KR20230113550A - 차량을 충전 스테이션에 전기적으로 연결하기 위한 급속 충전 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량과 고정식 충전 스테이션 사이에 전기 전도성 연결을 형성하기 위한 전기 구동 차량, 특히 전기 버스 등을 위한 급속 충전 시스템이다. 급속 충전 시스템은 접촉 디바이스, 충전 접촉 디바이스(10) 및 포지셔닝 디바이스를 구비한다. 접촉 디바이스 또는 충전 접촉 디바이스는 차량 상에 배치된다. 충전 접촉 디바이스는 접촉 위치에서 접촉 디바이스에 전기적으로 연결될 수 있다. 접촉 디바이스는 충전 접촉 디바이스에 대해 종방향 및/또는 횡방향으로 위치되고, 포지셔닝 디바이스에 의해 접촉 위치로 이동된다. 충전 접촉 디바이스는 충전 접촉 요소(13)를 포함하는 충전-접촉-요소 캐리어(12)를 구비하고, 충전-접촉-요소 캐리어는 차량의 이동 방향으로 배치된 세로 레일로서 형성된다. 각각의 충전 접촉 요소는 스트립형 충전 접촉 표면(29)을 형성하고, 접촉 디바이스는 접촉 요소를 포함하는 접촉 요소 캐리어를 구비하며, 각각의 접촉 요소는 충전 접촉 표면보다 더 작은 접촉 표면을 형성한다. 접촉 요소는 접촉 위치에서 각각의 접촉 쌍을 형성하기 위해 충전 접촉 요소에 전기적으로 연결될 수 있다. 충전 접촉 디바이스는 충전 접촉 요소의 온도를 제어할 수 있는 가열 디바이스(35)를 구비한다.
Description
본 발명은 전기 구동 차량 특히, 전기 버스 등과 같은 차량들을 위한 급속 충전 시스템, 및 접촉 디바이스, 충전 접촉 디바이스 및 포지셔닝 디바이스를 통해 차량과 정지된 충전 스테이션 사이의 전기전도성 연결을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 접촉 디바이스 또는 충전 접촉 디바이스는 차량 상에 배치되고, 충전 접촉 디바이스는 접촉 위치에서 접촉 디바이스에 전기적으로 연결될 수 있고, 접촉 디바이스는 충전 접촉 디바이스에 대해 종방향 및/또는 횡방향으로 위치되어 있고 포지셔닝 디바이스에 의해 접촉 위치로 이동되고, 충전 접촉 디바이스는 충전 접촉 요소들를 포함하는 충전-접촉-요소 캐리어를 구비하고, 충전-접촉-요소 캐리어는 차량의 이동 방향에 배치된 종방향 레일로서 형성되어 있고, 각각의 충전 접촉 요소는 스트립형 충전 접촉 표면을 형성하고, 접촉 디바이스는 접촉 요소들을 포함하는 접촉 요소 캐리어를 구비하고, 각각의 접촉 요소는 충전 접촉 표면보다 더 작은 접촉 표면을 형성하고, 접촉 요소들은 접촉 위치에서 각각의 접촉 쌍을 형성하기 위해 충전 접촉 요소에 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 종류의 급속 충전 시스템 및 방법은 최신 기술로 알려져 있으며 일반적으로 버스 정류장 또는 정지 지점에서 전기 구동 차량을 신속하게 충전하기 위해 사용된다. 따라서, 버스와 같이 지역 교통에 사용되는 전기 구동 차량은 해당 버스 정류장에서 전기 에너지를 연속적으로 공급받을 수 있다.
DE 10 2015 219 438 A1 및 WO 2015/01887 A1로부터, 지붕형 충전 접촉 디바이스가 상응하게 설계된 접촉 디바이스에 전기적으로 연결되는 고속 충전 시스템이 알려져 있다. 충전 접촉 디바이스는 도체 스트립 방식으로 구현되고 차량의 이동 방향으로 연장하도록 배치된 충전 접촉 요소들을 구비한다. 접촉 디바이스의 접촉 요소들은 볼트처럼 형성되고 접촉 위치에 있을 때 도체 스트립과 점상(punctiform) 접촉을 실현한다. 접촉 디바이스는 차량의 이동 방향에 직교하는 수직 방향으로 충전 접촉 디바이스 속으로 삽입되기 때문에 접촉 위치에 정확하게 도달하는 것이 가능하다.
최신 기술로부터 알려진 급속 충전 시스템을 이용하면, 심지어 충전 프로세스 중에도 바람직하지 않은 조건들이 접촉 요소와 충전 접촉 요소 사이에 전기 아크를 유발할 수 있다. 예를 들어, 충전 프로세스 중에 전기 버스가 이동하면, 예를 들어 승객이 버스에서 내리고 달 때, 접촉 요소와 충전 접촉 요소 사이의 상대적인 이동이 발생할 수 있다. 접촉 표면 또는 충전 접촉 표면이 상대적으로 높은 전기 저항이면, 전기 아크가 발생할 수 있다. 또한, 예를 들어 차량과 충전 스테이션 사이의 신호 접촉 및/또는 데이터 라인을 통해 이루어질 수 있는 통신이 중단되는 경우, 충전 프로세스가 중단되거나 의도된 방식으로 시작되지 않을 수 있다. 경험에 따르면 이러한 종류의 영향은 습한 날씨 조건에서 점점 더 많이 발생한다. 특히, 크리핑(creeping) 전류가 발생할 수 있고 이것은 충전 과정을 방해하고 전기 아크의 형성을 촉진할 수도 있다. 전기 아크는 충전 접촉 요소들과 접촉 요소를 상대적으로 빨리 마모되게 하키므로 결과적으로 이들은 교체되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량의 비용 효율적인 작동 및 안전한 접촉을 가능하게 하는 차량과 충전 스테이션 사이의 전기전도성 연결을 형성하기 위한 급속 충전 시스템 및 방법을 제안하는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징을 가진 급속 충전 시스템 및 청구항 23의 특징을 가진 방법에 의해 달성된다.
