축전지는 차량을 기동할 때나 비상시의 제어전원으로서 철도차량의 구성품 중 매우 중요한 부분이다. 현재 널리 사용되고 있는 축전지로는 연축전지와 니켈카드뮴축전지 등이 있으며 점차 소형화 경량화 되어 가고 있는 추세이다. 또한 철도차량의 전자제어기술의 발달로 인하여 필요로 하는 전기용량이 늘어나고 있다. 따라서 다양한 종류의 고효율 축전지들이 신규 노선의 차량에 검토되고 있지만 철도차량용 축전지는 안전상으로 충분히 검증이 되어야 하며 또한 관리 측면에서도 어려움이 없어야 하는 요구조건으로 인하여 실제 적용하는 데에는 많은 어려움이 있다. 본 논문에서는 현재 철도차량에 적용된 축전지 사례를 조사하고 적용을 시도 중인 축전지들의 특성을 확인하여 안전 및 성능, 관리적인 측면에서 어떠한 문제가 있는지 검토하여 향후 축전지 발전 동향에 대하여 논하고자 한다.
축전지는 차량을 기동할 때나 비상시의 제어전원으로서 철도차량의 구성품 중 매우 중요한 부분이다. 현재 널리 사용되고 있는 축전지로는 연축전지와 니켈카드뮴축전지 등이 있으며 점차 소형화 경량화 되어 가고 있는 추세이다. 또한 철도차량의 전자제어기술의 발달로 인하여 필요로 하는 전기용량이 늘어나고 있다. 따라서 다양한 종류의 고효율 축전지들이 신규 노선의 차량에 검토되고 있지만 철도차량용 축전지는 안전상으로 충분히 검증이 되어야 하며 또한 관리 측면에서도 어려움이 없어야 하는 요구조건으로 인하여 실제 적용하는 데에는 많은 어려움이 있다. 본 논문에서는 현재 철도차량에 적용된 축전지 사례를 조사하고 적용을 시도 중인 축전지들의 특성을 확인하여 안전 및 성능, 관리적인 측면에서 어떠한 문제가 있는지 검토하여 향후 축전지 발전 동향에 대하여 논하고자 한다.
A battery is an important part of the component, as a power source of the control of rolling stock at starting movement or emergency control. Now widely used batteries are Ni-Cd batteries and lead accumulators, and these are increasingly getting smaller and lighter. In addition, the electric capacit...
A battery is an important part of the component, as a power source of the control of rolling stock at starting movement or emergency control. Now widely used batteries are Ni-Cd batteries and lead accumulators, and these are increasingly getting smaller and lighter. In addition, the electric capacity required is increasing, due to the development of electronic control technology of rolling stock. Therefore, various kinds of high-efficiency battery are considered for the new routes' rolling stock, but rolling stock's batteries should be fully tested to prove safety and also have no difficulty in terms of management, so because of the requirement, it is difficult to be in practical application. In this paper, we will survey cases of applying battery to rolling stock and then we will review whether there is any problem about safety and performance, management to discuss future trend of batteries.
A battery is an important part of the component, as a power source of the control of rolling stock at starting movement or emergency control. Now widely used batteries are Ni-Cd batteries and lead accumulators, and these are increasingly getting smaller and lighter. In addition, the electric capacity required is increasing, due to the development of electronic control technology of rolling stock. Therefore, various kinds of high-efficiency battery are considered for the new routes' rolling stock, but rolling stock's batteries should be fully tested to prove safety and also have no difficulty in terms of management, so because of the requirement, it is difficult to be in practical application. In this paper, we will survey cases of applying battery to rolling stock and then we will review whether there is any problem about safety and performance, management to discuss future trend of batteries.
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문제 정의
현재까지는 어느 정도 성능과 신뢰성이 확보된 니켈카드뮴 축전지가 주로 사용되고 있으나 철도 차량의 많은 부분이 전기,전자화가 이루어지면서 동일한 조건에서 더 높은 효율성과 경량화된 축전지가 요구되고 있다. 현재 어떤 종류의 축전지가 사용되고 있는지 알아보고 적용 가능한 축전 지들의 종류와 특성에 대하여 비교 분석하여 향후 철도차량 축전지 설계시 도움이 되고자 한다.
제안 방법
현재 철도차량용으로 가장 많이 사용되고 있는 니켈카드뮴 축전지를 기준으로 니켈-수소, 리튬철 인산염 축전지에 대하여 비교 분석해 보았다.
현재 철도챠량에 적용 검토 중인 여러 신규 축전지 중에서 다른 분야에서 기 적용되어 사용되고 있는 축전지들과 니켈카드뮴 축전지의 사양을 비교하였다.
성능/효과
1)정격용량은 100AH를 기준용량으로 1시간율로 방전할 때에 니켈-카드뮴의 효율이 약간 높은 것으로 분석된다. (니켈-수소 축전지는 순간 과방전 시 전류 손실이 많은 것으로 알려져 있음.
니켈-수소 축전지는 니켈-카드뮴 대비하여 크기는 2/3, 중량은 1/2 수준으로서 외형적으로는 장점이 있으나, 방전성능 면에서는 니켈-카드뮴 축전지가 조금 우수한 것으로 검토 되었다. 그러나, 과충전에 의한 폭발과 성능 저하의 위험성이 내포되어 있으며, 이을 보완하기 위해 니켈-카드늄 축전지에 비해 니켈-수소 축전지는 별도의 BMS라는 장비가 필요로 한다.
후속연구
현 시점에서는 니켈-수소 축전지 등의 신규 축전지를 철도차량에 적용하기에는 아직 관련근거 및 시험규격이 미흡하며, 기술적인 면에서도 충분한 검증이 이루어지지 않은 것으로 판단이 되지만 제도적인 개선 및 계속적인 시험으로 성능 및 신뢰성, 유지보수성 등을 예상할 수 있는 근거가 마련되어 다양한 축전지들이 철도차량에 적용되기를 기대한다.
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