JP2022083391A - Train energy cable supply control method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電車のエネルギー架線供給制御技術に係り、より詳細には、電車の逆行モードにおいてスーパーキャパシタに充電されたエネルギーを架線に供給し、スーパーキャパシタ放電の際、バッテリのエネルギーを架線に供給してバッテリ効率を上げ、最適なエネルギー管理が可能な電車のエネルギー架線供給制御方法及び装置に関する。 The present invention relates to the energy overhead wire supply control technique of a train, and more specifically, supplies the energy charged in the supercapacitor to the overhead wire in the retrograde mode of the train, and supplies the energy of the battery to the overhead wire when the supercapacitor is discharged. The present invention relates to energy overhead wire supply control methods and devices for trains capable of increasing battery efficiency and optimal energy management.
電車の需要と環境にやさしいエネルギーに対する要求が高まりつつあり、エネルギー貯蔵装置(ESS:Energy Storage System)の需要も急激に増えている。これにより、電車に電気エネルギーを充電し、貯蔵する技術に関心が集まっている。 The demand for electric trains and the demand for environmentally friendly energy are increasing, and the demand for energy storage equipment (ESS) is also increasing rapidly. As a result, there is a growing interest in the technology of charging and storing electric energy in trains.
レールに沿って走行する電車は、走行と停車とを繰り返しながら運行をするようになるが、走行時よりは、停車時と出発時にエネルギーが大きく使用される。 Trains that run along the rails will operate by repeating running and stopping, but energy will be used more at the time of stopping and at the time of departure than at the time of running.
バッテリ充電を利用して運行する電車の場合、車両に搭載されたバッテリを先に充電し、バッテリのエネルギーが全て消滅されるまで一定区間を運行するか、バッテリを補助するための別の架線を同時に設置する有/無架線ハイブリッド形態の電車システムが開発されている。 In the case of a train that operates using battery charging, the battery installed in the vehicle is charged first, and the train runs for a certain section until all the energy of the battery is exhausted, or another overhead wire to assist the battery is installed. A hybrid train system with / without overhead lines to be installed at the same time has been developed.
一方、電車用バッテリは、バッテリ容量制限のためにバッテリの再充電が必要であり、このために、駅ごとにバッテリを急速充電する技術が開発されている。 On the other hand, train batteries require recharging due to battery capacity limitation, and for this reason, techniques for rapidly charging the batteries at each station have been developed.
しかしながら、バッテリの頻繁な充放電のため、バッテリの寿命が短くなる恐れがあり、バッテリだけを使用する場合には、電車の加速時のように短時間の間、大電力が必要であるとき、対応できないという問題を引き起こすことがある。短時間の間に、大電力を供給するために、バッテリ容量を運行に必要な電力量に合わせて設計すれば、運行に必要なエネルギーよりずっと大きなバッテリが必要であり、重さが非常に大きくなるという問題点がある。 However, due to the frequent charging and discharging of the battery, the life of the battery may be shortened, and when using only the battery, when a large amount of power is required for a short period of time such as when accelerating a train. May cause problems that cannot be dealt with. If the battery capacity is designed according to the amount of power required for operation in order to supply a large amount of power in a short period of time, a battery that is much larger than the energy required for operation is required and the weight is very heavy. There is a problem of becoming.
