JP4814825B2 - Hybrid power system - Google Patents
Hybrid power system Download PDFInfo
- Publication number
- JP4814825B2 JP4814825B2 JP2007093412A JP2007093412A JP4814825B2 JP 4814825 B2 JP4814825 B2 JP 4814825B2 JP 2007093412 A JP2007093412 A JP 2007093412A JP 2007093412 A JP2007093412 A JP 2007093412A JP 4814825 B2 JP4814825 B2 JP 4814825B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- contactor
- battery
- input
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
本発明は、架線ハイブリッド電車などに搭載されるハイブリッド電源システムに関する。 The present invention relates to a hybrid power supply system mounted on an overhead wire hybrid train or the like.
架線ハイブリッド電車とは、駆動時に必要な電力を、架線と車載蓄電装置から同時に供給して走行することができ、且つ、ブレーキ時に発生した電気エネルギーを蓄電装置に蓄えることが可能な電気車である。このようなハイブリッド電車における電源システムは、バッテリからの直流電力をチョッパ回路で制御して、このバッテリに対する放電及び充電を制御している(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、セクションを通過するときや、近くを力行している電気車が走行しているときのように、架線の電圧がバッテリの出力電圧より低くなると、このバッテリの電力により架線が逆に加圧されてしまうという課題があった。 However, when the voltage of the overhead line becomes lower than the output voltage of the battery, such as when passing through a section or when an electric vehicle running near is running, the overhead line is reversely pressurized by the power of this battery. There was a problem of being done.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、架線電圧に拘わらず正常に動作するハイブリッド電源システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a hybrid power supply system that operates normally regardless of the overhead line voltage.
前記課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド電源システムは、第1の電圧又はこの第1の電圧より低い第2の電圧のいずれかが印加された架線から集電装置により集電した電力を、第2の電圧以上の中間回路電圧に変換して負荷(例えば、実施形態における誘導電動機7a等)に供給する第1の電源回路(例えば、実施形態における架線側電源回路2)と、第2の電圧を出力するバッテリ及びこのバッテリから出力される第2の電圧を中間回路電圧に変換するチョッパ回路(例えば、実施形態におけるバッテリ側昇降圧チョッパ回路40)を有し、第1の電源回路と並列に接続されて負荷にバッテリの電力を供給する第2の電源回路(例えば、実施形態におけるバッテリ側電源回路3)と、第1の電源回路及び第2の電源回路の作動を制御するコントローラと、を有し、第1の電源回路は、第1の入出力端及び第2の入出力端を有し、第2の入出力端から入力された第1の電圧を中間回路電圧に変換して第1の入出力端から出力し、第1の入出力端から入力された第2の電圧を中間回路電圧に変換して第2の入出力端から出力する昇降圧チョッパ回路(例えば、実施形態における架線側昇降圧チョッパ回路20)と、集電装置が第2の入出力端に接続され、負荷が第1の入出力端に接続された第1の状態、集電装置が第1の入出力端に接続され、負荷が第2の入出力端に接続された第2の状態、及び、集電装置と当該第1の電源回路とが切断された第3の状態を切り替える切替手段と、集電装置に印加されている架線の電圧を検知する電圧検知手段(例えば、実施形態における架線側第1電圧検知器18)と、を有し、コントローラは、この電圧検知手段で検知された電圧が、第1の電圧を含む所定の範囲内にあるときは切替手段を第1の状態に制御し、電圧検知手段で検知された電圧が第2の電圧を含む所定の範囲内にあるときは切替手段を第2の状態に制御し、電圧検知手段で検知された電圧が所定の範囲内にないときは切替手段を第3の状態に制御することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the hybrid power supply system according to the present invention is configured such that the power collected by the current collector from the overhead line to which either the first voltage or the second voltage lower than the first voltage is applied. a second voltage or more is converted to an intermediate circuit voltage load (e.g., induction motor 7a etc. in the embodiment) and the first power supply circuit for supplying the (e.g., the overhead wire side
このような本発明に係るハイブリッド電源システムにおいて、切替手段は、集電装置と第1の電源回路とを断続する断続器(例えば、実施形態における第1高速遮断機11や第1及び第2断流器12,13b)と、集電装置と第2の入出力端とを断続する第1の接触器(例えば、実施形態における第1接触器15)と、集電装置と第1の入出力端とを断続する第2の接触器(例えば、実施形態における第2接触器16)と、第1の入出力端と負荷とを断続する第3の接触器(例えば、実施形態における第3接触器25)と、第2の入出力端と負荷とを断続する第4の接触器(例えば、実施形態における第4接触器26)と、を有し、コントローラは、電圧検知手段で検知された電圧が第1の電圧を含む所定の範囲内にあるときは、断続器、第1の接触器及び第3の接触器を接続状態にするとともに第2の接触器及び第4の接触器を切断状態にし、電圧検知手段で検知された電圧が第2の電圧を含む所定の範囲内にあるときは、第1の接触器及び第3の接触器を切断状態にするとともに断続器、第2の接触器及び第4の接触器を接続状態にし、電圧検知手段で検知された電圧が所定の範囲内にないときは、断続器を切断状態にすることが好ましい。
In such a hybrid power supply system according to the present invention, the switching means is an interrupter that intermittently connects the current collector and the first power supply circuit (for example, the first high-
本発明に係るハイブリッド電源システムを以上のように構成すると、集電装置の電圧が低下したとしても、切替手段を制御することにより集電装置にバッテリの電圧が印加されることはなく、安全に作動させることができる。 When the hybrid power supply system according to the present invention is configured as described above, even if the voltage of the current collector decreases, the voltage of the battery is not applied to the current collector by controlling the switching means, and it is safe. Can be operated.
