KR101875914B1 - 철도 차량용의 에너지 충전 및 방전을 위한 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량에 구비되는 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템은, 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부, 상기 시스템의 외부로부터 직류 전력을 공급받는 연결부 및 상기 연결부를 통해 공급된 직류 전력을 에너지 저장부에 저장하거나, 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 상기 연결부를 통해 상기 시스템의 외부로 환원하는 초퍼부를 포함하며, 상기 초퍼부는, 상기 연결부를 통해 공급된 직류 전력의 전압 안정화를 위한 필터부와, 제 1 초퍼 회로 및 제 2 초퍼 회로를 포함하고, 상기 필터부의 입력단은 상기 연결부에 연결되며, 상기 제 1 초퍼 회로 및 상기 제 2 초퍼 회로는 상기 필터부의 출력단과 상기 에너지 저장부 사이에 병렬로 연결됨으로써 상기 필터부를 공유할 수 있다.
Description
본 발명은 전동기에 의해 추진력을 얻는 철도 차량의 에너지 효율을 향상시키기 위한 에너지 충전 및 방전을 위한 시스템에 관한 것이다.
최근 철도 차량, 그 중에서도 특히 전기 에너지를 이용하는 전동차의 운행에 있어서의 에너지 효율을 향상시키기 위한 여러 가지 방안이 논의되고 있다. 특히 근래에는, 철도 차량의 제동 시에 발생하는 회생 에너지(regenerative energy)를 활용하는 방안이 각광받고 있다. 이에 의하면, 전동차 내에 마련된 별도의 에너지 저장 장치에 회생 에너지를 전기 에너지로 변환하여 저장할 수 있다. 이와 같이 저장된 에너지는 전동차 가속 시와 같은 큰 에너지가 필요한 상황에서 가선 전압으로부터 공급받는 에너지와 함께 사용될 수 있다. 혹은 가선 전압이 제공되지 않는 상황에서 에너지가 필요한 경우에도 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 사용할 수 있다. 경우에 따라서는, 가선 전압을 공급하는 전동차 외부의 전력 공급 시스템에 대해서도 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 공급함으로써, 전력 공급 시스템의 운용에도 도움을 줄 수 있다. 이와 같이 회생 에너지로부터 재활용할 수 있는 에너지는 도시철도 기준 전동차에 공급되는 에너지의 약 30%에 달하기 때문에, 이러한 회생 에너지의 활용은 에너지 효율 향상에 큰 도움이 될 수 있다.
이에 따라, 전술한 바와 같은 동작을 수행하는 에너지 충전 및 방전 시스템이 전동차 내에 탑재되어야 할 필요가 있다. 도 1은 종래 기술에 의한, 전동차 내에 탑재되는 에너지 저장 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 에너지 저장 시스템(1)은 외부의 직류 전원(2)에 연결되는 연결부(3), 상기 연결부(3)를 통해 전달받은 전력을 에너지 저장부(5)에 전달하거나 에너지 저장부(5)에 저장된 에너지를 연결부(3)를 통해 에너지 저장 시스템(1)의 외부로 전달하는 초퍼(chopper)부(4) 및 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부(5)를 포함할 수 있다.
상기 구성 요소들 중, 초퍼부(4)는 에너지 저장부(5)의 용량에 따라 복수 개로 구성될 수 있으며, 복수의 초퍼부(4)는 서로 병렬로 구성될 수 있다. 이와 같이 초퍼부(4)를 복수로 구성할 경우, 전압 안정화를 위한 수동 필터(6)가 각각의 초퍼부(4)에 모두 위치함에 따라, 에너지 저장 시스템(1)의 크기 및 무게를 증가시키는 큰 원인으로 작용할 수 있다. 또한, 소자 개수의 증가로 인해 소자를 구동시킴에 따라 발생하는 전력 손실 역시 증가하게 된다.
이에 더하여, 직류 전원(2)의 전압이 높은 환경에서는 초퍼부(4)가 직렬로 연결될 수 있는데, 이와 같은 환경에서 각 초퍼부(4)의 동작이 균일하지 않음에 따른 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 회로의 소형화 및 경량화와 높은 전력 효율을 달성할 수 있으면서도, 각 구성 요소 간의 동작의 균일성이 보장되는 에너지 충전 및 방전을 위한 시스템을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량에 구비되는 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템은, 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부, 상기 시스템의 외부로부터 직류 전력을 공급받는 연결부 및 상기 연결부를 통해 공급된 직류 전력을 에너지 저장부에 저장하거나, 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 상기 연결부를 통해 상기 시스템의 외부로 환원하는 초퍼부를 포함하며, 상기 초퍼부는, 상기 연결부를 통해 공급된 직류 전력의 전압 안정화를 위한 필터부와, 제 1 초퍼 회로 및 제 2 초퍼 회로를 포함하고, 상기 필터부의 입력단은 상기 연결부에 연결되며, 상기 제 1 초퍼 회로 및 상기 제 2 초퍼 회로는 상기 필터부의 출력단과 상기 에너지 저장부 사이에 병렬로 연결됨으로써 상기 필터부를 공유할 수 있다.
