| 【発明の名称】 |
車両用補助電源装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】吉 良 浩 忠
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| 【要約】 |
【課題】車両間渡り部の高価な信号用高圧栓線を不要とし、電源入力車両に搭載される電気部品を削減し、安価で小型・軽量となしうる車両用補助電源装置を提供する。
【解決手段】この提案の車両用補助電源装置は、フィルタコンデンサ８の入力側に主電流回路に直列に接続された、電源投入時にフィルタコンデンサ８の充電電流を制限する充電抵抗器１１および第１のスイッチ１０の直列回路と、この直列回路に並列に接続された第２のスイッチ７と、車両間渡り部を介して導入された架線電圧を検出する電圧検出器１３と、この電圧検出器１３によって架線電圧が検出されていることを条件として第１のスイッチ１０をオンにし、この第１のスイッチ１０のオンの後、所定時間経過後に第２のスイッチ７をオンにする制御部１４とを具備したことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】他の車両に設けられているパンタグラフによって受電された直流電力が高速度開閉器および車両間渡り部を介して自己車両内に導入され、さらにフィルタコンデンサを含むフィルタを通して、補助電源用の電力変換を行う電力変換部に導かれる車両用補助電源装置において、前記フィルタコンデンサの入力側に主電流回路に直列に接続された、電源投入時に前記フィルタコンデンサの充電電流を制限する充電抵抗器および第１のスイッチの直列回路と、この直列回路に並列に接続された第２のスイッチと、前記車両間渡り部を介して導入された架線電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器によって架線電圧が検出されていることを条件として前記第１のスイッチをオンにし、この第１のスイッチのオンの後、所定時間経過後に前記第２のスイッチをオンにする制御部とを具備したことを特徴とする車両用補助電源装置。
【請求項２】請求項１に記載の車両用補助電源装置において、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチが電子スイッチからなっていることを特徴とする車両用補助電源装置。
【請求項３】請求項１に記載の車両用補助電源装置において、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチが機械的開閉器からなっていることを特徴とする車両用補助電源装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、他の車両に設けられているパンタグラフによって受電された直流電力が高速度開閉器および車両間渡り部を介して自己車両内に導入され、さらにフィルタコンデンサを含むフィルタを通して、補助電源用の電力変換を行う電力変換部に導かれる車両用補助電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】他の車両、すなわち電源入力車両に設けられているパンタグラフによって受電された直流電力が高速度開閉器および車両間渡り部を介して自己車両内に導入され、さらにフィルタリアクトルおよびフィルタコンデンサからなるフィルタを通して、補助電源用の電力変換を行う電力変換部に導かれる車両用補助電源装置は広く用いられている。
【０００３】図４および図５は、この種の従来の車両用補助電源装置の回路構成例を示すものである。
【０００４】図４の補助電源装置においては、他の車両すなわち電源入力車両で直流架線１からパンタグラフ２、および高速度開閉器３（高速度遮断器または電磁接触器）を介して直流電圧を得、それを、車両間に設けられた渡り部５を介して補助電源車両である自己車両に導き、さらにフィルタリアクトル６、サイリスタ７およびフィルタコンデンサ８を介して電力変換部９に入力する。フィルタリアクトル６およびフィルタコンデンサ８によってフィルタが構成されている。電力変換部９は入力された直流を任意周波数・任意電圧の交流に変換して出力する。架線１に対応する帰路はレール等の帰路回路４によって構成される。サイリスタ７には、電源投入時のフィルタコンデンサ８の初期充電電流を抑制するために、サイリスタ１０および充電抵抗１１の直列回路が並列に接続されている。ここまでが補助電源装置の主回路である。ここでサイリスタ７，１０は電子スイッチとして用いられている。
【０００５】架線電圧を検出するために電源入力車両にはパンタグラフ２の出力側からヒューズ１２を介して架線電圧を導入し、これを渡り部５を介して補助電源車両に導き、帰路回路４との間に接続された電圧検出器（Ｖ）１３によって架線電圧を検出し、その検出信号を制御部１４に導入する。制御部１４は電圧検出器１３によって検出された架線電圧に基づいてサイリスタ７，１０のオン／オフを制御する。なお、電力変換部９の制御は制御部１４によってもよいし、別に設けた専用の制御装置によってもよい。
【０００６】入力側の高速度開閉器３の投入は、パンタグラフ２が架線１に完全に当接してから行われねばならない。これは、パンタグラフ２が架線１に対してバウンドしている最中に高速度開閉器３の投入が行われた場合には、フィルタコンデンサ８への初期充電電流をパンタグラフ２と架線１の間で投入／遮断を繰り返すことになり、架線１またはパンタグラフ２を損傷させることになるからである。また、高速度開閉器３の投入後、フィルタコンデンサ８の充電電圧を監視し、フィルタコンデンサ８のパンクや電力変換部９の短絡を検知することも行われているが、その場合、それらの短絡電流と充電電流との区別が難しく、誤検知を行うおそれもある。
【０００７】以上の説明のとおり、高速度開閉器３の投入はパンタグラフ２が架線１に完全に接触していることを確認してから行われなければならないが、これを確認するためには、高速度開閉器３の前段の電圧を検出する必要がある。そのため、図４の回路においては、ヒューズ１２および渡り部５を介して接続された電圧検出器１３によってパンタグラフ２の受電電圧を検出し、パンタグラフ２が架線１に完全に当接していることを確認するようにしている。しかし、この場合においては、高速度開閉器３が、補助電源装置の制御部１４とは別の車両に設けられているため、車両のノイズに弱い低電圧信号を出力する電圧検出器１３は、制御部１４と同じ車両に搭載する必要があることから、高速度開閉器３の前段の高圧電位を持った電線が車両を渡る必要がある。高圧線を車両間で渡らせるためには、車両の連結・開放を安全かつ容易に行うために、高価な高圧連結栓を用いる必要がある。図５は図４の高圧線の渡りを削除するものとして考案された従来の回路装置である。
