JP5265276B2 - Main circuit system, power supply method - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車輌用の車輌にバッテリ装置が搭載され、当該バッテリ装置の充放電を行う主回路システム、電源供給方法に関する。 The present invention relates to a main circuit system and a power supply method in which a battery device is mounted on a vehicle for a railway vehicle, and the battery device is charged and discharged.
これまでの鉄道車輌(電気車)の電源は架線から供給を受けている。図5は、従来における電気車の鉄道車輌の構成を示す概略構成図である。パンタグラフ100と遮断器110とフィルタ120とが直列に接続されるとともに、インバータ130に接続される。インバータ130の他方の端子は、電力線を介して接地用の端子150に接続されることにより、外部から供給される電力が、インバータ130に供給される。インバータ130によって電力変換された電力は、モータ140−1からモータ140−nに供給される。このモータ140−1から140−nに電力が供給されることにより、鉄道車輌が走行する。 The power supply of conventional railway vehicles (electric vehicles) is supplied from overhead lines. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a conventional railway vehicle for an electric vehicle. The pantograph 100, the circuit breaker 110, and the filter 120 are connected in series and connected to the inverter 130. The other terminal of the inverter 130 is connected to the grounding terminal 150 via the power line, so that power supplied from the outside is supplied to the inverter 130. The electric power converted by the inverter 130 is supplied from the motor 140-1 to the motor 140-n. By supplying electric power to the motors 140-1 to 140-n, the railway vehicle travels.
このような鉄道車輌は、一般に、停電等が発生した場合、架線からの供給を受けられなくなり、走行ができなくなる。このような鉄道車輌にエネルギー蓄積装置を搭載するものも提案されている(例えば、特許文献1参照)。このエネルギー蓄積装置としては、主にコンデンサの利用を前提としている。
ここで、近年、架線からの電力の供給が停止した場合であっても、電気車の鉄道車輌を走行させるべく、鉄道車輌にコンデンサ以外のエネルギー蓄積装置として、例えば、バッテリを搭載することが検討されている。
なお、電力の供給が受けられない場合に、車輌内の非常灯を点灯させるための非常用電源があるが、これは、非常灯を点灯させる程度であり、車輌を走行させることを前提としたものではない。
Here, in recent years, even if the supply of electric power from the overhead line is stopped, it is considered to install a battery as an energy storage device other than a capacitor in the railway vehicle in order to run the railway vehicle of the electric vehicle, for example. Has been.
In addition, there is an emergency power supply for turning on the emergency light in the vehicle when power supply cannot be received, but this is only enough to turn on the emergency light, and it is assumed that the vehicle is running. It is not a thing.
しかしながら、鉄道車輌にバッテリを搭載する場合、電気車の鉄道車輌の多くの主回路システムは、DC1500V系に対応しているのに対し(DC1500Vを基準電圧とする電気車はその車輌性能を確保する観点と地上設備の保護の観点から電圧変動範囲を1850〜900Vとしている)、車載可能なバッテリは、現状、最高電圧が800V程度である。これを電源とするためには、大容量の昇降圧両用チョッパ装置が必要となって装置が大型化してしまう問題があるとともに、バッテリ供給能力が大きくできないため、空調装置などの負荷制限を行わないと、直ぐにバッテリ容量が無くなってしまうという問題がある。したがって、このような電気車の鉄道車輌の停電時を想定したバックアップ用バッテリ装置の搭載化は実用化されていない。 However, when a battery is mounted on a railway vehicle, many main circuit systems of an electric railway vehicle are compatible with the DC1500V system (an electric vehicle having a reference voltage of DC1500V ensures its vehicle performance). From the viewpoint of protecting the ground equipment, the voltage fluctuation range is set to 1850 to 900 V). Currently, the battery that can be mounted on a vehicle has a maximum voltage of about 800 V. In order to use this as a power source, there is a problem that a large-capacity step-up / step-down chopper device is required and the size of the device increases, and the battery supply capacity cannot be increased. There is a problem that the battery capacity is quickly lost. Therefore, mounting of such a backup battery device that assumes a power failure of a railway vehicle of an electric vehicle has not been put into practical use.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、装置の大型化を抑えつつ、バッテリから供給される電力によって電気車の鉄道車輌を走行可能させることができる主回路システム、電源供給方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to run a railway vehicle of an electric vehicle with electric power supplied from a battery while suppressing an increase in size of the apparatus. It is to provide a power supply method.
