KR101465534B1 - Storage battery monitoring system for railway vehicles and the railway vehicles - Google Patents

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KR101465534B1 KR1020130053619A KR20130053619A KR101465534B1 KR 101465534 B1 KR101465534 B1 KR 101465534B1 KR 1020130053619 A KR1020130053619 A KR 1020130053619A KR 20130053619 A KR20130053619 A KR 20130053619A KR 101465534 B1 KR101465534 B1 KR 101465534B1
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Abstract

본 발명은 철도차량 축전지 감시시스템 및 그 철도차량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량의 축전지 상태를 운전실에 있는 운전자가 실시간으로 감시 및 확인할 수 있도록 함으로써 배터리의 전원 운용에 안정성을 도모할 수 있는 철도차량 축전지 감시시스템 및 그 철도차량에 관한 것이다.
본 발명에 따른 철도차량 축전지 감시시스템은 철도차량의 하부에 설치되고 다수의 축전지 셀이 직렬 연결되어 이루어지는 축전지 팩과, 상기 축전지 팩의 온도, 전압 및 전류 상태를 수집하여 네트워크를 통해 출력하는 축전지 제어모듈, 및 상기 철도차량의 운전실에 구비되며 상기 축전지 제어모듈에서 출력한 축전지 팩의 상태를 현시하는 모니터 장치를 포함하여 구성된다.
The present invention relates to a railway vehicle battery monitoring system and a railway vehicle thereof, and more particularly, to a railway vehicle battery monitoring system and a railway vehicle thereof, which are capable of monitoring and checking the state of a battery of a railway vehicle in real time in a driver's cab, A railway vehicle battery monitoring system and a railway vehicle thereof.
A railway vehicle battery monitoring system according to the present invention comprises: a storage battery pack installed in a lower portion of a railway vehicle and having a plurality of battery cells connected in series; a storage battery control unit for collecting temperature, voltage and current status of the storage battery pack, And a monitor device provided in a cab of the railway vehicle for displaying the state of the battery pack output from the battery control module.

Figure R1020130053619
Figure R1020130053619

Description

철도차량 축전지 감시시스템 및 그 철도차량 {STORAGE BATTERY MONITORING SYSTEM FOR RAILWAY VEHICLES AND THE RAILWAY VEHICLES}{STORAGE BATTERY MONITORING SYSTEM FOR RAILWAY VEHICLES AND THE RAILWAY VEHICLES}

본 발명은 철도차량 축전지 감시시스템 및 그 철도차량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량의 축전지 상태를 운전실에 있는 운전자가 실시간으로 감시 및 확인할 수 있도록 함으로써 배터리의 전원 운용에 안정성을 도모할 수 있는 철도차량 축전지 감시시스템 및 그 철도차량에 관한 것이다.The present invention relates to a railway vehicle battery monitoring system and a railway vehicle thereof, and more particularly, to a railway vehicle battery monitoring system and a railway vehicle thereof, which are capable of monitoring and checking the state of a battery of a railway vehicle in real time in a driver's cab, A railway vehicle battery monitoring system and a railway vehicle thereof.

일반적으로 철도차량의 전원장치로 철도차량을 구동하는 주전원장치와 이 주전원장치로부터 공급된 전원을 변환하여 차실내에 구비된 각종 전자기장치를 구동시키는 보조전원장치가 구비된다.Generally, a main power source device for driving a railway vehicle by a power source device of a railway car and an auxiliary power source device for driving various electromagnetic devices provided in the car by converting power supplied from the main power source device are provided.

보조전원장치는 상기 주전원장치에서 공급되는 전원을 직류로 변환하는 변환장치 및 변환된 직류를 일시 저장해두는 축전지로 구성되며, 축전지로는 납축전지, 니켈-카드뮴전지, 니켈-수소전지, 납-황산전지 등이 사용된다.The auxiliary power supply unit includes a converter for converting the power supplied from the main power supply unit to DC and a battery for temporarily storing the converted DC, and the battery includes a lead acid battery, a nickel-cadmium battery, a nickel- A battery or the like is used.

주전원장치는 철도차량의 팬더그래프를 통해 철도차량으로 인가되는 고압의 교류전원을 철도차량 내에서 사용 가능한 저압의 교류로 변환하여 철도차량을 구동하는 모터와 보조전원장치에 공급된다.The main power unit converts the high-voltage AC power applied to the railway vehicle through the panda graph of the railway vehicle into a low-voltage AC that can be used in the railway vehicle, and supplies the motor and auxiliary power unit driving the railway vehicle.

