JP2018023221A - Electric railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電気鉄道車両に関する。 Embodiments described herein relate generally to an electric railway vehicle.
電気鉄道車両は、架線から供給された電力を、電力変換装置などを介して車両駆動用モータに供給することで走行トルクを発生させている。また、電気鉄道車両は、架線からの電力が途絶えた、または低下した場合に備えて、蓄電装置を搭載する場合がある。蓄電装置には何らかの異常が発生することが想定される。並列に接続された蓄電装置の一部について異常が発生した場合であれば、その蓄電装置を電力系から切り離せば良いのだが、直列に接続された蓄電装置の一部について異常が発生した場合、それら全体が電力供給を停止せざるを得なくなる場合がある。この結果、電気鉄道車両の走行が不能になる可能性がある。 An electric railway vehicle generates traveling torque by supplying electric power supplied from an overhead line to a vehicle driving motor via a power conversion device or the like. In addition, an electric railway vehicle may be equipped with a power storage device in preparation for a case where power from an overhead line is interrupted or drops. It is assumed that some abnormality occurs in the power storage device. If an abnormality occurs for a part of the power storage devices connected in parallel, the power storage device may be disconnected from the power system, but if an abnormality occurs for a part of the power storage devices connected in series, In some cases, the entire power supply must be stopped. As a result, the electric railway vehicle may not be able to travel.
本発明が解決しようとする課題は、蓄電池からの電力供給の継続性を高めることができる電気鉄道車両を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an electric railway vehicle capable of enhancing the continuity of power supply from a storage battery.
実施形態の電気鉄道車両は、主電動機と、集電装置と、蓄電装置と、電力変換装置と、を持つ。前記集電装置は、架線から電力が供給される。前記蓄電装置は、集電装置から供給された電力を充電する。前記電力変換装置は、集電装置および蓄電装置から供給された電力を変換し、変換した電力を主電動機に供給する。前記蓄電装置は、主線路と、複数の組電池と、バイパス線路と、複数の一対の切替部とを持つ。前記主線路は、前記蓄電装置の正極および負極に接続されている。前記複数の組電池は、前記主線路によって直列に接続されている。前記バイパス線路は、前記蓄電装置の正極および負極に接続されている。前記複数の一対の切替部は、正極側切替部と、負極側切替部とを持つ。前記正極側切替部は、前記組電池の正極を前記主線路と接続させる状態と、前記組電池の正極を前記主線路から切り離して、前記組電池の正極に接続されていた前記主線路と前記バイパス線路とを接続させる状態とが切り替え可能である。前記負極側切替部は、前記組電池の負極を前記主線路と接続させる状態と、前記組電池の負極を前記主線路から切り離して、前記組電池の負極に接続されていた前記主線路と前記バイパス線路とを接続させる状態とが切り替え可能である。 The electric railway vehicle according to the embodiment includes a main motor, a current collector, a power storage device, and a power conversion device. The current collector is supplied with power from an overhead line. The power storage device charges power supplied from a current collector. The power conversion device converts the power supplied from the current collector and the power storage device, and supplies the converted power to the main motor. The power storage device includes a main line, a plurality of assembled batteries, a bypass line, and a plurality of pairs of switching units. The main line is connected to a positive electrode and a negative electrode of the power storage device. The plurality of assembled batteries are connected in series by the main line. The bypass line is connected to a positive electrode and a negative electrode of the power storage device. The plurality of pairs of switching units include a positive electrode side switching unit and a negative electrode side switching unit. The positive electrode side switching unit is configured to connect the positive electrode of the assembled battery to the main line, and to disconnect the positive electrode of the assembled battery from the main line and to be connected to the positive electrode of the assembled battery, The state in which the bypass line is connected can be switched. The negative electrode side switching unit includes a state in which the negative electrode of the assembled battery is connected to the main line, the negative electrode of the assembled battery is disconnected from the main line, and the main line connected to the negative electrode of the assembled battery and the The state in which the bypass line is connected can be switched.
以下、実施形態の電気鉄道車両を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an electric railway vehicle according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
図１は、第１の実施形態の電気鉄道車両１００の一例を示す図である。電気鉄道車両１００は、例えば、集電装置２０と、直流−交流変換装置１１０と、主電動機１１２と、充電装置１１４と、充電用断路器１２０と、放電用断路器１２２と、充電用ダイオード１２４と、放電用ダイオード１２６と、蓄電装置１３０と、制御装置１５０とを備える。電気鉄道車両１００には、集電装置２０を介して、架線１０から架線電力が供給される。架線電力は、例えば直流電力である。架線電力は、一対の正極線路Ｌ１および負極線路Ｌ２を介して、直流−交流変換装置１１０および蓄電装置１３０に供給される。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an
直流−交流変換装置１１０は、正極線路Ｌ１と負極線路Ｌ２との間にブリッジ接続された複数のスイッチング素子を含むスイッチング回路である。なお、直流−交流変換装置１１０は、インバータとも称される。直流−交流変換装置１１０は、スイッチング素子を導通状態と遮断状態との間で切り替えることで、直流電力を三相交流電力に変換する。直流−交流変換装置１１０は、変換した三相交流電力を主電動機１１２に供給する。
The DC-
主電動機１１２は、例えば、かご型の誘導電動機である。主電動機１１２は、三相交流電力に基づいて駆動し、走行用のトルクを発生させる。
The
また、電気鉄道車両１００は、正極線路Ｌ１および負極線路Ｌ２と蓄電装置１３０とを接続する線路Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ、およびＬ３ｄを備える。線路Ｌ３ａは、一端が正極線路Ｌ１から分岐し、他端が線路Ｌ３ｂおよびＬ３ｄに接続されている。線路Ｌ３ｄは、正極線路Ｌ１と線路Ｌ３ａとの分岐点よりも集電装置２０側から一端が分岐し、他端が線路Ｌ３ａおよびＬ３ｂに接続されている。線路Ｌ３ｂは、一端が線路Ｌ３ａおよびＬ３ｄの接続点から分岐し、他端が蓄電装置１３０の正極に接続されている。線路Ｌ３ｃは、一端が負極線路Ｌ２から分岐し、他端が蓄電装置１３０の負極に接続されている。
充電装置１１４は、線路Ｌ３ａの途中に設けられている。充電装置１１４は、例えば、正極線路Ｌ１から蓄電装置１３０側に流れる突入電流を抑制する抵抗器などを含む。充電装置１１４は、蓄電装置１３０に供給される電力の電流の大きさを調整する。
The charging device 114 is provided in the middle of the track L3a. The charging device 114 includes, for example, a resistor that suppresses an inrush current flowing from the positive line L1 to the
充電用断路器１２０および充電用ダイオード１２４は、線路Ｌ３ａの途中に設けられている。充電用断路器１２０は、例えば、固定接点、可動鉄片、および電磁コイルを備える。充電用断路器１２０は、直流電流を蓄電装置１３０側に供給する状態と、直流電流を遮断する状態との間で状態が切り替えられる。充電用ダイオード１２４は、充電用断路器１２０を介して供給された直流電流を蓄電装置１３０側に供給する。充電用ダイオード１２４は、蓄電装置１３０から充電用断路器１２０側に電流が流れる（逆流する）ことを防止するために設けられる。
The
