KR101230238B1 - Apparatus for picking up power for moving object and method for compensating power thereof - Google Patents
Apparatus for picking up power for moving object and method for compensating power thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101230238B1 KR101230238B1 KR1020110086056A KR20110086056A KR101230238B1 KR 101230238 B1 KR101230238 B1 KR 101230238B1 KR 1020110086056 A KR1020110086056 A KR 1020110086056A KR 20110086056 A KR20110086056 A KR 20110086056A KR 101230238 B1 KR101230238 B1 KR 101230238B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- current
- current collector
- sub
- power
- phase
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
- B60L5/005—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles without mechanical contact between the collector and the power supply line
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/12—Inductive energy transfer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
Description
본 발명의 실시예는 이동체용 집전 장치 및 그 장치의 전력 보상 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 온라인 전기자동차, 열차와 같은 이동체에서 비접촉 방식으로 전력을 전달받아 사용하는 시스템에서 집전 장치를 복수의 단위 집적 장치를 갖도록 구성하고, 복수의 단위 집전 장치 간 간섭을 줄일 수 있는 이동체용 집전 장치 및 그 장치의 전력 보상 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a current collector for a moving object and a power compensation method of the device. More specifically, in a system using electric power received in a non-contact manner from a mobile body such as an online electric vehicle or a train, the current collector may be configured to have a plurality of unit integrated devices, and the mobile unit may reduce interference between the plurality of unit current collectors. A current collector and a power compensation method of the device.
이하의 부분에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시예와 관련되는 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아님을 밝혀둔다.The contents described in the following sections provide background information related to the embodiments of the present invention, but it does not constitute a prior art.
세계 각국은 환경규제 강화와 석유자원 고갈, 석유의 가격인상 등으로 인해 친환경 자동차 개발에 대한 적극적 지원정책을 구사하고 있으며, 이런 정책적 방향에 부합하여 자동차 업체들은 친환경 자동차 개발에 경쟁적으로 투자를 하고 있다. 이러한 상황에서 전기에너지를 사용하는 전기자동차 개발이 대표적인 차세대 자동차 기술 중 하나로 부상하고 있으나, 현재 개발중인 전기자동차는 1회 충전 주행거리, 무게, 가격, 충전 소요시간, 충전 인프라 구축 등에 한계가 뒤따르고 있다.Countries around the world are actively supporting the development of eco-friendly vehicles due to tightening environmental regulations, depletion of petroleum resources, and oil price hikes. . Under these circumstances, the development of electric vehicles using electric energy has emerged as one of the representative next-generation car technologies, but the electric vehicles currently under development have limitations such as one-time mileage, weight, price, time required for charging, and construction of charging infrastructure. have.
이런 배경 하에, 현재 전기자동차의 한계를 극복하고 궁극적으로 주행 중에 집전 및 충전이 이루어질 수 있는 온라인(On-Line) 전기자동차 시스템에 대한 기술개발이 진행 중에 있다. 온라인 전기자동차 시스템에서 대표적인 기술 중 하나는, 급전선을 여러 개의 세그먼트(Segment)로 나누고, 각 세그먼트를 차량의 진행에 맞추어 온/오프 제어하는 기술이다.Against this background, technology development for an on-line electric vehicle system is currently underway that overcomes the limitations of the electric vehicle and ultimately can be collected and charged while driving. One of the representative technologies in the online electric vehicle system is a technology of dividing a feeder into several segments and controlling each segment on / off according to the progress of the vehicle.
도 1은 종래의 온라인 전기자동차의 구동 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a driving system of a conventional online electric vehicle.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 온라인 전기자동차는 주행로에 설치된 전력선(100), 전기자동차에 구비되며 전력선(100)에서 제공하는 전력을 집전(Pickup)하여 정류하는 전력집전코일/정류기(110), 전력집전코일/정류기(110)에서 제공된 전압을 배터리에 충전하는 배터리/충전회로(120) 및 배터리에서 제공되는 전력에 의해 구동하는 모터(130)를 포함한다. 이와 같이 모터(130)를 구동시킴으로써 온라인 전기자동차는 주행로를 운행할 수 있게 된다.As shown in FIG. 1, a conventional on-line electric vehicle includes a
이와 같은 온라인 전기자동차의 최적 운행 또는 배터리 등의 수명 등을 고려할 때 주행로의 전력선(100)으로부터 온라인 전기자동차의 전력집전코일/정류기(110)로 전력 전달이 최대로 이루어져야 한다.Considering the optimal operation of the online electric vehicle or the life of the battery, etc., power transmission from the
그런데, 온라인 전기자동차의 전력집전코일/정류기(110)에서는 누설 인덕턴스가 발생하기 때문에 가령 누설 인덕턴스가 큰 경우 전력집전코일/정류기(110)에서 전력을 최대로 인출하기 위하여는 자기 인덕턴스를 보상할 필요가 있다. 한편, 한국공개특허 10-2011-0074330(2011.06.30. 세그먼트간 자기장 간섭을 최소화한 전기자동차용 급전 세그먼트 장치)에는 급전세그먼트간 자기장 간섭을 최소화하는 내용이 개시되어 있다.However, since the leakage inductance is generated in the power collector coil /
또한 온라인 전기자동차의 경우 고 전력(High Power)을 필요로 할 수 있는데 이의 경우 고 전력을 제공하기 위한 시스템의 구성이 어려울 뿐 아니라, 고 전력에서의 자기 인덕턴스를 보상하는 문제에도 많은 어려움이 뒤따르고 있다.In addition, in the case of online electric vehicles, high power may be required. In this case, it is not only difficult to construct a system to provide high power, but also has a lot of difficulties in compensating magnetic inductance at high power. have.
본 발명의 실시예는 예컨대 이동체 내의 집전 장치를 복수의 단위 집전 장치로 구성하고, 단위 집전 장치 간 간섭을 최소화하여 전력의 전달 효율을 최대로 사용할 수 있는 이동체용 집전 장치 및 그 장치의 전력 보상 방법을 제공함에 목적이 있다.An embodiment of the present invention comprises a current collector in a mobile body composed of a plurality of unit current collector, and can minimize the interference between the unit current collector to maximize the power transfer efficiency and power compensation method of the device. The purpose is to provide.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 이동체의 전력 집전(Pickup)에 관련되는 집전 장치로서, 상기 전력을 집전하기 위하여 서로 인접하여 배치되는 둘 이상의 서브 집전부를 포함하며, 상기 둘 이상의 서브 집전부는 직렬 연결되는 집전부; 및 상기 서브 집전부의 일측에 구비되어 상기 서브 집전부에 흐르는 전류를 보상하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 이동체용 집전 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is a current collector related to the power pickup (Pickup) of the moving object, including two or more sub current collectors disposed adjacent to each other to collect the power, Two or more sub current collectors; And a compensator configured to be provided at one side of the sub current collector to compensate for the current flowing in the sub current collector.
