JP4523954B2 - Circuit device and vehicle operation system - Google Patents
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Description
本発明は、電気車両の列車に搭載されるバッテリなどの蓄電器に充電を行なう回路装置及び車両運行システムに関する。特には、既存の車両回路の構成に応じて最小限の回路変更で直流及び交流の何れの電源でも蓄電部に充電することができる回路装置及び車両運行システムに関する。 The present invention relates to a circuit device and a vehicle operation system for charging a battery such as a battery mounted on a train of an electric vehicle. In particular, the present invention relates to a circuit device and a vehicle operation system that can charge a power storage unit with either a DC power supply or an AC power supply with a minimum circuit change according to the configuration of an existing vehicle circuit.
近年、電気車両において架線などの外部からの電源による車両の運行に加えて、車両内部に設けられたバッテリなどの蓄電部からの電源で車両を運行する方式が考えられている。 2. Description of the Related Art In recent years, in electric vehicles, in addition to the operation of a vehicle by an external power source such as an overhead line, a method of operating the vehicle by a power source from a power storage unit such as a battery provided inside the vehicle has been considered.
この様な電気車両による列車の運行の場合、できるだけエネルギの損失を抑え、いかに効率よく蓄電部を充電するかが問題となる。 In the case of train operation by such an electric vehicle, there is a problem of how to efficiently charge the power storage unit while suppressing energy loss as much as possible.
例えば、パンタグラフとインバータの間に接触器を設け、回生ブレーキ時に接触器の回路を開いて、モータからの回生エネルギを架線に逃がさずにバッテリに蓄積することができるようになっている(例えば、特許文献1参照)。また、モータとバッテリの間にDC/DCコンバータを設け、このDC/DCコンバータを制御してモータからの回生エネルギをバッテリに蓄積することができるようになっているものもある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、従来からの装置によれば、停車中や走行中に拘わらず、何れの場合でも効果的に蓄電部に充電することができるものがなかった。特に、直流インバータ電車の場合、停車中の給電では、地上設置の直流供給設備が必要となりコストがかかってしまうという課題があった。また、直流インバータ電車にも電力変換器を余分に付加する必要があり、車両回路の設計変更が生じ、コストがかかるという課題があった。 However, according to the conventional apparatus, there is no device that can effectively charge the power storage unit in any case regardless of whether the vehicle is stopped or traveling. In particular, in the case of a DC inverter train, there is a problem in that power supply while the vehicle is stopped requires a ground-installed DC supply facility and is costly. In addition, it is necessary to add an extra power converter to the DC inverter train, which causes a problem in that the design of the vehicle circuit is changed and costs increase.
従って、本発明の目的は、直流インバータ電車などの現行車両の回路構成にほとんど変更を加えずに、既存の車両回路の構成に応じて最小限の回路変更で直流及び交流の何れの電源でも蓄電部に充電することができ、また、停車中のみならず走行中も蓄電部に充電することができる回路装置及び車両運行システムを提供することである。 Accordingly, the object of the present invention is to store both DC and AC power supplies with minimal circuit changes according to the configuration of the existing vehicle circuit, with almost no change to the circuit configuration of the current vehicle such as a DC inverter train. It is intended to provide a circuit device and a vehicle operation system that can charge a power storage unit and charge a power storage unit not only when the vehicle is stopped but also during traveling.
上記課題を解決するため、本発明の車両の回路装置は、電流と電圧を制御する電流電圧制御手段と、電流電圧制御手段からの出力で駆動するモータと、モータの駆動時に電源を供給する蓄電手段と、蓄電手段に電源を供給するために、交流電源に接続される3相充電接触子及び直流電源に接続される2極充電接触子から構成される充電接触手段と、を備える車両の回路装置であって、電流電圧制御手段は、蓄電手段から前記モータに電源を供給する際には、直流を交流に変換するPWMインバータとして作動し、充電接触手段から蓄電手段に電源を供給する際には、充電接触手段が3相充電接触子で作用する場合にはPWMコンバータとして作動し、充電接触手段が2極充電接触子で作用する場合にはDC/DCコンバータとして作動する、ことを特徴とする In order to solve the above-described problems, a circuit device for a vehicle according to the present invention includes a current-voltage control unit that controls current and voltage, a motor that is driven by an output from the current-voltage control unit, and a power storage that supplies power when the motor is driven. And a charging contact means comprising a three-phase charging contact connected to an AC power supply and a two-pole charging contact connected to a DC power supply for supplying power to the power storage means The current voltage control means operates as a PWM inverter that converts direct current to alternating current when supplying power from the power storage means to the motor, and when supplying power from the charging contact means to the power storage means. Operates as a PWM converter when the charging contact means operates with a three-phase charging contact, and operates as a DC / DC converter when the charging contact means operates with a two-pole charging contact. And wherein the door
ここで、DC/DCコンバータは、3相ブリッジの単相チョッパ動作を行なう、ようにするとよい。 Here, the DC / DC converter may perform a single-phase chopper operation of a three-phase bridge.
