KR102488872B1 - 전기철도차량용 전력공급시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전기철도차량용 전력공급시스템은 전기철도차량에 구비되며, 전력설비들로 전력을 공급하는 다수의 연료전지 발전부와; 상기 전기철도차량의 주행 상태에 따른 제 1비상상태요인 및 상기 다수의 연료전지 발전부가 작동하면서 가변되는 따른 온도 및 습도에 따른 제 2비상상태요인을 감지하는 상태 감지부와; 상기 다수의 연료전지 발전부에 대한 온도 및 습도를 조절하는 환경 조절부; 및 상기 상태 감지부를 통해 상기 제 1비상상태요인이 감지되면, 상기 다수의 연료전지 발전부의 구동을 중지하고, 상기 제 2비상상태요인이 감지되면 상기 환경 조절부를 사용하여 상기 다수의 연료전지 발전부의 온도 및 습도를 기설정되는 기준 온도 및 기준 습도를 이루도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기철도차량용 전력공급시스템{Power supply system for electrical railway}
본 발명은 전기철도차량용 전력공급시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기철도차량에 비상상태가 발생되는 경우 비상상태의 원인에 따라 비상전력 공급 여부를 결정하고, 비상전력을 제공하는 연료 전지 발전부들 각각의 작동 환경에 따라 배치 위치를 변경 또는 고온 환경에 노출 시 화재발생을 억제하여 안정적인 바상 전력을 제공하도록 할 수 있는 전기철도차량용 전력공급시스템에 관한 것이다.
통상 전기철도용 변전소는 전력회사로부터 공급되는 교류 전력 또는 철도회사가 소유하는 발전소로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 궤전선(饋電線)에 공급한다.
궤전선에 공급된 직류 전력은, 공중 가선을 경유하여, 팬터그래프(pantograph)를 통해서 전기 차량에 공급된다. 혹은, 직류 전력은, 궤전선으로부터 제3 궤조(軌條)를 통해서 전기 차량에 공급된다.
전기 철도 차량은, 공급된 전력을 차량에 탑재된 전력 제어장치를 통하여, 주행용의 모터(회전 모터 또는 리니어 모터)에 공급하고, 거기서 전기 에너지를 주행 에너지로 변환하여 주행한다.
전기 철도 차량이 소비하는 에너지량은 차량의 주행 상태에 따라서 변화된다. 구체적으로는, 가속 시에 전기 차량은 단시간 사이에 대량의 전력을 소비한다.
그 결과, 가선 또는 제3 궤조의 전압, 게다가 궤전선의 전압이 일시적으로 강하한다. 이러한 일시적인 전압 저하에 대응하기 위해서, 회생 기능을 부착한 전기 차량을 구비한 철도설비에서는, 감속 시에 주행용의 회전 모터 또는 리니어 모터가 발전기로서 작용하여, 전기 차량이 가지고 있는 주행 에너지를 전기 에너지로 변환해서 전력 회수(回收)를 도모한다. 그 회수한 전력으로 공급 전압의 일시적인 전압 강하를 보충하도록 하고 있다.
이에 따라 종래에는 철도전력의 부족 시 비상전원 또는 전력으로 사용이 가능하도록 하는 기술을 개발해오고 있다. 그러나 종래에는 차량에 다수의 연료 전지를 구비하여 비상시 전력으로 사용하는 경우가 있으나, 비상 상태의 경우 전기 철도 차량의 운행 상 문제, 화재 문제와 같은 다양한 문제를 개별적으로 비상 상태의 원인을 판단하지 않은 상태에서 단지 비상 전력 만을 공급하는 문제가 있다.
예컨대, 주행 상 문제가 아니라 연료 전지들 중 어느 하나 자체 또는 그 주면부의 온도 환경이 과열되는 상황이 발생되는 경우, 해당 연료 전지를 비상 전력으로 사용하기 어렵고, 나아가 강제 전력 공급을 실시하는 경우 과열로 인한 화재가 발생되는 문제로 이어지기도 한다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0000633호(공개일자: 2011년 01월 04일)
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제 1측면으로서의 목적은 전기철도차량에서 발생되는 비상상태요인을 실시간으로 감시하고, 비상상태요인이 철도차량의 주행요인인지 또는 연료전지 발전부들 자체 또는 주변 온도 및 습도 환경의 변화에 따르는 요인인지에 따라 연료 전지 발전부들로부터 축적된 전기에너지를 사용할 지 또는 연료전지 발전부들의 작동 상태를 분석하여 정상 상태를 이루도록 제어할 수 있는 전기철도차량용 전력공급시스템을 제공하는 것이다.
