KR102515775B1

KR102515775B1 - 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템 및 그 작동 방법

Info

Publication number: KR102515775B1
Application number: KR1020210017437A
Authority: KR
Inventors: 김용은; 손영욱; 김철수; 조성현; 김황근; 이재석
Original assignee: 한국자동차연구원
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2023-03-30
Also published as: KR20220115656A

Abstract

본 발명은 판토그라프가 구비된 전기차 충전 장치, 전기차를 충전시키기 위해 전기차에 구비된 제1 집전판과 접촉하는 판토그라프의 제2 집전판을 가열하는 가열 장치, 및 제1 집전판 및 제2 집전판의 결빙이 방지되도록, 가열 장치를 통해 제2 집전판을 가열하고, 판토그라프를 통해 가열된 제2 집전판을 제1 집전판에 접촉시키는 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템 및 그 작동 방법{SYSTEM FOR PREVENTING FREEZING OF PANTOGRAPH FOR CHARGING OF ELECTRIC VEHICLE AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 전기차 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것으로, 전기차 충전 장치에 구비된 판토그라프의 결빙을 방지할 수 있는 전기차 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.

최근, 온실가스 배출에 대한 국제적 규제강화에 따라 친환경 자동차인 전기차에 대한 연구과 활발히 진행되고 있으며, 전기차에 대한 연구와 아울러 전기차를 충전시키기 위한 충전 인프라에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다.

전기차는 일반 내연기관 자동차와 달리 배터리, 전기모터, 인버터, 컨버터, BMS(Battery Management System)로 구성되며, 전기차의 구동을 위해서는 주기적으로 배터리를 충전시켜야 한다. 배터리를 충전시키기 위한 방법 중 하나로 판토그라프를 이용한 충전방식이 있다. 판토그라프를 이용한 충전방식은 전기차가 지정된 장소에 도착하면 판토그라프의 집전판을 전기차에 구비된 집전판에 접촉시키고, 집전판의 접촉에 의해 형성된 경로를 통해 전기차의 배터리로 전력을 공급함으로써 전기차를 충전시키는 방식이다.

그러나, 전술한 방식의 경우, 전기차 및 판토그라프의 집전판이 외부에 노출됨에 따라, 외부의 온도가 낮은 경우 전기차 및 판토그라프의 집전판에 결빙이 발생할 수 있으며, 결빙의 발생으로 인해 전기차의 충전이 정상적으로 이루어지지 않거나 전기차 또는 판토그라프에 고장이 발생하는 문제점이 존재한다.

