KR20160030209A - 전기 차량 및 이와 관련된 수송 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 엔진(102) 및 전기 에너지를 전기 엔진에 공급하기 위하여 전기 엔진에 전기적으로 연결되는 내장형 에너지 저장 수단들(104, 106)을 포함하는 전기 차량(100)으로, 에너지 저장 수단들이 적어도 한 개의 슈퍼커패시터를 포함하는 제1 에너지 저장 모듈(104), 및 적어도 한 개의 배터리를 포함하는 제2 에너지 저장 모듈(106)을 포함하고, 제1 에너지 저장 모듈(104)과 제2 에너지 저장 모듈(106)은 병렬인 전기 브랜치들 상에 배치되고, 차량은 에너지 저장 수단들(104, 106)과 전기 엔진(102) 사이에 배치되고, 두 개의 전기 암들을 전기 엔진(102)에 전기적으로 연결할 수 있고, 한 번에 두 개의 전기 암들 중 단 한 개만이 전기 엔진(102)에 연결되도록 구성되는 상호접속 수단(108)을 포함한다. 또한 본 발명은 차량(100)과 차량을 재충전하기 위한 적어도 한 개의 스테이션(200)을 포함하는 설비에 관한 것이기도 하다.

Description

전기 차량 및 이와 관련된 수송 설비{ELECTRICAL VEHICLE AND ASSOCIATED TRANSPORT FACILITY}

본 발명은 공공 수송 설비, 특히 승객을 수송하도록 구성된 차량 및 차량이 정차하도록 구성된 스테이션들을 포함하는 공공 수송 설비 및 상기 설비의 차량에 관한 것이다.

본 발명의 기술 분야에서, 슈퍼커패시터에 의해 구동되는 전기 모터를 포함하는 트램(tramway)식의 차량을 포함하는 설비가 공지되어 있는데, 차량은 승객들을 승하차시키기 위하여 이를 목적으로 구비된 스테이션들에 정기적으로 정차하고, 정차 중에 차량이 스테이션에 연결되는 것에 의해 슈퍼커패시터들이 재충전된다. 슈퍼커패시터들은 매우 급속하게 재충전될 수 있고, 승객들을 승하차시키기 위한 차량의 정차 시간은 대체로 차량의 슈퍼커패시터들을 차량이 주행 경로 상의 다음 정류장까지 이동할 수 있을 정도로 재충전시키기에 충분하다.

이러한 설비는 매우 유리한데, 이는 하루 중 많은 시간 동안 재충전되어야 할 필요 없이 하루 종일 계속적으로 순환할 수 있는 집전식 수송 차량을 구성할 수 있기 때문이다.

그러나, 이러한 방식의 설비는, 전력망에 연결되는 정차 및 충전 스테이션들로, 특히 이러한 스테이션들이 전력망으로부터의 해방을 제공하는 슈퍼커패시터들과 같은 전기 에너지를 저장하기 위한 수단을 포함하는 경우에 비교적 인상적인 정차 및 충전 스테이션들을 건설해야할 필요가 있다. 따라서 이 스테이션들을 보통 크고 복잡하며, 이는 차량의 주행과 관련하여 제약을 발생시킬 수 있다. 따라서 이러한 설비가 모든 경우에 적합하지는 않다.

본 발명의 목적은, 이러한 문제에 부응하는, 즉 실시의 제약이 그다지 크지 않은 집전식 수송 서비스를 이용 가능하게 할 수 있는 전기 차량 및 공공 수송 설비를 제공하는 데 있다.

이 목적을 위해, 본 발명의 목적은 우선, 전기 모터 및 전기 에너지를 모터에 공급하기 위하여 모터에 전기적으로 연결되는 내장형 에너지 저장 수단들을 포함하는 전기 차량이며, 에너지 저장 수단들이,

- 한편으로는 적어도 한 개의 슈퍼커패시터를 포함하는 제1 에너지 저장 모듈, 및

- 다른 한편으로는 적어도 한 개의 배터리를 포함하는 제2 에너지 저장 모듈을 포함하고,

제1 에너지 저장 모듈과 제2 에너지 저장 모듈이 병렬인 전기 브랜치들 상에 놓이고, 차량은 에너지 저장 수단들과 모터 사이에 배치되고, 전기 브랜치들 둘 다를 모터에 전기적으로 연결할 수 있고, 한 번에 두 전기 브랜치들 중 한 하나만이 모터에 연결되도록 구성되는 상호접속 수단을 포함한다.

배터리와 슈퍼커패시터는 각각 두 개의 전극들 및 두 개의 전극들 사이에서 이온들과 전자들이 순환할 수 있게 하는 전해질로 이루어진 에너지 저장 수단이라는 것을 기억하자. 그러나 이들의 조성, 작동 및 용도는 상당히 다르다.

슈퍼커패시터의 전극들은 활성탄에 기초해서 만들어지고, 대체로 동일하다(반드시 그렇지는 않음). 이들은 그 전극들 각각에 이온들 또는 전자들이 축적되어 용량식(capacitive way)으로 에너지를 저장할 수 있게 한다. 배터리들은 특히 리튬으로 된 금속 음극(애노드) 및 특히 금속 이온들이 삽입될 수 있는 플라스틱 복합체로 형성된 양극(캐소드)에 기초하여 설계된다. 배터리의 저장 방식은 유도 전류식 저장(Faradic storage)이다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 배터리는 리튬 메탈-폴리머(lithium metal-polymer) 방식의 배터리이다.

슈퍼커패시터는 전력 밀도가 큰데, 이는 슈퍼커패시터가 강한 전류로 매우 급속하게 충전될 수 있고 또한 슈퍼커패시터에 들어있는 에너지가 급속하게 반환될 수 있다는 의미한다. 한편, 배터리는 더 우수한 에너지 밀도를 포함한다. 즉, 배터리는 에너지를 슈퍼커패시터보다 훨씬 오랫동안 유지할 수 있고 더 많은 양의 에너지를 저장할 수 있다. 이에 따라 배터리의 충전이 슈퍼커패시터의 충전보다 훨씬 느림에도 배터리는 보통 훨씬 더 먼 거리를 커버할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의해, 차량은, 차량이 포함하고 있는 슈퍼커패시터 때문에 현재와 마찬가지로 "스테이션에서의 급속 재충전" 상태에서 작동될 수 있고, 또한 내장 배터리에 의해 스테이션과 무관하게 작동될 수 있다. 실제로 배터리에 의해서, 차량은, 두 충전 작업 사이에, 슈퍼커패시터만을 가지고서 커버할 수 있는 경로 길이보다 훨씬 먼 경로, 특히 수십 킬로미터를 커버할 수 있게 된다.

따라서, 이러한 결합에 의해, 모터에 에너지를 제공하는 에너지 저장 수단을 환경에 맞추어 조정할 수 있다. 예를 들어 도시 근교 영역에서, 스테이션의 설치를 위해 요구되는 공간이 제공될 수 있는 영역에 있을 때 그리고/또는 스테이션들이 건축학적 조화를 왜곡시키지 않는 것으로 여겨질 때, 스테이션들은 설치되고 전기 차량은 스테이션에서 정기적으로 재충전되는 슈퍼커패시터들에 의해 모터를 구동한다. 다른 한편으로, 예를 들어 역사적 도심에서 혼잡 또는 도시 경관의 보존을 이유로 차량의 순환을 위해 선택된 영역에 스테이션들을 설치하는 것이 허용되지 않을 때, 충전 스테이션들은 설치되지 않고 차량은 그 주행 중에 이 부분을 배터리에 의해 순환한다.

