JP2000295706A - 昇圧チョッパによるバッテリ浮動充電システム - Google Patents

昇圧チョッパによるバッテリ浮動充電システム

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JP2000295706A
JP2000295706A JP11096187A JP9618799A JP2000295706A JP 2000295706 A JP2000295706 A JP 2000295706A JP 11096187 A JP11096187 A JP 11096187A JP 9618799 A JP9618799 A JP 9618799A JP 2000295706 A JP2000295706 A JP 2000295706A
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JP
Japan
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battery
power
voltage
chopper
switching element
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JP11096187A
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English (en)
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Yoshikazu Fujita
良和 藤田
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Nippon Yusoki Co Ltd
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Nippon Yusoki Co Ltd
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 昇圧チョッパによるバッテリ浮動充電システ
ムにおいて、負荷変動時における電圧降下による受電端
での電圧変動を解消して走行性能の安定化を図り、ま
た、発電制動でなく回生制動を可能とする。 【解決手段】 走行モータ回路1に架線電源及びバッテ
リBATから電源を供給可能とすることで、受電端での
電圧変動を防止し、走行性能の安定化を図る。また、昇
圧型バッテリ浮動充電装置2により、架線電源電圧を昇
圧してバッテリを充電できるようにする。また、走行モ
ータ回路1からバッテリに電力を回生可能とする。停電
時には、バッテリにより自力走行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遊園地の遊戯車両
のような架線給電電圧が比較的低い運行システムの走行
車両に適用して好適な昇圧チョッパによるバッテリ浮動
充電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、遊園地などの周遊走行システムな
どにおいては、法令によりその架線電圧は、DC60V
(ACならば40V)未満とされており、低電圧である
ため、走行路が上り勾配となったり、冷房装置を起動し
たりすると、その負荷電流により受電端では大きく電圧
降下が発生していた。また、制動時にその慣性エネルギ
を架線に回生できるようにするには、構成が大掛かりに
なることから、抵抗器にジュール熱として放出していた
(発電制動)。
【0003】図2に、従来の運行システムに用いられる
走行装置の構成を示す。同走行装置では、車両に搭載さ
れた走行モータ111は、走行時には架線から給電され
たチョッパ回路112により駆動され、制動時の発生エ
ネルギは、回路切換コンタクタ113の回路切換えによ
り、発電制動装置101における抵抗115で消費され
るようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の運行
システムでは、1)車両の負荷変動により受電端電圧変
動が大きいため、車両の走行までも不安定となってい
た。2)発電制動装置は大型化し、また熱として廃棄す
るため、エネルギの無駄使いとなり、しかも、車両の重
量で変動する発生エネルギに対応して的確に発電制動す
ることが容易でなく、従って、速度調整が難しかった。
また、回路切換コンタクタの信頼性にも劣っていた。
3)停電時に車両は自力走行できないため、牽引車で駅
舎まで牽引する必要があり、作業が煩わしいものとなっ
ていた。また、上記のような運行システムでは、重量が
嵩むバッテリを車両に塔載することは考えられておら
ず、当然、架線電源は比較的に低電圧であるため、架線
電源からバッテリを充電することも考えられていなかっ
た。
【0005】本発明は、上記問題を解消するものであ
り、架線電源電圧を昇圧して車両に搭載したバッテリを
充電することができると共に、架線電源とバッテリの両
者から走行モータに給電できるようにして、負荷変動時
における電圧降下による受電端での電圧変動を解消し、
もって走行性能の安定化を図った走行車両用の浮動充電
システムを提供することを目的とする。さらにまた、本
発明は、制動時にエネルギを発電制動で廃棄するのでは
なく、バッテリ電源に回生できるようにして省エネルギ
となり、また、停電時に車両を牽引車で牽引するのでは
なく自力走行を可能とする走行車両用の浮動充電システ
ムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、架線電源から給電される走行車両に搭載
