KR20190039435A - 열차를 위한 제동 회수 시스템 및 방법과 열차 - Google Patents

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린 런
다오린 리
원강 루오
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비와이디 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 출원은, 열차를 위한 제동 회수 시스템 및 방법과 열차를 제공한다. 시스템은, 견인 네트워크, 열차 및 에너지 저장 전력 스테이션을 포함한다. 에너지 저장 전력 스테이션은 견인 네트워크에 연결되고, 에너지 저장 전력 스테이션은 제2 컨트롤러를 포함하고, 제2 컨트롤러는 견인 네트워크의 전압에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는데 사용된다. 열차는, 전기 제동기; 배터리; 전기 제동기에 연결된 분배기 - 분배기와 전기 제동기 사이에 노드가 있음 -; 일단이 배터리에 연결되고 타단이 노드에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터; 및 열차가 제동될 때, 열차의 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하도록 분배기와 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하고, 견인 네트워크의 전압에 따라 배터리를 이용하여 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하는데 사용되는 제1 컨트롤러를 포함한다.

Description

열차를 위한 제동 회수 시스템 및 방법과 열차
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 전문이 참조로서 본 명세서에 편입되는 2016년 9월 21일 출원된 중국 특허 출원 제201610839860.3호에 기초하여 제안되며, 이 중국 특허 출원에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 출원은 열차 수송 기술의 분야에 관한 것으로, 특히, 열차를 위한 제동 회수 시스템, 이 시스템을 갖는 열차 및 열차를 위한 제동 회수 방법에 관한 것이다.
지속적인 도시 규모의 확장과 증가하는 교통 혼잡에 따라, 경철도 또는 지하철과 같은 궤도 열차가 현재 많은 도시에서 주요 운송 수단이 되어왔다. 열차가 제동될 때, 많은 양의 제동 전기 에너지가 생성된다. 녹색 환경 보호 아이디어의 계속된 심화에 따라, 열차의 제동 전기 에너지를 회수하고 재사용하는 문제가 매우 급박하게 되었다. 현재, 관련 기술은, 제동 전기 에너지를 회수하여 전력을 열차에 공급하기 위하여 배터리가 열차 내에 배치되는 것을 개시하여 왔다. 그러나, 열차가 제동될 때 생성되는 제동 전기 에너지는 매우 크고, 열차 내 배터리를 이용하여 제동 전기 에너지가 흡수되려면, 많은 양의 배터리가 열차에 장착될 필요가 있고, 이는 열차의 중량을 극심하게 증가시키고, 운행 동안 열차의 에너지 소비에 영향을 미치며, 불필요한 비용을 더 증가시킨다.
본 출원의 목적은 적어도 관련 기술에서의 기술적 문제점을 어느 정도 해결하는 것이다. 그 목적으로, 본 출원의 목적은 열차를 위한 제동 회수 시스템을 제안하는 것이고, 이 시스템은 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용할 수 있다.
본 출원의 다른 목적은 열차를 제안하는 것이다. 본 출원의 또 다른 목적은 열차를 위한 제동 회수 방법을 제안하는 것이다.
전술한 목적들을 성취하기 위하여, 본 출원의 일 양태의 일 실시예에서 제안된 열차를 위한 회수 시스템은, 견인 네트워크, 열차 및 에너지 저장 전력 스테이션을 포함한다. 열차는, 전기 제동기; 배터리; 전기 제동기에 연결된 분배기 - 분배기와 전기 제동기 사이에 노드가 있음 -; 일단이 배터리에 연결되고, 타단이 노드에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터; 및 분배기와 양방향 DC/DC 컨버터에 연결되고, 열차가 제동될 때 견인 네트워크로 열차의 제동 전기 에너지를 피드백하도록 분배기와 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하고, 견인 네트워크의 전압에 따라 배터리를 이용하여 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하는데 사용되는 제1 컨트롤러를 포함한다. 에너지 저장 전력 스테이션은 견인 네트워크에 연결되고, 에너지 저장 전력 스테이션은 제2 컨트롤러를 포함하고, 제2 컨트롤러는 충전 또는 방전을 수행하도록 견인 네트워크의 전압에 따라 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는데 사용된다.
본 출원의 이 실시예에서 제안된 열차를 위한 제동 회수 시스템에 따라, 열차가 제동될 때, 제1 컨트롤러가 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하도록 분배기 및 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하고, 견인 네트워크의 전압에 따라 배터리를 이용하여 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어한다. 견인 네트워크의 전압이 계속 증가될 때, 에너지 저장 전력 스테이션은 제동 전기 에너지를 흡수하기 위하여 재사용된다. 아울러, 에너지 저장 전력 스테이션은 견인 네트워크의 전압에 따라 추가로 견인 네트워크로 방전할 수 있어, 이에 의해 견인 네트워크의 정상적인 동작을 유지하기 위하여 견인 네트워크의 전압이 과도하게 낮은 것을 방지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차가 제동될 때, 제동 전기 에너지는 먼저 견인 네트워크로 피드백된다. 이 경우에, 견인 네트워크 상에 상대적으로 큰 수의 열차가 있다면, 피드백된 제동 전기 에너지는 다른 열차에 동등하게 되고, 따라서 견인 네트워크의 전압은 크게 증가되지 않는다. 반대로, 이 경우에 견인 네트워크 상에 상대적으로 작은 수의 열차가 있거나 이 경우에 상대적으로 큰 수의 열차가 제동되면, 견인 네트워크의 전압은 증가된다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는데 우선적으로 사용되고, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크의 전압이 계속 증가되면, 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수하는데 사용된다. 열차 내 배터리가 열차 상에 장착되기 때문에, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는데 우선적으로 사용되어, 제동 전기 에너지가 과도하게 크고 신속하게 흡수되거나 소비될 수 없고 결과적으로 견인 네트워크의 전기 기기가 타버리는 문제점을 방지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 상의 배터리와 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수하는데 사용되고, 이에 의해 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용하고, 에너지 낭비를 줄이며, 견인 네트워크 상의 부하를 감소시킨다. 아울러, 본 출원의 이 실시예는 추가로 견인 네트워크의 전압을 효율적으로 모니터링하고, 시스템 부품을 보호하고, 시스템 안전을 개선할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 제1 컨트롤러는, 견인 네트워크의 전압이 제1 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 충전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있게 하는데 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 제1 컨트롤러는, 견인 네트워크의 전압이 제2 사전 설정 임계값보다 더 작을 때, 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하고, 제2 사전 설정 임계값은 제1 사전 설정 임계값보다 더 작다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차는, 제1 컨트롤러에 연결되고, 배터리의 전력 레벨을 검출하는데 사용되는 전력 레벨 검출기를 더 포함하고, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수할 때, 제1 컨트롤러는 배터리의 전력 레벨이 제1 전력 레벨 임계값보다 더 클 때 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하는데 더 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차는, 열차를 기계적으로 제동하는데 사용되는 기계식 제동기를 더 포함한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에, 제1 컨트롤러는, 견인 네트워크의 전압이 제3 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 기계식 제동기가 시작되도록 제어하여 전기 제동기와 협력하여 열차를 제동하는데 더 사용되고, 제3 사전 설정 임계값은 제1 사전 설정 임계값보다 더 크다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 제2 컨트롤러는, 견인 네트워크의 전압이 제4 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 충전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는데 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 제2 컨트롤러는, 견인 네트워크의 전압이 제5 사전 설정 임계값보다 더 작을 때, 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는데 사용되고, 제5 사전 설정 임계값은 제4 사전 설정 임계값보다 더 작다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 에너지 저장 전력 스테이션이 견인 네트워크로 방전한 후에, 제2 컨트롤러는, 견인 네트워크의 전압이 제6 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 방전을 중지하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는데 더 사용되고, 제6 사전 설정 임계값은 제5 사전 설정 임계값보다 더 크다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 견인 네트워크의 전압이 제7 사전 설정 임계값보다 더 작을 때, 제2 컨트롤러는 견인 네트워크로 방전하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하고, 동시에, 제1 컨트롤러는 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하여 열차의 배터리가 견인 네트워크로 방전할 수 있게 하고, 제7 사전 설정 임계값은 제5 사전 설정 임계값보다 더 작다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리가 견인 네트워크로 방전할 때, 제1 컨트롤러는 배터리의 전력 레벨이 제2 전력 레벨 임계값보다 더 작을 때 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여 배터리가 방전을 중지할 수 있게 하는데 더 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차는, 제1 컨트롤러에 연결되고 열차의 접촉기가 연결 해제되었는지 검출하는데 사용되는 접촉기 검출기를 더 포함하고, 제1 컨트롤러는, 접촉기가 연결 해제된 후에, 분배기를 디스에이블되도록 제어하고, 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리가 열차에 전력을 공급하게 하고, 제한된 전력으로 운행하도록 열차를 제어하는데 더 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 복수의 에너지 저장 전력 스테이션이 있을 수 있고, 복수의 에너지 저장 전력 스테이션은 사전 설정된 거리에 따라 이격된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 2개의 에너지 저장 전력 스테이션이 매 3 내지 6 킬로미터 내에 배치되고, 에너지 저장 전력 스테이션의 전력은 0.5 내지 2MW이다.
전술한 목적들을 성취하기 위하여, 본 출원의 다른 양태의 일 실시예에서 제안된 열차는, 전기 제동기; 배터리; 전기 제동기에 연결된 분배기 - 분배기와 전기 제동기 사이에 노드가 있음 -; 일단이 배터리에 연결되고, 타단이 노드에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터; 및 분배기와 양방향 DC/DC 컨버터에 연결되고, 열차가 제동될 때 견인 네트워크로 열차의 제동 전기 에너지를 피드백하도록 분배기와 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하고, 견인 네트워크의 전압에 따라 배터리를 이용하여 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하는데 사용되는 제1 컨트롤러를 포함한다.
본 출원의 이 실시예에 따라 제안된 열차가 제동될 때, 제1 컨트롤러가 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하도록 분배기 및 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하고, 견인 네트워크의 전압에 따라 배터리를 이용하여 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차가 제동될 때, 제동 전기 에너지는 먼저 견인 네트워크로 피드백된다. 이 경우에, 견인 네트워크 상에 상대적으로 큰 수의 열차가 있다면, 피드백된 제동 전기 에너지는 다른 열차에 동등하게 되고, 따라서 견인 네트워크의 전압은 크게 증가되지 않는다. 반대로, 이 경우에 견인 네트워크 상에 상대적으로 작은 수의 열차가 있거나 이 경우에 상대적으로 큰 수의 열차가 제동되면, 견인 네트워크의 전압은 증가된다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는데 우선적으로 사용되어, 제동 전기 에너지가 과도하게 크고 신속하게 흡수되거나 소비될 수 없고 결과적으로 견인 네트워크의 전기 기기가 타버리는 문제점을 방지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 상의 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는데 사용되고, 이에 의해 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용하고, 에너지 낭비를 줄이며, 견인 네트워크 상의 부하를 감소시킨다. 아울러, 본 출원의 이 실시예는 추가로 견인 네트워크의 전압을 효율적으로 모니터링하고, 시스템 부품을 보호하고, 시스템 안전을 개선할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 제1 컨트롤러는, 견인 네트워크의 전압이 제1 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 충전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있게 하는데 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 제1 컨트롤러는, 견인 네트워크의 전압이 제2 사전 설정 임계값보다 더 작을 때, 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하고, 제2 사전 설정 임계값은 제1 사전 설정 임계값보다 더 작다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차는, 제1 컨트롤러에 연결되고, 배터리의 전력 레벨을 검출하는데 사용되는 전력 레벨 검출기를 더 포함하고, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수할 때, 제1 컨트롤러는 배터리의 전력 레벨이 제1 전력 레벨 임계값보다 더 클 때 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하는데 더 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차는, 열차를 기계적으로 제동하는데 사용되는 기계식 제동기를 더 포함한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에, 제1 컨트롤러는, 견인 네트워크의 전압이 제3 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 시작되도록 기계식 제동기를 제어하여 전기 제동기와 협력하여 열차를 제동하는데 더 사용되고, 제3 사전 설정 임계값은 제1 사전 설정 임계값보다 더 크다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리가 견인 네트워크로 방전할 때, 제1 컨트롤러는 배터리의 전력 레벨이 제2 전력 레벨 임계값보다 더 작을 때 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여 배터리가 방전을 중지할 수 있게 하는데 더 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차는, 제1 컨트롤러에 연결되고 열차의 접촉기가 연결 해제되었는지 검출하는데 사용되는 접촉기 검출기를 더 포함하고, 제1 컨트롤러는, 접촉기가 연결 해제된 후에, 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리가 열차에 전력을 공급하게 하고, 제한된 전력으로 운행하도록 열차를 제어하는데 더 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차는 스트래들 타입의 모노레일 열차일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차는, 레일 빔을 스트래들링하기에 적합한 대차(bogie); 및 차체를 포함하고, 대차는 차체에 연결되어 레일 빔을 따라 주행하도록 대차에 의해 당겨진다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 대차는, 레일 빔을 스트래들링하기에 적합하고 차체에 연결되는 대차 프레임; 대차 프레임 상에 회동 가능하게 장착되고, 레일 빔의 상부 표면에 끼워 넣어지는 주행 바퀴; 대차 프레임 상으로 장착되고, 주행 바퀴에 구동 연결되는 동력 장치; 및 대차 프레임 상으로 장착되고 레일 빔의 측면에 끼워 넣어지는 수평 바퀴를 포함한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 대차는, 대차 프레임 상으로 장착되고 차체에 연결되는 견인 장치; 및 대차 프레임 상으로 장착되고 차체에 연결되는 지지 서스펜션 장치를 포함한다.