上述した課題を解決するために、本発明は、架線から供給される電力を受けてモータが駆動することによって走行する鉄道車輌に用いられる主回路システムであって、電力を蓄積するバッテリと、前記架線から供給される電力に応じた電圧である第1の駆動電圧または、前記第1の駆動電圧よりも低い駆動電圧である第2の駆動電圧の電力を受け、前記モータに電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が予め決められた第1の基準値以上であるか否かを判定する電圧判定部と、前記架線から供給される電力を前記バッテリに蓄積する充電回路と、前記電圧判定部の判定結果に基づき、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値以上である場合、前記充電回路によって前記架線から供給される電力を前記バッテリに充電させるとともに、前記第1の駆動電圧によって前記インバータ回路を駆動させ、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記インバータの駆動電圧を前記第2の駆動電圧に切り替えて、前記インバータ回路を駆動する制御回路と、前記架線から供給される電力の電圧を降圧する補助電源と、一方の端子が前記バッテリに接続され他方の端子が前記インバータに接続されたフィルタとパンダグラフに接続された遮断器との間の接続点に接続されるダイオードとを有し、前記充電回路は、充電時には前記補助電源から出力される電力によって前記バッテリを充電し、放電時には前記バッテリからの電力を前記ダイオードを介して前記インバータへ供給し、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記バッテリから前記インバータ回路とブレーキ用空気電動機に電力の供給を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a main circuit system used in a railway vehicle that travels by receiving power supplied from an overhead line and driving a motor, the battery storing power, An inverter that receives power of a first drive voltage that is a voltage corresponding to power supplied from an overhead line or a second drive voltage that is lower than the first drive voltage, and supplies power to the motor A circuit, a voltage determination unit for determining whether or not a voltage of power supplied to the inverter circuit is equal to or higher than a first reference value determined in advance, and stores the power supplied from the overhead wire in the battery Based on the determination result of the charging circuit and the voltage determination unit, when the voltage of power supplied to the inverter circuit is equal to or higher than a first reference value, the charging circuit supplies the overhead line The inverter circuit is driven by the first drive voltage and the voltage of the power supplied to the inverter circuit does not reach the first reference value. A control circuit for switching the voltage to the second drive voltage to drive the inverter circuit, an auxiliary power source for stepping down the voltage of power supplied from the overhead wire, and one terminal connected to the battery Includes a diode connected to a connection point between a filter connected to the inverter and a circuit breaker connected to a pandagraph, and the charging circuit is configured to use the power output from the auxiliary power source during charging. to charge the battery, at the time of discharge is supplied to the inverter through the diode power from the battery, the inverter When the voltage of the power supplied to the road does not reach the first reference value, and performs supply of power to the inverter circuit and the air motor brake from the battery.
また、本発明は、上述の主回路システムにおいて、前記充電回路は、前記バッテリの放電時に前記モータを駆動させることが可能な走行用電流を通電させ、前記バッテリの充電時に前記走行用電流よりも小さい電流で前記バッテリを充電することを特徴とする。 Further, the present invention is the above main circuit system, wherein the charging circuit energizes a traveling current capable of driving the motor when the battery is discharged, and is more than the traveling current when the battery is charged. The battery is charged with a small current.