放電用断路器１２２および放電用ダイオード１２６は、線路Ｌ３ｄの途中に設けられている。放電用断路器１２２は、例えば、固定接点、可動鉄片、および電磁コイルを備える。放電用断路器１２２は、直流電流を直流−交流変換装置１１０側に供給する状態と、直流電流を遮断する状態との間で状態が切り替えられる。放電用ダイオード１２６は、蓄電装置１３０から供給された直流電流を直流−交流変換装置１１０側に供給する。放電用ダイオード１２６は、集電装置２０から供給された直流電流が蓄電装置１３０側に流れる（逆流する）ことを防止するために設けられる。
The
蓄電装置１３０は、例えば、複数の組電池１３２−１、複数の組電池１３２−２、および複数の組電池１３２−３と、複数の切替スイッチ部１４０−１Ａ、１４０−１Ｂ、１４０−２Ａ、１４０−２Ｂ、１４０−３Ａ、および１４０−３Ｂとを備える。なお、図１に示した蓄電装置１３０の例は、組電池１３２が１３２−１、１３２−２、および１３２−３の３組であるものを示したが、これに限らず、２組であってもよく、３組より多くてもよい。以下の説明において、組電池を他の組電池と区別しない場合には「組電池１３２」と記載し、切替スイッチ部を他の切替スイッチ部と区別しない場合には「切替スイッチ部１４０」と記載する。
The
蓄電装置１３０は、主線路Ｌ４およびバイパス線路Ｌ５を備える。主線路Ｌ４は、蓄電装置１３０の正極と負極との間とを接続する線路であって、複数の組電池１３２を接続する。バイパス線路Ｌ５は、一端が蓄電装置１３０の正極に接続され、他端が蓄電装置１３０の負極に接続されている。
The
複数の組電池１３２−１、複数の組電池１３２−２、および複数の組電池１３２−３は、この順で、蓄電装置１３０の正極から負極に直列して主線路Ｌ４に接続されている。
The plurality of assembled batteries 132-1, the plurality of assembled batteries 132-2, and the plurality of assembled batteries 132-3 are connected to the main line L4 in this order in series from the positive electrode to the negative electrode of the
複数の組電池１３２−１は、主線路Ｌ４によって他の組電池１３２−１と直列接続されている。複数の組電池１３２−１のうち蓄電装置１３０の正極側の組電池１３２−１は、切替スイッチ部１４０−１Ａに接続されている。複数の組電池１３２−１のうち蓄電装置１３０の負極側の組電池１３２−１は、切替スイッチ部１４０−１Ｂに接続されている。
The plurality of assembled batteries 132-1 are connected in series with the other assembled batteries 132-1 by the main line L4. The assembled battery 132-1 on the positive electrode side of the
複数の組電池１３２−２は、主線路Ｌ４を介して、他の組電池１３２−２と直列接続されている。複数の組電池１３２−２のうち蓄電装置１３０の正極側の組電池１３２−２は、切替スイッチ部１４０−２Ａに接続されている。複数の組電池１３２−２のうち蓄電装置１３０の負極側の組電池１３２−２は、切替スイッチ部１４０−２Ｂに接続されている。
The plurality of assembled batteries 132-2 are connected in series with the other assembled battery 132-2 via the main line L4. Among the plurality of assembled batteries 132-2, the assembled battery 132-2 on the positive electrode side of the
複数の組電池１３２−３は、主線路Ｌ４を介して、他の組電池１３２−３と直列接続されている。複数の組電池１３２−３のうち蓄電装置１３０の正極側の組電池１３２−３は、切替スイッチ部１４０−３Ａに接続されている。複数の組電池１３２−３のうち蓄電装置１３０の負極側の組電池１３２−３は、切替スイッチ部１４０−３Ｂに接続されている。
The plurality of assembled batteries 132-3 are connected in series with another assembled battery 132-3 via the main line L4. Among the plurality of assembled batteries 132-3, the assembled battery 132-3 on the positive electrode side of the
組電池１３２は、例えば、蓄電部１３４と、状態監視部１３６とを備える。蓄電部１３４は、複数の蓄電池セルが直列または並列に接続された蓄電池ユニットである。蓄電部１３４同士は、主線路Ｌ４により接続されている。状態監視部１３６は、蓄電部１３４における蓄電池セルの状態を検出する。状態監視部１３６は、例えば、蓄電池セルの温度、および蓄電池セルのセル電圧を検出する。状態監視部１３６は、蓄電池セルの識別情報を付加した蓄電池セルの状態情報を、制御装置１５０側に出力する。また、状態監視部１３６は、他の状態監視部１３６から蓄電池セルの状態情報が供給された場合、供給された蓄電池セルの状態情報を制御装置１５０側に中継する。
The assembled battery 132 includes, for example, a
蓄電装置１３０は、全体として、架線１０から集電装置２０を介して供給される電力の変動範囲に含まれる所定の電力を供給するように設定されている。所定の電力は、例えば、主電動機１１２の定格電力である。蓄電装置１３０は、いずれか一つの組電池１３２が主線路Ｌ４から遮断されバイパス線路Ｌ５に接続された場合に、主線路Ｌ４によって直列接続された組電池１３２で架線１０から集電装置２０を介して供給される電力の変動範囲における下限以上の電力を供給するように設定されている。換言すれば、蓄電装置１３０は、いずれか一つの組電池以外の組電池を直列接続した場合の電圧の和が、電気鉄道車両１００が走行可能な電圧の下限以上となるように設定されている。
As a whole, the
切替スイッチ部１４０は、例えば、Ｂ接点スイッチ１４２と、Ａ接点スイッチ１４４と、を備える。Ｂ接点スイッチ１４２およびＡ接点スイッチ１４４は、それぞれ、例えば、固定接点および可動鉄片と、Ｂ接点スイッチ１４２およびＡ接点スイッチ１４４に共通した電磁コイルとを備える。Ｂ接点スイッチ１４２およびＡ接点スイッチ１４４は、それぞれ、制御信号が供給されることにより、導通状態と遮断状態との間で状態が切り替えられる。Ｂ接点スイッチ１４２は、制御信号が供給されていない状態で導通状態、および制御信号が供給されている状態で遮断状態となるスイッチである。Ａ接点スイッチ１４４は、制御信号が供給されていない状態で遮断状態、および制御信号が供給されている状態で導通状態となるスイッチである。
The changeover switch unit 140 includes, for example, a
切替スイッチ部１４０−１Ａにおける接続関係は、次の通りである。Ｂ接点スイッチ１４２およびＡ接点スイッチ１４４の一端は、蓄電装置１３０の正極に接続されている。Ｂ接点スイッチ１４２およびＡ接点スイッチ１４４の一端は、蓄電装置１３０の正極および線路Ｌ３ｂを介して、線路Ｌ３ｂに接続されている。Ｂ接点スイッチ１４２の他端は、主線路Ｌ４を介して、組電池１３２−１の正極に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の他端は、バイパス線路Ｌ５に接続されている。
The connection relationship in the changeover switch section 140-1A is as follows. One ends of the
切替スイッチ部１４０−１Ｂにおける接続関係は、次の通りである。Ｂ接点スイッチ１４２の一端は、主線路Ｌ４を介して、組電池１３２−１の負極に接続されている。Ｂ接点スイッチ１４２の他端は、切替スイッチ部１４０−２ＡのＢ接点スイッチ１４２に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の一端は、バイパス線路Ｌ５に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の他端は、切替スイッチ部１４０−２ＡのＡ接点スイッチ１４４に接続されている。
The connection relationship in the changeover switch section 140-1B is as follows. One end of the
切替スイッチ部１４０−１Ａおよび切替スイッチ部１４０−１Ｂは、組電池１３２−１を間に挟む一対の切替部の一例である。切替スイッチ部１４０−１Ａは、正極側切替部の一例である。切替スイッチ部１４０−１Ｂは、負極側切替部の一例である。切替スイッチ部１４０−１Ａは、組電池１３２−１の正極を主線路Ｌ４と接続させる状態と、組電池１３２−１の正極を主線路Ｌ４から切り離して、組電池１３２−１の正極に接続されていた主線路Ｌ４とバイパス線路Ｌ５とを接続させる状態とが切り替え可能である。切替スイッチ部１４０−１Ｂは、組電池１３２−１の負極を主線路Ｌ４と接続させる状態と、組電池１３２−１の負極を主線路Ｌ４から切り離して、組電池１３２−１の負極に接続されていた主線路Ｌ４とバイパス線路Ｌ５とを接続させる状態とが切り替え可能である。 The changeover switch unit 140-1A and the changeover switch unit 140-1B are an example of a pair of switching units that sandwich the assembled battery 132-1. The changeover switch unit 140-1A is an example of a positive electrode side switching unit. The changeover switch section 140-1B is an example of a negative electrode side switching section. The changeover switch unit 140-1A is connected to the positive electrode of the assembled battery 132-1, in a state where the positive electrode of the assembled battery 132-1 is connected to the main line L4, and the positive electrode of the assembled battery 132-1 is disconnected from the main line L4. The state in which the main line L4 and the bypass line L5 that have been connected can be switched. The changeover switch unit 140-1B is connected to the negative electrode of the assembled battery 132-1, in a state where the negative electrode of the assembled battery 132-1 is connected to the main line L4, and the negative electrode of the assembled battery 132-1 is disconnected from the main line L4. The state in which the main line L4 and the bypass line L5 that have been connected can be switched.
