KR20120104615A

KR20120104615A - 전기 차량 및 그의 급전 장치

Info

Publication number: KR20120104615A
Application number: KR1020127019525A
Authority: KR
Inventors: 류지 우에노; 미사코 나카타
Original assignee: 러스크 인텔렉츄얼 리저브 아게
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-09-21
Also published as: JP5431297B2; US20140131121A1; JP2014079160A; EP2516204A2; WO2011078403A3; WO2011078403A2; JP2011135772A; US20110186368A1; US8662221B2; CN102834286A

Abstract

전기 차량에서, 전방 및 후방 휠들 각각의 타이어 (25) 의 내부 공간 영역 (26) 에 전력 유닛 (G) 이 설치되어 있다. 그 유닛 (G) 은, 타이어 (25) 의 지면 접촉부 (35) 의 내주면 상에 배치된 복수의 전력 엘리먼트들 (27) 을 갖는다. 그 엘리먼트들 (27) 각각은 퍼멀로이로 이루어진 코어 (31), 및 코어 (31) 둘레를 감고 있는 전력 코일 (32) 을 포함한다. 주기적으로 변화하는 자계가, 도로에 설치된 급전 장치에 의해 도로 위의 영역에 발생되면, 그 엘리먼트들 (27) 각각은 전력을 발생시킨다. 배전 시스템 (S) 을 통해 차량의 모터에 이러한 전력이 공급된다. 그 모터는 전방 휠들을 구동시킨다. 전기 차량은 전지 충전소에서 전지를 충전시키는 일 없이 장거리에 걸쳐 계속해서 동작할 수 있다.

Description

전기 차량 및 그의 급전 장치{ELECTRIC VEHICLE AND ELECTRIC SUPPLY ARRANGEMENT FOR THE SAME}

본 발명은, 동작하거나 정지한 동안 외부로부터 전력이 직접 또는 전자기 유도를 통해 공급되도록 설계된 전기 차량, 및 전기 차량이 동작하고 있거나 정지한 도로 상에/도로에 설치되고 전력을 전기 차량에 직접 또는 전자기 유도를 통해 공급하도록 설계된 급전 장치에 관한 것이다.

지금까지, 축전지 (2차 전지, 충전형 전지) 가 구비되고, 축전지에 저장된 전력을 사용함으로써 모터를 회전시켜 모터의 토크에 의해 휠들 (로드 휠들) 을 구동시키도록 설계된 전지-전력공급형 전기 차량이 알려져 있다 (예를 들어, JP 2001-219733A 참조). 이러한 전지-전력공급형 전기 차량을 포함하는 전기 차량들은, 일반적으로 구조가 단순하고, 질소 산화물과 같은 공기 오염물질의 방출 및 지구 온난화를 일으키는 이산화탄소의 방출이 없다. 따라서, 환경적 관점에서, 그 보급을 가속화하기 위한 강한 필요성이 존재한다.

그러나, 전지-전력공급형 전기 차량은 축전지의 충전량이 하한으로 낮아지면 축전지를 충전할 필요가 있지만, 충전 동작에 상당히 긴 시간이 불가피하게 걸린다는 문제점이 있다. 예를 들어, 축전지가 전지 충전소에서 완전히 충전되는 경우, 적어도 30 분의 충전 시간이 불가피하게 걸리고, 또는 충전 동작을 가정용 충전기를 사용하여 수행하는 경우에는, 수 시간의 충전 시간이 불가피하게 걸린다.

또한, 전지-전력공급형 전기 차량에서, 하나의 완전 충전 동작에 기초한 동작가능 (이동가능) 거리는, 가솔린 또는 디젤 엔진이 구비된 자동차에 비해 상당히 짧다. 현재 상업적으로 입수가능한 자동차들에 있어서, 동작가능한 거리는 통상적으로 90 ㎞ 내지 160 ㎞ 의 범위에 있고, 최대 약 200 ㎞ 이다. 따라서, 전지-전력공급형 전기 차량에 의해 장거리에 걸쳐 운전함에 있어서, 전지 충전소에 자주 정지시켜 축전지를 충전하는데 상당히 긴 시간을 소비해야 할 필요가 있다. 따라서, 전지-전력공급형 전기 차량은 장거리를 운전할 기회가 적지 않은 대부분의 사용자들에게 불편을 끼치는 문제점을 갖는다. 상기와 같이, 전지-전력공급형 전기 차량의 보급을 가속화하기 위한 강한 필요성에도 불구하고, 상기 문제점들은 실제로 보급을 촉진시킴에 있어서 어려움을 야기시킨다.

본 발명은 상기 종래의 문제점들을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 전지 충전을 위해 차량을 정지시킬 필요 없이, 특히, 장거리에 걸쳐서, 계속해서 동작하는 것이 가능한 전기 차량을 제공하여, 사용자 편이성과 환경 보호 양쪽 모두를 만족시키도록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 차량은, 복수의 휠들 각각의 타이어의 내부 공간 영역에 배치된 복수의 발전 엘리먼트들, 및 발전 엘리먼트들로부터 배전 시스템을 통해 공급된 전력에 의해 회전되도록 구성된 모터를 포함한다. 이러한 전기 차량에서, 복수의 발전 엘리먼트들은, 주어진 폭을 갖는 타이어의 고리 형상 내주면의 전체 원주에 걸쳐 타이어의 내주면과 접촉하도록 배치된다. 발전 엘리먼트들 각각은 도로면 측에서 인가된 자계 또는 자속 밀도의 주기적 변화에 의해 야기된 전자기 유도에 의해 전력을 발생시키도록 구성된다. 모터는 구동력 전달 메커니즘을 통해 휠들을 회전가능하게 구동하도록 구성된다. 여기에 사용되는 바와 같이, "도로면" 이라는 용어는 전기 차량이 동작하거나 정지하는 도로, 광장 등의 상측면을 의미한다.