상기 서브 집전부는 인덕턴스 성분을 갖는 권선(Winding Wire)를 포함하고, 상기 보상부는 커패시터를 포함할 수 있다.The sub current collector may include a winding wire having an inductance component, and the compensator may include a capacitor.
상기 둘 이상의 서브 집전부는 양단 극성이 서로 일치하도록 직렬로 연결될 수 있다.The two or more sub current collectors may be connected in series so that their polarities coincide with each other.
상기 이동체용 집전 장치는 전류원을 더 포함하며, 상기 전류원은 변압기로서 상기 서브 집전부의 전력 보상시 사용되며, 상기 이동체용 집전 장치의 구동을 위한 정격 전류원보다 작거나 같은 범위의 전류를 제공할 수 있다.The current collector for the mobile body further includes a current source, and the current source is used for power compensation of the sub current collector as a transformer and may provide a current in a range less than or equal to a rated current source for driving the current collector for the mobile body. have.
상기 전류원은 상기 급전 장치에 연결되어 상기 정격 전류원보다 작거나 같은 범위의 전류를 제공할 수 있다.The current source may be connected to the power feeding device to provide a current that is less than or equal to the rated current source.
상기 전류원은 단일 주파수 성분을 가지며, 준구형파의 형태를 갖는 것일 수 있다.The current source may have a single frequency component and have a quasi-square wave shape.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예는, 이동체의 전력 집전(Pickup)과 관련해, 서로 인접하게 배치되어 직렬 연결되는 둘 이상의 서브 집전부와 상기 서브 집전부의 일측에 구비되어 상기 서브 집전부에 제공되는 전류를 보상하는 보상부를 갖는 이동체용 집전 장치의 전력 보상 방법으로서, 상기 서브 집전부와 상기 보상부를 각각 포함하는 단위 집전 장치의 양단에 임의의 주파수를 적용하여 저항성분을 확인하는 단계; 서로 직렬 연결된 둘 이상의 상기 단위 집전 장치로 상기 임의의 주파수를 갖는 제1 전류를 제공하는 단계; 상기 단위 집전 장치에서 전압의 위상 및 크기를 측정하는 단계; 상기 단위 집전 장치에서 상기 보상부의 보상 값을 계산하는 단계; 계산한 상기 보상부의 보상 값에 근거해 상기 보상부를 재배치하는 단계; 상기 보상부가 재배치된 상기 단위 집전 장치에서 전압과 전류의 위상이 동상인지를 판단하거나, 상기 전압과 전류의 크기가 서로 동일 또는 오차 범위 내에 있는지 판단하는 단계; 판단 결과, 상기 위상이 동상이거나 상기 전압과 전류의 크기가 서로 동일 또는 오차 범위 내에 있으면, 제2 전류에서의 상기 동상의 여부 및 상기 크기를 재판단하는 단계; 및 재판단 결과, 상기 위상이 동상이거나 상기 크기가 서로 동일 또는 오차 범위 내에 있으며, 상기 보상을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치의 전력 보상 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, another embodiment of the present invention, with respect to the power pickup (Pickup) of the moving object, is disposed on the two or more sub-current collector disposed adjacent to each other and connected in series and provided on one side of the sub-current collector A power compensation method of a current collector for a mobile body having a compensator for compensating a current provided to a current collector, the method comprising: applying a random frequency to both ends of a unit current collector including the sub current collector and the compensator to identify a resistance component; step; Providing a first current having the arbitrary frequency to two or more of the unit current collectors connected in series with each other; Measuring a phase and a magnitude of a voltage in the unit current collector; Calculating a compensation value of the compensation unit in the unit current collector; Relocating the compensation unit based on the calculated compensation value of the compensation unit; Determining whether a phase of a voltage and a current is in phase in the unit current collector in which the compensation unit is rearranged, or determining whether the magnitudes of the voltage and the current are equal to or within an error range; Judging whether the phase is in phase or the magnitudes of the voltage and current are equal to each other or within an error range, whether or not the phase is in phase with the second current; And as a result of the trial, the phase is in phase or the size is the same or within the error range, and provides a power compensation method for a current collector for a mobile body, characterized in that it comprises the step of completing the compensation.
상기 제1 전류는 상기 제2 전류보다 작거나 같은 것일 수 있다.The first current may be less than or equal to the second current.
상기 판단 결과, 상기 위상이 다르고, 혹은 상기 크기가 동일하지 않거나 오차 범위를 벗어날 때, 상기 제1 전류를 제공하는 단계로 회귀(Feedback)하여 이후 단계를 반복 수행할 수 있다.As a result of the determination, when the phase is different or the magnitude is not the same or out of the error range, the process may be repeated to provide the first current and the subsequent steps may be repeated.
상기 재판단 결과, 상기 위상이 다르고, 혹은 상기 크기가 동일하지 않거나 오차 범위를 벗어날 때, 상기 위상 및 크기를 측정하는 단계로 회귀하여 이후 단계를 반복 수행할 수 있다.As a result of the judging step, when the phases are different or the magnitudes are not the same or out of the error range, the phase and the magnitudes may be returned to the step of measuring the phases and magnitudes, and subsequent steps may be repeated.
본 발명의 실시예에 따르면, 이동체 내의 집전 장치를 복수의 단위 집전 장치를 포함하도록 구성하고, 단위 집전 장치 간 간섭을 최소화함으로써 이동체에서 고 전력을 사용할 수 있고, 전력의 효율을 높일 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the current collector in the mobile body is configured to include a plurality of unit current collectors, and by minimizing interference between the unit current collectors, high power can be used in the mobile body, and power efficiency can be improved.
또한 전력 효율을 최대로 함으로써 이동체를 최적 상태로 운행할 수 있을 뿐 아니라, 배터리 등의 수명 등을 연장할 수 있을 것이다.In addition, by maximizing power efficiency, not only the moving body can be operated in an optimal state, but also the life of the battery and the like can be extended.
도 1은 종래의 온라인 전기 자동차의 구동 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동체용 집전 장치의 구조를 나타내는 도면,
도 3은 이동체 내의 급전 장치와 도 2의 집전 장치의 등가 회로도,
도 4는 도 2의 서브 집전부의 연결 상태를 예시한 도면,
도 5는 도 4의 서브 집전부의 일측에 커패시터를 연결한 상태의 예시도,
도 6은 도 5의 커패시터에 의한 완전 보상이 안 된 경우 k 번의 서브집전부에 대한 페이저도이다.
