JP6354212B2 - 電気推進装置の給電回路の保護方式 - Google Patents

Description

この発明は、電気自動車や電気推進船舶などの電池を電源とする電気推進装置における給電回路を短絡電流等の過電流から保護するための保護方式に関する。

電池を電源とする電気推進装置における給電回路の保護装置としては、特許文献１に示すものが知られており、その構成を図１１に示す。

図１１の電気推進装置の給電回路は、電池Ｂｐから推進電動機Ｍへの給電路および発電機Ｇから電池への充電路となる主給電回路ＭＬと、電池Ｂｐまたは発電機Ｇから電気推進装置に必要な多数の補機装置Ｓに給電するための補機給電回路ＡＬで構成される。

主給電回路ＭＬには、保護装置として、主給電回路開閉器ＤＳＭ、ヒューズ等の限流遮断を行う主給電回路過電流保護装置ＵＦＭ、配線用遮断器ＣＢＭが、発電機Ｇからの給電回路には、配線用遮断器ＣＢＧとヒューズ等の限流遮断の可能な過電流保護装置ＵＦＧが設けられている。

また、各種の複数の補機装置Ｓ１〜Ｓｎへ安定して電力を供給することは、電気推進装置の安全運行には不可欠な重要要素である。このために、補機給電回路ＡＬには、共通の補機給電回路開閉器ＤＳＡと、ヒューズ等の限流遮断の可能な上流側過電流保護装置ＵＦＡが設けられている。そしてこの補機給電回路ＡＬから分岐して複数の個別の補機装置Ｓ１〜Ｓｎに給電を行う個別補機給電回路ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎにはそれぞれ配線用遮断器ＣＢＳ１〜ＣＢＳｎが設けられている。これらの保護装置は、短絡事故等が発生して回路電流が過大となったとき、これらの電流を遮断して回路および推進電動機Ｍ、補機装置Ｓ等の負荷装置を過大電流から保護する。

このような給電回路の電池で構成された電源Ｂｐから個別補機給電回路の末端（Ｐｉ点）までの電路には、図１１に示す等価回路のように、電路インダクタンスＬＢｐ、Ｌ１、ＬＳｉおよび電路抵抗ＲＢｐ、Ｒ１、ＲＳｉが分布する。電路インダクタンスＬＢｐ、Ｌ１、ＬＳｉの総和を給電路全体の総電路インダクタンスＬΣｐ０とよび、電路抵抗ＲＢｐ、Ｒ１、ＲＳｉの総和を総電路抵抗ＲΣｐ０とよぶ。

従来の給電回路では、電池電源Ｂｐが内部インダクタンスＬＢｐおよび内部抵抗ＲＢｐの大きい特性を有する鉛電池で構成されるため、個別補機給電回路の末端までの総電路インダクタンスＬΣｐ０および総電路抵抗ＲΣｐ０は大きくなる。この結果、補機装置Ｓｉの接続された補機給電回路の末端で短絡事故が生じた場合、短絡電流は比較的小さく抑えられ、総回路時定数ＴΣｐ０(＝ＬΣｐ０÷ＲΣｐ０)も比較的大きいので短絡電流の上昇率が小さく抑えられる。

ここでは、個別補機給電回路ＡＬｉの配線用遮断器ＣＢＳｉの遮断電流設定値Ｉｓを３００Ａに設定し、補機給電回路ＡＬの上流側過電流保護装置ＵＦＡの遮断電流設定値ＩＡｓを３０００Ａにしている。このような補機給電回路ＡＬにおいて、末端のＰｉ点で短絡事故が発生すると、短絡電流は図８に特性線Ａで示すように比較的ゆっくり上昇する。個別補機給電回路Ｓｉの配線用遮断器ＣＢＳｉは、この短絡電流が遮断電流設定値Ｉｓ（＝３００Ａ）に達するＡ０点でこれを検出し、遮断動作を開始し、機械的な動作遅れ時間（１３ｍｓ）後のＡ１点で開閉接点を開極して事故電流を限流（遮断）し、電流が完全に零となるＡ２点で遮断を完了する。