보조전원장치는 수백V ∼ 수천V의 교류전원을 정류 및 감압하여 수십V ∼ 수백V의 직류전원으로 변환하여 차실내 각 전자기기에 공급한다.The auxiliary power supply unit rectifies and reduces the AC power of several hundred V to several thousands V, converts it into DC power of several tens V to several hundred V, and supplies it to each electronic device in the car.

이와 같은 보조전원장치에는 직류의 보조전원 전압을 안정화하기 위해 축전지를 충전하는 충전기가 구비된다.In such an auxiliary power supply unit, a charger for charging the battery is provided in order to stabilize the auxiliary power supply voltage of DC.

상기 충전기는 축전지를 직류로 변환된 직류전원에 의해 충전하며, 충전 후 직류의 전압이 부족하거나 불안정할 경우 충전된 전원을 흘려 전원을 안정화시킨다.
The charger charges the battery by DC power converted to DC, and when the voltage of the DC is insufficient or unstable after charging, the charged power is supplied to stabilize the power.

도 1은 일반적인 철도차량의 축전지 및 충전기 설치 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a battery and charger installation of a general railway vehicle.

도 1에 도시된 바와 같이 철도차량(1)에 상술한 축전지(3) 및 충전기(2)가 설치된다.As shown in Fig. 1, the above-described storage battery 3 and the charger 2 are installed in the railway car 1. Fig.

상기 축전지(3)는 일반적으로 철도차량(1)의 전체 DC 전원 비상부하를 고려하여 선정하고, 차량 하부에 용량에 맞게 편성 내에 2세트-4세트가 설치된다.The battery 3 is generally selected in consideration of the entire DC power source emergency load of the railway car 1, and two sets and four sets of the batteries 3 are provided in the knitting area in the lower portion of the vehicle according to the capacity.

상기 충전기(2)는 고압장치의 일부로서 통신으로 연결되어 운전실 내부의 모니터 장치(Display Unit)에 상태가 표시된다.The charger 2 is connected as a part of the high-pressure apparatus by communication, and a status is displayed on a display unit inside the cabin.

예를 들어 선행특허문헌 등록번호 제10-0651191호에는 전기철도차량의 배터리 충전기 진단 시스템이 개시되어 있다.For example, prior art Patent Registration No. 10-0651191 discloses a battery charger diagnostic system for an electric railway vehicle.

이 선행특허는 각종 릴레이의 접점신호 전압을 검출하는 릴레이 접점신호 검출부와; 직류전압으로 출력되는 추진 및 제동, VCB상태 및 사구간 진입/통과신호 전압을 다른 직류전압으로 변환시켜 주는 DC/DC 변환부와; 전차선으로부터 전압을 검출하는 전차선 전압 검출부와; 전차선에 흐르는 전류를 검출하는 전차선 전류 검출부와; 전력 사용량, 역률, 실효값 및 고조파 함유량을 분석하는 전력분석기와; 아날로그의 전력정보를 디지탈신호로 변환시켜 주는 제 1 A/D 변환부와; 철도차량의 주행중 차륜의 회전수에 부응하는 펄스신호를 발생하는 속도센서와; 주파수를 전압으로 변환하여 주는 주파수/전압 변환부와; 아날로그의 속도전압을 디지털신호로 변환시켜 주는 제 2 A/D 변환부와; 차량의 현재 주행속도를 검출하는 차속 검출부와; 속도센서를 통해 검출되는 펄스를 계수하는 카운터와; 펄스수에 대비되는 철도차량의 주행거리를 산출하는 위치정보 검출부와; 배터리 충전기 전압 검출부와; 배터리 충전기 전류 검출부와; 배터리의 충전 전압 및 전류를 컴퓨터가 인식할 수 있는 직류전압으로 변환시켜 주는 신호 변환기와; 상기한 각부의 출력신호를 실시간으로 입력받아 기억함과 동시에 특정 배터리 충전기에서 고장 발생시 그 시점에서의 속도와 위치, 가선전압 상태, 각종 릴레이들의 상태 정보와 함께 해당 배터리 충전기의 고장상태 정보를 기억 및 출력하는 컴퓨터로 구성된다.This prior art patent discloses a relay contact signal detector for detecting contact signal voltages of various relays; A DC / DC converter for converting driving and braking voltages output from the DC voltage, the VCB state, and the intermittent input / output signal voltage into another DC voltage; A catenary voltage detecting unit for detecting a voltage from the catenary; A catenary current detector for detecting a current flowing in the catenary; A power analyzer for analyzing power consumption, power factor, rms value and harmonic content; A first A / D converter for converting analog power information into a digital signal; A speed sensor for generating a pulse signal corresponding to the number of revolutions of the wheel of the railway vehicle during traveling; A frequency / voltage converter for converting a frequency to a voltage; A second A / D converter for converting an analog speed voltage into a digital signal; A vehicle speed detecting section for detecting a current running speed of the vehicle; A counter for counting pulses detected through the speed sensor; A position information detecting unit for calculating a traveling distance of the railway car in comparison with the number of pulses; A battery charger voltage detector; A battery charger current detector; A signal converter for converting a charging voltage and a current of the battery into a DC voltage that can be recognized by a computer; The output signal of each of the above-mentioned units is received and stored in real time, and at the same time, the information on the speed, position, wire voltage and various relays at the time of occurrence of a failure in the specific battery charger, Lt; / RTI >

