KR102651178B1 - 전기버스용 집전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기버스 일측에 설치되어 팬터그래프와의 접촉으로 집전하는 전기버스용 집전장치에 있어서, 전기버스의 지붕에 고정 설치되어 다수 구성을 지지하는 프레임과, 상기 프레임 상측에 고정되고 절연성을 갖는 소재로 성형된 베이스와, 상기 베이스에 의해 지지되고 상기 팬터그래프와 전기적으로 접촉하는 컨택트바와, 상기 컨택트바를 구속한 상태로 상기 베이스에 고정되어 컨택트바를 지지하는 지지구를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

전기버스용 집전장치{Current collector for electric bus}

본 발명은 전기버스용 집전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기버스의 지붕에 설치되어 고전압 충전이 가능하도록 한 전기버스용 집전장치에 관한 것이다.

본 발명은 충전장치인 팬터그래프와 전기적으로 접촉하는 컨택트바가 절연성복합소재가 적용된 베이스에 의해 지지 및 고정되도록 하여 고전압 충전 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 전기버스용 집전장치에 관한 것이다.

본 발명은 베이스 일측에 보강부재를 구비하여 강성이 향상될 수 있도록 한 전기버스용 집전장치에 관한 것이다.

본 발명은 베이스가 소정의 탄성복원력을 갖도록 설계하여 팬터그래프와 접촉시 충격이 완화될 수 있도록 한 전기버스용 집전장치에 관한 것이다.

본 발명은 베이스가 FRP(fiber reinforced plastics)로 성형되어 경량화가 가능하고 내구성 및 절연성이 향상될 수 있도록 한 전기버스용 집전장치에 관한 것이다.

본 발명은 전기버스의 지붕과 베이스 사이에 프레임을 구비하여 베이스를 보다 견고하게 고정하고, 프레임과 지붕 사이에는 절연부재를 구비하여 전기안전성을 높이고 화재의 위험을 미연에 차단할 수 있도록 한 전기버스용 집전장치에 관한 것이다.

가솔린이나 경유 등의 화석 연료를 사용하는 자동차들은 화석 연료의 고갈 및 지구 온난화 문제를 야기하고 있고, 그 결과 환경 보호를 위한 이산화탄소 및 배출가스의 규제가 강화되고 있다. 이에 대한 대안으로 전기차들이 서서히 보급되고 있으나, 한번 충전으로 운행할 수 있는 거리가 아직 충분하지 않고 충전 인프라의 구축도 더뎌 전기차의 보급에 장애물로 작용하고 있다.

특히, 정해진 노선을 주행하는 버스는 한번 충전으로 노선을 충분히 운행할 수 있으므로 한번 충전으로 주행할수 있는 거리의 제약이 상대적으로 문제가 되지 않고, 버스가 모이는 차고지에 충전 시스템을 구비하면 되므로 충전 인프라의 구축도 상대적으로 용이하다.

전기 버스를 차고지에 설치된 충전 시스템을 이용하여 충전할 경우, 전기 버스 충전구에 충전기를 삽입하여 충전하는 충전 방식, 접촉을 통해 충전을 하는 충전 방식 등이 있다.

특히 후자의 충전 방식은 팬터그래프와 같은 충전 장치를 이용하여 충전을 하는데 도 1은 종래 기술에 따른 팬터그래프 충전시스템을 이용하여 전기차를 충전하는 모습을 보인 사용상태도로서, 전기버스 차고지는 통상 다수의 버스가 주차를 하게 되며, 팬터그래프 충전 장치를 이용하여 충전을 할 경우 팬터그래프 충전장치와 전기 버스가 대응하는 구조로 충전을 한다.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이 고정대(10)에 고가의 충전전력 공급장치(21 - 27)가 직렬 형태로 복수 구비되고, 팬터그래프 충전장치가 개별적으로 각각의 전기 버스(31 - 35)에 내장된 상태에서, 충전전력 공급장치와 팬터그래프 충전장치가 일대일 대응하는 형태로 전기 버스를 충전한다.

그리고 대한민국 공개특허 제10-2010-0126120호에는 도 2와 같이 전기자동차 배터리 충전장치가 개시되어 있다.

그러나 도 2의 종래기술은 음극부(22) 및 양극부(21)가 음극단자(12) 및 양극단자(11)와 평행하게 배치되어 있어 전기버스(B)를 정확한 자리에 위치시키기 위해 가이드레일(13)이 요구된다.

따라서 사용편의성이 저하되는 문제점이 있다.

이에 따라 대한민국 공개특허 제10-2021-0114822호에는 도 3과 같이 접촉단자(111, 112)가 팬터그래프(403)에 대하여 직교하는 방향으로 배치되게 하여 편의성을 높인 전기차 충전을 위한 팬터그래프 자동 충전시스템이 개시되어 있다.

