KR102587041B1

KR102587041B1 - Device and system for for air conditioning control of railway vehicles

Info

Publication number: KR102587041B1
Application number: KR1020210121922A
Authority: KR
Inventors: 배용규; 박준호; 이인덕
Original assignee: 주식회사 엔에스텍
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2023-10-11
Also published as: KR20230143601A; KR20230039824A

Abstract

본 발명은 복수의 냉방 장치를 선택적으로 작동하는 철도 차량 공조 제어 장치에 관한 것으로, 기 설정된 알고리즘에 따라 상기 제1 냉방장치 및 제2 냉방장치를 선택적으로 작동하여 상기 철도 차량 내 기 설정된 냉방 상태가 유지되도록 상기 제1 냉방장치 또는 제2 냉방장치 중 적어도 하나의 출력을 제어함으로써, 효율적으로 냉방 시스템을 제공하고, 고장을 최소화할 수 있다.The present invention relates to a railroad car air conditioning control device that selectively operates a plurality of air conditioning devices, and selectively operates the first air conditioning device and the second air conditioning device according to a preset algorithm to maintain a preset cooling state in the railroad car. By controlling the output of at least one of the first cooling device or the second cooling device to maintain the output, it is possible to provide an efficient cooling system and minimize malfunctions.

Description

{Device and system for air conditioning control of railroad vehicles}

본 발명은 철도 차량의 공조 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 냉방 장치를 선택적으로 작동하는 철도 차량의 공조 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioning control device for a railroad vehicle, and more specifically, to an air conditioning control device for a railroad vehicle that selectively operates a plurality of air conditioning devices.

종래의 철도 차량의 공조 제어 방식은 Magnetic On-Off 방식이 이용되었으며, 스위치 방식으로 모터를 제어하고 압축기, 응축기, 증발기를 각각 제어하였다.The conventional air conditioning control method for railway vehicles used the Magnetic On-Off method, and the motor was controlled using a switch method, and the compressor, condenser, and evaporator were each controlled.

이러한 방식은 팬(Fan)을 사용하여 열을 강제로 배출하게 되는데, 팬의 고장이 잦고, 80°C 이상으로 온도가 상승하는 경우 고장의 주된 원인이 되고 있다.This method uses a fan to forcibly dissipate heat, but the fan frequently breaks down and becomes the main cause of the breakdown when the temperature rises above 80°C.

이에, 높은 온도에서도 안정적으로 동작할 수 있는 공조 제어 기술이 필요한 실정이지만, 현재로서는 이러한 기술이 공개되어 있지 않은 실정이다.Accordingly, there is a need for air conditioning control technology that can operate stably even at high temperatures, but such technology is not currently available to the public.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0059747호, (2013.06.07)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0059747, (2013.06.07)

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 통합 제어부가 복수 개의 냉방 장치가 선택적으로 작동하도록 제어하여 효율적으로 냉방 시스템을 제공하고, 고장을 최소화하고자 한다.In order to solve the problems described above, the present invention aims to provide an efficient cooling system and minimize malfunctions by controlling a plurality of cooling devices to operate selectively through an integrated control unit.

또한, 본 발명은 온도에 상관없이 성질을 유지함으로써 고온에서 IGBT보다 성능저하가 적은 SiC 인버터를 이용하는 철도 차량 공조 제어 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide a railway vehicle air conditioning control device using a SiC inverter that maintains its properties regardless of temperature and thus has less performance degradation than IGBT at high temperatures.

또한, 본 발명은 냉방 장치의 교번 동작 중 기 설정된 임계 총 출력을 초과하는 경우, 복수 개의 냉방 장치를 동시에 작동시키고자 한다.In addition, the present invention seeks to operate a plurality of cooling devices simultaneously when the preset critical total output is exceeded during the alternating operation of the air conditioning devices.

또한, 본 발명은 냉방 장치의 교번 동작 중 고장이 발생한 경우, 다른 냉방 장치를 작동시키고자 한다.In addition, the present invention seeks to operate another cooling device when a malfunction occurs during the alternating operation of the air conditioning device.

또한, 본 발명은 교번 동작 알고리즘을 이용하여 교번 동작 스케줄을 생성하고, 각 냉방장치의 임계 총 출력을 설정하고자 한다.In addition, the present invention seeks to generate an alternating operation schedule using an alternating operation algorithm and set the critical total output of each air conditioning device.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량 공조 제어 장치는, 제1 SiC 인버터, 제1 압축기, 제1 BLDC 모터, 제1 응축기팬, 제1 압력센서 및 상기 제1 SiC 인버터, 제1 압축기, 제1 BLDC 모터, 제1 응축기팬 및 제1 압력센서의 작동을 제어하는 제1 제어부를 포함하는 제1 냉방장치; 제2 SiC 인버터, 제2 압축기, 제2 BLDC 모터, 제2 응축기팬, 제2 압력센서 및 상기 제2 SiC 인버터, 제2 압축기, 제2 BLDC 모터, 제2 응축기팬 및 제2 압력센서의 작동을 제어하는 제2 제어부를 포함하는 제2 냉방장치; 및 철도 차량을 운전하는 철도 운전 차량에 설치되며, 기 설정된 알고리즘에 따라 상기 제1 냉방장치 및 제2 냉방장치를 선택적으로 작동하여 상기 철도 차량 내 기 설정된 냉방 상태가 유지되도록 상기 제1 냉방장치 또는 제2 냉방장치 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 통합 제어부를 포함한다.The railway vehicle air conditioning control device according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems includes a first SiC inverter, a first compressor, a first BLDC motor, a first condenser fan, a first pressure sensor, and the first SiC A first cooling device including a first control unit that controls the operation of the inverter, the first compressor, the first BLDC motor, the first condenser fan, and the first pressure sensor; Operation of the second SiC inverter, second compressor, second BLDC motor, second condenser fan, second pressure sensor, and the second SiC inverter, second compressor, second BLDC motor, second condenser fan, and second pressure sensor. a second cooling device including a second control unit that controls; and is installed on a railway vehicle that drives a railway vehicle, and selectively operates the first air conditioner and the second air conditioner according to a preset algorithm to maintain a preset cooling state in the railway vehicle. It includes an integrated control unit that controls the output of at least one of the second air conditioning devices.

또한, 상기 통합 제어부는, 기 설정된 교번 동작 스케줄에 기초하여 상기 제1 냉방장치 또는 제2 냉방장치가 선택적으로 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the integrated control unit is characterized in that it controls the first air conditioning device or the second air conditioning device to selectively operate based on a preset alternating operation schedule.

또한, 상기 통합 제어부는, 상기 기 설정된 교번 동작 스케줄에서 상기 제1 냉방장치 및 제2 냉방장치 중 어느 하나가 고장난 경우, 상기 제1 냉방장치 및 제2 냉방장치 중 다른 하나를 작동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the integrated control unit is characterized in that when one of the first air conditioner and the second air conditioner fails in the preset alternating operation schedule, the other one of the first air conditioner and the second air conditioner is operated. do.

