(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を走行させるための電動機と、
電車線から供給される交流電力を直流電力に変換する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換し、前記電動機に供給する第１のインバータと、
前記第１のコンバータと前記第１のインバータとのそれぞれの直流側を互いに接続するための第１の直流リンクと、
前記第１の直流リンクから供給される直流電力を充電する第１の充電手段と、
前記第１の直流リンクと前記第１の充電手段との電気的な接続及び切り離しをする第１の開閉手段と、
前記電動機以外の負荷と、
前記電車線から供給される交流電力を直流電力に変換する第２のコンバータと、
前記第２のコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換し、前記負荷に供給する第２のインバータと、
前記第２のコンバータと前記第２のインバータとのそれぞれの直流側を互いに接続するための第２の直流リンクと、
前記第１の直流リンクから供給される直流電力を前記第２の直流リンクに適合する直流電圧に変換し、前記第２の直流リンクに供給する直流／直流コンバータと、
前記第１の直流リンクと前記第２の直流リンクとを前記直流／直流コンバータを介して電気的に接続及び切り離しをする第２の開閉手段と
を備えたことを特徴とする交流電気車。
【請求項２】
前記第１の開閉手段を手動で操作するための第１の操作手段と、
前記第２の開閉手段を手動で操作するための第２の操作手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の交流電気車。
【請求項３】
前記第２の直流リンクから供給される直流電力を充電する第２の充電手段と、
前記第２の直流リンクと前記第２の充電手段との電気的な接続及び切り離しをする第３の開閉手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の交流電気車。
【請求項４】
前記第１の開閉手段を手動で操作するための第１の操作手段と、
前記第２の開閉手段を手動で操作するための第２の操作手段と、
前記第３の開閉手段を手動で操作するための第３の操作手段と
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の交流電気車。
【請求項５】
前記第１のインバータは、前記電動機から発生した回生電力を交流電力に変換して前記第１の直流リンクに供給する回生動作をし、
前記第１のインバータが前記回生動作をする場合、前記第１の開閉手段及び前記第２の開閉手段を自動的に投入する回生時自動投入手段と
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の交流電気車。
【請求項６】
前記第２のコンバータの異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段により異常を検出した場合、前記第２の開閉手段を投入する異常時投入手段と
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の交流電気車。
【請求項７】
前記電車線から交流電力が供給されない無電区間への突入を事前に検知する無電区間事前検知手段と、
前記無電区間事前検知手段により前記無電区間への突入を事前に検知した場合、前記第２の開閉手段を投入する無電区間突入時投入手段と
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の交流電気車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力により走行する交流電気車に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、交流電気車には、三巻線型の主変圧器が設けられている。主変圧器の一次側に架線からの交流電力が給電される。主変圧器の二次側には、交流電気車が走行するための主電動機に電力を供給するための二次回路が接続されている。主変圧器の三次側には、空調や照明などの補助機器に電力を供給するための三次回路が接続されている。
【０００３】