下記引用文献1は、急速充電を介しての停留所間の電車運行システムに関するものであって、電車、複数の給電部、及び中央制御部を備え、電車は、複数の駅舎の各々に停車して乗客の乗車及び下車時間の間、充電されたエネルギーと制動時に発生する全ての回生エネルギーを貯蔵する急速充電貯蔵装置を備え、複数の給電部は、駅舎の各々に設置され、電車が駅舎に停車する間、急速充電貯蔵装置にエネルギーを急速充電し、中央制御部は、電車の停車時間、駅舎間の距離、及び急速充電貯蔵装置の充電量に基づいて急速充電貯蔵装置へのエネルギー充電を制御する技術を開示する。
下記引用文献2は、電動車両用バッテリの急速充電方法に関するものであって、充電されるバッテリに充電器を接続させて急速充電を準備するステップ、バッテリを0.3C~0.5Cで一定時間の間急速充電させるステップ、及びバッテリの充電時間が既設定時間を経過する場合、充電を終了するステップを含んでバッテリを急速充電させ得るようにし、バッテリの交換なしに長時間、電動車両を運行できるようにする技術を開示する。
本発明の一実施形態は、電車の逆行モードにおいてスーパーキャパシタに充電されたエネルギーを架線に供給し、スーパーキャパシタ放電の際、バッテリのエネルギーを架線に供給してバッテリ効率を上げ、最適なエネルギー管理が可能な電車のエネルギー架線供給制御方法及び装置を提供する。 In one embodiment of the present invention, the energy charged in the supercapacitor is supplied to the overhead wire in the retrograde mode of the train, and the energy of the battery is supplied to the overhead wire when the supercapacitor is discharged to improve the battery efficiency and optimal energy management. Provides energy overhead wire supply control methods and devices for trains that are capable of this.
本発明の一実施形態は、電車にバッテリとスーパーキャパシタとを共に装着し、電車の運行モードによって適宜電力を供給できる電車のエネルギー架線供給制御方法及び装置を提供する。 One embodiment of the present invention provides a train energy overhead wire supply control method and device capable of mounting a battery and a supercapacitor together on a train and appropriately supplying electric power depending on the operation mode of the train.
本発明の一実施形態は、電車制動の際、電動機の回生電力でスーパーキャパシタを充電してエネルギーを低減できる電車のエネルギー架線供給制御方法及び装置を提供する。 One embodiment of the present invention provides a train energy overhead wire supply control method and device capable of charging a supercapacitor with the regenerative power of an electric motor to reduce energy during train braking.
実施形態のうち、電車のエネルギー架線供給制御方法は、電車の運転モードを判断する運転モード判断ステップ、前記電車が逆行モードと判断されれば、前記電車内のスーパーキャパシタを放電モードとして作動して、前記スーパーキャパシタの充電エネルギーを架線に供給する架線供給ステップ、及び前記電車が制動モードと判断されれば、前記スーパーキャパシタを充電モードとして作動させて、電動機から発生される回生電力で前記スーパーキャパシタを充電するスーパーキャパシタ充電ステップを含む。 Among the embodiments, the energy overhead wire supply control method for the train is an operation mode determination step for determining the operation mode of the train, and if the train is determined to be in the retrograde mode, the supercapacitor in the train is operated as a discharge mode. , The overhead wire supply step for supplying the charging energy of the supercapacitor to the overhead wire, and if the train is determined to be in the braking mode, the supercapacitor is operated as the charging mode and the regenerative power generated from the electric motor is used to operate the supercapacitor. Includes a supercapacitor charging step to charge.
前記架線供給ステップは、前記スーパーキャパシタの充電エネルギーが設定された基準電圧まで放電されれば、バッテリを放電モードとして作動して、前記バッテリの充電エネルギーを架線に供給することができる。 If the charging energy of the supercapacitor is discharged to a set reference voltage, the overhead wire supply step can operate the battery as a discharge mode and supply the charging energy of the battery to the overhead wire.
前記架線供給ステップは、前記電車が逆行モードと判断されれば、前記スーパーキャパシタとバッテリとを放電モードとして作動して、前記スーパーキャパシタの充電エネルギーと前記バッテリの充電エネルギーとを共に均等に架線に供給することができる。 In the overhead wire supply step, if the train is determined to be in the retrograde mode, the supercapacitor and the battery are operated as a discharge mode, and the charging energy of the supercapacitor and the charging energy of the battery are both evenly connected to the overhead wire. Can be supplied.
前記架線供給ステップは、前記スーパーキャパシタの充電エネルギーが設定された基準電圧まで放電されれば、前記バッテリの充電エネルギーのみを架線に供給することができる。 In the overhead wire supply step, if the charging energy of the supercapacitor is discharged to a set reference voltage, only the charging energy of the battery can be supplied to the overhead wire.