또한, 상기 통합 제어부는, 상기 제1 냉방 장치 또는 상기 제2 냉방 장치가 단일 냉방 장치의 한계 출력에 대하여 기 설정된 임계 출력 이상의 출력이 필요한 경우, 상기 제1 냉방장치 및 제2 냉방장치를 동시에 작동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the integrated control unit simultaneously operates the first cooling device and the second cooling device when the first cooling device or the second cooling device requires an output exceeding a preset threshold output with respect to the limit output of a single cooling device. It is characterized by ordering.

또한, 상기 통합 제어부는, 상기 제1 냉방 장치 또는 상기 제2 냉방 장치의 연속 작동으로 누적되는 총 출력을 기반으로, 기 설정된 주기마다 상기 임계 출력을 재산출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the integrated control unit is characterized in that it recalculates the critical output at preset periods based on the total output accumulated through continuous operation of the first cooling device or the second cooling device.

또한, 상기 통합 제어부는, 상기 제1 냉방 장치 또는 상기 제2 냉방 장치의 상기 교번 동작 스케줄 내 총 출력을 기초로, 적어도 1회의 다음 교번 동작 스케줄을 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the integrated control unit is characterized in that it sets at least one next alternating operation schedule based on the total output within the alternating operation schedule of the first or second cooling device.

또한, 상기 통합 제어부는, 상기 제1 냉방장치 및 제2 냉방장치의 성능 정보, 최근 점검 일자 및 고장 발생 주기 중 적어도 하나를 기초로, 상기 어느 하나의 냉방 장치의 연속 작동으로 누적되는 총 출력으로 인한 고장 발생 예상 확률을 산출하고, 상기 고장 발생 예상 확률을 기반으로 상기 임계 총 출력을 설정하고, 상기 제1 냉방장치 또는 상기 제2 냉방장치 중 어느 하나의 교번 동작 스케줄 내 연속된 작동으로 누적되는 총 출력이 상기 임계 총 출력을 초과하는 경우, 상기 교번 동작 스케줄을 변경하여 다른 하나의 냉방장치를 작동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the integrated control unit determines the total output accumulated through continuous operation of any one of the cooling devices, based on at least one of performance information, the latest inspection date, and the failure occurrence cycle of the first air conditioning device and the second air conditioning device. calculate the expected probability of a failure occurring due to a failure, set the critical total output based on the expected probability of failure, and accumulate through continuous operation within the alternating operation schedule of either the first air conditioner or the second air conditioner. When the total output exceeds the critical total output, the alternating operation schedule is changed to operate another air conditioning device.

또한, 상기 통합 제어부는, 상기 제1 냉방장치 및 상기 제2 냉방장치가 동시에 작동된 경우, 상기 1 냉방장치 및 상기 제2 냉방장치 각각에 대하여 상기 산출된 고장 발생 예상 확률 및 상기 설정된 임계 총 출력을 기반으로, 상기 제1 냉방장치 및 상기 제2 냉방장치의 출력 분담률을 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the first air conditioner and the second air conditioner are operated simultaneously, the integrated control unit calculates the calculated failure probability of occurrence and the set critical total output for each of the first air conditioner and the second air conditioner. Based on , the output sharing ratio of the first cooling device and the second cooling device is set.

또한, 상기 제1 냉방장치 및 상기 제2 냉방장치는 하나의 증발기를 공유하며, 상기 제1 냉방장치 및 상기 제2 냉방장치 중 현재 동작 중인 냉방장치가 제3 BLDC 모터를 이용하여 상기 증발기를 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first air conditioner and the second air conditioner share one evaporator, and the currently operating air conditioner among the first air conditioner and the second air conditioner controls the evaporator using a third BLDC motor. It is characterized by:

또한, 상기 통합 제어부는, 기 설정된 기간 동안의 시간대별 날씨 정보 및 상기 철도 차량의 예상 탑승 인원을 고려하여 시간대별 예상 출력을 산출하고, 상기 산출된 시간대별 예상 출력을 기반으로 상기 교번 동작 스케줄을 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the integrated control unit calculates the expected output for each time zone in consideration of the weather information for each time zone for a preset period and the expected number of passengers on the railway vehicle, and sets the alternating operation schedule based on the calculated expected output for each time zone. It is characterized by setting.

이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.In addition to this, another method for implementing the present invention, another system, and a computer-readable recording medium recording a computer program for executing the method may be further provided.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 온도에 상관없이 성질을 유지함으로써 고온에서 IGBT보다 성능저하가 적은 SiC 인버터를 이용하는 철도 차량 공조 제어 장치를 제공함으로써, 높은 온도에서도 안정적으로 동작할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect of stably operating even at high temperatures by providing a railway vehicle air conditioning control device using a SiC inverter that maintains properties regardless of temperature and has less performance degradation than IGBT at high temperatures.

또한, 본 발명에 따르면, 통합 제어부가 복수 개의 냉방 장치를 교번 동작하도록 제어하여 효율적으로 냉방 시스템을 제공하고, 고장을 최소화할 수 있다.Additionally, according to the present invention, the integrated control unit controls a plurality of cooling devices to operate alternately, thereby providing an efficient cooling system and minimizing breakdowns.

또한, 본 발명에 따르면, 냉방 장치의 교번 동작 중 기 설정된 임계 총 출력을 초과하는 경우, 복수 개의 냉방 장치를 동시에 작동함으로써, 냉방 장치의 고장 발생률을 현저하게 낮출 수 있다.In addition, according to the present invention, when the preset critical total output is exceeded during the alternating operation of the air conditioning devices, the failure rate of the air conditioning devices can be significantly reduced by simultaneously operating a plurality of air conditioning devices.

또한, 본 발명에 따르면, 교번 동작 알고리즘을 이용하여 교번 동작 스케줄을 생성하고, 각 냉방장치의 임계 총 출력을 설정함으로써, 냉방장치들을 체계적이고 효율적으로 관리할 수 있다.Additionally, according to the present invention, the air conditioning devices can be managed systematically and efficiently by generating an alternating operation schedule using an alternating operation algorithm and setting the critical total output of each air conditioning device.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 온도 변화에 따른 SiC의 특성을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 냉방 장치를 선택적으로 작동하는 철도 차량 공조 제어 장치의 예시도이다.
도 3은 통합 제어부의 제어에 따른 타이밍도를 예시한 도면이다.
도 4는 기 설정된 알고리즘에 따라 객실 설정 온도를 제어하는 것을 예시한 도면이다.
도 5는 냉방 장치의 연속 동작에 따른 총 출력을 기반으로 임계 출력을 재산출하는 것을 예시한 도면이다.
도 6은 각각의 냉방 장치의 교번 동작 동안의 총 출력을 기반으로 다음 교번 동작 스케줄을 설정하는 것을 예시한 도면이다.
도 7은 냉방 장치의 총 출력에 대한 고장 발생 예상 확률을 산출하고, 이를 이용하여 임계 총 출력을 설정하고, 출력 분담률을 설정하는 것을 예시한 도면이다.Figure 1 is a graph showing the characteristics of SiC according to temperature change.
Figure 2 is an exemplary diagram of a railway vehicle air conditioning control device that selectively operates a plurality of air conditioning devices according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram illustrating a timing diagram according to control of the integrated control unit.
Figure 4 is a diagram illustrating controlling the room temperature setting according to a preset algorithm.
Figure 5 is a diagram illustrating recalculation of the critical output based on the total output according to continuous operation of the air conditioning device.
Figure 6 is a diagram illustrating setting the next alternating operation schedule based on the total output during the alternating operation of each air conditioning device.
Figure 7 is a diagram illustrating calculating the expected probability of failure for the total output of the air conditioning device, using this to set the critical total output, and setting the output sharing ratio.