このとき、配線用遮断器ＣＢＳｉの遮断開始点Ａ１の電流（１８００Ａ）は、補機給電回路ＡＬの上流側過電流保護装置ＵＦＡの遮断電流設定値ＡＵ（３０００Ａ）には達していないから、この上流側過電流保護装置ＵＦＡは動作しない。すなわち、上流側の保護装置と、下流側保護装置の保護協調が確保されているから、給電回路ＡＬの下流側に短絡事故が生じたときは、短絡事故の生じている個別補機給電回路の配線用遮断器ＣＢＳｉのみが短絡事故電流の遮断動作をし、上流側保護装置ＵＦＡは遮断動作をしないので、健全な残りの個別補機給電回路への給電は、停止することなく継続することができる。

しかし、近年、船舶など、電池を電源とする電気推進装置では、推進容量の増大に伴い、従来の鉛電池に代わって、リチウムイオン電池が採用させるようになってきた。

リチウムイオン電池を用いた電源は、性能が高く、大容量とすることができるが、電池の内部抵抗および電路インダクタンスが極めて小さいことから、短絡事故が発生したとき、短絡電流を制限することができず、これが膨大となる。このため、リチウムイオン電池を電源とする給電回路においては、短絡事故が生じると、従来から用いられている過電流保護装置、例えば配線用遮断器、ヒューズ等では、遮断能力が不足し、事故電流を安全、確実に遮断することができないという問題が発生することが懸念される。

また、短絡事故電流は、膨大となるだけでなく、電流の上昇速度も速いことから、補機給電回路の末端で短絡事故が発生したとき、下流側の保護装置、すなわち個別補機給電回路に挿入された配線用遮断器ＣＢＳｉの遮断動作が完了する前に、上流側の共通の補機給電回路に挿入された過電流保護装置ＵＦＡが動作して、補機給電回路全体の給電が遮断されて全部の補機装置の運転を不能にし、電気推進装置の安全運転に重大な支障を与えることになる。

特開２００５‐０８６８９１号公報

このように従来の電気推進装置におけるリチウムイオン電池で構成された電源から給電が行われる給電回路では、短絡電流の上昇が速いため、個別補機給電回路の上流に設けた上流側過電流保護装置と各個別補機給電回路に設けた配線用遮断器等の下流側過電流保護装置との保護協調がとれず、補機給電回路の末端で短絡事故が発生したときに下流側過電流保護装置が遮断動作する前に、上流側保護装置が遮断動作して補機給電回路全体の給電が停止される問題がある。

この発明は、このような問題を解決するため、電気推進装置における補機給電回路の上流側過電流保護装置と下流側過電流保護装置の保護協調がとれるようにして、短絡事故が補機給電回路の末端で発生したときに、短絡事故の発生した個別補機給電回路のみを遮断し、上流側過電流保護装置は動作させないようにして補機給電回路全体が給電停止になることを回避することのできる給電回路の保護方式を提供することを課題とする。

この発明は、前記の課題を解決するため、リチウムイオン電池で構成された電源のように内部抵抗および電路インダクタンスの小さい、電池で構成された電源から推進電動機に給電を行う主給電回路と、前記電源から複数の補機装置へ給電を行うために補機装置ごとに分岐された個別補機給電回路を有する補機給電回路とを備えた電気推進装置の給電回路において、前記補機給電回路の個別補機給電回路の上流側の源流路に、前記補機給電回路を過電流から保護する上流側過電流保護装置を、また、下流側の各個別補機給電回路に、個別補機給電回路を過電流から保護する下流側過電流保護装置を設け、前記個別補機給電回路の下流側過電流保護装置にそれぞれ高速限流装置を直列に接続し、前記個別補機給電回路で短絡事故が発生したとき、短絡電流を、前記高速限流装置により前記上流側過電流保護装置の遮断電流設定値以下の電流に限流して前記上流側過電流保護装置より早く当該短絡事故の発生している個別補機給電回路の下流側過電流保護装置により遮断し、事故回路の切り離しを行うことを特徴とするものである。

この発明において、前記高速限流装置は、限流抵抗と、通常電流では閉路し、過電流になると高速で開路する高速スイッチ手段とを並列接続して構成することができる。高速スイッチ手段としては、高速ヒューズまたは半導体スイッチ装置を用いることができる。