また、上記課題を解決するため、本発明の第1の態様の車両運行システムは、電気車両と、電源供給装置と、を備え、電源供給装置は、交流電流の電圧を制御するトランス回路を備え、電気車両の回路装置は、上述記載の車両の回路装置であり、電源供給装置と、電気車両の回路装置の充電接触手段とが接続される、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the vehicle operation system according to the first aspect of the present invention includes an electric vehicle and a power supply device, and the power supply device includes a transformer circuit that controls the voltage of the alternating current. The electric vehicle circuit device is the vehicle circuit device described above, and is characterized in that the power supply device and the charging contact means of the electric vehicle circuit device are connected.
また、上記課題を解決するため、本発明の第2の態様の車両運行システムは、電気車両と、電源供給装置と、を備える車両運行システムにおいて、電源供給装置は、交流電流の電圧を制御するトランス回路と、交流を直流に変換する位相制御整流器を備え、電気車両の回路装置は、上述記載の車両の回路装置であり、電源供給装置の位相制御整流器と、電気車両の回路装置の充電接触手段とが接続される、ことを特徴とする。 Moreover, in order to solve the said subject, the vehicle operation system of the 2nd aspect of this invention is a vehicle operation system provided with an electric vehicle and a power supply device, A power supply device controls the voltage of alternating current. A circuit device for an electric vehicle is provided with a transformer circuit and a phase control rectifier that converts alternating current into direct current, and the circuit device for the vehicle described above is a charge contact for the phase control rectifier of the power supply device and the circuit device for the electric vehicle. The means is connected.
また、上記課題を解決するため、本発明の第3の態様の車両運行システムは、電気車両と、電源供給装置と、電源を供給するための架線と、を備える車両運行システムにおいて、電源供給装置は、交流電流の電圧を制御するトランス回路と、交流を直流に変換する位相制御整流器を備え、電気車両の回路装置は、上述記載の車両の回路装置であり、電源供給装置の位相制御整流器と、電気車両の回路装置の充電接触手段とが接続され、及び/又は架線と電気車両の回路装置の前記パンタグラフが接続される、ことを特徴とする。 Moreover, in order to solve the said subject, the vehicle operation system of the 3rd aspect of this invention is a vehicle operation system provided with an electric vehicle, a power supply device, and the overhead wire for supplying power, A power supply device Comprises a transformer circuit that controls the voltage of the alternating current and a phase control rectifier that converts alternating current into direct current, and the electric vehicle circuit device is the vehicle circuit device described above, and the phase control rectifier of the power supply device The charging contact means of the electric vehicle circuit device is connected, and / or the overhead line and the pantograph of the electric vehicle circuit device are connected.
本発明の車両の回路装置及び車両運行システムによれば、車両の回路装置に交流電源に接続される3相充電接触子及び/又は直流電源に接続される2極充電接触子を設けることにより、直流インバータ電車などの現行車両の回路構成にほとんど変更を加えずに、既存の車両回路の構成に応じて最小限の回路変更で直流及び交流の何れの電源でも蓄電部に充電することができ、また、停車中のみならず走行中も蓄電部に充電することができる。 According to the vehicle circuit device and the vehicle operation system of the present invention, by providing the vehicle circuit device with a three-phase charging contact connected to an AC power supply and / or a two-pole charging contact connected to a DC power supply, With almost no changes to the circuit configuration of current vehicles such as DC inverter trains, the power storage unit can be charged with either DC or AC power with minimal circuit changes according to the configuration of the existing vehicle circuit. In addition, the power storage unit can be charged not only when the vehicle is stopped but also when the vehicle is traveling.
以下、図面を参照して本発明の車両の回路装置及び車両運行システムの実施の形態を説明する。 Embodiments of a vehicle circuit device and a vehicle operation system of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、電流と電圧を制御する電流電圧制御部2Aと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Aと、電流電圧制御部2Aとモータ5との間の回路の開閉を行なう接触器4Aと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのスタティック・インバータ(SIV)6と、電流電圧制御部2A及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit device for a vehicle according to the present invention. This circuit device includes a current / voltage control unit 2A that controls current and voltage, a
ここで、電流電圧制御部2Aは、蓄電部1からモータ5に電源を供給する際には、直流を交流に変換するPWMインバータとして作動し、充電接触子3Aから蓄電部1に電源を供給する際には、位相同期方式のPWMコンバータとして作動する。また、充電接触子3Aは、交流電源に接続される3相充電接触子である。また、接触器4Aは、モータが磁石機(同期電動機)の場合には通常装備されるものであり、新たな追加が不要であることが多い。この図においては、モータ5は、誘導電動機である。
Here, when supplying power from the power storage unit 1 to the
図2は、電気車両に給電するための電源供給装置を示す。図2において、この電源供給装置は、交流電源を供給する地下トラフや電柱などの電源供給部11Aと、電源供給部11Aからの交流電源をそのまま交流電源として電気車両に給電する摺動導電板装置10Aと、備えている。 FIG. 2 shows a power supply device for supplying power to the electric vehicle. In FIG. 2, this power supply device includes a power supply unit 11A such as an underground trough and a power pole that supplies AC power, and a sliding conductive plate device that supplies power to the electric vehicle using the AC power from the power supply unit 11A as it is. 10A.