전기 구동 차량, 특히 전기 버스 등에서 차량과 고정된 충전 스테이션 사이에 전기전도성 연결을 형성하기 위한 본 발명에 따른 급속 충전 시스템은, 접촉 디바이스, 충전 접촉 디바이스 및 포지셔닝 디바이스를 구비하고, 접촉 디바이스 또는 충전 접촉 디바이스는 차량 상에 배치되고, 충전 접촉 디바이스는 접촉 위치에서 접촉 디바이스에 전기적으로 연결될 수 있고, 접촉 디바이스는 충전 접촉 디바이스에 대해 종방향 및/또는 횡방향으로 위치되고 포지셔닝 디바이스에 의해 접촉 위치로 이동되고, 충전 접촉 디바이스는 충전 접촉 요소들을 포함하는 충전-접촉-요소 캐리어를 구비하고, 충전-접촉-요소 캐리어는 차량의 이동 방향으로 배치된 종방향 레일로서 형성되고, 각각의 충전 접촉 요소는 스트립형 충전 접촉 표면을 형성하고, 접촉 디바이스는 접촉 요소들을 포함하는 접촉 요소 캐리어를 구비하며, 각각의 접촉 요소는 충전 접촉 표면보다 더 작은 접촉 표면을 형성하고, 접촉 요소들은 접촉 위치에서 각각의 접촉 쌍을 형성하기 위해 충전 접촉 요소에 전기적으로 연결가능하고, 충전 접촉 디바이스는 충전 접촉 요소들의 온도를 제어할 수 있는 가열 디바이스를 구비한다.
따라서, 본 발명에 따른 급속 충전 시스템은 충전-접촉-요소 캐리어의 세로축의 방향으로 서로 평행하게 배치된 도체 스트립들로서 형성된 충전 접촉 요소들을 구비한다. 충전 접촉 디바이스가 가열 디바이스를 구비하기 때문에, 가열 디바이스에 의해 충전 접촉 요소들의 온도 제어 및/또는 가열이 가능하다. 가열 디바이스를 통해 충전 접촉 요소의 온도만 제어할 수 있다. 충전 접촉 디바이스의 다른 컴포넌트들의 가열은 필요하지 않으며 상대적으로 더 높은 에너지 소비를 초래한다. 충전 접촉 요소들의 온도가 가열 디바이스에 의해 제어될 수 있기 때문에, 충전 접촉 디바이스 상에 및/또는 충전 접촉 요소들 상에 직접 서리, 얼음, 눈 등이 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 충전 접촉 요소들 상의 물 또는 습기의 증발도 촉진된다. 경험에 따르면 특정의 기상 조건에서, 충전 프로세스를 중단하지 않으면서 전기 아크와 안전한 접촉이 이러한 방식으로 보장될 수 있다.
포지셔닝 디바이스는 접촉 요소 캐리어가 충전 접촉 요소에 대해 적어도 수직 방향으로 포지셔닝될 수 있도록 하는 팬터그래프(pantograph) 또는 로커(rocker)를 구비할 수 있고, 접촉 디바이스는 차량 또는 충전 스테이션 상에 배치된다. 로커의 경우, 충전 접촉 디바이스에 대해 접촉 요소 캐리어를 안정화시키고 및/또는 각각의 방향으로 그것을 배치하는 부가적인 연결 디바이스(linkage)가 제공될 수 있다. 팬터그래프 또는 로커 및/또는 상응하는 기계 드라이브(mechanical drive)는 특히 간단하고 비용 효율적으로 생산될 수 있다. 부가적으로, 포지셔닝 디바이스는 또한 접촉 요소 캐리어가 충전 접촉 디바이스에 대해 또는 차량의 이동 방향에 대해 횡방향으로 위치될 수 있는 횡방향 가이드를 구비할 수 있다. 횡방향 가이드는 차량 또는 팬터그래프 또는 포지셔닝 디바이스의 로커 상에 배치될 수 있다. 두 가지 경우 모두, 포지셔닝 디바이스 및/또는 포지셔닝 디바이스 상에 배치된 접촉 요소 캐리어는 차량의 이동 방향에 대해 횡방향으로 변위가능하다. 이러한 변위가능성은 예를 들어, 이동 방향을 가로지르는 버스 정류장에서 차량의 잘못된 포지셔닝을 보상할 수 있게 한다. 또한, 사람들이 차량에 타고 내릴때 차량의 일측 하강에 기인하는 가능한 차량 이동은 접촉 요소 캐리어가 충전 접촉 디바이스에 대해 횡방향으로 변위될 수 없는 방식으로 보상될 수 있다. 예를 들어, 접촉 디바이스는 접촉 요소 캐리어가 차량 지붕에서 시작하여 충전 접촉 디바이스로 그리고 포지셔닝 디바이스에 의해 뒤로 이동될 수 있도록 차량 지붕에 배치될 수 있다. 대안적으로, 접촉 디바이스는 충전 스테이션 상에 배치될 수 있고, 그러면 접촉 요소 캐리어는 버스 정류장의 폴(pole) 또는 다리(bridge)와 같은 캐리어로부터 충전 접촉 디바이스를 가진 차량 루프를 향해 뒤로 이동된다.
