JP2004364412A

JP2004364412A - 車両用補助電源装置およびそれを用いた電気車

Info

Publication number: JP2004364412A
Application number: JP2003159852A
Authority: JP
Inventors: Shiroji Yamamoto; 城二山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】本発明の目的は、小形化することができ、更に冗長性を確保することが出来る補助電源装置を提供することである。
【解決手段】架線電力を変換する複数の補助電源用インバータと、前記補助電源装置内に配置され、前記複数の補助電源用インバータを制御する制御装置と、前記補助電源装置内に配置され、前記複数の補助電源用インバータ間に設けられた延長給電用接触器とを有し、前記複数の補助電源用インバータのうちの一台が故障した際に、正常な補助電源用インバータが、前記故障した補助電源用インバータの負荷を負担することを特徴とする車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【従来の技術】
一般的に空調装置や照明機器の電源である補助電源装置は、冗長性の観点から鉄道車両１編成に２台搭載され、一方の補助電源装置が故障した場合には負荷を軽減させた上で、他方の補助電源装置が故障した側の負荷まで負担するような方式とする。
従来の車両用補助電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図５は、従来の車両用補助電源装置の搭載例である。尚、同一の機器でも個体を区別する必要がある場合には、Ａ，Ｂ等の符号を追記し、説明する。
図５に示した従来の鉄道車両は、電動機に繋がる動輪１，電動機が接続されない遊輪２，ＶＶＶＦインバータ装置３，補助電源装置（ＳＩＶ）４，延長給電用接触器箱（ＣＨＣＴＴ）５，架線から電力を受け取るパンタグラフ６，空調装置７から構成されている。
このように構成された鉄道車両は、２Ｍ１Ｔ（２両のＭｏｔｏｒｃａｒと１両のＴｒａｉｌｅｒｃａｒ）の１編成に２台の補助電源装置４を搭載している。２台の補助電源装置４は電動機を駆動するためのインバータ装置３と共に、先頭車両及び最後尾車両に搭載されている。延長給電用接触器箱５は、中間車両に搭載されている。
【０００２】
このように構成された鉄道車両において、架線電力は、架線からパンタグラフ６を介してインバータ装置３及び補助電源装置４に共給される。補助電源装置４は、パンタグラフ６を介して架線から供給された架線電力を変換し、空調装置７や照明機器（図示しない）に電力を供給する。インバータ装置３は、パンタグラフ６を介して架線から供給された架線電力を変換し、電動機等（図示しない）に電力を供給する。
このように構成された鉄道車両において、一方の補助電源装置４Ａが故障した場合には、負荷を軽減させた上で延長給電用接触器箱５を動作させ他方の補助電源装置４Ｂが故障した側の負荷まで負担する。
このように構成された鉄道車両は、一方の補助電源装置４Ａに故障が生じても他方の補助電源装置４Ｂから各機器へ電力を供給することが出来るので、空調が全て止まったり、照明が消えてしまったりする可能性を低減することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−７４６０１号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先頭車両及び最後尾車両にＶＶＶＦインバータ装置３および補助電源装置４を搭載するため、車両のサイズによっては艤装が困難となってしまう。
上述した問題を解決するために、鉄道車両１編成に対して、補助電源装置４を１台搭載する方法も考えられるが、補助電源装置４が鉄道車両１編成に対して１台しか搭載されていないので、冗長性が確保できないため鉄道システムとしては完成度の低いシステムとなってしまう。そこで、鉄道車両１編成に対して補助電源装置１台しか搭載しなくても装置としての冗長性を向上させる方法として、特許文献１に示すように、補助電源装置４が故障した場合に主電源装置であるインバータ３を補助電源として駆動させる方法が考えられる。しかし、インバータ３を補助電源装置４として駆動させるためには、主電源装置として駆動させるための制御装置の他に、補助電源装置として駆動させるための制御装置を車両内に設置しなくてはならず、結果として装置自体が複雑化し、小形化することが難しくなる。
そこで、本発明の目的は、小形化することができ、更に冗長性を確保することが出来る補助電源装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、車両に設けられ、架線電力を変換する一台の補助電源装置と、前記補助電源装置内に配置された複数の補助電源用インバータと、前記補助電源装置内に配置され前記複数の補助電源用インバータを制御する制御装置と、前記補助電源装置内に配置され前記複数の補助電源用インバータ間に設けられた延長給電用接触器とを有し、前記複数の補助電源用インバータのうちの一台が故障した場合には、前記延長給電用接触器を作動させ、前記故障した補助電源用インバータが負担していた負荷と正常な補助電源用インバータを電気的に接続し、前記正常な補助電源用インバータが、前記故障した補助電源用インバータの負荷を負担することにより達成できる。
上記課題は、車両に設けられ、架線電力を変換する一台の補助電源装置と、前記補助電源装置内に配置された２台の補助電源用インバータと、前記補助電源装置内に配置され前記２台の補助電源用インバータを制御する制御装置と、前記補助電源装置内に配置され前記２台の補助電源用インバータ間に設けられた延長給電用接触器とを有し、一方の補助電源用インバータが故障した際に、電用接触器を作動させ、前記一方の補助電源用インバータが負担していた負荷と他方の補助電源用インバータを電気的に接続し、前記他方の補助電源用インバータが、前記一方の補助電源用インバータの負荷を負担することにより達成できる。
【０００５】
上記課題は、車両に設けられ、架線電力を変換する補助電源装置と、前記補助電源装置内に配置された複数の補助電源用インバータを有し、前記複数の補助電源用インバータのうちの一台が故障した場合には、正常な補助電源用インバータが、前記故障した補助電源用インバータの負荷を負担することにより達成できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の補助電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の補助電源装置の搭載例である。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の補助電源装置の内部構成図である。尚、図５及び図６に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第１の実施形態の補助電源装置を搭載した鉄道車両は、