図3は、摺動導電板装置10Aの回路構成を示す図である。図3において、この摺動導電板装置10Aの回路構成は、単純なトランス12のみの構成であり、電源側端子12Aからの6600[V]〜22000[V]の3相交流の電源を440[V]〜600[V]の3相交流にして車両側接触子12Bから出力する。車両の停車中に、この車両側接触子12Bと車両の充電接触子3Aが電気的に接続され蓄電部1に充電される。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of the sliding conductive plate device 10A. In FIG. 3, the circuit configuration of the sliding conductive plate device 10 </ b> A is a configuration of only a simple transformer 12, and a three-phase AC power source of 6600 [V] to 22000 [V] from the power source side terminal 12 </ b> A is 440 [ V] to 600 [V] as a three-phase alternating current and output from the vehicle-
充電中は、接触器4Aが開放され、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータとして作動する。また、蓄電部1は、リチウム(Li+)バッテリで構成するとよい。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータとして作動する。
During charging, the contactor 4A is opened, and the current / voltage control unit 2A operates as a PWM converter. Further, the power storage unit 1 may be composed of a lithium (Li +) battery. Further, when the regenerative energy from the
図4は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、走行及び停車中に電源を供給するパンタグラフ9Aと、電流と電圧を制御する電流電圧制御部2A,2Bと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Bと、電流電圧制御部2Aとモータ5との間の回路の開閉を行なう接触器4Aと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのSIV6と、電流電圧制御部2A,2B及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、回路構成上のグランドである車輪9Bと、を備えている。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit device for a vehicle according to the present invention. This circuit device includes a pantograph 9A for supplying power during running and stopping, current voltage control units 2A and 2B for controlling current and voltage, a
ここで、充電接触子3Bは、交流電源に接続される3相充電接触子及び直流電源に接続される2極充電接触子で構成されている。そして、電流電圧制御部2Bは、蓄電部1に電源を供給する際に、充電接触子3Bが3相充電接触子で作用する場合にはPWMコンバータとして作動し、充電接触子3Bが2極充電接触子で作用する場合にはDC/DCコンバータとして作動し、3相ブリッジのチョッパ動作を行なう。また、接触器4Aは、磁石機であり、モータ5は、誘導電動機である。
Here, the charging contact 3B includes a three-phase charging contact connected to an AC power source and a two-pole charging contact connected to a DC power source. Then, when supplying power to the power storage unit 1, the current / voltage control unit 2B operates as a PWM converter when the charging contact 3B acts as a three-phase charging contact, and the charging contact 3B is charged in two poles. When acting as a contact, it operates as a DC / DC converter and performs a three-phase bridge chopper operation. The contactor 4A is a magnet machine, and the
図5は、電気車両に給電するための電源供給装置を示す。図5において、この電源供給装置は、交流電源を供給する地下トラフや電柱などの電源供給部11Aと、電源供給部11Aからの交流電源を直流電源に変換して電気車両に給電する摺動導電板装置10Bと、備えている。 FIG. 5 shows a power supply device for supplying power to the electric vehicle. In FIG. 5, this power supply device includes a power supply unit 11A such as an underground trough or a power pole that supplies AC power, and a sliding conductive material that converts AC power from the power supply unit 11A into DC power and supplies power to the electric vehicle. Plate apparatus 10B.