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 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide a general understanding of the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the skilled person of the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the mentioned elements. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the referenced elements. Although “first”, “second”, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may also be a second component within the technical spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 온도 변화에 따른 SiC의 특성을 도시한 그래프이다.Figure 1 is a graph showing the characteristics of SiC according to temperature change.

본 발명의 실시예에 따른 복수의 냉방 장치를 선택적으로 작동하는 철도 차량 공조 제어 장치(10)에 대하여 설명하기 전에 SiC(Silicon Carbide)의 특징과 장점에 대해서 설명하도록 한다.Before explaining the railway vehicle air conditioning control device 10 that selectively operates a plurality of air conditioning devices according to an embodiment of the present invention, the characteristics and advantages of SiC (Silicon Carbide) will be described.

SiC는 PWM(펄스폭 변조 방법) 제어에 의해 임의의 교류를 생성한다. 즉, 직류를 PWM 제어를 통해 스위칭하여 펄스 전압을 만들게 된다.SiC generates random alternating current by PWM (pulse width modulation method) control. In other words, a pulse voltage is created by switching direct current through PWM control.

도 1을 참조하면, 첫째로 SiC는 고온에서 IGBT 보다 성능 저하가 덜하다.Referring to Figure 1, first, SiC has less performance degradation than IGBT at high temperatures.

상세하게는, Vd-Id 특성 그래프에서 SiC의 기울기 변화가 IGBT 보다 작은 것을 알 수 있으며, 이는 On 저항의 변화가 적다는 것을 의미하며 고온에서의 성능저하가 적으므로 이로 인해 열 설계가 용이하다.In detail, in the Vd-Id characteristic graph, it can be seen that the slope change of SiC is smaller than that of IGBT, which means that the change in on resistance is small and the performance deterioration at high temperature is small, which makes thermal design easy.

둘째로, SiC는 IGBT에 비하여 스위칭 손실이 적다.Second, SiC has less switching loss than IGBT.

스위치 OFF 시의 파형을 보면, SiC는 원리적으로 테이프 전류가 흐르지 않는다. 그러나, IGBT는 구조상으로 테일전류가 흐르게 되고, 이러한 테일 전류는 전력 손실을 야기하는 것은 물론 테일 전류는 고온에서 더욱 커진다는 문제점이 있다.Looking at the waveform when the switch is turned off, in principle, SiC tape current does not flow. However, due to the structure of the IGBT, a tail current flows, and this tail current not only causes power loss, but also has a problem in that the tail current becomes larger at high temperatures.

또한, IGBT는 리커버리 전류로 인하여 스위치 ON 시 손실이 크고, 리커버리 전류도 고온에서 더 커진다.Additionally, IGBTs have large losses when switched on due to recovery current, and recovery current also increases at high temperatures.

셋째로, SiC는 IGBT에 비해 냉방에 들어가는 에너지가 적다.Third, SiC requires less energy for cooling than IGBT.

이는, SiC는 IGBT에 비해 열전도도가 3배 정도 높기 때문에 냉방에 들어가는 에너지가 적기 때문이다.This is because SiC has a thermal conductivity three times higher than that of IGBT, so less energy is used for cooling.

넷째로, SiC는 고전압에서 스위칭 손실이 적다.Fourth, SiC has low switching losses at high voltages.

상세하게는, 절연 파괴 전계 강도가 IGBT에 비해 10배 정도 높기 때문에, 고압에서 고속 스위칭이 가능하여 스위칭 손실이 적기 때문이다.Specifically, since the dielectric breakdown field strength is about 10 times higher than that of IGBT, high-speed switching is possible at high voltage and switching losses are small.

이외에도, SiC 인터버를 이용함으로써, 냉방 장치의 안정적인 시동과 정지로 부드러운 동작이 가능하게 되며, 인버터의 보호 기능으로 유지 보수의 향상, 팬, 펌프 등의 저소음 특징 등이 있다.In addition, by using a SiC inverter, smooth operation is possible with stable start and stop of the air conditioner, and the inverter's protection function improves maintenance and provides low noise features such as fans and pumps.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 냉방 장치를 선택적으로 작동하는 철도 차량 공조 제어 장치(10)의 예시도이다.Figure 2 is an exemplary diagram of a railway vehicle air conditioning control device 10 that selectively operates a plurality of air conditioning devices according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 통합 제어부(20), 온도 센서(50), CO2 센서(60), 미세먼지 센서(70), 제3 BLDC 모터(30), 증발기(40), 및 냉방 장치(100, 200)를 포함한다.The railway vehicle air conditioning control device 10 according to an embodiment of the present invention includes an integrated control unit 20, a temperature sensor 50, a CO2 sensor 60, a fine dust sensor 70, a third BLDC motor 30, and an evaporator. (40), and air conditioning devices (100, 200).

이때, 냉방 장치(100, 200)는 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200)를 포함한다.At this time, the cooling devices 100 and 200 include a first cooling device 100 and a second cooling device 200.

본 발명의 실시예에서 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 2개의 냉방 장치(100, 200)를 포함하는 것으로 예시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 냉방 장치는 복수 개가 포함되어 운용될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the railway vehicle air conditioning control device 10 is illustrated as including two air conditioning devices 100 and 200, but it is not limited thereto and a plurality of air conditioning devices may be included and operated.

몇몇 실시예에서 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 도 2에 도시된 구성요소보다 더 적은 수의 구성요소나 더 많은 구성요소를 포함할 수도 있다.In some embodiments, rail vehicle air conditioning control device 10 may include fewer or more components than those shown in FIG. 2 .

제1 냉방 장치(100)는 제1 SiC 인버터(110), 제1 압축기(120), 제1 BLDC 모터(130), 제1 응축기팬(140), 제1 압력센서(150) 및 제1 제어부(160)를 포함한다.The first cooling device 100 includes a first SiC inverter 110, a first compressor 120, a first BLDC motor 130, a first condenser fan 140, a first pressure sensor 150, and a first control unit. Includes (160).

제1 제어부(160)는 제1 SiC 인버터(110), 제1 압축기(120), 제1 BLDC 모터(130), 제1 응축기팬(140) 및 제1 압력센서(150)의 작동을 제어한다.The first control unit 160 controls the operation of the first SiC inverter 110, the first compressor 120, the first BLDC motor 130, the first condenser fan 140, and the first pressure sensor 150. .

제2 냉방 장치(200)는 제2 SiC 인버터(210), 제2 압축기(220), 제2 BLDC 모터(230), 제2 응축기팬(240), 제2 압력센서(250) 및 제2 제어부(260)를 포함한다.The second cooling device 200 includes a second SiC inverter 210, a second compressor 220, a second BLDC motor 230, a second condenser fan 240, a second pressure sensor 250, and a second control unit. Includes (260).

제2 제어부(260)는 제2 SiC 인버터(210), 제2 압축기(220), 제2 BLDC 모터(230), 제2 응축기팬(240) 및 제2 압력센서(250)의 작동을 제어한다.The second control unit 260 controls the operation of the second SiC inverter 210, the second compressor 220, the second BLDC motor 230, the second condenser fan 240, and the second pressure sensor 250. .

