KR101231907B1 - 비접촉 자기유도식 급전방식 전기자동차의 집전 제어장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비접촉 자기유도식으로 집전하는 전기자동차의 집전 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 집전부의 각 2차코일(10A,10B,10C)의 집전 전력을 각각의 집전전력 센서(30A,30B,30C)를 통하여 개별적으로 검출하여, 각 2차 코일의 집전 전력이, 2차 코일에 설정된 기준 전력을 초과하는 경우에 전력 스위칭신호를 출력하여 해당 2차코일의 집전전력을 기준 전력으로 스위칭하는 집전제어장치이다.
본 발명은 2차코일마다 집전전력을 독립적으로 개별제어함으로써 일부 2차코일에 집전부하가 편중되어 과부하가 걸리는 문제를 해결할 수 있다.

Description

비접촉 자기유도식 급전방식 전기자동차의 집전 제어장치 및 그 제어 방법{ APPARATUS FOR AND METHOD OF CONTR0LLING PICK-UP DEVICE IN A NON-CONTACT POWER TRANSMISSION TYPED ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 비접촉 자기유도식 급전방식 전기자동차의 집전 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 복수개의 집전장치를 구비한 전기자동차에서 각 집전장치를 각각 개별적으로 제어하는 집전 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
자기유도에 의한 비접촉식 급전시스템을 이용한 전기자동차는 차량에 집전장치(power Pick-up Device)를 설치하여, 지면에 설치된 급전장치의 1차코일과 비접촉식 자기유도방식으로 전력을 집전하여 차량에 충전하는 구성으로 되어 있다.
그런데 종래의 비접촉식 급전시스템을 적용하는 전기자동차에 있어서, 집전부는 복수개의 집전장치의 총합 출력만을 제어하도록 되어 있었다. 이러한 집전제어방식에 의하면, 한 개 또는 일부 집전장치가 고장이 나는 경우 다른 집전장치에 과부하가 걸리게 되고, 이러한 부분적인 과부하는 나머지 집전장치를 연쇄적인 고장을 유발하여 궁극적으로는 집전시스템 전체의 작동장애를 일으키는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 복수개의 집전장치의 총합 출력을 제어하는 종래의 집전 제어방식이 가진 문제점을 해결하기 위하여, 복수개의 집전장치의 각각의 집전 전력을 개별적으로 제어하여 일부 집전장치에 과부하가 걸리지 않도록 한 집전 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 비접촉 자기유도식 급전방식 전기자동차의 집전 제어장치에 있어서,
급전부로부터 각각 비접촉 자기유도방식에 의해 전력을 집전하는 복수개의 2차코일을 구비한 집전부;
상기 복수개의 집전부에서의 각 집전전력을 일정한 전압레벨로 정류하여 축전장치에 제공하는 복수개의 정류기를 구비한 정류부;
상기 각 정류기의 출력측 전압과 전류를 검출하여 검출한 출력전압과 출력전류를 기초로 각 집전장치의 집전전력을 검출하는 복수개의 집전전력 센서를 구비한 집전전력 검출부;
상기 각 집전전력 센서에서 검출한 각 집전장치의 집전전력을, 설정된 기준 전력과 각각 비교하여 집전전력이 기준 전력 이상인 경우에, 전력 스위칭 제어신호를 출력하는 제어부; 및
상기 제어부의 전력스위칭 제어신호에 따라 상기 각 2차코일의 집전전력을 설정된 기준 전력이하로 제어하는 복수개의 전력 스위칭부;를 포함한다.