また、本発明は、架線から供給される電力を受けてモータが駆動することによって走行する鉄道車輌に用いられる主回路システムにおける電源供給方法であって、電圧判定部が、前記車輌のモータを駆動する電力を供給するインバータ回路に供給される前記電力の電圧が予め決められた第1の基準値以上であるか否かを判定し、制御部が、前記電圧判定部の判定結果に基づき、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値以上である場合、バッテリ装置を受電する充電回路によって前記架線から供給される電力を前記バッテリに充電させるとともに、前記第1の駆動電圧によって前記インバータ回路を駆動させ、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記インバータの駆動電圧を前記第2の駆動電圧に切り替えて、前記バッテリから供給される電力を前記インバータ回路に供給して駆動させ、インバータ回路が、前記架線から供給される電力に応じた電圧である第1の駆動電圧または、前記第1の駆動電圧よりも低い駆動電圧である第2の駆動電圧の電力を受け、前記モータに電力を供給し、前記主回路システムが、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記バッテリから前記インバータ回路とブレーキ用空気電動機に電力の供給を行い、補助電源が、前記架線から供給される電力の電圧を降圧し、前記充電回路は、充電時には前記補助電源から出力される電力によって前記バッテリを充電し、放電時には前記バッテリからの電力を、一方の端子が前記バッテリに接続され他方の端子が前記インバータに接続されたフィルタとパンダグラフに接続された遮断器との間の接続点に接続されるダイオードを介して前記インバータへ供給し、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記バッテリから前記インバータ回路とブレーキ用空気電動機に電力の供給を行うことを特徴とする。 The present invention is also a power supply method in a main circuit system used in a railway vehicle that travels by receiving power supplied from an overhead line and driving the motor, wherein the voltage determination unit drives the motor of the vehicle. Determining whether the voltage of the power supplied to the inverter circuit that supplies the power is equal to or higher than a predetermined first reference value, the control unit based on the determination result of the voltage determination unit, When the voltage of the electric power supplied to the inverter circuit is equal to or higher than the first reference value, the electric power supplied from the overhead line is charged to the battery by a charging circuit that receives the battery device, and the first driving voltage When the inverter circuit is driven and the voltage of the power supplied to the inverter circuit does not reach the first reference value, the inverter drive voltage is Switching to the second drive voltage, the power supplied from the battery is supplied to the inverter circuit and driven, and the inverter circuit is a first drive voltage that is a voltage corresponding to the power supplied from the overhead line or , Receiving a power of a second driving voltage that is a driving voltage lower than the first driving voltage, supplying power to the motor, and the main circuit system supplies a power voltage supplied to the inverter circuit to the first voltage. When the reference value of 1 is not reached, power is supplied from the battery to the inverter circuit and the brake air motor, and an auxiliary power source steps down the voltage of the power supplied from the overhead line, and the charging circuit When charging, the battery is charged with the power output from the auxiliary power supply, and when discharging, the power from the battery is connected to one terminal connected to the battery. Via the diode terminal is connected to a connection point between the connected circuit breakers connected filters and pantograph to the inverter and supplied to the inverter, the voltage of the power supplied to the inverter circuit is first When the reference value of 1 is not reached, electric power is supplied from the battery to the inverter circuit and the brake air motor.
上述のように、本発明は、バッテリ装置、バッテリ充放電装置、ブレーキ空気電動機用インバータ装置、主電力変換装置を2電圧対応(DC1500V系とDC600系)とすることにより、選択的に走行に必要な電力のみバッテリから供給される停電時に対応した電気車の鉄道車輌用の主回路システムを提供することが可能となる。 As described above, the present invention is selectively required for traveling by making the battery device, the battery charging / discharging device, the inverter device for the brake air motor, and the main power conversion device compatible with two voltages (DC 1500 V system and DC 600 system). It becomes possible to provide a main circuit system for a railway vehicle of an electric vehicle that can cope with a power failure that is supplied from a battery with only a small amount of electric power.
また、本発明では、バッテリ充電時には通常時に小さい電流によって行われ、バッテリ放電時は、電流制限素子を介して放電されるため、バッテリ充放電装置を小型軽量化することが可能となる。また、バッテリ放電時は、バッテリ電圧に対応したインバータとブレーキ用空気電動機に限定して電力の供給を行うことが可能であるので、停電時に移動が必要になった時に確実に電力供給が可能となる。 Further, in the present invention, the battery charging is performed with a small current during normal charging, and the battery charging / discharging device can be reduced in size and weight because the battery discharging is performed via the current limiting element. In addition, when the battery is discharged, it is possible to supply power only to inverters and brake air motors that correspond to the battery voltage, so it is possible to reliably supply power when it is necessary to move during a power failure. Become.