가열 디바이스는 충전 접촉 요소 상에 배치되는 전기 가열 요소를 구비할 수 있다. 전기 가열 요소는 예를 들어, 저항 가열 요소일 수 있다. 가열 요소는 전기 절연체를 가질 수 있고 충전 접촉 요소 상에 직접 배치되거나 그것에 직접 접할 수 있다. 따라서, 충전 접촉 요소를 가열하기 위해 비교적 적은 양의 전기 에너지가 필요하고 항상 충전 접촉 요소를 신속하고 효과적으로 가열시킬 수 있다.
가열 요소는 각각의 충전 접촉 요소 상에 배치될 수 있고, 가열 요소는 바람직하게 충전 접촉 요소의 전체 길이에 걸쳐 연장한다. 충전 접촉 디바이스는 다수의 충전 접촉 요소들을 구비하므로, 각각의 충전 접촉 요소는 하나의 가열 요소에 의해 가열될 수 있다. 각각의 가열 요소는 충전 접촉 요소의 각각의 디자인에 맞게 조정될 수 있다. 가열 요소가 충전 접촉 요소의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 경우, 가열 요소의 온도도 전체 길이에 걸쳐 제어될 수 있다.
가열 요소는 충전 접촉 표면으로부터 멀리 향하는 충전 접촉 요소의 후방 사이드 상에 접하는 열 전도체일 수 있다. 열 전도체는 기본적으로 원형 또는 스트랩 형상의 단면을 가진 전도체의 방식으로 형성될 수 있다. 열 전도체가 충전 접촉 요소의 후방 사이드 상에 직접 맞닿기 때문에, 열 전도체는 환경적인 영향으로부터 보호되는 동시에 충전 접촉 요소를 직접 가열한다.
가열 요소는 바람직하게 230V 교류 또는 24V 직류의 저전압에서 작동하도록 설계될 수 있다. 이러한 저전압은 일반적이며 충전 스테이션에서 정기적으로 제공되기 때문에, 가열 요소를 작동하기 위한 특별한 전압 변환이 불필요하다. 가열 요소는 예를 들어, 간단한 스위치 소자를 사용하여 켜고 끌 수도 있다. 이러한 방식으로, 가열 디바이스는 특히 간단하게 형성될 수 있다.
충전 접촉 요소는 금속 스트립에 의해 형성될 수 있다. 금속 스트립은 비교적 평평한 단면을 가질 수 있다. 금속 스트립은 세로 방향 및/또는 본질적으로 차량의 이동 방향에 상응하는 가로 방향으로 배치될 수 있는 도체 스트립을 형성할 수 있다. 예를 들어, 충전 접촉 요소는 차량이 버스 정류장의 영역 내에서 정지할 수 있도록 길이가 1미터 이상일 수 있다. 따라서, 충전 접촉 요소는 접촉 요소들을 위해 비교적 큰 접촉가능한 표면을 형성할 수 있다. 예를 들어, 금속 스트립은 반제품을 충전 접촉 요소로서 사용하여 쉽게 생산될 수도 있다.
금속 스트립은 스크류 연결에 의해 충전-접촉-요소 캐리어 상에 장착될 수 있고, 나사산(thread) 볼트들이 금속 스트립 상에 배치되어 충전-접촉-요소 캐리어 내의 통로 개구들을 통과한다. 스크류 연결을 통해 금속 스트립을 충전-접촉-요소 캐리어의 본체 상에 장착하면, 예를 들어 충전 접촉 요소들이 손상되는 경우 특히 간단하게 교체될 수 있다. 금속 스트립은 구리, 알루미늄 또는 비슷한 합금으로 만들 수 있다. 나사산 볼트는 금속 스트립 속으로 스크류 결합되거나 맞대기 용접으로 부착될 수 있다. 나사산 볼트가 안내되는 통로 개구들은 충전-접촉-요소 캐리어의 본체 내에 형성될 수 있다. 충전 접촉 요소 또는 금속 스트립은 간단한 방식으로 나사산 볼트 상의 너트에 의해 본체에 간단히 스크류 결합될 수 있다. 원칙적으로, 본체 상에 금속 스트립을 체결하기 위해 스크류를 사용하는 것도 가능하다. 따라서, 유리하게, 금속 스트립은 접착제 없이 부착될 수 있으므로 교체가 상당히 용이하다.
금속 스트립의 대향하는 끝단들은 충전 접촉 표면에 대해 횡방향으로 뻗을 수 있고 충전-접촉-요소 캐리어의 통로 개구를 통과할 수 있으며, 적어도 하나의 끝단은 충전 스테이션의 케이블에 연결된다. 따라서, 끝단들은 예를 들어, 충전 접촉 표면에 대해 직각으로 연장되도록 굴곡될 수 있다. 충전 접촉 요소를 장착할 때, 끝단들은 통로 개구를 통과하여 충전-접촉-요소 캐리어의 본체 속으로 삽입될 수 있고 이러한 방식으로 그것을 통과하여 안내될 수 있다. 충전 스테이션의 케이블은 적어도 하나의 끝단에 직접 연결될 수 있고, 그러면 상기 케이블은 충전 접촉 요소를 충전 스테이션 또는 전원에 직접 연결한다.
각각의 충전 접촉 요소는 충전-접촉-요소 캐리어 내에 형성된 하나의 수용 그루브 속으로 삽입될 수 있고, 그러면 충전 접촉 표면은 접촉 요소 캐리어를 향하는 충전-접촉-요소 캐리어의 표면과 동일 평면을 형성하게 된다. 충전-접촉-요소 캐리어의 표면은 접촉 요소가 표면을 따라 미끄러질 수 있도록 상당한 중단 없이 적어도 부분적으로 형성된다. 수용 그루브는 단면에 대해 충전 접촉 요소의 높이와 폭에 본질적으로 대응하는 깊이와 폭을 가진다.
