KR102027482B1 - How To Operate With Speed Control Algorithm To Meet Charged Amount In A Wireless Power Transmission The Wireless Tram System - Google Patents

How To Operate With Speed Control Algorithm To Meet Charged Amount In A Wireless Power Transmission The Wireless Tram System Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 트램의 운행방법에 있어서, 상기 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 무선전력전송은 플랫폼의 트랙에 설치되는 1차코일부로부터 트램의 하부에 설치되어 있는 2차코일부로 무선전력전달이 되며, 상기 무가선 트램은 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 프로그래밍되어 임베딩된 제어부; 배터리부; 전력변환부; 구동부; 및 회생제동충전부;를 포함하며, 상기 제어부는 상기 배터리부의 충전량과 구동부의 속도를 센싱하여 전력변환부에 상기 속도 제어 알고리즘에 따른 신호를 상기 전력변환부에 출력하여 구동부를 구동케 하여 트램의 속도를 제어하며, 전력변환부가 플랫폼의 1차코일부로부터 2차코일부에 무선전달되는 전력을 배터리부에 충전되도록 하는 변환 및 상기 회생제동충전부로부터 전달되는 전력을 배터리부에 충전되도록 하는 변환을 제어하며, 상기 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘은 상기 제어부에 의해 동적 충전이 시작되는 출발시에 배터리부의 충전량을 센싱하는 배터리부 충전량 센싱 단계; 배터리부의 충전량의 충족여부를 판단하는 배터리부 충전량 충족여부 판단 단계; 배터리부의 충전량이 충족된 것으로 판단되는 경우 평상시 각각 연결된 플랫폼간의 거리, 동적 충전 시간에 따라 미리 계산되어 입력된 평균속도테이블에 따른 트램의 속도에 따라 동적 충전이 되는 평균속도테이블의 트램 속도에 따른 동적 충전 단계; 및 배터리부의 충전량이 미달된 것으로 판단되는 경우 각 플랫폼에서 출발할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도를 -△V하고, 다음 플랫폼에서의 도착할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도테이블상의 평균속도를 -△V" 하여 운행하되, 플랫폼사이의 충전이 이루어지지 않는 구간에서의 속도는 +△V' 하여 운행하여 동적 충전이 되는 속도 보상치에 따른 동적 충전 단계;로 구성되는는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving method to which a speed control algorithm for satisfying a charge amount is applied in a wireless power transmission wireless tram system, and more particularly, in a method of operating a tram in a wireless power transmission wireless tram system. The wireless power transmission in the sun tram system transfers wireless power from the primary coil part installed on the track of the platform to the secondary coil part installed on the lower part of the tram. The wireless tram has a speed control algorithm programmed to satisfy the charge amount. An embedded control unit; A battery unit; Power conversion unit; A drive unit; And a regenerative braking charging unit, wherein the controller senses the charge amount of the battery unit and the speed of the driving unit, and outputs a signal according to the speed control algorithm to the power conversion unit to drive the driving unit by outputting a signal according to the speed control algorithm to the power conversion unit. Control the conversion, the power conversion unit to convert the power to be charged to the battery unit and the power transferred from the primary coil portion of the platform to the secondary coil portion wirelessly, and to convert the power transferred from the regenerative braking charging unit to the battery portion, The speed control algorithm for satisfying the charge amount may include a battery unit charge sensing step of sensing a charge amount of the battery unit at the start of dynamic charging by the controller; Determining whether the battery unit is satisfied with the charging amount of the battery unit; If it is determined that the battery unit is satisfied, the dynamics are automatically calculated according to the tram speed of the average speed table which is dynamically charged according to the tram speed according to the input average speed table, which is calculated in advance according to the distance between the connected platforms and the dynamic charging time. Charging step; And -ΔV of the average speed in the dynamic charging section when starting from each platform when the charge amount of the battery unit is determined to be insufficient, and the average speed on the average speed table in the dynamic charging section when arriving at the next platform. -△ V "to operate, but the speed in the section is not charged between the platform is + △ V 'to operate the dynamic charging step according to the speed compensation value of the dynamic charging; wireless power characterized by consisting of The present invention relates to a driving method using a speed control algorithm for satisfying a charging amount in a transmission wireless tram system.

Description

무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법{How To Operate With Speed Control Algorithm To Meet Charged Amount In A Wireless Power Transmission The Wireless Tram System}How to Operate with Speed Control Algorithm To Meet Charged Amount In A Wireless Power Transmission The Wireless Tram System}

본 발명은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 트램의 운행방법에 있어서, 상기 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 무선전력전송은 플랫폼의 트랙에 설치되는 1차코일부로부터 트램의 하부에 설치되어 있는 2차코일부로 무선전력전달이 되며, 상기 무가선 트램은 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 프로그래밍되어 임베딩된 제어부; 배터리부; 전력변환부; 구동부; 및 회생제동충전부;를 포함하며, 상기 제어부는 상기 배터리부의 충전량과 구동부의 속도를 센싱하여 전력변환부에 상기 속도 제어 알고리즘에 따른 신호를 상기 전력변환부에 출력하여 구동부를 구동케 하여 트램의 속도를 제어하며, 전력변환부가 플랫폼의 1차코일부로부터 2차코일부에 무선전달되는 전력을 배터리부에 충전되도록 하는 변환 및 상기 회생제동충전부로부터 전달되는 전력을 배터리부에 충전되도록 하는 변환을 제어하며, 상기 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘은 상기 제어부에 의해 동적 충전이 시작되는 출발시에 배터리부의 충전량을 센싱하는 배터리부 충전량 센싱 단계; 배터리부의 충전량의 충족여부를 판단하는 배터리부 충전량 충족여부 판단 단계; 배터리부의 충전량이 충족된 것으로 판단되는 경우 평상시 각각 연결된 플랫폼간의 거리, 동적 충전 시간에 따라 미리 계산되어 입력된 평균속도테이블에 따른 트램의 속도에 따라 동적 충전이 되는 평균속도테이블의 트램 속도에 따른 동적 충전 단계; 및 배터리부의 충전량이 미달된 것으로 판단되는 경우 각 플랫폼에서 출발할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도를 -△V하고, 다음 플랫폼에서의 도착할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도테이블상의 평균속도를 -△V" 하여 운행하되, 플랫폼사이의 충전이 이루어지지 않는 구간에서의 속도는 +△V' 하여 운행하여 동적 충전이 되는 속도 보상치에 따른 동적 충전 단계;로 구성되는는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving method to which a speed control algorithm for satisfying a charge amount is applied in a wireless power transmission wireless tram system, and more particularly, in a method of operating a tram in a wireless power transmission wireless tram system. The wireless power transmission in the sun tram system transfers wireless power from the primary coil part installed on the track of the platform to the secondary coil part installed on the lower part of the tram. The wireless tram has a speed control algorithm programmed to satisfy the charge amount. An embedded control unit; A battery unit; Power conversion unit; A drive unit; And a regenerative braking charging unit, wherein the controller senses the charge amount of the battery unit and the speed of the driving unit, and outputs a signal according to the speed control algorithm to the power conversion unit to drive the driving unit by outputting a signal according to the speed control algorithm to the power conversion unit. Control the conversion, the power conversion unit to convert the power to be charged to the battery unit and the power transferred from the primary coil portion of the platform to the secondary coil portion wirelessly, and to convert the power transferred from the regenerative braking charging unit to the battery portion, The speed control algorithm for satisfying the charge amount may include a battery unit charge sensing step of sensing a charge amount of the battery unit at the start of dynamic charging by the controller; Determining whether the battery unit is satisfied with the charging amount of the battery unit; If it is determined that the battery unit is satisfied, the dynamics are automatically calculated according to the tram speed of the average speed table which is dynamically charged according to the tram speed according to the input average speed table, which is calculated in advance according to the distance between the connected platforms and the dynamic charging time. Charging step; And -ΔV of the average speed in the dynamic charging section when starting from each platform when the charge amount of the battery unit is determined to be insufficient, and the average speed on the average speed table in the dynamic charging section when arriving at the next platform. -△ V "to operate, but the speed in the section is not charged between the platform is + △ V 'to operate the dynamic charging step according to the speed compensation value of the dynamic charging; wireless power characterized by consisting of The present invention relates to a driving method using a speed control algorithm for satisfying a charging amount in a transmission wireless tram system.