제 2측면으로서의 목적은 연료전지 발전부들 각각으로부터 발전된 일정의 전기에너지를 축전함과 동시에, 각각의 축전부의 축전량을 감지하여 축전부들이 서로 동일한 전기 에너지 축전량을 이루도록 제어할 수 있는 전기철도차량용 전력공급시스템을 제공하는 것이다.
제 3측면으로서의 목적은 연료전지 발전부들의 축전부들로부터 전력설비들 각각으로의 전력을 안정적으로 공급하되, 연료 전지 발전부들 각각의 발전 능력치를 기준 발전 능력치의 2배 이상을 이루도록 설정하여, 어느 하나의 연료 전지 발전부의 구동이 이상이 발생되는 경우 다른 연료 전지 발전부의 기준 발전 능력치를 일정 이상으로 상승시켜 전체 발전 능력치를 일정하게 유지하여 전력 설비들 각각으로 균일한 전력이 공급되도록 할 수 있는 전기철도차량용 전력공급시스템을 제공하는 것이다.
다만 본 발명에서 이루고자 하는 과제는 상기에서 언급한 목적들로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적들을 달성 하기 위하여, 일 양태에 따른 본 발명의 전기철도차량용 전력공급시스템은 전기철도차량에 구비되며, 전력설비들로 전력을 공급하는 다수의 연료전지 발전부와; 상기 전기철도차량의 주행 상태에 따른 제 1비상상태요인 및 상기 다수의 연료전지 발전부가 작동하면서 가변되는 따른 온도 및 습도에 따른 제 2비상상태요인을 감지하는 상태 감지부와; 상기 다수의 연료전지 발전부에 대한 온도 및 습도를 조절하는 환경 조절부; 및 상기 상태 감지부를 통해 상기 제 1비상상태요인이 감지되면, 상기 다수의 연료전지 발전부의 구동을 중지하고, 상기 제 2비상상태요인이 감지되면 상기 환경 조절부를 사용하여 상기 다수의 연료전지 발전부의 온도 및 습도를 기설정되는 기준 온도 및 기준 습도를 이루도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 다수의 연료전지 발전부들 각각은, 축전부를 각각 구비하되,
본 발명의 각각의 상기 축전부는 상기 다수의 연료전지 발전부 각각에서 발전된 전력을 일정 수준으로 축전하고,
상기 제어부는, 상기 제 1비상상태요인이 감지되면, 각각의 상기 축전부에 축전된 전기에너지를 상기 전력 설비들 각각으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 각각의 상기 축전부는, 전기 케이블들을 통해 서로 연결되고,
상기 전기 케이블들 각각에는, 스위치들이 각각 배치되고,
상기 제어부는, 상기 스위치들의 온/오프 동작을 제어하여 각각의 상기 축전부들을 서로 통전시켜 전기 에너지가 유통되도록 제어하되, 기설정되는 기준 축전량 이하를 이루는지의 여부에 따라 상기 스위치들의 온/오프 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 상태 감지부는, 상기 전기철도차량의 주행 속도를 측정하는 속도 측정부와, 상기 다수의 연료전지 발전부의 온도 및 습도를 측정하는 온도/습도 측정부를 포함하고,
상기 환경 조절부는, 상기 제어부의 제어를 통해 구동되는 상기 다수의 연료전지 발전부로 에어를 공급하는 에어 공급기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히 상기 축전부들 각각에는 상기 축전부들 각각에 축전되는 전기에너지 축전량을 감지하는 센서들이 각각 연결되고,
상기 전기 케이블들 각각에는, 전기 에너지 분배기들이 각각 설치되고,
상기 전기 에너지 분배기들은 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전기 에너지를 상기 축전부들로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는,
상기 축전부들이 서로 균일한 전기 에너지 축전량을 이루도록 상기 스위치들과, 상기 전기 에너지 분배기들의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 연료전지 발전부들 각각은 기설정된 전체 발전 능력치가 설정되고,
상기 전체 발전 능력치는 기준 발전 능력치와 여유 발전 능력치를 포함하고,
상기 여유 발전 능력치는 상기 기준 발전 능력치의 2배 내지 10배의 능력치를 이루도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는,