수용 그루브의 바닥에는 가열 요소가 삽입될 수 있는 그루브가 형성될 수 있다. 수용 그루브의 바닥 내에 형성된 그루브는 그루브 자체보다 더 좁을 수 있어서 충전 접촉 요소가 수용 그루브의 바닥 상에 맞닿아서 충전-접촉-요소 캐리어의 표면에 대해 안전하게 포지셔닝된다. 그루브는 가열 요소가 그 안에 포지셔닝되고 본질적으로 그루브를 채우도록 설계될 수 있다. 따라서, 가열 요소가 충전 접촉 요소에 가능한 한 단단히 접하게 할 수 있다. 또한, 가열 요소를 특히 간단하게 장착할 수 있다.
그루브는 충전 접촉 요소의 세로축에 대해 평행, 사행형 및/또는 나선형으로 연장할 수 있다. 가열 요소가 특히 얇은 경우, 가열 요소와 충전 접촉 요소 사이에 큰 접촉 표면이 형성될 수 있다.
접촉 요소 캐리어에 대면하는 충전-접촉-요소 캐리어의 표면 내의 2개의 충전 접촉 요소들 사이에 노치(notch)가 형성될 수 있다. 노치는 그루브 방식으로 형성될 수 있고 충전 접촉 요소들의 세로축에 평행하게 연장할 수 있다. 노치는 충전 접촉 요소들 사이의 충전-접촉-요소 캐리어의 표면을 증가시킬 수 있으므로, 충전 접촉 요소들 사이에서 의도하지 않은 크리핑 전류가 형성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 특히 응집성 수막(coherent water film) 또는 수망(water net)이 표면에 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 종류의 2개 이상의 노치들이 2개의 충전 접촉 요소들 사이에 형성되는 것도 가능하다. 또한, 각 경우 모든 충전 접촉 요소들 사이에 다수의 노치들이 형성될 수 있다.
충전-접촉-요소 캐리어는 유전체(dielectric) 플라스틱 재료 또는 복합 재료로 제조되고 바람직하게 일체형으로 형성되는 본체를 가질 수 있다. 이 경우, 본체는 특히 간단하고 안정적이며 비용 효율적으로 생산될 수 있다. 본체가 유전체 물질로 제조되기 때문에, 충전 접촉 요소들 및 그들의 장착 요소들(해당하는 경우)은 특별한 전기 절연이 불필요하다. 이 경우, 본체도 내후성이고 내부식성이다. 본체는 예를 들어, 유리 섬유 강화 플라스틱으로 제조될 수 있으므로 대량으로 쉽게 생산할 수 있다.
접촉 디바이스는 차량 루프 상에 배치될 수 있고 충전 접촉 디바이스는 고정식 충전 스테이션 상에 배치될 수 있으며, 그 반대도 가능하다. 이것은 전기 버스 또는 트램(tram)의 차량 지붕일 수 있다. 예를 들어, 이 경우, 접촉 디바이스 또는 충전 접촉 디바이스는 이동 방향으로 차량 루프의 운전자 측 상에 배치되도록 차량 루프 상에 위치될 수도 있다. 따라서, 접촉 디바이스 및/또는 충전 접촉 디바이스의 포지셔닝은 상기 디바이스들 및/또는 그들의 위치가 운전자의 시야 내에 있기 때문에 차량 운전자에게 상당히 용이하다.
가열 디바이스는 충전 접촉 요소에 맞닿을 수 있는 온도 제어기 및 서모스탯을 구비할 수 있다. 온도 제어기는 가열 디바이스를 켜고 끌 때 그것을 제어하는데 사용될 수 있다. 가열 디바이스의 열 출력 역시 제어될 수 있다. 서모스탯은 적어도 하나의 충전 접촉 요소 상의 온도를 측정할 수 있다. 모든 충전 접촉 요소들은 각각 하나의 온도 서모스탯을 사용하여 개별적으로 접촉되고 제어될 수 있다. 하나의 서모스탯만 제공되어 이러한 서모스탯에 따라 모든 충전 접촉 요소들의 온도를 제어하는 것도 가능하다.
가열 디바이스는 ≤5℃의 온도에서 충전 접촉 요소들을 가열하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 충전 접촉 요소들이 동결되지 않도록 항상 보장될 수 있다. 성에나 얼음으로 뒤덮인 충전 접촉 요소들은 충전 프로세스 중에 전기 아크의 형성에 유리하다. 또한, 충전 접촉 요소들의 가열은 ≥15℃에서 스위치 오프되도록 설계될 수 있다. 서로 다른 스위칭 포인트들을 갖고 및/또는 서로 다른 온도에 대해 각각의 스위칭 프로세스를 트리거할 수 있는 서모스탯도 사용될 수 있다.
충전-접촉-요소 캐리어의 길이는 차량 길이보다 더 짧을 수 있다. 따라서, 종방향 레일 방식으로 형성되고 차량의 이동 방향으로 연장하는 충전-접촉-요소 캐리어는, 그 끝단들에서 차량 너머로 돌출할 필요가 없다. 따라서, 충전-접촉-요소 캐리어는 비교적 짧게 설계될 수 있으므로, 비용 효율적으로 생상되고 충전 스테이션의 폴 또는 대안적으로 차량 지붕 상에 쉽게 장착될 수도 있다.