최근 철도분야에서 LRT(Light Rail Transit)를 중심으로 대전력 무선전력전송 기술을 접목한 철도운송 시스템이 연구 중에 있다. Recently, in the field of railways, railway transportation systems incorporating high-power wireless power transmission technology, focusing on Light Rail Transit (LRT), are being studied.

철도전기는 전철.전력, 정보통신, 신호제어 부분으로 구성되어 상호지원과 보완을 통해 철도라는 운송시스템을 운영하는데 기반이 될 뿐 아니라 응용 및 발전되어 철도운영에 적용되고 있다. Railroad electricity is composed of train, electric power, information and communication, and signal control, and is not only the basis for operating the transportation system called railroad through mutual support and complementation, but also applied and developed and applied to railroad operation.

보통의 열차는 철도차량 상부 기기인 판토그래프와 전차선이 접촉하여 전력을 급전 받아 운행하는 접촉식 전력공급시스템을 사용한다. The ordinary train uses a contact power supply system in which the pantograph, the upper part of the railway vehicle, and the tramline are in contact with the electric power supply.

그러나 접촉식 전력공급 시스템은 건설비 및 유지보수 비용이 높고, 신뢰성 및 안전성이 낮으며, 환경친화성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다. However, the contact power supply system has high construction and maintenance costs, low reliability and safety, and poor environmental friendliness.

현재 유럽과 일본 등 교통선진국을 중심으로 운영되는 저상 트램은 도시 환경과 에너지 효율화의 지속적인 요구에 부합하기 위하여 기존 철도시스템기술에 별도의 전력 공급 장치를 결합하여 운영하는 첨단기술 연구가 진행 중이다.Currently, low-level trams operating in advanced countries such as Europe and Japan are in the process of researching cutting-edge technology that combines the existing rail system technology with a separate power supply to meet the continuous needs of urban environment and energy efficiency.

그에 대한 연구 성과로는 먼저 " 무가선트램용 60kHz 무선전력전송 시스템"[한국철도학회 철도저널 16권 1호 p8-11, 이병송, 홍순만, 김재희 외](2013)에서는 60kHz급 철도 전용 무선전력 전송 모듈을 개발하여 집전효율을 측정한 결과 정차 중과 주행 중에 대해서 약84%로 높은 효율을 가지는 것을 확인한 바 있고, " 전기자동차용 무선충전 시스템 최적 설계 및 통합 제어 기법"[성균관대학교 일반대학원 , 전자 및 전기 공학과 박사 논문, 우동균](2015)에서는 다양한 설계 고려사항들을 반영한 IPT(Inductive Power Transfer) 시스템 최적 설계 과정을 제안하여 EV용 무선충전기 프로토타입의 시험 결과와 송수신 파워 패드 손실 분석 시뮬레이션 결과에 근거하여 약 88% 이상의 전력전달 효율 성능을 달성할 수 있음을 확인하였고, "전송거리 향상을 위한 전기 자동차용 무선전력전송 양방향 충·방전기 회로에 관한 연구"[명지대학교 대학원 , 전기 공학과 박사 논문, 유광민](2014)에서는 전송거리 향상을 위한 전기자동차용 무선전력전송 양방향 배터리 충, 방전기 회로는 기존의 전도형 충전 또는 방전 방식에서 무선전력전송 기술을 이용하여 대용량의 전력을 무선으로 전달하는 새로운 방식을 고안한바, 이는 12cm 전송거리에서 최대 효율 96%, 단상계통연계 인버터 96.5%, 역률은 0.998로 측정되었으며 전송거리 20cm 까지 6.6KW 무선전력전송 실험을 진행하여 유용성을 확인한 바 있다. First of all, the research results of "60kHz wireless power transmission system for wireless tram" [Korean Journal of Railway Society Vol.16 No.1 p8-11, Lee Byung-song, Hong Soon-man, Kim Jae-hee et al.] As a result of developing a module and measuring current collection efficiency, it was confirmed that it has a high efficiency of about 84% while stopping and driving. "Optimal design and integrated control technique for wireless charging system for electric vehicles" [Sungkyunkwan University Graduate School, Electronics and Thesis of Electrical Engineering Ph.D., Woo-Kyun Woo (2015) proposes an optimal design process for IPT (Inductive Power Transfer) system that reflects various design considerations, based on the test results of the EV wireless charger prototype and simulation results of transmission and reception power pad loss analysis. It has been confirmed that the power transmission efficiency performance of about 88% or more can be achieved. A study on the bidirectional charging and discharging circuit of power transmission "[Myungji University Graduate School, Ph.D. thesis, Department of Electrical Engineering, Kwang-min Yoo] (2014), In the charging or discharging method, we devised a new method of wirelessly transferring a large amount of power using wireless power transmission technology, which measures 96% maximum efficiency, 96.5% single-phase inverter, and 0.998 power factor at 12cm transmission distance. 6.6KW wireless power transmission experiment up to 20cm distance confirmed its usefulness.

하지만 무가선 트램에 대한 상기의 연구는 모두 무선전력전송에 있어서 배터리 충전효율 또는 충전장치에 집중된 것이 대부분으로서, 무가선 트램의 실제 운행 즉 플랫폼간의 운행, 시 종착역의 대부분의 형태인 Y-track 과 X-track에서의 운행을 고려하여 운행 중 최적화된 충전률을 유지하는 운행방법에 대해서는 연구가 전무한 실정이다. However, most of the above studies on the wireless tram are mostly focused on the battery charging efficiency or the charging device in the wireless power transmission, and the actual operation of the wireless tram, that is, the operation between the platforms, Y-track Considering the operation in X-track, there is little research on the operation method to maintain the optimized charging rate during operation.

본 발명에 따른 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법은 다음과 같은 해결과제를 가진다.In the wireless power transmission wireless tram system according to the present invention, a driving method to which a speed control algorithm for satisfying a charge amount is applied has the following problems.

첫째 본 발명은 무가선 트램의 실제 운행시에 적합한 배터리의 충전량을 유지하면서 동적 충전 및 정적 충전을 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템을 제안함을 목적으로 한다.First of all, an object of the present invention is to propose a wireless power transmission wireless tram system that performs dynamic charging and static charging while maintaining a proper charging amount of a battery during actual operation of the wireless tram.

둘째 본 발명은 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘을 제안함을 또다른 목적으로 한다.Secondly, another object of the present invention is to propose a speed control algorithm for satisfying a charging amount.

셋째 상기 속도 제어 알고리즘은 전체 평균 속도를 변형하지 않고, 동적 충전 구간과 동적 충적 공간 사이의 운행 속도만을 변형하도록 함을 목적으로 한다.Third, the speed control algorithm aims to modify only the running speed between the dynamic charging section and the dynamic alluvial space without modifying the overall average speed.

넷째 상기 무가선 트램 시스템에는 회생제동 충전이 가능하도로 한다.Fourth, the wireless tram system is capable of charging regenerative braking.

다섯째 무가선 트램 시스템을 구성하는 배터리부는 하이브리드 배터리를 사용하도록 한다.Fifth, the battery unit constituting the wireless tram system is to use a hybrid battery.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 트램의 운행방법에 있어서, 상기 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 무선전력전송은 플랫폼의 트랙에 설치되는 1차코일부로부터 트램의 하부에 설치되어 있는 2차코일부로 무선전력전달이 됨을 전제로 한다.The present invention for solving the above problems is a method of operating a tram in a wireless power transmission wireless tram system, the wireless power transmission in the wireless power transmission wireless tram system from the primary coil portion installed on the track of the platform It is based on the premise that wireless power is transferred to the secondary coil part installed in the lower part of the tram.

상기 무가선 트램(100)은 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 프로그래밍되어 임베딩된 제어부(110); 배터리부(120); 전력변환부(130); 구동부(140); 및 회생제동충전부(150);를 포함한다.The wireless tram 100 includes a controller 110 in which a speed control algorithm for satisfying a charge amount is programmed and embedded; A battery unit 120; Power conversion unit 130; A driving unit 140; And a regenerative braking charger 150.

