JP2024036181A - 移動体および保守方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】移動体の活動を再開しやすくする。【解決手段】移動体は、推進力を得るための回転体と、回転体を回転支持する移動体本体と、電力が与えられることで、回転体を回転駆動する電気モータと、内燃機関と、内燃機関の出力によって電力を発生させる発電機と、内燃機関と発電機とを支持し、内燃機関および発電機の双方を支持した状態で移動体本体に着脱自在である支持構造体と、を含む、少なくとも1つの発電ユニットと、を備える。【選択図】図2
Description
本開示は、内燃機関を備える移動体および保守方法に関する。
従来から、内燃機関を備える移動体が知られている。例えば特許文献1には、水素を燃料として運転可能な内燃機関を搭載し、当該内燃機関による出力軸の回転が駆動輪に伝達されることで推進する車両が開示されている。
内燃機関に異常が生じた場合や定期点検などの保守作業を施す場合には、当該内燃機関を搭載した移動体による活動が停止される。
そこで、本開示の一態様は、移動体の活動を再開しやすい移動体および保守方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る移動体は、推進力を得るための回転体と、前記回転体を回転支持する移動体本体と、電力が与えられることで、前記回転体を回転駆動する電気モータと、内燃機関と、前記内燃機関の出力によって電力を発生させる発電機と、前記内燃機関と前記発電機とを支持し、前記内燃機関および発電機の双方を支持した状態で前記移動体本体に着脱自在である支持構造体と、を含む、少なくとも1つの発電ユニットと、を備える。
本開示の一態様に係る保守方法は、移動体本体と、推進用の電気モータと、内燃機関および前記内燃機関の出力によって電力を発生させる発電機を含むユニットと、を備える、移動体を保守する保守方法であって、前記移動体に搭載された前記ユニットである未保守ユニットを、前記移動体から取り外し、前記未保守ユニットとは別の保守済みの前記ユニットである保守済みユニットを、前記移動体に取り付け、前記移動体の保守作業を終了する。
本開示の一態様によれば、移動体の活動を再開しやすい移動体および保守方法を提供することができる。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
(移動体の全体構成)
図1は、一実施形態に係る移動体の概略側面図である。本実施形態では、移動体として、軌道車両2を含む車両編成1が説明される。車両編成1は、路面電車などの低床式電車である。
図1は、一実施形態に係る移動体の概略側面図である。本実施形態では、移動体として、軌道車両2を含む車両編成1が説明される。車両編成1は、路面電車などの低床式電車である。
車両編成1は、1両目と3両目である2つの電動車2aと、2つの電動車2aに連結された2両目である付随車2bとから編成されている。電動車2aは、推進用動力発生装置である少なくとも1つの電気モータ11を備える。付随車2bは、推進用動力発生装置を備えず、電動車2aによってけん引または推進される。1両目と3両目である2つの電動車2aには、それぞれ運転台Dが設けられている。電動車2aおよび付随車2bは、いずれも旅客車である。電動車2aおよび付随車2bは、それぞれ、乗員が収容される客室(収容空間)Sを有する。隣接する2つの車両2の客室S同士が、幌3に覆われた連結通路により繋がっている。なお、電動車2aおよび付随車2bを区別せず説明する場合には、車両2と称することとする。
各車両2は、台車4と、台車4に支持された車体5とを備える。台車4は、複数の車輪4aと、複数の車輪4aに接続された複数の車軸4bとを備える。車軸4bは、車幅方向に間隔をあけて並ぶ2つの車輪4aを連結する。ただし、台車4は、2つの車輪4aが車軸4bにより連結されない独立車輪方式でもよい。台車4は、例えば枕バネを介して車体5を支持する。車輪4aは、推進力を得るための回転体の一例であり、台車4および車体5は、回転体である車輪4aを回転支持する移動体本体の一例である。
各車両2の車体5は、車幅方向に客室Sを挟むように車幅方向に対向する側壁6、客室Sの下方に配置された床7、および、客室Sの上方に配置された屋根8を有する。側壁6には、乗降口6aが配置されている。各車両2は、低床式である。すなわち、客室Sの床面、すなわち床7の上面の高さが、400mm以下、好ましくは350mm以下である。屋根8には、客室のSの空気を調整する空調装置9が配置されている。
各電気モータ11の出力軸は、動力伝達機構を介して少なくとも1つの車輪4aと連結される。電気モータ11は、車輪4aと同程度の高さに配置されている。本実施形態では、電動車2aは、車体装架カルダン駆動方式を採用している。すなわち、電気モータ11は、電動車2aの車体5に固定されている。ただし、電気モータ11は、電動車2aの台車4に固定されてもよい。
各電動車2aは、4つの発電ユニット40と、1つの燃料供給ユニット20が搭載されている(図4も参照)。発電ユニット40は、供給される燃料を用いて発電することで、電気モータ11に供給される電力を発生させる。燃料供給ユニット20は、発電ユニット40に、電力の発生に必要な燃料を供給する。本実施例では、発電ユニット40は、燃料が供給されることで駆動力を生じさせる内燃機関41と、内燃機関41による駆動力を受けて電力を発生する発電機43とを含む。
(駆動システム)
電動車2aの電気モータ11を駆動するための駆動システムについて、図2を参照して説明する。図2は、電気モータ11を駆動するための駆動システムのブロック図である。図2に示すように、駆動システムは、車両コントローラ10、電気モータ11、集電回路12、蓄電体13、インバータ14、1つの燃料供給ユニット20、4つの発電ユニット40、および統合装置60を備える。
電動車2aの電気モータ11を駆動するための駆動システムについて、図2を参照して説明する。図2は、電気モータ11を駆動するための駆動システムのブロック図である。図2に示すように、駆動システムは、車両コントローラ10、電気モータ11、集電回路12、蓄電体13、インバータ14、1つの燃料供給ユニット20、4つの発電ユニット40、および統合装置60を備える。
車両コントローラ10は、操作器10aと通信可能に構成されている。操作器10aは、運転台Dに設置された1以上のレバーまたはハンドルを含む。操作器10aに対する運転手の操作入力に応じて、操作器10aから車両コントローラ10に要求指令が送られる。要求指令には、走行指令および制動指令が含まれる。操作器10aは、走行指令を入力する走行操作器や、制動指令を入力する制動指令器などを含む。なお、走行操作器は制動操作器と別々に設けられていてもよく、一体化されていてもよい。
車両コントローラ10は、操作器10aから受信した要求指令に基づき、電気モータ11を制御するための出力指令を生成する。車両コントローラ10は、電気モータ11の出力を制御するためのインバータ14に出力指令を送る。電気モータ11の駆動に必要な電力は、少なくとも1つの発電ユニット40から供給される。
車両コントローラ10は、プロセッサ、システムメモリおよびストレージメモリを備える。プロセッサは、例えば、中央演算処理装置(CPU)を含む。システムメモリは、例えば、RAMである。ストレージメモリは、ROMを含み得る。ストレージメモリは、ハードディスク、フラッシュメモリ又はそれらの組合せを含み得る。ストレージメモリは、プログラムを記憶している。
電気モータ11は、走行動力を発生し、電動車2aの車輪4aを駆動するように構成されている。
集電回路12には、電動車2aに搭載された複数の発電ユニット40が、電気ケーブルなどを介して並列に電気的に接続されている。集電回路12は、複数の発電ユニット40で発生した電力を集約する。
蓄電体13には、集電回路12を介して複数の発電ユニット40が電気的に接続されている。蓄電体13は、複数の発電ユニット40により発生した電力を充電する。蓄電体13は、例えばバッテリまたはキャパシタである。また、蓄電体13は、インバータ14を介して電気モータ11に電気的に接続されている。
インバータ14は、直流電力を交流電力に変換して電圧調節して電気モータ11に供給するように構成されている。インバータ14は、車両コントローラ10から送られる出力指令により、電気モータ11の出力を制御する。
発電ユニット40は、水素ガスを燃料として使用する内燃機関41を備える。燃料供給ユニット20は、発電ユニット40の内燃機関41に燃料として水素ガスを供給する。以下、燃料供給ユニット20および発電ユニット40の詳細についてそれぞれ説明する。
(燃料供給ユニットの構成)
燃料供給ユニット20は、第1燃料タンク21、第2燃料タンク22、供給配管23、充填配管24、通信インタフェース25、燃料コントローラ26、支持構造体27などを備える。なお、燃料コントローラ26は、燃料ECU(Electronic Control Unit)26とも称する。
燃料供給ユニット20は、第1燃料タンク21、第2燃料タンク22、供給配管23、充填配管24、通信インタフェース25、燃料コントローラ26、支持構造体27などを備える。なお、燃料コントローラ26は、燃料ECU(Electronic Control Unit)26とも称する。
第1燃料タンク21および第2燃料タンク22は、互いに同じ構造を有する。第1燃料タンク21および第2燃料タンク22は、燃料ガスとなる水素ガスを圧縮状態で貯留する。満タン状態の第1燃料タンク21および第2燃料タンク22の内圧は、大気圧よりも高く、具体的には内燃機関41の所定吸気圧よりも高い。
第1燃料タンク21には、第1燃料タンク21のポートを開閉する第1開閉弁31が配置されている。第2燃料タンク22には、第2燃料タンク22のポートを開閉する第2開閉弁32が配置されている。第1開閉弁31および第2開閉弁32は、それぞれ電気的に制御可能な電磁弁である。
供給配管23は、第1燃料タンク21および第2燃料タンク22から燃料を発電ユニット40に導く。供給配管23の2つの上流側端部は、第1燃料タンク21および第2燃料タンク22に接続されている。また、供給配管23の1つの下流側端部は、供給口23dを含む。
より詳しくは、供給配管23は、第1副供給配管23a、第2副供給配管23b、主供給配管23cを含む。第1副供給配管23aは、第1燃料タンク21を主供給配管23cに接続している。第2副供給配管23bは、第2燃料タンク22を主供給配管23cに接続している。即ち、第1副供給配管23aおよび第2副供給配管23bは、主供給配管23cの上流側において主供給配管23cから分岐している。主供給配管23cの下流側端部が、供給口23dを含む。
主供給配管23cには、減圧弁33が配置されている。減圧弁33は、主供給配管23cから内燃機関41に供給される水素ガスの圧力を所定吸気圧に維持するように、主供給配管23cを流れる水素ガスを減圧する。
主供給配管23cにおける減圧弁33より下流側部分には、遮断弁34が配置されている。遮断弁34は、緊急時などに主供給配管23cから内燃機関41への水素ガスの供給を遮断可能なように主供給配管23cに配置されている。