それぞれの切替スイッチ部１４０−１Ａおよび切替スイッチ部１４０−１Ｂは、第１の状態と、第２の状態との間で、状態が切替可能である。第１の状態は、切替スイッチ部１４０−１Ａおよび切替スイッチ部１４０−１Ｂによって間に挟む組電池１３２−１の正極および負極を主線路Ｌ４に接続させる状態である。第２の状態は、切替スイッチ部１４０−１Ａおよび切替スイッチ部１４０−１Ｂによって間に挟む組電池１３２−１の正極および負極をバイパス線路Ｌ５でバイパスする状態である。 Each changeover switch part 140-1A and changeover switch part 140-1B can switch a state between the 1st state and the 2nd state. The first state is a state in which the positive electrode and the negative electrode of the assembled battery 132-1 sandwiched between the changeover switch unit 140-1A and the changeover switch unit 140-1B are connected to the main line L4. The second state is a state in which the positive and negative electrodes of the assembled battery 132-1 sandwiched between the changeover switch part 140-1A and the changeover switch part 140-1B are bypassed by the bypass line L5.
切替スイッチ部１４０−２Ａにおける接続関係は、次の通りである。Ｂ接点スイッチ１４２の一端は、切替スイッチ部１４０−１ＢのＢ接点スイッチ１４２に接続されている。Ｂ接点スイッチ１４２の他端は、主線路Ｌ４を介して、組電池１３２−２の正極に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の一端は、切替スイッチ部１４０−１ＢのＡ接点スイッチ１４４に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の他端は、バイパス線路Ｌ５に接続されている。
The connection relationship in the changeover switch section 140-2A is as follows. One end of the
切替スイッチ部１４０−２Ｂにおける接続関係は、次の通りである。Ｂ接点スイッチ１４２の一端は、主線路Ｌ４を介して、組電池１３２−２の負極に接続されている。Ｂ接点スイッチ１４２の他端は、切替スイッチ部１４０−３ＡのＢ接点スイッチ１４２に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の一端は、バイパス線路Ｌ５に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の他端は、切替スイッチ部１４０−３ＡのＡ接点スイッチ１４４に接続されている。
The connection relationship in the changeover switch section 140-2B is as follows. One end of the
切替スイッチ部１４０−２Ａおよび切替スイッチ部１４０−２Ｂは、組電池１３２−２を間に挟む一対の切替部の一例である。切替スイッチ部１４０−２Ａは、正極側切替部の一例である。切替スイッチ部１４０−２Ｂは、負極側切替部の一例である。切替スイッチ部１４０−２Ａは、組電池１３２−２の正極を主線路Ｌ４と接続させる状態と、組電池１３２−２の正極を主線路Ｌ４から切り離して、組電池１３２−２の正極と接続されていた主線路Ｌ４とバイパス線路Ｌ５とを接続させる状態とが切り替え可能である。切替スイッチ部１４０−２Ｂは、組電池１３２−２の負極を主線路Ｌ４と接続させる状態と、組電池１３２−２の負極を主線路Ｌ４から切り離して、組電池１３２−２の負極と接続されていた主線路Ｌ４とバイパス線路Ｌ５とを接続させる状態とが切り替え可能である。 The changeover switch unit 140-2A and the changeover switch unit 140-2B are an example of a pair of switching units that sandwich the assembled battery 132-2 therebetween. The changeover switch unit 140-2A is an example of a positive electrode side switching unit. The changeover switch section 140-2B is an example of a negative electrode side switching section. The changeover switch unit 140-2A is connected to the positive electrode of the assembled battery 132-2 by disconnecting the positive electrode of the assembled battery 132-2 from the main line L4 and the state where the positive electrode of the assembled battery 132-2 is connected to the main line L4. The state in which the main line L4 and the bypass line L5 that have been connected can be switched. The changeover switch unit 140-2B is connected to the negative electrode of the assembled battery 132-2 by disconnecting the negative electrode of the assembled battery 132-2 from the main line L4 and the state where the negative electrode of the assembled battery 132-2 is connected to the main line L4. The state in which the main line L4 and the bypass line L5 that have been connected can be switched.
それぞれの切替スイッチ部１４０−２Ａおよび切替スイッチ部１４０−２Ｂは、第１の状態と、第２の状態との間で、状態が切替可能である。第１の状態は、切替スイッチ部１４０−２Ａおよび切替スイッチ部１４０−２Ｂによって間に挟む組電池１３２−２の正極および負極を主線路Ｌ４に接続させる状態である。第２の状態は、切替スイッチ部１４０−２Ａおよび切替スイッチ部１４０−２Ｂによって間に挟む組電池１３２−２の正極および負極をバイパス線路Ｌ５でバイパスする状態である。 Each changeover switch part 140-2A and changeover switch part 140-2B can switch a state between a 1st state and a 2nd state. The first state is a state in which the positive electrode and the negative electrode of the assembled battery 132-2 sandwiched between the changeover switch part 140-2A and the changeover switch part 140-2B are connected to the main line L4. The second state is a state in which the positive and negative electrodes of the assembled battery 132-2 sandwiched between the changeover switch part 140-2A and the changeover switch part 140-2B are bypassed by the bypass line L5.
切替スイッチ部１４０−１ＢのＢ接点スイッチ１４２と切替スイッチ部１４０−２ＡのＢ接点スイッチ１４２とを接続する線路と、切替スイッチ部１４０−１ＢのＡ接点スイッチ１４４と切替スイッチ部１４０−２ＡのＡ接点スイッチ１４４とを接続する線路とは、線路Ｌ１１によって接続されている。
A line connecting the
切替スイッチ部１４０−３Ａにおける接続関係は、次の通りである。Ｂ接点スイッチ１４２の一端は、切替スイッチ部１４０−２ＢのＢ接点スイッチ１４２に接続されている。Ｂ接点スイッチ１４２の他端は、主線路Ｌ４を介して、組電池１３２−３の正極に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の一端は、切替スイッチ部１４０−２ＢのＡ接点スイッチ１４４に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の他端は、バイパス線路Ｌ５に接続されている。
The connection relationship in the selector switch unit 140-3A is as follows. One end of the
切替スイッチ部１４０−３Ｂにおける接続関係は、次の通りである。Ｂ接点スイッチ１４２の一端は、主線路Ｌ４を介して、組電池１３２−３の負極に接続されている。Ａ接点スイッチ１４４の一端は、バイパス線路Ｌ５に接続されている。Ｂ接点スイッチ１４２の他端およびＡ接点スイッチ１４４の他端は、蓄電装置１３０の負極に接続されている。
The connection relationship in the changeover switch section 140-3B is as follows. One end of the
切替スイッチ部１４０−３Ａおよび切替スイッチ部１４０−３Ｂは、組電池１３２−３を間に挟む一対の切替部の一例である。切替スイッチ部１４０−３Ａは、正極側切替部の一例である。切替スイッチ部１４０−３Ｂは、負極側切替部の一例である。切替スイッチ部１４０−３Ａは、組電池１３２−３の正極を主線路Ｌ４と接続させる状態と、組電池１３２−３の正極を主線路Ｌ４から切り離して、組電池１３２−３の正極に接続されていた主線路Ｌ４とバイパス線路Ｌ５とを接続させる状態とが切り替え可能である。切替スイッチ部１４０−３Ｂは、組電池１３２−３の負極を主線路Ｌ４と接続させる状態と、組電池１３２−３の負極を主線路Ｌ４から切り離して、組電池１３２−３の負極と接続されていた主線路Ｌ４とバイパス線路Ｌ５とを接続させる状態とが切り替え可能である。 The changeover switch unit 140-3A and the changeover switch unit 140-3B are an example of a pair of switching units that sandwich the assembled battery 132-3 therebetween. The changeover switch unit 140-3A is an example of a positive electrode side switching unit. The changeover switch unit 140-3B is an example of a negative electrode side switching unit. The changeover switch unit 140-3A is connected to the positive electrode of the assembled battery 132-3 by disconnecting the positive electrode of the assembled battery 132-3 from the main line L4 and the state in which the positive electrode of the assembled battery 132-3 is connected to the main line L4. The state in which the main line L4 and the bypass line L5 that have been connected can be switched. The changeover switch unit 140-3B is connected to the negative electrode of the assembled battery 132-3 by disconnecting the negative electrode of the assembled battery 132-3 from the main line L4 and the state in which the negative electrode of the assembled battery 132-3 is connected to the main line L4. The state in which the main line L4 and the bypass line L5 that have been connected can be switched.
