KR102467861B1 - 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치 - Google Patents

전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치 Download PDF

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Abstract

전기 버스의 충전을 위한 팬터그래프(Pantograph) 충전장치를 곡선("U"자, "ㄱ"자) 이동형으로 구현하여, 단일의 팬터그래프 충전장치를 이용하여 복수의 전기 버스를 효율적으로 충전할 수 있도록 한 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치에 관한 것으로서, 주행 레일의 일측에 이동수단 결합부가 고정되고, 타측에 충전을 위한 전력을 공급해주는 전력 공급부가 구비되고, 전기차 충전을 위한 팬터그래프가 장착되는 팬터그래프 본체의 이동을 위한 동력을 발생하는 동력 발생부, 팬터그래프 본체를 이동시키는 이동수단, 동력 발생부의 동력 발생을 제어하며, 팬터그래프의 충전을 제어하는 컨트롤러, 전력 공급부와 접촉하여 충전 전력을 공급받는 전력 수급부, 팬터그래프를 하강 또는 상승시키는 팬터그래프 이동부, 팬터그래프 이동부에 결합되어 전력 수급부에서 공급되는 전력을 접촉되는 전기차의 충전부에 충전 전력으로 공급해주는 팬터그래프를 포함하여, 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치를 구현한다.

Description

전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치{Curved Movable Pantograph Automatic Charging Apparatus for Electric Vehicle Charging}
본 발명은 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치에 관한 것으로, 특히 전기 버스의 충전을 위한 팬터그래프(Pantograph) 충전장치를 곡선("U"자, "ㄱ"자) 이동형으로 구현하여, 단일의 팬터그래프 충전장치를 이용하여 복수의 전기 버스를 효율적으로 충전할 수 있도록 한 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치에 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 주행할 수 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 충전 구에 충전기를 삽입하여 충전하는 충전 방식, 접촉을 통해 충전을 하는 충전 방식 등이 있다.
특히, 후자는 팬터그래프와 같은 충전 장치를 이용하여 충전을 한다.
전기 버스 차고지는 통상 다수의 버스가 주차를 하게 되며, 팬터그래프 충전 장치를 이용하여 충전을 할 경우, 팬터그래프 충전장치와 전기 버스가 대응하는 구조로 충전을 한다.
즉, 고정대에 고가의 충전전력 공급장치가 직렬 형태로 복수 구비되고, 팬터그래프 충전을 위한 충전부(컨텍트 바)가 개별적으로 각각의 전기 버스에 내장된 상태에서, 충전 장치인 팬터그래프와 충전부가 일대일 대응하는 형태로 전기 버스를 충전한다.
이러한 전기 버스 충전시스템은 전기 버스에 충전을 하는 충전 장치인 고가의 팬터그래프를 충전 시스템에 복수로 구현해야 하므로, 전기 버스 충전 시스템의 설치에 장해요인으로 작용하였다.
또한, 전기 버스와 고가의 충전전력 공급장치인 팬터그래프가 일대일 대응하게 충전하는 방식이므로, 팬터그래프의 개수에 따라 충전 가능한 전기 버스가 결정된다. 이로 인해 고가의 팬터그래프가 많이 설치되는 형태로 충전 시스템을 구축하면 동시에 많은 전기 버스를 충전할 수 있다는 장점은 있으나, 상대적으로 팬터그래프가 고가여서 충전시스템의 구축 비용이 많이 소요되고, 아울러 충전전력 공급장치의 설치 공간도 크게 필요하다는 공간 제약이 따른다.
한편, 팬터그래프 방식을 이용한 충전시스템에 대해 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 및 <특허문헌 2> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 은 전력을 공급하는 가선과 비접촉 방식으로 급전을 받을 수 있어 가선의 마모 등을 방지하여 유지보수에 유리하고, 공력소음과 같은 환경문제로부터 자유로운 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치를 제공한다.
