JP2022139450A - Hydrogen power generation carriage and vehicle formation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池を搭載した鉄道車両に関する。 The present invention relates to a railway vehicle equipped with a fuel cell.
燃料電池は、水の電気分解の原理を利用し、水素と酸素を化学反応させて電気を発生させる装置である。燃料電池は発電で二酸化炭素を排出しないことから、脱炭素社会の実現に向けて燃料電池の様々な適用が提案されている。鉄道車両の分野においても、燃料電池を搭載した燃料電池車両が知られている。燃料電池車両は、走行用動力発生装置としての主電動機の電源に、燃料電池で発生した電力及び制動時に主電動機で蓄電池に充電した回生電力を使用し、主電動機によって駆動力を得るハイブリッド車の一種である。例えば、特許文献1,2では、燃料電池車両が開示されている。
A fuel cell is a device that uses the principle of electrolysis of water to chemically react hydrogen and oxygen to generate electricity. Since fuel cells do not emit carbon dioxide during power generation, various applications of fuel cells have been proposed to realize a decarbonized society. Also in the field of railway vehicles, fuel cell vehicles equipped with fuel cells are known. A fuel cell vehicle uses the power generated by the fuel cell as the power source for the traction motor, which is a driving power generator, and the regenerative power that the storage battery is charged by the traction motor during braking. It is one kind. For example,
特許文献1に記載のハイブリッド鉄道車両は、燃料電池、インバータ、車両の駆動輪を回転駆動するモータ、エネルギー蓄積装置、及びエネルギー制御装置を備える。加速時において、燃料電池で直流電力を作り出し、この直流電力はインバータで交流電力に変換されてモータへ供給される。また、直流電力はエネルギー蓄積装置に供給され、必要に応じて蓄積される。ブレーキ時においては、車輪の回転力によりモータが回転し、モータで発生した電力がエネルギー蓄積装置に蓄えられる。エネルギー制御装置は、予めわかっている走行パターンを元にエネルギー消費量を予測して、燃料電池で生成された電力とエネルギー蓄積装置に蓄積された電力との使用比率を決定し、それに基づいてインバータを制御する。
A hybrid railway vehicle described in
特許文献2に記載された車両は、燃料電池及び当該燃料電池で発電された電力によって駆動される線路走行用モータが搭載された車両と、燃料電池へ水素を供給する水素タンクが搭載された車両とを備える。
The vehicle described in
燃料電池車両は、長距離を走行するためには多量の水素が必要となる。特許文献1、2に記載されたように、一つの車両に走行用動力発生装置と水素発電ユニットの両方が搭載された動力車の場合は、車両重量や配置場所の制限のために水素の貯蔵手段の追加は難しいことから、長距離輸送は難しく、編成の自由度も小さい。また、特許文献2のように水素の貯蔵手段のみを動力車と連結された車両に積載することも考え得るが、当該車両から動力車へ水素を供給する構成が煩雑となる。
Fuel cell vehicles require a large amount of hydrogen to travel long distances. As described in
本願の出願人は、燃料電池で発生した電力の供給を受けて走行する電気機関車と、当該電気機関車によってけん引される付随車とを含んで編成された鉄道車両の開発を行っている。このような鉄道車両では、付随車の編成によっては電気機関車に要求されるけん引力が非常に大きくなることがあり、これに応じた発電能力を備える水素発電ユニットが必要となる。そこで、本願の出願人は、燃料電池及び水素タンクを搭載して発電を行う水素発電ユニットを搭載した水素発電車を電気機関車から独立して構成し、水素発電車を電気機関車に連結して、電気機関車の要求する電力に応じた電力を水素発電車から供給できるようにすることに想到した。 The applicant of the present application is developing a railway vehicle that includes an electric locomotive that runs on the supply of electric power generated by a fuel cell and an accompanying car that is towed by the electric locomotive. In such railway vehicles, depending on the formation of accompanying cars, the traction force required for the electric locomotive may become extremely large, and a hydrogen power generation unit having a power generation capacity corresponding to this may be required. Therefore, the applicant of the present application constructed a hydrogen power generation vehicle equipped with a hydrogen power generation unit for generating power by mounting a fuel cell and a hydrogen tank independently from the electric locomotive, and connected the hydrogen power generation vehicle to the electric locomotive. Therefore, the inventors came up with the idea of enabling the hydrogen power generator to supply the electric power required by the electric locomotive.