それぞれの切替スイッチ部１４０−３Ａおよび切替スイッチ部１４０−３Ｂは、第１の状態と、第２の状態との間で、状態が切替可能である。第１の状態は、切替スイッチ部１４０−３Ａおよび切替スイッチ部１４０−３Ｂによって間に挟む組電池１３２−３の正極および負極を主線路Ｌ４に接続させる状態である。第２の状態は、切替スイッチ部１４０−３Ａおよび切替スイッチ部１４０−３Ｂによって間に挟む組電池１３２−３の正極および負極をバイパス線路Ｌ５でバイパスする状態である。 Each changeover switch part 140-3A and changeover switch part 140-3B can switch a state between a 1st state and a 2nd state. The first state is a state in which the positive electrode and the negative electrode of the assembled battery 132-3 sandwiched between the changeover switch part 140-3A and the changeover switch part 140-3B are connected to the main line L4. The second state is a state in which the positive and negative electrodes of the assembled battery 132-3 sandwiched between the changeover switch part 140-3A and the changeover switch part 140-3B are bypassed by the bypass line L5.
切替スイッチ部１４０−２ＢのＢ接点スイッチ１４２と切替スイッチ部１４０−３ＡのＢ接点スイッチ１４２とを接続する線路と、切替スイッチ部１４０−２ＢのＡ接点スイッチ１４４と切替スイッチ部１４０−３ＡのＡ接点スイッチ１４４とを接続する線路とは、線路Ｌ１２によって接続されている。
A line connecting the
制御装置１５０は、例えば、異常判定部１５２と、スイッチ制御部１５４とを備える。これらの機能部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアが協働することで実現されてもよい。
The
異常判定部１５２は、状態監視部１３６から受信した状態情報と所定値を比較することで、組電池１３２ごとに異常状態であるか否かを判定する。所定値は、蓄電部１３４の状態が異常であることを判定するための基準値である。所定値は、例えば、蓄電部１３４が異常状態である場合の温度である。スイッチ制御部１５４は、異常判定部１５２の判定結果などに基づいて、充電用断路器１２０、放電用断路器１２２、および切替スイッチ部１４０の状態を制御する。
The
図２は、制御装置１５０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、制御装置１５０の処理は、例えば、所定時間ごとに繰り返して開始される。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the
まず制御装置１５０は、蓄電装置１３０の充電を開始するか否かを判定する（ステップＳ１００）。制御装置１５０は、蓄電装置１３０の充電を開始する場合、充電動作を行う（ステップＳ１０２）。次に制御装置１５０は、蓄電装置１３０を放電させる動作を開始するか否かを判定する（ステップＳ１０４）。制御装置１５０は、蓄電装置１３０を放電させる場合、放電動作を行う（ステップＳ１０６）。
First,
次に制御装置１５０は、異常状態の組電池１３２があるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。制御装置１５０は、異常状態の組電池１３２が存在しない場合、動作を終了する。制御装置１５０は、異常状態の組電池１３２が存在する場合、充電用断路器１２０および放電用断路器１２２を遮断状態に制御する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０において、制御装置１５０は、充電動作を行っている最中である場合、充電用断路器１２０を遮断状態に制御する。制御装置１５０は、放電動作を行っている最中である場合、放電用断路器１２２を遮断状態に制御する。
Next, the
次に制御装置１５０は、異常状態の組電池１３２を、主線路Ｌ４からバイパス線路Ｌ５に接続する（ステップＳ１１２）。次に制御装置１５０は、充電用断路器１２０または放電用断路器１２２を導通状態に制御する（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４において、制御装置１５０は、充電動作を行っている最中であった場合、充電用断路器１２０を導通状態に制御する。制御装置１５０は、放電動作を行っている最中であった場合、放電用断路器１２２を導通状態に制御する。
Next, the
図３は、充電動作を行っている最中における電流の流れの一例を示す図である。制御装置１５０は、蓄電装置１３０に電力を充電させる場合、充電用断路器１２０に制御信号を供給することで、充電用断路器１２０の状態を遮断状態から導通状態に切り替える。また、制御装置１５０は、放電用断路器１２２に制御信号を供給しないことで、放電用断路器１２２の状態を遮断状態に維持する。さらに、制御装置１５０は、全ての切替スイッチ部１４０に制御信号を供給しないことで、Ｂ接点スイッチ１４２を導通状態に維持すると共に、Ａ接点スイッチ１４４を遮断状態に維持する。すなわち、制御装置１５０は、異常状態の組電池１３２がない場合、複数の一対の切替スイッチ部１４０の全部を第１の状態に制御する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a current flow during the charging operation. When charging
このような状態において、架線１０から集電装置２０を介して供給された電力の電流は、正極線路Ｌ１、線路Ｌ３ａ、充電装置１１４、充電用断路器１２０、充電用ダイオード１２４、および線路Ｌ３ｂを介して、蓄電装置１３０の正極に供給される。蓄電装置１３０の正極に供給された電力の電流は、Ｂ接点スイッチ１４２および主線路Ｌ４を介して、組電池１３２−１、組電池１３２−２、および組電池１３２−３の順に流れる。これにより、組電池１３２−１、組電池１３２−２、および組電池１３２−３は、蓄電部１３４に電力を充電させる。組電池１３２−３を通過した電力の電流は、蓄電装置１３０の負極、線路Ｌ３ｃ、および負極線路Ｌ２を介して、接地端子に流れる。
In such a state, the current of the electric power supplied from the
図４は、放電動作を行っている最中における電流の流れの一例を示す図である。
制御装置１５０は、蓄電装置１３０から電力を放電させる場合、放電用断路器１２２に制御信号を供給することで、放電用断路器１２２の状態を遮断状態から導通状態に切り替える。また、制御装置１５０は、充電用断路器１２０に制御信号を供給しないことで、放電用断路器１２２の状態を遮断状態に維持する。さらに、制御装置１５０は、全ての切替スイッチ部１４０に制御信号を供給しないことで、Ｂ接点スイッチ１４２を導通状態に維持すると共に、Ａ接点スイッチ１４４を遮断状態に維持する。すなわち、制御装置１５０は、異常状態の組電池１３２がない場合、複数の一対の切替スイッチ部１４０の全部を第１の状態に制御する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a current flow during the discharging operation.
When discharging power from
このような状態において、組電池１３２−１、１３２−２、および１３２−３から放電された電力の電流は、主線路Ｌ４およびＢ接点スイッチ１４２から蓄電装置１３０の正極に流れる。蓄電装置１３０から放電された電力の電流は、蓄電装置１３０の正極から、線路Ｌ３ｂ、放電用ダイオード１２６、放電用断路器１２２、正極線路Ｌ１を介して、直流−交流変換装置１１０に供給される。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の一部は、線路Ｌ３ｃを介して蓄電装置１３０の負極に流れる。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の残りの一部は、負極線路Ｌ２を介して接地端子に流れる。
In such a state, the electric current discharged from the assembled batteries 132-1, 132-2, and 132-3 flows from the main line L4 and the
図５は、第１の実施形態の放電動作を行っている最中に組電池１３２−２における蓄電部１３４の異常が判定された状態を示す図である。組電池１３２−２における蓄電部１３４の状態情報は、組電池１３２−２の状態監視部１３６および組電池１３２−１の状態監視部１３６を介して、異常判定部１５２に供給される。異常判定部１５２は、組電池１３２−２における蓄電部１３４の状態が異常状態であると判定し、判定結果をスイッチ制御部１５４に供給する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the abnormality of the
図６は、組電池１３２−２を迂回した電流の流れの一例を示す図である。スイッチ制御部１５４は、異常判定部１５２から異常状態であるという判定結果が供給されたことに応じ、放電用断路器１２２に制御信号を供給することで、放電用断路器１２２を遮断状態に切り替える。また、制御装置１５０は、充電用断路器１２０に制御信号を供給しないことで、充電用断路器１２０の状態を遮断状態に維持する。その後、制御装置１５０は、切替スイッチ部１４０−２Ａに制御信号を供給することで、Ｂ接点スイッチ１４２を遮断状態に切り替えると共に、Ａ接点スイッチ１４４を導通状態に切り替える。また、スイッチ制御部１５４は、切替スイッチ部１４０−２Ｂに制御信号を供給することで、Ｂ接点スイッチ１４２を遮断状態に切り替えると共に、Ａ接点スイッチ１４４を導通状態に切り替える。これにより、スイッチ制御部１５４は、異常状態の組電池１３２−２を主線路Ｌ４から切り離し、主線路Ｌ４を介して蓄電装置１３０の正極および負極をバイパス線路Ｌ５に接続させる。この結果、スイッチ制御部１５４は、組電池１３２−１と組電池１３２−３とが主線路Ｌ４およびバイパス線路Ｌ５を介して直列に接続された直列回路を形成する。その後、スイッチ制御部１５４は、放電用断路器１２２に制御信号を供給することで、放電用断路器１２２を導通状態に切り替える。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a current flow that bypasses the assembled battery 132-2. The
このような状態において、組電池１３２−３から放電された電力の電流は、切替スイッチ部１４０−３ＡのＢ接点スイッチ１４２、線路Ｌ１２、切替スイッチ部１４０−２ＢのＡ接点スイッチ１４４、バイパス線路Ｌ５、切替スイッチ部１４０−２ＡのＡ接点スイッチ１４４、線路Ｌ１１、切替スイッチ部１４０−１ＢのＢ接点スイッチ１４２、組電池１３２−１、および切替スイッチ部１４０−１ＡのＢ接点スイッチ１４２を介して、蓄電装置１３０の正極に流れる。このように、組電池１３２−３から放電された電力の電流は、組電池１３２−２をバイパス（迂回）する経路（バイパス線路Ｌ５）に流れる。蓄電装置１３０から放電された電力の電流は、蓄電装置１３０の正極から、線路Ｌ３ｂ、放電用ダイオード１２６、放電用断路器１２２、正極線路Ｌ１を介して、直流−交流変換装置１１０に供給される。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の一部は、線路Ｌ３ｃを介して蓄電装置１３０の負極に流れる。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の残りの一部は、負極線路Ｌ２を介して接地端子に流れる。
In such a state, the electric current discharged from the assembled battery 132-3 includes the
以上説明した第１の実施形態の電気鉄道車両１００によれば、一対の切替スイッチ部１４０によって間に挟む組電池１３２の正極および負極を主線路Ｌ４に接続させる第１の状態と、一対の切替スイッチ部１４０によって間に挟む組電池１３２の正極および負極をバイパス線路Ｌ５でバイパスする第２の状態と、の間で状態が切り替え可能であるので、例えば異常状態である組電池１３２を除く正常な組電池１３２から放電された電力を直流−交流変換装置１１０に供給することができる。この結果、第１の実施形態の電気鉄道車両１００によれば、組電池１３２からの電力供給の継続性を高めることができ、電気鉄道車両１００の走行ができなくなる可能性を低くする。更に、電気鉄道車両１００によれば、組電池１３２が異常状態に陥った場合であっても、ダイヤ乱れを抑制することができる。
According to the
なお、第１の実施形態の電気鉄道車両１００において、蓄電装置１３０は、全体として、架線１０から集電装置２０を介して供給される電力の変動範囲に含まれる所定の電力を供給するように設定されている。複数の組電池１３２のいずれか一つが主線路Ｌ４から遮断されバイパス線路Ｌ５に接続された場合に、残りの組電池１３２で変動範囲における下限以上の電力を供給することができる。これにより、第１の実施形態の電気鉄道車両１００によれば、複数の組電池１３２から異常状態である組電池１３２を除いた組電池１３２から放電される電力により走行ができなくなる事態を抑制することができる。
In the
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態の電気鉄道車両１００Ａの一例を示す図である。第２の実施形態の電気鉄道車両１００Ａは、複数の一対の切替スイッチ部１４０のうち少なくとも一つが第２の状態に切り替えられる点で第１の実施形態の電気鉄道車両１００とは相違する。以下、この点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ部分については同一符号を付することで説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an
予備用組電池２００の正極は、正極側バイパス線路Ｌ６に接続されている。予備用組電池２００の負極は、負極側バイパス線路Ｌ７に接続されている。正極側バイパス線路Ｌ６は、蓄電装置１３０の正極および予備用組電池２００の正極に接続されている。負極側バイパス線路Ｌ７は、予備用組電池２００の負極に接続されている。具体的には、負極側バイパス線路Ｌ７は、切替スイッチ部１４０−１ＢのＡ接点スイッチ１４４、切替スイッチ部１４０−２ＢのＡ接点スイッチ１４４、および切替スイッチ部１４０−３ＢのＡ接点スイッチ１４４に接続されている。
The positive electrode of the spare assembled
予備用組電池２００は、例えば、複数の蓄電部２１２および状態監視部２１４を備える。蓄電部２１２は、複数の蓄電池セルが直列または並列に接続された蓄電池ユニットである。蓄電部２１２同士は、内部の線路により接続されている。状態監視部２１４は、蓄電部２１２における蓄電池セルの状態を検出する。状態監視部２１４は、例えば、蓄電池セルの温度、および蓄電池セルのセル電圧を検出する。状態監視部２１４は、蓄電池セルの識別情報を付加した蓄電池セルの状態情報を、制御装置１５０Ａ側の状態監視部２１４または状態監視部１３６に出力する。また、状態監視部２１４は、他の状態監視部２１４から蓄電池セルの状態情報が供給された場合、供給された蓄電池セルの状態情報を制御装置１５０Ａ側に中継する。
The
切替スイッチ部１４０−１Ａ、１４０−２Ａ、および１４０−３Ａは、組電池１３２の正極を主線路Ｌ４と接続させる状態と、組電池１３２の正極を主線路Ｌ４から切り離して、組電池１３２の正極に接続されていた主線路Ｌ４と正極側バイパス線路Ｌ６とを接続させる状態とが切り替え可能である。切替スイッチ部１４０−１Ｂ、１４０−２Ｂ、および１４０−３Ｂは、組電池１３２の負極を主線路Ｌ４と接続させる状態と、組電池１３２の負極を主線路Ｌ４から切り離して、組電池１３２の負極に接続されていた主線路Ｌ４と負極側バイパス線路Ｌ７とを接続させる状態とが切り替え可能である。 The changeover switch sections 140-1A, 140-2A, and 140-3A are in a state in which the positive electrode of the assembled battery 132 is connected to the main line L4, and the positive electrode of the assembled battery 132 is disconnected from the main line L4. The state in which the main line L4 and the positive-side bypass line L6 that have been connected to each other can be switched. The changeover switch sections 140-1B, 140-2B, and 140-3B are in a state in which the negative electrode of the assembled battery 132 is connected to the main line L4, and the negative electrode of the assembled battery 132 is disconnected from the main line L4. The state of connecting the main line L4 and the negative-side bypass line L7 that are connected to each other can be switched.
