JP2002238107A - 電気推進車両への電力供給システム - Google Patents

電気推進車両への電力供給システム

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JP2002238107A JP2002012439A JP2002012439A JP2002238107A JP 2002238107 A JP2002238107 A JP 2002238107A JP 2002012439 A JP2002012439 A JP 2002012439A JP 2002012439 A JP2002012439 A JP 2002012439A JP 2002238107 A JP2002238107 A JP 2002238107A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が簡単で経済的な適度な電力の駅電力供
給インフラストラクチャにより、車両に搭載される自律
電力供給装置の高速充電が可能な電気推進車両への電気
エネルギ供給システムを提供する。 【解決手段】 主電源（３）に電力供給する車両（２）
に搭載された再充電可能な、自律電力供給システムと、
本線電力供給網（１０）に接続された電力供給システム
を備えた駅（１）と、車両の駅（１）停車中の自律電力
供給装置充電のため、車両が駅（１）に接近すると車両
の自律電力供給システム（６）を駅（１）の電力供給シ
ステムと電気的に接続する接続手段（５、７）とを有す
る、主電動機（３）を備える電気推進車両（２）用電力
供給システムであって、車載自律電力供給システムはス
ーパーコンデンサバッテリ（６）を含み、駅電力供給シ
ステムはエネルギー蓄積動的システム（９）を含むこと
を特徴とする電力供給システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気推進公共輸送
車両に電力を供給するためのシステムに関し、特に、路
面電車への電力供給に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本件出願人の特許出願ＦＲ−Ａｌ−２７
８２６８０は、高容量路面電車などの公共輸送車両が高
架線による直流電流電力供給を受けずに循環できるよう
にする電気推進車両への電力供給システムを開示してい
る。この種のシステムは、質量の大きなフライホイール
が設けられた電動機からなる車両に搭載される自律電力
供給システムと、フライホイールにエネルギを再充電す
る本線電力供給を備えた駅を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】レール通行車両に搭載
されるこの種のフライホイールには、車両の動的な動き
の妨げとなりうる、強いジャイロスコープトルクを減衰
させる大型のサスペンションシステムと、故障時の機械
的危険と熱的危険を制限するための保護手段とが必要と
なるという問題点がある。さらに、この種の搭載機器に
は、停車中にフライホイールを再充電するとき、駅での
本線電源に大きな負荷がかかるため、本線電力供給の過
負荷を防ぐために高出力で高コストの駅電力供給インフ
ラストラクチャが不可避である。
【０００４】したがって、本発明は、製造が簡単で経済
的な適度な電力の駅電力供給インフラストラクチャによ
り、車両に搭載される自律電力供給装置の高速充電が可
能な電気推進車両への電気エネルギ供給システムを提案
することによりこれらの問題点を解決することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、主電動機に電
力を供給するための車両に搭載され、再充電可能な自律
電力供給システムと、本線電力供給網に接続された電力
供給システムを備えた少なくとも１つの駅と、車両が駅
（１）に停車する際に自律電力供給装置を充電するため
に、車両が駅に接近すると車両の自律電力供給システム
を駅の電力供給システムと電気的に接続する接続手段と
を有し、車両に搭載される前記自律電力供給システムは
スーパーコンデンサのバッテリを含み、駅の前記電力供
給システムはエネルギー蓄積動的システムを含むことを
特徴とする主電動機を備える電気推進車両用電力供給シ
ステムを提供する。
【０００６】電力供給システムの具体的な実施例は、以
下の特徴の１つ以上を個々に、あるいは、技術的に可能
な組み合わせにより有することができる。
【０００７】前記エネルギー蓄積動的システムは、車両
が駅に近づくとき、車両の制動エネルギーを再生する、
エネルギー蓄積動的システムは、車両が駅から離れて加
速するとき、車両の自律電力供給システムにエネルギー
を供給する、接続手段は、車両が搭載するパンタグラフ
および車両とレールを介する戻り電流経路と連携する、
各駅内にある高架線からなる。
【０００８】本発明の目的、態様ならびに効果は、以下
に示す発明の一つの実施例の説明から明らかになるであ
ろう。この説明は発明を制限しない実施例によって、図
面を参照しながらおこなう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図面を読み易くするために、図面
は本発明を理解するのに必要となる要素のみを示す。
【００１０】図１は、路面電車の形体のレール通行車両
が停車する駅１を備える鉄道施設を示している。路面電
車２は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢ
Ｔ）１３に基づく電子電力回路４に接続される主電動機
３を備え、パンタグラフ５を介して高架線７から従来ど