이 선행특허에 따르면 전기철도차량의 주행중 배터리 충전기의 전류와 전압신호와 함께 선로조건 및 사구간에 대한 정보, 전력공급 상태 및 속도와 위치 정보를 동시에 파악, 분석할 수 있어 배터리 충전기에 대한 성능평가 및 고장에 대한 분석을 더욱 정확히 할 수 있다.
According to this prior patent, the current and voltage signals of the battery charger during running of the electric railway vehicle can be grasped and analyzed at the same time with information on the line condition and the dune, the power supply state and the speed and position information. Analysis of faults can be done more accurately.

이와 같이 종래에는 충전기의 상태를 운전실에 확인할 수 있었으나, 축전지의 상태는 운전실에 확인할 수 없었다.As described above, the state of the battery charger can be confirmed in the cab, but the state of the battery can not be confirmed in the cab.

즉, 축전지의 경우 만충전되어 있는 상태에서 운행을 시작하고 운행중 충전기가 축전지에 대한 충전을 지속하여 만충전 상태를 유지하기 때문에 실시간으로 축전지를 감시하지 않는다.That is, in the case of the battery, the battery is not monitored in real time because the battery is fully charged and the charger continues to charge the battery during operation to maintain the full charge state during operation.

그러나 충전기 고장과 같은 철도차량 고장이 발생한 경우 축전지는 비상 부하상태에서 1시간 동안 DC 전원 소비 용량을 충족해야 하는데, 1시간 동안 얼마의 비상전원이 남아있는지 알 수 없는 문제점이 있었다.However, in the event of a rail vehicle failure such as a charger failure, the battery must meet the DC power consumption capacity for 1 hour under the emergency load condition, and there is a problem that it is unknown how much emergency power remains for 1 hour.

등록번호 20-0342193(공고일자 2004년02월18일)Registration No. 20-0342193 (Announcement date February 18, 2004) 등록번호 10-0651191(공고일자 2006년11월30일)Registration No. 10-0651191 (Publication Date November 30, 2006)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 축전지 상태를 운전실에 구비된 모니터 장치에 출력함으로써 축전지의 상태를 운전자 및 승무원이 실시간으로 확인할 수 있고 축전지 전원의 이상과 같은 고장이 발생할 경우 즉각 대처할 수 있는 철도차량 축전지 감시시스템 및 그 철도차량을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a monitoring device provided in a cab for a driver and a crew to check the status of a battery in real time, And to provide a railway vehicle battery monitoring system and a railway vehicle capable of coping with such problems.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도차량 축전지 감시시스템은 철도차량의 하부에 설치되고 다수의 축전지 셀이 직렬 연결되어 이루어지는 축전지 팩;According to an aspect of the present invention, there is provided a railway vehicle battery monitoring system comprising: a storage battery pack installed in a lower portion of a railway vehicle and having a plurality of battery cells connected in series;

상기 축전지 팩의 온도, 전압 및 전류 상태를 수집하여 네트워크를 통해 출력하는 축전지 제어모듈; 및A battery control module for collecting the temperature, voltage and current state of the battery pack and outputting the collected data through a network; And

상기 철도차량의 운전실에 구비되며 상기 축전지 제어모듈에서 출력한 축전지 팩의 상태를 현시하는 모니터 장치; 를 포함하여 구성된다.A monitor device provided in a cabin of the railway vehicle for displaying the state of the battery pack output from the battery control module; .

