JP2002305803A - 電気車 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 架線での回生電力吸収装置を必要としない、
回生電力を電気車の中に蓄電し、加速時に、その回生電
力を使用する、エネルギー効率の良い電気車を得る。 【解決手段】 電力の貯蔵および供給を行う電気二重層
キャパシタ1と、該電気二重層キャパシタ1の貯蔵電力
が投入される双方向DC/DCコンバータ2と、前記双
方向DC/DCコンバータ2の出力電圧を入力とするイ
ンバータ3と、該インバータ3にて駆動される電動機4
とで構成される電気車において、前記電気車の回生時に
おいて、前記電動機4から発生した電力を、架線16に
戻さず前記インバータ3を介して双方向DC/DCコン
バータ2へ送り、該双方向DC/DCコンバータ2から
出力される電力を、前記電気二重層キャパシタ1に充電
し、加速走行の時は、前記電気二重層キャパシタ1に充
電された電力を、架線16から供給される電力と共に、
使用することを特徴とする電気車。
回生電力を電気車の中に蓄電し、加速時に、その回生電
力を使用する、エネルギー効率の良い電気車を得る。 【解決手段】 電力の貯蔵および供給を行う電気二重層
キャパシタ1と、該電気二重層キャパシタ1の貯蔵電力
が投入される双方向DC/DCコンバータ2と、前記双
方向DC/DCコンバータ2の出力電圧を入力とするイ
ンバータ3と、該インバータ3にて駆動される電動機4
とで構成される電気車において、前記電気車の回生時に
おいて、前記電動機4から発生した電力を、架線16に
戻さず前記インバータ3を介して双方向DC/DCコン
バータ2へ送り、該双方向DC/DCコンバータ2から
出力される電力を、前記電気二重層キャパシタ1に充電
し、加速走行の時は、前記電気二重層キャパシタ1に充
電された電力を、架線16から供給される電力と共に、
使用することを特徴とする電気車。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として電気車に
関し、直流電気車が回生運転を行うときに発生する回生
電力の吸収機能を有する電気車に関するものである。
関し、直流電気車が回生運転を行うときに発生する回生
電力の吸収機能を有する電気車に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の電気車の構成図である。
図2より、従来の電気車は、架線16と接触しているパ
ンタグラフ17から供給される架線電圧、即ち電気車電
圧は、リアクトル14を介してインバータ3に供給さ
れ、該インバータ3からの交流出力は、負荷である電動
機12に供給される。
図2より、従来の電気車は、架線16と接触しているパ
ンタグラフ17から供給される架線電圧、即ち電気車電
圧は、リアクトル14を介してインバータ3に供給さ
れ、該インバータ3からの交流出力は、負荷である電動
機12に供給される。
【0003】ここで、前記インバータ3の入力側には、
並列にコンデンサ18が接続され、該コンデンサ18と
リアクトル14とのよってLCフィルタが形成されてい
る。前記インバータ3は、トランジスタなどのスイッチ
素子により構成されている。
並列にコンデンサ18が接続され、該コンデンサ18と
リアクトル14とのよってLCフィルタが形成されてい
る。前記インバータ3は、トランジスタなどのスイッチ
素子により構成されている。
【0004】このように、従来の電気車は、架線からだ
けの電力の供給を受けて、インバータによって電動機を
回転させて走行するものであった。
けの電力の供給を受けて、インバータによって電動機を
回転させて走行するものであった。
【0005】また、走行中の電気車の運動エネルギー
を、電気エネルギーに変換して電源側に戻すことによ
り、前記電気車の速度を低下させる回生制御を使用する
ことにより、回生した電力は、他の電気車の加速に利用
される。しかし、加速中の電気車がいなければ、電気エ
ネルギーの行き先が無くなってしまう。このような場合
に備えて、所定区間にて過剰な回生電力の電圧を吸収す
るための回生電力吸収装置11が架線に接続されてい
る。
を、電気エネルギーに変換して電源側に戻すことによ
り、前記電気車の速度を低下させる回生制御を使用する
ことにより、回生した電力は、他の電気車の加速に利用
される。しかし、加速中の電気車がいなければ、電気エ
ネルギーの行き先が無くなってしまう。このような場合
に備えて、所定区間にて過剰な回生電力の電圧を吸収す
るための回生電力吸収装置11が架線に接続されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の電気車では、減
速する際に回生する電力が、他の電気車で消費させなけ
れば架線の電圧を上昇させてしまう。そこで、この上昇
電圧を検出して、回生電力吸収装置がその分を吸収消費
して過剰な高電圧が架線に印加されることを防御してい
るが、前記回生電力吸収装置が作動する時は、回生電力
は熱となって消費されるので無駄になるという問題点が