図6は、摺動導電板装置10Bの回路構成を示す図である。図6において、この摺動導電板装置10Bの回路構成は、電源側端子12Aからの6600[V]〜22000[V]の3相交流の電源を440[V]〜600[V]の3相交流に変換するトランス12と、トランス12からの交流を直流に変換して車両側接触子13Aから出力する位相制御整流器13と、を備えている。充電接触子3Bが2極充電接触子として作用する場合、車両の停車中に、パンタグラフ9Aがたたまれて架線と離れることで、充電接触子3Bは架線と電気的に切り離される。そして、摺動導電板装置10Bとの接触により、車両側接触子12Bと充電接触子3Bが電気的に接続され、蓄電部1に充電される。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of the sliding conductive plate device 10B. In FIG. 6, the circuit configuration of the sliding conductive plate device 10B is such that a three-phase AC power source of 6600 [V] to 22000 [V] from the power supply side terminal 12A is supplied to three phases of 440 [V] to 600 [V]. A transformer 12 for converting to alternating current, and a phase control rectifier 13 for converting alternating current from the transformer 12 to direct current and outputting from the vehicle side contactor 13A are provided. When the charging contact 3B acts as a bipolar charging contact, the charging contact 3B is electrically disconnected from the overhead line by folding the pantograph 9A away from the overhead line while the vehicle is stopped. Then, the vehicle-
充電接触子3Bが2極充電接触子として充電中は、接触器4Aが開放され、電流電圧制御部2Bは、DC/DCコンバータとして作動する。このとき、車輪9Bに接続される相の下側アームを常時通電し、パンタグラフ9Aに接続される相による単相チョッパ動作を行う。一方、充電接触子3Bが3相充電接触子で作用する場合には、図2及び図3の構成の充電装置を利用し、電流電圧制御部2Bは、三相PWMコンバータとして作動する。また、蓄電部1は、例えば、リチウムイオン(Li+)バッテリで構成するとよい。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータ(PWMインバータの回生動作)として作動する。
While the charging contact 3B is charged as a two-pole charging contact, the contactor 4A is opened, and the current / voltage control unit 2B operates as a DC / DC converter. At this time, the lower arm of the phase connected to the wheel 9B is always energized to perform a single-phase chopper operation by the phase connected to the pantograph 9A. On the other hand, when the charging contact 3B operates as a three-phase charging contact, the current / voltage control unit 2B operates as a three-phase PWM converter using the charging device having the configuration shown in FIGS. Moreover, the electrical storage part 1 is good to comprise with a lithium ion (Li +) battery, for example. Further, when the regenerative energy from the
図7は、電気車両に給電するための電源供給装置を示す。図7において、この電源供給装置は、交流電源を供給する地下トラフや電柱などの電源供給部11Aと、パンタグラフ9A(図4)に電源を供給する剛体架線11Bと、電源供給部11Aからの交流電源を直流電源に変換して剛体架線11Bまたは電気車両に給電する摺動導電板装置10Bと、備えている。図7の構成によれば、パンタグラフ9Aから直流電源が供給され、接触器4Aが開放され、電流電圧制御部2BがDC/DCコンバータとして作動することによって蓄電部1に充電される。パンタグラフ9Aからの給電を専らとする場合、摺動導電板装置10Bは摺動導電部を設けず、交流を直流に変換する機能のみを装備させることもできる。
FIG. 7 shows a power supply device for supplying power to the electric vehicle. In FIG. 7, this power supply apparatus includes a power supply unit 11A such as an underground trough or a power pole that supplies AC power, a rigid overhead wire 11B that supplies power to the pantograph 9A (FIG. 4), and an AC from the power supply unit 11A. And a sliding conductive plate device 10B for converting the power source into a DC power source and supplying power to the rigid overhead wire 11B or the electric vehicle. According to the configuration of FIG. 7, DC power is supplied from the pantograph 9 </ b> A, the
図8は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、走行及び停車中に電源を供給するパンタグラフ9Aと、電流と電圧を制御する電流電圧制御部2A,2Cと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Cと、電流電圧制御部2Aとモータ5との間の回路の開閉を行なう接触器4Aと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのSIV6と、電流電圧制御部2A,2C及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、回路構成上のグランドである車輪9Bと、を備えている。なお、接触器4Aは、モータ5が磁石機(同期電動機)で、各モータごとに電流電圧制御部2が対応する場合に必要となる。
FIG. 8 is a diagram showing a vehicle circuit device of the present invention. This circuit device includes a pantograph 9A that supplies power during traveling and stopping, current-voltage control units 2A and 2C that control current and voltage, a
充電接触子3Cは、2極充電接触子であり、図5〜7の構成の充電装置を利用して蓄電部1に充電され、充電中は、電流電圧制御部2Cは、DC/DCコンバータとして作動する。図8では、電流電圧制御部2Cを単相チョッパ動作する場合の図として描かれているが、三相出力各々にリアクトルを接続してまとめることで三相チョッパ動作を行うことができる。また、蓄電部1は、リチウムイオン(Li+)バッテリ、電気二重層キャパシタ(EDLC)、フライホイール(FW)などで構成することができる。フライホイールの場合には、電流電圧制御部2Cの三相分出力回路に三相フライホイールモータを接続する。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータ(PWMインバータの回生動作)として作動する。