전원 접촉 또는 해당 접촉 요소들은 적어도 750V 내지 1,000V의 전압에서 500 암페어 내지 1,000 암페어의 전류를 전송하도록 설계되었다. 충전 접촉 디바이스를 통해 예를 들어, 375kW 내지 750kW, 바람직하게 600kW의 전력이 전송될 수 있다. 이 경우, 충전 접촉 요소에 연결하기 위한 하나의 연결 라인만 제공하면 충분할 수 있다. 더 짧은 시간에 더 높은 전류를 전송할 수 있기 때문에 차량을 더 빨리 충전할 수 있다.
충전 접촉 표면 및/또는 접촉 표면은 횡방향 또는 종방향으로 서로에 대해 배치됨으로써, 먼저 보호-접지 접촉, 둘째 전원 접촉, 마지막으로 신호 접촉이 형성될 수 있다. 스트립형 충전 접촉 표면들의 종방향으로 할당된 접촉 표면들에 대한 충전 접촉 표면의 이러한 배열에 의해, 종방향에 대해 접촉 쌍을 형성 및 분리하기 위한 정의된 순서가 실현될 수 있다. 이 경우, "종방향"은 스트립형 충전 접촉 표면이 본질적으로 연장하는 방향을 의미한다. 이것은 차량의 이동 방향일 수 있으므로, 충전-접촉-요소 캐리어가 수평으로 위치되는 경우 종방향은 본질적으로 수평 방향에 해당한다. 충전-접촉-요소 캐리어는 차량의 도로(road)와 평행하게 배치될 수도 있고, 도로는 수평에 대해 기울어질 수도 있다. "횡방향"은 스트립형 충전 접촉 표면에 대해 횡방향으로 및/또는 직각으로 연장하는 수직 방향을 의미한다. 접촉 디바이스 및 충전 접촉 디바이스가 수직 및/또는 수평 방향으로 함께 안내될 때, 접촉 쌍을 형성하기 위해 정의된 순서에 따라, 제1 접촉 쌍은 다른 접촉 쌍보다 먼저 처음에 형성될 수 있다.
접촉 요소들은 점상의 접촉 표면을 형성할 수 있다. 접촉 요소들은 볼트 모양일 수 있다. 또한, 접촉 요소들은 접촉 요소 캐리어 상에 탄력적으로 장착될 수 있다. 이 경우, 접촉 요소들은 특히 간단하게 제조될 수 있고, 상기 접촉 요소들은 접촉 요소 내부 또는 접촉 요소 상에 간단한 압축 스프링을 사용하여 탄성적으로 장착된다. 결과적으로, 충전 접촉 요소와의 점 접촉이 스프링 프리-로드 상태에서 수립될 수 있다. 또한, 예를 들어, 전원 접촉을 위한 접촉 쌍에 대해 여러개의 접촉 쌍들을 의미하는 다수의 접촉 요소들이 제공될 수 있다. 바람직하게, 각각의 상(phase) 또는 각각의 전력 접촉에 대해 2개의 접촉 요소들이 제공될 수 있다. 원칙적으로, 접촉 요소들의 형태에 따라 다른 형태의 접촉 표면들을 형성하는 것도 가능하다. 그러나, 각각의 접촉 표면은 항상 가장 작은 충전 접촉 표면 및/또는 길이 방향으로 가장 짧은 충전 접촉 표면보다 더 작다는 것이 중요하다.
충전-접촉-요소 캐리어는 접촉 요소 캐리어를 위한 수용 개구를 형성할 수 있고, 접촉 요소 캐리어는 충전-접촉-요소 캐리어의 수용 개구 속으로 삽입가능하고, 또는 접촉 요소 캐리어는 충전-접촉-요소 캐리어를 위한 수용 개구를 형성할 수 있고, 충전-접촉-요소 캐리어는 접촉 요소 캐리어의 수용 개구 속으로 삽입가능하고, 수용 개구는 접촉 요소 캐리어와 충전-접촉-요소 캐리어를 함께 안내할 때 접촉 요소 캐리어 또는 충전-접촉-요소 캐리어를 위한 가이드를 형성한다. 이 경우, 수용 개구는 바람직하게 V자형일 수 있다. 접촉 디바이스와 충전 접촉 디바이스를 함께 수용 개구 쪽으로 안내할 때 접촉 요소 캐리어의 상대적인 편차(deviation)가 발생할 경우, 수용 개구의 V자형은 접촉 요소 캐리어 및/또는 충전-접촉-요소 캐리어의 중심을 맞춘다. 역으로, 접촉 요소 캐리어는 충전-접촉-요소 캐리어를 위한 수용 개구를 형성할 수 있고, 그러면 충전-접촉-요소 캐리어는 접촉 요소 캐리어의 수용 개구 속으로 삽입될 수 있다. 바람직하게, 수용 개구는 또한 이 경우 V자형을 가질 수 있고, 접촉 요소들은 V자형 수용 개구 내부에 배치된다. 버스 정류장에서 정차하는 동안 의도한 정지 위치로부터 차량의 위치 내의 가능한 편차는 접촉 요소 캐리어 및/또는 충전-접촉-요소 캐리어를 수용 개구를 통해 접촉 위치로 안내함으로써 용이하게 상쇄될 수 있다. 충전-접촉-요소 캐리어는 차량의 이동 방향으로 배치되는 루프형 종방향 레일일 수 있다. 이 경우, 충전 접촉 요소들이 날씨의 영향을 직접 받지 않도록 충전 접촉 요소들은 지붕형 종방향 레일의 하부 사이드 상에 배치될 수 있다. 부가적으로, 지붕형 종방향 레일은 바람직하게 접촉 요소 캐리어가 이동 방향으로 지붕형 종방향 레일에 삽입되고 및/또는 그로부터 제거될 수 있도록 그 끝단들에서 개방되도록 형성될 수 있다. 충전-접촉-요소 캐리어가 차량 상에 배치되는 경우, 충전-접촉-요소 캐리어는 차량의 이동 방향으로 배치되는 웹형 융기부(elevation)로서 형성될 수 있다.