또한, 상기 필터부는 LC 필터이고, 필터 인덕터 및 필터 커패시터를 포함하며, 상기 필터 인덕터의 일단은 상기 필터부의 입력단의 양의 단자에, 타단은 상기 필터부의 출력단의 양의 단자에 각각 연결되고, 상기 필터 커패시터의 일단은 상기 필터부의 출력단의 양의 단자에, 타단은 상기 필터부의 출력단의 음의 단자에 각각 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 초퍼 회로는 제 1 노드, 제 1 스위치, 제 2 스위치 및 제 1 출력 인덕터를 포함하고, 상기 제 2 초퍼 회로는 제 2 노드, 제 3 스위치, 제 4 스위치 및 제 2 출력 인덕터를 포함하며, 상기 제 1 출력 인덕터의 일단은 상기 제 1 노드에, 타단은 상기 에너지 저장부의 고전압단에 각각 연결되고, 상기 제 2 출력 인덕터의 일단은 상기 제 2 노드에, 타단은 상기 에너지 저장부의 고전압단에 각각 연결되며, 상기 제 1 스위치는 상기 제 1 노드와 상기 필터부의 출력단의 양의 단자 사이에, 상기 제 2 스위치는 상기 제 1 노드와 상기 필터부의 출력단의 음의 단자 사이에, 상기 제 3 스위치는 상기 제 2 노드와 상기 필터부의 출력단의 양의 단자 사이에, 상기 제 4 스위치는 상기 제 2 노드와 상기 필터부의 출력단의 음의 단자 사이에 각각 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각은, 트랜지스터(transistor)를 이용하여 구현되며, 상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각에 전기 신호를 인가함으로써 상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각의 ON 여부를 제어하는 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 스위치는 상기 제 2 스위치와, 상기 제 3 스위치는 상기 제 4 스위치와 각각 교번(交番)하여 온(ON) 상태가 될 수 있다.
또한, 상기 교번의 주기는, 상기 제 1 내지 제 4 스위치에 대하여 모두 동일하되, 상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각의 턴온(turn-on) 시점 및 턴오프(turn-off) 시점은 모두 상이할 수 있다.
또한, 상기 에너지 저장부는, 상호 병렬 연결된 복수의 에너지 저장용의 슈퍼 커패시터(super capacitor)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시스템은, 상기 에너지 저장부에 병렬로 연결되는 방전 저항부를 더 포함하며, 상기 방전 저항부는, 서로 직렬로 연결된 방전 저항 및 방전 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 직류 전력은, 상기 철도 차량에 공급되는 가선 전압 혹은 상기 철도 차량에 구비되는 전동기의 회생 에너지에 의한 것일 수 있다.
또한, 상기 초퍼부 및 상기 에너지 저장부는 상기 시스템 내에 복수 개 존재하며, 상기 복수의 초퍼부 및 상기 복수의 에너지 저장부는, 상기 복수의 초퍼부 중 어느 하나와 상기 에너지 저장부 중 어느 하나가 병렬 연결되어 형성된 단위 회로가 서로 직렬 연결된 형태로 상기 시스템 내에 존재하고, 상기 복수의 초퍼부 각각은, 상기 복수의 초퍼부 각각에 포함된 필터 커패시터에 병렬로 연결되는 셀 밸런싱부를 더 포함하며, 상기 셀 밸런싱부 각각은, 서로 직렬로 연결된 밸런싱 저항 및 밸런싱 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸런싱 스위치는, 상기 밸런싱 스위치를 포함하는 셀 밸런싱부 양단의 전압이 기 정해진 전압 이상일 경우 닫히고, 상기 기 정해진 전압 미만일 경우 열리도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 시스템은, 제어부를 더 포함하며, 상기 연결부의 입력단은, 상기 철도 차량이 가선 전압으로부터 전달받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 철도 차량의 전동기에 공급하기 위해 상기 철도 차량 내에 구비된 변환 장치의 출력단에 연결되며, 상기 제어부는, 상기 철도 차량이 역사 내에 정차해 있을 시에, 상기 역사 내에 구비되며 교류 전력을 공급하는 에너지 공급원의 출력단을 상기 변환 장치의 입력단에 연결하여, 상기 에너지 공급원으로부터의 교류 전력이 상기 변환 장치에 의해 직류 전력으로 변환되어 상기 연결부를 통해 상기 시스템으로 입력되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 병렬로 연결된 복수의 초퍼 회로 사이에 필터 커패시터와 같은 필터 회로 요소를 공유할 수 있도록 하고, 상기 병렬 연결된 복수의 초퍼 회로가 인터리브드(interleaved) 방식으로 동작하도록 할 수 있다. 또한, 직렬로 연결된 복수의 초퍼 회로에 대해서는 각 초퍼 회로의 동작 밸런스를 맞추기 위한 밸런싱 회로를 구비함으로써 동작의 균일성을 보장할 수 있다. 이에 따라, 회로의 소형화 및 경량화, 높은 에너지 효율, 동작의 안정성 등을 달성할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한, 전동차 내에 탑재되는 에너지 저장 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 병렬 연결 방식이 적용된 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직렬 연결 방식이 적용되고 셀 밸런싱부가 추가된 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 온보드 타입의 충전 시스템이 적용된 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 병렬 연결 방식이 적용된 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직렬 연결 방식이 적용되고 셀 밸런싱부가 추가된 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 온보드 타입의 충전 시스템이 적용된 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 에너지 충전 및 방전 시스템(10)은 직류 전원(20)에 연결되어 에너지를 공급받을 수 있으며, 연결부(100), 초퍼부(200), 에너지 저장부(300) 및 방전 저항부(400)를 포함할 수 있다. 단, 도 2의 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 세부 구성 및 이들의 연결 관계는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 도 2에 의해 본 발명의 사상이 제한 해석되는 것이 아님은 물론이다.
