JP2006340464A - Electric rolling stock - Google Patents

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Toshihiko Takauchi
俊彦 高内
Kazuaki Yuki
和明 結城
Yosuke Nakazawa
洋介 中沢
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric rolling stock for maintaining a performance, the reliability and the efficiency of a system, and reducing a size, a weight and a cost of an apparatus. <P>SOLUTION: The electric rolling stock is provided with a fuel cell 1, a LC filter 5, a DC/DC converter 9, a VVVF inverter 12, a motor 30, an energy storing element 17 connected between the DC/DC converter 9 and the VVVF inverter 12, a DC/DC converter 916 for controlling charging and discharging operations. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池を備えた電気車に関する。   The present invention relates to an electric vehicle equipped with a fuel cell.

燃料電池によりモータを駆動し走行する車両は、自動車・バスをはじめ各種開発がなされており、今後、電車など更なる大容量の分野への応用が期待される。燃料電池によりモータを駆動する車両の開発において、今後は性能及び信頼性に加えて高効率化と低コスト化が重視されると予想される。また、燃料電池をエネルギー源とする車両の駆動システムへの適用を想定すると、ブレーキ時の回生エネルギーを蓄積するための、エネルギー蓄積要素、並びに、充放電を制御するエネルギー制御装置が必要となる。エネルギー蓄積要素としては、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）やリチウムイオウ電池など２次電池の利用が考えられる。
この燃料電池を搭載した車両システムを、鉄道車両向けに応用する場合、架線等の外部からの電力供給との併用や、ＳＩＶ（補助電源システム)の存在等のため、システム全体の構成は自動車やバスに比べ複雑なものとなる（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００３−１３４６０４号公報。 特開２０００−２３２７０３号公報。 Vehicles that run by driving a motor with a fuel cell have been developed in various ways, including automobiles and buses, and are expected to be applied to higher capacity fields such as trains in the future. In the development of a vehicle in which a motor is driven by a fuel cell, it is expected that higher efficiency and lower cost will be emphasized in addition to performance and reliability. Further, assuming application to a vehicle drive system using a fuel cell as an energy source, an energy storage element for storing regenerative energy during braking and an energy control device for controlling charge / discharge are required. As an energy storage element, use of a secondary battery such as an electric double layer capacitor (EDLC) or a lithium-sulfur battery can be considered.
When a vehicle system equipped with this fuel cell is applied to a railway vehicle, it is used together with an external power supply such as an overhead wire, or there is an SIV (auxiliary power supply system). This is more complicated than a bus (for example, see Patent Documents 1 and 2).
JP2003-134604A. JP 2000-232703.

上述した技術であると、システムの信頼性、効率を保ちながらシステム（機器）の小型化と低コスト化が重要となってくる。システム全体の効率化と低コスト化のためには、この主回路システムの構成をより合理的なものとし、またより効率的に動作可能よう制御する課題がある。   With the above-described technology, it is important to reduce the size and cost of the system (equipment) while maintaining the reliability and efficiency of the system. In order to improve the efficiency and cost of the entire system, there is a problem of making the configuration of the main circuit system more rational and controlling it to operate more efficiently.

以上の点を鑑み本発明の目的は、システムの性能及び信頼性、効率を保ちながら、装置の小型軽量化と低コスト化を実現することが可能な電気車を提供することである。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide an electric vehicle capable of realizing a reduction in size and weight and a reduction in cost while maintaining performance, reliability, and efficiency of a system.

前記目的達成するために、本願発明の一態様によれば、燃料電池と、前記燃料電池から出力される直流電流が入力されるＬＣフィルタと、前記ＬＣフィルタから出力される直流電流を変換する第１のコンバータと、前記第１のコンバータから出力される直流電流を交流電流に変換するインバータと、前記インバータから出力される交流電流により駆動されるモータと、前記第１のコンバータと前記インバータとの間に接続されたエネルギー蓄積要素及び充放電を制御するための第２のコンバータと、を具備することを特徴とする電気車が提供される。このため、システムの性能及び信頼性、効率を保ちながら、装置の小型軽量化と低コスト化を実現することができる。   To achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a fuel cell, an LC filter to which a direct current output from the fuel cell is input, and a direct current output from the LC filter are converted. 1 converter, an inverter for converting a direct current output from the first converter into an alternating current, a motor driven by the alternating current output from the inverter, the first converter and the inverter There is provided an electric vehicle comprising: an energy storage element connected between the second converter and a second converter for controlling charge and discharge. For this reason, it is possible to reduce the size and weight of the apparatus and reduce the cost while maintaining the performance, reliability, and efficiency of the system.