이에 따라, 전기차 및 판토그라프의 집전판의 결빙을 방지할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2171217호(2020.10.22.)의 '팬터그래프 접촉저항 측정장치 및 측정방법, 이를 구비한 팬터그래프 충전시스템'에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전기차 충전 장치에 구비된 판토그라프의 결빙을 방지할 수 있는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템은 판토그라프가 구비된 전기차 충전 장치; 전기차를 충전시키기 위해 상기 전기차에 구비된 제1 집전판과 접촉하는 상기 판토그라프의 제2 집전판을 가열하는 가열 장치; 및 상기 제1 집전판 및 상기 제2 집전판의 결빙이 방지되도록, 상기 가열 장치를 통해 상기 제2 집전판을 가열하고, 상기 판토그라프를 통해 상기 가열된 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시키는 서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 가열 장치는, 상기 제2 집전판에 구비된 가열 부재에 대응되도록 배치되는 코일을 포함하고, 상기 가열 장치는, 상기 코일에 전류가 흐를 때 발생하는 자계를 이용하여 상기 가열 부재를 유도 가열시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 가열하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 서버는, 상기 전기차의 위치 정보를 수집하고, 상기 수집된 위지 정보에 기반하여 상기 전기차가 상기 전기차 충전 장치가 구비된 장소에 도착하는데 소요되는 예상 도착 시간을 산출하고, 상기 산출된 예상 도착 시간이 기준 시간 이하인지 여부를 판단하고, 상기 산출된 예상 도착 시간이 상기 기준 시간 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프 주변의 온도 정보를 수집하고, 상기 수집된 판토그라프 주변의 온도 정보에 따른 상기 판토그라프 주변의 온도가 제1 기준 온도 이하인지 여부를 판단하고, 상기 판토그라프 주변의 온도가 상기 제1 기준 온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 가열 장치를 통해 상기 제2 집전판을 가열하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 서버는, 상기 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시킨 시점으로부터 일정 시간이 경과한 이후에, 상기 전기차로부터 상기 제1 집전판의 온도 정보를 수집하고, 상기 수집된 제1 집전판의 온도 정보에 따른 상기 제1 집전판의 온도가 제2 기준 온도 이상인지 여부를 판단하고, 상기 제1 집전판의 온도가 상기 제2 기준 온도 이상인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프를 통해 상기 제1 집전판의 접촉저항을 측정하고, 상기 측정된 접촉저항이 기준 저항 이하인지 여부를 판단하고, 상기 측정된 접촉저항이 상기 기준 저항 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프를 통해 상기 전기차를 충전시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 서버는, 상기 측정된 접촉저항이 상기 기준 저항 이하가 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 가열 장치를 통해 상기 제1 집전판을 다시 가열하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 방법은 판토그라프가 구비된 전기차 충전 장치; 전기차를 충전시키기 위해 상기 전기차에 구비된 제1 집전판과 접촉하는 상기 판토그라프의 제2 집전판을 가열하는 가열 장치; 및 상기 전기차 충전 장치 및 상기 가열 장치를 제어하는 서버;를 포함하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법에 있어서, 상기 서버가, 상기 제2 집전판의 결빙이 방지되도록, 상기 가열 장치를 통해 상기 제2 집전판을 가열하는 단계; 및 상기 서버가, 상기 제1 집전판의 결빙이 방지되도록, 상기 판토그라프를 통해 상기 가열된 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 가열하는 단계는, 상기 서버가, 상기 전기차의 위치 정보를 수집하는 단계; 상기 서버가, 상기 수집된 위지 정보에 기반하여 상기 전기차가 상기 전기차 충전 장치가 구비된 장소에 도착하는데 소요되는 예상 도착 시간을 산출하는 단계; 상기 서버가, 상기 산출된 예상 도착 시간이 기준 시간 이하인지 여부를 판단하는 단계; 상기 서버가, 상기 산출된 예상 도착 시간이 상기 기준 시간 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프 주변의 온도 정보를 수집하는 단계; 상기 서버가, 상기 수집된 판토그라프 주변의 온도 정보에 따른 상기 판토그라프 주변의 온도가 제1 기준 온도 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 서버가, 상기 판토그라프 주변의 온도가 상기 제1 기준 온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 가열 장치를 통해 상기 제2 집전판을 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 서버가, 상기 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시킨 시점으로부터 일정 시간이 경과한 이후에, 상기 전기차로부터 상기 제1 집전판의 온도 정보를 수집하는 단계; 상기 서버가, 상기 수집된 제1 집전판의 온도 정보에 따른 상기 제1 집전판의 온도가 제2 기준 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계; 상기 서버가, 상기 제1 집전판의 온도가 상기 제2 기준 온도 이상인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프를 통해 상기 제1 집전판의 접촉저항을 측정하는 단계; 상기 서버가, 상기 측정된 접촉저항이 기준 저항 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 서버가, 상기 측정된 접촉저항이 상기 기준 저항 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프를 통해 상기 전기차를 충전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 서버가, 상기 측정된 접촉저항이 상기 기준 저항 이하가 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 가열 장치를 통해 상기 제1 집전판을 다시 가열하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면 전기차 충전 장치가 구비된 장소에 전기차가 도착하는데 소요되는 시간, 및 전기차 충전 장치의 주변 온도에 기반하여 가열 장치를 작동시켜 전기차 충전 장치에 구비된 판토그라프의 집전판을 가열시키고, 이후 가열된 판토그라프의 집전판을 전기차에 구비된 집전판에 접촉시킴으로써 판토그라프 및 전기차에 구비된 집전판의 결빙으로 인해 전기차의 충전이 정상적으로 이루어지지 않는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 와전류를 이용한 유도 가열 방식으로 판토그라프의 집전판에 부착된 부재를 가열시킴으로써 효율적으로 판토그프 및 전기차에 구비된 집전판의 결빙을 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 제1 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 제2 순서도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템 및 그 작동 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템은 전기차 충전 장치(200), 가열 장치(300) 및 서버(400)를 포함할 수 있다.

