JP6081091B2 - Railway vehicle control system - Google Patents
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Description
この発明の実施形態は、鉄道車両用の制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a railway vehicle control apparatus.
鉄道車両には、制御装置として、例えば、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ、あるいは、直流電圧を3相の交流電圧に変換するインバータ等の電力変換装置が搭載されている。一般に、このような電力変換装置は、IGBT等の大容量の半導体スイッチング素子やダイオード等の複数の半導体素子と、これらに熱的に接続された冷却器と、を備えている。そして、冷却器に冷却風を送風することによって冷却を行っている。 Railway vehicles are equipped with, for example, a converter that converts an AC voltage into a DC voltage, or a power converter such as an inverter that converts a DC voltage into a three-phase AC voltage. In general, such a power conversion device includes a large-capacity semiconductor switching element such as an IGBT, a plurality of semiconductor elements such as a diode, and a cooler thermally connected thereto. And it cools by sending cooling air to a cooler.
鉄道車両の床下に配置され、1群で1台車分の三相交流モータ2個を駆動する電力変換用半導体素子回路を有するインバータユニットを2群有するVVVF方式の鉄道車両用制御装置は、片方の車側面に2つのインバータユニットが並んで配置されている。 A VVVF type railway vehicle control device having two groups of inverter units having power conversion semiconductor element circuits that are arranged under the floor of a railway vehicle and drive two three-phase AC motors for one vehicle in one group Two inverter units are arranged side by side on the side of the vehicle.
このような制御装置によれば、インバータユニットを取外す場合には片方の車側面のみからアクセスが可能となり、インバータユニットのメインテナンス性に優れている。また、ヒートパイプのように装置の車側面より突出するような構造を有するインバータユニットの場合は、突出構造が片方の車側面に集中するため、突出部も含めた外形寸法が複雑化しない。 According to such a control device, when the inverter unit is removed, access can be made only from one side of the vehicle, and the inverter unit is excellent in maintainability. Further, in the case of an inverter unit having a structure that protrudes from the vehicle side surface of the device such as a heat pipe, the protruding structure is concentrated on one vehicle side surface, so that the external dimensions including the protruding portion are not complicated.
しかし、上記構成の制御装置の場合、装置の中で大きな重量比率を占めるインバータユニットが装置片側に偏って配置されるため、装置全体の重心位置が偏り、筐体の機械的強度を増す必要がある。 However, in the case of the control device configured as described above, since the inverter unit occupying a large weight ratio in the device is biased toward the device one side, the center of gravity of the entire device is biased, and the mechanical strength of the housing needs to be increased. is there.
ヒートパイプのように装置車側面より突出したフィンに走行風を取り込むことによって半導体素子を冷却する方式の場合、風下に配置されたヒートパイプを、風上のヒートパイプによって暖められた走行風によって冷やす必要がある。そのため、インバータユニットの1群配置に比較して、風下側に位置するインバータユニットの冷却性能を増す必要がある。その結果、ヒートパイプの本数やフィンの放熱面積を増加させる、もしくは冷却器の半導体素子取付部をアルミではなく銅にして熱伝導率を向上される等の対応が必要となる。これにより、インバータユニットの外形及び重量が増加する。以上の理由により、制御装置の外形、質量が増加してしまう。 In the case of cooling the semiconductor element by taking the traveling wind into the fins protruding from the side of the device car like a heat pipe, the heat pipe arranged in the lee is cooled by the traveling wind heated by the upwind heat pipe. There is a need. Therefore, it is necessary to increase the cooling performance of the inverter unit located on the leeward side as compared with the one-unit arrangement of the inverter units. As a result, it is necessary to take measures such as increasing the number of heat pipes and the heat radiation area of the fins, or improving the thermal conductivity by changing the semiconductor element mounting portion of the cooler to copper instead of aluminum. Thereby, the external shape and weight of an inverter unit increase. For the above reasons, the outer shape and mass of the control device increase.
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題はインバータユニットの冷却を確保しながら、小型、軽量化を図ることが可能である鉄道車両用の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a control apparatus for a railway vehicle that can be reduced in size and weight while ensuring cooling of the inverter unit.
