基準よりも低ければ、電気自動車が道路上に存在しないと判断する。
【００１９】
電気自動車が道路上に存在すると判断されれば、インバータ１２０が給電装置１０の磁場生成部に高周波電流を印加する。磁場は集電装置２０の集電コイル内の電圧を誘導し、誘導された電圧によりバッテリ１４０が充電される。
【００２０】
電気自動車が道路上に存在しないと判断されれば、インバータ１２０が給電装置１０の磁場生成部に高周波電流を印加しない。
【００２１】
電気自動車が給電装置１０が内蔵された道路上に存在しない時にバッテリ１４０が用いられるので、バッテリ１４０の容量は縮小され得る。例えば、バッテリ１４０の容量は、既存のバッテリ型電気自動車のバッテリ容量の１／５水準であってもよい。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態による給電装置の断面図を示す図である。
【００２３】
図２を参照すれば、電力を伝達する給電装置１０が道路に内蔵され、集電装置２０が給電装置１０から磁気誘導方式で電源の供給を受ける。給電装置１０と集電装置２０との間には垂直間隙Ｇが形成される。
【００２４】
給電装置１０は道路の長手方向に３０〜３００ｍ延び、この長さはいかなる他の既に設定されている長さにも変更され得る。
【００２５】
給電装置１０は、基底鋼板１１と、複数の基底鋼板支持台１２と、給電コア１３と、磁場生成部１４と、複数の磁性ピン（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｉｎ）１５と、給電装置保護蓋１６及び接地線１７を含む。
【００２６】
折り曲げられた形状を有する基底鋼板１１は鋼鉄のような導電性材料からなり、道路の長手方向に沿って延びる給電コア１３、複数の磁性ピン１５及び給電装置保護蓋１６を支持するために、給電コア１３の下方の道路を掘り出して形成した窪んだ孔に設けられる。基底鋼板１１は接地線１７に連結される。
【００２７】
複数の基底鋼板支持台１２は基底鋼板の下部表面に設けられ、基底鋼板１１を道路に固定させるために基底鋼板１１から孔の内壁に向かって突出している。
【００２８】
道路の長手方向に沿って延びる給電コア１３は、道路の長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状であり、中央コア部１３ａと２個の外側コア部１３ｂ及びベースコア部１３ｃで構成される。
【００２９】
中央コア部１３ａは、長手方向に沿って給電コア１３の中央部分に位置する。２個の外側コア部１３ｂは給電コア１３の両反対側に位置し、外側コア部１３ｂのそれぞれは中央コア部１３ａと一定の間隔を有するように離れて位置し、その間に給電コア空間を有する。ベースコア部１３ｃは給電コア１３の下部に位置し、中央コア部１３ａと外側コア部１３ｂを磁気的に連結させる。
【００３０】
インバータから交流電流が供給される磁場生成部１４は、中央コア部１３ａと外側コア部１３ｂとの間に設けられている給電コア空間内に配置され、中央コア部１３ａを巻いている。
【００３１】
磁性ピン１５は道路をなす材料と類似の摩耗度を有し、フェライト材料を含む複合磁性材料からなり、ピン形状を有する。
【００３２】
給電装置保護蓋１６は道路をなす材料と同一の摩耗度を有する材料、例えば、セメント、アスファルト、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ ｇｌａｓｓ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）或いはＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）からなり、中央コア部１３ａ、外側コア部１３ｂ、中央コア部１３ａと各外側コア部１３ｂの間の給電コア空間及び基底鋼板１１一部の上部に位置し、これらが路面上に露出しないようにこれらを覆う。給電装置保護蓋１６の下部表面は、中央コア部１３ａ、外側コア部１３ｂ及び基底鋼板１１一部の上面と接触し、給電装置保護蓋１６の上部表面は給電装置保護蓋１６が道路の路面から突出したり、窪まないように道路面と同一の平面（ｃｏｐｌａｎａｒ）に置かれる。