充填配管24は、第1燃料タンク21および第2燃料タンク22内に外部から燃料を導くための配管である。充填配管24の一端部は、主供給配管23cにおける減圧弁33より上流側部分に接続されている。充填配管24の他端部は、充填口24aを含む。充填配管24には、燃料が充填口24aに向かって流れることを防止する逆止弁35が配置されている。
通信インタフェース25は、燃料ECU26を、燃料供給ユニット20の外部に設けられた統合装置60に通信可能に接続する。有線通信の場合には、通信インタフェース25は着脱自在な端子または通信コネクタである。無線通信の場合には、通信インタフェース25は公知の無線通信機である。
燃料ECU26は、通信インタフェース25を介して統合装置60から受信した信号に基づいて、第1開閉弁31および第2開閉弁32を制御する。燃料ECU26は、プロセッサ、システムメモリおよびストレージメモリを備える。プロセッサは、例えば、中央演算処理装置(CPU)を含む。システムメモリは、例えば、RAMである。ストレージメモリは、ROMを含み得る。ストレージメモリは、ハードディスク、フラッシュメモリ又はそれらの組合せを含み得る。ストレージメモリは、プログラムを記憶している。
燃料供給ユニット20が含む各要素21,22,23,24,25,26,31,32,33,34,35は、互いに固定されて一体化されている。具体的には、燃料供給ユニット20が含む各要素21,22,23,24,25,26,31,32,33,34,35は、支持構造体27によって支持されてユニット化されている。例えば、支持構造体27は、直方体の箱状である。燃料供給ユニット20が含む各要素21,22,23,24,25,26,31,32,33,34,35(支持構造体27を除く)が、箱状の支持構造体27の中に収容され、支持構造体27に対し直接または間接的に接続され、固定されている。支持構造体27は、第2支持構造体とも称し得る。
支持構造体27は、燃料タンク21,22を支持した状態で車体5に着脱自在に構成されている。すなわち、燃料供給ユニット20は、車体5に対し着脱自在に搭載される。燃料供給ユニット20は、同じ構造の別の燃料供給ユニット20と交換可能に構成される。
(発電ユニットの構成)
発電ユニット40は、内燃機関41、燃料配管42、発電機(モータ・ジェネレータ)43、インバータ44、電気インタフェース45、通信インタフェース46、電力コントローラ47、報知器49などを備える。なお、電力コントローラ47は、電力ECU(Electronic Control Unit)47とも称する。電力コントローラ47は、ユニットコントローラの一例である。
発電ユニット40は、内燃機関41、燃料配管42、発電機(モータ・ジェネレータ)43、インバータ44、電気インタフェース45、通信インタフェース46、電力コントローラ47、報知器49などを備える。なお、電力コントローラ47は、電力ECU(Electronic Control Unit)47とも称する。電力コントローラ47は、ユニットコントローラの一例である。
内燃機関41は、燃料ガスを燃焼し、その燃焼エネルギーをクランク軸41aの回転エネルギーに変換する。本実施形態では、内燃機関41は、水素ガスを燃料として使用可能に構成された水素エンジンである。内燃機関41は、例えば多気筒エンジンである。
内燃機関41は、スロットル装置41b、点火装置41c、燃料供給装置41dを含む。スロットル装置41bは、内燃機関41の吸気量を調節する。例えば、スロットル装置41bは、スロットル弁をモータにより開閉動作させる電子制御スロットル装置である。点火装置41cは、内燃機関41の燃焼室内の混合気に点火する。点火装置41cは、例えば点火プラグである。燃料供給装置41dは、内燃機関41の燃焼室内に燃料を供給する。
燃料配管42の一端部は、内燃機関41の燃料供給装置41dに接続されている。燃料配管42の他端部は、燃料受入口42aを含む。発電ユニット40の燃料受入口42aと、上述した燃料供給ユニット20の供給口23dとは、接続配管15により接続されている。接続配管15は、例えば車体5に支持される。水素ガスが、燃料供給ユニット20から、接続配管15および燃料配管42を介して内燃機関41の燃料供給装置41dに導かれる。
発電機43は、内燃機関41の回転動力により電力を発生させる。発電機43は、クランク軸41aと共回転するようにクランク軸41aに結合された回転軸43aを有する。回転軸43aには、ロータが設けられており、当該ロータに対向する位置に配置されたステータを含む。発電機43は、例えば三相誘導電動機である。
インバータ44は、発電機43に電気的に接続されている。インバータ44は、発電機43により発電された交流電力を直流電力に変換する。インバータ44は、コンバータとも称し得る。また、インバータ44は、電気インタフェース45に電気的に接続されている。電気インタフェース45は、発電ユニット40のインバータ44を、発電ユニット40の外部に設けられた蓄電体13に電気的に接続する。接触給電の場合には、電気インタフェース45は着脱自在な端子又は電力コネクタである。非接触給電の場合には、電気インタフェース45はコイルである。
通信インタフェース46は、電力ECU47を、発電ユニット40の外部に設けられた統合装置60に通信可能に接続する。有線通信の場合には、通信インタフェース46は着脱自在な端子または通信コネクタである。無線通信の場合には、通信インタフェース46は公知の無線通信機である。
電力ECU47は、各発電ユニット40内の制御対象である内燃機関41やインバータ44などを制御する。以下、各発電ユニット40内の制御対象を、「ユニット側制御対象X」と称することとする。電力ECU47は、通信インタフェース46を介して統合装置60から受信した信号に基づいて、ユニット側制御対象Xを制御する。ユニット側制御対象Xには、内燃機関41におけるスロットル装置41b、点火装置41c、燃料供給装置41d、および、インバータ44が含まれる。ユニット側制御対象Xに、後述の報知器49やオイル制御弁ユニット54なども含まれてもよい。
電力ECU47は、プロセッサ、システムメモリおよびストレージメモリを備える。プロセッサは、例えば、中央演算処理装置(CPU)を含む。システムメモリは、例えば、RAMである。ストレージメモリは、ROMを含み得る。ストレージメモリは、ハードディスク、フラッシュメモリ又はそれらの組合せを含み得る。ストレージメモリは、プログラムを記憶している。電力ECU47は、ユニットコントローラの一例である。
また、電力ECU47は、通信インタフェース46を介して統合装置60と通信する。具体的には、電力ECU47は、発電ユニット40の状態を示す状態情報を、発電ユニット40を識別するユニット識別情報(ユニットID)に紐づけて、通信インタフェース46を介して統合装置60に送信する。
状態情報は、経年損傷に関する情報を含む。また、状態情報は、過去の運転履歴を含んでもよい。例えば状態情報は、内燃機関41の回転数、内燃機関41の発生トルク、内燃機関41の運転履歴、発電機43の発電量、発電ユニット40が外部から受けた衝撃力、または、発電ユニット40の構成要素の寿命に関する情報を含んでもよい。
また、電力ECU47は、通信インタフェース46を介して統合装置60から発電指示を受信する。発電指示について、詳細は後述する。
報知器49は、電力ECU47と電気的に接続されている。報知器49は、発電ユニット40の状態を報知する。報知器49は、例えば表示器または発光器を含む。例えば表示器は、液晶ディスプレイである。例えば発光器はLEDである。報知器49は、例えば発電ユニット40の保守に関連する保守情報を報知する。保守情報は、例えば発電ユニット40自体の交換、修理または点検の必要性を示す情報、発電ユニット40自体の交換、修理または点検の予定時期を示す情報、当該発電ユニット40が含む要素の交換、修理または点検の必要性を示す情報、および、当該発電ユニット40が含む要素の交換、修理または点検の時期を示す情報の一部または全部を含む。
また、発電ユニット40は、オイルポンプ51、潤滑油路52、駆動油路53、オイル制御弁ユニット54、オイルポート55を備える。
オイルポンプ51は、クランク軸41aの回転に機械的に連動して駆動される。潤滑油路52は、オイルポンプ51により内燃機関41のオイルパンら汲み上げられたオイルを、潤滑油として内燃機関41のギヤなどの各所へ導く。
潤滑油路52からは、駆動油路53が分岐している。駆動油路53の一端部は、潤滑油路52に接続されている。また、駆動油路53の他端部は、オイルポート55に接続されている。
オイルポート55(流体エネルギー取出口の一例)は、発電ユニット40の外部に設けられた油圧アクチュエータ16にオイルを出力するための流体インタフェースである。オイルポート55には、車体5に搭載された油圧アクチュエータ16の流入ポートに接続されたオイル配管17(流体配管の一例)が着脱可能に接続される。油圧アクチュエータ16は、制動力を発生する油圧シリンダなどである。
オイル制御弁ユニット54は、駆動油路53に介在している。オイル制御弁ユニット54は、駆動油路53を開閉して、油圧アクチュエータ16に付与される油圧を制御する流体制御装置の役目を果たす。例えば操作器10aから車両コントローラ10に制動指令が送られた場合、車両コントローラ10は、制動指令を統合ECU62に送り、統合ECU62は、制動指令を電力ECU47に送る。電力ECU47は、受信した制動指令に基づき、オイル制御弁ユニット54を制御する。
なお、駆動油路53は、潤滑油路52から分岐していなくてもよい。例えば、駆動油路53には、潤滑用のオイルポンプ51とは別のオイルポンプによりオイルが供給されてもよい。また、駆動油路53や当該駆動油路53にオイルを供給するオイルポンプ、駆動油路53に配置されたオイル制御弁ユニット54は、発電ユニット40になくてもよく、車体5に配置されてもよい。この場合、オイル制御弁ユニット54は、電力ECU47を介さず、車両コントローラ10により直接制御されてもよい。
また、発電ユニット40は、少なくとも内燃機関41に循環液を循環させるための循環装置を備える。循環装置は、冷媒ポンプ56と、冷却流路57と、ラジエータ58とを含む。冷媒ポンプ56は、冷媒(例えば、水)を吐出する。冷媒ポンプ56は、クランク軸41aの回転に機械的に連動して駆動される。ただし、冷媒ポンプ56は、別の動力源により駆動されてもよい。
冷却流路57は、冷媒ポンプ56が吐出した冷媒を内燃機関41などに導き、内燃機関41を冷却した冷媒(循環液に対応)を冷媒ポンプ56に戻す循環流路である。冷却流路57は、発電機43やインバータ44を冷却するよう、発電機43やインバータ44に冷媒を導いてもよい。ラジエータ58は、冷却流路57に介在しており、冷却流路57を循環する冷媒の放熱をする。
発電ユニット40は、支持構造体48を備える。発電ユニット40に含まれて支持構造体48を除く各要素44,45,46,47,49,51,52,53,54,55,56,57,58は、支持構造体48によって支持されてユニット化されている。発電ユニット40が含む各要素44,45,46,47,49,51,52,53,54,55,56,57,58(支持構造体48を除く)が、支持構造体48に対し直接または間接的に接続され、固定されている。支持構造体48は、第1支持構造体とも称し得る。