통합 제어부(20)는 기 설정된 알고리즘에 따라 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200)를 선택적으로 작동하여 철도 차량 내 기 설정된 냉방 상태가 유지되도록 제1 냉방 장치(100) 또는 제2 냉방 장치(200) 중 적어도 하나의 출력을 제어한다.The integrated control unit 20 selectively operates the first air conditioning device 100 and the second air conditioning device 200 according to a preset algorithm to maintain the preset cooling state in the railway vehicle. Controls the output of at least one of the two cooling devices 200.

본 발명의 실시예에서 냉방 장치의 출력이란, 냉방 장치가 에너지를 소모하여 객실에 냉방을 제공하는 것을 의미하며, 출력이 높을수록 더 많은 에너지를 사용하는 것을 의미한다. 즉, 냉방 장치의 출력은 일반적으로 사용되는 와트(W)가 적용될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the output of the air conditioning device means that the air conditioning device consumes energy to provide cooling to the room, and the higher the output, the more energy it uses. That is, the output of the air conditioning device can be generally used in watts (W).

그리고, 출력의 분담률이란 제1 냉방장치(100)와 제2 냉방장치(200)가 출력을 분담하는 확률을 의미하며, 50:50의 분담률로 설정된 경우 1000W의 출력이 필요하게 되면, 제1 냉방장치(100) 및 제2 냉방장치(200)이 각각 500W의 출력을 내도록 작동된다.In addition, the sharing ratio of output refers to the probability that the first cooling device 100 and the second cooling device 200 share the output. When the sharing ratio is set to 50:50, if an output of 1000W is required, the first cooling device 100 and the second cooling device 200 share the output. The device 100 and the second air conditioning device 200 are each operated to produce an output of 500W.

이때, 통합 제어부(20)는 기 설정된 알고리즘에 따라 제1 냉방 장치(100) 또는 제2 냉방 장치(200)를 교번 동작하도록 제어할 수 있으나, 반드시 어느 하나의 냉방 장치만 작동해야 하는 것은 아니다.At this time, the integrated control unit 20 may control the first cooling device 100 or the second cooling device 200 to operate alternately according to a preset algorithm, but only one cooling device does not necessarily have to operate.

상세하게는, 제1 냉방 장치(100)와 제2 냉방 장치(200)가 항상 별개로 작동하는 것은 아니며, 특정 상황에서는 제1 냉방 장치(100)와 제2 냉방 장치(200)가 동시에 작동될 수 있다.In detail, the first cooling device 100 and the second cooling device 200 do not always operate separately, and in certain situations, the first cooling device 100 and the second cooling device 200 may operate simultaneously. You can.

제1 제어부(160)는 각각 제1 SiC 인버터(110) 및 제1 냉방 장치(100) 전체를 제어하며, 제1 SiC 인버터(110)를 통해 2개의 제1 압축기(120), 제1 BLDC 모터(130), 제1 응축기팬(140) 및 증발기(40)를 제어한다.The first control unit 160 controls the entire first SiC inverter 110 and the first cooling device 100, respectively, and controls the two first compressors 120 and the first BLDC motor through the first SiC inverter 110. (130), controls the first condenser fan 140 and the evaporator 40.

제2 제어부(260)는 각각 제2 SiC 인버터(210) 및 제2 냉방 장치(200) 전체를 제어하며, 제2 SiC 인버터(210)를 통해 2개의 제2 압축기(220), 제2 BLDC 모터(230), 제2 응축기팬(240) 및 증발기(40)를 제어한다.The second control unit 260 controls the entire second SiC inverter 210 and the second cooling device 200, respectively, and controls the two second compressors 220 and the second BLDC motor through the second SiC inverter 210. (230), controls the second condenser fan (240) and the evaporator (40).

통합 제어부(20)는 철도 차량에 설치되는 2개의 냉방 장치를 통합 제어하게 된다.The integrated control unit 20 provides integrated control of two air conditioning devices installed in the railway vehicle.

철도 차량 공조 제어 장치(10)는 SiC 인버터와 RS-485, Ethernet (CAN) 통신 및 Analog 신호 (4~20mA)를 이용하여 증발기(40), 응축기, 압축기를 동작시키고, 인버터와 팬 속도를 제어하며, 환기가 필요한 경우 자동 환기 운전을 수행할 수 있다.The railway vehicle air conditioning control device (10) operates the evaporator (40), condenser, and compressor using SiC inverter, RS-485, Ethernet (CAN) communication, and analog signal (4~20mA), and controls the inverter and fan speed. And, when ventilation is necessary, automatic ventilation operation can be performed.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 철도 차량 실내에 1개 이상의 실내 온도 센서(50), 1개 이상의 CO2 센서(60)를 구비하고 있으며, 실내/외에 별도 온도 센서(50)를 구비하고 있다.The railway vehicle air conditioning control device 10 according to an embodiment of the present invention is equipped with one or more indoor temperature sensors 50 and one or more CO2 sensors 60 inside the railway vehicle, and separate temperature sensors ( 50) is provided.

또한, 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 설정온도(SV)와 실내온도(PV)를 비교하여 반냉방, 전냉방, 환기운전 운전정지, TEST 운전, 자동운전을 제어할 수 있다.In addition, the railway vehicle air conditioning control device 10 can control semi-cooling, full-cooling, ventilation operation, stop operation, test operation, and automatic operation by comparing the set temperature (SV) and room temperature (PV).

도 3은 통합 제어부(20)의 제어에 따른 타이밍도를 예시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a timing diagram according to control of the integrated control unit 20.

일 실시예로, 통합 제어부(20)는 기 설정된 교번 동작 스케줄에 기초하여 제1 냉방 장치(100) 또는 제2 냉방 장치(200)를 교번 동작하도록 제어할 수 있다.In one embodiment, the integrated control unit 20 may control the first cooling device 100 or the second cooling device 200 to operate alternately based on a preset alternate operation schedule.

또한, 통합 제어부(20)는 기 설정된 교번 동작 스케줄에서 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200) 중 어느 하나가 고장난 경우, 다른 하나를 작동시킬 수 있다.Additionally, the integrated control unit 20 may operate the other one of the first cooling device 100 and the second cooling device 200 when one of the first cooling device 100 and the second cooling device 200 breaks down in the preset alternating operation schedule.

상세하게는, 통합 제어부(20)는 기 설정된 교번 동작 스케줄에 기초하여 제1 냉방 장치(100) 또는 제2 냉방 장치(200)를 작동시키되, 작동 중인 냉방 장치가 고장난 경우 다른 냉방 장치를 작동시킬 수 있다.In detail, the integrated control unit 20 operates the first cooling device 100 or the second cooling device 200 based on a preset alternating operation schedule, and operates the other cooling device when the operating cooling device breaks down. You can.

본 발명의 실시예에서 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200)는 하나의 증발기(40)를 공유한다.In an embodiment of the present invention, the first cooling device 100 and the second cooling device 200 share one evaporator 40.