상기 연료전지 발전부들 각각의 구동 이상이 감지되는 이상 연료전지 발전부를 감지하는 구동 이상 감지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한 상기 다수의 연료전지 발전부 각각은,
연료전지들이 포함되는 내부 케이스와,
상기 내부 케이스가 내부에 배치되는 외부 케이스를 구비하되,
상기 내부 케이스와 상기 외부 케이스의 사이에는 지지 부재들이 배치되고,
상기 지지 부재들 각각은, 유로가 형성되고 관 형상으로 형성되고, 둘레에는 분사홀들이 형성되고,
상기 지지 부재들 각각은 에어를 공급하는 상기 에어 공급기와 튜브를 통해 연결되고,
상기 내부 케이스와 상기 외부 케이스에는 통공들이 형성되고,
상기 내부 케이스에는, 상기 내부 케이스의 내부 공간의 온도 및 습도를 측정하는 상기 온도/습도 측정부가 설치되고,
상기 제어부는, 상기 측정되는 온도 및 습도를 기설정되는 기준 온도 및 기준 습도를 이루도록 상기 에어 공급기의 구동을 제어한다.
또한 상기 지지 부재들 각각은 제 1관과 제 2관과 스프링을 구비하고,
상기 제 1관의 일단은 상기 내부 케이스 둘레에 고정되고, 상기 제 2관의 일단은 상기 외부 케이스 내측 둘레에 고정되고, 상기 제 1관의 타단은 상기 제 2관의 타단 중공에 끼워지고, 상기 스프링은 상기 제 1,2관을 서로 탄성 지지하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 연료전지 발전부는 상기 연료전지들 자체의 온도를 감지하고, 감지된 상기 온도를 상기 제어부로 전송하는 온도 감지부를 구비하고,
상기 에어 튜브는 소화 튜브와 연결되고, 상기 소화 튜브에는 밸브가 설치되고, 상기 소화 튜브는 소화물질을 공급하는 소화물질 공급기와 연결되고,
상기 제어부는 상기 감지된 온도가 미리설정되는 화재온도에 이르면 상기 밸브를 개방하고 상기 소화물질 공급기를 구동시켜 소화물질을 상기 소화 튜브 및 상기 에어 튜브를 통해 상기 내부 케이스와 상기 외부 케이스의 사이 공간으로 분사시켜 소화를 이루도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1측면에 따라 전기철도차량에서 발생되는 비상상태요인을 실시간으로 감시하고, 비상상태요인이 철도차량의 주행요인인지 또는 연료전지 발전부들 자체 또는 주변 온도 및 습도 환경의 변화에 따르는 요인인지에 따라 연료 전지 발전부들로부터 축적된 전기에너지를 사용할 지 또는 연료전지 발전부들의 작동 상태를 분석하여 정상 상태를 이루도록 제어할 수 있다.
본 발명의 제 2측면에 따라 연료전지 발전부들 각각으로부터 발전된 일정의 전기에너지를 축전함과 동시에, 각각의 축전부의 축전량을 감지하여 축전부들이 서로 동일한 전기 에너지 축전량을 이루도록 제어할 수 있다.
본 발명의 제 3측면에 따라 연료전지 발전부들의 축전부들로부터 전력설비들 각각으로의 전력을 안정적으로 공급하되, 연료 전지 발전부들 각각의 발전 능력치를 기준 발전 능력치의 2배 이상을 이루도록 설정하여, 어느 하나의 연료 전지 발전부의 구동이 이상이 발생되는 경우 다른 연료 전지 발전부의 기준 발전 능력치를 일정 이상으로 상승시켜 전체 발전 능력치를 일정하게 유지하여 전력 설비들 각각으로 균일한 전력이 공급되도록 할 수 있다.
전술한 효과들과 아울러 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면서 함께 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 전기철도차량용 전력공급시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 전기철도차량용 전력공급시스템에서 스위치들이 더 구비되는 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상태 감시부의 구성을 포함하는 전기철도차량용 전력공급시스템을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기 에너지 분배기들을 통해 축전된 전기에너지가 분배되어지는 구성을 보여주는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전 구동 이상 감지부를 갖는 전력공급시스템을 보여주는 블록도이다.