実施形態によれば、鉄道車両用制御装置は、鉄道車両の床下に設置され、天井壁および底壁、前記鉄道車両の走行方向に延びる一対の側壁、並びに、走行方向と直交する方向に延びる一対の側壁を有する箱状の筐体と、それぞれ電動機を駆動する電力変換用の半導体素子回路と半導体素子を冷却する冷却器とを有する第1インバータユニットおよび第2インバータユニットと、を備え、
前記第1および第2インバータユニットは、前記筐体内で筐体の中心位置に対して対角位置に配置され、前記第1および第2インバータユニットの冷却器は、前記筐体外側に突出するように設けられている。前記第1インバータユニットに接続された複数の第1主回路出力配線および複数の第1主回路入力配線と、前記第2インバータユニットに接続された複数の第2主回路出力配線および複数の第2主回路入力配線と、を備えている。前記第1および第2主回路出力配線と艤装配線との接続部位は、前記筐体の第1および第2インバータユニットに直近の側壁に配置され、前記第1および第2主回路入力配線は、前記筐体内で前記第1および第2主回路出力配線と交差しない位置に配置されている。さらに、前記第1および第2インバータユニットの半導体素子回路のスイッチングを制御する制御ユニットと、前記制御ユニットを前記第1および第2インバータユニットに接続するゲート配線と、を備え、前記制御ユニットは、前記筐体内で前記第1あるいは第2インバータユニットと並んで配置され、前記第1および第2主回路入力配線は、前記筐体の中心に対して前記制御ユニットと対角位置にある収容室内に主に配置されている。
According to the embodiment, the railway vehicle control device is installed under the floor of the railway vehicle, and includes a ceiling wall and a bottom wall, a pair of side walls extending in the traveling direction of the railway vehicle, and a pair extending in a direction orthogonal to the traveling direction. A first inverter unit and a second inverter unit each having a box-shaped casing having a side wall, a semiconductor element circuit for power conversion that drives an electric motor, and a cooler that cools the semiconductor element,
The first and second inverter units are arranged diagonally with respect to the center position of the casing in the casing, and the coolers of the first and second inverter units protrude outside the casing. Is provided. A plurality of first main circuit output wirings and a plurality of first main circuit input wirings connected to the first inverter unit; a plurality of second main circuit output wirings connected to the second inverter unit; Main circuit input wiring. The connection portion between the first and second main circuit output wiring and the outfitting wiring is disposed on the side wall closest to the first and second inverter units of the housing, and the first and second main circuit input wiring are It arrange | positions in the position which does not cross | intersect the said 1st and 2nd main circuit output wiring within the said housing | casing. The control unit further includes a control unit that controls switching of the semiconductor element circuit of the first and second inverter units, and a gate wiring that connects the control unit to the first and second inverter units. Arranged alongside the first or second inverter unit in the casing, the first and second main circuit input wirings are in a receiving chamber that is diagonal to the control unit with respect to the center of the casing. It is mainly arranged.
以下、図面を参照しながら、種々の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置について説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置10を示す斜視図、図2は、制御装置を鉄道車両の床下に設置した状態を示す制御装置の断面図、図3は、制御装置を上方から見た内部構造を示す平面図である。
Hereinafter, control devices for railway vehicles according to various embodiments will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a
図1ないし図3に示すように、制御装置10は、例えば、直流電力を交流電力に変換して3相交流の電動機等に供給する電力変換装置として構成されている。制御装置10は、矩形箱状のほぼ密閉された筐体20、この筐体内に配置された複数、例えば、2つの第1および第2インバータユニット30a、30b、筐体内に配設された制御ユニット32、および筐体内に配設された高圧回路ユニット34等を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
