KR101002784B1

KR101002784B1 - 자기부상열차의 전원공급시스템

Info

Publication number: KR101002784B1
Application number: KR1020100088127A
Authority: KR
Inventors: 안영훈
Original assignee: 세종기술주식회사
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2010-12-21

Abstract

본 발명은 자기부상열차의 전원공급시스템에 관한 것으로서, 주행레일을 따라 주행하는 차량본체와; 상기 차량본체의 하부영역에 구비되어 상기 주행레일의 파워레일과 접촉되며 전원을 공급받아 상기 차량본체로 공급하는 주전원공급부와;상기 차량본체의 하부영역에 구비되는 비상전원공급부와; 상기 주전원공급부의 전원공급이 차단된 경우 상기 비상전원공급부가 상기 차량본체로 전원을 공급하도록 제어하는 전원제어부를 포함하며, 상기 비상전원공급부는, 상기 차량본체의 하부영역에 착탈가능하게 결합되는 배터리와; 상기 배터리가 기준전위를 유지하도록 상기 주전원공급부로부터 전원을 공급받아 상기 배터리를 충전하는 자가충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기부상열차의 전원공급시스템{POWER SUPPLY SYSTEM FOR MAGNETIC LEVITATION TRAIN}

본 발명은 자기부상열차의 전원공급시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 전원공급이 차단된 비상시에 자기부상열차로 비상전원을 공급하는 자기부상열차의 전원공급시스템에 관한 것이다.

자기부상열차는 차체의 하부에 부착되어 있는 전자석이 주행레일에 부착되어 있는 페로레일(ferro-rail)을 끌어당기게 됨으로 부상하게 되는데, 이 때 차체와 주행레일 사이에 형성되는 선형유도 전동기에 의해서 차체가 앞으로 진행하게 된다. 그리고, 이러한 전자석이 반복적으로 구비되어 차체가 앞으로 주행한다.

이러한 원리의 자기부상열차는 주행레일로부터 전원을 공급받아 주행하게 된다. 그런데, 비상시에 주행레일로부터 전원공급이 차단될 경우 비상전원공급 수단이 없어 승객이 탑승된 자기부상열차가 주행레일 상에 멈춰버리는 위험한 상황이 발생될 우려가 있다.

따라서, 비상시에 자기부상열차로 전원을 공급할 수 있는 비상전원공급수단이 요구된다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 주전원공급이 차단된 경우에도 자기부상열차가 플랫폼으로 이동될 수 있도록 비상전원을 공급할 수 있는 자기부상열차의 전원공급시스템을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 비상전원을 공급하는 수단을 차량본체의 하부영역에 착탈가능하게 구비하여 공간을 적게 차지하며 외관상 드러나지 않는 구조의 자기부상열차의 전원공급시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 무게가 무거운 배터리를 작업자가 쉽게 착탈시킬 수 있는 자기부상열차의 전원공급시스템을 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 자기부상열차의 전원공급시스템에 관한 것이다. 본 발명의 전원공급시스템은 주행레일을 따라 주행하는 차량본체와; 상기 차량본체의 하부영역에 구비되어 상기 주행레일의 파워레일과 접촉되며 전원을 공급받아 상기 차량본체로 공급하는 주전원공급부와; 상기 차량본체의 하부영역에 구비되는 비상전원공급부와; 상기 주전원공급부의 전원공급이 차단된 경우 상기 비상전원공급부가 상기 차량본체로 전원을 공급하도록 제어하는 전원제어부를 포함하며, 상기 비상전원공급부는, 상기 차량본체의 하부영역에 착탈가능하게 결합되는 배터리와; 상기 배터리가 기준전위를 유지하도록 상기 주전원공급부로부터 전원을 공급받아 상기 배터리를 충전하는 자가충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 차량본체의 하부영역에는 상기 배터리가 수용되는 배터리수용부가 바닥면을 따라 횡방향으로 일정공간 형성되고, 상기 배터리수용부가 형성된 차량본체의 일측면에는 상기 배터리수용부를 커버하여 상기 배터리의 위치를 고정시키는 배터리커버가 개폐가능하게 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 비상전원공급부는 복수개의 배터리가 상호 직렬로 연결된다.

