KR20120036274A - 수송 차량용 지상 기반 전력 공급 시스템 및 관련 방법 - Google Patents

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Abstract

수송 차량(T)을 위한 지상 기반 전력 공급 시스템(1)은,
- 수송 차량(T),
- 유도에 의해 상기 수송 차량(T)이 전력을 공급하기 위해 전자기장을 방출하는 다수의 요소(4)로서, 수송 차량(T)의 순환 궤도를 따라 서로 떨어져 배치되는 방출 요소(4),
- 상기 다수의 방출 요소(4)에 의해 방출되는 에너지를 수용하기 위해 수송 차량(T)에 설치되는 장치(5),
- 상기 다수의 방출 요소(4)에 전력을 선택적으로 공급하기 위한 수단(6)을 포함하며,
상기 수단(6)은 차량이 상기 적어도 하나의 방출 요소(4) 위에 있을 때 적어도 하나의 방출 요소(4)에 전력을 공급하도록 배치되어 있는, 수송 차량(T)을 위한 지상 기반 전력 공급 시스템(1)에 있어서,
차량의 순환 방향으로 측정되는 상기 수용 장치(5)의 길이(L)는 순환 궤도를 따르는 연속하는 두 방출 요소(4) 간의 거리(D) 보다 크게 되어 있다.

Description

수송 차량용 지상 기반 전력 공급 시스템 및 관련 방법{GROUND-BASED POWER SUPPLY SYSTEM FOR A TRANSPORTATION VEHICLE AND ASSOCIATED METHODS}
본 발명은 특히 시가 전차형의 수송 차량을 위해 특히 유도(induction)로 땅속을 통해 전기 에너지를 공급하는 시스템과 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 시스템을 유지 보수하고 서비스하는 방법에도 관한 것이다.
시가 전차형의 차량이 그의 존재가 검출되면 시스템의 전기 에너지를 간헐적으로 모을 수 있게 해주는 지상 기반 전력 공급 시스템이 존재한다.
예컨대 EP 0 979 176, FR 2 791 930, EP 1 043 187 및 EP 2 088 025에는, "APS"(불어 약자로 지상 기반 전력 공급을 의미함) 시스템과 같은 시스템이 소개되어 있다. APS 원리에 따르면, 상기 시스템은 서로 절연되어 있는 일련의 접촉식 궤도 세그먼트 및 영구적으로 전력을 받으며 상기 일련의 세그먼트와 병렬로 연장되어 있는 전선을 포함한다. 또한, 차량이 한 세그먼트에 위에 있는 것이 검출되면 특히 그 세그먼트만 전선과 접촉하도록 접촉식 궤도 세그먼트를 전선에 독립적으로 또한 선택적으로 연결하기 위한 스위칭 수단이 제공된다. 접촉식 궤도 세그먼트에 의해 전달되는 전기 에너지는 차량의 하부에 위치되는 전도성 슈(shoe)에 모이게 된다.
이러한 시스템은 접촉식 전력 공급 레일을 사용하는데, 이 레일은 재료 마모의 문제 및 레일이 노출되는 나쁜 날씨(예컨대, 폭풍, 눈, 비, 어름 모래 및 물)와 관련된 전력 공급의 신뢰성에 대한 문제를 일으킨다. 더욱이, 교통량이 많은 지역에서 전환점과 교차로에 이들 시스템을 실시할 때 그 시스템의 설치 및 유지 보수의 어려움이 커지게 된다.
유도 원리에 기초한 비접촉식 지상 기반 전력 공급 시스템도 존재한다. 예컨대 WO 2010/000494 및 WO 2010/000495 에는 유도에 의해 전력을 차량에 전달하는 시스템이 소개되어 있는데, 여기서 방출 루프(loop)는 땅을 통해 전자기장을 연속적으로 방출하게 되며, 이 전자기장은 차량의 하부에 있는 수용기에 모이게 되어 차량에 견인 동력을 제공하거나 차량에 있는 배터리를 재충전한다.
그러나 이러한 시스템은 전체 궤도를 따라 강력한 전자기장을 영구적으로 방출하고 이로써 에너지 손실이 발생되고 또한 그 시스템이 설치되어 있는 주변 환경에 대해 상당한 전자기 교란이 발생된다는 단점을 갖는다. 또한 이들 시스템에서는 궤도 전체를 따라 전자기장을 방출하는 루프가 설치되는데, 그래서 이러한 시스템은 기존의 설비에 적응되는데 어렵다. 또한, 이러한 시스템은 대량의 기반 시설의 구축을 필요로 하며, 특히 궤도를 따라 무거운 구리 루프를 제공해야 하는데, 이는 혼잡, 설치 및 비용 면에서 큰 문제를 야기한다.
