JP2009161122A - Railroad vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鉄道車両に関し、詳しくは、車内への新鮮気導入、車内から車外への排気、を伴い、車内を所定の温度範囲に空調する換気空調システムを備えた鉄道車両にするものである。 The present invention relates to a railway vehicle, and more particularly, to a railway vehicle including a ventilation air-conditioning system that air-conditions the interior of the vehicle to a predetermined temperature range, with introduction of fresh air into the vehicle and exhaust from the interior of the vehicle to the outside of the vehicle.
鉄道車両は図7に示すように車内aへの新鮮気導入、車内aから車外bへの排気、を伴い、車内aを所定の温度範囲に空調機fにて空調する換気空調システムcを備え、車両設計上の必要排気量を確保して運行している。特に、特急車両や新幹線車両のような気密性の高い車両dでは、前記排気は所定の排気口eを通じ設定通りの換気量を新鮮空気導入量と排気量とが専用の吸気ファンや排気ファンなどによって満足できるようにされている。 As shown in FIG. 7, the railway vehicle is equipped with a ventilation air conditioning system c that air-conditions the interior a within a predetermined temperature range by an air conditioner f, with the introduction of fresh air into the interior a and exhaust from the interior a to the exterior b. The vehicle has been operated with the required displacement for vehicle design. In particular, in a highly airtight vehicle d such as a limited express vehicle or a Shinkansen vehicle, the exhaust is set to a predetermined amount of ventilation through a predetermined exhaust port e. To be satisfied.
一方、床が車輪よりも低い低床車も既に知られ(例えば、特許文献1参照。)、何らかの空調も行われている。
ところで、現在の低床車は路面用車両であり、小型軽量化に、加え、回生電力の回収などの省エネ、架線からの給電により走行するいわゆる架線走行に対して、架線が設けられず蓄電による電力により自走できるようにする架線レス区間への対応が特に望まれる。本発明者はこれに応えるべく蓄電装置の実用に向け種々に実験および検討を重ねる中、蓄電装置の充放電が不安定であることを経験し、温度の不安定が原因であることを知見した。 By the way, the current low-floor vehicle is a road surface vehicle. In addition to the reduction in size and weight, energy saving such as recovery of regenerative power, and so-called overhead traveling that travels by feeding power from the overhead line, no overhead line is provided and power storage It is particularly desirable to support an overhead line-less section that enables self-running with electric power. The present inventor has experienced that charging and discharging of the power storage device is unstable during various experiments and examinations for practical use of the power storage device in response to this, and has found that the cause is temperature instability. .
この知見によれば、蓄電装置の温度が高過ぎると、電解液の劣化とそれによる蓄電容量の低下、寿命の短縮の原因になる。また、逆に、冬季や寒冷地などでの走行初期などで温度が低すぎると、蓄電セルの内部抵抗が大きく、充放電特性が低下し電圧、電流共に出力が低下するし、電圧、電流の変動が大きい。これでは、安定した運行を保証できない。 According to this knowledge, when the temperature of the power storage device is too high, it causes deterioration of the electrolytic solution, resulting in a decrease in the storage capacity and a shortened life. Conversely, if the temperature is too low, such as in the winter or in cold regions, the internal resistance of the storage cell is large, the charge / discharge characteristics are degraded, the output of both voltage and current is reduced, and the voltage and current Fluctuation is large. This cannot guarantee stable operation.
本発明の目的は、そのような新たな知見に基づき、蓄電装置を搭載して所定の温度範囲にて働かせられる鉄道車両を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a railway vehicle equipped with a power storage device and operated in a predetermined temperature range based on such new knowledge.
上記のような目的を達成するために、本発明の鉄道車両は、車内への新鮮気導入、車内から車外への排気、を伴い、車内を所定の温度範囲に空調する換気空調システムを備えた鉄道車両において、走行用の電動機を始め運行用の電気機器へ電力を供給する蓄電装置と、この蓄電装置を前記所定の温度範囲に空調された車内からの前記排気との熱交換を図って所定の温度範囲に保つよう強制温調する熱交換部と、を設けたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the railway vehicle of the present invention is equipped with a ventilation air conditioning system that air-conditions the interior of the vehicle to a predetermined temperature range with the introduction of fresh air into the vehicle and the exhaust from the inside of the vehicle to the outside of the vehicle. In a railway vehicle, a power storage device that supplies electric power to an electric device for operation including an electric motor for traveling, and a predetermined amount by heat exchange between the power storage device and the exhaust air-conditioned in the predetermined temperature range. And a heat exchanging section for forcibly adjusting the temperature so as to keep the temperature range.