본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 차량에서, 타이어의 내주면 상에 배치된 발전 엘리먼트들 각각은, 전기 차량이 정지한 동안 도로면에 가까운 위치에 위치되거나, 전기 차량이 동작하는 동안 휠 또는 타이어의 회전에 따라 도로면에 가까운 위치를 통과할 때, 도로면 측에서 인가된 자계 또는 자속 밀도의 변화에 의해 유도된 전류, 즉, 전력이 발생된다. 그 후에, 발전 엘리먼트들에 의해 발생된 전력이 배전 시스템을 통해 모터에 공급되고, 공급된 전력에 의해 로터가 회전한다. 모터의 토크가 구동력 전달 메커니즘을 통해 휠에 전달된다. 따라서, 휠들이 구동되어 전기 차량을 동작시킨다. 즉, 전자기 유도를 통해 도로면 측에서 공급되는 전력에 기초하여 전기 차량이 계속해서 동작할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 차량은 전지 충전을 위해 차량을 정지시킬 필요 없이, 특히, 전지 충전소 등에서 전지 충전 서비스를 받을 일 없이 장거리에 걸쳐 계속해서 동작하여, 사용자 편이성과 환경 보호 양쪽 모두를 만족시킬 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 차량에서, 발전 엘리먼트들 각각은 전자기 재료, 예를 들어, 극히 높은 비자성 투자율 (relative magnetic permeability) 을 갖는 퍼멀로이 (permalloy) 또는 슈퍼멀로이 (supermalloy) 로 이루어진 코어, 및 코어의 측면 둘레를 감고 있는 발전 코일을 포함한다. 이 경우, 코어는, 하나의 단부면이 타이어의 내주면과 접촉하고 (또는 내주면에 가깝고) 다른 단부면이 타이어의 회전 중심부와 대향하도록 배치된다. 또한, 발전 코일은 도전성 재료로 이루어지고, 발전 코일의 대향 단부들 각각이 배전 시스템에 전기적으로 연결된다. 이 특징에 의하면, 발전 엘리먼트들 각각은 단순하고 컴팩트한 구조로 더 큰 전력을 발생시킬 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 차량에서, 타이어의 지면 접촉부 (트레드부 (tread portion)) 는 강자성 재료를 포함한다. 더 바람직하게는, 타이어의 지면 접촉부는, 강자성 재료, 예를 들어, 퍼멀로이 또는 슈퍼멀로이의 분말, 섬유 및 망 형상체 중 하나를 포함하는 탄성 재료, 예를 들어, 고무로 이루어진다. 이 경우, 발전 엘리먼트들 각각과 도로면 사이에 위치되는 지면 접촉부의 비자성 투자율이 극히 커져서, 발전 엘리먼트가 더 큰 전력을 발생시킬 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 차량은 발전 엘리먼트들에 의해 발생된 전력의 초과 부분을 저장하도록 구성된 축전지를 포함한다. 이 경우, 축전지는 정류기 및 인버터를 통해 배전 시스템에 전기적으로 연결된다. 상세하게는, 축전지는, 발전 엘리먼트들에 의해 발생된 전력의 일부가 모터에 의해 소비되지 않을 때, 소비되지 않은 초과 전력을 저장하도록 구성된다. 또한, 축전지는, 발전 엘리먼트들에 의해 발생된 전력이 모터의 소요 전력보다 작거나 어떠한 전력도 발전 엘리먼트들에 의해 발생되지 않을 때, 저장된 전력을 모터에 공급하도록 구성된다. 이 특징에 의하면, 도로면 위의 영역에 전계를 발생시키기 위한 장치가 없는 종래의 도로 상에 있을지라도, 전기 차량은 축전지로부터 공급된 전력에 기초하여 동작할 수 있다.

본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 차량에 전자기 유도를 통해 전력을 공급하기 위한 급전 장치는, 도로면 아래에 그리고 도로면에 인접하게 배치된 자계 발생 수단을 포함한다. 자계 발생 수단은, 주기적으로 변화하는 자계 또는 자속 밀도를, 주어진 방향, 예를 들어, 도로의 연장 방향에 대한 미리 결정된 범위에 걸쳐 도로면 위의 영역에 발생시키도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 급전 장치에서, 자계 발생 수단은, 주어진 방향, 예를 들어, 도로의 연장 방향으로 서로 이격된 관계로 나란히 (side-by-side) 배치된 복수의 자계 발생 엘리먼트들로서, 자계 발생 엘리먼트들 각각은 자기 코어 및 권선을 갖는, 그 복수의 자계 발생 엘리먼트들; 및 자계 발생 엘리먼트들 각각의 권선에 교류 또는 맥류 전력을 공급하도록 구성된 전원을 포함한다. 이 경우, 자기 코어는 강자성 재료로 이루어진다. 또한, 자기 코어는 하나의 단부면이 도로면에 노출되도록 배치된다. 권선은 도전성 재료로 이루어고, 자기 코어의 측면 둘레를 감고 있다. 또한, 권선의 대향 단부들 각각은 전원에 전기적으로 연결된다.

상기 급전 장치에서, 복수의 자계 발생 엘리먼트들에 대한 대체물로서, 자계 발생 수단은, 도전성 재료로 이루어지고, 도로 내부에 그리고 도로면에 인접하게 배치되어 도로의 연장 방향을 따라 서로 평행하게 연장되는 복수의 길이방향 라인들을 포함할 수도 있다. 이 경우, 전원은 길이방향 라인들 각각에 교류 또는 맥류 전력을 공급하도록 구성된다.

대안적으로, 상기 급전 장치에서, 복수의 자계 발생 엘리먼트들에 대한 대체물로서, 자계 발생 수단은, 도전성 재료로 이루어지고, 도로 내부에 그리고 도로면에 인접하게 배치되어 도로의 연장 방향을 따라 서로 평행하게 연장되는 복수의 횡방향 라인들을 포함할 수도 있다. 이 경우, 전원은 횡방향 라인들 각각에 교류 또는 맥류 전력을 공급하도록 구성된다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 전기 차량은, 구동력 전달 메커니즘을 통해 복수의 휠들을 회전가능하게 구동하기 위한 모터, 도전성 재료로 이루어지고 휠들 각각에 부착되는 타이어, 및 모터와 타이어를 전기적으로 연결하는 배전 시스템을 포함한다. 이러한 전기 차량에서, 모터는, 타이어를 통해, 도로면 상에 배치된 급전 플레이트로부터 공급되는 전력에 의해 구동되도록 구성된다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 전기 차량에서, 도로면 상에 배치된 급전 플레이트로부터 모터로 타이어를 통해 전력이 공급되고, 공급된 전력에 의해 모터가 회전한다. 모터의 토크는 구동력 전달 메커니즘을 통해 휠들에 전달된다. 따라서, 휠들이 구동되어 전기 차량을 동작시킨다. 즉, 도로면 측에서 직접 공급되는 전력에 기초하여 전기 차량이 계속해서 동작할 수 있다. 본 발명의 제 2 양태에 따른 전기 차량은 전지 충전을 위해 차량을 정지시킬 필요 없이, 특히, 전지 충전소 등에서 전지 충전 서비스를 받을 일 없이 장거리에 걸쳐 계속해서 동작하여, 사용자 편이성과 환경 보호 양쪽 모두를 만족시킬 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 제 2 양태에 따른 전기 차량에서, 모터는, 휠들에서 전방 휠과 후방 휠 중 하나의 휠 (예를 들어, 우측 및 좌측 전방 휠들) 을 회전가능하게 구동하도록 구성되고, 도전성 재료로 이루어진 타이어는, 전방 휠과 후방 휠 중 나머지 휠 (예를 들어, 우측 및 좌측 후방 휠들) 에 부착된다. 바람직하게는, 본 발명의 제 2 양태에 따른 전기 차량은, 전력이 급전 플레이트로부터 전기 차량으로 공급될 때, 공급된 전력의 일부 또는 전부를 저장하고, 어떠한 전력도 급전 플레이트로부터 전기 차량으로 공급되지 않을 때, 저장된 전력을 모터에 공급하도록 구성된 축전지를 포함한다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 전기 차량에 전력을 공급하기 위한 급전 장치는, 도로면의 한쪽에 배치된 제 1 급전 플레이트, 도로면의 다른쪽에 배치된 제 2 급전 플레이트, 제 1 급전 플레이트와 제 2 급전 플레이트 사이에 배치되어 그 사이를 전기적으로 절연시키는 절연 섹션, 및 제 1 급전 플레이트와 제 2 급전 플레이트 사이에 전압을 인가하도록 구성된 전원을 포함한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전기 차량의 구성을 개략적으로 도시한 상측 평면도이다.
도 2 는 복수의 발전 엘리먼트들이 제공된 타이어의 개략 부분 측단면도이다.
도 3 은 발전 엘리먼트들이 제공된 타이어의 개략 부분 전단면도이다.
도 4 는 도로에 설치되고 도 1 에 예시된 전기 차량에 사용되는 급전 장치의 개략 사시도이다.
도 5 는 도로 위에서 동작하고 있을 때의 상태에서의 도 1 에 예시된 전기 차량의 개략도이다.
도 6 은 도로에 설치된 급전 장치의 하나의 변형예의 개략 사시도이다.
도 7 은 도로에 설치된 급전 장치의 또 다른 변형예의 개략 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전기 차량의 구성을 개략적으로 도시한 상측 평면도이다.
도 9 는 도로에 설치되고 도 8 에 예시된 전기 차량에 사용되는 급전 장치의 개략 사시도이다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전기 차량의 하나의 변형예의 구성을 개략적으로 도시한 상측 평면도이다.
도 11 은 도로에 설치되고 도 10 에 예시된 전기 차량에 사용되는 급전 장치의 개략 사시도이다.