【００３３】
給電装置保護蓋１６は、中央コア部１３ａ及び外側コア部１３ｂ上に設けられた磁性ピン１５が複数箇所に打ち込まれている磁性部分１６ａと、中央コア部１３ａと各外側コア部１３ｂの間の給電コア空間と基底鋼板１１一部の上面に設けられた非磁性部分１６ｂを含む。中央コア部１３ａ及び外側コア部１３ｂから流れ出る磁束が磁性部分１６ａを通じて効率的に集電装置２０に伝達される。磁性部分１６ａに打ち込まれている磁性ピン１５の下端部は中央コア１３ａと外側コア１３ｂの上端面と接触し、磁性ピン１５の上端部は磁性ピン２３が給電装置保護蓋１６の上部表面から突出したり、窪まないように給電装置保護蓋１６と同一の平面に置かれるように配置される。
【００３４】
接地線１７は基底鋼板１１と連結され、磁場生成部１４の老朽化や不良により電気が漏れる場合に備えて基底鋼板１１を接地させる。
【００３５】
このような構造の給電装置１０において前記給電コア１３と基底鋼板１１との間はワックスやシリコンなどで、基底鋼板１１と道路孔の内壁との間は、例えば、セメントやアスファルトのような材料で絶縁モールディング処理することが好ましい。磁場生成部１４と給電コア１３との間は修理補修を容易にするために、モールディング処理しないことが好ましい。
【００３６】
また、図２は本発明の第２の実施形態による集電装置の断面図を示す。
【００３７】
図２をさらに参照すれば、磁気誘導方式により電源の供給を受ける集電装置２０は、磁気誘導充電式電気自動車に取り付けられる。
【００３８】
集電装置２０は電気自動車の長手方向に約１〜２ｍ延び、その長さは他の既に設定されている長さに変更され得る。
【００３９】
集電装置２０は、集電コア２１と、集電コイル２２と、複数の磁性ピン２３と集電装置保護蓋２４を含む。
【００４０】
電気自動車の長手方向に沿って延びる集電コア２１は、電気自動車の長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状であり、中央コア部２１ａ、２個の外側コア部２１ｂ及びベースコア部２１ｃで構成される。
【００４１】
中央コア部２１ａは集電コア２１の中央部分に位置する。２個の外側コア部２１ｂは電気自動車の長手方向に沿って両反対側に位置し、外側コア部２１ｂのそれぞれは中央コア部２１ａと一定の間隔を有するように離れて位置し、その間に集電コア空間を有する。ベースコア部２１ｃは、集電コア２１の上部に位置し、中央コア部２１ａと外側コア部２１ｂを磁気的に連結させる。
【００４２】
充電のために電気自動車のバッテリと連結される集電コイル２２は、中央コア部２１ａと各外側コア部２１ｂとの間に設けられた空間に配置され、中央コア部２１ａを巻いている。
【００４３】
磁性ピン２３は、フェライト材料を含む複合磁性材料からなり、ピン形状を有する。
【００４４】
集電装置保護蓋２４は、中央コア部２１ａと各外側コア部２１ｂ及び集電コア空間の下部に提供され、路面上から見た時、これらが露出しないように覆う。集電装置保護蓋２４の上部表面は、中央コア部２１ａと外側コア部２１ｂの下端面と接触する。
【００４５】
集電装置保護蓋２４は、中央コア部２１ａ及び外側コア部２１ｂの下に設けられた複数の磁性ピン２３が複数箇所に打ち込まれている磁性部分２４ａと、給電コア空間の下に設けられた非磁性部分２４ｂを含む。給電装置１０から流れ出る磁束が磁性部分２４ａを通じて効率的に集電コア２１に伝達される。磁性部分２４ａに打ち込まれている磁性ピン２３の上端部は、中央コア部２１ａと外側コア部２１ｂの下端面と接触し、磁性ピン２３の下端部は、磁性ピン２３が集電装置保護蓋２４の下部表面から突出したり、窪まないように給電装置保護蓋２４と同一の平面に置かれるように配置される。
【００４６】