전술한 목적들을 성취하기 위하여, 본 출원의 또 다른 양태의 일 실시예에서 제안된 열차를 위한 제동 회수 방법은, 열차를 제동하고, 제동력에 따라 제동 전기 에너지를 생성하고, 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하는 단계; 견인 네트워크의 전압을 모니터링하는 단계; 견인 네트워크의 전압에 따라 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계를 포함한다.
본 출원의 이 실시예에서 제안된 열차를 위한 제동 회수 방법에 따르면, 먼저, 열차가 제동되고, 제동 전기 에너지가 제동력에 따라 생성되고, 제동 전기 에너지가 견인 네트워크로 피드백된다; 그 다음, 견인 네트워크의 전압이 모니터링되고, 배터리는 견인 네트워크의 전압에 따라 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다; 견인 네트워크의 전압은 계속 모니터링되고, 견인 네트워크의 전압이 계속 증가되는지 판단된다; 그리고, 견인 네트워크의 전압이 계속 증가된다고 판단되면, 에너지 저장 전력 스테이션은 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다. 아울러, 에너지 저장 전력 스테이션은 견인 네트워크의 전압에 따라 방전을 수행하도록 더 제어될 수 있어, 이에 의해 견인 네트워크의 전압이 과도하게 낮아지는 것을 방지하여, 견인 네트워크의 정상적인 동작을 유지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차가 제동된 후에, 제동 전기 에너지는 먼저 견인 네트워크로 피드백되고, 견인 네트워크 상의 열차의 수가 판단된다. 이 경우에, 견인 네트워크 상에 상대적으로 큰 수의 열차가 있다면, 피드백된 제동 전기 에너지는 다른 열차에 동등하게 되고, 따라서 견인 네트워크의 전압은 크게 증가되지 않는다. 반대로, 이 경우에 견인 네트워크 상에 상대적으로 작은 수의 열차가 있거나 이 경우에 상대적으로 큰 수의 열차가 제동되면, 견인 네트워크의 전압은 신속하게 증가된다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 제어되고, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크의 전압이 계속 증가되면, 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다. 열차 내 배터리가 열차 상에 장착되기 때문에, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 제어되어, 제동 전기 에너지가 과도하게 크고 신속하게 흡수되거나 소비될 수 없어 결과적으로 견인 네트워크의 전기 기기가 타버리는 문제점을 방지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 상의 배터리와 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수하는데 사용되고, 이에 의해 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용하고, 에너지 낭비를 줄이며, 견인 네트워크 상의 부하를 감소시킨다. 아울러, 본 출원의 이 실시예는 추가로 견인 네트워크의 전압을 효율적으로 모니터링하고, 시스템 부품을 보호하고, 시스템 안전을 개선할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 견인 네트워크의 전압에 따라 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계는 다음을 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제1 사전 설정 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제1 사전 설정 임계값보다 더 크다면, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어하는 단계.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제2 사전 설정 임계값보다 더 작은지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제2 사전 설정 임계값보다 더 작다면, 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리를 제어하는 단계 - 제2 사전 설정 임계값은 제1 사전 설정 임계값보다 더 작음.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계는 다음을 더 포함한다: 배터리의 전력 레벨을 검출하고, 배터리의 전력 레벨이 제1 전력 레벨 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 배터리의 전력 레벨이 제1 전력 레벨 임계값보다 더 크다면, 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리를 제어하는 단계.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제3 사전 설정 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제3 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 열차를 제동하기 위하여 전기 제동기와 협력하여 기계적으로 제동되도록 열차를 제어하는 단계 - 제3 사전 설정 임계값은 제1 사전 설정 임계값보다 더 큼.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 견인 네트워크의 전압에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계는 구체적으로 다음을 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제4 사전 설정 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제4 사전 설정 임계값보다 더 크다면 충전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제5 사전 설정 임계값보다 더 작은지 판단하는 단계: 및 견인 네트워크의 전압이 제5 사전 설정 임계값보다 더 작다면 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계 - 제5 사전 설정 임계값은 제4 사전 설정 임계값보다 다 작음.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제6 사전 설정 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제6 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 방전을 중지하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계 - 제6 사전 설정 임계값은 제5 사전 설정 임계값보다 더 큼.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제7 사전 설정 임계값보다 더 작은지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제7 사전 설정 임계값보다 더 작다면, 견인 네트워크로 방전하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하고, 동시에, 견인 네트워크로 방전하도록 배터리를 제어하는 단계 - 제7 사전 설정 임계값은 제5 사전 설정 임계값보다 더 작음.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 견인 네트워크로 방전하도록 배터리를 제어하는 단계는 다음을 더 포함한다: 배터리의 전력 레벨을 검출하고, 배터리의 전력 레벨이 제2 전력 레벨 임계값보다 더 작은지 판단하는 단계; 및 배터리의 전력 레벨이 제2 전력 레벨 임계값보다 더 작다면, 방전을 중지하도록 배터리를 제어하는 단계.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 열차의 접촉기가 연결 해제되었는지 판단하는 단계; 및 접촉기가 연결 해제되었다고 검출되면, 열차에 전력을 공급하도록 배터리를 제어하고 제한된 전력으로 운행하도록 열차를 제어하는 단계.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 개략적인 블록도이다;
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 개략적인 블록도이다;
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 회로 원리도이고, 견인 네트워크의 전압(U)이 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 크다;
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 회로 원리도이고, 견인 네트워크의 전압(U)이 제2 사전 설정 임계값(U2)보다 더 작다;
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 회로 원리도이고, 견인 네트워크의 전압(U)이 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 크다;
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 회로 원리도이고, 견인 네트워크의 전압(U)이 제5 사전 설정 임계값(U5)보다 더 작다;
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 회로 원리도이고, 견인 네트워크의 전압(U)이 제7 사전 설정 임계값(U7)보다 더 작다;
도 8은 본 출원의 특정 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 개략적인 블록도이다;
도 9는 본 출원의 다른 특정 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 개략적인 블록도이다;
도 10은 본 출원의 또 다른 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 개략적인 블록도이다;
도 11은 본 출원의 특정 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 동작 원리에 대한 개략도이다;
도 12는 본 출원의 일 실시예에 따른 열차의 개략적인 블록도이다;
도 13은 본 출원의 특정 실시예에 따른 열차의 개략적인 블록도이다;
도 14는 본 출원의 다른 특정 실시예에 따른 열차의 개략적인 블록도이다;
도 15는 본 출원의 또 다른 특정 실시예에 따른 열차의 개략적인 블록도이다;
도 16은 본 출원의 특정 실시예에 따른 열차의 개략적인 구조도이다;
도 17은 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 방법의 순서도이다;
도 18은 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 방법의 순서도이다;
도 19는 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 방법의 순서도이다;
도 20은 본 출원의 일 실시예에 따른 열차의 배터리의 충전/방전 전력을 제한하기 위한 방법의 순서도이다;
도 21은 본 출원의 특정 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 방법의 순서도이다; 그리고,
도 22는 본 출원의 다른 특정 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 방법의 순서도이다.
다음은 본 출원의 실시예들을 상세히 설명한다. 실시예들의 예들이 첨부된 도면에 도시된다. 동일하거나 유사한 요소들과, 동일하거나 유사한 기능을 갖는 요소들은 설명 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호로 나타낸다. 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 이어지는 실시예들은 예시적이며, 본 출원을 설명하도록 의도되고 본 출원의 한정으로서 고려될 수 없다.
본 출원의 실시예들에서 제안되는 열차를 위한 제동 회수 시스템 및 방법과 열차가 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 열차를 위한 제동 회수 시스템은, 견인 네트워크(1), 견인 네트워크(1)에 연결된 복수의 열차(2) 및 견인 네트워크(1) 상에 배치된 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 포함한다. 견인 네트워크(1)는 복수의 열차(2)에 직류 전류를 제공하고, 열차(2)는 전력 공급 장치를 이용하여 견인 네트워크(1)로부터 전력을 공급받는다. 본 출원의 일 실시예에서, 열차(2)는 스트래들(straddle) 타입의 모노레일 열차이다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 열차(2)의 배터리 및/또는 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 이용하여 회수될 수 있다. 열차(2)는 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 다른 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있다. 열차(2)가 제동 전기 에너지를 견인 네트워크(1)로 피드백할 때 견인 네트워크(1)의 전압이 증가되기 때문에, 열차(2)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 견인 네트워크(1)의 전압을 모니터링할 수 있다. 견인 네트워크(1)의 전압이 증가될 때, 제동 전기 에너지는 열차(2) 또는 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 이용하여 흡수될 수 있어, 이에 의해 견인 네트워크(1)의 전압이 최대 정격 전압을 초과하여 고장을 발생시키는 것을 방지할 수 있다. 구체적인 흡수 과정은 이어지는 실시예들에서 상세히 소개된다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차(2)의 배터리에 의해 흡수된 제동 전기 에너지는 열차(2)의 조명, 공조기 및 멀티미디어의 전력 소비를 위하여 사용될 수 있다. 본 출원의 다른 실시예에서, 열차(2)의 배터리에 의해 흡수된 제동 전기 에너지는 열차(2)의 응급 구동을 위하여 더 사용될 수 있다. 예를 들어, 열차(2)가 견인 네트워크(1)로부터 전기 에너지를 획득할 수 없을 때, 예를 들어, 견인 네트워크(1)가 고장을 가지거나 견인 네트워크(1)가 없을 때, 열차(2)는 배터리에 의해 구동되도록 전환될 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 역에 배치될 수 있고, 흡수된 제동 전기 에너지는 역에 전력을 공급하는데, 예를 들어, 역의 공조기, 멀티미디어, 조명 등에 전력을 공급하는데 사용된다. 본 출원의 이 실시예에서, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 사전 설정된 거리에 따라 이격된다. 예를 들어, 2개의 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 매 3 내지 6km 내에 배치되고, 각각의 에너지 저장 전력 스테이션(3)의 전력은 0.5 내지 2MW이다. 당연히, 통상의 기술자는 열차(2)의 특정 운영 환경에 따라 적절한 수의 에너지 저장 전력 스테이션(3)과 적절한 전력을 선택할 수 있다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 개략적인 블록도이다. 설명의 편의를 위하여, 단지 하나의 에너지 저장 전력 스테이션이 이 실시예에 도시된다. 열차(2)는, 전기 제동기(201), 배터리(202), 분배기(203), 양방향 DC/DC 컨버터(204) 및 제1 컨트롤러(205)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 분배기(203)는 견인 네트워크(1)와 전기 제동기(201)에 연결되고, 분배기(203)와 전기 제동기(201) 사이에는 노드가 있다. 구체적으로는, 분배기(203)와 전기 제동기(201) 사이에는 양의 노드와 음의 노드가 있고; 양방향 DC/DC 컨버터(204)의 제1 단부는 배터리(202)에 연결되고, 양방향 DC/DC 컨버터(204)의 제2 단부는 분배기(203)와 전기 제동기(201) 사이의 양의 노드에 연결되고, 양방향 DC/DC 컨버터(204)의 제3 단부는 분배기(203)와 전기 제동기(201) 사이의 음의 노드에 연결된다. 제1 컨트롤러(205)는 열차가 제동될 때 제동 전기 에너지를 견인 네트워크(1)로 피드백하도록 분배기(203)와 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하는데 사용된다. 예를 들어, 분배기(203)가 이네이블되고, 양방향 DC/DC 컨버터(204)가 디스에이블되어, 이에 의해 제동 전기 에너지를 견인 네트워크(1)에 직접 피드백한다. 어울러, 제1 컨트롤러(205)는 분배기(203)와 양방향 DC/DC 컨버터(204)에 연결된다. 구체적으로는, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)의 제4 단부에 연결되고, 제1 컨트롤러(202)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)에 따라 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고, 충전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여, 배터리(202)가 열차(2)의 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있게 한다. 아울러, 본 출원의 일 실시예에서, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 견인 네트워크(1)에 연결되고, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 제2 컨트롤러(301)를 포함하고, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어하는데 사용된다. 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 적어도 하나의 에너지 저장 배터리와, 대응하는 양방향 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 복수의 160KW-80KWh 모듈을 포함하고, 복수의 160KW-80KWh 모듈의 양전극은 서로 연결되고 양전극 캐비닛을 이용하여 견인 네트워크(1)의 양전극에 연결되며, 복수의 160KW-80KWh 모듈의 음전극은 서로 연결되고 음전극 캐비닛을 이용하여 견인 네트워크(1)의 음전극에 연결된다.