このような構成では、蓄電装置を搭載していることにより、架線走行中の架線や設置され、または移動する充電設備によって充電が行え、架線走行時は回生電力の回収充電もでき、充電度合いに応じて走行用の電動機を始め電気機器に給電して運行でき、この蓄電運行時、架線運行時のいずれにおいても、車内、特に、客室内が換気空調システムによって新鮮気の導入、排気による換気を伴い所定の温度範囲に常時空調されるのに併せ、所定の温度範囲に空調された車体内、客室内からの排気は蓄電装置との熱交換を図って排気されて、蓄電装置の初期低温状態や充放電中の昇温状態に関係なく車内、客室内が空調されている所定の温度範囲の側に強制的に近付けるように常時温調される。 In such a configuration, by installing the power storage device, charging can be performed by an overhead line running over the overhead line or by a charging facility that is installed or moved, and during the overhead line running, the regenerative power can be recovered and charged. In response to this, it is possible to operate by supplying electric power to electric devices such as electric motors for traveling. In addition to being constantly air-conditioned within a predetermined temperature range, the exhaust from the vehicle body and passenger compartment conditioned in the predetermined temperature range is exhausted through heat exchange with the power storage device, and the initial low-temperature state of the power storage device Regardless of the temperature rise state during charging or discharging, the temperature is constantly adjusted so as to forcibly approach the inside of the vehicle and the cabin within a predetermined temperature range where air conditioning is performed.
熱交換部は、車体外に設けられ蓄電装置を収容した温調ケース内で、前記熱交換を行うものとすることができる。 The heat exchanging unit may perform the heat exchange in a temperature control case provided outside the vehicle body and containing the power storage device.
このような構成では、限られた温調ケース内の設計された熱交換通路にて、車内、客室内からの排気と蓄電装置との熱交換を効率よく安定して達成することができる。 In such a configuration, heat exchange between the exhaust from the vehicle interior and the cabin and the power storage device can be achieved efficiently and stably in the heat exchange passage designed in the limited temperature control case.
排気ファンは、車体またはおよび温調ケースに設けるものとすることができる。 The exhaust fan can be provided in the vehicle body or the temperature control case.
このような構成では、車体側のみの排気ファンによると、特別な排気ファンの設置なしに蓄電装置の強制的な温調ができ、この温調のための排気負荷を配慮した排気量の設定によって必要換気量を確保することができる。これは、温調ケース側単独の排気ファンによっても同様に達成される。車体側および温調ケース側双方の排気ファンによれば、車体側の排気ファンは蓄電装置の温調に関係なく通常設置としながら、温調ケース側の排気ファンによって蓄電装置の温調のための排気負荷を補償することができる。 In such a configuration, according to the exhaust fan only on the vehicle body side, the temperature of the power storage device can be forcibly controlled without installing a special exhaust fan, and by setting the exhaust amount considering the exhaust load for this temperature control Necessary ventilation can be secured. This is also achieved by the exhaust fan on the temperature control case side alone. According to the exhaust fan on both the vehicle body side and the temperature control case side, the exhaust fan on the vehicle body side is normally installed regardless of the temperature control of the power storage device, while the exhaust fan on the temperature control case side is used for temperature control of the power storage device. The exhaust load can be compensated.
温調ケースは、車体の排気口に接続された排気導入口と、蓄電装置と熱交換後の排気を外部に排気する排気口とを持つものとすることができる。 The temperature control case may have an exhaust introduction port connected to the exhaust port of the vehicle body, and an exhaust port that exhausts the exhaust gas after heat exchange with the power storage device to the outside.
このような構成では、熱交換部が温調ケースを有して、車体など他から独立して製作でき、車体側の排気口に接続して設置するだけで実用できる。 In such a configuration, the heat exchanging part has a temperature control case, and can be manufactured independently from the other such as the vehicle body, and can be put into practical use simply by connecting to the exhaust port on the vehicle body side.
温調ケースは、発熱要素である蓄電セルを複数収容した蓄電モジュールをなし、この蓄電モジュール単位で所定数搭載されるものとすることができる。 The temperature control case may be a power storage module containing a plurality of power storage cells as heat generating elements, and a predetermined number of power storage modules may be mounted in units of the power storage module.