마지막으로, 비접촉식 또는 접촉식의 오버헤드 또는 지상 기반 전력 공급 시스템이 WO 2008/087287 에 알려져 있는데, 이 시스템은 복수의 전력 분배 요소에 의해 차량에 에너지를 간헐적으로 공급할 수 있다. 이 문헌에는 특히 오버헤드 접촉식 전력 공급 시스템이 기재되어 있는데, 이는 특히 큰 시스템으로 그리 심미적이지 않고 설치하기에도 복잡하다. 상기 문헌에는 지상 기반 유도 시스템을 어떻게 설행하는가에 대한 기재는 없다. 또한 이 문헌은 수송 차량이 전력 분배 요소에 도달하자 마자 이들 전력 분배 요소에 전력을 주는 것을 제안하고 있는데, 이는 시스템을 위험하게 만든다.
이러한 시스템은 또한 접촉식 전력 공급 시스템의 상기 다른 단점도 가지며, 도시 환경에 최적으로 또한 심미적으로 통합하는 것이 어려운 것으로 밝혀졌다.
상기한 점을 감안한 본 발명의 목적은, 에너지 효율과 신뢰성 면에서 최적이고 또한 매우 교란적이지 않으며 주변 환경에서 실시하는데 크기가 최소인 수송 차량용 지상 기반 전력 공급 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 위해, 제 1 양태에 따른 본 발명의 대상은 수송 차량을 위한 지상 기반 전력 공급 시스템이며, 이 시스템은,
- 특히 시가 전차형의 수송 차량,
- 유도에 의해 상기 수송 차량이 전력을 공급하기 위해 전자기장을 방출하는 다수의 요소로서, 수송 차량의 순환 궤도를 따라 서로 떨어져 배치되는 방출 요소,
- 상기 다수의 방출 요소에 의해 방출되는 에너지를 수용하기 위해 수송 차량에 설치되는 장치,
- 상기 다수의 방출 요소에 전력을 선택적으로 공급하기 위한 수단을 포함하며,
상기 수단은 차량이 상기 적어도 하나의 방출 요소 위에 있을 때 적어도 하나의 방출 요소에 전력을 공급하도록 배치되어 있고,
차량의 순환 방향으로 측정되는 상기 수용 장치의 길이는 순환 궤도를 따르는 연속하는 두 방출 요소 간의 거리 보다 크게 되어 있다.
본 시스템은 다음과 같은 하나 이상의 특징적 사항을 개별적으로 또는 모든 가능한 기술적 조합에 따라 포함할 수 있다.
- 상기 수용 장치는 수송 차량의 하부에서 이 차량의 샤시 영역에서 그 차량의 순환 방향으로 측정할 때 차량 길이의 50% 이상에 걸쳐 연장되어 있으며, 더 좋게는 차량 길이의 70% 이상, 특히 80 ? 100% 에 걸쳐 연장되어 있다.
- 연속하는 두 방출 요소 간의 거리는 수용 장치의 길이의 1/2 ? 2/3 이다.
- 상기 두 방출 요소 간의 거리는 10 ? 40 m 이고, 수용 장치의 길이는 20 ? 60 m 이다.
- 상기 다수의 방출 요소에 전력을 공급하는 상기 수단은 수송 차량의 아래에 있는 방출 요소에만 전력이 공급되도록 배치되어 있다.
- 상기 다수의 방출 요소에 전력을 공급하는 상기 수단은 상기 적어도 하나의 방출 요소 위로의 수송 차량의 도달 및/또는 출발을 검출하기 위해 예컨대 수송 차량의 적어도 하나의 끝에 배치되는 적어도 하나의 수송 차량 존재 검출기를 포함한다.
- 상기 존재 검출기는, 수송 차량의 끝에 배치되어 이 수송 차량의 존재를 나타내는 존재 신호를 방출하는 차량 탑재 요소 및 방출 요소의 근처에 배치되어 상기 존재 신호를 수신하는 고정 요소를 포함한다.
- 상기 방출 요소는 적어도 부분적으로 땅속에 매설되며, 또한 이 땅 밖으로 나와 있는 부분을 포함한다.