The charging contact 3C is a two-pole charging contact and is charged to the power storage unit 1 using the charging device having the configuration shown in FIGS. 5 to 7, and the current / voltage control unit 2C is used as a DC / DC converter during charging. Operate. In FIG. 8, the current / voltage control unit 2 </ b> C is illustrated as a single-phase chopper operation, but a three-phase chopper operation can be performed by connecting a reactor to each of the three-phase outputs. Moreover, the electrical storage part 1 can be comprised with a lithium ion (Li +) battery, an electric double layer capacitor (EDLC), a flywheel (FW), etc. In the case of a flywheel, a three-phase flywheel motor is connected to the three-phase output circuit of the current / voltage control unit 2C. Further, when the regenerative energy from the
図9は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、走行及び停車中に電源を供給するパンタグラフ9Aと、電流と電圧を制御する電流電圧制御部2Aと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Aと、電流電圧制御部2Aとモータ5との間の回路の開閉を行なう接触器4Aと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのスタティック・インバータ(SIV)6と、電流電圧制御部2A及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、電流電圧制御部2Aに接続する電源の供給源を、蓄電部1又はパンタグラフ9Aの何れかに切り替える切替器14Aと、回路構成上のグランドである車輪9Bと、を備えている。
FIG. 9 is a diagram showing a vehicle circuit device of the present invention. This circuit device includes a pantograph 9A that supplies power during traveling and stopping, a current-voltage control unit 2A that controls current and voltage, a
ここで、電流電圧制御部2Aは、蓄電部1からモータ5に電源を供給する際には、直流を交流に変換するPWMインバータとして作動し、充電接触子3Aから蓄電部1に電源を供給する際には、PWMコンバータとして作動する。また、充電接触子3Aは、交流電源に接続される3相充電接触子である。また、接触器4Aは、モータ5が磁石機(同期電動機)の場合には通常装備されるものであり、新たな追加が不要であることが多い。この図では、モータ5は、誘導電動機である。図9の構成においては、充電接触子3Aからの充電の際には、切替器14Aを蓄電部1側に接続し、図1〜図3で説明したように充電する。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータ(PWMインバータの回生動作)として作動する。
Here, when supplying power from the power storage unit 1 to the
図10は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、走行及び停車中に電源を供給するパンタグラフ9Aと、電流と電圧を制御する複数の電流電圧制御部2Aと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Aと、複数の電流電圧制御部2Aに接続され、モータ5方向と、充電接触子3Aと、開放方向の3方向に切り替え可能な3相多回路一括3方向の切替器14Bと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのスタティック・インバータ(SIV)6と、複数の電流電圧制御部2A及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、複数の電流電圧制御部2Aに接続する電源の供給源を、蓄電部1又はパンタグラフ9Aの何れかに切り替える切替器14Aと、切替器14Bと充電接触子3Aとの間に設けられた平滑リアクトル7A,7Bと、回路構成上のグランドである車輪9Bと、を備えている。
FIG. 10 is a diagram showing a vehicle circuit device of the present invention. This circuit device includes a pantograph 9A that supplies power during traveling and stopping, a plurality of current-voltage control units 2A that control current and voltage, a
ここで、電流電圧制御部2Aは、蓄電部1からモータ5に電源を供給する際には、直流を交流に変換するPWMインバータとして作動し、充電接触子3Aから蓄電部1に電源を供給する際には、位相同期方式のPWMコンバータとして作動する。また、充電接触子3Aは、交流電源に接続される3相充電接触子である。また、モータ5は、複数回路構成の永久磁石式の同期電動機である。電流電圧制御部2Aは、モータ5の1回路毎に設けられる。図10の構成においては、充電接触子3Aからの充電の際には、切替器14Aを蓄電器1側に接続し、切替器14Bは電流電圧制御部2Aと充電接触子3Aを接続して、図1〜図3で説明したように充電する。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータ(PWMインバータの回生動作)として作動する。
Here, when supplying power from the power storage unit 1 to the
図11は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、走行及び停車中に電源を供給するパンタグラフ9Aと、電流と電圧を制御する電流電圧制御部2Aと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Aと、電流電圧制御部2Aに接続され、モータ5方向と、充電接触子3A方向と、蓄電部1方向の3方向に切り替え可能な3相一括3方向の切替器14Cと、3相一括3方向の切替器14Cと蓄電部1との間に設けられた接触器4Bと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのスタティック・インバータ(SIV)6と、電流電圧制御部2A及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、切替器14Cと接触器4Bとの間に設けられた平滑リアクトル7Aと、電流電圧制御部2Aに接続する電源の供給源を、蓄電部1又はパンタグラフ9Aの何れかに切り替える切替器14Aと、回路構成上のグランドである車輪9Bと、を備えている。
FIG. 11 is a diagram showing a circuit device for a vehicle of the present invention. This circuit device includes a pantograph 9A that supplies power during traveling and stopping, a current-voltage control unit 2A that controls current and voltage, a
ここで、電流電圧制御部2Aは、蓄電部1からモータ5に電源を供給する際には、直流を交流に変換するPWMインバータとして作動し、充電接触子3Aから蓄電部1に電源を供給する際には、位相同期方式のPWMコンバータとして作動する。また、充電接触子3Aは、交流電源に接続される3相充電接触子である。また、モータ5は、誘導電動機である。図11の構成においては、充電接触子3Aからの充電の際には、切替器14Cで充電接触子3Aと平滑リアクトル7Aとを接続し、接触器4Bを閉じて、図1〜図3で説明したように充電する。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、切替器14Cでモータ5と電流電圧制御部2Aとを接続し、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータ(PWMインバータの回生動作)として作動する。さらに、パンタグラフ9Aからは、図7の剛体架線11Bから充電ができ、切替器14Aをパンタグラフ9A側に閉じ、切替器14Cで電流電圧制御部2Aと平滑リアクトル7を接続し、接触器4Bを閉じて蓄電部1に充電する。このとき、電流電圧制御部2Aは、三相ブリッジによる単相、二相、または三相チョッパ動作を行う。
Here, when supplying power from the power storage unit 1 to the
ここで、3相一括3方向の切替器14Cは、図12に示すように3つの3相接触器で構成し、3方向の切替は、当該3相接触器のインターロックによる方向切替で行なうようにすることもできる。 Here, the three-phase collective three-direction switch 14C is composed of three three-phase contactors as shown in FIG. 12, and the three-way switching is performed by switching the direction by interlocking the three-phase contactor. It can also be.
