WO2011074861A2 - 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프 및 파이프 조립체와 급전설비의 자동관리 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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조동호
김진규
금복희
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한국과학기술원
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Definitions

  • the present invention relates to a pipe and pipe assembly for a power supply line of an on-line electric vehicle and an automatic management system for a power supply facility and a control method thereof.
  • a battery is mounted on the vehicle to receive electric power from the outside and charged, and to operate the vehicle using the charged power.
  • On-line electric vehicles use electric power generated by the electric field generated by the electromagnetic field generated by the electric field generated by the electric wave generated by the electric wave generated by the electric current flowing in the electric wire. It is a vehicle.
  • the on-line electric vehicle may use the current generated as described above directly as a power source and does not need to install a separate battery.
  • the on-line electric vehicle may include a battery. It is also possible to use the current to charge the battery and to operate with the charged power.
  • the battery used at this time can significantly reduce the size and capacity of the battery than the battery used in the conventional electric vehicle can reduce the weight of the vehicle, there is an advantage that can secure the space of the vehicle.
  • online electric vehicles can be powered directly from the road wirelessly in the course of the road, which does not require a separate battery charging time.
  • a feed line When using an on-line electric vehicle, a feed line is used to supply power to an on-line electric vehicle using electromagnetic induction without additional contact. Such a feed line is independent of external conditions when driving or stopping a vehicle. Buried on the road to enable continuous supply of electricity without
  • the embedded power supply line is exposed to a large amount of moisture by rain or snow when it is operated for a long time, and the electric power supply line having the electrode is short-circuited by humidity momentarily to generate an arc discharge, which may cause a fire. have.
  • the peripheral equipment may be damaged, which may cause a problem of replacing or repairing all equipment related to the power supply line.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique for preventing a power supply line used in an online electric vehicle from being exposed to a large amount of moisture by rain or snow.
  • a pipe for a power supply line of an online electric vehicle is embedded in a road, and has a receiving space therein; And a feeder housed in the accommodation space of the structure and generating an electromagnetic field for supplying power to the vehicle. It includes, characterized in that the filling is filled in the receiving space of the structure.
  • the filler is characterized in that the gas (Gas).
  • the gas is characterized in that the nitrogen.
  • the feed line is characterized in that spaced apart from the inner wall of the structure.
  • an online electric vehicle power supply line pipe assembly is embedded in a road and includes a plurality of structures having a receiving space therein; A feeder that is accommodated in the accommodation space of the plurality of structures and generates an electromagnetic field for supplying power to the vehicle; And a sealing member positioned between the plurality of structures.
  • the filling is filled in the receiving space of the plurality of structures, the sealing member is characterized in that it is sealed with the outside to maintain the internal pressure of each of the plurality of structures.
  • the filler is a gas.
  • the gas is characterized in that the nitrogen.
  • the feed line is characterized in that spaced apart from the inner wall of the plurality of structures.
  • the automatic management system for an electric vehicle power supply equipment is embedded in the road, the structure having a receiving space therein; And a feeder housed in the accommodation space of the structure and generating an electromagnetic field for supplying power to the vehicle. It includes, the pipe is filled with a filling in the receiving space of the structure; One or more detectors for sensing a condition of the pipe; A charger for receiving the filling and delivering the filling to the pipe side; A valve controlling the transfer of filler material from the charger to the pipe; And a controller which receives the information sensed by the detector, controls the valve, and manages the pipe. Characterized in that it comprises a.
  • any one or more of the one or more detectors characterized in that for detecting any one or more of the pressure of the filling and the humidity inside the structure.
  • the automatic management control method for an electric vehicle electric power feeding facility in one aspect of the present invention accommodates a feeder line in which an electromagnetic field is generated in a structure having an accommodating space therein, and a filling is filled in the accommodating space.
  • step X is characterized in that for transmitting a notification message to the outside, if the change value for the pressure of the pipe adjacent to any one of the one or more pipes is greater than the second threshold value.
  • step B if the change value of the pressure is less than the first threshold value, comparing the change value of the pressure with a third threshold value that can determine whether the filling of the filling; And a Y step of injecting the filling material when the change value of the pressure falls in the range of the third threshold value in the step D; Characterized in that it comprises a.
  • step E for comparing the value for the humidity in the pipe with the fourth threshold value; Further, wherein the Y step, if the value for the humidity in the pipe falls within the range of the fourth threshold value, characterized in that the filling is made.
  • the automatic management control method for the electric vehicle electric power feeding equipment accommodates a feeder line is generated in the structure having an accommodation space therein, the inner wall of the structure and the feeder line is A step of measuring the state information of one or more pipes in which the filling is filled in the receiving space so as to be spaced apart; A step B for comparing a change value of a pressure of one or more pipes adjacent to one of the one or more pipes with a second threshold value through the state information measured in step A; And in step B, transmitting a notification message to the outside when the change value of the pressure of the pipe adjacent to any one of the one or more pipes is greater than the second threshold value.
  • step B when the change value of the pressure of the pipe adjacent to any one of the one or more pipes is less than the second threshold in step B, the change value of the pressure of the pipe adjacent to any one of the one or more pipes is injected into the filling material. Comparing the third threshold value to determine whether the second threshold value is determined; And a step Y in which the filling is made when the change value of the pressure of the pipe adjacent to any one of the one or more pipes in step D falls within the range of the third threshold value. Characterized in that it comprises a.