구체적으로는, 열차(2)가 제동될 때, 견인 전동기는 전동기 동작 상태에서 발전기 동작 상태로 변환되고, 전기 제동기(201)는 제동 전기 에너지를 생성하고, 제동 전기 에너지를 견인 네트워크(1)로 피드백한다. 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 작을 때, 즉 견인 네트워크(1)에서의 부하가 상대적으로 작을 때, 또는 견인 네트워크(1)에서 제동되는 열차의 수가 상대적으로 클 때, 견인 네트워크(1)로 피드백되는 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1) 상의 열차를 운행하기 위하여 필요한 전기 에너지를 초과하여, 이에 의해 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 증가시킨다. 이 경우에, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 실시간으로 모니터링하고, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 증가될 때, 제1 컨트롤러(205)는 제동 전기 에너지를 흡수하도록 열차(2)의 배터리(202)를 제어하는데 우선적으로 사용된다. 동시에, 에너지 저장 전력 스테이션(3)의 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 모니터링하고, 열차(2)의 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 계속 증가될 때, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)로부터 전기 에너지를 흡수하여 충전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어한다. 유사하게, 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 클 때, 즉 견인 네트워크(1)에서의 부하가 상대적으로 클 때, 견인 네트워크(1)의 전압(U)은 감소된다. 이 경우에, 에너지 저장 전력 스테이션(3)의 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 실시간으로 모니터링하고, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 감소될 때, 제2 컨트롤러(301)는 방전을 수행하여 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 증가시키도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어하는데 우선적으로 사용된다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 계속 감소될 때, 제1 컨트롤러(205)도 견인 네트워크(1)의 전압을 증가시키기 위하여 방전을 수행하도록 배터리(202)를 제어할 수 있다.
열차(2)의 배터리(202)가 열차의 조명, 공조기 및 멀티미디어에 전력을 공급할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 역의 조명, 공조기, 멀티미디어 등에 전력을 공급하기 위하여 회수된 제동 전기 에너지를 사용하도록, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 역에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 제동 전기 에너지는 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 이용하여 회수되어 재사용될 수 있고, 역에서의 부하는 감소되어, 이에 의해 에너지를 절약한다.
배터리(202)가 열차(2)에 배치될 수 있고, 열차에 의해 생성된 제동 전기 에너지를 신속하게 흡수할 수 있고, 에너지 저장 전력 스테이션(3)과 열차(2) 사이의 거리가 상대적으로 크기 때문에 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 제동 전기 에너지를 흡수하는데 지연된다는 점이 더 주목되어야 한다. 따라서, 본 출원의 이 실시예에서, 제동 전기 에너지를 신속하게 흡수하기 위하여, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 선택되고, 이에 의해 흡수 또는 소모되지 않은 제동 전기 에너지가 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 증가시키는 것을 방지하고, 시스템 부품을 보호하고, 견인 네트워크(1) 상의 전기 기기가 손상되는 것을 방지하며, 시스템 안전을 개선한다.
본 출원의 다른 특정 실시예에 따르면, 견인 네트워크(1) 상에 단지 하나의 열차가 운행하고 있고, 즉 견인 네트워크(1) 상의 어떠한 다른 열차도 제동 전기 에너지를 흡수하지 않고, 열차(2)를 제동함으로써 생성된 제동 전기 에너지가 상대적으로 크다면, 제동 전기 에너지는 주로 에너지 저장 전력 스테이션(3)에 의해 흡수된다. 예를 들어, 먼저, 제1 컨트롤러(205)는 제동 전기 에너지의 30%를 흡수하도록 배터리(202)를 제어하고, 다음으로, 제2 컨트롤러(301)는 제동 전기 에너지의 70%를 흡수하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어하여, 제동 전기 에너지를 회수한다.
본 출원의 또 다른 특정 실시예에 따르면, 견인 네트워크(1) 상에 복수의 열차(2)가 운행하고 있고, 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 여전히 계속 증가된다면, 제동되지 않은 열차의 배터리(202)는 견인 네트워크(1) 상의 제동되지 않은 열차를 이용하여 충전될 수 있다. 견인 네트워크(1) 상에서 흡수되거나 소비되지 않은 제동 전기 에너지가 Q'이고 견인 네트워크(1) 상에 N개의 열차가 있다고 가정하면, 견인 네트워크(1) 상의 모든 열차의 배터리(202)에 의해 흡수되는 제동 전기 에너지의 평균값은 Q'/N이다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차를 제동함으로써 생성된 제동 전기 에너지는 매우 크다. 예를 들어, 표 1에 도시된 바와 같이, 운영 조건 AW2 및 AW3 하에서 220kW보다 더 큰 제동 전기 에너지가 생성되는 것을 알 수 있다. 이 경우에, 열차의 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는데 사용된다면, 열차의 열차 내 배터리는 매우 크다. 따라서, 본 출원의 이 실시예에서, 이러한 경우를 위하여, 제동 전기 에너지를 흡수하기 위하여 배터리 및 에너지 저장 전력 스테이션이 결합되어, 이에 의해 많은 양의 배터리가 열차 내에 배치되는 것을 방지한다.
AW0 AW1 AW2 AW3
초기 속도(KM/H) 80
제동 시간(s) 18.2 20.3 27.3 25.2
제동 거리(M) 245 273.1 364.6 326.4
평균 감속(M/SS) 1 1 0.9 0.8
전력(KW) 170 180 >220 >220
따라서, 본 출원의 이 실시예에서, 열차 상의 배터리와 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어되어, 이에 의해 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용하고, 에너지 낭비를 절감하고, 견인 네트워크 상의 부하를 줄인다. 더욱이, 본 출원의 이 실시예는, 추가로, 견인 네트워크의 전압을 효율적으로 모니터링하고, 시스템 부품을 보호하고, 시스템 안전을 개선할 수 있다.
본 출원의 이 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 시스템의 구체적인 동작 원리가 도 3 내지 도 7을 참조하여 아래에서 분석된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 모니터링하고, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 845V와 같은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 클 때, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고, 충전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있게 한다. 이 경우에, 회로 내에서의 전기 에너지는 도 3에 도시된 화살표로 표시된 방향에 따라 흐르고, 여기에서 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 열차(2)의 배터리(202)는 제동 전기 에너지를 흡수한다. 본 출원의 이 실시예에서, 제1 컨트롤러(205)가 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고, 충전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어할 때, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 고압측에서의 직류 전류를 배터리(202)의 전압에 일치하는 직류 전류로 변환하여, 배터리(202)를 충전한다. 즉, 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리(202)를 제어한다; 그리고, 제1 컨트롤러(205)가 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고, 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어할 때, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 배터리(202)에 의해 제공된 직류 전류를 견인 네트워크(1)의 전압에 일치하는 직류 전류로 변환하는데 사용되어, 방전을 수행하도록, 즉 배터리(202)에 저장된 제동 전기 에너지를 견인 네트워크(1)로 피드백하도록 배터리(202)를 제어한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하기 시작한 후에, 견인 네트워크(1)의 전압은 감소되고, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 계속 모니터링한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 830V와 같은 제2 사전 설정 임계값(U2)보다 더 작을 때, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어하여 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하고, 제2 사전 설정 임계값(U2)은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 작다. 이 경우에, 회로 내에서의 전기 에너지는 도 4에 도시된 화살표로 표시된 방향에 따라 흐른다. 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 열차(2)의 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)의 어느 것도 제동 전기 에너지를 흡수하지 않는다.
구체적으로는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 열차(2)가 제동될 때, 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 실시간으로 모니터링한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 845V와 같은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 커서 이 경우에 견인 네트워크(1)로 피드백되는 제동 전기 에너지가 과잉이라는 것을 나타내면, 제1 컨트롤러(205)는 충전 모드로 동작하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여, 제동 전기 에너지를 이용하여 배터리(202)를 충전한다. 이 경우에, 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 분배기(203)를 이용하여 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 배터리(202)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이용하여 충전된다. 즉, 제동 전기 에너지의 일부는 배터리(202)를 이용함으로써 흡수된다. 그 다음, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 830V와 같은 제2 사전 설정 임계값(U2)보다 작아, 이 경우에 견인 네트워크(1)로 피드백되는 제동 전기 에너지와 견인 네트워크(1) 상의 부하 요건이 기본적으로 균형을 이루는 것을 나타내면, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어한다. 이 경우에, 배터리(202)는 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 제어되고, 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 분배기(203)를 이용하여 견인 네트워크(1)로 피드백된다.
본 출원의 이 실시예에서, 제동 전기 에너지를 신속하게 흡수하기 위하여, 열차(2)의 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 선택되고, 이에 의해 소비되지 않은 제동 전기 에너지가 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 증가시키는 것을 방지하고, 견인 네트워크(1) 상의 장치가 손상되는 것을 방지한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 컨트롤러(301)가 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 모니터링하고, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 855V와 같은 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 클 때, 제2 컨트롤러(301)는 충전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어한다. 이 경우에, 회로 내에서의 전기 에너지는 도 5에 도시된 화살표로 표시된 방향에 따라 흐른다. 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 열차(2)의 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 모두 제동 전기 에너지를 흡수한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차(2)의 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하기 시작할 때, 이 경우에 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 작거나 이 경우에 제동되는 열차(2)의 수가 상대적으로 클 때, 견인 네트워크(1)의 전압은 계속하여 더 증가된다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 클 때, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 견인 네트워크(1)로부터 전기 에너지를 흡수하여 충전을 수행하도록 제어되고, 이에 의해 견인 네트워크(1)의 전압이 최대 정격 전압을 초과하는 것을 방지한다.
유사하게, 본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 컨트롤러(301)가 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 모니터링하고, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 810V와 같은 제5 사전 설정 임계값(U5)보다 더 작을 때, 제2 컨트롤러(301)는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어하고, 제5 사전 설정 임계값(U5)은 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 작다. 이 경우에, 회로 내에서의 전기 에너지는 도 6에 도시된 화살표로 표시된 방향에 따라 흐른다. 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 견인 네트워크(1)로 방전한다. 본 출원의 이 실시예에서, 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 크다면, 견인 네트워크(1)의 전압은 감소된다. 이 경우에, 견인 네트워크(1)의 전압이 가장 낮은 정격 전압보다 더 작아지는 것을 방지하기 위하여, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 견인 네트워크(1)로 방전하도록 제어될 필요가 있다. 본 출원의 특정 실시예에서, 견인 네트워크(1) 상에 복수의 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 있으며, 전력 레벨이 높은 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 견인 네트워크(1)로 방전하도록 우선적으로 선택된다. 예를 들어, 전력 레벨이 높은 에너지 저장 전력 스테이션(3)의 방전 전력이 크고, 전력 레벨이 낮은 에너지 저장 전력 스테이션(3)의 방전 전력이 약간 작으며, 이에 의해 에너지 저장 전력 스테이션(3)들 사이의 전력 레벨 균형을 성취한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 견인 네트워크(1)로 방전한 후에, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 모니터링한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제6 사전 설정 임계값(U6)보다 더 클 때, 제2 컨트롤러(301)는 방전을 중지하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어하고, 여기에서 제6 사전 설정 임계값(U6)는 제5 사전 설정 임계값(U5)보다 더 크다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 모니터링한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제7 사전 설정 임계값(U7)보다 더 작다면, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)로 방전하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어한다. 동시에, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고, 충전 모드로 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 진입하도록 제어하여 열차(2)의 배터리(202)가 견인 네트워크(1)로 방전할 수 있게 하고, 제7 사전 설정 임계값(U7)은 제5 사전 설정 임계값(U5)보다 더 작다. 이 경우에, 회로 내에서의 전기 에너지는 도 7에 도시된 화살표로 표시된 방향에 따라 흐른다. 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 에너지 저장 전력 스테이션(3)과 배터리(202)는 모두 견인 네트워크(1)로 방전한다. 이 실시예에서, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 과도하게 작다면, 에너지 저장 전력 스테이션(3)과 열차(2)의 배터리 모두가 방전을 수행하도록 제어되고, 이에 의해 견인 네트워크(1)의 전압을 신속하게 증가시킨다.
구체적으로는, 도 5에 도시된 바와 같이, 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 작거나 또는 이 경우에 제동되는 열차(2)의 수가 상대적으로 크다면, 열차(2)의 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하기 시작한 후에 견인 네트워크(1)의 전압은 계속 증가된다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 855V와 같은 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 클 때, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)로부터 제동 전기 에너지를 흡수하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어하여 충전을 수행하여, 제동 전기 에너지를 흡수하는데 있어서의 배터리(202)의 부담을 완화시키고, 이에 의해 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 견인 네트워크(1)의 최대 정격 전압(Un)을 초과하는 것을 방지한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 크다면, 견인 네트워크(1)의 전압은 감소된다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 810V와 같은 제5 사전 설정 임계값(U5)보다 더 작다면, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)로 방전하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어한다.