おり電力を供給され、線路の１つのレール１１を介する
戻り電流経路を有し、しかも路面電車２に搭載された自
律電力供給システム６により自律的に電力を供給され
る。
【００１１】図２に示すように、パンタグラフ５は、整
流電子装置１２に関連し、整流電子装置１２は、高架線
７に交流電圧が与えられると、たとえば伝導を切断した
り制御することにより単極平均電流を調整し、従来の方
法で高架線７に直流電圧の電力が与えられると伝導す
る。主電動機３は可逆的である、すなわち牽引時には電
気エネルギーを吸収し、制動時には電気エネルギーを供
給する。
【００１２】自律電力供給装置は主に、２重層コンデン
サとも呼ばれ、路面電車２の構造内に分配され、高速か
つ高効率で多量の電気エネルギーを吸収、復元すること
が可能なスーパーコンデンサのバッテリ６からなる。こ
の種のスーパーコンデンサはたとえば特許本願ＷＯ９６
／１１／４８６に記載されている。自律電力供給装置６
の電圧は、車両が従来のレール軌道部分を走行するよう
に設計されている場合、約７５０ボルトか約１５００ボ
ルトの値に固定される。
【００１３】図１に示すように、駅１は、軌道上部の高
架線７のケーブルを携える天蓋を有し、高架線７は路面
電車２のパンタグラフ５と協働するように構成され、路
面電車２が駅１内に停車中に自律電力供給装置６を充電
する。高架線７は、駅１の一端から他端に数１０メート
ル延びて、パンタグラフ５が、路面電車２が駅１に接近
して、駅１から離れて減速、加速する場合、高架線７に
接続できるのが好ましい。駅１の入口端および出口端
で、高架線７の端部は駅１内の高架線７のケーブルより
わずかに高く塔８に支持されて、路面電車２が駅１に接
近し、離れるとそれぞれパンタグラフ５と係合、離脱す
るように漸進的傾斜を形成する。
【００１４】高架線７は、真空状態で磁気軸受けやもっ
と安価なセラミック軸受けなどの低摩擦軸受け内で回転
するフライホイールをロータが駆動する、たとえば非同
期発電機／電動機や永久磁石の同期電動機からなる電気
機械的フライホイール装置を備えるエネルギー蓄積動的
システム９によって電力を供給される。一実施例におい
て、フライホイールは非同期電動機と同期電動機の組み
合わせによって駆動することが可能であり、非同期電動
機は三相電流によって電力を供給されると電動機として
機能し、同期電動機は高架線７に供給する単相電流を供
給する。路面電車２に搭載されたコンデンサバッテリ６
によって直接給電されようと、駅１のエネルギー蓄積動
的システム９によってパンタグラフ５と高架線７を介し
て給電されようと主電動機３の電力回路４が同一に作動
するように、エネルギー蓄積動的システム９の出力電圧
は自律電力供給装置６の出力電圧値に近い値に固定され
る。
【００１５】エネルギー蓄積動的システム９は、駅１に
路面電車２がいないとき低電力消費で電動機のロータを
漸進的に駆動する電力配電網１０に接続される。
【００１６】ここで、路面電車電力供給システムの動作
を説明する。
【００１７】路面電車が高架線７が設けられていない領
域内の２つの駅１の間にあるとき、パンタグラフ５は降
下されるか、完全に延ばされ、主電動機３は自律電力供
給システム、特に漸進的に放電するスーパーコンデンサ
のバッテリ６によって電力回路４を介して給電される。
【００１８】路面電車２がこのような自律動作状態にあ
るとき、フライホイールに低電力消費でエネルギーを漸
進的に充電するようにそれぞれの駅１のエネルギー蓄積
動的システム９が電力供給網１０に接続される。
【００１９】路面電車２が駅１に接近すると、パンタグ
ラフ５は作動可能の高さに移動し、必要であれば駆動装
置の制御を受ける。この作動可能高さは、駅１の第１の
塔８のレベルの高架線７のケーブルの高さよりわずかに
低くなっている。
【００２０】駅１の近くでは、作動可能位置にあるパン
タグラフ５は、路面電車２の制動開始に実質的に相当す
る時点で、第１の塔８を通過した直後に、駅１の高架線
７のケーブルに接触する。制動状態では、主電動機３は
エネルギーを供給し、エネルギーはパンタグラフ５と高
架線７を介して即座に駅１のエネルギー蓄積動的システ
ム９に転送され、電力網１０にエネルギーを転送するこ
となく、発電機として機能していた電動機によりフライ
ホイールの回転速度を加速するか、あるいは従来どおり
車両に保存され、スーパーコンデンサのバッテリ６に転
送される。なお、この２つの方法を組み合わせることも
可能である。
【００２１】路面電車２が駅１内で停車して、乗客を搭
乗させ下車させると、エネルギー蓄積動的システム９と
路面電車２の間にはエネルギーの逆転送が生じ、エネル
ギーは路面電車２の自律電力供給システムに送られてス
ーパーコンデンサのバッテリ６を充電または補充する。
エネルギー蓄積動的システム９により、電力供給網１０
に過負荷を与えることなく多量のエネルギーをスーパー
コンデンサのバッテリ６に即座に転送することができ、
転送されたエネルギーはフライホイールの運動エネルギ
ーから取り出される。
【００２２】その後、路面電車２は駅１から離れ始め、
この状態で、主電動機３が高架線７から電力を供給され
て、主にはエネルギー蓄積動的システム９からエネルギ
ーを受け、程度は少ないが駅１の電力供給網１０によっ
てもエネルギーを供給される。この発車開始状態におい
て、高架線７上で利用可能なエネルギーはスーパーコン
デンサのバッテリ６内の電荷を保持するのにも利用され
る。
【００２３】路面電車２が加速して、パンタグラフ５が
高架線７の端部に到達すると、これは、有利には路面電
車が走行速度に達したことに相当するが、電力回路４は