연결부(100)는 직류 전원(20)으로부터 직류 전압을 인가받을 수 있다. 즉, 직류 전원(20)은 연결부(100)를 통해 직류 전력을 에너지 충전 및 방전 시스템(10)에 공급할 수 있으며, 이러한 직류 전원(20)은 전동차 외부의 가선 전압이 될 수 있다. 혹은, 직류 전원(20)은 전동차 내의 전동기로부터 공급된 회생 에너지를 직류로 변환한 것이 될 수 있다. 연결부(100)는 직류 전원(20)으로부터 공급된 직류 전력을 에너지 충전 및 방전 시스템(10) 내로 전달할 수 있다. 이 때, 직류 전원(20)이 복수 개 존재할 경우, 직류 전원(20)은 이들 중 하나 이상을 선택하여 에너지 충전 및 방전 시스템(10)과 연결할 수 있다. 도 2와 같이 연결된 상태에서, 직류 전원(20)의 고전압단은 초퍼부(200)에 포함되는 필터부(230)의 입력단의 양의 단자에, 직류 전원(20)의 저전압단은 필터부(230)의 입력단의 음의 단자에 각각 연결될 수 있다.
초퍼부(200)는 연결부(100)를 통해 공급된 직류 전력을 에너지 저장부(300)에 저장하거나, 에너지 저장부(300)에 저장된 에너지를 연결부(100)를 통해 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 외부로 환원할 수 있다. 즉, 초퍼부(200)는 양방향 컨버터(bidirectional converter)로서의 역할을 수행할 수 있다. 초퍼부(200)는 제 1 초퍼 회로(210), 제 2 초퍼 회로(220) 및 필터부(230)를 포함할 수 있다. 도 2에서 보는 바와 같이, 제 1 초퍼 회로(210)와 제 2 초퍼 회로(220)는 필터부(230)의 출력단과 에너지 저장부(300) 사이에 병렬로 연결됨으로써 필터부(230)를 공유하도록 형성될 수 있다.
필터부(230)는 연결부(100)를 통해 외부로부터 공급된 직류 전력의 전압을 안정화하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 필터부(230)는 LC 필터로 구현됨으로써 직류 전압에 섞인 교류 잡음을 제거하여, 교류 성분이 최소화된 직류 전압을 제 1 및 제 2 초퍼 회로(210, 220)로 전달할 수 있다. LC 필터로 구현되는 필터부(230)는 필터 인덕터(231) 및 필터 커패시터(232)를 포함할 수 있다. 도 2에서 보는 바와 같이, 필터 인덕터(231)의 일단은 필터부(230)의 입력단의 양의 단자에, 타단은 필터부(230)의 출력단의 양의 단자에 각각 연결될 수 있다. 또한, 필터 커패시터(232)의 일단은 필터부(230)의 출력단의 양의 단자에, 타단은 필터부(230)의 출력단의 음의 단자에 각각 연결될 수 있다.
제 1 초퍼 회로(210)는 제 1 스위치(211), 제 2 스위치(212) 및 제 1 출력 인덕터(213)를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 초퍼 회로(210) 내에는 상기 소자들이 만나 형성되는 노드(node)가 있을 수 있는데, 이를 제 1 노드(214)라 할 수 있다. 제 1 출력 인덕터(213)의 일단은 제 1 노드(214)에, 타단은 에너지 저장부(300)의 고전압단에 각각 연결될 수 있다. 제 1 스위치(211)는 제 1 노드(214)와 필터부(230)의 출력단의 양의 단자 사이에, 제 2 스위치(212)는 제 1 노드(214)와 필터부(230)의 출력단의 음의 단자 사이에 각각 위치할 수 있다.
제 2 초퍼 회로(220)는 제 1 초퍼 회로(210)와 병렬적으로 동작하는 바, 그 구성은 기본적으로 제 1 초퍼 회로(210)와 동일하다. 제 2 초퍼 회로(220)는 제 3 스위치(221), 제 4 스위치(222) 및 제 2 출력 인덕터(223)를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 초퍼 회로(220) 내에는 제 1 초퍼 회로(210)와 같은 맥락에서 상기 소자들이 만나 형성되는 제 2 노드(224)가 존재할 수 있다. 제 2 출력 인덕터(223)의 일단은 제 2 노드(224)에, 타단은 에너지 저장부(300)의 고전압단에 각각 연결될 수 있다. 제 3 스위치(221)는 제 2 노드(224)와 필터부(230)의 출력단의 양의 단자 사이에, 제 4 스위치(222)는 제 2 노드(224)와 필터부(230)의 출력단의 음의 단자 사이에 각각 위치할 수 있다.
전술한 바와 같은 초퍼부(200)의 구성에 의하면, 병렬로 연결된 제 1 초퍼 회로(210)와 제 2 초퍼 회로(220)가 필터부(230)를, 특히 필터 커패시터(232)를 공유하도록 형성된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충전 및 방전 시스템(10)에 의하면, 필터부(230)가 각 초퍼 회로(210, 220)별로 마련됨에 따라 시스템의 소형화, 경량화에 불리하고 소자 수 증가에 따라 에너지 효율이 저하될 수 있다는 종래 기술의 문제를 해결할 수 있다.