여기서, 상기 축전지 제어모듈은,Here, the battery control module includes:

상기 축전지 팩의 온도를 온도 측정부와,The temperature of the battery pack is measured by a temperature measuring unit,

상기 축전지 팩의 전압을 측정하는 전압 측정부와,A voltage measuring unit for measuring a voltage of the battery pack;

상기 축전지 팩의 일측에 연결된 션트 저항을 통해 전류를 측정하는 전류 측정부와,A current measuring unit for measuring a current through a shunt resistor connected to one side of the battery pack,

상기 온도, 전압 및 전류를 각 제1기준값과 비교하여 과온도, 과전압, 부족전압 또는 과전류인 경우 션트 저항에 연결된 FET 블록을 OFF되도록 제어해서 배터리 팩을 1차로 보호하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.And a controller for comparing the temperature, the voltage, and the current with the first reference value to control the FET block connected to the shunt resistor to be OFF when the overtemperature, the overvoltage, the undervoltage, or the overcurrent, do.

또한, 상기 축전지 제어모듈은,The battery control module may further include:

션트 저항을 통해 전류를 측정하고, 축전지 팩의 전압을 측정해서 각 제2기준값과 비교하여 과전압, 부족전압 또는 과전류인 경우 션트 저항에 연결된 FET 블록을 OFF되도록 제어해서 배터리 팩을 2차로 보호하는 제2보호부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.It measures the current through the shunt resistor, measures the voltage of the battery pack, compares it with each second reference value, and controls the FET block connected to the shunt resistor to be turned off in the case of overvoltage, undervoltage or overcurrent, 2 protection unit.

또한, 상기 축전지 제어모듈은,The battery control module may further include:

상기 다수 축전지 셀의 충전 잔량이 균등하지 않은 경우 상기 제어부의 제어에 의해 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.And a cell balancing unit for performing cell balancing under the control of the control unit when the remaining charge amount of the plurality of battery cells is not uniform.

여기서 상기 축전지 제어모듈과 모니터 장치는 TCN-MVB(Multi-function Vehicle Bus) 통신방식으로 연결되는 것을 특징으로 한다.Here, the battery control module and the monitor device are connected by a TCN-MVB (Multi-Function Vehicle Bus) communication method.

여기서 상기 축전지 팩과 축전지 제어모듈은 각각 사각 박스의 함 형태로 제작되어 케이블을 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.Here, the battery pack and the battery control module are each formed as a box-shaped box and are connected through a cable.

그리고 상기 축전지 제어모듈의 함 정면에는 축전지 팩의 전원을 제어할 수 있도록 하는 조작부와, 축전지 팩의 상태를 표시하는 표시부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
In addition, an operation unit for controlling the power of the battery pack is provided on a front surface of the battery control module, and a display unit for indicating the state of the battery pack.

본 발명에 따른 철도차량은 상술한 어느 하나의 축전지 감시시스템을 포함하여 구성된다.The railway vehicle according to the present invention comprises any one of the above-described battery monitoring systems.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 철도차량의 축전지 상태 표시를 용이하게 함으로써, 차량 운행 중 축전지 전원을 실시간으로 감시하여 차량 운행의 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 기지내 검수시 유지보수의 편리성을 제공할 수 있다.According to the means for solving the above-mentioned problems, it is possible to easily display the state of the accumulator of the railway car, so that the safety of the vehicle operation can be improved by monitoring the battery power in real time during the vehicle operation, Can be provided.

도 1은 일반적인 철도차량의 축전지 및 충전기 설치 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 축전지 제어모듈의 내부 회로도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 축전지의 외형을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 축전지 제어모듈의 차량내 배선도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 디스플레이 유닛의 설치 예시도이다.
1 is a conceptual diagram of a battery and charger installation of a general railway vehicle.
2 is an internal circuit diagram of a battery control module according to the present invention.
3 is a perspective view showing the outer shape of the battery shown in Fig.
4 is an in-vehicle wiring diagram of the battery control module shown in Fig.
Fig. 5 is an exemplary view showing the installation of the display unit shown in Fig. 4. Fig.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.It is to be noted that the same components of the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as possible even if they are shown in different drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.