더 나아가, 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 견인 네트워크(1)로 방전한 후에, 견인 네트워크(1)의 전압(U)은 다시 상승되고, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 계속 모니터링한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 830V와 같은 제6 사전 설정 임계값(U6)보다 더 커서, 이 경우에 견인 네트워크(1)로 피드백된 제동 전기 에너지와 견인 네트워크(1) 상의 부하가 기본적으로 균형을 이루고 있는 것을 나타낼 때, 제2 컨트롤러(301)는 방전을 중지하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어한다.
더욱이, 도 7에 도시된 바와 같이, 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 크다면, 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 방전을 수행하도록 제어된 후에 견인 네트워크(1)의 전압(U)은 계속 감소된다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제7 사전 설정 임계값(U7)보다 더 작을 때, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)로 방전하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어한다. 동시에, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여 열차(2)의 배터리(202)가 견인 네트워크(1)로 방전할 수 있게 하고, 이에 의해 견인 네트워크(1)의 전압을 신속하게 증가시킨다. 배터리(202)의 방전 전력은 배터리(202)의 최대 허용 방전 전력과 양방향 DC/DC 컨버터(204)의 최대 허용 방전 전력 중 더 작은 것이다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 복수의 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 있을 수 있으며, 복수의 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 사전 설정된 거리에 따라 이격된다. 본 출원의 이 실시예에서, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 역 내에 배치될 수 있고, 흡수된 제동 전기 에너지는 역에 전력을 공급하는데, 예를 들어, 역의 공조기, 멀티미디어, 조명 등에 전력을 공급하는데 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 2개의 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 3 내지 6 킬로미터 내에 배치될 수 있고, 에너지 저장 전력 스테이션(3)의 전력은 0.5 내지 2 MW일 수 있다. 통상의 기술자는 열차(2)의 구체적인 운영 환경에 따라 에너지 저장 전력 스테이션(3)의 적절한 수와 적절한 전력을 선택할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 열차(2)는 전력 레벨 검출기(206)를 더 포함하고, 전력 레벨 검출기(206)는 제1 컨트롤러(205)에 연결되고, 전력 레벨 검출기(206)는 배터리(202)의 전력 레벨을 검출하는데 사용되고, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수할 때, 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 80%와 같은 제1 전력 레벨 임계값(Q1)보다 더 크다면, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어하여 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지시킬 수 있게 한다. 본 출원의 이 실시예에서, 배터리(202)의 충전 전력과 방전 전력은 제한되고, 배터리(202)의 전력 레벨은 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 증가된다. 배터리(202)의 전력 레벨이 과도하게 크다면, 배터리(202)의 내용 연한이 영향을 받는다. 따라서, 전력 레벨(Q)이 제1 전력 레벨 임계값(Q1)보다 더 클 때, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 디스에이블되도록 제어되어, 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리(202)를 제어한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리(202)가 견인 네트워크(1)로 방전할 때, 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 50%와 같은 제2 전력 레벨 임계값(Q2)보다 더 작다면, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어하여 배터리(202)가 방전을 중지할 수 있게 한다. 본 출원의 이 실시예에서, 배터리(202)의 전력 레벨은 배터리(202)가 방전된 후에 감소되고, 전력 레벨(Q)이 제2 전력 레벨 임계값(Q2)보다 더 작을 때, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 디스에이블되도록 제어되어, 방전을 중지하도록 배터리(202)를 제어한다.
구체적으로는, 배터리(202)의 충전 전력과 방전 전력은 제한되고, 제1 컨트롤러(205)가 배터리(202)를 제어하여 충전/방전을 수행할 때, 전력 레벨 검출기(206)를 이용하여 배터리(202)의 전력 레벨(충전 상태(state of charge, SOC))가 실시간으로 검출되고, 배터리(202)가 충전/방전을 수행하도록 허용되는지 여부는 배터리(202)의 전력 레벨(Q)에 따라 판단된다.
구체적으로는, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수할 때, 제1 컨트롤러(205)는 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 80%와 같은 제1 전력 레벨 임계값(Q1)보다 더 큰지 판단한다. 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 80%보다 더 크다면, 배터리(202)의 최대 허용 충전 전력은 0으로 제한된다. 이 경우에, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 디스에이블되도록 제어되어, 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리(202)를 제어한다. 배터리(202)의 전력 레벨이 80% 이하라면, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 이네이블된 상태를 유지하고, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 충전 모드에서 동작하도록 제어되어, 제동 전기 에너지를 계속 흡수하도록 배터리(202)를 제어한다.
더 나아가, 배터리(202)가 견인 네트워크(1)로 방전할 때, 제1 컨트롤러(205)는 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 50%와 같은 제2 전력 레벨 임계값(Q2)보다 더 작은지 판단한다. 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 50%보다 더 작다면, 배터리(202)의 최대 허용 방전 전력은 0으로 제한된다. 이 경우에, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어하여, 방전을 중지하도록 배터리(202)를 제어한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 열차(2)는 기계식 제동기(207)를 포함하고, 기계식 제동기(207)는 열차(2)를 기계적으로 제동하는데 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제3 사전 설정 임계값(U3)보다 더 클 때, 제1 컨트롤러(205)는 전기 제동기(201)와 협력하여 열차(2)를 제동하기 시작되도록 기계식 제동기(207)를 제어하고, 여기에서 제3 사전 설정 임계값(U3)은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 크다. 본 출원의 이 실시예에서, 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 작거나 이 경우에 제동되는 열차의 수가 상대적으로 크다면, 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크(1)의 전압(U)은 계속 증가된다. 견인 네트워크(1)의 전압이 제3 사전 설정 임계값(U3)보다 더 클 때, 기계식 제동기(207)가 시작되어, 열차(2)에 대한 보조 제동을 수행한다.
구체적으로는, 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 제동 전기 에너지를 흡수한 후에, 견인 네트워크(1)의 전압(U)은 계속 증가되고, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 실시간으로 모니터링한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제3 사전 설정 임계값(U3)보다 더 크다면, 제1 컨트롤러(205)는 기계식 제동기(207)가 시작되도록 제어한다. 이러한 방식으로, 열차(2)가 전기적으로 제동되는 동안 보조 제동이 기계적 제동을 통해 열차(2)에 수행되어 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지를 감소시키고, 이에 의해 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 최대 정격 전압을 초과하는 것을 방지하며, 정밀하고 신속한 정차가 구현될 수 있다.
열차(2)가 5 Km/h보다 더 작은 주행 속도로 있거나 역으로 들어와서 서거나 정차될 필요가 있을 때, 기계식 제동기(207)는 열차(2)를 제동하도록 이네이블되게 유사하게 제어될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이, 열차(2)는 접촉기 검출기(208)를 더 포함하고, 접촉기 검출기(208)는 제1 컨트롤러(205)에 연결되고, 접촉기 검출기(208)는 열차의 접촉기가 연결 해제되어 있는지 검출하는데 사용되며, 접촉기가 연결 해제되어 있다고 검출된 후에, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고, 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여 배터리(202)가 열차(2)에 전력을 공급할 수 있게 하고, 제한된 전력으로 운행하도록 열차(2)를 제어한다.
구체적으로는, 접촉기 검출기(208)는 접촉기 검출기(208)가 차단 해제되어 있다고 검출할 때, 열차(2)가 비정상적인 전력 공급 상태에 있다는 것을 나타내고, 제1 컨트롤러(205)는, 열차(2)가 응급 구동 모드로 진입한다고 판단하고 응급 견인 신호를 전송하여, 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고, 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어한다. 이 경우에, 배터리(202)는 열차(2)에 전력을 공급한다. 더욱이, 제1 컨트롤러(205)는 70 KW와 같은 사전 설정 전력 임계값 이하가 되도록 배터리(202)의 방전 전력을 제어하여, 열차(2)가 제한된 전력 상태로 운행할 수 있게 한다.
따라서, 열차의 응급 구동이 배터리(202)를 이용하여 구현되어, 열차가 도중에 고장나기 때문에 발생되는 곤란한 배차 문제를 방지하고 고장난 열차가 운행 선로를 점유하는 것을 방지한다.
전술된 바와 같이, 도 11에 도시된 바와 같이, 견인 네트워크(1)의 전압 레벨이 750VDC인 예가 시용되고, 본 출원의 일 실시예에서 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용하는 정책은 구체적으로 다음과 같다:
(1) 제동 전기 에너지의 회수
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차가 제동될 때, 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1)의 전압과, 열차 내 배터리(202)의 전력 레벨과, 견인 네트워크(1) 상의 열차(2)의 수에 따라 포괄적으로 할당된다. 제동 전기 에너지가 견인 네트워크(1)로 피드백된 후에, 제동 전기 에너지는 먼저 견인 네트워크 상의 다른 열차에 의해 소비되거나 흡수되고, 제1 컨트롤러(205)는 과잉 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리(202)를 우선적으로 제어한다. 열차 내 배터리(202)가 과잉 제동 전기 에너지를 흡수할 수 없거나 제한된 흡수 용량을 가질 때, 제2 컨트롤러(301)는 과잉 제동 전기 에너지를 흡수하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어한다.
구체적으로는, 도 11에 도시된 바와 같이, 열차(2)가 제동될 때, 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 제1 전력 레벨 임계값(Q1) 이하인지 먼저 판단된다. 전력 레벨(Q)이 제1 전력 레벨 임계값(Q1) 이하이면, 배터리(202)는 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있다. 이 경우에, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 실시간으로 모니터링한다. 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 작다면, 즉 견인 네트워크(1) 상의 부하가 상대적으로 작다면, 또는 견인 네트워크(1) 상의 제동된 열차의 수가 상대적으로 크다면, 견인 네트워크(1)의 전압은 증가된다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 845V와 같은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 클 때, 열차(2)의 배터리(202)는 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다. 열차(2)의 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 계속 증가되면, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 855V와 같은 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 클 때, 제2 컨트롤러(301)는 제동 전기 에너지를 흡수하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어한다. 본 출원의 이 실시예에서, 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된 후에, 견인 네트워크(1)의 전압(U)은 감소된다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 830V와 같은 제2 사전 설정 임계값(U2) 이하일 때, 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 제어된다.
바꾸어 말하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제4 사전 설정 임계값(U4)에 도달할 때, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 제동 전기 에너지를 흡수하기 시작하도록 제어되고; 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 크고 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 작을 때, 배터리(202)는 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어되고; 그리고 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제2 사전 설정 임계값(U2)보다 더 작을 때, 제동 전기 에너지는 단지 견인 네트워크(1)로만 피드백된다.
(2) 제동 전기 에너지의 재사용
열차(2)가 시동하거나 견인 네트워크(1) 상에서 운행되는 열차의 수가 상대적으로 크다면, 견인 네트워크(1)의 전압(U)은 감소된다. 이 경우에, 견인 네트워크(1)의 전기 에너지 손실은 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)에 의해 견인 네트워크(1)로 회수된 제동 전기 에너지를 방출함으로써 보충될 수 있다. 구체적으로는, 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 제2 전력 레벨 임계값(Q2) 이상인지 먼저 판단된다. 전력 레벨(Q)이 제2 전력 레벨 임계값(Q2) 이상이면, 배터리(202)는 방전을 수행할 수 있다. 이 경우에, 제2 컨트롤러(301)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 실시간으로 모니터링한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 810V와 같은 제5 사전 설정 임계값(U5)보다 더 작을 때, 에너지 저장 전력 스테이션(3)은 방전을 수행하도록 제어된다. 더 나아가, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 모니터링하고, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제7 사전 설정 임계값(U7)보다 더 작은지 판단된다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제7 사전 설정 임계값(U7)보다 더 작다고 제1 컨트롤러(205)가 판단하면, 제2 컨트롤러(301)는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션(3)을 제어한다. 아울러, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고, 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여 열차(2)의 배터리(202)가 견인 네트워크(1)로 방전할 수 있게 한다.
또한, 견인 네트워크(1)가 전력 공급 고장을 가질 때, 배터리(202)는 방전 모드로 진입하도록 제어될 수 있어, 열차(2)의 응급 구동을 구현한다.
이러한 방식으로, 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)에 의해 흡수된 제동 전기 에너지가 소비될 수 있어, 배터리(202)와 에너지 저장 전력 스테이션(3)이 제동 전기 에너지를 계속 회수할 수 있게 하고, 이에 의해 운영 비용을 절약한다.
