JP2010187433A - 燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置 - Google Patents

燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2010187433A
JP2010187433A JP2009028459A JP2009028459A JP2010187433A JP 2010187433 A JP2010187433 A JP 2010187433A JP 2009028459 A JP2009028459 A JP 2009028459A JP 2009028459 A JP2009028459 A JP 2009028459A JP 2010187433 A JP2010187433 A JP 2010187433A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
railway vehicle
electric railway
smoothing reactor
reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009028459A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaru Nagashima
賢 長嶋
Masabumi Ogata
正文 小方
Yoshiki Miyazaki
佳樹 宮崎
Taku Sasagawa
卓 笹川
Takamitsu Yamamoto
貴光 山本
Hitoshi Hasegawa
均 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Railway Technical Research Institute
Original Assignee
Railway Technical Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Railway Technical Research Institute filed Critical Railway Technical Research Institute
Priority to JP2009028459A priority Critical patent/JP2010187433A/ja
Publication of JP2010187433A publication Critical patent/JP2010187433A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04865—Voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

【課題】 新たに車上に冷凍機や冷媒を付加することなしに、燃料電池電気鉄道車両における搭載された水素を使用してリアクトルを超電導化する燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置を提供する。
【解決手段】 燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置において、燃料電池電気鉄道車両に搭載される燃料としての液体水素７を用いて超電導化する線材からなるリアクトル３を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体電力変換装置により主電動機を駆動する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置に係り、特に、液体水素を燃料とする燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置に関するものである。
従来、電気鉄道車両において、半導体電力変換装置、例えば、直流チョッパ変換器やコンバータ−インバータ変換器の中間直流段においては、高調波抑制のため、平滑リアクトル装置が必須となっている。その平滑リアクトル装置は大電流が流れるため、鉄心の有無にかかわらず、導体断面が大きく重量が大きい（下記非特許文献１参照）。因みに、従来使用されている常電導平滑リアクトルの場合は、素線は電気銅、周囲温度は３００Ｋ、インダクタンスは５．３ｍＨ、通電電流は３００Ａ、重量は２３５ｋｇである。
秦 広，「鉄道車両用リアクトルの超電導化の検討」，第６７回 ２００２年度秋季低温工学・超電導学会，ｐｐ．２７０ 山本 貴光，古谷 勇真，米山 崇，小川 賢一，「燃料電池車両の開発」，ＲＲＲ ２００７．８，ｐｐ．１４−１７
上記したように、従来の常電導平滑リアクトルは、重量が２３５ｋｇにもなるので、これを軽量化することができれば、省エネルギー効果が大きいことは明らかである。
このような場合に、導体の超電導化により、平滑リアクトル装置の小型・軽量化という目的は達成できるが、現状の電気鉄道車両においては、冷凍機や冷媒が車上に搭載されていないために、これらの機器を搭載することになるとコスト高になってしまう。
ところが、昨今、燃料電池を搭載した鉄道車両の開発（上記非特許文献２参照）が提案・研究されている。
本発明は、かかる状況に鑑みて、新たに車上に冷凍機や冷媒を付加することなしに、燃料電池車に搭載された水素を使用して平滑リアクトルを超電導化する燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置において、燃料電池鉄道車両に搭載される燃料としての液体水素を用いて超電導化する線材からなるリアクトルを具備することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置において、前記超電導化する線材がＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ材であることを特徴とする。
〔３〕上記〔２〕記載の燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置において、前記超電導化する線材を２０Ｋの雰囲気とすることを特徴とする。
本発明によれば、燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置の重量が大幅に軽減され、省エネルギー効果を奏することができる。
本発明の実施例を示す超電導平滑リアクトル装置を備えた燃料電池を搭載する電気鉄道車両のシステム構成図である。
本発明の燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置は、燃料電池電気鉄道車両に搭載される燃料としての液体水素を用いて超電導化する線材を具備する。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す超電導平滑リアクトル装置を備えた燃料電池電気鉄道車両のシステム構成図である。ここで、実線は電気系統を、点線は燃料系統を示している。
この図において、１は燃料電池、２はチョッパ装置、３は超電導平滑リアクトル、４は平滑コンデンサ、５はインバータ装置、６は主電動機、７は液体水素、８は蒸発器である。
ここで、燃料電池１は燃料となる水素と、酸化剤となる酸素から水を生成しつつエネルギーを発生する装置であり、酸化剤となる酸素は空気中から得るため、燃料となる水素だけを車両に搭載する。この水素は液化され、断熱容器にて貯蔵されている。
超電導平滑リアクトル３の場合の一例を示すと、素線はＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ材（希土類系線材）、温度は２０Ｋ、インダクタンスは６ｍＨ、通電電流は２２０Ａ、重量は５０ｋｇである。
このように、本発明の燃料電池電気鉄道車両に搭載される超電導平滑リアクトル３は、従来の常電導平滑リアクトルの場合の重量が２３５ｋｇであるのに比して５０ｋｇに低減することができるので、超電導平滑リアクトルの重量が大幅に軽減され、省エネルギー効果を奏することができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置は、車両重量が大幅に軽減され、省エネルギー効果を奏する平滑リアクトル装置として利用可能である。
１ 燃料電池
２ チョッパ装置
３ 超電導平滑リアクトル
４ 平滑コンデンサ
５ インバータ装置
６ 主電動機
７ 液体水素
８ 蒸発器