図3(A)は、発電ユニット40の一例として、水平対向型の内燃機関41を含む発電ユニット40を示す概略斜視図である。図3(B)は、発電ユニット40の別の例として、直列型の内燃機関41を含む発電ユニット40を示す概略斜視図である。なお、図3(A)および(B)では、支持構造体48に支持される発電ユニット40の各要素のうち、内燃機関41、発電機43、インバータ44、電気インタフェース45のみ示し、それ以外は省略する。
図3に示すように、本実施形態では、支持構造体48は、複数のフレームを含む。支持構造体48の複数のフレームが、発電ユニット40の要素44,45,46,47,49,51,52,53,54,55,56,57,58を取り囲むように連結されている。例えば、支持構造体48は、上下方向に延びる複数の上下フレームと、上下フレームに接続される水平方向に延びる複数水平方向に延びる複数の水平フレームを含む。例えば、支持構造体48は、内燃機関41が載置される板部材を含む。例えば支持構造体48は、内燃機関41および発電機43などの発電ユニット40の各要素を、下から支える構造であってもよいし、上から支える(即ち吊下げ支持する)構造であってもよい。
本実施形態の電動車2aでは支持構造体48を上下方向に並べて配置しないが、図3(B)に二点鎖線で示すように、複数の支持構造体48は、上下方向に積み重ね可能に構成されている。上下方向に積み重ねられる場合、移動体に対する取付位置を少なくすることができる。また、複数の支持構造体48は、水平方向に連結可能に構成されてもよい。すなわち前後方向および左右方向の少なくとも一方に並んで配置されてもよい。この場合、上下方向に発電ユニット40を配置する場合に比べて、発電ユニット40を着脱する際に、着脱するべき発電ユニット40以外の発電ユニット40の移動体からの取り外しを不要としやすい。
支持構造体48は、内燃機関41および発電機43の双方を支持した状態で車体5に着脱自在に構成されている。すなわち、発電ユニット40は、車体5に対し着脱自在に搭載される。発電ユニット40は、同じ構造の別の発電ユニット40と交換可能に構成される。また、車体5に搭載される複数の支持構造体48は、互いに共通の構造を有する。例えば、複数の支持構造体48は、上下方向、左右方向、前後方向の寸法が互いに同じである。従って、車体5に搭載されたある発電ユニット40は、同じ構造の別の発電ユニット40に代替可能である。
図4は、図1の電動車2aの上部を示す概略平面図である。図5は、図4のVI-VI概略正面断面図である。本実施形態では、図4に示すように、4つの発電ユニット40と、1つの燃料供給ユニット20は、電動車2aの車体5の屋根8の上方に配置される。より詳しくは、前方から2つの発電ユニット40、1つの燃料供給ユニット20、空調装置9、2つの発電ユニット40の順に並んでいる。屋根8の上方には、電動車2aの他の機器が配置されてもよい。
図5に示すように、車体5の屋根8と発電ユニット40の支持構造体48との間には、複数の弾性体71が介在している(図1も参照)。例えば弾性体71は、防振マウントの一部である。弾性体71は、例えばゴム、空気ばね、コイルバネであり得る。
支持構造体48は、車体5と支持構造体48とが弾性体71を介して接続された状態で、締結具72により車体5に固定されている。締結具72は、例えばボルトなどである。例えば支持構造体48、図5に示すように、締結具72により車体5に対し移動不能に保持されるフランジ部48a(図3では図示せず)を備えてもよい。
車体5と支持構造体48との間に弾性体71が介在するため、発電ユニット40の各要素に車体5の振動が伝わるのを抑制できる。車体5と支持構造体48との間に弾性体71が介在するため、図5に示すように、車体5と支持構造体48との間には、隙間が形成される。発電ユニット40は、内燃機関41と車体5の屋根8との間に隙間がある状態で、車体5に搭載される。このため、内燃機関41から車体5への熱伝達を抑制できる。
(冷却構造)
車体5は、走行風を利用して内燃機関41および発電機43の少なくとも一方を冷却する冷却構造を備える。本実施形態の冷却構造は、電動車2aを正面視したときに(すなわち進行方向側から見たときに)、発電ユニット40の少なくとも一部が視認可能となるように、言い換えれば、前方からの走行風が発電ユニット40の少なくとも一部に直接当たるように、発電ユニット40を配置する構造である。具体的には、屋根8の上面には、突起板73が上方に立ち上がっている。突起板73は、屋根8における前端部および車幅方向に対向する一対の側端部から立ち上がっている。図5に示すように、突起板73の上下方向の長さは、突起板73の上端が発電ユニット40の上端より低くなるよう調整されている。すなわち、発電ユニット40は、電動車2aを正面視して視認可能に、発電ユニットが屋根から上方に突き出ている。このため、走行風が直接前方から発電ユニット40に当たりやすくなっている。
車体5は、走行風を利用して内燃機関41および発電機43の少なくとも一方を冷却する冷却構造を備える。本実施形態の冷却構造は、電動車2aを正面視したときに(すなわち進行方向側から見たときに)、発電ユニット40の少なくとも一部が視認可能となるように、言い換えれば、前方からの走行風が発電ユニット40の少なくとも一部に直接当たるように、発電ユニット40を配置する構造である。具体的には、屋根8の上面には、突起板73が上方に立ち上がっている。突起板73は、屋根8における前端部および車幅方向に対向する一対の側端部から立ち上がっている。図5に示すように、突起板73の上下方向の長さは、突起板73の上端が発電ユニット40の上端より低くなるよう調整されている。すなわち、発電ユニット40は、電動車2aを正面視して視認可能に、発電ユニットが屋根から上方に突き出ている。このため、走行風が直接前方から発電ユニット40に当たりやすくなっている。
冷却構造はこれに限定されない。例えば、突起板73の上端よりも、発電ユニット40の上端が低くてもよい。すなわち、正面視して突起板73に発電ユニット40が隠れるように配置されていてもよい。この場合でも、車体5における、発電ユニット40の上方を開放する構造は冷却構造として機能する。すなわち、発電ユニット40の上方は開放されているため、走行風は、突起板73より上方から、突起板73に囲まれた発電ユニット40の周囲の空間(突起板73により側方を覆われた空間)へ流入する。突起板73に囲まれた空間内に上方から走行風が流入することによって発電ユニット40は冷却される。
また、発電ユニット40の上方が開放されていなくてもよい。例えば、車体5は、突起板73の代わりに、屋根8の上方で且つ発電ユニット40の周囲の空間を覆うカバーを備えてもよい。この場合、カバーに覆われた空間である発電ユニット40の周囲の空間に走行風が流入するように、カバーに1つまたは複数のスリットを設けてもよい。スリットは、冷却構造として機能する。すなわち、カバーに囲まれた空間内にスリットから走行風が流入することでカバー内に生じる巻き込み流によって、発電ユニット40は冷却される。スリットは、車幅方向に開口していてもよいし、車両長手方向に開口していてもよいし、上下方向に開口していてもよい。
また、発電ユニット40は、当該発電ユニット40の状態を検出するための少なくとも1つのセンサ59を含む。少なくとも1つのセンサ59により検出した情報は、電力ECU47に送られる。
発電ユニット40の状態とは、言い換えれば、発電ユニット40が含む要素44,45,46,47,49,51,52,53,54,55,56,57,58の少なくとも1つの状態である。図2では、少なくとも1つのセンサ59は、図の簡単化のため、1つのブロックで示される。また、少なくとも1つのセンサ59には、発電ユニット40の各構成要素44,45,46,47,49,51,52,53,54,55,56,57,58の一部を構成するセンサも含まれ得る。
例えば、少なくとも1つのセンサ59には、油温を検出する温度センサ、冷却水の温度を検出する温度センサ、発電機43の温度を検出する温度センサ、インバータ44の温度を検出する温度センサ、インバータ44が含む電流センサ、内燃機関41の回転数(回転速度)を検出する回転数センサ、スロットル開度センサ、発電ユニット40が有する機械部品や構造体の機械的な負荷を検出するための歪みゲージ、または、燃料配管42を流れる燃料の流量を検出する流量センサ、などが含まれ得る。
(統合装置の構成)
図2に戻って、統合装置60は、複数の発電ユニット40および燃料供給ユニット20からの情報を受信する。統合装置60は、通信インタフェース61、統合コントローラ62、表示器63を含む。なお、統合コントローラ62は、統合ECU(Electronic Control Unit)62とも称する。
図2に戻って、統合装置60は、複数の発電ユニット40および燃料供給ユニット20からの情報を受信する。統合装置60は、通信インタフェース61、統合コントローラ62、表示器63を含む。なお、統合コントローラ62は、統合ECU(Electronic Control Unit)62とも称する。
通信インタフェース61は、統合ECU62を、車両コントローラ10、発電ユニット40、燃料供給ユニット20に通信可能に接続する。有線通信の場合には、通信インタフェース61は着脱自在な端子または通信コネクタである。無線通信の場合には、通信インタフェース61は公知の無線通信機である。
統合ECU62は、当該電動車2aに搭載された発電ユニット40および燃料供給ユニット20の全てと情報通信する。統合ECU62は、プロセッサ、システムメモリおよびストレージメモリを備える。プロセッサは、例えば、中央演算処理装置(CPU)を含む。システムメモリは、例えば、RAMである。ストレージメモリは、ROMを含み得る。ストレージメモリは、ハードディスク、フラッシュメモリ又はそれらの組合せを含み得る。ストレージメモリは、プログラムを記憶している。
統合ECU62は、発電ユニット40および燃料供給ユニット20から受信した状態情報およびユニット識別情報を互いに紐づけて、そのメモリに記憶する。
表示器63は、統合ECU62と電気的に接続されている。表示器63は、例えば、各発電ユニット40の保守に関連する保守情報を出力する。
(移動体の制御)
次に、車両編成1の走行中における駆動システムの制御の一例について、図6乃至8を参照して説明する。
次に、車両編成1の走行中における駆動システムの制御の一例について、図6乃至8を参照して説明する。
図6は、図2の駆動システムにおける各要素の通信情報の流れを示すブロック図である。操作器10aに対する運転手の操作入力に応じて、操作器10aから車両コントローラ10に要求指令が送られる。
車両コントローラ10は、操作器10aから受信した要求指令に基づき、出力指令を生成し、インバータ14などに送って、インバータ14などを制御する。こうして、電気モータ11により発生する回転駆動力が制御される。車体2の電装品および電気モータ11など、複数の発電ユニット40から電力が供給される電力消費源を、電力消費源Yと称することとする。
本実施形態では、発電ユニット40の内燃機関41および発電機43は、車体5の電装品および電気モータ11の少なくとも一方による電力の使用状況を示す情報に基づき制御される。電力の使用状況を示す情報は、例えば、電気モータ11の消費電力に関する情報である。電気モータ11の電力の使用状況を示す情報は、移動体である車両編成1の速度など、電気モータ11での電力消費量に影響を及ぼす情報を含んでもよい。例えば車両編成1が所定速度以下で徐行運転している場合における4つの発電ユニット40に要求される総発電量は、車両編成1が所定速度で通常走行している場合のそれと比べて小さくなる。