전기차 충전 장치(200)는 판토그라프(210)를 포함할 수 있다. 전기차 충전 장치(200)는 판토그라프(210)에 구비된 집전판(211)을 전기차(100)에 구비된 집전판(101)에 접촉시킴으로써 전기차(100)의 배터리를 충전시키기 위한 전력을 공급할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 판토그라프(210)는 전기차(100)를 충전시키기 위해 전기차(100)에 구비된 제1 집전판(101)과 접촉하는 제2 집전판(211), 제2 집전판(211)을 제1 집전판(101)에 접촉시키기 위해 제2 집전판(211)을 이동시키는 액추에이터, 및 제2 집전판(211)으로 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 포함할 수 있다.

가열 장치(300)는 제1 집전판(101)과 접촉하는 제2 집전판(211)을 가열할 수 있다. 즉, 가열 장치(300)는 전기차에 구비된 제1 집전판(101)과 접촉하는 판토그라프(210)의 제2 집전판(211)이 결빙하는 것을 방지하기 위해 후술하는 서버(400)의 제어에 따라 판토그라프(210)에 구비된 제2 집전판(211)을 가열할 수 있다. 본 발명의 일 실시예 따르면, 가열 장치(300)는 제2 집전판(211)에 구비된 가열 부재(212)에 대응되도록 배치되는 코일을 포함할 수 있으며, 코일에 전류가 흐를 때 발생하는 자계를 이용하여 가열 부재(212)에 와전류를 발생시킴으로써 가열 부재(212)를 유도 가열시킬 수 있다. 가열 부재(212)는 열전도성이 우수하고, 와전류를 용이하게 발생시킬 수 있는 소재로 이루어질 수 있다. 가열 장치(300)는 후술하는 서버(400)의 제어에 따라 코일에 전류를 인가하여 자계를 발생시킬 수 있으며, 발생된 자계에 의해 제2 집전판(211)에 구비된 가열 부재(212)에 와전류가 발생하고, 발생된 와전류에 의해 줄(Joule) 열이 발생되어 가열 부재(212)가 가열될 수 있다.

서버(400)는 제1 집전판(101) 및 제2 집전판(211)의 결빙을 방지하도록, 가열 장치(300)를 통해 제2 집전판(211)을 가열하고, 판토그라프(210)를 통해 앞서 가열된 제2 집전판(211)을 제1 집전판(101)에 접촉시킬 수 있다.

이하에서는 서버(400)가 가열 장치(300)를 통해 판토그라프(210)에 구비된 제2 집전판(211)을 가열하는 과정을 살펴보도록 한다.

먼저, 서버(400)는 전기차(100)의 위치 정보를 수집하고, 수집된 위치 정보에 기반하여 전기차(100)가 전기차 충전 장치(200)가 구비된 장소에 도착하는데 소요되는 예상 도착 시간을 산출할 수 있다. 즉, 서버(400)는 전기차(100)가 도착 시 곧바로 전기차 충전 장치(200)를 통한 전기차(100)의 충전이 가능하도록 미리 전기차 충전 장치(200)의 제2 집전판(211)을 가열시켜 놓을 수 있으며, 제2 집전판(211)의 가열 시점을 판단하기 위해 전기차(100)의 위치 정보를 이용할 수 있다. 전기차(100)에는 GPS 장치 및 통신 장치가 구비될 수 있으며, 서버(400)는 전기차(100)의 통신 장치와 통신하여 GPS 장치를 통해 측정된 전기차(100)의 위치 정보를 실시간으로 수집할 수 있다. 여기서, 전기차(100)는 버스와 같이 정해진 경로로 이동하는 이동 수단을 의미할 수 있으며, 전기차(100)의 이동 경로는 미리 서버(400)에 저장되어 있을 수 있다. 따라서, 서버(400)는 실시간으로 수집된 전기차(100)의 위치 정보와 저장된 전기차(100)의 이동 경로를 토대로 전기차(100)가 전기차 충전 장치(200)가 구비된 장소(즉, 충전소)에 도착하는데 소요되는 예상 도착 시간을 산출할 수 있다.