即ち、本発明の一実施形態に係る車両編成は、
走行用動力発生装置が搭載された電気機関車 と、
前記電気機関車と連結及び連結解除可能に連結され、前記走行用動力発生装置の電源に適用される少なくとも一両の水素発電車と、
前記水素発電車と連結及び連結解除可能に連結された付随車とを含んで編成されていることを特徴としている。
That is, the vehicle formation according to one embodiment of the present invention is
An electric locomotive equipped with a running power generator,
at least one hydrogen-powered vehicle that is connected to the electric locomotive so that it can be connected and disconnected, and that is applied to the power source of the power generator for traveling;
It is characterized in that it is organized including the hydrogen power generation vehicle and an accompanying vehicle that is connected so as to be able to be connected and disconnected.
そして、上記の水素発電車は、電気機関車の走行用動力発生装置の電源に適用される水素発電車であって、
前記電気機関車にけん引される台車と、
水素貯蔵モジュール、及び、前記水素貯蔵モジュールから水素の供給を受けて当該水素と空気中の酸素とを電気化学反応させて電力を発生させる燃料電池発電モジュールを有し、前記台車に搭載された水素発電ユニットと、を備えることを特徴としている。
And the above hydrogen power generation vehicle is a hydrogen power generation vehicle applied to a power source of a power generator for running an electric locomotive,
A bogie towed by the electric locomotive;
A hydrogen storage module, and a fuel cell power generation module that receives supply of hydrogen from the hydrogen storage module and causes an electrochemical reaction between the hydrogen and oxygen in the air to generate electric power, and the hydrogen is mounted on the truck. and a power generation unit.
上記構成の車両編成及び水素発電車によれば、水素発電車の水素発電ユニットで発生した電力が、当該水素発電車と連結された電気機関車へ送られ、走行用動力発生装置(即ち、主電動機)で消費される。水素発電車は電気機関車から独立した車両であることから、電気機関車に要求されるけん引力に応じた発電能力を有する水素発電ユニットを搭載した水素発電車を当該電気機関車と連結することができる。これにより、車両編成は、水素発電車に連結される付随車の数や種類が任意に選択可能となり、様々な搬送対象に柔軟に対応することができる。 According to the train set and hydrogen power generation vehicle having the above configuration, the electric power generated by the hydrogen power generation unit of the hydrogen power generation vehicle is sent to the electric locomotive connected to the hydrogen power generation vehicle, and the power generator for running (that is, the main electric motor). Since the hydrogen power train is a vehicle independent from the electric locomotive, the hydrogen power train equipped with a hydrogen power generation unit having power generation capacity corresponding to the tractive force required for the electric locomotive should be connected to the electric locomotive. can be done. As a result, it is possible to arbitrarily select the number and type of accompanying vehicles to be connected to the hydrogen power generation vehicle in the vehicle formation, and to flexibly cope with various objects to be transported.
また、上記構成の車両編成では、水素発電ユニットの燃料が尽きた場合には、電気機関車に連結された水素発電車を新たな水素発電車に差し替えることによって、走行を継続することができる。また、車両編成は、輸送距離に応じた数の水素発電車を備えることにより、長距離輸送にも対応することができる。 In addition, in the vehicle formation with the above configuration, when the hydrogen power generation unit runs out of fuel, the hydrogen power generation vehicle connected to the electric locomotive can be replaced with a new hydrogen power generation vehicle to continue running. In addition, the train set can accommodate long-distance transportation by providing a number of hydrogen power generation vehicles corresponding to the transportation distance.