또한 이러한 전기 저장 수단의 다양화로 인해, 두 개의 스테이션들 간의 차량의 주행 시간을 증가시키는 교통 체증 또는 정해진 기간 동안 차량 경로에서 한 개의 스테이션을 벗어나게 만드는 통상의 차량 경로 상에서 이루어지는 작업들과 같은 여러 우발적인 상황들에 대처할 수 있게 된다. 이에 따라 이러한 혼란들(perturbation)이 일어나는 소수의 경우에 대비하기 위하여 현재 행해지고 있는 것 같이 슈퍼커패시터를 과도하게 크게 만드는 것을 피할 수 있다.

배터리와 슈퍼커패시터들을 각각 전기 모터에 직접 연결하는 것에 의해, 더 우수한 차량 이용율(yield)을 얻을 수 있다. 실제로, 예를 들어 배터리가 슈퍼커패시터들에 직렬로 연결되고 배터리만이 에너지를 슈퍼커패시터들로 공급하게 되는 경우 그리고/또는 그 반대의 경우에 필요했었을 충전/방전 단계가 생략될 수 있는데, 이러한 단계는 에너지 손실을 발생시킨다.

슈퍼커패시터 및 배터리 둘 다로 모터를 구동하는 것이 가능하지 않다는 점에 의해, 차량의 적절한 운행을 위해 실제로 필요하지 않을 정도로 큰 가용 동력을 차량에 제공하지 않으면서 차량의 에너지 소비를 더 잘 제어하는 것이 가능하다.

저장 수단과 모터 사이에 배치되는 상호연결 수단이 에너지 저장 수단을 포함하는 모듈로 배치될 수 있음은 물론, 이러한 모듈이 내장형 전자기기들을 포함할 수 있음을 주목하자. 이는 또한 본 명세서에서 설명하는 다른 요소들에 대해서도 유효하다.

또한 차량은 하기에서 언급하는 다른 선택적인 특징들도 포함할 수 있다.

차량은,

- 제1 저장 모듈을 차량 외부에 위치되는 추가 연결 수단에 연결할 수 있는 제1 연결 수단, 및

- 제2 저장 모듈을 차량 외부에 위치되는 추가 연결 수단에 연결할 수 있는, 제1 연결 수단과 별개인, 제2 연결 수단을 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 슈퍼커패시터들(각각의 배터리들)은 서로 독립적으로 충전되는데, 이는 각기 다른 에너지 저장 수단에 맞추어서 충전 유형을 설정하고 이에 따라 차량으로의 에너지 전송을 최적으로 사용하는 것을 보장한다. 또한 이에 따라, 선택적으로, 에너지 저장 모듈을 둘 다 동시에 충전할 수 있게 된다.

제1 연결 수단은, 차량으로부터 돌출하게 연장될 수 있고 그 단부에 특히 충전 스테이션의 추가 커넥터에 연결되도록 구성된 커넥터를 포함하는, 특히 신축자재형 암인, 연결 암을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 이 암은 사용자가 접근할 수 없도록 차량의 상부에 위치된다. 실제로 이 연결은 자동으로 달성되도록 구성된다. 그러나 다른 종류의 연결 수단, 예를 들어 팬터그래프식의 연결 수단이 사용될 수 있다.

제2 연결 수단은 차량의 잠금식 접근 구조(locked access)를 갖는 트랩 도어(trap door)에 위치되는, 수형 또는 우선적으로는 암형인, 커넥터를 포함할 수 있다. 이 트랩 도어는 보통 사용자, 즉 그/그녀 자신이 커넥터를 충전 스테이션에 위치된 추가 커넥터에 연결해야 하는 사용자가 접근할 수 있는 높이에 위치된다.

또한 차량은 제1 연결 수단 및/또는 제2 연결 수단과 이에 상응하는 저장 모듈 사이에 개재되는 적어도 한 개의 DC/DC 변환기 및/또는 AC/DC 변환기를 포함할 수 있다. 이러한 수단에 의해 외부, 특히 에너지 저장 수단과 같은 DC 전류 에너지 공급원 또는 도시 전력망과 같은 AC 전류 에너지 공급원으로부터 수신되는 에너지를 관련된 저장 수단의 구체적인 필요에 맞출 수 있게 된다.

배터리와 상기 배터리를 충전하기 위한 연결 수단 사이에, 차량은 바람직하게는 DC 전류 변환기와 AC-DC 변환기 둘 다를 형성하는 충전기를 포함한다. 따라서 도시 전력망으로부터 또는 일체화된 에너지 저장 수단을 포함하는 충전 터미널들을 통해 배터리를 재충전하는 것이 가능하고, 이는 이 충전 터미널들을 상기 차량에 특수하게 맞춰서 조정할 필요 없이 가능하다. 따라서 차량은 다양한 충전 설비들과 호환될 수 있다.

바람직하게는, 상호접속 수단은 다수의 위치들을 포함하는 스위치를 포함하는데, 위치들 중 한 위치는 특히 제1 저장 모듈과 모터 간의 전기적 연결을 허용하고 다른 위치는 제2 저장 모듈과 모터 간의 전기적 연결을 허용한다. 스위치가 또한 선택적으로, 에너지 저장 모듈들 중 어느 것도 모터에 연결되지 않는, 이른바 정지 위치라고 하는, 적어도 한 개의 제3 위치를 포함할 수 있다는 것에 주목하자.

또한 차량은,

- 제1 에너지 저장 모듈 및/또는 제2 에너지 저장 수단의 작동, 특히 충전 레벨과 관련된 파라미터들,

- 차량의 작동, 특히 차량의 속도 또는 모터의 상태와 관련된 파라미터들,

- 사용자 인터페이스로부터의 신호

를 포함하는 파라미터들 중 한 개 또는 몇 개에 따라 상호접속 수단을 제어할 수 있는, 상호접속 수단 제어 수단을 포함할 수 있다.

상호접속 수단 제어 수단은,

- 제1 저장 모듈을 모니터링하기 위한 수단,

- 제2 저장 모듈을 모니터링하기 위한 수단,

- 차량의 다른 유닛들, 특히 차량의 CAN 버스를 모니터링하기 위한 수단을

포함하는 요소들 중 한 개 또는 몇 개와 통신할 수 있다.

모니터링 수단은 저장 모듈들과 관련된 파라미터들(충전 상태, 작동 오류)을 획득할 수 있고, CAN 버스는 차량의 유닛들로부터의 (특히 센서들에 의해 이 유닛들에서 측정된) 모든 정보를 수집한다. 특히 CAN 버스는 모터의 상태, 차량의 속도, 사용자 인터페이스를 통한 제어 이력(controlled past)에 관한 정보를 획득할 수 있다.