図13は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、走行及び停車中に電源を供給するパンタグラフ9Aと、電流と電圧を制御する複数の電流電圧制御部2Aと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Aと、複数の電流電圧制御部2Aに接続され、モータ5方向と、充電接触子3Aと、開放方向の3方向に切り替え可能な3相多回路一括3方向の切替器14Bと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのスタティック・インバータ(SIV)6と、複数の電流電圧制御部2A及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、複数の電流電圧制御部2Aに接続する電源の供給源を、蓄電部1又はパンタグラフ9Aの何れかに切り替える切替器14Aと、切替器14Bと充電接触子3Aとの間に設けられた平滑リアクトル7B,7Cと、平滑リアクトル7B,7Cと充電接触子3Aとの間に設けられ、充電接触子3Aと、蓄電部1方向の2方向に切り替え可能な3相多回路一括2方向の切替器14Dと、3相多回路一括2方向の切替器14Dと蓄電部1との間に設けられた接触器4Bと、回路構成上のグランドである車輪9Bと、を備えている。
FIG. 13 is a diagram showing a vehicle circuit device of the present invention. This circuit device includes a pantograph 9A that supplies power during traveling and stopping, a plurality of current-voltage control units 2A that control current and voltage, a
ここで、電流電圧制御部2Aは、蓄電部1からモータ5に電源を供給する際には、直流を交流に変換するPWMインバータとして作動し、充電接触子3Aから蓄電部1に電源を供給する際には、位相同期方式のPWMコンバータとして作動する。また、充電接触子3Aは、交流電源に接続される3相充電接触子である。また、モータ5は、永久磁石式の同期電動機である。図13の構成においては、充電接触子3Aからの充電の際には、切替器14Dで充電接触子3Aと平滑リアクトル7B、7Cとを接続し、切替器14Bで電流電圧制御部2Aと平滑リアクトル7B、7Cを接続し、さらに切替器14Aを蓄電部1側に閉じて、図1〜図3で説明したように充電する。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、切替器14Bでモータ5と電流電圧制御部2Aとを接続し、切替器14Aは蓄電部1側に閉じ、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータ(PWMインバータの回生動作)として作動する。さらに、パンタグラフ9Aからは、図7の剛体架線11Bから充電ができ、切替器14Aをパンタグラフ9A側に閉じ、切替器14Bで電流電圧制御部2Aと平滑リアクトル7B,7Cを接続し、切替器14Dで平滑リアクトル7B,7Cと接触器4Bを接続し、接触器4Bを閉じて蓄電部1に充電する。このとき、電流電圧制御部2Aは、三相ブリッジによる単相、二相、または三相チョッパ動作を行う。
Here, when supplying power from the power storage unit 1 to the
図14は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、走行及び停車中に電源を供給するパンタグラフ9Aと、パンタグラフ9A側に設けられた、直流電源に接続される2極充電接触子である充電接触子3Cと、電流と電圧を制御する電流電圧制御部2Aと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Aと、電流電圧制御部2Aに接続され、モータ5方向と、充電接触子3A方向と、蓄電部1方向の3方向に切り替え可能な3相一括3方向の切替器14Cと、3相一括3方向の切替器14Cと蓄電部1との間に設けられた接触器4Bと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのスタティック・インバータ(SIV)6と、電流電圧制御部2A及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、切替器14Cと接触器4Bとの間に設けられた平滑リアクトル7Aと、電流電圧制御部2Aに接続する電源の供給源を、蓄電部1又はパンタグラフ9Aの何れかに切り替える切替器14Aと、回路構成上のグランドである車輪9Bと、を備えている。
FIG. 14 is a diagram showing a vehicle circuit device of the present invention. This circuit device controls a current and voltage, a pantograph 9A for supplying power during traveling and stopping, a charging contact 3C that is a two-pole charging contact provided on the pantograph 9A side and connected to a DC power source. Current voltage control unit 2A for driving,
ここで、電流電圧制御部2Aは、蓄電部1からモータ5に電源を供給する際には、直流を交流に変換するPWMインバータとして作動し、充電接触子3Aから蓄電部1に電源を供給する際には、位相同期方式のPWMコンバータとして作動する。また、充電接触子3Aは、交流電源に接続される3相充電接触子である。また、モータ5は、誘導電動機である。図11の構成においては、充電接触子3Aからの充電の際には、切替器14Cで充電接触子3Aと電流電圧制御部2Aとを接続し、切替器14Aを蓄電部1側に閉じて、図1〜図3で説明したように充電する。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、切替器14Cでモータ5と電流電圧制御部2Aとを接続し、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータ(PWMインバータの回生動作)として作動する。さらに、パンタグラフ9A側に設けられた充電接触子3C又はパンタグラフ9Aからは、図5及び図7の摺動導電板装置10B又は図7の剛体架線11Bから充電ができ、切替器14Aをパンタグラフ9A側に閉じ、切替器14Cで電流電圧制御部2Aと平滑リアクトル7を接続し、接触器4Bを閉じて蓄電部1に充電する。このとき、電流電圧制御部2Aは、三相ブリッジによる単相、二相、または三相チョッパ動作を行う。
Here, when supplying power from the power storage unit 1 to the
図15は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、走行及び停車中に電源を供給するパンタグラフ9Aと、電流と電圧を制御する電流電圧制御部2A,2Bと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Dと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのSIV6と、電流電圧制御部2A,2B及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、回路構成上のグランドである車輪9Bと、を備えている。
