| 【発明の名称】 |
車両用補助電源装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】高木 敦史
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| 【要約】 |
【課題】バッテリーの電圧が低下したとき、架線から絶縁した直流電圧を制御回路に供給する。
【解決手段】架線６から直流電力を第１のインバータ７に供給し、充電可能なバッテリー９を電源とする制御回路８により第１のインバータ７を制御して交流電圧に変換し、変換された交流電圧を負荷１５に供給する車両用補助電源装置において、架線６に第２のインバータ１２を接続して、第２のインバータ１２の出力側に変圧器１３を接続し、変圧器１３の出力を直流化手段１４で直流電圧に変換して、直流化手段１４で変換した直流電圧を切替手段１０を介して制御回路８に供給可能にしたものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 架線から直流電力を第１のインバータに供給し、充電可能なバッテリーを電源とする制御回路により上記第１のインバータを制御して交流電圧に変換し、変換された交流電圧を負荷に供給する車両用補助電源装置において、上記架線に第２のインバータを接続して、上記第２のインバータの出力側に変圧器を接続し、上記変圧器の出力を直流化手段で直流電圧に変換して、上記直流化手段で変換した直流電圧を切替手段を介して上記制御回路に供給可能にしたことを特徴とする車両用補助電源装置。
【請求項２】 第２のインバータは分圧抵抗を介して架線に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用補助電源装置。
【請求項３】 第２のインバータは分圧コンデンサを介して架線に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用補助電源装置。
【請求項４】 第２のインバータの入力側にツェナーダイオードを接続したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の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】この発明は、鉄道車両のエアコン、照明等に電力を供給する車両用補助電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は、例えば平成９年電気学会全国大会Ｓ１３−４に示された、従来の車両用補助電源装置の構成図である。図５において、電車架空線（以下架線）１から直流電圧１，５００Ｖの直流電力をインバータ２に供給し、充電可能なバッテリー３を電源とする制御回路４によりインバータ２が制御されている。そして、インバータ２で変換された交流電圧が車内のエアコン、照明等の負荷５に供給されている。インバータ２はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の半導体で構成されているので、ゲート制御用として制御回路４に直流１００Ｖがバッテリー３から供給される。なお、バッテリー３はインバータ２の出力により充電される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の車両用補助電源装置は以上のように構成されているので、バッテリーの機能低下等によりバッテリーの電圧が低下した場合にインバータが起動できないため、車内のエアコン、照明等の諸設備機器に交流電力を供給できなくなるという問題点があった。この発明は、以上のような問題点を解消するためになされたのもので、バッテリーの電圧が低下したとき、架線から絶縁した直流電圧を制御回路に供給することができる車両用補助電源装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる車両用補助電源装置は、架線から直流電力を第１のインバータに供給し、充電可能なバッテリーを電源とする制御回路により第１のインバータを制御して交流電圧に変換し、変換された交流電圧を負荷に供給する車両用補助電源装置において、架線に第２のインバータを接続して、第２のインバータの出力側に変圧器を接続し、変圧器の出力を直流化手段で直流電圧に変換して、直流化手段で変換した直流電圧を切替手段を介して制御回路に供給可能にしたものである。また、第２のインバータは分圧抵抗を介して架線に接続されているものである。また、第２のインバータは分圧コンデンサを介して架線に接続されているものである。