따라서 상호접속 수단은 특히 슈퍼커패시터(들)의 충전 레벨에 따라 제어될 수 있다. 충전 레벨이 미리 정해진 값 미만이면, 상호접속 수단의 위치가 배터리가 모터에 연결되는 위치가 되도록 상호 접속 수단이 제어된다. 반대로, 슈퍼커패시터(들)의 충전 레벨이 미리 정해진 제2 값을 초과하면, 슈퍼커패시터를 모터에 전기적으로 연결하기 위하여 상호접속 수단의 위치가 제어될 수도 있다. 슈퍼커패시터들이 저장된 에너지를 매우 긴 시간 동안 유지하지 않기 때문에 이 제어 모드는 특히 적합하다. 따라서, 슈퍼커패시터(들)를 통해 획득된 에너지가 우선 가능한 한 신속하게 소비되고, 슈퍼커패시터가 모터를 더 이상 적절하게 구동하지 못할 때 배터리를 통해 모터를 구동하기 위한 에너지를 획득하는 것이 고려될 수 있다.

물론 상호접속 수단은 사용자 인터페이스에 의해 그리고/또는 차량의 작동 및/또는 배터리의 작동과 관련된 다른 파라미터들(속도 또는 특히 모터의 온/오프 상태)에 의해 제어될 수도 있다. 이에 따라 예를 들어 환경에 의해 요구되면(특히 저장 모듈들 중 하나의 작동 오류가 검출되면) 비통상적인 작동 모드로 이동하는 것이 가능하다. 또한, 필요하면, 상호접속 수단을 모터를 정지시키는 정지 위치에 위치시키는 것을 생각할 수도 있다.

차량은 모터와 에너지 저장 모듈들 중 적어도 한 개 사이에, 특히 상호접속 수단과 모터 사이에 개재되는 DC/DC 변환기를 포함할 수 있다. 차량 내의 요소들의 수를 제한하기 위하여, 변환기는 특히 상호접속 수단의 출력측에 배치될 수 있는데, 이는 전기 에너지가 전기 브랜치들 둘 다로부터 (그리고 이에 따라 두 개의 비유사한 형태들로) 동시에 도달하지 않기 때문이다.

DC/DC 변환기들 중 상기 변환기 또는 적어도 한 개의 변환기가 가변 속도 드라이브로 작동할 수 있고,

또한, 차량이

- 제1 에너지 저장 모듈 및/또는 제2 에너지 저장 수단의 작동, 특히 충전 레벨과 관련된 파라미터들,

- 차량의 작동, 특히 차량의 속도 또는 모터의 상태와 관련된 파라미터들,

- 사용자 인터페이스로부터의 신호

를 포함하는 파라미터들 중 한 개 또는 몇 개에 따라 가변 속도 드라이브를 제어하는, 가변 속도 드라이브 제어 수단을 포함할 수 있다.

가변 속도 드라이브 제어 수단은,

- 제1 저장 모듈을 모니터링하기 위한 수단,

- 제2 저장 모듈을 모니터링하기 위한 수단,

- 차량의 다른 유닛들, 특히 차량의 CAN 버스를 모니터링하기 위한 수단을

포함하는 요소들 중 한 개 또는 몇 개와 통신할 수 있다.

모터로 입력되는 전압은 특히 가속 페달, 그리고 선택적으로 슈퍼커패시터들과 배터리의 상태를 측정하기 위한 수단, 시계 등과 같은 다른 요소들과 관련된 신호에 따라 정해진다. 속도를 불필요하게 증가시키는 것에 의해 에너지를 사용하지 않게 하기 위하여, 모터에 연결되는 것이 배터리인 경우에 그리고/또는 모터에 연결된 저장 수단의 충전 레벨이 한계 레벨 미만인 경우에 그리고/또는 저장 수단들 중 하나, 특히 모터에 연결된 저장 수단과 관련하여 이상이 검출되는 경우에, 제어기의 출력 전압을 제한하기 위한 제어 수단이 제공될 수 있음을 생각할 수 있다.

바람직하게는, 에너지 저장 수단은 전기 차량의 지붕에 배치된다. 이는 스테이션과 슈퍼커패시터 사이에서 커버되어야할 거리를 감소시키고 이에 의해서 에너지 저장 장치의 이용률을 증가시키기 위해서 제1 연결 수단이 차량의 상부에 배치되는 경우에 특히 유용하다. 바람직하게는 에너지 저장 수단은, 특히 차량에 부가된, 차량의 루프 박스에 배치된다. 이에 따라 차량의 에너지 저장부를 더욱 효율적으로 유지보수할 수 있게 된다.

물론, 차량은 제동 시에 에너지를 회수할 수 있다. 모터는 제동 단계 중에는 발전기처럼 작동하여 에너지 회수 시에 모터와 연결되어 있는 에너지 저장 수단이 재충전되게 한다. 공지되어 있는 바와 같이, 차량은 부가의 마찰 제동 시스템을 포함할 수 있고, 에너지는 이 부가의 제동 시스템으로부터 회수될 수도 있다.

바람직하게는, 제1 에너지 저장 모듈은 다수의 슈퍼커패시터들을 직렬로 포함하는 적어도 한 개의 팩을 포함하며, 특히 두 개의 동일한 팩들을 병렬로 포함한다.

배터리는 직렬로 연결되는 셀들(특히 6개의 셀들)을 포함할 수 있고, 셀들 각각은 병렬로 배치되는 다수의 양극들과 음극들로 이루어진다.

물론, 각기 다른 요소들의 결합하여 특히 전압과 저장 용량의 측면에서 차량의 사용 조건을 충족시킬 수 있다면, 슈퍼커패시터들의 구성 및 배터리들의 구성은 설명한 것과 다를 수 있다.

차량은 특히, 대용량을 갖는 집전식 수송 차량이다. 특히 이는 버스처럼 타이어 위에 설치되거나 혹은 트램처럼 레일 위에 설치될 수 있다.

또한 본 발명의 목적은,

- 제1 저장 모듈을 차량 외부의 전원에 연결하기 위한 연결 수단, 소위 제1 연결 수단을 포함하는, 위에서 설명한 적어도 한 개의 차량, 및

- 차량의 경로에 배치되어 차량을 재충전하기 위한 적어도 한 개의 스테이션으로, 이 스테이션 근처에 차량이 정차하도록 구성되고, 적어도 한 개의 에너지 공급원에 연결되고, 차량의 제1 연결 수단에 접속되는 연결 수단, 소위 제3 연결 수단을 포함하고, 에너지 공급원들 중 상기 에너지 공급원 또는 적어도 한 개의 에너지 공급원을 제1 저장 모듈에 전기적으로 연결할 수 있는 스테이션을 포함하는 수송 설비이다.

에너지 공급원은 우선 도시 송전망이다. 대안적으로 또는 추가로, 스테이션들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션이, 특히 청정 재생 에너지(예를 들어 태양 에너지 또는 풍력 에너지)로부터 획득되는, 자주식 에너지 공급원(autonomous energy source)에 연결될 수 있다. 이들은 태양 복사선의 광자들로부터 전기 에너지를 획득할 수 있고 그 결과 태양광이 많이 조사되는 지역이나 송전망에 대한 접속 수단을 짓기 어려운 장소에서 특히 적합하다. 그러면 패널들이 스테이션의 지붕 위에 배치될 수 있거나 혹은 스테이션으로부터 소정 거리 떨어져 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 차량을 연결하기 위한 제1 수단이, 특히 신축자재형이며 차량으로부터 돌출하면서 연장될 수 있고, 그 단부에 커넥터를 포함하는 암을 포함하고, 제3 연결 수단은 암의 단부에 위치된 커넥터와 접속되는 스테이션의 커넥터로서 차량이 스테이션에 정차할 때 스테이션의 커넥터와 차량의 커넥터가 접촉될 수 있도록 스테이션에 배치되는 커넥터를 포함한다.