상기 제어부(110)는 상기 배터리부(120)의 충전량과 구동부(140)의 속도를 센싱하여 전력변환부(130)에 상기 속도 제어 알고리즘에 따른 신호를 상기 전력변환부(130)에 출력하여 구동부(140)를 구동케 하여 트램의 속도를 제어하며, 전력변환부(130)가 플랫폼의 1차코일부로부터 트램하부의 2차코일부에 무선전달되는 전력을 배터리부에 충전되도록 하는 변환 및 상기 회생제동충전부(150)로부터 전달되는 전력을 배터리부(120)에 충전되도록 하는 변환을 제어하는 것을 특징으로 한다. The controller 110 senses the amount of charge of the battery unit 120 and the speed of the driver 140 to output a signal according to the speed control algorithm to the power converter 130 to the power converter 130. Drive 140 to control the speed of the tram, and the power conversion unit 130 to convert the power to be wirelessly transferred to the secondary coil portion of the lower part of the tram from the primary coil portion of the platform charged and the regenerative braking It characterized in that for controlling the conversion so that the power transferred from the charging unit 150 to the battery unit 120.

상기 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘은Speed control algorithm for meeting the charge amount is

상기 제어부(110)에 의해 동적 충전이 시작되는 출발시에 배터리부(120)의 충전량을 센싱하는 배터리부 충전량 센싱 단계(S100);A battery unit charge amount sensing step of sensing a charge amount of the battery unit 120 at the start of dynamic charging by the controller 110;

배터리부(120)의 충전량의 충족여부를 판단하는 배터리부 충전량 충족여부 판단 단계(S200);Determining whether the battery unit is satisfied with the charging amount of the battery unit 120 (S200);

배터리부(120)의 충전량이 충족된 것으로 판단되는 경우 평상시 각각 연결된 플랫폼간의 거리, 동적 충전 시간에 따라 미리 계산되어 입력된 평균속도테이블에 따른 트램의 속도에 따라 동적 충전이 되는 평균속도테이블의 트램 속도에 따른 동적 충전 단계(S310); 및When it is determined that the charging amount of the battery unit 120 is satisfied, the tram of the average speed table which is dynamically charged according to the tram speed according to the input average speed table, which is calculated in advance according to the distance between the platforms connected and the dynamic charging time. Dynamic charging step according to the speed (S310); And

배터리부(120)의 충전량이 미달된 것으로 판단되는 경우 각 플랫폼에서 출발할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도를 -△V하고, 다음 플랫폼에서의 도착할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도테이블상의 평균속도를 -△V" 하여 운행하되, 플랫폼사이의 충전이 이루어지지 않는 구간에서의 속도는 +△V' 하여 운행하여 동적 충전이 되는 속도 보상치에 따른 동적 충전 단계(S320);로 구성되는 것을 특징으로 한다.If it is determined that the charge amount of the battery unit 120 is insufficient, the average speed in the dynamic charging section when starting from each platform is -ΔV, and on the average speed table in the dynamic charging section when arriving at the next platform. Dynamic charging step (S320) according to the speed compensation value to drive the average speed-△ V ", but the speed between the platform is not made charge + △ V 'to the dynamic charging; It is characterized by.

상기 평균속도테이블에 따른 트램의 속도에 따른 동적 충전 단계 및 속도 보상치에 따른 동적 충전 단계에 있어 플랫폼에서 출발한 순간부터 다음 플랫폼에서 정지할 때까지의 평균속도는 서로 동일함이 바람직하다.In the dynamic charging step according to the tram speed according to the average speed table and the dynamic charging step according to the speed compensation value, it is preferable that the average speeds from the starting point of the platform to the stop of the next platform are the same.

회생제동충전부(150)에 의한 충전의 경우에 배터리부(120) 대신에 울트라캐패시터에 충전함이 바람직하다.In the case of charging by the regenerative braking charging unit 150, it is preferable to charge the ultracapacitor instead of the battery unit 120.

상기 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 무선전력전송 방식은 자기유도방식을 사용함이 바람직하다.The wireless power transmission method in the wireless power transmission wireless tram system is preferably used a magnetic induction method.

상기 배터리부(120)는 단주기형과 장주기형이 혼합된 하이브리드 배터리를 사용함이 바람직하다. The battery unit 120 preferably uses a hybrid battery in which a short cycle type and a long cycle type are mixed.

본 발명에 따른 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법은 다음과 같은 효과를 가진다.In the wireless power transmission wireless tram system according to the present invention, the driving method to which the speed control algorithm is applied to satisfy the charge amount has the following effects.

첫째 본 발명은 무가선 트램의 실제 운행시에 적합한 배터리의 충전량을 유지하면서 동적 충전 및 정적 충전을 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템으로서, 어떠한 상황의 운행에도 최적화된 충전 및 운행 시나리오를 제공할 수 있다. First, the present invention is a wireless power transmission wireless tram system that performs dynamic charging and static charging while maintaining a proper battery charge during actual operation of the wireless tram, and can provide an optimized charging and driving scenario in any situation of operation. have.

둘째 본 발명은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에 있어서, 운행에 적합한 충전량을 플랫폼에서 출발할 때마다 검측하여 이에 따른 충전 혹은 속도 제어알고리즘을 제안하여 최적의 충전이 될 수 있도록 하여 배터리부의 충전률이 운행할 수 없는 최악의 상황을 회피할 수 있도록 한다.Secondly, in the wireless power transmission wireless tram system, a charge amount suitable for driving is detected every time the platform departs from the platform, and a charging or speed control algorithm is proposed accordingly to allow optimum charging. Make sure you're avoiding the worst possible situation.

셋째 상기 속도 제어 알고리즘은 전체 평균 속도를 변형하지 않고, 동적 충전 구간과 동적 충적 공간 사이의 운행 속도만을 변형하므로, 트램의 운행시간이 더 빨라지거나 연착됨이 없이 그대로 유지되도록 한다.  Third, the speed control algorithm does not change the overall average speed, but only changes the driving speed between the dynamic charging section and the dynamic alluvial space, so that the running time of the tram is maintained without being faster or delayed.

넷째 상기 무가선 트램 시스템에서도 회생제동 충전이 가능하도록 하는 한편 배터리부외에 울트라커패시터를 보조충전부로 활용하여 배터리의 충전횟수를 줄여 내구연한이 유지되도록 한다.Fourth, the regenerative braking can be performed in the wireless tram system, and an ultracapacitor is used as an auxiliary charging unit in addition to the battery unit, thereby reducing the number of charges of the battery to maintain durability.

다섯째 무가선 트램 시스템을 구성하는 배터리부는 하이브리드 배터리를 사용하도록 하여 충전효율이 최적화되도록 한다.Fifth, the battery unit constituting the wireless tram system to use a hybrid battery to optimize the charging efficiency.

도 1은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 트램이 운행될 때 동적충전이 되는 경우와 정적충전이 되는 경우를 나누어 표시한 개략도이다.
도 2는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 시 종착역이 Y 트랙인 경우 동적충전과 정적 충전이 되는 경우를 나누어 표시한 개략도이다.
도 3은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 시 종착역이 X 트랙인 경우 동적충전과 정적 충전이 되는 경우를 나누어 표시한 개략도이다.
도 4는 본 발명인 무선전력전송 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 무가선 트램 시스템을 개략적으로 표시한 개략도이다.
도 5는 본 발명인 무선전력전송 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 실제 무가선 트램 운행에 있어서 적용되는 모습을 표시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 구성인 충전량 충족을 위한 속도제어 알고리즘에 대한 순서도이다.
도 7은 동일한 구간에서 평균속도테이블의 트램 속도에 따른 경우와 속도 보상치에 따른 경우를 개략적으로 비교한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 플랫폼, 트램의 가정된 사양을 보여주기 위한 도면이다.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a case where dynamic charging and static charging are performed when a tram is operated in a wireless power transmission wireless tram system.
FIG. 2 is a schematic diagram of dividing the dynamic charging and the static charging when the time destination is the Y track in the wireless power transmission wireless tram system.
3 is a schematic diagram showing a case where the dynamic charging and the static charging are divided in the case where the time-end station is the X track in the wireless power transmission wireless tram system.
Figure 4 is a schematic diagram schematically showing a wireless tram system to which the speed control algorithm for satisfying the charge amount in the present invention wireless power transmission system.
FIG. 5 is a schematic diagram showing how a speed control algorithm for satisfying a charge amount is applied in actual wireless tram operation in a wireless power transmission system of the present invention.
6 is a flow chart of a speed control algorithm for satisfying the filling amount of the configuration of the present invention.
FIG. 7 is a view schematically comparing the case according to the tram speed of the average speed table and the case according to the speed compensation value in the same section.
8 is a view for showing the assumed specifications of the platform, tram to explain the preferred embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.First, prior to entering the detailed description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라 질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or the operator, and the definition thereof is defined as “amount of charge in the wireless power transmission wireless tram system according to the present invention. It should be made on the basis of the contents throughout the present specification, which describes "the driving method to which the speed control algorithm is applied to meet".