그리고, 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200) 중에서 현재 작동 중인 냉방 장치가 제3 BLDC 모터(30)를 이용하여 증발기(40)를 제어할 수 있다.And, among the first cooling device 100 and the second cooling device 200, the currently operating cooling device may control the evaporator 40 using the third BLDC motor 30.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 복수 개의 냉방 장치(100, 200)을 포함하되, 이와 같이 하나의 증발기(40)를 공유함으로써 증발기(40)로 인한 공간을 절약할 수 있는 효과가 있다.The railway vehicle air conditioning control device 10 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of air conditioning devices 100 and 200, and shares one evaporator 40 in this way to save space due to the evaporator 40. There is a possible effect.

도 3에서 제1 출력은 제1 냉방 장치(100)에 의한 출력을 의미하고, 제2 출력은 제2 냉방 장치(200)에 의한 출력을 의미한다.In FIG. 3 , the first output refers to the output by the first cooling device 100, and the second output refers to the output by the second cooling device 200.

도 3에서 상태는 해당 시점에서 작동하고 있는 냉방 장치를 의미하며, 1은 제1 냉방 장치(100)만 작동 중이며, 2는 제2 냉방 장치(200)만 작동 중이고, 1, 2는 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200)가 동시에 작동 중인 것을 의미한다.In Figure 3, the status refers to the cooling device that is operating at the relevant point in time, where 1 indicates that only the first cooling device 100 is operating, 2 indicates that only the second cooling device 200 is operating, and 1 and 2 indicate the first cooling device. This means that the device 100 and the second cooling device 200 are operating simultaneously.

도 3에서는 전체출력이 50을 초과하여 필요한 경우, 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200)를 동시에 작동시키는 것으로 예시되어 있다.In FIG. 3 , when the total output exceeds 50 and is required, the first cooling device 100 and the second cooling device 200 are illustrated to be operated simultaneously.

본 발명에서 이와 같이 설정된 것을 임계 출력이라 한다.In the present invention, what is set in this way is called threshold output.

또한, 제1 기간은 홀수일, 제2 기간은 짝수일을 의미하고, 제1 기간은 제1 냉방 장치(100)가 작동하고, 제2 기간은 제2 냉방 장치(200)가 작동하도록 교번 동작 스케줄이 설정되어 있다.In addition, the first period means odd days, the second period means even days, and the first period means the first air conditioning device 100 operates, and the second period alternates so that the second air conditioner 200 operates. A schedule is set.

통합 제어부(20)는 제1 기간에서 제1 냉방 장치(100)를 작동시키고 있으며, 임계출력 50을 초과하는 60의 출력이 필요하게 되자 제2 냉방 장치(200)를 동시에 작동시켜 각각이 30의 출력을 분담하도록 제어하고 있다.The integrated control unit 20 operates the first air conditioning device 100 in the first period, and when an output of 60, which exceeds the critical output of 50, is required, it simultaneously operates the second air conditioning device 200 to operate the second air conditioning device 200 at the same time. It is controlled to share the output.

그리고, 다시 임계 출력 50 이하의 출력이 필요하게 되자 제2 냉방 장치(200)를 턴오프 하고, 제1 냉방 장치(100)만 작동시키는 것을 알 수 있다.Then, when an output of less than the critical output of 50 is required again, the second cooling device 200 is turned off and only the first cooling device 100 is operated.

또한, 제1 기간 동안 제1 냉방 장치(100)가 작동 중이므로, 제1 냉방 장치(100)가 증발기(40)를 제어하고 있다.Additionally, since the first cooling device 100 is operating during the first period, the first cooling device 100 is controlling the evaporator 40.

제1 기간이 종료된 후 제2 기간이 시작되자 제2 냉방 장치(200)가 작동을 시작하였으나, 제2 냉방 장치(200)에 고장이 발생하였고 이에 제2 냉방 장치(200)를 대신하여 제1 냉방 장치(100)가 작동을 시작한 것을 알 수 있다.When the second period began after the first period ended, the second cooling device 200 started operating, but a malfunction occurred in the second cooling device 200, and a second cooling device 200 was installed instead of the second cooling device 200. 1 It can be seen that the air conditioning device 100 has started operating.

그리고, 제2 기간 동안 증발기(40)의 제어는 제2 냉방 장치(200)의 담당이었으나, 제2 냉방 장치(200)의 고장으로 인하여 제1 냉방 장치(100)가 담당하는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the control of the evaporator 40 during the second period was the responsibility of the second cooling device 200, but due to a failure of the second cooling device 200, the first cooling device 100 was responsible.

참고로, 통합 제어부(20)는 제2 기간 동안 임계 출력 이상이 필요한 경우 제1 냉방 장치(100)가 임계 출력까지 출력을 담당하도록 제어한다.For reference, the integrated control unit 20 controls the first cooling device 100 to take charge of output up to the critical output when more than the critical output is required during the second period.

이는, 제2 냉방 장치(200)가 고장난 상황에서 제1 냉방 장치(100)를 임계 출력 이상으로 작동시키는 경우 제1 냉방 장치(100)까지 고장이 발생할 가능성이 있기 때문이다.This is because, if the first cooling device 100 is operated above the critical output while the second air conditioning device 200 is broken, there is a possibility that the first air conditioning device 100 may also malfunction.

도 4는 기 설정된 알고리즘에 따라 객실 설정 온도를 제어하는 것을 예시한 도면이다.Figure 4 is a diagram illustrating controlling the room temperature setting according to a preset algorithm.

도 4를 참조하면, 통합 제어부(20)는 메모리에 저장된 철도 차량(전동차)의 객실 설정 온도 제어 알고리즘을 이용하여 설정 온도를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 4, the integrated control unit 20 can control the set temperature using the cabin set temperature control algorithm of the railway vehicle (electric train) stored in the memory.

일 실시예로, 통합 제어부(20)는 실외온도 19°C 이하에서는 설정 온도를 22°C로 고정한다.In one embodiment, the integrated control unit 20 fixes the set temperature at 22°C when the outdoor temperature is 19°C or lower.

통합 제어부(20)는 19°C 이상에서는 설정 온도 결정식을 이용하여 1°C 단위로 최대 ±5°C까지 20°C~30°C까지 TCMS 통신(MVB, TRDP, HDLC 등)을 통해 입력된 설정 온도 가변값을 적용하여 결정하고, 각 차량별로 설정 온도의 값이 다른 경우에는 각 차량별로 설정 온도를 제어할 수 있다.The integrated control unit 20 uses the set temperature determination formula above 19°C to input temperature up to ±5°C in 1°C increments and from 20°C to 30°C through TCMS communication (MVB, TRDP, HDLC, etc.) It is determined by applying the set temperature variable value, and if the set temperature value is different for each vehicle, the set temperature can be controlled for each vehicle.

일 실시예로, 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 냉방 장치의 시제품 제작이 완료되면 냉방 장치의 시험 운전을 하게 된다.In one embodiment, the railway vehicle air conditioning control device 10 performs a test operation of the air conditioning device when the prototype of the air conditioning device is completed.

이때, 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 냉방 효율에 따른 냉방 시험을 수행한 후, 반냉방 제어 및 전냉방 제어 운전 시험을 실시하고, 0~100% 시범 운전을 실시하여 냉방 장치의 시제품 제작을 완료한다.At this time, the railway vehicle air conditioning control device 10 performs a cooling test according to cooling efficiency, then conducts a half-cooling control and full-cooling control operation test, and conducts a 0 to 100% trial operation to produce a prototype of the cooling device. Complete.