あった。
速する際に回生する電力が、他の電気車で消費させなけ
れば架線の電圧を上昇させてしまう。そこで、この上昇
電圧を検出して、回生電力吸収装置がその分を吸収消費
して過剰な高電圧が架線に印加されることを防御してい
るが、前記回生電力吸収装置が作動する時は、回生電力
は熱となって消費されるので無駄になるという問題点が
あった。
【0007】従って、本発明の目的は、架線での回生電
力吸収装置を必要としない、回生電力を電気車の中に蓄
電し、加速時に、その回生電力を使用して加速する、エ
ネルギー効率の良い電気車を提供することである。
力吸収装置を必要としない、回生電力を電気車の中に蓄
電し、加速時に、その回生電力を使用して加速する、エ
ネルギー効率の良い電気車を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による電気車は、
電力の貯蔵および供給を行う電気二重層キャパシタある
いは蓄電池と、前記電気二重層キャパシタあるいは蓄電
池への充電電力が投入される双方向DC/DCコンバー
タと、前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧を入
力とするインバータと、前記インバータにて駆動される
電動機とで構成される電気車であって、前記電気車の回
生時において、前記電動機から発生した電力を、前記イ
ンバータを介して双方向DC/DCコンバータへ送り、
該双方向DC/DCコンバータから出力される電力を、
前記電気二重層キャパシタに充電し、加速走行の時は、
前記電気二重層キャパシタに充電された電力を、架線か
ら供給される電力と共に、使用する電気車とするもので
ある。
電力の貯蔵および供給を行う電気二重層キャパシタある
いは蓄電池と、前記電気二重層キャパシタあるいは蓄電
池への充電電力が投入される双方向DC/DCコンバー
タと、前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧を入
力とするインバータと、前記インバータにて駆動される
電動機とで構成される電気車であって、前記電気車の回
生時において、前記電動機から発生した電力を、前記イ
ンバータを介して双方向DC/DCコンバータへ送り、
該双方向DC/DCコンバータから出力される電力を、
前記電気二重層キャパシタに充電し、加速走行の時は、
前記電気二重層キャパシタに充電された電力を、架線か
ら供給される電力と共に、使用する電気車とするもので
ある。
【0009】即ち、本発明は、電力の貯蔵および供給を
行う電気二重層キャパシタと、該電気二重層キャパシタ
の貯蔵電力が投入される双方向DC/DCコンバータ
と、前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧を入力
とするインバータと、該インバータにて駆動される電動
機とで構成される電気車において、前記電気車の回生時
において、前記電動機から発生した電力を、架線に戻さ
ず前記インバータを介して双方向DC/DCコンバータ
へ送り、該双方向DC/DCコンバータから出力される
電力を、前記電気二重層キャパシタに充電し、加速走行
の時は、前記電気二重層キャパシタに充電された電力
を、架線から供給される電力と共に、使用する電気車で
ある。
行う電気二重層キャパシタと、該電気二重層キャパシタ
の貯蔵電力が投入される双方向DC/DCコンバータ
と、前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧を入力
とするインバータと、該インバータにて駆動される電動
機とで構成される電気車において、前記電気車の回生時
において、前記電動機から発生した電力を、架線に戻さ
ず前記インバータを介して双方向DC/DCコンバータ
へ送り、該双方向DC/DCコンバータから出力される
電力を、前記電気二重層キャパシタに充電し、加速走行
の時は、前記電気二重層キャパシタに充電された電力
を、架線から供給される電力と共に、使用する電気車で
ある。
【0010】また、本発明は、前記電気車において、前
記電気二重層キャパシタには、複数個の電気二重層キャ
パシタを直列および並列に組み合わせて用いる場合に、
前記電気二重層キャパシタの複数個の電圧を同電圧にす
るように機能する電圧平準化装置が付与されている電気
車である。
記電気二重層キャパシタには、複数個の電気二重層キャ
パシタを直列および並列に組み合わせて用いる場合に、
前記電気二重層キャパシタの複数個の電圧を同電圧にす
るように機能する電圧平準化装置が付与されている電気
車である。
【0011】また、本発明は、前記電気車において、前
記双方向DC/DCコンバータとインバータには、制御
装置が配置されており、前記制御装置は、運転台から発
せられる起動指令、電気車の荷重信号、車輪の回転数の
信号、電動機に流れる電流の信号を用いて、所定の演算
処理を施して、インバータ周波数信号とインバータ発生
電圧信号を出力し、前記各信号を、前記双方向DC/D
Cコンバータおよび前記インバータに入力する機能を有