또한, 스테이션들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션이, 한편으로는 에너지 공급원들 중 상기 에너지 공급원 또는 적어도 한 개의 에너지 공급원에 전기적으로 연결되고 다른 한편으로는 제3 연결 수단에 전기적으로 연결되는 한 개 또는 몇 개의 슈퍼커패시터들을 포함하는 적어도 한 개의 제3 저장 모듈을 포함하는 에너지 저장 수단들을 포함할 수 있다. 이 슈퍼커패시터(들)는 송전망으로부터 공급되는 전기를 더 잘 조절할 수 있다. 따라서, 차량이 스테이션에 정차하는 시간에 상응하는 한정된 시간 내에 송전망에 많은 에너지를 요구하는 대신, 스테이션의 상기 슈퍼커패시터(들)가 두 개의 차량들이 비교적 저속으로 지나가는 사이에 충전되어 송전망에 부하를 덜 줄 수 있고, 그런 다음 스테이션의 슈퍼커패시터(들)는 에너지를 매우 급속하게 차량으로 보낼 수 있는데, 이는 이러한 종류의 저장 수단이 매우 급속하게 방전될 수 있기 때문이다.

스테이션들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션은 제3 저장 모듈과 제3 연결 수단 사이에 개재되는 적어도 한 개의 직류/직류(DC/DC) 변환기를 포함한다.

스테이션들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션은 에너지 공급원들 중 상기 에너지 공급원 또는 하나의 에너지 공급원을 형성하는 도시 송전망에 전기적으로 연결되고, 송전망과 제3 연결 수단 사이에, 특히 송전망과 제3 저장 모듈 사이에 개재되는 AC/DC 변환기(210)를 포함한다. 에너지는 저장 수단(스테이션에 내장되거나 혹은 배치됨)에 의해 직류 형태로 실제로 저장되는 반면, 에너지는 교류 형태로 송전망을 순환한다. 또한 직류 변환기가 각 에너지 공급원, 특히 송전망과 제3 저장 모듈 사이에 개재될 수도 있다.

또한, 스테이션들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션은, 차량의 제2 연결 수단과 연결되고 에너지 공급원들 중 상기 에너지 공급원 또는 하나의 에너지 공급원을 제2 저장 모듈과 연결할 수 있는 제4 연결 수단을 포함할 수 있다. 제4 연결 수단은 제3 연결 수단과 별개이다.

또한, 스테이션이 자주식 에너지 공급원에 연결되면 상기 스테이션은 바람직하게는 자주식 에너지 공급원으로부터 공급되는 에너지를 저장하기 위하여 자주식 에너지 공급원과 전기적으로 연결되는 적어도 한 개의 배터리를 포함하는 제4 저장 수단을 포함할 수 있다는 것에도 주목하자. 이 제4 저장 모듈은 제3 저장 모듈을 구동하고, 그리고/또는 제3 연결 수단 및/또는 제4 연결 수단을 직접 구동할 수 있다. 또한, 한 개 또는 몇 개의 변환기가 에너지 공급원과 제4 저장 모듈 또는 제4 저장 모듈과 변환기가 전기적으로 연결되는 연결 수단 사이에 개재될 수도 있다. 이 제4 모듈을 충전하기 위한 시간이 비교적 길고 이에 따라 스테이션에서의 정차 중에 제1 모듈에 많은 에너지를 제공하지 않을 수 있기 때문에 제4 모듈은 제4 연결 수단을 구동하는 데 특히 적합하다는 것에 주목하자.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 설비를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 하기에서 설명하는 실시예는 어디까지나 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 설비의 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 차량 및 이와 관련된 스테이션을 개략적으로 도시한 전기 블록도이다.

본 발명의 특정한 실시예에 따른 설비(10)가 도 1에 도시되어 있는데, 이 설비는 도시 지역을, 본 실시예의 경우에는 별개의 경로들로, 순환하는 다수의 차량들(100A-100C)과, 각기 다른 차량들의 경로들에 배치되어 있는 스테이션들(200A-200D)을 포함하며, 이 스테이션들은 승객들이 차량에의 승차 혹은 차량으로부터의 하차를 요청할 수 있는 차량 정류장을 형성한다. 또한, 이 스테이션들은 차량의 충전 스테이션을 형성하며, 여기에서 차량이 차량에 탑재된 에너지 저장 수단을 재충전할 수 있다. 이를 위해, 차량은 스테이션에 정차할 때 스테이션에 연결되는데, 이는 차량(100A)(스테이션(200D)에 연결됨)과 차량(100B)(스테이션(200C)에 연결됨)의 경우에 대해 개략적으로 도시되어 있다.

차량은 각 스테이션 마다 정차할 필요는 없도록 구성된다. 도면들에 도시된 경우에서는, 예를 들어, 차량(100A)은 스테이션(200D)에 정차하고 나서 스테이션(200C)의 앞에서, 특히 승객들 중 아무도 정차를 요청하지 않았기 때문에, 정차하지 않고 통과하며, 스테이션(200B)에서 다시 정차할 것이다.

차량은 타이어로 순환하는 버스일 수 있거나 혹은 공공 선로에 사전 설치된 레일 위에서 순환할 수 있다. 그 이동 방법에 관계없이, 차량은 스테이션들 사이에서, 저장된 에너지에 의해, 자체적으로 순환한다.

본 발명의 원리를 개략적으로 설명했으므로, 이제는, 예를 들어 본 발명의 실시예에 따른 설비에 속하는, 차량(100)과 충전 스테이션(200)의 구조를 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다. 이 도면에서, 전력 전자(power electronics) 유형의 연결은 얇은 실선으로 도시되어 있고, 요소들 간의 통신을 위해 구성된 유형의 연결은 이중 화살표로 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 차량(100)은, 도 2에 도시된 것처럼, 한편으로는 한 개 또는 몇 개의 슈퍼커패시터 모듈을 포함하는 제1 에너지 저장 수단(104)에 의해, 다른 한편으로는 고체 전해질을 포함하는, 리튬 메탈-폴리머 배터리와 같은 배터리를 형성하는 제2 저장 수단(106)에 의해 구동되는 전기 모터(102)를 포함한다. 슈퍼커패시터들이 급속하게 충전되고 방전될 수 있고 이에 따라 매우 짧은 시간에 대량의 에너지를 제공할 수 있는 가능성을 부여한다는 것을 상기하자. 배터리는 그렇게 급속하게 충전될 수 있지는 않지만 저장된 에너지를 슈퍼커패시터보다 더 많이 그리고 훨씬 더 오랜 시간 동안 유지할 수 있다.

따라서 이 두 개의 에너지 저장 수단들을 구비하고 있는 차량은 (슈퍼커패시터 모듈에 의해) 에너지 저장 수단들을 재충전하기 위해 매 번 수 초 이상 정차해야 할 필요가 없는 폐쇄 스테이션들을 포함하는 환경에서 여러 시간 동안 순환할 수 있다. 다른 한편으로, 공간적인 제약 및 심미적인 제약 때문에 스테이션들이 설치될 수 없는 지역, 예를 들어 도심지에 차량이 도달하면, 차량은 배터리(106)에 의해 그 경로 중 짧은 부분을 순환할 수 있다. 배터리가 재충전되어야 하는 것은 확실하지만, 집중적으로 사용되지는 않기 때문에, 차량은 재충전을 위해 에너지 저장 수단으로 배터리만을 포함하는 차량보다 훨씬 덜 정차할 수 있다.