このような構成では、温調ケースが発熱要素である蓄電セルを複数収容した蓄電モジュールであることにより、収容した蓄電セルの数に応じた配置、排気通路による温調保証を安定に確保し、蓄電モジュールの設置数の選択によって鉄道車両の運行に必要とする給電に見合う蓄電容量を、必要な温調を伴い満足することができる。 In such a configuration, the temperature control case is a power storage module that stores a plurality of power storage cells that are heat generating elements, so that the arrangement according to the number of stored power storage cells, stably ensuring temperature control by the exhaust passage, By selecting the number of installed storage modules, the storage capacity suitable for the power supply required for the operation of the railway vehicle can be satisfied with the necessary temperature control.
車体の床を支持または形成する台枠を床面上に盛上がらせて、その裏側に車体の床下および側方に開放した凹部を形成し、この凹部内に床下機器の1つとして温調ケースを収容して台枠に支持するものとすることができる。 A frame that supports or forms the floor of the vehicle body is raised on the floor surface, and a recess is formed on the back side of the vehicle body under and on the side of the vehicle body. Can be accommodated and supported by the underframe.
このような構成では、台枠を床面上に盛上がらせて裏側にできる凹部に他の床下機器と共に、蓄電装置を含む熱交換部を設置できるので、車両の走行方向での断面積をほとんど増大させないか増大させないし、台枠へは床下機器が対面する凹部の4面およびその周辺のどの部分をも支持部とすることができる。また、凹部は比較的多くの箇所で鉄道車両の通常機能を損なわずに設けられる。 In such a configuration, the heat exchanging part including the power storage device can be installed together with other underfloor equipment in the recess formed by raising the underframe on the floor surface, so that the cross-sectional area in the traveling direction of the vehicle is almost the same. It does not increase or does not increase, and the support frame can be any of the four sides of the recess that the underfloor equipment faces and the surrounding area. Further, the recesses are provided in a relatively large number of places without impairing the normal function of the railway vehicle.
凹部は、ロングシート、クロスシート、寝台の設置域の範囲内に設けるものとすることができる。 A recessed part shall be provided in the range of the installation area | region of a long sheet | seat, a cross sheet | seat, and a bed.
このような構成では、外部に開放した凹部が、各種シートや寝台の設置域に生じる下部空間を有効利用して居住空間を狭めることなく実現し、各種シートや寝台の凹部との重なりを利用して台枠で直に支持してそれらの必要設置高さを満足することができる。 In such a configuration, the recessed portion opened to the outside is realized without effectively reducing the living space by using the lower space generated in the installation area of the various sheets and the bed, and utilizing the overlap with the recessed portions of the various sheets and the bed. They can be directly supported by the underframe and satisfy their required installation height.
床が車輪よりも高い通常車から床が車輪よりも低い低床車までの鉄道車両に適用するものとすることができる。 The present invention can be applied to a railway vehicle from a normal vehicle whose floor is higher than wheels to a low floor vehicle whose floor is lower than wheels.
このような構成では、上記の各発明を通常車から低床車までに適用し、それぞれの特徴を発揮することができる。 In such a configuration, each of the above-described inventions can be applied from a normal vehicle to a low-floor vehicle, and the respective features can be exhibited.
熱交換部での熱交換は、必要換気量以上の排気を確保して行うものとすることができる。 The heat exchange in the heat exchanging section can be performed while ensuring the exhaust air more than the necessary ventilation.
このような構成では、熱交換部での排気負荷を含んで必要換気量が確保される。 In such a configuration, the necessary ventilation amount is ensured including the exhaust load at the heat exchange section.
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。本発明の各特徴はそれ単独で、または可能な範囲で複合して採用することができる。 Further objects and features of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings. Each feature of the present invention can be employed alone or in combination as much as possible.
本発明の鉄道車両によれば、蓄電装置の搭載で架線や充電設備によって充電し、かつ架線走行時の回生電力の回収充電を含め、電気機器に給電して運行でき、蓄電運行時、架線運行時を問わず、換気を伴い所定の温度範囲に空調されて快適な住空間が常時保たれるのに併せ、この空調での排気の蓄電装置との熱交換を図った排気により、蓄電装置の低温状態や昇温状態に関係なく空調された所定の温度範囲の側に強制的に温調して蓄電装置を所定の温度範囲に常時保てるので、温度が低すぎたり、高すぎたりする問題を回避できる。 According to the railway vehicle of the present invention, the battery can be operated by charging with an overhead line or a charging facility by installing the power storage device and supplying power to the electric equipment including the collection and recharging of the regenerative electric power when the overhead line is running. Regardless of the time, a comfortable living space is always air-conditioned with ventilation and a comfortable living space is always maintained. Regardless of whether the temperature is low or elevated, the temperature can be forcibly adjusted to the specified temperature range and the power storage device can always be kept in the specified temperature range, so the problem is that the temperature is too low or too high. Can be avoided.