- 상기 방출 요소는 순환 궤도의 레일 사이에 배치된다.
- 상기 수송 차량은 수용 장치에 의해 적어도 간헐적으로 전력 공급을 받는 적어도 하나의 저장 장치를 포함한다.
- 상기 저장 장치는 슈퍼 캐패시터 및/또는 배터리 및/또는 관성 플라이휠의 조합체를 포함한다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명은 수송 차량에 전력을 공급하기 위한 상기 전력 공급 시스템을 실행하는 방법에 관한 것으로,
- 차량이 적어도 하나의 방출 요소 위에 있으면 이 적어도 하나의 방출 요소에 전력을 공급하는 단계, 및
- 상기 차량이 상기 적어도 하나의 방출 요소 위에 있지 않을 때는 상기 적어도 하나의 방출 요소에 대한 전력 공급을 방지하는 단계를 포함하며,
상기 적어도 하나의 방출 요소에 의해 방출되는 에너지는, 차량의 견인에 사용되기 위해 그리고/또는 차량의 저장 장치에 저장되기 위해 그리고/또는 하나 이상의 보조 장비에 전력을 공급하기 위해 수용 장치에 모이게 된다.
상기 "보조 장비" 는 수송 차량의 견인을 위한 것이 아닌 장치를 의미한다. 예컨대 이 보조 장비로는 점등 장치나 가열 장치 등이 있다.
제 3 양태에 따르면, 본 발명은 상기 전력 공급 시스템를 유지 보수하고 서비스하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은, 상기 시스템에 의해 전력 공급을 받는 순환 궤도에 대한 유지 보수 및 서비스 개입이 없을 때의 통상적인 교통량을 유지할 수 있는 시간내에서 적어도 하나의 전기 에너지 방출 요소를 수정하고 또한 선택적으로는 교체하기 위해 상기 시스템에 개입하는 단계를 포함한다.
상기 시간은 예컨대 15분 미만, 바람직하게는 10분 미만, 더 바람직하게는 5분 미만이다.
본 발명의 다른 특징과 이점들은 아래에 주어져 있는 본 발명에 따른 예시적이고 비한정적인 실시 형태에 대한 설명과 첨부 도면을 통해 명확히 알 수 있을 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 지상 기반 전력 공급 시스템을 간단하게 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2 는 도 1 의 지상 기반 전력 공급 시스템의 다른 개략적인 부분 사시도이다.
도 3 은 도 1 의 수송 차량을 간단하고 개력적인 저면도를 나타낸 것이다.
도 1 은 수송 차량(T)을 위해 땅(S)을 통해 전력을 공급하는 시스템(1)의 본 발명에 따른 실시예를 개략적으로 간단하게 나타낸 것이다.
상기 수송 차량(T)은 예컨대 시가 전차, 지하철 또는 다른 종류의 도시 수송 차량이다. 대안적으로, 수송 차량(T)은 고속철과 같은 도시외 지역에서 순환하는 차량일 수도 있다. 수송 차량(T)은 특히 적어도 하나의 열차를 포함하며, 각각의 열차는 서로 연결된 적어도 두개의 객차를 포함한다.
전력 공급 시스템(1)은 유도(induction)로 수송 차량(T)에 전력을 공급하기 위한 전자기장을 방출하는 요소(4)를 포함한다. 이 방출 요소(4)는 궤도의 레일(9) 사이에서 수송 차량(T)의 순환 궤도를 따라 분포되어 있다.
상기 방출 요소(4)는 도 2 에서 보는 바와 같이 수송 차량(T)의 순환 궤도의 레일(9) 사이에서 땅(S)속에 적어도 부분적으로 매설된다. 방출 요소(4)는 땅 밖으로 나와 있는 부분(7)을 포함한다.
상기 방출 요소(4)는 예컨대 적어도 부분적으로 방출 안테나를 덮는 예컨대 플라스틱재의 보호재(10)를 포함한다. 이 실시예에서, 땅 밖으로 나와 있는 부분(7)만 보호재(10)로 덮여 있다.
보호재(10)로 덮히는 땅 밖으로 나와 있는 부분(7)의 높이(H)는 5 cm 미만이거나 심지어는 땅과 동일 면을 이룰 수도 있다.
상기 방출 요소(4)는 수송 차량(T)의 순환 방향으로 측정할 때 길이(l)를 가지며, 이 길이는 50 ? 120 cm 로, 예컨대 약 90 cm 이다.