以下、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。まず、図1を用いて、本発明に係るハイブリッド電源システムの構成について説明する。このハイブリッド電源システム1は、レールRを走行する電気車に搭載され、直流き電方式によりトロリー線Tから供給される直流電力とバッテリとを併用して走行用の誘導電動機7a,7b,8a,8bや空調等の負荷9を駆動するものであり、架線側電源回路2と、バッテリ側電源回路3と、並列に接続された2台の誘導電動機7a,7bに交流電力を供給する第1駆動用インバータ回路4と、並列に接続された2台の誘導電動機8a,8bに交流電力を供給する第2駆動用インバータ回路5と、負荷9に交流電力を供給する静止型インバータ回路(補助電源装置)6とから構成される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the hybrid power supply system according to the present invention will be described with reference to FIG. This hybrid
架線側電源回路2は、トロリー線T側から順に、集電装置(パンタグラフ)10と、第1高速度遮断器11と、第1断流器12と、並列に接続された第1電流制限抵抗13a及び第2断流器13bと、並列に接続されたフィルタリアクトル14a及び第3断流器14bとが直列に接続されている。そしてこの並列に接続されたフィルタリアクトル14a及び第3断流器14bの出力端側に、並列に接続された第1接触器15及び第2接触器16の一端が接続されている。なお、グランド線G1が車輪17を介してレールRに接続され、パンタグラフ10とグランド線G1とを繋いで架線側第1電圧検知器18が接続され、第1及び第2接触器15,16の一端側とグランド線Gとを繋いで架線側第2電圧検知器19が接続されている。
The overhead wire side
第1接触器15の他端側とグランド線G1との間には並列に接続された半導体スイッチング素子及びフリーホイルダイオードの組を直列に接続して構成された3組の回路を並列に接続した架線側昇降圧チョッパ回路20が接続されている。また、第2接触器16の他端側には、3個の接触器を有する第1接触器群21が接続され、これらの接触器の各々が、3個の第1スムージングリアクトル22の各々を介して、上述の架線側昇降圧チョッパ回路20を構成する3組の回路の中間点(並列に接続された半導体スイッチ素子及びフリーホイルダイオードの組の接続点であって、以降の説明では入力端20aと呼ぶ)の各々に接続されている。また、第2接触器16の他端側とグランド線G1とを繋いで第1フィルタコンデンサ23が接続されている。
Between the other end side of the
架線側昇降圧チョッパ回路20の出力端20bとグランド線Gとの間には、第2フィルタコンデンサ24が接続され、また、この架線側昇降圧チョッパ回路20の出力端20bには第4接触器26の一端が接続されている。さらに、この第4接触器26の他端と第2接触器16の他端とを繋いで第3接触器25が接続されている。
A
一方、バッテリ側電源回路3は、バッテリ30及び配線用遮断器31から構成されるバッテリモジュール32と、第2高速度遮断器33と、第5断流器34と、並列に接続された第2電流制限抵抗35a及び第4断流器35bとが直列に接続されている。そしてこの第2電流制限抵抗35a及び第4断流器35bの出力端側とグランド線G2との間にバッテリ側電圧検知器36と第2フィルタコンデンサ37とが並列に接続されている。
On the other hand, the battery-
さらに、第2電流制限抵抗35a及び第4断流器35bの出力端側には、3個の接触器を有する第2接触器群38の一端が接続され、この第2接触器群38の他端は、3個の第2スムージングリアクトル39を介してバッテリ側昇降圧チョッパ回路40の入力端に接続されている。このバッテリ側昇降圧チョッパ回路40の出力端とグランド線G2との間には第5フィルタコンデンサ41及び第3電圧検知器42が接続されている。
Furthermore, one end of a
架線側電源回路2及びバッテリ側電源回路3の出力端が接続され、またグランド線G1,G2が接続されて構成され、これらの出力端及びグランド線G1,G2に、第1及び第2駆動用インバータ回路4,5並びに静止型インバータ回路6が並列に接続されて構成されている。なお、架線側電源回路2及びバッテリ側電源回路3の出力端と、第1及び第2駆動用インバータ回路4,5並びに静止型インバータ回路6との間には、それぞれ、第5〜第7接触器50,51,52が接続されている。なお、静止型インバータ回路6と負荷9との間にはLCフィルタ53が接続されている。
The output ends of the overhead line side
図2は、上述の第1及び第2高速度遮断器11,33、第1〜第3断流器12,13b,14b、第1〜第7接触器15,16,25,26,50〜52、架線側昇降圧チョッパ回路20、及び、バッテリ側昇降圧チョッパ回路40と、これらの作動を制御するコントローラ60とを示している。このコントローラ60は、例えば運転台に設置されたバッテリ操作スイッチ盤70を入出力インターフェースとして用い、また、架線側第1及び第2電圧検知器18,19とバッテリ側電圧検知器36と,第3電圧検知器42と、バッテリモジュール32のバッテリ管理装置30b(後述する)からの検出値に基づいてこれらの接触器等を制御するものである。なお、コントローラ60は、実際には複数の回路から構成されているが、ここではまとめて一つのブロックとして表現する。また、このコントローラ60は、第1及び第2インバータ回路4,5や静止型インバータ回路6の作動制御も行うが、この図2では省略する。さらに、図3に、バッテリ操作スイッチ盤70の外観を示す。
FIG. 2 shows the first and second high-
以上に説明した本実施例に係るハイブリッド電源システム1は、コントローラ60により架線側及びバッテリ側昇降圧チョッパ回路20,40や接触器の作動を制御して、トロリー線T及びバッテリモジュール32から同時に電力供給を受けることができるとともに、制動時に誘導電動機7a,7b,8a,8bで発生する電気エネルギーをバッテリモジュール32に蓄えることとができるものである。それでは、このような本実施例に係るハイブリッド電源システム1の詳細について説明する。
In the hybrid
まず、バッテリ側電源回路3のバッテリモジュール32の構成について説明する。バッテリモジュール32は、図4に示すとおり、例えばリチウムイオン二次電池である単セル30aを所定の個数(この実施例では8個)直列に繋げ、高電位側端子に異常時自動トリップ機能を有する配線用遮断器31が接続されて構成されている。そして、このバッテリモジュール32を複数列(この実施例では4列)並列に接続して構成し(図1では1列のみ示す)、所望の電圧(600V)及びエネルギー容量(120Ah)を得ることができるように構成されている。