일 실시예에 따르면, 상기 배터리수용부의 내측벽에는 상기 배터리의 진입 및 이탈을 용이하게 하는 가이드롤러가 일정간격으로 복수개 구비된다.

일 실시예에 따르면, 상기 배터리수용부에는 상기 배터리와 접촉되는 전극이 구비되고, 상기 전극의 일측에는 탄성적으로 상기 배터리를 지지하고, 상기 배터리커버가 개방되면 상기 배터리가 이탈되는 방향으로 탄성력을 인가하는 탄성지지부재가 구비된다.

본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템은 복수개의 배터리를 이용하여 비상시 차량본체로 전원을 공급하므로, 차량본체가 주행레일 상에 멈추지 않고 다음 플랫폼까지 안전하게 이동될 수 있다.

또한, 배터리가 얇은 판상 형태로 구비되고, 차량본체의 바닥면에 착탈식으로 결합되므로 공간활용도가 높고 차량본체의 미관을 저해하지 않는다.

또한, 배터리수용부 내부에 가이드롤러와 탄성지지부재를 구비하여 무게가 무거운 배터리를 적은 힘으로 착탈 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템의 구성을 도시한 개략도,
도 3과 도4는 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템의 비상전원공급부의 착탈구조를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템의 비상전원공급부의 구성을 확대하여 도시한 확대사시도,
도 6은 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템의 비상전원공급부에 배터리가 수용된 상태의 측면구성을 도시한 개략도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템(100)의 구성을 도시한 블록도이고, 도2는 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템(100)의 차량본체(110)의 구성을 도시한 개략도이고, 도3과 도4는 차량본체(110)에 배터리(131)를 착탈하는 과정을 도시한 예시도이고, 도5는 배터리수용부(111)의 구성을 도시한 확대도이고 도6은 배터리커버(113)가 닫힌 상태의 구성을 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템(100)은 주행레일(A)을 따라 주행하는 차량본체(110)와, 차량본체(110)로 전원을 공급하는 전원공급부()와, 배터리(131)를 이용하여 차량본체(110)로 전원을 공급하는 비상전원공급부(130)와, 주전원공급부(120)의 전원공급이 차단된 경우 비상전원공급부(130)가 차량본체(110)로 전원을 공급하도록 제어하는 제어부(140)를 포함한다.

차량본체(110)는 자기부상방식에 의해 주행레일(A)을 따라 주행한다. 차량본체(110)는 제어부(140)의 제어에 따라 무인방식으로 주행된다.

차량본체(110)의 하부 측면에는 배터리(131)가 수용되는 배터리수용부(111)가 일정 공간 형성되고, 배터리수용부(111)의 개구영역에는 배터리커버(113)가 개폐가능하게 결합된다.

배터리수용부(111)는 도4에 도시된 바와 같이 차량본체(110)의 하부영역에 횡방향으로 복수개가 구비된다. 배터리수용부(111)는 승객이 승차하는 승차공간의 하부영역에 구비되어 차량본체(110)의 공간활용도를 높임과 동시에 배터리(131)가 외부로 드러나지 않도록 은폐한다.

배터리수용부(111)는 배터리(131)의 체적에 대응하는 크기로 형성된다. 배터리수용부(111)는 도5에 확대도시된 바와 같이 양측면에 배터리(131)의 유입 및 유출을 가이드하는 가이드롤러(111a)와, 배터리(131)와 전기적으로 접촉되는 전극(111b)과, 배터리(131)를 탄성적으로 지지하는 탄성지지부재(111c)를 포함한다.

가이드롤러(111a)는 배터리(131)가 유입되는 양측면에 복수개가 일정간격으로 아이들회전되게 구비되어 배터리(131)의 가이드홈(131a)에 삽입된다. 가이드롤러(111a)는 배터리(131)가 배터리수용부(111)에 삽입되면 가이드홈(131a) 내부에 끼워진 채 회전하여 작업자가 적은 힘으로 배터리(131)를 삽입할 수 있도록 안내한다.