筐体20は、矩形状の天井壁20aおよび底壁20b、鉄道車両40の走行方向Aに沿って延びる一対の側壁20c、20d、並びに、走行方向Aと直交する方向(枕木方向)に延びる一対の側壁20e、20fを有し、金属板により構成されている。本実施形態において、筐体20内に仕切り壁21が設けられ、この仕切り壁は、側壁20c、20dと直交して、かつ、筐体のほぼ中心(重心)Cを通って延び、側壁20c、20d間に設けられている。この仕切り壁21により、筐体20内は、第1機器室24aと第2機器室24bとに仕切られている。
The
天井壁20aには、複数、例えば、6つの吊り耳22が固定されている。これらの吊り耳22は、天井壁20aの両側縁に沿って、3つずつ並んで設けられている。
A plurality of, for example, six
制御装置10の筐体20は、複数の吊り耳22により鉄道車両40の床下に艤装され、筐体20の天井壁20aは、鉄道車両40の床下に隙間を置いて対向し、また、底壁20bは、レールあるいは地面側と隙間を置いて対向する。また、側壁20cないし20fは、地面に対して、ほぼ垂直に延びた状態となる。
The
第1インバータユニット30aは、1群で1台車分の三相交流電動機2個を駆動する電力変換用のインバータ回路(半導体素子回路、主回路)を構成する複数の半導体素子36およびコンデンサ37と、これらの半導体素子36を冷却する冷却器38と、を備えている。複数の半導体素子36は、例えば、低損失半導体素子であるSiC素子、あるいは、IGBT(insulated gate bipolar transistor)、GTO等の自己消弧型半導体素子からなり、例えば、SiC素子と、このSiC素子に逆並列に接続されたダイオードとがモジュール化されている。
The
冷却器38は、伝熱性の高い材料、例えば、アルミニウムにより形成された受熱ブロック41と、この受熱ブロックに立設された多数の放熱フィン42と、を有している。複数の半導体素子36は、受熱ブロック41の受熱面上に実装されている。
The cooler 38 includes a
第2インバータユニット30bは、第1インバータユニット30aと同様に構成され、1群で1台車分の三相交流電動機2個を駆動する電力変換用のインバータ回路と、インバータ回路を構成する半導体素子36を冷却する冷却器38bと、を備えている。冷却器38bは、半導体素子が実装された受熱ブロック41と、この受熱ブロックに立設された多数の放熱フィン42と、を有している。そして、第1および第2インバータユニット30a、30bにより、VVVF方式の電力変換装置を構成している。
The
第1インバータユニット30aおよび第2インバータユニット30bは、筐体20内において、筐体の中心Cに対して、対角位置に配置されている。本実施形態において、第1インバータユニット30aは、第1機器室24aにおいて、側壁20c側の領域に配置され、また、第2インバータユニット30bは、第2機器室24bにおいて、側壁20d側の領域に配置されている。これにより、第1インバータユニット30aおよび第2インバータユニット30bは、矩形状の筐体20内に置いて、対角位置関係にある2つの角部内に配置されている。
The
第1インバータユニット30aの冷却器38aは、側壁20c側に位置し、放熱フィン42は、側壁20cから外側に突出し、外部に露出している。第2インバータユニット30bの冷却器38bは、反対側の側壁20d側に位置し、放熱フィン42は、側壁20dから外側に突出し、外部に露出している。
The cooler 38a of the
本実施形態において、制御ユニット32および高圧回路ユニット34は、筐体20内において、筐体の中心Cに対して対角位置に配置されている。すなわち、制御ユニット32は、第1機器室24aにおいて、側壁20d側の領域に配置され、また、高圧回路ユニット34は、第2機器室24bにおいて、側壁20c側の領域に配置されている。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、筐体20の側壁20cにおいて、第2機器室24bと対向する位置に、メインテナンス用の開口44aが形成されている。この開口44aは、脱着可能なカバー46aにより、覆われている。また、筐体20の側壁20dにおいて、第1機器室24aと対向する位置に、メインテナンス用の開口44bが形成されている。この開口44bは、脱着可能なカバー46bにより、覆われている。
In the present embodiment, a maintenance opening 44a is formed on the
図2および図3に示すように、制御装置10は、第1インバータユニット30aに接続された3本の第1主回路出力配線u、v、w、および2本の第1主回路入力配線P、Nと、第2インバータユニット30bに接続された3本の第2主回路出力配線u、v、wおよび2本の第2主回路入力配線P、Nと、を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1主回路出力配線u、v、wの一端は、第1インバータユニット30aに接続され、他端は、第1インバータユニット30aに最も近い側壁20fに設けられた第1接続ターミナル(接続コネクタ)50aに接続されている。第1主回路出力配線u、v、wは、第1接続ターミナル50aの位置で、鉄道車両40側から延びる艤装配線にそれぞれ接続される。
One end of the first main circuit output wiring u, v, w is connected to the
第2主回路出力配線u、v、wの一端は、第2インバータユニット30bに接続され、他端は、第2インバータユニット30bに最も近い側壁20eに設けられた第2接続ターミナル(接続コネクタ)50bに接続されている。第2主回路出力配線u、v、wは、第2接続ターミナル50bの位置で、鉄道車両40側から延びる艤装配線にそれぞれ接続される。
第1および第2主回路出力配線u、v、wは、筐体20の天井壁20aの内面側に配置され、この天井壁に沿って引き回されている。
One end of the second main circuit output wiring u, v, w is connected to the
The first and second main circuit output wirings u, v, w are arranged on the inner surface side of the
第1主回路入力配線P、Nの一端は、第1インバータユニット30aに接続され、他端は、側壁20eに設けられた第3接続ターミナル(接続コネクタ)50cに接続されている。第2主回路入力配線P、Nの一端は、第2インバータユニット30bに接続され、他端は、側壁20eに設けられた第3接続ターミナル(接続コネクタ)50cに接続されている。これら第1および第2主回路入力配線P、Nは、筐体20の天井壁20aの内面側に配置され、前記第1および第2主回路出力配線u、v、wと筐体20内で交差しない位置に引き回されている。
第1および第2主回路入力配線P、Nは、第3接続ターミナル50cの位置で、鉄道車両40側から延びる艤装配線にそれぞれ接続される。