도 7은 도 2의 이동체용 집전 장치의 단위 집전 장치 간 간섭을 보상하는 과정을 나타내는 도면,
도 8은 도 7의 보상 과정에 사용되는 전류원을 예시한 도면이다.1 is a view showing a drive system of a conventional online electric vehicle,
2 is a view showing the structure of a current collector for a moving body according to an embodiment of the present invention,
3 is an equivalent circuit diagram of a power supply device in a moving body and the current collector of FIG. 2;
4 is a diagram illustrating a connection state of a sub current collector of FIG. 2;
5 is an exemplary view of a capacitor connected to one side of the sub current collector of FIG. 4;
FIG. 6 is a phaser diagram of k sub-current collectors when the compensation of the capacitor of FIG. 5 is not completed.
FIG. 7 is a diagram illustrating a process of compensating for interference between unit current collectors of the current collector for a mobile body of FIG. 2; FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a current source used in the compensation process of FIG. 7.
이하, 본 발명의 실시 예에 대한 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시될 수 있으므로 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail. In adding reference numerals to the elements of each drawing, it should be noted that the same elements may be denoted by the same reference numerals as much as possible because they may be displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온라인 전기자동차와 같은 이동체의 집전 장치의 구조를 나타내는 도면이다.2 is a view showing the structure of a current collector of a moving body such as an online electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이동체의 집전 장치(210)는 가령 온라인 전기자동차가 운행하는 주행로에 구비되는 급전 장치(200)와의 자기유도 결합에 의해 전력을 집전하는 장치로서, 복수의 단위 집전 장치(210_1 ~ 210_K)로 구성되며, 각 단위 집전 장치(210_1 ~ 210_K)는 서브집전부(211) 및 보상부(213)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
여기서, 집전장치(210)는 서로 인접하여 배치되는 둘 이상의 서브집전부(L1 ~ Lk)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라 집전장치(210)는 K = 5일 때, 도 2에서와 같이 복수의 열을 이루어 나란히 배치되는 5개의 서브집전부(L1 ~ Lk)를 갖는 것을 예시하였다. 이와 같은 복수의 서브집전부(L1 ~ Lk)는 하나의 패키지로 구성될 수도 있으며, 각 서브집전부(L1 ~ Lk)가 독립적인 패키지로 형성되어 각 패키지가 전기적으로 직렬 연결되어 집전장치(210)를 구성할 수도 있을 것이다. 서브집전부(L1 ~ Lk)는 예컨대 변압기의 2차 코일과 같이 각각 권취된 권선으로 구성될 수 있으며, 각각의 서브집전부(L1 ~ Lk)는 인덕턴스 성분을 갖는다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 서브집전부(L1 ~ Lk)를 코일에 특별히 한정하지는 않을 것이다.Here, the
본 발명의 실시예에 따라 서브집전부(L1 ~ Lk)를 구성하는 각각의 권선은 극성이 중요하게 고려된다. 다시 말해, 도 2에서 볼 때 상단은 양극성(+)을 갖도록 하며, 하단은 부극성(-)을 갖도록 한다. 여기서, 양극성 및 부극성은 상대적인 개념으로서, 예컨대 각 서브집전부(L1 ~ Lk)가 하단부에서 상단부 방향으로 볼 때 서로 같은 방향으로 권취될 수 있다. 이 경우 급전장치(200)에 전류가 흐르는 경우 급전장치(200)에서 발생하는 자속에 의해 각 서브집전부(L1 ~ Lk)에 유도되는 전류가 같은 방향임을 의미한다. 따라서, 각 서브집전부(L1 ~ Lk)가 독립적인 패키지로 형성되어 각 패키지가 전기적으로 직렬 연결되어 집전장치(210)를 구성하는 경우, 각 서브집전부(L1 ~ Lk)의 권선의 극성은 급전선, 즉 온라인 전기자동차의 급전 장치를 구성하는 급전선에 수 암페어[A]의 저전류를 흘려 단자 전압의 위상이 동상이 되도록 하여 연결하여 집전장치(210)를 구성하는 것이 바람직하다. 이와 관련해서는 이후 좀더 자세히 다루기로 한다. 한편, 본 발명의 실시예가 온라인 전기자동차에 사용될 수 있음을 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 열차, 크레인 등의 모든 이동체의 전력 공급에 적용 가능하다.In accordance with an embodiment of the present invention, each winding constituting the sub-current collectors L 1 to L k is considered to have an important polarity. In other words, as shown in FIG. 2, the upper end has positive polarity (+) and the lower end has negative polarity (−). Here, the bipolarity and the negative polarity are relative concepts, for example, each of the sub current collectors L 1 to L k may be wound in the same direction when viewed from the lower end to the upper end. In this case, when a current flows through the
위에서와 같이 각 서브집전부(L1 ~ Lk)가 서로 인접하여 배치되는 경우, 하나의 서브집전부를 형성하는 각각의 권선은 이웃하는 다른 서브집전부의 권선과 상호 인덕턴스를 갖게 된다. 이로 인해 서브집전부를 복수 개 구비하는 경우 상호 인덕턴스는 서브집전부(L1 ~ Lk)에 유도되는 기전력에 "마이너스(-)" 효과를 보이게 되는 것이다.When the sub current collectors L 1 to L k are disposed adjacent to each other as described above, each of the windings forming one sub current collector has mutual inductance with the windings of other neighboring sub current collectors. For this reason, when a plurality of sub current collectors are provided, mutual inductance exhibits a negative effect on the electromotive force induced in the sub current collectors L 1 to L k .
보상부(213)는 이와 같이 서브집전부(L1 ~ Lk)에서 나타내는 상호 인덕턴스와 같은 마이너스 효과를 보상한다. 이를 위하여 보상부(213)는 각 서브집전부(L1 ~ Lk)의 일측에 각각 연결되며, 각 보상부(213)는 커패시터를 포함할 수 있다. 이러한 커패시터는 서브집전부(L1 ~ Lk)에 흐르는 전류의 조절에 관여함으로써 상호 인덕턴스를 보상할 수 있을 것이다.The
또한 보상부(213)는 각 서브집전부(L1 ~ Lk)의 권선이 완전 보상되는 경우, 즉 공진 상태가 되는 경우 각 권선의 단자 전압과 전류가 동상이 되도록 한다. 모든 권선이 완전 보상되면 전체 권선의 단자 전압과 전류가 동상을 이루게 됨으로써 최적의 전력 집전이 이루어질 수 있게 되는 것이다.In addition, the
그러면, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이동체용 집전 장치의 구성 원리를 좀더 구체적으로 살펴보고자 한다.Then, the configuration principle of the current collector for a mobile body according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 3 to 5 in more detail.