限られた温調ケース内での熱交換通路にて車内、客室内からの排気と蓄電装置との熱交換を効率よく安定して達成し、蓄電装置の高い充放電特性を安定に保証することができる。 To efficiently and stably achieve the heat exchange between the exhaust from the vehicle and passenger compartment and the power storage device through the heat exchange path in the limited temperature control case, and stably guarantee the high charge / discharge characteristics of the power storage device. Can do.
車体側のみの排気ファン、または温調ケース側単独の排気ファンにより、特別な排気ファンの設置なしに車室内の一様な空調のための適正カ所からの排気を図りながら蓄電装置を強制温調して、しかも排気負荷を配慮した最終排気量の設定にて必要換気量を確保することができ、車体側および温調ケース側双方の排気ファンにより、車体側を通常設置として、しかも温調ケース側にて排気負荷を補償することができる。 With the exhaust fan only on the vehicle body side or the exhaust fan only on the temperature control case side, the power storage device is forcibly controlled while exhausting air from the appropriate location for uniform air conditioning in the passenger compartment without installing a special exhaust fan. In addition, the required ventilation volume can be secured by setting the final displacement considering the exhaust load. The exhaust fan on both the vehicle body side and the temperature control case side allows the vehicle body side to be installed normally and the temperature control case. The exhaust load can be compensated on the side.
熱交換部が温調ケースを有して車体など他から独立して製作し、車体側の排気口に接続して設置するだけで実用でき、製作、設置共に簡易化する。 The heat exchanging part has a temperature control case, can be manufactured independently from other parts such as the car body, and can be put into practical use simply by connecting to the exhaust port on the car body side.
温調ケースが発熱要素である蓄電セルを複数収容した蓄電モジュールであることにより、収容した蓄電セルに応じ温調保証を安定に確保し、設置数によって鉄道車両の運行に必要な給電を、必要な温調を伴い満足し、安定な運行を確保することができる。 Because the temperature control case is a power storage module that contains multiple power storage cells that are heat generating elements, it ensures stable temperature control according to the stored power storage cells, and power supply necessary for the operation of railway vehicles is required depending on the number of installed storage cells. Satisfactory and stable operation can be ensured with proper temperature control.
台枠を床面上に盛上がらせて裏側にできる凹部に他の床下機器と共に、蓄電装置を含む熱交換部を設置して、車両の走行方向での断面積を増大させず、かつ、床下に突出しないので低床車に好適である。また、設置する蓄電装置を含む床下機器は対面する凹部の台枠面およびその周辺のどの部分をも支持部に利用して簡単かつ確実に支持することができる。 Install a heat exchanging unit including a power storage device in a recess that can be raised on the floor by raising the underframe on the back side, and without increasing the cross-sectional area in the traveling direction of the vehicle. Therefore, it is suitable for low floor vehicles. Further, the underfloor equipment including the power storage device to be installed can be easily and reliably supported by using the frame surface of the concavity facing each other and any portion around it as a support portion.
外部に開放した凹部が、ロングシートやクロスシートなどの各種シートや寝台の設置域に生じる下部空間を有効利用して居住空間を狭めることなく実現し、各種シートや寝台の凹部との重なりを利用して台枠で直に支持してそれらの必要設置高さを満足することができる。 Recesses that are open to the outside can be realized without making the living space narrower by effectively using the lower space generated in the installation area of various sheets such as long sheets and cross sheets and the bed, and using the overlap with the recesses of the various sheets and bed Then, it can be directly supported by the underframe to satisfy the required installation height.
上記の各発明は通常車から低床車までに適用し、それぞれの特徴を発揮することができる。 Each of the above-described inventions can be applied from a normal vehicle to a low-floor vehicle, and can exhibit their respective characteristics.
熱交換が、そのための排気負荷の補償にて必要換気量を満足して達成される。 Heat exchange is achieved with the necessary ventilation with compensation for the exhaust load for that purpose.