또한, <특허문헌 2> 는 버스, 철도 등 교통수단 및 시설의 안전도와 경제적·효과적 전력 공급을 위해, 노선에 일정 블록을 설정하고 동 블록의 이동을 통하여 차량 운행을 제어하는 것으로 블록설정, 반도체 소자를 통한 전력제어, 차량 운행제어 프로세스를 제공한다. 특히, 블록설정은 P-GL의 경우 차량 및 편성 단위로 하되 전차선(가선)의 지지대 즉, 전주의 길이 범위 내에 가선상(가선의 지탱·유지를 위한 보조선) 또는 가선 지지 전주 등에 설치하여, 전기에너지를 효율적 공급하고 차량의 정확한 위치 정보 등을 제공할 수 있는 Guide Line과 이를 적용한 버스 등 차량도 일반 도로상에서 철도와 같은 기능과 효과를 갖게한다.
그러나 상기와 같은 종래기술들은 팬터그래프 충전 방식을 이용하여 전기 버스와 같은 차량을 충전할 수는 있으나, 팬터그래프 충전 장치와 전기 버스가 일대일 대응하는 방식으로 충전 시스템을 구축되므로, 충전시스템 구축 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1251552(2013.04.01. 등록)(도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치) 대한민국 공개특허 10-2014-0016668(2014.02.10. 공개)(버스 등 수단의 전기동력화, 무가선화)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 팬터그래프 충전시스템을 이용한 전기 버스 충전방식과 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 전기 버스의 충전을 위한 팬터그래프(Pantograph) 충전장치를 곡선("U"자, "ㄱ"자) 이동형으로 구현하여, 단일의 팬터그래프 충전장치를 이용하여 복수의 전기 버스를 효율적으로 충전할 수 있도록 한 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 단일의 팬터그래프로 다수의 버스를 충전하도록 일대다 충전 시스템을 구축함으로써, 고가의 팬터그래프를 다수 사용하지 않으면서도 다수 버스를 효율적으로 충전할 수 있어, 팬터그래프 충전 시스템의 구축 비용을 절감할 수 있도록 한 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 팬터그래프 충전 시스템이 곡선 이동 레일을 통해 곡선 이동하면서 충전할 수 있도록 하여, 팬터그래프 충전 시스템의 설치 공간 활용성을 최적화할 수 있는 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치"는,
상부에 설치된 주행 레일을 지지하는 레일 지지대;
상기 주행 레일의 일측에 고정 설치되는 이동수단 결합부;
상기 주행 레일의 타측에 고정 설치되며, 충전을 위한 전력을 공급해주는 전력 공급부;
전기차 충전을 위한 팬터그래프가 장착되는 팬터그래프 본체;
상기 팬터그래프 본체에 결합되고, 상기 이동수단 결합부와 맞물리게 결합되어 팬터그래프 본체를 이동시키는 이동수단;
상기 팬터그래프 본체에 설치되며, 상기 팬터그래프 본체의 이동을 위한 동력을 발생하여 상기 이동수단을 구동시키는 동력 발생부;
상기 동력 발생부의 동력 발생을 제어하며, 팬터그래프의 충전을 제어하는 컨트롤러;
상기 팬터그래프 본체의 일측에 고정 설치되며, 상기 전력 공급부와 접촉하여 충전 전력을 공급받는 전력 수급부;
상기 팬터그래프 본체의 일단에 설치되어 장착된 팬터그래프를 하강 또는 상승시키는 팬터그래프 이동부;
상기 팬터그래프 이동부에 결합되고, 상기 전력 수급부에서 제공되는 전력을 접촉되는 전기차의 충전부에 충전 전력으로 공급해주는 팬터그래프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 주행 레일은 곡선 및 직선 형태로 이루어지며,
상기 이동수단 결합부는 프레임에 의해 지지 설치되는 체인으로 구현된 것을 특징으로 한다.
상기에서 이동수단은 상기 이동수단 결합부에 형성된 체인에 맞물려 이동을 하는 스프로켓(sprocket)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기에서 전력 공급부는 외부의 전력선 케이블을 통해 공급된 전력을 충전 전력으로 공급해주는 버스 바(bus bar)인 것을 특징으로 한다.
