JP2011166962A - 車両システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣ／ＤＣコンバータを用いずに、架線区間走行時に回生制動によってモータに発生する回生電力を蓄電池に供給する。
【解決手段】集電器１１と並列回路との間に設けられたスイッチ１２、蓄電池２１とモータ３１との間であり、かつ集電器１１と蓄電池２１との間である位置に設けられたスイッチ２２、蓄電池２１とモータ３１との間にスイッチ２２と並列に設けられ、集電器１１及びモータ３１から蓄電池２１へ流れる電流を許容し、蓄電池２１から集電器１１及びモータ３１へ流れる電流を規制する整流器２３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、架線電源から電力を得る集電器と蓄電池とを搭載し、架線区間と架線レス区間とを含む路線を走行する車両システムに関する。

従来、架線電源から電力を得る集電器と蓄電池とを搭載し、架線区間と架線レス区間とを含む路線を走行する車両システムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の車両システムは、ＤＣ／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ／Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ：直流入力直流出力）コンバータと回生電力回収回路とを備える。当該車両システムによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータが、集電器が得た電力に蓄電池に蓄えられた電力を付加し、インバータを介してモータに供給する。また、回生電力回収回路は、回生制動によりモータに発生した回生電力を集電器に供給せずに蓄電池にのみ供給する。

しかし、大電流に対応したＤＣ／ＤＣコンバータは大型となるため、ＤＣ／ＤＣコンバータを搭載した車両システムは、車両スペースを逼迫することとなる。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いない車両システムが望まれる。
ＤＣ／ＤＣコンバータを用いない車両システムとしては、以下に示す車両システムが考えられる。

図８は、従来の車両システムの構成を示す概略ブロック図である。
図８に示す従来の車両システムは、架線区間走行時に、スイッチ９０６を閉じ、スイッチ９０７を開く。これにより、架線区間走行時に車両システムは、集電器９０１が得た電力を、ＶＶＶＦ（Ｖａｒａｂｌｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｖａｌｉａｂｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：可変電圧可変周波数制御インバータ）９０４を介してモータ９０３、及びＳＩＶ（Ｓｔａｔｉｃ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ：静止インバータ）９０５を介して室内照明などの補機に供給する。
また、車両システムは、架線レス区間走行時に、スイッチ９０６を開き、スイッチ９０７を閉じる。これにより、架線レス区間走行時に車両システムは、蓄電池９０２に蓄えられた電力をモータ９０３及び補機に供給する。
つまり、図８に示す従来の車両システムは、架線区間走行時に、集電器９０１を回路に接続し、蓄電池９０２を回路から切り離す。他方、当該車両システムは、架線レス区間走行時に、蓄電池９０２を回路に接続し、集電器９０１を回路から切り離す。

特開２００９−１７１７７２号公報

しかしながら、図８に示す車両システムは、架線区間走行時に蓄電池９０２を回路から切り離すため、架線区間走行時に、回生制動によってモータ９０３に発生する回生電力を蓄電池に供給して再利用することができないという問題がある。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いずに、架線区間走行時に回生制動によってモータに発生する回生電力を蓄電池に供給する車両システムを提供することを課題とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、架線電源から電力を取り入れる集電器に、負荷回路と蓄電池とが並列に接続された並列回路を直列に接続した車両システムであって、前記集電器と前記並列回路との間に設けられた第１のスイッチと、前記蓄電池と前記負荷回路との間であり、かつ前記集電器と前記蓄電池との間である位置に設けられた第２のスイッチと、前記蓄電池と前記負荷回路との間に前記第２のスイッチと並列に設けられ、前記集電器及び前記負荷回路から前記蓄電池へ流れる電流を許容し、前記集電器及び前記蓄電池から前記負荷回路へ流れる電流を規制する整流器と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、前記集電器と前記架線電源とが接している場合に、前記第１のスイッチを閉じて前記第２のスイッチを開き、前記集電器と前記架線電源とが接していない場合に、前記第１のスイッチを開いて前記第２のスイッチを閉じる制御部を備えることを特徴とする。