<제 1 실시형태>

첨부 도면들을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전기 차량 및 급전 장치를 이하 상세히 설명한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 제 1 실시형태에 따른 전기 차량 (1) 에서, 좌측 전방 휠 (3) 이 차체 (2) 의 전방 영역의 좌측에 제공되고, 우측 전방 휠 (4) 이 차체 (2) 의 전방 영역의 우측에 제공된다. 또한, 좌측 후방 휠 (5) 이 차체 (2) 의 후방 영역의 좌측에 제공되고, 우측 후방 휠 (6) 이 차체 (2) 의 후방 영역의 우측에 제공된다. 이러한 전기 차량 (1) 에서, 좌측 전방 휠 (3) 및 우측 전방 휠 (4) 은 구동 휠들이고, 단일 전방 휠 구동 축 (7) 의 좌측 단부와 우측 단부의 각각의 단부들에 동심 관계 (concentric relation) 로 부착되어 있다. 좌측 후방 휠 (5) 과 우측 후방 휠 (6) 각각은 구동되는 휠이고, 좌측 후방 휠 축 (8) 과 우측 후방 휠 축 (9) 의 각각의 축들에 동심 관계로 부착되어 있다. 전방 휠들 (3, 4) 각각 또는 전방 휠 구동 축 (7), 및 후방 휠들 (5, 6) 각각 또는 후방 휠 축들 (8, 9) 각각은, 미예시되어 있는 서스펜션들을 통해 차체 (2) 에 각각 장착된다.

전기 차량 (1) 은, 그의 구동원으로서, 교류 (AC) 전력에 의해 회전가능하게 구동되도록 구성된 모터 (10) 가 구비되어 있다. 감속 기어 쌍 (12) 의 컴포넌트로서의 구동 기어 (12a) 가 모터 (10) 의 출력 샤프트 (11) 에 동심 관계로 부착되어 있다. 또한, 감속 기어 쌍 (12) 의 컴포넌트로서의 피구동 기어 (12b) 가 전방 휠 구동 축 (7) 에 부착되어 있다. 구동 기어 (12a) 와 피구동 기어 (12a) 가 서로 맞물려서, 감속 기어 쌍 (12) 이 모터 (11) 의 출력 샤프트 (11) 의 회전을 전방 휠 구동 축 (7) 에 전달하도록 하지만 회전 속도를 주어진 감속비 (예를 들어, 토크비 측면에서 2 내지 6) 로 감소시킨다. 따라서, 모터 (10) 의 출력 샤프트 (11) 가 회전될 때, 출력 샤프트 (11) 의 출력 토크가 감속 기어 쌍 (12) 및 전방 휠 구동 축 (7) 을 통해 좌측 전방 휠 (3) 및 우측 전방 휠 (4) 에 전달되어, 전기 차량 (1) 이 동작하기 시작할 수 있다.

모터 (10) 에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 시스템을 후술한다. 전기 차량 (1) 에서, 모터 (10) 를 구동하기 위한 전력은, 전방 휠들 (3, 4) 과 후방 휠들 (5, 6) 의 각각의 휠에 제공되는 4 개의 발전 유닛들 (G) 각각에 의해 발생된다. 발전 유닛 (G) 의 특정 구조와 기능을 나중에 설명한다. 모터 제어 디바이스 (14) 가 삽입된 배전 시스템 (S) 을 통해 발전 유닛 (G) 각각이 모터 (10) 에 전기적으로 연결된다.

전력 공급 시스템에는, 배전 시스템 (S) 으로부터 브랜치되고 연장되는 축전지 라인 (15) 이 제공된다. 축전지 라인 (15) 은 2차 전지인 축전지 (16) 에 연결된 말단부를 갖는다. AC 전력을 정류하기 위한 정류기 (17), 및 전환 스위치 (18) 가 축전지 라인 (15) 에 삽입된다. 전력 공급 시스템에는 전환 스위치 (18) 와 모터 제어 디바이스 (14) 를 연결하는 인버터 라인이 더 제공되고, 인버터 (20) 가 인버터 라인 (19) 에 삽입되어, 직류 (DC) 전력을, 임의의 주파수를 가진 AC 전력으로 변환한다. 회전 휠들 측에서의 배전 시스템 (S) 의 라인으로부터의 전력을, 비회전 차체 측에서의 배전 시스템 (S) 의 라인에 어떠한 문제도 없이 전달하기 위해, 전방 휠 구동 축 (7) 과 후방 휠 구동 축들 (8, 9) 각각에 링 형상 단자 (22) 가 부착되고, 링 형상 단자 (22) 를 슬라이드가능하게 접촉하도록 하는 방식으로 차체에 브러시 (23) 가 제공된다.

상기 전력 공급 시스템에서, 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생된 AC 전력이 모터 제어 디바이스 (14) 를 통해 모터 (10) 에 기본적으로 공급된다. 모터 제어 디바이스 (14) 는, 액셀러레이터 페달 (미예시) 의 압하량, 브레이크 동작의 존재 또는 부재 등에 의존하는 제어기 (21) 로부터 인가되는 지시 신호에 따라, 모터 (10) 에 공급될 전력을 제어하도록 동작가능하다. 따라서, 기본적으로, 모터 (10) 는 액셀러레이터 페달 (미예시) 의 압하량에 대응하는 토크, 즉, 소요 토크를 출력한다. 제어기 (21) 는 전기 차량 (1) 을 완전히 제어하기 위한 컴퓨터 구비 유닛이다.

발전 유닛들 (G) 에 의해 발생된 총 AC 전력이 모터 (10) 에 소요되는 전력, 즉, 모터 (10) 의 소요 전력보다 크면, AC 전력의 초과 부분이 정류기 (17) 에 의해 정류되고, 결과적인 DC 전력이 전환 스위치 (18) 를 통해 축전지 (16) 에 공급된다. 이러한 방식으로, 축전지 (16) 가 충전된다. 이러한 동작 동안, 제어기 (21) 에 의해 제어되는 전환 밸브 (18) 에 의해 인버터 라인 (19) 이 차단된다. 따라서, 어떠한 전력도 인버터 (20) 에 공급되지 않아서, 모터 (10) 에 어떠한 전력도 공급되지 않는다.