以下、本発明の実施の形態に係る鉄道車両について、図を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の説明および図示は、本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載内容を限定するものではない。 Hereinafter, a railway vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings for understanding of the present invention. The following description and illustration are specific examples of the present invention, and do not limit the description of the scope of the claims.
本実施の形態の鉄道車両は、基本的に、床が車輪よりも高い通常車から床が車輪よりも低い低床車までの鉄道車両に適用することができ、図1に示す例のように車内1への新鮮気導入、車内1から車外2への排気、を伴い、車内1を所定の温度範囲Tに空調する換気空調システム3を備えた鉄道車両において、走行用の電動機MMを始め運行用の空調システム3を含む電気機器へ電力を供給する蓄電装置4と、この蓄電装置4を所定の温度範囲Tに空調された車内1からの排気との熱交換を図って所定の温度範囲T1に保つよう強制温調する熱交換部5と、を設ける。このように、鉄道車両が蓄電装置4を搭載していることにより、図2に示すように架線走行中の架線8や設置され、または移動する充電装置9によって充電が行え、架線走行時には回生電力の回収充電もでき、充電度合いに応じて電動機MMを始め空調システム3を含む電気機器に給電して運行できる。これら蓄電運行時、架線運行時のいずれにおいても、車内1、特に、客室内が換気空調システム3によって新鮮気の導入、排気による換気を伴い所定の温度範囲Tに常時空調されるのに併せ、所定の温度範囲Tに空調された車内1、客室内からの排気は熱交換部5によって蓄電装置4との熱交換を図って外部に排気され、蓄電装置4の初期低温状態や充放電中の昇温状態に関係なく車内1、客室内が空調されている所定の温度範囲Tの側に強制的に近付けるように常時温調される。
The railway vehicle according to the present embodiment can basically be applied to a railway vehicle from a normal vehicle whose floor is higher than wheels to a low-floor vehicle whose floor is lower than wheels, as in the example shown in FIG. In a railway vehicle equipped with a ventilation air-conditioning system 3 that air-conditions the interior 1 to a predetermined temperature range T with the introduction of fresh air into the
したがって、蓄電装置4の搭載で架線8や充電装置9によって充電して、架線走行時の回生電力の回収充電を併せ、蓄電装置4を含む電気機器に給電して運行でき、蓄電運行時、架線運行時を問わず、換気を伴い所定の温度範囲Tに空調されて快適な住空間が常時保たれるのに併せ、この空調での排気の蓄電装置4との熱交換を図った外部への排気により、蓄電装置4の低温状態や昇温状態に関係なく空調された所定の温度範囲Tの側に強制的に温調して蓄電装置4を所定の温度範囲T1に常時保てるので、温度が低すぎたり、高すぎたりする問題を回避できる。具体的には、蓄電装置4の温度が高過ぎることにより、電解液の劣化とそれによる蓄電容量の低下、寿命の短縮の原因になることが防止できる。また、逆に、冬季や寒冷地などでの走行初期などで温度が低すぎて、蓄電セルの内部抵抗が大きく、充放電特性が低下し電圧、電流共に出力が低下し、電圧、電流の変動が大きくなることにより、安定した運行を保証できない事態になるようなことを防止することができる。本発明者の実験によれば、T=T1として蓄電装置4の充放電特性は満足に安定し、運行時間が経ることによりT=T1に到達する。
Therefore, the
ここで、熱交換部5は図1に示すように、車体6外に設けられ蓄電装置4を収容した温調ケース7内で、前記熱交換を行うようにしている。これにより、限られた温調ケース7内の設計された熱交換通路にて、車内1、客室内からの排気と蓄電装置4との熱交換を設定通りに効率よく安定して達成することができる。つまり、外部に開放されない限られたスペースとなる温調ケース7内での熱交換通路にて車内1、客室内からの排気と蓄電装置4との熱交換を効率よく安定して達成し、蓄電装置4の高い充放電特性を安定に保証することができる。