상기에서 팬터그래프 본체는,
상기 동력 발생부 및 컨트롤러를 안착시키는 평판 형상의 안착부;
일면이 상기 안착부와 고정 결합하며, 일단에 상기 팬터그래프 이동부가 장착된 수직 바 형상의 팬터그래프 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 전력 수급부는,
상기 전력 공급부에 마련된 버스 바와 접촉하여 전력을 수급하는 집전 판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 컨트롤러는 상기 전력 수급부에 의해 공급받은 충전 전력을 상기 팬터그래프에 공급하거나 차단하며, 모터 구동을 제어하는 제어기; 상기 제어기의 모터 구동 제어에 따라 상기 동력 발생부를 구동시키거나 정지시키는 모터 구동부; 상기 전기차에 구비된 차량 충전장치와 통신을 하거나 서버와의 통신을 하며, 데이터를 상기 제어기에 인터페이스 하는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 팬터그래프 이동부는 일단이 상기 팬터그래프 지지대에 고정 장착되며, 타단이 상기 팬터그래프에 결합되고,
실린더의 구동에 따른 링크 암의 회전운동으로 상기 팬터그래프를 승강 및 하강시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 전기 버스의 충전을 위한 팬터그래프(Pantograph) 충전장치를 곡선(U-TURN, "ㄱ"형) 이동형으로 구현하여, 단일의 팬터그래프 충전장치를 이용하여 복수의 전기 버스를 효율적으로 충전할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 단일의 팬터그래프로 다수의 버스를 충전하도록 일대다 충전 시스템을 구축함으로써, 고가의 팬터그래프를 다수 사용하지 않으면서도 다수 버스를 효율적으로 충전할 수 있어, 팬터그래프 충전 시스템의 구축 비용의 절감을 도모해주는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 팬터그래프 충전 시스템이 곡선 이동 레일을 통해 곡선 이동하면서 충전할 수 있도록 하여, 팬터그래프 충전 시스템의 설치 공간 활용의 최적화를 도모해주는 효과도 있다.
도 1은 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치를 "U"자 주행레일에 적용한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치를 "ㄱ"자 주행레일에 적용한 예시도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 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 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치의 구성도이다.
본 발명에 따른 "전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치"는, 상부에 설치된 주행 레일(30)을 지지하는 레일 지지대(20)가 전체 주행 레일의 임의 지점에 복수로 설치된다. 레일 지지대(20)는 주행 레일(30)의 길이에 따라 그 개수가 조정될 수 있다. 레일 지지대(20)의 설치 높이는 전기차(1)의 높이와 팬터그래프 충전장치의 높이 등을 고려하는 것이 바람직하다.
상기 주행 레일(30)은 병렬 형태로 주차된 전기차(예를 들어, 전기 버스)(1)의 충전을 효율적으로 하면서 충전소의 주차 공간을 효율적으로 활용하기 위해 "U"자 형상으로 구현하거나, 전기차(1)가 주차되는 주차 면이 직렬 형태나 병렬 행태로 이루어지지 않고 굴곡이 있거나 중간에 장해물(건물, 수배전반 등)이 있는 충전소의 주차 공간을 효율적으로 활용하기 위해 "ㄱ"자 형상으로 구현할 수 있다.
상기 주행 레일(30)의 일측에는 프레임에 의해 지지 설치되는 체인으로 구현된 이동수단 결합부(101)가 고정 장착된다.
아울러 상기 주행 레일(30)의 타측(반대편)에는 충전을 위한 충전 전력을 공급해주는 전력 공급부(107)가 고정 설치된다. 여기서 전력 공급부(107)는 외부의 전력선 케이블을 통해 공급된 전력을 충전 전력으로 공급해주는 버스 바(bus bar)로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 "전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치"는, 전기차(1) 충전을 위한 팬터그래프(110)를 장착하고, 상기 팬터그래프(110)를 주행 레일(30)을 통해 충전 대상 전기차(1)의 위치로 이동시키는 팬터그래프 본체(120)가 구비된다.