実施形態のうち、電車のエネルギー架線供給制御方法は、前記電車が駅停車の際、前記バッテリを急速充電モードとして作動させて、急速充電装置の貯蔵電力で前記バッテリを急速充電するバッテリ充電ステップをさらに含むことができる。 In the embodiment, the energy overhead line supply control method for a train includes a battery charging step in which the battery is operated as a quick charge mode when the train is stopped at a station, and the battery is quickly charged with the stored power of the quick charging device. Further can be included.
実施形態のうち、電車のエネルギー架線供給制御装置は、電車に搭載配置されたバッテリ、前記電車に搭載配置されたスーパーキャパシタ、前記バッテリ及び前記スーパーキャパシタのうち、少なくとも1つから架線に供給されるエネルギーを電動機に出力し、前記電動機の回生電力を前記スーパーキャパシタ側にフィードバックするDC-DCコンバータ、及び前記電車の逆行モードの際、前記スーパーキャパシタに充電されたエネルギーが前記バッテリより先に架線に供給されるように制御し、前記スーパーキャパシタのエネルギーが設定された基準電圧まで放電されれば、前記バッテリに充電されたエネルギーが架線に供給されるように制御するエネルギー供給制御部を備える。 In the embodiment, the energy overhead wire supply control device of the train is supplied to the overhead wire from at least one of a battery mounted on the train, a supercapacitor mounted on the train, the battery and the supercapacitor. A DC-DC converter that outputs energy to an electric motor and feeds back the regenerated power of the electric motor to the supercapacitor side, and in the retrograde mode of the train, the energy charged in the supercapacitor is sent to the overhead wire before the battery. It is provided with an energy supply control unit that controls the supply so that the energy charged in the battery is supplied to the overhead wire when the energy of the supercapacitor is discharged to a set reference voltage.
前記エネルギー供給制御部は、前記電車の逆行モードの際、前記スーパーキャパシタと前記バッテリとに各々充電されたエネルギーが均等に架線に供給されるように制御することができる。 The energy supply control unit can control the supercapacitor and the battery so that the energy charged in each of the supercapacitor and the battery is evenly supplied to the overhead wire in the retrograde mode of the train.
前記エネルギー供給制御部は、前記電車の制動モードの際、前記電動機から発生する前記回生電力で前記スーパーキャパシタを充電するように制御することができる。 The energy supply control unit can control the supercapacitor to be charged by the regenerative power generated from the electric motor in the braking mode of the train.
本発明の一実施形態に係る電車のエネルギー架線供給制御方法及び装置は、電車の逆行モードにおいてスーパーキャパシタに充電されたエネルギーを架線に供給し、スーパーキャパシタ放電の際、バッテリのエネルギーを架線に供給してバッテリ効率を上げ、最適なエネルギー管理が可能である。 The train energy overhead wire supply control method and device according to the embodiment of the present invention supply the energy charged in the supercapacitor to the overhead wire in the retrograde mode of the train, and supply the battery energy to the overhead wire when the supercapacitor is discharged. This improves battery efficiency and enables optimal energy management.
本発明の一実施形態に係る電車のエネルギー架線供給制御方法及び装置は、電車にバッテリとスーパーキャパシタを共に装着し、電車の運行モードによって適宜電力を供給できる。 In the energy overhead wire supply control method and device for a train according to an embodiment of the present invention, a battery and a supercapacitor are both mounted on the train, and electric power can be appropriately supplied depending on the operation mode of the train.
本発明の一実施形態に係る電車のエネルギー架線供給制御方法及び装置は、電車制動の際、電動機の回生電力でスーパーキャパシタを充電してエネルギーを低減できる。 The energy overhead wire supply control method and device for a train according to an embodiment of the present invention can charge a supercapacitor with the regenerative power of a motor to reduce energy during train braking.