특히, 전기 버스 등과 같은 전기 구동 차량을 위한 급속 충전 시스템을 위해 차량과 고정식 충전 스테이션 사이에 전기전도성 연결을 형성하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 급속 충전 시스템은 접촉 디바이스, 충전 접촉 디바이스 및 포지셔닝 디바이스를 구비하고, 충전 접촉 디바이스는 접촉 위치에서 접촉 디바이스에 전기적으로 연결되고, 접촉 디바이스는 충전 접촉 디바이스에 대해 종방향 및/또는 횡방향으로 위치되고 포지셔닝 디바이스에 의해 접촉 위치로 이동되고, 충전 접촉 디바이스는 충전 접촉 요소들을 포함하는 충전-접촉-요소 캐리어를 구비하고, 상기 충전-접촉-요소 캐리어는 차량의 이동 방향으로 배치된 종방향 레일로서 형성되고, 각각의 충전 접촉 요소는 스트립 형상의 충전 접촉 표면을 형성하고, 접촉 디바이스는 접촉 요소들을 포함하는 접촉 요소 캐리어를 구비하고, 각각의 접촉 요소는 충전 접촉 표면보다 더 작은 접촉 표면을 형성하고, 접촉 요소들은 접촉 위치에서 각각의 접촉 쌍을 형성하기 위해 충전 접촉 요소에 전기적으로 연결되고, 충전 접촉 요소들의 온도는 충전 접촉 디바이스의 가열 디바이스에 의해 제어된다. 본 발명에 따른 방법의 유리한 효과에 대한 더 자세한 내용은 본 발명에 따른 급속 충전 시스템의 이점에 대한 설명을 참조한다. 상기 방법의 유용한 다른 이점은 청구항 1에 종속하는 각각의 종속 청구항들로부터 명백하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 급속 충전 시스템의 충전 접촉 디바이스의 사시도이다.
도 2는 충전 접촉 디바이스의 저면 사시도이다.
도 3은 충전 접촉 디바이스의 충전-접촉-요소 캐리어의 저면 사시도이다.
도 4는 충전 접촉 디바이스의 충전-접촉-요소 캐리어의 또 다른 저면 사시도이다.
도 5는 충전 접촉 요소의 사시도이다.
도 6은 충전 접촉 디바이스의 부분 단면도이다.
도 1은 급속 충전 시스템의 충전 접촉 디바이스의 사시도이다.
도 2는 충전 접촉 디바이스의 저면 사시도이다.
도 3은 충전 접촉 디바이스의 충전-접촉-요소 캐리어의 저면 사시도이다.
도 4는 충전 접촉 디바이스의 충전-접촉-요소 캐리어의 또 다른 저면 사시도이다.
도 5는 충전 접촉 요소의 사시도이다.
도 6은 충전 접촉 디바이스의 부분 단면도이다.
도 1 및 도 2는 전기 구동 차량, 특히 전기 버스 등을 위한 급속 충전 시스템(미도시)의 충전 접촉 디바이스(10)를 도시한다. 충전 접촉 디바이스(10)는 접촉 디바이스(미도시)에 연결되도록 설계된다. 충전 접촉 디바이스(10)는 지붕형이고 장착 디바이스(11)에 의해 도로 위의 차량 위의 폴(미도시) 상에 장착될 수 있다. 더 나은 설명을 위해, 충전 접촉 디바이스(10)의 상부 커버는 도시되지 않았다. 충전 접촉 디바이스(10) 아래에 위치된 차량은 포지셔닝 디바이스(미도시)에 의해 충전 접촉 디바이스(10)의 하부 사이드 상에 배치될 수 있는 접촉 디바이스를 가질 수 있다.
충전 접촉 디바이스(10)는 본질적으로 플라스틱 재료, 특히 유리 섬유 강화 플라스틱으로 만들어진 충전-접촉-요소 캐리어(12)에 의해 그리고 충전 접촉 요소들(13)에 의해 형성된다. 충전 접촉 요소들(13) 자체는 각각 금속 스트립(14,15,16,17)으로 형성된다. 금속 스트립(14,17)은 충전 전류를 전달하는 역할을 하고, 금속 스트립(15)은 보호-접지 도체를 나타내고, 금속 스트립(16)은 제어 라인을 나타낸다. 금속 스트립(14,17)의 각각의 굴곡 끝단(19) 상의 접촉 트랙(18)은 전기 라인들(미도시)에 대한 연결을 위해 사용된다. 충전-접촉-요소 캐리어(12)는 본질적으로 일체형으로 형성되고 충전-접촉-요소 캐리어(12)를 폴 등에 매달기 위한 볼트(23)를 가진 부착 리브(rib)들(22) 및 보강 리브들(21)를 포함하는 본체(20)에 의해 형성된다. 접촉 디바이스를 수용하기 위한 충전 접촉 디바이스(10)의 수용 개구(24)는 2개의 대칭되는 레그들(25)이 수평 웹(26)을 통해 서로 연결되는 방식으로 V자형이다. 수용 개구(24) 내부에서, 충전 접촉 디바이스 또는 충전-접촉-요소 캐리어는 충전 접촉 요소들(13)을 구비하고 접촉 디바이스가 접촉 요소들(미도시) 상에 인접하도록 하기 위한 표면(27)을 형성한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 수용 그루브(28)는 충전 접촉 요소(13) 또는 금속 스트립(14 내지 17)을 위해 형성된다. 충전 접촉 요소들(13)은 수용 개구(24) 내부에서 스트립형 충전 접촉 표면들(29)을 형성한다.
