KR20160075037A - Vehicle guidance system using power charging voltage potential - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량 유도 시스템에 관한 것으로서, 특히 전기로 구동되는 운송수단에서 급전시 발생되는 전위차를 이용하여 차량을 제어하는 차량 유도 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
도 1은 차량의 차선을 유지하도록 제어하는 방법 및 장치에 관한 종래기술(한국공개특허 제2014-0006564호)을 도시한 모습이다. 도 1을 참조하면, 차량용 차선 유지 제어 방법은 기준경로를 미리 설정하고, 설정된 기준경로와 주행경로를 비교한다. 이 경우, 주행경로를 출력하는 데 적용된 차량의 지향각도와, 기준경로를 설정하는데 적용된 차량의 지향각도를 비교해서 지향각도의 위상차의 크기 변화를 통해 차선의 이탈여부를 판단하여 제어한다.1 shows a prior art (Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0006564) relating to a method and apparatus for controlling a lane of a vehicle. Referring to FIG. 1, the vehicle lane holding control method sets a reference path in advance, and compares the reference path and the traveling path. In this case, the directional angle of the vehicle applied to output the traveling route is compared with the directional angle of the vehicle applied to set the reference route, so that whether or not the lane departs from the lane is determined and controlled by changing the magnitude of the phase difference.
이러한 종래기술에 의하면, 기준경로를 미리 설정해야 하고, 차량의 지향각도를 지속적으로 비교 판단해야 하므로 차량의 차선제어가 복잡하며, 다량의 연산을 요구하는 문제점이 있다.According to this conventional technique, since the reference route must be set in advance and the direction angle of the vehicle must be constantly compared and judged, the lane control of the vehicle is complicated and a large amount of calculation is required.
도 2는 종래의 고출력 집전 및 급전 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다. 자기장을 발생시키는 인덕턴스 사이에서는 접촉 없이 전력을 전송할 수 있다는 점에 착안하여 인덕턴스를 집전장치로 가진 운송매체의 이동경로를 따라 급전모듈을 막대(BAR) 형태로 배치하여 연속적인 급전이 가능하도록 구성하고 있다. 기본적인 구성은 급전모듈(110)과 급전모듈(110)에 전력을 공급하는 공통선로(120)를 포함한다. 또한, 배터리(130)와 집전유닛(140)으로 이루어진 집전 장치(150)를 포함한다.2 is a block diagram schematically showing a conventional high-power power collecting and feeding device. It is possible to transmit electric power without contact between the inductances generating the magnetic field, so that the feed module is arranged in the form of a bar (BAR) along the movement path of the transportation medium having the inductance to the current collector, have. The basic configuration includes a
이러한 종래기술에 의하면, 집전유닛(140)은 전력을 변환하는 용도로만 사용되었으며, 급전을 위해 차량의 제어가 필요할 경우 사용자가 수동적으로 조작하거나 별도의 조향장치가 구비되어야 하는 문제점이 있다.According to this conventional technique, the
본 발명은 전기로 구동되는 운송수단에 전자기 유도 원리를 이용하여 무선으로 전력 공급이 가능하고, 급전시 전위차를 이용하여 차량의 자동 제어가 가능한 차량 유도 시스템을 제공하고자 한다.
An object of the present invention is to provide a vehicle guidance system capable of wirelessly supplying electric power to an electrically driven vehicle using an electromagnetic induction principle and capable of automatically controlling a vehicle using a potential difference during power supply.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 운송수단의 이동경로 방향으로 배치되어 자계를 발생시키는 급전모듈; 운송수단에 마련되어 급전모듈에서 발생된 자계를 전계로 변환하는 복수의 집전센서; 및 복수의 집전센서 간 전위차를 측정하여 운송수단이 이동경로를 벗어나지 않도록 운송수단을 제어하는 조향 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power module comprising: a power feeding module disposed in a moving path direction of a transportation means to generate a magnetic field; A plurality of current collecting sensors provided in the transportation means for converting the magnetic field generated in the power feeding module into an electric field; And a steering device for measuring a potential difference between the plurality of current collecting sensors and controlling the transportation means so that the transportation means does not deviate from the movement route.
바람직하게, 집전센서는 MPC 센서로 이루어질 수 있다. 집전센서는 운송수단의 좌측 및 우측에 배치될 수 있다. Preferably, the current collecting sensor may comprise an MPC sensor. The current collecting sensors may be disposed on the left and right sides of the transportation means.