또한, 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 냉방기 작동시 SiC의 과부하를 방지하기 위해서 각 객식별로 정해진 구동지연 시간을 적용하여 정해진 시간에 의해 객실별로 순차기동을 제어할 수 있다.In addition, the railway vehicle air conditioning control device 10 can control sequential operation for each room at a set time by applying an operation delay time determined for each room in order to prevent overload of SiC when the air conditioner is operating.

이상으로 설명한 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 통합 제어부(20)가 2개의 냉방 장치를 제어하며, 통상적으로는 교번 동작 스케줄에 기초하여 제1 냉방 장치(100)와 제2 냉방 장치(200)를 작동시킨다.In the railway vehicle air conditioning control device 10 according to the embodiment of the present invention described above, the integrated control unit 20 controls two air conditioning devices, and typically the first air conditioning device 100 and the first air conditioning device 100 based on an alternating operation schedule. The second cooling device 200 is operated.

그리고, 교번 동작 스케줄에 따라 작동중인 냉방 장치에 고장이 발생한 경우에는 다른 냉방 장치를 가동함으로써, 공조 제어에 공백이 발생하지 않도록 하고, 필요한 최대 출력이 임계 출력 이상인 경우에는 2개의 냉방 장치를 동시에 작동시켜 냉방 장치의 과부하를 방지하게 된다.In addition, if a malfunction occurs in an air conditioning unit operating according to an alternating operation schedule, another cooling unit is operated to prevent gaps in air conditioning control, and if the maximum required output is greater than the critical output, two cooling units are operated simultaneously. This prevents overload of the air conditioning system.

아래에서는, 이러한 실시예에서 더 추가되는 구성들에 대해서 설명하도록 한다.Below, further configurations added in this embodiment will be described.

도 5는 냉방 장치의 연속 동작에 따른 총 출력을 기반으로 임계 출력을 재산출하는 것을 예시한 도면이다.Figure 5 is a diagram illustrating recalculation of the critical output based on the total output according to continuous operation of the air conditioning device.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 특별한 이슈(고장, 임계 출력 이상이 필요 등)가 없다면, 교번 동작 스케줄에 따라 제1 냉방 장치(100) 또는 제2 냉방 장치(200)를 가동하게 된다.As described above, the railway vehicle air conditioning control device 10 according to an embodiment of the present invention operates the first air conditioning device 100 or the second air conditioning device 100 according to an alternating operation schedule, unless there is a special issue (failure, need for more than a critical output, etc.). 2 The air conditioning device 200 is operated.

이와 같이, 필요 출력이 기 설정된 임계 출력을 초과하는 경우 다른 냉방 장치를 동시에 작동시키게 되지만, 그럼에도 불구하고 다양한 원인으로 너무 많은 출력이 요구되어 교번 동작 스케줄 내 연속된 작동 중의 총 출력이 너무 높아지는 경우, 냉방 장치에 과부하가 발생할 수 있다. (예: 과도한 수의 승객 수, 날씨의 문제 등In this way, when the required output exceeds the preset threshold output, other air conditioning devices are operated simultaneously. However, if too much output is required for various reasons, the total output during continuous operation within the alternating operation schedule becomes too high, Overload may occur in the air conditioning system. (e.g. excessive number of passengers, weather problems, etc.

이를 방지하게 위해서, 통합 제어부(20)는 제1 냉방 장치(100) 또는 제2 냉방 장치(200)의 연속 작동으로 누적되는 총 출력을 기반으로, 기 설정된 주기마다 임계 출력을 재산출할 수 있다.In order to prevent this, the integrated control unit 20 may recalculate the critical output at each preset cycle based on the total output accumulated through continuous operation of the first cooling device 100 or the second cooling device 200.

예를 들어, 통합 제어부(20)는 제1 냉방 장치(100)의 임계 출력이 50으로 설정되어 있고, 제1 냉방 장치(100)가 작동 중인 상황에서 연속된 작동으로 누적된 총 출력이 너무 높다고 판단되는 경우, 제1 냉방 장치(100)의 임계 출력을 40으로 재산출하여 제1 냉방 장치(100)의 고장 발생 확률을 낮추게 된다.For example, the integrated control unit 20 determines that the critical output of the first air conditioning device 100 is set to 50 and that the total output accumulated through continuous operation is too high in a situation where the first air conditioning device 100 is operating. If it is determined, the critical output of the first air conditioning device 100 is recalculated to 40 to lower the probability of failure of the first air conditioning device 100.

철도 차량 공조 제어 장치(10)는 이러한 구성을 통해서, 냉방 장치가 교번 동작 스케줄 내 연속 작동이 종료될 때까지 냉방 장치의 총 출력이 과도하게 발생하지 않도록 조절해줌으로써, 냉방 장치를 보다 안정적으로 운영할 수 있게 된다.Through this configuration, the railway vehicle air conditioning control device 10 operates the air conditioning device more stably by controlling the total output of the air conditioning device from excessive generation until the continuous operation within the alternating operation schedule ends. You can do it.

도 6은 각각의 냉방 장치의 교번 동작 동안의 총 출력을 기반으로 다음 교번 동작 스케줄을 설정하는 것을 예시한 도면이다.Figure 6 is a diagram illustrating setting the next alternating operation schedule based on the total output during the alternating operation of each air conditioning device.

일 실시예로, 통합 제어부(20)는 제1 냉방 장치(100) 또는 제2 냉방 장치(200)의 교번 동작 스케줄 내 누적된 총 출력을 기초로, 적어도 1회의 다음 교번 동작 스케줄을 설정할 수 있다.In one embodiment, the integrated control unit 20 may set at least one next alternating operation schedule based on the total output accumulated in the alternating operation schedule of the first cooling device 100 or the second cooling device 200. .

예를 들어, 제1 냉방 장치(100)의 금번 교번 동작 스케줄 내 작동에서 누적된 총 출력이 특정 기준보다 높고, 제2 냉방 장치(200)의 금번 교번 동작 스케줄 내 작동에서 누적된 총 출력이 특정 기준 또는 제1 냉방 장치(100)의 총 출력보다 낮은 경우, 통합 제어부(20)는 다음 교번 동작 스케줄에서 제2 냉방 장치(200)의 작동 시간이 제1 냉방 장치(100)의 작동 시간보다 길도록 교번 동작 스케줄을 설정할 수 있다.For example, the total output accumulated in the operation within this alternating operation schedule of the first air conditioning device 100 is higher than a specific standard, and the total output accumulated in the operation within this alternating operation schedule of the second air conditioning device 200 is higher than a certain standard. If it is lower than the standard or the total output of the first air conditioning device 100, the integrated control unit 20 determines that the operating time of the second air conditioning device 200 is longer than the operating time of the first air conditioning device 100 in the next alternating operation schedule. You can set an alternating operation schedule.