更に、上記構成の車両編成では、重量物である水素発電ユニットが、電気機関車から独立した水素発電車の台車に支持されることで、電気機関車に水素発電ユニットが搭載される場合の車両重量の超重量化を回避することができる。 Furthermore, in the vehicle formation of the above configuration, the heavy hydrogen power generation unit is supported by the bogie of the hydrogen power generation vehicle independent from the electric locomotive, so that the electric locomotive is equipped with the hydrogen power generation unit. Weight overweight can be avoided.
また、上記構成の車両編成では、水素発電車から電気機関車へ、燃料である水素が送られるのではなく電力が送られる。水素発電車から電気機関車へ電力を送る構成は、水素発電車から電気機関車へ水素を送る構成と比較して、簡易である。 Further, in the train set of the above configuration, electric power is sent from the hydrogen generator car to the electric locomotive instead of sending hydrogen as a fuel. The configuration for sending electric power from the hydrogen generator to the electric locomotive is simpler than the configuration for sending hydrogen from the hydrogen generator to the electric locomotive.
本発明によれば、一つの車両に走行用動力発生装置と水素発電ユニットの両方が搭載された動力車を含む車両編成と比較して、長距離輸送に対応可能であり、編成の自由度が高い車両編成を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to cope with long-distance transportation and has a high degree of freedom in organization compared to a vehicle organization including a power vehicle in which both a power generation device for traveling and a hydrogen power generation unit are mounted in one vehicle. A high vehicle consist can be provided.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る水素発電車3を含む車両編成1を示す図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a train set 1 including hydrogen
図1に示す車両編成1は、先頭車両である電気機関車2と、電気機関車2と連結されて当該電気機関車2へ電力を供給する水素発電車3と、水素発電車3と連結された付随車4とから編成されている。
The train set 1 shown in FIG. It is organized from an accompanying
電気機関車2は、台車21と、台車21に支持された車体22とを備える。台車21は動台車であって、台車枠211と、台車枠211に軸箱を介して支持された動軸213と、動軸213に固定された動輪214と、走行用動力発生装置である主電動機25と、主電動機25から動軸213へ動力を伝達する動力伝達装置(図示略)と、ブレーキ装置(図示略)とを備える。車体22には運転室が形成されている。台車枠211には枕ばねを介して車体22が支持されている。
The
電気機関車2には、電力変換装置51と、蓄電池52とが搭載されている。電力変換装置51は、水素発電車3及び/又は蓄電池52から供給された電力を主電動機25へ供給する。ここで、電力変換装置51は、負荷に応じて周波数を変化させることにより、主電動機25の回転速度の調整や発生トルクの無断階調整を行う。また、電力変換装置51は、水素発電車3から供給された電力のうち余剰分を蓄電池52へ蓄電する。更に、電力変換装置51は、電気機関車2の制動時に発生する回生エネルギーで主電動機25に発電させて、発生した電力を蓄電池52へ蓄電するように構成されている。蓄電池52に蓄えられた電力は、電力変換装置51によって取り出されて電気機関車2内の電力負荷へ供給される。
The