도 6a는 연료전지 발전부들의 배치구성을 보여주는 도면이다.
도 6b는 본 발명에 따른 연료전지 발전부의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 7은 도 6의 지지 부재를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 전력공급시스템에 소화물질 공급기가 더 연결되는 구성을 보여주는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 설명 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본 발명의 설명 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명의 설명 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서
전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
하기에서는 첨부되어진 도면들을 참조하여 본 발명의 전기철도차량용 전력공급시스템의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 전기철도차량용 전력공급시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조 하면 본 발명의 전기철도차량용 전력공급시스템은 전기철도차량에 구비되며, 전력설비들(1)로 전력을 공급하는 다수의 연료전지 발전부(100)와. 상기 전기철도차량의 주행 상태에 따른 제 1비상상태요인 및 상기 다수의 연료전지 발전부(100)가 작동하면서 가변되는 따른 온도 및 습도에 따른 제 2비상상태요인을 감지하는 상태 감지부(200)와, 상기 다수의 연료전지 발전부(100)에 대한 온도 및 습도를 조절하는 환경 조절부(300)과, 상기 상태 감지부(200)를 통해 상기 제 1비상상태요인이 감지되면, 상기 다수의 연료전지 발전부(100)의 구동을 중지하고, 축전된 전기에너지를 상기 전력설비들(1)로 공급하고, 상기 제 2비상상태요인이 감지되면 상기 환경 조절부(300)를 사용하여 상기 다수의 연료전지 발전부(100)의 온도 및 습도를 기설정되는 기준 온도 및 기준 습도를 이루도록 제어하는 제어부(400)를 포함한다. 여기서 상술한 전력설비들(1)은 전기철도차량의 주행을 위한 동력설비를 포함한다.
본 발명의 상기 다수의 연료전지 발전부들(100) 각각은 축전부(110)를 각각 구비하여 전기적으로 연결된다. 상기 전기적으로 연결되어짐은 전선을 통해 전기신호 및 전기 에너지가 이동될 수 있도록 연결되는 것이다.
본 발명의 각각의 상기 축전부(110)는 상기 다수의 연료전지 발전부(100) 각각에서 발전된 전력을 일정 수준으로 축전한다.
상기 제어부(400)는, 상기 제 1비상상태요인이 감지되면, 각각의 상기 축전부(110)에 축전된 전기에너지를 상기 전력 설비들 각각으로 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 전기철도차량용 전력공급시스템에서 스위치들이 더 구비되는 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2를 참조 하면 본 발명의 각각의 상기 축전부(110)는 전기 케이블들(10)을 통해 서로 연결된다.
상기 전기 케이블들(10) 각각에는, 스위치들(50)이 각각 배치된다.
상기 제어부(400)는 상기 스위치들(50)의 온/오프 동작을 제어하여 각각의 상기 축전부들(110)을 서로 통전시켜 전기 에너지가 유통되도록 제어하되, 기설정되는 기준 축전량 이하를 이루는지의 여부에 따라 상기 스위치들(50)의 온/오프 구동을 제어할 수 있다.
이를 통해 제어부(400)는 스위치들(50)의 온/오프 제어를 통해 축전부들(110) 각각에서의 전기에너지 축전량을 가변적으로 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 상태 감시부의 구성을 포함하는 전기철도차량용 전력공급시스템을 보여주는 블록도이다.
도 3을 참조 하면 본 발명의 상기 상태 감지부(200)는 상기 전기철도차량의 주행 속도를 측정하는 속도 측정부(210)와, 상기 다수의 연료전지 발전부(100)의 온도 및 습도를 측정하는 온도/습도 측정부(220)를 포함한다.
또한 상기 환경 조절부(300)는 상기 제어부(400)의 제어를 통해 구동되는 상기 다수의 연료전지 발전부(100)로 에어를 공급하는 에어 공급기(310)를 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 전기 에너지 분배기들을 통해 축전된 전기에너지가 분배되어지는 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4를 참조 하면 상기 축전부들(110) 각각에는 상기 축전부들(110) 각각에 축전되는 전기에너지 축전량을 감지하는 센서들(120)이 각각 연결된다.
상기 전기 케이블들(10) 각각에는, 전기 에너지 분배기들(130)이 각각 설치된다.