도 3은 도 2의 급전 장치와 집전 장치의 등가 회로도로서, 1차에 해당되는 급전측은 첨자 p로 나타내었다. 도 4는 도 2의 서브집전부(L1 ~ Lk)의 연결 상태를 예시한 도면이며, 도 5는 도 4의 각 서브집전부(L1 ~ Lk)의 일측에 커패시터를 연결한 상태의 예시도이다.FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the power supply device and the current collector of FIG. 2, and the power supply side corresponding to the primary is indicated by a subscript p. 4 is a diagram illustrating a connection state of the sub current collectors L 1 to L k of FIG. 2, and FIG. 5 is a state in which a capacitor is connected to one side of each sub current collector L 1 to L k of FIG. 4. An illustration of the.
도 3을 도 2와 함께 참조하여 설명하면, 각 서브집전부의 권선(L1 ~ L5)에 유기되는 전압(v1 ~ v5)은 각각 <수학식 1> 내지 <수학식 5>와 같이 계산될 수 있다.Referring to FIG. 3 with reference to FIG. 2, the voltages v 1 to v 5 induced in the windings L 1 to L 5 of the respective sub-current collectors may be represented by
<수학식 1>에서 우측의 첫 항(Mp1*dip/dt)은 1차측 급전부와 서브집전부의 권선(L1) 사이의 상호인덕턴스에 대하여 급전 전류에 의해 발생되는 유도기전력을 나타내고, L1*di1/dt 항목은 서브집전부의 권선(L1)의 자체 인덕턴스에 발생하는 유도 기전력을 나타내는 항이고, M1n*din/dt(n은 2, 3, 4, 5) 항목은 해당 서브집전부의 권선(L1)과 인접 서브집전부의 권선(L2 ~ L5) 사이의 상호인덕턴스에 의한 유도기전력을 나타낸다. 다른 서브집전부의 권선(L2 ~ L5)에 발생하는 유도 기전력을 표현한 수학식 2 내지 수학식 5에서도 서브집전부의 권선(L1)에 유기되는 기전력을 표현한 수학식 1과 유사하게 1차측 급전부와의 사이의 상호인덕턴스에 의한 유도기전력, 자체 인덕턴스에 의한 유도기전력 및 인접 서브집전부와의 상호인덕턴스에 의한 유도기전력으로 표현될 수 있다.In
일반적으로 1차측 급전부와 2차측 서브집전부 사이에는 거리가 상대적으로 멀어서 자기적으로 결합되는 정도가 약하지만, 2차측 서브집전부 상호간에는 거리가 상대적으로 가까우므로 자기적으로 결합되는 정도가 강하다. 따라서 <수학식 1> 내지 <수학식 5>에서 각각 1차측의 급전 전류에 의한 유도 기전력인 Mpn*dip/dt (n은 1,...,5)은 자체 인덕턴스에 의한 유도기전력 및 인접 서브집전부와의 상호인덕턴스에 의한 유도기전력에 비하여 매우 작은 값을 가지므로 이를 무시하고 표현한 각 서브집전부의 권선(L1 ~ L5)에 유기되는 전압(v1' ~ v5')은 수학식 <수학식 6> 내지 <수학식 10>과 같다.In general, the distance between the primary feeder and the secondary sub-current collector is relatively far, so that the magnetic coupling is weak, but the distance between the secondary sub-current collector is relatively close, so the magnetic coupling is strong. . Therefore, in
<수학식 6> 내지 <수학식 10>와 같은 각 서브집전부의 권선(L1 ~ L5)에 유기되는 전압에 대하여 보상하고자 하는 경우에는 자기적으로 결합정도가 강한 서브집전부 상호간의 영향을 고려하여(즉, 서브집전부 상호간의 상호 인덕턴스를 고려하여) 보상되어야 한다.In order to compensate for the voltage induced in the windings L 1 to L 5 of the respective sub current collectors as shown in Equations 6 to 10, the mutual influence of the sub current collectors having a strong magnetic coupling degree Should be compensated for (i.e. taking into account mutual inductance between sub-currents).
각 서브 집전부에 흐르는 전류가 달라지면 보상하는 정도가 달라져야 하므로 하나의 커패시터를 통해 모든 서브 집전부를 보상하는 것보다는 서브 집전부의 일측에 각각 구비되는 커패시터를 통해 서로 다른 전류를 각각 보상하는 것이 바람직할 수 있다.As the current flowing through each sub current collector is different, the degree of compensation must be different. Therefore, rather than compensating all the sub current collectors through one capacitor, it is preferable to compensate each different current through the capacitors provided on one side of the sub current collector. can do.
이와 더불어 보상부(213)는 모든 서브 집전부가 동일한 전류 정격을 갖는다면 도 4에서와 같이 직렬로 연결될 수 있으므로 모든 서브 집전부에 동일한 크기의 전류가 발생하도록 하는 것이 바람직하다. 만일 각 서브 집전부의 전류가 모두 일정하게 발생하도록 제어된다면, 즉 <수학식 11>에서와 같이 표현된다면, 가령 k = 5일 때 <수학식 1> 내지 <수학식 5>에서의 서브 집전부의 기전력은 <수학식 12>에서와 같이 간단히 표현될 수 있다.In addition, the
여기서, 이고, 이다.here, ego, to be.
또한, k = 5 일때, 서브 집전부에서의 전체 권선의 단자 전압은 <수학식 13>에서와 같이 나타내어지며, k 번째 서브집전부의 등가 인덕턴스는 <수학식 14>와 같다.In addition, when k = 5, the terminal voltage of the entire winding in the sub current collector is represented by Equation 13, and the equivalent inductance of the k-th sub current collector is expressed by Equation 14.
따라서, 수학식 14에 보듯이, 서브 집전부의 직렬 연결에 따라 직렬 인덕턴스가 줄어든 셈이다. 그런데 이러한 경우 서브 집전부 각각의 공진 주파수보다 복수의 서브 집전부가 결합되었을 때의 공진 주파수가 높아진다. 이를 보상하기 위해 도 5에서와 같이, 각 서브 집전부의 일측에 보상부로서 각각 커패시터를 연결할 수 있을 것이다. 물론 본 발명에서 보상부는 커패시터로만 한정하지는 않을 것이다.Therefore, as shown in Equation 14, the series inductance is reduced by the series connection of the sub current collectors. In this case, however, the resonant frequency when a plurality of sub-current collectors are combined is higher than that of each of the sub-current collectors. To compensate for this, as shown in FIG. 5, a capacitor may be connected to each side of each sub current collector as a compensator. Of course, the compensation unit in the present invention will not be limited to the capacitor.