一対の切替スイッチ部１４０−１Ａおよび切替スイッチ部１４０−１Ｂは、組電池１３２−１の正極および負極を主線路Ｌ４に接続させる第１の状態と、組電池１３２−１の正極および負極を正極側バイパス線路Ｌ６、予備用組電池２００、および負極側バイパス線路Ｌ７でバイパスする第２の状態と、の間で状態が切り替え可能である。一対の切替スイッチ部１４０−２Ａおよび切替スイッチ部１４０−２Ｂは、組電池１３２−２の正極および負極を主線路Ｌ４に接続させる第１の状態と、組電池１３２−２の正極および負極を正極側バイパス線路Ｌ６、予備用組電池２００、および負極側バイパス線路Ｌ７でバイパスする第２の状態と、の間で状態が切り替え可能である。一対の切替スイッチ部１４０−３Ａおよび切替スイッチ部１４０−３Ｂは、組電池１３２−３の正極および負極を主線路Ｌ４に接続させる第１の状態と、組電池１３２−３の正極および負極を正極側バイパス線路Ｌ６、予備用組電池２００、および負極側バイパス線路Ｌ７でバイパスする第２の状態と、の間で状態が切り替え可能である。
A pair of changeover switch part 140-1A and changeover switch part 140-1B are the 1st state which connects the positive electrode and negative electrode of assembled battery 132-1 to main line L4, and the positive electrode and negative electrode of assembled battery 132-1 are positive. The state can be switched between the second state of bypassing by the side bypass line L6, the spare assembled
図８は、第２の実施形態における制御装置１５０Ａの処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、制御装置１５０Ａの処理は、例えば、所定時間ごとに繰り返して開始される。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a process flow of the
まず制御装置１５０Ａは、蓄電装置１３０Ａの充電を開始するか否かを判定する（ステップＳ２００）。制御装置１５０Ａは、蓄電装置１３０Ａの充電を開始する場合、充電動作を行う（ステップＳ２０２）。次に制御装置１５０Ａは、蓄電装置１３０Ａを放電させる動作を開始するか否かを判定する（ステップＳ２０４）。制御装置１５０Ａは、蓄電装置１３０Ａを放電させる場合、放電動作を行う（ステップＳ２０６）。
First,
次に、制御装置１５０Ａは、複数の組電池の組み合わせを切り替える切替タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。制御装置１５０Ａは、切替タイミングが到来したと判定した場合、組電池の組み合わせを切り替える（ステップＳ２１０）。組み合わせの切替タイミングは、組電池１３２に異常状態がないと判定されている場合において、複数の組電池１３２と予備用組電池２００とのうち主線路Ｌ４から切り離す一つの組電池を切り替えるタイミングである。
Next,
主線路Ｌ４から切り離す一つの組電池を切り替えるタイミングは、組電池１３２が所定条件を満たしたタイミングである。組電池１３２が所定条件を満たしたタイミングにおいて、制御装置１５０Ａは、所定条件を満たした組電池１３２を選択する。制御装置１５０Ａは、例えば、組電池１３２の使用期間が所定期間を超えたタイミング、または組電池１３２の充放電回数が所定回数に達したタイミングを判定する。また、組み合わせの切替タイミングは、例えば、予備用組電池２００における蓄電部２１２の蓄電量が閾値を下回ったことが判定されたタイミングであってもよい。この場合、スイッチ制御部１５４は、予備用組電池２００以外の組電池を主線路Ｌ４から切り離し、切り離した組電池を予備用組電池２００でバイパスする。
The timing for switching one assembled battery separated from the main line L4 is the timing when the assembled battery 132 satisfies a predetermined condition. At the timing when the assembled battery 132 satisfies the predetermined condition, the
次に制御装置１５０Ａは、異常状態の組電池１３２があるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。制御装置１５０Ａは、異常状態の組電池が存在しない場合、動作を終了する。制御装置１５０Ａは、異常状態の組電池が存在する場合、充電用断路器１２０および放電用断路器１２２を遮断状態に制御する（ステップＳ２１４）。ステップＳ２１４において、制御装置１５０Ａは、充電動作を行っている最中である場合、充電用断路器１２０を遮断状態に制御する。制御装置１５０Ａは、放電動作を行っている最中である場合、放電用断路器１２２を遮断状態に制御する。
Next,
次に制御装置１５０Ａは、異常状態の組電池を、主線路Ｌ４切り離して主線路Ｌ４からバイパスする（ステップＳ２１６）。次に制御装置１５０Ａは、充電用断路器１２０または放電用断路器１２２を導通状態に制御する（ステップＳ２１８）。ステップＳ２１８において、制御装置１５０Ａは、充電動作を行っている最中であった場合、充電用断路器１２０を導通状態に制御する。制御装置１５０Ａは、放電動作を行っている最中であった場合、放電用断路器１２２を導通状態に制御する。
Next, 150 A of control apparatuses disconnect the main line L4 and bypass the assembled battery in an abnormal state from the main line L4 (step S216). Next, the
図９は、第２の実施形態において充電動作を行っている最中における電気鉄道車両１００Ａの状態および電流の流れの一例を示す図である。制御装置１５０Ａは、蓄電装置１３０Ａに電力を充電させる場合、充電用断路器１２０に制御信号を供給することで、充電用断路器１２０の状態を遮断状態から導通状態に切り替える。また、制御装置１５０Ａは、放電用断路器１２２に制御信号を供給しないことで、放電用断路器１２２の状態を遮断状態に維持する。さらに、制御装置１５０Ａは、全ての切替スイッチ部１４０に制御信号を供給しないことで、Ｂ接点スイッチ１４２を導通状態に維持すると共に、Ａ接点スイッチ１４４を遮断状態に維持する。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a state of the
架線１０から集電装置２０を介して供給された電力の電流は、正極線路Ｌ１、線路Ｌ３ａ、充電装置１１４、充電用断路器１２０、充電用ダイオード１２４、および線路Ｌ３ｂを介して、蓄電装置１３０Ａの正極に供給される。蓄電装置１３０Ａの正極に供給された電力の電流は、Ｂ接点スイッチ１４２および主線路Ｌ４を介して、組電池１３２−１、組電池１３２−２、および組電池１３２−３の順に流れる。これにより、組電池１３２−１、組電池１３２−２、および組電池１３２−３は、蓄電部１３４に電力を充電させる。組電池１３２−３を通過した電力の電流は、蓄電装置１３０Ａの負極、線路Ｌ３ｃ、および負極線路Ｌ２を介して、接地端子に流れる。
The electric current supplied from the
図１０は、第２の実施形態において放電動作を行っている最中における電気鉄道車両１００Ａの状態および電流の流れの一例を示す図である。制御装置１５０Ａは、蓄電装置１３０Ａから電力を放電させる場合、放電用断路器１２２に制御信号を供給することで、放電用断路器１２２の状態を遮断状態から導通状態に切り替える。また、制御装置１５０は、充電用断路器１２０に制御信号を供給しないことで、放電用断路器１２２の状態を遮断状態に維持する。さらに、制御装置１５０は、全ての切替スイッチ部１４０に制御信号を供給しないことで、Ｂ接点スイッチ１４２を導通状態に維持すると共に、Ａ接点スイッチ１４４を遮断状態に維持する。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a state of the
組電池１３２−１、１３２−２、および１３２−３から放電された電力の電流は、主線路Ｌ４およびＢ接点スイッチ１４２から蓄電装置１３０Ａの正極に流れる。蓄電装置１３０Ａから放電された電力の電流は、蓄電装置１３０Ａの正極から、線路Ｌ３ｂ、放電用ダイオード１２６、放電用断路器１２２、正極線路Ｌ１を介して、直流−交流変換装置１１０に供給される。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の一部は、線路Ｌ３ｃを介して蓄電装置１３０Ａの負極に流れる。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の残りの一部は、負極線路Ｌ２を介して接地端子に流れる。
The electric current discharged from the assembled batteries 132-1, 132-2, and 132-3 flows from the main line L4 and the
図１１は、第２の実施形態において、放電動作の最中に組電池１３２−１における蓄電部１３４が異常状態である場合の電気鉄道車両１００Ａの状態および電流の流れの一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a state of the
制御装置１５０Ａは、切替スイッチ部１４０−１Ａに制御信号を供給することで、Ｂ接点スイッチ１４２を遮断状態に切り替えると共に、Ａ接点スイッチ１４４を導通状態に切り替える。制御装置１５０Ａは、切替スイッチ部１４０−１Ｂに制御信号を供給することで、Ｂ接点スイッチ１４２を遮断状態に切り替えると共に、Ａ接点スイッチ１４４を導通状態に切り替える。これにより、制御装置１５０Ａは、異常状態の組電池１３２−１を間に挟む切替スイッチ部１４０−１Ａを正極側バイパス線路Ｌ６に導通させると共に切替スイッチ部１４０−１Ｂを負極側バイパス線路Ｌ７に導通させる。この結果、制御装置１５０Ａは、組電池１３２−２と組電池１３２−３と予備用組電池２００とが直列に接続された直列回路を形成する。
The