内燃機関41および発電機43の制御について、より詳しく説明する。車両コントローラ10は、電力の使用状況を示す情報として、電力消費源Yによる電力消費状況を示す電力消費情報を取得する。車両コントローラ10は、電力消費情報を、例えば電力消費源Yから受信する。車両コントローラ10は、電力消費情報を、車体2に搭載された各種センサ(例えばインバータ14が含む電流センサなど)から受信した情報に基づき算出してもよいし、別の機器から受信してもよい。
また、車両コントローラ10は、操作器10aからの要求指令および電力消費情報の少なくとも一方に基づき、複数の発電ユニット40全体に対して要求する電力を示す要求電力値を決定する。そして、車両コントローラ10は、要求電力値を統合装置60に送信する。
ただし、車両コントローラ10は、要求電力値を、複数の発電ユニット40が達成可能な電力値以下に設定する。例えば、図6に示すように、車両コントローラ10は、統合ECU62から達成可能な電力値を示す情報を受信してもよい。
統合ECU62は、車両コントローラ10から受信した要求電力値を受信する。また、統合ECU62は、各発電ユニット40から状態情報を受信する。統合装置60は、状態情報および要求電力情報(電力消費情報)に基づいて、各発電ユニット40に動作指令として発電指示を送る。発電指示は、発電ユニット40に要求する要求発電量を含む。統合ECU62は、状態情報および要求電力情報(電力消費情報)に基づいて、各発電ユニット40に与える要求発電量を決定する。
各電力ECU47は、統合ECU62から発電指示を受信し、統合ECU62により決定された要求発電量に基づき、ユニット側制御対象Xを制御する。
(発電ユニットごとの個別制御)
本実施形態では、4つの発電ユニット40に要求される発電量は、互いに異なり得る。また、発電指示は、発電の停止を要求する停止指示も含まれ得る。例えば、統合ECU62は、4つの発電ユニット40の一部のユニットに対し、発電指示を送らないまたは発電の停止指示を送ることもあり得る。統合ECU62は、各ユニットの状態、保守情報、発電効率などを総合的に判断して、発電ユニット40ごとに、発電指示の内容を変え得る。
本実施形態では、4つの発電ユニット40に要求される発電量は、互いに異なり得る。また、発電指示は、発電の停止を要求する停止指示も含まれ得る。例えば、統合ECU62は、4つの発電ユニット40の一部のユニットに対し、発電指示を送らないまたは発電の停止指示を送ることもあり得る。統合ECU62は、各ユニットの状態、保守情報、発電効率などを総合的に判断して、発電ユニット40ごとに、発電指示の内容を変え得る。
図7は、4つの発電ユニット20に送る発電指示の内容が互いに異なる例を説明するための図である。具体的には、図7は、4つの発電ユニット20の各ユニットにおける内燃機関41への発電指示内容と、発電指示に対応する出力電力の一例をまとめた表である。以下、4つの発電ユニット20を、それぞれ「ユニット#1」、「ユニット#2」、「ユニット#3」、「ユニット#4」と称し得る。なお、内燃機関41への発電指示と出力電力は、グラフで表している。より詳しくは、図7では、内燃機関41への動作指令として、エンジン回転数とスロットル開度の時間的推移がグラフで示されている。
ユニット#1およびユニット#2は、互いに同じ発電量を示す発電指示を受信しため、図7に示すように、ユニット#2の出力電力は、ユニット#1の出力電力と同じである。ユニット#3は、ユニット#1およびユニット#2よりも低い発電量を示す発電指示を受信したため、ユニット#3の出力電力は、ユニット#1の出力電力より低減した値である。また、ユニット#4は、統合ECU62から停止指示を受信しており、発電していない。
なお、本実施形態では、複数の発電ユニット40から1つ少ない残りの発電ユニット40で発電される総電力が、移動体1を推進させるのに必要な電力よりも大きく設定される。このため、複数の発電ユニット40のうちの1つに異常が生じた場合でも、残余の発電ユニット40からの電力供給によって移動体1の推進を継続することができる。
(ユニットごとに発電指示内容を変える例1)
発電ユニット40の状態または保守情報に基づき発電ユニット40ごとに発電指示の内容を変える例について、図8を参照して説明する。図8は、ユニット識別情報と、当該ユニット識別情報に対応する温度情報および保守情報とを示す表である。例えば、温度情報は、発電ユニット40内のセンサ59により検出された温度を示す情報である。温度は、内燃機関41などの潤滑油、内燃機関41などを冷却するための冷却水、発電機43、または、インバータ44の温度であり得る。
発電ユニット40の状態または保守情報に基づき発電ユニット40ごとに発電指示の内容を変える例について、図8を参照して説明する。図8は、ユニット識別情報と、当該ユニット識別情報に対応する温度情報および保守情報とを示す表である。例えば、温度情報は、発電ユニット40内のセンサ59により検出された温度を示す情報である。温度は、内燃機関41などの潤滑油、内燃機関41などを冷却するための冷却水、発電機43、または、インバータ44の温度であり得る。
統合ECU62は、各発電ユニット40から温度情報を状態情報の1つとして受信する。すなわち、電力ECU47は、発電ユニット40の状態を示す状態情報(温度情報を含む)を、発電ユニット40を識別するユニット識別情報(ユニットID)に紐づけて、通信インタフェース46を介して統合ECU62に送信する。統合ECU62は、発電ユニット40の状態を示す状態情報を、ユニット識別情報に紐づけてメモリに記憶する。
例えば、統合ECU62は、4つの発電ユニット20であるユニット#1、#2、#3、#4からの状態情報に基づき、4つの発電ユニット20の各々に要求する電力量を決定する。なお、基本的には、4つの発電ユニット20の各々に要求する電力量の合計は、車両コントローラ10から受信した要求電力値に一致する。
例えば、統合ECU62は、各発電ユニット40に対応する温度が、所定の閾値を超えているか否かを判定する。例えばユニット#4に対応する温度が、所定の閾値を超えていると判定した場合には、統合ECU62は、ユニット#4が含む要素(例えば内燃機関41など)へのダメージ(つまり温度負荷)を抑制するために、そのユニット#4へ停止指示を送る、あるいは、他の発電ユニット40であるユニット#1,#2,#3へ要求する発電量より低い発電量の発電指示をそのユニット#4へ送る。
また、図8に示すように、統合ECU62は、発電ユニット40の保守情報を、ユニット識別情報に紐づけて記憶する。例えば、保守情報は、統合ECU62が各発電ユニット40から受信した情報であってもよいし、統合ECU62が鉄道車両1の外部から受信した情報であってもよい。図8では、保守情報の一例として、発電ユニット40の次回のメンテナンス日を示す情報が示される。本実施形態では、発電ユニット40の次回のメンテナンス日は、別の保守済みの発電ユニット40との交換時期である。
例えば、統合ECU62は、次回メンテナンス日が近い発電ユニット40については、過負荷を許容するように、その発電ユニット40の発電指示を決定してもよい。例えば、統合ECU62は、次回メンテナンス日が近い発電ユニット40については、温度が所定の閾値を超えたときでも発電を継続するように、その発電ユニット40の発電指示を決定してもよい。
(ユニットごとに発電指示内容を変える例2)
発電効率の観点から発電ユニット40ごとに発電指示の内容を変える例について、図9を参照して説明する。図9は、内燃機関41の効率マップの一例を示す。図9の効率マップは、燃料消費率マップであり、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジントルクとし、内燃機関41の燃料消費率を等高線で示したものである。なお、図9中の太線で示すグラフは、内燃機関41の最大トルクを示すエンジン性能曲線である。
発電効率の観点から発電ユニット40ごとに発電指示の内容を変える例について、図9を参照して説明する。図9は、内燃機関41の効率マップの一例を示す。図9の効率マップは、燃料消費率マップであり、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジントルクとし、内燃機関41の燃料消費率を等高線で示したものである。なお、図9中の太線で示すグラフは、内燃機関41の最大トルクを示すエンジン性能曲線である。
図9における高効率点から遠ざかるしたがって、効率が悪くなる。このため、燃料消費率の観点からは、発電ユニット40の内燃機関41をできるだけ高効率点に近い領域で運転させることが望ましい。
例えば、4つの発電ユニット20であるユニット#1,#2,#3,#4に対し、それぞれ、車両コントローラ10からの要求電力値を4等分した電力を発電するよう指示した場合、各発電ユニット20の内燃機関41の動作点が、図9に三角で示す点であったと仮定する。この動作点は、高効率点から比較的離れているため、非効率であることが分かる。この場合、4つのユニット#1,#2,#3,#4のうちの2つのユニットのみに、車両コントローラ10からの要求電力値を2等分にした電力を発電するよう指示し、残り2つのユニットは停止させると、エンジン動作点は、高効率点に近い図9にxで示す点となり、燃費が良くなる。
このように、統合ECU62は、そのメモリに記憶されたエンジンの効率マップから、各発電ユニット40に求める発電量を決定してもよい。また、図9は、エンジンの効率マップであったが、統合ECU62は、発電機43のモータ効率マップから、各発電ユニット40に求める発電量を決定してもよい。また、例えば、統合ECU62は、そのメモリに、発電ユニット40の内燃機関41の効率マップおよび発電機43の効率マップの少なくとも1つを記憶していてもよい。そして、統合ECU62は、少なくとも1つの効率マップと、車両コントローラ10から受信した要求電力情報に基づき、いくつの発電ユニット40に発電指示を送るかを決定してもよい。言い換えれば、統合ECU62は、車両コントローラ10から受信した要求電力情報に基づき、停止させる発電ユニット40を決定してもよい。統合ECU62は、各発電ユニット40から受信した状態情報に基づき、どの発電ユニット40の発電を停止させるかを決定してもよい。
(保守情報の報知)
また、統合装置60は、各発電ユニット40に発電指示を送るだけでなく、各発電ユニット40の保守に関連する保守情報を集約し、出力する。本実施形態では、統合装置60は、定期的または不定期に、各発電ユニット40から状態情報を受信し、受信した各発電ユニット40の状態情報に基づいて、各発電ユニット40の保守に関連する保守情報を表示器63に表示させる。具体的には、統合ECU62は、各発電ユニット40から受信した状態情報に基づき、各発電ユニット40の保守の必要性を判定する。統合ECU62は、判定された保守の必要性を保守情報として表示器63に表示させる。移動体1を管理する事業者は、表示器63を見て、例えば保守が必要な発電ユニット40や保守する時期などを把握できる。