このような交流電気車において、二次回路には、主電動機を効率的に動作させるために、バッテリが設けられることがある。また、三次回路には、架線からの給電が停止した場合でも、継続して電力を供給するために、バッテリが設けられることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９５０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような交流電気車では、二次回路と三次回路は、それぞれ絶縁されている。このため、二次回路と三次回路のいずれか一方にバッテリを設けても、他方の回路で、このバッテリを利用することはできない。このように、二次回路と三次回路との間では、これらの回路間で電力を利用することができない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、車両を走行させるための電動機に電力を供給するための回路と補助機器に電力を供給するための回路との回路間で電力を利用することのできる交流電気車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の観点に従った交流電気車は、車両を走行させるための電動機と、電車線から供給される交流電力を直流電力に変換する第１のコンバータと、前記第１のコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換し、前記電動機に供給する第１のインバータと、前記第１のコンバータと前記第１のインバータとのそれぞれの直流側を互いに接続するための第１の直流リンクと、前記第１の直流リンクから供給される直流電力を充電する第１の充電手段と、前記第１の直流リンクと前記第１の充電手段との電気的な接続及び切り離しをする第１の開閉手段と、前記電動機以外の負荷と、前記電車線から供給される交流電力を直流電力に変換する第２のコンバータと、前記第２のコンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換し、前記負荷に供給する第２のインバータと、前記第２のコンバータと前記第２のインバータとのそれぞれの直流側を互いに接続するための第２の直流リンクと、前記第１の直流リンクから供給される直流電力を前記第２の直流リンクに適合する直流電圧に変換し、前記第２の直流リンクに供給する直流／直流コンバータと、前記第１の直流リンクと前記第２の直流リンクとを前記直流／直流コンバータを介して電気的に接続及び切り離しをする第２の開閉手段とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両を走行させるための電動機に電力を供給するための回路と補助機器に電力を供給するための回路との回路間で電力を利用することのできる交流電気車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る交流電気車の構成を示す構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る交流電気車の構成を示す構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る交流電気車の構成を示す構成図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る交流電気車の構成を示す構成図。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る交流電気車の構成を示す構成図。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る交流電気車の構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る交流電気車１の構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００１２】
交流電気車１は、集電装置２と、遮断器３と、主変圧器４と、二次回路Ｃ２と、三次回路Ｃ３と、バッテリ８ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ９と、接触器１１ａ，１１ｂと、手動スイッチ１２とを備えている。
【００１３】
集電装置２は、架線３１から給電される交流電力を集電する。集電装置２は、集電した交流電力を、遮断器３を介して、主変圧器４の一次側に供給する。
【００１４】
遮断器３の上位系統側は、集電装置２と接続されている。遮断器３の下位系統側は、主変圧器４と接続されている。遮断器３は、投入されると、架線３１と交流電気車１における電気回路とを電気的に接続する。遮断器３は、開放されると、架線３１と交流電気車１における電気回路とを電気的に切り離す。