One end of the first main circuit input wirings P and N is connected to the
The first and second main circuit input wirings P and N are respectively connected to the equipment wiring extending from the
制御ユニット32は、ゲート配線51a、51bを介して、第1および第2インバータユニット30a、30bに接続され、これらのゲート配線を通してゲート信号を出力することにより、第1および第2インバータユニットの半導体素子回路のスイッチングを制御する。ゲート配線51a、51bの一端は、制御ユニット32に接続され、他端は、第1および第2インバータユニット30a、30bにそれぞれ接続されている。
The
制御ユニット32は、筐体20内で第1あるいは第2インバータユニット30a、30bと並んで配置され、前述した第1および第2主回路入力配線P、Nは、筐体20の中心cに対して制御ユニット32と対角位置にある機器室領域内に主に配置されている。
The
以上のように構成された第1の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置10によれば、装置内で多くの重量比率を占める第1および第2インバータユニット30a、30bが制御装置10の中心C、ここでは、筐体20の中心Cに対して対角位置に配置されるため、制御装置の重心位置を装置中央付近とすることができる。これにより、偏重心の装置と比較すると、制御装置10の筐体20の強度を必要以上に強化する必要がなくなり、軽量化が実現できる。
According to the
また、第1および第2インバータユニット30a、30bの冷却器38a、38bは、筐体20の対向する一対の側壁20c、20d側に設けられ、放熱フィン42は、これら異なる側壁20c、20dから外方に突出している。このように、筐体20の側面に冷却器の放熱フィンを突出させ、走行風を取り込むことによって半導体素子36を冷却する方式において、冷却器38a、38bを鉄道車両40の走行方向に重なることなく、対向する異なる2つの側壁20c、20d側に設けることにより、従来の技術に対して風上の熱の煽りを風下が受ける、といったことが起きない。そのため、冷却器38a、38bの冷却性能を最適化することが可能となる。その結果、冷却器38a、38bおよび放熱フィン42の小型化や、アルミブロックを用いた軽量化設計が可能となる。以上により、制御装置10全体の小型、軽量化が実現できる。
The
第1および第2インバータユニット30a、30bよりそれぞれ出力される三相交流電動機駆動用の第1および第2主回路出力配線u、v、wと艤装配線との接続部位(第1接続ターミナル、第2接続ターミナル)は、筐体20の側壁において、第1および第2インバータユニット30a、30bに最も近い側壁20e、20fの中央部にそれぞれ配置されている。これにより、第1および第2インバータユニット30a、30bの第1および第2主回路出力配線u、v、wの長さを極力短縮することが可能となり、装置内配線の短縮による軽量化が可能となる。
Connection parts (first connection terminal, first connection terminal) between the first and second main circuit output wirings u, v, w for driving the three-phase AC motors output from the first and
また、第1および第2主回路入力配線P、Nは、第1および第2主回路出力配線u、v、wと筐体20内で交差しないような位置に引き回され、装置内に接続されている。これにより、配線経路が最適化され、軽量化と共に、省スペース化による小型化が可能となる。更に、絶縁処理の簡略化を図ることができるとともに、損失を発生する主回路入力配線の短縮によって発生損失も低減させることが可能となる。
Also, the first and second main circuit input wirings P and N are routed to positions that do not intersect the first and second main circuit output wirings u, v, and w in the
第1および第2インバータユニット30a、30bの半導体素子36のスイッチングを制御するためのゲートアンプを駆動するゲート配線51a、51bを有する制御ユニット32は、筐体20内で第1あるいは第2インバータユニット30a、30bと並んで配置され、第1および第2主回路入力配線P、Nは、筐体20の中心Cに対して制御ユニット32と対角位置にある機器室領域内に主に配置されている。制御ユニット32は、筐体20の側壁20d側からアクセスしやすい位置に配置された上で、第1および第2インバータユニット30a、30b間にそれぞれ接続されるゲート配線51a、51bを最短かつ同配線長にて接続することが可能となる。
The
これにより、主回路入力配線が設けられた機器室と制御ユニット32を含む制御回路機器室が分離され、かつ制御ユニットから第1および第2インバータユニット30a、30bへ接続されるゲート配線51a、51bを短縮することによってノイズ低減を図ることができる。これにより、ノイズ対策用コアの取り付が不要となり、用品削減による装置の小型、軽量化が可能となる。また、制御ユニット32と各インバータユニット30a、30b間の距離も同等にすることが可能となるため、ゲート配線51a、51bへのノイズの偏りも抑制することができる。
As a result, the equipment room provided with the main circuit input wiring and the control circuit equipment room including the
次に、他の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置について説明する。
なお、以下に述べる他の実施形態において、前述した第1の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に詳細に説明する。
Next, a control apparatus for a railway vehicle according to another embodiment will be described.
In other embodiments described below, the same reference numerals are given to the same portions as those in the first embodiment described above, and the detailed description thereof will be omitted, and different portions will be mainly described.