本発明によれば、システムの性能及び信頼性、効率を保ちながら、装置の小型軽量化と低コスト化を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size and weight of the apparatus and reduce the cost while maintaining the performance, reliability, and efficiency of the system.

以下図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気車を示した外観図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is an external view showing an electric vehicle according to a first embodiment of the present invention.

図１に示すように、電気車１０は、架線２１からパンタグラフ２４を介して電気を取り込む。また、燃料電池、蓄電手段等を含む電気車制御装置２０からの電力も利用する。   As shown in FIG. 1, the electric vehicle 10 takes in electricity from the overhead line 21 through the pantograph 24. Moreover, the electric power from the electric vehicle control apparatus 20 including a fuel cell, a power storage means and the like is also used.

図２は、電気車１０の主回路の構成を示したブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the main circuit of the electric vehicle 10.

電気車１０の主回路は、燃料電池１の出力端に、ＬＣフィルタ５が接続される。このＬＣフィルタ５には、第１のコンバータとしてＤＣ／ＤＣコンバータ９が接続される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ９のモータ側、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ９とモータ３０との間にＳＩＶ(補助電源システム)２０が接続される。また、またＤＣ／ＤＣコンバータ９の燃料電池側、すなわち、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ９との間に充放電を制御する第２のコンバータであるＤＣ／ＤＣコンバータ１６が接続され、このＤＣ／ＤＣコンバータ１６にはエネルギー蓄積要素１７が接続されている。   The main circuit of the electric vehicle 10 is connected to the LC filter 5 at the output end of the fuel cell 1. A DC / DC converter 9 is connected to the LC filter 5 as a first converter. A SIV (auxiliary power supply system) 20 is connected to the motor side of the DC / DC converter 9, that is, between the DC / DC converter 9 and the motor 30. In addition, a DC / DC converter 16, which is a second converter for controlling charging / discharging, is connected to the fuel cell side of the DC / DC converter 9, that is, between the fuel cell 1 and the DC / DC converter 9. An energy storage element 17 is connected to the / DC converter 16.

また、燃料電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ９との間にＳＩＶ２０が接続されているが、電力の開閉手段１９を介して接続されている。   Further, the SIV 20 is connected between the fuel cell 1 and the DC / DC converter 9, but is connected via a power switching means 19.

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ９とモータ３０との間にＤＣ／ＤＣコンバータ１６が接続されているが、電力の開閉手段２９を介して接続されている。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ９とモータ３０との間にも電力の開閉手段１１を備えている。   The DC / DC converter 16 is connected between the DC / DC converter 9 and the motor 30, but is connected via a power switching means 29. Further, a power switching means 11 is also provided between the DC / DC converter 9 and the motor 30.

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６とエネルギー蓄積要素１７との間にも電力の開閉手段１８を備えている。   Further, a power switching means 18 is also provided between the DC / DC converter 16 and the energy storage element 17.

そして、ＳＩＶ２０は、変圧器２１を介して負荷２２と接続されている。   The SIV 20 is connected to the load 22 via the transformer 21.

ＬＣフィルタ５は、燃料電池１と開閉手段２を介して接続されている（第１の経路）フィルタリアクトル３と、燃料電池１と開閉手段２を介さずに接続されている（第２の経路）フィルタキャパシタ４とを備えている。   The LC filter 5 is connected to the filter reactor 3 that is connected to the fuel cell 1 via the opening / closing means 2 (first route), and is connected to the fuel cell 1 without going through the opening / closing means 2 (second route). ) Filter capacitor 4.

ＬＣフィルタ５の第１の経路の出力（フィルタリアクトル３からの出力）は、開閉手段１９を介してＳＩＶ２０が備える半導体スイッチに接続されている。一方、ＬＣフィルタ５の第２の経路の出力（フィルタキャパシタ４からの出力）は、ＳＩＶ２０が備える半導体スイッチに接続されている。   The output of the first path of the LC filter 5 (the output from the filter reactor 3) is connected to the semiconductor switch provided in the SIV 20 via the opening / closing means 19. On the other hand, the output of the second path of the LC filter 5 (the output from the filter capacitor 4) is connected to a semiconductor switch provided in the SIV 20.