また、本発明は、前記整流器に対して直列に設けられた第３のスイッチを備え、前記制御部は、前記蓄電池の充電率が所定の充電率を超えた場合に前記第３のスイッチを開くことを特徴とする。

また、本発明は、自車両の現在位置情報を取得する現在位置取得部と、自車両が走行する路線のうち、何れの区間が、前記集電器が前記架線電源から電力を取り入れることができる架線区間であり、また何れの区間が、前記集電器が前記架線電源から電力を取り入れることができない架線レス区間であるかを示す路線情報データベースとを備え、前記制御部は、前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、前記第２のスイッチを閉じ、前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、前記第１のスイッチを開き、前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線レス区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、前記第１のスイッチを閉じ、前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線レス区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、前記第２のスイッチを開くことを特徴とする。

また、本発明において、前記蓄電池の電圧が前記架線電源の電圧よりも所定の閾値以上大きい場合、または前記蓄電池の容量が所定の閾値より小さい場合、前記制御部は、前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、前記第２のスイッチを閉じずに前記第１のスイッチを開き、前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、前記第２のスイッチを閉じ、前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線レス区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、前記第１のスイッチを閉じずに前記第２のスイッチを開き、前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線レス区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、前記第１のスイッチを閉じることを特徴とする。

また、本発明において、前記蓄電池は、許容充電電圧値が、前記負荷回路による回生制動を行ったときの前記架線電源の電圧以上であり、許容放電電圧値が、前記負荷回路による回生制動を行っていないときの前記架線電源の電圧以下であることを特徴とする。

本発明によれば、車両システムは、蓄電池と負荷回路との間に設けられた第２のスイッチと並列に設けられ、集電器及び負荷回路から蓄電池へ流れる電流を許容し、蓄電池から集電器及び負荷回路へ流れる電流を規制する整流器を備える。これにより、架線区間走行中にも、負荷回路から蓄電池へ電流が流れるため、回生制動によって負荷回路に発生する回生電力を蓄電池に供給することができる。

本発明の第１の実施形態による車両システムの構成を示す概略ブロック図である。 蓄電池のＳＯＣ運用幅と電圧との関係を示すグラフである。 架線レス区間走行時の車両システムを示す概略ブロック図である。 第２の実施形態による車両システムの構成を示す概略ブロック図である。 第３の実施形態による車両システムの構成を示す概略ブロック図である。 第３の実施形態による車両システムによるスイッチの制御タイミングを示す第１のタイミングチャートである。 第３の実施形態による車両システムによるスイッチの制御タイミングを示す第２のタイミングチャートである。 従来の車両システムの構成を示す概略ブロック図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による車両システムの構成を示す概略ブロック図である。
車両システムは、集電回路１、蓄電回路２、負荷回路３、制御回路４を備える。なお、集電回路１は、並列に接続された蓄電回路２及び負荷回路３に直列接続される。

集電回路１は、集電器１１とスイッチ１２とを備える。
集電回路１の集電器１１は、スイッチ１２に直列に接続されており、架線区間において架線電源に接触して電力を取得する。
集電回路１のスイッチ１２は、集電器１１と直列に接続され、また、並列に接続された蓄電回路２及び負荷回路３に直列に接続される。スイッチ１２が閉じている場合、集電器１１が取得した電力は、蓄電回路２及び負荷回路３に供給される。