電動機に繋がる動輪１，電動機が接続されない遊輪２，ＶＶＶＦインバータ装置３，延長給電用接触器箱（ＣＨＣＴＴ）５，架線から電力を受け取るパンタグラフ６，空調装置７，補助電源装置８から構成されている。
このように構成された鉄道車両において、補助電源装置８の箱内に２台のインバータ８ａ及びインバータ８ｂが内蔵されている。尚インバータ８ａ及びインバータ８ｂは各々別々の箱として分けても構わない。
このように構成された補助電源装置は、主回路開閉器箱９，補助電源インバータ装置箱１０から構成されている（図２参照）。主回路開閉器箱９の入力側には、主回路開閉器１１Ａとヒューズ１２Ａの直列回路と主回路開閉器１１Ｂとヒューズ１２Ｂの直列回路が並列接続されている。補助電源インバータ装置箱１０には、補助電源用インバータ１３Ａと負荷接触器１４Ａから成る直列回路と、補助電源用インバータ１３Ｂと負荷接触器１４Ｂから成る直列回路が設けられている。補助電源用インバータ１３Ａと負荷接触器１４Ａから成る直列回路の入力側は、主回路開閉器箱９のヒューズ１２Ａと接続される。補助電源用インバータ１３Ｂと負荷接触器１４Ｂから成る直列回路の入力側は、主回路開閉器箱９のヒューズ１２Ｂと接続される。補助電源用インバータ１３Ａと負荷接触器１４Ａから成る直列回路の出力側と補助電源用インバータ１３Ｂと負荷接触器１４Ｂから成る直列回路の出力側は、延長給電用接触器１５を介して接続される。制御装置１６は、補助電源用インバータ１３Ａ及び補助電源用インバータ１３Ｂと接続される。
【０００７】
パンタグラフ６及び母線遮断器１７を介して供給された架線電力は、主回路開閉器１１，ヒューズ１２を介して補助電源用インバータ１３に供給される。補助電源用インバータ１３は、制御装置１６により出力を制御され、接触器１４を介して、車両に設けられた空調装置７や照明機器に電力を供給する。
このように構成された補助電源装置は、主回路開閉器１１が各々の補助電源用インバータ１３に独立に用意されているため、２台のＳＩＶ各々を別々に開放できるという利点がある。
このように構成された補助電源装置は、制御装置１６が、同一ユニットに収納されているため、２台のインバータの動作状態を高速で同時認識および制御をする上で有利に働き、たとえば２台のインバータの同期運転を行うことなどにも有利に働く。
このように構成された補助電源装置において、一方の補助電源用インバータ１３Ａが故障した場合には、予め負荷を低減させた後に、延長給電用接触器１５を閉じる。延長給電用接触器１５を閉じた後、補助電源用インバータ１３Ｂが故障した補助電源用インバータ１３Ａの負荷を負担する。
このように構成された鉄道車両において、先頭車両と最後尾車両にパンタグラフを設置しているので、走行中に先頭車両のパンタグラフ１０Ａに離線（瞬間的にパンタグラフと架線とが離れること）が発生しても補助電源装置１３には継続的に電力が供給されるようにしている。
【０００８】
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の補助電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図３は、本発明に基づく第２の実施の形態の補助電源装置の内部構成図である。尚、図１及び図５及び図６に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第１の実施形態の補助電源装置を搭載した鉄道車両は、
電動機に繋がる動輪１，電動機が接続されない遊輪２，ＶＶＶＦインバータ装置３，延長給電用接触器箱（ＣＨＣＴＴ）５，架線から電力を受け取るパンタグラフ６，空調装置７，補助電源装置８から構成されている。
本発明に基づく第２の実施形態の補助電源装置は、主回路開閉器箱９内に、１つの主回路開閉器１１を設け、この主回路開閉器１１に、ヒューズ１２Ａおよび１２Ｂを接続する方式にしている。
このように構成された補助電源装置は、２台の補助電源用インバータ１３を１台の主回路開閉器１１で開閉するため、片方のインバータの電源を切り忘れるという事故は起こらない。
このように構成された補助電源装置において、一方の補助電源用インバータ１３Ａが故障した場合には、予め負荷を低減させた後に、延長給電用接触器１５を閉じる。延長給電用接触器１５を閉じた後、補助電源用インバータ１３Ｂが故障した補助電源用インバータ１３Ａの負荷を負担する。
【０００９】
（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の補助電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図４は、本発明に基づく第３の実施の形態の補助電源装置の内部構成図である。尚、図１及び図２に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第１の実施形態の補助電源装置を搭載した鉄道車両は、
電動機に繋がる動輪１，電動機が接続されない遊輪２，ＶＶＶＦインバータ装置３，延長給電用接触器箱（ＣＨＣＴＴ）５，架線から電力を受け取るパンタグラフ６，空調装置７，補助電源装置８から構成されている。
本発明に基づく第３の実施の形態の補助電源装置において、主回路開閉器箱９に設けられた２つの主回路開閉器が連動している。そのため、片方の主回路開閉器１１Ａを開いた場合、他方の主回路開閉器１１Ｂも開く。
このように構成された補助電源装置は、２台の補助電源用インバータ１３が連動しているため、片方のインバータの電源を切り忘れるという事故は起こらない。
このように構成された補助電源装置において、一方の補助電源用インバータ１３Ａが故障した場合には、予め負荷を低減させた後に、延長給電用接触器１５を閉じる。延長給電用接触器１５を閉じた後、補助電源用インバータ１３Ｂが故障した補助電源用インバータ１３Ａの負荷を負担する。
【００１０】
【発明の効果】
本発明により、小形化することができ、更に冗長性を確保することが出来る補助電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の補助電源装置の搭載例である。
【図２】本発明に基づく第１の実施の形態の補助電源装置の内部構成である。
【図３】本発明に基づく第２の実施の形態の補助電源装置の内部構成である。
【図４】本発明に基づく第３の実施の形態の補助電源装置の内部構成である。
【図５】従来の車両用補助電源装置の搭載例である。
【図６】従来の車両用補助電源装置の搭載例である。
【符号の説明】
１・・・動輪
２・・・遊輪
３・・・ＶＶＶＦインバータ装置
４・・・補助電源装置
５・・・延長給電用接触器箱
６・・・パンタグラフ
７・・・空調装置
８・・・補助電源装置
９・・・主回路開閉器箱
１０・・・補助電源装置箱
１１・・・主回路開閉器
１２・・・ヒューズ
１３・・・ＳＩＶ
１４・・・負荷接触器
１５・・・延長給電用接触器
１６・・・制御装置
１７・・・母線遮断器