다시 한번 살펴보면, k 번 서브 집전부의 등가 인덕턴스는 <수학식 15>와 같이 표현될 수 있다.Looking again, the equivalent inductance of the sub-k current collector can be expressed as
따라서, <수학식 14>에서 구한 k 번째 서브 집전부의 등가 인덕턴스는 <수학식 16>과 같이 다시 표현될 수 있을 것이다.Therefore, the equivalent inductance of the k-th sub current collector obtained from Equation (14) may be expressed as Equation (16).
각각의 서브 집전부의 등가 인덕턴스는, 예를 들어 커패시터로 보상하면 권선에는 1차 전류에 의해 발생한 전압만이 남게 되어 결국 서브 집전부에서는 최적의 상태로 전력을 부하로 제공할 수 있게 된다.The equivalent inductance of each sub current collector, for example, is compensated with a capacitor so that only the voltage generated by the primary current remains in the winding, so that the sub current collector can provide power to the load in an optimal state.
개별적으로는 동일한 특성을 갖는 서브 집전부들을 사용하더라도 각각의 서브 집전부의 등가 인덕턴스는 서브 집전부의 위치(예컨대 직렬연결된 위치)에 따라 달라질 수 있으므로 본 발명의 실시예에 따른 보상 방법이 요구될 수 있다. 이때 k 번째의 서브 집전부를 보상하는데 필요한 커패시터의 정전용량은 <수학식 17>에서와 같이 표현될 수 있다.Even if the sub current collectors having the same characteristics are used individually, the equivalent inductance of each sub current collector may vary depending on the position of the sub current collector (for example, the series-connected position), so a compensation method according to an embodiment of the present invention may be required. Can be. In this case, the capacitance of the capacitor required to compensate the k-th sub current collector may be expressed as in Equation 17.
여기서, ω는 사용하는 전기의 각 주파수이다.Is the respective frequencies of electricity to be used.
이에 따라 각 서브 집전부의 권선이 완전 보상되면, 즉 캐패시터의 용량이 공진조건을 만족하면, 각 권선의 단자 전압과 전류가 동상이 되며, 모든 권선이 완전 보상되면 전체 권선의 단자 전압과 전류 또한 동상이 되므로, 전력의 집전 효율을 증대시킬 수 있게 된다.Accordingly, when the windings of each sub current collector are completely compensated, that is, when the capacitance of the capacitor satisfies the resonance condition, the terminal voltage and the current of each winding are in phase, and when all the windings are completely compensated, the terminal voltage and current of the whole winding is also Since it becomes in phase, it is possible to increase the current collecting efficiency of electric power.
도 6은 도 5의 커패시터에 의한 완전 보상이 안 된 경우 k 번의 서브집전부에 대한 페이저도이다.FIG. 6 is a phaser diagram of k sub-current collectors when the compensation of the capacitor of FIG. 5 is not completed.
도 6을 도 5와 함께 참조하면, 도 5에서 볼 때 전체 권선의 단자 전압과 전류가 동상이 되지 않을 때, 본 발명의 실시예에 따른 집전 장치는 도 6에서와 같이 전압과 전류 사이에 위상(θ)이 발생하게 되며, 이때 부족 보상인 경우에는 위상이 0보다 크게 되고, 과 보상인 경우에는 위상이 0보다 작게 된다.Referring to FIG. 6 together with FIG. 5, when the terminal voltage and the current of the entire winding are not in phase as shown in FIG. 5, the current collector according to the embodiment of the present invention has a phase between the voltage and the current as in FIG. 6. (θ) is generated, in which case the phase becomes larger than zero in the case of under compensation, and the phase becomes smaller than zero in the case of over compensation.
도 6에서 Vrk와 VL _ rem _k는 <수학식 18> 및 <수학식 19>와 같이 나타내어질 수 있으며, 여기서 Vrk는 도 5에 볼 때 각각의 서브 집전부의 양단 전압을 나타내며, VL_rem_k은 k 번의 인덕턴스를 제외한 나머지 인덕턴스에 의한 양단 전압을 나타낸다. 가령 5개의 인덕턴스가 결합 된다고 가정할 때, k = 1이면 나머지 4개의 인덕턴스에 대한 양단 전압이 되는 것이다.In Figure 6 V rk and V L _ rem _k may be represented as in the <Equation 18>, and <Equation 19>, where V rk represents the voltage across each of the sub collector when viewed in Figure 5, V L_rem_k represents the voltage between both ends of the inductance except for the k inductance. For example, assuming that five inductances are combined, k = 1 is the voltage across both remaining inductances.
<수학식 18> 및 <수학식 19>를 다시 절대값으로 계산해 보면, <수학식 20> 및 <수학식 21>과 같이 표현된다.When Equation 18 and Equation 19 are calculated again as absolute values,
<수학식 20> 및 <수학식 21>을 함께 고려하면, <수학식 21>에서 ωLrem _k는 <수학식 22>와 같이 나타낼 수 있다.In consideration of <
이에 따라 서브 집전부에 직렬로 연결되는 커패시터의 커패시턴스 값은 <수학식 23>에 의해 결정될 수 있을 것이다.Accordingly, the capacitance value of the capacitor connected in series to the sub current collector may be determined by Equation 23.
서브 집전부가 커패시턴스에 의해 완전 보상이 안 된 경우로서, 부족 보상인 경우에는 <수학식 23>에서 볼 때, 위상차(θ)와 커패시턴스 값(Ck)이 모두 0보다 크게 되며, 과 보상인 경우에는 위상차(θ)와 커패시턴스 값(Ck)이 모두 0보다 작게 된다. 이를 관계식으로 각각 표현하면 <수학식 24> 및 <수학식 25>와 같다.When the sub current collector is not completely compensated by the capacitance, and in the case of the under compensation, both the phase difference θ and the capacitance value C k are greater than 0 in Equation 23. In this case, both the phase difference θ and the capacitance value Ck are smaller than zero. When expressed in relational expressions, respectively, Equation 24 and Equation 25 are represented.
도 7은 도 2의 집전 장치의 단위 집전 장치 간 간섭을 보상하는 과정을 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a process of compensating for interference between unit current collectors of the current collector of FIG. 2.
도 7을 도 2와 함께 참조하면, 온라인 전기자동차는 고 전력을 필요로 하는 경우 복수의 단위 집전 장치를 서로 연결하여 사용하거나 복수의 단위 집전 장치를 하나의 패키지로 구성하게 되는데, 이때 인접하는 단위 집전 장치의 권선 간에는 상호 인덕턴스를 가질 수 있다.Referring to FIG. 7 together with FIG. 2, when an on-line electric vehicle requires high power, a plurality of unit current collectors may be connected to each other or a plurality of unit current collectors may be configured as one package, wherein adjacent units The windings of the current collector may have mutual inductance.