그렇지 않으면, 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생된 총 AC 전력이 모터 (10) 의 소요 전력보다 작거나, 어떠한 전력도 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생되지 않으면, 축전지 (16) 에 저장된 DC 전력이 전환 스위치 (18) 를 통해 인버터 (20) 에 공급된다. 그 후에, 인버터 (20) 는, 제어기 (21) 로부터 인가된 지시 신호에 따라, 모터 (10) 에 공급하기에 적합한 주파수를 갖는 AC 전력을 발생시키도록 동작가능하다.

더 상세하게는, 인버터는 모터 (10) 의 소요 전력과 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생된 총 전력 사이의 차이, 즉, 부족 전력을 모터 (10) 에 공급하도록 동작가능하다. 이러한 동작 동안, 제어기 (21) 에 의해 제어되는 전환 스위치 (18) 에 의해 축전지 라인 (15) 이 차단된다. 따라서, 어떠한 전력도 발전 유닛들 (G) 로부터 정류기 (17) 로 공급되지 않아서, 축전지 (16) 로 어떠한 전력도 공급되지 않는다. 어떠한 전력도 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생되지 않으면, 모터 (10) 의 소요 전력 전부가 단지 축전지로부터 모터 (10) 로 인버터 (20) 를 통해 공급된다는 것을 이해해야 한다.

전방 휠들 (3, 4) 과 후방 휠들 (5, 6) 각각에 제공된 발전 유닛 (G) 의 특정 구조 및 기능을 후술한다. 일 예로서 좌측 전방 휠 (3) 에 제공된 발전 유닛 (G) 을 이용함으로써 다음의 설명이 이루어지지만, 이 설명은 나머지 발전 유닛들 (G) 에 적용가능하다는 것을 이해해야 한다.

도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 좌측 전방 휠 (3) 에서는, 발전 유닛 (G) 이 타이어 (25) 의 내부 공간 영역 (26) 에 배치된다. 발전 유닛 (G) 은 복수의 발전 엘리먼트들 (27) 을 포함한다. 도 2 및 도 3 에 예시된 실시형태에서의 발전 유닛 (G) 이 16 개의 발전 엘리먼트들 (27) 을 포함하지만, 발전 엘리먼트들 (27) 의 개수는 16 으로 제한되지 않고, 16 보다 더 작거나 더 클 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 도 2 에서, 2점 쇄선은 타이어 (25) 의 내주 에지를 나타낸다.

발전 엘리먼트들 (27) 은, 하나의 단부가, 주어진 폭을 갖는 타이어 (25) 의 고리 형상 내주면 (28) 에 그 내주면 (28) 의 전체 원주에 걸쳐 접촉하도록 하는 방식으로, 원주 방향으로 동일하게 이격된 관계로 나란히 (side-by-side) 배열되어 단일 어레이를 형성한다. 즉, 타이어 (25) 의 회전 중심부 (29) 에 대한 발전 엘리먼트들 (27) 각각의 중심각이 22.5 도인 각각의 위치에 16 개의 발전 엘리먼트들 (27) 이 고리 링 형상으로 배열된다. 이 실시형태에서, 발전 엘리먼트들 (27) 중 인접하는 것들은 그 사이의 주어진 거리, 예를 들어, 2 ㎝ 내지 5 ㎝ 의 거리로 타이어의 원주 방향으로 배열된다. 또한, 타이어의 폭방향으로의 발전 엘리먼트들 (27) 각각의 치수는 최대한으로 설정된다. 예를 들어, 타이어의 대향 내측면들 (30) 사이의 거리의 80% 내지 90% 이도록 설정된다.

발전 엘리먼트 (27) 는 강자성 재료로 이루어진, 각뿔 형상이거나 또는 일반적으로 직사각형의 평행 육면체 형상의 코어 (31), 및 도전성 재료 (예를 들어, 구리) 로 이루어지고 코어 (31) 의 측면 둘레를 감고 있는 발전 코일 (32) 을 포함한다. 발전 코일 (32) 은 절연 필름 또는 절연 재료로 코팅된 외주면을 갖는다. 이 실시형태에서, 코어 (31) 의 하나의 단부면 (33) (이하 "코어 외측 단부면 (33)" 이라고 지칭함) 은 타이어의 내주면 (28) 과 접촉한다. 코어 외측 단부면 (33) 은 타이어의 내주면 (28) 과 맞물림가능하도록 약간 굴곡진 형상으로 형성된다. 또한, 코어 (31) 의 다른 단부면 (34) (이하 "코어 내측 단부면 (34)" 이라고 지칭함) 은 타이어 (25) 의 회전 중심부 (29) 와 대향한다. 코어 내측 단부면 (34) 은 평면 형상으로 형성된다.

코어 (31) 의 강자성 재료로서, 퍼멀로이 (permalloy) 또는 슈퍼멀로이 (supermalloy) 를 사용하기에 적합하다. 퍼멀로이 또는 슈퍼멀로이는 극히 높은 비자성 투자율 (예를 들어, 100000 내지 1000000) 을 가져서, 코어 (31) 의 사이즈와 중량을 감소시키는 것이 가능해지거나, 발전 엘리먼트 (27) 의 발전 성능을 상당히 향상시킨다. 그러나, 코어 (31) 의 강자성 재료는 퍼멀로이 또는 슈퍼멀로이에 제한되지 않고, 발전 엘리먼트 (27) 의 발전 성능이 어느 정도로 악화되겠지만, 철, 코발트, 니켈 또는 이들의 통상적으로 사용되는 합금과 같은 임의의 다른 저비용 강자성 재료가 사용될 수도 있다.

발전 코일 (32) 은 단일 전선 (복수의 전선들일 수도 있음) 으로 이루어지고, 코어 (31) 의 측면 둘레를 그와 가깝거나 갭이 없는 관계로 그리고 다층 방식 (예를 들어, 10 개 내지 20 개의 층들) 으로 감아서, 발전 엘리먼트 (27) 의 발전 성능을 향상시키도록 한다. 또한, 발전 코일 (32) 의 2 개의 대향 단부들 각각은 배전 시스템 (S) 에 전기적으로 연결된다 (도 1 참조). 따라서, 발전 엘리먼트 (27) 는, 주기적으로 또는 일시적으로 변화하거나 변동하는 자계 또는 자속 (이하 "교번 자계" 라고 지칭함) 이 그 주위에서 발생되면, 전자기 유도를 통해 전력을 발생시키고 발생된 전력을 배전 시스템 (S) 에 출력하도록 동작가능하다.