또한 차량은 한편으로는 (출력 측에서) 모터(102)에 연결되고 다른 한편으로는 (입력 측에서) 슈퍼커패시터 모듈(104) 및 배터리(106)에 연결되는 상호접속 수단(108)을 포함한다. 구체적으로, 상호접속 수단은 슈퍼커패시터 모듈(104)을 모터(102)에 연결하는 제1 위치와 배터리(106)를 모터(102)에 연결하는 제2 위치를 구비하도록 구성된 스위치를 포함한다. 특히 스위치는 슈퍼커패시터 모듈(104)과 배터리(106)가 둘 다 모터(102)에 연결되지 않게 하도록 구성된다. 달리 말하면, 슈퍼커패시터 모듈(104)과 배터리(106)의 모터(102)에 대한 전기적 연결은 서로 배타적이다. 또한 스위치는, 도 2에 도시된 것처럼, 슈퍼커패시터 모듈(104)과 배터리(106) 둘 다 모터에 연결되지 않는 제3 위치를 포함한다. 이 위치는 당연히, 스위칭 수단(108)이 이 위치에 배치되면 차량이 정지(standstill)하고 그 모터는 작동하지 않는 모드로 보류되어 있다. 이는 물론 선택적이다. 모터가 저장 수단들 중 어느 것에도 연결되지 않는 상태는 차량의 다른 요소들에 의해, 예를 들면 이하에서 설명하는 가변 속도 드라이브에 의해 이루어질 수도 있다.

상호접속 수단(108)은 차량의 다른 요소들로부터 수신되는 파라미터들에 따라 스위치의 위치 변경을 제어하는 제어 수단(109)과 통신할 수 있는데, 이는 나중에 설명한다.

슈퍼커패시터 모듈(104)과 배터리(106)는 둘 다, 에너지 저장 수단들(104, 106) 각각을 외부 회로에 전기적으로 연결할 수 있게 하는 연결 수단, 즉 각각의 제1 연결 수단(110) 및 제2 연결 수단(112)을 통해 외부 충전 수단에 연결될 수 있다.

슈퍼커패시터들은 특히 위에서 설명한 것과 같은 차량의 주행 중에 스테이션들을 통해 정기적으로 충전되고, 배터리(106)는 차량이 장기간 정차해 있을 때 충전된다. 도 2의 실시예에서 설명하는 스테이션은 제1 연결 수단(110) 및 제2 연결 수단(112)에 연결하기 위한 수단들을 포함할 수 있지만, 배터리의 충전을 허용하는 제2 연결 수단(112)에 연결할 수 있는 수단을 반드시 포함해야 하는 것은 아니다.

바람직하게는, 제1 연결 수단(110)은 가동 연결암의 단부에 위치되고 특히 신축자재형(retractable)인 커넥터를 포함하고, 제2 연결 수단(112)은 차량에 위치된 (예를 들어 키로 열 수 있는) 잠금식 접근 구조(locked access)를 갖는 트랩 도어(trap door)에 위치된다.

또한, 차량(10)은 배터리(106)에 연결되어 외부로부터 투입되는 에너지가 상기 배터리의 부하 요구에 맞추어 조정될 수 있게 하는 충전기(114)를 포함한다. 배터리는 직류를 받아들이도록 구성되어 있으며, 충전기는 특히 교류 또는 직류를 전달하는 에너지 공급원으로부터 배터리(106)를 충전할 수 있게 하기 위하여 직류/직류(DC/DC) 변환기(116)와 교류/직류(AC/DC) 변환기(118)를 포함한다.

또한, 차량이 모터(102)의 상류측에 그리고 특히 상호접속 수단(108)과 모터 사이에 배치되는 가변 속도 드라이브(118)를 포함하는 것에 주목해야 한다. 가변 속도 드라이브는 특히 DC/DC 변환기를 포함하고, 차량의 다른 요소들과 통신하고 이 요소들로부터 수신된 데이터에 따라 차량에 부여되도록 소망되는 기계적 동력과 관련된 전압을 모터에 전달하도록 가변 속도 드라이브(118)를 제어할 수 있는 제어 수단(119)과 결합된다.

상호접속 수단(108)의 제어 수단(109)과 가변 속도 드라이브(118)의 제어 수단(119)은 특히 차량(120)의 CAN 버스 및 에너지 저장 수단들(104, 106) 각각과 관련된 특징들을 위한 각각의 모니터링 수단(122, 124)과 통신할 수 있다.

차량의 CAN 버스(120)는 저장 수단 이외의 차량의 유닛들과 관련된 데이터, 예를 들어 차량의 속도, 가속 페달 상에서 사용자로부터 입력되는 기계적 명령 등과 관련된 데이터를 획득할 수 있게 한다. 모니터링 수단들(122, 124)은 저장 수단의 충전 상태와 같은 에너지 저장 수단들(104, 106)의 여러 가지 파라미터들과 관련된 상기 모니터링 수단들(122, 124)에 의해 측정되는 데이터를 획득할 수 있게 하거나 혹은 상기 에너지 저장 수단들의 작동 오류를 검출할 수 있게 한다.

따라서, CAN 버스로부터의 그리고 모니터링 수단들로부터의 데이터에 의존하여, 상호접속 수단과 제어기를 예를 들어 다음과 같은 방법으로 가능한 한 정밀하게 제어하는 것이 가능하다.

- 차량이 정차해 있으면, 상호접속 수단을 정차 위치로 이동시키고,

- 슈퍼커패시터 모듈의 충전 레벨이 하한 레벨 미만이면, 상호접속 수단을 배터리를 모터에 연결하는 위치로 이동시키고,

- 반대로, 슈퍼커패시터 모듈의 충전 레벨이 상한 레벨을 초과하면, 상호접속 수단을 슈퍼 커패시터들을 모터에 연결하는 위치로 이동시키고,

- 저장 수단들 둘 다의 충전 레벨이 한계 레벨 아래면, 배터리를 모터에 연결하고, 불필요한 에너지 소비를 제한하기 위하여, 초과되지 아니할 한계 전압이 사용자에 의해 가속 페달을 이용하여 수행되는 요구와 무관하게 결정되도록 가변 속도 드라이브를 제어함.

물론, 저장 수단들 중 하나 또는 둘 다의 충전 레벨이 낮고 저장 수단들 중 하나가 오작동하는 것을 특히 차량의 계기판을 통해 사용자에게 경고하도록, 정보가 위에서 설명한 시스템에 의해 차량의 CAN 버스로 전송될 수 있다는 것에 주목해야 한다.

또한, 차량의 어떤 저장 수단, 적어도 특히 슈퍼커패시터 모듈 및 이와 관련된 연결 수단이 부가의 루프 박스에 배치될 수 있고, 이들이 이 루프 박스로부터 차량에 이미 설치되어 있는 요소들(예를 들어 모터 또는 CAN 버스)에 연결될 수 있다는 것에도 주목해야 한다. 이로 인해 에너지가 채워서 저장하는 부분의 유지보수가 용이해진다.

이제 차량의 정차와 충전을 가능하게 하는 스테이션(200)을 상세하게 설명한다.