First, the configuration of the
バッテリ30の単セル30aの各々には、バッテリ管理装置30bが接続されており、このバッテリ管理装置30bにより各構成セル電圧及び総電圧の監視が行われる。なお、この配線用遮断器31が投入されている、つまり、バッテリ回路が構成されている状態では、バッテリ管理装置30bによりコントローラ60を介してバッテリ操作スイッチ盤70の電池群投入表示灯71aが点灯され、バッテリ異常又は手動操作により配線用遮断器31が開放されたときは、対応する群の電池群投入表示灯71aが消灯されるように構成されている。
A
また、このバッテリモジュール32に対しては、バッテリ管理装置30bにより過充電及び過放電の保護機能が設けられている。なお、バッテリ管理装置30b自体の供給電源が断たれた場合には、配線用遮断器31が自動開放する構成となっており、このバッテリ管理装置30bが動作しない限りバッテリ主回路は構成されない。バッテリ管理装置30bは、単セル30aが過充電(若しくは過放電)状態であると判断すると、コントローラ60に信号に予告信号を送信する。具体的には、端子電圧が下限値を下回る単セル30aが一つでも発生すると、「過放電予告信号」を送信し、反対に、端子電圧が上限値を上回る単セル30aが一つでも発生すると、「過充電予告信号」が送信される。コントローラ60はこれらの予告信号に応じて、バッテリ操作スイッチ盤70の過充電予告表示灯71b若しくは過放電予告表示灯71cを点灯させる。乗務員は、この表示灯71b,71cの点灯を認識すると、力行ノッチ下げ操作や、バッテリ操作スイッチ盤70に設けられた急速充電OFFスイッチ72の操作を行うことが可能である。
Further, the
また、バッテリ操作スイッチ盤70には、バッテリ緊急遮断スイッチ73が設けられており、走行中、停車中、急速充電中などにおいて、何らかの異常を察した際に、乗務員がこのバッテリ緊急遮断スイッチ73を操作すると、コントローラ60により配線用遮断器31をトリップさせてバッテリ回路(全ブロック)を主回路から切り離すように構成されている。
Further, the battery
本実施例に係るハイブリッド電源システム1において、バッテリユニット32の自動開放保護は3系統設けられている。第1系統は、バッテリ管理装置30bによる保護であり、上述のようにセル過電圧、セル低電圧、総過電圧の何れかが閾値に達した際に、このバッテリ管理装置30bは、異常セルの存在するバッテリブロック(バッテリユニット32)の配線用遮断器31をトリップさせるように構成されている。なお、バッテリ管理装置30bは、管理する単セル30aの温度も監視しており、この温度が異常温度になると、同様に配線用遮断器31をトリップさせるように構成されている。
In the hybrid
第2系統は、充放電器による保護である。図5に示すように、バッテリ側電源回路3には、充放電器60a(上記コントローラ60の一部)が設けられており、トロリー線Tから供給される電力や誘導電動機7a,7b,8a,8bで発電される電力を用いてバッテリユニット32を充電し、反対にこのバッテリユニット32の電力を誘導電動機7a,7b,8a,8b等に供給するように構成されている。この充放電器60aは、バッテリ側電圧検知器36によりバッテリモジュール32の総電圧を監視しており、この総電圧が所定電圧を逸脱した場合に、充放電器60aによる減流遮断後、第5断流器34が開放されて全バッテリモジュール32が主回路から開放される。なお、バッテリモジュール32の充放電電流が第2高速度遮断器33の動作設定値を超えた場合は、この第2高速度遮断器33が自動トリップするように構成されている。
The second system is protection by a charger / discharger. As shown in FIG. 5, the battery side
第3系統は、運転指令回路による保護である。バッテリ操作スイッチ盤70の急速充電ONスイッチ72が操作されると、コントローラ60に設けられたタイマーが作動し、例えば1分などの設定時間が経過すると、自動的にコントローラ60は緊急遮断状態になり、配線用遮断器31を一斉に開放する。バッテリモジュール32が高抵抗地絡を起こしてこのバッテリモジュール32に地絡電流が流れると、その値が通常の急速充電時の値と近いため、判断できず正常な保護ができないために設けられたものである。
The third system is protection by an operation command circuit. When the quick charge ON switch 72 of the battery
次に、車両駆動時の運転操作について説明する。本実施例に係るハイブリッド電源システム1は、架線側電源回路2に設けられた架線側昇降圧チョッパ回路20と、第1〜第4接触器15,16,25,26により、架線電圧がゼロでも逆印加の無い安全な構成とするとともに、この架線電圧が1500V、750V、600Vのいずれでもバッテリユニット32を充電可能に構成されている。すなわち、直流架線1500V系、直流架線600V系(含む750V)、バッテリ走行の3モードの電圧選択による走行が可能に構成されている。これらの3モードのうち、どの電圧モードを選択するかは、バッテリ操作スイッチ盤70に設けられたモード切替スイッチ74を用いて乗務員により設定される。
Next, a driving operation when driving the vehicle will be described. The hybrid
コントローラ60は、このモード切替スイッチ74により選択された走行モードに応じて、第1〜第4接触器15,16,25,26の開閉を行う。具体的には図6に示すように、600Vモードの時は、第1及び第3接触器15,25を開き、第2及び第4接触器16,26を閉じてトロリー線Tからの直流電力を架線側昇降圧チョッパ回路20の入力端20aから入力して出力端20bから出力させる。反対に1500Vモードの時は、第2及び第4接触器16,26を開き、第1及び第3接触器15,25を閉じてトロリー線Tからの直流電力を架線側昇降圧チョッパ回路20の出力端20bから入力して入力端20aから出力させる。このように、架線側昇降圧チョッパ回路20への直流電力の入出力方向を第1〜第4接触器15,16,25,26の開閉を制御することにより切り替えることができ、架線電圧が600Vでも1500Vでも対応することができる。なお、バッテリモードの場合には第1〜第4接触器15,16,25,26はすべて開かれる。
The
上述のように集電装置10と第1高速度遮断器11との間には、架線電圧を検知するための架線側第1電圧検知器18が設けられており、コントローラ60は、選択した電圧モードに応じた架線検知電圧(600Vモード選択時には、300〜900V、1500Vモード選択時には1000〜1900V等の所定値)の範囲内にあるか否かを判定する。そして、コントローラ60は、架線検知電圧が所定範囲内にあるときのみ第1高速度遮断器11、第1断流器12、第2断流器13b、第1〜第4接触器15,16,25,26及び駆動用インバータ回路4,5を作動させる第5接触器50と第6接触器51の投入が可能となり、主回路が構成される。