요약하면, 본 출원의 이 실시예에서 제안된 열차를 위한 제동 회수 시스템은, 열차가 제동될 때, 제1 컨트롤러가 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하도록 분배기 및 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하고, 견인 네트워크의 전압에 따라 배터리를 이용하여 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어한다. 견인 네트워크의 전압이 계속 증가될 때, 에너지 저장 전력 스테이션은 제동 전기 에너지를 흡수하기 위하여 재사용된다. 아울러, 에너지 저장 전력 스테이션은 추가로 견인 네트워크의 전압에 따라 견인 네트워크로 방전할 수 있어, 이에 의해 견인 네트워크의 정상적인 동작을 유지하기 위하여 견인 네트워크의 전압이 과도하게 낮은 것을 방지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차가 제동될 때, 제동 전기 에너지는 먼저 견인 네트워크로 피드백된다. 이 경우에, 견인 네트워크 상에 상대적으로 큰 수의 열차가 있다면, 피드백된 제동 전기 에너지는 다른 열차에 동등하게 되고, 따라서 견인 네트워크의 전압은 크게 증가되지 않는다. 반대로, 이 경우에 견인 네트워크 상에 상대적으로 작은 수의 열차가 있거나 이 경우에 상대적으로 큰 수의 열차가 제동되면, 견인 네트워크의 전압은 증가된다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는데 우선적으로 사용되고, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크의 전압이 계속 증가되면, 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수하는데 사용된다. 열차 내 배터리가 열차 상에 장착되기 때문에, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는데 우선적으로 사용되어, 제동 전기 에너지가 과도하게 크고 신속하게 흡수되거나 소비될 수 없고 결과적으로 견인 네트워크의 전기 기기가 타버리는 문제점을 방지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 상의 배터리와 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수하는데 사용되고, 이에 의해 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용하고, 에너지 낭비를 줄이며, 견인 네트워크 상의 부하를 감소시킨다. 아울러, 본 출원의 이 실시예는 추가로 견인 네트워크의 전압을 효율적으로 모니터링하고, 시스템 부품을 보호하고, 시스템 안전을 개선할 수 있다.
도 12는 본 출원의 일 실시예에 따른 열차의 개략적인 블록도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 열차(2)는, 전기 제동기(201), 배터리(202), 분배기(203), 양방향 DC/DC 컨버터(204) 및 제1 컨트롤러(205)를 포함한다.
분배기(203)는 견인 네트워크(1)와 전기 제동기(201)에 연결되고, 분배기(203)와 전기 제동기(201) 사이에 노드가 있다. 양방향 DC/DC 컨버터(204)의 일단은 배터리(202)에 연결되고, 양방향 DC/DC 컨버터(204)의 타단은 분배기(203)와 전기 제동기(201) 사이의 노드에 연결된다. 제1 컨트롤러(205)는 분배기(203)와 양방향 DC/DC 컨버터(204)에 연결된다. 제1 컨트롤러(205)는, 열차(2)가 제동될 때 제동 전기 에너지를 견인 네트워크(1)로 피드백하도록 분배기(203)와 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하는데 사용된다. 예를 들어, 분배기(203)가 이네이블되고 양방향 DC/DC 컨버터(204)가 디스에이블되어, 이에 의해 제동 전기 에너지를 견인 네트워크(1)로 직접 피드백한다. 더욱이, 제1 컨트롤러(205)는, 견인 네트워크(1)의 전압에 따라, 이네이블되도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하고, 충전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여, 배터리(202)가 열차의 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있게 한다.
구체적으로는, 열차(2)가 제동될 때, 견인 전동기는 전동기 동작 상태에서 발전기 동작 상태로 변환되고, 전기 제동기(201)는 제동 전기 에너지를 생성하고, 제동 전기 에너지를 견인 네트워크(1)로 피드백한다. 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 작을 때, 즉 견인 네트워크(1)에서의 부하가 상대적으로 작을 때, 또는 견인 네트워크(1)에서 제동되는 열차의 수가 상대적으로 클 때, 견인 네트워크(1)로 피드백되는 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1) 상의 열차를 운행하기 위하여 필요한 전기 에너지를 초과하여, 이에 의해 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 증가시킨다. 이 경우에, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 실시간으로 모니터링하고, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 증가될 때, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다. 유사하게, 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 클 때, 즉 견인 네트워크(1)에서의 부하가 상대적으로 클 때, 견인 네트워크(1)의 전압(U)은 감소된다. 제1 컨트롤러(205)는 방전을 수행하도록 배터리(202)를 제어하여, 견인 네트워크(1)의 전압을 증가시킨다.
열차(2)의 배터리(202)가 열차의 조명, 공조기 및 멀티미디어에 전력을 공급할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 이러한 방식으로, 제동 전기 에너지는 배터리(202)를 이용함으로써 회수되어 재사용될 수 있고, 역에서의 부하는 감소될 수 있어, 이에 의해 에너지를 절약한다.
배터리(202)가 열차(2)에 배치될 수 있고, 열차에서 생성된 제동 전기 에너지를 신속하게 흡수할 수 있다는 것이 더 주목되어야 한다. 따라서, 본 출원의 이 실시예에서, 제동 전기 에너지를 신속하게 흡수하기 위하여, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 선택되고, 이에 의해 흡수 또는 소모되지 않은 제동 전기 에너지가 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 증가시키는 것을 방지하고, 시스템 부품을 보호하고, 견인 네트워크(1) 상의 전기 기기가 손상되는 것을 방지하며, 시스템 안전을 개선한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 검출하고, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 845V와 같은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 클 때, 제1 컨트롤러(205)는 충전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있게 한다. 이 경우에, 제1 컨트롤러(205)는 충전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여, 배터리를 충전하도록 고압측에서의 직류 전류를 배터리(202)의 전압에 일치하는 직류 전류로 변환한다. 즉, 배터리(202)를 이용하여 제동 전기 에너지를 흡수한다. 본 출원의 이 실시예에서, 제1 컨트롤러(205)가 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어할 때, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 배터리(202)에 의해 제공된 직류 전류를 견인 네트워크(1)의 전압에 일치하는 직류 전류로 변환하는데 사용되어, 방전을 수행하도록, 즉 배터리(202) 내에 저장된 제동 전기 에너지를 견인 네트워크(1)로 피드백하도록 배터리(202)를 제어한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하기 시작한 후에, 견인 네트워크(1)의 전압은 감소되고, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 검출한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 830V와 같은 제2 사전 설정 임계값(U2)보다 더 작을 때, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어하여 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하고, 여기에서 제2 사전 설정 임계값(U2)은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 작다.
구체적으로는, 열차(2)가 제동될 때, 제동 전기 에너지는 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 실시간으로 모니터링한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 845V와 같은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 크면, 이 경우에 견인 네트워크(1)로 피드백되는 제동 전기 에너지가 과잉이라는 것을 나타내고, 제1 컨트롤러(205)는 충전 모드로 동작하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여, 제동 전기 에너지를 이용하여 배터리(202)를 충전한다. 이 경우에, 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 분배기(203)에 의해 견인 네트워크(1)로 피드백되고, 배터리(202)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이용하여 충전된다. 즉, 제동 전기 에너지의 일부는 배터리(202)를 이용하여 흡수된다. 그 다음, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 830V와 같은 제2 사전 설정 임계값(U2)보다 더 작으면, 견인 네트워크(1)로 피드백되는 제동 전기 에너지와 견인 네트워크(1) 상의 부하 요건이 기본적으로 균형을 이루는 것을 나타내고, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어한다. 이 경우에, 배터리(202)는 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 제어되고, 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지는 분배기(203)를 이용하여 견인 네트워크(1)로 피드백된다.
본 출원의 이 실시예에서, 제동 전기 에너지를 신속하게 흡수하기 위하여, 열차(2)의 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 선택되고, 이에 의해 소비되지 않은 제동 전기 에너지가 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 증가시키는 것을 방지하고, 견인 네트워크(1) 상의 장치가 손상되는 것을 방지한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 13에 도시된 바와 같이, 열차(2)는 전력 레벨 검출기(206)를 더 포함하고, 전력 레벨 검출기(206)는 제1 컨트롤러(205)에 연결되고, 전력 레벨 검출기(206)는 배터리(202)의 전력 레벨을 검출하는데 사용되고, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수할 때, 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 80%와 같은 제1 전력 레벨 임계값(Q1)보다 더 크다면, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어하여 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지시킬 수 있게 한다. 본 출원의 이 실시예에서, 배터리(202)의 충전 전력과 방전 전력은 제한되고, 배터리(202)의 전력 레벨은 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 증가된다. 배터리(202)의 전력 레벨이 과도하게 크다면, 배터리(202)의 내용 연한이 영향을 받는다. 따라서, 전력 레벨(Q)이 제1 전력 레벨 임계값(Q1)보다 더 클 때, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 디스에이블되도록 제어되어, 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리(202)를 제어한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리(202)가 견인 네트워크(1)로 방전할 때, 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 50%와 같은 제2 전력 레벨 임계값(Q2)보다 더 작을 때, 제1 컨트롤러(205)는 디스에이블되도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여 배터리(202)가 방전을 중지할 수 있게 한다.
구체적으로는, 배터리(202)의 충전 전력과 방전 전력은 제한되고, 제1 컨트롤러(205)가 충전/방전을 수행하도록 배터리(202)를 제어할 때, 전력 레벨 검출기(206)를 이용하여 배터리(202)의 전력 레벨(충전 상태(state of charge, SOC))이 실시간으로 검출되고, 배터리(202)가 충전/방전을 수행하도록 허용되는지 여부가 배터리(202)의 전력 레벨(Q)에 따라 판단된다.
구체적으로는, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수할 때, 제1 컨트롤러(205)는 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 80%와 같은 제1 전력 레벨 임계값(Q1)보다 더 큰지 판단한다. 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 80%보다 더 크다면, 배터리(202)의 충전 전력은 0으로 제한된다. 이 경우에, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어하여, 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리(202)를 제어한다. 배터리(202)의 전력 레벨이 80% 이하라면, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 이네이블된 상태를 유지하고, 양방향 DC/DC 컨버터(204)는 충전 모드에서 동작하도록 제어되어, 제동 전기 에너지를 계속 흡수하도록 배터리(202)를 제어한다.
더 나아가, 배터리(202)가 견인 네트워크(1)로 방전할 때, 제1 컨트롤러(205)는 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 50%와 같은 제2 전력 레벨 임계값(Q2)보다 더 작은지 판단한다. 배터리(202)의 전력 레벨(Q)이 50%보다 더 작다면, 배터리(202)의 방전 전력은 0으로 제한된다. 이 경우에, 제1 컨트롤러(205)는 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 디스에이블되도록 제어하여, 방전을 중지하도록 배터리(202)를 제어한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 14에 도시된 바와 같이, 열차(2)는 기계식 제동기(207)를 포함하고, 기계식 제동기(207)는 열차(2)를 기계적으로 제동하는데 사용된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에, 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제3 사전 설정 임계값(U3)보다 더 클 때, 제1 컨트롤러(205)는 전기 제동기(201)와 협력하여 열차(2)를 제동하기 위하여 시작되도록 기계식 제동기(207)를 제어하고, 여기에서 제3 사전 설정 임계값(U3)은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 크다. 본 출원의 이 실시예에서, 견인 네트워크(1) 상의 열차의 수가 상대적으로 작거나 이 경우에 제동되는 열차의 수가 상대적으로 크다면, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크(1)의 전압(U)은 계속 증가된다. 견인 네트워크(1)의 전압이 제3 사전 설정 임계값(U3)보다 더 클 때, 기계식 제동기(207)는 시작되도록 제어되어, 열차(2)에 대한 보조 제동을 수행한다.
구체적으로는, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에, 제1 컨트롤러(205)는 견인 네트워크(1)의 전압(U)을 실시간으로 모니터링한다. 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 제3 사전 설정 임계값(U3)보다 더 크다면, 제1 컨트롤러(205)는 시작되도록 기계식 제동기(207)를 제어한다. 이러한 방식으로, 열차(2)가 전기적으로 제동되는 동안 보조 제동이 기계적 제동을 통해 열차(2)에 수행되어 열차(2)에 의해 생성된 제동 전기 에너지를 감소시키고, 이에 의해 견인 네트워크(1)의 전압(U)이 최대 정격 전압을 초과하는 것을 방지하며, 정밀하고 신속한 정차가 구현될 수 있다.
열차(2)가 5 Km/h보다 더 작은 주행 속도로 있거나 역으로 들어와서 서거나 정차될 필요가 있을 때, 기계식 제동기(207)는 열차(2)를 제동할 수 있게 되도록 유사하게 제어될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 15에 도시된 바와 같이, 열차(2)는 접촉기 검출기(208)를 더 포함하고, 접촉기 검출기(208)는 제1 컨트롤러(205)에 연결되고, 접촉기 검출기(208)는 열차(2)의 접촉기가 연결 해제되어 있는지 검출하는데 사용되며, 접촉기가 연결 해제되어 있다고 검출된 후에, 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여, 배터리(202)가 열차(2)에 전력을 공급할 수 있게 하고, 제한된 전력으로 운행하도록 열차(2)를 제어한다.
구체적으로는, 접촉기가 연결 해제되어 있다고 접촉기 검출기(208)가 검출할 때, 열차(2)가 비정상적인 전력 공급 상태에 있다는 것, 예를 들어, 견인 네트워크(1)가 고장나서 전력이 차단되어 있다는 것을 나타내어, 제1 컨트롤러(205)는, 열차(2)가 응급 구동 모드로 진입한다고 판단하고 응급 견인 신호를 전송하여, 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 이네이블되도록 제어하고, 방전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어한다. 이 경우에, 배터리(202)는 열차(2)에 전력을 공급한다. 더욱이, 제1 컨트롤러(205)는 70KW와 같은 사전 설정 전력 임계값 이하가 되도록 배터리(202)의 방전 전력을 제어하여, 열차(2)가 제한된 전력 상태로 운행할 수 있게 한다.