高架線７からのエネルギー供給が中断したことを検出し
て、路面電車２が次の駅１に到着するまで自律電力供給
システム６によってエネルギーを主電動機３に供給する
よう指令する。
【００２４】この路面電車の自律作動状態において、駅
１の前回電荷を与えられていたエネルギー蓄積動的シス
テム９は次の路面電車２が来るまで電力供給網１０から
低電力で充電される。
【００２５】この種の電力供給システムは、駅では低電
力電力供給網によって路面電車の自律電力供給システム
の高速充電を可能とすることができる利点がある。
【００２６】また、路面電車が駅から離れて加速するエ
ネルギー高消費段階において高架線を介して電力供給を
維持することは、自律電力による路面電車の自律性を著
しく増大させるかスーパーコンデンサのバッテリーの全
体のサイズを縮小してコストを下げるという利点があ
り、この状態で消費されるエネルギーは主に路面電車が
走行速度を保つのに用いられる。
【００２７】また、車両構造内に配分されるように構成
されたスーパーコンデンサに基づき車両に搭載される自
律電力供給システムを利用することによって、車両の動
きを最適化して、通常レール車両に搭載されると直面す
る振動や動きに対する強い頑丈性と高い耐性を与えると
いう効果がある。
【００２８】言うまでもなく、本発明はここで説明し、
示した実施例に決して制限されず、実施例は一例として
示したにすぎない。発明の範囲を逸脱することなく、特
に種々の構成要素の構成の観点から、あるいは技術的等
価物を取り替えることによって、発明を変更することが
可能である。
【００２９】したがって、一つの変形例としては、スー
パーコンデンサのバッテリを従来のバッテリとともに作
動させて自律電力供給システムの蓄積容量を向上させる
か予備の自律システムを構成することが可能である。
【００３０】したがって、図示しない別の変形例とし
て、路面電車がそれぞれの駅に近づき離れるときに、自
律電力供給システムを駅の電力供給システムと電気的に
接続するための接続手段をレール／シューシステムから
構成することが可能である。
【００３１】したがって、別の変形例として、駅の離発
着時にガイドされ、側方レールなど一対の電力ピックア
ップ装置を有していれば、また、エネルギー蓄積動的シ
ステムから発生する周波数で、たとえば駅で作動する相
互誘導システムなどの誘導、すなわち実質的な無接触電
力供給システムを有していれば、車両を道路通行車両と
してタイヤで走行するようにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による駅と、電力供給システムを備えた
路面電車の概略透視図である。
【図２】図１の電力供給システムの電力回路の電気回路
図である。
【符号の説明】
１ 駅 ２ 路面電車 ３ 主電動機 ４ 電力回路 ５ パンタグラフ ６ スーパーコンデンサのバッテリ ７ 高架線 ８ 塔 ９ エネルギー蓄積動的システム １０ 本線電力供給網 １１ レール １２ 整流電子装置 １３ 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA15 PC02 PC03 PC06 PG01 PG04 PI02 PI11 PI12 PI14 PI16 PI29 PO06 PO07 PO12 PO13 PO16 PU08 PV07 PV09 PV23 QE12 QI04 SE06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主電動機（３）を備える電気推進車両
    （２）用電力供給システムであって、主電動機（３）に
    電力を供給するための車両（２）に搭載され、再充電可
    能な自律電力供給システムと、本線電力供給網（１０）
    に接続された電力供給システムを備えた少なくとも１つ
    の駅（１）と、車両が駅（１）に停車する際に自律電力
    供給装置を充電するために、車両が駅（１）に接近する
    と車両の自律電力供給システム（６）を駅（１）の電力
    供給システムと電気的に接続する接続手段（５、７）と
    を有し、車両に搭載される前記自律電力供給システムは
    スーパーコンデンサのバッテリ（６）を含み、駅の前記
    電力供給システムはエネルギー蓄積動的システム（９）
    を含むことを特徴とする電力供給システム。
  2. 【請求項２】 前記エネルギー蓄積動的システム（９）
    が、車両（２）が駅（１）に近づくとき、車両（２）の
    制動エネルギーを再生することを特徴とする電気推進車
    両（２）に電力を供給するための請求項１に記載のシス
    テム。
  3. 【請求項３】 前記エネルギー蓄積動的システム（９）
    が、電気推進車両（２）が駅（１）から離れて加速する
    とき、車両（２）の自律電力供給システム（６）にエネ
    ルギーを供給することを特徴とする電気推進車両（２）
    に電力を供給するための請求項１または２に記載のシス
    テム。
  4. 【請求項４】 接続手段が、車両（２）が搭載するパン
    タグラフ（５）と連携する各駅（１）内にある高架線
    （７）からなることを特徴とする電気推進車両に電力を
    供給するための請求項１ないし３のいずれか一項に記載
    のシステム。
JP2002012439A 2001-01-24 2002-01-22 電気推進車両への電力供給システム Pending JP2002238107A (ja)

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