蓄電回路２は、蓄電池２１とスイッチ２２と整流器２３とを備える。
蓄電回路２の蓄電池２１は、並列に接続されたスイッチ２２と整流器２３とからなる並列回路に直列接続されている。そして、蓄電池２１は、スイッチ２２を介して負荷回路３に電力を供給し、また、整流器２３を介して集電回路１及び負荷回路３から供給される電力により充電を行う。
蓄電回路２のスイッチ２２は、整流器２３と並列に接続されている。また、スイッチ２２と整流器２３とからなる並列回路は、蓄電池２１に直列接続され、また、集電回路１及び負荷回路３に直列接続されている。スイッチ２２が閉じている場合、蓄電池２１に蓄えられた電力は、負荷回路３に供給される。
蓄電回路２の整流器２３は、集電回路１及び負荷回路３から蓄電池２１へ流れる電流を許容し、蓄電池２１から集電回路１及び負荷回路３へ流れる電流を規制する。

負荷回路３は、モータ３１とＶＶＶＦインバータ３２とＳＩＶ３３とを備える。
負荷回路３のモータ３１は、ＶＶＶＦインバータ３２に接続される。また、モータ３１は、ＶＶＶＦインバータ３２から供給される電力により駆動する。また、モータ３１は、回生制動により発生した電力を、ＶＶＶＦインバータ３２を介して蓄電回路２に供給する。
負荷回路３のＶＶＶＦインバータ３２は、ＳＩＶ３３と並列に接続されている。また、ＶＶＶＦインバータ３２は、集電回路１及び蓄電回路２と直列に接続される。また、ＶＶＶＦインバータ３２は、集電回路１または蓄電回路２から供給された電力を交流電流に変換し、モータ３１を変速駆動させる。
負荷回路３のＳＩＶ３３は、集電回路１または蓄電回路２から供給された電力を交流電流に変換し、室内照明などの補機に電力を供給する。

制御回路４は、集電回路１の集電器１１が架線電源と接触しているか否かを判定する。そして制御回路４は、集電器１１が架線電源と接触していると判定した場合、集電回路１のスイッチ１２を閉じ、蓄電回路２のスイッチ２２を開く。他方、制御回路４は、集電器１１が架線電源と接触していないと判定した場合、集電回路１のスイッチ１２を開き、蓄電回路２のスイッチ２２を閉じる。

つまり、本実施形態による車両システムは、蓄電回路２と負荷回路３との並列回路と集電器１１との間に設けられたスイッチ１２と、蓄電池２１とモータ３１との間であり、かつ集電器１１と蓄電池２１との間である位置に設けられたスイッチ２２と、蓄電池２１とモータ３１との間にスイッチ２２と並列に設けられ、集電器１１及びモータ３１から蓄電池２１へ流れる電流を許容し、蓄電池２１から集電器１１及びモータ３１へ流れる電流を規制する整流器２３とを備える。
これにより、車両システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いずに、架線区間走行時に回生制動によってモータに発生する回生電力を蓄電池に供給することができる。

図２は、蓄電池のＳＯＣ運用幅と電圧との関係を示すグラフである。
図２の横軸は蓄電池２１のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ：充電率）を示し、縦軸は蓄電池２１の開回路電圧を示す。
許容放電電圧は、蓄電池２１の劣化を防ぐ放電電圧の最小値である。蓄電池２１の電圧が許容放電電圧を下回ると、蓄電池２１の過放電防止回路（図示せず）が過放電状態であると判定する。これにより、蓄電池２１の過放電防止回路は、過放電による蓄電池２１の劣化を防ぐため、インターロックにより蓄電池の充放電を停止する。
許容充電電圧は、蓄電池２１の劣化を防ぐ充電電圧の最大値である。蓄電池２１の電圧が許容充電電圧を上回ると、蓄電池２１の過充電防止回路が過充電状態であると判定する。これにより、蓄電池２１の過充電防止回路は、過充電による蓄電池２１の劣化を防ぐため、インターロックにより蓄電池２１の充放電を停止する。
なお、許容充電電圧及び許容放電電圧とＳＯＣとの関係は、蓄電池２１の特性及び蓄電池２１のセルの直列数などによって異なる。また、許容放電電圧及び許容充電電圧は、蓄電池２１の特性により決まる。

