KR101242737B1 - 전기자동차의 급전라인 전력공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전기자동차의 급전라인 전력공급 시스템은 다수개의 단위 급전모듈로 구성되는 급전라인; 상기 급전라인으로 전력을 공급하는 인버터; 및 상기 급전라인을 구성하는 각각의 단위 급전모듈의 양단과 상기 인버터의 출력 양단간에 스위칭 작용을 통해서 상기 단위 급전모듈로의 전력공급을 제어하는 스위치를 포함한다. 본 발명에 의하면, 온라인 전기자동차의 급전라인을 구성하는 n개로 이루어진 단위 급전모듈 중 m개의 단위 급전모듈을 스위치를 통해 한 그룹으로 온오프 제어함으로써, 사용되는 스위치의 개수를 감소시켜 스위치 설치에 따른 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

전기자동차의 급전라인 전력공급 시스템{FEEDLINE POWER SUPPLY SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차의 급전라인 전력공급 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온라인 전기자동차용 급전선로를 m개의 단위 급전모듈로 나누고, 그룹화된 단위 급전모듈의 급전선 연결을 스위칭함으로써 각 단위 급전모듈의 급전상태를 효율적으로 온오프 제어하는 전기자동차의 급전라인 전력공급 시스템에 관한 것이다.

온라인 전기자동차의 급전선로는 도로에 매설된 급전선에 전류를 흐르게 하고 이로부터 발생하는 자기장을 이용하여 그 위를 운행하는 전기자동차에 전력을 공급하는 장치이다. 이 경우, 자동차가 운행하지 않는 도로상의 부분들까지 일률적으로 자기장이 발생하게 되어, 이로 인한 EMF(electromagnetic field) 발생을 차단해야만 하는 문제점이 있었다.

이를 위해 다수의 단위 급전모듈에 전력을 공급하는 급전선을 설치하고, 온라인 전기자동차의 이동에 따라서 자기장 발생이 불필요한 단위 급전모듈에 대해서는 스위치를 사용하여 전력공급을 차단하는 방법을 사용하였다. 이 경우 각각의 단위 급전모듈을 스위치를 통하여 온오프 시켜줄 수 있다는 장점이 있으나, 단위 급전모듈을 동시에 켜고 순차적으로 끄기 위해서는 인버터 2개를 사용해야만 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 온라인 전기자동차의 급전라인을 구성하는 n개로 이루어진 단위 급전모듈에 있어서 m개의 단위 급전모듈을 한 그룹으로 온오프 제어함으로써 단일 인버터를 통해 효율적으로 전력이 공급될 수 있도록 한 전기자동차의 급전라인 전력공급 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차의 급전라인 전력공급 시스템의 일 측면에 따르면, 다수개의 단위 급전모듈로 구성되는 급전라인; 상기 급전라인으로 전력을 공급하는 인버터; 및 상기 급전라인을 구성하는 각각의 단위 급전모듈의 양단과 상기 인버터의 출력 양단간에 스위칭 작용을 통해서 상기 단위 급전모듈로의 전력공급을 제어하는 스위치를 포함한다.

본 발명에 의하면, 온라인 전기자동차의 급전라인을 구성하는 n개로 이루어진 단위 급전모듈 중 m개의 단위 급전모듈을 스위치를 통해 한 그룹으로 온오프 제어함으로써, 사용되는 스위치의 개수를 감소시켜 스위치 설치에 따른 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 n개로 구성된 급전모듈의 전력공급방식을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 m of n 급전모듈 중 m이 2인 경우를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 m of n 급전모듈 중 m이 3인 경우를 나타내는 도면.
도 4는 도 2와 도 3에 예시된 m of n 급전모듈이 적용된 온라인 전기자동차 시스템의 일예를 나타내는 도면.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 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.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 n개로 구성된 급전모듈의 전력공급방식을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전체 급전모듈은 n개의 단위 급전모듈(10)로 나누어지고, 각각의 단위 급전모듈의 양단은 인버터(30)의 출력 양단에 스위치(50)를 통해 연결된다. 이 경우 각각의 단위 급전모듈(10)을 스위치(50)를 통하여 온오프 시킬 수 있으나 전체 스위치의 개수는 2(n+1)개가 된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 m of n 급전모듈 중 m이 2인 경우를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 도로상의 n개의 전체 단위 급전 모듈 중 V₁, V₂ 노드는 전원의 - 부분(70)에 스위치(110)를 통해 연결되고, V₃, V₄ 노드는 전원의 + 부분(90)에 스위치(110)를 통해 연결된다. 이러한 방식으로 각각 인접한 두 개의 단위 급전모듈이 스위치를 통해 전원의 같은 극성으로 연결된다.

초기에 온라인 전기자동차가 V₁과 V₃ 노드 사이에 위치하였을 경우에는 전체 노드 중 V₁과 V₃ 노드만 ON 상태가 되고 다른 다른 노드는 모두 OFF 상태가 되어 온라인 전기자동차가 위치한 부분의 단위 급전 모듈에 전력이 공급된다.

온라인 전기자동차가 오른쪽으로 이동하게 됨에 따라서 V₁과 V₃ 노드가 OFF가 되고, V₂과 V₄ 노드가 ON이 되어 온라인 전기자동차가 위치한 부분의 단위 급전 모듈에서만 전력이 공급되어 자기장이 발생된다.