그러나 상기 종래기술들은 접촉단자를 지지하기 위한 베이스와 프레임 등의 부품이 전도성 금속으로 제조되어 있고, 고전압을 사용함에 따라 누전 등으로 인한 안전사고가 발생할 수 있어 바람직하지 못하다.

또한 베이스와 프레임 등이 금속으로 이루어짐에 따라 팬터그래프가 접근하여 접촉시 충격이 발생하게 되어 내구성을 떨어뜨리거나 고장 발생 요인이 될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기버스의 지붕에 설치되어 고전압 충전이 가능하도록 한 전기버스용 집전장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 충전장치인 팬터그래프와 전기적으로 접촉하는 컨택트바가 절연성복합소재가 적용된 베이스에 의해 지지 및 고정되도록 하여 고전압 충전 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 전기버스용 집전장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 베이스 일측에 보강부재를 구비하여 강성이 향상될 수 있도록 한 전기버스용 집전장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 베이스가 소정의 탄성복원력을 갖도록 설계하여 팬터그래프와 접촉시 충격이 완화될 수 있도록 한 전기버스용 집전장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 베이스가 FRP(fiber reinforced plastics)로 성형되어 경량화가 가능하고 내구성 및 절연성이 향상될 수 있도록 한 전기버스용 집전장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전기버스의 지붕과 베이스 사이에 프레임을 구비하여 베이스를 보다 견고하게 고정하고, 프레임과 지붕 사이에는 절연부재를 구비하여 전기안전성을 높이고 화재의 위험을 미연에 차단할 수 있도록 한 전기버스용 집전장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 전기버스 일측에 설치되어 팬터그래프와의 접촉으로 집전하는 전기버스용 집전장치에 있어서, 전기버스의 지붕에 고정 설치되어 다수 구성을 지지하는 프레임과, 상기 프레임 상측에 고정되고 절연성을 갖는 소재로 성형된 베이스와, 상기 베이스에 의해 지지되고 상기 팬터그래프와 전기적으로 접촉하는 컨택트바와, 상기 컨택트바를 구속한 상태로 상기 베이스에 고정되어 컨택트바를 지지하는 지지구를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 베이스는 절연성능을 가지는 FRP(fiber reinforced plastics)로 성형됨을 특징으로 한다.

상기 베이스 일측에는, 상기 베이스보다 큰 강성을 갖는 소재로 이루어져 면접촉한 상태로 베이스에 구속됨으로써 강도를 높이는 보강부재가 구비됨을 특징으로 한다.

상기 베이스와 지붕 사이에는, 절연 성능을 가지는 절연부재가 구비됨을 특징으로 한다.

상기 절연부재는 탄성을 갖는 소재를 이루어져 프레임에 가해지는 충격을 흡수하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 충전장치인 팬터그래프와 전기적으로 접촉하는 컨택트바가 절연성복합소재가 적용된 베이스에 의해 지지 및 고정되도록 구성된다.

따라서 고전압 충전 안정성을 향상시킬 수 있다.

그리고 베이스가 소정의 탄성복원력을 갖도록 설계하여 팬터그래프와 접촉시 충격이 완화될 수 있으며, 베이스 일측에 보강부재를 구비하여 강성이 향상될 수 있다.

또한 베이스가 FRP(fiber reinforced plastics)로 성형되어 경량화가 가능하고 내구성 및 절연성이 향상될 수 있다.

뿐만 아니라, 전기버스의 지붕과 베이스 사이에 프레임을 구비하여 베이스를 보다 견고하게 고정하고, 프레임과 지붕 사이에는 절연부재를 구비하여 전기안전성을 높이고 화재의 위험을 미연에 차단할 수 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 팬터그래프 충전시스템을 이용하여 전기차를 충전하는 모습을 보인 사용상태도.
도 2 는 대한민국 공개특허 제10-2010-0126120호에 개시된 전기자동차 배터리 충전장치의 구조를 보인 개요도.
도 3 은 대한민국 공개특허 제10-2021-0114822호에 개시된 전기차 충전을 위한 팬터그래프 자동 충전시스템을 나타낸 사용상태도.
도 4 는 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치의 실시예의 구조를 보인 상면 사시도.
도 5 는 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치의 구조를 보인 상면 사시도.
도 6 은 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치의 구조를 보인 하면 사시도.
도 7 은 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치의 세부 구성을 보인 종단면도.
도 8 은 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치에서 일구성인 보강부재가 설치된 모습을 보인 도 6의 "A"부 확대도.
도 9 는 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치에서 일구성인 절연부재가 설치된 모습을 보인 도 6의 "B"부 확대도.