【００１５】
主変圧器４は、一次側に遮断器３が接続されている。主変圧器４は、二次側に二次回路Ｃ２が接続されている。主変圧器４は、三次側に三次回路Ｃ３が接続されている。主変圧器４は、力行時は、架線３１から供給された交流電力を、二次回路Ｃ２及び三次回路Ｃ３にそれぞれ降圧して供給する。主変圧器４は、回生時は、二次回路Ｃ２から供給された交流電力を、架線３１に返す。
【００１６】
二次回路Ｃ２は、コンバータ５ａと、インバータ６ａと、主電動機７と、フィルタコンデンサ１３ａとを含む構成である。
【００１７】
コンバータ５ａの交流側は、主変圧器４の二次側と接続されている。コンバータ５ａの直流側は、中間直流リンクＬＮ２によりインバータ６ａの直流側と接続されている。コンバータ５ａは、力行時は、主変圧器４から供給された交流電力を直流電力に変換して、インバータ６ａに供給する。コンバータ５ａは、回生時は、インバータ６ａから供給された直流電力を交流電力に変換して、主変圧器４に供給する。
【００１８】
インバータ６ａの直流側は、コンバータ５ａと接続されている。インバータ６ａの交流側は、主電動機７と接続されている。インバータ６ａは、力行時は、コンバータ５ａから供給された直流電力を交流電力に変換して、主電動機７に供給する。インバータ６ａは、回生時は、主電動機７からの回生電力を直流電力に変換して、コンバータ５ａに供給する。インバータ６ａは、例えば、ＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数：variable voltage variable frequency）インバータである。
【００１９】
主電動機７は、力行時は、交流電気車１を走行させるための動力源である。主電動機７は、インバータ６ａから供給される交流電力により駆動する。主電動機７は、回生時は、回生電力を発生させる電源となる。主電動機７は、発生させた回生電力をインバータ６ａに供給する。
【００２０】
フィルタコンデンサ１３ａは、中間直流リンクＬＮ２の正極と負極との間に設けられている。フィルタコンデンサ１３ａは、一方の端子を中間直流リンクＬＮ２の正極に、もう一方の端子を負極にそれぞれ接続している。フィルタコンデンサ１３ａは、中間直流リンクＬＮ２に流れる電流リプルを低減する。
【００２１】
三次回路Ｃ３は、コンバータ５ｂと、インバータ６ｂと、補助機器１０と、フィルタコンデンサ１３ｂと、接触器１４ｂとを含む構成である。
【００２２】
コンバータ５ｂの交流側は、主変圧器４の三次側と接続されている。コンバータ５ｂの直流側は、中間直流リンクＬＮ３によりインバータ６ｂの直流側と接続されている。コンバータ５ｂは、主変圧器４から供給された交流電力を直流電力に変換して、インバータ６ｂに供給する。
【００２３】
インバータ６ｂの直流側は、コンバータ５ｂと接続されている。インバータ６ｂの交流側は、補助機器１０と接続されている。インバータ６ｂは、コンバータ５ｂから供給された直流電力を交流電力に変換して、補助機器１０に供給する。インバータ６ｂは、例えば、ＣＶＣＦ（定電圧定周波数：constant voltage constant frequency）インバータである。
【００２４】
補助機器１０は、主電動機７以外の負荷となる機器である。補助機器１０は、例えば、空調装置、電気車照明、又は制御回路の電源などの交流電気車１が運行する際の補助となる機器である。
【００２５】
フィルタコンデンサ１３ｂは、中間直流リンクＬＮ３の正極と負極との間に設けられている。フィルタコンデンサ１３ｂは、一方の端子を中間直流リンクＬＮ３の正極に、もう一方の端子を負極にそれぞれ接続している。フィルタコンデンサ１３ｂは、中間直流リンクＬＮ３に流れる電流リプルを低減する。
【００２６】
接触器１４ｂは、中間直流リンクＬＮ３に設けられている。接触器１４ｂは、投入されると、コンバータ５ｂとインバータ６ｂとを電気的に接続する。接触器１４ｂは、開放されると、コンバータ５ｂとインバータ６ｂとを電気的に切り離す。
【００２７】
バッテリ８ａは、接触器１１ａを介して、二次回路Ｃ２の中間直流リンクＬＮ２と接続されている。バッテリ８ａは、接触器１１ｂ及びＤＣ／ＤＣコンバータ９を順次に介して、三次回路Ｃ３の中間直流リンクＬＮ３と接続されている。
【００２８】
接触器１１ａは、投入されると、バッテリ８ａと中間直流リンクＬＮ２とを電気的に接続する。接触器１１ａは、開放されると、バッテリ８ａと中間直流リンクＬＮ２とを電気的に切り離す。