도 5는 나사산 볼트(30)가 맞대기 용접에 의해 부착된 개별 충전 접촉 요소들(13)을 도시한다. 나사산 볼트(30)는 충전-접촉-요소 캐리어(12) 내의 통로 개구(31)를 통해 삽입되고 너트(32)에 의해 충전-접촉-요소 캐리어(12)에 스크류 결합된다. 또한, 끝단들(19)이 관통 삽입되는 슬릿 형상의 관통 개구(33)는 충전-접촉-요소 캐리어(12) 내에 형성된다. 충전 접촉 요소(13)는 편리하게 충전-접촉-요소 캐리어(12)의 상부 표면(34)에 부착되고 연결될 수 있다.
또한, 충전 접촉 디바이스(10)는 각각의 충전-접촉-요소 캐리어(12) 상의 가열 요소(36)에 의해 형성된 가열 디바이스(35) 및 서모스탯(미도시)을 가진 온도 제어기(37)를 구비한다. 도 3, 도 4 및 도 6은 각각의 수용 그루브(28)의 바닥(38)에 열 전도체(40)가 삽입되는 그루브(39)가 형성되어 있고, 상기 열 전도체(40)는 가열 요소(36)를 형성하는 것을 도시한다. 가열 전도체(40)는 충전 접촉 요소(13)의 후방 사이드(41) 상에서 맞닿기 때문에 각각의 충전 접촉 요소(13)가 온도 제어 및/또는 효과적으로 가열될 수 있게 한다.
또한, 충전-접촉-요소 캐리어(12)의 표면(27) 내의 2개의 충전 접촉 요소들(13) 사이에 노치(42)가 형성된다. 노치(42)는 충전 접촉 요소(13)의 길이와 평행하게 뻗어 있다. 노치는 충전 접촉 요소들(13) 사이에 크리핑 전류가 형성되는 것을 훨씬 더 어렵게 만든다.
10...충전 접촉 디바이스 11...장착 디바이스
12...충전-접촉-요소 캐리어 13...충전 접촉 요소
14,15,16,17...금속 스트립 18...접촉 트랙
19...끝단 20...본체
21...보강 리브 22...부착 리브
24...수용 개구 25...레그
27...표면 28...수용 그루브
30...나사산 볼트 31...통로 개구
32...너트 33...관통 개구
36...가열 요소 37...온도 제어기
40...가열 전도체
12...충전-접촉-요소 캐리어 13...충전 접촉 요소
14,15,16,17...금속 스트립 18...접촉 트랙
19...끝단 20...본체
21...보강 리브 22...부착 리브
24...수용 개구 25...레그
27...표면 28...수용 그루브
30...나사산 볼트 31...통로 개구
32...너트 33...관통 개구
36...가열 요소 37...온도 제어기
40...가열 전도체
Claims (23)
- 차량과 고정식 충전 스테이션 사이에 전기 전도성 연결을 형성하기 위해, 전기 구동 차량, 특히 전기 버스 등을 위한 급속 충전 시스템으로서,
접촉 디바이스, 충전 접촉 디바이스(10) 및 포지셔닝 디바이스를 구비하고,
상기 접촉 디바이스 또는 상기 충전 접촉 디바이스는 차량 상에 배치되고,
상기 충전 접촉 디바이스는 접촉 위치에서 상기 접촉 디바이스에 전기적으로 연결될 수 있고,
상기 접촉 디바이스는 상기 충전 접촉 디바이스에 대해 종방향 및/또는 횡방향으로 위치되고, 상기 포지셔닝 디바이스에 의해 접촉 위치로 이동되며,
상기 충전 접촉 디바이스는 충전 접촉 요소(13)를 포함하는 충전-접촉-요소 캐리어(12)를 구비하고, 상기 충전-접촉-요소 캐리어는 상기 차량의 이동 방향으로 배치된 세로 레일로서 형성되고,
각각의 충전 접촉 요소는 스트립형 충전 접촉 표면(29)을 형성하고,
상기 접촉 디바이스는 접촉 요소를 포함하는 접촉 요소 캐리어를 구비하며, 각각의 접촉 요소는 상기 충전 접촉 표면보다 더 작은 접촉 표면을 형성하고,
상기 접촉 요소는 접촉 위치에서 각각의 접촉 쌍을 형성하기 위해 상기 충전 접촉 요소에 전기적으로 연결될 수 있으며,
상기 충전 접촉 디바이스는 상기 충전 접촉 요소의 온도를 제어할 수 있는 가열 디바이스(35)를 구비하는, 급속 충전 시스템. - 청구항 1에서,
상기 가열 디바이스(35)는 충전 접촉 요소(13) 상에 배치된 전기 가열 요소(36)를 구비하는, 급속 충전 시스템. - 청구항 2에서,
상기 가열 요소(36)는 각각의 충전 접촉 요소(13) 상에 배치되고, 상기 가열 요소는 바람직하게 상기 충전 접촉 요소의 전체 길이에 걸쳐 연장하는, 급속 충전 시스템. - 청구항 2 또는 청구항 3에서,
상기 가열 요소(36)는 상기 충전 접촉 표면(29)으로부터 멀어지는 상기 충전 접촉 요소의 후방 사이드(41) 상에 맞닿는 열 전도체(40)인, 급속 충전 시스템. - 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에서,
상기 가열 요소(36)는 저전압 바람직하게, 230V 교류 또는 24V 직류에서 작동되는, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에서,
상기 충전 접촉 요소(13)는 금속 스트립(14,15,16,17)에 의해 형성되는, 급속 충전 시스템. - 청구항 6에서,
상기 금속 스트립(14,15,16,17)은 스크류 연결에 의해 상기 충전-접촉-요소 캐리어(12) 상에 장착되고,
나사산 볼트(30)가 상기 금속 스트립 상에 배치되어 상기 충전-접촉-요소 캐리어 내의 통로 개구(31)를 통과하는, 급속 충전 시스템. - 청구항 6 또는 청구항 7에서,