본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.As used herein, the meaning of "comprising" embodies a particular property, region, integer, step, operation, element, and / or component, and other specific properties, region, integer, step, operation, element, component, and / or It does not exclude the presence or addition of groups.

본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms defined in advance are additionally interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.

도 1은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 트램이 운행될 때 동적충전이 되는 경우와 정적충전이 되는 경우를 나누어 표시한 개략도이고, 도 2는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 시 종착역이 Y 트랙인 경우 동적충전과 정적 충전이 되는 경우를 나누어 표시한 개략도이며, 도 3은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 시 종착역이 X 트랙인 경우 동적충전과 정적 충전이 되는 경우를 나누어 표시한 개략도이고, 도 4는 본 발명인 무선전력전송 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 무가선 트램 시스템을 개략적으로 표시한 개략도이며, 도 5는 본 발명인 무선전력전송 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 실제 무가선 트램 운행에 있어서 적용되는 모습을 표시한 개략도이고, 도 6은 본 발명의 구성인 충전량 충족을 위한 속도제어 알고리즘에 대한 순서도이며, 도 7은 동일한 구간에서 평균속도테이블의 트램 속도에 따른 경우와 속도 보상치에 따른 경우를 개략적으로 비교한 도면이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 플랫폼, 트램의 가정된 사양을 보여주기 위한 도면이다. FIG. 1 is a schematic diagram showing a case where dynamic charging and static charging are performed when a tram is operated in a wireless power transmission wireless tram system, and FIG. 2 is a Y track at a time station in a wireless power transmission wireless tram system. Is a schematic diagram showing a case of dividing dynamic charging and static charging, and FIG. 3 is a schematic diagram of dividing dynamic charging and static charging in the case where the X-terminal station is X-track in the wireless power transmission wireless tram system. 4 is a schematic diagram schematically showing a wireless tram system to which the speed control algorithm for meeting the charging amount is applied in the wireless power transmission system of the present invention, and FIG. 5 is a speed control algorithm for satisfying the charging amount in the wireless power transmission system according to the present invention. Fig. 6 is a schematic view showing a state applied in the operation of a wireless tram, Fig. 6 is a configuration of the present invention 7 is a flowchart illustrating a speed control algorithm for satisfying a quantity, and FIG. 7 schematically illustrates a case according to a tram speed of an average speed table and a case according to a speed compensation value in the same section, and FIG. 8 is a preferred embodiment of the present invention. To illustrate the example, it is a drawing to show the assumed specifications of the platform and tram.

이하 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 트램의 운행방법에 있어서, 상기 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 무선전력전송은 플랫폼의 트랙에 설치되는 1차코일부로부터 트램의 하부에 설치되어 있는 2차코일부로 무선전력전달이 됨을 전제로 한다.The present invention for solving the above problems is a method of operating a tram in a wireless power transmission wireless tram system, the wireless power transmission in the wireless power transmission wireless tram system from the primary coil portion installed on the track of the platform It is based on the premise that wireless power is transferred to the secondary coil part installed in the lower part of the tram.

도 1을 참조하면 하나의 플랫폼에서 트램 차량 개수에 따라 동적 충전 및 정적 충전이 어떠한 영역, 즉 충전 영역에서 어떻게 발생하는지를 알 수 있도록 하는데, 특히 트램이 도착할 때와 출발할 때의 충전 형태인 동적 충전과 트램이 정차할 때의 충전 형태인 정적 충전을 구별케 하고 있다.Referring to FIG. 1, it is possible to know in what area, ie, charging area, dynamic charging and static charging occur according to the number of tram vehicles in one platform. In particular, dynamic charging, which is a form of charging when the tram arrives and departs, is shown. And static charge, which is the type of charge when the tram stops.

아래에서는 동적 충전 및 정적 충전에서의 충전율 분석을 위해 각 변수의 수학적 모델을 다음과 같이 표기하도록 한다.In the following, the mathematical model of each variable is expressed as follows for the analysis of the filling rate in dynamic charging and static charging.

1차코일의 길이 : pl Primary coil length: p l

플랫폼에서의 1차코일의 시작점 : pf Starting point of the primary coil on the platform: p f

플랫폼에서의 1차코일의 끝나는 점 : pe End point of the primary coil on the platform: p e

2차 코일 : s1, s2, s3, ....,Sn Secondary coils: s 1 , s 2 , s 3 , ...., S n

트램의 길이 : lLength of tram: l

플랫폼에서의 트램의 정지 위치 : ts Stop position of the tram on the platform: t s

플랫폼에 트램이 도착할 때의 충전거리 :sarr 1, sarr 2,.....sarr n Charging distance when tram arrives on the platform: s arr 1 , s arr 2 , ..... s arr n

플랫폼에서 트램이 출발할 때의 충전거리 : sdep 1, sdep 2,.....sdep n Charging distance when tram departs from platform: s dep 1 , s dep 2 , ..... s dep n

플랫폼에 트램이 도착할 때의 pe에서 Sn까지의 거리 : pSn e The distance from p e to S n when the tram arrives at the platform: p Sn e

플랫폼에 트램이 출발할 때의 pf에서 Sn까지의 거리 : pSn f The distance from p f to S n when the tram starts on the platform: p Sn f

트램의 배터리부 용량 : βBattery capacity of the tram: β

배터리부 충전 효율 : ηBattery charging efficiency: η

트램의 가속도 : aTram acceleration: a

트램의 감속도 : dDeceleration of the tram: d

동적 충전을 고려할 때 열차가 정거장에 도착할 때와 열차가 정거장에서 출발할 때 열차하부에 설치된 2차코일과 정거장 선로에 설치된 1차코일의 접점을 통해 유도기전력이 발생되어 충전이 이루어 진다. Considering the dynamic charging, when the train arrives at the station and when the train leaves the station, induction electromotive force is generated through the contact point of the secondary coil installed in the lower part of the train and the primary coil installed in the station track.

열차의 가속도 및 감속도, 차량 및 1차코일의 길이 등에 따라 차량 하부에 있는 각 2차코일이 충전 시간은 다르다. Each secondary coil in the lower part of the vehicle has a different charging time depending on the acceleration and deceleration of the train, the length of the vehicle and the primary coil.

이에 따라 동적 및 정적 충전에 대한 수학적 모형은 다음과 같다.Accordingly, the mathematical model for dynamic and static filling is as follows.

(1)

Figure 112017123445168-pat00001
(One)
Figure 112017123445168-pat00001

(2)

Figure 112017123445168-pat00002
(2)
Figure 112017123445168-pat00002

(3)

Figure 112017123445168-pat00003
(3)
Figure 112017123445168-pat00003

(4)

Figure 112017123445168-pat00004
(4)
Figure 112017123445168-pat00004

상기 (1) 수식은 트램이 플랫폼에 도착할 때 2차 코일이 충전되는 거리이고, (2) 수식은 트램이 플랫폼에 출발할 때 2차 코일이 충전되는 거리이다.Equation (1) is the distance the secondary coil is charged when the tram arrives on the platform, and (2) is the distance that the secondary coil is charged when the tram leaves the platform.