도 2는 본 발명에 따른 축전지 제어모듈의 내부 회로도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 축전지의 외형을 나타내는 사시도이다.FIG. 2 is an internal circuit diagram of a battery control module according to the present invention, and FIG. 3 is a perspective view showing the external shape of the battery shown in FIG.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 축전지는 축전지 팩(10)과 축전지 제어모듈(20)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the battery according to the present invention includes a battery pack 10 and a battery control module 20.

상기 축전지 팩(10)은 다수의 축전지 셀(10a)이 직렬 연결되어 이루어지고, 미도시된 충전기에 의해 직류로 변환된 직류전원을 받아 충전하며 철도차량의 용량에 맞도록 편성 내에 2-4개가 구비된다.The battery pack 10 includes a plurality of battery cells 10a connected in series. The battery pack 10 is charged with DC power converted into a direct current by a charger (not shown) and charged with 2-4 Respectively.

상기 축전지 팩(10)의 +와 -중 일측단에는 FET 블록(12)과 션트(shunt) 저항(11)이 연결된다.An FET block 12 and a shunt resistor 11 are connected to one end of the battery pack 10 at the plus and minus ends thereof.

FET 블록(12)은 축전지 제어모듈(20)의 제어에 의해 ON/OFF되고, 션트 저항(11)은 분로저항의 일종으로 전류의 양을 측정하는데 사용된다.The FET block 12 is turned on / off under the control of the battery control module 20, and the shunt resistor 11 is used to measure the amount of current as a kind of shunt resistor.

상기 축전지 팩(10)의 상태를 측정하여 외부로 출력하는 축전지 제어모듈(20)은 제어부(21), 제2보호부(22), 전압 측정부(23), 셀 밸런싱부(24), 온도 측정부(25) 및 전류 측정부(26)를 포함하여 구성된다.The battery control module 20 for measuring the state of the battery pack 10 and outputting it to the outside includes a control unit 21, a second protection unit 22, a voltage measurement unit 23, a cell balancing unit 24, A measurement unit 25 and a current measurement unit 26. [

상기 전류 측정부(26)는 상기 션트 저항(11)을 이용하여 저항 양단의 전압을 측정하고, 이를 옴의 법칙으로 계산하여 전류량으로 환산하며 이 전류량(방전)을 제어부(21)에 출력한다.The current measuring unit 26 measures the voltage across the resistor using the shunt resistor 11 and converts it into a current amount by calculating the current according to the Ohm's law and outputs the current amount (discharge) to the control unit 21. [

전압 측정부(23)는 각 축전지 셀(10a) 전압을 포함하는 축전지 팩(10)의 전압(충전)을 측정하여 제어부(21)에 출력한다.The voltage measuring unit 23 measures the voltage (charge) of the battery pack 10 including the voltage of each battery cell 10a and outputs the measured voltage to the control unit 21. [

한편, 상기 축전지 팩(10)에 마련되는 다수의 축전지 셀(10a) 충전과 방전을 거듭하면서 축전지 셀(10a)의 충전 잔량이 균등하지 않게 되고, 이때 충전 잔량이 많은 축전지 셀을 기준으로 만충전 조건이 성립되어 나머지 축전지 셀들에 대해서는 만충전이 이루어지지 않는다.On the other hand, as the number of the battery cells 10a provided in the battery pack 10 are repeatedly charged and discharged, the remaining charge amount of the battery cells 10a becomes uneven. At this time, Condition is established and the remaining battery cells are not fully charged.

이를 해결하기 위해, 셀 밸런싱부(24)는 각 축전지 셀(10a) 전압을 포함하는 축전지 팩(10)의 전압(충전)을 측정하여 예를 들어 충전 잔량이 많은 축전지 셀의 에너지를 저항 등을 통해 강제로 소비시키는 등의 방식으로 축전지 셀의 충전 잔량을 일치시키는 셀 밸런싱을 수행한다.In order to solve this problem, the cell balancing unit 24 measures the voltage (charge) of the battery pack 10 including the voltage of each battery cell 10a to measure the energy of the battery cell, The cell balancing is performed in such a manner that the remaining charge amounts of the battery cells are matched with each other.

온도 측정부(25)는 축전지 팩(10) 주위의 온도를 측정하여 제어부(21)에 출력한다.The temperature measuring unit 25 measures the temperature around the battery pack 10 and outputs the measured temperature to the control unit 21.