図３は、本発明の第１及び第２の実施形態による給電装置と集電装置のコア構造を例示的に示す断面図である。
【００４７】
図３を参照すれば、第１及び第２の実施形態の等間隔コア構造は、条件式「ｃ１＝ｃ２＝ｃ３＝ｃ４＝ｃ５＝ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４＝ｄ５」を満たすように設計される。
【００４８】
具体的に、給電装置１０の中央コア部１３ａは道路の長手方向に垂直な幅ｃ３を有する。道路の長手方向に垂直な幅ｃ１又はｃ５を有する給電装置１０の各外側コア部１３ｂは中央コア部１３ａから一定間隔離れてその間に道路の長手方向に垂直な幅ｃ２又はｃ４を有する給電コア空間を有する。中央コア部１３ａの幅ｃ３は、外側コア部１３ｂの幅ｃ１又はｃ５と大体同一に設定される。集電装置２０も上記で説明した給電装置１０の等間隔コア構造と同じ構造を有する。
【００４９】
従来の磁気誘導充電システムに用いられた給電装置では、コア間の間隔が同一でないため、左右偏差が発生した時、出力電圧が急激に下がるようになっていた。従って、前記のような等間隔コア構造は、全体幅ｃ０に対する左右偏差による否定的な影響をある程度減少させることができる。しかしながら、コア幅とその間のコア空間の幅が大体互いに同一に設定されても、中央コア部から出た磁束は２個の外側コア部に分配されるので、道路表面に平行な中央コア部の断面を通過する磁束の量は道路表面に平行な各外側コア部の断面を通過する磁束よりも２倍大きい。これは、均一な磁束密度を保障するためには、磁束が通過する中央コア部の断面積を外側コア部の断面積の２倍にする必要があることを意味する。
【００５０】
図４は、第１の実施形態による給電装置のコア構造を例示的に示す側面図である。
【００５１】
図４を参照すれば、中央コア部１３ａは道路の長手方向に沿って継続的に延びるが、各外側コア部１３ｂは道路の長手方向に沿って配置された分割されたコア部分とその間の外側コア空間を有し、磁束が通過する道路の表面に平行な中央コア部１３ａの断面積が各外側コア部１３ｂの断面積の２倍になるように、道路の長手方向に沿って各分割されたコア部分の長さと各外側コア空間の長さは実質的に互いに同一に設定される。給電装置保護蓋１６と電気自動車からの荷重を支持するための非磁性支持部材３３が各外側コア部１３ｂの外側コア空間に挿入される。前記例示的なコア構造を用いることで、中央コア部１３ａでの磁束密度が各外側コア部１３ｂの磁束密度と実質的に同一に設定される。従って、最大左右偏差許容値は給電コア１３のコア幅ｃ０全体の１／５と同一になるが、ここで、最大左右偏差許容値は、給電装置１０と集電装置２０間の左右偏差が事実上ない場合に測定された電力伝達効率と比較してその電力伝達効率が１０％減少する際の左右偏差の値に定義される。最大左右偏差許容値は、例えば、給電コア１３の幅ｃ０が１００ｃｍである場合に２０ｃｍとなる。
【００５２】
給電コア１３と磁場生成部１４は、道路に沿ってサイン波曲線状で延在し得る。
【００５３】
図５は、本発明の第１の実施形態による給電装置の他のコア構造を例示的に示す断面図である。
【００５４】
図５に示すように、板状構造の給電装置１０は、基底鋼板７１と板状コア７２の形状及び絶縁被膜７５の存在を除いて図２に示す給電装置１０と同じ構造を有する。
【００５５】
基底鋼板７１は板状コア７２及び磁場生成部７３を支持するために設けられ、鋼板が折り曲げられた構造を有する。具体的に、磁場生成部７３の両側にある基底鋼板７１の部分は道路面に向かって突出し、磁場生成部７３の下部にある基底鋼板７１の部分は道路面から窪んでいる。
【００５６】
同様に、磁性材料からなる板状コア７２は板状コアが折り曲げられた構造を有する。具体的に、板状コア７２の中央コア部７２ａと外側コア部７２ｂは道路面に向かって突出し、板状コア７２のベースコア部７２ｃは道路面から窪んでいる。
【００５７】
交流電源が供給される磁場生成部７３は、絶縁被膜７５により囲まれている。磁場生成部７３と絶縁被膜７５は、中央コア部７２ａと外側コア部７２ｂとの間に設けられている給電コア空間に配置され、中央コア部７２ａを巻いている。