상기 전기 에너지 분배기들(130)은 상기 제어부(400)의 제어에 따라 상기 전기 에너지를 상기 축전부들(110)로 공급할 수 있다.
여기서 상기 제어부(400)는 상기 축전부들(100)이 서로 균일한 전기 에너지 축전량을 이루도록 상기 스위치들(50)과, 상기 전기 에너지 분배기들(130)의 구동을 제어할 수 있다.
또한 상기 연료전지 발전부들(100) 각각은 기설정된 전체 발전 능력치가 설정될 수 있다.
여기서 상기 전체 발전 능력치는 기준 발전 능력치와 여유 발전 능력치를 포함하는 것이 좋다.
그리고 상기 여유 발전 능력치는 상기 기준 발전 능력치의 2배 내지 10배의 능력치를 이루도록 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전 구동 이상 감지부를 갖는 전력공급시스템을 보여주는 블록도이다.
도 5를 참조 하면 상기 제어부(400)는 상기 연료전지 발전부들(100) 각각의 구동 이상이 감지되는 이상 연료전지 발전부를 감지하는 구동 이상 감지부(410)를 구비한다.
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도 6a는 연료전지 발전부들의 배치구성을 보여주는 도면이다. 도 6b는 본 발명에 따른 연료전지 발전부의 구성을 보여주는 개념도이다. 도 7은 도 6의 지지 부재를 보여주는 도면이다.
도 6a 내지 도 7을 참조 하면 다수의 연료전지 발전부(100) 각각은 연료전지들(101)이 포함되는 내부 케이스(150)와, 상기 내부 케이스(150)가 내부에 배치되는 외부 케이스(160)를 구비한다.
상기 내부 케이스(150)와 상기 외부 케이스(160)의 사이에는 지지 부재들(170)이 배치된다.
상기 지지 부재들(170) 각각은, 유로가 형성되고 관 형상으로 형성되고, 둘레에는 분사홀들(171)이 형성된다.
상기 지지 부재들(170) 각각은 에어를 공급하는 상기 에어 공급기(310)와 튜브를 통해 연결되고,
상기 내부 케이스(150)와 상기 외부 케이스(160)에는 통공들(H)이 형성된다.
상기 내부 케이스(150)에는 상기 내부 케이스(150)의 내부 공간의 온도 및 습도를 측정하는 상기 온도/습도 측정부(420)가 설치된다.
상기 제어부(400)는 상기 측정되는 온도 및 습도를 기설정되는 기준 온도 및 기준 습도를 이루도록 상기 에어 공급기(310)의 구동을 제어한다.
또한 상기 지지 부재들(170) 각각은 제 1관(171)과 제 2관(172)과 스프링(173)을 구비한다. 상기 제 1관(171)의 일단은 상기 내부 케이스(150) 둘레에 고정되고, 상기 제 2관(172)의 일단은 상기 외부 케이스(160) 내측 둘레에 고정되고, 상기 제 1관(171)의 타단은 상기 제 2관(172)의 타단 중공에 끼워지고, 상기 스프링(173)은 상기 제 1,2관(171, 172)을 서로 탄성 지지하여 외부 진동에 의하여 내부 케이스(150)의 자세가 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 전력공급시스템에 소화물질 공급기가 더 연결되는 구성을 보여주는 도면이다.
도 8을 참조 하면 상기 연료전지 발전부(100)는 상기 연료전지들(101) 자체의 온도를 감지하고, 감지된 상기 온도를 상기 제어부(400)로 전송하는 온도 감지부(430)를 구비한다.
상기 에어 튜브(311)는 소화 튜브(510)와 연결되고, 상기 소화 튜브(510)에는 밸브(520)가 설치되고, 상기 소화 튜브(510)는 소화물질을 공급하는 소화물질 공급기(500)와 연결된다.
상기 제어부(400)는 상기 감지된 온도가 미리설정되는 화재온도에 이르면 상기 밸브(520)를 개방하고 상기 소화물질 공급기(500)를 구동시켜 소화물질을 상기 소화 튜브(510) 및 상기 에어 튜브(311)를 통해 상기 내부 케이스(150)와 상기 외부 케이스(160)의 사이 공간으로 분사시켜 소화를 이루도록 하여 비상 시 전력설비들로의 화재가 전파되는 것을 방지하여 안정적인 전력 공급이 이루어지도록 할 수 있다.