Here, as shown in FIG. 1, the
また、空調システム3は空調のための空調機3aを持ち、この空調機3aには図1に示す例のように空調機新鮮空気導入、室内空気の導入、空調空気の車内1所定範囲への送風を図るのための適数の吸気、送風ファン11、12などを設けて、車内1のほぼ均等な空調を達成するのが一般的であるが、排気ファン13は、図1に実線で示すように車体6またはおよび図1に仮想線で示すように温調ケース7側に設けるものとすることができる。車体6側のみの排気ファン13によると、特別な排気ファンの設置なしに車内1の一様な空調のための1か所または複数の適正カ所からの排気を図りながら蓄電装置4の強制的な温調ができ、この温調のための排気負荷を配慮した排気量の設定によって必要換気量を確保することができる。これは、温調ケース7側単独の図1に仮想線で示す排気ファン13によっても同様に達成される。車体6側および温調ケース7側双方の排気ファン13によれば、車体6側の排気ファン13によっては蓄電装置4の温調に関係なく通常設置としながら、温調ケース7側の排気ファン13によっては蓄電装置4の温調のための排気負荷を独立に補償することができる。結果、車体6側のみの排気ファン13、または温調ケース7側単独の排気ファン13により、特別な排気ファンの設置なしに蓄電装置4を強制温調して、しかも排気負荷を配慮した最終排気量の設定にて必要換気量を確保することができ、車体6側および温調ケース7側双方の排気ファン13により、車体6側を通常設置として、温調ケース7側にて排気負荷を単独に補償し温調ケース7側で独自に対応できる。
In addition, the air conditioning system 3 has an
さらに、温調ケース7は図1に示すように、車体6の排気口14に接続された排気導入口15と、蓄電装置4と熱交換後の排気を外部に排気する排気口16とを持つものとしている。これにより、熱交換部5が温調ケース7を有して、車体6など他から独立して製作でき、車体6側の排気口14に接続して設置するだけで実用できる。つまり、熱交換部5が温調ケース7を有して車体6など他から独立して製作し、車体6側の排気口14に接続して設置するだけで実用でき、製作、設置共に簡易化する。
Further, as shown in FIG. 1, the
図5に示す例では、図1に示す例での温調ケース7が、発熱要素である蓄電セルを複数収容した蓄電モジュールMをなし、この蓄電モジュールM単位で所定数搭載されるようにしている。このように、温調ケース7が発熱要素である蓄電セルを複数収容した蓄電モジュールMであることにより、収容した蓄電セルの数に応じた配置、排気通路による温調保証を安定に確保し、蓄電モジュールMの設置数の選択によって鉄道車両の運行に必要とする給電、例えば、低床車両での600V、600A程度に見合う蓄電容量を、必要な温調を伴い満足することができる。つまり、温調ケース7が発熱要素である蓄電セルを複数収容した蓄電モジュールMであることにより、収容した蓄電セルに応じ温調保証を安定に確保し、蓄電モジュールMの設置数によって鉄道車両の運行に必要な給電を、必要な温調を伴い満足し、安定な運行を確保することができる。特に、図示例のように各蓄電モジュールMが排気ファン13を装備していることにより、蓄電モジュールMの設置の増減に対応した熱交換のための排気補償がそのままで過不足なく満足できる。また、複数の蓄電モジュールMの配置は、単段、複数段の配列のいずれによっても行える。図6に示す例では、蓄電モジュールMを必要数設置するのに一定数の蓄電モジュールMを収容した蓄電ユニットUとして取扱い、蓄電モジュールMの取り扱手間、着脱手間を簡略化することができる。このような配置に関する技術の詳細例は本出願人がした先の出願である特願2007−246553号明細書および図面に詳細に記載している通りである。
In the example shown in FIG. 5, the
図5、図6に示す例では、また、車体6の床21を支持または形成する台枠22を床面上に盛上がらせて、その裏側に車体6の床下および側方に開放した凹部23を形成し、この凹部23内に床下機器20の1つとして蓄電装置4を持った熱交換5の温調ケース7を収容し、図5に示すように1つに組み上げ、あるいは図6に示すように単独にて、台枠22に支持するようにしている。これにより、台枠22を床面上に盛上がらせて裏側にできる凹部23に他の床下機器と共に、蓄電装置4を含む熱交換部3を設置できるので、車両の走行方向での断面積をほとんど増大させないか増大させないし、台枠22へは床下機器が対面する凹部23の4面およびその周辺のどの部分をも支持部とすることができる。また、凹部23は比較的多くの箇所で鉄道車両の通常機能を損なわずに設けられる。
In the example shown in FIG. 5 and FIG. 6, a