타이어 (25) 의 지면 접촉부 (35) 또는 트레드부 (tread portion), 즉, 주어진 폭을 갖는 타이어 (25) 의 고리 형상 주변부는, 강자성 재료의 분말, 섬유 및 망 형상체 중 하나를 포함하는 탄성 재료로 이루어진다. 극히 높은 비자성 투자율 측면에서, 강자성 재료로서, 퍼멀로이 또는 슈퍼멀로이를 사용하는 것이 바람직하다. 뛰어난 지면 접촉성 측면에서, 탄성 재료로서, 고무를 사용하는 것이 바람직하다. 지면 접촉부 (35) 의 비자성 투자율을 증가시키기 위해, 지면 접촉부 (35) 에서의 강자성 재료의 함유율 또는 함유량을, 타이어 (25) 의 동작 성능이 감퇴되는 범위로 최대화하는 것이 바람직하다. 타이어 (25) 는 강자성 재료를 포함하는 탄성 재료로 전부 이루어질 수도 있다. 또한, 철, 코발트, 니켈 또는 이들의 통상적으로 사용되는 합금과 같은, 퍼멀로이 또는 슈퍼멀로이 이외의 강자성 재료가 사용될 수도 있다.

발전 엘리먼트 (27) 는, 도로 측에서 인가된 교번 자계에 의해 야기된 전자기 유도를 통해 전력을 발생시킬 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 강자성 재료를 포함하는 탄성 재료를 사용하여 지면 접촉부 (35) 를 형성함으로써 지면 접촉부 (35) 의 비자성 투자율이 상당히 증가되어, 발전 엘리먼트 (27) 의 발전 성능을 상당히 향상시키는 것이 가능해지도록 한다. 여기에 사용되는 바와 같이, "최대 자속 밀도" 는 주기적으로 변화하는 자속 밀도의 최대값을 의미한다. 최대 자속 밀도가 커짐에 따라, 변동폭 또는 변화율이 커져서, 발전 엘리먼트 (27) 의 발전 성능이 높아진다.

도 4 를 참조하여, 도로면 위의 영역에서 교번 자계를 발생시키기 위한 급전 장치의 특정 구조 및 기능을 후술한다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 급전 장치 (40) 는, 도로 (41) 의 연장 방향으로 서로 이격된 관계로 배치되는 복수의 또는 다수의 (예를 들어, 백만개 내지 천만개의) 자계 발생 엘리먼트들 (42), 및 그 자계 발생 엘리먼트들 (42) 각각에 AC 전력을 공급하기 위한 전원 (43) 을 포함한다. 급전 장치 (40) 에서, AC 전원 대신에, 맥류 (PS) 전력을 공급하기 위한 DC 전원이 사용될 수도 있다. 도 4 가 전원 (43) 이 전계 발생 엘리먼트 (42) 에만 전력을 공급하도록 하는 것으로 간략화된 형태로 예시되어 있지만, 전원 (43) 이 또한 나머지 전계 발생 엘리먼트 (42) 각각에 전력을 공급한다는 것을 이해해야 한다.

전계 발생 엘리먼트들 (42) 은, 인접하는 것들 사이의 주어진 거리 (예를 들어, 10 ㎝ 내지 50 ㎝) 로 균일하게 이격된 관계로 도로 (41) 의 연장 방향으로 나란히 배열되어 단일 어레이를 형성한다. 전계 발생 엘리먼트들 (42) 각각은 도로 (41) 의 연장 방향에서의 주어진 길이 (예를 들어, 5 ㎝ 내지 20 ㎝), 및 도로 (42) 의 폭방향에서의, 도로 (41) 의 거의 전체 폭에 걸쳐 연장되는 길이를 갖는다.

전계 발생 엘리먼트 (42) 는 강자성 재료로 이루어진, 직사각형의 평행 육면체 형상이거나 일반적으로 직사각형의 평행 육면체 형상의 자기 코어 (44), 및 그 자기 코어 (44) 의 측면 둘레를 감고 있고 도전성 재료 (예를 들어, 구리) 로 이루어진 권선 (45) 을 포함한다. 권선 (45) 은 절연 필름 또는 절연 재료로 코팅된 외주면을 갖는다. 자기 코어 (44) 는, 하나의 단부면 (46) (이하, "자기 코어 상측 단부면 (46)" 이라고 지칭함) 과 다른 단부면 (47) (이하, "자기 코어 하측 단부면 (47)" 이라고 지칭함) 각각이 도로 (41) 의 도로면에 평행해지거나 거의 평행해지도록 배치된다

자기 코어 상측 단부면 (46) 은, 스텝이 자기 코어 상측 단부면 (46) 과 그 주위의 도로면의 영역 사이에 형성되는 것을 방지하도록 하는 방식으로 도로면에 노출된다. 따라서, 도로 (41) 의 표면이 일반적으로 평탄하여, 자기 코어 (44) 가 전기 차량 (1) 의 동작에 어떠한 문제도 일으키지 않도록 한다. 자기 코어 (44) 를 보호하기 위해, 자기 코어 상측 단부면 (46) 이 합성 수지 등으로 코팅되어 보호될 수도 있다. 막대한 양의 강자성 재료가 자기 코어 (44) 에 소요되기 때문에, 자기 코어 (44) 의 강자성 재료로서, 철, 코발트, 니켈 또는 이들의 공통적으로 사용되는 합금과 같은, 비교적 저비용의 강자성 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

전계 발생 엘리먼트들 (42) 각각에 있어서, 권선 (45) 은 단일 전선 (복수의 전선들일 수도 있음) 으로 이루어지고, 자기 코어 (42) 의 4 개의 측면들 (자기 코어 상측 단부면 (46) 과 자기 코어 하측 단부면 (47) 이외의 표면들) 둘레를 그와 가깝거나 갭이 없는 관계로 그리고 다층 방식 (예를 들어, 50 개 내지 100 개의 층들) 으로 감아서, 발전 엘리먼트 (42) 의 발전 성능을 향상시키도록 한다. 또한, 권선 (45) 의 2 개의 대향 단부들 각각은 전력 공급 라인 (48) 을 통해 전원 (43) 에 전기적으로 연결된다. 따라서, 전계 발생 엘리먼트 (42) 는, AC 전력이 전원 (43) 으로부터 공급될 때, 전자기 유도를 통해 도로면 위의 영역에 교번 자계를 발생시키도록 동작가능하다.

도 5 를 참조하여, 급전 장치 (40) 를 갖는 도로 (41) 상에서 전기 차량 (1) 이 동작하도록 하기 위한 메커니즘 또는 축전지 (16) 를 충전하기 위한 메커니즘을 후술한다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 전기 차량 (1) 이 도로 (41) 상에서 정지하거나 또는 도로 (41) 상에서 동작하고 있을 때 AC 전력을 전원 (43) 으로부터 급전 장치 (40) 의 자계 발생 엘리먼트들 (42) 에 공급하는 것에 응답하여 (도 4 참조), 도로 (41) 의 전체 지역에 걸쳐 도로면 위의 영역에 교번 자계가 발생된다. 교번 자계에 있어서, 최대 자속 밀도는, 도로면에 인접한 영역 (예를 들어, 도로면으로부터 도로면 위의 10 ㎝ 만큼의 위치까지의 영역) 에서 상당히 커지고, 높이 위치에서 상측을 향해 멀어지는 방향으로 급격하게 감소된다.