상기의 구성 및 작용에 따라 전기철도차량에서 발생되는 비상상태요인을 실시간으로 감시하고, 비상상태요인이 철도차량의 주행요인인지 또는 연료전지 발전부들 자체 또는 주변 온도 및 습도 환경의 변화에 따르는 요인인지에 따라 연료 전지 발전부들로부터 축적된 전기에너지를 사용할 지 또는 연료전지 발전부들의 작동 상태를 분석하여 정상 상태를 이루도록 제어할 수 있고, 연료전지 발전부들 각각으로부터 발전된 일정의 전기에너지를 축전함과 동시에, 각각의 축전부의 축전량을 감지하여 축전부들이 서로 동일한 전기 에너지 축전량을 이루도록 제어할 수 있다.
그리고 연료전지 발전부들의 축전부들로부터 전력설비들 각각으로의 전력을 안정적으로 공급하되, 연료 전지 발전부들 각각의 발전 능력치를 기준 발전 능력치의 2배 이상을 이루도록 설정하여, 어느 하나의 연료 전지 발전부의 구동이 이상이 발생되는 경우 다른 연료 전지 발전부의 기준 발전 능력치를 일정 이상으로 상승시켜 전체 발전 능력치를 일정하게 유지하여 전력 설비들 각각으로 균일한 전력이 공급되도록 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 연료전지 발전부
200 : 비상 상태 감지부
300 : 환경 조절부
400 : 제어부

Claims (4)

  1. 전기철도차량에 구비되며, 전력설비들로 전력을 공급하는 다수의 연료전지 발전부;
    상기 전기철도차량의 주행 상태에 따른 제 1비상상태요인 및 상기 다수의 연료전지 발전부가 작동하면서 가변되는 따른 온도 및 습도에 따른 제 2비상상태요인을 감지하는 상태 감지부;
    상기 다수의 연료전지 발전부에 대한 온도 및 습도를 조절하는 환경 조절부; 및,
    상기 상태 감지부를 통해 상기 제 1비상상태요인이 감지되면, 상기 다수의 연료전지 발전부의 구동을 중지하고, 상기 제 2비상상태요인이 감지되면 상기 환경 조절부를 사용하여 상기 다수의 연료전지 발전부의 온도 및 습도를 기설정되는 기준 온도 및 기준 습도를 이루도록 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 다수의 연료전지 발전부들 각각은, 축전부를 각각 구비하되,
    각각의 상기 축전부는 상기 다수의 연료전지 발전부 각각에서 발전된 전력을 일정 수준으로 축전하고,
    상기 제어부는,
    상기 제 1비상상태요인이 감지되면, 각각의 상기 축전부에 축전된 전기에너지를 상기 전력 설비들 각각으로 공급하고,
    각각의 상기 축전부는,
    전기 케이블들을 통해 서로 연결되고,
    상기 전기 케이블들 각각에는, 스위치들이 각각 배치되고,
    상기 제어부는,
    상기 스위치들의 온/오프 동작을 제어하여 각각의 상기 축전부들을 서로 통전시켜 전기 에너지가 유통되도록 제어하되,
    기설정되는 기준 축전량 이하를 이루는지의 여부에 따라 상기 스위치들의 온/오프 구동을 제어하고,
    상기 상태 감지부는,
    상기 전기철도차량의 주행 속도를 측정하는 속도 측정부와,
    상기 다수의 연료전지 발전부의 온도 및 습도를 측정하는 온도/습도 측정부를 포함하고,
    상기 환경 조절부는,
    상기 제어부의 제어를 통해 구동되는 상기 다수의 연료전지 발전부로 에어를 공급하는 에어 공급기를 포함하되,
    상기 축전부들 각각에는 상기 축전부들 각각에 축전되는 전기에너지 축전량을 감지하는 센서들이 각각 연결되고,
    상기 전기 케이블들 각각에는, 전기 에너지 분배기들이 각각 설치되고,
    상기 전기 에너지 분배기들은 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전기 에너지를 상기 축전부들로 공급하고,
    상기 제어부는,
    상기 축전부들이 서로 균일한 전기 에너지 축전량을 이루도록 상기 스위치들과, 상기 전기 에너지 분배기들의 구동을 제어하고,
    상기 연료전지 발전부들 각각은 기설정된 전체 발전 능력치가 설정되고,
    상기 전체 발전 능력치는 기준 발전 능력치와 여유 발전 능력치를 포함하고,