また、この発明においては、前記補機給電回路、または前記個別補機給電回路のそれぞれに直列に電流制限用リアクトルを挿入することもできる。

この発明によれば、電気推進装置の補機給電回路に上流側過電流保護装置を設け、個別補機給電回路に下流側過電流保護装置を設けるとともに、これに直列に高速限流装置を接続しているので、個別補機給電回路の末端で短絡事故が発生したとき、短絡電流を限流装置により上流側過電流保護装置の遮断設定電流値以下の電流に限流させて上流側過電流保護装置より早く下流側過電流保護装置により遮断を行うことにより、短絡事故を生じた個別補機給電回路のみを切離すことができるので、補機給電回路の上流側過電流保護装置が動作せず、補機給電回路の全停電が防止されることにより、電気推進装置の安全性、信頼性を向上することができる。

この発明の第１の実施例を示す電気推進装置の給電回路の構成図である。 この発明の第１の実施例の電気推進装置の個別補機給電回路の等価回路図である。 この発明の第２の実施例を示す電気推進装置の給電回路の構成図である。 この発明の第２の実施例の電気推進装置の個別補機給電回路の等価回路図である。 この発明の第２の実施例における限流装置の構成図である。 この発明の第３の実施例を示す電気推進装置の給電回路の構成図である。 この発明の第３の実施例の電気推進装置の個別補機給電回路の等価回路図である。 この発明の動作説明に用いる電流遮断特性図である。 この発明の第４の実施例を示す電気推進装置の給電回路の構成図である。 この発明の第４の実施例の電気推進装置の個別補機給電回路の等価回路図である。 従来の電気推進装置の給電回路の構成図である。 従来の電気推進装置の個別補機給電回路の等価回路図である。

この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。

図１に、この発明の第１の実施例の給電回路を示す。

この図１の実施例1の給電回路において、電源Ｂｒは、例えば、リチウムイオン電池で構成された電源のように、従来の鉛電池に比べて内部抵抗ＲＢｒが著しく小さく、また、電路インダクタンスＬＢｒも小さい特性を有する電池で構成された電源である。

この電源Ｂｒには、推進電動機Ｍへ給電する主給電回路ＭＬと、複数の補機装置Ｓ１〜Ｓｎに給電する個別補機給電回路ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎを有する補機給電回路ＡＬとが接続される。主給電回路ＭＬには、この回路を開閉する開閉器ＤＳＭ、過電流保護装置としての高速ヒューズＵＦＭ、配線用遮断器ＣＢＭが直列に挿入され、これらにより主給電回路ＭＬを過電流から保護する。主給電回路ＭＬには電源Ｂｒの電池を充電するために配線用遮断器ＣＢＧおよび高速ヒューズＵＦＧを介して発電機Ｇも接続される。

また、複数の補機装置Ｓ１〜Ｓｎに給電するための補機給電回路ＡＬには、補機開閉器ＤＳＡ、および上流側過電流保護装置としての高速ヒューズＵＦＡが直列に挿入される。この補機給電回路ＡＬから、分岐して設けられた複数の補機装置Ｓ１〜Ｓｎの個々に給電する個別補機給電回路ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎには、それぞれ配線用遮断器ＣＢＳ１〜ＣＢＳｎおよび限流装置ＣＬ１〜ＣＬｎを直列接続して構成した下流側過電流保護装置が挿入される。

限流装置ＣＬ１〜ＣＬｎは、限流抵抗ＲＥ１〜ＲＥｎにそれぞれ並列に高速ヒューズＦＥ１〜ＦＥｎを接続して構成されている。限流装置ＣＬ１〜ＣＬｎでは、個別補機給電回路ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎに通常の負荷電流が流れている状態では、高速ヒューズＦＥ１〜ＦＥｎが接続（閉路）状態にあるので、限流抵抗ＦＥ１〜ＦＥｎが高速ヒューズＦＥ１〜ＦＥｎによって短絡され、限流抵抗ＲＥ1〜ＲＥｎには負荷電流は流れない。このため、個別補機給電回路ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎに通常の電流が供給されているときには、限流抵抗による通電損失は発生しない。

この実施例１において、補機給電回路ＡＬの上流側過電流保護装置ＵＦＡと下流側回路遮断器ＣＢＳｉの遮断電流設定値ＩＡｓおよびＩｓは、ここでは、前記の従来装置と同様に、それぞれ３０００Ａおよび３００Ａに設定している。