이하 첨부된 도 4 을 참조하여 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치(이하 '집전장치(100)'이라 칭함)의 구성을 설명한다.

도 4에는 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치의 실시예의 구조를 보인 상면 사시도가 도시되어 있다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면과 같이 본 발명에 의한 집전장치(100)는 전기버스의 지붕(R)에 설치되어 팬터그래프(P)의 충전단자(C)와 접촉함으로써 전원을 공급받아 충전하는 장치이다.

그리고 상기 집전장치(100)는 충전단자(C)와 직교하도록 접촉하여 전원을 공급받도록 구성된다. 따라서 상기 집전장치(100)의 최상측에는 컨택트바(120)가 전/후 방향으로 길게 배치되고, 한 쌍이 평행하게 배치되며, 전반부와 후반부는 각각 음극과 양극을 담당하게 된다.

본 발명에서 팬터그래프(P)는 상/하 방향으로 길이가 신축하면서 집전장치(100)에 전원을 제공할 수 있는 일반적인 구조는 모두 적용 가능하므로 세부 구성 설명은 생략하기로 한다.

이하 첨부된 도 5 및 도 6을 참조하여 상기 집전장치(100)의 구성을 설명한다.

도 5에는 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치(100)의 구조를 보인 상면 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치(100)의 구조를 보인 하면 사시도가 도시되어 있다.

도면과 같이 상기 집전장치(100)는 전기버스의 지붕(R)에 고정 설치되어 다수 구성을 지지하는 프레임(140)과, 상기 프레임(140) 상측에 고정되고 적연성을 갖는 소재로 성형된 베이스(150)와, 상기 베이스(150)에 의해 지지되고 상기 팬터그래프(P)와 전기적으로 접촉하는 컨택트바(120)와, 상기 컨택트바(120)를 구속한 상태로 상기 베이스(150)에 고정되어 컨택트바(120)를 지지하는 지지구(160)를 포함하여 구성된다.

상기 프레임(140)은 다수 파이프를 이어붙여 내부가 비어있는 사각 형태로 제조한 것으로, 상기 컨택트바(120)와 지지구(160) 및 베이스(150)의 하중을 지지할 수 있도록 금속재질로 만들어진다.

그리고 상기 프레임(140)의 가장자리 외측에는 설치브라켓(142)이 설치된다. 상기 설치브라켓(142)은 하면이 프레임(140)에서 가장 낮은 곳에 위치하도록 설계되어 지붕(R)과 접촉한 상태로 결합되는 구성이다.

상기 설치브라켓(142)은 프레임(140)의 양측에 각각 다수개가 구비되어 프레임(140)을 안정적으로 고정할 수 있도록 구성하였다.

상기 프레임(140) 상측에는 베이스(150)가 설치된다. 상기 베이스(150)는 프레임(140) 상면에 한 쌍이 평행하게 배치되어 고정되며, 고전압 충전시 안전성을 높일 수 있도록 절연성능을 가지는 소재로 성형된다.

본 발명의 실시예에서 상기 베이스(150)는 FRP(fiber reinforced plastics)로 제조되었으며, 도 6과 같이 내부는 비어있어 경량화가 가능하도록 구성된다.

그리고 상기 베이스(150)는 FRP로 제조됨에 따라 스테인리스스틸 등의 금속을 만들어진 것과 대비할 때 소정의 탄성복원력을 갖는다. 따라서 상기 팬터그래프(P)의 충전단자(C)가 하강하여 컨택트바(120)와 접촉시 가해질 수 있는 충격을 탄성복원력으로 흡수하는 기능도 수행 가능하다.

상기 베이스(150) 상면에는 지지구(160)가 다수 설치된다. 상기 지지구(160)는 컨택트바(120)의 단부를 내부로 수용한 상태로 일정 위치를 유지하도록 베이스(150)에 고정됨으로써 컨택트바(120)를 지지하는 기능을 수행한다.

본 발명의 실시예에서 상기 지지구(160)는 스테인리스스틸 소재로 제작하여 부식에 강하면서도 컨택트바(120)를 견고하게 지지할 수 있도록 구성하였다.

이하 첨부된 도 7 내지 도 9를 참조하여 상기 집전장치(100)의 세부 구성을 설명한다.

도 7에는 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치(100)의 세부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치(100)에서 일구성인 보강부재(170)가 설치된 모습을 보인 도 7의 "A"부 확대도가 도시되어 있으며, 도 9에는 본 발명에 의한 전기버스용 집전장치(100)에서 일구성인 절연부재(180)가 설치된 모습을 보인 도 7의 "B"부 확대도가 도시되어 있다.