이어서, 서버(400)는 산출된 예상 도착 시간이 기준 시간 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 기준 시간은 제2 집전판(211)을 설정 온도까지 가열하는데 소요되는 시간을 나타내는 임계값으로서, 실험 또는 시뮬레이션을 통해 미리 산출되어 저장되어 있을 수 있다. 즉, 서버(400)는 제2 집전판(211)의 가열 시점을 판단하기 위해 기준 시간과 앞서 산출된 예상 도착 시간을 비교할 수 있다. 한편, 서버(400)는 판토그라프(210) 주변의 온도에 따라 기준 시간을 변경할 수도 있다. 즉, 판토그라프(210) 주변의 온도가 낮을수록 제2 집전판(211)을 설정 온도까지 가열하는데 소요되는 시간이 길어지므로, 서버(400)는 판토그라프(210) 주변의 온도에 기반하여 기준 시간을 설정할 수 있다. 판토그라프(210) 주변의 온도에 따른 기준 시간은 실험 또는 시뮬레이션을 통해 미리 산출되어 룩업 테이블 형태로 저장되어 있을 수 있으며, 서버(400)는 저장된 판토그라프(210) 주변의 온도에 따른 기준 시간이 저장된 룩업 테이블을 참조하여 기준 시간을 설정할 수 있다.

이어서, 산출된 예상 도착 시간이 기준 시간 이하인 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 판토그라프(210) 주변의 온도 정보를 수집하고, 수집된 판토그라프(210) 주변의 온도 정보에 따른 판토그라프(210) 주변의 온도가 제1 기준 온도 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 서버(400)는 판토그라프(210) 주변에 위치한 온도 센서를 통해 측정된 온도 정보 또는 통신망을 통해 제공되는 해당 지역의 온도 정보를 수집할 수 있다. 여기서, 제1 기준 온도는 제2 집전판(211)의 가열 여부를 결정하기 위한 임계값으로서, 실험 또는 시뮬레이션을 통해 미리 산출되어 저장되어 있을 수 있다. 즉, 서버(400)는 제2 집전판(211)의 가열 여부를 판단하기 위해 제1 기준 온도와 판토그라프(210) 주변의 온도를 비교할 수 있다.

판토그라프(210) 주변의 온도가 제1 기준 온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 가열 장치(300)를 통해 제2 집전판(211)을 가열할 수 있다. 서버(400)는 가열 장치(300)에 구비된 코일로 전류가 인가되도록 하는 제어 명령을 가열 장치(300)로 전송함으로써 제2 집전판(211)을 가열할 수 있다. 한편, 서버(400)는 가열 장치(300)를 통해 기 설정된 설정 온도까지 제2 집전판(211)을 가열할 수 있다. 예를 들어, 제2 집전판(211)에는 온도 센서가 구비될 수 있으며, 서버(400)는 제2 집전판(211)에 구비된 온도 센서를 통해 측정된 온도를 이용하여 제2 집전판(211)의 온도가 설정 온도에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 다른 예를 들면, 실험 또는 시뮬레이션을 통해 주변의 온도에 따른 가열 시간이 미리 산출되어 룩업 테이블 형태로 저장되어 있을 수 있으며, 서버(400)는 주변의 온도에 따른 가열 시간이 저장된 룩업 테이블을 참고하여 가열 시간을 설정하고, 설정된 가열 시간동안 가열 장치(300)를 작동시켜 제2 집전판(211)을 가열할 수도 있다.