個別補機給電回路ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎに短絡電流のような過大電流が流れると、限流装置ＣＬ１〜ＣＬｎの高速ヒューズＦＥ１〜ＦＥｎがおよそ２０００Ａで溶断するように設定されている。短絡電流により高速ヒューズＦＥ１〜ＦＥｎが溶断し、開路すると、短絡電流が限流抵抗ＲＥ１〜ＲＥｎに転流して限流され、上流側過電流保護装置としての高速ヒューズＵＦＡの遮断設定電流値以下で、しかも個別補機給電回路の配線用遮断器ＣＢＳｉの遮断可能な電流に抑制される。

例えば、図１の給電回路の個別補機給電回路ＡＬＳ１の末端となる補機装置Ｓ１の入力点Ｐ１で短絡事故が発生したとすると、この回路に短絡事故電流が流れるので、この回路ＡＬＳ１の限流装置ＣＬ１の高速ヒューズＵＦ１が真っ先に溶断し、開路するので、限流抵抗ＲＥ１に短絡電流が転流して限流され、この限流された短絡電流を配線用遮断器ＣＢ１が安全に遮断する。

図１の実施例１の給電回路における１つの個別補機給電回路ＡＬＳｉの等価回路を図２に示す。

図２にＲＢｒおよびＬＢｒで示される電源Ｂｒの内部抵抗および電路インダクタンスは、電源Ｂｒがリチウムイオン電池等の内部抵抗が小さく、電路インダクタンスの小さい電池で構成されているため、図１２に示す従来の鉛電池で構成された電源Ｂｐの内部抵抗ＲＢｐおよび電路インダクタンスＬＢｐより著しく小さくなる。上流側過電流保護装置ＵＦＡを含む補機給電回路ＡＬおよび配線用遮断器ＣＢＳｉを含む個別補機給電回路ＡＬＳｉにはそれぞれ、従来の給電回路と同等の電路抵抗ＲＡ、電路インダクタンスＬＡ、および電路抵抗ＲＳｉ、電路インダクタンスＬＳｉが含まれる。そして、個別補機給電回路ＡＬＳｉに設けられた限流装置ＣＬｉは、等価的には、図示するように常閉接点Ｆｅｉ、内部抵抗ＲＦｉおよび内部インダクタンスＬＦｉの直列回路からなる高速ヒューズＦＥｉと、内部抵抗Ｒｅｉを有する限流抵抗ＲＥｉとの並列回路で示される。

このため、この等価回路における電源Ｂｒから１つの個別補機給電回路ＡＬＳｉの出力端Ａｉまでの通常状態（限流装置の高速ヒューズが溶断してない状態）での総電路抵抗ＲΣａ１は、ＲΣａ１＝ＲＢｒ＋ＲＡ＋ＲＦｉとなり、また、総電路インダクタンスＬΣａ１は、ＬΣａ１＝ＬＲｒ＋ＬＡ＋ＬＦｉとなる。しかし、もともと電源Ｂｒの内部抵抗ＲＢｒ、電路インダクタンスＬＢｒが著しく小さいため、従来の給電回路におけるそれよりも著しく小さくなる。

また、個別補機給電回路ＡＬＳｉの限流装置ＣＬｉの内部抵抗ＲＦｉは、短絡事故によって高速ヒューズＦＥｉが溶断すると限流抵抗ＲＥｉの抵抗値Ｒｅｉとなるので、このときは、電源Ｂｒの内部抵抗ＲＢｒの小さい分を補うことができ、従来の給電回路の総電路抵抗ＲΣｐ０と同等またはそれより大きくすることができるが、総電路インダクタンスＬΣｐ１は、従来の給電回路の総電路インダクタンスＬΣｐ０より小さいままである。

この結果、個別補機給電回路ＡＬＳｉの末端のＰｉ点で短絡事故が発生したときは、図８に特性線Ｂで示すように、特性線Ａで示す従来の短絡電流よりも速い速度で上昇する短絡電流が流れる。個別補機給電回路ＡＬＳｉの配線用遮断器ＣＢＳｉは図８の特性線Ｂ上のＢ０点で短絡電流の遮断電流設定値Ｉｓ（＝３００Ａ）に達し、これを検出し遮断動作を開始するが、機械的な動作遅れのために直ちには、遮断動作は開始されない。