本実施形態では、蓄電回路２の蓄電池２１として、許容放電電圧以上かつ許容充電電圧以下に相当するＳＯＣの運用幅（リチウムイオン二次電池であればＳＯＣ４０％〜ＳＯＣ６０％程度が望ましい）に適する蓄電池を用いる。また、蓄電池２１の運用幅の下限値は、負荷回路３のモータ３１による回生制動を行っていないときの架線電源の電圧に相当するＳＯＣであり、運用幅の上限値は、モータ３１による回生制動を行ったときの架線電源の電圧に相当するＳＯＣである。
これにより、負荷回路３のモータ３１による回生制動が行われた場合に、蓄電回路２の蓄電池２１の充電電圧が許容充電電圧を上回ることを防ぐことができる。また、蓄電池２１が許容放電電圧を下回ることを防ぐことができる。

図１は、架線区間走行時の車両システムの状態を示している。
架線区間走行時には、制御回路４が、集電回路１のスイッチ１２を閉じ、蓄電回路２のスイッチ２２を開く。
蓄電回路２の蓄電池２１と集電回路１及び負荷回路３とはスイッチ２２及び整流器２３を介して接続されている。このとき、蓄電回路２のスイッチ２２が開いており、また整流器２３は蓄電池２１から集電回路１及び負荷回路３へ流れる電流を規制するため、蓄電池２１に蓄えられた電力が集電回路１及び負荷回路３に供給されることはない。

他方、集電回路１の集電器１１が取得した電力は、スイッチ１２を介して負荷回路３に出力される。つまり、架線区間走行時、負荷回路３のモータ３１は、集電器１１が取得した電力によって駆動することとなる。
また、蓄電回路２の整流器２３は、集電回路１及び負荷回路３から蓄電池２１へ流れる電流を許容するため、集電回路１の出力電圧が蓄電池２１の開回路電圧を上回った場合に、集電器１１が取得した電力が蓄電池２１へ供給される。上述したように、蓄電池２１の運用幅の下限値は、負荷回路３のモータ３１による回生制動を行っていないときの架線電源の電圧に相当するＳＯＣとなっている。そのため、モータ３１による回生制動を行っていない場合、蓄電池２１の開回路電圧は、集電回路１の出力電圧と同じであるか、またはそれ以上となる。

また、同一の架線電源で走行する他の車両が回生制動を行い、当該架線電源に回生電力を供給した場合、集電回路１の出力電圧は、自車両の蓄電池２１の開回路電圧より高くなることがある。つまり、集電器１１が取得した電力は、自車両または他の車両が回生制動を行うことで、蓄電池２１の開回路電圧より高くなった場合に、蓄電池２１へ供給されることとなる。
これにより、車両システムは、架線区間走行時に回生制動によってモータ３１に発生する回生電力を蓄電池２１に供給することができる。

図３は、架線レス区間走行時の車両システムを示す概略ブロック図である。
架線区間走行時には、制御回路４が、集電回路１のスイッチ１２を開き、蓄電回路２のスイッチ２２を閉じる。
蓄電回路２の蓄電池２１と集電回路１及び負荷回路３とはスイッチ２２及び整流器２３を介して接続されている。このとき、蓄電回路２のスイッチ２２が閉じているため、蓄電池２１に蓄えられた電力は負荷回路３に供給される。つまり、架線レス区間走行時、負荷回路３のモータ３１は、蓄電池２１に蓄えられた電力によって駆動することとなる。
また、モータ３１による回生制動を行った場合において、負荷回路３の出力電圧が蓄電池２１の開回路電圧より高くなったとき、モータ３１による回生電力が蓄電池２１へ供給されることとなる。