As described above, the overhead line side
なお、架線検知電圧が所定範囲外の場合は、バッテリモード選択により、駆動回路が構成され走行が可能となる(第5接触器50及び第6接触器51が投入可能)。このとき架線側の第1高速度遮断器11、第1断流器12、第2断流器13b、及び、第1〜第4接触器15,16,25,26は投入されない。
When the overhead wire detection voltage is out of the predetermined range, the drive circuit is configured by the battery mode selection and can travel (the
1500Vモード若しくは600Vモードが選択されて、架線ハイブリッド走行の力行中または回生中に、例えば、電気車がセクションを通過することにより、架線側第1電圧検知器18で検知された架線側検知電圧が所定電圧範囲を逸脱した場合、コントローラ60は、バッテリモジュール32からの電力で架線(トロリー線T)が逆加圧されないよう、架線側昇降圧チョッパ回路20の動作を停止させ、架線側電源回路2の第1〜第4接触器15,16,25,26(実際には第1及び第3接触器15,25の組合せ、又は、第2及び第4接触器16,26の組合せ)を開放する。
When the 1500V mode or the 600V mode is selected and the electric vehicle passes through the section during power running or regeneration of the overhead line hybrid traveling, the overhead line side detection voltage detected by the overhead line side
コントローラ60により第1〜第4接触器15,16,25,26が開放されると、第1及び第2駆動用インバータ回路4,5には、バッテリ側電源回路3を介してバッテリモジュール32からの電力が供給または回生され、力行動作または回生動作のままの走行を継続することができる。コントローラ60は、架線側第1電圧検知器18により復電を検知すると、再度、第1〜第4接触器15,16,25,26の該当する接触器を投入し、架線側昇降圧チョッパ回路20を作動させ、元の制御状態に戻す。なお、架線側検知電圧が回路保護レベルを超える場合には図示しない避雷器が動作すると同時に、瞬時に第1高速度遮断器11が開放される。
When the first to
一方、架線ハイブリッドモードで走行中に架線の停電が発生すると、架線側第1電圧検知器18で検知された架線側検知電圧が所定電圧範囲を逸脱し、上述のセクション通過と同様の制御がコントローラ60により実行される。このとき、さらに、架線検知電圧の範囲逸脱時間が10秒などの所定値を超える場合は、架線停電、架線高抵抗地絡、無架線区間進入、意図したパンタグラフ降下によるもののいずれかと判断できるため、コントローラ60は、第1高速度遮断器11、第1断流器12及び第2断流器13bを開放し、また、第1及び第2駆動用インバータ回路4,5の動作を停止させる。
On the other hand, when a power failure occurs in the overhead line while traveling in the overhead line hybrid mode, the overhead line side detection voltage detected by the overhead line side
このように、第1高速度遮断器11等が開放されると、車両は惰行状態となり、ノッチオフ後再度ノッチ投入しても架線検知電圧が所定範囲外のため、力行、回生が受け付けられない。このとき、乗務員は摩擦ブレーキによる停止を行なうことができ、架線停電時に惰行状態となることで、一般的な電気車と同じ扱いが可能になる。
As described above, when the first high-
一方、架線停電、無架線区間、パンタグラフ降下状態でも走行継続を行ないたい場合には、乗務員は、バッテリ操作スイッチ盤70のモード切換スイッチ74をバッテリモードに切換える。この操作により、架線側電源回路2の接触器群が開放されると同時に第1及び第2駆動用インバータ回路4,5が動作が可能となり、バッテリ側電源回路3のバッテリユニット32からの電力によって走行継続が可能となる。つまり、乗務員によるモード切替えスイッチ74をバッテリモードに切替える動作には、無電圧状態での走行継続の意思を確認する意味を持たせている。なお、以上の説明において、コントローラ60による接触器の開閉制御をまとめると、図7のようになる。
On the other hand, when it is desired to continue running even in an overhead power failure, a non-overhead section, or a pantograph descending state, the crew changes the mode switch 74 of the battery
このように、架線側電源回路2に架線側昇降圧チョッパ回路20を設け、第1〜第4接触器15,16,25,26の開閉を制御することにより、架線電圧に拘わらず、入力側、出力側いずれに対しても制御不能電流が流れない構成とすることができる。また、従来の昇降圧チョッパ回路単体と同一回路構成も可能となり、バッテリ直接接続構成も可能となる。
Thus, by providing the overhead wire side step-up / step-down
また、上述のように、600Vバッテリ搭載電気車を600V架線下でハイブリッド動作させることができるとともに、1500V、750V、600V架線と600Vバッテリの架線ハイブリッド制御や、600Vバッテリのみ直接インバータ駆動が可能となり、各々の電圧で電流路の半導体ロスを最小化することによる高効率動作を実現できる。 In addition, as described above, the 600V battery-equipped electric vehicle can be hybrid-operated under the 600V overhead line, and the overhead hybrid control of the 1500V, 750V, 600V overhead line and 600V battery, or only the 600V battery can be directly driven by the inverter. High efficiency operation can be realized by minimizing the semiconductor loss of the current path at each voltage.