상기 (3) 수식은 트램이 플랫폼에 도착할 때 2차 코일의 충전시간이고, (4) 수식은 트램이 플랫폼에 출발할 때 2차 코일의 충전시간이다.Equation (3) is the charging time of the secondary coil when the tram arrives on the platform, and (4) is the charging time of the secondary coil when the tram starts to the platform.

(5)

Figure 112017123445168-pat00005
(5)
Figure 112017123445168-pat00005

(6)

Figure 112017123445168-pat00006
(6)
Figure 112017123445168-pat00006

상기 (5) 수식은 트램이 플랫폼에 도착할 때의 총 충전량이고, (6) 수식은 트램이 플랫폼에서 출발할 때의 총충전량을 의미한다.Equation (5) is the total charge when the tram arrives on the platform, and (6) is the total charge when the tram leaves the platform.

(7)

Figure 112017123445168-pat00007
(7)
Figure 112017123445168-pat00007

(8)

Figure 112017123445168-pat00008
(8)
Figure 112017123445168-pat00008

상기 (7) 수식은 동적충전에 대한 총 충전량이고, 플랫폼에서 트램이 정차할 때의 정적충전에 대한 총 충전량에 대한 수식은 상기 (8) 수식과 같다.Equation (7) is the total charge for dynamic charging, and the equation for the total charge for static charging when the tram stops on the platform is the same as the above (8).

(9)

Figure 112017123445168-pat00009
(9)
Figure 112017123445168-pat00009

따라서 한 플랫폼에서 충전되는 총 량은 상기 수식 (9)와 같다.Therefore, the total amount charged in one platform is as shown in Equation (9).

시 ·종착 플랫폼은 트램이 회차하기 위한 선로 배선이 필요한 바 하기에서는 시 ·종착 플랫폼을 Y트랙과 X트랙 2가지 선형애 대한 충전율에 대해 비교 분석하도록 한다.The start and end platforms require line routing for the tram to turn, so that the start and end platforms are compared and analyzed for the charge rates for the two Y-track and X-track linears.

도 2를 참조하면 시 종착역의 한 형태인 Y트랙에서 동적 충전과 정적 충전이 어떠한 형태로 발생하는지를 알 수 있도록 한다.Referring to FIG. 2, it is possible to know how the dynamic charging and the static charging occur in the Y track, which is a form of the terminal terminus.

도 2를 참조하면 Y트랙의 경우 동적 충전은 하기에서 나타낸 바 6개의 다른 위치에서 발생한다.Referring to FIG. 2, for Y track, dynamic charging occurs at six different locations as shown below.

1) 트램이 플랫폼에 도착시 (D1)1) When the tram arrives on the platform (D1)

2) 트램이 플랫폼에서 회차선으로 출발시 (D2)2) When the tram departs from the platform into the turn lane (D2)

3) 트램이 회차선에 접근시 (D3)3) When the tram approaches the turning line (D3)

4) 트램이 회차선에서 출발시 (D4)4) When the tram departs from the roundabout (D4)

5) 트램이 플랫폼에 접근시 (D5)5) When tram approaches platform (D5)

6) 트램이 플랫폼에서 출발시 (D6)6) When the tram departs from the platform (D6)

도 2를 참조하면 Y트랙의 경우 정적 충전은 하기와 같이 세 위치에서 발생한다.2, in the case of the Y track, static charging occurs in three positions as follows.

1) 트램이 플랫폼에 정차시(승객 하차) (S1)1) Tram stops at platform (passenger gets off) (S1)

2) 회차선에서 기관사 방향 변경시 (S2)2) When changing the driver's direction on the turning line (S2)

3) 트램이 정거장에서 정차시(승객 승차) (S3)3) Tram stops at the station (passenger ride) (S3)

Y트랙은 트램이 방향을 바꾸기 위한 회차선이 있고 이 회차선에서도 1차코일이 설치되어 있음이 일반적이므로 충전율 분석을 위한 수학적 모델은 다음과 같은 수식으로 표현된다.Since Y-track has a turn line for changing trams and a primary coil is installed in this turn line, the mathematical model for filling rate analysis is expressed by the following equation.

회차선에서의 1차코일의 길이 : yl Length of primary coil in turn line: y l

회차선에서의 1차코일 시작 지점 : yf Starting point of primary coil in the turn line: y f

회차선에서의 1차코일 끝나는 지점 : ye End point of primary coil in the turn line: y e

회차선에서의 트램이 도착할 때 충전 거리 :

Figure 112017123445168-pat00010
Charging distance when tram arrives at the turning line:
Figure 112017123445168-pat00010

회차선에서의 트램이 출발할 때 충전 거리 :

Figure 112017123445168-pat00011
Charging distance when tram from detour:
Figure 112017123445168-pat00011

회차선에서 트램이 도착할 때 부터 까지 거리 :

Figure 112017123445168-pat00012
Distance from the tram to the tram:
Figure 112017123445168-pat00012

회차선에서 트램이 출발할 때 부터 까지 거리 :

Figure 112017123445168-pat00013
Distance from the tram line to the start of the tram:
Figure 112017123445168-pat00013

기관사가 운전실을 교환할 때 필요한 조치의 소요 시간 : marginRequired time for the operator to change the cab: margin

(10)

Figure 112017123445168-pat00014
10
Figure 112017123445168-pat00014

(11)

Figure 112017123445168-pat00015
(11)
Figure 112017123445168-pat00015

(12)

Figure 112017123445168-pat00016
(12)
Figure 112017123445168-pat00016

상기 (10) 수식은 트램이 선로의 상선에서 이동하여 회차선에 진입할 때 2차코일의 충전량을 의미하고, (11) 수식은 트램이 회차선에서 선로의 하선으로 진행할 때 2차코일의 충전량을 의미하며, (12) 수식은 기관사가 회차선에 진입후 운전실을 교한할 때의 정적 충전량을 의미한다.Equation (10) represents the amount of secondary coil charging when the tram moves from the upper line of the track to the turn line, and (11) the formula indicates the amount of charge of the secondary coil when the tram proceeds to the lower line of the track. Equation (12) represents the static charge when the driver switches the cab after entering the turn lane.

결과적으로 Y트랙에서 트램에 충전되는 총량은 다음의 수식으로 결정된다.As a result, the total amount of tram in Y-track is determined by the following equation.

(13)

Figure 112017123445168-pat00017
(13)
Figure 112017123445168-pat00017

도 3을 참조하면 시 종착역의 한 형태인 X트랙에서 동적 충전과 정적 충전이 어떠한 형태로 발생하는지를 알 수 있도록 한다.Referring to FIG. 3, it is possible to know how the dynamic charging and the static charging occur in the X track, which is a form of the terminal terminus.

도 3을 참조하면 X트랙의 경우 동적 충전은 다음의 두 위치에서 수행된다.Referring to FIG. 3, in the case of the X track, dynamic charging is performed in two positions.

1) 트램이 플랫폼에 도착시 (D1)1) When the tram arrives on the platform (D1)

2) 트램이 플랫폼에서 출발시 (D2)2) When the tram departs from the platform (D2)

반면 정적충전은 트램이 정차시 (승객의 승하차시) (S1) 에서만 발생한다.Static charging, on the other hand, occurs only when the tram stops (passengers get on and off) (S1).

(14)

Figure 112017123445168-pat00018
(14)
Figure 112017123445168-pat00018

따라서 X트랙에서의 총충전량은 상기 (14)수식으로 정해진다.Therefore, the total charge amount in the X track is determined by the above formula (14).

상기 수식에 따르면 시종착역 트랙 형태가 Y트랙일 경우 X트랙보다 충전량이 많다는 것을 알 수 있다.According to the above equation, it can be seen that the amount of charge is greater than that of the X track when the starting track type is Y track.

도 4를 참조하면 상기 무가선 트램(100)은 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 프로그래밍되어 임베딩된 제어부(110); 배터리부(120); 전력변환부(130); 구동부(140); 및 회생제동충전부(150);를 포함한다.Referring to FIG. 4, the wireless tram 100 includes a controller 110 in which a speed control algorithm for satisfying a charge amount is programmed and embedded; A battery unit 120; Power conversion unit 130; A driving unit 140; And a regenerative braking charger 150.