바람직하게, 상기 조향장치는 집전센서의 전위차를 측정하는 측정모듈; 및 측정된 전위차를 이용하여 조향 오차를 판단하는 제어모듈을 포함하고, 측정된 전위차가 작은 구간으로 상기 운송수단이 이동하도록 제어할 수 있다.
Preferably, the steering apparatus includes a measurement module for measuring a potential difference of the current collecting sensor; And a control module for determining a steering error by using the measured potential difference, and can control the transportation means to move to a region where the measured potential difference is small.
본 발명에 따르면, 전기로 구동되는 운송수단에 전력공급이 가능하며 운송수단이 이동경로를 벗어나지 않도록 제어할 수 있는 이점이 있다.
According to the present invention, there is an advantage that electric power can be supplied to the electrically driven transportation means and the transportation means can be controlled not to depart from the movement route.
도 1은 차량의 차선을 유지하도록 제어하는 방법 및 장치에 관한 종래기술을 도시한 모습이다.
도 2는 고출력 집전 및 급전 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 유도 시스템을 나타낸 모습이다.
도 4는 급전모듈과 픽업간 이격에 따른 충전효율을 나타낸 모습이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 운송수단의 제어 모습을 나타낸다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a prior art method and apparatus for controlling a lane of a vehicle to be maintained. Fig.
Fig. 2 is a block diagram schematically showing a high-power collector and a power supply device.
3 is a view illustrating a vehicle guidance system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a charging efficiency according to the distance between the power feeding module and the pickup.
5 shows a control of the transportation means according to the embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the exemplary embodiments. Like reference numerals in the drawings denote members performing substantially the same function.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.The objects and effects of the present invention can be understood or clarified naturally by the following description, and the purpose and effect of the present invention are not limited by the following description.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 유도 시스템을 나타낸 모습이다. 도 3을 참조하면, 차량 유도 시스템은 급전모듈(10), 전력공급선로(50), 집전센서(30) 및 조향장치(70)를 포함하여 구성될 수 있다.3 is a view illustrating a vehicle guidance system according to an embodiment of the present invention. 3, the vehicle guidance system may include a
급전모듈(10)은 운송수단(3)의 이동경로 방향으로 신장된 급전레일(5)에 배치될 수 있다. 급전모듈(10)은 급전레일(5)의 내부에 배치되고, 지면 위 방향으로 자계를 발생시킬 수 있다. The
전력공급선로(50)는 외부로부터 교류전원을 인가받을 수 있다. 급전모듈(10)은 하나 이상의 급전 세그먼트로 이루어질 수 있다. 급전 세그먼트는 전력공급선로(50)로부터 제공되는 교류전원으로 자기장을 형성하는 급전선, 하나 이상의 커패시터, 급전코어를 포함하여 이루어질 수 있다. 급전모듈(10)은 무선충전 급전선 주위에 인가전압의 크기에 비례하고 급전선으로부터의 거리의 제곱에 반비례하는 자장을 형성시킬 수 있다. The
급전 세그먼트는 급전레일(5)의 지면 위 방향으로 자속을 발생시킬 수 있다. 급전 세그먼트는 급전레일(5) 위를 주행하는 전기자동차 또는 전기열차에 장착된 집전장치에 충전전력을 제공할 수 있는 수단을 의미한다.The power feeding segment can generate a magnetic flux in the direction above the ground of the
급전모듈(10)에서 발생한 자속은 집전센서(30)로 쇄교하여 전압을 유도할 수 있다. 집전센서(30)의 유도전압은 급전선에서 출력되는 전압에 따라 그 형태가 다르게 나타날 수 있다. 급전선으로부터 유도되어지는 자기장의 크기는 다음의 Bio-Savart의 법칙에 따라 거리의 제곱에 반비례하게 된다.The magnetic flux generated in the
여기서 B는 자속밀도, mu _{0는 진공투자율, 은 r의 방향의 단위벡터, r은 급전선에서 떨어진 거리[m] , 는 도선에 흐르는 전류[A]를 의미한다.Where B is the magnetic flux density, mu _ {0 is the vacuum permeability, Is the unit vector in the direction of r, r is the distance [m] away from the feed line, Means the current [A] flowing in the conductor.