    상기 여유 발전 능력치는 상기 기준 발전 능력치의 2배 내지 10배의 능력치를 이루도록 설정되고,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지 발전부들 각각의 구동 이상이 감지되는 이상 연료전지 발전부를 감지하는 구동 이상 감지부를 구비하고,
    상기 다수의 연료전지 발전부 각각은,
    연료전지들이 포함되는 내부 케이스와,
    상기 내부 케이스가 내부에 배치되는 외부 케이스를 구비하되,
    상기 내부 케이스와 상기 외부 케이스의 사이에는 지지 부재들이 배치되고,
    상기 지지 부재들 각각은, 유로가 형성되고 관 형상으로 형성되고, 둘레에는 분사홀들이 형성되고,
    상기 지지 부재들 각각은 에어를 공급하는 상기 에어 공급기와 튜브를 통해 연결되고,
    상기 내부 케이스와 상기 외부 케이스에는 통공들이 형성되고,
    상기 내부 케이스에는, 상기 내부 케이스의 내부 공간의 온도 및 습도를 측정하는 상기 온도/습도 측정부가 설치되고,
    상기 제어부는, 상기 측정되는 온도 및 습도를 기설정되는 기준 온도 및 기준 습도를 이루도록 상기 에어 공급기의 구동을 제어하고,
    상기 지지 부재들 각각은 제 1관과 제 2관과 스프링을 구비하고,
    상기 제 1관의 일단은 상기 내부 케이스 둘레에 고정되고, 상기 제 2관의 일단은 상기 외부 케이스 내측 둘레에 고정되고, 상기 제 1관의 타단은 상기 제 2관의 타단 중공에 끼워지고, 상기 스프링은 상기 제 1,2관을 서로 탄성 지지하는 것을 특징으로 하는 전기철도차량용 전력공급시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연료전지 발전부는 상기 연료전지들 자체의 온도를 감지하고, 감지된 상기 온도를 상기 제어부로 전송하는 온도 감지부를 구비하고,
    에어 튜브는 소화 튜브와 연결되고, 상기 소화 튜브에는 밸브가 설치되고, 상기 소화 튜브는 소화물질을 공급하는 소화물질 공급기와 연결되고,
    상기 제어부는 상기 감지된 온도가 미리설정되는 화재온도에 이르면 상기 밸브를 개방하고 상기 소화물질 공급기를 구동시켜 소화물질을 상기 소화 튜브 및 상기 에어 튜브를 통해 상기 내부 케이스와 상기 외부 케이스의 사이 공간으로 분사시켜 소화를 이루도록 것을 특징으로 하는 전기철도차량용 전력공급시스템.

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100049946A (ko) * 2008-11-04 2010-05-13 주식회사 코렘 기관차의 통합 제어 시스템
KR20110000633A (ko) 2008-02-29 2011-01-04 가와사끼 쥬고교 가부시끼 가이샤 전기철도용 전력 공급 시스템
KR20120037662A (ko) * 2010-10-12 2012-04-20 주식회사 엘지화학 이차 전지 팩의 습도 조절 장치 및 그 제어 방법
JP2020526153A (ja) * 2017-06-30 2020-08-27 天揚精密科技股▲分▼有限公司 マルチセルバッテリー電力管理システム
KR20220056902A (ko) * 2020-10-28 2022-05-09 한국철도기술연구원 수소연료전지 철도차량의 고장 제어 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110000633A (ko) 2008-02-29 2011-01-04 가와사끼 쥬고교 가부시끼 가이샤 전기철도용 전력 공급 시스템
KR20100049946A (ko) * 2008-11-04 2010-05-13 주식회사 코렘 기관차의 통합 제어 시스템
KR20120037662A (ko) * 2010-10-12 2012-04-20 주식회사 엘지화학 이차 전지 팩의 습도 조절 장치 및 그 제어 방법
JP2020526153A (ja) * 2017-06-30 2020-08-27 天揚精密科技股▲分▼有限公司 マルチセルバッテリー電力管理システム
KR20220056902A (ko) * 2020-10-28 2022-05-09 한국철도기술연구원 수소연료전지 철도차량의 고장 제어 시스템

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