FIG. 15 is a diagram showing a vehicle circuit device of the present invention. This circuit device includes a pantograph 9A for supplying power during running and stopping, current voltage control units 2A and 2B for controlling current and voltage, a
ここで、充電接触子3Dは、交流電源に接続される3相充電接触子3D−1〜3及び直流電源に接続される2極充電接触子3D−1,3D−4で構成されている。そして、電流電圧制御部2Bは、蓄電部1に電源を供給する際に、充電接触子3Dが3相充電接触子で作用する場合には位相同期方式のPWMコンバータとして作動し、充電接触子3Dが2極充電接触子で作用する場合にはDC/DCコンバータとして作動し、3相ブリッジの1相分を用いて単相チョッパ動作を行なう。また、モータ5は、誘導電動機である。
Here, the charging
充電接触子3Bが2極充電接触子3D−1,3D−4として作用する場合、車両の停車中に、図6の車両側接触子13Aと車両の充電接触子3Dのパンタグラフ9A及び車輪9Bに接続されている接触子3D−1,3D−4とが電気的に接続され蓄電部1に充電される。このとき、電流電圧制御部2Bは、接触子3D−1に接続される相による単相DC/DCコンバータとして作動する。接触子3D−1,3D−2,3D−3の端子にリアクトルを各々接続してまとめることで、三相チョッパ動作を行うことも可能となる。一方、充電接触子3Dが3相充電接触子3D−1〜3で作用する場合には、図2及び図3の構成の充電装置を利用し、電流電圧制御部2Bは、位相同期方式のPWMコンバータとして作動する。また、蓄電部1は、例えば、リチウムイオン(Li+)バッテリで構成するとよい。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータ(PWMインバータの回生動作)として作動する。
When the charging contact 3B acts as the
図16は、本発明の車両の回路装置を示す図である。この回路装置は、走行及び停車中に電源を供給するパンタグラフ9Aと、電流と電圧を制御する電流電圧制御部2A,2Cと、電流電圧制御部2Aからの出力で駆動するモータ5と、モータ5の駆動時に電源を供給する蓄電部1と、蓄電部1に電源を供給するための充電接触子3Cと、車両の空調や照明などの補機に電源を供給するためのSIV6と、電流電圧制御部2A,2C及びSIV6側にそれぞれ設けられたリアクトル7及び直流コンデンサ8と、回路構成上のグランドである車輪9Bと、を備えている。
FIG. 16 is a diagram showing a circuit device for a vehicle according to the present invention. This circuit device includes a pantograph 9A that supplies power during traveling and stopping, current-voltage control units 2A and 2C that control current and voltage, a
充電接触子3Cは、2極充電接触子であり、図5〜7の構成の充電装置を利用して蓄電部1に充電され、充電中、電流電圧制御部2Cは、DC/DCコンバータとして作動する。また、蓄電部1は、リチウムイオン(Li+)バッテリ、電気二重層キャパシタ(EDLC)、フライホイール(FW)などで構成することができる。また、モータ5からの回生エネルギを蓄電部1に蓄える際には、電流電圧制御部2Aは、PWMコンバータとして作動する。
The charging contact 3C is a two-pole charging contact and is charged to the power storage unit 1 using the charging device having the configuration shown in FIGS. 5 to 7, and the current / voltage control unit 2C operates as a DC / DC converter during charging. To do. Moreover, the electrical storage part 1 can be comprised with a lithium ion (Li +) battery, an electric double layer capacitor (EDLC), a flywheel (FW), etc. Further, when the regenerative energy from the
以上のように、本発明の車両の回路装置及び車両運行システムによれば、車両の回路装置に交流電源に接続される3相充電接触子及び/又は直流電源に接続される2極充電接触子を設けることにより、直流インバータ電車などの現行車両の回路構成にほとんど変更を加えずに、既存の車両回路の構成に応じて最小限の回路変更で直流及び交流の何れの電源でも蓄電部に充電することができ、また、停車中のみならず走行中も蓄電部に充電することができる。また、パンタグラフからは、停車中及び走行中に拘わらず、通常の架線区間からも充電を行なえる。 As described above, according to the vehicle circuit device and the vehicle operation system of the present invention, the three-phase charging contact connected to the vehicle circuit device and the AC power supply and / or the bipolar charging contact connected to the DC power supply. By charging the power storage unit with either direct current or alternating current power supply with minimal circuit changes according to the existing vehicle circuit configuration, with almost no change to the current vehicle circuit configuration such as DC inverter trains In addition, the power storage unit can be charged not only when the vehicle is stopped but also when traveling. In addition, from the pantograph, charging can be performed from a normal overhead section regardless of whether the vehicle is stopped or traveling.