以上説明したように、この発明によれば、インバータ回路に供給される電力の電圧が予め決められた第1の基準値以上であるか否かを判定し、この判定結果に基づき、インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値以上である場合、充電回路によって架線から供給される電力をバッテリに充電させるとともに、第1の駆動電圧によってインバータ回路を駆動させ、インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、インバータの駆動電圧を第2の駆動電圧に切り替えて、インバータ回路を駆動するようにした。これにより、架線から供給される電力によってモータを駆動させ、架線から電力が供給されない場合には、第1の駆動電圧よりも低い駆動電圧でインバータを駆動させることにより、モータを駆動させることができ、バッテリによってモータを駆動させることができ、架線から電力を受けられない場合であっても車輌を走行させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is determined whether or not the voltage of the power supplied to the inverter circuit is equal to or higher than the first reference value determined in advance. Based on the determination result, the inverter circuit When the voltage of the supplied power is equal to or higher than the first reference value, the battery is charged with the power supplied from the overhead line by the charging circuit, and the inverter circuit is driven by the first driving voltage and supplied to the inverter circuit. When the voltage of the power to be reached does not reach the first reference value, the inverter drive voltage is switched to the second drive voltage to drive the inverter circuit. Thus, the motor can be driven by driving the inverter with a drive voltage lower than the first drive voltage when the motor is driven by the power supplied from the overhead line and the power is not supplied from the overhead line. The motor can be driven by the battery, and the vehicle can be driven even when electric power cannot be received from the overhead wire.
以下、本発明の一実施形態による鉄道電気車用主回路システムについて図面を参照して説明する。
図1は、この発明の一実施形態による鉄道電気車用主回路システム1の構成を示す概略ブロック図である。
パンタグラフ10は、架線から供給される電力を受ける。遮断器11は、パンタグラフ10に接続されており、所定以上の電力が供給された場合に、回路を遮断する。フィルタ12は、遮断器11に接続され、ノイズ成分を除去する。
Hereinafter, a railway electric vehicle main circuit system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of a railway electric vehicle main circuit system 1 according to an embodiment of the present invention.
The
インバータ13は、フィルタ12を介して供給される電力(直流)を受け、この電力を、モータ140−1から140−nが駆動可能な電力の電圧(3相の交流)に変換して出力する。このインバータ13の他方の端子は、接地用の端子15に接続される。
また、インバータ13は、パンタグラフ10を介して架線から供給される電力に応じた電圧である第1の駆動電圧(例えば、DC1500V系)または、第1の駆動電圧よりも低い駆動電圧である第2の駆動電圧(例えば、バッテリ装置17から供給される電力の電圧であるDC600V系)の電力を受け、モータ14−1〜14−nに電力を供給する。このように、インバータ13は、DC1500V系統とDC600V系とのうちいずれかの電圧によって駆動可能である。
The
Further, the
モータ140−1から140−nは、インバータ13に接続されており、インバータ13から出力される交流の電力によって駆動する。このモータ140−1から140−nの出力が、車輪に伝達されることにより、鉄道車輌が走行する。
The motors 140-1 to 140-n are connected to the
充電装置16は、架線から供給される電力をパンタグラフ10を介して受け、バッテリ装置17に蓄積する。この充電装置16は、パンタグラフ10と端子15とに接続されており、インバータ130に対して並列に接続される。具体的には、パンタグラフ10と遮断器11との間の端子が充電装置16の一方の端子に接続されており、この端子が、充電装置16内に設けられるスイッチング素子161のアノード端子に接続される。このスイッチング素子161のカソード端子は、バッテリ装置17に接続され、バッテリ装置17を充電し、スイッチング素子161のゲート信号は、制御回路18から出力される制御信号が入力される。スイッチング素子161としては、半導体スイッチング素子が用いられ、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やサイリスタ等がある。
The charging device 16 receives the power supplied from the overhead wire via the
また、充電装置16には、ダイオード162が設けられる。このダイオード162のカソード端子が遮断器11とフィルタ12との間に接続され、カソード端子がバッテリ装置17に接続され、バッテリ装置17の放電時にモータ14−1〜14−nを駆動させることが可能な走行用電流を通電させ、バッテリ装置17から出力される電力をフィルタ12を介してインバータ13に供給する。
