전기차의 전력 회생

전기차의 전력 회생에 대하여

 

1. 서론

전력 회생이란 차량이 가지고 있는 운동 에너지를 이용하여 전기차의 주전동기를 발전기로 사용하고 발전기에 의해 발생된 전력을 전차선에 반환함으로써 전력을 유효하게 절감하는 효과를 말한다.

 

2. 전력 회생의 특징

일반적으로 회생 전력은 구동 전동기를 타여식 발전기로 동작시켜 발전기에 부하 전류가 흐르면 전기차 축으로 역회전력이 발생하며 이 토크가 차륜의 브레이크가 된다.

또한, 유기 전압이 가선 전압보다 수[%] 높아졌을 때 회생 회로를 가선과 접속하며 회생 브레이크는 유기 전압이 전차선 전압보다 높지 않으면 사용이 불가능하다. 전력 회생률은 선로의 상황, 열차 중량, 속도 등에 따라 다르지만 보통 30[%] 정도이다.

 

3. 회생 전력 흡수 장치

1) 개요

회생 전력은 다른 역행차에 흡수되는 기회가 많지만 열차 운행 횟수가 적은 시간대에는 회생 전력은 어디에도 흡수되지 않아 전차선의 전압을 상승시켜 회생 차량의 회생 실효로 이어진다. 이 잉여 회생 전력을 흡수라기 위하여, 전력 반환을 생각하지 않을 때는 저항으로 회생 전력을 흡수하는 방법과 회생 인버터 장치에 의해 교류측에 전력을 반환하여 에너지 절약에 도움을 주는 방법이 있다.

2) 회생 전력 흡수 장치의 종류

(1) 회생 인버터 장치

지하철에서는 부대용 전력의 부하가 많으므로 회생 전력을 교류측에 반환함 으로써 차량의 회생 실효를 방지하고 전력을 절감하는 장치가 회생 인버터 장치이다.

차량이 주행할 때는 정류기에서 전력이 공급된다. 차량이 회생을 시작하면 차량 자체가 발전기로 되어 전원 공급원이 되고, 전압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 전력이 이동되어 회생 인버터에 의해 교류측에 반환된다.

 

(2) 저항식 회생 전력 흡수 장치

차량의 회생으로 잉여가 생겨 전차선 전압이 일정치 이상이 되면 사이리스 터 초퍼에 의해 저항기를 투입하여 그 잉여 회생 전력을 흡수하고 열에너지 로서 공기에 방출한다.

 

(3) 플라이 휠 전차선 전력 축세 장치

플라이 휠은 직류 전동 발전기를 결합한 것으로, 회생 전력을 회전 에너지로 변환하여 보존하고 부하가 증가할 때 전력으로서 공급한다.

4. 결론

직류 전기차에는 유기 전압이 전차선 전압보다 높지 않으면 회생 브레이크를 사용 할 수 없고 속도 범위가 한정되었으나, 최근에는 초퍼 제어 등에 의해 폭 넓은 범위에서 회생 브레이크를 사용할 수 있게 되었다.

한편, 교류 전기차에는 사이리스터 위상 제어 등에 의해 고속에서 저속까지 넓은 범위에서의 회생 브레이크가 실용화되고 있다.