상기 팬터그래프 본체(120)는 평한 형상의 안착부(104)와 수직 바 형상의 팬터그래프 지지대(106)를 포함할 수 있다. 안착부(104)와 팬터그래프 지지대(106)는 서로 직각이 되도록 구현될 수 있다.
상기 안착부(104)에는 상기 팬터그래프 본체(120)의 이동을 위한 동력을 발생하는 동력 발생부(103)와, 상기 동력 발생부(103)의 동력 발생을 제어하며, 팬터그래프(110)의 충전을 제어하는 컨트롤러(105)가 안착될 수 있다.
상기 컨트롤러(105)는 하기에서 설명될 전력 수급부(108)에 의해 공급받은 충전 전력을 상기 팬터그래프(110)에 공급하거나 차단하며, 모터 구동을 제어하는 제어기, 상기 제어기의 모터 구동 제어에 따라 상기 동력 발생부(103)를 구동시키거나 정지시키는 모터 구동부, 상기 전기차에 구비된 차량 충전장치와 통신을 하거나 서버와의 통신을 하며, 데이터를 상기 제어기에 인터페이스 하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
상기 동력 발생부(103)는 동력을 발생하는 모터, 상기 모터에 일단이 연결되어 모터의 회전력을 동력으로 제공하는 모터 축(103a)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터 축(103a)의 일단에는 상기 이동수단 결합부(101)의 체인과 맞물리게 결합되어 팬터그래프 본체(120)를 이동시키는 스프로켓(sprocket)으로 구성된 이동수단(102)이 고정 결합된다.
상기 팬터그래프 본체(120)의 일부인 팬터그래프 지지대(106)의 일측에는 상기 전력 공급부(107)와 직접 접촉하여 충전 전력을 공급받는 전력 수급부(108)가 장착된다. 여기서 전력 수급부(108)는 상기 전력 공급부(107)에 마련된 버스 바와 직접 접촉하여 전력을 수급하는 집전 판을 이용할 수 있다.
또한, 상기 팬터그래프 지지대(106)의 일단에는 장착된 팬터그래프(110)를 하강 또는 상승시키는 팬터그래프 이동부(111)를 장착하는 프레임(109)이 결합된다.
상기 팬터그래프 이동부(111)는 일단이 상기 프레임(109)에 고정 장착되며, 타단이 상기 팬터그래프(110)에 결합된다. 이러한 팬터그래프 이동부(111)는 링크 암(111a)의 회전운동으로 상기 팬터그래프(110)를 승강 및 하강시킨다.
팬터그래프 이동부(111)를 통해 팬터그래프(110)와 전기차(1)에 설치된 충전부(40) 간의 접촉 또는 탈착이 이루어진다.
여기서 충전부(40)는 전기 통전이 가능한 재질로 구현되며, 컨텍트바라고도 한다.
아울러 상기 팬터그래프 이동부(111)는 상기 전력 수급부(108)에서 제공되는 전력을 접촉되는 전기차(1)의 충전부(40)에 충전 전력으로 공급해주는 팬터그래프(Pantograph)(110)가 결합된다.
이와 같이 구현되는 본 발명에 따른 "전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치"의 동작을 첨부한 도면 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치는 주행 레일(30)이 "U"자 형이거나 "ㄱ"자 형이거나 모두 동일한 방식으로 운행된다.
충전소의 전기차 충전 주차 면의 임의 위치에 레일 지지대(20)에 의해 주행 레일(30)이 설치되고, 팬터그래프 본체(120)가 주행 레일(30)에 장착된 상태에서, 도 2 및 도 3과 같이 주차 면에 충전을 위한 전기차(1 - 18, 51 - 64)가 주차를 한다.
전기차(1)는 충전 위치에 주차를 완료하면, 전기차(1)에 설치된 차량 충전 장치에서 통신을 통해 차량 충전을 요청한다.
전기차(1)로부터 발생한 차량 충전 요청 신호는 원격의 서버를 통해 처리되어 다시 팬터그패프 본체(120)로 전송되거나, 팬터그래프 본체(120)로 직접적으로 전송될 수 있다.