따라서, 통합 제어부(20)는 교번 동작 스케줄에 따라 냉방 장치를 작동시키되, 교번 동작 스케줄 내 누적된 총 출력을 기반으로 다음 교번 동작 스케줄 내 작동 시간을 조절함으로써, 냉방 장치를 보다 안정적으로 운영할 수 있게 된다.Therefore, the integrated control unit 20 operates the air conditioning device according to the alternating operation schedule, but adjusts the operation time within the next alternating operation schedule based on the total output accumulated within the alternating operation schedule, thereby operating the air conditioning device more stably. There will be.

도 7은 냉방 장치의 총 출력에 대한 고장 발생 예상 확률을 산출하고, 이를 이용하여 임계 총 출력을 설정하고, 출력 분담률을 설정하는 것을 예시한 도면이다.Figure 7 is a diagram illustrating calculating the expected probability of failure for the total output of the air conditioning device, using this to set the critical total output, and setting the output sharing ratio.

일 실시예로, 통합 제어부(20)는 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200)의 성능 정보, 최근 점검 일자 및 고장 발생 주기 중 적어도 하나를 기초로, 상기 어느 하나의 냉방 장치의 연속 작동으로 누적되는 총 출력으로 인한 고장 발생 예상 확률을 산출할 수 있다.In one embodiment, the integrated control unit 20 controls any one of the cooling devices based on at least one of performance information, the latest inspection date, and the failure occurrence cycle of the first cooling device 100 and the second cooling device 200. The expected probability of failure due to the total output accumulated through continuous operation can be calculated.

그리고, 통합 제어부(20)는 산출된 고장 발생 예상 확률을 기반으로, 임계 총 출력을 설정할 수 있다.Additionally, the integrated control unit 20 may set the critical total output based on the calculated expected probability of failure.

이러한 구성을 통해서, 철도 차량 공조 제어 장치(10)는 냉방 장치가 연속 작동에서 누적된 총 출력에 따라 고장이 발생할 확률을 예측할 수 있게 되며, 예측된 확률을 기반으로 임계 총 출력을 설정함으로써 냉방 장치의 과부하로 인한 고장 발생을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.Through this configuration, the railway vehicle air conditioning control device 10 is able to predict the probability that the air conditioner will fail according to the total output accumulated in continuous operation, and sets the critical total output based on the predicted probability, thereby enabling the air conditioner to The occurrence of failures due to overload can be significantly reduced.

또한, 통합 제어부(20)는 제1 냉방 장치(100) 또는 제2 냉방 장치(200) 중 어느 하나의 교번 동작 스케줄 내 연속된 작동으로 누적되는 총 출력이 임계 총 출력을 초과하는 경우, 교번 동작 스케줄을 변경하여 다른 하나의 냉방 장치를 작동시킬 수 있다.In addition, the integrated control unit 20 performs an alternating operation when the total output accumulated through continuous operation within the alternating operation schedule of either the first cooling device 100 or the second cooling device 200 exceeds the critical total output. You can change the schedule to activate another cooling unit.

예를 들어, 제1 냉방 장치(100)의 임계 총 출력이 1000으로 설정되어 있고, 교번 동작 스케줄 내 제1 냉방 장치(100)의 연속된 작동으로 누적된 총 출력이 1000을 초과하게 되는 경우, 통합 제어부(20)는 제1 냉방 장치(100)의 부담이 증가할 수 있으므로, 현재 실행 중인 교번 동작 스케줄을 변경하여 제2 냉방 장치(200)를 작동시키게 된다.For example, if the critical total output of the first air conditioning device 100 is set to 1000, and the total output accumulated due to continuous operation of the first air conditioning device 100 within the alternating operation schedule exceeds 1000, Since the burden on the first air conditioning device 100 may increase, the integrated control unit 20 changes the currently running alternating operation schedule to operate the second air conditioning device 200.

일 실시예로, 통합 제어부(20)는 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200)가 동시에 작동되는 경우, 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200) 각각에 대하여 산출된 고장 발생 예상 확률 및 설정된 임계 총 출력을 기반으로 제1 냉방 장치(100) 및 제2 냉방 장치(200)의 동시 작동에 대한 출력 분담률을 설정할 수 있다.In one embodiment, when the first cooling device 100 and the second cooling device 200 are operated simultaneously, the integrated control unit 20 controls each of the first cooling device 100 and the second cooling device 200. The power sharing ratio for simultaneous operation of the first air conditioning device 100 and the second air conditioning device 200 can be set based on the calculated expected probability of failure and the set critical total power.

예를 들어, 도 2에서는 제1 냉방 장치(100)와 제2 냉방 장치(200)의 출력 분담률이 50:50으로 설정되어 작동되는 것이 예시되어 있다.For example, in FIG. 2, the output sharing ratio of the first cooling device 100 and the second cooling device 200 is set to 50:50 and operated.

하지만, 냉방 장치의 오랜 사용과 총 출력 차이 등과 같은 다양한 원인들로 인하여 제1 냉방 장치(100)와 제2 냉방 장치(200)의 노후화가 다를 수도 있으며, 점검으로 인한 현재 컨디션이 다를 수도 있고, 고장 발생 확률도 다를 수 있다.However, the deterioration of the first air conditioning device 100 and the second air conditioning device 200 may be different due to various reasons such as long-term use of the air conditioning device and difference in total output, and the current condition due to inspection may be different, The probability of failure may also vary.

철도 차량 공조 제어 장치(10)는 이러한 점들을 고려하여, 제1 냉방 장치(100)와 제2 냉방 장치(200)를 동시에 작동시키는 상황이 발생하는 경우, 제1 냉방 장치(100)와 제2 냉방 장치(200)의 출력 분담률을 설정하여 냉방 장치의 출력 부담을 최소화하는 효과를 발휘하게 된다.Considering these points, the railway vehicle air conditioning control device 10 operates the first air conditioning device 100 and the second air conditioning device 200 at the same time, when a situation occurs in which the first air conditioning device 100 and the second air conditioning device 200 are operated simultaneously. By setting the output sharing ratio of the air conditioning device 200, the output burden of the air conditioning device is minimized.

일 실시예로, 통합 제어부(20)는 기 설정된 기간 동안의 시간대별 날씨 정보 및 철도 차량의 예상 탑승 인원을 고려하여 시간대별 예상 출력을 산출할 수 있다.In one embodiment, the integrated control unit 20 may calculate the expected output for each time zone by considering weather information for each time zone and the expected number of passengers on the railroad car for a preset period.

그리고, 통합 제어부(20)는 산출된 시간대별 예상 출력을 기반으로, 교번 동작 스케줄을 설정할 수 있다.Additionally, the integrated control unit 20 may set an alternating operation schedule based on the calculated expected output for each time slot.

철도 차량 공조 제어 장치는 이러한 실시예를 적용하는 경우, 향후 일정에서 예상되는 출력을 산출하여 교번 동작 스케줄을 설정하기 때문에, 교번 동작 스케줄 대로 냉방 장치가 작동될 확률이 높아지게 된다.When applying this embodiment, the railway vehicle air conditioning control device sets an alternating operation schedule by calculating the output expected in the future schedule, thereby increasing the probability that the air conditioner will operate according to the alternating operation schedule.

이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 하드웨어인 서버와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.The method according to an embodiment of the present invention described above may be implemented as a program (or application) and stored in a medium in order to be executed in conjunction with a server, which is hardware.