전극(111b)은 내부로 삽입된 배터리(131)의 하부전극()과 전기적으로 접촉되며 자가충전부(133) 및 제어부(140)와 전기적으로 연결된다.

탄성지지부재(111c)는 전극(111b)의 양측에 구비되어 내부로 삽입된 배터리(131)의 하부영역을 탄성적으로 지지한다. 탄성지지부재(111c)는 배터리(131)의 삽입시 삽입압력에 의해 압축되고 배터리커버(113)의 폐쇄에 의해 압축상태를 유지한다. 작업자에 의해 배터리커버(113)가 개방되면 순간적으로 가압력이 사라져 탄성지지부재(111c)는 초기상태로 탄성적으로 복귀되고, 배터리(131)가 외부로 배출되는 방향으로 탄성력을 작용한다. 이에 의해 배터리커버(113)가 개방되면 배터리(131)가 순간적으로 배터리수용부(111) 외측으로 돌출되게 되고, 작업자는 배터리(131)의 외부분리에 힘을 적게 들일 수 있다.

탄성지지부재(111c)의 위치와 구성은 배터리(131)의 착탈을 탄성적으로 보조하는 기능을 담당하는 한 다양하게 변경될 수 있다.

배터리커버(113)는 배터리수용부(111)의 개구를 커버하여 배터리(131)가 수용된 상태를 유지시키도록 한다. 배터리커버(113)는 차량본체(110)의 측면에 개폐가능하게 구비된다. 배터리커버(113)는 도시된 바와 같이 상방향으로 회동되면서 개폐되게 구비되거나, 측면으로 회동되면서 개폐되게 구비될 수도 있다.

배터리커버(113)의 내측면에는 배터리(131)의 상부전극(131b)와 전기적으로 접촉되는 전극(미도시)이 구비될 수 있다.

한편, 배터리수용부(111)의 개구부에는 배터리(131)를 개구부()로 안내하는 안내경사면(112)이 일정면적 형성된다. 안내경사면(112)은 무게가 무거운 배터리(131)를 작업자가 들고 배터리수용부(111) 내에 삽입시키기 않고 배터리(131)의 일측단부를 걸친 상태에서 가압하여 개구부로 삽입가능하게 한다. 안내경사면은 일정 각도 완만하게 경사를 갖도록 구비되어 작업자가 배터리(131)를 가압하여 이동시킬 수 있도록 한다.

또한, 배터리커버(113)의 양측에는 배터리커버(113)의 잠금상태를 유지시키는 회동레버(114)가 구비된다. 회동레버(114)는 도5에 도시된 바와 같이 배터리커버(113)가 개방될 때는 외측으로 회동되고, 배터리커버(113)가 폐쇄될 때는 도6에 도시된 바와 같이 배터리커버(113) 내측으로 회동되어 배터리커버(113)의 닫힌 상태가 유지되도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리커버(113)는 회동레버(114)에 의해 잠금상태가 유지되도록 구비되었으나, 이 외에도 배터리커버(113)의 잠금상태를 유지시킬 수 있는 공지된 다양한 수단으로 대체될 수 있다.

주전원공급부(120)는 차량본체(110)로 전원을 공급하여 차량본체(110)가 주행할 수 있는 동력을 제공한다. 주전원공급부(120)는 도2의 하부에 도시된 바와 같이 팬터그래프의 접지슈(123)가 주행레일(A)의 파워레일(B)과 접촉되며 전원을 공급받아 제어부(140)를 통해 차량본체(110)로 제공한다.

비상전원공급부(130)는 주전원공급부(120)의 전원공급이 차단될 때, 차량본체(110)로 전원을 공급한다. 비상전원공급부(130)는 전원이 충전되는 배터리(131)와, 배터리(131)의 충전전위가 일정하게 유지되도록이 주전원공급부(120)로부터 전원을 공급받아 배터리(131)를 충전시키는 자가충전부(133)를 포함한다.