ところで、このようなハイブリッド電源システム1を電気車に設けると、駅間はバッテリモードで走行し、駅に停車したときに集電装置10をトロリー線T(その駅構内に限定的に敷設されたもの)に接触させてバッテリユニット32を急速充電して、次の駅までの走行用の電力を蓄えるという運用が可能となる。そこで、急速充電を行う場合について説明する。
By the way, when such a hybrid
まず、急速充電開始の扱いであるが、バッテリモードで走行してきた後、充電所にて集電装置(パンタグラフ)10の上昇動作を行い、さらに、モード切替えスイッチ74を直流1500V系または直流600V系に切替える操作を行う。すると、コントローラ60は、架線側第1電圧検知器18で検知された架線検知電圧が所定範囲内の場合には、第1高速度遮断器11、第1断流器12及び第2断流器13bと、選択された電圧モードに応じた第1〜第4接触器15,16,25,26のうちの2つの接触器を投入する(この状態は架線ハイブリッドモードと同じである)。
First, the quick charge start is handled. After traveling in the battery mode, the current collector (pantograph) 10 is raised at the charging station, and the mode changeover switch 74 is set to a direct current 1500V system or a direct current 600V system. Perform the operation to switch to. Then, when the overhead line detection voltage detected by the overhead line side
そして、乗務員が、バッテリ操作スイッチ盤70に設けられた急速充電ONスイッチ72を操作すると、コントローラ60は、運転台に設けられた急速充電ON表示灯(図示せず)を点灯させる。このとき、コントローラ60は、第3接触器14bを閉じて架線側昇降圧チョッパ回路20の前段に設けられたフィルタリアクトル14aを短絡し、急速充電用主回路を構成する(フィルタリアクトルは充電所側に設けられる)。また、第1及び第2駆動用インバータ回路4,5の前段に設けられた第5及び第6接触器50,51が開放されるため、乗務員が間違ってノッチを投入しても走行できないようになる。なお、急速充電ONスイッチ72が操作された直後から、充放電器60aにより、自動的に予め設定された電流値による急速充電動作が開始される。
And if a crew member operates quick charge ON switch 72 provided in battery
次に、急速充電の終了動作及び扱いについて説明する。バッテリユニット32が、充放電器60aに予め設定してある電流値によって所定充電量まで充電されると、充放電器60aの動作が自動的に停止する。但し、この段階ではコントローラ60は、まだ急速充電ON表示灯を消灯しない。急速充電途中であっても、停車所定時間を過ぎて出発したい場合は急速充電OFFスイッチ72を操作することで、急速充電動作を停止させることができる。この操作後、コントローラ60は、第3断流器14bを閉じて架線側昇降圧チョッパ回路20の前段に設けられたフィルタリアクトル14aを投入し、第1及び第2駆動用インバータ回路4,5の前段に設けられた第5及び第6接触器50,51を投入することで、架線ハイブリッドモードで走行可能状態となる。
Next, the quick charge end operation and handling will be described. When the
なお、急速充電ON表示灯が点灯中は、パンタ下げボタンを操作しても、集電装置10の下降動作を受け付らないように構成することで、大電流遮断による集電装置10の摺板でのアーク発生を防止することができる。さらに、急速充電ONスイッチ72の操作直後からコントローラ60はタイマーを作動させ、例えば1分などの設定時間が経過すると、自動的に緊急遮断状態になるように構成されている。これは、高抵抗地絡を起こしてバッテリユニット32に地絡電流が流れるものの、その値が通常の急速充電時の値と近い場合に、他機器で正常と判断して保護がかからないことを想定した動作である。
It should be noted that while the quick charge ON indicator light is on, it is configured not to accept the lowering operation of the current collector 10 even if the pant lowering button is operated, so that the current collector 10 can be slid by a large current interruption. Arc generation on the plate can be prevented. Further, the
次に、ユニットカット時の動作と運転操作について説明する。この電気車は、図1に示すとおり、1つの駆動用インバータ回路に対して2台の誘導電動機が接続された1ユニットを構成し、このユニットを2個有して構成されており、健全時は4軸駆動電気車として、4軸ともに均一の駆動力、ブレーキ力が得られる。なお、ブレーキ力のほとんどが回生ブレーキ力となる。故障等で1ユニットを切り離したいときは、運転台に取り付けられたバッテリ操作スイッチ盤70の第1群(第1軸と第4軸)開放スイッチ若しくは第2群(第2軸と第3軸)開放スイッチ(合わせて、「1/2群開放スイッチ75」と呼ぶ)を操作することにより、両端2軸または中央2軸の駆動車両とすることが可能である。この操作により、コントローラ60は、第1若しくは第2駆動用インバータ回路4,5の入力段に設けられた第5若しくは第6接触器50,51を開放するとともに、表示灯71の1群開放若しくは2群開放表示灯71dのうち、開放された群の表示灯を点灯する。