本発明に関する説明は、構造的ないし機能的説明のための実施形態にすぎないので、本発明の権利範囲は、本文に説明する実施形態によって制限されると解釈されてはならない。すなわち、実施形態は、様々な変更が可能であり、種々の形態を有することができるので、本発明の権利範囲は、技術的思想を実現できる均等物を含むと理解されなければならない。また、本発明で提示した目的または効果は、特定の実施形態がそれを全部含まなければならないか、そのような効果のみを含まなければならないという意味ではないので、本発明の権利範囲は、これにより制限されるものと理解されてはならない。 As the description of the invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of rights of the invention should not be construed as limited by the embodiments described herein. That is, it must be understood that the scope of rights of the present invention includes equivalents that can realize the technical idea, as the embodiments are variable and can have different embodiments. Also, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a particular embodiment must include all of it or only such effect, the scope of the present invention is this. Should not be understood to be limited by.
一方、本願で叙述される用語の意味は、次のように理解しなければならない。 On the other hand, the meaning of the terms described in this application must be understood as follows.
「第1」、「第2」などの用語は、1つの構成要素を他の構成要素から区別するためのものであって、これら用語によって権利範囲が限定されてはならない。例えば、第1構成要素は、第2構成要素と名付けられ、同様に第2構成要素も、第1構成要素と名付けられうる。 Terms such as "first" and "second" are intended to distinguish one component from the other, and these terms shall not limit the scope of rights. For example, the first component may be named the second component, and the second component may be similarly named the first component.
ある構成要素が、他の構成要素に「連結されて」いると言及された場合には、その他の構成要素に直接連結されることもあるが、中間に他の構成要素が存在することもあると理解しなければならない。一方、ある構成要素が、他の構成要素に「直接連結されて」いると言及された場合には、中間に他の構成要素が存在しないものと理解しなければならない。一方、構成要素間の関係を説明する他の表現、すなわち、「~の間に」と「直ぐ~の間に」または「~に隣合う」と「~に直接隣合う」なども同様に解析しなければならない。 When it is mentioned that one component is "connected" to another component, it may be directly connected to the other component, but there may be other components in between. Must be understood. On the other hand, when it is mentioned that one component is "directly linked" to another, it must be understood that there is no other component in between. On the other hand, other expressions that explain the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "next to" and "directly adjacent to", are analyzed in the same way. Must.
単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含むものと理解されなければならず、「含む」または「有する」などの用語は、実施された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものが存在するということを指定しようとするものであり、1つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在、または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解しなければならない。 Singular expressions must be understood to include multiple expressions unless they have a distinctly different meaning in context, and terms such as "contain" or "have" are the features, numbers, etc. implemented. It seeks to specify the existence of stages, actions, components, components or combinations thereof, with one or more other features or numbers, stages, actions, components, components. Or it must be understood that the existence of a combination of these, or the possibility of addition, is not excluded in advance.
各段階において、識別符号(例えば、a、b、cなど)は、説明の便宜のために使われるものであって、識別符号は、各段階の順序を説明するものではなく、各段階は、文脈上、明白に特定の順序を記載しない限り、明記された順序と異なるように起こりうる。すなわち、各段階は、明記された順序と同様に起こることもあり、実質的に同時に行われることもあり、反対の順序どおりに行われることもある。 In each step, the identification code (eg, a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, the identification code does not explain the order of each step, and each step is Contextually, it can happen differently than the stated order unless explicitly stated in a particular order. That is, the steps may occur in the same order as specified, may occur at substantially the same time, or in the reverse order.