상기와 같이, 상당히 큰 최대 자속 밀도를 갖는 교번 자계가 도로 (41) 의 도로면 위에 그리고 그 도로면에 인접한 영역에서 발생된다. 따라서, 전기 차량 (1) 의 타이어 (25) 내에 배치된 복수의 발전 엘리먼트들 (27) 중 특정한 발전 엘리먼트가 도로면에 가까운 영역에 위치될 때, 예를 들어, 타이어 (25) 의 지면 접촉부 (35) (도 2 참조) 의 영역 바로 위에 도로면과 접촉하여 위치될 때, 전자기 유도를 통해 전력을 발생시킨다.

또한, 상술된 바와 같이, 발전 엘리먼트들 (27) 각각의 코어 외측 단부면 (33) 과 도로면 사이에 위치되는 타이어 (25) 의 지면 접촉부는 상당히 큰 비자성 투자율을 갖는다. 따라서, 특정 발전 엘리먼트 (27) 주위의 자계의 자속 변화율 또는 최대 자속 밀도가 커져서, 특정 발전 엘리먼트 (27) 가 비교적 큰 전력을 발생시킨다. 전기 차량 (1) 이 동작하는 동안, 발전 엘리먼트들 (27) 은 도로면에 가까운 위치에 반복적으로 순차 위치되고, 발전 엘리먼트들 (27) 각각이 그 위치를 통과할 때 전력을 발생시킨다. 따라서, 발전 엘리먼트들 (27) 중 적어도 하나의 발전 엘리먼트는, 전기 차량 (1) 이 정지한 동안과 동작하는 동안 양쪽 모두에서 전력을 발생시킬 수 있다.

상기와 같이, 급전 장치 (40) 를 갖는 도로 (41) 상의 전기 차량 (1) 에서, 전방 휠들 (3, 4) 과 후방 휠들 (5, 6) 에서의 발전 유닛들 (G) 각각에서 전력이 발생되어, 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생된 총 전력이 전기 차량 (1) 이 통상적으로 동작하도록 하기에 충분히 큰 값이 되도록 한다. 또한, 상술된 바와 같이, 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생된 전력의 초과 부분이 축전지 (16) 에 저장되어, 모터 (10) 의 소요 전력이 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생된 총 전력보다 크거나, 전기 차량 (1) 이 급전 장치 (40) 가 없는 도로 상에서 동작하고 있을 때라도 전기 차량 (1) 이 어떠한 문제 없이 동작할 수 있도록 한다. 또한, 전기 차량 (1) 이 정지한 동안, 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생된 전력이 축전지 (16) 에 전부 공급되어 축전지 (16) 를 급속 충전하도록 한다.

이와 같은 방식으로, 전기 차량 (1) 은, 도로 (41) 에 제공된 급전 장치 (40) 로부터 공급된 전력에 기초하여, 장거리에 걸쳐 계속해서 동작할 수 있다. 따라서, 제 1 실시형태에 따른 전기 차량 (1) 은 사용자 편이성과 환경 보호 양쪽 모두를 만족시킬 수 있다.

제 1 실시형태에서, 도로 (41) 에 제공된 급전 장치 (40) 는 복수 또는 다수의 전계 발생 엘리먼트들 (42), 및 전원 (43) 을 포함한다. 그러나, 본 발명에서의 급전 장치는 이러한 타입의 급전 장치 (40) 에 제한되지 않고, AC 또는 PC 전력이 전원 (43) 으로부터 공급될 때, 도로면 위의 영역에서의 교번 자계를, 전기 차량 (1) 에 충분한 전력을 공급하는 것이 가능한 레벨로 발생시키도록 동작가능한 임의의 다른 적합한 타입일 수도 있다.

예를 들어, 도 6 에 도시된 바와 같이, 도로 (41) 내부에 그리고 도로면에 인접하게 배치되어 도로 (41) 의 연장 방향을 따라 서로 평행하게 연장되는 복수의 길이방향 도전성 라인들 (50), 및 AC 또는 PC 전력을 그 길이방향 라인들 각각에 공급하도록 구성된 전원 (43) 을 포함하는 급전 장치 (40') 가 채용될 수도 있다. 이 경우, 급전 장치 (40') 의 구조가 상당히 단순화된다.

대안적으로, 도 7 에 도시된 바와 같이, 도로 (41) 내부에 그리고 도로면에 인접하게 배치되어 도로 (41) 의 연장 방향과 교차하는 방향, 예를 들어, 도로 (41) 의 폭방향으로 서로 평행하게 연장되는 복수의 횡방향 도전성 라인들 (51), 및 AC 또는 PC 전력을 길이방향 라인들 각각에 공급하도록 구성된 전원 (43) 을 포함하는 급전 장치 (40") 가 채용될 수도 있다. 이 경우, 급전 장치 (40") 의 구조가 또한 상당히 단순화된다.

제 1 실시형태에서, 발전 유닛 (G) 이 전방 휠들 (3, 4) 과 후방 휠들 (5, 6) 각각에 제공된다. 대안적으로, 전방 휠들 (3, 4) 각각에만 제공될 수도 있고, 또는 후방 휠들 (5, 6) 각각에만 제공될 수도 있다. 제 1 실시형태에서, 발전 엘리먼트들 (27) 이 타이어의 내주면 (28) 의 원주 방향으로 배열되어 단일 어레이를 형성한다. 대안적으로, 폭방향으로의 발전 엘리먼트들 (27) 각각의 치수가 더 작은 값으로 설정되고, 발전 엘리먼트들 (27) 이 타이어의 내주면 (28) 의 원주 방향으로 배열되어 복수의 병렬 어레이들을 형성하는 구성이 채용될 수도 있다. 제 1 실시형태에서, 급전 장치들 (40, 40', 40") 각각이 도로에 설치된다. 그러나, 급전 장치들 (40, 40', 40") 각각은, 전기 모터 (1) 가 동작하거나 정지하도록 하는 한, 도로 이외의 임의의 적합한 지면, 예를 들어, 유원지의 광장, 필드 또는 통로에 설치될 수도 있다.

<제 2 실시형태>

도 8 내지 도 11 을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전기 차량 및 급전 장치를 이하 상세히 설명한다. 제 2 실시형태에서는, 도 1 내지 도 7 에 예시된 제 1 실시형태와 공통된 컴포넌트는 중복 설명을 피하기 위해 제 1 실시형태에서의 것과 동일한 참조 번호 또는 코드로 정의되고, 그 상세한 설명을 생략한다. 따라서, 본 명세서에서는, 다음의 설명과 달리 불일치하지 않는 한, 제 1 실시형태의 설명이 기본적으로 제 2 실시형태에 적용가능하다.

상술된 바와 같이, 제 1 실시형태에서는, 전자기 유도를 통해, 타이어 (25) 내부에 제공된 발전 유닛들 (G) 에 의해 발생된 전력에 기초하여, 모터 (10) 가 구동되거나, 축전지 (16) 가 충전된다. 즉, 전력 또는 전류가 도로들 측으로부터 전기 차량 (1) 으로 직접 공급되지 않는다. 이와 다르게, 제 2 실시형태에서는, 좌측 후방 휠 (5) 과 우측 후방 휠 (6) 각각의 타이어 (25) 가 도전성 재료로 이루어지고, 도로 (41) 상에 제공된 1 쌍의 우측 및 좌측 급전 플레이트 (54, 53) (도 9 및 도 11 참조) 로부터 모터 (10) 또는 축전지 (16) 로 각각의 타이어 (25) 를 통해 직접 전력 또는 전류가 공급된다.