このように、本実施形態によれば、車両システムは、蓄電池２１とモータ３１との間に設けられたスイッチ２２と並列に設けられ、集電器１１及びモータ３１から蓄電池２１へ流れる電流を許容し、蓄電池２１から集電器１１及びモータ３１へ流れる電流を規制する整流器２３を備える。これにより、架線区間走行中にも、モータ３１から蓄電池２１へ電流が流れるため、回生制動によってモータ３１に発生する回生電力を蓄電池２１に供給することができる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態による車両システムの構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態による車両システムは、第１の実施形態の蓄電回路２、制御回路４に代えて蓄電回路１０２、制御回路１０４を備え、さらに制動回路５１、機械ブレーキ５２を備える。なお、他の回路は、第１の実施形態と同様の構成を示す。

蓄電回路１０２は、第１の実施形態による蓄電回路２に、さらにスイッチ２４と電流計２５とを備えたものである。
スイッチ２４は、整流器２３に直列に接続されている。
電流計２５は、整流器２３から蓄電池２１へ流入する電流値を計測する。
また、制御回路１０４は、第１の実施形態による車両システムの制御回路４の機能に加え、電流計２５が計測する電流値が、蓄電池２１へ入力可能な電流の最大値である許容充電電流値を超えたときに、スイッチ２４を開く機能を有する。

制動回路５１は、車両の制動を行う際、集電回路１の集電器１１が架線電源と接触しているか否か、及び電流計２５が計測する電流値が、蓄電池２１の許容充電電流値を超えているか否かを判定し、当該判定に基づいて制動を行う。具体的には、制動回路５１は、集電器１１が架線電源と接触していないと判定し、かつ電流計２５の電流値が蓄電池２１の許容充電電流値を超えていると判定した場合、機械ブレーキ５２による制動を行う。
機械ブレーキ５２は、空気圧や油圧を利用した機械式ブレーキであって、制動による回生電力を発生しない。

これにより、本実施形態による車両システムは、架線区間走行中に、負荷回路３のモータ３１から蓄電池２１の許容充電電流値を超えた回生電流が発生した場合、スイッチ２４を開くことで、回生電流の蓄電池２１への流入を防ぎ、架線電源へ当該回生電流を供給する。このため、蓄電池２１の過充電を防ぐことができる。
また、架線レス区間走行中に、負荷回路３のモータ３１から蓄電池２１の許容充電電流値を超えた回生電流が発生した場合、制動回路５１は、機械ブレーキ５２による制動を行う。これにより、モータ３１に回生電力が発生することを抑止することができる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では、蓄電回路２は、整流器２３とスイッチ２４とを備え、これらにより蓄電池２１への電力の供給を制御する場合を備えたが、これに限られず、例えば、整流器２３とスイッチ２４に代えてサイリスタなどの電子スイッチを備え、制御回路４が当該サイリスタの制御を行うことで、蓄電池２１への電力の供給を制御しても良い。
また、本実施形態では、電流計２５が測定する電流値が蓄電池２１の許容充電電流値を超える場合に蓄電池２１への電力の供給を抑止する場合を説明したが、これに限られず、例えば、電流計２５に代えて蓄電池２１の開回路電圧を測定する電圧計を備え、当該電圧計が測定する電圧値が蓄電池２１の許容充電電圧値を超える場合に蓄電池２１への電力の供給を抑止しても良い。

また、本実施形態では、車両システムが機械ブレーキ５２を備え、電流計２５が測定する電流値が蓄電池２１の許容充電電流値を超える場合に、機械ブレーキ５２による制動を行う場合を説明したが、これに限られない。例えば、車両システムは、機械ブレーキ５２に代えて回生ブレーキによる電力を吸収する回生抵抗を備え、制動回路５１は、電流値が蓄電池２１の許容充電電流値を超えていると判定した場合に、回生抵抗で電力を消費させることで回生制動を作用させる構成としても良い。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態による車両システムの構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態による車両システムは、第２の実施形態の制御回路１０４に代えて制御回路２０４を備え、さらに位置情報取得回路６１、路線情報データベース６２を備える。
位置情報取得回路６１は、信号システムや車輪回転センサなどから得られるデータに基づいて自車両の現在位置情報を取得する。
路線情報データベース６２は、自車両が走行する路線の何れの区間が架線区間であり、何れの区間が架線レス区間であるかを示す情報を記憶する。