また、統合装置60は、各発電ユニット40に発電指示を送るだけでなく、各発電ユニット40の保守に関連する保守情報を集約し、出力する。本実施形態では、統合装置60は、定期的または不定期に、各発電ユニット40から状態情報を受信し、受信した各発電ユニット40の状態情報に基づいて、各発電ユニット40の保守に関連する保守情報を表示器63に表示させる。具体的には、統合ECU62は、各発電ユニット40から受信した状態情報に基づき、各発電ユニット40の保守の必要性を判定する。統合ECU62は、判定された保守の必要性を保守情報として表示器63に表示させる。移動体1を管理する事業者は、表示器63を見て、例えば保守が必要な発電ユニット40や保守する時期などを把握できる。
また、本実施形態では、統合ECU62は、各発電ユニット40の保守の必要性の判定結果を、発電ユニット40に送る。電力ECU47は、受信した判定結果を、保守情報として報知器49に報知させる。例えば報知器49が発光器である場合、保守が必要な発電ユニット40の電力ECU47は、保守が必要であることを視認可能に発光させる。電力ECU47は、例えば保守が必要な発電ユニット40の発光器を点滅させてもよい、あるいは、保守が不要なユニットと区別可能な色で転倒させてもよい。これにより、複数の発電ユニット40のうち、保守が必要な発電ユニット40を保守作業者が見つけやすい。
(保守方法)
次に、電動車2aの保守方法について、図10を参照して説明する。電動車2aの保守は、例えば定期的に行われたり、電動車2aが含む要素に異常が生じたりした場合に実施される。図10には、電動車2aの保守方法の流れが示される。以下、発電ユニット40および燃料供給ユニット20を、単にユニット20,40と称することとする。
次に、電動車2aの保守方法について、図10を参照して説明する。電動車2aの保守は、例えば定期的に行われたり、電動車2aが含む要素に異常が生じたりした場合に実施される。図10には、電動車2aの保守方法の流れが示される。以下、発電ユニット40および燃料供給ユニット20を、単にユニット20,40と称することとする。
電動車2aは、複数の保守対象を含み、複数の保守対象には、ユニット20,40が含まれる。本実施形態では、電動車2aの保守対象のうち、ユニット20,40と、それら以外の保守対象とが別々に保守される。
具体的には、電動車2aの保守作業に入る前に、電動車2aは、保守作業場所に移送され、その後、全てのユニット20,40が車体5から取り外される。保守のために車体5から取り外される全てのユニット20,40は、未保守ユニットとも称し得る。全てのユニット20,40を取り外した後、ユニット20,40以外の保守対象について保守作業が開始される。
車体5から取り外されたユニット20,40についても、保守作業が開始される。以下、車体5から取り外されたユニット20,40を、旧ユニット20,40と称する。旧ユニット20,40は、保守作業が完了した後、例えば保管庫に保管される。保管庫には、複数の保守済みユニット20,40が保管されている。以下、保守済みユニットを、新ユニットと称する。保管庫に保管される新ユニット20,40も、旧ユニット20,40と同じ構造を有する。すなわち、保管庫には、代替可能なユニット20,40が複数保管されている。
電動車2aから取り外した旧ユニット20,40の保守が完了したか否かに関わらず、電動車2aには、旧ユニット20,40とは別の保守済みのユニット20,40が搭載される。すなわち、旧ユニット20,40の保守作業が完了する前に、保管庫から電動車2aの保守作業場所に新ユニット20,40が移送され、その後、電動車2aに新ユニット20,40が搭載される。
従って、電動車2aにおける旧ユニット20,40以外の部分の保守作業と、電動車2aへの新ユニット20,40の取り付け作業とが完了した場合、旧ユニット20,40の保守が完了したか否かに関わらず、電動車2aの保守作業を完了して、電動車2a活動を再開することができる。つまり、旧ユニット20,40の保守作業の完了を待たずして、電動車2aの活動を再開できる。なお、旧ユニット20,40は、保守作業が完了すると、保守済みユニットとして保管庫に保管される。
(作用効果)
以上に説明したように、本実施形態では、内燃機関41および発電機43がともに支持構造体48に支持されて、発電ユニット40として一体化されている。このため、内燃機関41および発電機43を、車体5に対して一体的に着脱することができる。
以上に説明したように、本実施形態では、内燃機関41および発電機43がともに支持構造体48に支持されて、発電ユニット40として一体化されている。このため、内燃機関41および発電機43を、車体5に対して一体的に着脱することができる。
ところで、内燃機関から出力される機械的エネルギーが動力伝達機構を介して車輪に直接伝達されるように構成された車両では、車両から内燃機関を取り外しにくい。車両に搭載された内燃機関に異常が生じた場合や定期点検などの保守作業を施す場合には、保守作業には時間がかかるという問題がある。保守作業に時間がかかることで、車両による活動が停止された期間が長くなる。
本実施形態では、発電機43から出力される電気エネルギーが、例えば電気ケーブルなどを経由して電気モータ11に伝達される場合、車体5に対する支持構造体48の着脱時には、エネルギー供給経路としての電気ケーブルが着脱される。すなわち、本実施形態では、内燃機関から出力される機械的エネルギーが動力伝達機構を介して車輪に直接伝達されるように構成された車両と比べて、車体5に対する内燃機関41および発電機43の着脱を容易化することができる。このため、内燃機関41および発電機43に保守作業を実施する場合には、搭載される発電ユニット40を、すでに保守作業を終えた発電ユニット40に交換することで、車両の活動再開しやすくすることができる。
また、本実施形態では、車体5が複数の発電ユニット40を搭載する。このため、複数の発電ユニット40のうちの一部に異常が生じた場合でも、残余の発電ユニット40から電力供給を継続することができ、電力供給が停止することを防ぎやすい。
また、本実施形態では、複数の発電ユニット40の支持構造体48は、互いに共通の構造を有するため、車体5に取り付けた発電ユニット40を、別の発電ユニット40に交換する作業を容易にすることができる。また支持構造体48のほか、供給流体/排出流体との接続部分や、電気信号/電力などの電気的接続部分とについても共通化されることで、接続作業を容易化することができる。接続される流体通路を流れる物質としては、燃料、空気、冷却液、潤滑液、発電ユニットから取り出される流体エネルギー伝達媒体などが想定される。
また、本実施形態では、車両編成1が備える複数の発電ユニット40から1つ少ない残りの発電ユニット40で発電される総電力が、車両編成1を推進させるのに必要な電力よりも大きく設定される。このため、複数の発電ユニット40のうちの1つに異常が生じた場合でも、残余の発電ユニット40からの電力供給によって車両編成1の推進を継続することができる。
また、本実施形態では、電力ECU47も支持構造体48に支持されているため、発電ユニット40を車体5から取り外した際に、内燃機関41および発電機43だけでなく電力ECU47も保守できる。このため、保守点検項目を増やすことができ、信頼性を向上できる。言い換えると、電力ECU47が発電ユニット40ではなく車体5に取り付けられている場合に比べて、車両2から発電ユニット40を除いた部分の保守作業を減らすことができ、車両2の活動再開を早めることができる。
また、本実施形態では、冷媒ポンプ56、冷却流路57、ラジエータ58などの循環装置も、支持構造体48に支持されている。このため、発電ユニット40を車体5から取り外した際に、内燃機関41および発電機43だけでなく循環装置も保守できる。このため、保守点検項目を増やすことができ、信頼性を向上できる。言い換えると、循環装置が発電ユニット40ではなく車体5に取り付けられている場合に比べて、車両2から発電ユニット40を除いた部分の保守作業を減らすことができ、車両2の活動再開を早めることができる。
また、本実施形態では、発電ユニット40のオイルポート55に車体5のオイル配管17が接続可能であるため、内燃機関41から出力される流体エネルギーを、オイル配管17を経由して車体5の油圧アクチュエータ16に伝達することができる。流体エネルギーを伝達するためのオイル配管17は、機械的エネルギーを伝達するための接続部材に比べて、機械的な接続が容易である。このため、車体5に対する発電ユニット40の着脱の容易化を図りつつ、内燃機関41からのエネルギーを取り出しやすくすることができる。
また、本実施形態では、内燃機関41が、水素ガスを燃料として使用可能に構成される。このため、炭化水素を燃料とする内燃機関41から排出される排気と比べて、水素ガスを燃料とする内燃機関41から排出される排気に含まれる有害物質は少ない。このため、有害物質を浄化する浄化装置を支持構造体48に支持したとしても、発電ユニット40の大型化を防ぎやすい。
また、本実施形態では、電動車2aが車体5に対し着脱可能な燃料供給ユニット20を備える。このため、燃料タンク21,22に貯留された燃料が少なくなったまたは空になった場合に、当該燃料供給ユニット20を、燃料が十分に充填された燃料タンク21,22を含む別の燃料供給ユニット20に交換できる。このため、車体5に固定された状態の燃料タンクに燃料を補給する場合に比べて、短時間で燃料を移動体へ補給できる。
また、本実施形態では、支持構造体48は、客室Sよりも上方に配置されるため、支持構造体48を客室Sよりも下方に配置する場合に比べて、客室Sの床面を下方に配置しやすい。たとえば、床面を下方に配置できることで、客室Sを広げたり、外部から乗員が乗り降りする場合の段差を小さくしたりすることができる。
また、本実施形態では、車体5は、走行風を利用して内燃機関41および発電機43の少なくとも一方を冷却する冷却構造を含む。このため、発電ユニット40を冷却するための機器を節約できる。
また、本実施形態では、統合ECU60が、車体5の電装品および電気モータ11の少なくとも一方による電力の使用状況を示す情報に基づき、内燃機関41および発電機43の少なくとも一方を制御する。この構成によれば、電力使用状況などに応じて発電効率を向上できる。
また、本実施形態では、発電機43により発生した電力を蓄える蓄電体13を備えるため、電力を有効に利用できる。
発電ユニット40が、内燃機関41の動力で駆動されるオイルポンプを含むため、車体側に潤滑用のオイルポンプを設ける場合に比べて、発電ユニット40の着脱作業が容易になる。
上記実施形態では、移動体として車両編成1が説明されたが、移動体の種類はこれに限定されない。発電ユニット40および燃料供給ユニット20を搭載した移動体の例として、変形例1および2を説明する。なお、発電ユニット40および燃料供給ユニット20の各ユニットの構成は、上記実施形態で説明したものと同様であるため、説明を省略する。また、発電ユニット40から電気モータへの電力の供給、各要素の接続関係、各要素の情報のやり取りに関しても、上記実施形態と同様であるため説明を省略する。
(変形例1)
図11は、変形例1に係る移動体の概略側面図である。変形例1に係る移動体100は、低床車両ではなく、一般の高床車両の電動車である。上記実施形態では、発電ユニット40および燃料供給ユニット20が、車体5の屋根8の上方に配置されたが、本変形例1では、車体101の床下に配置される。