一方、限流装置ＣＬｉの高速ヒューズＦＥｉは、遮断電流設定値（２０００Ａ）を超えたＢ１点で遮断動作（溶断）を開始し、短絡電流を限流しながら遮断する。そして、Ｂ２点で完全に遮断動作(溶断)が完了し、短絡電流が限流抵抗ＲＥｉに転流すると、短絡電流は、この限流抵抗ＲＥｉの抵抗値Ｒｅｉで決まる電流（１５００Ａ）に限流される。Ｂ０点から配線用遮断器ＣＢＳｉ動作遅れ時間（１３ｍｓ）に相当する時間の経過したＢ３点で配線用遮断器ＣＢＳｉが開閉接点を開極して事故電流の遮断を開始してＢ４点で遮断を完了する。

このように実施例１においては、個別補機給電回路ＡＬＳｉの末端で短絡事故が生じた場合、限流装置ＣＬｉによって短絡電流が、上流側過電流保護装置としての高速ヒューズＵＦＡの遮断電流設定値（３０００Ａ）以下の、個別過電流保護装置としての配線用遮断器ＣＢＳｉの遮断可能な電流値（１５００Ａ）に限流されるので、高速ヒューズＵＦＡが遮断する前にこの配線用遮断器ＣＢｉにより短絡電流を安全、確実に遮断することができる。このため、個別補機給電回路の末端で短絡事故が生じたとしても、短絡事故の発生した個別補機給電回路だけを切り離すだけで、補機給電回路全体が給電停止されることがないので、残りの健全な個別補機給電回路は、停止することなく運転を継続することができる。

図３にこの発明の第２の実施例の給電回路を示す。

この実施例２の給電回路は、実施例１の給電回路における限流回路における限流抵抗ＲＥに並列接続した高速ヒューズＦＥを半導体スイッチＱに置き換えたものである。その他の構成は、実施例1と同じである。

図４に、図３の実施例２の1つの個別補機給電回路ＡＬＳｉの等価回路を示す。

図３に示す個別補機給電回路の末端のＰｉ点までの総電路インダクタンスＬΣｐ２は、ＬΣｐ２＝ＬＢ＋ＬＡ＋ＬＱｉ＋ＬＳｉ、総電路抵抗ＲΣｐ２はＲΣｐ２＝ＲＢｒ＋ＲＡ＋ＲＱｉ＋ＲＳｉとなる。半導体スイッチＱｉの内部インダクタンスＬＱｉが、実施例１における高速ヒューズＦＥｉの内部インダクタンスＬＦｉよりはるかに小さいため、この総電路インダクタンスＬΣｐ２は、実施例１の総電路インダクタンスＬΣｐ１よりもさらに小さくなる。

このため、この実施例２では総回路時定数ＴΣｐ２（ＴΣｐ２＝ＬΣｐ２÷ＲΣｐ２）が小さくなり、短絡電流が大きくなるとともに、短絡電流の上昇率が図８に特性線Ｃで示すように、実施例１の特性線Ｂよりもさらに大きくなる。この結果、給電回路末端Ｐｉ点で短絡事故が発生すると、特性線Ｃに従って短絡電流が速い速度で上昇する。配線用遮断器ＣＢＳｉはこの電流が遮断電流設定値Ｉｓに達するＣ０点で過電流を検出し、遮断動作を開始するが、配線用遮断器ＣＢｉの実際の遮断動作（接点開極）は遅れる。

一方、半導体スイッチＱｉと限流抵抗ＦＥｉを用いた限流装置ＣＬｉは、半導体スイッチＱｉを回路電流Ｉに応じて開閉制御するために、図５に示すようにスイッチング制御装置ＳＣを備える。

この半導体スイッチＱｉのスイッチング制御装置ＳＣは、電子回路で構成された制御部ＣＴＲ、個別補機給電回路ＡＬＳｉの電路電流を検出する電流検出器ＩＤｉ、半導体スイッチＱｉの遮断電流値を設定する電流設定器ＶＲｉを有する。制御部ＣＴＲは、電流検出器ＩＤｉで検出された電流Ｉと電流設定器ＶＲｉに設定された遮断電流設定値ＩＣｓとを比較してＩ＜ＩＣｓとなる通常の電流範囲では、半導体スイッチＱｉにオン信号を送り、半導体スイッチＱｉをオンにする。これにより、限流装置ＣＬｉの限流抵抗ＲＥｉは短絡され、これに負荷電流は流れない。