本発明は、コンピュータが読み出すことのできる記録媒体にコンピュータが読み出すことのできるコードにより実現されることができ、コンピュータが読み出すことのできる記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られることのできるデータが格納されるすべての種類の記録装置を含む。コンピュータが読み出すことのできる記録媒体の例としては、ROM、RAM、CD-ROM、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置などがあり、また、キャリアウェーブ(例えばインターネットを介した送信)の形態により実現されることも含む。また、コンピュータが読み出すことのできる記録媒体は、ネットワークにより接続したコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータが読み出すことのできるコードが格納され実行されることができる。 The present invention can be realized by a code that can be read by a computer on a recording medium that can be read by a computer, and the recording medium that can be read by a computer stores data that can be read by a computer system. Includes all types of recording devices. Examples of recording media that can be read by a computer include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc., and in the form of carrier wave (for example, transmission via the Internet). Including being realized. Further, the recording medium that can be read by a computer is distributed to a computer system connected by a network, and a code that can be read by the computer can be stored and executed in a distributed manner.
本明細書で使用する用語は、ただ特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定する意図ではない。ここで使用するすべての用語は、異なる意味として定義されない限り、本発明が属する分野における通常の知識を有した者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般に使用される辞書に定義されている用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致するものと解析されなければならず、本出願において明白に定義しない限り、理想的であるか、または過度に形式的な意味を有するものと解釈してはいけない。 The terms used herein are solely for the purpose of describing particular embodiments and are not intended to limit the invention. All terms used herein have the same meanings as commonly understood by those with ordinary knowledge in the field to which the invention belongs, unless defined as different meanings. Terms defined in commonly used dictionaries must be parsed to be consistent with the contextual meaning of the relevant art and are ideal or overly defined unless expressly defined in this application. It should not be construed as having a formal meaning.
図1は、本発明の一実施形態に係る電車のエネルギー架線供給制御装置を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an energy overhead wire supply control device for a train according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、電車のエネルギー架線供給制御装置100は、バッテリ110、スーパーキャパシタ120、DC-DCコンバータ130、インバータ140、電動機150、及びエネルギー供給制御部160を備えることができる。
As shown in FIG. 1, the energy overhead wire
バッテリ110とスーパーキャパシタ120とは、各々電車に搭載配置され、電動機150の駆動に必要なエネルギーを供給するエネルギー供給源である。
The
DC-DCコンバータ130は、エネルギー供給制御部160の制御信号に応じてバッテリ110とスーパーキャパシタ120とが充電モードまたは放電モードとして作動されるように開閉制御する。バッテリ110とスーパーキャパシタ120とは、DC-DCコンバータ130の制御によって充電モードまたは放電モードとして動作する。
The DC-
インバータ140は、電動機150の駆動に必要なエネルギーを供給する。インバータ140は、DC-DCコンバータ130を介して投入されるエネルギーを交流(AC)に変換し、電動機150を駆動して電車を推進するようになる。
The
電動機150は、電車に設置され、インバータ140を介して送信される電力により駆動されて電車推進力を発生する。