従って、台枠22を床面上に盛上がらせて裏側にできる凹部23に他の床下機器と共に、蓄電装置4を含む熱交換部3を設置して、車両の走行方向での断面積を増大させず、かつ、床下に突出しないので低床車に好適である。また、設置する蓄電装置4を含む床下機器は対面する凹部23の台枠22の面およびその周辺のどの部分をも支持部に利用して対面間の直近での簡単かつ確実に支持することができる。
Accordingly, the heat exchanging unit 3 including the
この凹部23は図6に示すように、ロングシート31、図示しないクロスシート、寝台の設置域の範囲内に設けることができる。これにより、外部に開放した凹部23が、各種シートや寝台の設置域に生じる下部空間を有効利用して居住空間を狭めることなく実現し、各種シートや寝台の凹部23との重なりを利用して台枠22で直に支持してそれらの必要設置高さを満足することができる。従って、外部に開放した凹部23が、ロングシート31やクロスシートなどの各種シートや寝台の設置域に生じる下部空間を有効利用して居住空間を狭めることなく実現し、各種シートや寝台の凹部23との重なりを利用して台枠22で直に支持してそれらの必要設置高さを満足することができ、その支持は、図5に示すような出し入れできるガイドレール33、図6に示すような連結金具34などによって着脱できるように適宜行えば、メンテナンスに便利である。
As shown in FIG. 6, the
なお、熱交換部3での熱交換は、必要換気量以上の排気を確保して行うことにより、熱交換部3での排気負荷を含んで必要換気量が確保される。また、現時点の蓄電装置4としては、出力密度、エネルギ密度の上で、リチウムイオン電池が共に高く最適である。
The heat exchange in the heat exchanging unit 3 is performed while ensuring exhaust that is greater than or equal to the necessary ventilation, thereby ensuring the necessary ventilation including the exhaust load in the heat exchanging unit 3. In addition, as the
ところで、蓄電装置4を持った熱交換部3以外の外部機器を床下機器20として艤装するものには、図2に示す補助制御器SIV20a、インバータ方式の主制御器VVVF20bのほか、リアクトルフィルタ、断路器、ブレーキ制御器、高速度遮断機、開閉器などの重くかさ高いものが主要機器例として挙げられる。
By the way, in addition to the auxiliary controller SIV20a and the inverter type
ここで、蓄電装置4の具体例としては、二次電池、キャパシタが挙げられる。いずれにしても、架線レス区間での充電ポストなど専用の充電装置9によっては蓄電装置4に対する充電は、蓄電装置4の最大充電電圧を上回る充電電圧V1>蓄電電圧VBの範囲で充電電流に応じた充電電圧の調整で安定して行うことができる。しかし、図3に示す架線区間での架線8からの充電では、架線8からのその時々での架線電圧VSと蓄電装置4の蓄電電圧VBとの大小関係が、互いに等しい公称電圧Vk0、VB0としたとき、図4(a)に示すように、それぞれ異なった最大幅VKmin〜VKmax、VBmin〜VBmaxで変動し、VBmin〜VBmaxの変動は蓄電装置9の充放電によるもので、蓄電装置9ごとに特定し、VKmin〜VKmaxの大きな変動は、送電距離の変化による通常の変動範囲VK1〜VK2に比し回生効果などによる一時的なものであるが、充電電圧V1および蓄電電圧VBの大小関係は、逆放電を生じたり、過剰充電を招いたりする結果になる。これに対応するため、図3に示すように架線8から蓄電装置4への充電回路に充電制御回路41を設け、この充電制御回路41によって架線電圧VKを蓄電電圧VBに対し適正な範囲の充電電圧VSに調整して蓄電装置9に印加し充電する。
Here, specific examples of the
しかし、このような電圧制御は、充電電圧V1および蓄電電圧VBの大小関係の正逆に
応じて、架線電圧VKを時には昇圧し、時には降圧する2通りに制御することを余儀なくされるので、制御機能が複雑になり大型化、重量化し高価にもつく。
However, such voltage control is forced to control the overhead voltage V K in two ways, sometimes increasing and sometimes decreasing, according to the magnitude of the relationship between the charging voltage V 1 and the storage voltage V B. As a result, the control function becomes complicated, large, heavy and expensive.