【０００８】図５の回路装置において、高速度開閉器３と同一車両すなわち電源入力車両にヒューズ１２、電圧検出器１５、および信号出力リレー１６を搭載することによって、架線１の電圧を電圧検出器１５によって検出した後、架線１の電圧の有無を、信号出力リレー１６によって、比較的車両ノイズに強いＤＣ１００Ｖのオン／オフ信号として、補助電源車両に送るようにしている回路例である。しかし、この回路装置の場合には、高速度開閉器３の高圧絶縁が必要な防水箱とは別に、ヒューズ１２、電圧検出器１５および信号出力リレー１６を収納する防水箱が必要になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、図４の回路は２本の高圧線を渡らせるために高価な高圧連結栓を用いる必要があり、図５の回路は電源入力車両に電圧検出器１５等を収納するための防水箱が余分に必要になる。
【００１０】そこで本発明は、一方では車両間渡り部の高価な信号用高圧栓線を不要とし、他方では電源入力車両に搭載される電気部品を削減し、安価で小型・軽量となしうる車両用補助電源装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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の車両用補助電源装置は、フィルタコンデンサの入力側に主電流回路に直列に接続された、電源投入時にフィルタコンデンサの充電電流を制限する充電抵抗器および第１のスイッチの直列回路と、この直列回路に並列に接続された第２のスイッチと、車両間渡り部を介して導入された架線電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器によって架線電圧が検出されていることを条件として第１のスイッチをオンにし、この第１のスイッチのオンの後、所定時間経過後に第２のスイッチをオンにする制御部とを具備したことを特徴とする。
【００１２】第１のスイッチおよび第２のスイッチは、電子スイッチ、例えばサイリスタによって構成することもでき、また機械的開閉器、例えば電磁接触器によって構成することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】＜請求項１および２の実施形態＞図１は請求項１および２に係る発明の実施形態を示すものである。この実施形態の主回路は、すでに述べた図４または図５の主回路と同一である。渡り部５は主回路電流を流すただ１本の電線しか存在しない。そこで、ここでは渡り部５の出力段に電圧検出器１３を接続し、その検出電圧を制御部１４に導入する。他に電圧検出器は存在しない。ここで、サイリスタ７，１０は、すでに述べた通り、電子スイッチとして用いられているものである。
【００１４】図２は制御部１４の動作態様を示すものである。まずステップ２１で制御電圧が確立したか否かをチェックし、制御電圧の確立を待って、電圧検出器１３による架線電圧の有無に関わらず高速度開閉器３を投入する（ステップ２２）。高速度開閉器３を投入したとき、電圧検出器１３の検出電圧によって、正規の入力電圧が検出されているか否かの確認を行う（ステップ２３）。ここで正規の入力電圧が検出されていなければ、正規の入力電圧が検出されるときまで待機する。正規の入力電圧が検出されて初めてサイリスタ１０をオンにし（ステップ２４）、充電抵抗１１を介してフィルタコンデンサ８の充電を開始させる。サイリスタ１０をオンにすることによりフィルタコンデンサ８の充電電流は充電抵抗１１によって制限された形で流れる。この後は、従来技術に従い、適当なタイミングをもってサイリスタ７をオンにしてフィルタコンデンサ８および電力変換部９に全電圧を印可し、定常運転に入る。このとき、サイリスタ７は、サイリスタ１０および充電抵抗１１の直列回路を短絡するので、直列回路にはほとんど電流が流れない。そのため、定常運転においてサイリスタ１０はオンのままでもよいし、またオフにしてもよい。
【００１５】＜請求項３の実施形態＞図３は請求項３に係る発明の実施形態を示すものである。この実施形態の主回路は、図１の主回路におけるサイリスタ７，１０をそれぞれ機械的開閉器、例えば電磁接触器１７，１８に置換したものである。他の回路部分は図１のものと変わりがない。
【００１６】図３の補助電源装置においても、電磁接触器１７，１８は機能的には図１のサイリスタ７，１０と同等であり、制御部１４は制御電源が確立すると、まず入力電圧の有無にかかわらず入力側の前段の高速度開閉器３を投入する。高速度開閉器３の投入後は、電圧検出器１３によって架線電圧の有無を確認することができるので、架線電圧があれば電磁接触器１８をオンにし、充電抵抗１１を介してフィルタコンデンサ８の充電を開始させる。それ以後、所定時間後に電磁接触器１７をオンにして定常運転に入る。
【００１７】図３の回路装置も全体として図１のものと同等の作用・効果を奏することができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、電力線以外には車両間を渡る高圧線が不要であり、高価な高圧連結栓を不必要とし、従来、電源入力車両に搭載されていたヒューズや、電圧検出器、電圧比較判断部等を不要とし、かつこれらを収納する防水箱を不要とし、全体として安価で小型・軽量な車両用補助電源装置を提供することができる。また、電源入力車両から単にヒューズ、電圧検出器、電圧比較判断部を削除した場合に生じうる、電磁接触器または高速度遮断器の投入後の架線に対するパンタグラフのバウンドによるフイルタコンデンサの充電電流の投入／遮断に基づくパンタグラフおよび架線の高速劣化を防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
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| 【出願日】 |
平成１１年２月１８日（１９９９．２．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４２８５
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 一雄 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４５００１（Ｐ２０００−２４５００１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３９７５３ |
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