이후, 전기차(100)가 전기차 충전 장치(200)가 구비된 장소에 도착하면, 서버(400)는 판토그라프(210)를 통해 앞서 가열된 제2 집전판(211)을 제1 집전판(101)에 접촉시킬 수 있다. 예를 들어, 서버(400)는 판토그라프(210)의 액추에이터를 통해 제2 집전판(211)을 이동시킴으로써 제2 집전판(211)을 제1 집전판(101)에 접촉시킬 수 있다. 즉, 서버(400)는 가열된 제2 집전판(211)을 제1 집전판(101)에 접촉시킴으로써 전기차(100)의 충전에 앞서 제1 집전판(101)에 발생된 결빙을 제거할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 전기차 충전 장치가 구비된 장소에 전기차가 도착하는데 소요되는 시간, 및 전기차 충전 장치의 주변 온도에 기반하여 가열 장치를 작동시켜 전기차 충전 장치에 구비된 판토그라프의 집전판을 가열시키고, 이후 가열된 판토그라프의 집전판을 전기차에 구비된 집전판에 접촉시킴으로써 판토그라프 및 전기차에 구비된 집전판의 결빙으로 인해 전기차의 충전이 정상적으로 이루어지지 않는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 제2 집전판(211)을 제1 집전판(101)에 접촉시킨 이후의 과정을 살펴보도록 한다.

먼저, 서버(400)는 제2 집전판(211)을 제1 집전판(101)에 접촉시킨 시점으로부터 일정 시간이 경과한 이후에, 전기차로부터 제1 집전판(101)의 온도 정보를 수집하고, 수집된 제1 집전판(101)의 온도 정보에 따른 제1 집전판(101)의 온도가 제2 기준 온도 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 서버(400)는 제1 집전판(101)의 결빙이 제거되었는지 여부를 판단하기 위해 제1 집전판(101)의 온도와 제2 기준 온도를 비교할 수 있다. 여기서, 제2 기준 온도는 제1 집전판(101)의 결빙 제거되었는지 여부를 판단하기 위한 임계값일 수 있다. 한편, 전기차의 제1 집전판(101)에는 온도 센서가 구비될 수 있으며, 서버(400)는 전기차의 통신 장치와 통신하여 온도 센서를 통해 측정된 제1 집전판(101)의 온도 정보를 수집할 수 있다.

제1 집전판(101)의 온도가 제2 기준 온도 이상이 아닌 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 가열 장치(300)를 통해 제2 집전판(211)을 재가열 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(400)는 가열 장치(300)를 통해 기 설정된 설정 시간동안 제2 집전판(211)을 재가열하고, 다시 제1 집전판(101)의 온도가 제2 기준 온도 이상인지 여부를 판단할 수 있다.

한편, 제1 집전판(101)의 온도가 제2 기준 온도 이상인 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 제1 집전판(101)의 접촉저항을 측정하고, 측정된 제1 집전판(101)의 접촉저항이 기준 저항 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 기준 저항은 정상 상태(즉, 결빙이 발생하지 않은 상태)에서 집전판의 접촉저항에 대응하는 값일 수 있다. 즉, 서버(400)는 제1 집전판(101)의 결빙이 제거되었는지 여부를 보다 확실하게 판단하기 위해 2차적으로 제1 집전판(101)의 접촉저항과 기준 저항을 비교할 수 있다. 제1 집전판(101)에 결빙이 발생하는 경우 제1 집전판(101)의 접촉저항이 증가하므로, 결빙이 완전히 제거된 경우 제1 집전판(101)의 접촉저항은 기준 저항 이하여야 한다. 한편, 서버(400)는 판토그라프(210)를 통해 제1 집전판(101)에 정전류를 인가하고, 정전류 인가에 따른 제1 집전판(101)의 전압을 측정함으로써 제1 집전판(101)의 접촉저항을 측정할 수 있다. 이를 위해, 판토그라프(210)에는 정전류 인가하고, 제1 집전판(101)의 전압을 측정하기 위한 장치가 구비되어 있을 수 있다. 다만, 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 주지된 다양한 접촉저항 측정 기술이 채용될 수 있다.