これを回避するのに、本発明者は、充電電圧V1および蓄電電圧VBの大小関係の適正
化制御につき、架線電圧VKの公称架線電圧VK0と蓄電電圧VBの公称蓄電電圧VB0とに差、具体的には公称架線電圧VK0に対する公称蓄電電圧VB0の差を図4(b)に示す−VAまたは、これとは逆の+VAの差を付ける。
To solve this, the present inventor has per optimization control of the magnitude relation of the charging voltage V 1 and the power storage voltage V B, the nominal storage voltage V of power storage voltage V B and the nominal overhead wire voltage V K0 of trolley voltage V K A difference between B0 and a specific storage voltage V B0 with respect to the nominal overhead line voltage V K0 is set to −V A shown in FIG. 4B or + V A opposite to the difference.
これにより、−VAの差を付ける例でいうと、蓄電装置9の蓄電電圧VBがVBminとVBmaxの間で変動しても、架線電圧VKが蓄電電圧VBよりも低くなる範囲はVKPに抑えられ、この場合の充電制御は降圧制御のみとなり、逆に、+VAの差を付ける例では、蓄電装置9の蓄電電圧VBがVBminとVBmaxの間で変動しても、架線電圧VKが蓄電電圧VBよりも高くなる範囲は+VKPに抑えられ、この場合の充電制御は昇圧制御のみとなる。従って、いずれの場合の充電制御も簡略化し、装置の小型化、軽量化、低コスト化が図れる。また、このような充電制御に関連して、架線レス区間では充電制御が不要になることから、図3に示す例では、充電制御回路41に対してバイパススイッチ42を設け、架線レス区間での蓄電装置9からの放電による放電走行時にバイパススイッチ42をオンして充電制御回路41を働かないものとすることで、さらに制御、および装置が簡略化し、さらなる小型、軽量化、低コスト化に貢献できる。
Thus, when referred to in the example to differentiate the -V A, also storage voltage V B of the power storage device 9 fluctuates between V B min and V B max, overhead wire voltage V K than the stored voltage V B The lowering range is suppressed to V KP, and the charging control in this case is only the step-down control. Conversely, in the example of adding the difference of + V A , the storage voltage V B of the storage device 9 is between V B min and V B max. Even if it fluctuates between, the range in which the overhead wire voltage V K is higher than the storage voltage V B is suppressed to + V KP, and the charge control in this case is only boost control. Therefore, the charging control in any case can be simplified, and the apparatus can be reduced in size, weight, and cost. In addition, in connection with such charging control, charging control is unnecessary in the section without overhead lines. Therefore, in the example shown in FIG. 3, a
最後に、温調ケース7は必ずしも車体6外に設けなくてもよく、車体6の一部、車体6内の設置物として設けることもできる。また、温調ケース7での蓄電装置4と排気との熱交換において、車外2の新鮮気を導入して熱交換に併用してもよく、これにより、蓄電装置4の温調に必要な風量が必要換気量を上回って空調負荷を増大させてしまうようなことを防止することができる。
Finally, the
本発明は鉄道車両に実用でき、蓄電装置を搭載して鉄道車両の省エネなど図るのに、蓄電装置を効率のよい所定の温度範囲にて働かせられる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be practically used for a railway vehicle, and the power storage device can be operated in a predetermined temperature range with high efficiency in order to mount the power storage device and save energy of the railway vehicle.
1 車内
2 車外
3 空調システム
4 蓄電装置
5 熱交換部
6 車体
7 温調ケース
8 架線
9 充電制御回路
11 送風ファン
12 吸気ファン
13 排気ファン
14 、16 排気口
15 排気導入口
20 床下機器
20a VVVF
20b SIV
21 床
22 台枠
23 凹部
31 ロングシート
41 充電制御回路
42 バイパススイッチ
DESCRIPTION OF
20b SIV
21
Claims (9)
走行用の電動機を始め運行用の電気機器へ電力を供給する蓄電装置と、この蓄電装置を前記所定の温度範囲に空調された車内からの前記排気との熱交換を図って所定の温度範囲に保つよう強制温調する熱交換部と、を設けたことを特徴とする鉄道車両。 In a railway vehicle equipped with a ventilation air conditioning system that air-conditions the interior of the vehicle to a predetermined temperature range, with the introduction of fresh air into the vehicle and exhaust from the inside of the vehicle to the outside of the vehicle,
A power storage device that supplies electric power to a traveling electric device including an electric motor for traveling, and the exhaust from the inside of the vehicle that has been air-conditioned to the predetermined temperature range for this power storage device to a predetermined temperature range A railway vehicle characterized by comprising a heat exchanging section for forcibly controlling the temperature to be maintained.
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