Plug-In Hybrid Cars (PHEV), 수소, 전기 등 다양한 방식으로 중대형 버스, 셔틀과 같은 대중 교통 수단들이 친환경차로 전환이 이루어지고 있다. 그 중 가장 많은 부분을 차지하는 버스는 현재 PHEV 방식으로 차 고지의 충전소에서만 충전을 하는 형태이며, 친환경차의 대수만큼 충전기가 필요하기 때문에 차고지의 부지 확보 및 충전 인프라 구축 비용 문제들이 야기되고 있다. 미국, 유럽, 싱가폴 등의 세계 각지에서는 해당 문제를 해결하기 위해 친환경 차량의 주행 중 충전이 가능한 시스템 개발과 단체 표준화 개발이 활발히 진행되고 있다. 최근 부상하고 있는 차량용 무선충전 시스템은 지면(Ground)과 차량에 장착된 충전 패드의 정렬에 따라 효율이 급격하게 차이가 발생하기 때문에 정밀하게 차량을 지면 패드로 유도하는 것이 핵심 기술이라 할 수 있다. 현재 차량용 무선충전 시스템의 유도 기술은 주로 도로에 자성체를 설치하 여 측위하는 방식과 패드의 Primary/Secondary 코일에서 방출되는 자기장을 검출하여 상대 위치를 측위 하는 방식들이 사용됐다. 이들 방식은 도로, 패드 등의 시설물과 차량단 양쪽에 센서 및 처리 장치를 설치 해야하는 시스템의 복잡성 및 비용 문제가 따른다. 또한 비용문제로 인한 자율주행차량이 아닌 운전자의 운전 능력에 의존해야 하는 방식이기 때문에 운전 능력이 미숙할 경우 충전을 할 수 없거나 효율이 떨어 지는 문제가 있다. 본 논문에서는 정류장, 차선 등을 포함한 2~3 cm급의 고정밀 디지털 맵에 차량의 위치 정보를 유클라디안(Euclidean) 거리를 이용해 Point to Point (P2P) 매칭 하고 허프(Hough) 변환 기반의 정류장 표식, 도로 차선의 정적 Point of Interest (POI)를 카메라로 인식하여 최종 위치를 보정하는 방식을 사용했다. 차량의 위치 정보는 GPS/DR, 차량 CAN 정보의 약결합(Lossely Coupled)으로 구현된 확장형 칼만필터를 통해 측위 했다. 이를 통해 본 논문에서는 시설물 및 차량단에 설치되는 센서, 처리부를 최소화하여 시스템의 간결성과 저가형 센서들의 융합을 통해 비용 문제를 해결한 친환경 무선충전 전기버스 의 정밀 위치 유도 기술에 대해 연구했다.

A Study on Precision Position Induction Technology for Improving Charging Efficiency of Wireless Charging System for Eco-Friendly Electric Buses

Kyoung Soo Choi, Yui Hwan Sa, Jae Un Kim, Sung Jin Kim*

Public transportation, such as mid- to large-sized buses and shuttles, is being converted into eco-friendly vehicles in various ways such as PHEV, hydrogen, and electricity. Buses, which account for the largest portion of them, are currently charging only at the charging stations of the garages using a plug-in method, and since the number of eco-friendly cars is required as many as the number of chargers, problems such as securing a site for a garage and building a charging infrastructure are causing problems. In order to solve the problem in the United States, Europe, Singapore, etc., the development of a system that enables charging of eco-friendly vehicles while driving and the development of group standardization are being actively carried out. Since the recently emerging wireless charging system for vehicles has a sharp difference in efficiency depending on the alignment of the ground and the charging pad mounted on the vehicle, it is a key technology to precisely guide the vehicle to the ground pad. Currently, the induction technology of the wireless charging system for vehicles mainly uses the method of positioning by installing a magnetic material on the road and the method of positioning the relative position by detecting the magnetic field emitted from the primary/secondary coil of the pad. These methods are accompanied by the complexity and cost of a system that needs to install sensors and processing devices on both sides of the vehicle and facilities such as roads and pads. In addition, since it is a method that has to depend on the driving ability of the driver rather than the self-driving vehicle due to the cost problem, there is a problem that charging cannot be performed or the efficiency is lowered if the driving ability is inexperienced. In this paper, point-to-point matching was performed using Euclidean distance for vehicle location information on a high-precision digital map of 2-3 cm including bus stops and lanes. In addition, a method was used to correct the final position by recognizing a stop mark based on Hough transformation and a static POI of a road lane with a camera. The vehicle location information was positioned through an extended Kalman filter implemented as a loosely coupled method of GPS/DR and vehicle CAN information. Through this, in this paper, we studied the precision positioning technology of eco-friendly wireless charging electric bus, which solved the cost problem through the fusion of low-cost sensors and the simplicity of the system by minimizing the sensors and processing units installed in facilities and vehicles.

Keywords: wireless charging, e-bus, positioning, guidance

Speaker 최경수 한국자동차연구원