  • step D when the change value of the pressure of the pipe adjacent to any one of the one or more pipes in step D is outside the range of the third threshold value, E for comparing the value of the humidity inside the pipe with the fourth threshold value. step; Further, wherein the Y step, if the value for the humidity in the pipe falls within the range of the fourth threshold value, characterized in that the filling is made.
  • the present invention has the following effects.
  • the feeder line in a feeder line buried on the road surface to supply electric power to the on-line electric vehicle in a non-contact manner, it is possible for the feeder line to be protected from external shock and moisture by the filling, and to be damaged by arc discharge caused by humidity. It is possible to minimize and reduce the loss of power supply.
  • FIG. 1 shows an automatic management system of a power supply facility, which is an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a pipe and a sealing member for a feed line, which is an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows an automatic management control method of the power supply equipment which is an embodiment of the present invention.
  • the automatic management system 100 for an electric vehicle power supply facility for an online electric vehicle includes a pipe 110, a detector 120, a controller 130, a charger 140, and a sealing member for an electric vehicle power supply line. 150, a valve 160, and the like, which will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the pipe 110 (hereinafter, the pipe) for the power supply line of the on-line electric vehicle includes a structure 111, a power supply line 113, and the like.
  • the structure 111 is embedded in the road, and has a receiving space therein, and is configured to fill the feeder 113 and the filling material in the receiving space. At this time, it is preferable to provide a spaced space (S) to be configured so as to be spaced apart by a predetermined distance between the inner wall of the structure 111 and the feed line 113.
  • S spaced space
  • the inside of the structure 111 that accommodates the feed line 113 is filled with a filler, it is preferable to use a gas for the filler.
  • a gas for the filler it is also possible to use other gas, but among them, it is preferable to use nitrogen gas which is inexpensive and excellent in blocking moisture.
  • the structure 111 and the feed line 113 can be protected from external shock and moisture through the nitrogen gas.
  • the structure 111 may be configured by using fiber reinforced plastic (FRP), which is a material combining nylon fiber and thermosetting resin, which is stronger than iron, lighter than aluminum, and easy to process without rust. Of course, it is strong against external shocks and has a very large tensile strength.
  • FRP fiber reinforced plastic
  • the fiber reinforced plastic it may be configured to not affect the normal electromagnetic induction of the power supply line.
  • the pressure sensor 121 and the humidity sensor 123 to be mounted inside the structure 111, by placing four humidity sensors 123 at equal intervals in one pipe to detect the humidity of the area, Each pressure sensor 121 per pipe is provided to sense the pressure inside the structure 111, so that it is possible to grasp the information inside the pipe that requires cracking of the pipe and injection of gas.
  • the pressure sensor 121 and the humidity sensor 123 described above will be described later.
  • valve 160 for controlling the injection of nitrogen gas to the pipe side that needs the injection of gas, it is configured to enable the filling of the gas by the controller 130 to each pipe side.
  • control is made through a solenoid valve allocated for the quantity of each pipe, and the filling of nitrogen gas is made through the valve 160 connected with the corresponding pipe requiring the filling of nitrogen gas.
  • the feed line 113 is a wire for supplying electricity and is configured to generate an electromagnetic field for supplying power to the online electric vehicle 200. At this time, the electromagnetic field generated from the feed line 113 is configured to be charged in a contactless state toward the battery configured inside the online electric vehicle 200.
  • the detector 120 is configured to detect a state of the pipe 110 for an electric vehicle's power supply line.
  • the sensor 120 is configured using a pressure sensor 121 and a humidity sensor 123.
  • the pressure sensor 121 is configured inside each pipe, and is configured to measure the pressure inside the pipe filled with nitrogen gas and send the measured information to the controller 130.
  • the humidity sensor 123 is provided and used at equal intervals in each pipe, and measures the amount of water vapor in the pipe to send the measured information to the controller 130.
  • the controller 130 controls information such as a root mean square (RMS) value measured from each humidity sensor 123 and a pressure sensor 121, a nitrogen gas remaining amount in a nitrogen gas reservoir, and a valve on / off state of a gas distributor. It is configured to be able to control the crack, inspection request, gas injection or the like of the pipe based on the measured value of each sensor mounted on the pipe 110 by being transmitted to the side.
  • RMS root mean square
  • the database unit may be further configured and used to store information detected by the detector 120 in a database.
  • the controller 130 is configured to manage the pipe 110 by receiving the information detected by the detector 120, and if a crack occurs in the pipe 110 according to the detected information, by sending a notification message to inform, gas injection If necessary, by using the valve 160, the appropriate amount of nitrogen can be filled into the corresponding pipe can be made to automatically manage.
  • the charger 140 receives a filling, which corresponds to a nitrogen gas reservoir in an embodiment of the present invention, and is connected to one side of a pipe to transfer the filling.
  • valve 160 is provided so that it is possible to control the delivery of the filling, the valve 160 is configured to be controlled by the controller 130, so that the nitrogen, which is the charger 140 is delivered to the pipe side to be charged Or on / off through the controller 130 to be able to stop charging is configured to enable automatic management.
  • the valve 160 may use a solenoid valve.
  • the sealing member 150 is located between the pipe and the pipe is coupled, is configured to be sealed to the outside to maintain the pressure inside each pipe. That is, one feed line 113 is configured to be accommodated in the plurality of pipes, each pipe is closed is configured to be able to manage the pressure inside.
  • the sealing member 150 enables the feed line 113 to be positioned at the center of the pipe, and the diaphragm D formed of a rubber film or the like in the gap between the pipe and the feed line 113. ) Is configured to maintain shielding between each pipe, and positioned between the plurality of pipes so that it can be used as a pipe assembly.