【００２９】
接触器１１ｂは、投入されると、バッテリ８ａと中間直流リンクＬＮ３（又は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９）とを電気的に接続する。接触器１１ｂは、開放されると、バッテリ８ａと中間直流リンクＬＮ３（又は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９）とを電気的に切り離す。
【００３０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、接触器１１ｂから供給された直流電力を、三次回路Ｃ３の中間直流リンクＬＮ３に適合する直流電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、変換した直流電力を中間直流リンクＬＮ３に供給する。
【００３１】
手動スイッチ１２は、操作者（運転士又は車掌など）により、接触器１１ａ，１１ｂのそれぞれを個別にオン又はオフするための操作機器である。手動スイッチ１２は、運転室や機器室等に設置されている。
【００３２】
交流電気車１が力行時又は回生時の場合、接触器１１ａがオンされ、接触器１１ｂがオフされている。力行時は、バッテリ８ａは、架線３１からの電力により充電される。回生時は、バッテリ８ａは、主電動機７からの回生電力により充電される。
【００３３】
架線３１からの給電が停止した場合、操作者は、状況に応じて、手動スイッチ１２により、接触器１１ａ，１１ｂを操作する。
【００３４】
架線３１からの給電を得られる場所まで、交流電気車１を移動することを最優先する場合、操作者は、接触器１１ａをオンし、接触器１１ｂをオフする。これにより、バッテリ８ａは、二次回路Ｃ２のみに電力を供給する。
【００３５】
架線３１からの給電が短時間で復帰することが期待できる場合、操作者は、接触器１１ａをオフし、接触器１１ｂをオンする。これにより、バッテリ８ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して、三次回路Ｃ３のみに電力を供給する。
【００３６】
補助機器１０を稼動させながら、交流電気車１を移動させる場合、操作者は、接触器１１ａ，１１ｂをともにオンする。これにより、バッテリ８ａは、二次回路Ｃ２及び三次回路Ｃ３の両方に電力を供給する。
【００３７】
本実施形態によれば、操作者は、接触器１１ａ，１１ｂを操作することにより、バッテリ８ａの電力供給先の回路Ｃ２，Ｃ３を任意に選択することができる。
【００３８】
操作者がバッテリ８ａの電力供給先に回路Ｃ２を選択する（接触器１１ａをオン）ことにより、主電動機７への電力供給を優先させることができる。これにより、交流電気車１は、給電が得られる場所まで移動することを優先させることができる。
【００３９】
操作者がバッテリ８ａの電力供給先に回路Ｃ３を選択する（接触器１１ｂをオン）ことにより、補助機器１０の稼動の継続を優先することができる。例えば、補助機器１０が客室車両内の照明や空調装置などのサービス機器である場合、乗客へのサービスの継続を優先させることができる。操作者が回路Ｃ３を選択する場合としては、架線３１からの給電が短時間で復帰することが期待できる場合などである。
【００４０】
操作者がバッテリ８ａの電力供給先に回路Ｃ２及び回路Ｃ３の両方を選択する（接触器１１ａ，１１ｂをともにオン）ことにより、サービス機器などの補助機器１０の稼動を継続させながら、交流電気車１は、給電が得られる場所まで移動することができる。
【００４１】
従って、操作者は、状況に応じて、バッテリ８ａの充電されたエネルギーを交流電気車１の二次回路Ｃ２及び三次回路Ｃ３に利用するために最適な方法を選択することができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る交流電気車１Ａの構成を示す構成図である。
【００４３】
交流電気車１Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る交流電気車１において、手動スイッチ１２の代わりに、車両制御装置１３を設けた構成である。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４４】
交流電気車１Ａが力行時の場合、接触器１１ａがオンされ、接触器１１ｂがオフされている。力行時は、バッテリ８ａは、架線３１からの電力により充電される。