측정된 제1 집전판(101)의 접촉저항이 기준 저항 이하가 아닌 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 가열 장치(300)를 통해 제2 집전판(211)을 재가열 할 수 있다. 이때, 서버(400)는 가열 장치(300)를 통해 기 설정된 설정 시간동안 제2 집전판(211)을 재가열하고, 다시 제1 집전판(101)의 접촉저항이 기준 저항 이하인지 여부를 판단할 수 있다.

한편, 측정된 제1 집전판(101)의 접촉저항이 기준 저항 이하인 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 전기차 충전 장치(200)를 통해 전기차를 충전시킬 수 있다. 즉, 서버(400)는 제1 집전판(101)의 접촉저항이 기준 저항 이하인 것으로 판단되는 경우, 제1 집전판(101)의 결빙이 제거된 것으로 판단하고, 전기차 충전 장치(200)를 통해 전기차(100)를 충전시키기 위한 충전 시퀀스를 시작할 수 있다.

한편, 이상에서는 서버(400)에 의해 전술한 과정들이 수행되는 것으로 기술하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 서버(400)를 통해 수집된 정보를 전송받은 전기차 충전 장치(200)에 의해 전술한 과정들이 수행될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 전기차에 구비된 집전판의 온도 및 접촉저항에 기반하여 전기차에 구비된 집전판의 결빙이 제거되었는지 여부를 판단하고, 전기차에 구비된 집전판의 결빙이 제거되었다고 판단되는 경우에만 전기차를 충전시킴으로써 전기차에 구비된 집전판의 결빙으로 인해 전기차의 충전이 정상적으로 이루어지지 않는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 제1 순서도이다.

이하에서는 도 2를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법을 설명하도록 한다.

먼저, 서버(400)는 전기차의 위치 정보를 수집할 수 있다.(S10 단계)

이어서, 서버(400)는 수집된 위치 정보에 기반하여 전기차(100)가 전기차 충전 장치(200)가 구비된 장소에 도착하는데 소요되는 예상 도착 시간을 산출할 수 있다.(S20 단계)

이어서, 서버(400)는 산출된 예상 도착 시간이 기준 시간 이하인지 여부를 판단할 수 있다.(S30 단계)

산출된 예상 도착 시간이 기준 시간을 이하가 아닌 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 S10 단계로 회귀하여 전술한 과정을 다시 수행할 수 있다.

한편, 산출된 예상 도착 시간이 기준 시간 이하인 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 판토그라프(210) 주변의 온도 정보를 수집할 수 있다.(S40 단계)

이어서, 서버(400)는 수집된 판토그라프(210) 주변의 온도 정보에 따른 판토그라프(210) 주변의 온도가 제1 기준 온도 이하인지 여부를 판단할 수 있다.(S50 단계)

수집된 판토그라프(210) 주변의 온도 정보에 따른 판토그라프(210) 주변의 온도가 제1 기준 온도 이하가 아닌 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 S10 단계로 회귀하여 전술한 과정을 다시 수행할 수 있다.

한편, 수집된 판토그라프(210) 주변의 온도 정보에 따른 판토그라프(210) 주변의 온도가 제1 기준 온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 가열 장치(300)를 통해 판토그라프(210)에 구비된 제2 집전판(211)을 가열할 수 있다.(S60 단계)

이후, 전기차(100)가 전기차 충전 장치(200)가 구비된 장소에 도착하면, 서버(400)는 가열된 제2 집전판(211)을 전기차에 구비된 제1 집전판(101)에 접촉시킬 수 있다.(S70 단계)

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 제2 순서도이다.

이하에서는 도 3을 참고하여, 제2 집전판(211)을 제1 집전판(101)에 접촉시킨 이후의 과정을 살펴보도록 한다.

먼저, 서버(400)는 제2 집전판(211)을 제1 집전판(101)에 접촉시킨 시점으로부터 일정 시간이 경과한 이후에, 전기차(100)로부터 제1 집전판(101)의 온도 정보를 수집할 수 있다.(S80 단계)

이어서, 서버(400)는 수집된 제1 집전판(101)의 온도 정보에 따른 제1 집전판(101)의 온도가 제2 기준 온도 이상인지 여부를 판단할 수 있다.(S90 단계)

수집된 제1 집전판(101)의 온도 정보에 따른 제1 집전판(101)의 온도가 제2 기준 온도 이상이 아닌 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 가열 장치(300)를 통해 제2 집전판(211)을 재가열하고(S100 단계), S80 단계로 회귀하여 전술한 과정을 다시 수행할 수 있다.