스테이션(200)은 적어도 하나의 에너지 공급원과 연결되는데, 본 실시에에서는, 한편으로는 교류로 에너지를 공급하는 도시 송전망과 같은 외부 전력망(300)에 그리고 다른 한편으로는 셀들, 특히 스테이션의 지붕에 또는 스테이션으로부터 소정 거리 떨어져서 위치될 수 있는 태양광발전 패널(400)들에 연결되고, 그리고 에너지를 직류로 공급한다. 보다 단순화된 형태의 스테이션은 이 에너지 공급원들 중 하나, 특히 송전망(300)에만 연결될 수 있다.

또한, 스테이션(200)은 연결 수단들도 포함하는데, 차량의 제1 연결 수단(110)에 접속되는 제3 연결 수단(204) 및 차량의 제2 연결 수단(112)에 접속되는 제4 연결 수단(204)이다. 제3 연결 수단이 신축자재형 암의 단부에 위치되는 경우, 제3 연결 수단은 기본적으로 신축자재형 암과 동일한 높이에 위치되는 커넥터를 포함한다. 다시, 제4 연결 수단(204)의 존재가 필수이지는 않다는 것에 주목하자. 다른 한편으로, 제3 연결 수단의 존재는 차량의 슈퍼커패시터 모듈이 급속 재충전될 수 있게 하기 위해 필요하다.

또한, 스테이션(200)은 스테이션 내에 위치되는 에너지 저장 수단도 포함한다. 특히, 스테이션은 제3 연결 수단에 전기적으로 연결되는 제3 에너지 저장 수단, 즉 슈퍼커패시터 모듈(206) 및 제4 연결 수단(204)에 전기적으로 연결되는 제4 에너지 저장 수단, 즉 배터리(208)를 포함한다.

이에 따라, 스테이션(200)의 슈퍼커패시터 모듈(206)을 (스테이션에 있는 두 개의 연이어서 오는 차량들의 경로들 사이에서) 급속 충전하고 서로 연결되는 제1 연결 수단(110) 및 제3 연결 수단(202)을 통해 스테이션(200)의 슈퍼커패시터 모듈(206)에 연결되는 차량의 추가 슈퍼커패시터 모듈(104)을 재충전하기 위해 상기 모듈(206)을, 일분 이내에, 급속 방전하는 것이 가능하다.

제4 에너지 저장 수단(208)은 선택적이다. 그러나 제4 에너지 저장 수단은 스테이션(200)이 도 2에 도시된 것처럼 상시적으로 이용될 수 없는(태양광발전 패널 종류) 에너지 공급원과 연결되어 있는 경우에 유용하다. 이 경우, 배터리(208)는 태양광발전 패널(400)들의 하류측에 위치되어 패널들에 의해 회수된 에너지가 장기간 저장될 수 있게 한다. 차량이 정차하고 내장 배터리(106)를 재충전하기 위해 제2 연결 수단 및 제4 연결 수단을 통해 연결되면, 스테이션의 배터리에 저장된 에너지가 내장 배터리(106)로 되돌려진다.

차량 내에 위치된 슈터커패시터 모듈(104)을 충전할 수 있게 하는 회로를 이제 구체적으로 설명한다. 이 회로는, 앞에서 이미 설명한 것처럼, 한편으로는 도시 전력망(300)에 드리고 다른 한편으로는 차량이 제1 연결 수단을 통해 접속되도록 구성된 제3 연결 수단에 연결되는 슈퍼커패시터 모듈(206)을 포함한다. 본 실시예의 경우, 회로는, 전력망(300)과의 연결부 하류측에, 교류로 전송되는 전기 에너지를 직류인 전기 에너지로 변환할 수 있는 AC/DC 변환기(210)를 포함한다. 각기 다른 저장 수단들에 저장되는 에너지는 실제로 DC 전류로 저장된다. 바람직하게는, 이 변환기(210)는 에너지가 그 후속 목적지에 관계없이 DC 형태로 바로 이용될 수 있도록 스테이션의 입력부에 위치된다.

내장 슈퍼커패시터 모듈(104)을 충전하기 위한 회로는 도시 전력망으로부터 공급되는 에너지를 회로의 각기 다른 브랜치(branch)들로 보낼 수 있는 상호접속 수단들(212, 214)도 포함한다. 상호접속 수단(212)은, 차량의 내장 슈퍼커패시터 모듈(104)을 충전하도록 구성되고 이에 따라 제3 연결 수단(202)과 연결된 제1 브랜치로 또는 대안적으로 차량의 내장 배터리(106)를 충전하도록 구성되고 이에 따라 제4 연결수단(112)에 연결된 제2 브랜치로 에너지를 보낼 수 있다. 상호접속 수단(214)은 변환기(210)로부터 공급되어 제1 브랜치에서 순환하는 에너지를 제3 연결 수단(202)으로 바로 보내거나 혹은 스테이션의 슈퍼커패시터 모듈(206)로 보낼 수 있다. 또한 상호접속 수단들은 스테이션(200)의 슈퍼커패시터 모듈(206)을 제3 연결 수단(202)과 연결시킬 수 있다.

충전 회로는 스테이션의 슈퍼커패시터 모듈(206)의 출력 전압을 차량의 슈퍼커패시터 모듈(1040에서 요구하는 전압에 맞추기 위해 슈퍼커패시터 모듈(206)과 제3 연결 수단(202) 사이에 개재된 DC/DC 변환기(216)를 더 포함한다. 바람직하게는, 변환기(216)는 단 하나의 변환기로 슈퍼커패시터 모듈로부터 출력되는 에너지 또는 전력망으로부터 바로 공급되는 에너지를 처리할 수 있도록 상호접속 수단(214)과 제3 연결 수단(202) 사이에 위치된다. 이 변환기가 스테이션의 슈퍼커패시터 모듈과 차량의 슈퍼커패시터 모듈 사이에 개재되어야 한다는 것에 주목하자. 또한 이 변환기는 차량에 배치될 수도 있다.

상호접속 수단들(212, 214)은, 이 상호접속 수단들과 통신할 수 있고 스테이션(200)의 각기 다른 저장 수단들(206, 208)을 모니터링하기 위한 수단들(220, 222) 및 스테이션의 연결 수단들(202, 204)과 같은 각기 다른 요소들로부터 올 수 있는 데이터에 따라 이들의 작동을 제어하는 제어 수단(218)에 의해 제어된다. 모니터링 수단들(220, 222)은 저장 수단들의 파라미터들(충전 레벨, 오류 검출)과 관련된 데이터를 획득할 수 있고, 차량과 관련하여 설명한 모니터링 수단들과 유사하다. 연결 수단들에 의해서는 차량의 커넥터가 스테이션의 커넥터에 플러그 접속되는 것 또는 예를 들어 가이드 와이어를 통해 차량으로부터 데이터가 전송되는 것을 간단하게 검출할 수 있다. 이러한 데이터는 관련된 저장 수단이 스테이션에 연결될 때 차량의 저장 수단(104, 106)을 모니터링하기 위한 수단들(122, 124)에 의해 제공되는 것들일 수 있다.