따라서, 열차의 응급 구동은 배터리(202)를 이용하여 구현되어, 열차가 도중에 고장나기 때문에 발생되는 곤란한 배차 문제를 방지하고 고장난 열차가 운행 선로를 점유하는 것을 방지한다.
본 출원의 특정 실시예에 따라, 열차(2)는 스트래들 타입의 모노레일 열차일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 16에 도시된 바와 같이, 열차(2)는 대차(bogie)(20)와 차체(30)를 더 포함하고, 대차(20)는 레일 빔을 스트래들링하기에 적합하고, 차체(30)는 대차(20)에 연결되며, 레일 빔을 따라 주행하도록 대차(20)에 의해 당겨진다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 16에 도시된 바와 같이, 대차는 다음을 포함한다: 대차 프레임(21), 주행 바퀴(22), 동력 장치(23) 및 수평 바퀴(24); 대차 프레임(21)은 레일 빔을 스트래들링하기에 적합하고, 차체(30)에 연결된다; 주행 바퀴(22)는 대차 프레임(21) 상에 회동 가능하게 장착되고, 레일 빔의 상부 표면에 끼워 넣어진다; 동력 장치(230)는 대차 프레임(21) 상으로 장착되고, 주행 바퀴(22)에 구동 연결된다; 그리고, 수평 바퀴(24)는 대차 프레임(21) 상으로 장착되고 레일 빔의 측면에 끼워 넣어진다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 도 16에 도시된 바와 같이, 대차(20)는 다음을 더 포함한다: 견인 장치(25)와 지지 서스펜션 장치(26); 견인 장치(25)는 대차 프레임(21) 상으로 장착되고 차체(30)에 연결된다; 그리고, 지지 서스펜션 장치(26)는 대차 프레임(21) 상으로 장착되고 차체(30)에 연결된다.
요약하면, 본 출원의 이 실시예에 따라 제안된 열차가 제동될 때, 제1 컨트롤러가 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하도록 분배기 및 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하고, 견인 네트워크의 전압에 따라 배터리를 이용하여 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 양방향 DC/DC 컨버터를 제어한다. 아울러, 배터리 추가로 견인 네트워크의 전압에 따라 견인 네트워크로 방전할 수 있어, 이에 의해 견인 네트워크의 정상적인 동작을 유지하기 위하여 견인 네트워크의 전압이 과도하게 낮은 것을 방지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차가 제동될 때, 제동 전기 에너지는 먼저 견인 네트워크로 피드백된다. 이 경우에, 견인 네트워크 상에 상대적으로 큰 수의 열차가 있다면, 피드백된 제동 전기 에너지는 다른 열차에 동등하게 되고, 따라서 견인 네트워크의 전압은 크게 증가되지 않는다. 반대로, 이 경우에 견인 네트워크 상에 상대적으로 작은 수의 열차가 있거나 아 경우에 상대적으로 큰 수의 열차가 제동되면, 견인 네트워크의 전압은 증가된다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는데 우선적으로 사용되어, 제동 전기 에너지가 과도하게 크고 신속하게 흡수되거나 소비될 수 없고 결과적으로 견인 네트워크의 전기 기기가 타버리는 문제점을 방지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 상의 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하는데 사용되고, 이에 의해 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용하고, 에너지 낭비를 줄이며, 견인 네트워크 상의 부하를 감소시킨다. 아울러, 본 출원의 이 실시예는 추가로 견인 네트워크의 전압을 효율적으로 모니터링하고, 시스템 부품을 보호하고, 시스템 안전을 개선할 수 있다.
도 17은 본 출원의 일 실시예에 따른 열차를 위한 제동 회수 방법의 순서도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제동 회수 방법은 다음을 포함한다:
S10: 열차를 제동하고, 제동력에 따라 제동 전기 에너지를 생성하고, 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하는 단계.
S20: 견인 네트워크의 전압을 모니터링하는 단계.
S30: 견인 네트워크의 전압에 따라 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계.
S40: 견인 네트워크의 전압에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계.
구체적으로는, 열차가 제동될 때, 제동 전기 에너지가 제동력에 따라 생성되고, 제동 전기 에너지가 견인 네트워크로 피드백된다. 견인 네트워크 상의 열차의 수가 상대적으로 작을 때, 즉, 견인 네트워크 상의 부하가 상대적으로 작을 때, 또는 견인 네트워크 상에서 제동되는 열차의 수가 상대적으로 클 때, 견인 네트워크로 피드백되는 제동 전기 에너지는 견인 네트워크 상에 열차를 운행하기 위하여 필요한 전기 에너지를 초과하고, 이에 의해 견인 네트워크의 전압(U)을 증가시킨다. 견인 네트워크의 전압(U)은 실시간으로 모니터링된다. 견인 네트워크의 전압(U)이 증가될 때, 배터리는 먼저 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다. 아울러, 견인 네트워크의 전압은 계속 모니터링된다. 열차의 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된 후에 견인 네트워크의 전압(U)은 계속 증가하고, 에너지 저장 전력 스테이션은 충전을 수행하기 위하여 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다. 유사하게, 견인 네트워크 상의 열차의 수가 상대적으로 클 때, 즉 견인 네트워크 상의 부하가 상대적으로 클 때, 견인 네트워크의 전압(U)은 감소된다. 견인 네트워크의 전압(U)은 실시간으로 모니터링된다. 견인 네트워크의 전압(U)이 감소될 때, 에너지 저장 전력 스테이션은 먼저 견인 네트워크의 전압을 증가시키기 위하여 방전을 수행하도록 제어된다. 견인 네트워크의 전압(U)이 계속 감소되면, 배터리가 견인 네트워크의 전압을 증가시키기 위하여 방전을 수행하도록 제어된다.
배터리가 열차에 배치되어 제동 전기 에너지를 신속하게 흡수할 수 있고, 에너지 저장 전력 스테이션과 열차 사이의 거리가 상대적으로 크기 때문에 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수하는데 지연된다는 점이 더 주목되어야 한다. 따라서, 본 출원의 이 실시예에서, 제동 전기 에너지를 신속하게 흡수하기 위하여, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 선택되고, 이에 의해 흡수 또는 소모되지 않은 제동 전기 에너지가 견인 네트워크의 전압(U)을 증가시키는 것을 방지하고, 시스템 부품을 보호하고, 견인 네트워크 상의 전기 기기가 손상되는 것을 방지하며, 시스템 안전을 개선한다.
본 출원의 다른 특정 실시예에 따르면, 견인 네트워크 상에 단지 하나의 열차가 운행하고 있고, 즉 견인 네트워크 상의 어떠한 열차도 제동 전기 에너지를 흡수하지 않고, 열차를 제동함으로써 생성된 제동 전기 에너지가 상대적으로 크다면, 제동 전기 에너지는 주로 에너지 저장 전력 스테이션에 의해 흡수된다. 예를 들어, 먼저, 배터리가 제동 전기 에너지의 30%를 흡수하도록 제어되고, 다음으로, 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지의 70%를 흡수하도록 제어되어, 제동 전기 에너지를 회수한다.
본 출원의 또 다른 특정 실시예에 따르면, 견인 네트워크 상에 복수의 열차가 운행하고 있고, 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크의 전압(U)이 여전히 계속 증가되면, 제동되지 않은 열차의 배터리는 견인 네트워크 상의 제동되지 않은 열차를 이용하여 충전될 수 있다. 견인 네트워크 상에서 흡수되거나 소비되지 않은 제동 전기 에너지가 Q'이고 견인 네트워크 상에 N개의 열차가 있다고 가정하면, 견인 네트워크 상의 모든 열차의 배터리에 의해 흡수되는 제동 전기 에너지의 평균값은 Q'/N이다.
따라서, 본 출원의 이 실시예에서, 열차 상의 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어되어, 이에 의해 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용하고, 에너지 낭비를 절감하고, 견인 네트워크 상의 부하를 줄인다. 더욱이, 본 출원의 이 실시예는, 추가로, 견인 네트워크의 전압을 효율적으로 모니터링하고, 시스템 부품을 보호하고, 시스템 안전을 개선할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 견인 네트워크의 전압에 따라 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계는 구체적으로 다음을 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 845V와 같은 제1 사전 설정 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제1 사전 설정 임계값보다 더 크다면, 열차의 양방향 DC/DC 컨버터를 이네이블되도록 제어하고, 충전 모드로 진입하도록 양방향 DC/DC 컨버터(204)를 제어하여, 배터리(202)가 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있게 하는 단계. 이 경우에, 양방향 DC/DC 컨버터는 고압측에서의 직류 전류를 배터리의 전압에 일치하는 직류 전류로 변환하도록 제어되어, 배터리를 충전한다. 즉, 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어한다. 본 출원의 이 실시예에서, 양방향 DC/DC 컨버터가 방전 모드로 진입하도록 제어되면, 배터리에 의해 제공된 직류 전류는 견인 네트워크의 전압에 일치하는 직류 전류로 변환되어, 방전을 수행하도록, 즉 배터리에 저장된 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하도록 배터리를 제어한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된 후에, 견인 네트워크의 전압은 감소된다. 견인 네트워크의 전압에 따라 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계는 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 830V와 같은 제2 사전 설정 임계값보다 더 작은 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제2 사전 설정 임계값보다 더 작다면, 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리를 제어하는 단계 - 제2 사전 설정 임계값은 제1 사전 설정 임계값보다 더 작음.
구체적으로는, 도 18에 도시된 바와 같이, 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계는 구체적으로 다음을 포함한다:
S101: 열차를 제동하고, 제동력에 따라 제동 전기 에너지를 생성하고, 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하는 단계.
S102: 견인 네트워크의 전압(U)을 실시간으로 모니터링하는 단계.
S103: 견인 네트워크의 전압(U)이 845V와 같은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 큰지 판단하는 단계.
"예"라면, 이 경우에 견인 네트워크로 피드백된 제동 전기 에너지는 과잉이라는 것을 나타내며, S104가 수행되고; "아니오"라면, 이 경우에 견인 네트워크로 피드백된 제동 전기 에너지와 견인 네트워크 상의 부하 요건이 기본적으로 균형을 이루고 있다는 것을 나타내며, S105가 수행된다.
S104: 제동 전기 에너지의 일부를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계.
S105: 견인 네트워크의 전압(U)이 830V와 같은 제2 사전 설정 임계값(U2)보다 더 작은지 판단하는 단계.
"예"라면, S106이 수행되고; "아니오"라면, S103이 수행된다.
S106: 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리를 제어하고, 열차에 의해 생성된 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하는 단계.
본 출원의 이 실시예에서, 열차의 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 선택되어, 제동 전기 에너지를 신속하게 흡수하고, 이에 의해 소비되지 않은 제동 전기 에너지가 견인 네트워크의 전압(U)을 증가시키는 것을 방지하고, 견인 네트워크 상의 장치가 손상되는 것을 방지하다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 견인 네트워크의 전압에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계는 구체적으로 다음을 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 855V와 같은 제4 사전 설정 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제4 사전 설정 임계값보다 더 크다면 충전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계. 본 출원의 이 실시예에서, 열차의 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된 후에, 견인 네트워크 상의 열차의 수가 상대적으로 작거나 이 경우에 제동되는 열차의 수가 상대적으로 크기 때문에, 견인 네트워크의 전압은 더 계속하여 증가된다. 견인 네트워크의 전압(U)이 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 클 때, 에너지 저장 전력 스테이션은 견인 네트워크로부터의 전기 에너지를 흡수하여 충전을 수행하도록 제어되어, 이에 의해 견인 네트워크의 전압이 최대 정격 전압을 초과하는 것을 방지한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 견인 네트워크의 전압에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계는 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 810V와 같은 제5 사전 설정 임계값보다 더 작은지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제5 사전 설정 임계값보다 더 작다면 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계 - 제5 사전 설정 임계값은 제4 사전 설정 임계값보다 다 작음. 본 출원의 이 실시예에서, 견인 네트워크 상의 열차의 수가 상대적으로 크다면, 견인 네트워크의 전압은 감소된다. 이 경우에, 견인 네트워크의 전압이 가장 낮은 정격 전압보다 더 작은 것을 방지하도록, 에너지 저장 전력 스테이션은 견인 네트워크로 방전하도록 제어될 필요가 있다. 본 출원의 특정 실시예에서, 견인 네트워크 상에 복수의 에너지 저장 전력 스테이션이 있고, 전력 레벨이 높은 에너지 저장 전력 스테이션이 견인 네트워크로 방전하도록 우선적으로 선택된다. 예를 들어, 전력 레벨이 높은 에너지 저장 전력 스테이션의 방전 전력은 크고, 전력 레벨이 낮은 에너지 저장 전력 스테이션의 방전 전력은 약간 작아, 이에 의해 에너지 저장 전력 스테이션들 사이의 전력 레벨 균형을 성취한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제6 사전 설정 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제6 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 방전을 중지하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계 - 제6 사전 설정 임계값은 제5 사전 설정 임계값보다 더 큼.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제7 사전 설정 임계값보다 더 작은지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제7 사전 설정 임계값보다 더 작다면, 견인 네트워크로 방전하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하고, 동시에, 견인 네트워크로 방전하도록 배터리를 제어하는 단계 - 제7 사전 설정 임계값은 제5 사전 설정 임계값보다 더 작음. 본 실시예에서, 견인 네트워크의 전압(U)이 과도하게 작다면, 에너지 저장 전력 스테이션과 열차의 배터리 모두가 방전을 수행하도록 제어되어, 이에 의해 견인 네트워크의 전압을 증가시킨다.