The
エネルギー供給制御部160は、電車の運行モードによってバッテリ110とスーパーキャパシタ120とのうち、少なくとも1つに充電されたエネルギーを架線供給するようにDC-DCコンバータ130を制御する。一実施形態において、エネルギー供給制御部160は、電車の逆行モード区間において先にスーパーキャパシタ120が放電モードとして作動されるようにDC-DCコンバータ130を制御し、DC-DCコンバータ130を介してスーパーキャパシタ120に充電されたエネルギーが先に架線に供給されるようにする。ここで、電車の逆行モードにおいて高電力のスーパーキャパシタ120を先に使用することにより、バッテリ110の負担を減らすことができ、バッテリ110の使用効率を上げることができる。エネルギー供給制御部160は、スーパーキャパシタ120の充電状態を持続的に監視し、スーパーキャパシタ120が設定された基準電圧まで放電されれば、スーパーキャパシタ120の作動を中止させ、バッテリ110が放電モードとして作動されるようにDC-DCコンバータ130を制御し、DC-DCコンバータ130を介してバッテリ110に充電されたエネルギーが架線に供給されるようにする。
The energy
一実施形態において、エネルギー供給制御部160は、電車の逆行モード区間においてバッテリ110とスーパーキャパシタ120とのエネルギーを均等に架線に供給し、スーパーキャパシタ120が設定された基準電圧まで放電されれば、バッテリ110を介してのみエネルギーが架線に供給されるように制御することもできる。
In one embodiment, the energy
エネルギー供給制御部160は、電車の制動モード区間において電動機150の制動の際に発生される回生電力をスーパーキャパシタ120に充電するように制御することができる。電動機150は、電車の制動の際に発電機として作動するようになり、このときに出てくる電気エネルギーを回生電力という。一実施形態において、エネルギー供給制御部160は、電車の制動モード区間においてDC-DCコンバータ130を制御し、スーパーキャパシタ120を充電モードとして作動させて、電動機150の回生電力でスーパーキャパシタ120を充電する。ここで、DC-DCコンバータ130は、電動機150で発生した回生電力をインバータ140を介してフィードバック入力を受けてスーパーキャパシタ120に出力する。
The energy
エネルギー供給制御部160は、電車の停止による急速充電モード区間において急速充電装置(図示せず)から供給される充電電力をバッテリ110に充電するように制御することができる。急速充電装置は、電車の起終点基地または駅ごとに設置されることができる。一実施形態において、エネルギー供給制御部160は、電車の急速充電モード区間においてDC-DCコンバータ130を制御し、バッテリ110を充電モードとして作動させて急速充電装置(図示せず)の供給電力でバッテリ110を充電する。
The energy
ここで、電車の加速区間である逆行モードの間、電車に搭載されたスーパーキャパシタ120を用い、逆行モード中間あるいは以後にバッテリ110を使用し、制動モードの間、回生されたエネルギーを搭載されたスーパーキャパシタ120に送信するエネルギー供給制御プロセスを行って最適なエネルギー管理をすることができる。例えば、電車に搭載されたスーパーキャパシタ120の使用を最大化することで、低い割合のバッテリ110放電を維持できる。
Here, during the retrograde mode, which is the acceleration section of the train, the
図2は、図1の電車のエネルギー架線供給制御装置で行われる電動機のエネルギー架線供給制御過程の一実施形態を説明する順序図である。 FIG. 2 is a sequence diagram illustrating an embodiment of an energy overhead wire supply control process for an electric motor performed by the energy overhead wire supply control device for the electric train of FIG. 1.
図2に示すように、エネルギー供給制御部160は、電車の出発による逆行モードの際、スーパーキャパシタ120を放電モードとして作動させてスーパーキャパシタ120に充電されたエネルギーを先に架線に供給する(ステップS210)。エネルギー供給制御部160は、電車の逆行モードにおいて必要電力によってバッテリ110とスーパーキャパシタ120とのエネルギーを均等に架線に供給することもできる。
As shown in FIG. 2, the energy
エネルギー供給制御部160は、スーパーキャパシタ120が設定された基準電圧まで放電されれば、スーパーキャパシタ120の代わりに、バッテリ110を放電モードとして作動させてバッテリ110に充電されたエネルギーを架線に供給する(ステップS230)。
When the
エネルギー供給制御部160は、電車の停止による制動モードの際、スーパーキャパシタ120を充電モードとして作動させて、電動機150から発生される回生電力でスーパーキャパシタ120を充電する(ステップS250)。
The energy
エネルギー供給制御部160は、電車の停車の際、バッテリ110を急速充電モードとして作動させて、停車周辺に設置された急速充電装置の貯蔵電力でバッテリ110を急速充電する(ステップS270)。
When the train is stopped, the energy
前記ステップは、電車の運行過程で繰り返し的に行われるようになる。 The steps will be repeated in the process of operating the train.
図3は、一実施形態に係る電車のエネルギー架線供給制御装置のエネルギー供給系統を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an energy supply system of an energy overhead line supply control device for a train according to an embodiment.
