(57)【要約】【課題】エンジンにより駆動される発電機と蓄電装置から電力を供給する鉄道車両の駆動システムでは、発電機の交流電圧を直流電圧に変換する変換器が故障した場合、発電機からの電力を供給することができなくなり、鉄道車両を継続して運行することができない。【解決手段】鉄道車両の駆動システムの通常運転時には、発電機２の電力を第１の変換器４を介して供給し、蓄電装置７の電力を第２の変換器１０を介して供給し、第１の変換器４が故障した場合は、発電機２の電力を第２の変換器１０を介して供給する。これにより、第１の変換器４が故障した場合も、発電機２の電力を第２の変換器１０を用いて、供給することができる。【選択図】図１
2010011643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、該エンジンにより駆動される発電機と、第１の切り替え手段と、該第１の切り替え手段を介して前記発電機と接続される第１の変換器と、該第１の変換器の発電機と異なる側に並列に接続された第２の変換器と、該第２の変換器の前記第１の変換器と異なる側に接続されて、蓄電装置もしくは抵抗器と前記発電機との接続を切り替える第２の切り替え手段と、第１のモードと第２のモードを切り替える制御器とを具備し、
前記制御器は、前記第１の切り替え手段が前記発電機と前記第１の変換器を接続された状態にし、前記発電機の交流出力を前記第１の変換器で直流電圧に変換すると共に、前記第２の切り替え手段が前記蓄電装置もしくは前記抵抗器と前記第２の変換器を接続された状態にし、前記蓄電装置の入出力電力を前記第２の変換器で低電圧側と高電圧側で制御する第１のモードと、前記第１の切り替え手段が前記発電機と前記第１の変換器を開放された状態にし、前記第２の切り替え手段が前記発電機と前記第２の変換器を接続された状態にし、前記発電機の交流出力を前記第２の変換器で直流電圧に変換する第２のモードと、を切り替えることを特徴とする鉄道車両の駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両の駆動システムにおいて、前記制御器は、第１のモードと第２のモードのうちで現在のモードを表示する手段を具備することを特徴とする鉄道車両の駆動システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鉄道車両の駆動システムにおいて、第１の変換器が使用不能な場合に、第２のモードに切り替えることを特徴とする鉄道車両の駆動システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の鉄道車両の駆動システムにおいて、第１の変換器が使用不能な場合に、制動時及び低速度域での力行時には第１のモードに切り替え、その他の場合は第２のモードに切り替えることを特徴とする鉄道車両の駆動システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４に記載の鉄道車両の駆動システムと、前記第１の変換器の前記発電機と異なる側に前記第２の変換器と並列に接続された複数のインバータと、該複数のインバータにより制御され、車両を駆動する複数のモータとを備えたことを特徴とする鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両に搭載する駆動システム及び駆動システムを備えた鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにより駆動される発電機の交流電圧を、変換器により直流電圧に変換し供給すると共に、蓄電装置の放電により電力を供給することにより、必要な電力を電動機に供給し鉄道車両を力行させると共に、制動時には前記電動機で発生する回生電力を前記蓄電装置に充電する鉄道車両の駆動システムが知られている。
【特許文献１】特開２００７−１９５３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述の鉄道車両の駆動システムでは、発電機の交流電圧を直流電圧に変換する変換器が故障した場合、発電機からの電力を供給することができなくなり、さらに蓄電装置に充電されている電力が限られているため、鉄道車両を継続して運行することができない。
【０００４】
本発明の目的は、発電機の電力を変換する変換器が故障した場合においても、鉄道車両を継続して運行することができる駆動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の鉄道車両の駆動システムは、エンジンと、該エンジンにより駆動される発電機と、第１の切り替え手段と、該第１の切り替え手段を介して前記発電機と接続される第１の変換器と、該第１の変換器の発電機と異なる側に並列に接続された第２の変換器と、該第２の変換器の前記第１の変換器と異なる側に接続されて、蓄電装置と前記発電機との接続を切り替える第２の切り替え手段と、第１のモードと第２のモードを切り替える制御器とを具備し、前記制御器は、前記第１の切り替え手段が前記発電機と前記第１の変換器を接続された状態にし、前記発電機の交流出力を前記第１の変換器で直流電圧に変換すると共に、前記第２の切り替え手段が前記蓄電装置と前記第２の変換器を接続された状態にし、前記蓄電装置の入出力電力を前記第２の変換器で低電圧側と高電圧側で制御する第１のモードと、前記第１の切り替え手段が前記発電機と前記第１の変換器を開放された状態にし、前記第２の切り替え手段が前記発電機と前記第２の変換器を接続された状態にし、前記発電機の交流出力を前記第２の変換器で直流電圧に変換する第２のモードと、を切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のハイブリッド駆動システムによれば、通常時は前記第１のモードで使用し、第１の変換器が故障した場合は、第２のモードに切り替えることにより、発電機の電力を変換する第１の変換器が故障した場合においても、第２の変換器により、発電機の電力を供給できるため、鉄道車両を継続して運行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１に本発明の実施例１の鉄道車両駆動システムの構成を示す。図１において、本発明の鉄道車両駆動システムは、エンジン１、発電機２、第１の切替器３、第１の変換器４、２台のインバータ５、４台の電動機６、２個の蓄電装置７、４個のリアクトル８、第２の変換器１０、主幹制御器（以下、「マスコン」という）１１、表示器１２、統括制御器１３、第１の変換器制御器１４、第２の変換器制御器１５を備えている。