도 4를 참조하면 상기 제어부(110)는 상기 배터리부(120)의 충전량과 구동부(140)의 속도를 센싱하여 전력변환부(130)에 상기 속도 제어 알고리즘에 따른 신호를 상기 전력변환부(130)에 출력하여 구동부(140)를 구동케 하여 트램의 속도를 제어하며, 전력변환부(130)가 플랫폼의 1차코일부로부터 트램하부의 2차코일부에 무선전달되는 전력을 배터리부에 충전되도록 하는 변환 및 상기 회생제동충전부(150)로부터 전달되는 전력을 배터리부(120)에 충전되도록 하는 변환을 제어하는 것을 특징으로 한다. Referring to FIG. 4, the control unit 110 senses the charge amount of the battery unit 120 and the speed of the driving unit 140 and transmits a signal according to the speed control algorithm to the power conversion unit 130 by the power conversion unit 130. To drive the driving unit 140 to control the speed of the tram, and the power conversion unit 130 to charge the battery unit with the power that is wirelessly transferred to the secondary coil portion of the lower tram from the primary coil portion of the platform Converting and controlling the conversion to be charged to the battery unit 120, the power delivered from the regenerative braking charging unit 150.

도 6을 참조하면 상기 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘은 상기 제어부(110)에 의해 동적 충전이 시작되는 출발시에 배터리부(120)의 충전량을 센싱하는 배터리부 충전량 센싱 단계(S100); 배터리부(120)의 충전량의 충족여부를 판단하는 배터리부 충전량 충족여부 판단 단계(S200); 배터리부(120)의 충전량이 충족된 것으로 판단되는 경우 평상시 각각 연결된 플랫폼간의 거리, 동적 충전 시간에 따라 미리 계산되어 입력된 평균속도테이블에 따른 트램의 속도에 따라 동적 충전이 되는 평균속도테이블의 트램 속도에 따른 동적 충전 단계(S310); 및 배터리부(120)의 충전량이 미달된 것으로 판단되는 경우 각 플랫폼에서 출발할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도를 -△V하고, 다음 플랫폼에서의 도착할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도테이블상의 평균속도를 -△V" 하여 운행하되, 플랫폼사이의 충전이 이루어지지 않는 구간에서의 속도는 +△V' 하여 운행하여 동적 충전이 되는 속도 보상치에 따른 동적 충전 단계(S320);로 구성되는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 6, the speed control algorithm for satisfying the charge amount may include a battery unit charge sensing step (S100) of sensing a charge amount of the battery unit 120 at the start of dynamic charging by the controller 110; Determining whether the battery unit is satisfied with the charging amount of the battery unit 120 (S200); When it is determined that the charging amount of the battery unit 120 is satisfied, the tram of the average speed table which is dynamically charged according to the tram speed according to the input average speed table, which is calculated in advance according to the distance between the platforms connected and the dynamic charging time. Dynamic charging step according to the speed (S310); And the average speed table in the dynamic charging section when starting from each platform when the charge amount of the battery unit 120 is insufficient, and the average speed table in the dynamic charging section when arriving at the next platform. Dynamic charging step (S320) in accordance with the speed compensation value to operate by driving the average speed of the phase-△ V ", but the speed between the platform is not made charge + △ V 'is dynamic charging; It is characterized by.

상기 평균속도테이블은 타임테이블의 형태로도 물론 가능하다.The average speed table is of course also possible in the form of a time table.

상술한바와 같이 트램의 충전량은 모든 조건이 같다는 전제하에서 충전시간에 따라 충전량이 달라지는 것은 상술한바와 같다.As described above, the charging amount of the tram is changed as the charging time depends on the charging time under the premise that all conditions are the same.

즉 트램의 충전량은 동적충전에 의한 것과 정적충전에 의한 것이 있을 수 있는데, 이중 정적충전에 의한 것은 정형적으로 정해짐이 일반적임을 고려하면 트램의 충전량 대소는 동적충전에 의한 충전량으로 정해진다고 봐야 할 것이고, 이는 곧 동적 충전 영역에서의 트램 속도에 의해 좌우되는 것이다.That is, the charging amount of the tram may be due to the dynamic charging or the static charging, but considering that the static charging is generally determined formally, the size of the tram is considered to be determined by the charging amount by the dynamic charging. This is dependent on the tram speed in the dynamic charging zone.

따라서 상기 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘은 어느 한 플랫폼에서 출발할 때에 충전량을 검측을 하고 검측된 충전량이 최적 충전량 이상인지 미만인지에 따라 일반적인 타임테이블에 따른 속도로 운행을 하거나, 변형된 속도로 운행을 하는 것이다.Therefore, the speed control algorithm for satisfying the charge amount detects the charge amount when starting from one platform and runs at a speed according to a general timetable or runs at a modified speed depending on whether the detected charge amount is above or below the optimum charge amount. To do.

일반적으로 평균속도 테이블 혹은 타임테이블은 실제 플랫폼과의 거리, 곡선 트랙의 존재 및 수, 트랙의 고저차, 트램의 사양(최고속도, 기어비, 구동력, 제동력 사양등)등에 의해 구체적으로 정해진다.In general, the average speed table or time table is specifically determined by the distance to the actual platform, the existence and number of curved tracks, the height difference of the tracks, and the specifications of the tram (maximum speed, gear ratio, driving force, braking force specifications, etc.).

하기에서는 타임테이블 형태로 설명하되, 시 종착역은 설명 편의상 표에서 표기하지 않고(즉 제외하고) 설명한다.In the following description, a timetable is described, but the terminus is described in the table for convenience of explanation (except for the sake of brevity).

또한 도8에서와 같이 표에서 적용되는 트램은 3량으로 하고, 전체 충전용량은 500kW로 가정하였다. In addition, as shown in Figure 8, the tram applied in the table is assumed to be three, the total charging capacity is assumed to be 500kW.

배터리부의 충전효율은 90%이고, 트램의 3량으로서 전체 길이는 60m이고, 플랫폼 길이는 전 후방 5m의 과주 여유거리를 두어 70m로 가정한다. The charging efficiency of the battery unit is 90%, and the total length is 60m as the amount of three trams, and the platform length is assumed to be 70m with a clearance distance of 5m in the front and rear.

또한 1차 코일은 80m, 2차 코일은 트램 하부에 10m 길이 3개가 설치되어 플랫폼에 들어설때 자기유도방식으로 전류가 공급되어 트램 내의 배터리가 충전되는 것으로 설정한다. In addition, the primary coil is set to 80m and the secondary coil is set to three 10m long at the bottom of the tram. When entering the platform, the current is supplied by the magnetic induction method to set the battery in the tram to be charged.

트램사양은 하기의 표 1과 같다.Tram specifications are shown in Table 1 below.

출발시 최대 가속도Acceleration at departure 1.07m/s^21.07m / s ^ 2 제동시 최대 감속도Deceleration during braking 2.8 m/s^22.8 m / s ^ 2 평시 감속도Normal deceleration 1.3 m/s^21.3 m / s ^ 2 최대 속도Speed 70km/h70km / h 바퀴 직경Wheel diameter 0.820m0.820 m 기어비 Gear ratio 99/1499/14 구동력Driving force 620kW620kW

먼저 표 2는 검측충전량이 최적충전량을 상회하므로 평균속도테이블에 따른 트램 속도에 따라 동적충전이 되는 것을 보여준다.First, Table 2 shows that the charged charging amount is more than the optimal charging amount, so that dynamic charging is performed according to the tram speed according to the average speed table.