組電池１３２−２から放電された電力の電流は、切替スイッチ部１４０−２ＡのＢ接点スイッチ１４２、線路Ｌ１１、切替スイッチ部１４０−１ＢのＡ接点スイッチ１４４、負極側バイパス線路Ｌ７、予備用組電池２００、正極側バイパス線路Ｌ６、切替スイッチ部１４０−１ＡのＡ接点スイッチ１４４を介して、蓄電装置１３０Ａの正極に流れる。このように、組電池１３２−２から放電された電力の電流は、組電池１３２−１をバイパス（迂回）する経路（負極側バイパス線路Ｌ７、予備用組電池２００、および正極側バイパス線路Ｌ６）に流れる。蓄電装置１３０Ａから放電された電力の電流は、蓄電装置１３０Ａの正極から、線路Ｌ３ｂ、放電用ダイオード１２６、放電用断路器１２２、正極線路Ｌ１を介して、直流−交流変換装置１１０に供給される。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の一部は、線路Ｌ３ｃを介して蓄電装置１３０Ａの負極に流れる。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の残りの一部は、負極線路Ｌ２を介して接地端子に流れる。
The electric current discharged from the assembled battery 132-2 includes the
なお、主線路Ｌ４から組電池１３２−１を切り離した状態は、複数の組電池１３２と予備用組電池２００とのうち主線路Ｌ４から切り離す一つの組電池として、組電池１３２−１が選択された状態とも言うことができる。
In the state where the assembled battery 132-1 is disconnected from the main line L4, the assembled battery 132-1 is selected as one assembled battery to be disconnected from the main line L4 among the plurality of assembled batteries 132 and the spare assembled
図１２は、第２の実施形態において、放電動作の最中に組電池１３２−２における蓄電部１３４が異常状態である場合の電気鉄道車両１００Ａの状態および電流の流れの一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a state of the
制御装置１５０Ａは、切替スイッチ部１４０−２Ａに制御信号を供給することで、Ｂ接点スイッチ１４２を遮断状態に切り替えると共に、Ａ接点スイッチ１４４を導通状態に切り替える。制御装置１５０Ａは、切替スイッチ部１４０−２Ｂに制御信号を供給することで、Ｂ接点スイッチ１４２を遮断状態に切り替えると共に、Ａ接点スイッチ１４４を導通状態に切り替える。これにより、制御装置１５０Ａは、異常状態の組電池１３２−２を間に挟む切替スイッチ部１４０−２Ａを正極側バイパス線路Ｌ６に導通させると共に切替スイッチ部１４０−２Ｂを負極側バイパス線路Ｌ７に導通させる。この結果、制御装置１５０Ａは、組電池１３２−１と組電池１３２−３と予備用組電池２００とが直列に接続された直列回路を形成する。
The
組電池１３２−３から放電された電力の電流は、切替スイッチ部１４０−３ＡのＢ接点スイッチ１４２、線路Ｌ１２、切替スイッチ部１４０−２ＢのＡ接点スイッチ１４４、負極側バイパス線路Ｌ７、予備用組電池２００、正極側バイパス線路Ｌ６、切替スイッチ部１４０−２ＡのＡ接点スイッチ１４４を介して、組電池１３２−１に流れる。このように、組電池１３２−３から放電された電力の電流は、組電池１３２−２をバイパス（迂回）する経路（負極側バイパス線路Ｌ７、予備用組電池２００、および正極側バイパス線路Ｌ６）に流れる。
The electric current discharged from the assembled battery 132-3 includes the
なお、主線路Ｌ４から組電池１３２−２を切り離した状態は、複数の組電池１３２と予備用組電池２００とのうち主線路Ｌ４から切り離す一つの組電池として、組電池１３２−２が選択された状態とも言うことができる。
In the state where the assembled battery 132-2 is disconnected from the main line L4, the assembled battery 132-2 is selected as one assembled battery to be disconnected from the main line L4 among the plurality of assembled batteries 132 and the spare assembled
図１３は、第２の実施形態において、放電動作の最中に組電池１３２−３における蓄電部１３４が異常状態である場合の電気鉄道車両１００Ａの状態および電流の流れの一例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a state of the
制御装置１５０Ａは、切替スイッチ部１４０−３Ａに制御信号を供給することで、Ｂ接点スイッチ１４２を遮断状態に切り替えると共に、Ａ接点スイッチ１４４を導通状態に切り替える。制御装置１５０Ａは、切替スイッチ部１４０−３Ｂに制御信号を供給することで、Ｂ接点スイッチ１４２を遮断状態に切り替えると共に、Ａ接点スイッチ１４４を導通状態に切り替える。これにより、制御装置１５０Ａは、異常状態の組電池１３２−３を間に挟む切替スイッチ部１４０−３Ａを正極側バイパス線路Ｌ６に導通させると共に切替スイッチ部１４０−３Ｂを負極側バイパス線路Ｌ７に導通させる。この結果、制御装置１５０Ａは、組電池１３２−１と組電池１３２−２と予備用組電池２００とが直列に接続された直列回路を形成する。
The
予備用組電池２００から放電された電力の電流は、正極側バイパス線路Ｌ６、切替スイッチ部１４０−３ＡのＡ接点スイッチ１４４、線路Ｌ１２、切替スイッチ部１４０−２ＢのＢ接点スイッチ１４２を介して、組電池１３２−２に流れる。蓄電装置１３０Ａから放電された電力の電流は、蓄電装置１３０Ａの正極から、線路Ｌ３ｂ、放電用ダイオード１２６、放電用断路器１２２、正極線路Ｌ１を介して、直流−交流変換装置１１０に供給される。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の一部は、線路Ｌ３ｃ、蓄電装置１３０Ａの負極、切替スイッチ部１４０−３ＢのＡ接点スイッチ１４４、負極側バイパス線路Ｌ７を介して、予備用組電池２００の負極に流れる。直流−交流変換装置１１０から負極線路Ｌ２に流れる電流の残りの一部は、負極線路Ｌ２を介して接地端子に流れる。このように、予備用組電池２００から放電された電力の電流は、組電池１３２−３をバイパス（迂回）する経路（正極側バイパス線路Ｌ６、切替スイッチ部１４０−３ＢのＡ接点スイッチ１４４、および正極側バイパス線路Ｌ６）に流れる。
The electric current discharged from the spare assembled
なお、主線路Ｌ４から組電池１３２−３を切り離した状態は、複数の組電池１３２と予備用組電池２００とのうち主線路Ｌ４から切り離す一つの組電池として、組電池１３２−３が選択された状態とも言うことができる。
In the state where the assembled battery 132-3 is disconnected from the main line L4, the assembled battery 132-3 is selected as one assembled battery to be disconnected from the main line L4 among the plurality of assembled batteries 132 and the spare assembled
以上説明した第２の実施形態の電気鉄道車両１００Ａによれば、線路（Ｌ６およびＬ７）の途中に接続された予備用組電池２００を備え、異常状態である組電池１３２を挟む一対の切替スイッチ部１４０をバイパス線路に接続した場合に、予備用組電池２００をバイパスされる組電池１３２以外の組電池１３２と直列に接続させることができる。これにより、電気鉄道車両１００Ａによれば、例えば３個の組電池１３２により主電動機１１２の定格電力が供給可能である場合において、１個の組電池１３２の状態が異常状態になった場合であっても、異常状態である組電池１３２に代えて、予備用組電池２００から電力を放電させることができる。これにより、電気鉄道車両１００Ａによれば、第１実施形態と同様に組電池１３２からの電力供給の継続性を高めることに加えて、主電動機１１２に供給する電力の低下を抑制することができる。
According to the
また、電気鉄道車両１００Ａによれば、組電池１３２が異常状態ではないと判定されている場合において、複数の組電池１３２と予備用組電池２００とのうち主線路Ｌ４から切り離す一つの組電池を切り替え、切り離された一つの組電池以外の組電池を主線路Ｌ４に接続させるので、予備用組電池２００の状態を放電可能な状態に維持することができ、主電動機１１２に供給する電力の低下を更に抑制することができる。また、電気鉄道車両１００Ａによれば、複数の組電池１３２と予備用組電池２００との使用時間や充放電回数を均一に近づけることができる。これにより、電気鉄道車両１００Ａによれば、主線路Ｌ４から切り離す一つの組電池を切り替えない場合より、複数の組電池１３２および予備用組電池２００の寿命を長くすることができる。
Further, according to the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、蓄電装置１３０が、蓄電装置１３０の正極および負極に接続された主線路Ｌ４と、複数の組電池１３２と、蓄電装置１３０の正極および負極に接続されたバイパス線路Ｌ５と、組電池１３２の正極を主線路Ｌ４を介して蓄電装置１３０の正極と接続させる状態と、組電池１３２の正極を主線路Ｌ４から切り離して蓄電装置１３０の正極とバイパス線路Ｌ５とを接続させる状態とを切り替え可能である正極側の切替スイッチ部１４０と、組電池１３２の負極を主線路Ｌ４を介して蓄電装置１３０の負極と接続させる状態と、組電池１３２の負極を切り離して蓄電装置１３０の負極とバイパス線路Ｌ５とを接続させる状態とを切り替え可能である負極側の切替スイッチ部１４０切替部と、を含む複数の一対の切替部１４０とを持つことにより、直列に接続された複数の組電池１３２の一部に異常が発生した場合であっても、組電池１３２からの電力供給の継続性を高めることができる。