する電気車である。
記双方向DC/DCコンバータとインバータには、制御
装置が配置されており、前記制御装置は、運転台から発
せられる起動指令、電気車の荷重信号、車輪の回転数の
信号、電動機に流れる電流の信号を用いて、所定の演算
処理を施して、インバータ周波数信号とインバータ発生
電圧信号を出力し、前記各信号を、前記双方向DC/D
Cコンバータおよび前記インバータに入力する機能を有
する電気車である。
【0012】また、本発明は、電力の貯蔵および供給を
行う蓄電池と、該蓄電池の貯蔵電力が投入される双方向
DC/DCコンバータと、前記双方向DC/DCコンバ
ータの出力電圧を入力とするインバータと、前記インバ
ータにて駆動される電動機とで構成される電気車におい
て、前記インバータは、架線からうけた電圧も、入力と
して受け入れ、前記電動機を駆動させるものとし、前記
電気車の回生時において、前記電動機から発生した電力
を架線に戻さず、前記インバータを介して双方向DC/
DCコンバータへ送り、該双方向DC/DCコンバータ
から出力される電力を、前記蓄電池に充電し、加速走行
の時は、蓄電池に充電された電力を架線から供給される
電力と共に使用する電気車である。
行う蓄電池と、該蓄電池の貯蔵電力が投入される双方向
DC/DCコンバータと、前記双方向DC/DCコンバ
ータの出力電圧を入力とするインバータと、前記インバ
ータにて駆動される電動機とで構成される電気車におい
て、前記インバータは、架線からうけた電圧も、入力と
して受け入れ、前記電動機を駆動させるものとし、前記
電気車の回生時において、前記電動機から発生した電力
を架線に戻さず、前記インバータを介して双方向DC/
DCコンバータへ送り、該双方向DC/DCコンバータ
から出力される電力を、前記蓄電池に充電し、加速走行
の時は、蓄電池に充電された電力を架線から供給される
電力と共に使用する電気車である。
【0013】また、本発明は、前記電気車において、前
記双方向DC/DCコンバータとインバータには、制御
装置が配置されており、前記制御装置は、運転台から発
せられる起動指令、電気車の荷重信号、車輪の回転数の
信号、電動機に流れる電流の信号を用いて、所定の演算
処理を施して、インバータ周波数信号とインバータ発生
電圧信号を出力し、前記各信号を、前記双方向DC/D
Cコンバータおよび前記インバータに入力する機能を有
する電気車である。
記双方向DC/DCコンバータとインバータには、制御
装置が配置されており、前記制御装置は、運転台から発
せられる起動指令、電気車の荷重信号、車輪の回転数の
信号、電動機に流れる電流の信号を用いて、所定の演算
処理を施して、インバータ周波数信号とインバータ発生
電圧信号を出力し、前記各信号を、前記双方向DC/D
Cコンバータおよび前記インバータに入力する機能を有
する電気車である。
【0014】
【実施例】本発明の実施例による電気車について、以下
に説明する。
に説明する。
【0015】図1は、本発明の実施例による電気車の構
成図である。図1の電気車は、パンタグラフ17と、リ
アクトル14と、前記パンタグラフからの電力を入力と
するインバータ3と、前記インバータ3の主力によって
駆動される電動機4と、回生時の電力貯蔵のための構成
として、前記インバータ3からの回生電力を入力とする
双方向DC/DCコンバータ2と、該双方向DC/DC
コンバータ2からの電力を貯蔵する電気二重層キャパシ
タ1とで構成されている。
成図である。図1の電気車は、パンタグラフ17と、リ
アクトル14と、前記パンタグラフからの電力を入力と
するインバータ3と、前記インバータ3の主力によって
駆動される電動機4と、回生時の電力貯蔵のための構成
として、前記インバータ3からの回生電力を入力とする
双方向DC/DCコンバータ2と、該双方向DC/DC
コンバータ2からの電力を貯蔵する電気二重層キャパシ
タ1とで構成されている。
【0016】本電気車は、走行中の電気車の速度を低下
させる回生制御を使用することにより、回生した電力
は、架線16へは戻さず、電動機4から発生した電力を
インバータ3を介して双方向DC/DCコンバータ2へ
送り、該双方向DC/DCコンバータ2から出力される
電力を、前記電気二重層キャパシタ1に充電する動作を
する。
させる回生制御を使用することにより、回生した電力
は、架線16へは戻さず、電動機4から発生した電力を
インバータ3を介して双方向DC/DCコンバータ2へ
送り、該双方向DC/DCコンバータ2から出力される
電力を、前記電気二重層キャパシタ1に充電する動作を
する。
【0017】そして、加速走行時は、架線16から供給
される電力を使用し、インバータ3を経由して電動機4
を駆動する。また、電気二重層キャパシタ1に回生電力
が充電されているときは、架線16から供給される電力
に加えて、前記電気二重層キャパシタ1に蓄電された電
力を放電し、双方向DC/DCコンバータ2を介し、イ
ンバータ3を経由して電動機4を駆動させる働きをす
る。
される電力を使用し、インバータ3を経由して電動機4