  • Receiving a feed line 113 is a magnetic field is generated in the structure 111 having a receiving space therein, and measuring the state information of one or more pipes in which the filling is filled in the receiving space, the pressure inside the structure 111 And information about humidity.
  • it may be used to be able to monitor the information measured from the sensors mounted inside the pipe.
  • step S302 Databaseing the information collected in step S302, it is possible to use to determine the correct numerical value of the first to fourth thresholds to be described later based on the stored database, through which to accurately determine the state of the pipe without error It is possible.
  • data that can be used for failure and diagnosis such as storing the state value in each pipe and comparing the previous value with the present value, are stored.
  • step S315 To proceed.
  • ⁇ P 1 is compared with the first threshold value that can be determined as the crack of the pipe, it is configured to determine whether it is larger or smaller than the first threshold value and proceed to the corresponding step.
  • a change in pressure over an elapsed time may be calculated using the pressure values of a sensor previously obtained from each pipe and the pressure values obtained from each pipe on an hourly basis, so that a crack ( Cracks) or damage.
  • step S304 when? P 1 is greater than the first threshold value, it is a step of comparing? P 2 , which is a change value of the pressure of the pipe to be measured and the pipe adjacent thereto, with the second threshold value.
  • DELTA P 2 is such that proceeds in the case when compared to a second threshold value that can be determined as a crack of the pipe is greater than the second threshold value and to proceed to step S309, step S319 is small.
  • step S304 and S305 the notification message is delivered according to the information determined to be larger than the respective first and second threshold values, so that it is possible to notify the administrator by flashing the warning lamp.
  • it is configured to promptly check and manage by informing the administrator by flashing a warning light or displaying a message such as "00 pipe inspection request" through a display that can be monitored.
  • step S304 compares whether the scope of the third threshold value for the gas injection, a third if the range of the threshold, the procedure proceeds to step S319, not the step S316 To proceed.
  • the gas is injected to drive the solenoid valve 160 connected to the pipe corresponding to the range of the third threshold value.
  • step S315 When ⁇ P 1 from step S315 does not fall within the range of the third threshold for gas injection, comparing the value for humidity measured from the humidity sensor 123 with the fourth threshold for determining gas injection In step, if the measured humidity value is within the range of the fourth threshold value, step S319 is configured. If not, the control unit repeats the operation from step S301 to enable real-time monitoring.
  • step S305 the DELTA P 2 is compared with a second threshold for determining whether a crack of the pipe is configured such that gas is injected into the case is less than the second threshold.
  • step S315 if the DELTA P 1 in step S315 corresponds to the range of the third threshold value for the gas inlet such that gas is injected.
  • step S316 if the humidity value measured in step S316 falls within the range of the fourth threshold value, the gas is configured to be injected.

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Abstract

본 발명은 온라인 전기차량에 이용되는 급전라인이 비 또는 눈에 의해 다량의 습기에 노출되는 것을 방지하기 위한 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프 및 그 조립체와 급전설비의 자동관리 시스템 및 그 제어방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 온라인 전기자동차에 무접촉 방식으로 전력을 공급하도록 도로에 매설되는 급전라인에서, 급전선이 충전물에 의해 외부 충격 및 습기로부터 보호되는 것이 가능하고, 습도에 의한 아크방전으로 인해 파손되는 것을 최소화하며, 전력공급의 손실을 줄이는 것이 가능한 효과가 있다.

Description

온라인 전기차량의 급전라인용 파이프 및 파이프 조립체와 급전설비의 자동관리 시스템 및 그 제어방법
본 발명은 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프 및 파이프 조립체와 급전설비의 자동관리 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근에는 환경에 대한 관심이 급증하면서, 차량에서 배출되는 배기가스를 정응화하고자 하는 노력이 다양한 방면에서 이루어지고 있으며, 미국이나 유럽 등지에서는 배기가스에 대한 규제를 강화하고 있는 추세이다.
그리하여 휘발유 등의 연료와 전기를 에너지로 사용하는 하이브리드 차량이 출시되고 있으며, 나아가 전기나 수소를 에너지로 사용하여 운행할 수 있는 차량에 대한 연구도 활발하게 이루어지고 있다.
그 중에서 전기를 이용하여 운행되는 전기차량의 경우에는 차량에 배터리를 탑재하여 외부로부터 전력을 공급받아 충전하고, 충전된 전력을 이용하여 차량을 운행하는 것이 일반적인 방법이었다.
그렇지만, 이러한 전기자동차의 경우에는 일반적으로 한 번의 충전에 의해 충전된 전력이 소모될 때까지 차량이 운행된 후에 다시 배터리를 충전하여야 하는 문제가 있다. 이에 배터리를 더욱 빠르게 충전하는 방법과 배터리의 용량을 높이는 방향으로 수많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다. 그러나 이러한 활발한 연구에도 불구하고 한계가 있어, 그의 대안으로 온라인 전기차량(Online Electric Vehicle)이 등장하였다.
온라인 전기차량은 도로에 전선이 매설되어, 전선에 전류가 흐름에 따라 전자기장이 발생하고, 이 전자기장을 차량에서 무선으로 수신하여 수신된 전자기장의 영향으로 생성된 전류를 이용하여 차량의 동력으로 사용하는 차량이다. 물론, 온라인 전기차량은 상기와 같이 생성된 전류를 바로 동력으로 사용하는 것도 가능하여 별도의 배터리를 장착하지 않아도 되지만, 다른 전기차량과 마찬가지로 온라인 전기차량에도 배터리가 포함될 수 있어, 상기와 같이 생성된 전류를 이용하여 배터리를 충전하고 충전된 전력으로 운행이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.