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る制御装置10を上から見た平面図である。第2の実施形態によれば、制御装置10は、第1インバータユニット30aに接続された3本の第1主回路出力配線u、v、w、および2本の第1主回路入力配線P、Nと、第2インバータユニット30bに接続された3本の第2主回路出力配線u、v、wおよび2本の第2主回路入力配線P、Nと、を備えている。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a plan view of the
第1主回路出力配線u、v、wの一端は、第1インバータユニット30aに接続され、他端は、第1インバータユニット30aに最も近い側壁20fに設けられた第1接続ターミナル(接続コネクタ)50aに接続されている。第1主回路出力配線u、v、wは、第1接続ターミナル50aの位置で、鉄道車両40側から延びる艤装配線にそれぞれ接続される。
One end of the first main circuit output wiring u, v, w is connected to the
第2主回路出力配線u、v、wの一端は、第2インバータユニット30bに接続され、他端は、第2インバータユニット30bに最も近い側壁20eに設けられた第2接続ターミナル(接続コネクタ)50bに接続されている。第2主回路出力配線u、v、wは、第2接続ターミナル50bの位置で、鉄道車両40側から延びる艤装配線にそれぞれ接続される。
第1および第2主回路出力配線u、v、wは、筐体20の天井壁20aの内面側に配置され、この天井壁に沿って引き回されている。
One end of the second main circuit output wiring u, v, w is connected to the
The first and second main circuit output wirings u, v, w are arranged on the inner surface side of the
第1主回路入力配線P、Nの一端は、第1インバータユニット30aに接続され、他端は、走行方向Aに沿った筐体20の側壁20dに設けられた第3接続ターミナル(接続コネクタ)50cに接続されている。第2主回路入力配線P、Nの一端は、第2インバータユニット30bに接続され、他端は、第3接続ターミナル50cに接続されている。これら第1および第2主回路入力配線P、Nは、筐体20の天井壁20aの内面側に配置され、前記第1および第2主回路出力配線u、v、wと筐体20内で交差しない位置に引き回されている。第1および第2主回路入力配線P、Nは、第3接続ターミナル50cの位置で、鉄道車両40側から延びる艤装配線にそれぞれ接続される。
One end of the first main circuit input wirings P and N is connected to the
制御装置10の他の構成は、前述した第1の実施形態と同一である。そして、このように構成された第2の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Other configurations of the
(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置を上方から見た平面図、図6は、制御装置の配線パネルを示す平面図、図7は、配線パネルの取付け工程を示す制御装置の側面図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a plan view of a railway vehicle control device according to the third embodiment as viewed from above, FIG. 6 is a plan view showing a wiring panel of the control device, and FIG. 7 shows a wiring panel mounting process. It is a side view of a control apparatus.
図5に示すように、第3の実施形態によれば、制御装置10の筐体20は、四畳半タイプの大きさに形成され、筐体内の機器室は、第1のインバータユニット30aが配置される第1機器室24a、第2のインバータユニット30bが配置される第2機器室24b、側壁20c側にて第1インバータユニット30aに隣接し高圧回路ユニット34が配置される第3機器室(2つ以上の機器室でも良い。)24c、側壁20d側にて第2インバータユニット30bと隣接し制御ユニット32が配置される第4機器室(2つ以上の機器室でも良い。)24dを有し、これに加えて、第1機器室と第4機器室の間に第5機器室24eと、第2機器室と第3機器室の間に第6機器室24fを有している。
As shown in FIG. 5, according to the third embodiment, the
第5、第6の機器室24e、24fに隣接する側壁20e、20fの中央部に、それぞれ第1および第2接続ターミナル50a、50bが設けられている。そして、第1および第2インバータユニット30a、30bから出力される三相交流電動機駆動用の主回路出力配線u、v、wは、第1および第2接続ターミナル50a、50bに接続されている。
First and
また、第3の実施形態によれば、図5ないし図7に示すように、制御装置10は、天井壁20aに取り付けられた第1配線パネル52aおよび第2配線パネル52bを備えている。第1配線パネル52aは、矩形状に形成されている。この第1配線パネル上に、第1主回路出力配線u、v、wの一部、および第1主回路入力配線P、Nの一部が予め配置され、各配線の両端部には、それぞれ接続導体54が取り付けられている。同様に、第2配線パネル52bは、矩形状に形成されている。この第2配線パネル上に、第2主回路出力配線u、v、wの一部、および第2主回路入力配線P、Nの一部が予め配置され、各配線の両端部には、それぞれ接続導体54が取り付けられている。
According to the third embodiment, as shown in FIGS. 5 to 7, the
第1配線パネル52aおよび第2配線パネル52bは、第5機器室24eおよび第6機器室24f内で、筐体20の天井壁20aに取り付けられている。そして、第1および第2配線パネル52a、52bに対して、第1および第2インバータユニット30a、30bが、配線により接続され、更に、配線により、第1および第2接続ターミナル50a、50bが接続されている。
The
第1配線パネル52a、52bは、天井壁20aの内面に取り付けられている。また、図7に示すように、第1配線パネル52a、52bは、天井壁20aに形成された開口内に、天井壁の上方から取り付け可能に支持されていてもよい。第1配線パネル52a、52bは、天井壁20aの一部をそれぞれ構成する。
制御装置10の他の構成は、前述した第1の実施形態と同一である。
The
Other configurations of the
上記のように構成された第3の実施形態によれば、第1および第2配線パネル52a、52bに主回路入力配線および出力配線を予め接続しておき、これらの第1および第2配線パネル52a、52bを筐体20内に組み込むことにより、筐体20の底壁側より潜り込んでの組立作業を低減することが可能となり、組立て作業性が改善される。また、主回路出力配線および入力配線が交差しない最適化配線構成とすることにより、主回路出力配線および主回路入力配線を第5機器室および第6機器室の天井付近に集中させることが可能であり、主回路配線を極力短縮することができ、配線の重量低減を図ることが可能となる。
According to the third embodiment configured as described above, main circuit input wiring and output wiring are connected in advance to the first and
また、第1および第2配線パネル52a、52bを制御装置10の上方より取付け可能な構造とすることにより、主な主回路配線を筐体20の底壁20b側からのアクセス無しで取付け可能となり、さらに作業性が改善される。更に、第1および第2配線パネル52a、52bにより筐体20の天井壁20aの一部を構成することにより、天井力バーの取付が不要となり、さらに作業性が改善される。