Ｉ＞ＩＣｓとなる過電流状態になると、制御部ＣＴＲから直ちに半導体スイッチＱｉにオフ信号を送り、半導体スイッチＱｉをほとんど時間遅れなしにオフにして、限流抵抗ＲＥｉの短絡を解放し、負荷電流Ｉを限流抵抗ＲＥｉに転流して、負荷電流の限流を行う。

次に、このように構成された実施例２における短絡事故時の遮断動作を、図８を参照して説明する。

実施例２では、前記の半導体スイッチＱｉの遮断電流設定値ＩＣｓは、６００Ａに設定されている。

限流装置ＣＬｉは、限流抵抗ＲＥｉを両端を開閉する高速スイッチング素子として内部インダクタンスの小さい半導体スイッチＱｉを用いているため、給電回路の個別補機給電回路ＡＬＳｉの端末のＰｉ点で短絡事故が発生すると、この個別補機給電回路ＡＬＳ１に流れる短絡電流は、図８に特性線Ｃで示すように特性線Ｂで示す実施例１における短絡電流より大きな電流上昇率で上昇する。この短絡電流が、図８のＣ０点で配線用遮断器ＣＢＳｉの遮断電流設定値（３００Ａ）に達すると、配線用遮断器ＣＢＳ１が遮断動作を開始する。さらに短絡電流が上昇してスイッチング制御装置ＳＣ（図５）の遮断電流設定値ＩＣｓ（＝６００Ａ）に達するＣ１点になると、スイッチング制御装置ＳＣがこれを検出し、この時点から僅かに遅れたＣ２点で限流装置ＣＬｉの半導体スイッチＱｉにオフ信号を与える。これにより、半導体スイッチＱｉは、Ｃ２点でオフ動作を開始してＣ３点でオフする。

半導体スイッチＱｉがオフすると短絡電流は限流抵抗ＲＥｉに転流して、限流抵抗ＲＥｉの抵抗値Ｒｅｉで決まる電流（ここでは約１５００Ａとしている）に限流される。配線用遮断器ＣＢＳｉは所定の時間遅れたＣ４点から過電流遮断動作によって接点を開極して限流された電流の遮断を始め、Ｃ５点で遮断を完了する。

このとき、半導体スイッチＱｉがオフを開始するＣ２点では、短絡電流が上流保護装置ＵＦＡの遮断電流設定値ＣＵ（３００Ａ）に達していないからこの上流保護装置ＵＦＡは動作しない。

すなわち、上流側保護装置ＵＦＡと下流側保護装置ＣＢＳｉの保護協調がとれているから、短絡電流は上流側保護装置ＵＦＡより早く、下流側保護装置ＣＢＳｉで遮断し、上流側保護装置ＵＦＡでは遮断しないので補機給電回路ＡＬの全体の給電停止は発生しない。

半導体スイッチＱｉは高速スイッチングが可能であるから、急峻に短絡電流が上昇しても、限流動作を短時間に行うことができるため、限流装置ＣＬｉが高速に限流動作を開始することによって補機給電回路ＡＬの上流側保護装置ＵＦＡと下流側保護装置ＣＢＳｉとの保護協調を確実にとることができる。この結果、補機給電回路ＡＬの全体の給電停止を防止でき、電気推進装置の安全性、信頼性の向上を図ることができる。

図６にこの発明の第３の実施例を示す。

この実施例３の給電回路は、前記の実施例２の給電回路の各個別補機給電回路ＡＬＳｉ（ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎ）にそれぞれ設けられた限流装置ＣＬｉ（ＣＬ１〜ＣＬｎ）の半導体スイッチＱｉ（Ｑ１〜Ｑｎ）の内部インダクタンスが小さいため、各個別補機給電回路ＡＬＳｉ（ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎ）にリアクトルＬｉ（Ｌ１〜Ｌｎ）を直列に接続してこれを補うようにしたものである。