또한 상기 제어부는 집전전력 검출부에서 검출한 각 집전장치의 집전전력값을 무선으로 송신하는 송신부를 더 포함하고,
상기 제어부의 송신부에서 무선송신하는 각 집전장치의 집전전력값을 수신하는 수신부; 상기 수신부에서 수신한 각 집전장치의 집전전력값을 화면에 디스플레이하는 디스플레이부; 및 상기 각 집전장치의 기준 전력값을 조정하는 조정부를 더 포함한다. 상기 송신부는 SCI통신방식의 블루투스장치로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 비접촉 자기유도식 집전 전기자동차의 집전 제어방법은,
집전부의 각 2차코일의 집전 전력을 각각의 집전전력 센서를 통하여 개별적으로 검출하는 집전전력 개별 검출단계와, 상기 집전 전력 개별 검출단계에서 검출한 각 2차 코일의 집전 전력을, 제어부에서 기준 전력과 비교하여 집전전력이 기준 전력을 초과하는 경우에 전력 스위칭신호를 출력하는 단계; 및 제어부의 전력 스위칭신호에 의해 해당 2차코일의 집전전력을 기준 전력으로 스위칭하는 단계;를 포함한다.
상기 본 발명에 따른 비접촉 자기유도식 집전 전기자동차의 집전 제어방법은, 무선송신부가 집전전력 센서에서 검출한 집전부의 각 2차코일의 집전전력을 모니터링부에 무선으로 송신하는 단계; 무선송신부에서 송신한 각 2차코일의 집전전력을 무선수신부에서 수신하여 화면으로 출력하여 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 집전제어장치 및 방법은, 집전부의 복수개의 2차코일의 집전전력을 각각 개별적으로 독립제어하므로, 집전과정에서 복수개의 2차코일중 일부 1차코일에 설정된 기준 전력을 초과하여 집전되는 경우에, 예컨대 일부 2차코일에 고장이 발생하여 인접하는 다른 2차코일에 집전부하가 편중되는 경우에, 그 초과하는 집전전력을 스위칭하여 기준 전력으로 조절함으로써 과부하에 의한 2차고장의 발생을 방지할 수 있다.
전기자동차의 집전상태를 모니터링부를 통하여 실시간으로 확인할 수 있으므로, 고장 또는 집전 이상유무를 현장에서 실시간으로 점검할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 집전제어장치가 설치된 전기자동차의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 집전제어장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 비접촉 자기유도식 급전방식 전기자동차의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 전기자동차(100)는, 도로에 설치된 급전장치(200)의 1차코일(230)로부터 비접촉 자기유도식으로 전력을 수신하는 집전부(10)와, 정류부(20)와, 집전부(10)의 집전전력이 소정의 기준 전력을 초과하는 경우에 집전부(10)의 집전전력을 기준 전력 이하로 제어하는 집전제어부(60) 및 축전장치(130)를 포함한다. 도 1에서 도면 부호 210은 교류전원을 나타내고, 도면부호 220은 AC드라이버를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 집전부(10)는 차량의 저면에서 지면을 향하여 설치되는 복수개의 2차코일(10A,10B,10C)을 포함한다. 집전부(10)의 2차코일(10A,10B,10C)은 각각 급전장치(200)의 1차코일(230)로부터 비접촉 자기유도식으로 전력을 집전한다. 도면에서는 집전부(10)의 2차코일을 3개만 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고 본 발명의 범위를 제한하기 위함은 아니다.
집전부(10)의 2차코일(10A,10B,10C)은 1차코일(230)로부터 수전한 전력을 정류부(20)로 출력한다. 상기 정류부(20)는 집전부(10)의 각 2차코일(10A,10B,10C)에서 집전한 고주파의 교류전력을 정류하여 일정한 전압레벨로 출력하는 복수개의 정류기(30A,30B,30C)를 포함한다.
축전장치(130)는 복수개의 정류기에서 정류하여 제공하는 전력을 축전하여 차량의 구동모터(M)로 제공하고, 도시하지 않았지만 구동모터(M)에서 발전한 전력을 축전하기도 한다.