さらに、第２のインバータの入力側にツェナーダイオードを接続したものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、実施の形態１の構成図である。図１において、６は架線（電車架空線）で、直流電圧１，５０００Ｖが印加されている。７は架線６から電圧１，５００Ｖの直流電力が入力される第１のインバータで、ＩＧＢＴ等の電力用半導体で構成されている。８はインバータ７を制御する制御回路で、後述のバッテリー９から直流電圧１００Ｖが供給されている。９は制御回路８に制御電圧を供給するバッテリーで、第１のインバータ７の出力を整流して充電されている。１０はスイッチ１０ａ，１０ｂを有する切替手段で、制御回路８へ供給する制御電圧を切り替える。１１ａ，１１ｂは架線６に接続された分圧抵抗で、直流電圧１，５００Ｖを制御電圧の直流電圧１００Ｖに対応した電圧に分圧している。１２は分圧抵抗１１ｂと並列接続された第２のインバータ、１３は第２のインバータ１２の交流出力側に接続された変圧器である。
【０００６】１４は変圧器１３の二次側に接続された直流化手段で、例えばダイオードで整流して、コンデンサ及びインダクタンスの平滑回路（図示せず）で平滑化して直流電圧１００Ｖを出力する。直流化手段１４から出力された直流電圧１００Ｖは、切替手段１０のスイッチ１０ｂを介して制御回路８に供給される。１５は第１のインバータ７から交流電力が供給される負荷である。
【０００７】次に動作について説明する。図１において、バッテリー９が所定の電圧に充電されている場合は、バッテリー９から切替手段１０のスイッチ１０ａを介して制御回路８へ直流電圧１００Ｖが供給されている。そして、制御回路８により制御された第１のインバータ７から負荷へ交流電力が供給されている。ここで、運転開始の際に運転士がバッテリー９の電圧低下をメーター等で確認した場合は、切替手段１０のスイッチ１０ａを開放してスイッチ１０ｂを投入する。これにより、直流化手段１４から出力された直流電圧１００Ｖが切替手段１０のスイッチ１０ｂを介して制御回路８に供給されるので、第１のインバータ７が起動して負荷１５へ交流電力が供給される。
【０００８】以上のように、架線６に接続した第２のインバータ１２の出力側に変圧器１３を接続し、変圧器１３の出力を直流化手段１４で直流電圧に変換して、直流化手段１４から出力された直流電圧を切替手段１０を介して制御回路８に供給することにより、バッテリー９の電圧が低下した場合でも、変圧器１３によって架線６から絶縁された制御電圧を制御回路８に供給することができるので、第１のインバータ７を起動させて負荷１５に交流電力を供給することができる。さらに、分圧抵抗１１ａ，１１ｂを介して第２のインバータ１２を架線６に接続したことにより、第２のインバータ１２の入力電圧を低くできるので、製作を容易にすることができる。実施の形態１において、架線６に接続した分圧抵抗１１ａ，１１ｂを介して第２のインバータ１２に直流電圧１，５００Ｖ供給するものについて説明したが、第２のインバータ１２を直流電圧１，５００Ｖに対応させて、第２のインバータ１２を架線６に直接接続することにより、分圧抵抗１１ａ，１１ｂを省略することができる。
【０００９】実施の形態２．図２は実施の形態２の構成図である。図２において、６〜１０，１５は実施のの形態１のものと同様のものである。１６ａ，１６ｂは架線６に接続された分圧コンデンサで、直流電圧１，５００Ｖを制御電圧の直流電圧１００Ｖに対応した電圧に分圧している。１７は分圧コンデンサ１６ｂに並列接続された第２のインバータ、１８は第２のインバータ１７の交流出力側に接続された変圧器、１９は変圧器１８の二次側に接続された直流化手段で、例えばダイオードで整流して、コンデンサ及びインダクタンスの平滑回路（図示せず）で平滑化して直流電圧１００Ｖを出力する。直流化手段１９から出力された直流電圧１００Ｖは、切替手段１０のスイッチ１０ｂを介して制御回路８に供給される。
【００１０】次に動作について説明する。図２において、バッテリー９が所定の電圧に充電されている場合は、実施の形態１と同様に、バッテリー９から切替手段１０のスイッチ１０ａを介して制御回路８に直流電圧１００Ｖが供給されている。ここで、運転開始の際に運転士がバッテリー９の電圧低下をメーター等で確認した場合は、切替手段１０のスイッチ１０ａを開放してスイッチ１０ｂを投入する。これにより、直流化手段１９から出力された直流電圧１００Ｖが切替手段１０のスイッチ１０ｂを介して制御回路８に供給されるので、第１のインバータ７が起動して負荷１５へ交流電力が供給される。以上のように、架線６に接続した第２のインバータ１７の出力側に変圧器１８を接続し、変圧器１８の出力を直流化手段１９で直流電圧に変換して、直流化手段１９から出力された直流電圧を切替手段１０を介して制御回路８に供給することにより、バッテリー９の電圧が低下した場合でも、変圧器１８によって架線６から絶縁された制御電圧を制御回路８に供給することができるので、第１のインバータ７を起動させて負荷１５に交流電力を供給することができる。