を駆動する。また、電気二重層キャパシタ1に回生電力
が充電されているときは、架線16から供給される電力
に加えて、前記電気二重層キャパシタ1に蓄電された電
力を放電し、双方向DC/DCコンバータ2を介し、イ
ンバータ3を経由して電動機4を駆動させる働きをす
る。
【0018】このように、本電気車では、回生電力を架
線16へはもどさず、電気車内に貯蔵し、また加速走行
時には貯蔵された電力が使用されるので、エネルギーが
捨てられることなく効率良く有効に使われるので、従来
使用されていた回生電力吸収装置は、必要なくなるもの
である。
線16へはもどさず、電気車内に貯蔵し、また加速走行
時には貯蔵された電力が使用されるので、エネルギーが
捨てられることなく効率良く有効に使われるので、従来
使用されていた回生電力吸収装置は、必要なくなるもの
である。
【0019】なお、図1の例では、電気二重層キャパシ
タ1を用いたが、電気二重層キャパシタの代わりに蓄電
池を用いても、全く同様の効果が得られるものである。
タ1を用いたが、電気二重層キャパシタの代わりに蓄電
池を用いても、全く同様の効果が得られるものである。
【0020】また、図1には示していないが、本電気車
に付属設備として電圧平準化装置を電気二重層キャパシ
タ1に付加しても良い。電圧平準化装置を電気二重層キ
ャパシタ1に付加することによって、電気二重層キャパ
シタの複数個の電圧を同電位にすることが可能となり、
より効率のよい電力の貯蔵あるいは放電が可能となる。
に付属設備として電圧平準化装置を電気二重層キャパシ
タ1に付加しても良い。電圧平準化装置を電気二重層キ
ャパシタ1に付加することによって、電気二重層キャパ
シタの複数個の電圧を同電位にすることが可能となり、
より効率のよい電力の貯蔵あるいは放電が可能となる。
【0021】ここで、電圧平準化装置は、複数個の電気
二重層キャパシタを直列および並列に組み合わせて用い
る場合に、複数の電気二重層キャパシタの電圧を平準化
して、放電時、あるいは充電時の効率を向上させる機能
を持つものである。
二重層キャパシタを直列および並列に組み合わせて用い
る場合に、複数の電気二重層キャパシタの電圧を平準化
して、放電時、あるいは充電時の効率を向上させる機能
を持つものである。
【0022】また、図1には図示していないが、本電気
車に付属設備として、前記双方向DC/DCコンバータ
2とインバータ3に、制御装置を配置しても良い。前記
制御装置は、運転台から発せられる起動指令、電気車の
荷重信号、車輪の回転数の信号、電動機に流れる電流の
信号を用いて、所定の演算処理を施して、インバータ周
波数信号とインバータ発生電圧信号を出力し、前記各信
号を、前記双方向DC/DCコンバータ2および前記イ
ンバータ3に入力して、所定の目標とする制御を行わせ
ることができる。
車に付属設備として、前記双方向DC/DCコンバータ
2とインバータ3に、制御装置を配置しても良い。前記
制御装置は、運転台から発せられる起動指令、電気車の
荷重信号、車輪の回転数の信号、電動機に流れる電流の
信号を用いて、所定の演算処理を施して、インバータ周
波数信号とインバータ発生電圧信号を出力し、前記各信
号を、前記双方向DC/DCコンバータ2および前記イ
ンバータ3に入力して、所定の目標とする制御を行わせ
ることができる。
【0023】以上の実施例は、電気車として電車に関し
ての説明であるが、例えばモノレール、トロリーバス等
でも適用が可能となるものである。
ての説明であるが、例えばモノレール、トロリーバス等
でも適用が可能となるものである。
【0024】
【発明の効果】以上、本発明によれば、架線での回生電
力吸収装置を必要としない、そして回生電力を電気車の
中に蓄電し、加速時に、その回生電力を使用して加速す
る、エネルギー効率の良い電気車を提供することができ
る。
力吸収装置を必要としない、そして回生電力を電気車の
中に蓄電し、加速時に、その回生電力を使用して加速す
る、エネルギー効率の良い電気車を提供することができ
る。
【図1】本発明の実施例による電気車の構成図。
【図2】従来の電気車の構成図。
1 電気二重層キャパシタ 2 双方向DC/DCコンバータ 3 インバータ 4,12 電動機 11 回生電力吸収装置 13 軌道 14 リアクトル 16 架線 17 パンタグラフ 18 フィルタコンデンサ 19 車輪
Claims (5)
- 【請求項1】 電力の貯蔵および供給を行う電気二重層
キャパシタと、該電気二重層キャパシタの貯蔵電力が投
入される双方向DC/DCコンバータと、前記双方向D
C/DCコンバータの出力電圧を入力とするインバータ
と、該インバータにて駆動される電動機とで構成される
電気車において、前記電気車の回生時において、前記電
動機から発生した電力を、架線に戻さず前記インバータ
を介して双方向DC/DCコンバータへ送り、該双方向
DC/DCコンバータから出力される電力を、前記電気
二重層キャパシタに充電し、加速走行の時は、前記電気
二重層キャパシタに充電された電力を、架線から供給さ