도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 제 2 실시형태 (2) 에 따른 전기 차량 (1) 에서, 좌측 후방 휠 (5) 과 우측 후방 휠 (6) 의 타이어들 (25) 각각은 도전성 고무와 같은 도전성 재료로 이루어진다. 한편, 좌측 전방 휠 (3) 과 우측 전방 휠 (4) 각각의 타이어 (25) 는 종래의 타이어이다, 즉, 도전성 재료로 이루어진 것이 아니다. 이러한 전기 차량 (1) 에서, 모터 (10) 는, 제 1 실시형태에서와 같이, 좌측 전방 휠 (3) 및 우측 전방 휠 (4) 을 구동하도록 구성된다. 또한, 좌측 후방 휠 (5) 과 우측 후방 휠 (6) 의 타이어들 (25) 은 서로 절연되고, 배전 시스템 (S) 의 2 개의 단자들 중 대응하는 단자들에 연결된다. 상세하게는, 좌측 후방 휠 (5) 과 우측 후방 휠 (6) 의 타이어들 (25) 은 배전 시스템 (S) 을 통해 모터 제어 디바이스 (14) 의 2 개의 입력 단자들 중 대응하는 입력 단자들에 전기적으로 연결된다. 또한, 좌측 후방 휠 (5) 과 우측 후방 휠 (6) 의 타이어들 (25) 은 배전 시스템 (S) 을 통해 그리고 정류기 (17), 축전지 라인 (15) 및 절환 스위치 (18) 를 통해 축전지에 전기적으로 연결된다.

AC 전력을 전기 차량 (1) 에 공급하기 위해 급전 장치 (40a) 가 도로 (41) 에 설치된다. 이러한 급전 장치 (40a) 는 AC 전원 (43), 전력 공급 라인 (48), 제 1 및 제 2 급전 플레이트들 (53, 54), 및 절연 섹션 (55) 을 포함한다. 제 1 급전 플레이트 (53) 는 좌측 절반의 도로 (41) 상에 배치되어 도로 (41) 의 연장 방향으로 연장된다. 제 1 급전 플레이트 (53) 는 전력 공급 라인 (48) 을 통해 AC 전원 (43) 의 2 개의 단자들 중 하나의 단자에 연결된다. 한편, 제 2 급전 플레이트 (54) 는 우측 절반의 도로 (41) 상에 배치되어 도로 (41) 의 연장 방향으로 연장된다. 제 2 급전 플레이트 (54) 는 전력 공급 라인 (48) 을 통해 AC 전원 (43) 의 다른 단자에 연결된다.

절연 섹션 (55) 은 도로 (41) 의 거의 폭방향의 중심 지역에 제 1 및 제 2 급전 플레이트들 (53, 54) 에 인접한 관계로 배치되어, 그 사이를 전기적으로 절연시키도록 한다. AC 전원 (43) 은 전력 공급 라인 (48) 을 통해 제 1 급전 플레이트 (53) 와 제 2 급전 플레이트 (54) 사이에 전압을 인가하도록 구성된다. 제 2 실시형태에서, 전기 차량 (1) 이 도로 (41) 의 임의의 폭방향 위치에 위치되는 경우라도, 좌측 휠 (5) 의 타이어 (25) 가 우측 절반의 도로 (41) 에 진입하지 않고 (즉, 좌측 절반에만 위치되고), 우측 휠 (6) 의 타이어 (25) 가 좌측 절반의 도로 (41) 에 진입하지 않는 (즉, 우측 절반에만 위치되는) 방식으로 도로 (41) 의 폭을 설정하는 것이 바람직하다. 급전 플레이트들 (53, 54) 로부터 전기 차량 (1) 으로의 전력에 대해서는, 전기 차량 (1) 의 위치에 관계없다.

따라서, 급전 장치 (40a) 가 설치된 도로 (41) 상에서 전기 차량 (1) 이 동작하고 있거나 또는 도로 (41) 상에 전기 차량 (1) 이 정지할 때, AC 전력이 좌측 및 우측 후방 휠들 (5, 6) 의 타이어들 (25) 을 통해 제 1 및 제 2 급전 플레이트들 (53, 54) 로부터 전기 차량 (1) 의 배전 시스템 (S) 으로 공급된다. 그 후에, 배전 시스템 (S) 에 공급된 전력이, 제 1 실시형태에서와 동일한 방식으로, 모터 제어 디바이스 (14) 를 통해 모터 (10) 에 공급된다. 또한, 전력이 정류기 (17), 축전지 라인 (15) 및 전환 스위치 (18) 를 통해 축전지 (16) 에 공급된다. 배전 시스템 (S) 으로의 전력 공급을 위한 기법에서의 차이점을 제외하면, 제 2 실시형태에 따른 전기 차량 (1) 은 제 1 실시형태에 따른 전기 차량 (1) 과 거의 동일하다.

상술된 바와 같이, 도 8 및 도 9 에 예시된 전기 차량 (1) 에서, AC 전력이 급전 장치 (40a) 로부터 전기 차량 (1) 으로 공급된다. 또한, 전기 차량 (1) 의 구동원으로서의 모터 (10) 는, AC 전력에 의해 구동되도록 구성된 AC 모터이다. 그러나, 제 2 실시형태에서는, 모터 (10) 로서 DC 모터가 사용되는 동안, DC 전력이 급전 장치 (40a) 로부터 전기 차량 (1) 으로 공급될 수도 있다.

도 10 및 도 11 은 DC 모터를 모터 (10) 로서 사용하는 전기 차량 (1), 및 DC 전력을 전기 차량 (1) 에 공급하기 위한 급전 장치 (40a) 의 각각의 구성들을 도시한 것이다. 이러한 전기 차량 (1) 에 사용되는 전력은, AC 전력을 사용하는 일 없이 DC 전력으로 전부 구성된다. 따라서, 도 8 에 예시된 전기 차량 (1) 과는 다르게, 정류기 (17) 및 인버터 (20) 가 전기 차량 (1) 에 제공되지 않는다. 또한, 급전 장치 (40b) 에는 DC 전원 (56) 이 제공된다.

따라서, 제 2 실시형태에서는, 도로 (41) 상에 설치된 급전 플레이트들 (53, 54) 로부터 타이어들 (25) 로 AC 또는 DC 전력이 공급되어, 전기 차량 (1) 이 그 공급된 전력에 기초하여 동작할 수 있도록 한다. 즉, 전기 차량 (1) 이 도로 측에서 공급된 전력에 기초하여 계속해서 동작할 수 있다. 따라서, 전기 차량 (1) 은 전지 충전을 위해 차량을 정지시킬 필요 없이, 특히, 전지 충전소 등에서 전지 충전 서비스를 받을 일 없이 장거리에 걸쳐 계속해서 동작할 수 있어서, 사용자 편이성과 환경 보호 양쪽 모두를 만족시킬 수 있다.