水素発電車3は、動力発生装置、乗客を収容する客室、貨物を収容する荷物室、及び運転室を備えず、発電と電気機関車2への電力の供給とを行うことを目的とする電源車である。但し、水素発電車3には、乗務員用の作業室が設けられていてもよい。
The
水素発電車3は、台車31と、台車31に支持された台枠32とを備える。水素発電車3の台車31は付随台車であって、台車枠311と、台車枠311に軸箱を介して支持された従軸313と、従軸313に固定された従輪314とを備える。台車枠311には枕ばねを介して又は直接に台枠32が支持されている。
The
台枠32には、水素発電ユニット6が支持されている。図2は、水素発電ユニット6の概略構成を示すブロック図である。図2に示すように、水素発電ユニット6は、燃料電池発電モジュール61、及び、水素貯蔵モジュール62を備える。水素貯蔵モジュール62が台枠32の走行方向の前部及び後部の2箇所に分かれて配置され、燃料電池発電モジュール61が前部と後部の走行方向の間に配置されている。換言すれば、水素発電車3の走行方向の前後方向に、水素貯蔵モジュール62、燃料電池発電モジュール61、及び水素貯蔵モジュール62の順に並んでいる。このように、水素貯蔵モジュール62が走行方向の前後に分散して配置されることによって、水素発電車3の質量バランスが保たれている。
The
燃料電池発電モジュール61は、燃料電池611と、ラジエータ612と、高圧水素設備613と、システム制御装置614と、電力変換装置63と、蓄電池65とを備える。
The fuel cell
燃料電池611は、多数の燃料電池セルを有し、水素の供給を受けて当該水素と空気中の酸素とを電気化学反応させて直流電力を発生させる。ラジエータ612は、燃料電池611を発電に適した温度に調温する。例えば、ラジエータ612と燃料電池611を冷却媒体が循環するように構成されている。高圧水素設備613は、水素貯蔵モジュール62から送られてきた水素を、圧力を調整して燃料電池611へ供給する。システム制御装置614は、燃料電池611の発電を制御する装置である。システム制御装置614は、負荷に応じた発電が行われるような水素及び空気(酸素)が燃料電池611へ供給されるように、高圧水素設備613及びタンクバルブ622を制御する。また、システム制御装置614は、燃料電池611の適切な温度が保たれるようにラジエータ612を動作させる。また、システム制御装置614は、電力変換装置63に燃料電池611から取り出す電力を指令する。
The
電力変換装置63は、複数の入力系統及び出力系統を有し、入力された電力の電圧、電流、及び周波数を電気機関車2の走行に適した電力に変換して、出力する。例えば、電力変換装置63は、システム制御装置614からの指令に従って燃料電池611から直流電力を取り出し、直流電力の電圧等を変換(又は調整)して、供給用配線71を介して電気機関車2の電力変換装置51へ電力を供給する。ここで電圧等の変換には、直流から直流への変換、交流から直流への変換、直流から交流への変換、交流から交流への変換、電圧変換、及び電力調整のうち少なくとも1つが含まれていてよい。また、電力変換装置63は、発電した電力のうち余剰分を蓄電池65へ蓄電する。蓄電池65に蓄えられた電力は、電力変換装置63によって適宜取り出されて、水素発電車3内の電力負荷や水素発電車3と連結された車両の電力負荷へ送られてよい。
The
水素貯蔵モジュール62は、圧縮水素が収容された少なくとも1つの高圧水素タンク621と、高圧水素タンク621ごとに設けられたタンクバルブ622とを含む。タンクバルブ622の開閉によって、高圧水素タンク621から燃料電池発電モジュール61への水素の供給/供給停止が切り替えられる。
The
付随車4は、台車41及び台車41に支持された車体42を備える。付随車4は、走行用動力発生装置及び運転室を備えず、電気機関車2によってけん引又は推進される。付随車4は、客車及び/又は貨車である。客車は、内部に客室を有し、走行用動力発生装置をもたないで、機関車でけん引又は推進される旅客車である。貨車は、走行用動力発生装置及び総括制御装置をもたないで、機関車にけん引される貨物車である。
The
電気機関車2の最後尾と水素発電車3の先頭の各々には、両者を相互に連結する機械的連結装置72が設けられており、この機械的連結装置72によって、電気機関車2と水素発電車3とが連結及び連結解除可能に連結される。また、水素発電車3の最後尾と付随車4の先頭の各々には、両者を相互に連結する機械的連結装置72が設けられており、この機械的連結装置72によって、水素発電車3と付随車4とが連結及び連結解除可能に連結される。なお、図1に示す車両編成1は、一両の付随車4を含むが、付随車4の数は2以上の複数であってもよい。
The end of the