制御回路２０４は、位置情報取得回路６１が出力する現在位置情報と、路線情報データベース６２が記憶する情報とに基づいて、架線区間と架線レス区間との境界の位置と自車両の位置との距離及び位置関係を算出する。そして、当該算出結果に基づいて、集電回路１のスイッチ１２、蓄電回路２のスイッチ２２の開閉を制御する。

図６は、第３の実施形態による車両システムによるスイッチの制御タイミングを示す第１のタイミングチャートである。
制御回路２０４は、路線情報データベース６２を参照し、位置情報取得回路６１が取得した現在位置情報が、架線区間内であり架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離（例えば１０メートル）だけ後方の位置を示すと判定したとき、スイッチ２２を閉じる。すなわち、制御回路２０４は、車両が架線区間から架線レス区間へ移動する前に、スイッチ２２を閉じる。
また、制御回路２０４は、現在位置情報が、架線区間内であり架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、スイッチ１２を開く。すなわち、制御回路２０４は、車両が架線区間から架線レス区間へ移動した後に、スイッチ１２を開く。
つまり、車両が架線区間から架線レス区間へ移動する時、スイッチ１２及びスイッチ２２はともに閉じた状態となる。

また、制御回路２０４は、現在位置情報が、架線レス区間内であり架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、スイッチ１２を閉じる。すなわち、制御回路２０４は、車両が架線レス区間から架線区間へ移動する前に、スイッチ１２を閉じる。
また、制御回路２０４は、現在位置情報が、架線レス区間内であり架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、スイッチ２２を開く。すなわち、制御回路２０４は、車両が架線レス区間から架線区間へ移動した後に、スイッチ２２を開く。
つまり、車両が架線レス区間から架線区間へ移動する時、スイッチ１２及びスイッチ２２はともに閉じた状態となる。

これにより、車両システムは、集電器１１または蓄電池２１が供給する電力が途切れることを防止するため、負荷回路３を安定して動作させることができる。特に、ＳＩＶ３３に接続された補機への電力供給が安定して行われることにより、室内照明の一時的な消灯などを防ぐことができる。これにより、乗客の不安感を解消させることができる。

図７は、第３の実施形態による車両システムによるスイッチの制御タイミングを示す第２のタイミングチャートである。
また、制御回路２０４は、蓄電池２１の開回路電圧が架線電源の電圧よりも所定の閾値以上大きい場合、または蓄電池２１の容量が所定の閾値より小さい場合、図７に示すタイミングでスイッチの開閉を制御する。

つまり、制御回路２０４は、現在位置情報が、架線区間内であり架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、スイッチ２２を閉じずにスイッチ１２を開く。すなわち、制御回路２０４は、車両が架線区間から架線レス区間へ移動する前に、スイッチ１２を開く。
また、制御回路２０４は、現在位置情報が、架線区間内であり架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、スイッチ２２を閉じる。すなわち、制御回路２０４は、車両が架線区間から架線レス区間へ移動した後に、スイッチ２２を閉じる。
つまり、車両が架線区間から架線レス区間へ移動する時、スイッチ１２及びスイッチ２２はともに開いた状態となる。

また、制御回路２０４は、現在位置情報が、架線レス区間内であり架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、スイッチ１２を閉じずにスイッチ２２を開く。すなわち、制御回路２０４は、車両が架線レス区間から架線区間へ移動する前に、スイッチ２２を開く。
また、制御回路２０４は、現在位置情報が、架線レス区間内であり架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、スイッチ１２を閉じる。すなわち、制御回路２０４は、車両が架線レス区間から架線区間へ移動した後に、スイッチ１２を閉じる。
つまり、車両が架線レス区間から架線区間へ移動する時、スイッチ１２及びスイッチ２２はともに開いた状態となる。