【００５８】
図６は、本発明の第１の実施形態による給電装置の給電装置保護蓋を例示的に示す断面図である。
【００５９】
図６を参照すれば、給電装置保護蓋１６は、セメント、アスファルト、ＦＲＰ、ＰＶＣのような道路をなす材料と同一の摩耗度を有する材料と引張強度が大きい繊維状の非磁性材料１８（例えば、グラスファイバやプラスチックファイバ）からなる。
【００６０】
この場合に、給電装置保護蓋１６は磁性複合材料部分Ｂと非磁性複合材料部分Ｃを含む。
【００６１】
磁性複合材料部分Ｂはセメント-磁性材料-繊維状の非磁性材料又はアスファルト-磁性材料-非磁性補強材を含む。磁性複合材料部分Ｂは、一般のセメント舗装道路又はアスファルト舗装道路と類似の性質を有すると共に、磁束は伝達する物理的性質を有する。
【００６２】
非磁性複合材料部分Ｃは、セメント-繊維状の非磁性材料又はアスファルト-非磁性補強材を含む。非磁性複合材料部分Ｃは、一般のセメント舗装道路又はアスファルト舗装道路のような物理的性質を有する。
【００６３】
給電装置保護蓋１６の全体に繊維状の非磁性材料が広がるようにし、磁性複合材料部分と非磁性複合材料部分間の接合が繊維状の非磁性材料によりしっかりとなるようにする。給電装置保護蓋１６はセメント又はアスファルトの接合力により舗装道路と接合される。給電装置保護蓋１６は道路を舗装する材料と同じ材料からなるので、給電装置保護蓋１６の熱膨張係数と道路の舗装材料の熱膨張係数は互いに同一である。これは、給電装置保護蓋１６と道路舗装間の境界でのクラックの発生と漏水を最小化させる。
【００６４】
図７及び図９は、本発明の第３の実施形態による集電装置の断面図を示す。
【００６５】
図７及び図９に示すように、給電装置から磁気誘導方式で電源の供給を受ける電気自動車用集電装置は、集電コア５１と、集電コイル５２と、１個以上のホイール状の回転式磁場伝達部材（６４或いは６４'）を含む。
【００６６】
電気自動車の長手方向に沿って延びる集電コア５１は、電気自動車の長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状であり、中央コア部５１ａ、２個の外側コア部５１ｂ及びベースコア部５１ｃで構成される。
【００６７】
中央コア部５１ａは、集電コア５１の中央部分に位置する。２個の外側コア部５１ｂは中央コア部５１ａの両反対側に位置し、外側コア部５１ｂのそれぞれは中央コア部５１ａと一定の間隔を有するように離れて位置し、その間に集電コア空間を有する。ベースコア部５１ｃは、集電コア５１の上部に位置し、中央コア部５１ａと外側コア部５１ｂを磁気的に連結させる。
【００６８】
充電のために電気自動車のバッテリと連結される集電コイル５２は、中央コア部５１ａと外側コア部５１ｂとの間の集電コア空間に配置され、中央コア部５１ａを巻いている。
【００６９】
ホイール状の回転式磁場伝達部材（６４或いは６４'）のそれぞれは、その中心部に位置する磁性部６２と、磁性部６２の周辺を覆う非磁性部６３を含む。磁性部６２はフェライト材料を含む磁性物質からなる。非磁性部６３は、ゴム成分が入っているタイヤ材料のような柔軟な物質からなる。
【００７０】
１個以上のホイール状の回転式磁場伝達部材（６４或いは６４'）は、給電装置から集電コア５１に磁束を伝達するために各中央コア部５１ａと外側コア部５１ｂの下に設けられる。
【００７１】
各ホイール状の回転式磁場伝達部材６４は、中央コア部５１ａ又は各外側コア部５１ｂに対応するように３個の分離された部材であり得る。
【００７２】
又は、各ホイール状の回転式磁場伝達部材６４'は、図９に示すように、各磁性部６２が中央コア部５１ａ又は１個の外側コア部５１ｂにそれぞれ対応するように３個の磁性部６２を備える１個の部材であり得る。
【００７３】
図８は、本発明の第３の実施形態による集電装置の側面を概略的に示す。
【００７４】