図3は、図1に示す車両編成1の電力供給系統の構成を示す図である。図3に示すように、水素発電車3の水素発電ユニット6(より詳細には、電力変換装置63)と、電気機関車2の電力変換装置51とは、供給用配線71で接続されている。供給用配線71は、水素発電車3の水素発電ユニット6と、電気機関車2の電力変換装置51とを、接続/接続解除可能に接続する。供給用配線71は、望ましくは、少なくとも1組のソケット及びプラグを備え、機械的に切断及び接続可能に構成されている。これにより、電気機関車2と連結される水素発電車3を、けん引する付随車4の編成に応じて容易に変更することが可能となる。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the power supply system of the
以上に説明した通り、本実施形態に係る車両編成1は、走行用動力発生装置(主電動機25)が搭載された電気機関車2と、電気機関車2と連結及び連結解除可能に連結され、走行用動力発生装置の電源に適用される少なくとも一両の水素発電車3と、水素発電車3と連結及び連結解除可能に連結された付随車4とを含んで編成されている。付随車4は、例えば、貨車や客車である。
As described above, the
上記実施形態に係る水素発電車3は、電気機関車2の走行用動力発生装置の電源に適用される。この水素発電車3は、電気機関車2にけん引される台車31と、台車31に搭載された水素発電ユニット6と、水素発電ユニット6から電気機関車2へ電力を供給する供給用配線71とを備える。水素発電ユニット6は、水素貯蔵モジュール62、及び、水素貯蔵モジュール62から水素の供給を受けて当該水素と空気中の酸素とを電気化学反応させて電力を発生させる燃料電池発電モジュール61を有する。
The
上記実施形態において、水素発電車3は、客室及び荷物室を備えずに、専ら電気機関車2の走行用動力発生装置(即ち、主電動機25)の電源に適用されている。上記実施形態に係る水素発電車3において、燃料電池発電モジュール61は発電された電力を蓄える蓄電池65を更に有する。
In the above-described embodiment, the
上記構成の車両編成1では、水素発電車3の水素発電ユニット6で発生した電力が、水素発電車3と連結された電気機関車2の電力変換装置51へ供給用配線71を通じて供給される。受電した電力変換装置51は、負荷に応じた電力を主電動機25へ供給し、これにより電気機関車2の動軸213及び動輪214が回転する。動輪214の回転により電気機関車2は、当該電気機関車2に連結された水素発電車3及び付随車4をけん引して軌道上を走行する。
In the
上記構成の車両編成1では、水素発電車3は電気機関車2から独立した車両であることから、電気機関車2に要求されるけん引力に応じた発電能力を有する水素発電ユニット6を搭載した水素発電車3を当該電気機関車2と連結することができる。これにより、車両編成1は、水素発電車3に連結される付随車4の種類が任意に選択可能となり、様々な搬送対象に柔軟に対応することができる。
In the vehicle set 1 having the above configuration, the hydrogen
また、上記構成の車両編成1では、水素発電ユニット6の燃料が尽きた場合には、電気機関車2に連結された水素発電車3を新たな水素発電車3に差し替えることによって、走行(輸送)を継続することができる。或いは、車両編成1は、輸送距離に応じた量の水素貯蔵モジュール62を搭載した水素発電車3を備えることにより、長距離輸送にも対応することができる。
In addition, in the
更に、上記構成の車両編成1では、水素発電車3から電気機関車2へ、燃料である水素が送られるのではなく電力が送られる。水素発電車3から電気機関車2へ電力を送る構成は、水素発電車3から電気機関車2へ水素を送る構成と比較して、簡易である。
Further, in the
そのうえ、重量物である水素発電ユニット6が、電気機関車2から独立した水素発電車3の台車31に支持されることで、電気機関車2に水素発電ユニットが搭載される場合の車両重量の超重量化を回避することができる。
In addition, since the heavy hydrogen
以上の通り、本実施形態に係る車両編成1によれば、一つの車両に走行用動力発生装置と水素発電ユニットの両方が搭載された動力車を含む車両編成と比較して、長距離輸送に対応可能であり、編成の自由度が高い車両編成を提供することができる。 As described above, according to the vehicle set 1 according to the present embodiment, compared to a vehicle set including a power vehicle in which both a driving power generation device and a hydrogen power generation unit are mounted on one vehicle, long-distance transportation is possible. It is possible to provide a vehicle formation that is adaptable and has a high degree of freedom in formation.