以上のことから、主回路配線の最適化による装置の小型、軽量化を図ることができるとともに、組立作業性が向上した制御装置10が得られる。
Further, by adopting a structure in which the first and
From the above, it is possible to obtain the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、上述した種々の実施形態を互いに組合わせて用いてもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]鉄道車両の床下に設置される箱状の筐体と、それぞれ電動機を駆動する電力変換用の半導体素子回路と半導体素子を冷却する冷却器とを有する第1インバータユニットおよび第2インバータユニットと、を備え、前記第1および第2インバータユニットは、前記筐体内で筐体の中心位置に対して対角位置に配置され、前記第1および第2インバータユニットの冷却器は、前記筐体外側に突出するように設けられている鉄道車両用の制御装置。
[2]前記第1インバータユニットに接続された複数の第1主回路出力配線および複数の第1主回路入力配線と、前記第2インバータユニットに接続された複数の第2主回路出力配線および複数の第2主回路出力配線と、を備え、前記第1および第2主回路出力配線と艤装配線との接続部位は、前記筐体の第1および第2インバータユニットに直近の側壁に配置され、前記第1および第2主回路入力配線は、前記筐体内で前記第1および第2主回路出力配線と交差しない位置に配置されている[1]に記載の鉄道車両用の制御装置。
[3]前記第1および第2インバータユニットの半導体素子回路のスイッチングを制御する制御ユニットと、前記制御ユニットを前記第1および第2インバータユニットに接続するゲート配線と、を備え、前記制御ユニットは、前記筐体内で前記第1あるいは第2インバータユニットと並んで配置され、前記第1および第2主回路入力配線は、前記筐体の中心に対して前記制御ユニットと対角位置にある収容室内に主に配置されている[2]に記載の鉄道車両用の制御装置。
[4]前記筐体は、鉄道車両の床に対向する天井壁を有し、前記第1主回路入力配線および第1主回路出力配線の一部が形成された第1配線パネルと、前記第2主回路入力配線および第2主回路出力配線の一部が形成された第2配線パネルと、を備え、前記第1配線パネルおよび第2配線パネルは、前記筐体の天井壁に取り付けられている[2]又は[3]に記載の鉄道車両用の制御装置。
[5]前記第1配線パネルおよび第2配線パネルは、前記筐体の天井壁の一部をそれぞれ構成し、前記筐体の天井側から取り付け可能に支持されている[4]に記載の鉄道車両用の制御装置。
[6]前記筐体は、前記鉄道車両の走行方向に延びる一対の側壁を有し、前記第1インバータユニットの冷却器は、前記一方の側壁から外部に延出する複数の放熱フィンを有し、前記第2インバータユニットの冷却器は、他方の側壁から外部に露出する複数の放熱フィンを有している[1]ないし[5]のいずれか1に記載の鉄道車両用の制御装置。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. The embodiments may be used in combination with each other. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1] A first inverter unit and a second inverter unit each having a box-shaped casing installed under the floor of a railway vehicle, a semiconductor element circuit for power conversion that drives an electric motor, and a cooler that cools the semiconductor element. And the first and second inverter units are arranged diagonally with respect to the center position of the casing in the casing, and the coolers of the first and second inverter units are arranged in the casing. A control device for a railway vehicle provided so as to protrude outward.
[2] A plurality of first main circuit output wires and a plurality of first main circuit input wires connected to the first inverter unit, and a plurality of second main circuit output wires and a plurality of wires connected to the second inverter unit. A second main circuit output wiring, and a connecting portion between the first and second main circuit output wiring and the equipment wiring is disposed on a side wall of the housing closest to the first and second inverter units, The control device for a railway vehicle according to [1], wherein the first and second main circuit input wirings are arranged in the housing so as not to intersect with the first and second main circuit output wirings.
[3] A control unit that controls switching of the semiconductor element circuits of the first and second inverter units, and a gate wiring that connects the control unit to the first and second inverter units. The accommodation chamber is arranged in the housing side by side with the first or second inverter unit, and the first and second main circuit input wirings are diagonally located with respect to the control unit with respect to the center of the housing. The control apparatus for a railway vehicle according to [2], which is mainly arranged in
[4] The casing includes a first wiring panel having a ceiling wall facing a floor of the railway vehicle, and a part of the first main circuit input wiring and the first main circuit output wiring are formed; 2 main circuit input wiring and a second wiring panel formed with a part of the second main circuit output wiring, and the first wiring panel and the second wiring panel are attached to the ceiling wall of the casing The control device for a railway vehicle according to [2] or [3].