제2보호부(22)는 션트 저항(11)을 통해 전류(방전)를 측정하고, 축전지 팩(10)의 전압(충전)을 측정하여 각 기준값과 비교해서 과전압, 부족전압 또는 과전류인 경우 FET 블록(12)을 제어하는 것에 의해 축전지 팩(10)의 일측단을 OFF시켜 축전지 팩(10)을 2차로 보호한다.The second protection unit 22 measures the current (discharge) through the shunt resistor 11 and measures the voltage (charge) of the battery pack 10 and compares it with each reference value to determine whether the overcharge, By controlling the block 12, one end of the storage battery pack 10 is turned OFF to protect the storage battery pack 10 secondarily.

제어부(21)는 온도 측정부(25), 전압 측정부(23) 및 전류 측정부(26)를 통해 온도, 전압(충전) 및 전류(방전)를 입력받아 기설정된 각 기준값과 비교하여 과온도(overtemperature), 과전압(overvoltage), 부족전압(undervoltage), 또는 과전류(overcurrent)인 경우 FET 블록(12)을 제어하는 것에 의해 축전지 팩(10)의 일측단을 OFF시켜 축전지 팩(10)을 1차로 보호한다.The control unit 21 receives temperature, voltage (charge) and current (discharge) through the temperature measuring unit 25, the voltage measuring unit 23 and the current measuring unit 26, the battery pack 10 is turned off by controlling the FET block 12 when the battery pack 10 is overtemperature, overvoltage, undervoltage, or overcurrent, Protect by car.

또한, 상기 제어부(21)는 이와 같은 온도, 전압 및 전류 등과 같은 축전지 팩(10)의 상태를 외부로 출력한다.In addition, the controller 21 outputs the state of the battery pack 10 such as temperature, voltage, and current to the outside.

그리고 상기 제어부(21)는 전압 측정부(23)를 통해 셀 밸런싱부(24)에 제어신호를 출력하여 셀 밸런싱을 제어한다.
The control unit 21 outputs a control signal to the cell balancing unit 24 through the voltage measurement unit 23 to control cell balancing.

상기 축전지 팩(10)과 축전지 제어모듈(20)의 외형은 도 3에 도시된 바와 같이 각각 사각 박스의 함 형태로 제작되어 케이블(30)을 통해 전기적으로 연결된다.As shown in FIG. 3, the battery pack 10 and the battery control module 20 are electrically connected to each other through a cable 30.

또한, 축전지 제어모듈(20)의 함 정면에는 축전지 팩의 전원을 제어할 수 있도록 하는 조작부(27)와 축전지의 상태를 표시하는 표시부(28)가 구비된다.
The battery control module 20 is provided with a control unit 27 for controlling the power source of the battery pack and a display unit 28 for indicating the state of the battery.

도 4는 도 2에 나타낸 축전지 제어모듈의 차량내 배선도이다.4 is an in-vehicle wiring diagram of the battery control module shown in Fig.

일반적으로 철도차량에는 전체적인 열차 제어를 위한 열차 진단제어장치(TDCS, Train Diagnostic & Control System)가 탑재된다.In general, train vehicles are equipped with a train diagnostic and control system (TDCS) for overall train control.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 열차 진단제어장치(TDCS)로 동력차(Tc,Mc)에 중앙제어장치(CCU, Central Control Unit)가 구비되고 객차(M1,M2,M3.M4)에 단말제어장치(VCU, Vehicle Control Unit)가 구비되며, 운전실에는 TDCS의 상태를 보기 위한 모니터 장치(DU, Display Unit)가 설치된다.A central control unit (CCU) is provided in the train cars Tc and Mc with the train diagnostic control unit TDCS as shown in FIG. 4, (Vehicle Control Unit), and a monitor unit (DU) (Display Unit) for monitoring the status of the TDCS is installed in the cab.

상기 CCU와 VCU는 TCN-WTB(Wire Train Bus) 통신방식으로 연결되고 각 차호별 하부장치와는 TCN-MVB(Multi-function Vehicle Bus)를 이용하여 제어한다.The CCU and the VCU are connected by a TCN-WTB (Wire Train Bus) communication method, and are controlled by TCN-MVB (Multi-function Vehicle Bus) for each subcarrier.