본 발명에 따른 배터리(131)는 얇은 판상의 형태로 구비된다. 이에 따라 배터리수용부(111)의 수용공간을 최소화할 수 있어 차량본체(110)의 공간활용도를 높일 수 있다.

배터리(131)는 복수개가 구비되며, 상호 직렬로 연결된다. 복수개의 배터리(131)의 충전전위는 차량본체(110)가 플랫폼을 출발해서 다음 플랫폼까지 이동할 수 있는 정도로 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 차량본체(110)가 플랫폼까지 이동하면 주전원공급부(120)를 교체하거나 수리할 수 있으므로 비상전원공급부(130)는 주행레일(A) 상에서 차량본체(110)가 멈추는 일이 발생하지 않도록 플랫폼까지 이동할 전원을 공급하는 기능만 수행하면 된다.

배터리(131)의 전면과 후면에는 상부전극(131b)과 하부전극(131c)가 각각 구비되어 배터리수용부(111) 내부의 전극(111b)와 전기적으로 접촉된다. 이에 의해 전원을 공급받아 충전되거나, 충전된 전위를 제어부(140)를 통해 차량본체(110)로 공급할 수 있다.

배터리(131)의 측면에는 가이드롤러(111a)가 삽입되는 가이드홈(131a)이 구비된다. 가이드홈(131a)는 가이드롤러(111a)의 직경에 대응되는 폭을 갖도록 구비되어 가이드롤러(111a)의 외주연이 가이드홈(131a)의 내측면에 접촉되어 회전되도록 한다.

자가충전부(133)는 배터리수용부(111)의 일측에 구비되어 배터리(131)의 충전전위가 기준전위 이하가 되지 않도록 유지시킨다. 이를 위해 자가충전부(133)는 주전원공급부(120)와 연결되어 전원을 공급받아 배터리(131)를 충전시킨다. 자가충전부(133)는 배터리(131)의 충전전위를 실시간으로 모니터링하고, 배터리(131)의 충전전위가 기준이하로 떨어지면 주전원공급부(120)의 전원이 배터리(131)로 공급되도록 한다.

제어부(140)는 차량본체(110)가 주행레일(A)을 따라 주행될 수 있도록 전원공급을 제어한다. 제어부(140)는 주전원공급부(120)가 주행레일(A)과 접촉하며 전원을 공급받아 차량본체(110)에 제공하여 차량본체(110)가 주행되도록 한다.

또한, 제어부(140)는 팬터그래프가 손상되거나, 파워레일(B)에 문제가 생겨 주전원공급부(120)가 차량본체(110)로 전원을 공급하지 못하는 경우 비상전원공급부(130)가 비상전원을 차량본체(110)로 공급하여 차량본체(110)가 다음 플랫폼까지 비상운행되도록 제어한다.

제어부(140)는 비상시에 차량본체(110)로 배터리(131)의 전원이 공급되도록 전원공급경로를 변경한다. 그리고, 배터리(131)의 충전전원을 이용하여 차량본체(110)가 플랫폼으로 이동되고 주전원공급부(120)의 기능이 복귀되면 다시 주전원공급부(120)가 차량본체(110)로 전원을 공급하도록 전원공급경로를 변경한다.

또한, 충전전위가 방전된 배터리(131)가 다시 기준전위까지 충전되도록 자가충전부(133)를 제어한다. 그리고, 실시간으로 배터리(131)의 충전전위를 모니터링하여 자연방전에 의해 배터리(131) 충전전위가 기준전위 이하로 떨어지는 것을 방지한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템(100)의 비상전원부(130) 설치과정과 비상시 전원공급과정을 도1 내지 도6을 참조로 설명한다.

먼저, 작업자는 차량본체(110)의 출발 전에 배터리(131)를 배터리수용부(111)에 장착한다. 이를 위해 각 배터리커버(113)를 개방하고, 안내경사면(112)을 이용하여 배터리(131)를 배터리수용부(111)의 개구부에 위치시키고, 배터리(131)의 가이드홈(131a)에 가이드롤러(111a)가 삽입되도록 위치를 조절한다.