[5] The railway according to [4], wherein the first wiring panel and the second wiring panel constitute a part of a ceiling wall of the casing, and are supported so as to be attachable from the ceiling side of the casing. A control device for a vehicle.
[6] The housing has a pair of side walls extending in the traveling direction of the railcar, and the cooler of the first inverter unit has a plurality of heat radiating fins extending outward from the one side wall. The control device for a railway vehicle according to any one of [1] to [5], wherein the cooler of the second inverter unit has a plurality of heat radiation fins exposed to the outside from the other side wall.
10…制御装置、20…筐体、20a…天井壁、20b…底壁、
20c、20d、20e、20f…側壁、30a…第1インバータユニット、
30b…第2インバータユニット、32…制御ユニット、34…高圧回路ユニット、
38a、38b…冷却器、40…放熱ブロック、42…放熱フィン、
52a…第1配線パネル、52b…第2配線パネル、54…接続導体
DESCRIPTION OF
20c, 20d, 20e, 20f ... sidewall, 30a ... first inverter unit,
30b ... second inverter unit, 32 ... control unit, 34 ... high voltage circuit unit,
38a, 38b ... cooler, 40 ... heat dissipation block, 42 ... heat dissipation fin,
52a ... 1st wiring panel, 52b ... 2nd wiring panel, 54 ... Connection conductor
Claims (6)
それぞれ電動機を駆動する電力変換用の半導体素子回路と半導体素子を冷却する冷却器とを有する第1インバータユニットおよび第2インバータユニットと、を備え、
前記第1および第2インバータユニットは、前記筐体内で筐体の中心位置に対して対角位置に配置され、前記第1および第2インバータユニットの冷却器は、前記筐体外側に突出するように設けられ、
前記第1インバータユニットに接続された複数の第1主回路出力配線および複数の第1主回路入力配線と、前記第2インバータユニットに接続された複数の第2主回路出力配線および複数の第2主回路入力配線と、を備え、
前記第1および第2主回路出力配線と艤装配線との接続部位は、前記筐体の第1および第2インバータユニットに直近の側壁に配置され、前記第1および第2主回路入力配線は、前記筐体内で前記第1および第2主回路出力配線と交差しない位置に配置されているとともに、
前記第1および第2インバータユニットの半導体素子回路のスイッチングを制御する制御ユニットと、前記制御ユニットを前記第1および第2インバータユニットに接続するゲート配線と、を備え、
前記制御ユニットは、前記筐体内で前記第1あるいは第2インバータユニットと並んで配置され、前記第1および第2主回路入力配線は、前記筐体の中心に対して前記制御ユニットと対角位置にある収容室内に主に配置されている鉄道車両用の制御装置。 A box-shaped housing that is installed under the floor of the railway vehicle and has a ceiling wall and a bottom wall, a pair of side walls extending in the traveling direction of the railway vehicle, and a pair of side walls extending in a direction orthogonal to the traveling direction;
A first inverter unit and a second inverter unit each having a semiconductor element circuit for power conversion for driving an electric motor and a cooler for cooling the semiconductor element;
The first and second inverter units are arranged diagonally with respect to the center position of the casing in the casing, and the coolers of the first and second inverter units protrude outside the casing. provided,
A plurality of first main circuit output wirings and a plurality of first main circuit input wirings connected to the first inverter unit; a plurality of second main circuit output wirings connected to the second inverter unit; Main circuit input wiring, and
The connection portion between the first and second main circuit output wiring and the outfitting wiring is disposed on the side wall closest to the first and second inverter units of the housing, and the first and second main circuit input wiring are In the casing is disposed at a position that does not intersect the first and second main circuit output wiring,
A control unit that controls switching of the semiconductor element circuit of the first and second inverter units; and a gate wiring that connects the control unit to the first and second inverter units,
The control unit is arranged alongside the first or second inverter unit in the casing, and the first and second main circuit input wirings are diagonally positioned with respect to the center of the casing. A control device for a railway vehicle that is mainly disposed in a storage room .