Claims

車両に設けられ、架線電力を変換する一台の補助電源装置と、
前記補助電源装置内に配置された複数の補助電源用インバータと、
前記補助電源装置内に配置され前記複数の補助電源用インバータを制御する制御装置と
前記補助電源装置内に配置され前記複数の補助電源用インバータ間に設けられた延長給電用接触器とを有し、
前記複数の補助電源用インバータのうちの一台が故障した場合には、前記延長給電用接触器を作動させ、前記故障した補助電源用インバータが負担していた負荷と正常な補助電源用インバータを電気的に接続し、前記正常な補助電源用インバータが、前記故障した補助電源用インバータの負荷を負担することを、
特徴とする車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車。
車両に設けられ、架線電力を変換する一台の補助電源装置と、
前記補助電源装置内に配置された２台の補助電源用インバータと、
前記補助電源装置内に配置され前記２台の補助電源用インバータを制御する制御装置と
前記補助電源装置内に配置され前記２台の補助電源用インバータ間に設けられた延長給電用接触器とを有し、
一方の補助電源用インバータが故障した際に、電用接触器を作動させ、前記一方の補助電源用インバータが負担していた負荷と他方の補助電源用インバータを電気的に接続し、前記他方の補助電源用インバータが、前記一方の補助電源用インバータの負荷を負担することを、
特徴とする車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車。
車両に設けられ、架線電力を変換する補助電源装置と、
前記補助電源装置内に配置された複数の補助電源用インバータを有し、
前記複数の補助電源用インバータのうちの一台が故障した場合には、正常な補助電源用インバータが、前記故障した補助電源用インバータの負荷を負担することを、
特徴とする車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車。
前記請求項１及び請求項２記載の車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車において、
前記制御装置は、一台で、前記複数の補助電源用インバータを制御するための制御機能を共有することを、
特徴とする車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車。
前記請求項１及び請求項２記載の車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車において、
前記制御装置は、前記複数の補助電源用インバータの動作状態を常に同時に把握していることを、
特徴とする車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車。
前記請求項１乃至請求項３記載の車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車において、
前記補助電源装置への電力供給を制御する開閉器とを、
有することを特徴とする車両用補助電源装置及びそれを用いた電気車。