CCU는 동력차(Tc,Mc)의 하부장치 제어와 VCU의 주요기능을 제어하고, VCU는 CCU로부터 받은 명령으로 객차(M1,M2,M3.M4)의 하부장치를 제어하며 하부장치가 고장난 경우 고장조치를 하고 고장정보를 CCU에 전달한다.The CCU controls the subordinate device of the power train (Tc, Mc) and the main function of the VCU. The VCU controls the subordinate device of the carriage (M1, M2, M3.M4) by the command received from the CCU. Take action and pass the fault information to the CCU.

본 발명에서 상기 동력차(Tc,Mc)의 하부장치로 충전기(51)뿐만 아니라 축전지(52)가 더 구비되어 상기 CCU 및 운전실의 모니터 장치(DU1,DU2)에 TCN-MVB 통신방식으로 연결된다.In the present invention, not only the charger 51 but also the storage battery 52 are connected to the CCU and the monitoring devices DU1 and DU2 of the cab by a TCN-MVB communication method as a lower device of the power cars Tc and Mc.

여기서 상기 축전지(52)는 도 2에 나타낸 축전지 팩(10)과 축전지 제어모듈(20)로 이루어짐은 물론이다.Here, the battery 52 may include the battery pack 10 and the battery control module 20 shown in FIG.

이를 통해 충전기(51)의 상태뿐만 아니라 축전지(52)의 셀당 전압, 전지 잔량, 온도상태, 축전지의 방전 전류 등의 상태가 모니터 장치(DU1,DU2)에 현시되어 운전자 및 승무원이 축전지(52)의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
The state of the battery 52 of the battery 52, the remaining battery level, the temperature state, the discharge current of the battery, and the like are displayed on the monitor devices DU1 and DU2 and not only the state of the charger 51, Can be checked in real time.

도 5는 도 4에 나타낸 디스플레이 유닛의 설치 예시도이다.Fig. 5 is an exemplary view showing the installation of the display unit shown in Fig. 4. Fig.

도 5에 도시된 바와 같이 운전실의 제어대(40)에는 주야간제어기(41)와, 제동제어기(42)와, 방송장치(113)와, 모니터 장치(DU1,DU2)와, 계기류(45)와, 기타 기기 및 조작스위치를 구비한 제어대 프레임(47)으로 구성된다.5, the control unit 40 of the cab is provided with a day / night controller 41, a brake controller 42, a broadcasting device 113, monitor devices DU1 and DU2, A control unit frame 47 provided with other devices and operation switches.

특히 모니터 장치(DU1,DU2)는 제어대 프레임(47)의 좌우 양측에 설치되어 운전자의 식별이 용이하다.
Particularly, the monitor devices DU1 and DU2 are provided on the left and right sides of the control frame 47 to facilitate identification of the driver.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. In addition, it is a matter of course that various modifications and variations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.

10: 축전지 팩 11: 션트 저항
12: FET 블록 20: 축전지 제어모듈
21: 제어부 22: 제2보호부
23: 전압 측정부 24: 셀 밸런싱부
25: 온도 측정부 26: 전류 측정부
40: 제어대 51: 충전기
52: 축전지 DU1,DU2: 모니터 장치
10: Battery pack 11: Shunt resistance
12: FET block 20: battery control module
21: control unit 22: second protection unit
23: voltage measuring unit 24: cell balancing unit
25: temperature measuring unit 26: current measuring unit
40: control stand 51: charger
52: Battery DU1, DU2: Monitor device

Claims (8)