Next, the operation and operation when the unit is cut will be described. As shown in FIG. 1, this electric vehicle constitutes one unit in which two induction motors are connected to one drive inverter circuit, and has two such units. As a four-axis driving electric vehicle, uniform driving force and braking force can be obtained for all four axes. Note that most of the braking force is regenerative braking force. When it is desired to disconnect one unit due to a failure or the like, the first group (first and fourth axes) release switch or the second group (second and third axes) of the battery
空気ブレーキが個別軸ごと、又は、台車ごとに制御できず、4軸一括の場合には、空気ブレーキは全軸均等にかかるため、常用ブレーキにおいて、健全2軸とユニットカット2軸ではブレーキ力に違いが現れる。ただ、第1軸と第4軸のブレーキ力は等しく、また第2軸と第3軸のブレーキ力は等しいため、車体前後のブレーキバランスには問題を生じない。さらに、非常ブレーキ時は全軸とも空気ブレーキのみの動作となり、全軸均一なブレーキ力となるので保安上の問題はない。この1/2群開放スイッチ75によるユニット開放状態から組込み状態に戻すには、図示しない開放リセットスイッチ(通常、コンバータ・インバータ用車室モニタ装置内に設けられている)を操作する。 The air brake cannot be controlled for each individual axis or for each carriage, and in the case of four axes at a time, the air brake is applied equally to all axes. Differences appear. However, since the braking forces of the first and fourth axes are equal and the braking forces of the second and third axes are equal, there is no problem with the brake balance before and after the vehicle body. Further, during emergency braking, all the axes operate only with the air brake, and the braking force is uniform across all axes, so there is no safety problem. In order to return from the unit open state to the built-in state by the 1/2 group open switch 75, an open reset switch (not shown) (usually provided in the converter / inverter compartment monitor device) is operated.
また、バッテリ操作スイッチ盤70には、パワーセーブON/OFFスイッチ76が設けられている。パワーセーブON/OFFスイッチ76が切り替えられると、コントローラ60は架線側昇降圧チョッパ回路20及びバッテリ側昇降圧チョッパ回路40を制御して、第1及び第2駆動用インバータ回路4,5に供給する電力を、4軸駆動ながら2軸相当分のパワーに抑制する。このパワーセーブモードは、例えば、変電所パワーが弱く、また高い加減速を必要としない線区で使用することができる。パワーセーブON/OFFスイッチ76を復帰させることで、コントローラ60は、バッテリ側昇降圧チョッパ回路40を全パワー駆動に復帰する。なお、パワーセーブモードが選択されている時は、急速充電時の電流値も半分にセーブされた値となるようにコントローラ60は架線側昇降圧チョッパ回路20及びバッテリ側昇降圧チョッパ回路40を制御するように構成されている。
Further, the battery
上述のように本実施例においては、4個のバッテリユニット32から構成されているが、いずれかのバッテリユニット32がトリップした場合(配線用遮断器31がトリップした場合)、トリップしたバッテリユニット32の数に応じて、コントローラ60はバッテリ側昇降圧チョッパ回路20を制御してパワー制限を行う。上述のように、配線用遮断器31の投入状態は、充放電器61aの制御部(すなわちコントローラ60)に常時伝達されており、投入数に応じた走行パワー制限や急速充電時の電流制限が行なわれる。具体的には、コントローラ60は、図8に示すように、トリップ数毎に誘導電動機7a,7b,8a,8bの回転速度と必要なトルクの関係を示すデータを有しており、このデータに応じて駆動用インバータ回路4,5及びバッテリ側昇降圧チョッパ回路20を制御するように構成されている。
As described above, in this embodiment, the
なお、本実施例においては、力行ノッチ投入中に、速度80km/hに達すると速度リミッタが動作し、ノッチオフ状態になる。回生ブレーキはそれ以上の速度からでもかかるように構成されている。また、パワーセーブモード時には、速度40km/hに達すると速度リミッタが動作し、回生ブレーキはそれ以上の速度からでも動作するように構成されている。 In this embodiment, when the speed reaches 80 km / h while the power running notch is turned on, the speed limiter operates and the notch is turned off. The regenerative brake is configured to be applied even at higher speeds. Further, in the power saving mode, the speed limiter operates reaches the speed of 40 km / h, the regenerative braking is configured to operate from any more speed.