これにより、車両システムは、蓄電池２１と架線電源との電位差により蓄電池から架線電源に電力が突然供給されることを防ぐ。そのため、蓄電池２１が許容放電電力を超えた電力を供給することによる蓄電池２１の劣化を防ぐことができる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

上述の車両システムは内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した制御回路４の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１…集電回路 ２、１０２…蓄電回路 ３…負荷回路 ４、１０４、２０４…制御回路 １１…集電器 １２…スイッチ ２１…蓄電池 ２２…スイッチ ２３…整流器 ２４…スイッチ ２５…電流計 ３１…モータ ３２…ＶＶＶＦインバータ ３３…ＳＩＶ ５１…制動回路 ５２…機械ブレーキ ６１…位置情報取得回路 ６２…路線情報データベース

Claims (6)

1. 負荷回路と前記負荷回路に並列に接続された蓄電池とからなる並列回路と、架線電源から電力を取り入れる集電器とを直列に接続した車両システムであって、
   前記集電器と前記並列回路との間に設けられた第１のスイッチと、
   前記蓄電池と前記負荷回路との間であり、かつ前記集電器と前記蓄電池との間である位置に設けられた第２のスイッチと、
   前記蓄電池と前記負荷回路との間に前記第２のスイッチと並列に設けられ、前記集電器及び前記負荷回路から前記蓄電池へ流れる電流を許容し、前記蓄電池から前記集電器及び前記負荷回路へ流れる電流を規制する整流器と、
   を備えることを特徴とする車両システム。
2. 前記集電器と前記架線電源とが接している場合に、前記第１のスイッチを閉じて前記第２のスイッチを開き、前記集電器と前記架線電源とが接していない場合に、前記第１のスイッチを開いて前記第２のスイッチを閉じる制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両システム。
3. 前記整流器に対して直列に設けられた第３のスイッチを備え、
   前記制御部は、前記蓄電池の充電率が所定の充電率を超えた場合に前記第３のスイッチを開くことを特徴とする車両システム。
4. 自車両の現在位置情報を取得する現在位置取得部と、
   自車両が走行する路線のうち、何れの区間が、前記集電器が前記架線電源から電力を取り入れることができる架線区間であり、また何れの区間が、前記集電器が前記架線電源から電力を取り入れることができない架線レス区間であるかを示す路線情報データベースと
   を備え、
   前記制御部は、
   前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、前記第２のスイッチを閉じ、
   前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、前記第１のスイッチを開き、
   前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線レス区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、前記第１のスイッチを閉じ、
   前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線レス区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、前記第２のスイッチを開く
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両システム。
5. 前記蓄電池の電圧が前記架線電源の電圧よりも所定の閾値以上大きい場合、または前記蓄電池の容量が所定の閾値より小さい場合、
   前記制御部は、
   前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、前記第２のスイッチを閉じずに前記第１のスイッチを開き、
   前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、前記第２のスイッチを閉じ、
   前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線レス区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ後方の位置を示すと判定したとき、前記第１のスイッチを閉じずに前記第２のスイッチを開き、
   前記路線情報データベースを参照し、前記現在位置取得部が取得した現在位置情報が、架線レス区間内であり、架線区間と架線レス区間との境界位置よりも進行方向に対して所定の距離だけ前方の位置を示すと判定したとき、前記第１のスイッチを閉じる
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両システム。
6. 前記蓄電池の許容充電電圧値は、前記負荷回路による回生制動を行ったときの前記架線電源の電圧以上であり、前記蓄電池の許容放電電圧値は、前記負荷回路による回生制動を行っていないときの前記架線電源の電圧以下である
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の車両システム。

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