본 발명의 집전제어부(60)는 집전부(10)의 복수개의 2차코일(10A,10B,10C)에서 수신하는 전력을 각 집전부마다 개별적으로 제어하는 것에 특징이 있다. 집전제어부(60)는 도 2에 도시된 바와 같이, 집전부(10)의 복수개의 2차코일(10A,10B,10C)에서 집전하여 정류기를 거친 각 2차코일(10A,10B,10C)의 집전전력을 검출하는 집전전력 검출부(30)와 전력 스위칭부(40) 및 제어부(50)를 구비한다.
상기 집전전력 검출부(30)는 각 2차코일(10A,10B,10C)에서의 집전전력을 개별적으로 검출할 수 있도록 각 2차코일마다 1개씩 연결된 집전전력 센서(30A,30B,30C)를 포함한다. 집전전력 센서(30A,30B,30C)들은 각각에 연결된 집전부(10)의 2차코일의 전압과 전류를 센싱하고 그 센싱한 전압과 전류를 기초로 그 2차코일에서 수신한 집전전력(Pi)을 검출한다.
그리고 각 집전전력 센서(30A,30B,30C)는 검출한 2차코일의 집전전력(Pi)에 대응하는 신호를 제어부(50)로 출력한다.
제어부(50)는 각 집전전력 센서(30A,30B,30C)에서 제공하는 신호에 대응하는 2차코일의 집전전력(Pia,Pib,Pic)를 각각 2차코일의 기준 전력(Po)과 비교하여 집전전력(Pi)이 기준 전력(Po)을 초과하는 2차코일이 발생하는 경우에, 그 2차코일의 집전전력을 제한하기 위한 스위칭 제어신호를 해당 2차코일의 각 전력 스위칭부(40A,40B,40C)에 출력한다.
상기 각 전력 스위칭부(40A,40B,40C)는 제어부(50)에서 제공되는 스위칭 제어신호에 따라 2차코일의 집전전력을 스위칭하여 기준 전력(Po)으로 조절한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 집전제어장치는 집전부의 복수개의 2차코일의 집전전력을 각각 개별적으로 독립제어하므로, 집전과정에서 복수개의 2차코일중 일부 1차코일에 집전전력이 설정된 기준 전력을 초과하여 집전하게 되는 경우에, 예컨대 일부 2차코일에 고장이 발생하여 인접하는 다른 2차코일에 집전부하가 편중되는 경우에, 그 초과하는 집전전력을 스위칭하여 기준 전력으로 조절함으로써 과부하에 의한 2차고장의 발생을 방지하게 된다.
또한, 본 발명의 집전제어장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 집전전력 검출부에서 검출한 각 2차코일의 집전전력값을 무선으로 수신하여 화면으로 모니터링가능하게 하는 모니터링부(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 모니터링부(80)는 각 집전전력 센서(30A,30B,30C)에서 검출한 집전전력을 전기적 신호로 변환하여 무선으로 송신하는 무선송신부(61)와, 상기 무선송신부(61)에서 송신되는 집전전력의 신호를 수신하는 무선 수신부(81)와, 상기 무선 수신부(81)에서 수신한 집전전력을 화면에 표시하는 디스플레이부(82)을 포함하는 구성으로 된다.
상기 무선 송신부(61)와 무선 수신부(81)는 SCI통신방식을 따르는 블루투스 통신모듈일 수 있다.
상기한 모니터링부(80)에 의해, 현장에서 전기자동차의 집전부의 집전전력의 이상유무를 현장에서 실시간으로 확인할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 집전제어방법은, 집전전력 센서에서 집전부의 각 2차코일의 집전 전력을 개별적으로 검출하는 집전전력 개별 검출단계와, 상기 집전 전력 개별 검출단계에서 검출한 각 2차 코일의 집전 전력을, 제어부에서 기준 전력과 비교하여 집전전력이 기준 전력을 초과하는 경우에 전력 스위칭신호를 출력하는 단계; 제어부의 전력 스위칭신호에 의해 해당 2차코일의 집전전력을 기준 전력으로 스위칭하는 단계;를 포함한다.