방출 요소(4) 위로의 수송 차량(T)의 도달 및/또는 출발을 검출하기 위한 적어도 하나의 존재 검출기가 예컨대 각각의 방출 요소(4)에 배치된다. 일 실시 형태에 따르면, 이 존재 검출기는 수송 차량(T)의 각 끝에 배치되어 이 수송 차량(T)의 존재를 나타내는 존재 신호를 방출하는 요소 및 방출 요소(4)에 배치되어 상기 존재 신호를 수신하는 요소로 이루어진다. 특히, 이들 기능 모두, 즉 존재 검출에의 참여 및 차량에 동력을 공급하는데 사용되는 방출기는 동일한 이른바 동력 및 제어/모니터링 케이싱 안에 물리적으로 그룹화될 수 있다.
상기 수송 차량(T)은 또한 방출 요소(4)에서 방출된 에너지를 받아서 이를 견인 에너지 및/또는 저장 에너지의 형태로 수송 차량(T)에 전달하기 위한 수용 장치(5)를 포함한다.
상기 수용 장치(5)는 특히 수송 차량(T)의 샤시 영역 중앙부에서 그 차량의 하부에 위치되며, 도 3 에서 보는 바와 같이, 차량 길이의 대 부분에 걸쳐, 즉 그 길이의 50% 이상, 바람직하게는 70 ? 100 % 에 걸쳐, 특히 실질적으로 수송 차량(T))의 한 끝에서 다른 끝까지 연장되어 있다. 따라서, 수용 장치(5)는 수송 차량(T)의 순환 방향으로 측정할 때 이 차량의 길이와 실질적으로 동일한 길이(L)를 갖는다.
상기 "수용 장치"는 수송 차량(T)의 하부에 위치되는 하나의 고유한 수용 장치 또는 바람직하게는 적어도 두개의 개별적인 수용 요소의 조합체를 의미한다. 본 경우에, 도 3 에서 보는 바와 같이, 수용 장치(5)는 다수의 개별 수용 요소로 되어 있으며, 각각의 수용 요소는 예컨대 차량(객차)의 차체 하부에서 특히 차량의 차체의 길이의 대부분에 걸쳐, 특히 차량의 차체의 길이의 70 ? 100 %에 걸쳐 연장되어 있다.
도 3 에서 보는 바와 같이, 다수의 개별 수용 요소(5)로 이루어져 있는 수용 장치의 실시 형태에서, 개별 수용 요소는 도시되지 않은 연결 요소에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 이들 수용 요소(5)는 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다.
도 3 에서, 수용 요소(5)는 수송 차량(T) 전체의 길이방향 축선을 따라 연속적으로 배치되어 있는데, 차체 마다 수용 요소(5)가 하나씩 있다. 그러나, 본 발명의 범위내에서 동일 차체의 하부에 여러개의 개별 수용 요소(5)를 배치할 수도 있는데, 이 경우 차체의 길이방향 축선을 따라 개별 수용 요소들을 연속적으로 배치하거나 또는 상기 축선을 따라 서로 병렬로 배치하거나 또는 다른 방식으로 배치할 수도 있다.
따라서, 다수의 수용 요소(5)가 전기적으로 회로를 형성하게 되지만, 서로 다르다.
수용 장치를 개별적인 수용 요소의 형태로 하는 것이 유리하다. 사실, 이렇게 하면, 수송 차량(T)이 순환 궤도의 비직선 부분, 특히 굴곡 부분에서 순환할 때 수용 장치는 상이한 객차들 간의 상대 운동에 적응될 수 있다. 사실, 객차들은 서로 연결되며 각각의 객차는 적어도 하나의 수용 요소를 지니고 있다.
상기 방출 요소(4)는 거리(D)를 두고 서로 떨어져 있는데, 이 거리는 연속하는 두 방출 요소(4)의 중심 축선 간의 거리에 상당한다. 연속하는 두 방출 요소(4) 간의 상기 거리(D)는 수용 장치(5)의 길이(L)의 1/2 ? 2/3, 즉 L/2 ≤ D ≤ 2L/3 이다. 이 거리(D)는 수용 장치(5)의 길이(L)가 30 m 인 경우 예컨대 15 ? 20 m 이다. 일반적으로, 수용 장치(5)의 길이는 20 ? 60 m 이며, 두 방출 요소(4) 간의 거리(D)는 10 ? 40 m 이다.