また、ＬＣフィルタ５の第１の経路の出力（フィルタリアクトル３からの出力）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９が備えるリアクトル６を介して半導体スイッチ７、８に接続されている。一方、ＬＣフィルタ５の第２の経路の出力（フィルタキャパシタ４からの出力）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９が備える半導体スイッチ８に接続されている。   The output of the first path of the LC filter 5 (the output from the filter reactor 3) is connected to the semiconductor switches 7 and 8 via the reactor 6 provided in the DC / DC converter 9. On the other hand, the output of the second path of the LC filter 5 (output from the filter capacitor 4) is connected to a semiconductor switch 8 provided in the DC / DC converter 9.

ＤＣ／ＤＣコンバータ９の第１の経路の出力（半導体スイッチ７からの出力）と、第２の経路の出力（半導体スイッチ８からの出力）とは、キャパシタ１０で並列に接続されている。また、第１の経路の出力（半導体スイッチ７からの出力）は、開閉手段１１を介してＶＶＶＦインバータ１２が備える半導体スイッチ１２に接続され、第２の経路の出力（半導体スイッチ８からの出力）は、ＶＶＶＦインバータ１２が備える半導体スイッチ１２に接続されている。   The output of the first path (output from the semiconductor switch 7) of the DC / DC converter 9 and the output of the second path (output from the semiconductor switch 8) are connected in parallel by the capacitor 10. The output of the first path (output from the semiconductor switch 7) is connected to the semiconductor switch 12 included in the VVVF inverter 12 via the opening / closing means 11, and the output of the second path (output from the semiconductor switch 8). Are connected to the semiconductor switch 12 included in the VVVF inverter 12.

ＤＣ／ＤＣコンバータ９の第１の経路の出力（半導体スイッチ７からの出力）は、開閉手段２９を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１６が備える半導体スイッチ１３、リアクトル１４に接続されており、さらに、開閉手段１８を介してエネルギー蓄積要素１７の正極側に接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の第２の経路の出力（半導体スイッチ８からの出力）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が備える半導体スイッチ１５、リアクトル１４に接続されている。さらに、開閉手段１８を介してエネルギー蓄積要素１７の負極側に接続されている。   The output of the first path of the DC / DC converter 9 (the output from the semiconductor switch 7) is connected to the semiconductor switch 13 and the reactor 14 included in the DC / DC converter 16 through the opening / closing means 29, and is further opened and closed. It is connected to the positive side of the energy storage element 17 via means 18. The output of the second path of the DC / DC converter 9 (output from the semiconductor switch 8) is connected to the semiconductor switch 15 and the reactor 14 provided in the DC / DC converter 16. Further, the energy storage element 17 is connected to the negative electrode side via the opening / closing means 18.

以上のような構成とすることにより、ＬＣフィルタ５が燃料電池1出力端における電圧及び電流のりプルを低減するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ９のスイッチング周波数を低く設定することが可能となる。また、電気車等で用いられる大容量の燃料電池を用いたシステムでは、スイッチング素子のスイッチング損失が大きく、スイッチング周波数を高くできないが、ＬＣフィルタを備えることで、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子の周波数を下げて用いることが可能で、機器の小型化、あるいは、大容量化システムへの適用が可能となる。   With the configuration as described above, the LC filter 5 reduces the voltage and current drag at the output terminal of the fuel cell 1, so that the switching frequency of the DC / DC converter 9 can be set low. Further, in a system using a large capacity fuel cell used in an electric vehicle or the like, the switching loss of the switching element is large and the switching frequency cannot be increased. However, by providing an LC filter, the frequency of the switching element of the DC / DC converter Therefore, it is possible to reduce the size of the device or apply it to a large capacity system.

さらに、ＳＩＶ(補助電源システム)２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ９より燃料電池側に接続されることにより、燃料電池１からＳＩＶ２０への電力供給において、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介さず、損失が低減し、効率が向上する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の動作異常や故障によって、動作停止した場合においても、燃料電池１からＳＩＶ２０への電力供給が可能であり、システムの信頼性が向上する。   Furthermore, the SIV (auxiliary power supply system) 20 is connected to the fuel cell side from the DC / DC converter 9 so that the power supply from the fuel cell 1 to the SIV 20 does not go through the DC / DC converter 9 and the loss is reduced. And efficiency is improved. In addition, even when the operation is stopped due to an abnormal operation or failure of the DC / DC converter 9, power can be supplied from the fuel cell 1 to the SIV 20, and the reliability of the system is improved.