팬터그래프 본체(120)는 원격 서버 측과 무선으로 데이터 통신을 하여 충전 요청 신호를 수신하거나, 상기 전기차(1)로부터 전송된 충전 요청 신호를 직접 수신한다.
즉, 팬터그래프 본체(120)의 안착부(104)에 안착된 컨트롤러(105)의 내부에 내장된 통신 모듈에서 충전 요청 신호를 수신하여 제어기에 전달한다. 여기서 서버로부터 전송된 충전 요청 신호에는 현재 위치 기반으로 충전 대상 전기차의 위치까지 이동할 이동 정보를 포함할 수 있다.
제어기는 충전 요청 신호를 수신하면, 수신한 충전 요청 신호에 포함된 이동 정보를 추출하고, 추출한 이동정보를 이용하여 모터 구동부를 제어한다. 이러한 제어에 연동하여 모터 구동부는 안착부(104)에 장착된 동력 발생부(103)의 모터를 구동시킨다. 여기서 동력 발생부(103)에 구비된 모터는 정/역회전을 할 수 있는 모터일 수 있다. 모터의 정회전 또는 역회전 동작은 이동 정보에 포함된 것으로 가정한다. 모터 구동부와 동력 발생부(103)는 전기적으로 연결되어 있다.
상기 동력 발생부(103)는 모터는 모터 구동부의 구동 신호에 따라 정회전 또는 역회전으로 동작을 한다. 모터가 회전을 하면 연결된 모터 축(103a)도 회전을 하게 되고, 이에 따라 모터 축(103a)에 결합된 이동수단(102)인 스프로켓이 이동수단 결합부(101)인 체인과 맞물려 모터의 회전 방향에 맞게 이동을 한다.
여기서 이동수단 결합부(101)와 이동수단(102)을 체인과 스프로켓 방식으로 구현함으로써, 주행 레일(30)이 도 2와 같이 "U"자 형상으로 구현되거나, 도 3과 같이 "ㄱ"자 형상으로 구현되어도, 자유롭게 어느 위치든 이동할 수 있다.
컨트롤러(105)는 이동 정보에 따라 모터 구동부를 통해 동력 발생부(103)를 동작시켜, 팬터그래프 본체(120)를 정해진 충전 위치 즉, 충전 대상 전기차(예를 들어, 1)의 위치로 이동시킨다.
팬터그래프 본체(120)가 정해진 충전 위치에 도달하면, 컨트롤러(105)의 제어기는 모터 구동부를 통해 동력 발생부(103)의 구동을 정지시킨다. 이에 따라 동력 발생부(103)에 연동하는 이동수단(102)도 구동을 정지한다.
이어, 컨트롤러(105)의 제어기는 팬터그래프 지지대(106)의 일단에 장착된 프레임(109)에 일단이 고정된 팬터그래프 이동부(111)를 동작시켜 팬터그래프(110)를 하강시킨다. 여기서 충전을 하기 이전에 팬터그래프(110)는 항상 초기 위치인 최상부 위치에 존재한다. 최상부란 전기차(1)와 팬터그래프(110)의 간격이 가장 멀어진 상태라고 할 수 있다.
팬터그래프(110)의 하강은 실린더(111b)를 이용하여 링크 암(111a)을 회전 동작시켜 링크 암(111a)을 펴는 것으로 팬터그래프(110)를 하강시켜 팬터그래프(110)와 전기차(1)의 충전부(40)를 접촉시킨다.
링크 암(111a)을 회전시켜 팬터그래프(110)를 전기차(1)의 충전부(40)에 접촉시키면, 팬터그래프(110)에 설치된 압력 센서에서 접촉 압력을 검출하여 컨트롤러(105)로 전달한다.