1 蓄電部
2A,2B,2C 電流電圧制御部
3A,3B,3C,3D 充電接触子
4A,4B 接触器
5 モータ
6 スタティック・インバータ(SIV)
7 リアクトル
7A,7B,7C 平滑リアクトル
8 直流コンデンサ
9A パンタグラフ
9B 車輪
10A,10B 摺動導電板装置
11A 電源供給部
11B 剛体架線
12 トランス
12A 電源側接触子
12B,13A 車両側接触子
14A,14B,14C,14D 切替器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power storage part 2A, 2B, 2C Current
7 Reactor 7A, 7B,
Claims (5)
前記電流電圧制御手段からの出力で駆動するモータと、
前記モータの駆動時に電源を供給する蓄電手段と、
前記蓄電手段に電源を供給するために、交流電源に接続される3相充電接触子及び直流電源に接続される2極充電接触子から構成される充電接触手段と、
を備える車両の回路装置であって、
前記電流電圧制御手段は、
前記蓄電手段から前記モータに電源を供給する際には、直流を交流に変換するPWMインバータとして作動し、
前記充電接触手段から前記蓄電手段に電源を供給する際には、前記充電接触手段が3相充電接触子で作用する場合にはPWMコンバータとして作動し、前記充電接触手段が2極充電接触子で作用する場合にはDC/DCコンバータとして作動する、
ことを特徴とする車両の回路装置。 Current voltage control means for controlling current and voltage;
A motor driven by an output from the current-voltage control means;
Power storage means for supplying power when driving the motor;
Charging contact means comprising a three-phase charging contact connected to an AC power supply and a two-pole charging contact connected to a DC power supply to supply power to the power storage means;
A vehicle circuit device comprising:
The current / voltage control means includes:
When supplying power from the power storage means to the motor, it operates as a PWM inverter that converts direct current to alternating current,
When supplying power from the charging contact means to the power storage means, when the charging contact means acts as a three-phase charging contact, it operates as a PWM converter, and the charging contact means is a two-pole charging contact. If it works, it works as a DC / DC converter,
A circuit device for a vehicle.
前記電源供給装置は、交流電流の電圧を制御するトランス回路を備え、
前記電気車両の回路装置は、前記請求項1又は2記載の車両の回路装置であり、
前記電源供給装置と、前記電気車両の回路装置の前記充電接触手段とが接続される、
ことを特徴とする車両運行システム。 In a vehicle operation system comprising an electric vehicle and a power supply device,
The power supply device includes a transformer circuit that controls the voltage of an alternating current,
The electric vehicle circuit device is the vehicle circuit device according to claim 1 or 2,
The power supply device and the charging contact means of the circuit device of the electric vehicle are connected.
A vehicle operation system characterized by this.
前記電源供給装置は、交流電流の電圧を制御するトランス回路と、交流を直流に変換する位相制御整流器を備え、
前記電気車両の回路装置は、前記請求項1又は2記載の車両の回路装置であり、
前記電源供給装置の位相制御整流器と、前記電気車両の回路装置の前記充電接触手段とが接続される、
ことを特徴とする車両運行システム。 In a vehicle operation system comprising an electric vehicle and a power supply device,
The power supply device includes a transformer circuit that controls the voltage of an alternating current, and a phase control rectifier that converts alternating current into direct current,
The electric vehicle circuit device is the vehicle circuit device according to claim 1 or 2,
The phase control rectifier of the power supply device and the charging contact means of the circuit device of the electric vehicle are connected.
A vehicle operation system characterized by this.
前記電源供給装置は、交流電流の電圧を制御するトランス回路と、交流を直流に変換する位相制御整流器を備え、
前記電気車両の回路装置は、前記請求項1又は2記載の車両の回路装置であり、
前記電源供給装置の位相制御整流器と、前記電気車両の回路装置の前記充電接触手段とが接続され、及び/又は前記架線と前記電気車両の回路装置の前記パンタグラフが接続される、
ことを特徴とする車両運行システム。 In a vehicle operation system comprising an electric vehicle, a power supply device, and an overhead line for supplying power,
The power supply device includes a transformer circuit that controls the voltage of an alternating current, and a phase control rectifier that converts alternating current into direct current,
The electric vehicle circuit device is the vehicle circuit device according to claim 1 or 2,
The phase control rectifier of the power supply device and the charging contact means of the circuit device of the electric vehicle are connected, and / or the overhead line and the pantograph of the circuit device of the electric vehicle are connected,
A vehicle operation system characterized by this.
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