플랫폼platform 거리(km)Distance (km) 시간(초)Time in seconds km/hkm / h 충전량(kW)Charge amount (kW) kwh[소요]kwh [required] 동적충전[출발]Dynamic charging [departure] 사이 between 동적충전[도착]Dynamic charging [arrival] 동적충전[출발]Dynamic charging [departure] 사이 between 동적충전[도착]Dynamic charging [arrival] 동적충전[출발]Dynamic charging [departure] 사이between 동적충전[도착]Dynamic charging [arrival] 정적충전량Static charge amount 최적충전량Optimum Charge 검측충전량Detection charge AA BB 0.040.04 0.920.92 0.040.04 1515 112112 1515 44 42.4342.43 44 11.211.2 6060 6262 21.3321.33 BB CC 0.040.04 0.980.98 0.040.04 1515 120120 1515 44 42.4342.43 44 11.211.2 6060 6161 22.2122.21 CC DD 0.040.04 1.141.14 0.040.04 1515 136136 1515 44 42.4342.43 44 11.211.2 5858 6060 24.3324.33 DD EE 0.040.04 1.221.22 0.040.04 1515 142142 1515 44 42.4342.43 44 11.211.2 5858 5959 26.1826.18 EE FF 0.040.04 0.980.98 0.040.04 1515 120120 1515 44 42.4342.43 44 11.211.2 5656 5858 21.4521.45 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

표 3에서는 플랫폼 B-C 구간에서 검측충전량이 최적충전량보다 낮은 값을 가짐에 따라 속도보정치가 적용됨에 따라 플랫폼 B,C의 동적충전 영역에서 속도가 느려짐에 따라 충전시간이 각 2초씩 늘어나고, 대신에 플랫폼 사이에서 속도가 빨라지는 것을 알 수 있다. In Table 3, as the speed correction value is applied as the detected charge amount is lower than the optimal charge amount in the platform BC section, the charging time is increased by 2 seconds as the speed decreases in the dynamic charge area of the platform B and C. You can see that the speed increases.

이 때 각 구간에서의 속도 보상치 △V, △V‘, △V“는 트램의 사양, 플랫폼 사이의 트랙 형태 및 거리에 따라 정해지는 것으로서, 일률적으로 하나의 값만 가지는 것이 아니고, 여러 선택가능한 속도보상치를 가지게 되어 이를 선택할 수 있도록 함이 바람직하다. In this case, the speed compensation values ΔV, ΔV ', and ΔV “in each section are determined according to the tram specification, the track type and the distance between the platforms, and do not have a single value in a uniform manner. It is desirable to have a compensation value so that it can be selected.

다만 어떠한 속도보상치를 적용하든 플랫폼간의 운행소요시간은 동일하게 설정되고 이에 따라 운행하게 된다. However, whatever the speed compensation is applied, the operating time between platforms is set to be the same and operate accordingly.

이러한 속도 제어 알고리즘은 운행을 하는 운행자에 의해 수동으로 제어될 수도 있고, 자동으로 제어될 수 있다. Such a speed control algorithm may be manually controlled by an operator operating the vehicle, or may be automatically controlled.

수동으로 제어되는 경우에는 플랫폼마다 최적 충전량과 검측된 충전량이 운행자에게 디스플레이되는 시스템이 갖추는 것이 바람직하다.In the case of manual control, it is desirable to have a system in which the optimum charge amount and detected charge amount are displayed to the operator for each platform.

플랫폼platform 거리(km)Distance (km) 시간(초)Time in seconds km/hkm / h 충전량(kW)Charge amount (kW) kwh[소요]kwh [required] 동적충전[출발]Dynamic charging [departure] 사이 between 동적충전[도착]Dynamic charging [arrival] 동적충전[출발]Dynamic charging [departure] 사이 between 동적충전[도착]Dynamic charging [arrival] 동적충전[출발]Dynamic charging [departure] 사이between 동적충전[도착]Dynamic charging [arrival] 정적충전량Static charge amount 최적충전량Optimum Charge 검측충전량Detection charge AA BB 0.040.04 0.920.92 0.040.04 1515 112112 1515 44 42.4342.43 44 11.211.2 6060 6262 21.3321.33 BB CC 0.040.04 0.980.98 0.040.04 1717 116116 1717 3.23.2 44.2444.24 3.23.2 11.211.2 6060 5959 22.2122.21 CC DD 0.040.04 1.141.14 0.040.04 1515 136136 1515 44 42.4342.43 44 11.211.2 5858 6060 24.3324.33 DD EE 0.040.04 1.221.22 0.040.04 1515 142142 1515 44 42.4342.43 44 11.211.2 5858 5959 26.1826.18 EE FF 0.040.04 0.980.98 0.040.04 1515 120120 1515 44 42.4342.43 44 11.211.2 5656 5858 21.4521.45 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

도 5를 참조하면 상기 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 어떻게 적용되는지를 가정적으로 보여주고 있다. Referring to FIG. 5, it is assumed that a speed control algorithm for satisfying the charging amount is applied.

도 7을 참조하면 상기 평균속도테이블에 따른 트램의 속도에 따른 동적 충전 단계 및 속도 보상치에 따른 동적 충전 단계에 있어 플랫폼에서 출발한 순간부터 다음 플랫폼에서 정지할 때까지의 평균속도는 서로 동일함이 바람직하다.Referring to FIG. 7, in the dynamic charging step according to the speed of the tram according to the average speed table and the dynamic charging step according to the speed compensation value, the average speeds from the start of the platform to the stop of the next platform are the same. This is preferred.

도 7을 참조하면 A역 플랫폼에서 출발할 때부터 B역에 도착할 때까지의 속도를 보여주고 있는바, 실제로는 속도 곡선이 직선으로는 되지 않음이 일반적이나 설명의 편의에 의해 속도 곡선을 직선으로 하여 하기와 같이 설명한다. Referring to FIG. 7, the speed from the start of the A station platform to the arrival of the B station is shown. Actually, the speed curve is not a straight line. Will be described as follows.

충전량을 만족한 경우와 충전량이 부족하여 속도보상치가 적용된 경우 모두 속도 곡선이 X축과의 관계에서 이루는 면적은 거리를 의미하는 바 위 아래 곡선에서의 면적은 같아야 한다.In the case where the filling amount is satisfied and the speed compensation value is applied because the filling amount is insufficient, the area formed by the speed curve in relation to the X axis means the distance.

속도곡선상 위에 푸른선은 트램이 낼 수 있는 정격 최대 속도를 의미하는 것으로서, 본 발명에 따른 속도제어 알고리즘은 상기 정격 최대 속도를 초과하는 것을 금지하고 있다.The blue line on the speed curve means the rated maximum speed that the tram can produce, and the speed control algorithm according to the present invention prohibits exceeding the rated maximum speed.

다만 아래 속도곡선에 의하면 동적충전 구간에서의 속도가 평시에 비해 느려지는 바 동적충전 구간은 상대적으로 길어지는 것으로 보이나, 이는 어디까지나 시간에 따른 속도가 어떻게 변하는가를 보여주는 곡선에 따른 것이므로 그에 따라 동적충전 구간을 더 넓게 보이도록 한 것에 불과하다. However, according to the speed curve below, the speed in the dynamic charging section is slower than usual, so the dynamic charging section seems to be relatively long, but this is due to the curve showing how the speed changes over time. It just makes the section look wider.

회생제동충전부(150)에 의한 충전의 경우에 배터리부(120) 대신에 울트라캐패시터에 충전함이 바람직하다.In the case of charging by the regenerative braking charging unit 150, it is preferable to charge the ultracapacitor instead of the battery unit 120.

상기 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 무선전력전송 방식은 자기유도방식을 사용함이 바람직하다.The wireless power transmission method in the wireless power transmission wireless tram system is preferably used a magnetic induction method.

상기 배터리부(120)는 단주기형과 장주기형이 혼합된 하이브리드 배터리를 사용함이 바람직하다. The battery unit 120 preferably uses a hybrid battery in which a short cycle type and a long cycle type are mixed.

본 발명에 따른 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법은 다음과 같은 효과를 가진다.In the wireless power transmission wireless tram system according to the present invention, the driving method to which the speed control algorithm is applied to satisfy the charge amount has the following effects.

첫째 본 발명은 무가선 트램의 실제 운행시에 적합한 배터리의 충전량을 유지하면서 동적 충전 및 정적 충전을 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템으로서, 어떠한 상황의 운행에도 최적화된 충전 및 운행 시나리오를 제공할 수 있다. First, the present invention is a wireless power transmission wireless tram system that performs dynamic charging and static charging while maintaining a proper battery charge during actual operation of the wireless tram, and can provide an optimized charging and driving scenario in any situation of operation. have.

