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The Trend Analysis of Technology Development for Auxiliary Power Supply of Electric Vehicle

전동차 보조전원장치의 기술개발 동향 분석

  • Han, Young-Jae (Maglev Train Research Team, Korea Railroad Research Institute) ;
  • Jo, Jeong-Min (Maglev Train Research Team, Korea Railroad Research Institute) ;
  • Lee, Jin-Ho (Maglev Train Research Team, Korea Railroad Research Institute) ;
  • Lee, Chul-Ung (Department of Management of Technology, Korea University)
  • 한영재 (한국철도기술연구원 자기부상철도연구팀) ;
  • 조정민 (한국철도기술연구원 자기부상철도연구팀) ;
  • 이진호 (한국철도기술연구원 자기부상철도연구팀) ;
  • 이철웅 (고려대학교 기술경영학과)
  • Received : 2015.06.23
  • Accepted : 2015.11.06
  • Published : 2015.11.30

Abstract

R&D trend for Auxiliary Power Supply(APU) of electric vehicle can be well understood by analyzing patents at home and abroad. Based on this trend analysis, domestic technology development direction is proposed. To get technique trend, patents of Korea, Japan, Europe and America published until February of 2014 are analyzed by WIPS DB. First, power converter and transformer two big category are classified. Power converter can be classified into resonant DC to DC converter and resonant Half bridge inverter; transformer can be classified into high frequency transformer, ferrite transformer and matching transformer. By analyzing R&D trend of different counties, companies and years, specific technology needed to be developed and trend of technology can be accurately grasped.

전동차 보조전원장치는 차량에 취부되는 냉난방장치, 형광등, 제어장치 등에 전원을 공급하는 중요한 장치이다. 산업용과는 달리 전동차용 보조전원장치는 내진동, 내노이즈성이 우수해야 한다. 또한, 유지보수가 편리하고 경량화된 장치이어야 한다. 여기서는 전동차용 보조전원장치의 국내외 기술개발 내용과 관련 특허분석을 살펴보고, 이를 통해 국내 기술개발 방향을 제시하고자 하였다. 이를 위해 2014년 2월까지의 한국, 일본, 유럽 및 미국 출원(등록) 공개된 특허를 대상으로 WIPS DB를 이용하여 공개 및 등록된 특허를 대상으로 분석을 수행하였다. 먼저, 전력변환기와 변압기로 대분류한 후, 전력변환기는 공진형 DC/DC 컨버터, 공진형 Half bridge 인버터로 구분하였다. 변압기는 고주파 변압기, 페라이트 변압기, 매칭 변압기로 다시 중분류를 수행하였다. 새로운 전동차의 보조전원장치 기술을 성공적으로 개발하기 위해서는 기존 보조전원장치에 대해 철저한 분석이 이루어져야 한다. 이를 위해, 특허를 활용하여 전동차용 보조전원장치에 대한 기술 동향을 분석하여 기술 발전이 어떻게 이루어져왔는가를 살펴보았다. 본 연구를 통해, 향후 보조전원장치 기술 발전 추세가 어떤 식으로 전개가 진행될 것인가를 예측하였다.

Keywords

References

  1. Dmitri Vinnikov, Juhan Laugis, "An improved high-voltage IGBT-based half-bridge DC/DC converter for railway applications", The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, Vol. 30, No. 1, pp. 280-290, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1108/03321641111091566
  2. Jeong-Min Jo, Young-Jae Han, Chang-Young Lee, Jin-Ho Lee, Hyun-Seung Jeong, "Development of ultra lightweight static inverter for electrical multiple unit", Control, Automation and Systems (ICCAS), pp. 1185-1187, 2012.
  3. A.S. Noh, J.B. kim, K.H. Bae, etc., "A Study on Noise Reduction for Auxiliary Power Supply of Railway Vehicle Using IGBT", The Korean Society for Railway, pp. 280-286, 1998.
  4. Diao Lijun, Chen Jie, Lin Wenli, Liu Zhigang, "Analysis and design for reducing voltage stress in output rectifier of LFLRV SIV DC-DC converter", ISIE, pp. 177-1080, 2009. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/isie.2009.5213060
  5. Yang Chao, Tao Shenggui, Xie Weida, Zhuang Lingyun, "Research on novel development of static auxiliary system of Shanghai Metro Line 1", IPEMC, pp. 1421-1424, 2009.
  6. Ma Fujun, Luo An, Wu Chuanping, Wu Jingbing, Wang Gang, Sun Juan, Zhang Yin, "The dual-loop control strategy of railway static power regulator for V/V electric traction system", PEDG, pp. 559-564, 2010.
  7. KRRI, "SIV Technologh for Lightweight" Prevention Consulting for Intellectual Property Dispute, 2014.
  8. Jalakas, T., Vinnikov, D. and Laugis, J., "Development of 50-kW Isolated DC/DC converter with high-voltage IGBTs", Compatibility in Power Electronics (CPE 2007), Conference Publication, Gdansk, pp. 1-6, 2007.
  9. KRRI, "Lightweight Research Report of Railway System for the Green Train", 2010.
  10. Bobert L. Steigerwald, "A Comparison of Half -Bridge Resonant Converter Topologies", IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 3, No. 2, April 1988. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/63.4347
  11. Haroen, Y., Dahono, P.A. and Sutanto, J, "A new type of DC-DC converter for rolling stock auxiliary power supply", International Conference on Power Electronic Drives and Energy Systems for Industrial Growth, Conference Publication, the Perth, Vol. 1, pp. 436-40, 1998. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/pedes.1998.1330057
  12. "Performance Evaluation of An Auxiliary Power Supply System for Railways with Series Connection of IGBTs", Transactions on Industry Applications, Vol. 127, No. 3, pp. 241-24, 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.1541/ieejias.127.241
  13. Mitsubishi Electric Corporation, "Mitsubishi Electric Delivers World's First SiC Auxiliary Power Supply Systems for Railcars"