本実施例に係るハイブリッド電源システム1は、図1に示すように、架線側電源回路2の第1接触器群21の3個の接触器の各々と3個の第1スムージングリアクトル22の各々との間に3本の接続端子54が設けられている。架線側昇降圧チョッパ回路20は、直流電圧を昇降圧するだけでなく、入力された交流を直流に変換するPWMコンバータとしても動作させることできる。そのため、この3個の接続端子54に三相交流電源(例えば、エンジンで駆動される同期電動機)を接続し、第1接触器群21を開放すると、トロリー線Tから供給される直流電力だけでなく、三相交流電力を誘導電動機7a等やバッテリモジュール32に供給することができる。もちろん、3個の接続端子54のうちの2個の端子に単相交流電源を接続することも可能である。
As shown in FIG. 1, the hybrid
同様に、バッテリ側電源回路3の第2接触器群38の3個の接触器の各々と3個の第2スムージングリアクトル39の各々との間に3本の接続端子55が設けられている。この場合も、接続端子55にエンジンで駆動される同期電動機を接続し、第2接触器群38を開放すると、バッテリモジュール32の変わりにエンジンで駆動される発電機からの電力と、トロリー線Tから供給される電力を用いてこの電気車をハイブリッド運転することができる。
Similarly, three
1 ハイブリッド電源システム
2 架線側電源回路(第1の電源回路)
3 バッテリ側電源回路(第2の電源回路)
10 集電装置
15 第1接触器(切替手段)
16 第2接触器(切替手段)
18 架線側第1電圧検知器(電圧検知手段)
20 架線側昇降圧チョッパ回路
20a 入力端
20b 出力端
25 第3接触器(切替手段)
26 第4接触器(切替手段)
32 バッテリユニット
40 バッテリ側昇降圧チョッパ回路
60 コントローラ
1 Hybrid
3 Battery-side power circuit (second power circuit)
10
16 Second contactor (switching means)
18 Overhead side first voltage detector (voltage detection means)
20 overhead wire step-up / down
26 4th contactor (switching means)
32
Claims (2)
前記第2の電圧を出力するバッテリ及び前記バッテリから出力される前記第2の電圧を前記中間回路電圧に変換するチョッパ回路を有し、前記第1の電源回路と並列に接続されて前記負荷に前記バッテリの電力を供給する第2の電源回路と、
前記第1の電源回路及び前記第2の電源回路の作動を制御するコントローラと、を有し、
前記第1の電源回路は、
第1の入出力端及び第2の入出力端を有し、前記第2の入出力端から入力された前記第1の電圧を前記中間回路電圧に変換して前記第1の入出力端から出力し、前記第1の入出力端から入力された前記第2の電圧を前記中間回路電圧に変換して前記第2の入出力端から出力する昇降圧チョッパ回路と、
前記集電装置が前記第2の入出力端に接続され、前記負荷が前記第1の入出力端に接続された第1の状態、前記集電装置が前記第1の入出力端に接続され、前記負荷が前記第2の入出力端に接続された第2の状態、及び、前記集電装置と当該第1の電源回路とが切断された第3の状態を切り替える切替手段と、
前記集電装置に印加されている前記架線の電圧を検知する電圧検知手段と、を有し、
前記コントローラは、
前記電圧検知手段で検知された電圧が、前記第1の電圧を含む所定の範囲内にあるときは前記切替手段を前記第1の状態に制御し、前記電圧検知手段で検知された電圧が前記第2の電圧を含む所定の範囲内にあるときは前記切替手段を前記第2の状態に制御し、前記電圧検知手段で検知された電圧が前記所定の範囲内にないときは前記切替手段を前記第3の状態に制御することを特徴とするハイブリッド電源システム。 The power collected by the current collector from the overhead wire to which either the first voltage or the second voltage lower than the first voltage is applied is converted into an intermediate circuit voltage equal to or higher than the second voltage to load A first power supply circuit for supplying to
A battery that outputs the second voltage, and a chopper circuit that converts the second voltage output from the battery into the intermediate circuit voltage, and is connected in parallel with the first power supply circuit to the load. A second power supply circuit for supplying power of the battery;
Anda controller for controlling the operation of said first power supply circuit and said second power supply circuit,
The first power supply circuit includes :
A first input / output terminal and a second input / output terminal; the first voltage input from the second input / output terminal is converted into the intermediate circuit voltage; A step- up / step-down chopper circuit that outputs, converts the second voltage input from the first input / output terminal into the intermediate circuit voltage, and outputs the intermediate circuit voltage from the second input / output terminal ;
The current collector is connected to the second input / output terminal , the load is connected to the first input / output terminal in a first state, and the current collector is connected to the first input / output terminal. Switching means for switching between a second state in which the load is connected to the second input / output terminal and a third state in which the current collector and the first power supply circuit are disconnected ;
Voltage detecting means for detecting the voltage of the overhead wire applied to the current collector,
The controller is
When the voltage detected by the voltage detecting means is within a predetermined range including the first voltage, the switching means is controlled to the first state, and the voltage detected by the voltage detecting means is When the voltage is within a predetermined range including the second voltage, the switching means is controlled to the second state, and when the voltage detected by the voltage detection means is not within the predetermined range, the switching means is Controlling to said 3rd state, The hybrid power supply system characterized by the above-mentioned .
前記集電装置と前記第1の電源回路とを断続する断続器と、
前記集電装置と前記第2の入出力端とを断続する第1の接触器と、
前記集電装置と前記第1の入出力端とを断続する第2の接触器と、
前記第1の入出力端と前記負荷とを断続する第3の接触器と、
前記第2の入出力端と前記負荷とを断続する第4の接触器と、を有し、
前記コントローラは、
前記電圧検知手段で検知された電圧が前記第1の電圧を含む前記所定の範囲内にあるときは、前記断続器、前記第1の接触器及び前記第3の接触器を接続状態にするとともに前記第2の接触器及び前記第4の接触器を切断状態にし、
前記電圧検知手段で検知された電圧が前記第2の電圧を含む前記所定の範囲内にあるときは、前記第1の接触器及び前記第3の接触器を切断状態にするとともに前記断続器、前記第2の接触器及び前記第4の接触器を接続状態にし、
前記電圧検知手段で検知された電圧が前記所定の範囲内にないときは、前記断続器を切断状態にする
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド電源システム。 The switching means is
An interrupter for interrupting the current collector and the first power supply circuit;
A first contactor for intermittently connecting the current collector and the second input / output terminal ;
A second contactor for intermittently connecting the current collector and the first input / output terminal ;
A third contactor for intermittently connecting the first input / output terminal and the load;
A fourth contactor for intermittently connecting the second input / output terminal and the load ;
The controller is
When the voltage detected by the voltage detection means is within the predetermined range including the first voltage, the interrupter, the first contactor and the third contactor are connected. Cutting the second contactor and the fourth contactor,
When the voltage detected by the voltage detection means is within the predetermined range including the second voltage, the first contactor and the third contactor are disconnected, and the interrupter, Bringing the second contactor and the fourth contactor into a connected state;
When the voltage detected by the voltage detecting means is not within the predetermined range, the interrupter is disconnected.