これにより、図７に等価回路を示すように、各個別補機給電回路ＡＬＳｉの末端Ｐｉまでの総電路インダクタンスＬΣｐ３は、ＬΣｐ３＝ＬＢ＋ＬＡ＋Ｌｉ＋ＬＳｉとなり、実施例２の総電路インダクタンスＬΣｐ２に、追加したリアクトルＬｉのインダクタンスＬｉが加わり、これより大きくなる。リアクトルＬｉのインダクタンスＬｉを実施例１の限流装置の高速ヒューズＦＥｉの内部インダクタンスＬＦｉ相当の値にすると、総電路インダクタンスＬΣｐ３を実施例１における総電路インダクタンスＬΣｐ１相当の値とすることができる。

このようにすれば、個別補機給電回路ＡＬＳｉの末端Ｐｉで短絡事故が発生した場合、短絡電流の上昇速度を、図８の特性線Ｂで示す実施例１の短絡電流と同じ上昇速度に抑えることができる。

この実施例３の給電回路においては、短絡事故が発生し、特性線図８で示す短絡電流上のＢ０点で、個別補機給電回路ＡＬＳｉの配線用遮断器ＣＢＳｉが遮断電流設定値Ｉｓ(３００Ａ)を検出し、遮断動作を開始する。短絡電流がさらに上昇し、流限流装置ＣＬｉの遮断設定電流ＩＣｓ(６００Ａ)に達したＢ１´点で、スイッチング制御装置ＳＣ（図５）の制御部ＣＴＲがこれを検出して半導体スイッチＱｉにオフ信号を送り、これをオフにする。これにより、短絡電流がほぼＢ１´点で限流抵抗ＲＥｉに転流するので、ここから短絡電流は、特性線Ｂ´で示すようにさらにゆっくり上昇し、限流抵抗ＲＥｉの抵抗値Ｒｅｉで決まる電流値Ｉｒ(１５００Ａ)まで上昇し、実施例１と同様にＢ３点で、個別補機給電回路ＡＬＳｉの配線用遮断器ＣＢＳｉが開閉接点の開極し、短絡電流の遮断を行う。

このとき、短絡電流は、限流抵抗で決まる上流側保護装置ＵＦＡの動作電流以下の電流に限流されて個別補機給電回路ＡＬＳｉの配線用遮断器ＣＢＳｉにより遮断されるので、上流側の保護装置ＵＦＡは動作しない。このため、短絡事故の生じた際は、補機給電回路ＡＦ全体の給電が停止されることなく、短絡事故の発生した個別補機給電回路ＡＬＳｉのみを切り離し、その他の健全な個別補機給電回路はそのまま継続して運転することができる。

図９にこの発明の第４の実施例を示す。

この実施例４の給電回路は、前記の実施例１の給電回路の各個別補機給電回路ＡＬＳｉ（ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎ）にそれぞれ設けられた、各個別補機給電回路ＡＬＳｉ（ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎ）にリアクトルＬｉ（Ｌ１〜Ｌｎ）を直列に接続して、電路インダクタンスや限流装置のインダクタンスの不足を補うようにしたものである。

これにより、図１０に等価回路を示すように、各個別補機給電回路ＡＬＳｉの末端Ｐｉまでの総電路インダクタンスＬΣｐ４は、ＬΣｐ４＝ＬＢｒ＋ＬＡｒ＋ＬＦｉ＋ＬＳｉとなり、実施例１の総電路インダクタンスＬΣｐ１に、追加したリアクトルＬｉのインダクタンスＬｉが加わり、これより大きくなる。

したがって、実施例４の給電回路においては、限流装置ＣＬｉ（ＣＬ１〜ＣＬｎ）に使用された高速ヒューズＦＥｉ（ＦＥ１〜ＦＥｎ）の内部インダクタンスが小さかったり、電路インダクタンスＬＡが小さい場合でも、リアクトルＬｉを加えることにより総電路インダクタンスＬΣｐ４を実施例１における総電路インダクタンスＬΣｐ１と等しい値またはそれより大きい値にすることができる。

このようにすれば、個別補機給電回路ＡＬＳｉの末端Ｐｉで短絡事故が発生した場合、短絡電流の上昇速度を、少なくとも、図８の特性線Ｂで示す実施例１の短絡電流と同じ上昇速度に抑えることができる。