둘째 본 발명은 무선전력전송 무가선 트램 시스템에 있어서, 운행에 적합한 충전량을 플랫폼에서 출발할 때마다 검측하여 이에 따른 충전 혹은 속도 제어알고리즘을 제안하여 최적의 충전이 될 수 있도록 하여 배터리부의 충전률이 운행할 수 없는 최악의 상황을 회피할 수 있도록 한다.Secondly, in the wireless power transmission wireless tram system, a charge amount suitable for driving is detected every time the platform departs from the platform, and a charging or speed control algorithm is proposed accordingly to allow optimum charging. Make sure you're avoiding the worst possible situation.

셋째 상기 속도 제어 알고리즘은 전체 평균 속도를 변형하지 않고, 동적 충전 구간과 동적 충적 공간 사이의 운행 속도만을 변형하므로, 트램의 운행시간이 더 빨라지거나 연착됨이 없이 그대로 유지되도록 한다.  Third, the speed control algorithm does not change the overall average speed, but only changes the driving speed between the dynamic charging section and the dynamic alluvial space, so that the running time of the tram is maintained without being faster or delayed.

넷째 상기 무가선 트램 시스템에서도 회생제동 충전이 가능하도록 하는 한편 배터리부외에 울트라커패시터를 보조충전부로 활용하여 배터리의 충전횟수를 줄여 내구연한이 유지되도록 한다.Fourth, the regenerative braking can be performed in the wireless tram system, and an ultracapacitor is used as an auxiliary charging unit in addition to the battery unit, thereby reducing the number of charges of the battery to maintain durability.

다섯째 무가선 트램 시스템을 구성하는 배터리부는 하이브리드 배터리를 사용하도록 하여 충전효율이 최적화되도록 한다.Fifth, the battery unit constituting the wireless tram system to use a hybrid battery to optimize the charging efficiency.

100 : 무가선 트램 110 : 제어부
120 : 배터리부 130 : 전력변환부
140 : 구동부 150 : 회생제동 충전부
200 : 무선전력전달부
S100 : 배터리부 충전량 센싱 단계
S200 : 배터리부 충전량 충족여부 판단 단계
S310 : 평균속도테이블의 트램 속도에 따른 동적 충전 단계
S320 : 속도보상치에 따른 동적 충전 단계
100: wireless tram 110: control unit
120: battery unit 130: power conversion unit
140: drive unit 150: regenerative braking charging unit
200: wireless power transmission unit
S100: battery unit charge sensing step
S200: determining whether the battery unit charge level is satisfied
S310: Dynamic charging step according to the tram speed of the average speed table
S320: Dynamic charging step according to the speed compensation value

Claims (6)

무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 트램의 운행방법에 있어서,
상기 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 무선전력전송은 플랫폼의 트랙에 설치되는 1차코일부로부터 트램의 하부에 설치되어 있는 2차코일부로 무선전력전달이 되며,
상기 무가선 트램은
충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 프로그래밍되어 임베딩된 제어부; 배터리부; 전력변환부; 구동부; 및 회생제동충전부;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 배터리부의 충전량과 구동부의 속도를 센싱하여 전력변환부에 상기 속도 제어 알고리즘에 따른 신호를 상기 전력변환부에 출력하여 구동부를 구동케 하여 트램의 속도를 제어하며, 전력변환부가 플랫폼의 1차코일부로부터 2차코일부에 무선전달되는 전력을 배터리부에 충전되도록 하는 변환 및 상기 회생제동충전부로부터 전달되는 전력을 배터리부에 충전되도록 하는 변환을 제어하고,
상기 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘은 상기 제어부에 의해 동적 충전이 시작되는 출발시에 배터리부의 충전량을 센싱하는 배터리부 충전량 센싱 단계;
배터리부의 충전량의 충족여부를 판단하는 배터리부 충전량 충족여부 판단 단계;
배터리부의 충전량이 충족된 것으로 판단되는 경우 평상시 각각 연결된 플랫폼간의 거리, 동적 충전 시간에 따라 미리 계산되어 입력된 평균속도테이블에 따른 트램의 속도에 따라 동적 충전이 되는 평균속도테이블의 트램 속도에 따른 동적 충전 단계; 및
배터리부의 충전량이 미달된 것으로 판단되는 경우 각 플랫폼에서 출발할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도를 -△V하고, 다음 플랫폼에서의 도착할 때의 동적충전 구간에서의 평균속도테이블상의 평균속도를 -△V" 하여 운행하되, 플랫폼사이의 충전이 이루어지지 않는 구간에서의 속도는 +△V' 하여 운행하여 동적 충전이 되는 속도 보상치에 따른 동적 충전 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법.
In the tram operation method of the wireless power transmission wireless tram system,
The wireless power transmission in the wireless power transmission wireless tram system is a wireless power transfer from the primary coil portion installed in the track of the platform to the secondary coil portion installed in the lower part of the tram,
The wireless tram
A controller in which a speed control algorithm for satisfying the filling amount is programmed and embedded; A battery unit; Power conversion unit; A drive unit; And a regenerative braking charger;
The control unit senses the charge amount of the battery unit and the speed of the driving unit to output a signal according to the speed control algorithm to the power conversion unit to the power conversion unit to drive the driving unit to control the speed of the tram, the power conversion unit of the platform A control for converting the power transferred wirelessly from the primary coil part to the secondary coil part to be charged in the battery part and for converting the power delivered from the regenerative braking charging part to be charged in the battery part,
The speed control algorithm for satisfying the charge amount may include a battery unit charge sensing step of sensing a charge amount of the battery unit at the start of dynamic charging by the controller;
Determining whether the battery unit is satisfied with the charging amount of the battery unit;
If it is determined that the battery unit is satisfied, the dynamics are automatically calculated according to the tram speed of the average speed table which is dynamically charged according to the tram speed according to the input average speed table, which is calculated in advance according to the distance between the connected platforms and the dynamic charging time. Charging step; And
If it is determined that the battery unit is not charged, the average speed in the dynamic charging section when starting from each platform is -ΔV, and the average speed in the average speed table in the dynamic charging section when arriving at the next platform is-. △ V ", but the speed in the section is not charged between the platform is + △ V 'driving dynamic charging according to the speed compensation value of the dynamic charging; Wireless power transmission characterized in that consisting of Driving method with speed control algorithm to meet the charge level in wireless tram system.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 평균속도테이블에 따른 트램의 속도에 따른 동적 충전 단계 및 속도 보상치에 따른 동적 충전 단계에 있어 플랫폼에서 출발한 순간부터 다음 플랫폼에서 정지할 때까지의 평균속도는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법.
The method according to claim 1,
In the dynamic charging step according to the tram speed according to the average speed table and the dynamic charging step according to the speed compensation value, the average speeds from the moment of departure from the platform to the stop of the next platform are the same. Driving method with speed control algorithm to satisfy the charge in transmission wireless tram system.
청구항 1에 있어서,
회생제동충전부에 의한 충전의 경우에 배터리부 대신에 울트라캐패시터에 충전하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법.
The method according to claim 1,
In the case of charging by the regenerative braking charging unit, the speed control algorithm to apply the charge amount in the wireless power transmission wireless tram system, characterized in that the charge in the ultra-capacitor instead of the battery unit.
청구항 1에 있어서,
상기 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서의 무선전력전송 방식은 자기유도방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법.
The method according to claim 1,
The wireless power transmission method in the wireless power transmission wireless tram system is a method of driving a speed control algorithm for satisfying the charge amount in a wireless power transmission wireless tram system, characterized in that using the magnetic induction method.
청구항 1에 있어서,
상기 배터리부는 단주기형과 장주기형이 혼합된 하이브리드 배터리를 사용하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 무가선 트램 시스템에서 충전량 충족을 위한 속도 제어 알고리즘이 적용된 운행방법.
The method according to claim 1,
The battery unit is a method of driving a speed control algorithm for satisfying the charge amount in a wireless power transmission wireless tram system, characterized in that using a hybrid battery of a short cycle type and a long cycle type.
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