【０００９】
最初に、第１の変換器４が正常に動作している状態について説明する。統括制御器１３は、鉄道車両を運転する運転手が操作するマスコン１１の出力に基づき、エンジン１、第１の切替器３、第２の切替器９、第１の変換器制御器１４、第２の変換器制御器１５、及び２台のインバータ５に対して指令を出力すると共に、表示器１２に正常状態であることを表示する。エンジン１が発電機２を駆動することにより、交流電圧が発生し、第１の切替器３を介して、第１の変換器４の交流側に供給される。
【００１０】
このとき、第１の切替器３は、統括制御器の出力に基づき、発電機２と第１の変換器４が接続された状態にある。第１の変換器４は、統括制御器１３の出力に基づき、第１の変換制御器１４により制御され、前記交流電圧を直流電圧に変換する。また、蓄電装置７は、リアクトル８及び第２の切替器９を介して、第２の変換器１０の低電圧側に接続される。このとき、第２の切替器９は、統括制御器１３の出力に基づき、蓄電装置７とリアクトル８の直列回路と第２の変換器１０の低電圧側を接続する状態である。
【００１１】
第２の変換器１０は、統括制御器１３の出力に基づき、第２の変換器制御装置１５により制御され、低電圧側と高電圧側の間の電力の流れを制御する。第２の変換器１０の高電圧側の出力は、前記第１の変換器４の直流側と並列に接続され、並列接続された２台のインバータ５の直流側に接続される。２台のインバータ５は、統括制御器１３の駆動力指令に基づき、直流電圧を可変周波数可変電圧の交流に変換し、それぞれ２台の電動機６を駆動する。各電動機６の機械的出力はギヤを介して、車軸に伝達され、鉄道車両を駆動する。
【００１２】
これにより、力行時には、エンジン１と発電機２の発生する電力と、蓄電装置７の放電による電力により鉄道車両を駆動することができ、制動時には、電動機６を回生動作させることにより得られる回生電力を、インバータ５、第２の変換器１０を介して、蓄電装置７に充電することができる。
【００１３】
次に、統括制御器１３が第１の変換器４の故障を検知した場合について、説明する。統括制御器１２は、第１の変換器４の故障を検知すると、第１の変換器制御器１４、第２の変換器制御器１５、及びインバータ５には変換動作の停止を、エンジン１にはアイドリング状態を指令する。次に、第１の切替器３を開放して、発電機２と第１の変換器４の接続を開放し、第２の切替器９を、蓄電装置７とリアクトル８の直列回路から発電機２に切り替えて、発電機２と第２の変換器１０を接続する。
【００１４】
さらに、統括制御器１３は、第１の変換器制御器１４に対して停止を指令し、第２の変換器制御器１５に対して、第２の変換器１０が発電機２の交流電圧を直流電圧に変換するように制御するように指令し、表示器１２には、第１の変換器４に変えて、第２の変換器１０が発電機２に接続されていることを表示する。
【００１５】
これにより、エンジン１と発電機２が発生する電力を、第２の切替器９、第２の変換器１０を介してインバータ５に供給することが可能となり、車両を駆動することができる。尚、このとき蓄電装置７への充放電を行うことはできない。また、第１の変換器４が短絡故障することが考えられる場合には、直流側も切り離す必要があるため、直流側にも切替器をもうけ、第１の切替器３と同様に制御する構成であってもよい。
【００１６】
また、第２の変換器１０が故障した場合は、第２の変換器制御器１５に停止を指令して、第２の変換器１０の動作を止めると共に、第２の切替器９を開放して、蓄電装置７とリアクトル８の直列回路から第１の変換器４を切り離す。この場合も、前述した第１の変換器４の故障時と同様、蓄電装置７への充放電はできなくなるが、エンジン１と発電機２の発生する電力を、第１の切替器３、第１の変換器９を介してインバータ５に供給することが可能であるため、車両を駆動することができる。
【００１７】
また、以上述べた構成では、第1の変換器４が故障した場合、第２の切替器９は常に発電機２と第２の変換器１０を接続しているが、制動時及び蓄電装置７からの電力だけで駆動力を確保できる低速度域での力行時には、第２の切替器９をリアクトル８及び蓄電装置７と第２の変換器１０と接続し、それ以外の運転モードでは、発電機２と第２の変換器１０を接続するように、第２の切替器９を運転モードに応じて切り替えることも可能である。
【実施例２】
【００１８】
図２に、本発明の第２の実施例の鉄道車両駆動システムの構成を示す。尚、図１の構成と同一の構成については、同一の符号を付けて説明を省略する。図２の構成で、図１の構成と異なるのは、蓄電装置７に換えて抵抗器１０１を具備することである。抵抗器１０１は制動時に発生する回生エネルギーを消費するために用いられる。このような構成においても、第１の変換器４が故障した場合、エンジン１と発電機２が発生する電力を、第２の切替器９、第２の変換器１０を介してインバータ５に供給することが可能となり、車両を駆動することができる。尚、このとき回生エネルギーを抵抗器１０１で消費することができないため、車両は機械式ブレーキで制動する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の実施例１の鉄道車両駆動システムの構成図である。
【図２】図２は本発明の実施例２の鉄道車両駆動システムの構成図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    エンジン
２    発電機
３    第１の切替器
４    第１の変換器
５    インバータ
６    電動機
７    蓄電装置
８    リアクトル
９    第２の切替器
１０    第２の変換器
１１    主幹制御器
１２    表示器
１３    統括制御器
１４    第１の変換器制御器
１５    第２の変換器制御器
１０１    抵抗器
【図１】
2010011643.tif 000003
【図２】
2010011643.tif 000004