그렇지만, 이때 사용되는 배터리는 기존에 전기차량에 사용되던 배터리보다는 그 크기와 용량을 대폭 줄이는 것이 가능하기 때문에 차량의 무게를 줄일 수 있으며, 그만큼의 차량의 공간도 확보할 수 있다는 장점이 있다.
더욱이 온라인 전기차량은 도로를 달리는 과정에서 도로에서부터 무선으로 바로 전력을 공급받을 수 있기 때문에 별도의 배터리 충전시간을 필요로 하지 않는 다는 장점이 있다.
이러한, 온라인 전기차량을 이용할 때, 별도의 접촉이 없이도 전자기 유도 방식을 이용하여 온라인 전기차량에 전력공급이 가능하기 위해서는 급전라인이 이용되는데, 이러한 급전라인은 차량 주행, 정차 시 외부 조건에 구애받지 않고 계속적인 전력의 공급이 가능하도록 도로에 매설된다.
이때, 매설된 급전라인은 장기적으로 운용될 때에 비 또는 눈에 의해 다량의 습기에 노출되게 되며, 전극을 갖는 급전선이 습도에 의해 순간적으로 단락되어 아크방전이 발생하고, 이것을 원인으로 화재가 일어날 수도 있다. 이와 동시에 주변기기에 손상을 주게 되어 급전라인과 관계된 모든 설비를 교체 또는 수리해야 하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 온라인 전기차량에 이용되는 급전라인이 비 또는 눈에 의해 다량의 습기에 노출되는 것을 방지하기 위한 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프는 도로에 매설되며, 내부에 수용공간을 가지는 구조물; 및 상기 구조물의 수용공간에 수용되며, 차량에 전력을 공급하기 위한 전자기장이 발생되는 급전선; 을 포함하고, 상기 구조물의 수용공간에 충전물이 충전되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 충전물은 기체(Gas)인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기체는 질소인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 급전선은 상기 구조물의 내벽과 이격되는 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프 조립체는 도로에 매설되며, 내부에 수용공간을 가지는 복수의 구조물; 상기 복수의 구조물의 수용공간에 수용되며, 차량에 전력을 공급하기 위한 전자기장이 발생되는 급전선; 및 상기 복수의 구조물 사이에 위치하는 실링부재; 를 포함하고, 상기 복수의 구조물의 수용공간에 충전물이 충전되며, 상기 실링부재는 상기 복수의 구조물 각각의 내부 압력을 유지하도록 외부와 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 충전물은 기체인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기체는 질소인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 급전선은 상기 복수의 구조물의 내벽과 이격되는 것을 특징으로 한다.
한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 시스템은 도로에 매설되며, 내부에 수용공간을 가지는 구조물; 및 상기 구조물의 수용공간에 수용되며, 차량에 전력을 공급하기 위한 전자기장이 발생되는 급전선; 을 포함하고, 상기 구조물의 수용공간에 충전물이 충전되는 파이프; 상기 파이프의 상태를 감지하는 하나 이상의 감지기; 상기 충전물을 수용하며, 상기 파이프 측으로 충전물을 전달하는 충전기; 상기 충전기에서 상기 파이프로 충전물의 전달을 제어하는 밸브(Valve); 및 상기 감지기에서 감지된 정보를 입력받아 상기 밸브를 제어하고, 상기 파이프를 관리하는 제어기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하나 이상의 감지기 중 어느 하나는 상기 충전물의 압력 및 상기 구조물 내부의 습도 중 어느 하나 이상을 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법은 내부에 수용공간을 가지는 구조물에 전자기장이 발생되는 급전선을 수용하며, 상기 수용공간에 충전물이 충전되는 하나 이상의 파이프의 상태정보를 측정하는 A단계; 상기 A단계에서 측정된 상태정보를 통해 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나에 대하여 시간의 흐름에 대한 압력의 변화값을 제1임계값과 비교하는 B단계; 및 상기 압력의 변화값이 상기 제1임계값보다 크면, 알림메시지를 외부로 전달하는 X단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 A단계에서 측정된 상태정보를 통해 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값을 제2임계값과 비교하는 C단계; 를 더 포함하고, 상기 X단계는 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력에 대한 변화값이 상기 제2임계값보다 크면, 알림메시지를 외부로 전달하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 B단계에서 상기 압력의 변화값이 상기 제1임계값보다 작으면, 상기 압력의 변화값을 상기 충전물의 주입 여부를 판단할 수 있는 제3임계값과 비교하는 D단계; 및 상기 D단계에서 상기 압력의 변화값이 상기 제3임계값의 범위에 해당되면, 상기 충전물의 주입이 이루어지는 Y단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 D단계에서 상기 압력의 변화값이 상기 제3임계값의 범위를 벗어나면, 상기 파이프 내부의 습도에 대한 값을 제4임계값과 비교하는 E단계; 를 더 포함하고, 상기 Y단계는 상기 파이프 내부의 습도에 대한 값이 상기 제4임계값의 범위에 해당되면, 상기 충전물의 주입이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법은 내부에 수용공간을 가지는 구조물에 전자기장이 발생되는 급전선을 수용하며, 상기 구조물의 내벽과 상기 급전선이 이격되도록 상기 수용공간에 충전물이 충전되는 하나 이상의 파이프의 상태정보를 측정하는 A단계; 상기 A단계에서 측정된 상태정보를 통해 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값을 제2임계값과 비교하는 B단계; 및 상기 B단계에서 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력에 대한 변화값이 상기 제2임계값보다 크면, 알림메시지를 외부로 전달하는 X단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 B단계에서 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값이 상기 제2임계값보다 작으면, 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값을 상기 충전물의 주입 여부를 판단할 수 있는 제3임계값과 비교하는 D단계; 및 상기 D단계에서 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값이 상기 제3임계값의 범위에 해당되면, 상기 충전물의 주입이 이루어지는 Y단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 D단계에서 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값이 상기 제3임계값의 범위를 벗어나면, 상기 파이프 내부의 습도에 대한 값을 제4임계값과 비교하는 E단계; 를 더 포함하고, 상기 Y단계는 상기 파이프 내부의 습도에 대한 값이 상기 제4임계값의 범위에 해당되면, 상기 충전물의 주입이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 온라인 전기자동차에 무접촉 방식으로 전력을 공급하도록 도로의 노면에 매설되는 급전라인에서, 급전선이 충전물에 의해 외부 충격 및 습기로부터 보호되는 것이 가능하고, 습도에 의한 아크방전으로 인해 파손되는 것을 최소화하며, 전력공급의 손실을 줄이는 것이 가능한 효과가 있다.