한편, 수집된 제1 집전판(101)의 온도 정보에 따른 제1 집전판(101)의 온도가 제2 기준 온도 이상인 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 제1 집전판(101)의 접촉저항을 측정할 수 있다.(S110 단계)

이어서, 서버(400)는 측정된 제1 집전판(101)의 접촉저항이 기준 저항 이하인지 여부를 판단할 수 있다.(S120 단계)

측정된 제1 집전판(101)의 접촉저항이 기준 저항 이하가 아닌 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 가열 장치(300)를 통해 기 설정된 설정 시간동안 제2 집전판(211)을 재가열하고(S130 단계), S80 단계로 회귀하여 전술한 과정을 다시 수행할 수 있다.

한편, 측정된 제1 집전판(101)의 접촉저항이 기준 저항 이하인 것으로 판단되는 경우, 서버(400)는 전기차 충전 장치(200)를 통해 전기차를 충전시킬 수 있다.(S140 단계)

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템 및 그 작동 방법은 전기차 충전 장치가 구비된 장소에 전기차가 도착하는데 소요되는 시간, 및 전기차 충전 장치의 주변 온도에 기반하여 가열 장치를 작동시켜 전기차 충전 장치에 구비된 판토그라프의 집전판을 가열시키고, 이후 가열된 판토그라프의 집전판을 전기차에 구비된 집전판에 접촉시킴으로써 판토그라프 및 전기차에 구비된 집전판의 결빙으로 인해 전기차의 충전이 정상적으로 이루어지지 않는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 와전류를 이용한 유도 가열 방식으로 판토그라프의 집전판에 부착된 부재를 가열시킴으로써 효율적으로 판토그프 및 전기차에 구비된 집전판의 결빙을 제거할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 전기차
101: 제1 집전판
200: 전기차 충전 장치
210: 판토그라프
211: 제2 집전판
212: 가열 부재
300: 가열 장치
400: 서버