온라인 전기자동차가 더욱 오른쪽으로 이동하게 되면서, 스위치 V₃과 V₅, 그 다음으로는 V₄과 V₆이 차례로 ON 상태로 있게 되며 계속적으로 V_{n -1}과 V_{n +1}이 한쌍이 되어 해당하는 단위 급전모듈에 전력이 공급된다.

이와 같은 방식으로 전체 n개에 해당하는 단위 급전모듈에 사용되는 스위치의 개수는 (n+1)개가 되어 전술한 도 1의 방식에서의 스위치 사용을 절반으로 줄일 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 m of n 급전모듈 중 m이 3인 경우를 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 도로상의 n개의 전체 단위 급전 모듈 중 V₁, V₂, V₃ 노드는 전원전압의 - 부분(130)에 스위치(170)를 통해 연결되고, V₄, V₅, V₆ 노드는 전원전압의 + 부분(150)에 스위치(170)를 통해 연결된다.

이 방식에서는 온라인 전기자동차가 오른쪽으로 이동할수록 각각 V₁과 V₄, V₂와 V₅, V_{n -2}과 V_{n +1}이 한쌍을 이루어 스위치(170)가 ON 상태가 되어 온라인 전기자동차가 위치하고 있는 모듈에서만 전력이 공급되어 자기장이 발생된다.

이와 같은 방식으로 전체 n개에 해당하는 단위 급전모듈에 사용되는 스위치의 개수는 (n+1)개가 되어 전술한 도 1의 방식에서의 스위치 사용을 절반으로 줄일 수 있게 된다.

도 4는 도 2와 도 3에 예시된 m of n 급전모듈이 적용된 온라인 전기자동차 시스템의 일예를 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전체 급전모듈의 길이를 L, n개로 나누어진 각각의 단위 급전모듈(190)의 길이를 l_o, 온라인 전기자동차의 집전픽업(210)의 길이를 l_pick-up이라고 정의하였을 경우 도 2에서와 같이 m이 2인 경우 전체 급전모듈의 개수 n₂는 하기의 수학식 1과 같다.

도 3과 같이 m이 3인 경우 전체 급전모듈의 개수 n₃는 하기의 수학식 2와 같이 계산된다.

그러므로 전체 급전모듈의 개수는 같은 크기의 집전모듈과 단위 급전모듈을 사용하였을 경우 m이 3인 경우에, m이 2일 때의 단위 급전모듈의 개수보다 두배가 되도록 설계해야 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10, 190 : 단위 급전모듈
30 : 인버터
50, 110, 170 : 스위치
210 : 집전픽업

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 전기자동차의 급전라인 전력공급 시스템으로서,
   다수개의 그룹화된 단위 급전모듈로 구성되는 급전라인;
   상기 급전라인으로 전력을 공급하는 인버터; 및
   상기 급전라인을 구성하는 다수개의 그룹화된 단위 급전모듈의 양단과 상기 인버터의 출력 양단간에 스위칭 작용을 통해서 상기 그룹화된 단위 급전모듈로의 전력공급을 제어하는 스위치를 포함하되,
   상기 급전라인을 구성하는 다수개의 그룹화된 단위 급전모듈은 인접한 두 개 또는 세 개의 단위 급전모듈이 한 그룹으로 그룹화되고, 상기 급전라인을 구성하는 다수개의 그룹화된 단위 급전모듈의 양단은 상기 인버터의 전원의 음극과 양극에 각각 연결되어 상기 스위치에 의해 온오프 제어되며, 상기 급전라인을 구성하는 단위 급전모듈의 개수가 n개인 경우 사용되는 스위치의 개수는 (n+1)개이고,
   상기 급전라인을 구성하는 다수개의 그룹화된 단위 급전모듈이 인접한 두 개 의 단위 급전모듈이 한 그룹으로 그룹화된 경우, 전체 급전모듈의 개수 n₂는 하기의 수학식에 의해 계산되며,
   

   

   
   L : 전체 급전모듈의 길이
   l_o : n개로 나누어진 각각의 단위 급전모듈의 길이
   l_pick-up : 온라인 전기자동차의 집전픽업의 길이
   상기 급전라인을 구성하는 다수개의 그룹화된 단위 급전모듈이 인접한 세 개의 단위 급전모듈이 한 그룹으로 그룹화된 경우, 전체 급전모듈의 개수 n₃는 하기의 수학식에 의해 계산되고,
   

   

   
   L : 전체 급전모듈의 길이
   l_o : n개로 나누어진 각각의 단위 급전모듈의 길이
   l_pick-up : 온라인 전기자동차의 집전픽업의 길이
   상기 전체 급전모듈의 개수는 같은 크기의 집전모듈과 단위 급전모듈을 사용하였을 경우 상기 인접한 세 개의 단위 급전모듈이 한 그룹으로 그룹화된 경우에, 상기 인접한 두 개의 단위 급전모듈이 한 그룹으로 그룹화된 경우일 때의 단위 급전모듈의 개수의 두배가 되는 전기자동차의 급전라인 전력공급 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images