내장 슈퍼커패시터 모듈(104)을 충전하기 위하여, 스테이션은 특히 다음과 같은 방법으로 작동할 수 있다. 스테이션의 제3 연결 수단(202)에서 어떠한 차량의 연결도 검출되지 않으면, 상호접속 수단들(212, 214)은 송전망(300)으로부터 공급되는 에너지가 바로 스테이션의 슈퍼커패시터 모듈(206)로 보내지게 하는 위치에 우선 배치된다. 차량이 스테이션에 연결되면, 제3 연결 수단(202)이 이를 신호하고, 제어 수단(218)이 상호접속 수단(214)에 스테이션의 슈퍼커패시터 모듈(206)에 저장된 에너지를 차량의 슈퍼커패시터 모듈로 전송할 수 있는 위치로 이동하도록 명령한다. 모니터링 수단(220)이 모듈(206)의 충전 레벨이 한계 레벨보다 낮다는 것을 지시할 때, 차량이 여전히 연결되어 있으면(대안적으로, 차량의 슈퍼커패시터 모듈(104)의 충전 레벨이 충전의 완료를 지시하는 상한 레벨보다 낮으면), 제어 수단(218)은 상호접속 수단에 송전망(300)을 연결 수단(202)에 바로 연결할 수 있는 위치로 이동하도록 명령한다.

차량의 배터리를 재충전하기 위한 스테이션 회로의 제2 브랜치를 이제 설명한다. 이미 설명한 것처럼, 이 브랜치는 태양광발전 패널(400)들의 하류측에 있는 배터리(208)를 포함한다. 배터리는 다른 한편으로는 제4 연결 수단(204)에 연결된다. 배터리 충전 회로는 태양광발전 패널들과 배터리 사이에 개재되고 태양광발전 패널들로부터 배터리로의 충전을 최적화할 수 있는 DC/DC 변환기를 특히 포함하는 충전기(224)를 더 포함한다. 충전기(224)는 특히 MPPT(최대 전력점 추종) 방식의 것일 수 있다. 다시 말하면, 충전기는 태양광발전 패널들에 의해 제공되는 전력이 최대가 될 수 있게 요구되는 전압과 배터리로 전송되는 전력이 최대일 수 있게 배터리로 전송될 전압을 검출한다.

또한 차량의 내장 배터리를 충전하기 위한 브랜치는 배터리의 하류측에 있는 상호접속 수단(226)도 포함한다. 이 수단은 배터리(208)와 상호접속 수단(204) 사이에 개재된다. 이 수단은 특히 배터리(208) 또는 송전망(300)을 제4 연결 수단에 연결할 수 있다. 앞에서 설명한 것처럼, 상호접속 수단은 모니터링 수단들(220, 222)로부터 그리고 연결 수단들(202, 204)로부터 획득되는 데이터들로부터 제어 수단(218)에 의해 제어된다.

본 실시예의 경우, 차량이 스테이션에 연결되는 것이 제2 연결 수단과 제4 연결 수단을 통해 검출되면, 제어 수단(218)은 배터리9208)가 차량의 배터리(106)에 전기적으로 연결되도록 상호접속 수단(226)을 제어한다. 모니터링 수단(222)이 배터리의 충전 레벨이 하한 레벨보다 낮다는 것을 지시할 때, 제어 수단(218)은, 제2 연결 수단 및 제4 연결 수단을 통한 차량의 연결이 항상 유효하면, 또는 대안적으로 차량의 배터리(106)의 충전 레벨이 상한 레벨보다 크지 않다는 것을 검출하면, 차량의 배터리(106)가 송전망에 직접 연결되도록 상호접속 수단들(212, 226)을 제어한다. 다시 배터리(208)를 연결 수단에 연결하는 것은 배터리의 충전 레벨이 특정 충전 레벨 위로 다시 올라갈 때 고려될 수 있다.

이 경우에, 스테이션의 배터리(208)와 차량의 배터리(106) 사이에 개재된 충전기(114)가 차량에 위치될 수 있다는 것을 주목하자. 그러나 이는 스테이션에, 특히 상호접속 수단9226)과 제4 연결 수단 사이에 배치되도록 설정될 수 있다.

본 출원의 예에서와 같이 스테이션이 차량의 슈퍼커패시터들을 충전하기 위한 시스템과 차량의 배터리들을 충전하기 위한 시스템 둘 다를 포함하는 경우, 이 시스템들이 서로 완전히 독립적일 수 있고 서로 통신하지 않을 수 있다는 것에도 주목하자.

본 발명에 따른 설비는 다음과 같은 방법으로 작동된다.

- 스테이션에 차량이 존재하지 않으면, 스테이션에 위치된 슈퍼커패시터 모듈(206)이 도시 전력망으로부터 충전되며, 그런 다음 슈퍼커패시터 모듈(206)의 충전 레벨이 한계 레벨보다 높으면 스테이션의 배터리(208) 역시 충전된다.

- 차량이 스테이션에 도착하면, 운전자가 도로에 위치된 시각적 표지 및 선택적으로는 리타더(retarder)들 및/또는 심(shim)에 의해 차량을, 제1 연결 수단(110)을 포함하는 암이 실질적으로 연결 수단(202)을 마주하게 위치되도록 위치시킨다.

- 센서가 암과 마주보는 커넥터(110)의 존재를 파악할 때 그리고 운전자가 명령(예를 들어, 차량의 인터페이스 또는 스테이션에 특유한 별도의 제어 수단을 통해)을 전송할 때 암의 변위가 이루어진다. 그러면 차량의 연결 수단(110)과 스테이션의 연결 수단(202)이 연결된다.

- 연결이 유효해짐에 따라, 스테이션이 이를 검출하고 에너지를 스테이션의 슈퍼커패시터 모듈(206)로부터 차량의 슈퍼커패시터 모듈(104)로 전송하기 위해 상호접속 수단(214)을 제어한다. 우선, 연결이 유효할 때, 차량의 이동(rolling)이 방지된다(이는 예를 들어 제어기(118) 및/또는 상호접속 수단(108)을 제어하는 것에 의해 달성됨). 연결 상태를 알리기 위해 스테이션에서의 또는 차량의 시각적 또는 청각적 신호 표시가 제공될 수도 있다.

- 차량의 슈퍼커패시터 모듈(104)의 한계 레벨이 초과된 것이 검출되고 그리고/또는 운전자로부터의 명령이 있으면(두 조건들은 가중적(cumulative)이거나 혹은 그렇지 않을 수 있음), 차량의 커넥터(110)는 연결 암을 수축시키는 것에 의해 분리된다. 암이 수축되고 이러한 상태가 예를 들어 존재 센서에 의해 검출되면, 차량의 이동이 다시 허용된다. 그런 다음, 위에서 설명한 사이클은 다음 차량이 도달하면 다시 시작될 수 있다.

- 예를 들어 밤에 배터리(106)를 충전하기 위해 차량이 스테이션을 이용할 때, 차량의 커넥터(112)는 스테이션의 커넥터(204)에 연결된다. 커넥터의 존재가 검출되면, 에너지를 도시 전력망(300) 및/또는 저장 수단(208)로부터 차량의 배터리로 전송하기 위한 상호접속 수단(212)으로의 명령이 발생된다. 그러면, 스테이션과 차량 간의 연결이 수동으로 달성된다. 수단들(112, 204) 간의 연결이 이ㄹ루어지면 차량의 이동을 방지하기 위한 수단 역시 제공된다.

도 2에 도시된 설비는 본 발명의 특정 실시예이며, 본 발명은 이 실시예 또는 상세한 설명에서 설명한 대안들에 한정되지 않는다. 다른 대안들도 명백하게 특허청구범위 제1항의 범위에 들어갈 것이다.