Claims

전기차에 구비된 제1 집전판과 접촉하도록 마련된 제2 집전판이 구비된 판토그라프를 포함하고, 상기 전기차가 미리 설정된 장소에 도착하면 상기 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시켜 상기 전기차를 충전시키기 위한 전력을 공급하는 전기차 충전 장치;
상기 제2 집전판을 가열하는 가열 장치; 및
상기 제2 집전판이 결빙되는 것을 방지하도록 상기 가열 장치를 통해 상기 제2 집전판을 가열하고, 상기 제1 집전판이 결빙되는 것을 방지하도록 상기 판토그라프를 제어하여 상기 가열된 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시키는 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 가열 장치는, 상기 제2 집전판에 구비된 가열 부재에 대응되도록 배치되는 코일을 포함하고,
상기 가열 장치는, 상기 코일에 전류가 흐를 때 발생하는 자계를 이용하여 상기 가열 부재를 유도 가열시키는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 가열하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 서버는,
상기 전기차의 위치 정보를 수집하고, 상기 수집된 위지 정보에 기반하여 상기 전기차가 상기 전기차 충전 장치가 구비된 장소에 도착하는데 소요되는 예상 도착 시간을 산출하고, 상기 산출된 예상 도착 시간이 기준 시간 이하인지 여부를 판단하고, 상기 산출된 예상 도착 시간이 상기 기준 시간 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프 주변의 온도 정보를 수집하고, 상기 수집된 판토그라프 주변의 온도 정보에 따른 상기 판토그라프 주변의 온도가 제1 기준 온도 이하인지 여부를 판단하고, 상기 판토그라프 주변의 온도가 상기 제1 기준 온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 가열 장치를 통해 상기 제2 집전판을 가열하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 서버는, 상기 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시킨 시점으로부터 일정 시간이 경과한 이후에, 상기 전기차로부터 상기 제1 집전판의 온도 정보를 수집하고, 상기 수집된 제1 집전판의 온도 정보에 따른 상기 제1 집전판의 온도가 제2 기준 온도 이상인지 여부를 판단하고, 상기 제1 집전판의 온도가 상기 제2 기준 온도 이상인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프를 통해 상기 제1 집전판의 접촉저항을 측정하고, 상기 측정된 접촉저항이 기준 저항 이하인지 여부를 판단하고, 상기 측정된 접촉저항이 상기 기준 저항 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프를 통해 상기 전기차를 충전시키는 것을 특징으로 하는 전기차 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 서버는, 상기 측정된 접촉저항이 상기 기준 저항 이하가 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 가열 장치를 통해 상기 제1 집전판을 다시 가열하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템.
전기차에 구비된 제1 집전판과 접촉하도록 마련된 제2 집전판이 구비된 판토그라프를 포함하고, 상기 전기차가 미리 설정된 장소에 도착하면 상기 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시켜 상기 전기차를 충전시키기 위한 전력을 공급하는 전기차 충전 장치; 상기 제2 집전판을 가열하는 가열 장치; 및 상기 전기차 충전 장치 및 상기 가열 장치를 제어하는 서버;를 포함하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법에 있어서,
상기 서버가, 상기 제2 집전판이 결빙되는 것을 방지하도록 상기 가열 장치를 통해 상기 제2 집전판을 가열하는 단계; 및
상기 서버가, 상기 제1 집전판이 결빙되는 것을 방지하도록 상기 판토그라프를 제어하여 상기 가열된 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법.
제 6항에 있어서,
상기 가열 장치는, 상기 제2 집전판에 구비된 가열 부재에 대응되도록 배치되는 코일을 포함하고,
상기 가열 장치는, 상기 코일에 전류가 흐를 때 발생하는 자계를 이용하여 상기 가열 부재를 유도 가열시키는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법.
제 6항에 있어서,
상기 가열하는 단계는,
상기 서버가, 상기 전기차의 위치 정보를 수집하는 단계;
상기 서버가, 상기 수집된 위지 정보에 기반하여 상기 전기차가 상기 전기차 충전 장치가 구비된 장소에 도착하는데 소요되는 예상 도착 시간을 산출하는 단계;
상기 서버가, 상기 산출된 예상 도착 시간이 기준 시간 이하인지 여부를 판단하는 단계;
상기 서버가, 상기 산출된 예상 도착 시간이 상기 기준 시간 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프 주변의 온도 정보를 수집하는 단계;
상기 서버가, 상기 수집된 판토그라프 주변의 온도 정보에 따른 상기 판토그라프 주변의 온도가 제1 기준 온도 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 서버가, 상기 판토그라프 주변의 온도가 상기 제1 기준 온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 가열 장치를 통해 상기 제2 집전판을 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법.
제 6항에 있어서,
상기 서버가, 상기 제2 집전판을 상기 제1 집전판에 접촉시킨 시점으로부터 일정 시간이 경과한 이후에, 상기 전기차로부터 상기 제1 집전판의 온도 정보를 수집하는 단계;
상기 서버가, 상기 수집된 제1 집전판의 온도 정보에 따른 상기 제1 집전판의 온도가 제2 기준 온도 이상인지 여부를 판단하는 단계;
상기 서버가, 상기 제1 집전판의 온도가 상기 제2 기준 온도 이상인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프를 통해 상기 제1 집전판의 접촉저항을 측정하는 단계;
상기 서버가, 상기 측정된 접촉저항이 기준 저항 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 서버가, 상기 측정된 접촉저항이 상기 기준 저항 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 판토그라프를 통해 상기 전기차를 충전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법.
제 9항에 있어서,
상기 서버가, 상기 측정된 접촉저항이 상기 기준 저항 이하가 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 가열 장치를 통해 상기 제1 집전판을 다시 가열하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 충전을 위한 판토그라프의 결빙 방지 시스템의 작동 방법.