구체적으로는, 도 19에 도시된 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서, 견인 네트워크의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계는 구체적으로 다음을 포함한다:
S201: 견인 네트워크의 전압(U)을 모니터링하는 단계.
S202: 견인 네트워크의 전압(U)이 855V와 같은 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 큰지 판단하는 단계.
"예"라면, 이 경우에 견인 네트워크로 피드백된 제동 전기 에너지의 많은 양은 과잉이라는 것을 나타내며, S203이 수행되고; "아니오"라면, S204가 수행된다.
S203: 충전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계.
구체적으로는, 에너지 저장 전력 스테이션을 이용한 제동 전기 에너지의 흡수는 제동 전기 에너지를 흡수하는데 있어서의 배터리의 부담을 완화시킬 수 있어, 이에 의해 견인 네트워크의 전압(U)이 견인 네트워크의 최대 정격 전압(Un)을 초과하는 것을 방지한다.
S204: 견인 네트워크의 전압(U)이 810V와 같은 제5 사전 설정 임계값(U5)보다 더 작은지 판단하는 단계.
"예"라면, S205가 수행되고; "아니오"라면, S204가 반복된다.
S205: 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계.
S206: 견인 네트워크의 전압(U)을 모니터링하는 단계.
S207: 견인 네트워크의 전압(U)이 다시 상승되는지 판단하는 단계.
S208: 견인 네트워크의 전압(U)이 830V와 같은 제6 사전 설정 임계값(U6)보다 더 큰지 판단하는 단계.
"예"라면, 이 경우에 견인 네트워크로 피드백된 제동 전기 에너지와 견인 네트워크 상의 부하가 기본적으로 균형을 이루고 있다는 것을 나타내고, S209가 수행되고; "아니오"라면 208이 반복된다.
S209: 방전을 중지하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계.
S210: 견인 네트워크의 전압(U)이 제7 사전 설정 임계값(U7)보다 더 작은지 판단하는 단계.
"예"라면, S211이 수행되고; "아니오"라면, S210이 반복된다.
S211: 견인 네트워크로 방전하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하고, 동시에, 견인 네트워크로 방전하도록 배터리를 제어하는 단계.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 견인 네트워크의 전압이 제3 사전 설정 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및 견인 네트워크의 전압이 제3 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 열차를 제동하기 위하여 전기 제동기와 협력하여 기계적으로 제동되도록 열차를 제어하는 단계 - 제3 사전 설정 임계값은 제1 사전 설정 임계값보다 더 큼. 본 출원의 이 실시예에서, 견인 네트워크 상의 열차의 수가 상대적으로 작거나 이 경우에 제동되는 열차의 수가 상대적으로 크다면, 배터리와 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수한 후에, 네트워크의 전압(U)은 계속 증가된다. 견인 네트워크의 전압이 제3 사전 설정 임계값(U3)보다 더 클 때, 열차는 기계적으로 제동되도록 제어되어, 열차에 대한 보조 제동을 수행한다.
구체적으로는, 배터리와 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수한 후에, 견인 네트워크의 전압(U)은 계속 증가된다. 견인 네트워크의 전압(U)은 실시간으로 모니터링된다. 견인 네트워크의 전압(U)이 제3 사전 설정 임계값(U3)보다 더 크다면, 열차는 기계적으로 제동되도록 제어된다. 이러한 방식으로, 열차가 전기적으로 제동되는 동안 기계적 제동을 통해 열차에 보조 제동이 수행되어 열차에 의해 생성된 제동 전기 에너지를 감소시키고, 이에 의해 견인 네트워크의 전압(U)이 최대 정격 전압을 초과하는 것을 방지하고, 정밀하고 신속한 정차가 구현될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 열차의 접촉기가 연결 해제되었는지 판단하는 단계; 및 접촉기가 연결 해제되었다고 검출되면, 열차에 전력을 공급하도록 배터리를 제어하고 제한된 전력으로 운행하도록 열차를 제어하는 단계.
구체적으로는, 접촉기가 연결 해제되었다고 검출될 때, 열차가 비정상적인 전력 공급 상태에 있다는 것을 나타내고, 열차가 응급 구동 모드로 진입한다고 판단되고, 응급 견인 신호가 전송되어, 방전을 수행하도록 배터리를 제어한다. 이 경우에, 배터리는 열차에 전력을 공급한다. 아울러, 배터리의 방전 전력은 70KW와 같은 사전 설정 전력 임계값 이하가 되도록 제어되어, 열차가 제한된 전력 상태로 운행할 수 있게 한다.
따라서, 열차의 응급 구동이 배터리를 이용하여 구현되어, 열차가 도중에 고장나기 때문에 발생되는 곤란한 배차 문제를 방지하고 또한 고장난 열차가 운행 선로를 점유하는 것을 방지한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 배터리의 전력 레벨을 검출하고, 배터리의 전력 레벨이 80%와 같은 제1 전력 레벨 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및 배터리의 전력 레벨이 제1 전력 레벨 임계값보다 더 크다면, 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리를 제어하는 단계. 본 출원의 이 실시예에서, 배터리의 충전 전력과 방전 전력은 제한되고, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 배터리의 전력 레벨은 증가된다. 배터리의 전력 레벨이 과도하게 크면, 배터리의 내용 연한이 영향을 받는다. 전력 레벨(Q)이 제1 전력 레벨 임계값(Q1)보다 더 클 때, 배터리는 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 제어된다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 열차를 위한 제동 회수 방법은 다음을 더 포함한다: 배터리의 전력 레벨을 검출하고, 배터리의 전력 레벨이 50%와 같은 제2 전력 레벨 임계값보다 더 작은지 판단하는 단계; 및 배터리의 전력 레벨이 제2 전력 레벨 임계값보다 더 작다면, 방전을 중지하도록 배터리를 제어하는 단계. 본 출원의 이 실시예에서, 배터리가 방전한 후에 배터리의 전력 레벨은 감소되고, 전력 레벨(Q)이 제2 전력 레벨 임계값(Q2)보다 더 작을 때, 배터리는 방전을 중지하도록 제어된다.
구체적으로는, 배터리의 충전 전력과 방전 전력은 도 20에 도시된 방법을 이용하여 제한된다.
S301: 열차가 응급 구동 모드에 있는지 판단하는 단계.
"예"라면, S301이 반복되고; "아니오"라면, S302가 수행된다.
S302: 배터리의 전력 레벨(Q)을 실시간으로 검출하는 단계.
S303: 배터리의 전력 레벨(Q)이 80%와 같은 제1 전력 레벨 임계값(Q1)보다 더 큰지 판단하는 단계.
"예"라면, S304가 수행되고; "아니오"라면, S305가 수행된다.
S304: 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지하도록 배터리를 제어하는 단계. 이 경우에, 배터리의 최대 허용 충전 전력은 0으로 제한된다.
S305: 배터리의 전력 레벨(Q)이 50%와 같은 제2 전력 레벨 임계값(Q2)보다 더 작은지 판단하는 단계.
"예"라면, S306이 수행되고; "아니오"라면, S307이 수행된다.
S306: 방전을 중지하도록 배터리를 제어하는 단계. 이 경우에, 배터리의 최대 허용 방전 전력은 0으로 제한된다.
S307: 종료
S303과 S304는 배터리의 충전 과정에서 수행되고, S305와 S306은 배터리의 방전 과정에서 수행된다는 것이 주목되어야 한다.
전술된 바와 같이, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에서의 제동 전기 에너지의 회수와 재사용은 구체적으로 다음과 같다:
(1) 제동 전기 에너지의 회수
S401: 열차를 제동하고, 제동력에 따라 제동 전기 에너지를 생성하고, 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하는 단계.
S402: 배터리의 전력 레벨(Q)이 제1 전력 레벨 임계값(Q1) 이하인지 판단하는 단계.
"예"라면 S403이 수행되고; "아니오"라면, S402가 반복된다.
S403: 견인 네트워크의 전압(U)을 실시간으로 모니터링하는 단계.
S404: 견인 네트워크의 전압(U)이 845V와 같은 제1 사전 설정 임계값(U1)보다 더 큰지 판단하는 단계.
"예"라면 S405가 수행되고; "아니오"라면, S406이 수행된다.
S405: 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계.
S406: 제동 전기 에너지를 흡수하지 않도록 배터리를 제어하는 단계.
S407: 견인 네트워크의 전압(U)이 855V와 같은 제4 사전 설정 임계값(U4)보다 더 큰지 판단하는 단계.
"예"라면 S408이 수행되고; "아니오"라면, S404가 수행된다.
S408: 제동 전기 에너지를 흡수하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하고, S407로 복귀하는 단계.
(2) 제동 전기 에너지의 재사용
S501: 배터리의 전력 레벨(Q)이 제2 전력 레벨 임계값(Q2) 이상인지 판단하는 단계.
"예"라면 S502가 수행되고; "아니오"라면, S501이 반복된다.
S502: 견인 네트워크의 전압(U)을 모니터링하는 단계.
S503: 견인 네트워크의 전압(U)이 810V와 같은 제5 사전 설정 임계값(U5)보다 더 작은지 판단하는 단계.
"예"라면 S504가 수행되고; "아니오"라면, S505가 수행된다.
S504: 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계.
S505: 방전을 수행하지 않도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계.
S506: 견인 네트워크의 전압(U)이 제7 사전 설정 임계값보다 더 작은지 판단하는 단계.
"예"라면 S507이 수행되고; "아니오"라면, S503이 반복된다.
S507: 견인 네트워크로 방전하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하고, 동시에, 견인 네트워크로 방전하도록 배터리를 제어하고, S506으로 복귀하는 단계.
또한, 견인 네트워크가 전력 공급 고장을 가질 때, 배터리는 방전 모드로 진입하도록 제어될 수 있어, 열차의 응급 구동을 구현한다.
이러한 방식으로, 배터리와 에너지 저장 전력 스테이션에 의해 흡수된 제동 전기 에너지가 소비될 수 있어, 배터리와 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 계속 회수할 수 있게 하여, 운영 비용을 절약할 수 있다.
요약하면, 본 출원의 이 실시예에서 제안된 열차를 위한 제동 회수 방법에 따르면, 먼저, 열차가 제동되고, 제동 전기 에너지가 제동력에 따라 생성되고, 제동 전기 에너지가 견인 네트워크로 피드백된다; 그 다음, 견인 네트워크의 전압이 모니터링되고, 배터리는 견인 네트워크의 전압에 따라 열차의 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다; 견인 네트워크의 전압은 계속 모니터링되고, 견인 네트워크의 전압이 계속 증가되는지 판단된다; 그리고, 견인 네트워크의 전압이 계속 증가된다고 판단되면, 에너지 저장 전력 스테이션은 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다. 아울러, 에너지 저장 전력 스테이션은 견인 네트워크의 전압에 따라 방전을 수행하도록 더 제어될 수 있어, 이에 의해 견인 네트워크의 전압이 과도하게 낮아지는 것을 방지하여, 견인 네트워크의 정상적인 동작을 유지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차가 제동된 후에, 제동 전기 에너지는 먼저 견인 네트워크로 피드백되고, 견인 네트워크 상의 열차의 수가 판단된다. 이 경우에, 견인 네트워크 상에 상대적으로 큰 수의 열차가 있다면, 피드백된 제동 전기 에너지는 다른 열차에 동등하게 되고, 따라서 견인 네트워크의 전압은 크게 증가되지 않는다. 반대로, 이 경우에 견인 네트워크 상에 상대적으로 작은 수의 열차가 있거나 상대적으로 큰 수의 열차가 제동되면, 견인 네트워크의 전압은 신속하게 증가된다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 제어되고, 열차 내 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수한 후에 견인 네트워크의 전압이 계속 증가되면, 에너지 저장 전력 스테이션일 제동 전기 에너지를 흡수하도록 제어된다. 열차 내 배터리가 열차 상에 장착되기 때문에, 배터리가 제동 전기 에너지를 흡수하도록 우선적으로 제어되어, 제동 전기 에너지가 과도하게 크고 신속하게 흡수되거나 소비될 수 없어 결과적으로 견인 네트워크의 전기 기기가 타버리는 문제점을 방지한다. 본 출원의 이 실시예에서, 열차 상의 배터리와 에너지 저장 전력 스테이션이 제동 전기 에너지를 흡수하는데 사용되고, 이에 의해 제동 전기 에너지를 회수하여 재사용하고, 에너지 낭비를 줄이며, 견인 네트워크 상의 부하를 감소시킨다. 아울러, 본 출원의 이 실시예는 추가로 견인 네트워크의 전압을 효율적으로 모니터링하고, 시스템 부품을 보호하고, 시스템 안전을 개선할 수 있다.