れる電力と共に、使用することを特徴とする電気車。 - 【請求項2】 前記電気車において、前記電気二重層キ
ャパシタには、複数個の電気二重層キャパシタを直列お
よび並列に組み合わせて用いる場合に、前記電気二重層
キャパシタの複数個の電圧を同電圧にするように機能す
る電圧平準化装置が付与されていることを特徴とする請
求項1に記載の電気車。 - 【請求項3】 前記電気車において、前記双方向DC/
DCコンバータとインバータには、制御装置が配置され
ており、前記制御装置は、運転台から発せられる起動指
令、電気車の荷重信号、車輪の回転数の信号、電動機に
流れる電流の信号を用いて、所定の演算処理を施して、
インバータ周波数信号とインバータ発生電圧信号を出力
し、前記各信号を、前記双方向DC/DCコンバータお
よび前記インバータに入力する機能を有することを特徴
とする請求項1または2に記載の電気車。 - 【請求項4】 電力の貯蔵および供給を行う蓄電池と、
該蓄電池の貯蔵電力が投入される双方向DC/DCコン
バータと、前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧
を入力とするインバータと、前記インバータにて駆動さ
れる電動機とで構成される電気車において、前記インバ
ータは、架線からうけた電圧も、入力として受け入れ、
前記電動機を駆動させるものとし、前記電気車の回生時
において、前記電動機から発生した電力を架線に戻さ
ず、前記インバータを介して双方向DC/DCコンバー
タへ送り、該双方向DC/DCコンバータから出力され
る電力を、前記蓄電池に充電し、加速走行の時は、蓄電
池に充電された電力を架線から供給される電力と共に、
使用することを特徴とする電気車。 - 【請求項5】 前記電気車において、前記双方向DC/
DCコンバータとインバータには、制御装置が配置され
ており、前記制御装置は、運転台から発せられる起動指
令、電気車の荷重信号、車輪の回転数の信号、電動機に
流れる電流の信号を用いて、所定の演算処理を施して、
インバータ周波数信号とインバータ発生電圧信号を出力
し、前記各信号を、前記双方向DC/DCコンバータお
よび前記インバータに入力する機能を有することを特徴
とする請求項4記載の電気車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001104883A JP2002305803A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 電気車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001104883A JP2002305803A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 電気車 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002305803A true JP2002305803A (ja) | 2002-10-18 |
Family
ID=18957675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001104883A Withdrawn JP2002305803A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 電気車 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002305803A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006340561A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Railway Technical Res Inst | 回路装置 |
WO2007108115A1 (ja) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 双方向昇降圧dcdcコンバータ装置 |
JP2007274893A (ja) * | 2004-02-20 | 2007-10-18 | Railway Technical Res Inst | 回路装置及び車両運行システム |
WO2011007430A1 (ja) * | 2009-07-15 | 2011-01-20 | 三菱電機株式会社 | 電気車の推進制御装置 |
WO2011049687A1 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | Siemens Industry, Inc. | Peak demand reduction in mining haul trucks utilizing an on-board energy storage system |
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