제 1 내지 제 4 스위치(211, 212, 221, 222) 각각은 스위치 외부로부터의 제어에 의해 ON 혹은 OFF 상태가 될 수 있는 소자라면 어떤 것이든 상관없으며, 다양한 방법을 통해 구현될 수 있다. 다만 바람직하게는 전계효과 트랜지스터(field-effect transistor, FET), 바이폴라 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor, BJT) 혹은 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT) 등의 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다. 특히 전계효과 트랜지스터를 이용하여 구현하는 경우, 각 스위치를 구성하는 트랜지스터는 소스(source)-드레인(drain) 사이의 채널과 병렬로 연결된 기생 커패시터와 내부 다이오드를 포함할 수 있다. 이러한 제 1 내지 제 4 스위치(211, 212, 221, 222)의 조작을 위해, 에너지 충전 및 방전 시스템(10)은 각 스위치에 구동 신호를 인가하여 각 스위치의 ON 혹은 OFF를 제어하기 위한 제어 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다. 한편, 각 스위치가 n형 전계효과 트랜지스터임을 가정할 경우, 도 2를 기준으로 하여 채널의 소스 및 내부 다이오드의 캐소드(cathode)가 위쪽 방향을, 채널의 드레인 및 내부 다이오드의 애노드(anode)가 아래쪽 방향을 취하도록 장착될 수 있다.
에너지 저장부(300)는 연결부(100)와 초퍼부(200)를 통해 전달된 전력을 저장할 수 있다. 에너지 저장부(300)는 예컨대, 양단에 직류 전압이 가해지면 전하가 축적되어 점차 양단의 전압이 증가하는 커패시터(capacitor, 310)를 이용하여 구현될 수 있다. 이러한 커패시터(310)는 에너지 저장부(300) 내에 하나 혹은 복수 개 존재할 수 있으며, 복수 개 존재할 경우 상호 직렬 혹은 병렬 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 에너지 저장부(300)는 상호 병렬 연결된 복수의 에너지 저장용의 슈퍼 커패시터(super capacitor)를 포함하도록 구현될 수 있다.
방전 저항부(400)는 에너지 저장부(300)에 병렬로 연결되어, 에너지 저장부(300)를 과충전 상태로부터 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 이와 같은 기능의 수행을 위해, 방전 저항부(400)는 서로 직렬로 연결된 방전 저항(410) 및 방전 스위치(420)를 포함할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 방전 저항(410)의 일단은 에너지 저장부(300)의 저전압단에, 타단은 방전 스위치(420)에 연결될 수 있다. 방전 스위치(420)의 일단은 방전 저항(410)에, 타단은 에너지 저장부(300)의 고전압단에 연결될 수 있다. 방전 저항(410)은 하나의 저항으로 구현될 수도 있지만 직렬 혹은 병렬 연결된 복수의 저항을 포함하도록 구성될 수도 있다. 방전 스위치(420)는 스위치 외부로부터의 제어에 의해 ON 혹은 OFF 상태가 될 수 있는 소자라면 어떤 것이든 상관없으나, 바람직하게는 전계효과 트랜지스터 등의 트랜지스터를 통해 구현될 수 있다. 방전 저항부(400)는 방전 저항부(400) 양단의 전압(에너지 저장부(300) 양단의 전압과 같음)이 기 정해진 제 1 값 미만일 때에는 방전 스위치(420)를 열려 있는 상태로 하다가, 방전 저항부(400) 양단의 전압이 상기 기 정해진 제 1 값에 도달할 경우 방전 스위치(420)를 닫음으로써, 에너지 저장부(300)에 흐르던 전류를 방전 저항부(400)쪽으로 우회시켜 에너지 저장부(300)의 전압이 상기 기 정해진 제 1 값을 초과하여 상승하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 동작에 대해 초퍼부(200)를 중심으로 설명하도록 한다.
연결부(100)를 통해 외부로부터 공급되어, 필터부(230)를 통과한 직류 전력은 초퍼부(200)의 제 1 초퍼 회로(210)와 제 2 초퍼 회로(220)를 각각 거쳐 에너지 저장부(300)로 공급되어 저장될 수 있다. 여기서, 각 초퍼 회로(210, 220)에 포함된 두 개의 스위치는 동시에 ON 상태가 될 수 없다. 이에 따라, 제 1 스위치(211)는 제 2 스위치(220)와, 제 3 스위치(221)는 제 4 스위치(222)와 각각 교번(交番)하여 온(ON) 상태가 될 수 있다.
제 1 초퍼 회로(210)를 기준으로 살펴보면, 전술한 바와 같이 제 1 스위치(211)가 제 2 스위치(212)와 번갈아 가며 ON 상태가 될 수 있다. 두 스위치(211, 212)를 켜고 끄는 데에는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 방식이 적용될 수 있다. 만일 상기 교번의 한 주기 내에서 제 1 스위치(211)가 ON 상태인 시간이 제 2 스위치(212)가 ON 상태인 시간보다 길다면, 초퍼부(200)는 연결부(100)로부터 공급된 전력을 에너지 저장부(300)로 전달하여 저장되도록 할 수 있다. 이와 반대로, 상기 교번의 한 주기 내에서 제 1 스위치(211)가 ON 상태인 시간이 제 2 스위치(212)가 ON 상태인 시간보다 짧다면, 초퍼부(200)는 에너지 저장부(300)에 저장된 에너지를 연결부(100)로 전달하여 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 외부로 환원되도록 할 수 있다. 이러한 동작 방식은 제 2 초퍼 회로(220)의 제 3 스위치(221) 및 제 4 스위치(222)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 위와 같은 상황에서, 각 스위치의 ON 상태인 시간 사이의 비율을 조절함으로써, 에너지의 저장 혹은 환원의 속도를 조절할 수 있다. 예컨대, 제 1 스위치(211)가 ON 상태인 시간을 제 2 스위치(212)가 ON 상태인 시간에 비해 대폭 증가시킨다면, 에너지 저장부(300)에 전달되는 전력은 더 커질 수 있다.
여기에서, 상기 교번의 주기는 제 1 내지 제 4 스위치(211, 212, 221, 222)에 대하여 모두 동일하게 설정될 수 있다. 다만, 상기 스위치 각각의 턴온(turn-on) 시점 및 턴오프(turn-off) 시점은 모두 상이하도록 설정될 수 있다. 즉, 제 1 초퍼 회로(210)와 제 2 초퍼 회로(220)가 서로 인터리브드(interleaved) 방식에 의해 동작하도록 할 수 있다. 이러한 방식에 의하면, 제 1 초퍼 회로(210)의 제 1 스위치(211)와, 이에 대응되는 제 2 초퍼 회로(220)의 제 3 스위치(221)에 대해, 양 스위치의 턴온 시점 및 턴오프 시점을 달리 설정함으로써, 시간 축 상에서 각 스위치가 ON이 되는 구간이 서로 어긋나도록 할 수 있다. 이에 따라, 제 1 초퍼 회로(210)의 제 2 스위치(212)와, 이에 대응되는 제 2 초퍼 회로(220)의 제 4 스위치(222)에 대해서도, 시간 축 상에서 각 스위치가 ON이 되는 구간이 서로 어긋나게 될 수 있다. 이와 같은 인터리브드 방식의 적용에 의해, 제 1 초퍼 회로(210)와 제 2 초퍼 회로(220)가 서로 위상 차이를 두고 동작함으로써 서로의 리플이 상쇄될 수 있다. 이는 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 사이즈 저감 및 효율 향상에 도움이 된다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 병렬 연결 방식이 적용된 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 2와 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 도 3a의 실시예에 의하면, 도 2와 달리 제 1 초퍼 회로(210)와 제 2 초퍼 회로(220)가 필터부(230)의 필터 인덕터(231)만을 공유하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 필터 커패시터(232a, 232b)는 제 1 초퍼 회로(210)와 제 2 초퍼 회로(220)에 대해 각각 따로 존재할 수 있다. 또한 도 3a의 실시예에 의하면, 에너지 저장부(300) 역시 두 개의 에너지 저장부(300a, 300b)로 나뉠 수 있으며, 제 1 에너지 저장부(300a)는 제 1 초퍼 회로(210)에, 제 2 에너지 저장부(300b)는 제 2 초퍼 회로(220)에 각각 병렬로 연결되도록 할 수 있다. 한편, 방전 저항부(400)는 두 개의 에너지 저장부(300a, 300b) 모두에 각각 병렬로 연결될 수 있다. 이에 의하면, 방전 저항(410)과 방전 스위치(420)의 직렬 연결로 형성되는 방전 저항부(400)의 일단은 두 개의 에너지 저장부(300a, 300b)의 고전압단에, 타단은 두 개의 에너지 저장부(300a, 300b)의 저전압단에 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 두 개의 에너지 저장부(300a, 300b)는 서로 병렬로 연결되어 양단의 전위를 공유하게 되므로, 사실상 하나의 에너지 저장부처럼 동작할 수 있다.
한편, 도 3b의 실시예는 도 2의 실시예에서 초퍼부(200)와 에너지 저장부(300)가 복수 개 존재하여 각각 병렬 연결되도록 한 것이다. 이에 따르면, 연결부(100)에는 두 개의 초퍼부(200a, 200b)와 두 개의 에너지 저장부(300a, 300b)가 연결될 수 있다. 위에서는 병렬 연결에 의해 확장되는 초퍼부(200a, 200b)와 에너지 저장부(300a, 300b)의 개수가 두 개인 것으로 언급하였지만, 두 개에 한정되지 않고 세 개 이상이 될 수도 있음은 물론이다. 또한, 도 3b에 의하면 방전 저항부(400) 역시 두 개의 방전 저항부(400a, 400b)로 나뉘어, 두 개의 에너지 저장부(300a, 300b)에 각각 병렬로 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 직렬 연결 방식이 적용되고 셀 밸런싱부가 추가된 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 2, 3a 및 3b와 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 도 3a 및 3b에서 설명한 바와 같은 병렬 연결에 의한 확장과 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충전 및 방전 시스템(10)에서는 도 4와 같이 직렬 연결에 의한 확장 역시 가능하다. 도 4에 의하면, 하나의 연결부(100)에 초퍼부(200a)-에너지 저장부(300a)-방전 저항부(400a)가 직렬로 연결된 제 1 직렬 회로(500a)와, 초퍼부(200b)-에너지 저장부(300b)-방전 저항부(400b)가 직렬로 연결된 제 2 직렬 회로(500b)가 직렬로 연결될 수 있다. 각각의 초퍼부(200a, 200b)는 각각의 제 1 초퍼 회로(210a, 210b), 제 2 초퍼 회로(220a, 220b) 및 필터부(230a, 230b)를 포함할 수 있다. 여기에서 필터부(230a, 230b)는 서로 필터 인덕터(231)를 공유하기 때문에, 하나의 필터부(230a)만이 필터 인덕터(231)를 갖고, 다른 하나의 필터부(230b)는 필터 커패시터(232b)만을 가질 수 있다. 다만 도 4의 도시 내용과 달리, 필터 인덕터(231) 역시 제 1 직렬 회로(500a)와 제 2 직렬 회로(500b)에 대해 각기 따로 마련될 수도 있다. 또한, 도 4의 실시예에서는 제 1 직렬 회로(500a)와 제 2 직렬 회로(500b)의 두 개의 회로가 직렬 연결될 수 있는 것으로 언급하였지만, 두 개에 한정되지 않고 세 개 이상이 될 수도 있음은 물론이다.
여기에서, 상호 직렬 연결된 제 1 직렬 회로(500a)와 제 2 직렬 회로(500b) 간의 전압 불균형을 해소하기 위해, 각 직렬 회로(500a, 500b)의 필터 커패시터(232a, 232b)에 병렬로 제 1 및 제 2 셀 밸런싱부(240a, 240b)를 각각 연결할 수 있다. 제 1 셀 밸런싱부(240a)는 제 1 밸런싱 저항(241a) 및 제 1 밸런싱 스위치(242a)를 포함할 수 있으며, 제 2 셀 밸런싱부(240b)는 제 2 밸런싱 저항(241b) 및 제 2 밸런싱 스위치(242b)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 밸런싱 스위치(242a, 242b)는 스위치 외부로부터의 제어에 의해 ON 혹은 OFF 상태가 될 수 있는 소자라면 어떤 것이든 상관없으며, 다양한 방법을 통해 구현될 수 있다. 다만 제 1 내지 제 4 스위치(211, 212, 221, 222)와 마찬가지로 바람직하게는 전계효과 트랜지스터, 바이폴라 접합 트랜지스터 혹은 절연 게이트 양극성 트랜지스터 등의 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다.
도 4에서 서로 직렬로 연결된 제 1 직렬 회로(500a)와 제 2 직렬 회로(500b) 중 어느 하나에 과충전이 발생하면, 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 동작에 불균형이 초래되고 소자에 부담이 갈 수 있다는 점에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다. 이에, 제 1 셀 밸런싱부(240a)는 제 1 직렬 회로(500a)의 과충전을 방지하기 위해, 필터 커패시터(232a)의 양단 전압, 즉 제 1 셀 밸런싱부(240a)의 양단 전압이 기 정해진 제 2 값 이상일 때 밸런싱 스위치(242a)가 도통되도록 할 수 있다. 즉, 제 1 셀 밸런싱부(240a)의 양단 전압이 기 정해진 제 2 값 미만일 때에는 밸런싱 스위치(242a)는 열려(open) 있을 수 있다. 그러면 제 1 셀 밸런싱부(240a)에 의해 전류가 우회할 수 있는 경로가 만들어지므로, 제 1 직렬 회로(500a)가 과충전되는 것을 방지할 수 있다. 물론, 제 2 셀 밸런싱부(240b)에 대해서도 필터 커패시터(232b)의 양단 전압, 즉 제 2 셀 밸런싱부(240b)의 양단 전압이 기 정해진 제 2 값 이상일 때 밸런싱 스위치(242b)가 도통되도록 함으로써 제 2 직렬 회로(500b)의 과충전을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 온보드 타입의 충전 시스템이 적용된 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 종래에는 전동차가 운행하고 있지 않을 경우, 즉 가선 전압으로부터 공급되는 에너지 혹은 전동기로부터 공급되는 회생 에너지가 없을 경우에는, 전동차 내의 에너지 저장 장치에 에너지를 충전하기 위해 역사 내에 구비된 에너지 공급원을 이용하였다. 역사 내의 에너지 공급원에 의하면 교류 전력이 공급되는 바, 이러한 교류 전력을 에너지 저장 장치에서 요구하는 직류 전력으로 변환하여 공급하기 위한 차단기(main circuit breaker, MCB), 변압기(transformer), 정류기(rectifier), DC-DC 컨버터(DC-DC converter) 등의 별도의 충전 설비가 필요하였다. 이로 인해, 전술한 충전 설비를 위한 별도의 역사 내 공간이 필요하고, 이에 따른 공간의 낭비 및 추가적인 비용이 발생하였다. 또한, 전동차 및 에너지 저장 장치에 따라 각기 다른 타입의 충전 설비를 구비해야 한다는 점 역시 난점으로 작용하였다.
이에 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 충전 및 방전 시스템(10)은, 역사 내의 에너지 공급원(50)으로부터 공급되는 교류 전력을, 전동차(30) 내에 구비된 전동차 추진 제어 설비를 이용하여 직류 전력으로 변환하여 에너지 저장부(300)에 저장할 수 있도록 하고 있다. 전동차(30) 내에는 도 5와 같이 차단기(31), 스위치(32), 변압기(33), 정류기(34), 필터(35), 인버터(36) 및 전동기(37) 등의 구성이 구비되어 있다. 도 5에 의하면 에너지 충전 및 방전 시스템(10) 역시 전동차(30) 내에 설치될 수 있으며, 도 5의 에너지 충전 및 방전 시스템(10)은 기본적으로 도 2의 에너지 충전 및 방전 시스템(10)과 같은 것으로 가정할 수 있으므로 여기에서는 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
여기서, 가선 전압(40)으로부터 공급되는 전력은 전동차(30)의 운행 중에 전동차(30)로 전달될 수 있다. 이러한 가선 전압(40)으로부터의 전력은 직류 전력일 수도, 교류 전력일 수도 있으므로, 전동차(30)는 차단기(31)를 거쳐 전달된 상기 전력을 교류인 경우와 직류인 경우로 나누어 그 경로를 달리 설정할 수 있도록 하기 위한 스위치(32)를 구비할 수 있다. 여기서, 전력이 직류일 경우 스위치(32)는 상기 전력이 변압기(33)와 정류기(34)를 거침이 없이 필터(35)와 인버터(36)를 거쳐 전동기(37)에 공급되게 하거나 에너지 충전 및 방전 시스템(10)에 공급되도록 할 수 있다. 여기서, 필터(35)는 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 필터부(230)와 유사한 기능을 수행하며, 인버터(36)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동기(37)에 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
이와 달리, 차단기(31)를 거쳐 전달된 전력이 교류일 경우, 이를 직류로 변환하기 위해 스위치(32)는 상기 전력이 변압기(33)와 정류기(34)를 거쳐 필터(35)와 인버터(36)를 거쳐 전동기(37)에 공급되게 하거나 에너지 충전 및 방전 시스템(10)에 공급되도록 할 수 있다. 변압기(33)는 교류 전력의 전압의 크기를 변환하는 역할을 할 수 있으며, 정류기(34)는 변압기(33)에 의해 전압의 크기가 변한 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다.
여기서, 전동차(30)가 역사 내에 정차 중이어서 역사 내의 에너지 공급원(50)을 이용할 수 있는 경우, 에너지 충전 및 방전 시스템(10)은 차단기(31)가 가선 전압(40) 대신 역사 내의 에너지 공급원(50)에 연결되도록 할 수 있다. 이러한 작용을 수행하기 위해, 에너지 충전 및 방전 시스템(10)은 마이크로프로세서(microprocessor)를 포함하는 연산 장치에 의해 구현될 수 있는 제어부(미도시)를 구성 요소로서 더 포함할 수 있다. 제어부는 전동차(30)가 역사 내에 정차 중이라 판단될 경우, 상기 차단기(31)가 가선 전압(40) 대신 역사 내의 에너지 공급원(50)에 연결되도록 할 수 있으며, 이에 따라 에너지 충전 및 방전 시스템(10)은 별도의 충전 설비 없이 기존의 전동차(30)의 설비를 이용하여 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 에너지 저장부(300)에 에너지가 저장되도록 할 수 있다. 한편, 여기서 차단기(31), 스위치(32), 변압기(33), 정류기(34), 필터(35), 인버터(36) 및 전동기(37) 등의 구성은 에너지 충전 및 방전 시스템(10)과는 별개의 구성인 것으로 설명되었지만, 이와 달리 상기 구성들의 전부 혹은 일부는 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 하위 구성으로서 포함될 수도 있다.
전술한 바와 같은 도 5의 실시예에 의해, 별도의 에너지 저장장치 충전 설비를 위한 추가적인 인프라 구축에 따른 비용을 최소화하고 충전 시스템의 효율화를 달성할 수 있다.
한편, 일반적으로 사용하고 있는 에너지 저장 시스템은 가선 전압이 일정하다는 전제하에 가선 전압보다 일정 전압 이상 상승 혹은 하강하였을 때 에너지 저장 시스템을 충전 혹은 방전하도록 설정하게 된다. 하지만 변전 설비의 용량이 증대됨에 따라 역행 시 발생되는 가선 전압의 전압 강하가 매우 작은 현실에서는 에너지 저장 장치의 방전을 개시시키는 전압을 일정 전압으로 설정하는 것이 매우 어렵게 된다. 또 다른 문제로, 이러한 역행 시 발생되는 전압강하가 15V하인데 반해 가선의 전압은 30V이상의 변동폭을 가지게 되어 실제 에너지 저장장치의 충,방전의 수행은 원활하지 못하게 될 수 있다. 이러한 이유에서 가선전압의 변동에 따른 에너지 저장장치의 충/방전 개시전압 및 유지 전압을 경우에 따라 변동시켜야 할 필요성이 있다. 하지만, 가선전압의 변동은 어떠한 시간이나 열차의 운행패턴에 의한 일정한 패턴을 가지는 것이 아니어서, 이러한 레벨의 조절이 매우 어려운 실정이다.