Claims (3)

  1. 燃料電池鉄道車両に搭載される燃料としての液体水素を用いて超電導化する線材からなるリアクトルを具備することを特徴とする燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置。
  2. 請求項１記載の燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置において、前記超電導化する線材がＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ材であることを特徴とする燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置。
  3. 請求項２記載の燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置において、前記線材を２０Ｋの雰囲気とすることを特徴とする燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置。
JP2009028459A 2009-02-10 2009-02-10 燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置 Pending JP2010187433A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009028459A JP2010187433A (ja) 2009-02-10 2009-02-10 燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009028459A JP2010187433A (ja) 2009-02-10 2009-02-10 燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010187433A true JP2010187433A (ja) 2010-08-26

Family

ID=42767747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009028459A Pending JP2010187433A (ja) 2009-02-10 2009-02-10 燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010187433A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017117694A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 公益財団法人鉄道総合技術研究所 燃料電池システム

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0686401A (ja) * 1992-09-01 1994-03-25 Hitachi Ltd 電気車の制御装置
JP2003111210A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd 鉄道車両の駆動装置
WO2005008687A1 (ja) * 2003-07-17 2005-01-27 Fuji Electric Systems Co., Ltd. 超電導線材及びそれを用いた超電導コイル
JP2005237175A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Sumitomo Electric Ind Ltd モータおよび該モータを備えた電動移動体
JP2005348528A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Railway Technical Res Inst 電動機制御装置
JP2006196720A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Masataka Iwakuma 超電導導体及びそれを用いた超電導コイル
JP2006312422A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 水素燃料車
JP2006340464A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Toshiba Corp 電気車

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0686401A (ja) * 1992-09-01 1994-03-25 Hitachi Ltd 電気車の制御装置
JP2003111210A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd 鉄道車両の駆動装置
WO2005008687A1 (ja) * 2003-07-17 2005-01-27 Fuji Electric Systems Co., Ltd. 超電導線材及びそれを用いた超電導コイル
JP2005237175A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Sumitomo Electric Ind Ltd モータおよび該モータを備えた電動移動体
JP2005348528A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Railway Technical Res Inst 電動機制御装置
JP2006196720A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Masataka Iwakuma 超電導導体及びそれを用いた超電導コイル
JP2006312422A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 水素燃料車
JP2006340464A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Toshiba Corp 電気車

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017117694A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 公益財団法人鉄道総合技術研究所 燃料電池システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Design of a superconducting synchronous generator with LTS field windings for 12 MW offshore direct-drive wind turbines
JP4441529B2 (ja) 燃料電池用電気変換器
JP2006312422A (ja) 水素燃料車
CA2953842A1 (en) Method for operating an electrolytic system and electrolytic system
JP2007091035A (ja) 自動車駆動システム及び自動車
Liang et al. Design of a 380 m DC HTS power cable
US20030190506A1 (en) Cryogenic power conversion for fuel cell systems especially for vehicles
JP6611328B2 (ja) 燃料電池システム
JP2010016026A (ja) 超電導装置
Shintomi et al. Design study of SMES system cooled by thermo-siphon with liquid hydrogen for effective use of renewable energy
WO2008059979A1 (en) Electric power feeding system
Zhao et al. An overview of high specific power electrical machines and drives technologies for electrified aircraft
JP2010187433A (ja) 燃料電池を搭載する電気鉄道車両用平滑リアクトル装置
Büttner et al. Profitability of low-temperature power electronics and potential applications
Maki et al. Study of practical applications of HTS synchronous machines
CN202613895U (zh) 移动式混合驱动型冷库
JP2008283803A (ja) 磁気浮上式鉄道車両用超電導磁石
CN110588382A (zh) 车载高压集成供电系统、燃料电池汽车和纯电动平台
CN203747494U (zh) 一种应急电源装置
Bao-hua et al. On development path of hydrogen energy technology in China's transportation system under carbon neutrality goal
Von Jouanne et al. Gone with the wind: innovative hydrogen/fuel cell electric vehicle infrastructure based on wind energy sources
JP3951294B2 (ja) モーターの冷却構造
CN202068366U (zh) 一种用于苯酐生产中热熔系统的变频控制电路
JP2006009917A (ja) 液体水素貯蔵装置
JP2008124175A (ja) 超電導電力貯蔵装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110310

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120717

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120807

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120827

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130319