이를 위해 팬터그래프(110)의 소정 위치에는 압력 센서를 설치하고, 압력센서와 컨트롤러(105)의 제어기 간에는 전기적인 신호 케이블이 연결된 것으로 가정한다
제어기는 압력센서에서 측정된 압력 측정값을 내부 메모리에 설정된 기준치와 비교하여, 압력 측정값이 상기 기준치 이상이 되면, 팬터그래프(110)와 충전부(40)가 밀착 접촉된 것으로 판단을 한다.
팬터그래프(110)와 충전부(40)가 정상적으로 밀착 접촉된 것으로 판단이 되면 제어기는 실린더(111b)의 구동을 정지시켜 링크 암(111a)의 동작을 정지시킨다.
도 1b는 상기와 같은 링크 암(111a)을 이용하여 팬터그래프(110)를 하강시켜 전기차(1)의 충전부(40)에 접촉시킨 상태의 예시이다.
팬터그래프(110)를 충전부(40)에 접촉시키기 위한 다른 방법으로서, 팬터그래프 본체(120)의 임의 위치에 거리 감지 센서를 위치시키고, 전기차(1)의 충전부(40)와 팬터그래프(110) 간의 거리를 감지한 후, 감지한 거리에 따라 링크 암(111a)의 회전을 제어하여 팬터그래프(110)의 하강 거리를 제어하는 방식을 이용할 수도 있다.
팬터그래프(110)와 충전부(40)가 정상적으로 접촉된 상태에서, 컨트롤러(105)는 상기 주행레일(101)의 일측에 형성된 전력 공급부(107)와 직접 접촉하여 충전 전력을 공급받는 전력 수급부(108)에서 수급한 전력을 팬터그래프(110)로 공급하도록 제어를 한다.
여기서 전력 수급부(108)는 상기 전력 공급부(107)에 마련된 버스 바와 직접 접촉하여 전력을 수급하는 집전 판을 이용하여, 버스 바로부터 공급되는 충전 전력을 수전한다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 전력 수급부(108)와 팬터그래프(110) 간에는 수급 전력을 팬터그래프(110)에 공급하거나 차단하기 위한 전력 스위치가 구비된 것으로 가정한다.
팬터그래프(110)에 충전 전력을 공급하기 위해서, 제어기는 전력 스위치를 온(on) 상태로 만들어 전력 수급부(108)에서 수급한 충전 전력이 팬터그래프(110)에 공급되도록 한다. 전력 스위치를 오프(off) 상태로 하면, 팬터그래프(110)에 공급되는 충전 전력이 차단된다.
이후, 충전부(40)는 팬터그래프(2)를 통해 공급되는 충전 전력을 이용하여 전기차(1)에 내장된 배터리를 충전한다.
전기차(1)의 충전이 완료되면, 컨트롤러(105)는 전력 스위치를 오프시켜, 팬터그래프(110)에 공급되는 전력을 차단하고, 실린더(111b)를 이용하여 링크 암(111a)을 원래의 위치로 회전시켜, 팬터그래프(110)를 상승시켜 원래의 위치로 복원시킨다.
팬터그래프(110)가 다시 충전 이전의 위치로 복원되면, 컨트롤러(105)는 이동 정보를 기초로 팬터그래프 본체(120)를 다음 충전 대상 전기차의 위치로 이동시킨다. 팬터그래프 본체(120)를 충전 대상 전기차의 위치로 이동시키는 방식은 이전에 상세히 설명한 이동 동작과 동일하므로, 그에 대한 구체적인 설명도 생략하기로 한다.