Claims (17)

1. 전기 모터(102) 및 전기 에너지를 상기 모터에 공급하기 위하여 모터(102)에 전기적으로 연결되는 내장형 에너지 저장 수단들(104, 106)을 포함하는 전기 차량(100, 100A-100C)에 있어서,
   에너지 저장 수단들이
   - 한편으로는 적어도 한 개의 슈퍼커패시터를 포함하는 제1 에너지 저장 모듈(104), 및
   - 다른 한편으로는 적어도 한 개의 배터리를 포함하는 제2 에너지 저장 모듈(106)을 포함하고,
   제1 에너지 저장 모듈(104)과 제2 에너지 저장 모듈(106)이 병렬인 전기 브랜치들 상에 놓이고,
   차량은, 에너지 저장 수단들(104, 106)과 모터(102) 사이에 배치되고, 전기 브랜치들 둘 다를 모터에 전기적으로 연결할 수 있고, 한 번에 두 전기 브랜치들 중 한 하나만이 모터에 연결되도록 구성되는 상호접속 수단(108)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
2. 선행하는 청구항에 있어서,
   - 제1 저장 모듈(104)을 차량 외부에 위치되는 추가 연결 수단에 연결할 수 있는 제1 연결 수단(110), 및
   - 제2 저장 모듈(104)을 차량 외부에 위치되는 추가 연결 수단에 연결할 수 있는, 제1 연결 수단과 별개인, 제2 연결 수단(112)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
3. 선행하는 청구항에 있어서,
   제1 연결 수단 및/또는 제2 연결 수단(112)과 이에 상응하는 저장 모듈(106) 사이에 개재되는 DC/DC 변환기(116) 및/또는 AC/DC 변환기(114)를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   - 제1 에너지 저장 모듈(104) 및/또는 제2 에너지 저장 수단(106)의 작동, 특히 충전 레벨과 관련된 파라미터들,
   - 차량의 작동, 특히 차량의 속도 또는 모터의 상태와 관련된 파라미터들,
   - 사용자 인터페이스로부터의 신호
   를 포함하는 파라미터들 중 한 개 또는 몇 개에 따라 상호접속 수단(108)을 제어할 수 있는, 상호접속 수단(108) 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
5. 선행하는 청구항에 있어서,
   상호접속 수단 제어 수단이,
   - 제1 저장 모듈(122)을 모니터링하기 위한 수단,
   - 제2 저장 모듈(124)을 모니터링하기 위한 수단,
   - 차량의 다른 유닛들, 특히 차량의 CAN 버스(120)를 모니터링하기 위한 수단을
   포함하는 요소들 중 한 개 또는 몇 개와 통신할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   모터(102)와 에너지 저장 수단들(104, 106) 중 적어도 한 개 사이에, 특히 상호접속 수단(108)과 모터 사이에 개재되는 DC/DC 변환기(118)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
7. 선행하는 청구항에 있어서,
   DC/DC 변환기들(118) 중 상기 변환기 또는 적어도 한 개의 변환기가 가변 속도 드라이브로 작동하고,
   또한, 차량이
   - 제1 에너지 저장 모듈(104) 및/또는 제2 에너지 저장 수단(106)의 작동, 특히 충전 레벨과 관련된 파라미터들,
   - 차량의 작동, 특히 차량의 속도 또는 모터의 상태와 관련된 파라미터들,
   - 사용자 인터페이스로부터의 신호
   를 포함하는 파라미터들 중 한 개 또는 몇 개에 따라 가변 속도 드라이브를 제어하는, 가변 속도 드라이브 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
8. 선행하는 청구항에 있어서,
   가변 속도 드라이브 제어 수단이,
   - 제1 저장 모듈(122)을 모니터링하기 위한 수단,
   - 제2 저장 모듈(124)을 모니터링하기 위한 수단,
   - 차량의 다른 유닛들, 특히 차량의 CAN 버스(120)를 모니터링하기 위한 수단을
   포함하는 요소들 중 한 개 또는 몇 개와 통신할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   저장 수단(104)이, 바람직하게는 차량에 부가된, 차량의 루프 박스에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
10. 수송 설비(10)로서,
    - 제1 저장 모듈(104)을 차량 외부의 전원에 연결하기 위한 연결 수단, 소위 제1 연결 수단을 포함하는, 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 적어도 한 개의 차량(100; 100A-100C), 및
    - 차량의 경로에 배치되어 차량을 재충전하기 위한 적어도 한 개의 스테이션(200; 200A-200D)으로, 이 스테이션 근처에 차량이 정차하도록 구성되고, 적어도 한 개의 에너지 공급원(300, 400)에 연결되고, 차량의 제1 연결 수단(110)에 접속되는 연결 수단, 소위 제3 연결 수단(202)을 포함하고, 에너지 공급원들(300, 400) 중 상기 에너지 공급원 또는 적어도 한 개의 에너지 공급원을 제1 저장 모듈(104)에 전기적으로 연결할 수 있는 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 설비.
11. 선행하는 청구항에 있어서,
    차량의 제1 연결 수단(110)이, 특히 신축자재형이며 차량으로부터 돌출되는 것에 의해 연장될 수 있고, 그 단부에 커넥터를 포함하는 암을 포함하고, 제3 연결 수단(202)은, 암의 단부에 위치된 커넥터와 접속되는 스테이션의 커넥터로, 차량의 커넥터와 스테이션의 커넥터가 서로 접촉될 수 있도록 스테이션에 배치되는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 설비.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    스테이션(200)들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션이, 한편으로는 에너지 공급원들(300, 400) 중 상기 에너지 공급원 또는 적어도 한 개의 에너지 공급원에 전기적으로 연결되고 다른 한편으로는 제3 연결 수단(202)에 전기적으로 연결되는 한 개 또는 몇 개의 슈퍼커패시터들을 포함하는 적어도 한 개의 제3 저장 모듈(206)을 포함하는 에너지 저장 수단들(206, 208)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 설비.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    스테이션(200)들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션이 제3 저장 모듈(206)과 제3 연결 수단(202) 사이에 개재되는 적어도 한 개의 DC/DC 변환기(216)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 설비.
14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    스테이션(200)들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션이 에너지 공급원들 중 상기 에너지 공급원 또는 하나의 에너지 공급원을 형성하는 도시 송전망(300)에 전기적으로 연결되고, 송전망과 제3 연결 수단(202) 사이에, 특히 송전망과 제3 저장 모듈(206) 사이에 개재되는 AC/DC 변환기(210)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 설비.
15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    스테이션(200)들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션이, 제3 연결 수단(202)과 별개이며, 차량의 제2 저장 모듈(106)과 연결되는 차량의 제2 연결 수단(112)과 연결되고, 에너지 공급원들 중 상기 에너지 공급원 또는 하나의 에너지 공급원을 제2 저장 모듈과 연결할 수 있는 제4 연결 수단(204)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 설비.
16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    스테이션(200)들 중 상기 스테이션 또는 적어도 한 개의 스테이션이, 특히 태양광 발전 패널들에 의해 생산되는, 자주식 에너지 공급원과 연결되는 것을 특징으로 하는 수송 설비.
17. 선행하는 청구항에 있어서,
    상기 스테이션(들)이, 자주식 에너지 공급원으로부터 공급되는 에너지를 저장하기 위하여 자주식 에너지 공급원과 연결되고 바람직하게는 스테이션(204)의 제4 연결 수단과 연결되는 적어도 한 개의 배터리를 포함하는 제4 저장 모듈(208)도 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 수송 설비.

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