【００４５】
車両制御装置１３は、インバータ６ａに回生運転させるための回生指令信号を出力する。車両制御装置１３から出力された回生指令信号は、インバータ６ａに指令として出力されるとともに、接触器１１ａ，１１ｂをともにオンするための信号となる。これにより、回生時になると、主電動機７から発生した回生電力は、バッテリ８ａを充電する。また、この回生電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して、三次回路Ｃ３に供給される。
【００４６】
本実施形態によれば、車両制御装置１３から出力された回生指令信号により、自動的に接触器１１ａ，１１ｂがオンされる。これにより、交流電気車１の回生運転時に、二次回路Ｃ２及び三次回路Ｃ３で、回生電力を有効に利用することができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る交流電気車１Ｂの構成を示す構成図である。
【００４８】
交流電気車１Ｂは、図２に示す第２の実施形態に係る交流電気車１Ａにおいて、直流電圧監視装置１５ｂを追加し、コンバータ５ｂの代わりに、コンバータ５ｂ１を設けた構成である。その他の点は、第２の実施形態と同様である。
【００４９】
交流電気車１Ｂが力行時の場合、接触器１１ａがオンされ、接触器１１ｂがオフされている。力行時は、バッテリ８ａは、架線３１からの電力により充電される。交流電気車１Ｂが回生時の場合、車両制御装置１３により、接触器１１ａ，１１ｂがともにオンされる。回生時は、主電動機７からの回生電力は、バッテリ８ａに充電され、三次回路Ｃ３に供給される。
【００５０】
直流電圧監視装置１５ｂは、三次回路Ｃ３の中間直流リンクＬＮ３に設けられている。直流電圧監視装置１５ｂは、中間直流リンクＬＮ３の直流電圧を監視する。直流電圧監視装置１５ｂは、中間直流リンクＬＮ３の直流電圧が低下したことを検出すると、検出信号をコンバータ５ｂ１に送信する。
【００５１】
コンバータ５ｂ１は、架線３１からの給電がされている状態で、直流電圧監視装置１５ｂから中間直流リンクＬＮ３の直流電圧が低下したことを示す検出信号を受信すると、接触器１１ａをオフし、接触器１１ｂをオンする。これにより、バッテリ８ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して、三次回路Ｃ３のみに電力を供給する。その他の点は、コンバータ５ｂ１は、第１の実施形態に係るコンバータ５ｂと同様である。
【００５２】
ここで、コンバータ５ｂ１が架線３１からの給電がされている状態で、直流電圧監視装置１５ｂから電圧低下を示す検出信号を受信する場合とは、コンバータ５ｂ１が故障などをしていることを意味する。
【００５３】
本実施形態によれば、第２の実施形態の作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
【００５４】
直流電圧監視装置１５ｂにより中間直流リンクＬＮ３の直流電圧を監視することで、交流電気車１Ｂは、コンバータ５ｂ１の故障を検出することができる。この検出により、バッテリ８ａから三次回路Ｃ３に電力供給するように、接触器１１ａ，１１ｂが操作される。これにより、三次回路Ｃ３の補助機器１０の不安定稼動や稼動停止を回避することができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係る交流電気車１Ｃの構成を示す構成図である。
【００５６】
交流電気車１Ｃは、図２に示す第２の実施形態に係る交流電気車１Ａにおいて、セクション検知車上子１６を追加し、車両制御装置１３の代わりに、車両制御装置１３Ｃを設けた構成である。その他の点は、第２の実施形態と同様である。
【００５７】
交流電気車１Ｃが力行時又は回生時の場合、接触器１１ａがオンされ、接触器１１ｂがオフされている。力行時は、バッテリ８ａは、架線３１からの電力により充電される。回生時は、バッテリ８ａは、主電動機７からの回生電力により充電される。
【００５８】
セクション検知車上子１６は、無電区間（デッドセクション）に突入する前に、無電区間に突入することを事前に検出する。無電区間は、架線３１から給電されない区間である。セクション検知車上子１６は、無電区間に突入することを検出すると、デッドセクション通過信号を車両制御装置１３Ｃに出力する。
【００５９】