주행 레일(30)이 "U"자 형이거나 "ㄱ"자 형일 경우, 팬터그래프 본체(120)가 시작 위치부터 주행 레일(30)의 끝까지 이동을 하면, 다시 동력 발생부(103)의 모터를 역방향으로 동작시켜 팬터그래프 본체(120)를 다시 시작 위치로 자유롭게 이동시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 체인 및 스프로켓 방식으로 팬터그래프 본체(120)를 곡선 또는 직선 주행 레일에서 자유롭게 정방향 또는 역방향으로 이동시킬 수 있으며, 이에 따라 충전소의 주차 공간이 직선 구간으로만 이루어지지 않은 충전소에서도 곡선 주행 레일을 이용하여 주차 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
1 - 18, 51 - 64: 전기차(전기 버스)
20: 레일 지지대
30: 주행 레일
40: 충전부
101: 이동수단 결합부
102: 이동수단
103: 동력 발생부
104: 안착부
105: 컨트롤러
106: 펜터그래프 지지대
107: 전력 공급부
108: 전력 수급부
109: 프레임
110: 팬터그래프
111: 팬터그래프 이동부

Claims (7)

  1. 전기 버스와 같은 전기차를 주행 레일로 이동하면서 팬터그래프로 충전하기 위한 팬터그래프 자동 충전장치로서,
    상부에 설치된 주행 레일(30)을 지지하는 레일 지지대(20);
    상기 주행 레일(30)의 일측에 고정 설치되는 이동수단 결합부(101);
    상기 주행 레일(30)의 타측에 고정 설치되며, 충전을 위한 전력을 공급해주는 전력 공급부(107);
    전기차(1) 충전을 위한 팬터그래프(110)가 장착되는 팬터그래프 본체(120);
    상기 팬터그래프 본체(120)에 설치되며, 상기 팬터그래프 본체(120)의 이동을 위한 동력을 발생하는 동력 발생부(103);
    상기 동력 발생부(103)와 접속되며, 상기 이동수단 결합부(101)와 맞물리게 결합되어 팬터그래프 본체(120)를 이동시키는 이동수단(102);
    상기 동력 발생부(103)의 동력 발생을 제어하며, 팬터그래프(110)의 충전을 제어하는 컨트롤러(105);
    상기 팬터그래프 본체(120)의 일측에 고정 설치되며, 상기 전력 공급부(107)와 접촉하여 충전 전력을 공급받는 전력 수급부(108);
    상기 팬터그래프 본체(120)의 일단에 설치되어 장착된 팬터그래프(110)를 하강 또는 상승시키는 팬터그래프 이동부(111); 및
    상기 팬터그래프 이동부(111)에 결합되고, 상기 전력 수급부(108)에서 제공되는 전력을 접촉되는 전기차(1)의 충전부(40)에 충전 전력으로 공급해주는 팬터그래프(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 주행 레일(30)은 곡선 및 직선 형태로 이루어지며,
    상기 이동수단 결합부(101)는 프레임에 의해 지지 설치되는 체인으로 구현된 것을 특징으로 하는 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치.
  3. 청구항 1에서, 상기 이동수단(102)은 상기 이동수단 결합부(101)에 형성된 체인에 맞물려 이동을 하는 스프로켓(sprocket)으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치.
  4. 청구항 1에서, 상기 전력 공급부(107)는 외부의 전력선 케이블을 통해 공급된 전력을 충전 전력으로 공급해주는 버스 바(bus bar)인 것을 특징으로 하는 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치.
  5. 청구항 1에서, 상기 전력 수급부(108)는 상기 전력 공급부(107)에 마련된 버스 바와 접촉하여 전력을 수급하는 집전 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치.
  6. 청구항 1에서, 상기 컨트롤러(105)는 상기 전력 수급부(108)에 의해 공급받은 충전 전력을 상기 팬터그래프(110)에 공급하거나 차단하며, 모터 구동을 제어하는 제어기; 상기 제어기의 모터 구동 제어에 따라 상기 동력 발생부(103)를 구동시키거나 정지시키는 모터 구동부; 상기 전기차(1)에 구비된 차량 충전장치와 통신을 하거나 서버와의 통신을 하며, 데이터를 상기 제어기에 인터페이스 하는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치.
  7. 청구항 1에서, 상기 팬터그래프 이동부(111)는 일단이 팬터그래프 지지대(106)에 고정된 프레임(109)에 장착되며, 타단이 상기 팬터그래프(110)에 결합되고,
    실린더의 구동에 따른 링크 암의 회전운동으로 상기 팬터그래프를 승강 및 하강시키는 것을 특징으로 하는 전기차 충전을 위한 곡선 이동식 팬터그래프 자동 충전장치.
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