<変形例>
上記の実施形態に係る車両編成1は、一両の電気機関車2に対し一両の水素発電車3が連結されているが、一両の電気機関車2に対し複数両の水素発電車3が連結されていてもよい。
<Modification>
In the
図4は、上記の実施形態の変形例1に係る水素発電車3a~3cを含む車両編成1Aを示す図である。図4に示す変形例1に係る車両編成1Aでは、一両の電気機関車2に対し三両の水素発電車3a~3cが接続されており、走行方向の最も後ろに位置する水素発電車3cに付随車4が接続されている。なお、図4に示す車両編成1Aは、三両の水素発電車3a~3cを含むが、水素発電車3の数は2以上の複数であればよい。また、図4では、幾つかの付随車4が示されているが、付随車4の数は1両以上であればよい。
FIG. 4 is a diagram showing a
変形例1に係る車両編成1Aでは、電気機関車2及び付随車4の構成は前述の実施形態で説明したものと実質的に同一であるので、電気機関車2及び付随車4の構成についての説明を省略する。
In the
変形例1に係る車両編成1Aは、一両目の水素発電車3a、二両目の水素発電車3b、及び、三両目の水素発電車3cを含む。水素発電車3a~3c同士の間は機械的連結装置72によって連結/連結解除可能に連結されている。これにより、車両編成1Aに組み込まれる水素発電車3a~3cの数の増減が容易である。
A
図5は、図4に示す車両編成1Aの電力供給系統の構成を示す図である。図5に示すように、一両目の水素発電車3aには、第1の水素発電ユニット6aが搭載されている。第1の水素発電ユニット6aは、前述の水素発電ユニット6と同様に、燃料電池発電モジュール61a、及び、水素貯蔵モジュール62aを含む。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the power supply system of the
二両目の水素発電車3bには、第2の水素発電ユニット6bが搭載されている。第2の水素発電ユニット6bは、前述の水素発電ユニット6と同様に、燃料電池発電モジュール61b、及び、水素貯蔵モジュール62bを含む。
A second hydrogen
三両目の水素発電車3cには、第3の水素発電ユニット6cが搭載されている。第3の水素発電ユニット6cは、前述の水素発電ユニット6と同様に、燃料電池発電モジュール61c、及び、水素貯蔵モジュール62cを含む。
A third hydrogen
第1~3の水素発電ユニット6a~6cの各々は、自身が搭載された車両の先行車両に搭載された電力変換装置と供給用配線を介して接続されている。より詳細には、第1の水素発電ユニット6aは電気機関車2の電力変換装置51と供給用配線71aで接続されている。供給用配線71aは、第1の水素発電ユニット6aの電力変換装置63aと、電気機関車2の電力変換装置51とを、接続/接続解除可能に接続する。第2の水素発電ユニット6bは第1の水素発電ユニット6aと供給用配線71bで接続されている。供給用配線71bは、第1の水素発電ユニット6aの電力変換装置63aと、第2の水素発電ユニット6bの電力変換装置63bとを、接続/接続解除可能に接続する。第3の水素発電ユニット6cは第2の水素発電ユニット6bと供給用配線71cで接続されている。供給用配線71cは、第2の水素発電ユニット6bの電力変換装置63bと、第3の水素発電ユニット6cの電力変換装置63cとを、接続/接続解除可能に接続する。
Each of the first to third hydrogen
第1~3の水素発電ユニット6a~6cの各々の電力変換装置63a~63cは、上記実施形態に係る電力変換装置63が備える機能に加えて、他の水素発電ユニットから送られてきた電力と、自身の発電ユニットで発電された電力とを合わせて出力する機能を有する。第2の水素発電ユニット6bの電力変換装置63bには、第3の水素発電ユニット6cから供給用配線71cを通じて受電した電力と、第2の水素発電ユニット6bで発電された電力とが入力され、これらの電力を合わせた電力が電力変換装置63bから供給用配線71bを通じて第1の水素発電ユニット6aの電力変換装置63aへ供給される。同様に、第1の水素発電ユニット6aの電力変換装置63aには、第2の水素発電ユニット6bから供給用配線71bを通じて受電した電力と、第1の水素発電ユニット6aで発電された電力とが入力され、これらの電力を合わせた電力が供給用配線71aを通じて電気機関車2の電力変換装置51へ供給される。
The power converters 63a to 63c of the first to third hydrogen