각각의 금속 스트립(14,15,16,17)의 대향 끝단들(19)은 상기 충전 접촉 표면(29)을 가로질러 연장하고 상기 충전-접촉-요소 캐리어(12) 내의 통로 개구(33)를 통과하고, 적어도 하나의 끝단은 상기 충전 스테이션의 케이블에 연결되는, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에서,
상기 충전 접촉 요소(13)는 각각 충전-접촉-요소 캐리어(12) 내에 형성된 하나의 수용 그루브(28) 속으로 삽입되고, 상기 충전 접촉 표면(29)은 상기 접촉 요소 캐리어를 향하는 충전-접촉-요소 캐리어의 표면(27)과 동일 평면을 이루는, 급속 충전 시스템. - 청구항 9에서,
상기 가열 요소(36)가 삽입되는 그루브(39)는 상기 수용 그루브(28)의 바닥 내에 형성된, 급속 충전 시스템. - 청구항 10에서,
상기 그루브(39)는 상기 충전 접촉 요소(13)의 세로축에 대해 평행, 사행형 및/또는 나선형으로 뻗어 있는, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에서,
상기 접촉 요소 캐리어에 면하는 상기 충전-접촉-요소 캐리어(12)의 표면(27) 내의 2개의 충전 접촉 요소들(13) 사이에 노치(42)가 형성된, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에서,
상기 충전-접촉-요소 캐리어(12)는 유전체 플라스틱 재료 또는 복합 재료로 만들어지고 바람직하게 일체로 형성된 본체(20)를 구비하는, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에서,
상기 접촉 디바이스는 차량 지붕 상에 배치되고 상기 충전 접촉 디바이스(10)는 고정식 충전 스테이션 상에 배치되거나, 그 반대인, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에서,
상기 가열 디바이스(35)는 온도 제어기(37) 및 충전 접촉 요소(13) 상에 맞닿는 서모스탯을 구비하는, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에서,
상기 가열 디바이스(35)는 ≤5℃의 온도에서 상기 충전 접촉 요소(13)를 가열하도록 구성되는, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에서,
상기 충전-접촉-요소 캐리어(12)의 길이는 상기 차량의 길이보다 더 짧은, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에서,
상기 접촉 쌍은 각각 급속 충전 시스템의 전원 접촉, 신호 접촉 및 보호-접지 접촉을 수립하도록 구성된, 급속 충전 시스템. - 청구항 18에서,
상기 전원 접촉은 적어도 750V 내지 1,000V의 전압에서 500A~1,000A의 전류를 전송하도록 설계된, 급속 충전 시스템. - 청구항 18 또는 청구항 19에서,
상기 충전 접촉 표면(29) 및/또는 상기 접촉 표면은 횡방향 또는 종방향으로 서로에 대해 배치되어, 먼저 보호-접지 접촉, 둘째 전원 접촉, 마지막으로 신호 접촉이 형성되는, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항에서,
상기 접촉 요소는 점상(punctiform) 접촉 표면을 형성하는, 급속 충전 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 한 항에서,
상기 충전-접촉-요소 캐리어(12)는 접촉 요소 캐리어를 위한 수용 개구(24)를 형성하고 상기 접촉 요소 캐리어는 상기 충전-접촉-요소 캐리어의 수용 개구 속으로 삽입될 수 있고, 또는
상기 접촉 요소 캐리어는 상기 충전-접촉 요소 캐리어를 위한 수용 개구를 형성하고 상기 충전-접촉-요소 캐리어는 상기 접촉 요소 개리어의 수용 개구 속으로 삽입될 수 있으며,
상기 수용 개구는 상기 접촉 요소 캐리어와 상기 충전-접촉-요소 캐리어를 함께 안내할 때 상기 접촉 요소 캐리어 또는 상기 충전-접촉-요소 캐리어를 위한 가이드를 형성하는, 급속 충전 시스템. - 접촉 디바이스, 충전 접촉 디바이스(10) 및 포지셔닝 디바이스에 의해, 특히 전기 버스 등과 같은 전기 구동 차량용 급속 충전 시스템을 위해, 차량과 고정식 충전 스테이션 사이의 전기전도성 연결을 형성하는 방법으로서,
상기 충전 접촉 디바이스는 접촉 위치에서 상기 접촉 디바이스에 전기적으로 연결되어 있고,
상기 접촉 디바이스는 상기 충전 접촉 디바이스에 대해 종방향 및/또는 횡방향으로 위치되고 상기 포지셔닝 디바이스에 의해 상기 접촉 위치로 이동되며,
상기 충전 접촉 디바이스는 충전 접촉 요소(13)를 포함하는 충전-접촉-요소 캐리어(12)를 구비하고, 상기 충전-접촉-요소 캐리어는 차량의 이동 방향으로 배치된 종방향 레일로서 형성되고, 각각의 충전 접촉 요소는 스트립형 충전 접촉 표면(29)을 형성하고, 각각의 접촉 요소는 상기 충전 접촉 표면보다 더 작은 접촉 표면을 형성하고,
상기 접촉 요소는 접촉 위치에서 각각의 접촉 쌍을 형성하기 위해 충전 접촉 요소에 전기적으로 연결되어 있으며,
충전 접촉 요소의 온도가 상기 충전 접촉 디바이스의 가열 디바이스(35)에 의해 제어되는, 방법.
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