The charging device 16 is provided with a
充電装置16は、通常時(架線から電力を受けている場合であり、充電を行う時)には、スイッチング素子161を介してバッテリ装置17に供給して充電を行う。この充電時には、電流制限素子(例えば、抵抗)を設け、架線から供給される電力の電流よりも小さい値になるように、バッテリ装置17に供給される充電電流を制限し、充電するようにしてもよい。
また、充電装置16は、放電時(架線からの電力が供給されない場合)には、ダイオード162を介してインバータ13に電力を供給する。この実施形態において、充電装置16は、バッテリ装置17からインバータ13に供給される電圧に対し、特に昇圧や降圧を行わずに出力してもよい。
また、充電装置16は、バッテリの充電容量に対する充電残量の比率であるSOC(state of charge)が所定の値以上であるか否か(例えば、100以上であるか否か)を判定し、所定の値以上であれば充電を停止し、所定の値以上ではない場合、充電を行う機能を有する。
The charging device 16 is charged by being supplied to the battery device 17 via the
Further, the charging device 16 supplies power to the
Further, the charging device 16 determines whether or not SOC (state of charge), which is a ratio of the remaining charge to the charge capacity of the battery, is equal to or greater than a predetermined value (for example, whether it is equal to or greater than 100). If it is equal to or greater than a predetermined value, the charging is stopped.
バッテリ装置17は、充電時に、充電装置16から供給される充電電流を受けて充電を行い、放電時に、インバータ13に電力を供給する。このバッテリ装置17としては、例えば、リチウムイオン電池や、ニッカド電池、ニッケル水素電池などの二次電池が用いられる。
制御回路18は、インバータ13に供給される電力の電圧が予め決められた第1の基準値以上(ここでは、第1の駆動電圧と第2の駆動電圧との間の任意の電圧)であるか否かを判定する電圧判定機能を有する。
また、制御回路18は、電圧判定機能による判定結果に基づき、インバータ13に供給される電力の電圧が第1の基準値以上である場合、充電装置16によって架線から供給される電力をバッテリ装置17に充電させるとともに、第1の駆動電圧によってインバータ回路を駆動させ、インバータ13に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、インバータ13の駆動電圧を第2の駆動電圧に切り替えて、インバータ回路を駆動する。このように、制御回路18は、フィルタ12を介してインバータ13に供給される電力の電圧を検出し、検出した電圧に応じて、インバータ13が駆動可能な電力の駆動方式として、DC1500V系によって駆動するか、DC600V系によって駆動するかを切り替える。
また、制御回路18は、充電装置16のスイッチング素子161にゲート電流を供給し、充電開始の指示をする。
The battery device 17 performs charging by receiving the charging current supplied from the charging device 16 during charging, and supplies power to the
In the control circuit 18, the voltage of the power supplied to the
In addition, based on the determination result by the voltage determination function, the control circuit 18 supplies the power supplied from the overhead line by the charging device 16 to the battery device 17 when the voltage of the power supplied to the
In addition, the control circuit 18 supplies a gate current to the
次に、上述の構成における主回路システムの動作を図2のフローチャートを用いて説明する。
まず、主回路システムは、架線から供給される電力が、遮断器11とフィルタ12とを介してインバータ13に供給されると、制御回路18は、この電力の電圧を検出し、インバータ13への電圧が第1の基準値以上であるか否かを判定する(ステップS10)。
インバータ13への電圧が低電圧であるすなわち、第1の基準値以上ではないと判定されると、制御回路18は、遮断器に解放を指示し、遮断器11が解放されたか否かを判定する(ステップS11)。遮断器が解放されていない場合には、解放が検出されるまで待ち、遮断器11が解放されていることが検出された場合、制御回路18は、充電装置16に放電を指示する(ステップS12)。これにより、電力がバッテリ装置17からインバータ13に供給される。そして、制御回路18は、処理を終了するか否かを判定し、処理を終了すると判定された場合には処理を終了し、処理を終了しないと判定した場合には、ステップS10に移行する。
Next, the operation of the main circuit system in the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, when the power supplied from the overhead line is supplied to the
When it is determined that the voltage to the
一方、ステップS10において、インバータ13への電圧が低電圧ではないすなわち、第1の基準値以上であると判定されると、制御回路18は、充電装置16にゲート信号を出力することにより、充電を指示する(ステップS14)。これにより、充電装置16によって、バッテリ装置17が充電される。
On the other hand, when it is determined in step S10 that the voltage to the
次に、制御回路18から充電の指示を受けた後における充電装置16の動作について、図3のフローチャートを用いて説明する。
まず、充電装置16は、バッテリ装置17の電圧が予め決められた上限値以上であるか否かを判定する(ステップS20)。上限値以上である場合、充電装置16は、バッテリの充電を停止し(ステップS21)、処理を終了するか否かを判定し、終了すると判定した場合には、処理を終了し、終了しないと判定した場合には、ステップS20に移行する。
ステップS20において、充電装置16は、バッテリの電圧が上限値以上ではない場合、バッテリのSOCが100以上であるか否かを判定する(ステップS23)。充電装置16は、バッテリのSOCが100以上である場合には、ステップS21に移行し、バッテリのSOCが100以上ではない場合、バッテリの充電を行い(ステップS24)、ステップS22に移行する。
Next, the operation of the charging device 16 after receiving the charging instruction from the control circuit 18 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the charging device 16 determines whether or not the voltage of the battery device 17 is equal to or higher than a predetermined upper limit value (step S20). If it is equal to or greater than the upper limit value, the charging device 16 stops charging the battery (step S21), determines whether or not to end the process, and if it is determined to end, ends the process and does not end. When it determines, it transfers to step S20.
In step S20, when the battery voltage is not equal to or higher than the upper limit value, the charging device 16 determines whether or not the battery SOC is 100 or higher (step S23). If the SOC of the battery is 100 or more, the charging device 16 proceeds to step S21. If the SOC of the battery is not 100 or more, the charging device 16 charges the battery (step S24), and proceeds to step S22.
図4は、主回路システム1の他の実施形態における構成を示す概略ブロック図である。この図において、図1の各部に対応する部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。
この図において、充電装置16Aは、補助電源から電源の供給を受け、バッテリ装置17を充電する。この補助電源装置とは、架線から供給される直流の電力を交流の電力に変換するとともに、440V,200V,100Vなどの電圧に変圧して出力するものであり、主に、車輌内の空調や照明や非常灯等に電力を供給する。
充電装置16Aは、この補助電源装置から供給される電力を用いて充電を行うことから、架線から供給される電力の電流を、走行用電流よりも小さい電流になるように低減された後の電流を充電電流として、バッテリ装置17の充電を行う。この補助電源としては、例えば、静止型インバータ(SIV)が用いられる。
FIG. 4 is a schematic block diagram showing a configuration in another embodiment of the main circuit system 1. In this figure, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In this figure, the charging device 16 </ b> A is supplied with power from the auxiliary power source and charges the battery device 17. The auxiliary power supply device converts DC power supplied from an overhead wire into AC power and transforms it into a voltage of 440V, 200V, 100V, etc., and mainly outputs air conditioning in a vehicle. Supply power to lighting and emergency lights.
Since the charging device 16A performs charging using the power supplied from the auxiliary power supply device, the current after the power supplied from the overhead line is reduced to be smaller than the current for traveling. Is charged with the charging current. As this auxiliary power source, for example, a static inverter (SIV) is used.
充電装置16Aの詳細についてさらに説明する。
充電装置16Aにおいて、バッテリ装置17の一方の端子と、遮断器11とフィルタ12との間の接続点の間には、ダイオード167が直列に接続されるととともに、バッテリ装置17の他方の端子と、端子15との間には、スイッチ163が接続される。バッテリ装置17の放電時には、充電装置16Aがこのスイッチ163をオンにし、バッテリ装置17からインバータ13に電力を供給する。
Details of the charging device 16A will be further described.