このように、複数の水素発電車3a~3cの水素発電ユニット6a~6cの各々で発電を行い、各水素発電車3a~3cで発生した電力を合わせた電力が電気機関車2へ供給されることによって、一両の水素発電車3で発生した電力よりも大きな電力を電気機関車2へ供給することができる。また、発電能力を複数の水素発電車3a~3cに振り分けることで、各水素発電車3a~3cの水素発電ユニット6a~6cの重量化の抑制、ひいては各車両の重量化を抑制することができる。
In this way, power is generated by each of the hydrogen
また、複数の水素発電車3a~3cの水素発電ユニット6a~6cで順番に発電を行うことで、水素貯蔵モジュール62a~62cの水素の積み替えを行うことなく、長距離輸送が可能となる。
In addition, by generating power in turn by the hydrogen
例えば、一両目の水素発電車3aの水素発電ユニット6aが発電をしているときに、二両目及び三両目の水素発電車3b,3cの水素発電ユニット6b,6cの発電を停止させる。そして、一両目の水素発電車3aの水素発電ユニット6aで燃料が尽きて発電能力が低下すれば、図6に示すように、二両目の水素発電車3bの水素発電ユニット6bで発電を行い、一両目及び三両目の水素発電車3a,3cの水素発電ユニット6a,6cの発電を停止させる。この場合、二両目の水素発電車3bの第2の水素発電ユニット6bで発電された電力は、第2の水素発電ユニット6bの電力変換装置63bから供給用配線71bを通じて第1の水素発電ユニット6aの電力変換装置63aへ供給され、更に、電力変換装置63aから供給用配線71aを通じて電気機関車2の電力変換装置51へ供給される。
For example, while the hydrogen
以上に説明した通り、上記実施形態の変形例1に係る車両編成1Aでは、編成に含まれる少なくとも一両の水素発電車3は、先行用の水素発電車3aとそれに後続する少なくとも1つの後続用の水素発電車3b,3cとを含んでいる。そして、少なくとも1つの後続用の水素発電車3b,3cの各々は、自身の水素発電ユニット6b,6cで発生した電力を自身に先行する水素発電車3a,3bの水素発電ユニット6a,6bを通じて電気機関車2へ供給するように構成されている。
As described above, in the vehicle set 1A according to
具体的には、水素発電車3a~3cの各々において、電力変換装置63a~63cは別の水素発電車3a~3cに搭載された水素発電ユニット6a~6cから電力を受電し、受電した電力と自身の燃料電池発電モジュール61a~61cで発電された電力とを合わせて電気機関車2へ供給するように構成されている。
Specifically, in each of the hydrogen
このように車両編成1Aに複数の水素発電車3a~3cが含まれることによって、前述の実施形態に係る車両編成1A及び水素発電車3が奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。即ち、車両編成1Aは、輸送距離に応じた数の水素発電車3a~3cを備えることにより、長距離輸送にも対応することができる。また、車両編成1Aは、要求される電力に応じた数の水素発電車3a~3cを備えることにより、高負荷にも対応することができる。これにより、車両編成1Aの編成の自由度を更に高めることができる。
By including a plurality of hydrogen
以上に本発明の好適な実施の形態(及び変形例)を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び/又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の構成は、例えば、以下のように変更することができる。 Although the preferred embodiments (and modifications) of the present invention have been described above, the present invention may be modified in the details of the specific structures and/or functions of the above embodiments without departing from the scope of the present invention. can be included in the invention. For example, the above configuration can be modified as follows.