車両制御装置１３Ｃは、セクション検知車上子１６からデッドセクション通過信号を受信すると、接触器１１ｂをオンする。このとき、接触器１１ａも同時にオンしてもよい。これにより、バッテリ８ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して、三次回路Ｃ３に電力を供給する。
【００６０】
本実施形態によれば、セクション検知車上子１６を設けることで、交流電気車１Ｃは、無電区間に実際に突入する前に、無電区間に突入することを検知することができる。これにより、交流電気車１Ｃは、無電区間に突入する前に、バッテリ８ａから三次回路Ｃ３への電力供給の準備をすることができる。従って、交流電気車１Ｃは、無電区間を通過する場合においても、瞬停を起こすことなく、補助機器１０の稼動を継続させることができる。例えば、補助機器１０が客室車両内の照明や空調装置などのサービス機器である場合、交流電気車１Ｃは、乗客へのサービスを継続させたまま、無電区間を通過することができる。
【００６１】
（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態に係る交流電気車１Ｄの構成を示す構成図である。
【００６２】
交流電気車１Ｄは、図１に示す第１の実施形態に係る交流電気車１において、バッテリ８ｂ及び接触器１１ｃを追加し、手動スイッチ１２の代わりに手動スイッチ１２Ｄを設けた構成である。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００６３】
バッテリ８ｂは、接触器１１ｃを介して、三次回路Ｃ３の中間直流リンクＬＮ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力側と接続されている。即ち、バッテリ８ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して、バッテリ８ａと接続されている。
【００６４】
接触器１１ｃが投入されると、バッテリ８ｂと中間直流リンクＬＮ３とを電気的に接続する。また、バッテリ８ｂとＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力側とを電気的に接続する。接触器１１ｃが開放されると、バッテリ８ｂと中間直流リンクＬＮ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力側とを電気的に切り離す。
【００６５】
手動スイッチ１２Ｄは、操作者（運転士又は車掌など）により、接触器１１ａ，１１ｂ１１ｃのそれぞれを個別にオン又はオフするための操作機器である。手動スイッチ１２Ｄは、運転室や機器室等に設置されている。
【００６６】
交流電気車１Ｃが力行時又は回生時の場合、接触器１１ａ，１１ｃがオンされ、接触器１１ｂがオフされている。
【００６７】
バッテリ８ａは、二次回路Ｃ２に対して充放電を行う。バッテリ８ｂは、三次回路Ｃ３に対して充放電を行う。
【００６８】
架線３１からの給電が停止した場合、操作者は、状況に応じて、手動スイッチ１２により、接触器１１ａ，１１ｂ，１１ｃを操作する。
【００６９】
架線３１からの給電を得られる場所まで、交流電気車１を移動することを最優先する場合、操作者は、接触器１１ａをオンし、接触器１１ｂをオフする。これにより、バッテリ８ａは、二次回路Ｃ２のみに電力を供給する。
【００７０】
架線３１からの給電が短時間で復帰することが期待できる場合、操作者は、接触器１１ａをオフし、接触器１１ｂをオンする。これにより、バッテリ８ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して、三次回路Ｃ３のみに電力を供給する。
【００７１】
補助機器１０を稼動させながら、交流電気車１を移動させる場合、操作者は、接触器１１ａ，１１ｂをともにオンする。これにより、バッテリ８ａは、二次回路Ｃ２及び三次回路Ｃ３の両方に電力を供給する。
【００７２】
バッテリ８ｂを放電させる場合、操作者は、接触器１１ｃをオンする。バッテリ８ｂを放電させない場合、操作者は、接触器１１ｃをオフする。
【００７３】
接触器１１ｃがオンされ、かつ接触器１１ｂがオンされている場合は、バッテリ８ａから三次回路Ｃ３へ供給される電力が軽減される。接触器１１ｃがオンされ、かつ接触器１１ｂがオフされている場合は、バッテリ８ｂにより、三次回路Ｃ３への電力供給を継続することができる。
【００７４】
接触器１１ｂがオンされており、バッテリ８ｂが充分に充電されていない場合、操作者が接触器１１ｃをオフすることにより、バッテリ８ａから三次回路Ｃ３へ供給されている電力がバッテリ８ｂに充電されることを防止する。