상기 거리(D)가 는 수용 장치(5)의 길이(L)의 1/2 ? 2/3인 것이 특히 유리하다. 사실, 이 거리(D)가 길이(L)의 1/2 보다 작으면, 더 많은 수의 방출 요소를 제공해야 되는데, 이렇게 되면 전력 공급 시스템의 비용이 증가하게 되고 또한 방출 요소에 동력을 공급하기 위한 절차가 복잡하게 된다. 또한, 상기 거리(D)가 길이(L)의 2/3 보다 크면, 어느 순간에도 수용 장치의 아래에 위치되는 방출 장치가 존재하는 것이 더 이상 보장되지 못하며, 전력 공급 시스템의 작동의 연속성이 저해될 수 있다. 그러므로, 상기 거리(D)가 수용 장치(5)의 길이(L)의 1/2 ? 2/3 일 때에 전력 공급 시스템의 비용과 이 시스템의 신뢰성, 특히 연속적인 작동의 보장 간의 이상적인 절충이 이루어진다.
또한, 이러한 시스템은 방출 요소의 추가 없이도 상이한 길이의 수송 차량에 대한 동력 공급을 가능케 한다. 사실, 상기 범위는 적어도 하나의 방출 요소는 항상 수용 장치 아래에 있게 되고 이 수용 장치의 수용 영역은 방출 요소의 방출 영역내에 있게 되는 것을 보장함으로써 어느 정도의 공차를 제공한다.
상기 방출 요소(4) 및/또는 수용 장치(5)는 예컨대 구리 또는 유도에 의해 에너지를 전달하기 위한 다른 종류의 전도성 재료로 만들어진다. 방출 요소(4) 및/또는 수용 장치(5)는 특히 20 kHz ? 10 MHz 사이의 매우 높은 주파수에서 작동하며, 그래서 수송 차량(T)에 대한 수백 킬로와트의 동력 요건을 만족할 수 있다. 당업자라면 얻고자 하는 성능 및 에너지 효율에 따라 방출 요소(4)와 수용 장치(5)를 적합하게 선택할 수 있다. 특히, 당업자는 방출 요소(4)의 전자기장의 세기를 적절히 결정할 수 있다.
전력 공급 시스템(1)은 또한 방출 요소(4)에 선택적으로 전력을 공급하는 수단(6)을 더 포함한다.
상기 수단(6)은 땅(S) 속에 매설되는 주 전력 공급선(2)을 포함하는데, 이 공급선은 도 2 에서 보는 바와 같이 순환 궤도의 레일(9)의 옆에 위치되는 것이 바람직하다. 유리하게도, 주 전력 공급선(2)을 레일(9)의 옆에(레일(9)의 좌측 또는 우측에) 배치하면, 이 공급선을 땅(S) 속에 설치하는 것이 더 용이하게 되고 이 공급선에 대한 유지 보수 작업도 용이하게 된다. 대안적으로, 주 전력 공급선(2)은 순환 궤도의 레일(9) 사이에 위치된다.
주 전력 공급선(2)은 방출 요소(4)에 전기적으로 연결된 전력 공급 케이싱(3)을 포함한다. 이 전력 공급 케이싱(3)은 방출 요소(4)에 연결된 스위칭 제어 입력부(11)를 포함하는 스위칭 모듈에 상당한다.
전력 공급 케이싱(3)과 주 전력 공급선(2)으로 형성된 전력 공급 수단(6)은 예컨대 EP 0 979 176, FR 2 791 930, EP 1 043 187 및 EP 2 088 025에서 소개되어 있는 것과 같은 APS 시스템에 따른 스위칭 시스템을 이용하여 방출 요소(4) 중의 하나 또는 그 이상에 대한 전력 공급을 선택적으로 할 수 있게 해준다. 그러므로 이들 수단(6)은 수송 차량(T)의 아래에 위치하는 방출 요소(들)(4)에만 전력이 공급될 수 있도록 배치된다. 동시에, 다른 방출 요소(4)는 전력 공급을 받지 않으며 어떠한 전자기장도 방출하지 않는다.