In the charging device 16 </ b> A, a
また、充電装置16Aにおいて、ダイオード167とバッテリ装置17の一方の端子との間の接続点と、スイッチ163とバッテリ装置17の他方の端子との間の接続点との間には、バッテリ装置17に対して並列に、ダイオード164とダイオード165と抵抗166とが直列に接続された回路が構成されている。ここでは、ダイオード164とダイオード165とが直列に接続された回路が3組並列に接続されている。それぞれの組において、このダイオード164とダイオード165との間に、補助電源からの電力が供給され、充電時において、バッテリ装置17に充電する。
In the charging device 16 </ b> A, the battery device 17 is between a connection point between the
この図において、バッテリ装置17を充電する場合、充電装置16Aは、補助電源から出力された電力をバッテリ装置17に充電するようにした。これにより、架線から供給される電力の電圧を補助電源装置によって降圧し、この降圧された電力を受け、充電装置16Aがバッテリ装置17に充電するようにしたので、既存設備を利用し、充電装置16Aを小型化することが可能となる。 In this figure, when charging the battery device 17, the charging device 16 </ b> A charges the battery device 17 with the power output from the auxiliary power source. As a result, the voltage of the power supplied from the overhead wire is stepped down by the auxiliary power supply device, and the battery device 17 is charged by the charging device 16A by receiving the stepped down power. 16A can be reduced in size.
また、図1における、充電装置16、制御回路18の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりバッテリ装置17への充放電を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 Further, the program for realizing the functions of the charging device 16 and the control circuit 18 in FIG. 1 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. Thus, the battery device 17 may be charged and discharged. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
1 主回路システム 10 パンタグラフ
11 遮断器 12 フィルタ
13 インバータ 14−1〜14−n モータ
16、16A 充電装置 17 バッテリ装置
18 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
電力を蓄積するバッテリと、
前記架線から供給される電力に応じた電圧である第1の駆動電圧または、前記第1の駆動電圧よりも低い駆動電圧である第2の駆動電圧の電力を受け、前記モータに電力を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路に供給される電力の電圧が予め決められた第1の基準値以上であるか否かを判定する電圧判定部と、
前記架線から供給される電力を前記バッテリに蓄積する充電回路と、
前記電圧判定部の判定結果に基づき、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値以上である場合、前記充電回路によって前記架線から供給される電力を前記バッテリに充電させるとともに、前記第1の駆動電圧によって前記インバータ回路を駆動させ、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記インバータの駆動電圧を前記第2の駆動電圧に切り替えて、前記インバータ回路を駆動する制御回路と、
前記架線から供給される電力の電圧を降圧する補助電源と、
一方の端子が前記バッテリに接続され他方の端子が前記インバータに接続されたフィルタとパンダグラフに接続された遮断器との間の接続点に接続されるダイオードとを有し、
前記充電回路は、充電時には前記補助電源から出力される電力によって前記バッテリを充電し、放電時には前記バッテリからの電力を前記ダイオードを介して前記インバータへ供給し、
前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記バッテリから前記インバータ回路とブレーキ用空気電動機に電力の供給を行う
ことを特徴とする主回路システム。 A main circuit system used for a railway vehicle that travels by receiving power supplied from an overhead line and driving a motor,
A battery for storing power;
The first drive voltage, which is a voltage corresponding to the power supplied from the overhead wire, or the second drive voltage, which is a drive voltage lower than the first drive voltage, is received, and the power is supplied to the motor. An inverter circuit;
A voltage determination unit that determines whether or not a voltage of power supplied to the inverter circuit is equal to or higher than a predetermined first reference value;
A charging circuit for accumulating electric power supplied from the overhead wire in the battery;
Based on the determination result of the voltage determination unit, when the voltage of the power supplied to the inverter circuit is equal to or higher than a first reference value, the battery supplies the power supplied from the overhead line by the charging circuit, and When the inverter circuit is driven by the first driving voltage and the voltage of the power supplied to the inverter circuit does not reach the first reference value, the driving voltage of the inverter is switched to the second driving voltage. A control circuit for driving the inverter circuit;
An auxiliary power source for stepping down the voltage of the power supplied from the overhead line;
A diode connected to a connection point between a filter connected to the battery and a circuit breaker connected to a pandagraph, one terminal connected to the battery and the other terminal connected to the inverter;
The charging circuit charges the battery with power output from the auxiliary power source during charging, supplies power from the battery to the inverter via the diode during discharging,
When the voltage of the electric power supplied to the inverter circuit does not reach the first reference value, electric power is supplied from the battery to the inverter circuit and the brake air motor.