【００７５】
本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
【００７６】
バッテリ８ｂを設けることで、架線３１からの給電がされない場合においても、三次回路Ｃ３への電力供給をより確実に継続させることができる。また、バッテリ８ａから三次回路Ｃ３への電力供給の負担を軽減させることができる。
【００７７】
（第６の実施形態）
図６は、本発明の第６の実施形態に係る交流電気車１Ｅの構成を示す構成図である。
【００７８】
交流電気車１Ｅは、図５に示す第５の実施形態に係る交流電気車１Ｄにおいて、手動スイッチ１２Ｄの代わりに、車両制御装置１３Ｅを設け、コンバータ５ｂの代わりに、コンバータ５ｂ２を設けた構成である。その他の点は、第５の実施形態と同様である。
【００７９】
交流電気車１Ｃが力行時又は回生時の場合、接触器１１ａ，１１ｃがオンされ、接触器１１ｂがオフされている。
【００８０】
バッテリ８ａは、二次回路Ｃ２に対して充放電を行う。バッテリ８ｂは、三次回路Ｃ３に対して充放電を行う。
【００８１】
車両制御装置１３Ｅは、コンバータ５ｂ２の故障を検出すると、接触器１１ａをオフし、接触器１１ｂをオンにする。同様に、コンバータ５ｂ２が故障を自己検出した場合も、接触器１１ａをオフし、接触器１１ｂをオンにする。これにより、バッテリ８ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して、三次回路Ｃ３のみに電力を供給する。
【００８２】
本実施形態によれば、交流電気車１Ｅは、コンバータ５ｂ２の故障を検出すると、自動的に接触器１１ａ，１１ｂを操作し、バッテリ８ａの電力供給先を三次回路Ｃ３のみにする。
【００８３】
これにより、三次回路Ｃ３の補助機器１０の不安定稼動や稼動停止を回避することができる。さらに、バッテリ８ａに加え、バッテリ８ｂによる電力供給が加わることにより、三次回路Ｃ３への電力供給を強化することができる。
【００８４】
なお、各実施形態は、以下のように変形させた形態としてもよい。
【００８５】
第２から第６の実施形態において、接触器１１ａ，１１ｂが自動的に操作される状態（オン状態又はオフ状態）は、各実施形態で示したパターンに限らない。接触器１１ａ，１１ｂが自動的にオン又はオフされるかは、交流電気車が適用される環境や運転状況などにより適宜決めることができる。
【００８６】
第２の実施形態において、接触器１１ａ，１１ｂは、車両制御装置１３から出力された回生指令信号によりオンされる構成としたが、これに限らない。例えば、車両制御装置１３から出力された回生指令信号を受信したインバータ６ａが接触器１１ａ，１１ｂをオンにする信号を出力する構成としてもよい。
【００８７】
第３の実施形態において、コンバータ５ｂ１は、故障を自己検出して、接触器１１ａ，１１ｂを操作する構成としたが、これに限らない。例えば、車両制御装置１３が、コンバータ５ｂ１の故障などを検出して、接触器１１ａ，１１ｂを操作する構成としてもよい。また、接触器１１ａ，１１ｂを操作するために検出する内容は、コンバータ５ｂ１の故障に限らない。三次回路Ｃ３に供給される電力が不安定なると想定されるものであれば、他でもよい。
【００８８】
第３及び第６の実施形態において、コンバータ５ｂ１，５ｂ２の故障を検出する方法は、どのような方法でも構わない。例えば、第６の実施形態において、第３の実施形態のように、直流電圧監視装置１５ｂを設けて、故障を自己検出してもよい。
【００８９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１…交流電気車、２…集電装置、３…遮断器、４…主変圧器、５ａ，５ｂ…コンバータ、６ａ，６ｂ…インバータ、７…主電動機、８ａ…バッテリ、９…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１１ａ，１１ｂ…接触器、１２…手動スイッチ、１３ａ，１３ｂ…フィルタコンデンサ、１４ｂ…接触器、Ｃ２…二次回路、Ｃ３…三次回路、ＬＮ２，ＬＮ３…中間直流リンク。
【図１】
0005398634.tif 000002
【図２】
0005398634.tif 000003
【図３】
0005398634.tif 000004
【図４】
0005398634.tif 000005
【図５】
0005398634.tif 000006
【図６】
0005398634.tif 000007