수송 차량의 아래에 배치된 방출 요소만 전력을 공급받기 때문에, 본 발명에 따른 전력 공급 시스템은 특히 안전하게 된다. 사실, 방출 요소는 수송 차량의 바로 밑에 있을 때만 전력 공급을 받는데, 이리 하여, 전력 공급 시스템의 외부에 있는 요소, 특히 순환 궤도의 사용자가 부주의로 작용 방출 요소와 접촉하거나 그 바로 위를 지나가는 것이 불가능하게 된다. 반대로, 수송 차량의 아래에 있지 않고 그래서 전력 공급 시스템의 외부에 있는 요소, 특히 순환 궤도의 사용자와 접촉하기 쉬운 방출 요소에는 전력이 공급되지 않는다. 이렇게 해서, 순환 궤도의 사용자는 어떤 위험도 없이 이들 비작용 방출 요소 위를 지나갈 수 있게 된다.
상기 수송 차량(T)은 적어도 간헐적으로 또는 심지어 연속적으로 수용 장치(5)에 의해 전력을 공급받는 저장 장치(8)를 또한 포함한다. 수용 장치(5)와 저장 장치(8) 간의 에너지 전달은 그 자체 알려져 있는 방식으로 이루어진다. 저장 장치(8)는 도 1 에서 보는 바와 같이 예컨대 수송 차량(T)의 중앙 차체의 지붕에 위치된다. 대안적으로, 저장 장치(8)는 수송 차량(T)의 차체에도 설치될 수 있으며 또는 여러개의 저장 요소의 조합체로 형성될 수도 있는데, 이 경우 저장 요소의 분포는 수송 차량(T)의 차체 사이에서 일정하거나 그렇지 않을 수 있다. 예컨대, 차체는 하나 이상의 저장 요소를 포함하거나 또는 전혀 포함하지 않을 수도 있다.
저장 장치(8)는 예컨대 슈퍼 캐패시터 및/또는 배터리 및/또는 관성 플라이휠의 조합체를 포함한다.
이제 전력 공급 시스템(1)의 작동에 대해 설명한다.
수송 차량(T)이 한 방출 요소(4) 위에 도달하면, 그의 존재는 예컨대 수송 차량(T)의 한 끝에, 바람직하게는 이 수송 차량(T)의 각 끝에 위치되어 있는 적어도 하나의 존재 검출기에 의해 검출되며, 이 방출 요소(4)에 연결되어 있는 전력 공급 케이싱(3)은 전력 공급 케이싱(3)의 스위칭 제어 입력부(11)를 통해 전자기장을 방출하는데 요구되는 전력 공급을 제공한다.
동일한 방식으로, 이전에는 수송 차량(T)의 아래에 위치되어 있었고 이제는 그 수송 차량(T)으로 더 이상 덮혀 있지 않는 방출 요소(4)에 연결된 전력 공급 케이싱(3)은, 이 방출 요소(4) 위의 수송 차량(T)의 존재에 대한 검출이 끝났기 때문에 전자기장을 더 이상 방출하지 않도록 방출 요소(4)에 대한 전류 공급을 중단한다.
따라서, 방출 요소(4)는 수송 차량(T)의 이동을 따르는 전력 공급 절차에 따라 전력을 받게 된다.
방출 요소(4) 위로의 수송 차량(T)의 도달 및/또는 출발은 예컨대 EP 0 979 176, FR 2 791 930, EP 1 043 187 및 EP 2 088 025에서 소개되어 있는 것과 같은 존재 센서 또는 검출기에 의해 검출된다.
전력 공급 수단(6)에 의해 전력 공급을 받는 방출 요소(4)에 의해 방출된 전자기장은 수송 차량(T)의 하부에 위치하는 수용 장치(5)에 모이게 된다. 이렇게 모여진 전력에 의해 수송 차량(T)의 견인이 가능해지고 그리고/또는 필요한 경우 저장 장치(8)에 대한 동력 공급도 가능하게 된다.
저장 장치(8)는 특히 수송 차량이 어떠한 방출 요소(4)도 없는 영역에 있을 때 그리고 하나 또는 여러개의 방출 요소(4)에 결함이 있는 경우에 견인을 위해 수송 차량에 동력을 줄 수 있다.
전력 공급 시스템(1)에 대한 유지 보수 및 서비스는, 교통을 방해하지 않고 또한 바로 옆 주변 환경에 혼란을 주지 않고 두 수송 차량(T)의 통과 사이에서 결함 있는 방출 요소(4)의 용이하고 신속한 수정 및 있을 수 있는 교체로 보장된다.
전술한 전력 공급 시스템(1)은 여러 이점을 갖는다.