図８に示すように、２個以上のホイール状の磁場伝達部材（６４或いは６４’）は電気自動車の長手方向に沿って連続して配置される。
【００７５】
図１０及び図１１は、本発明の第４の実施形態による集電装置の断面図と側面図を示す。
【００７６】
図１０に示すように、磁気誘導充電式電気自動車のためのブラッシュ型集電装置１００は、集電コア１０１と、集電コイル１０２と、珪素鋼鉄やアモルファス金属のような磁性材料からなる複数の磁性ブラッシュ１０４を含む。
【００７７】
電気自動車の長手方向に沿って延びる集電コア１０１は、電気自動車の長手方向に垂直な断面が略Ｅ字状であり、中央コア部１０１ａ、２個の外側コア部１０１ｂ及びベースコア部１０１ｃで構成される。
【００７８】
中央コア部１０１ａは、集電コア１０１の中央部分に位置する。２個の外側コア部１０１ｂは中央コア部１０１ａの両反対側に位置し、外側コア部１０１ｂのそれぞれは中央コア部１０１ａと一定の間隔を有するように離れて位置し、その間に集電コア空間を有する。ベースコア部１０１ｃは集電コア１０１の上部に位置し、中央コア部１０１ａと外側コア部１０１ｂを磁気的に連結させる。
【００７９】
充電のために電気自動車のバッテリと連結される集電コイル２２は、中央コア部１０１ａと外側コア部１０１ｂとの間に設けられている空間に配置され、中央コア部１０１ａを巻いている。
【００８０】
複数の磁性ブラッシュ１０４は、中央コア部１０１ａ及び外側コア部１０１ｂの下端面に取り付けられ、道路面と接触する程度の垂直長さを有する。
【００８１】
磁性ブラッシュを用いて給電装置と集電装置間の間隙を最小化することによって、電力伝達効率を増加させることができ、集電装置の上下動揺による影響を最小化できるようになる。
【００８２】
図１２は、本発明の第５の実施形態による集電装置の断面図を示す。
【００８３】
図１２に示すように、磁気誘導充電式電気自動車のホイールとして機能する集電タイヤ１１０は、内部に空間を有するタイヤ１１５と集電コア１１１と集電コイル１１２を有する。
【００８４】
略Ｅ字状の断面を有する集電コア１１１は、中央コア部１１１ａ、２個の外側コア部１１１ｂ及びベースコア部１１１ｃで構成される。
【００８５】
中央コア部１１１ａは、タイヤ１１５内面の中心部にタイヤの円周方向に沿って位置する。２個の外側コア部１１１ｂはその間に中央コア部１１１ａを有し、タイヤの内面にタイヤの円周方向に沿って位置する。ベースコア部１１１ｃはタイヤ１１５の内面の両反対側に位置し、中央コア部１１１ａと外側コア部１１１ｂを磁気的に連結させる。
【００８６】
集電コア１１１は、タイヤの変形と一致して変形され得るように柔軟な材料からなることが好ましい。
【００８７】
充電のために電気自動車のバッテリと連結される集電コイル１１２は、中央コア部１１１ａと各外側コア部１１１ｂ及びベースコア部１１１ｃにより囲まれた空間に沿って配置される。
【００８８】
前記集電タイヤを用いることで、給電装置と集電タイヤ間の間隙を最小化すると共に、集電装置が道路上に存在する障害物と衝突するのを防止できる。
【００８９】
図１３及び図１４は、本発明の第６の実施形態による磁気誘導充電式電気自動車が走行する道路から見た安全システムの平面図及び側面図である。
【００９０】
図１３に示すように、集電装置２１０のための安全システム１５５は、障害物検知センサ１５０と、支持部材１９０と、連結部材１６０と、昇降部２１５と、緩衝器１８０と、保護板１７０と二対の補助安全ホイール２００を含む。
【００９１】
具体的に、障害物検知センサ１５０は電気自動車１の前側に位置し、電気自動車の前方に障害物２２０が存在するか否かを検知して検知信号を生成する。
【００９２】
支持部材１９０は、その下面に集電装置２１０を固定させる。
【００９３】
連結部材１６０は、電気自動車１の下面と支持部材１９０を連結する。特に、連結部材１６０の一端が電気自動車１の下面にヒンジ結合され、連結部材１６０がヒンジ軸Ａ１を中心に道路面に垂直な平面内で前後方向に回転が可能である。
