Due to excessive endeavor to reduce greenhouse gas caused by internal combustion engine-powered vehicles, battery-powered electric vehicles (EV) are arising as a solution. However, EV possess numerous limitations, such as short travel distance and long charging time. The On-Line Electric Vehicle (OLEV) is developed to overcome the limitations that the current generations of the EV have. The OLEV is an electric vehicle which can be charged wirelessly from the power cable embedded under the road. The cost of the OLEV system is dependent on battery capacity, pickup capacity and power cable length.
In this thesis, the modeling of OLEV system is suggested. Main factors, such as tractive effort force modeling, driving cycle modeling, and battery modeling of conventional electric vehicle, and the features of the OLEV system are modeled. Moreover, to investigate the key factors deciding the cost of OLEV system, it is necessary to know the interrelations among three main variables, such as battery capacity, pickup capacity, and power cable length. Hence, this paper derives the cost function of the OLEV system, considering the three main components. The heuristic algorithm is used to find the minimum cost of the OLEV cost function. Furthermore, we showed how the cost varies according to different traffic environment and OLEV variables, such as battery capacity, pickup capacity and power cable length. In addition, comparison between OLEV vehicle and pure electric vehicle is conducted to see the possibility of commercialization.
최근 지구 온난화 등의 환경문제와 CO2 배출량 규제 강화, 화석연료 고갈 및 고유가 문제 등의 해결책으로 전기자동차의 개발과 보급을 서두르고 있다. 10 년 후에는 전체 자동차의 20 % 정도가 전기자동차로 교체될 것이라는 전망들이 나오고 있다. 하지만 현재 시장에 출시되고 있는 전기차들은 주행거리와 긴 충전시간으로 인해 한계점을 드러냈다. 이러한 기술적 한계점을 보완하기 위해 On-Line Electric Vehicle (OLEV)가 카이스트에서 개발되어 서울대공원, 경북 구미시에서 시범운행 되고 있다. OLEV란 자기공진 원리를 이용해 대형 충전기를 정류장 또는 도로에 설치하여 차량이 정차 및 주행 중에도 무선으로 전력을 공급받을 수 있는 시스템을 말한다.
본 논문에서는 OLEV 시스템의 모델링 방안을 제시하였다. 기존 전기차 모델링에 사용된 tractive effort force, driving cycle, battery와 OLEV 시스템의 특성을 반영하여 모델링 하였다. 또한 본 연구에서는 OLEV 시스템를 구성하는 요소간의 상관성을 정확하게 알기 위해 비용함수를 구했으며, 휴리스틱 알고리즘을 이용하여 전체 비용함수의 최소 값을 형성하는 배터리 용량, 픽업 용량, 급전선로 길이를 구했다. OLEV 구성 요소가 변화할 때 차량 비용과 기반 시설 비용에 미치는 영향을 분석했고 시외 및 도심지 환경에 대한 시뮬레이션을 수행했다. 시뮬레이션 결과 도심지 교통 환경에서는 작은 배터리, 긴 급전선로, 최대 픽업용량을 사용하는 것이 전체 비용을 최소화 시켰다. 시외 환경에서는 큰 배터리 용량, 짧은 급전선로, 적정 양의 픽업용량이 전체비용을 최소화 시키는 것을 알 수 있었다. 마지막으로, 순수 전기 차량과 OLEV 차량간의 경제성을 비교하였으며 OLEV 시스템 운행시 순수전기차 대비 전체 비용이 약 7 % 감소됨을 확인 할 수 있었다.