집전센서(30)는 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 집전센서(30)는 운송수단(3)에 마련되어 급전모듈(10)에서 발생된 자계를 전계로 변환할 수 있다. 본 발명에 따른 집전센서(30)는 무선충전 효율을 극대화하고, 상대 위치를 검출할 수 있어야 한다. 본 실시 예로 집전센서(30)는 MPC(Magnetic Pick-up Coil) 센서(30(a), 30(b))로 이루어질 수 있다. MPC 센서(30(a), 30(b))는 전자석의 자기장을 이용하여 유도기전력을 생성할 수 있다. 유도기전력은 전자기 유도에 의해 생성될 수 있다.The
MPC 센서(30(a), 30(b))의 원리는 변압기의 원리와 같다. 급전모듈(10)로부터 발생된 자계에 MPC 센서(30(a), 30(b))를 근접시키면 내부의 코일에 상호 유도 작용에 의하여 같은 주파수의 교류전압이 발생하게 된다. 이 유도전압의 크기는 급전선까지의 거리의 제곱에 반비례하게 된다. 유도된 교류전압은 조향장치(70)에 전달되어 증폭, 필터, A/D변환을 통해 운송수단(3)의 상대 위치가 검출될 수 있다. The principle of the MPC sensors 30 (a), 30 (b) is the same as that of the transformer. When the MPC sensors 30 (a) and 30 (b) are brought close to the magnetic field generated from the
MPC 센서(30(a), 30(b))는 하나 이상 구비될 수 있다. MPC 센서(30(a), 30(b))는 운송수단(3)의 앞 범퍼의 좌측(30(a)) 및 우측(30(b))에 하나씩 배치될 수 있다. MPC 센서(30(a), 30(b))는 운송수단(3)의 뒷 범퍼의 좌측(30(a)) 및 우측(30(b))에 하나씩 배치될 수 있다. MPC 센서(30(a), 30(b))는 운송수단(3)이 경로에서 벗어나는지 판단할 수 있도록 운송수단(3)으로부터 같은 간격으로 좌측 및 우측에 배치되는 것이 바람직하다.One or more MPC sensors 30 (a), 30 (b) may be provided. The MPC sensors 30 (a) and 30 (b) may be disposed one on the left side 30 (a) and on the right side 30 (b) of the front bumper of the
전기로 구동되는 운송수단(3)은 급전모듈(10)과 집전센서(30)에 의해서 비접촉 무선충전이 가능하다. 운송수단(3)으로는 전기 자동차, 전동차 등이 될 수 있다.The electrically-driven transportation means 3 can be charged in a non-contact wireless manner by the
조향장치(70)는 복수의 집전센서(30) 간 전위차를 측정하여 상기 운송수단이 이동경로를 벗어나지 않도록 상기 운송수단을 제어할 수 있다. 조향장치(70)는 집전센서(30)의 전위차를 측정하는 측정모듈(701) 및 측정된 전위차를 이용하여 조향 오차를 판단하는 제어모듈(703)을 포함할 수 있다. 조향장치(70)는 집전센서(30)로부터 측정된 전위차가 작은 구간으로 운송수단(3)이 이동하도록 제어할 수 있다.The
측정모듈(701)은 집전센서(30)와 전기적으로 연결될 수 있다. 측정모듈(701)은 운송수단(3)의 좌측에 배치된 제1 집전센서(30(a))와 우측에 배치된 제2 집전센서(30(b))의 전압을 비교하여 전위차를 측정할 수 있다. 측정모듈(701)은 집전센서(30)의 전압을 신호처리하기 위하여 증폭기, 필터, A/D변환기를 구비할 수 있다. The
집전센서(30)로서, 두 개의 MPC 센서(30(a), 30(b))를 이용하여 운송수단(3)의 급전시 픽업부 위치에 따라 측정된 전위차는 다음과 같다.