図3に示すように、電車の逆行モードにおいてスーパーキャパシタ(SUPERCAPACITOR)120のエネルギーを先に架線に供給し、DC-DCコンバータ(CONVERTER)130を介して直流電圧に変換し、インバータ(INVERTER)140を介して交流に変換して電動機(TM)150を逆行運転させる((1))。 As shown in FIG. 3, in the retrograde mode of the train, the energy of the supercapacitor (SUPERCAPACITOR) 120 is first supplied to the overhead wire, converted into a DC voltage via the DC-DC converter (CONVERTER) 130, and converted into a DC voltage, and the inverter (INVERTER) 140 The electric motor (TM) 150 is operated in the reverse direction by converting it into direct current via ((1)).
スーパーキャパシタ120が予め設定された基準電圧まで放電される瞬間、スーパーキャパシタ120の放電を中断させ、バッテリ(BATTERY)110のエネルギーを架線に供給し、DC-DCコンバータ130を介して直流電圧に変換し、インバータ140を介して交流に変換して電動機150を逆行運転させる((2))。
At the moment when the
電車の制動モードにおいて電動機150の回生電力発生の際、回生電力をインバータ140及びDC-DCコンバータ130を経由してスーパーキャパシタ120に充電させる((3))。電動機150の回生電力を使用してスーパーキャパシタ120を充電させることによってエネルギーを節約することができる。
When the regenerative power of the
電車が駅に停車の際、駅に設置された急速充電装置によってバッテリ110を急速充電させる((4))。
When the train stops at the station, the
図4は、一実施形態に係る電車の架線に供給されるエネルギー状態を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the energy state supplied to the overhead wire of the train according to the embodiment.
図4において、エネルギー供給制御部160は、電車の逆行モード運転の際、先にスーパーキャパシタ120側にエネルギー供給指令を出す。スーパーキャパシタ120は、エネルギー供給指令によって充電されたエネルギーの放電を開始する。例えば、スーパーキャパシタ120は、1000Vの充電されたエネルギーで基準電圧750Vまで放電してエネルギーを架線に供給する。スーパーキャパシタ120が基準電圧750Vまで放電された状態でエネルギー供給制御部160は、バッテリ110側にエネルギー供給指令を出して、バッテリ110のエネルギーを架線に供給する。
In FIG. 4, the energy
一実施形態に係る電車のエネルギー架線供給制御方法及び装置は、電車の逆行モード区間においてスーパーキャパシタで優先的にエネルギーを架線に供給するか、バッテリと均等分担して供給させることにより、バッテリの使用を最小化でき、バッテリの寿命を増加させることができる。また、電車の制動モード区間において電動機の回生電力でスーパーキャパシタを充電させることにより、エネルギー効率を上げることができる。 The energy overhead line supply control method and device for a train according to an embodiment use a battery by preferentially supplying energy to the overhead line with a supercapacitor in the retrograde mode section of the train or by sharing the energy evenly with the battery. Can be minimized and battery life can be increased. Further, energy efficiency can be improved by charging the supercapacitor with the regenerative power of the motor in the braking mode section of the train.
本発明を例示的な実施形態について説明したが、当業者であれば、本発明が請求の範囲の思想及び範囲から変形して実施できることを認識できるであろう。 Although the present invention has been described as an exemplary embodiment, those skilled in the art will appreciate that the invention can be implemented in a modified manner from the ideas and scope of the claims.
100 電車のエネルギー架線供給制御装置
110 バッテリ
120 スーパーキャパシタ
130 DC-DCコンバータ
140 インバータ
150 電動機
160 エネルギー供給制御部
100 Train energy overhead wire
Claims (8)
前記電車が逆行モードと判断されれば、前記電車内のスーパーキャパシタを放電モードとして作動して、前記スーパーキャパシタの充電エネルギーを架線に供給する架線供給ステップと、
前記電車が制動モードと判断されれば、前記スーパーキャパシタを充電モードとして作動させて、電動機から発生される回生電力で前記スーパーキャパシタを充電するスーパーキャパシタ充電ステップと、を含むことを特徴とする電車のエネルギー架線供給制御方法。 The operation mode determination step to determine the operation mode of the train and
If the train is determined to be in the retrograde mode, the supercapacitor in the train is operated as a discharge mode, and the overhead wire supply step of supplying the charging energy of the supercapacitor to the overhead wire is
When the train is determined to be in the braking mode, the train includes a supercapacitor charging step of operating the supercapacitor as a charging mode and charging the supercapacitor with regenerative power generated from an electric motor. Energy overhead wire supply control method.