また、燃料電池１を開放する開閉手段を有することによって、エネルギー蓄積要素１７の電力、あるいは、モータ３０からの回生電力のいずれか一方、または両方から、ＳＩＶ２０への電力供給が可能となる。燃料電池１の故障時においても、燃料電池１を開放してＳＩＶ(補助電源システム)２０を動作させることが可能となり、システム全体の信頼性が向上する。   In addition, by providing the opening / closing means for opening the fuel cell 1, it is possible to supply power to the SIV 20 from either or both of the electric power of the energy storage element 17 and the regenerative electric power from the motor 30. Even when the fuel cell 1 fails, the fuel cell 1 can be opened and the SIV (auxiliary power supply system) 20 can be operated, and the reliability of the entire system is improved.

（第２実施形態）
以下図面を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。 (Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図３は、本発明の第２実施形態に係る電気車を示した外観図である。なお、第１実施形態と同様の構成は同符号を付し、詳細な説明を上述に譲る。   FIG. 3 is an external view showing an electric vehicle according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment, and detailed description is given to the above-mentioned.

第２実施形態の第１実施形態との相違点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の変わりにダイオード２３を用いている点である。   The difference of the second embodiment from the first embodiment is that a diode 23 is used instead of the DC / DC converter 9.

本実施形態における基本的な電力フローは、燃料電池１での発電電力をＶＶＶＦインバータへ供給するものである。ＶＶＶＦインバータで出力される電力と、前記燃料電池１からの供給電力との差分は、エネルギー蓄積要素から供給される。以上のように、電力フローの観点では、ＤＣ/ＤＣコンバータ９をダイオード２３に置き換えることが可能である。   The basic power flow in this embodiment is to supply the power generated by the fuel cell 1 to the VVVF inverter. The difference between the power output from the VVVF inverter and the power supplied from the fuel cell 1 is supplied from an energy storage element. As described above, the DC / DC converter 9 can be replaced with the diode 23 from the viewpoint of power flow.

このような構成とすることにより、第１実施形態で示したようにＤＣ／ＤＣコンバータ９を用いた場合、スイッチング動作を行うことから、リカバリーの早い高速ダイオードが用いられる。本実施形態では、スイッチング動作を行わないことから、高速スイッチング性の不要な電力用ダイオードを適用できる。一般に、電力用ダイオードは、高速ダイオードに比べ、定常的な通電損失が小さい。よって、高効率なシステムが構築可能で、システムの小型・軽量化を図ることができる。   With such a configuration, when the DC / DC converter 9 is used as shown in the first embodiment, a switching operation is performed, and thus a high-speed diode with quick recovery is used. In this embodiment, since no switching operation is performed, a power diode that does not require high-speed switching performance can be applied. In general, the power diode has a smaller steady current loss than the high-speed diode. Therefore, a highly efficient system can be constructed, and the system can be reduced in size and weight.

なお、ＶＶＶＦインバータの入力電圧は、高域で高い電圧を印加する方が高い出力が得られる。従来のシステムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ９がこの高い直流電圧を作り出す役割を担っていた。本実施形態においても、このような必要性がある場合、エネルギー蓄積要素に付随するＤＣ／ＤＣコンバータ１６が直流電圧を制御すればよい。   The input voltage of the VVVF inverter is higher when a high voltage is applied in a high frequency range. In the conventional system, the DC / DC converter 9 plays a role of generating this high DC voltage. Also in this embodiment, when there is such a need, the DC / DC converter 16 associated with the energy storage element may control the DC voltage.

（第３実施形態）
以下図面を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図４は、本発明の第３実施形態に係る電気車を示した外観図である。なお、第１実施形態と同様の構成は同符号を付し、詳細な説明を上述に譲る。   FIG. 4 is an external view showing an electric vehicle according to a third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment, and detailed description is given to the above-mentioned.

第３実施形態の第１実施形態との相違点は、主回路システムが燃料電池１とＬＣフィルタ５の間に外部の電力源（パンタグラフ２４から取り込む電力）を有することである。   The difference of the third embodiment from the first embodiment is that the main circuit system has an external power source (power taken from the pantograph 24) between the fuel cell 1 and the LC filter 5.