상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.The above-mentioned program is C, C++, JAVA, machine language, etc. that can be read by the processor (CPU) of the computer through the device interface of the computer in order for the computer to read the program and execute the methods implemented in the program. It may include code coded in a computer language. These codes may include functional codes related to functions that define the necessary functions for executing the methods, and include control codes related to execution procedures necessary for the computer's processor to execute the functions according to predetermined procedures. can do. In addition, these codes may further include memory reference-related codes that indicate at which location (address address) in the computer's internal or external memory additional information or media required for the computer's processor to execute the above functions should be referenced. there is. In addition, if the computer's processor needs to communicate with any other remote computer or server in order to execute the above functions, the code uses the computer's communication module to determine how to communicate with any other remote computer or server. It may further include communication-related codes regarding whether communication should be performed and what information or media should be transmitted and received during communication.

상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.The storage medium refers to a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device, rather than a medium that stores data for a short period of time, such as a register, cache, or memory. Specifically, examples of the storage medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc., but are not limited thereto. That is, the program may be stored in various recording media on various servers that the computer can access or on various recording media on the user's computer. Additionally, the medium may be distributed to computer systems connected to a network, and computer-readable code may be stored in a distributed manner.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of the method or algorithm described in connection with embodiments of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented as a software module executed by hardware, or a combination thereof. The software module may be RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), Flash Memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside on any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Above, embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, but those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. You will be able to understand it. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

10: 철도 차량 공조 제어 장치
20: 통합 제어부
30: 제3 BLDC 모터
40: 증발기
50: 온도 센서
60: CO2 센서
70: 미세먼지 센서
100: 제1 냉방장치
110: 제1 SiC 인버터
120: 제1 압축기
130: 제1 BLDC 모터
140: 제1 응축기팬
150: 제1 압력센서
160: 제1 제어부
200: 제2 냉방장치
210: 제2 SiC 인버터
220: 제2 압축기
230: 제2 BLDC 모터
240: 제2 응축기팬
250: 제2 압력센서
260: 제2 제어부10: Railway vehicle air conditioning control device
20: Integrated control unit
30: Third BLDC motor
40: Evaporator
50: temperature sensor
60: CO2 sensor
70: Fine dust sensor
100: First air conditioning device
110: First SiC inverter
120: first compressor
130: First BLDC motor
140: First condenser fan
150: first pressure sensor
160: first control unit
200: Second air conditioning device
210: Second SiC inverter
220: second compressor
230: Second BLDC motor
240: Second condenser fan
250: Second pressure sensor
260: second control unit

Claims

Operation of the first SiC inverter, first compressor, first BLDC motor, first condenser fan, first pressure sensor, and the first SiC inverter, first compressor, first BLDC motor, first condenser fan, and first pressure sensor. A first cooling device including a first control unit that controls;
Operation of the second SiC inverter, second compressor, second BLDC motor, second condenser fan, second pressure sensor, and the second SiC inverter, second compressor, second BLDC motor, second condenser fan, and second pressure sensor. a second cooling device including a second control unit that controls; and
It is installed in a railroad car that drives a railroad car, and selectively operates the first air conditioner and the second air conditioner according to a preset algorithm to maintain a preset cooling state in the railroad car. It includes an integrated control unit that controls the output of at least one of the two air conditioning devices,
The integrated control unit,
Controlling the first air conditioner or the second air conditioner to selectively operate based on a preset alternating operation schedule,
When the first air conditioning device or the second air conditioning device requires an output exceeding a preset threshold output with respect to the limit output of a single air conditioning device, the first air conditioning device and the second air conditioning device are operated simultaneously,
Railroad vehicle air conditioning control unit.

delete

According to paragraph 1,
The integrated control unit,
Characterized in operating the other one of the first air conditioner and the second air conditioner when one of the first air conditioner and the second air conditioner fails in the preset alternating operation schedule,
Railroad vehicle air conditioning control unit.

delete

According to paragraph 1,
The integrated control unit,
Characterized in that the critical output is recalculated every preset period based on the total output accumulated through continuous operation of the first air conditioner or the second air conditioner.
Railroad vehicle air conditioning control unit.

According to paragraph 1,
The integrated control unit,
Characterized in setting at least one next alternating operation schedule based on the total output in the alternating operation schedule of the first air conditioner or the second air conditioner,
Railroad vehicle air conditioning control unit.

According to clause 6,
The integrated control unit,
Based on at least one of the performance information of the first air conditioner and the second air conditioner, the latest inspection date, and the failure occurrence cycle, the accumulated air conditioner is accumulated through continuous operation of any one of the first air conditioner and the second air conditioner. Calculate the expected probability of failure due to total output, and set a critical total output based on the expected probability of failure,
If the total output accumulated through continuous operation within the alternating operation schedule of any one of the first air conditioning device and the second air conditioning device exceeds the critical total output, the alternating operation schedule is changed to operate the other air conditioning device. Characterized in operating,
Railroad vehicle air conditioning control unit.

In clause 7,
The integrated control unit,
When the first air conditioning device and the second air conditioning device are operated simultaneously,
Characterized by setting the output sharing ratio of the first air conditioner and the second air conditioner based on the calculated probability of failure occurrence and the set critical total power for each of the first air conditioner and the second air conditioner. to,
Railroad vehicle air conditioning control unit.

Operation of the first SiC inverter, first compressor, first BLDC motor, first condenser fan, first pressure sensor, and the first SiC inverter, first compressor, first BLDC motor, first condenser fan, and first pressure sensor. A first cooling device including a first control unit that controls;
Operation of the second SiC inverter, second compressor, second BLDC motor, second condenser fan, second pressure sensor, and the second SiC inverter, second compressor, second BLDC motor, second condenser fan, and second pressure sensor. a second cooling device including a second control unit that controls; and
It is installed in a railroad car that drives a railroad car, and selectively operates the first air conditioner and the second air conditioner according to a preset algorithm to maintain a preset cooling state in the railroad car. It includes an integrated control unit that controls the output of at least one of the two air conditioning devices,
The first air conditioner and the second air conditioner share one evaporator,
Characterized in that the currently operating cooling device among the first air conditioning device and the second air conditioning device controls the evaporator using a third BLDC motor.
Railroad vehicle air conditioning control unit.

Operation of the first SiC inverter, the first compressor, the first BLDC motor, the first condenser fan, the first pressure sensor, and the first SiC inverter, the first compressor, the first BLDC motor, the first condenser fan, and the first pressure sensor. A first cooling device including a first control unit that controls;
Operation of the second SiC inverter, second compressor, second BLDC motor, second condenser fan, second pressure sensor, and the second SiC inverter, second compressor, second BLDC motor, second condenser fan, and second pressure sensor. a second cooling device including a second control unit that controls; and
It is installed in a railroad car that drives a railroad car, and selectively operates the first air conditioner and the second air conditioner according to a preset algorithm to maintain a preset cooling state in the railroad car. It includes an integrated control unit that controls the output of at least one of the two air conditioning devices,
The integrated control unit,
Controlling the first air conditioner or the second air conditioner to selectively operate based on a preset alternating operation schedule,
Calculate the expected output for each time zone by considering the weather information for each time zone for a preset period and the expected number of passengers on the railway vehicle,
Characterized in setting the alternating operation schedule based on the calculated expected output for each time slot,
Railroad vehicle air conditioning control unit.