される、昇圧チョッパによるバッテリ浮動充電システム
であって、架線電源及びバッテリから給電可能とされた
チョッパ式の走行モータ回路と、架線電源間に接続され
るチョークコイルとスイッチング素子の直列回路と、こ
のスイッチング素子に並列に接続されたダイオードと前
記バッテリの直列回路とから成る昇圧チョッパ型充電装
置とから構成され、前記昇圧チョッパ型充電装置は、ス
イッチング素子のオンにより架線電源がチョークコイル
を介して短絡され、この時のチョークコイルに蓄えられ
たエネルギがスイッチング素子のオフによりダイオード
を通じてバッテリを昇圧充電し、また、前記走行モータ
回路は、その制動動作時にバッテリに電力を回生するも
のである。
【0007】上記構成においては、架線電源電圧を昇圧
してバッテリを浮動充電することができ、走行時に負荷
変動が起きても負荷電流は架線からだけでなくバッテリ
からも供給されるので、受電端での電圧変動が防止さ
れ、走行性能が安定する。また、発電制動でなく回生制
動を行え、省エネルギとなる。停電時には、バッテリ電
源により自力走行することができる。
【0008】また、前記昇圧チョッパ型充電装置は、バ
ッテリの電圧及びチョークコイルの通電電流を検出し、
スイッチング素子をフォードバック制御するものとすれ
ばよい。これにより、バッテリ電圧をレギュレーション
しつつ、架線電源からの給電電流のリミッタ作用が得ら
れ、バッテリを定電圧・定電流充電することが可能であ
り、また、回路切換コンタクタの開閉動作を要すること
なく、バッテリはその電圧に応じて自動的に放電状態か
充電状態となり、電源の平準化が図れる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態によ
る、比較的低電圧(例えばDC60V)が印加された架
線から給電される遊戯車両に搭載されるバッテリ浮動充
電システムについて、図1を参照して説明する。本充電
システムは,架線電源(4,5)及びバッテリBATか
ら給電可能とされたチョッパ式の走行モータ回路1と、
架線電源(4,5)間に接続され、バッテリBATを充
電する昇圧型バッテリ浮動充電装置2と、同装置2の充
電を制御する充電制御回路3とから成る。
【0010】チョッパ式の走行モータ回路1は、モータ
11の電機子コイルA及びそのチョッパ回路12と、界
磁コイルF及びそのチョッパ回路13とから構成され
る。この走行モータ回路1は、その制動動作時にバッテ
リBATに電力を回生する機能を持つものである。
【0011】昇圧型バッテリ浮動充電装置2は、架線電
源(4,5)間に接続されるチョークコイルLとスイッ
チング素子Qの直列回路と、このスイッチング素子Qに
並列に接続されたダイオードDとバッテリBATの直列
回路とから成り、架線電圧をチョッパ動作により昇圧
し、常にバッテリを満充電に保持しようとするものであ
る。すなわち、この充電装置2は、スイッチング素子Q
のオンにより架線電源はチョークコイルLを介して短絡
され、この時のチョークコイルLに蓄えられたエネルギ
が、スイッチング素子QのオフによりダイオードDを通
じてバッテリBATを充電する。浮動充電装置2を構成
する昇圧チョッパは、高力率のAC/DCコンバータに
相当するものである。
【0012】また、充電制御回路3は、バッテリBAT
の電圧及びチョークコイルLの通電電流を検出し、スイ
ッチング素子Qのオン,オフをフォードバック制御する
ものである。同回路3は、電圧レギュレータ32と、電
流レギュレータ33と、パルス幅変調回路(PWM)3
4を有している。電圧レギュレータ32は、基準電圧V
ref(例えば60V)とバッテリBAT(定格電圧5
2Vとする)の電圧Vbのアイソレーション回路31を
経た電圧とを比較し、リミッタ機能(例えば600A制
限)を持ってリファレンス電流Irefを得て、電流レ
ギュレータ33は、この電流とホール素子等で成るカレ
ントセンサ21により検出したチョークコイルLの通電
電流Ifとを比較し、基準に対するエラー信号を出力
し、PWM34は、上記電流レギュレータ33からのエ
ラー信号に応じた通電のオン/オフのデューティ信号を
出力する。この信号のアイソレーション回路35を経た
制御信号によりスイッチング素子Qを制御する。なお、
本浮動充電システムは、バッテリを搭載しているが、従
来の発電制動装置を廃していることから、重量的には同
じ程度のものとなる。
【0013】上記構成でなる浮動充電システムの動作を
説明する。スイッチング素子Qをオンすれば、架線電源
4,5はチョークコイルLにて短絡され、この時、チョ
ークコイルLに蓄えられたエネルギは、スイッチング素
子QをオフすることによりダイオードDを通じてバッテ
リBATを充電する。この充電は、架線電源電圧をチョ
ッパ式に昇圧して行われるものである。この時、充電制
御回路3は、バッテリBATの電圧及びチョークコイル
Lの通電電流をフォードバック制御することにより、定
電圧・定電流でバッテリを浮動充電することができ、従
って、バッテリBATは常に満充電状態に保たれる。
【0014】このようにして充電制御を行う充電制御回
路3は、バッテリ電圧をレギュレーションし、かつ、架
線電源からの給電電流に対するリミッタとして機能し、
バッテリBATを定電圧・定電流充電することが可能と
なる。また、従来のように、回路切換コンタクタの開閉
動作を要することなく、バッテリBATの電圧に応じて
自動的に放電か充電状態となり、バッテリBATが過充
電になることがない。