둘째, 급전라인을 구성하기 위한 각각의 구조물 사이에 실링부재를 이용하여 실링이 이루어지도록 함으로써 구조물 각각의 내부 압력이 유지되도록 분할하여 관리하는 것이 가능한 효과가 있다.
셋째, 급전라인의 상태를 실시간으로 모니터링하는 것이 가능하여 급전라인에 균열이 발생한 경우에 이를 점검할 수 있도록 하고, 모니터링된 정보에 따라 충전물이 자동으로 충전되는 것이 가능한 효과가 있다.
도1은 본 발명의 실시예인 급전설비의 자동관리 시스템을 도시한다.
도2는 본 발명의 실시예인 급전라인용 파이프와 실링부재를 도시한다.
도3은 본 발명의 실시예인 급전설비의 자동관리 제어방법에 대하여 도시한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
<구성에 대한 설명>
본 발명의 구성에 대한 실시예인 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 시스템(100)은 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프(110), 감지기(120), 제어기(130), 충전기(140), 실링부재(150) 및 밸브(160) 등을 포함하여 구성되며, 도1 내지 도2를 참조하여 설명하도록 한다.
온라인 전기차량의 급전라인용 파이프(110)(이하, 파이프)는 구조물(111) 및 급전선(113) 등을 포함하여 구성된다.
구조물(111)은 도로에 매설되며, 내부에 수용공간을 가져 수용공간에 급전선(113)과 충전물이 충전되도록 구성된다. 이때, 구조물(111)의 내벽과 급전선(113) 사이를 일정거리만큼 이격되도록 이격공간(S)을 마련하여 구성하는 것이 바람직하다.
이때, 급전선(113)을 수용하는 구조물(111)의 내부는 충전물에 의해 충전되며, 충전물은 기체를 사용하는 것이 바람직하다. 물론 다른 가스를 이용하는 것도 가능하나 그 중에서도 가격이 저렴하고 습기를 차단하는 것이 탁월한 질소가스를 이용하는 것이 바람직하다.
이처럼 질소를 이용해 구조물(111) 내부를 충전함으로써, 구조물(111) 내부로 습기의 유입을 차단하는 것이 가능하도록 한다. 따라서, 습기의 유입을 차단함으로써 아크방전을 유발하는 습도 성분을 제거하며, 구조물(111)과 급전선(113)이 질소가스를 매개로 하여 외부 충격 및 습기로부터 보호받을 수 있다.
아울러, 구조물(111)은 섬유강화플라스틱(FRP : Fiber Reinforced Plastic)을 이용하여 구성하는 것이 가능하며, 이는 나일론섬유와 열경화성수지를 결합한 물질로, 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 녹슬지 않고 가공하기 쉬운 것은 물론 외부 충격에 강하고 장력강도가 매우 큰 장점이 있다.
이는 섬유강화플라스틱이 아닌 전기가 흐르는 도체를 구조물(111)로 이용한 급전라인일 경우에, 급전라인에 전기가 흐르면서 급전선(113)을 둘러싼 구조물(111) 측으로 자계가 유기되어 결과적으로 온라인 전기차량(200) 측으로의 정상적인 전자기 유도 작용을 방해하며, 자계 방출의 차폐 효과를 가져오게 만든다.
그러므로 온라인 전기차량(200)에 부착된 집전판 측으로 전력이 유기되지 못하거나 급전효율을 급격히 떨어뜨리게 되는데, 이를 섬유강화플라스틱을 이용함으로써 급전라인의 정상적인 전자기 유도에 영향을 미치지 않도록 구성할 수 있다.
이때, 구조물(111)의 내부에 압력센서(121)와 습도센서(123)를 취부하도록 하는데, 하나의 파이프에 등간격으로 네 개의 습도센서(123)를 배치하여 해당 구역의 습도를 감지하며, 하나의 파이프 당 각각의 압력센서(121)를 구비하여 구조물(111) 내부의 압력을 감지함으로써, 파이프의 균열 및 가스의 주입이 필요한 파이프 내부의 정보를 파악하는 것이 가능하도록 한다. 이때, 상기에서 설명한 압력센서(121) 및 습도센서(123)에 대해서는 후술한다.