前記スーパーキャパシタの充電エネルギーが設定された基準電圧まで放電されれば、バッテリを放電モードとして作動して、前記バッテリの充電エネルギーを架線に供給することを特徴とする請求項1に記載の電車のエネルギー架線供給制御方法。 The overhead wire supply step is
The train according to claim 1, wherein when the charging energy of the supercapacitor is discharged to a set reference voltage, the battery is operated as a discharge mode and the charging energy of the battery is supplied to the overhead wire. Energy overhead wire supply control method.
前記電車が前記逆行モードと判断されれば、前記スーパーキャパシタとバッテリとを放電モードとして作動して、前記スーパーキャパシタの充電エネルギーと前記バッテリの充電エネルギーとを共に均等に架線に供給することを特徴とする請求項1に記載の電車のエネルギー架線供給制御方法。 The overhead wire supply step is
If the train is determined to be in the retrograde mode, the supercapacitor and the battery are operated as a discharge mode, and the charging energy of the supercapacitor and the charging energy of the battery are both evenly supplied to the overhead wire. The energy overhead line supply control method for a train according to claim 1.
前記スーパーキャパシタの充電エネルギーが設定された基準電圧まで放電されれば、前記バッテリの充電エネルギーのみを架線に供給することを特徴とする請求項3に記載の電車のエネルギー架線供給制御方法。 The overhead wire supply step is
The energy overhead wire supply control method for a train according to claim 3, wherein when the charging energy of the supercapacitor is discharged to a set reference voltage, only the charging energy of the battery is supplied to the overhead wire.
前記電車に搭載配置されたスーパーキャパシタと、
前記バッテリ及び前記スーパーキャパシタのうち、少なくとも1つから架線に供給されるエネルギーを電動機に出力し、前記電動機の回生電力を前記スーパーキャパシタ側にフィードバックするDC-DCコンバータと、
前記電車の逆行モードの際、前記スーパーキャパシタに充電されたエネルギーが前記バッテリより先に架線に供給されるように制御し、前記スーパーキャパシタのエネルギーが設定された基準電圧まで放電されれば、前記バッテリに充電されたエネルギーが架線に供給されるように制御するエネルギー供給制御部と、を備えることを特徴とする電車のエネルギー架線供給制御装置。 The battery installed on the train and
The supercapacitor mounted on the train and
A DC-DC converter that outputs energy supplied to the overhead wire from at least one of the battery and the supercapacitor to the motor and feeds back the regenerative power of the motor to the supercapacitor side.
In the retrograde mode of the train, if the energy charged in the supercapacitor is controlled to be supplied to the overhead wire before the battery, and the energy of the supercapacitor is discharged to the set reference voltage, the said. An energy overhead wire supply control device for a train, comprising: an energy supply control unit that controls energy charged in a battery to be supplied to the overhead wire.
前記電車の逆行モードの際、前記スーパーキャパシタと前記バッテリとに各々充電されたエネルギーが均等に架線に供給されるように制御することを特徴とする請求項6に記載の電車のエネルギー架線供給制御装置。 The energy supply control unit is
The energy overhead line supply control of the train according to claim 6, wherein the energy charged in the supercapacitor and the battery is controlled to be evenly supplied to the overhead line in the retrograde mode of the train. Device.
前記電車の制動モードの際、前記電動機から発生する前記回生電力で前記スーパーキャパシタを充電するように制御することを特徴とする請求項6に記載の電車のエネルギー架線供給制御装置。 The energy supply control unit is
The energy overhead wire supply control device for a train according to claim 6, wherein the supercapacitor is controlled to be charged by the regenerative power generated from the electric motor in the braking mode of the train.
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