例えば、電気機関車2は集電器を備え、電化区間において架線などの外部電源から集電し、集電した電力を走行用動力発生装置(主電動機25)の駆動のための電力として利用できるように構成されていてもよい。これにより、電気機関車2は、電化区間では集電した電力を消費して走行し、非電化区間では水素発電車3で発電された電力を消費して走行するという、電気・燃料電池ハイブリッド機関車として運転され得る。
For example, the
また、車両編成1,1Aが備える電気機関車2は、走行用動力発生装置としての主電動機25を備える車両であればその態様は問われない。例えば、電気機関車2としてディーゼルエレクトリック方式のディーゼル車を改造したものが用いられてもよい。ディーゼルエレクトリック方式のディーゼル車は、一般に、ディーゼル発電機と主電動機とを備え、ディーゼル発電機で発電された電力で主電動機が駆動されるものである。このディーゼルエレクトリック方式のディーゼル車が電気機関車2として用いられる場合には、ディーゼル発電機に代えて/加えてディーゼル車に連結された水素発電車3,3a~3cから主電動機へ電力が供給されるように改造される。
Further, the
1,1A :車両編成
2 :電気機関車
3,3a~3c:水素発電車
4 :付随車
6,6a~6c:水素発電ユニット
25 :主電動機(走行用動力発生装置)
31 :台車
51 :電力変換装置
52 :蓄電池
61,61a~61c:燃料電池発電モジュール
62,62a~62c:水素貯蔵モジュール
71,71a~71c:供給用配線
1, 1A: Vehicle formation 2:
31: Truck 51: Power conversion device 52:
Claims (6)
前記電気機関車にけん引される台車と、
水素貯蔵モジュール、及び、前記水素貯蔵モジュールから水素の供給を受けて当該水素と空気中の酸素とを電気化学反応させて電力を発生させる燃料電池発電モジュールを有し、前記台車に搭載された水素発電ユニットと、
前記水素発電ユニットで発生させた電力を前記電気機関車へ供給する供給用配線と、を備える、
水素発電車。 A hydrogen power generator applied to the power source of a power generator for running an electric locomotive,
A bogie towed by the electric locomotive;
A hydrogen storage module, and a fuel cell power generation module that receives supply of hydrogen from the hydrogen storage module and causes an electrochemical reaction between the hydrogen and oxygen in the air to generate electric power, and the hydrogen is mounted on the truck. a power generation unit;
a supply wiring for supplying the electric power generated by the hydrogen power generation unit to the electric locomotive,
Hydrogen power car.
請求項1に記載の水素発電車。 The fuel cell power generation module receives power from a hydrogen power generation unit mounted on another hydrogen power generation vehicle, and supplies the received power and the power generated by the fuel cell power generation module together to the electric locomotive. configured as
The hydrogen power vehicle according to claim 1.
請求項1又は2に記載の水素発電車。 In the hydrogen power generation unit, the hydrogen storage module is arranged at two locations, a front portion and a rear portion, in the running direction, and the fuel cell power generation module is arranged between the front portion and the rear portion in the running direction. ,
The hydrogen power vehicle according to claim 1 or 2.
前記電気機関車と連結及び連結解除可能に連結され、発電を行うとともに発電した電力を前記走行用動力発生装置へ供給する少なくとも一両の請求項1~3のいずれか一項に記載の水素発電車と、
前記水素発電車と連結及び連結解除可能に連結された付随車とを含んで編成された、
車両編成。 An electric locomotive equipped with a running power generator,
The hydrogen power generation according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one car is connected to the electric locomotive so that it can be connected and disconnected, generates power and supplies the generated power to the power generation device for traveling. car and
Organized including the hydrogen power generation vehicle and an accompanying vehicle that is connected so as to be able to be connected and disconnected,
vehicle configuration.
前記少なくとも1つの後続用の前記水素発電車の各々は、自身の前記水素発電ユニットで発生した電力を自身に先行する前記水素発電車の前記水素発電ユニットを通じて前記電気機関車へ供給するように構成されている、
請求項4に記載の車両編成。 The at least one hydrogen-powered vehicle includes the preceding hydrogen-powered vehicle and at least one subsequent hydrogen-powered vehicle,
Each of the at least one subsequent hydrogen power vehicle is configured to supply power generated in its own hydrogen power generation unit to the electric locomotive through the hydrogen power generation unit of the hydrogen power vehicle preceding it. has been
The train set according to claim 4.
請求項4又は5に記載の車両編成。 the trailer car is a freight car;
The train set according to claim 4 or 5.
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