このため、実施例４の給電回路においては、短絡事故が発生した場合は、実施例１の回路と同様に、図８の特性線Ｂで示す短絡電流線上のＢ０点で、個別補機給電回路ＡＬＳｉの配線用遮断器ＣＢＳｉが遮断電流設定値Ｉｓ(３００Ａ)を検出し、遮断動作を開始する。短絡電流がさらに上昇し、遮断電流設定値（２０００Ａ）を超えたＢ１点で限流装置ＣＬｉの高速ヒューズＦＥｉが、遮断動作（溶断）を開始し、短絡電流を限流しながら遮断する。そして、Ｂ２点で完全に遮断動作(溶断)が完了し、短絡電流が限流抵抗ＲＥｉに転流すると、短絡電流は、この限流抵抗ＲＥｉの抵抗値Ｒｅｉで決まる電流（１５００Ａ）に限流される。Ｂ０点から配線用遮断器ＣＢＳｉ動作遅れ時間（１３ｍｓ）に相当する時間の経過したＢ３点で配線用遮断器ＣＢＳｉが開閉接点を開極して事故電流の遮断を開始してＢ４点で遮断を完了する。

このとき、短絡電流は、限流抵抗で決まる上流側保護装置ＵＦＡの動作電流以下の電流に限流されて個別補機給電回路ＡＬＳｉの配線用遮断器ＣＢＳｉにより遮断されるので、上流側の保護装置ＵＦＡは動作しない。このため、短絡事故の生じた際は、補機給電回路ＡＦ全体の給電が停止されることなく、短絡事故の発生した個別補機給電回路ＡＬＳｉのみを切り離し、その他の健全な個別補機給電回路はそのまま継続して運転することができる。

Ｂｒ：リチウムイオン電池を用いた電池電源
ＭＬ:主給電回路
ＤＳＭ：主給電回路開閉器
ＵＭＦ：主給電回路保護装置(高速ヒューズ)
ＣＢＭ：主回路配線用遮断器
Ｍ：推進電動機(主回路負荷)
ＡＬ：補機給電回路
ＤＳＡ：補機給電回路開閉器
ＵＦＡ：補機給電回路上流側保護装置(高速ヒューズ)
ＡＬＳｉ（ＡＬＳ１〜ＡＬＳｎ）:個別補機給電回路
ＣＢＳｉ（ＣＢＳ１〜ＣＢＳｎ）：個別補機給電回路配線用遮断器
ＣＬｉ（ＣＬ１〜ＣＬｎ）：限流装置
ＦＥｉ（ＦＥ１〜ＦＥｎ）：高速ヒューズ
ＲＥｉ（ＲＥ１〜ＲＥｎ）：限流抵抗
Ｓｉ（Ｓ１〜Ｓｎ）：補機装置

Claims (4)

1. リチウムイオン電池で構成された電源のように内部抵抗および電路インダクタンスの小さい、電池で構成された電源から推進電動機に給電を行う主給電回路と、前記電源から複数の補機装置へ給電を行うために補機装置ごとに分岐された個別補機給電回路を有する補機給電回路とを備えた電気推進装置の給電回路において、前記補機給電回路の個別補機給電回路の上流側の源流路に、前記補機給電回路を過電流から保護する上流側過電流保護装置を、また、下流側の各個別補機給電回路に、個別補機給電回路を過電流から保護する下流側過電流保護装置を設け、前記個別補機給電回路の下流側過電流保護装置にそれぞれ高速限流装置を直列に接続し、前記個別補機給電回路で短絡事故が発生したとき、短絡電流を、前記高速限流装置により前記上流側過電流保護装置の遮断電流設定値以下の電流に限流して前記上流側過電流保護装置より早く当該短絡事故の発生している個別補機給電回路の下流側過電流保護装置により遮断し、事故回路の切り離しを行うことを特徴とする電気推進装置の給電回路の保護方式。
2. 前記高速限流装置は、限流抵抗と、通常電流では閉路し、過電流になると高速で開路する高速スイッチ手段とを並列接続して構成した請求項１に記載の電気推進装置の給電回路の保護方式。
3. 前記高速スイッチ手段が高速ヒューズまたは半導体スイッチ装置である請求項２に記載の電気推進装置の給電回路の保護方式。
4. 前記補機給電回路、または前記個別補機給電回路のそれぞれに直列に電流制限用リアクトルを挿入した請求項１ないし３の何れか１項に記載の電気推進装置の給電回路の保護方式。

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