第３実施形態では、燃料電池１によって電力供給し、駆動用モータ３０を駆動する電気車において、外部から電力給電も可能である。なお、外部電源とは、架線システム、あるいは、エネルギー蓄積要素へのエネルギー補充を想定する充電設備等が考えられる。さらに、他の構成としては、電気車が一つの車両内に構成され、複数の車両によって、一つの編成を構成するような場合、編成内で、電力融通が可能であるように、構成することも想定される（つまり、自車両から見て、他車両が外部電源）。このような、外部電源との接続点を燃料電池１とＬＣフィルタ５の間にして、燃料電池からの電力供給を行う場合、外部電源を開閉装置によって切り離し、逆に、外部からの電力供給を行う場合、燃料電池を切り離すように構成する。   In the third embodiment, electric power can be supplied from the outside in an electric vehicle that is powered by the fuel cell 1 and drives the drive motor 30. Note that the external power source may be an overhead line system or a charging facility that assumes energy replenishment to the energy storage element. Furthermore, as another configuration, when an electric vehicle is configured in one vehicle and a single knitting is formed by a plurality of vehicles, it is configured so that power can be accommodated in the knitting. (That is, another vehicle is an external power source when viewed from the host vehicle). When power is supplied from the fuel cell with the connection point with the external power source between the fuel cell 1 and the LC filter 5, the external power source is disconnected by the switching device, and conversely, the external power supply is performed. If so, the fuel cell is configured to be disconnected.

このような構成とすることにより、外部電源との接続において、ＬＣフィルタ５を共有することが可能となる。外部電源との接続において、電圧の安定化、あるいは、逆に、自身から外部へと不要な高調波を流出することを抑制するため、フィルタ回路が必要となる。これを燃料電池への接続用と共有することで、主回路システムの構成の簡単化が可能で、システムの効率化と低コスト化が実現される。   With this configuration, the LC filter 5 can be shared in connection with an external power source. In connection with an external power source, a filter circuit is required to stabilize the voltage or, conversely, to prevent an unnecessary harmonic from flowing out from itself to the outside. By sharing this with the connection to the fuel cell, the configuration of the main circuit system can be simplified, and the efficiency and cost reduction of the system can be realized.

さらに、ＳＩＶ２０がＤＣ／ＤＣコンバータ９の燃料電池側に接続されている場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を双方向の電力融通が可能な変換器とすることで、燃料電池１の故障時においても、エネルギー蓄積要素１７の電力とモータ３０からの回生電力のいずれか一方、または両方をＳＩＶ(補助電源システム)２０に供給することが可能となり、システム全体の信頼性が向上する。   Further, when the SIV 20 is connected to the fuel cell side of the DC / DC converter 9, by making the DC / DC converter 9 a converter capable of bidirectional power interchange, even when the fuel cell 1 fails, Either or both of the electric power of the energy storage element 17 and the regenerative electric power from the motor 30 can be supplied to the SIV (auxiliary power supply system) 20, and the reliability of the entire system is improved.

（第４実施形態）
以下図面を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。 (Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図５は、本発明の第４実施形態に係る電気車を示した外観図である。なお、第３実施形態と同様の構成は同符号を付し、詳細な説明を上述に譲る。   FIG. 5 is an external view showing an electric vehicle according to a fourth embodiment of the present invention. In addition, the same structure as 3rd Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and gives detailed description to the above-mentioned.

第４実施形態の第３実施形態との相違点は、主回路システムがインバータ１２の直流端において外部の電力源と接続する点である。   The difference of the fourth embodiment from the third embodiment is that the main circuit system is connected to an external power source at the DC end of the inverter 12.

第３実施形態では、外部電源との接続をＬＣフィルタ５の入力端としている。この場合、燃料電池１と外部電源との併用はできなくなる。本実施形態では、外部電源を直接、インバータ１２の直流端にて行うことで、燃料電池１との併用したエネルギー供給が可能となる。このため、燃料電池１が故障した場合にも、インバータ１２の動作を停止することなく、運転継続が可能となり、システムの信頼が向上する。   In the third embodiment, connection with an external power source is used as the input terminal of the LC filter 5. In this case, the fuel cell 1 and the external power source cannot be used together. In the present embodiment, by supplying the external power source directly at the DC terminal of the inverter 12, energy supply combined with the fuel cell 1 can be performed. For this reason, even if the fuel cell 1 fails, the operation can be continued without stopping the operation of the inverter 12, and the reliability of the system is improved.

また、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第１実施形態に係る電気車制御装置を備えたで電気車を示した外観図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The external view which showed the electric vehicle provided with the electric vehicle control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る電気車の主回路の構成を示したブロック図。The block diagram which showed the structure of the main circuit of the electric vehicle which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る電気車の主回路の構成を示したブロック図。The block diagram which showed the structure of the main circuit of the electric vehicle which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る電気車の主回路の構成を示したブロック図。The block diagram which showed the structure of the main circuit of the electric vehicle which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る電気車の主回路の構成を示したブロック図。The block diagram which showed the structure of the main circuit of the electric vehicle which concerns on 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・燃料電池、３・・・フィルタリアクトル、４・・・フィルタリキャパシタ、５・・・ＬＣフィルタ、６、２８・・・リアクトル、７、８、１３、１５・・・半導体スイッチ、９、１６・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２・・・ＶＶＶＦインバータ、１７・・・エネルギー蓄積要素、２、１１、１８、１９、２９・・・開閉手段、２０・・・ＳＩＶ、２１・・・変圧器、２２・・・負荷、２３・・・ダイオード、２４・・・パンタグラフ、２５・・・車輪、３０・・・モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 3 ... Filter reactor, 4 ... Filter capacitor, 5 ... LC filter, 6, 28 ... Reactor, 7, 8, 13, 15 ... Semiconductor switch, 9 16 ... DC / DC converter, 12 ... VVVF inverter, 17 ... energy storage element, 2, 11, 18, 19, 29 ... opening / closing means, 20 ... SIV, 21 ... Transformer, 22 ... Load, 23 ... Diode, 24 ... Pantograph, 25 ... Wheel, 30 ... Motor

Claims (10)

燃料電池と、
前記燃料電池から出力される直流電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタから出力される直流電流を変換する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータから出力される直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記インバータから出力される交流電流により駆動されるモータと、
前記第１のコンバータと前記インバータとの間に接続された及び充放電を制御するための第２のコンバータと、
前記第２のコンバータに接続されたエネルギー蓄積要素と、
を具備することを特徴とする電気車。 A fuel cell;
An LC filter to which a direct current output from the fuel cell is input;
A first converter for converting a direct current output from the LC filter;
An inverter that converts a direct current output from the first converter into an alternating current;
A motor driven by an alternating current output from the inverter;
A second converter connected between the first converter and the inverter and for controlling charge and discharge;
An energy storage element connected to the second converter;
An electric vehicle comprising: 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される直流電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタから出力される直流電流を変換する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータから出力される直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記インバータから出力される交流電流により駆動されるモータと、
前記ＬＣフィルタと前記第１のコンバータとの間に接続された補助電源システムと、
前記第１のコンバータと前記インバータとの間に接続された及び充放電を制御するための第２のコンバータと、
前記第２のコンバータに接続されたエネルギー蓄積要素と、
を具備することを特徴とする電気車。 A fuel cell;
An LC filter to which a direct current output from the fuel cell is input;
A first converter for converting a direct current output from the LC filter;
An inverter that converts a direct current output from the first converter into an alternating current;
A motor driven by an alternating current output from the inverter;
An auxiliary power system connected between the LC filter and the first converter;
A second converter connected between the first converter and the inverter and for controlling charge and discharge;
An energy storage element connected to the second converter;
An electric vehicle comprising: 請求項１または２に記載の電気車において、
前記燃料電池の電力を開放する開閉手段をさらに具備し、
前記開閉手段による前記燃料電池の電力の開放時には、前記エネルギー蓄積要素からの電力及び／又は前記モータからの回生電力を使用して、前記補助電源システムに電力を供給することを特徴とする電気車。 The electric vehicle according to claim 1 or 2,
Further comprising an opening / closing means for opening the power of the fuel cell,
An electric vehicle that supplies electric power to the auxiliary power supply system using electric power from the energy storage element and / or regenerative electric power from the motor when the electric power of the fuel cell is released by the opening / closing means. . 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気車において、
前記第１のコンバータは、前記燃料電池と前記エネルギー蓄積要素または前記モータとの電力の変換を行うことを特徴とする電気車。 The electric vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The first converter converts electric power between the fuel cell and the energy storage element or the motor. 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される直流電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタから出力される直流電流を変換するダイオードと、
前記ダイオードから出力される直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記インバータから出力される交流電流により駆動されるモータと、
前記ダイオードと前記インバータとの間に接続されたエネルギー蓄積要素及び充放電を制御するためのコンバータと、
を具備することを特徴とする電気車。 A fuel cell;
An LC filter to which a direct current output from the fuel cell is input;
A diode for converting a direct current output from the LC filter;
An inverter that converts a direct current output from the diode into an alternating current;
A motor driven by an alternating current output from the inverter;
An energy storage element connected between the diode and the inverter and a converter for controlling charge and discharge;
An electric vehicle comprising: 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される直流電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタから出力される直流電流を変換するダイオードと、
前記ダイオードから出力される直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記インバータから出力される交流電流により駆動されるモータと、
前記ＬＣフィルタと前記ダイオードとの間に接続された補助電源システムと、
前記ダイオードと前記インバータとの間に接続された充放電を制御するためのコンバータと、
前記コンバータに接続されたエネルギー蓄積要素と、
を具備することを特徴とする電気車。 A fuel cell;
An LC filter to which a direct current output from the fuel cell is input;
A diode for converting a direct current output from the LC filter;
An inverter that converts a direct current output from the diode into an alternating current;
A motor driven by an alternating current output from the inverter;
An auxiliary power system connected between the LC filter and the diode;
A converter for controlling charge / discharge connected between the diode and the inverter;
An energy storage element connected to the converter;
An electric vehicle comprising: 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される直流電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタから出力される直流電流を変換する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータから出力される直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記インバータから出力される交流電流により駆動されるモータと、
前記ＬＣフィルタと前記第１のコンバータとの間に接続された補助電源システムと、
前記第１のコンバータと前記インバータとの間に接続された充放電を制御するための第２のコンバータと、
前記第２のコンバータに接続されたエネルギー蓄積要素と、
前記燃料電池と前記ＬＣフィルタとの間に接続された開閉手段と、
を具備することを特徴とする電気車。 A fuel cell;
An LC filter to which a direct current output from the fuel cell is input;
A first converter for converting a direct current output from the LC filter;
An inverter that converts a direct current output from the first converter into an alternating current;
A motor driven by an alternating current output from the inverter;
An auxiliary power system connected between the LC filter and the first converter;
A second converter for controlling charge / discharge connected between the first converter and the inverter;
An energy storage element connected to the second converter;
Opening and closing means connected between the fuel cell and the LC filter;
An electric vehicle comprising: 請求項７に記載の電気車において、
前記開閉手段は、外部電力源に接続していることを特徴とする電気車。 The electric vehicle according to claim 7,
The electric vehicle characterized in that the opening / closing means is connected to an external power source. 請求項１、２、５〜７に記載の電気車において、
前記ＬＣフィルタは、直列リアクトル及び並列キャパシタを備えることを特徴とする電気車。 In the electric vehicle according to claim 1, 2, 5-7,
The LC filter includes a series reactor and a parallel capacitor. 燃料電池と、
前記燃料電池から出力される直流電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタから出力される直流電流を変換する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータから出力される直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記インバータから出力される交流電流により駆動されるモータと、
前記ＬＣフィルタと前記第１のコンバータとの間に接続された補助電源システムと、
前記第１のコンバータと前記インバータとの間に接続された充放電を制御するための第２のコンバータと、
前記第２のコンバータに接続されたエネルギー蓄積要素と、
前記第１のコンバータと前記インバータとの間に接続され、かつ外部電力源に接続された開閉手段と、
を具備することを特徴とする電気車。 A fuel cell;
An LC filter to which a direct current output from the fuel cell is input;
A first converter for converting a direct current output from the LC filter;
An inverter that converts a direct current output from the first converter into an alternating current;
A motor driven by an alternating current output from the inverter;
An auxiliary power system connected between the LC filter and the first converter;
A second converter for controlling charge / discharge connected between the first converter and the inverter;
An energy storage element connected to the second converter;
Open / close means connected between the first converter and the inverter and connected to an external power source;
An electric vehicle comprising:
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