도면과 같이 상기 지지구(160)와 베이스(150), 베이스(150)와 프레임(140), 프레임(140)과 지붕(R)은 체결부재(F)에 의해 서로 결합되어 있다. 그리고 상기 베이스(150)에는 보강부재(170)가 더 구비된다. 상기 보강부재(170)는 금속을 판 형태로 준비하여 상기 베이스(150)의 내부 천장에 면접촉하도록 배치하고, 상기 지지구(160)를 관통한 체결부재(F)에 의해 고정됨으로써 상기 베이스(150)의 강도를 높이는 기능을 수행한다.

즉 상기 베이스(150)는 FRP로 성형됨에 따라 경량화가 가능하고, 소정의 탄성을 가지는 이점도 있으나, 금속으로 제조되는 경우보다 강성이 약할 수 있다. 따라서 상기 보강부재(170)는 본 발명의 실시예에서 스테인리스스틸 판재를 절단하여 지지구(160)의 하면이 접촉하는 아래쪽에 배치함으로써 지지구(160)의 강성을 높일 수 있도록 작용하게 된다.

한편, 상기 베이스(150)가 절연성을 가지도록 구성됨에 따라 베이스(150)와 프레임(140)이 체결된 부위에는 별도의 절연이 필요없으나, 프레임(140)과 지붕(R)이 결합되는 부위에는 절연이 요구된다.

즉 도 7과 같이 상기 프레임(140)은 설치브라켓(142)이 가장 하측에 위치함에 따라 설치브라켓(142)의 하면이 지붕(R)과 가장 근접한 상태로 설치되며, 설치브라켓(142)은 지붕(R)을 관통한 체결부재(F)에 의해 지붕(R)에 고정된다.

이때 상기 설치브라켓(142)과 지붕(R)은 전도성 금속이 적용되어 있으므로, 절연이 요구되며, 본 발명의 실시예에서 상기 설치브라켓(142)과 지붕(R) 사이에는 절연부재(180)를 구비하였다.

보다 구체적으로, 상기 절연부재(180)는 설치브라켓(142)의 상면과 접촉하고 상기 체결부재(F)가 관통하는 제1절연부재(182)와, 상기 설치브라켓(142)과 지붕(R) 사이에 게재된 제2절연부재(184)를 포함하여 구성된다.

따라서 상기 프레임(140)은 제1절연부재(182)와 제2절연부재(184)에 의해 지붕(R)으로부터 이격된 상태가 되고, 절연부재(180)로 인해 절연이 가능하며, 상기 제1절연부재(182)와 제2절연부재(184)는 소정의 탄성복원력을 갖는 소재가 적용되어 상측에서 가해지는 충격을 흡수하는 기능도 수행 가능하다.

본 발명의 실시예에서 상기 제1절연부재(182)와 제2절연부재(184)는 NBR(nitrile-butadiene rubber)를 채택하였다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100. 전기버스용 집전장치 120. 컨택트바
140. 프레임 142. 설치브라켓
150. 베이스 160. 지지구
170. 보강부재 180. 절연부재
182. 제1절연부재 184. 제2절연부재
C. 충전단자 F. 체결부재
P. 팬터그래프 R. 지붕

Claims (5)

1. 전기버스 일측에 설치되어 팬터그래프와의 접촉으로 집전하는 전기버스용 집전장치에 있어서,
   전기버스의 지붕에 고정 설치되어 다수 구성을 지지하는 프레임과,
   내부가 비어있는 상태로 상기 프레임 상측에 고정되고 절연성을 갖는 FRP(fiber reinforced plastics)로 성형된 베이스와,
   상기 프레임의 가장자리 외측에서 하면이 프레임에서 가장 낮은 곳에 위치하도록 설계되어 지붕과 접촉한 상태로 결합되는 설치브라켓과,
   상기 베이스에 의해 지지되고 상기 팬터그래프와 전기적으로 접촉하는 컨택트바와,
   상기 컨택트바를 구속한 상태로 베이스에 고정되어 컨택트바를 지지하는 지지구와,
   상기 베이스보다 큰 강성을 갖는 소재로 이루어져 베이스에 면접촉한 상태로 구속됨으로써 강도를 높이는 보강부재와,
   상기 프레임과 지붕 사이에 탄성 및 절연성능을 갖는 소재로 이루어져 상기 프레임을 지붕으로부터 이격하고, 프레임에 가해지는 충격을 흡수하는 절연부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전기버스용 집전장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절연부재는,
   상기 설치브라켓의 상면과 접촉하고 체결부재가 관통하는 제1절연부재와,
   상기 설치브라켓과 지붕 사이에 게재된 제2절연부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전기버스용 집전장치.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 절연부재는 NBR(nitrile-butadiene rubber)로 형성됨을 특징으로 하는 전기버스용 집전장치.
4. 삭제
5. 삭제