According to at least one embodiment described above, 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る。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同様に、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ものである。 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 embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１０…架線、２０…集電装置、１００、１００Ａ…電気鉄道車両、１１０…直流−交流変換装置、１１２…主電動機、１２０…充電用断路器、１２２…放電用断路器、１３０、１３０Ａ…蓄電装置、１３２…組電池、１３４…蓄電部、１３６…状態監視部、１４０…切替スイッチ部、１４２…Ｂ接点スイッチ１４２、１４４…Ａ接点スイッチ、１５０、１５０Ａ…制御装置、１５２…異常判定部、１５４…スイッチ制御部、２００…予備用組電池、２１０…組電池、２１０−１…組電池、２１２…蓄電部、２１４…状態監視部、Ｌ４…主線路、Ｌ５…バイパス線路、Ｌ６…正極側バイパス線路、Ｌ７…負極側バイパス線路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
架線から電力が供給される集電装置と、
前記集電装置から供給された電力を充電する蓄電装置と、
前記集電装置および前記蓄電装置から供給された電力を変換し、変換した電力を前記主電動機に供給する電力変換装置と、を備え、
前記蓄電装置は、
前記蓄電装置の正極および負極に接続された主線路と、
前記主線路によって直列に接続された複数の組電池と、
前記蓄電装置の正極および負極に接続されたバイパス線路と、
前記組電池の正極を前記主線路と接続させる状態と、前記組電池の正極を前記主線路から切り離して、前記組電池の正極に接続されていた前記主線路と前記バイパス線路とを接続させる状態とが切り替え可能である正極側切替部と、前記組電池の負極を前記主線路と接続させる状態と、前記組電池の負極を前記主線路から切り離して、前記組電池の負極に接続されていた前記主線路と前記バイパス線路とを接続させる状態とが切り替え可能である負極側切替部と、を含む複数の一対の切替部とを備える、
電気鉄道車両。 A main motor,
A current collector to which power is supplied from an overhead line;
A power storage device for charging the power supplied from the current collector;
A power converter that converts power supplied from the current collector and the power storage device and supplies the converted power to the main motor, and
The power storage device
A main line connected to a positive electrode and a negative electrode of the power storage device;
A plurality of assembled batteries connected in series by the main line;
A bypass line connected to a positive electrode and a negative electrode of the power storage device;
A state in which the positive electrode of the assembled battery is connected to the main line, and a state in which the positive line of the assembled battery is disconnected from the main line and the main line connected to the positive electrode of the assembled battery is connected to the bypass line. Are connected to the negative electrode of the assembled battery by separating the negative electrode of the assembled battery from the main line, the state of connecting the negative electrode of the assembled battery to the main line, A plurality of a pair of switching units including a negative-side switching unit that is switchable between a state of connecting the main line and the bypass line;
Electric railway vehicle.
前記組電池ごとに異常状態を判定し、異常状態であると判定された前記組電池に対応する前記一対の切替部の状態を、前記第１の状態から前記第２の状態に切り替える制御装置を更に備える、
請求項１に記載の電気鉄道車両。 Each of the pair of switching units includes a first state in which a positive electrode and a negative electrode of the assembled battery sandwiched between the positive electrode side switching unit and the negative electrode side switching unit are connected to the main line, the positive electrode side switching unit, and The state can be switched between the second state in which the positive electrode and the negative electrode of the assembled battery sandwiched by the negative electrode side switching unit are bypassed by the bypass line,
A control device that determines an abnormal state for each assembled battery and switches the state of the pair of switching units corresponding to the assembled battery determined to be in an abnormal state from the first state to the second state. In addition,
The electric railway vehicle according to claim 1.
前記複数の一対の切替部のうち少なくとも一つが前記第２の状態に切り替えられる、
請求項１に記載の電気鉄道車両。 Each of the pair of switching units includes a first state in which a positive electrode and a negative electrode of the assembled battery sandwiched between the positive electrode side switching unit and the negative electrode side switching unit are connected to the main line, the positive electrode side switching unit, and The state can be switched between the second state in which the positive electrode and the negative electrode of the assembled battery sandwiched by the negative electrode side switching unit are bypassed by the bypass line,
At least one of the plurality of pairs of switching units is switched to the second state;
The electric railway vehicle according to claim 1.
請求項３に記載の電気鉄道車両。 An abnormal state is determined for each of the assembled batteries, the state of the pair of switching units corresponding to the assembled battery determined to be in an abnormal state is switched to the second state, and the remaining pair of switching units Further comprising a control device for switching to the first state,
The electric railway vehicle according to claim 3.
請求項３または４に記載の電気鉄道車両。 The control device determines an abnormal state for each assembled battery, and when it is determined that there is no abnormal assembled battery, selects any one of the plurality of assembled batteries, Switching the state of the pair of switching units corresponding to the selected assembled battery from the first state to the second state;
The electric railway vehicle according to claim 3 or 4.
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