図11は、変形例1に係る移動体の概略側面図である。変形例1に係る移動体100は、低床車両ではなく、一般の高床車両の電動車である。上記実施形態では、発電ユニット40および燃料供給ユニット20が、車体5の屋根8の上方に配置されたが、本変形例1では、車体101の床下に配置される。
具体的には、本変形例1の移動体である電動車100は、車体101と、車体101の長手方向の両端部寄りに配置されて車体101を支持する一対の台車102とを有する。車体101と各台車102との間にそれぞれ枕ばね103が介在している。台車102は、複数の車輪102aを備える。
また、台車102には、推進用動力発生装置である少なくとも1つの電気モータ104が固定されている。各電気モータ104は、対応する車輪102aを回転駆動する。電動車100は、車体装架カルダン駆動方式を採用してもよい。すなわち、電気モータ104は、車体101に固定されていてもよい。
車体101の床下部分には、車両長手方向における一対の台車102の間に、少なくとも1つの発電ユニット40、少なくとも1つの燃料供給ユニット20、床下機器105が固定されている。また、床下機器105は、上記実施形態で説明された集電回路12、蓄電体13、インバータ14などを含む。
本変形例1でも、上記実施形態と同様の効果が得られる。
(変形例2)
図12は、変形例2に係る移動体の概略側面図である。変形例2に係る移動体200は、トレーラを牽引可能なトラクタ(トラクタヘッドまたはトレーラヘッドとも称し得る)200である。トラクタ200と当該トラクタ200に牽引されるトレーラとにより、セミトレーラ車両が構成される。
図12は、変形例2に係る移動体の概略側面図である。変形例2に係る移動体200は、トレーラを牽引可能なトラクタ(トラクタヘッドまたはトレーラヘッドとも称し得る)200である。トラクタ200と当該トラクタ200に牽引されるトレーラとにより、セミトレーラ車両が構成される。
トラクタ200は、運転席を有するキャビン201と、キャビン201を支持するシャーシ(車体フレームとも称し得る)202とを備える。シャーシ202は、例えば前後方向に延びる梯子状である。シャーシ202には、複数の車輪203がサスペンションを介して組み付けられている。キャビン201は、緩衝装置203を介してシャーシ202に接続されている。より詳しくは、キャビン201は、車幅方向に離間する一対のキャビンフレーム201aを有し、一対のキャビンフレーム201aが、それぞれ緩衝装置203を介してシャーシ202に接続されている。緩衝装置203は、シャーシ202の振動がキャビン201に伝わるのを抑制する役割を果たす。緩衝装置203は、例えば複数の空気ばねを含む。シャーシ202の後部には、トレーラと結合するためのカプラ205が設けられている。
トラクタ200は、推進用動力発生装置である電気モータ206と、少なくとも1つの発電ユニット40と、少なくとも1つの燃料供給ユニット20とを備える。電気モータ206は、シャーシ202に固定されている。電気モータ206の出力軸は、動力伝達機構を介して、複数の車輪203のうちの複数の駆動輪と連結される。なお、図12では、電気モータ206を、前後方向における前輪と後輪との間に配置して示したが、電気モータ206の位置はこれに限定されない。
少なくとも1つの発電ユニット40は、シャーシ202の前部に固定されている。少なくとも1つの発電ユニット40は、キャビン201の運転席の下方に配置されている。
少なくとも1つの発電ユニット40は、上記実施形態で説明された弾性体71を介してシャーシ202に接続されてもよい。
少なくとも1つの発電ユニット40は、上記実施形態で説明された弾性体71を介してシャーシ202に接続されてもよい。
少なくとも1つの燃料供給ユニット20は、例えばキャビン201の後方で且つカプラ205の前方において、シャーシ202に固定されている。なお、図12に示す例では、2つの燃料供給ユニット20が上下方向に積み重ねた状態でシャーシ202に固定されている。ただし、トラクタ200は、燃料供給ユニット20を備えていなくてもよい。例えば、シャーシ202またはキャビン201に、発電ユニット40に水素燃料を供給するための水素ボンベが設けられていてもよい。
本変形例2でも、上記実施形態と同様の効果が得られる。なお、移動体200は、牽引車両でなくてもよく、シャーシ202の後部に貨物が搭載される貨物トラックでもよい。
(その他の実施形態)
以上、実施形態について説明したが、上記構成は本発明の趣旨の範囲内で変更、削除および追加することができる。
以上、実施形態について説明したが、上記構成は本発明の趣旨の範囲内で変更、削除および追加することができる。
例えば上記実施形態では、移動体として、複数の軌道車両2を含む車両編成1が説明され、変形例1および2では、移動体として、それぞれ、高床車両およびトラクタが説明されたが、移動体はこれに限定されない。
例えば、移動体は、1つの軌道車両でもよい。軌道車両は、低床車両でもよいし、高床車両でもよい。また、移動体は、軌道車両に限定されず、駆動輪を備える別の種類の陸上移動体であってもよい。例えば、陸上移動体としては、例えば、軌道車のほか、無限軌道、LTV(Light Tactical Vehicle)、トラック、バスなどの四輪以上の車輪を備える車両でもよいし、ユーティリティビークル、モータサイクル、PTV(Personal Transport Vehicle)などでもよい。また、移動体は、推進装置を備える水上移動体または水中移動体でもよいし、空中を飛行する空中移動体などであってもよい。水上移動体としては、船、タンカー、パーソナルウォータークラフト等が例示される。水中移動体としては、潜水機などが例示される。空中移動体としては、航空機、ヘリコプター、ドローンなどが例示される。回転体は、プロペラであってもよい。
燃料供給ユニット20の構成は、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、燃料供給ユニット20は、要素24,25,26,31,32,33,34,35の一部または全部を備えなくてもよい。例えば燃料供給ユニットが備える燃料タンクの数は2つでなくてもよく、1つでもよいし、3つ以上でもよい。
また、燃料供給ユニット20は、燃料タンク21,22を備えなくてもよい。例えば、燃料タンク20は、移動体本体側の部材に対して、燃料供給ユニット20の支持構造体27を介さずに固定されていてもよい。燃料供給ユニット20は、支持構造体27と、当該支持構造体27に支持された供給配管23などを備えていればよい。燃料供給ユニットが燃料タンクを備えていない場合、燃料ユニットの交換作業によって燃料タンクの交換を行うことができないものの、燃料を供給する供給配管のメンテナンス性を向上させることができる。例えば、移動体本体から切り離した状態で、燃料供給ユニットの供給配管に対してリークチェックを行うことができ、メンテンナンス作業を行いやすくなる。
発電ユニット40の構成は、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、発電ユニット40は、要素44,45,46,47,51,52,53,54,55,56,57,58の一部または全部を備えなくてもよい。例えば上記実施形態では、発電ユニット40が含む冷媒ポンプ56を備えたが、冷媒ポンプ56は、発電ユニット40の外部において車体5に配置されてもよい。発電ユニットが蓄電体を備えてもよい。内燃機関は、水素ガス以外を燃料としてもよい。例えば内燃機関は、水素ガスなどの気体燃料によって駆動してもよいし、ガソリンなどの既存の液体燃料によって駆動してもよい。具体的な内燃機関の構造については、レイアウト、気筒数、カム構造について、適宜公知の技術を適用可能である。例えば燃料を水素ガスとする水素エンジンの場合、水素エンジンは、吸排気バルブ付きの過給吸気を備えてもよいし、2ストロークエンジンであってもよい。
発電ユニットと燃料供給ユニットとが1つのユニットを構成してもよい。すなわち、発電ユニットと燃料供給ユニットの一方のユニットが、他方のユニットの全ての要素を含んでもよい。
移動体が備える発電ユニットおよび燃料供給ユニットの各ユニットの数や配置なども、上記実施形態で説明されたものに限定されない。移動体は、燃料供給ユニットを備えなくてもよい。例えば移動体に対して、発電ユニットが1つだけ搭載されていてもよいし、2つ以上の発電ユニットが搭載されてもよい。複数の発電ユニットが移動体に搭載される場合、複数の発電ユニットの出力が電気的に並列に接続されてもよいし、直列に接続されてもよい。また、複数の発電ユニットの出力が直列に接続されることにより構成されるグループが複数あり、複数のグループの出力が並列に接続されてもよい。
移動体に対する支持構造体の固定方法も、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、支持構造体と移動体との間には、移動体に生じる衝撃や振動が伝わることを防ぐ干渉部材、具体的なダンパ部材が介在されてもよい。
支持構造体27,48の形状や構造は、上記実施形態で説明されたものに限定されない。燃料供給ユニット20の支持構造体27は、箱状でなくてもよい。例えば支持構造体27は、発電ユニット40の支持構造体48のように、複数のフレームを含む構成であってもよい。発電ユニット40の支持構造体48は、図3に示すような複数のフレームを含む構成でなくてもよい。例えば支持構造体48は、燃料供給ユニット20の支持構造体27のように箱状でもよい。
支持構造体48は、発電ユニット40を構成する構成要素を1つのモジュールとして機能させるように、各構成要素の支持構造については任意の構造を採用することができる。例えば発電ユニットの支持構造体は、内燃機関と、発電機と、内燃機関から発電機に動力を伝達する動力伝達機構とを少なくとも支持する構造に構成されればよい。言い換えると、支持構造体は、周辺部品に対する保護機能が部分的に省略された構成のものも含まれる。内燃機関と、発電機と、それらを連結する動力伝達機構とは、組付け精度が要求される。これら内燃機関、発電機および動力伝達機構が共通の架台に固定されることによって、移動体に取り付けた後での相対位置関係の微調整を省略しやすい。また信号や電力などの電気的接続や、燃料、空気、冷却液などの流体的接続に関しては、動力接続に比べて接続に関する許容度が大きいため、発電ユニットから分離されていたとしても、保守に関する影響を少なくすることができる。
移動体に搭載される発電ユニットを、移動体に搭載されていない発電ユニットとは、同じ構成でも異なる構成でもよい。ただし、移動体に搭載される発電ユニットを、移動体に搭載されていない発電ユニットに交換しやすいよう、移動体に搭載される発電ユニットと、移動体に搭載されていない交換用の発電ユニット(保守済みユニット)とは、同じ構成であることが好ましい。移動体に複数の発電ユニットが搭載される場合、複数の発電ユニットも互いに同じ構成であることが好ましい。例えば複数の発電ユニットの支持構造体が、互いに共通構造であってもよい。また、例えば複数の発電ユニットの内燃機関が、互いに共通構造であってもよいし、複数の発電ユニットの発電機が、互いに共通構造であってもよい。