【００１１】実施の形態３．図３は実施の形態３の構成図である。図３において、６〜１５は実施の形態１のものと同様のものである。２０は第２のインバータ１２の入力側に並列接続されたツェナーダイオードである。次に動作について説明する。図２において、第２のインバータ１２の入力側にツェナーダイオード２０を並列接続したことにより第２のインバータ１２の入力電圧を安定化させる。バッテリー９が所定の電圧に充電されている場合、及びバッテリー９の電圧低下が確認された場合の動作及び運転士の操作は実施の形態１と同様である。このように、第２のインバータ１２の入力側にツェナーダイオード２０を並列接続したことにより第２のインバータ１２の入力電圧を安定化させるので、第２のインバータ１２に使用する電力用半導体の選定に際して変動分マージンが小さくてよいため、第２のインバータ１２の小形化を図ることができる。なお、実施の形態２においても、第２のインバータ１７の入力側にツェナーダイオード（図示せず）を並列接続することにより、第２のインバータ１７の入力電圧を安定化させるので、第２のインバータ１７に使用する電力用半導体の選定に際して変動分マージンが小さくてよいため、第２のインバータ１７の小形化を図ることができる。
【００１２】実施の形態４．図４は実施の形態４の構成図である。図４において、６〜９，１１ａ，１１ｂ１２〜１５は実施の形態１のものと同様ものである。２１はダイオード２１ａ，２１ｂを突き合わせて接続した切替手段で、制御回路８へ供給する制御電圧を切り替える。２２は直流化手段１４と切替手段２１との間に接続された遮断器である。次に動作について説明する。図４において、バッテリー９が所定の電圧に充電されている場合はバッテリー９から切替手段２１のダイオード２１ａを介して制御回路８に直流電圧１００Ｖが供給されている。ここで、運転開始に際してバッテリー９の電圧が低下している場合は、遮断器２２を投入することにより直流化手段１４から出力された直流電圧１００Ｖが、自動的に切替手段２１のダイオード２１ｂを介して制御回路８に供給される。以上のように、切替手段２１をダイオード２１ａ，２１ｂを突き合わせて構成したことにより、運転開始に際してバッテリー９の電圧が低下している場合は、直流化手段１４から出力された直流電圧１００Ｖが、自動的に切替手段２１のダイオード２１ｂを介して制御回路８に供給される。
【００１３】
【発明の効果】この発明によれば、架線に接続した第２のインバータの出力側に変圧器を接続し、変圧器の出力を直流化手段で直流電圧に変換して、直流化手段から出力された直流電圧を切替手段を介して制御回路に供給することにより、バッテリーの電圧が低下した場合でも、変圧器によって架線から絶縁された制御電圧を制御回路に供給することができるので、第１のインバータを起動させて負荷に交流電力を供給することができる。また、分圧抵抗を介して第２のインバータを架線に接続したことにより、第２のインバータの入力電圧を低くできるので、製作を容易にすることができる。また、第２のインバータの入力側にツェナーダイオードを並列接続したことにより第２のインバータの入力電圧を安定化させるので、第２のインバータに使用する電力用半導体の選定に際して変動分マージンが小さくてよいため、第２のインバータの小形化を図ることができる。さらに、分圧コンデンサを介して第２のインバータを架線に接続したことにより、第２のインバータの入力電圧を低くできるので、製作を容易にすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年７月３日（２０００．７．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７３７５９
【弁理士】
【氏名又は名称】大岩 増雄
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２７６０１（Ｐ２００２−２７６０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月２５日（２００２．１．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２０１４８７（Ｐ２０００−２０１４８７） |
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