여기서, 가스의 주입이 필요한 파이프 측으로 질소가스의 주입을 조절하기 위한 밸브(160)를 구성하여 이용하는 것이 바람직하며, 각각의 파이프 측으로 제어기(130)에 의해 가스의 충전이 가능하도록 구성된다.
즉, 각각의 파이프의 수량에 맞게 할당된 솔레노이드밸브를 통해 제어가 이루어지도록 하며, 질소가스의 충전이 필요한 해당 파이프와 연결된 밸브(160)를 통해 질소가스의 충전이 이루어지도록 한다.
급전선(113)은 전기를 공급하는 전선으로, 온라인 전기차량(200)에 전력을 공급하기 위한 전자기장을 발생시키도록 구성된다. 이때, 급전선(113)에서 발생하는 전자기장은 온라인 전기차량(200) 내부에 구성된 배터리 측으로 무접점 상태에서 충전이 이루어지도록 구성된다.
이는 온라인 전기차량(200)의 내부에 코일을 감아 급전선(113)에서 발생된 전자기장의 영향으로 전류가 생성되고, 이렇게 생성된 전류를 배터리에 충전함으로써 온라인 전기차량(200)이 가동될 수 있도록 한다.
감지기(120)는 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프(110)의 상태를 감지하도록 구성되며, 본 발명의 실시예에서는 압력센서(121) 및 습도센서(123) 등을 이용하여 구성된다.
압력센서(121)는 각각의 파이프 내부에 구성되며, 질소가스가 충전된 파이프 내부의 압력을 측정하여 측정된 정보를 제어기(130) 측으로 보내도록 구성된다.
습도센서(123)는 각각의 파이프 내부에 등간격으로 구비되어 이용되며, 파이프 내부의 수증기의 양을 재어 측정된 정보를 제어기(130) 측으로 보내도록 한다.
이때, 각 습도센서(123)와 압력센서(121)로부터 측정된 값인 RMS(Root Mean Square)값, 질소가스 저장소의 질소가스 잔량, 가스 분배기의 밸브 on/off 상태 등의 정보를 제어기(130) 측으로 전달하여 파이프(110)에 취부된 각 센서의 측정값에 기초하여 해당 파이프의 균열, 검사 요망, 가스 주입 여부 등의 제어가 이루어지는 것이 가능하도록 구성된다.
한편, 감지기(120)에서 감지된 정보를 저장하여 데이터베이스화하는 것이 가능하도록 데이터베이스부를 추가로 구성하여 이용할 수도 있다.
제어기(130)는 감지기(120)에서 감지된 정보를 입력받아 파이프(110)를 관리하도록 구성되며, 감지된 정보에 따라 파이프(110)에 균열이 발생한 경우에는 알림메시지를 전송하여 알리며, 가스주입이 필요한 경우에는 밸브(160)를 이용하여 적당량의 질소가 해당 파이프로 충전이 되도록 하여 자동관리가 이루어지도록 할 수 있다.
즉, 각 압력센서(121) 및 습도센서(123)에서 측정된 RMS값을 이용하여 해당 파이프의 균열 및 가스 주입 여부 등을 판단하여, 균열이 발생한 경우에는 해당 정보를 알리도록 하여 해당 파이프의 검사가 이루어질 수 있도록 하고, 가스 주입이 필요한지의 여부를 미리 설정된 임계값에 의해 판단하여 밸브(160)로부터 필요한 질소가스의 양만큼 충전이 이루어지도록 한다.
충전기(140)는 충전물을 수용하는데, 본 발명의 실시예에서는 질소가스 저장소에 해당되며, 파이프의 일측에 연결되어 충전물을 전달하도록 한다.
이때, 충전물의 전달을 제어하는 것이 가능하도록 밸브(160)가 구비되는데, 밸브(160)는 제어기(130)에 의해 제어할 수 있도록 구성되며, 충전기(140)인 질소가 파이프 측으로 전달되어 충전되도록 하거나 충전을 중단하는 것이 가능하도록 제어기(130)를 통한 on/off가 이루어져 자동 관리가 가능하도록 구성된다.
그리고 밸브(160)는 솔레노이드밸브(Solenoid valve) 등을 이용할 수 있다.
한편, 실링부재(150)는 파이프와 파이프가 결합되는 사이에 위치하여, 각각의 파이프 내부 압력을 유지하도록 외부와 밀폐되게 구성된다. 즉, 하나의 급전선(113)이 복수의 파이프 내부에 수용될 수 있도록 구성되되, 각각의 파이프가 밀폐되어 내부의 압력을 관리하는 것이 가능하도록 구성된다.
즉, 도2에 도시된 바와 같이, 실링부재(150)는 파이프의 중앙에 급전선(113)이 위치하는 것이 가능하게 하고, 파이프와 급전선(113) 사이의 공극에 고무막 등으로 구성된 다이어프램(D)이 구성되어 각 파이프 간의 차폐를 유지할 수 있도록 구성되며, 복수의 파이프 사이에 위치하여 파이프 조립체로 이용하는 것이 가능하도록 구성된다.
<방법에 대한 설명>
본 발명의 방법에 대한 실시예인 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법은 도3에 도시된 흐름도를 따라 설명하고, 도1 내지 도2를 참조하여 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명한다.