The potential difference measured according to the position of the pick-up portion during power feeding of the transportation means 3 using the two MPC sensors 30 (a) and 30 (b) as the
실험례 1 : 급전모듈(10)과 픽업부 일치Experiment 1: Matching of the
급전모듈(10)과 집전되는 픽업부가 일치할 경우 충전효율과 이 때의 MPC 센서(30(a), 30(b))의 출력 신호에 관한 실험을 실시하였다. 운송수단(3)의 좌측 및 우측에 MPC 센서(30(a), 30(b))를 140cm 간격으로 배치하였다. 급전모듈(10)과 집전되는 픽업부가 일치하는 경우, 제1 MPC 센서(30(a))는 1.013V, 제2 MPC 센서(30(b))는 1.000V가 측정되었다. 운송수단(3)은 급전레일(3)의 중앙에 위치하였으며 충전값은 82.9kW로 측정되었다.When the
실험례 1의 결과Results of
실험례Experimental Example
2 : 2 :
급전모듈(10)에서In the
급전모듈(10)과 집전되는 픽업부가 우측으로 20cm 이격될 경우 충전효율과 이때의 MPC 센서(30(a), 30(b))의 출력 신호에 관한 실험을 실시하였다. 운송수단(3)의 좌측 및 우측에 MPC 센서(30(a), 30(b))를 140cm 간격으로 배치하였다.When the pick-up section that is collecting with the
측정 결과 급전모듈(10)과 집전되는 픽업부가 우측으로 20cm 이격될 경우, 제1 MPC 센서(30(a))는 1.601V, 제2 MPC 센서(30(b))는 1.137V가 측정되었다. 운송수단(3)은 급전레일(3)의 중앙으로부터 우측으로 20cm 이격되어 위치하였으며 충전값은 78.7kW로 측정되었다. The first MPC sensor 30 (a) was measured at 1.601 V and the second MPC sensor 30 (b) was measured at 1.137 V when the measurement result is that the pick-up unit that is collecting the
실험례 2의 결과Results of Experiment 2
실험 결과 운송수단(3)이 급전모듈(10)로부터 20cm 이격된 경우가 운송수단(3)이 급전모듈(10)의 중앙에 위치했을 경우에 비해 충전 효율이 약 4~5% 감소하는 것으로 나타났다.As a result of the experiment, the case where the transportation means 3 is spaced by 20 cm from the
실험례 3 : 급전모듈(10)에서 운송수단(3)이 우측으로 30cm 이격될 경우Experimental Example 3: In the case where the transportation means 3 is spaced 30 cm to the right in the
급전모듈(10)과 집전되는 픽업부가 우측으로 30cm 이격될 경우 충전효율과 이때의 MPC 센서(30(a), 30(b))의 출력 신호에 관한 실험을 실시하였다. 운송수단(3)의 좌측 및 우측에 MPC 센서(30(a), 30(b))를 140cm 간격으로 배치하였다.When the pick-up section that is collecting with the
측정 결과 급전모듈(10)과 집전되는 픽업부가 우측으로 30cm 이격될 경우, 제1 MPC 센서(30(a))는 1.165V, 제2 MPC 센서(30(b))는 0.097V가 측정되었다. 운송수단(3)은 급전레일(3)의 중앙으로부터 우측으로 30cm 이격되어 위치하였으며 충전값은 0.065kW로 측정되었다.As a result of the measurement, when the pick-up section to be collected with the
실험례 3의 결과Results of
실험 결과 운송수단(3)이 급전모듈(10)로부터 30cm 이격된 경우 충전효율은 0%에 가까운 것으로 나타났다. As a result of the experiment, when the transportation means (3) is separated from the power supply module (10) by 30 cm, the charging efficiency is close to 0%.