에너지 전달이 어떠한 접촉도 없이 이루어지므로, 재료 마모의 문제가 생기지 않으며, 따라서 서비스 및 유지 보수 비용이 상당히 절감될 수 있다. 또한, 어떠한 접촉도 없으므로, 날씨 조건에 상관없이 신뢰할 만한 성능을 제공하는 시스템을 얻을 수 있다.
또한, 차량이 방출 요소 위를 지나갈 때 간헐적으로 이루어지는 유도에 의한 에너지 전달로 인해, 특히 보행자, 자전거나 오토바이를 타고 가는 사람과 같은 순환 트랙의 사용자에 대해 전적으로 격리되고 완전히 안전한 시스템이 실현될 수 있다.
유도에 의한 전력 공급으로, 고주파수 전류를 사용함으로써, 750 볼트에서 직류를 사용하는 시스템에서 보통 나타나는 누설 전류를 억제할 수 있고 또한 주변 환경에 대한 전자기장의 영향을 더 잘 제어할 수 있게 된다. 또한, 일반적으로 상당한 하드웨어적 손상을 일으키는 과전압이나 전기 아크와 같은 과도기적 현상을 억제함으로써 시스템의 신뢰성이 증가된다.
순환 궤도를 따라 국부적으로 분포되어 있는 방출 요소를 사용하고 또한 수용 장치를 향해 전자기장을 방출함으로써, 종래 기술의 시스템과 비교하여 에너지 손실을 줄일 수 있다.
또한, 본 시스템은 대량의 기반 시설의 사용을 필요치 않으며 또한 차량에 동력을 공급하는 기존의 시스템에 적응될 수 있다.
특히, 본 시스템이 땅에서 차지하는 공간이 최소화되므로, 이 시스템은 현저하게 또 지속적으로 방해를 주는 작업 없이 기존의 설비에 적응될 수 있으며 시스템의 에너지 효율을 증대시킬 수 있다. 방출 요소 중의 하나에 결함이 있는 경우에 시스템의 유지 보수는 쉽게 되는데, 왜냐하면 교통을 중단시키지 않고 결함 있는 방출 요소를 교체하기만 하면 되고 또한 이 일은 매우 짧은 시간내에 이루어지기 때문이다.
본 시스템은 또한 예컨대 현수선을 사용해서 기존의 오버헤드 전력 공급 시스템에 연결될 수 있으므로 큰 상호 운용성을 갖는다. 현수선 전력 공급은 교통량이 적고 건물이 그리 많지 않은 지역에서 주변 환경에 대한 현저한 교란을 주지 않고 사용될 수 있으며, 본 발명에 따른 시스템의 지상 기반 전력 공급은 교통을 방해지 않고 또한 주변 환경의 미관을 해치지 않고 교통량이 많은 도시 지역, 예컨대 교차로 또는 역사 유적지에서 바람직할 수 있다.
방출 요소에 있어서 땅 밖으로 나와 있는 부분으로, 천연 배수 수단을 형성하여 빗물을 쉽게 배수할 수 있다. 또한, 이들 부분은 보호재로 덮히기 때문에, 도로 기계에서 가해질 수 있는 수직방향 하중을 견딜 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 수송 차량은 견인 에너지를 제공할 수 있는 배터리형 에너지 저장 장치를 포함하지 않는다. 각 경우 수송 차량의 수용 장치의 아래에 적어도 하나의 방출 요소가 있음으로 해서 보장되는 수송 차량에 대한 전력 공급의 연속성 덕분에, 에너지 저장 장치가 없는 경우에 수송 차량을 작동시키기 위해 요구되는 견인 에너지를 직접 제공하기 위해 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 적용할 수 있다.
유도를 사용하면, 주어진 순간에 방출 요소가 수용 장치의 바로 수직 아래에 정확히 있지 않더라도 수송 차량에 대한 전력 공급의 연속성을 보장할 수 있으며, 그리 하여 시스템의 신뢰성이 더 증가된다. 특히, 방출 요소의 방출 영역 및/또는 수용 장치의 수용 영역으로 인해, 예컨대 객차 사이의 연결부가 방출 요소 위를 지나갈 때 수용 요소와 방출 요소가 정확하게 서로 대향하지 않을 때에도 수용 요소는 항상 방출 요소로부터 에너지를 받게 된다. 반대로, 접촉식 전력 공급 시스템에서는 전류 배분 요소가 에너지 수용 장치와 대향하도록 정확히 배치되어야 한다.