가이드롤러(111a)가 가이드홈(131a)에 삽입되면 작업자는 배터리수용부(111) 내부로 배터리(131)를 가압한다. 이 때 배터리(131)의 가압력에 의해 가이드롤러(111a)가 회전하면서 적은 힘으로 무거운 배터리(131)를 가이드홈(131a) 내측까지 이동시킬 수 있다.

배터리(131)의 삽입이 완료되면 배터리커버(113)를 닫고, 회동레버(114)를 회동시켜 배터리커버(113)의 위치를 고정시킨다.

주전원공급부(120)가 주행레일(A)로부터 전원을 공급받아 차량본체(110)로 공급하면 차량본체(110)는 제어부(140)의 제어에 의해 주행레일(A)을 따라 이동된다.

차량본체(110)가 주행되면 자가충전부(133)는 배터리(131)의 충전전위를 감시하여 배터리(131)가 기준전위 이상의 전위를 갖도록 충전시킨다.

그리고, 주행중에 주전원공급부(120)에 이상이 발생되어 차량본체(110)로 전원을 공급하지 못하는 경우, 제어부(140)는 배터리(131)가 차량본체(110)로 전원을 공급하도록 전원공급경로를 변경한다.

이에 따라 배터리(131)의 충전전원을 이용하여 차량본체(110)가 플랫폼으로 안전하게 이동될 수 있고 승객들의 안전을 보장할 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 자기부상열차 전원공급시스템은 복수개의 배터리를 이용하여 비상시 차량본체로 전원을 공급하므로, 차량본체가 주행레일 상에 멈추지 않고 다음 플랫폼까지 안전하게 이동될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 자기부상열차 전원공급시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 자기부상열차 전원공급시스템 110 : 차량본체
111 : 배터리수용부 111a : 가이드롤러
111b : 전극 111c : 탄성지지부재
112 : 안내경사면 113 : 배터리커버
114 : 회동레버 120 : 주전원공급부
130 : 비상전원공급부 131 : 배터리
131a : 가이드홈 131b : 상부전극
131c : 하부전극 133 : 자가충전부
140 : 제어부

Claims

자기부상열차의 전원공급시스템에 있어서,
주행레일을 따라 주행하는 차량본체와;
상기 차량본체의 하부영역에 구비되어 상기 주행레일의 파워레일과 접촉되며 전원을 공급받아 상기 차량본체로 공급하는 주전원공급부와;
상기 차량본체의 하부영역에 구비되는 비상전원공급부와;
상기 주전원공급부의 전원공급이 차단된 경우 상기 비상전원공급부가 상기 차량본체로 전원을 공급하도록 제어하는 전원제어부를 포함하며,
상기 비상전원공급부는,
상기 차량본체의 하부영역에 착탈가능하게 결합되는 배터리와;
상기 배터리가 기준전위를 유지하도록 상기 주전원공급부로부터 전원을 공급받아 상기 배터리를 충전하는 자가충전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 전원공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 차량본체의 하부영역에는 상기 배터리가 수용되는 배터리수용부가 바닥면을 따라 횡방향으로 일정공간형성되고,
상기 배터리수용부가 형성된 차량본체의 일측면에는 상기 배터리수용부를 커버하여 상기 배터리의 위치를 고정시키는 배터리커버가 개폐가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 전원공급시스템.
제2항에 있어서,
상기 비상전원공급부는 복수개의 배터리가 상호 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 전원공급시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 배터리수용부의 내측벽에는 상기 배터리의 진입 및 이탈을 용이하게 하는 가이드롤러가 일정간격으로 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 전원공급시스템.
제4항에 있어서,
상기 배터리수용부에는 상기 배터리와 접촉되는 전극이 구비되고,
상기 전극의 일측에는 탄성적으로 상기 배터리를 지지하고, 상기 배터리커버가 개방되면 상기 배터리가 이탈되는 방향으로 탄성력을 인가하는 탄성지지부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 전원공급시스템.