실험결과를 종합하면 급전모듈(10)로부터 픽업이 20cm 이탈할 경우 최대 5%의 충전효율 감소가 나타났다. 급전모듈(10)로부터 픽업이 30cm 이탈할 경우는 전기로 구동되는 운송수단(3)의 충전이 되지 않는 것으로 나타났다. 헤아려보면 운송수단(3)의 좌우 편차의 문제가 충전효율에 중요한 요소로 작용함을 이해할 수 있다. According to the experimental results, when the
도 4는 급전모듈과 픽업간 이격에 따른 충전효율을 나타낸 모습이다. 도 4를 참조하면, 전력계통에서 약 100kW로 출력이 발생할 시 75kW이상 차량이 전력을 공급받는 것을 안정적 구간으로 설정할 경우 도 4와 같이 약 21cm까지는 안정적으로 전력을 공급받는 것으로 나타났다. 실험례에 따라 측정모듈(701)이 측정한 집전센서(30)의 전위차에 따른 충전효율은 [표 1]과 같다. 4 is a view showing a charging efficiency according to the distance between the power feeding module and the pickup. Referring to FIG. 4, when the output of the power system is about 100 kW, when the vehicle is supplied with a power of more than 75 kW, the power is supplied stably to about 21 cm as shown in FIG. The charging efficiency according to the potential difference of the
(전위차= 제1 MPC 센서(30(a)) 전압 - 제2 MPC 센서(30(b)) 전압)(Potential difference = first MPC sensor 30 (a) voltage-second MPC sensor 30 (b) voltage)
[표 1]을 참조하면 집전센서(30) 간 전위차가 0V 초과 0.7V 이내의 경우 충전효율이 뛰어난 것으로 나타났다. Referring to Table 1, when the potential difference between the
제어모듈(703)은 측정모듈(701)에서 측정된 전위차를 이용하여 운송수단(3)의 조향 오차를 판단할 수 있다. 즉, 제어모듈(703)은 측정된 집전센서(30)의 전위차가 0V에 가까운 경우 운송수단(3)이 급전레일(5)의 중앙에 위치한 것으로 판단할 수 있다. 제어모듈(703)은 측정된 집전센서(30)의 전위차가 0.7V를 초과하게 되는 경우 운송수단(3)이 급전레일(5)로부터 약 21cm 이격되고 있는 것으로 판단할 수 있다. 제어모듈(703)은 측정모듈(701)에서 측정된 전위차가 작은 구간으로 운송수단(3)을 유도할 수 있도록 제어할 수 있다. The
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 운송수단의 제어 모습을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 운송수단(3)이 급전레일(5)의 중앙으로부터 경로가 벗어나게 될 경우, 제1 MPC 센서의 전압(V1)과 제2 MPC 센서의 전압(V2) 간 전위차가 발생하게 된다. V1 전압 및 V2 전압은 측정모듈(701)에서 신호 처리되어 측정될 수 있다. 측정된 전위차로부터 제어모듈(703)은 운송수단(3)의 경로 오차를 파악할 수 있다. 제어모듈(703)은 파악된 경로 오차를 보정하여 운송수단(3)이 급전레일(5)의 중앙 경로를 유지하도록 제어할 수 있다.5 shows a control of the transportation means according to the embodiment of the present invention. 5, when the conveying
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. will be. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by all changes or modifications derived from the scope of the appended claims and equivalents of the following claims.
1: 차량 유도 시스템
3: 운송수단
5: 급전레일
10: 급전모듈
30: 집전센서
50: 전력공급선로
70: 조향장치
701: 측정모듈
703: 제어모듈1: Vehicle guidance system
3: Transportation
5: Feed rail
10: Feed module
30: Current collecting sensor
50: Power supply line
70: Steering device
701: Measurement module
703: Control module
Claims (4)
상기 운송수단에 마련되어 상기 급전모듈에서 발생된 자계를 전계로 변환하는 복수의 집전센서; 및
상기 복수의 집전센서 간 전위차를 측정하여 상기 운송수단이 이동경로를 벗어나지 않도록 상기 운송수단을 제어하는 조향 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 유도 시스템.
A feed module disposed in the direction of travel of the transportation means to generate a magnetic field;
A plurality of current collecting sensors provided in the conveying unit and converting the magnetic field generated in the power feeding module into an electric field; And
And a steering device for measuring a potential difference between the plurality of current collecting sensors and controlling the transportation means so that the transportation means does not deviate from the movement route.
상기 집전센서는 MPC(Magnetic Pick-up Coil) 센서인 것을 특징으로 하는 차량 유도 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the current collecting sensor is an MPC (Magnetic Pick-up Coil) sensor.
상기 집전센서는 상기 운송수단의 좌측 및 우측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 유도 시스템.
The method according to claim 1,
And said current collecting sensor is disposed on the left and right sides of said transportation means.
상기 집전센서의 전위차를 측정하는 측정모듈; 및
상기 측정된 전위차를 이용하여 운송수단의 조향 오차를 판단하는 제어모듈을 포함하고,
상기 측정된 전위차가 작은 구간으로 상기 운송수단이 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 유도 시스템.
The steering apparatus according to claim 1,
A measurement module for measuring a potential difference of the current sensor; And
And a control module for determining a steering error of the transportation means using the measured potential difference,
And controls the transportation means to move to a section where the measured potential difference is small.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140184473A KR101729159B1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Vehicle guidance system using power charging voltage potential |
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