이에 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 충전 및 방전 시스템(10)에 대해서는 오토 레벨 튜닝(auto level tuning) 알고리즘을 도입할 수 있다. 오토 레벨 튜닝 알고리즘은, 변전소 전원의 변동과 열차운행에 따른 전원의 변동을 고려하여, 에너지 충전 및 방전 시스템(10)의 에너지 저장부(300)를 충전함에 있어 적절한 밸런스를 이룰 수 있도록 충/방전 개시전압의 레벨을 적절히 조절하기 위한 것이다. 이에 따르면, 에너지 저장부(300)의 과방전 또는 과충전 상태에서 일정 시간 동안 충전 또는 방전 동작이 개시되지 않을 경우 가선 전압의 정상 전압이 변동된 것으로 판단하고, 이에 따라 충전 혹은 방전 개시 전압을 단계별로 상승 또는 하강시켜 충전 혹은 방전을 개시하도록 할 수 있다. 이를 통해 전원의 변동 등에 의해 발생할 수 있는 과충전 혹은 과방전으로 인한 효율 감소를 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 에너지 충전 및 방전 시스템
20: 직류 전원
100: 연결부
200: 초퍼부
300: 에너지 저장부
400: 방전 저항부
20: 직류 전원
100: 연결부
200: 초퍼부
300: 에너지 저장부
400: 방전 저항부
Claims (12)
- 철도 차량에 구비되는 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템으로서,
전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부;
상기 시스템의 외부로부터 직류 전력을 공급받는 연결부; 및
상기 연결부를 통해 공급된 직류 전력을 에너지 저장부에 저장하거나, 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 상기 연결부를 통해 상기 시스템의 외부로 환원하는 초퍼부를 포함하며,
상기 초퍼부는, 상기 연결부를 통해 공급된 직류 전력의 전압 안정화를 위한 필터부와, 제 1 초퍼 회로 및 제 2 초퍼 회로를 포함하고, 상기 필터부의 입력단은 상기 연결부에 연결되며, 상기 제 1 초퍼 회로 및 상기 제 2 초퍼 회로는 상기 필터부의 출력단과 상기 에너지 저장부 사이에 병렬로 연결됨으로써 상기 필터부를 공유하고,
상기 필터부는 필터 커패시터를 포함하고,
상기 초퍼부 및 상기 에너지 저장부는 상기 시스템 내에 복수 개 존재하며,
상기 복수의 초퍼부 및 상기 복수의 에너지 저장부는, 상기 복수의 초퍼부 중 어느 하나와 상기 에너지 저장부 중 어느 하나가 병렬 연결되어 형성된 단위 회로가 서로 직렬 연결된 형태로 상기 시스템 내에 존재하고,
상기 복수의 초퍼부 각각은, 상기 필터 커패시터에 병렬로 연결되는 셀 밸런싱부를 더 포함하며,
상기 셀 밸런싱부 각각은, 서로 직렬로 연결된 밸런싱 저항 및 밸런싱 스위치를 포함하는
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터부는 LC 필터이고, 필터 인덕터 및 상기 필터 커패시터를 포함하며,
상기 필터 인덕터의 일단은 상기 필터부의 입력단의 양의 단자에, 타단은 상기 필터부의 출력단의 양의 단자에 각각 연결되고, 상기 필터 커패시터의 일단은 상기 필터부의 출력단의 양의 단자에, 타단은 상기 필터부의 출력단의 음의 단자에 각각 연결되는
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 초퍼 회로는 제 1 노드, 제 1 스위치, 제 2 스위치 및 제 1 출력 인덕터를 포함하고, 상기 제 2 초퍼 회로는 제 2 노드, 제 3 스위치, 제 4 스위치 및 제 2 출력 인덕터를 포함하며,
상기 제 1 출력 인덕터의 일단은 상기 제 1 노드에, 타단은 상기 에너지 저장부의 고전압단에 각각 연결되고, 상기 제 2 출력 인덕터의 일단은 상기 제 2 노드에, 타단은 상기 에너지 저장부의 고전압단에 각각 연결되며,
상기 제 1 스위치는 상기 제 1 노드와 상기 필터부의 출력단의 양의 단자 사이에, 상기 제 2 스위치는 상기 제 1 노드와 상기 필터부의 출력단의 음의 단자 사이에, 상기 제 3 스위치는 상기 제 2 노드와 상기 필터부의 출력단의 양의 단자 사이에, 상기 제 4 스위치는 상기 제 2 노드와 상기 필터부의 출력단의 음의 단자 사이에 각각 위치하는
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각은, 트랜지스터(transistor)를 이용하여 구현되며,
상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각에 전기 신호를 인가함으로써 상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각의 ON 여부를 제어하는 제어 회로를 더 포함하는
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 스위치는 상기 제 2 스위치와, 상기 제 3 스위치는 상기 제 4 스위치와 각각 교번(交番)하여 온(ON) 상태가 되는
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 교번의 주기는, 상기 제 1 내지 제 4 스위치에 대하여 모두 동일하되, 상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각의 턴온(turn-on) 시점 및 턴오프(turn-off) 시점은 모두 상이한
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 저장부는, 상호 병렬 연결된 복수의 에너지 저장용의 슈퍼 커패시터(super capacitor)를 포함하는
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 저장부에 병렬로 연결되는 방전 저항부를 더 포함하며,
상기 방전 저항부는, 서로 직렬로 연결된 방전 저항 및 방전 스위치를 포함하는
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 직류 전력은, 상기 철도 차량에 공급되는 가선 전압 혹은 상기 철도 차량에 구비되는 전동기의 회생 에너지에 의한 것인
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 밸런싱 스위치는, 상기 밸런싱 스위치를 포함하는 셀 밸런싱부 양단의 전압이 기 정해진 전압 이상일 경우 닫히고, 상기 기 정해진 전압 미만일 경우 열리도록 설정된
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
제어부를 더 포함하며,
상기 연결부의 입력단은, 상기 철도 차량이 가선 전압으로부터 전달받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 철도 차량의 전동기에 공급하기 위해 상기 철도 차량 내에 구비된 변환 장치의 출력단에 연결되며,
상기 제어부는, 상기 철도 차량이 역사 내에 정차해 있을 시에, 상기 역사 내에 구비되며 교류 전력을 공급하는 에너지 공급원의 출력단을 상기 변환 장치의 입력단에 연결하여, 상기 에너지 공급원으로부터의 교류 전력이 상기 변환 장치에 의해 직류 전력으로 변환되어 상기 연결부를 통해 상기 시스템으로 입력되도록 하는
철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템.
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| KR1020160143567A KR101875914B1 (ko) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 철도 차량용의 에너지 충전 및 방전을 위한 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2016
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| EDN * |
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