ことを特徴とする請求項1記載の主回路システム。 The charging circuit energizes a traveling current capable of driving the motor when the battery is discharged, and charges the battery with a current smaller than the traveling current when the battery is charged. The main circuit system according to claim 1.
電圧判定部が、前記車輌のモータを駆動する電力を供給するインバータ回路に供給される前記電力の電圧が予め決められた第1の基準値以上であるか否かを判定し、
制御部が、
前記電圧判定部の判定結果に基づき、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値以上である場合、バッテリ装置を受電する充電回路によって前記架線から供給される電力を前記バッテリに充電させるとともに、前記第1の駆動電圧によって前記インバータ回路を駆動させ、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記インバータの駆動電圧を前記第2の駆動電圧に切り替えて、前記バッテリから供給される電力を前記インバータ回路に供給して駆動させ、
インバータ回路が、前記架線から供給される電力に応じた電圧である第1の駆動電圧または、前記第1の駆動電圧よりも低い駆動電圧である第2の駆動電圧の電力を受け、前記モータに電力を供給し、
前記主回路システムが、前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記バッテリから前記インバータ回路とブレーキ用空気電動機に電力の供給を行い、
補助電源が、前記架線から供給される電力の電圧を降圧し、
前記充電回路は、充電時には前記補助電源から出力される電力によって前記バッテリを充電し、放電時には前記バッテリからの電力を、一方の端子が前記バッテリに接続され他方の端子が前記インバータに接続されたフィルタとパンダグラフに接続された遮断器との間の接続点に接続されるダイオードを介して前記インバータへ供給し、
前記インバータ回路に供給される電力の電圧が第1の基準値に達していない場合、前記バッテリから前記インバータ回路とブレーキ用空気電動機に電力の供給を行う
ことを特徴とする電源供給方法。 A power supply method in a main circuit system used for a railway vehicle that travels by receiving power supplied from an overhead line and driving a motor,
The voltage determination unit determines whether or not the voltage of the power supplied to the inverter circuit that supplies power for driving the motor of the vehicle is equal to or higher than a predetermined first reference value,
The control unit
Based on the determination result of the voltage determination unit, when the voltage of the power supplied to the inverter circuit is equal to or higher than a first reference value, the power supplied from the overhead line to the battery by the charging circuit that receives the battery device is supplied to the battery. When the inverter circuit is driven by the first drive voltage and the voltage of the power supplied to the inverter circuit does not reach the first reference value, the drive voltage of the inverter is set to the second voltage. Switch to the drive voltage, supply the electric power supplied from the battery to the inverter circuit and drive it,
The inverter circuit receives power of a first drive voltage that is a voltage corresponding to the power supplied from the overhead wire or a second drive voltage that is a drive voltage lower than the first drive voltage, and receives the power from the motor Supply power,
When the voltage of the power supplied to the inverter circuit does not reach the first reference value, the main circuit system supplies power from the battery to the inverter circuit and the brake air motor ,
The auxiliary power supply steps down the voltage of the power supplied from the overhead line,
The charging circuit charges the battery with power output from the auxiliary power source during charging, and from the battery during discharging, one terminal is connected to the battery and the other terminal is connected to the inverter. Supply to the inverter through a diode connected to the connection point between the filter and the circuit breaker connected to the pandagraph,
When the voltage of the electric power supplied to the inverter circuit does not reach the first reference value, the electric power is supplied from the battery to the inverter circuit and the brake air motor.
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