それぞれ電動機を駆動する電力変換用の半導体素子回路と半導体素子を冷却する冷却器とを有する第1インバータユニットおよび第2インバータユニットと、を備え、
前記第1および第2インバータユニットは、前記筐体内で筐体の中心位置に対して対角位置に配置され、前記第1および第2インバータユニットの冷却器は、前記筐体外側に突出するように設けられ、
前記第1インバータユニットに接続された複数の第1主回路出力配線および複数の第1主回路入力配線と、前記第2インバータユニットに接続された複数の第2主回路出力配線および複数の第2主回路入力配線と、を備え、
前記第1および第2主回路出力配線と艤装配線との接続部位は、前記筐体の第1および第2インバータユニットに直近の側壁に配置され、前記第1および第2主回路入力配線は、前記筐体内で前記第1および第2主回路出力配線と交差しない位置に配置されているとともに、
前記第1および第2インバータユニットの半導体素子回路のスイッチングを制御する制御ユニットと、前記制御ユニットを前記第1および第2インバータユニットに接続するゲート配線と、を備え、
前記制御ユニットは、前記筐体内で前記第1あるいは第2インバータユニットと並んで配置され、前記第1および第2主回路入力配線と艤装配線との接続部位は、前記走行方向に沿った前記筐体の側壁に配置されている鉄道車両用の制御装置。 A box-shaped housing that is installed under the floor of the railway vehicle and has a ceiling wall and a bottom wall, a pair of side walls extending in the traveling direction of the railway vehicle, and a pair of side walls extending in a direction orthogonal to the traveling direction;
A first inverter unit and a second inverter unit each having a semiconductor element circuit for power conversion for driving an electric motor and a cooler for cooling the semiconductor element;
The first and second inverter units are arranged diagonally with respect to the center position of the casing in the casing, and the coolers of the first and second inverter units protrude outside the casing. Provided in
A plurality of first main circuit output wirings and a plurality of first main circuit input wirings connected to the first inverter unit; a plurality of second main circuit output wirings connected to the second inverter unit; Main circuit input wiring, and
The connection portion between the first and second main circuit output wiring and the outfitting wiring is disposed on the side wall closest to the first and second inverter units of the housing, and the first and second main circuit input wiring are In the casing is disposed at a position that does not intersect the first and second main circuit output wiring,
A control unit that controls switching of the semiconductor element circuit of the first and second inverter units; and a gate wiring that connects the control unit to the first and second inverter units,
The control unit is arranged alongside the first or second inverter unit in the housing, and a connection site between the first and second main circuit input wirings and the equipment wiring is the housing along the traveling direction. A control device for a railway vehicle arranged on the side wall of the body .
それぞれ電動機を駆動する電力変換用の半導体素子回路と半導体素子を冷却する冷却器とを有する第1インバータユニットおよび第2インバータユニットと、を備え、
前記第1および第2インバータユニットは、前記筐体内で筐体の中心位置に対して対角位置に配置され、前記第1および第2インバータユニットの冷却器は、前記筐体外側に突出するように設けられ、
前記第1および第2インバータユニットの半導体素子回路のスイッチングを制御する制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、前記筐体内で前記第1あるいは第2インバータユニットと並んで配置され、前記筐体の中心に対して前記制御ユニットと対角位置に高圧回路ユニットが配置されている鉄道車両用の制御装置。 A box-shaped housing that is installed under the floor of the railway vehicle and has a ceiling wall and a bottom wall, a pair of side walls extending in the traveling direction of the railway vehicle, and a pair of side walls extending in a direction orthogonal to the traveling direction;
A first inverter unit and a second inverter unit each having a semiconductor element circuit for power conversion for driving an electric motor and a cooler for cooling the semiconductor element;
The first and second inverter units are arranged diagonally with respect to the center position of the casing in the casing, and the coolers of the first and second inverter units protrude outside the casing. Provided in
A control unit for controlling switching of the semiconductor element circuit of the first and second inverter units;
For the railway vehicle, the control unit is disposed alongside the first or second inverter unit in the housing, and a high-voltage circuit unit is disposed diagonally to the control unit with respect to the center of the housing . Control device.
前記第1主回路入力配線および第1主回路出力配線の一部が形成された第1配線パネルと、前記第2主回路入力配線および第2主回路出力配線の一部が形成された第2配線パネルと、を備え、
前記第1配線パネルおよび第2配線パネルは、前記筐体の天井壁に取り付けられている請求項1〜3のいずれか1に記載の鉄道車両用の制御装置。 The housing has a ceiling wall facing the floor of the railway vehicle,
A first wiring panel in which a part of the first main circuit input wiring and the first main circuit output wiring is formed, and a second in which a part of the second main circuit input wiring and the second main circuit output wiring are formed. A wiring panel, and
The control device for a railway vehicle according to claim 1, wherein the first wiring panel and the second wiring panel are attached to a ceiling wall of the housing.
前記第1インバータユニットの冷却器は、前記一対の側壁のうちの一方の側壁から外部に延出する複数の放熱フィンを有し、
前記第2インバータユニットの冷却器は、他方の側壁から外部に露出する複数の放熱フィンを有している請求項1ないし5のいずれか1項に記載の鉄道車両用の制御装置。 The housing has a pair of side walls extending in the traveling direction of the rail vehicle,
The cooler of the first inverter unit has a plurality of heat radiating fins extending outward from one side wall of the pair of side walls,
The railcar control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the cooler of the second inverter unit has a plurality of heat radiation fins exposed to the outside from the other side wall.
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