1. 상태 측정<S301>
내부에 수용공간을 가지는 구조물(111)에 전자기장이 발생되는 급전선(113)을 수용하며, 상기 수용공간에 충전물이 충전되는 하나 이상의 파이프의 상태정보를 측정하는 단계로, 구조물(111) 내부의 압력 및 습도에 대한 정보를 측정하도록 한다.
한편, 파이프 내부에 취부된 센서들로부터 측정된 정보를 모니터링하는 것이 가능하도록 이용할 수도 있다.
2. 측정정보 수집<S302>
단계 S301에서 측정된 정보를 수집하는 단계로, 수집된 정보를 바탕으로 파이프의 압력값이나 습도값 등을 연산하는 경우에 이용하도록 한다.
3. 수집된 정보 데이터베이스화<S303>
단계 S302에서 수집된 정보를 데이터베이스화하는 단계로, 저장된 데이터베이스를 바탕으로 후술되는 제1 내지 제4임계값의 정확한 수치를 판단하는데 이용하는 것이 가능하며, 이를 통해 파이프의 상태를 오차없이 정확히 판단하도록 하는 것이 가능하다.
즉, 각각의 파이프 내부의 상태값을 저장하고 이전값을 현재값과 비교하는 등 고장 및 진단에 활용할 수 있는 데이터들이 저장되도록 한다.
4. ㅿP1 과 제1임계값 비교<S304>
단계 S302에서 측정된 정보에서, 시간에 대한 압력의 변화값인 ㅿP1 과 제1임계값을 비교하는 단계로, ㅿP1 제1임계값 보다 큰 경우에는 단계 S305로, 작은 경우에는 단계 S315로 진행되도록 한다.
한편, 시간의 흐름에 대한 압력의 변화값인 ㅿP1 을 제1임계값과 비교하기 위하여,
Figure PCTKR2010008951-appb-I000001
의 식을 이용하도록 하며, 이때, P2는 현재의 압력 P1 은 이전의 압력이며, t는 P2와 P1 사이의 시간을 의미한다.
따라서 ㅿP1이 해당 파이프의 균열로 판단할 수 있는 제1임계값과 비교되어, 제1임계값보다 크거나 작은지를 판단하여 그에 따른 단계로 진행되도록 구성된다.
예를 들어, 1시간을 기준으로 각 파이프로부터 이전에 획득한 센서의 압력값과 이후에 획득된 압력값을 이용해 경과 시간동안 압력의 변화를 연산하여 압력값이 임계값을 초과하는 경우에 균열(크랙) 또는 파손을 판단하도록 한다.
5. ㅿP 2 와 제2임계값 비교<S305>
단계 S304에서 ㅿP1이 제1임계값 보다 큰 경우에, 측정하려는 파이프와 그와 인접한 파이프의 압력의 변화값인 ㅿP2를 제2임계값과 비교하는 단계이다.
이는 단계 S304에서 비교된 정보만을 가지고 균열을 판단하지 않고, 측정하려는 파이프와 그와 인접한 파이프의 압력의 변화값에 대한 비교를 더 해줌으로써, 오차를 줄인 정확한 판단이 가능하도록 한다.
이때, 측정하려는 파이프와 그와 인접한 파이프의 압력의 변화값인ㅿP2를 제2임계값과 비교하기 위하여,
Figure PCTKR2010008951-appb-I000002
의 식을 적용하도록 하고, 여기서, PX및 PY는 측정하려는 파이프와 인접한 파이프에 관계된 압력값을 말하며,
Figure PCTKR2010008951-appb-I000003
및
Figure PCTKR2010008951-appb-I000004
의 식을 이용하여 구할 수 있고, P2는 측정하려는 파이프의 압력, P1 및 P3 는 P2와 인접한 양측 파이프의 압력값을 의미한다.
따라서 ㅿP2이 해당 파이프의 균열로 판단할 수 있는 제2임계값과 비교되어 제2임계값보다 큰 경우에는 단계 S309로 진행되도록 하고, 작은 경우에는 단계 S319로 진행되도록 한다.
다시 말해, 검사하려는 파이프의 압력값과 비교하여 균열로 판단되는 임계값을 초과하는 경우에 검사하려는 파이프에 균열이 있음을 최종 판단하도록 한다.
6. 알림메시지 전달<S309>
단계 S304 및 S305에서 각각의 제1 및 제2임계값보다 크다고 판단된 정보에 따라 알림메시지가 전달되는 단계로, 경고등을 점멸하는 등의 방법으로 관리자에게 알리는 것이 가능하도록 한다.
예를 들어, 모니터링을 할 수 있는 디스플레이부를 통해 경고등을 점멸하거나 "00번 파이프 검사 요망" 등의 메시지를 표시함으로써 관리자에게 알려 신속한 점검 및 관리가 이루어질 수 있도록 구성된다.
7. ㅿP1 과 제3임계값 비교<S315>
단계 S304에서 측정된 정보를 통해 ㅿP1 이 가스 주입을 위한 제3임계값의 범위에 해당하는지를 비교하는 단계로, 제3임계값의 범위에 해당하면 단계 S319로 진행되고, 해당되지 않으면 단계 S316으로 진행되도록 한다.
즉, 제3임계값의 범위에 해당하는 파이프와 연결된 솔레노이드 밸브(160)를 구동하도록 하여 가스가 주입되는 것이 가능하도록 구성된다.