철도형 차량을 참조하여 설명을 하였지만, 본 발명은 트럭과 같은 도로 수송 처량에도 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. - 수송 차량(T),
    - 유도에 의해 상기 수송 차량(T)이 전력을 공급하기 위해 전자기장을 방출하는 다수의 요소(4)로서, 수송 차량(T)의 순환 궤도를 따라 서로 떨어져 배치되는 방출 요소(4),
    - 상기 다수의 방출 요소(4)에 의해 방출되는 에너지를 수용하기 위해 수송 차량(T)에 설치되는 장치(5),
    - 상기 다수의 방출 요소(4)에 전력을 선택적으로 공급하기 위한 수단(6)을 포함하며,
    상기 수단(6)은 차량이 상기 적어도 하나의 방출 요소(4) 위에 있을 때 적어도 하나의 방출 요소(4)에 전력을 공급하도록 배치되어 있는, 수송 차량(T)을 위한 지상 기반 전력 공급 시스템(1)에 있어서,
    차량의 순환 방향으로 측정되는 상기 수용 장치(5)의 길이(L)는 순환 궤도를 따르는 연속하는 두 방출 요소(4) 간의 거리(D) 보다 큰 것을 특징으로 하는 지상 기반 전력 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용 장치(5)는 수송 차량(T)의 하부에서 이 차량의 샤시 영역에서 그 차량의 순환 방향으로 측정할 때 차량 길이의 50% 이상에 걸쳐 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수용 장치(5)는 수송 차량(T)의 하부에서 이 차량의 샤시 영역에서 그 차량의 순환 방향으로 측정할 때 차량 길이의 70% 이상, 특히 80 ? 100% 에 걸쳐 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 장치(5)는 다수의 개별적인 수용 요소들로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연속하는 두 방출 요소(4) 간의 거리(D)는 수용 장치(5)의 길이(L)의 1/2 ? 2/3 인 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 두 방출 요소(4) 간의 거리(D)는 10 ? 40 m 이고, 수용 장치(5)의 길이(L)는 20 ? 60 m 인 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 방출 요소(4)에 전력을 공급하는 상기 수단(6)은 수송 차량(7)의 아래에 있는 방출 요소(4)에만 전력이 공급되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 방출 요소(4)에 전력을 공급하는 상기 수단(6)은 상기 적어도 하나의 방출 요소(4) 위로의 수송 차량(T)의 도달 및/또는 출발을 검출하기 위해 적어도 하나의 수송 차량(T) 존재 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 존재 검출기는, 수송 차량(T)의 끝에 배치되어 이 수송 차량(T)의 존재를 나타내는 존재 신호를 방출하는 차량 탑재 요소 및 방출 요소(4)의 근처에 배치되어 상기 존재 신호를 수신하는 고정 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방출 요소(4)는 적어도 부분적으로 땅(S) 속에 매설되며, 또한 이 땅(S) 밖으로 나와 있는 부분(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방출 요소(4)는 순환 궤도의 레일(9) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수송 차량(T)은 수용 장치(5)에 의해 적어도 간헐적으로 전력 공급을 받는 적어도 하나의 저장 장치(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 저장 장치(8)는 슈퍼 캐패시터 및/또는 배터리 및/또는 관성 플라이휠의 조합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 전력 공급 시스템(1)을 실행하는 방법으로서,
    - 차량(T)이 적어도 하나의 방출 요소(4) 위에 있으면 이 적어도 하나의 방출 요소(4)에 전력을 공급하는 단계, 및
    - 상기 차량(T)이 상기 적어도 하나의 방출 요소(4) 위에 있지 않을 때는 상기 적어도 하나의 방출 요소(4)에 대한 전력 공급을 방지하는 단계를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 방출 요소(4)에 의해 방출되는 에너지는, 차량(T)의 견인에 사용되기 위해 그리고/또는 차량(T)의 저장 장치(8)에 저장되기 위해 그리고/또는 하나 이상의 보조 장비에 전력을 공급하기 위해 수용 장치(5)에 모이게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 전력 공급 시스템(1)를 유지 보수하고 서비스하는 방법으로서,
    상기 시스템(1)에 의해 전력 공급을 받는 순환 궤도에 대한 유지 보수 및 서비스 개입이 없을 때의 통상적인 교통량을 유지할 수 있는 시간내에서 적어도 하나의 전기 에너지 방출 요소(4)를 수정하고 또한 선택적으로는 교체하기 위해 상기 시스템(1)에 개입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 방법.
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