철도차량의 하부에 설치되고 다수의 축전지 셀이 직렬 연결되어 이루어지는 축전지 팩;
상기 축전지 팩의 온도, 전압 및 전류 상태를 수집하여 네트워크를 통해 출력하는 축전지 제어모듈; 및
상기 철도차량의 운전실에 구비되며 상기 축전지 제어모듈에서 출력한 축전지 팩의 상태를 현시하는 모니터 장치; 를 포함하고,
상기 축전지 제어모듈은,
상기 축전지 팩의 온도를 측정하는 온도 측정부와,
상기 축전지 팩의 전압을 측정하는 전압 측정부와,
상기 축전지 팩의 일측에 연결된 션트 저항을 통해 전류를 측정하는 전류 측정부와,
상기 온도, 전압 및 전류를 각 제1기준값과 비교하여 과온도, 과전압, 부족전압 또는 과전류인 경우 션트 저항에 연결된 FET 블록을 OFF되도록 제어해서 배터리 팩을 1차로 보호하는 제어부와,
상기 션트 저항을 통해 전류를 측정하고, 축전지 팩의 전압을 측정해서 각 제2기준값과 비교하여 과전압, 부족전압 또는 과전류인 경우 션트 저항에 연결된 FET 블록을 OFF되도록 제어해서 배터리 팩을 2차로 보호하는 제2보호부를 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량 축전지 감시시스템.
A battery pack installed at a lower portion of a railway vehicle and having a plurality of battery cells connected in series;
A battery control module for collecting the temperature, voltage and current state of the battery pack and outputting the collected data through a network; And
A monitor device provided in a cabin of the railway vehicle for displaying the state of the battery pack output from the battery control module; Lt; / RTI >
The battery control module includes:
A temperature measuring unit for measuring a temperature of the battery pack;
A voltage measuring unit for measuring a voltage of the battery pack;
A current measuring unit for measuring a current through a shunt resistor connected to one side of the battery pack,
A control unit for firstly protecting the battery pack by controlling the FET block connected to the shunt resistor to be OFF when the temperature, the voltage, and the current are compared with each first reference value to determine over-temperature, over-voltage, undervoltage,
The current is measured through the shunt resistor and the voltage of the battery pack is measured and compared with each second reference value to control the FET block connected to the shunt resistor to be OFF when the battery is over-voltage, undervoltage or over-current, And a second protection unit (20).
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 축전지 제어모듈은,
상기 다수 축전지 셀의 충전 잔량이 균등하지 않은 경우 상기 제어부의 제어에 의해 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량 축전지 감시시스템.
The method according to claim 1,
The battery control module includes:
Further comprising a cell balancing unit for performing cell balancing under the control of the control unit when the remaining charge amounts of the plurality of battery cells are not uniform.
제1항에 있어서,
상기 축전지 제어모듈과 모니터 장치는 TCN-MVB(Multi-function Vehicle Bus) 통신방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 철도차량 축전지 감시시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the battery control module and the monitor device are connected by a TCN-MVB (Multi-Function Vehicle Bus) communication system.
제1항에 있어서,
상기 축전지 팩과 축전지 제어모듈은 각각 사각 박스의 함 형태로 제작되어 케이블을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 철도차량 축전지 감시시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the battery pack and the battery control module are each formed as a box-shaped box and connected through a cable.
제6항에 있어서,
상기 축전지 제어모듈의 함 정면에는 축전지 팩의 전원을 제어할 수 있도록 하는 조작부와, 축전지 팩의 상태를 표시하는 표시부가 구비되는 것을 특징으로 하는 철도차량 축전지 감시시스템.
The method according to claim 6,
Wherein the battery pack control module includes an operating unit for controlling power of the battery pack, and a display unit for displaying the condition of the battery pack.
제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 축전지 감시시스템을 포함하는 철도차량.A railway vehicle comprising the battery monitoring system according to any one of claims 1 to 7.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102205315B1 (en) * 2015-10-28 2021-01-20 주식회사 엘지화학 Programmable battery management system
PL3853623T3 (en) * 2018-10-16 2022-11-14 Siemens Mobility GmbH Battery monitoring process in a rail vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050061036A (en) * 2003-12-18 2005-06-22 한국철도기술연구원 Signal measurement system for using sensor and train communication network
KR100546246B1 (en) 2003-04-23 2006-01-26 주식회사 파워트론 Monitoring and diagnostic system for expected life of storage battery system
KR101232060B1 (en) * 2012-10-10 2013-02-12 정상문 System for improving performance of battery cell
KR101244342B1 (en) 2010-09-13 2013-04-19 주식회사 한빛나노바이오테크 Method and System for Real Time Remote Battery Inspection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100546246B1 (en) 2003-04-23 2006-01-26 주식회사 파워트론 Monitoring and diagnostic system for expected life of storage battery system
KR20050061036A (en) * 2003-12-18 2005-06-22 한국철도기술연구원 Signal measurement system for using sensor and train communication network
KR101244342B1 (en) 2010-09-13 2013-04-19 주식회사 한빛나노바이오테크 Method and System for Real Time Remote Battery Inspection
KR101232060B1 (en) * 2012-10-10 2013-02-12 정상문 System for improving performance of battery cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190095992A (en) 2018-02-08 2019-08-19 (주)아이비티 Battery Management System and Method for a Railway Vehicle

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