본 발명은 특정 실시형태들에 관련하여 설명되었지만, 다양한 변경 및 변형이 당업자에게 자명하다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 특정 실시형태들에 의해 제한되지 않고, 첨부된 청구항들에 의해서만 제한된다.

산업상 사용가능성

상술된 바와 같이, 본 발명은 전지 충전을 위해 차량을 정지시킬 필요 없이, 특히, 장거리에 걸쳐 계속해서 동작하는 것이 가능한 전기 차량에게 유용하여, 사용자 편이성과 환경 보호 양쪽 모두를 만족시킨다.

Claims

복수의 휠들 각각의 타이어의 내부 공간 영역에 배치되어, 상기 타이어의 고리 형상 내주면의 전체 원주에 걸쳐 상기 타이어의 상기 내주면과 접촉하도록 하는 복수의 발전 엘리먼트들로서, 상기 발전 엘리먼트들 각각은 도로면 측에서 인가된 자계의 주기적 변화에 의해 야기된 전자기 유도에 의해 전력을 발생시키도록 구성된, 상기 복수의 발전 엘리먼트들; 및
상기 발전 엘리먼트들로부터 배전 시스템을 통해 공급된 전력에 의해 회전되고, 구동력 전달 메커니즘을 통해 상기 휠들을 회전가능하게 구동하도록 구성된 모터를 포함하는, 전기 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 발전 엘리먼트들 각각은,
전자기 재료로 이루어지고, 하나의 단부면이 상기 타이어의 상기 내주면과 접촉하고 다른 단부면이 상기 타이어의 회전 중심부와 대향하도록 배치된 코어; 및
도전성 재료로 이루어지고 상기 코어의 측면 둘레를 감고 있는 발전 코일로서, 상기 발전 코일은 상기 배전 시스템에 각각이 전기적으로 연결된 대향 단부들을 갖는, 상기 발전 코일을 포함하는, 전기 차량.
제 2 항에 있어서,
상기 코어는 퍼멀로이 (permalloy) 또는 슈퍼멀로이 (supermalloy) 로 이루어지는, 전기 차량.
제 2 항에 있어서,
상기 타이어의 지면 접촉부는 강자성 재료를 포함하는, 전기 차량.
제 2 항에 있어서,
상기 타이어의 지면 접촉부는, 강자성 재료의 분말, 섬유 및 망 형상체 중 하나를 포함하는 탄성 재료로 이루어지는, 전기 차량.
제 5 항에 있어서,
상기 타이어의 상기 지면 접촉부에 포함된 상기 강자성 재료는 퍼멀로이 또는 슈퍼멀로이이고,
상기 탄성 재료는 고무인, 전기 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 배전 시스템에 정류기 및 인버터를 통해 전기적으로 연결된 축전지를 포함하고,
상기 축전지는, 상기 발전 엘리먼트들에 의해 발생된 전력의 일부가 상기 모터에 의해 소비되지 않을 때, 소비되지 않은 전력을 저장하고, 상기 발전 엘리먼트들에 의해 발생된 전력이 상기 모터의 소요 전력보다 작거나 어떠한 전력도 상기 발전 엘리먼트들에 의해 발생되지 않을 때, 저장된 전력을 상기 모터에 공급하도록 구성된, 전기 차량.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 차량에 전자기 유도를 통해 전력을 공급하기 위한 전력 공급 장치로서,
도로면 아래에 그리고 상기 도로면에 인접하게 배치되고, 주기적으로 변화하는 자계를, 주어진 방향에 대한 미리 결정된 범위에 걸쳐 상기 도로면 위의 영역에 발생시키도록 구성된 자계 발생 수단을 포함하는, 전력 공급 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 자계 발생 수단은,
주어진 방향으로 서로 이격된 관계로 나란히 (side-by-side) 배치된 복수의 자계 발생 엘리먼트들로서, 상기 자계 발생 엘리먼트들 각각은 자기 코어 및 권선을 갖는, 상기 복수의 자계 발생 엘리먼트들; 및
상기 자계 발생 엘리먼트들 각각의 상기 권선에 교류 또는 맥류 전력을 공급하도록 구성된 전원을 포함하고,
상기 자기 코어는, 강자성 재료로 이루어지고, 하나의 단부면이 상기 도로면에 노출되거나 상기 도로면에 인접하게 위치되도록 배치되며;
상기 권선은, 도전성 재료로 이루어지고 상기 자기 코어의 측면 둘레를 감고 있으며, 상기 전원에 각각이 전기적으로 연결된 대향 단부들을 갖는, 전력 공급 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 자계 발생 엘리먼트들은 도로의 연장 방향으로 서로 이격된 관계로 나란히 배치되는, 전력 공급 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 자계 발생 수단은,
도전성 재료로 이루어지고, 도로 내부에 그리고 도로면에 인접하게 배치되어 상기 도로의 연장 방향을 따라 서로 평행하게 연장되는 복수의 길이방향 라인들; 및
상기 길이방향 라인들 각각에 교류 또는 맥류 전력을 공급하도록 구성된 전원을 포함하는, 전력 공급 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 자계 발생 수단은,
도전성 재료로 이루어지고, 도로 내부에 그리고 도로면에 인접하게 배치되어 상기 도로의 연장 방향을 따라 서로 평행하게 연장되는 복수의 횡방향 라인들; 및
상기 횡방향 라인들 각각에 교류 또는 맥류 전력을 공급하도록 구성된 전원을 포함하는, 전력 공급 장치.
구동력 전달 메커니즘을 통해 복수의 휠들을 회전가능하게 구동하기 위한 모터;
도전성 재료로 이루어지고 상기 휠들 각각에 부착되는 타이어; 및
상기 모터와 상기 타이어를 전기적으로 연결하는 배전 시스템을 포함하고,
상기 모터는, 상기 타이어를 통해, 도로면 상에 배치된 급전 플레이트로부터 공급되는 전력에 의해 구동되도록 구성된, 전기 차량.
제 13 항에 있어서,
상기 모터는, 상기 휠들에서 전방 휠과 후방 휠 중 하나의 휠을 회전가능하게 구동하도록 구성되고,
상기 도전성 재료로 이루어진 타이어는, 상기 전방 휠과 상기 후방 휠 중 나머지 휠에 부착되는, 전기 차량.
제 13 항에 있어서,
전력이 상기 급전 플레이트로부터 상기 전기 차량으로 공급될 때, 공급된 전력의 일부 또는 전부를 저장하고, 어떠한 전력도 상기 급전 플레이트로부터 상기 전기 차량으로 공급되지 않을 때, 저장된 전력을 상기 모터에 공급하도록 구성된 축전지를 포함하는, 전기 차량.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 차량에 전력을 공급하기 위한 급전 장치로서,
도로면의 한쪽에 배치된 제 1 급전 플레이트;
상기 도로면의 다른쪽에 배치된 제 2 급전 플레이트;
상기 제 1 급전 플레이트와 상기 제 2 급전 플레이트 사이에 배치되어 그 사이를 전기적으로 절연시키는 절연 섹션; 및
상기 제 1 급전 플레이트와 상기 제 2 급전 플레이트 사이에 전압을 인가하도록 구성된 전원을 포함하는, 급전 장치.