8. 측정된 습도값과 제4임계값 비교<S316>
단계 S315로부터 ㅿP1 이 가스 주입을 위한 제3임계값의 범위에 해당되지 않는 경우에, 습도센서(123)로부터 측정된 습도에 대한 값과 가스 주입을 결정하기 위한 제4임계값을 비교하는 단계로, 측정된 습도값이 제4임계값의 범위에 해당하면 단계 S319로, 해당되지 않으면 단계 S301부터 반복하여 실시간 모니터링이 가능하도록 구성된다.
9. 가스 주입<S319>
단계 S305에서 ㅿP2이 해당 파이프의 균열로 판단할 수 있는 제2임계값과 비교되어 제2임계값보다 작은 경우에 가스가 주입되도록 구성된다.
그리고 단계 S315에서 ㅿP1 이 가스 주입을 위한 제3임계값의 범위에 해당하면 가스가 주입되도록 한다.
또한, 단계 S316에서 측정된 습도값이 제4임계값의 범위에 해당하면 가스가 주입되도록 구성된다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 도로에 매설되며, 내부에 수용공간을 가지는 구조물; 및
    상기 구조물의 수용공간에 수용되며, 차량에 전력을 공급하기 위한 전자기장이 발생되는 급전선; 을 포함하고,
    상기 구조물의 수용공간에 충전물이 충전되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전물은 기체(Gas)인 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기체는 질소인 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 급전선은 상기 구조물의 내벽과 이격되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프.
  5. 도로에 매설되며, 내부에 수용공간을 가지는 복수의 구조물;
    상기 복수의 구조물의 수용공간에 수용되며, 차량에 전력을 공급하기 위한 전자기장이 발생되는 급전선; 및
    상기 복수의 구조물 사이에 위치하는 실링부재; 를 포함하고,
    상기 복수의 구조물의 수용공간에 충전물이 충전되며,
    상기 실링부재는 상기 복수의 구조물 각각의 내부 압력을 유지하도록 외부와 밀폐되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충전물은 기체인 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기체는 질소인 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프 조립체.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 급전선은 상기 복수의 구조물의 내벽과 이격되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프 조립체.
  9. 제1항의 온라인 전기차량의 급전라인용 파이프;
    상기 파이프의 상태를 감지하는 하나 이상의 감지기;
    상기 충전물을 수용하며, 상기 파이프 측으로 충전물을 전달하는 충전기;
    상기 충전기에서 상기 파이프로 충전물의 전달을 제어하는 밸브(Valve); 및
    상기 감지기에서 감지된 정보를 입력받아 상기 밸브를 제어하고, 상기 파이프를 관리하는 제어기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 감지기 중 어느 하나는 상기 충전물의 압력 및 상기 구조물 내부의 습도 중 어느 하나 이상을 감지하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 시스템.
  11. (A)내부에 수용공간을 가지는 구조물에 전자기장이 발생되는 급전선을 수용하며, 상기 수용공간에 충전물이 충전되는 하나 이상의 파이프의 상태정보를 측정하는 단계;
    (B)상기 A단계에서 측정된 상태정보를 통해 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나에 대하여 시간의 흐름에 대한 압력의 변화값을 제1임계값과 비교하는 단계; 및
    (X)상기 압력의 변화값이 상기 제1임계값보다 크면, 알림메시지를 외부로 전달하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    (C)상기 A단계에서 측정된 상태정보를 통해 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값을 제2임계값과 비교하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 X단계는 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력에 대한 변화값이 상기 제2임계값보다 크면, 알림메시지를 외부로 전달하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법.
  13. 제11항에 있어서,
    (D)상기 B단계에서 상기 압력의 변화값이 상기 제1임계값보다 작으면, 상기 압력의 변화값을 상기 충전물의 주입 여부를 판단할 수 있는 제3임계값과 비교하는 단계; 및
    (Y)상기 D단계에서 상기 압력의 변화값이 상기 제3임계값의 범위에 해당되면, 상기 충전물의 주입이 이루어지는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    (E)상기 D단계에서 상기 압력의 변화값이 상기 제3임계값의 범위를 벗어나면, 상기 파이프 내부의 습도에 대한 값을 제4임계값과 비교하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 Y단계는 상기 파이프 내부의 습도에 대한 값이 상기 제4임계값의 범위에 해당되면, 상기 충전물의 주입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법.
  15. (A)내부에 수용공간을 가지는 구조물에 전자기장이 발생되는 급전선을 수용하며, 상기 구조물의 내벽과 상기 급전선이 이격되도록 상기 수용공간에 충전물이 충전되는 하나 이상의 파이프의 상태정보를 측정하는 단계;
    (B)상기 A단계에서 측정된 상태정보를 통해 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값을 제2임계값과 비교하는 단계; 및
    (X)상기 B단계에서 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력에 대한 변화값이 상기 제2임계값보다 크면, 알림메시지를 외부로 전달하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    (D)상기 B단계에서 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값이 상기 제2임계값보다 작으면, 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값을 상기 충전물의 주입 여부를 판단할 수 있는 제3임계값과 비교하는 단계; 및
    (Y)상기 D단계에서 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값이 상기 제3임계값의 범위에 해당되면, 상기 충전물의 주입이 이루어지는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    (E)상기 D단계에서 상기 하나 이상의 파이프 중 어느 하나와 인접한 파이프의 압력의 변화값이 상기 제3임계값의 범위를 벗어나면, 상기 파이프 내부의 습도에 대한 값을 제4임계값과 비교하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 Y단계는 상기 파이프 내부의 습도에 대한 값이 상기 제4임계값의 범위에 해당되면, 상기 충전물의 주입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 온라인 전기차량용 급전설비의 자동관리 제어방법.
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