또한 본 발명의 집전제어방법은, 무선송신부가 집전전력 센서에서 검출한 집전부의 각 2차코일의 집전전력을 모니터링부에 무선으로 송신하는 단계; 무선송신부에서 송신한 각 2차코일의 집전전력을 화면에 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.
100: 전기자동차
10: 집전부
10A,10B,10C: 2차코일
20: 정류부
20A, 20B, 20C: 정류기
30: 집전전력 검출부
30A, 30B, 30C: 집전전력 센서
40: 전력 스위칭부
40A, 40B, 40C: 전력 스위칭부
50: 제어부
60: 집전제어부
61: 무선송신부
70: 축전장치
80: 모니터링부
81: 무선수신부
82: 디스플레이부

Claims (6)

  1. 비접촉 자기유도 급전식 전기자동차의 집전 제어장치에 있어서,
    도로에 구비된 급전장치로부터 비접촉 자기유도방식에 의해 전력을 집전하는 복수개의 2차코일을 구비한 집전부;
    상기 복수개의 2차코일에서의 각 집전전력을 일정한 전압레벨로 정류하여 축전장치에 제공하는 복수개의 정류기를 구비한 정류부;
    상기 각 2차코일에서의 각 집전전력의 전압과 전류를 검출하여 검출한 출력전압과 출력전류를 기초로 각 2차코일의 집전전력을 검출하는 복수개의 집전전력 센서를 구비한 집전전력 검출부;
    상기 각 집전전력 센서에서 검출한 각 2차코일의 집전전력을, 설정된 기준 전력과 각각 비교하여 집전전력이 기준 전력 이상인 경우에, 전력 스위칭 제어신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부의 전력스위칭 제어신호에 따라 상기 각 2차코일의 집전전력을 설정된 기준 전력이하로 개별적으로 제어하는 복수개의 전력 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 자기유도 급전식 전기자동차의 집전 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집전전력 검출부에서 검출한 각 2차코일의 집전전력값을 무선으로 수신하여 화면으로 디스플레이하여 각 2차코일의 집전전력상태를 모니터링가능하게 하는 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 비접촉 자기유도 급전식 전기자동차의 집전 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 각 집전전력 센서에서 검출한 집전전력을 전기적 신호로 변환하여 무선으로 송신하는 무선송신부를 더 포함하고, 상기 모니터링부는 각 집전전력 센서에서 검출한 집전전력을 전기적 신호로 변환하여 무선으로 송신하는 무선송신부와, 상기 무선송신부에서 송신되는 집전전력의 신호를 수신하는 무선 수신부와, 상기 무선 수신부에서 수신한 집전전력을 화면에 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 자기유도 급전식 전기자동차의 집전 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무선 송신부와 무선 수신부는 SCI통신방식을 따르는 블루투스 통신모듈인 것을 특징으로 하는 비접촉 자기유도 급전식 전기자동차의 집전 제어장치.
  5. 비접촉 자기유도식 집전 전기자동차의 집전 제어방법에 있어서,
    집전부의 각 2차코일의 집전 전력을 각각의 집전전력 센서를 통하여 개별적으로 검출하는 집전전력 개별 검출단계와, 상기 집전 전력 개별 검출단계에서 검출한 각 2차 코일의 집전 전력을, 제어부에서 기준 전력과 비교하여 집전전력이 기준 전력을 초과하는 경우에 전력 스위칭신호를 출력하는 단계; 및 제어부의 전력 스위칭신호에 의해 해당 2차코일의 집전전력을 기준 전력으로 스위칭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 자기유도 급전식 전기자동차의 집전 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    무선송신부가 집전전력 센서에서 검출한 집전부의 각 2차코일의 집전전력을 모니터링부에 무선으로 송신하는 단계; 무선송신부에서 송신한 각 2차코일의 집전전력을 무선수신부에서 수신하여 화면으로 출력하여 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 자기유도 급전식 전기자동차의 집전 제어방법.
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