好ましくは、移動体に複数の発電ユニットが搭載される場合、搭載された複数の発電ユニットから所定の数(例えば2つ以上の数)だけ少ない発電ユニットで発電可能な総電力が、当該移動体を推進させるために必要な電力よりも大きいことが好ましい。移動体を推進させるために必要な電力は、発進時に必要な電力であってもよい。これによって、移動体に搭載された複数の発電ユニットのうち、所定の数以下の発電ユニットに異常が生じたとしても、移動体が移動を継続させることができる。すなわち、搭載された複数の発電ユニットの一部のユニットの故障によって移動が停止することを防ぐことができる。
また、保守方法も、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、上記実施形態では、保守作業として、全ての移動体からユニット20,40を取り外した後、ユニット20,40以外の保守対象について保守作業を行うことを説明したが、保守方法はこれに限らない。移動体が有する保守対象が発電ユニットのみである場合、保守方法は、発電ユニット以外に対する保守を含まなくてよい。すなわち、未保守ユニットを保守済みユニットに交換することで、保守を完了してもよい。
本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、または、それらの任意の組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアまたはプロセッサの構成に使用される。
[開示項目]
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。
[項目1]
推進力を得るための回転体と、
前記回転体を回転支持する移動体本体と、
電力が与えられることで、前記回転体を回転駆動する電気モータと、
内燃機関と、前記内燃機関の出力によって電力を発生させる発電機と、前記内燃機関と前記発電機とを支持し、前記内燃機関および発電機の双方を支持した状態で前記移動体本体に着脱自在である支持構造体と、を含む、少なくとも1つの発電ユニットと、を備える、移動体。
推進力を得るための回転体と、
前記回転体を回転支持する移動体本体と、
電力が与えられることで、前記回転体を回転駆動する電気モータと、
内燃機関と、前記内燃機関の出力によって電力を発生させる発電機と、前記内燃機関と前記発電機とを支持し、前記内燃機関および発電機の双方を支持した状態で前記移動体本体に着脱自在である支持構造体と、を含む、少なくとも1つの発電ユニットと、を備える、移動体。
前記構成によれば、内燃機関および発電機がともに支持構造体に支持されて、発電ユニットとして一体化されている。このため、内燃機関および発電機を、移動体本体に対して一体的に着脱することができる。
また、本構成によれば、発電機から出力される電気エネルギーが、例えば電気ケーブルなどを経由して電気モータに伝達される場合、移動体本体に対する支持構造体の着脱時には、エネルギー供給経路としての電気ケーブルが着脱される。すなわち、前記構成は、内燃機関から出力される機械的エネルギーが動力伝達機構を介して回転体に直接伝達される構成の移動体と比べて、移動体本体に対する内燃機関および発電機の着脱を容易化することができる。このため、内燃機関および発電機に保守作業を実施する場合には、搭載される発電ユニットを、すでに保守作業を終えた発電ユニットに交換することで、移動体の活動再開しやすくすることができる。
[項目2]
前記移動体本体は、前記複数の発電ユニットを搭載可能に構成される、項目1に記載の移動体。
前記構成によれば、複数の発電ユニットを備えるため、複数の発電ユニットのうちの一部に異常が生じた場合でも、残余の発電ユニットから電力供給を継続することができ、電力供給が停止することを防ぎやすい。
前記移動体本体は、前記複数の発電ユニットを搭載可能に構成される、項目1に記載の移動体。
前記構成によれば、複数の発電ユニットを備えるため、複数の発電ユニットのうちの一部に異常が生じた場合でも、残余の発電ユニットから電力供給を継続することができ、電力供給が停止することを防ぎやすい。
[項目3]
前記複数の発電ユニットの支持構造体は、互いに共通の構造を有する、項目2に記載の移動体。
前記複数の発電ユニットの支持構造体は、互いに共通の構造を有する、項目2に記載の移動体。
前記構成によれば、移動体に取り付けた発電ユニットを、別の発電ユニットに交換する作業を容易にすることができる。
[項目4]
前記複数の発電ユニットから所定の数の発電ユニットを除いた残りの発電ユニットで発電される総電力が、前記移動体を推進させるのに必要な電力よりも大きく設定される、項目2または3に記載の移動体。
前記複数の発電ユニットから所定の数の発電ユニットを除いた残りの発電ユニットで発電される総電力が、前記移動体を推進させるのに必要な電力よりも大きく設定される、項目2または3に記載の移動体。
前記構成によれば、複数の発電ユニットのうちの一部に異常が生じた場合でも、残余の発電ユニットからの電力供給によって移動体の推進を継続することができる。
[項目5]
前記発電ユニットは、前記支持構造体により支持された、前記内燃機関および発電機を制御するためのユニットコントローラを更に含む、項目1乃至4のいずれかに記載の移動体。
前記発電ユニットは、前記支持構造体により支持された、前記内燃機関および発電機を制御するためのユニットコントローラを更に含む、項目1乃至4のいずれかに記載の移動体。
前記構成によれば、ユニットコントローラも支持構造体に支持されているため、発電ユニットを移動体本体から取り外した際に、内燃機関および発電機だけでなくユニットコントローラも保守できる。このため、保守点検項目を増やすことができ、信頼性を向上できる。言い換えると、ユニットコントローラが発電ユニットではなく移動体本体に取り付けられている場合に比べて、移動体から発電ユニットを除いた部分の保守作業を減らすことができ、移動体の活動再開を早めることができる。
[項目6]
前記発電ユニットは、前記支持構造体により支持された、少なくとも前記内燃機関に循環液を循環させるための循環装置を更に含む、項目1乃至5のいずれかに記載の移動体。
前記発電ユニットは、前記支持構造体により支持された、少なくとも前記内燃機関に循環液を循環させるための循環装置を更に含む、項目1乃至5のいずれかに記載の移動体。
前記構成によれば、循環装置も支持構造体に支持されているため、発電ユニットを移動体本体から取り外した際に、内燃機関および発電機だけでなく循環装置も保守できる。このため、保守点検項目を増やすことができ、信頼性を向上できる。言い換えると、循環装置が発電ユニットではなく移動体本体に取り付けられている場合に比べて、移動体から発電ユニットを除いた部分の保守作業を減らすことができ、移動体の活動再開を早めることができる。
[項目7]
前記発電ユニットは、前記支持構造体により支持された、前記内燃機関の駆動によって得られる流体エネルギーを出力する流体エネルギー取出口を更に含み、
前記移動体は、前記流体エネルギー取出口に接続可能な流体配管を更に備える、項目1乃至6のいずれかに記載の移動体。
前記発電ユニットは、前記支持構造体により支持された、前記内燃機関の駆動によって得られる流体エネルギーを出力する流体エネルギー取出口を更に含み、
前記移動体は、前記流体エネルギー取出口に接続可能な流体配管を更に備える、項目1乃至6のいずれかに記載の移動体。
前記構成によれば、発電ユニットの流体エネルギー取出口に移動体本体の流体配管が接続可能であるため、内燃機関から出力される流体エネルギーを、流体配管を経由して移動体本体に伝達することができる。流体エネルギーを伝達するための流体配管は、機械的エネルギーを伝達するための接続部材に比べて、接続が容易である。このため、移動体本体に対する発電ユニットの着脱の容易化を図りつつ、内燃機関からのエネルギーを取り出しやすくすることができる。
[項目8]
前記内燃機関は、水素ガスを燃料として使用可能に構成される、項目1乃至7のいずれかに記載の移動体。
前記内燃機関は、水素ガスを燃料として使用可能に構成される、項目1乃至7のいずれかに記載の移動体。
前記構成によれば、炭化水素を燃料とする内燃機関から排出される排気と比べて、水素ガスを燃料とする内燃機関から排出される排気に含まれる有害物質は少ない。このため、有害物質を浄化する浄化装置を支持構造体に支持したとしても、発電ユニットの大型化を防ぎやすい。
[項目9]
前記支持構造体は、第1支持構造体であり、
前記移動体は、燃料を貯留する燃料タンクから燃料を供給する供給配管と、前記燃料タンクと前記供給配管とを支持し、前記燃料タンクおよび供給配管の双方を支持した状態で前記移動体本体に着脱自在である第2支持構造体と、を含む、少なくとも1つの燃料供給ユニットを更に備える、項目1乃至8のいずれかに記載の移動体。
前記支持構造体は、第1支持構造体であり、
前記移動体は、燃料を貯留する燃料タンクから燃料を供給する供給配管と、前記燃料タンクと前記供給配管とを支持し、前記燃料タンクおよび供給配管の双方を支持した状態で前記移動体本体に着脱自在である第2支持構造体と、を含む、少なくとも1つの燃料供給ユニットを更に備える、項目1乃至8のいずれかに記載の移動体。
前記構成によれば、燃料を供給する供給配管のメンテナンス性を向上させることができる。燃料供給ユニットが、例えば移動体本体における天井より上方のスペースや床下のスペースにおいて、移動体本体に対して着脱可能に固定されることにより、燃料供給ユニットが含む要素の保守点検を行いやすくなる。例えば、移動体本体から切り離した状態で、燃料供給ユニットの供給配管に対してリークチェックを行うことができ、メンテンナンス作業を行いやすくなる。
[項目10]
前記燃料供給ユニットは、前記燃料タンクを更に含む、項目9に記載の移動体。
前記燃料供給ユニットは、前記燃料タンクを更に含む、項目9に記載の移動体。
前記構成によれば、燃料タンクに貯留された燃料が少なくなったまたは空になった場合に、当該燃料供給ユニットを、燃料が十分に充填された燃料タンクを含む別の燃料供給ユニットに交換できる。このため、移動体本体に固定された状態の燃料タンクに燃料を補給する場合に比べて、短時間で燃料を移動体へ補給できる。
[項目11]
前記移動体は、陸上で乗り降りする乗物であって、前記移動体本体は、乗員を収容する収容空間の上方に位置する屋根を更に含み、
前記支持構造体は、前記収容空間よりも上方に配置される、項目1乃至10のいずれかに記載の移動体。
前記移動体は、陸上で乗り降りする乗物であって、前記移動体本体は、乗員を収容する収容空間の上方に位置する屋根を更に含み、
前記支持構造体は、前記収容空間よりも上方に配置される、項目1乃至10のいずれかに記載の移動体。
前記構成によれば、支持構造体を収容空間よりも下方に配置する場合に比べて、収容空間の床面を下方に配置しやすい。たとえば、床面を下方に配置できることで、収容空間を広げたり、外部から乗員が乗り降りする場合の段差を小さくしたりすることができる。
[項目12]
前記回転体は、前記移動体本体を支持する車輪であり、
前記移動体は、前記移動体が前記車輪の上端よりも低い前記収容空間の床面を有する低床車両である、項目11のいずれかに記載の移動体。
前記回転体は、前記移動体本体を支持する車輪であり、
前記移動体は、前記移動体が前記車輪の上端よりも低い前記収容空間の床面を有する低床車両である、項目11のいずれかに記載の移動体。
[項目13]
前記回転体は、前記移動体本体を支持する車輪であり、