【００９４】
昇降部２１５は、連結部材１６０と電気自動車１の下面を連結して連結部材１６０を回転させる。昇降部２１５は、電気モータや油圧式シリンダであり得る。
【００９５】
緩衝器１８０は支持部材１９０の前端に取り付けられ、保護板１７０と障害物２２０の衝突時に印加される衝撃力を吸収する。
【００９６】
保護板１７０は緩衝器１８０の前端に取り付けられ、電気自動車の長手方向に対して斜めに延びる。保護板１７０は障害物２２０との衝突時に、障害物２２０を側面外側に押し出す。
【００９７】
前記安全システムは以下で説明する通り動作する。障害物検知センサ１５０により障害物２２０が検知される場合、昇降部２１５が連結部材１６０をヒンジ軸Ａ１を中心に上方に回転させ、前記支持部材１９０を持ち上げる。また、障害物検知センサの誤作動により保護板１７０に障害物が衝突する場合も、緩衝器に吸収されない衝撃力の一部が連結部材１６０をヒンジ軸Ａ１を中心に上方に回転させ、前記支持部材１９０を持ち上げる。前記連結部材１６０と支持部材１９０はヒンジ結合されているため、支持部材１９０が連結部材１６０により上方へ持ち上げられても、支持部材１９０を傾けないようにすることが可能である。このような昇降動作により、集電装置が道路上の障害物と衝突するのが予防され得る。
【００９８】
二対の補助安全ホイール２００は、前記支持部材１９０の下面に設けられる。一対のホイールは支持部材１９０の前端に位置し、残りの一対のホイールは支持部材１９０の後端に位置する。集電装置２１０が道路面に接触するのを防止するために、補助安全ホイール２００の径は集電装置２１０の上下方向の幅よりも大きく設定される。
【００９９】
前述した多様な実施形態のそれぞれは他の実施形態とそれぞれ共に結合されて使用され得る。例えば、図１０に示す第４の実施形態の磁性ブラッシュは、本発明の第２の実施形態による集電装置にも適用され得る。また、本発明の第１の実施形態による給電装置と他の実施形態による集電装置は、磁気誘導充電システムに含まれ得る。
【０１００】
前述した通り、本発明は多くの重大な長所を提供する。まず、電気自動車のバッテリが給電装置が設置された道路に沿って移動中に充電され得るため、バッテリの充電時間を節約できる。また、バッテリ容量を減らし、バッテリの寿命を延ばすことができる。また、既存の磁気誘導充電システムに比べて左右偏差許容率を最大化し、１、２次コイル間の垂直間隙を最小化することによって、電力伝達効率を大幅に増加させることができる。
【０１０１】
以上のように、本発明はたとえ限定された実施形態と図面により説明されていても、本発明はこれにより限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と以下で記載される特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であるのはもちろんである。
【図１】
2012519104.tif 000003
【図２】
2012519104.tif 000004
【図３】
2012519104.tif 000005
【図４】
2012519104.tif 000006
【図５】
2012519104.tif 000007
【図６】
2012519104.tif 000008
【図７】
2012519104.tif 000009
【図８】
2012519104.tif 000010
【図９】
2012519104.tif 000011
【図１０】
2012519104.tif 000012
【図１１】
2012519104.tif 000013
【図１２】
2012519104.tif 000014
【図１３】
2012519104.tif 000015
【図１４】
2012519104.tif 000016
【国際調査報告】
2012519104.tif 000017
2012519104.tif 000018
2012519104.tif 000019