이와 같은 인접하는 권선 간 간섭을 보상하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 집전 장치는 단위 집전 장치에서 공진점을 찾아 서브집전부의 저항성분(rk)을 확인하는 과정을 먼저 수행한다(S701). 여기서, 공진점을 찾는다는 것은 예를 들어 20 ㎑ 등의 임의의 특정 주파수를 적용하는 것을 의미할 수 있다.In order to compensate for the interference between adjacent windings, the current collector according to the exemplary embodiment of the present invention first performs a process of identifying the resistance component r k of the sub-current collector by finding a resonance point in the unit current collector (S701). Here, finding the resonance point may mean applying an arbitrary specific frequency such as 20 Hz.
이어 둘 이상의 단위 집전 장치를 서로 연결하고 동시 급전하여 극성을 찾는 과정을 수행한다(S703). 예를 들어 5개의 단위 집전 장치를 온라인 전기자동차에 사용하는 경우, 2개에서 5개까지의 단위 집전 장치를 서로 연결하여 상호 인덕턴스가 양극성 및 부극성을 갖는 것을 확인해 가면서 극성을 서로 일치시키게 된다.Subsequently, two or more unit current collectors are connected to each other and simultaneously fed to find a polarity (S703). For example, when five unit current collectors are used in an online electric vehicle, two to five unit current collectors are connected to each other to confirm that mutual inductances have polarity and negative polarity.
그리고 서로 직렬 연결된 각 단위 집전 장치에 대하여 임의의 주파수, 가령 20 ㎑의 주파수를 갖는 1 ~ 2 암페어[A]의 전류를 제공한다(S705). 여기서, 전류원으로 사용되는 1 ~ 2 암페어[A]의 전류는 권선의 극성을 표시하거나 안전 등을 고려해 볼 때, 대략 20 [㎃]의 정격 전류보다 작은 것이 바람직하다.Then, for each unit current collector connected in series with each other, a current of 1 to 2 amps [A] having an arbitrary frequency, for example, 20 kHz is provided ( S705 ). Here, the current of 1 to 2 amperes [A] used as the current source is preferably less than approximately 20 [kW] rated current in view of the polarity of the winding or in consideration of safety.
이의 과정을 통해 각각의 단위 집전 장치에서 전압의 위상과 크기를 측정한다(S707). 예를 들어, 전압과 전류의 위상이 동상인지, 그리고 전압의 크기는 얼마가 되는지를 측정하게 되는 것이다.Through this process, the phase and magnitude of the voltage in each unit current collector are measured (S707). For example, it measures whether the phases of voltage and current are in phase and how large the voltage is.
이와 같이 측정된 전압의 위상과 크기를 고려하여 각각의 단위 집전 장치에서 재배치될 커패시터의 정전용량(△Ck)을 계산하게 된다(S709). 가령, 전압의 위상과 크기의 측정시 단위 집전 장치를 20 [㎊]의 정전용량을 기준으로 측정하였다면, 해당 정전용량 값에 새로운 정전용량을 추가해야 할지 또는 줄여야 할지를 계산해 낼 수 있게 되는 것이다.In consideration of the phase and magnitude of the voltage measured as described above, the capacitance ΔC k of the capacitor to be rearranged in each unit current collector is calculated (S709). For example, if the unit current collector is measured based on a capacitance of 20 [kW] when measuring the phase and magnitude of the voltage, it is possible to calculate whether to add or reduce the new capacitance to the capacitance value.
만약 커패시터의 재배치가 필요한 경우라면 각각의 단위 집전 장치에서의 커패시터를 재배치한다(S711). 여기서, 재배치라는 의미는 복수의 커패시터를 서로 직렬 연결하여 단위 집전 장치의 일측에 구성하거나 새로운 대용량 또는 소용량의 커패시터로 교체하는 것을 모두 포함하는 의미이다.If the rearrangement of the capacitor is necessary, the capacitor in each unit current collector is rearranged (S711). Here, the relocation means to include a plurality of capacitors connected in series to each other to configure on one side of the unit current collector or to replace with a new large capacity or small capacity capacitor.
만약 재배치가 완료된 경우라면 재배치된 상태에서 다시 단위 집전 장치의 전압과 전류의 위상이 동상인지를 확인하거나 전압의 크기가 비슷한지를 확인하게 된다(S713).If the relocation is completed, in the relocated state, it is again checked whether the phases of the voltage and current of the unit current collector are in phase or whether the voltages are similar in size (S713).
확인 결과, 동상이 아니거나 전압의 크기가 비슷하지 않다면 S705 단계로 회귀(Feedback)하여 S711 단계까지의 과정을 반복하여 수행하게 되며, 만약 커패시터의 재배치에 따라 전압과 전류가 동상이고 전압의 크기가 비슷한 것으로 확인되면, 원하는 정격 전류에서 전압과 전류의 위상이 동상인지를 다시 확인한다(S715).As a result, if it is not in phase or the magnitude of voltage is not similar, the process returns to step S705 and repeats the process up to step S711. If the capacitor is rearranged, the voltage and current are in phase and the voltage is If it is confirmed that the similar, the voltage and current phase at the desired rated current again checks whether in phase (S715).
만약 정격 전류에서 전압과 전류의 위상이 동상이 아니면, S707 단계로 회귀하여 S713 단계까지의 과정을 반복하며, 정격 전류에서 동상이 될 때 이동체용 집전 장치의 보상 즉 조율(tuning) 과정을 종료하게 되는 것이다.If the phase of voltage and current is not in phase at the rated current, return to step S707 and repeat the process up to S713, and when the current is in phase at the rated current, end the compensation or tuning process of the current collector for the moving object. Will be.
도 8은 도 7의 보상 과정에 사용되는 전류원을 예시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a current source used in the compensation process of FIG. 7.
도 8을 도 7과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 온라인 전기자동차용 집전 장치의 전력을 보상하기 위해 도 8에서와 같은 별도의 전류원이 필요할 수 있다. 예컨대 전류원은 도 8에서와 같은 일종의 변압기로서 1차 측의 권선수(Primary Winding Turn)와 2차 측의 권선수(Secondary Winding Turn)를 조절함으로써 원하는 1 ~ 2 암페어[A]의 전류를 얻을 수 있으며, 이때 2차 측 권선수는 필요 전류에 따라 얼마든지 조절 가능하며, 코어(Core)는 E117이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 8 together with FIG. 7, a separate current source as shown in FIG. 8 may be needed to compensate for the power of the current electric vehicle current collecting device according to the embodiment of the present invention. For example, the current source is a kind of transformer as shown in FIG. 8, and the desired current of 1 to 2 amperes [A] can be obtained by adjusting the primary winding turn on the primary side and the secondary winding turn on the secondary side. In this case, the number of secondary windings can be adjusted according to the required current, and the core E117 may be used.
만약 이와 같은 전류원을 별도로 구비하지 않는 경우에는 가령 온라인 전기자동차에 전력을 제공하는 급전 인버터를 활용할 수도 있을 것이다. 예를 들어 온라인 전기자동차를 급전 인버터가 가동되고 있는 주행로 상에 위치시킨 후 해당 급전 인버터를 전류원으로서 활용하는 것이다.If such a current source is not provided separately, it may be possible to use a feed inverter that provides power to an online electric vehicle. For example, an on-line electric vehicle is placed on a driving path on which a power inverter is operated, and then the power inverter is used as a current source.
이때 급전 인버터의 출력 전류는 가급적 줄이고 출력단에 도 8에서와 같은 변압기를 설치함으로써 2차 전류를 활용하여 비교적 간편하게 온라인 전기자동차용 집전 장치의 전력을 보상할 수 있게 되는 것이다.At this time, the output current of the power supply inverter is reduced as much as possible, and by installing a transformer as shown in FIG. 8, it is possible to compensate the power of the current electric vehicle current collector for the electric vehicle relatively easily by utilizing the secondary current.
또한 복수의 단위 집전 장치로 구성되는 실제 집전 장치는 여러 개의 공진점이 존재하므로 본 발명의 실시예에서의 전류원은 단일 주파수 성분만 가진 전류원이 바람직하며, 준구형파의 전류원을 활용하는 것이 더욱 바람직할 것이다.In addition, since the actual current collector composed of a plurality of unit current collectors have a plurality of resonance points, the current source in the embodiment of the present invention is preferably a current source having only a single frequency component, and it is more preferable to use a quasi-square wave current source. .
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
그리고, 명세서상에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described in the specification mean that a corresponding component may be included unless otherwise stated, and thus, other components are excluded. It should be construed that it may further include other components. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.
본 발명의 실시예는 이동체용 집전 장치 및 그 장치의 전력 보상 방법에 적용 가능한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면 온라인 전기 자동차 등의 이동체의 집전 장치를 복수의 단위 집전 장치를 포함하도록 구성하고, 단위 집전 장치 간 간섭을 최소화함으로써 온라인 전기 자동차에서 고 전력을 사용할 수 있고, 전력의 효율을 높일 수 있다. 또한 전력 효율을 최대로 함으로써 온라인 전기 자동차 등의 이동체를 최적 상태로 운행할 수 있을 뿐 아니라, 배터리 등의 수명 등을 연장할 수 있다.An embodiment of the present invention is applicable to a current collector for a mobile body and a power compensation method of the device. According to an embodiment of the present invention, a current collector for a mobile body such as an online electric vehicle is configured to include a plurality of unit current collectors, By minimizing interference between unit current collectors, high electric power can be used in on-line electric vehicles and power efficiency can be increased. In addition, by maximizing the power efficiency, not only the mobile body such as an online electric vehicle can be operated in an optimal state, but also the life of the battery or the like can be extended.
100: 전력선 110: 전력수급코일/정류기
120: 배터리/충전장치 130: 모터
200: 급전 장치 210: 집전 장치
211: 집전부 213: 보상부100: power line 110: power supply coil / rectifier
120: battery / charger 130: motor
200: power supply device 210: current collector
211: current collector 213: compensation
Claims (10)
상기 전력을 집전하기 위하여 서로 인접하여 배치되는 둘 이상의 서브 집전부를 포함하며, 상기 둘 이상의 서브 집전부는 직렬 연결되는 집전부;
상기 서브 집전부의 일측에 구비되어 상기 서브 집전부에 흐르는 전류를 보상하는 보상부; 및
전류원을 포함하며,
상기 전류원은 변압기로서 상기 서브 집전부의 전력 보상시 사용되며, 상기 이동체용 집전 장치의 구동을 위한 정격 전류원보다 작거나 같은 범위의 전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치.A current collector related to power pick-up of a mobile body,
A current collector including two or more sub current collectors disposed adjacent to each other to collect the electric power, wherein the two or more sub current collectors are connected in series;
A compensator provided at one side of the sub current collector to compensate for a current flowing in the sub current collector; And
Includes a current source,
And the current source is used as a transformer for power compensation of the sub current collector, and provides a current in a range less than or equal to the rated current source for driving the current collector for the mobile body.
상기 서브 집전부는 인덕턴스 성분을 갖는 권선(Winding Wire)를 포함하고, 상기 보상부는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치.The method of claim 1,
And the sub current collector includes a winding wire having an inductance component, and the compensator includes a capacitor.
상기 둘 이상의 서브 집전부는 양단 극성이 서로 일치하도록 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치.The method of claim 1,
The at least two sub current collectors are connected in series so that the polarities of both ends are connected to each other in series.
상기 전류원은 급전 장치에 연결되어 상기 정격 전류원보다 작거나 같은 범위의 전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치.The method of claim 1,
And the current source is connected to a power feeding device to provide a current in a range less than or equal to the rated current source.
상기 전류원은 단일 주파수 성분을 가지며, 준구형파의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치.The method of claim 5,
And the current source has a single frequency component and has a quasi-square wave shape.
상기 서브 집전부와 상기 보상부를 각각 포함하는 단위 집전 장치의 양단에 임의의 주파수를 적용하여 저항성분을 확인하는 단계;
서로 직렬 연결된 둘 이상의 상기 단위 집전 장치로 상기 임의의 주파수를 갖는 제1 전류를 제공하는 단계;
상기 단위 집전 장치에서 전압의 위상 및 크기를 측정하는 단계;
상기 단위 집전 장치에서 상기 보상부의 보상 값을 계산하는 단계;
계산한 상기 보상부의 보상 값에 근거해 상기 보상부를 재배치하는 단계;
상기 보상부가 재배치된 상기 단위 집전 장치에서 전압과 전류의 위상이 동상인지를 판단하거나, 상기 전압과 전류의 크기가 서로 동일 또는 오차 범위 내에 있는지 판단하는 단계;
판단 결과, 상기 위상이 동상이거나 상기 전압과 전류의 크기가 서로 동일 또는 오차 범위 내에 있으면, 제2 전류에서의 상기 동상의 여부 및 상기 크기를 재판단하는 단계; 및
재판단 결과, 상기 위상이 동상이거나 상기 크기가 서로 동일 또는 오차 범위 내에 있으면, 상기 보상을 완료하는 단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치의 전력 보상 방법.With respect to the power pick-up of the mobile body, a current collector for a mobile body having two or more sub current collectors disposed adjacent to each other and connected in series and provided on one side of the sub current collector to compensate for current provided to the sub current collector. As a power compensation method of the device,
Identifying a resistance component by applying an arbitrary frequency to both ends of a unit current collector including the sub current collector and the compensation unit;
Providing a first current having the arbitrary frequency to two or more of the unit current collectors connected in series with each other;
Measuring a phase and a magnitude of a voltage in the unit current collector;
Calculating a compensation value of the compensation unit in the unit current collector;
Relocating the compensation unit based on the calculated compensation value of the compensation unit;
Determining whether a phase of a voltage and a current is in phase in the unit current collector in which the compensation unit is rearranged, or determining whether the magnitudes of the voltage and the current are equal to or within an error range;
Judging whether the phase is in phase or the magnitudes of the voltage and current are equal to each other or within an error range, and whether or not the phase is in phase with the second current; And
If the judging result indicates that the phase is in phase or the magnitude is the same or within an error range, completing the compensation
Power compensation method for a current collector for a mobile body, comprising the.
상기 제1 전류는 상기 제2 전류보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치의 전력 보상 방법.The method of claim 7, wherein
And the first current is less than or equal to the second current.
상기 판단 결과, 상기 위상이 다르고, 혹은 상기 크기가 동일하지 않거나 오차 범위를 벗어날 때, 상기 제1 전류를 제공하는 단계로 회귀(Feedback)하여 이후 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치의 전력 보상 방법.The method of claim 7, wherein
If the phase is different, or if the magnitude is not the same or out of the error range, the current collector for a mobile body characterized in that the step of feeding back to the step of providing the first current and repeating the subsequent steps Power compensation method.
상기 재판단 결과, 상기 위상이 다르고, 혹은 상기 크기가 동일하지 않거나 오차 범위를 벗어날 때, 상기 위상 및 크기를 측정하는 단계로 회귀하여 이후 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 이동체용 집전 장치의 전력 보상 방법.The method of claim 7, wherein
As a result of the trial, when the phase is different or the magnitude is not the same or is out of the error range, the power is returned to the step of measuring the phase and magnitude, and the subsequent steps are repeated. Compensation method.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110086056A KR101230238B1 (en) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Apparatus for picking up power for moving object and method for compensating power thereof |
PCT/KR2012/006835 WO2013032203A1 (en) | 2011-08-26 | 2012-08-27 | Dust collection apparatus for a movable body and power compensation method for same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110086056A KR101230238B1 (en) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Apparatus for picking up power for moving object and method for compensating power thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101230238B1 true KR101230238B1 (en) | 2013-02-06 |
Family
ID=47756582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110086056A KR101230238B1 (en) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Apparatus for picking up power for moving object and method for compensating power thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101230238B1 (en) |
WO (1) | WO2013032203A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100547272B1 (en) * | 1999-09-13 | 2006-01-26 | 알로이즈 우벤 | Reactance power control method and apparatus for producing electric energy in electric network |
KR20060063100A (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-12 | (주) 우성기전 | Non-contact high power supply and position information transceiver |
JP2006174621A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Tsubakimoto Chain Co | Self-running carrier vehicle |
JP2008172947A (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Murata Mach Ltd | Noncontact power feed system and running vehicle system using it |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100573769B1 (en) * | 2003-12-10 | 2006-04-25 | 삼성전자주식회사 | Non-contact feeder system |
-
2011
- 2011-08-26 KR KR1020110086056A patent/KR101230238B1/en active IP Right Grant
-
2012
- 2012-08-27 WO PCT/KR2012/006835 patent/WO2013032203A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100547272B1 (en) * | 1999-09-13 | 2006-01-26 | 알로이즈 우벤 | Reactance power control method and apparatus for producing electric energy in electric network |
KR20060063100A (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-12 | (주) 우성기전 | Non-contact high power supply and position information transceiver |
JP2006174621A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Tsubakimoto Chain Co | Self-running carrier vehicle |
JP2008172947A (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Murata Mach Ltd | Noncontact power feed system and running vehicle system using it |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013032203A1 (en) | 2013-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sun et al. | A review of recent trends in wireless power transfer technology and its applications in electric vehicle wireless charging | |
Mohammad et al. | Bidirectional LCC–LCC-compensated 20-kW wireless power transfer system for medium-duty vehicle charging | |
Mude | Battery charging method for electric vehicles: From wired to on-road wireless charging | |
Sagar et al. | A comprehensive review of the recent development of wireless power transfer technologies for electric vehicle charging systems | |
Huh et al. | High performance inductive power transfer system with narrow rail width for on-line electric vehicles | |
Huh et al. | Narrow-width inductive power transfer system for online electrical vehicles | |
US8604746B2 (en) | Contactless power charging system and energy storage system including the same | |
Villa et al. | High-misalignment tolerant compensation topology for ICPT systems | |
Covic et al. | Electric Vehicles–Personal transportation for the future | |
EP2984730B1 (en) | Primary power supply tuning network for two coil device and method of operation | |
Huang et al. | Design methodology of a series-series inductive power transfer system for electric vehicle battery charger application | |
Throngnumchai et al. | A study on receiver circuit topology of a cordless battery charger for electric vehicles | |
Liu et al. | A study of designing a universal inductive charger for electric vehicles | |
Lassioui et al. | Battery charger for electric vehicles based ICPT and CPT-A State of the Art | |
Kazmierkowski et al. | Inductive coupled contactless energy transfer systems-a review | |
Lu | High power capacitive power transfer for electric vehicle charging applications | |
Patil et al. | Review of wireless power transfer for EV with advancement in designs | |
Patil et al. | A wireless powered EV battery charger for sinusoidal current charging technique with maximum efficiency control | |
Pantic | Inductive power transfer systems for charging of electric vehicles | |
Iqbal et al. | A quasi impedance source inverter based wireless power transfer system for battery charging applications for electric vehicle | |
KR101230238B1 (en) | Apparatus for picking up power for moving object and method for compensating power thereof | |
Maruyama et al. | A study on the design method of the light weight coils for a high power contactless power transfer systems | |
Vincent et al. | Feasibility analysis of a reduced capacitive wireless power transfer system model for transportation electrification applications | |
Dolara et al. | Analysis of control strategies for compensated inductive power transfer system for electric vehicles charging | |
Romba et al. | Three-phase magnetic field system for wireless energy transfer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151229 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161227 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180102 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190107 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200106 Year of fee payment: 8 |
|
R401 | Registration of restoration | ||
R401 | Registration of restoration |