前記発電ユニットが、前記車輪の上端より下方に配置される、項目1乃至12のいずれかに記載の移動体。
前記回転体は、前記移動体本体を支持する車輪であり、
前記発電ユニットが、前記車輪の上端より下方に配置される、項目1乃至12のいずれかに記載の移動体。
[項目14]
前記移動体本体は、走行風を利用して前記内燃機関および前記発電機の少なくとも一方を冷却する冷却構造を含む、項目1乃至13のいずれかに記載の移動体。
前記移動体本体は、走行風を利用して前記内燃機関および前記発電機の少なくとも一方を冷却する冷却構造を含む、項目1乃至13のいずれかに記載の移動体。
前記構成によれば、発電ユニットを冷却するための機器を節約できる。
[項目15]
前記移動体本体および前記電気モータの少なくとも一方による電力の使用状況を示す情報に基づき、前記内燃機関および前記発電機の少なくとも一方を制御する少なくとも1つのコントローラを備える、項目1乃至14のいずれかに記載の移動体。
前記移動体本体および前記電気モータの少なくとも一方による電力の使用状況を示す情報に基づき、前記内燃機関および前記発電機の少なくとも一方を制御する少なくとも1つのコントローラを備える、項目1乃至14のいずれかに記載の移動体。
前記構成によれば、電力使用状況などに応じて発電効率を向上できる。
[項目16]
前記発電機により発生した電力を蓄える蓄電体を備える、項目1乃至16のいずれかに記載の移動体。
前記発電機により発生した電力を蓄える蓄電体を備える、項目1乃至16のいずれかに記載の移動体。
前記構成によれば、発電機により発生した電力を蓄電体に一時的に蓄えて、電力を有効に利用できる。
[項目17]
移動体本体と、推進用の電気モータと、内燃機関および前記内燃機関の出力によって電力を発生させる発電機を含むユニットと、を備える、移動体を保守する保守方法であって、
前記移動体に搭載された前記ユニットである未保守ユニットを、前記移動体から取り外し、
前記未保守ユニットとは別の保守済みの前記ユニットである保守済みユニットを、前記移動体に取り付け、
前記移動体の保守作業を終了する、保守方法。
さらに、前記移動体における前記未保守ユニット以外の部分を保守してもよい。また、前記移動体における前記未保守ユニット以外の部分の保守作業と、前記移動体への前記保守済みユニットの取り付け作業とが完了した場合、前記未保守ユニットの保守が完了したか否かに関わらず、前記移動体の保守作業を終了してもよい。
移動体本体と、推進用の電気モータと、内燃機関および前記内燃機関の出力によって電力を発生させる発電機を含むユニットと、を備える、移動体を保守する保守方法であって、
前記移動体に搭載された前記ユニットである未保守ユニットを、前記移動体から取り外し、
前記未保守ユニットとは別の保守済みの前記ユニットである保守済みユニットを、前記移動体に取り付け、
前記移動体の保守作業を終了する、保守方法。
さらに、前記移動体における前記未保守ユニット以外の部分を保守してもよい。また、前記移動体における前記未保守ユニット以外の部分の保守作業と、前記移動体への前記保守済みユニットの取り付け作業とが完了した場合、前記未保守ユニットの保守が完了したか否かに関わらず、前記移動体の保守作業を終了してもよい。
前記方法によれば、移動体に搭載された未保守ユニットは、保守済みユニットにより交換されるため、未保守ユニットの保守作業の完了を待たずして、移動体の保守作業を完了できる。このため、移動体の活動を再開しやすい。
上記は、以下の特徴を備えてもよい。
前記発電ユニットは、前記内燃機関と前記移動体本体との間に隙間がある状態で、前記移動体に搭載される。この構成によれば、内燃機関から移動体本体への熱伝達を抑制できる。
前記電気インタフェース、前記通信インタフェース、燃料受入口42a,オイルポート55などの流体インタフェースなど、発電ユニットが有する各種インタフェースは、ユニットの並ぶ方向とは交差する方向に向くように配置されてもよい。この構成によれば、発電ユニットが並んだとしても、ハーネスやホースを接続しやすい。
移動体本体には、各発電機から供給される電力を集約する集約回路が設けられてもよい。
統合ECUは、電力ECUから受信した発電ユニットの状態情報が、所定の判定条件を満たすか否かを判定してもよい。統合ECUは、状態情報が前記所定の判定条件を満たすと判定した場合に、その発電ユニットからの電力供給を停止させたり、その発電ユニットからの電力供給量を低減させたりする指示を、電力ECUに送信してもよい。または、統合ECUは、状態情報が前記所定の判定条件を満たすと判定した場合に、その発電ユニットの点検が必要であることを、移動体本体に搭載された表示器などの報知器に報知させてもよい。
前記移動体は、複数の車輪がレール上を転動する軌道車両であってもよい。前記移動体は、複数の軌道車両が直列に接続された車両編成であってもよい。
発電ユニットが車両の進行方向に沿って、進行方向に並んでもよい。
前記少なくとも1つの燃料供給ユニットを備える移動体において、前記移動体本体は、乗物であって、乗員を収容する収容空間の上方に位置する屋根を更に含み、前記燃料供給ユニットの前記第2支持構造体は、前記収容空間よりも上方に配置されてもよい。
1 :車両編成
2 :軌道車両
2a :電動車
4a :車輪
5 :車体
8 :屋根板
10 :車両コントローラ
11 :電気モータ
12 :集電回路
13 :蓄電体
14 :インバータ
15 :接続配管
16 :油圧アクチュエータ
17 :オイル配管
20 :燃料供給ユニット
21 :第1燃料タンク
22 :第2燃料タンク
23 :供給配管
23d :供給口
24 :充填配管
25 :通信インタフェース
26 :燃料ECU
27 :支持構造体
40 :発電ユニット
41 :内燃機関
42 :燃料配管
42a :燃料受入口
43 :発電機
45 :電気インタフェース
46 :通信インタフェース
47 :電力ECU
48 :支持構造体
48a :フランジ部
51 :オイルポンプ
52 :潤滑油路
53 :駆動油路
54 :オイル制御弁ユニット
55 :オイルポート
56 :冷媒ポンプ
57 :冷却流路
58 :ラジエータ
62 :統合ECU
71 :弾性体
72 :締結具
100 :電動車
101 :車体
102 :台車
102a :車輪
104 :電気モータ
105 :床下機器
200 :トラクタ
203 :車輪
206 :電気モータ
2 :軌道車両
2a :電動車
4a :車輪
5 :車体
8 :屋根板
10 :車両コントローラ
11 :電気モータ
12 :集電回路
13 :蓄電体
14 :インバータ
15 :接続配管
16 :油圧アクチュエータ
17 :オイル配管
20 :燃料供給ユニット
21 :第1燃料タンク
22 :第2燃料タンク
23 :供給配管
23d :供給口
24 :充填配管
25 :通信インタフェース
26 :燃料ECU
27 :支持構造体
40 :発電ユニット
41 :内燃機関
42 :燃料配管
42a :燃料受入口
43 :発電機
45 :電気インタフェース
46 :通信インタフェース
47 :電力ECU
48 :支持構造体
48a :フランジ部
51 :オイルポンプ
52 :潤滑油路
53 :駆動油路
54 :オイル制御弁ユニット
55 :オイルポート
56 :冷媒ポンプ
57 :冷却流路
58 :ラジエータ
62 :統合ECU
71 :弾性体
72 :締結具
100 :電動車
101 :車体
102 :台車
102a :車輪
104 :電気モータ
105 :床下機器
200 :トラクタ
203 :車輪
206 :電気モータ
Claims (17)
- 推進力を得るための回転体と、
前記回転体を回転支持する移動体本体と、
電力が与えられることで、前記回転体を回転駆動する電気モータと、
内燃機関と、前記内燃機関の出力によって電力を発生させる発電機と、前記内燃機関と前記発電機とを支持し、前記内燃機関および発電機の双方を支持した状態で前記移動体本体に着脱自在である支持構造体と、を含む、少なくとも1つの発電ユニットと、を備える、移動体。 - 前記移動体本体は、前記複数の発電ユニットを搭載可能に構成される、請求項1に記載の移動体。
- 前記複数の発電ユニットの支持構造体は、互いに共通の構造を有する、請求項2に記載の移動体。
- 前記複数の発電ユニットから所定の数の発電ユニットを除いた残りの発電ユニットで発電される総電力が、前記移動体を推進させるのに必要な電力よりも大きく設定される、請求項2または3に記載の移動体。
- 前記発電ユニットは、前記支持構造体により支持された、前記内燃機関および発電機を制御するためのユニットコントローラを更に含む、請求項1または2に記載の移動体。
- 前記発電ユニットは、前記支持構造体により支持された、少なくとも前記内燃機関に循環液を循環させるための循環装置を更に含む、請求項1または2に記載の移動体。
- 前記発電ユニットは、前記支持構造体により支持された、前記内燃機関の駆動によって得られる流体エネルギーを出力する流体エネルギー取出口を更に含み、
前記移動体は、前記流体エネルギー取出口に接続可能な流体配管を更に備える、請求項1または2に記載の移動体。 - 前記内燃機関は、水素ガスを燃料として使用可能に構成される、請求項1または2に記載の移動体。
- 前記支持構造体は、第1支持構造体であり、
前記移動体は、燃料を貯留する燃料タンクから燃料を供給する供給配管と、前記燃料タンクと前記供給配管とを支持し、前記燃料タンクおよび供給配管の双方を支持した状態で前記移動体本体に着脱自在である第2支持構造体と、を含む、少なくとも1つの燃料供給ユニットを更に備える、請求項1または2に記載の移動体。 - 前記燃料供給ユニットは、前記燃料タンクを更に含む、請求項9に記載の移動体。
- 前記移動体は、陸上で乗り降りする乗物であって、前記移動体本体は、乗員を収容する収容空間の上方に位置する屋根を更に含み、
前記支持構造体は、前記収容空間よりも上方に配置される、請求項1または2に記載の移動体。 - 前記回転体は、前記移動体本体を支持する車輪であり、
前記移動体は、前記移動体が前記車輪の上端よりも低い前記収容空間の床面を有する低床車両である、請求項11に記載の移動体。 - 前記回転体は、前記移動体本体を支持する車輪であり、
前記発電ユニットが、前記車輪の上端より下方に配置される、請求項1または2に記載の移動体。 - 前記移動体本体は、走行風を利用して前記内燃機関および前記発電機の少なくとも一方を冷却する冷却構造を含む、請求項1または2に記載の移動体。
- 前記移動体本体および前記電気モータの少なくとも一方による電力の使用状況を示す情報に基づき、前記内燃機関および前記発電機の少なくとも一方を制御する少なくとも1つのコントローラを備える、請求項1または2に記載の移動体。
- 前記発電機により発生した電力を蓄える蓄電体を備える、請求項1または2に記載の移動体。
- 移動体本体と、推進用の電気モータと、内燃機関および前記内燃機関の出力によって電力を発生させる発電機を含むユニットと、を備える、移動体を保守する保守方法であって、
前記移動体に搭載された前記ユニットである未保守ユニットを、前記移動体から取り外し、
前記未保守ユニットとは別の保守済みの前記ユニットである保守済みユニットを、前記移動体に取り付け、
前記移動体の保守作業を終了する、保守方法。
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