본 출원의 설명에서, "중앙", "세로", "가로", "길이", "폭", "두께", "위", "아래", "앞", "뒤" "오른쪽", "왼쪽", "수직", "수평", "상부", "하부", "내부", "외부", "시계 방향", "반시계 방향", "축 방향", "반경 방향" 및 "둘레 방향"과 같은 용어로 표시되는 방향 또는 위치 관계는 첨부된 도면에 기초하여 도시된 방향 또는 위치 관계이고, 장치 또는 요소가 특정 방향을 가져야 하거나 특정 방향으로 구성되어 동작되어야 하는 것을 나타내거나 의미하지 않고, 단순히 본 발명을 설명하고 설명을 간략하게 하기 위하여 사용된다는 것이 이해되어야 하고, 따라서, 본 출원의 한정으로서 고려되어서는 안 된다.
또한, "제1" 및 "제2"와 같은 용어는 단지 설명적 목적을 위하여만 사용되고, 상대적인 중요도를 나타내거나 암시하는 것으로 또는 표시된 기술적 특징의 수량을 암시하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 따라서, "제1" 또는 "제2"에 의해 제한되는 특징은 적어도 하나의 이러한 특징을 명시적으로 나타내거나 암시적으로 포함할 수 있다. 본 출원의 설명에서, 구체적으로 달리 제한되지 않는다면, "다수(multiple)"은 적어도 2개, 예를 들어, 2개 또는 3개를 의미한다.
본 출원에서, 명시적으로 달리 특정되거나 제한되지 않는다면, "장착된(mounted)", "연결된(connected)", "연결(connection)" 및 "고정된(fixed)"과 같은 용어들은 넓게 이해되어야 하며, 예를 들어, 달리 구체적으로 제한되지 않는다면, 고정된 연결, 탈착 가능한 연결 또는 일체화된 연결일 수 있고; 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수 있고; 직접 연결, 중간 매체를 통한 서로에 대한 간접 연결 또는 2개의 요소 내부의 연통(communication) 또는 2개의 요소의 상호 작용 관계일 수 있다. 통상의 기술자는 특정 상황에 따라 본 출원의 용어의 특정 의미를 이해할 수 있다.
본 출원에서, 명시적으로 달리 특정되거나 제한되지 않는다면, 제2 특성 "상의(on)" 또는 "하의(under)" 제1 특성은 제2 특성과 직접 접촉하는 제1 특성 또는 중간 매체를 이용하여 제2 특성과 간접 접촉하는 제1 특성일 수 있다. 아울러, 제2 특성 "상의(on)", "위의(above)" 및 "위로의(over)" 제1 특성은 제2 특성 위의 바로 위 또는 제2 특성 위로 경사진 제1 특성일 수 있거나, 단지 제1 특성의 수평 높이가 제2 특성의 수평 높이보다 더 높다는 것을 나타낸다. 제2 특성 "하의(under)", "아래의(below)" 및 "밑의(beneath)" 제1 특성은 제2 특성 바로 아래 또는 제2 특성 아래로 경사진 제1 특성일 수 있거나, 단지 제1 특성의 수평 높이가 제2 특성의 수평 높이보다 더 낮다는 것을 나타낸다.
본 명세서의 설명에서, "일 실시예", "일부 실시예", "예", "특정 예" 또는 "일부 예"의 참조 용어와 같은 기술어는, 실시예 또는 예를 참조하여 설명된 특정 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예 또는 예에 포함된다는 것을 나타내도록 의도된다. 본 명세서에서, 전술한 용어들에 대한 예시적인 설명은 반드시 동일한 실시예 또는 예를 지칭하지 않는다. 또한, 설명된 특정 특징, 구조, 재료 또는 특성은 임의의 다른 실시예 또는 예에서 적합한 방식으로 결합될 수 있다. 또한, 상충 없이, 통상의 기술자는 본 명세서에서 상이한 실시예 또는 예, 그리고 설명된 상이한 실시예 및 예의 특징들을 통합하고 결합할 수 있다.
본 출원의 실시예들이 위에서 도시되고 설명되었지만, 전술한 실시예들이 예시적이고, 본 출원에 대한 제한으로서 고려되어서는 안 된다는 것이 이해될 수 있다. 통상의 기술자는, 본 출원의 범위 내에서, 전술한 실시예에 대한 변경, 수정, 대체 및 변형을 할 수 있다.
1: 견인 네트워크, 2: 열차, 및 3: 에너지 저장 전력 스테이션;
201: 전기 제동기, 202: 배터리, 203: 분배기, 204: 양방향 DC/DC 변환기, 및 205: 제1 컨트롤러;
206: 전력 레벨 검출기, 207: 기계식 제동기, 및 208: 접촉기 검출기;
20: 대차, 및 30: 차체;
21: 대차 프레임, 22: 주행 바퀴, 23: 동력 장치, 및 24: 수평 바퀴;
25: 견인 장치, 및 26: 지지 서스펜션 장치.

Claims (20)

  1. 견인 네트워크;
    열차; 및
    에너지 저장 전력 스테이션
    을 포함하고,
    상기 열차는,
    전기 제동기;
    배터리;
    상기 전기 제동기에 연결된 분배기로서, 상기 분배기와 상기 전기 제동기 사이에 노드가 있는, 상기 분배기;
    일단이 상기 배터리에 연결되고, 타단이 상기 노드에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터; 및
    상기 분배기와 상기 양방향 DC/DC 컨버터에 연결되고, 상기 열차가 제동될 때 상기 견인 네트워크로 상기 열차의 제동 전기 에너지를 피드백하도록 상기 분배기와 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하고, 상기 견인 네트워크의 전압에 따라 상기 배터리를 이용하여 상기 열차의 상기 제동 전기 에너지를 흡수하도록 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하는데 사용되는 제1 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 에너지 저장 전력 스테이션은 상기 견인 네트워크에 연결되고, 상기 에너지 저장 전력 스테이션은 제2 컨트롤러를 포함하고, 상기 제2 컨트롤러는 상기 견인 네트워크의 전압에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 상기 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는데 사용되는,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는, 상기 견인 네트워크의 전압이 제1 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 충전 모드로 진입하도록 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리가 상기 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있게 하는데 사용되는,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는, 상기 견인 네트워크의 전압이 제2 사전 설정 임계값보다 더 작을 때, 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여, 상기 배터리가 상기 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하는데 사용되고, 상기 제2 사전 설정 임계값은 상기 제1 사전 설정 임계값보다 더 작은,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열차는,
    상기 제1 컨트롤러에 연결되고, 상기 배터리의 전력 레벨을 검출하는데 사용되는 전력 레벨 검출기
    를 더 포함하고,
    상기 배터리가 상기 제동 전기 에너지를 흡수할 때, 상기 제1 컨트롤러는 상기 배터리의 전력 레벨이 제1 전력 레벨 임계값보다 더 클 때 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여 상기 배터리가 상기 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하는데 더 사용되는,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열차는,
    상기 열차를 기계적으로 제동하는데 사용되는 기계식 제동기
    를 더 포함하는,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리가 상기 제동 전기 에너지를 흡수한 후에, 상기 제1 컨트롤러는, 상기 견인 네트워크의 전압이 제3 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 상기 기계식 제동기를 시작되도록 제어하여 상기 전기 제동기와 협력하여 상기 열차를 제동하는데 더 사용되고, 상기 제3 사전 설정 임계값은 상기 제1 사전 설정 임계값보다 더 큰,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 컨트롤러는, 상기 견인 네트워크의 전압이 제4 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 충전을 수행하도록 상기 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는데 사용되는,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 컨트롤러는, 상기 견인 네트워크의 전압이 제5 사전 설정 임계값보다 더 작을 때, 방전을 수행하도록 상기 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는데 사용되고, 상기 제5 사전 설정 임계값은 상기 제4 사전 설정 임계값보다 더 작은,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에너지 저장 전력 스테이션이 상기 견인 네트워크로 방전한 후에, 상기 제2 컨트롤러는, 상기 견인 네트워크의 전압이 제6 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 방전을 중지하도록 상기 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는데 더 사용되고, 상기 제6 사전 설정 임계값은 상기 제5 사전 설정 임계값보다 더 큰,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 견인 네트워크의 전압이 제7 사전 설정 임계값보다 더 작을 때, 상기 제2 컨트롤러는 상기 견인 네트워크로 방전하도록 상기 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하고, 동시에, 상기 제1 컨트롤러는 방전 모드로 진입하도록 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 열차의 상기 배터리가 상기 견인 네트워크로 방전할 수 있게 하고, 상기 제7 사전 설정 임계값은 상기 제5 사전 설정 임계값보다 더 작은,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배터리가 상기 견인 네트워크로 방전할 때, 상기 제1 컨트롤러는 상기 배터리의 전력 레벨이 제2 전력 레벨 임계값보다 더 작을 때 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여 상기 배터리가 방전을 중지할 수 있게 하는데 더 사용되는,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열차는,
    상기 제1 컨트롤러에 연결되고 상기 열차의 접촉기가 연결 해제되었는지 검출하는데 사용되는 접촉기 검출기
    를 더 포함하고,
    상기 제1 컨트롤러는, 상기 접촉기가 연결 해제된 후에, 상기 분배기를 디스에이블되도록 제어하고, 상기 방전 모드로 진입하도록 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리가 상기 열차에 전력을 공급하게 하고, 제한된 전력으로 운행하도록 상기 열차를 제어하는데 더 사용되는,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 에너지 저장 전력 스테이션이 있고, 상기 복수의 에너지 저장 전력 스테이션은 사전 설정된 거리에 따라 이격된,
    열차를 위한 제동 회수 시스템.
  14. 열차에 있어서,
    전기 제동기;
    배터리;
    상기 전기 제동기에 연결된 분배기로서, 상기 분배기와 상기 전기 제동기 사이에 노드가 있는, 상기 분배기;
    일단이 상기 배터리에 연결되고, 타단이 상기 노드에 연결된 양방향 DC/DC 컨버터; 및
    상기 분배기와 상기 양방향 DC/DC 컨버터에 연결되고, 상기 열차가 제동될 때 상기 견인 네트워크로 상기 열차의 제동 전기 에너지를 피드백하도록 상기 분배기와 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하고, 상기 견인 네트워크의 전압에 따라 상기 배터리를 이용하여 상기 열차의 상기 제동 전기 에너지를 흡수하도록 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하는데 사용되는 제1 컨트롤러
    를 포함하는,
    열차.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는, 상기 견인 네트워크의 전압이 제1 사전 설정 임계값보다 더 클 때, 충전 모드로 진입하도록 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리가 상기 제동 전기 에너지를 흡수할 수 있게 하는데 사용되는,
    열차.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는, 상기 견인 네트워크의 전압이 제2 사전 설정 임계값보다 더 작을 때, 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여, 상기 배터리가 상기 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하는데 더 사용되고, 상기 제2 사전 설정 임계값은 상기 제1 사전 설정 임계값보다 더 작은,
    열차.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 열차는,
    상기 제1 컨트롤러에 연결되고, 상기 배터리의 전력 레벨을 검출하는데 사용되는 전력 레벨 검출기
    를 더 포함하고,
    상기 배터리가 상기 제동 전기 에너지를 흡수할 때, 상기 제1 컨트롤러는 상기 배터리의 전력 레벨이 제1 전력 레벨 임계값보다 더 클 때 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여 상기 배터리가 상기 제동 전기 에너지를 흡수하는 것을 중지할 수 있게 하는데 더 사용되는,
    열차.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 배터리가 상기 견인 네트워크로 방전할 때, 상기 배터리의 전력 레벨이 제2 전력 레벨 임계값보다 더 작은 경우 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 디스에이블되도록 제어하여 상기 배터리가 방전을 중지할 수 있게 하는데 더 사용되는,
    열차.
  19. 열차를 위한 제동 회수 방법에 있어서,
    상기 열차를 제동하고, 제동력에 따라 제동 전기 에너지를 생성하고, 상기 제동 전기 에너지를 견인 네트워크로 피드백하는 단계;
    상기 견인 네트워크의 전압을 모니터링하는 단계;
    상기 견인 네트워크의 전압에 따라 상기 열차의 상기 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계; 및
    상기 견인 네트워크의 전압에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 에너지 저장 전력 스테이션을 제어하는 단계
    를 포함하는,
    열차를 위한 제동 회수 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 견인 네트워크의 전압에 따라 상기 열차의 상기 제동 전기 에너지를 흡수하도록 배터리를 제어하는 단계는, 구체적으로,
    상기 견인 네트워크의 전압이 제1 사전 설정 임계값보다 더 큰지 판단하는 단계; 및
    상기 견인 네트워크의 전압이 상기 제1 사전 설정 임계값보다 더 크면, 상기 제동 전기 에너지를 흡수하도록 상기 배터리를 제어하는 단계
    를 포함하는,
    열차를 위한 제동 회수 방법.
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