【0015】また、負荷である走行モータ回路1への電
源は、通常走行時には架線電源4,5から供給される
が、負荷が一時的に大きくなった時には、架線電源4,
5からだけでなく、バッテリBATからの放電によって
供給される。例えば、負荷電流が1000アンペア
(A)を要した時に、架線から600A、バッテリBA
Tから400Aが供給される。このように電源供給が行
われるので、電源の平準化が図れることになり、また、
架線の受電端での電圧変動が防止されることになり、走
行性能の安定化が図れる。
【0016】また、下り坂走行や制動時には、モータ1
1を発電機として動作させ、その時に発生した電力エネ
ルギは、従来のように抵抗器による発電制動で熱として
消費させるのではなく、バッテリBATに回生させて、
回生制動を行うことができる。しかも、この回生制動動
作を特に電圧上昇に留意する必要なく自在に行うことが
でき、省エネルギとなる。
【0017】また、架線の停電時には、走行モータ回路
1にバッテリBATから電力を供給して自力走行するこ
とができるので、従来のように牽引車によらなくても駅
舎まで戻ることができる。また、無停電装置なども必要
でなくなる。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、架線電源
電圧から昇圧してバッテリを浮動充電できるので、走行
モータ回路には架線からだけでなくバッテリからも給電
可能となる。このため、モータの電源電圧が安定化され
ることになり、負荷変動により受電端での電圧低下が抑
制され、従って、走行性能の低下を解消できる。また、
走行モータからの回生制動動作を特に電圧上昇に留意す
る必要なく自在に行うことができるようになるので、従
来の発電制動を行う場合に比べて省エネルギ化に貢献で
きる。また、架線の停電時には、バッテリ電源により車
両は自力走行が可能であり、従来のように牽引車での走
行を必要としなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による昇圧チョッパによ
るバッテリ浮動充電システムの構成図である。
【図2】 従来の走行車両用の回路構成図である。
【符号の説明】
1 走行モータ回路 2 昇圧型バッテリ浮動充電装置 3 充電制御回路 4,5架線電源 11 モータ L チョークコイル Q スイッチング素子 D ダイオード BAT バッテリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA03 AA07 BA01 CA03 CC08 DA06 DA18 FA06 GB03 GB06 5H115 PA11 PG10 PI03 PI13 PO02 PO06 PO10 PO17 PU02 PV03 PV23 QI04 SE06 TI05 TI06 5H530 AA12 BB24 CC18 CC26 CD32 CE16 DD05 DD13 EE05 5H730 AA14 AS01 AS02 AS13 AS17 BB14 BB57 BB86 DD02 DD41 EE07 EE79 FD21 FD51 FG05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 架線電源から給電される走行車両に搭載
    される、昇圧チョッパによるバッテリ浮動充電システム
    であって、 架線電源及びバッテリから給電可能とされた走行モータ
    回路と、 架線電源間に接続されるチョークコイルとスイッチング
    素子の直列回路と、このスイッチング素子に並列に接続
    されたダイオードと前記バッテリの直列回路とから成る
    昇圧チョッパ型充電装置とから構成され、 前記昇圧チョッパ型充電装置は、前記スイッチング素子
    のオンにより架線電源が前記チョークコイルを介して短
    絡され、この時のチョークコイルに蓄えられたエネルギ
    が前記スイッチング素子のオフにより前記ダイオードを
    通じて前記バッテリを昇圧充電し、 前記走行モータ回路は、その制動動作時に前記バッテリ
    に電力を回生することを特徴とする昇圧チョッパによる
    バッテリ浮動充電システム。
  2. 【請求項2】 前記昇圧チョッパ型充電装置は、さら
    に、前記バッテリの電圧及びチョークコイルの通電電流
    を検出し、前記スイッチング素子をフォードバック制御
    することを特徴とする請求項1に記載の昇圧チョッパに
    よるバッテリ浮動充電システム。
JP11096187A 1999-04-02 1999-04-02 昇圧チョッパによるバッテリ浮動充電システム Pending JP2000295706A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009183079A (ja) * 2008-01-31 2009-08-13 Hitachi Ltd 鉄道車両駆動装置
JP2010233364A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Nissan Motor Co Ltd 給電装置
EP2228491A4 (en) * 2007-12-26 2017-03-01 Sumitomo Heavy Industries, LTD. Hybrid construction machine and control method of hybrid construction machine

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