The hybrid power supply system according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007093412A JP4814825B2 (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Hybrid power system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007093412A JP4814825B2 (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Hybrid power system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008253084A JP2008253084A (en) | 2008-10-16 |
JP4814825B2 true JP4814825B2 (en) | 2011-11-16 |
Family
ID=39977380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007093412A Expired - Fee Related JP4814825B2 (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Hybrid power system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4814825B2 (en) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5281372B2 (en) * | 2008-11-28 | 2013-09-04 | 株式会社日立製作所 | Electric railway vehicle drive system |
JP5366667B2 (en) * | 2009-06-05 | 2013-12-11 | 株式会社東芝 | Train overall control system |
JP5119229B2 (en) | 2009-09-30 | 2013-01-16 | 株式会社日立製作所 | Vehicle control device |
JP5495759B2 (en) * | 2009-12-17 | 2014-05-21 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | Voltage switching control method and control system for multi-voltage compatible electric vehicle |
JP5182310B2 (en) * | 2010-03-23 | 2013-04-17 | 株式会社日立製作所 | Driving system for railway trains |
JP5545103B2 (en) * | 2010-08-02 | 2014-07-09 | 富士電機株式会社 | Electric vehicle drive circuit |
JP5605061B2 (en) * | 2010-08-02 | 2014-10-15 | 富士電機株式会社 | Electric vehicle drive circuit |
KR101231800B1 (en) | 2011-03-18 | 2013-02-08 | 한국철도기술연구원 | Dual source static inverter and operating method |
JP5720384B2 (en) * | 2011-04-07 | 2015-05-20 | 富士電機株式会社 | Electric vehicle drive circuit |
JP5720385B2 (en) * | 2011-04-07 | 2015-05-20 | 富士電機株式会社 | Electric vehicle drive circuit |
JP2013013264A (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Circuit system of electric vehicle including power storage device |
JP5806569B2 (en) * | 2011-09-26 | 2015-11-10 | 株式会社東芝 | AC electric car |
CN104024029B (en) * | 2012-01-05 | 2017-03-01 | 株式会社东芝 | Controller of electric vehicle and electric motor car |
EP2810813B1 (en) * | 2012-01-30 | 2017-07-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Propulsion control device of electric vehicle and control method thereof |
EP2875982B1 (en) * | 2012-07-19 | 2019-08-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Device and method for controlling propulsion of electric vehicle |
JP5931669B2 (en) * | 2012-09-21 | 2016-06-08 | 九州旅客鉄道株式会社 | Electric vehicle power supply system and power supply control method |
JP2014082906A (en) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Toshiba Corp | Battery control device |
JP5352731B2 (en) * | 2012-11-26 | 2013-11-27 | 株式会社日立製作所 | Driving system for railway trains |
JP2019180224A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社日立製作所 | Current limiting device and current limiting method |
CN112018864A (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-01 | 核工业理化工程研究院 | Multi-power switching control system and control method |
EP4316899A1 (en) | 2021-03-29 | 2024-02-07 | Hitachi Industrial Products, Ltd. | Electric vehicle and electric vehicle system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63174501A (en) * | 1987-01-14 | 1988-07-19 | Toshiba Corp | Controller for electric rolling stock |
JP2728998B2 (en) * | 1991-11-14 | 1998-03-18 | 三菱電機株式会社 | Electric vehicle control device and control method thereof |
JP2002369308A (en) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Railway Technical Res Inst | Electric rolling stock system |
JP2006340464A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Toshiba Corp | Electric rolling stock |
-
2007
- 2007-03-30 JP JP2007093412A patent/JP4814825B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008253084A (en) | 2008-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4814825B2 (en) | Hybrid power system | |
EP2570292B1 (en) | Alternating-current electric vehicle | |
KR101560995B1 (en) | Rail vehicle system | |
CN103192729B (en) | Elec. vehicle | |
ES2549126T3 (en) | Load disconnection on demand in an elevator | |
EP4044394B1 (en) | Systems and methods for fail-safe battery protection independent from battery management system | |
US20150343906A1 (en) | Propulsion control apparatus for railroad vehicle | |
JP5331461B2 (en) | Railway vehicle drive system | |
WO2011148926A1 (en) | Power supply device | |
JP2013099167A (en) | Control device and control method for vehicle mounted with electric storage system | |
JP2011069720A (en) | Power supply device for vehicle and vehicle to which power supply device is mounted | |
WO2023231491A1 (en) | Power battery charging switching system, and powered vehicle | |
EP4035922B1 (en) | On-board distributed power supply system and on-board power supply control method and apparatus | |
CN110539668B (en) | EMUs emergency traction system | |
JP2013255325A (en) | Power storage system | |
JP5404712B2 (en) | Charging apparatus, in-vehicle charging apparatus, and charging method in in-vehicle charging apparatus | |
WO2015040655A1 (en) | Switching device and storage battery system | |
KR101232218B1 (en) | Restoration energy storage device of urban rail | |
JP6148927B2 (en) | Train drive system | |
JP2018174646A (en) | Electrical coupling circuit for power source car, power source car, electrical coupling circuit for coupling vehicle, coupling vehicle, control method, battery mode switching method, and overhead power lines mode switching method | |
JP2020092552A (en) | Power supply system | |
JP4770470B2 (en) | Vehicle drive device | |
WO2023234090A1 (en) | Storage battery system for railcar and control method therefor | |
CN218594171U (en) | Simple battery pack control circuit | |
WO2021106345A1 (en) | Vehicle-mounted battery system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090915 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110301 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110308 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110506 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110816 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110826 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4814825 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140902 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |