【手続補正書】
【提出日】平成27年3月11日(2015.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（８１）電気エネルギを伝送するシステムであって、
システムは、交流電磁場を生成するための、及びこれにより車両に電磁エネルギを伝送するための少なくとも１つの電気導体配列を有し、
導体配列は、複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）を有し、ここで、各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）は車両（８１）の走行経路の区間に沿って延在し、
各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）は、電磁場を生成するためにセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）により搬送される交流の各々の相のための１つのラインを有し、
システムは、それぞれのセグメントに交流を供給するための複数のソースユニットを有し、
システムは、複数のソースユニットに電気エネルギを供給するための電源を有し、
複数のソースユニットは、電源に対して互いに並列に接続され、
複数のソースユニットの少なくとも第１のソースユニットは、少なくとも１つの導体配列の少なくとも２つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みの各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）に接続可能であり、
-セグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みの各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）における各隣接するセグメント（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５）は、他のソースユニットに排他的に接続可能であり、第１のソースユニットは、第１のソースユニットのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）への接続の固有のインピーダンスが等しくなるように設計及び／又は配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
ソースユニットは、スイッチングユニット（１３ａ、１３ｂ）によりセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
ソースユニットは、電圧コンバータを有することを特徴とす請求項１又は２記載のシステム。
【請求項４】
ソースユニットは、定電流源（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）を有することを特徴とする請求項１から３の何れか1項に記載のシステム。
【請求項５】
セグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みの唯１つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）が所定の時に操作されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項６】
セグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みは、偶数個のセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項７】
第２のソースユニットに接続可能な少なくとも１つのセグメント（Ｔ２、Ｔ３）は、セグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みの後続する２つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の間に設置されることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のシステム。
【請求項８】
第１のソースユニットは、第１のソースユニットと少なくとも２つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の各々との距離が等しくなるように、セグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みの少なくとも２つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）に対して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
セグメント（Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みは、第１の導体配列の第１の複数のセグメント（Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ）及び第２の導体配列の第２の覆数のセグメント（Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）を有することを特徴とする請求項１から８に何れか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
第１の導体配列は車両の第１の軌道に割り当てられ、第２の導体配列は、車両の第２の軌道に割り当てられることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
車両（８１）に電気エネルギを伝送するシステムの操作方法であって、
交流電磁場を生成し、及びこれにより電気導体配列を用いて車両（８１）に電磁エネルギを伝送する工程、
導体配列の一部として複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）を使用する工程（ここで、各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）は、車両（８１）の走行経路の異なる区間に沿って延在し、各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）の１つ又は複数のラインは、電磁場を生成する交流の相又はそれぞれの相を搬送するのに用いられる）、
複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）に電気エネルギを供給するために複数のソースユニットを使用する工程（ここで、複数のソースユニットの少なくとも第１のソースユニットは、少なくとも２つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４）の第１の組みに接続可能である）、
複数のソースユニットに電源を用いて電気エネルギを伝送する工程（ここで、ソースユニットは、電源に互いに並列に電気的に接続されている）、
セグメント（Ｔ１、Ｔ４）の第１の組みの少なくとも１つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４）に、第１のソースユニットをセグメント（Ｔ１、Ｔ４）の少なくとも１つに接続することにより、電気エネルギを伝送する工程、を有し、
電気エネルギは、セグメント（Ｔ１、Ｔ４）の第１の組みのセグメント（Ｔ１、Ｔ４）の少なくとも１つの隣接するセグメント（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５）に、隣接するセグメント（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５）を他のソースユニットに接続することにより伝送され、第１のソースユニットは、第１のソースユニットのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）への接続の固有のインピーダンスが等しくなるように設計及び／又は配置されていることを特徴とする方法。
【請求項１２】
電気エネルギ伝送中に、ソースユニットは、ソースユニットに接続可能なセグメントの組みの１つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４；Ｔ２、Ｔ５；Ｔ３、Ｔ６）に排他的に接続されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
電気エネルギは、隣接するセグメント（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５）を他のソースユニットに接続することにより、セグメント（Ｔ１、Ｔ４）の第１の組みの２つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４）の間の隣接するセグメント（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５）に伝送され、ここで、隣接するセグメント（Ｔ２、Ｔ３，Ｔ５）、セグメントの第１の組みの２つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４）及び導体配列の少なくとも１つの他のセグメントは、軌道に沿う一連の連続するセグメントを形成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
車両（８１）に電気エネルギを伝送するシステムを構築する方法であって、
交流電磁場を生成するための、及びこれにより車両に電磁エネルギを伝送するための電気導体配列を設ける工程、
各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）が車両（８１）の走行経路の区間に沿って延在するように、導体配列の一部として複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）を設ける工程（ここで、各々のセグメントは、電磁場を生成するためにセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）により搬送される交流の各々の相のための１つのラインを有する）、
複数のソースユニットを設ける工程、
複数のソースユニットに電気エネルギを伝送するための電源を設ける工程（ここで、ソースユニットは、電源に対して互いに並列に電気的に接続されている）、
各々セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）に対して、少なくとも２つのセグメント（Ｔ１，Ｔ４）の少なくとも第１の組みの各セグメント（Ｔ１，Ｔ４）にセグメント（Ｔ１、Ｔ４）と第１のソースユニット間の電気的接続が供給されるように、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）とソースユニットの切換え可能な電気的接続を設ける工程、を有し、
セグメント（Ｔ２，Ｔ４）の第１の組みの各セグメント（Ｔ１、Ｔ４）の各隣接するセグメント（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５）に対して、隣接するセグメント（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５）と他のソースユニットとの間の電気的接続が提供され、第１のソースユニットは、第１のソースユニットのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）の第１の組みのセグメント（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂ）への接続の固有のインピーダンスが等しくなるように設計及び／又は配置されていることを特徴とることを特徴とする方法。
【請求項１５】
第１のソースユニットとセグメント（Ｔ１、Ｔ４）の第１の組みのセグメント（Ｔ１、Ｔ４）との間の電気的接続は、第１のソースユニットがセグメント（Ｔ１、Ｔ４）の第１の組みの１つのセグメント（Ｔ１、Ｔ４）に排他的に接続可能なように供給されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】独立して操作可能な導体配列のセグメントを用いて車両に電気エネルギを伝送するシステム及び方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特にライトレール車両（例えば、路面電車）等の軌道に拘束された車両、又はバスや自家用車等の道路自動車への電気エネルギの伝送に関する。対応するシステムは、交流電磁場を生成するための、及び、これにより車両に電磁エネルギを伝送するための電気導体配列を含む。導体配列は、複数のセグメントを有し、各々のセグメントは、車両の走行（軌道）経路の異なる区間に沿って延在する。本発明は、また、システムを構築する対応する方法、及びシステムを操作する対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
他の機械的手段、磁気的手段、電子的手段及び／又は光学的手段等の他の手段によって軌道上に案内される、従来の鉄道車両、モノレール車両、トロリーバス及び車両等の拘束された車両は、軌道上を推進するための、及び車両の牽引力は生成しない補助システムを操作するための電気エネルギを必要とする。そのような補助システムは、例えば、照明システム、加熱及び／又は空調システム、換気及び乗客情報システムである。しかしながら、より具体的に言えば、本発明は、（好ましくは）は、必ずしも軌道に拘束された車両ではない車両に、電気エネルギを伝送するシステムに関する。軌道に拘束された車両以外の車両は、例えば、バスである。本発明の応用分野は、公共交通機関の車両へのエネルギの伝送である。一般的に言えば、車両は、例えば、電気的に操作された推進モータを有する車両である。車両は、ハイブリッド推進システム、例えば、電気的エネルギ又は他のエネルギ、例えば電気化学的に貯蔵されたエネルギ又は燃料（例えば、天然ガス、ガソリン）等により操作可能なシステムを有する車両でも良い。
【０００３】
特許文献１は、車両に電気エネルギを伝送するシステム及び方法を開示している。ここで、システムは、上述した特徴を有している。システムは、交流電磁場を生成するための、及びそれにより車両にエネルギを伝送するための電気導体配列を有することが開示されている。電気導体配列は、少なくとも２つのラインを有し、各々のラインは、交流電流の相の異なる１つの相を搬送するために採用されている。導体配列は、複数のセグメントを有する。各々のセグメントは、車両の走行経路の異なる区間に沿って延在している。各々のセグメントは、少なくとも２つのラインの区間を有し、各々のセグメントは、他のセグメントとは別々にスイッチオン及びスイッチオフされる。導体配列の連続するセグメントの各々は、メインラインにエレメントをオン及びオフするための別々のスイッチを介して接続され得る。
【０００４】
特許文献２は、発明の分野及び導体配列の可能な実施の形態を詳細に記載している。特に、導体配列の蛇行状の実施の形態は、本発明のために選択することができる。
【０００５】
各々のセグメントは、電磁場を生成するため直流を交流に変換するインバータを介して直流電源に接続しても良い。代替的に、セグメントは、交流電源、例えば、ＡＣ／ＡＣ電圧コンバータに接続しても良い。組み合わせは可能である。例えば、２つのセグメントを、共通のインバータを介して直流電源に接続しても良い。
【０００６】
特許文献３は、車道駆動電気自動車システムを開示している。このシステムは、選択された位置に埋め込まれた複数の道路電力伝送モジュールで電化された道路ネットワークを有する。道路電力伝送モジュールは、電気ユーティリティから電力を受けるために接続されている。特許文献３は、また、道路電力伝送モジュールは、各クラスタが同一のパワーコンディショナで電力が与えられる５つのモジュールのクラスタにグループ化することができることを開示している。クラスタは、クラスタ化された区間を分離する道路の非電化区間を有する道路の長さに沿って離間している。このため、クラスタの隣接モジュールは、同じパワーコンディショナから電力が供給される。電気自動車への連続的な電力伝送を提供するために、パワーコンディショナは、一度に複数のモジュールに電力を供給する必要がある。若しくは、クラスタの各モジュールとの間でスイッチする必要がある。一度に１つ以上のモジュールを操作することは、操作されたモジュールへの伝送される電力を不利に減少、及び／又は所望のパラメータ、すなわち、電源の交流の公称値又はｒｍｓ値を不利に変化させる。モジュール間のスイッチングは、また電気自動車への電力供給の質を不利に変えることとなる。例えば、複数のセグメントの場合、車両に十分な電力を提供するために電力供給される必要がある。これは、例えば、鉄道車両又はトロリーバス等の車両は、複数の受信器を備え、狭い間隔のセグメント、例えば、隣接するセグメントによって電力が伝送されるように、複数のセグメントをカバーする。
【０００７】
車両（特にトラム又はバス）に推進力を与えるのに十分に電力を伝送するため、少なくとも数十アンペアの電流と少なくとも数十ボルトの電圧が必要である。すなわち、伝送電力は、少なくとも数ｋＷの範囲内である。例えば、トラムの場合、セグメントでの電圧は、５００から１０００Ｖの範囲内であり、セグメントを流れる実効電流は、１５０から２５０Ａの範囲内である。
【０００８】
対応するインピーダンス、特にインダクタンスは、対応する大容積を有する重い部品を必要とする。加えて、これらの部品は、そのようなシステムの構築のコストの重要な部分を占める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ  ２０１０／０３１５９３  Ａ１
【特許文献２】ＷＯ  ２０１０／０００４９５  Ａ１
【特許文献３】ＵＳ  ２００３／０２０００２５  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明のシステムは、例えば、軌道から車両又は複数の車両、例えば、ライトレール車両（例えば、トラム）等の軌道に拘束された車両に、又はバス等の道路自動車に電磁エネルギを伝送するシステムを提供することを目的としている。
【００１１】
システムは、交流電磁場を生成するための、及びこれにより車両に電磁エネルギを伝送するための少なくとも1つの電気導体配列を有する。
【００１２】
導体配列は、複数のセグメントを有する。ここで、各々のセグメントは、車両の走行経路の区間に沿って延在する。好ましくは、導体配列の他の全てのセグメントに比較して経路の異なる区間に沿って延在する。それ故、セグメントは経路に沿って連続する。セグメントは、狭い間隔、例えば、２つの隣接するセグメントの間の距離が数メートルであっても良い。
【００１３】
各セグメントは、電磁場を生成するために、セグメントによって搬送される交流の各相に１つのラインを有する。
【００１４】
更に、システムはセグメントに交流を供給するための複数のソースユユニットと、複数のソースユニットに電気エネルギを伝送するための電源を有する。複数のソースユニットは、それぞれの電源に互いに並列に接続されている。
【００１５】
複数のソースユニットの第１のソースユニットは、少なくとも１つの導体配列の少なくとも２つのセグメント（好ましくは、同一軌道、すなわち、車両の同一走行経路のセグメントである組みの少なくとも２つのセングメント）に接続可能である。換言すれば、導体配列は、少なくとも２つのセグメントの第１の組みを有する。ここで、セグメントの第１の組みの各々のセグメントは、第１のソースユニットに接続可能である。セグメントの第１の組みのセグメントは、第１のソースユニットに割り当てられている。このことは、セグメントの第１の組みのセグメントは、第１のソースユニットにより操作され得ることを意味している。
【００１６】
本明細書中で“接続可能”は、それぞれのセグメントの各々のラインは、ソースユニットに電気的に結合され得ることを意味している。“結合”の用語は、直接の電気的接続及び代替的に、例えば、変圧器を使用する誘導結合をも含んでいる。第１のソースユニットの接続は、スイッチオン又はスイッチオフされ得る。もし、接続がスイッチオンされると、電力が接続されたセグメントに伝送され得る。もし、接続がスイッチオフされると、接続されたセグメントには電力は伝送されない。
【００１７】
セグメントは、ソースユニットに電気的に互いに並列に配置されている。すなわち、ソースユニットにより操作され得るセグメントの各々は、交流を用いて操作され得る。
【００１８】
したがって、システムの少なくとも１つのソースユニットは、入力側が電源に接続され、出力側が複数のセグメントに接続される。これは、同一のソースユニットに２つ以上のセグメントが接続され得ることを意味している。
【００１９】
しかし、セグメントのただ１つに、各々のポイントで時間内にソースユニットにより電気エネルギが供給されることが好ましい。単一のソースユニットで操作され得る最大のセグメント数は、熱電力消費（すなわち、ソースユニットの操作中に生成される熱は、ソースユニットから排出されねばならない）及び／又は車両の分離（すなわち、軌道上の異なる車両がセグメントから同時に同じソースユニットにより供給された電磁エネルギを受け取ることが起こってはならない。）及び／又はソースユニットとそれぞれのソースユニットに接続され得るセグメントの間の距離（すなわち、距離は長すぎてはいけない）に依存する。
【００２０】
複数のソースユニットの共通の電源は、分離した第２の電源に接続される更なるソースユニットの存在を排除しない。更に、共通のソースユニットで操作され得る全てのセグメントが同一軌道上の車両にエネルギを供給するセグメントである必要はない。むしろ、鉄道や道路が、例えば、互いに並行に延在する２つの軌道を有し、各々の軌道は、連続するセグメントを備えても良い。異なる軌道のセグメントの少なくとも幾つかは、共通のソースユニットにより操作される。
【００２１】
本発明の一態様によれば、特に軌道の全てのセグメントが連続するセグメントである場合、セグメントの第１の組みの各々のセグメントの隣接する各々のセグメントは、排他的に他のソースユニットの接続することができる。一般に、“隣接するセグメント”は、セグメントに沿って車両の走行可能な方向に対して隣接する又は連続する又は後続するセグメントを表す。 “排他的”は、少なくとも操作が所定モードの間、隣接するセグメントは第１のソースユニットに接続されないことを表わす。これは、システムが、セグメントの第１の組みの何れのセグメントも、第１の電圧コンバータに接続可能な隣接するセグメントを有さないように設計されていることを意味する。
【００２２】
本発明の他の面によれば、第１のソースユニットは、第１のソースユニットのセグメントの第１の組みのセグメントへの接続の固有のインピーダンスが等しくなるように設計及び／又は配置される。特にこれは、第１のソースユニットの出力側で“見られる”セグメントへの全ての接続のインダクタンスは等しいことを意味している。ソースユニットが定電流源を有している場合、この実施の形態は好ましく選択される。前述のように、ソースユニットとの接続を含めセグメントは、固有のインダクタンスを有する。ここで、第１のインダクタンスと第１のキャパシタンス、及びセグメントの固有のインダクタンスにより少なくとも部分的（好ましくは完全に）形成される第２のインダクタンスを、セグメントが対応する共振周波数で操作され、セグメントにより生成される無効電力を基本的に零とするように、セグメント内で互いに付加的なキャパシタンスに適合されることが望ましい。この場合、単一の定電流源は、単一の定電流源が全てのセグメントに適合するように設計されるように、ソースに接続可能なセグメントを操作するのに有利に使用され得る。
【００２３】
後述するように、ソースユニットは、特別に、電圧コンバータ（ＡＣ／ＡＣコンバータ又はインバータ等）及び／又は定電流源を有する又はそれらから成る。定電流源は、負荷又は２次側（車両の受信機側）の結合が変化しながら、セグメントを介して流れる交流電流を一定に維持する受動回路網を形成することができる。定電流源は、一定の実効値又はＲＭＳ値（二乗平均平方根）の交流を提供することができる。
【００２４】
提案される発明は、所望の電力特性、例えば所望の電力レベルが提供されている間、同時に複数の狭い間隔のセグメントの組みの１つ以上のセグメントを用いて、電気自動車に電力を伝送することを有利に可能とする。
【００２５】
提案される発明は、また、セグメントの組みを操作又は電力を与えるために単一のソースユニットを使用することができるので、路傍のソースユニットの数を減らすことができる。例えば、もし各々のソースユニットが２つのセグメントに電力を供給するように構成されている場合、路傍のソースユニットの数は、２桁低減される。しかし、各々のソースユニットのデューティサイクルは、２桁増加するので、したがって熱電力損失が増加する。
【００２６】
他の実施の形態では、ソースユニットは、スイッチングユニットによりセグメントに接続可能である。例えば、セグメントの第１の組みの各々のセグメントは、セグメントをソースユニットに接続又はソースユニットから切り離すことによりセグメントをスイッチオン及びスイッチオフするように構成された関連するスイッチングユニットを介して、ソースユニットに結合することができる。しかし、特別に、セグメントの組みに２つのセグメントがある場合のみ、単一のスイッチングユニットは２つのスイッチング状態を採ることができる。第１のスイッチング状態では、ソースユニットは第１のセグメントに接続される。第２のスイッチング状態では、ソースユニットは第２のセグメントに接続される。各スイッチングユニットは、関連するセグメントのライン数に対応する多数のスイッチを有することができる。ここで、ラインは、交流の異なる相を搬送するように構成されている。好ましく、スイッチングユニットのスイッチは、例えば、スイッチの操作を制御する共通の制御デバイスを用いて、同期してスイッチオン及びオフされる。スイッチングデバイスは、例えば、１つ以上の半導体スイッチを、例えば、それぞれの相ラインの１つ有することができる。したがって、スイッチングデバイスは、複数のセグメントを、ソースユニットを介して電源に結合することを可能にする。
【００２７】
これは、スイッチオン又はオフされる電気的な接続の簡単な実装を有利に可能とする。
【００２８】
別の実施の形態では、ソースユニットは、電圧コンバータを有する。電圧コンバータは、与えられた入力電圧、例えば、電源により供給された入力電圧を所望の出力電圧に変える（変換する）ことができる。
【００２９】
電圧コンバータは、変圧器とすることができる。この場合、電源は、交流電源とすることができ、電圧コンバータは、与えられた交流入力電圧を所望の交流出力電圧に変換する。
【００３０】
代替的に、電圧コンバータは、インバータであっても良い。この場合、電源は、直流電源とすることができ、電圧コンバータは、与えられた直流入力電圧を所望の交流出力電圧に変換する。
【００３１】
例えば、電圧コンバータは、変換ユニット、例えば、２つの変換ユニットを有しても良い。ここで、２つの変換ユニットは、共通の出力を有する。このようにして、最大電力は増加される。
【００３２】
したがって、セグメントは、電圧コンバータ、例えば、変圧器又はインバータを介して電源に接続することができる。
【００３３】
スイッチングユニットは、電圧コンバータが、入力側で電源に、出力側でスイッチングユニットに接続されるように配置することができる。オプションとして、スイッチングユニットは、ソースユニットがスイッチングユニットに接続され得る１つ以上のセグメントとに接続される、又はスイッチングユニットに接続され得る何れのセグメントもソースユニットに接続されないように操作することができる。
【００３４】
これは、セグメントに所望の特性を有する交流電圧を有利に提供することができる。
【００３５】
好ましい実施の形態では、ソースユニットは、定電流源を有する。定電流源は、セグメントがスイッチオン又はソースユニットに接続されている間、セグメントに沿って走行する１台以上の車両に伝送される電力とは無関係に、セグメントを介して流れる電流の実効値又はＲＭＳ値を一定に保つように構成されている。
【００３６】
この場合、ソースユニットに接続され得るセグメントは、定電流源を介して電源に結合され得る。
【００３７】
各々の定電流源は、第１のインダクタンス及び任意に１以上のインダクタンスを有することができる。そして、第１のキャパシタンス及び任意に１以上のキャパシタンスを有することができる。インダクタンスとキャパシタンスは、所望の定電流が出力側、すなわちセグメント側に出力されるように、セグメントのインダクタンス及び定電流源の入力側の電圧に互いに適合される。したがって、定電流源の入力側は、電源側又は電圧コンバータの出力側である。後者の場合、セグメントは、電圧コンバータと定電流源の直列接続を介して電源に結合され得る。
【００３８】
第１のインダクタンスは、出力側と入力側とを接続する定電流源のライン内に配置され、ラインの少なくとも１つの接続点に第１のキャパシタンスが接続されている。
【００３９】
換言すれば、少なくとも第１のインダクタンスと第１のキャパシタンス、及び定電流源の任意の更なるインピーダンス及び定電流源の更なる部品（例えば、少なくとも１つの抵抗）は、セグメントを流れる交流電流を一定にする受動回路網を構成する。
【００４０】
好ましく、インダクタンスとキャパシタンスは、セグメントを流れる交流電流が共振周波数で発振するように定電流源の入力側で交流電流の周波数に適用される。共振周波数は、セグメントと定電流源の組み合わせの共振周波数である。
【００４１】
セグメントが複数のラインを有する場合、ここで、各々のラインは、交流電流の異なる相を搬送するように構成、接続されており、定電流源は、セグメントの対応するラインに接続された対応する数のラインを有する。それ故、定電流源のラインとセグメントの対応するラインの接続が為される。複数のラインの場合、第１のインダクタンスと第１のインピーダンス（特別にキャパシタンス）を有する定電流源の各々のラインは、接続点を介してラインに接続される。特別に、定電流源の異なるラインの接続点は、対応する第１のキャパシタンスを介して共通のスターポイントに接続しても良い。如何なる場合でも、ライン毎に２つの接続点がある。第１のキャパシタンスは、ラインの第１の接続点に接続され、第２のキャパシタンスは、ラインの第２の接続点に接続される。もし、第１のインダクタンスが第１と第２の接続点の間に配置される場合、回路網はΠネットワークと呼ばれる。もし、ライン毎にちょうど１つの接続点があり、接続点の両側でライン内に少なくとも１つのインダクタンスがある場合（第２のインダクタンスはセグメントの固有のインダクタンスである）、回路網はＴネットワークと呼ばれる。好ましい実施の形態では、Ｔネットワークが使用される。
【００４２】
車両にエネルギを伝送するため電磁場を生成するどんなセグメントも、固有のインダクタンスを有する。固有のインダクタンスは、無効電力を小さく保つのに使用される。したがって、第１のインダクタンスと第１のキャパシタンス、及びセグメントの固有のインダクタンス（定電流源とセグメントとの電気的接続点のインダクタンスを含む）により少なくとも部分的（好ましくは完全に）形成される第２のインダクタンスは、セグメントが対応する共振周波数で操作され、セグメントにより生成される無効電力を基本的に零とするように、セグメント内で互いに付加的なキャパシタンスに適合されることが提案されている。好ましくは、第２のインダクタンスは、セグメントの又はセグメントのラインの固有のインダクタンスにより完全に形成される。更に、セグメントによる無効電力の生成を避けるためにセグメント固有のインダクタンスを補償する付加的なキャパシタンスは有さないことが好ましい。換言すれば、しばしば”実効電力“と呼ばれる実電力は可能な限り高い。
【００４３】
セグメントの固有のインダクタンスは、エネルギ伝送の効率を最適化するために使用されるので、個別の部品の数は、減じられ得る。第１に、接続点の両側に同じ大きさのインダクタンスを有するＴネットワークに比較して、定電流源の出力側のインダクタンスは、減じられ又は省略され得る。第２に、無効電力を減じ又は取り除くため、セグメントの固有のインダクタンスを補償する付加的なキャパシタンスは、省略され得る又は小さな値に減じられ得る。結果として、設置労力及びコストは減じられる。更に、定電流源の出力側でインダクタンスを冷却する労力は減じられる。何故なら、小さな個別の部品（例えば、小さな誘導子）があるのみ又は定電流源の出力側に個別の部品がなく、セグメントのインダクタンスは固有の特性であり、セグメント全体に亘り分散しているからである。
【００４４】
スイッチングユニットは、定電流源が、入力側で電源に、出力側でスイッチングユニットに接続されるように配置することができる。
【００４５】
ソースユニットが電圧コンバータを有する場合、スイッチングユニットは、電圧コンバータが入力側で電源に、出力側で定電流源に接続されるように配置することができる。ここで、定電流源は、出力側にスイッチングユニットが接続されている。代替的に、スイッチングユニットは、電圧コンバータが入力側で電源に、出力側でスイッチングユニットに接続されるように配置することができる。この場合、ソースユニットは、複数の定電流源を有することができる。好ましくは、電圧コンバータに接続可能なセグメントの各々に対して１つの定電流源である。この場合、スイッチングユニットは、入力側に電圧コンバータの出力部が接続され、出力側に定電流源の入力部が接続可能である。代替的に、スイッチングユニット又はスイッチングユニットの要素、例えば、スイッチングユニットのスイッチは、第１のインダクタンスと定電流源の第１のキャパシタンスの間、例えば、定電流源の第１のインダクタンスの出力側に配置することができる。
【００４６】
ライン又はセグメントのラインで一定の交流電流（例えば、一定のＲＭＳ値を有する交流）を生成することは、定（ＲＭＳ）電圧でセグメントを操作することに比較して幾つかの利点がある。１つの利点は、定電流は時間に関して正弦波関数である。これは、単一周波数の電磁波のみが生成されることを意味する。対照的に、定電圧でセグメントを操作することは、非正弦波関数を生成する。これは、異なる周波数で高調波が生成されることを意味する。更に、１次側（軌道に沿う導体配列側）での定電流は、２次側（車両側）での電磁場を受信する受信機のサイズを小さくすることを可能にする。
【００４７】
定電流源は、インピーダンスの受動ネットワークで実現することができる。これは、定電流源のどんな部品も、電流制限のために使用されるライン内のトランジスタの場合のように、能動的に制御されないことを意味する。
【００４８】
定電流源は、交流電源の例えば入力側に設置することができる。すなわち、一定の交流電流が電源を介してセグメントに供給される。しかし、セグメントが互いに電源に並列に接続されている場合、セグメントの個々の操作は可能ではない。セグメントの個々の操作は、結果としてセグメントを流れる電流は様々な大きさになる。
【００４９】
したがって、電源に互いに並列に接続されたセグメントに関して、各々のセグメントに個別に操作される定電流源を備えることが望ましい。そのような個々の操作は、車両がセグメントに沿って走行している間はセグメントをスイッチオンにし、他の場合はスイッチオフにすることができるという利点を有する。
【００５０】
好ましい実施の形態では、セグメントの第１の組みの唯１つのセグメントが同時に操作される。これは、セグメントの第１の組みの唯１つのセグメントが第１のソースユニットに接続されていることを意味する。提案されるシステム、例えば、ソースユニット、セグメント及び対応する接続は、セグメントの第１の組みの唯１つのセグメントが同時に操作されるように配置及び／又は設計され得る。
【００５１】
単一のソースユニットに接続可能な２つ以上のセグメントが、車両又は例えば、２つの列車が後ろに別に束ねられている場合の複数の車両に電力を供給することでトリガされる場合、ソースユニットは、車両又は複数の車両の走行方向に関して一番先のセグメントに排他的に接続される。これは、マルチ車両操作を可能にする。
【００５２】
もし、ソースユニットが、ソースユニットに接続可能なセグメントの組みの定電流源との接続を含め、各々のセグメントにより提供される固有のインダクタンスに適合する定電流源を有するなら、この実施の形態は特に有利である。前述のように、セグメント及びそのソースユニットとの接続は、固有のインダクタンスを有する。第１のインダクタンスと第１のキャパシタンス、及びセグメントの固有のインダクタンスにより少なくとも部分的（好ましくは完全に）形成される第２のインダクタンスを、セグメントが対応する共振周波数で操作され、セグメントにより生成される無効電力を基本的に零とするように、セグメント内で互いに付加的なキャパシタンスに適合されることが望ましい。
【００５３】
ソースユニットが、接続可能なセグメントの固有のインピーダンスに適合された定電流源を有する場合、同時に１つ以上のセグメントを操作することは、すなわち、定電流源の出力に１つ以上のセグメントを同時に接続することは、定電流源により供給される交流の特性を不利に変えることとなる。例えば、交流のＲＭＳ値は最適化されず、したがって電力伝送の質が低下する。
【００５４】
しかし、提案されるシステムは、複数の定電流源を含むことが可能である。例えば、セグメント当たり１つの定電流源である。ソースユニットは、1つの定電流源とセグメントの直列接続に接続可能な電圧コンバータを有することができる。この場合、各セグメントは、複数の定電流源の１つの定電流源とソースユニット、例えば、電圧コンバータの間の接続が割り当てられている。この場合、セグメントに割り当てられた定電流源は、それぞれのセグメントの固有のインピーダンス及びそれぞれのセグメントとの接続に適合することができる。
【００５５】
更なる実施の形態によれば、セグメント（すなわち、セグメントの第１の組み又はセグメントの複数の組み）の少なくとも第１の組みは、（各組みに対して）偶数の複数セグメントを有する。しかし、導体配列の全てのセグメントをソースユニットにそれぞれに接続可能なセグメントの組みにグループ化することも可能である。好ましくは、セグメントのこれらの組みは、セグメントの偶数の組みを有する。特別に、セグメントの少なくとも組み、又はセグメントの各組みは２つのセグメントを有する。
【００５６】
１つ以上のセグメントを１つのソースユニットに割り当てることは、軌道から電気自動車に電力を供給又は伝送している間、使用するソースユニットの数を減らすことができるという利点を有する。これにより、コストの低減とシステムの複雑性の低減が図られることとなる。
【００５７】
他の実施の形態では、第２のソースに接続可能である少なくとも１つのセグメントは、セグメントの最初の組みに続く２つのセグメントの間に配置される。第２の電圧コンバータに接続可能な少なくとも１つのセグメントは、少なくとも２つのセグメントの第２の組みの１つのセグメントであり得る。好ましく、２つのセグメントは、セグメントの第１の組みに続く２つのセグメントの間に配置されている。ここで、２つのセグメントの１つは、第２のソースユニットに接続可能であり、２つのセグメントの他方は、第３のソースユニットの接続可能である。また、第３のソースユニットに接続可能なセグメントは、セグメントの第３の組みのセグメントであり得る。この場合、ソースユニットは、第３セグメントの全てを操作する。他の変形例によれば、セグメントの第１の組みに続く２つのセグメントの間に２つ以下又は２つ以上のセグメントがある。しかし、好ましくは、続く２つのセグメントの間の全てのセグメントは、異なるソースユニットに接続可能である。
【００５８】
代替的に又は加えて、第１のソースユニットは、第１のソースユニットと少なくとも２つのセグメントの各々の間の距離が等しくなるように、セグメントの第１の組みの少なくとも２つのセグメントに対して配置される。もし、セグメントの第１の組みが、例えば２つのセグメントを有している場合、第１のソースユニットは、両方のセグメントに対して等距離に配置される。距離は、第１のソースユニットとセグメントとの電気的接続又は結合長を指す。好ましくは、セグメントは、同じ方法で設計されている。この場合、固有インピーダンスは、特に、ソースユニットへのそれぞれの電気的接続を含めたセグメントのインピーダンスは、同じである。
【００５９】
別の実施の形態では、セグメントの最初の組みは、第１の導体配列の第１の複数のセグメント及び第２の導体配列の第２の覆数のセグメントを有する。第１の導体配列は、例えば、第１の走行経路に割り当てることができ、第２の導体配列は、例えば、第１の走行経路とは異なる第２の走行経路に割り当てることができる。この場合、少なくとも第１の電圧コンバータは、第１の導体配列の第１のセグメントの組み、及び複数のセグメント、例えば、第２の導体配列の他のセグメントの組みに接続可能にすることができる。
【００６０】
別の実施の形態では、第１の導体配列は、第１の軌道に割り当てられ、第２の導体入れるは、第２の軌道に割り当てられる。鉄道や道路は、例えば、互いに並行に延在し、軌道の各々は連続するセグメントで備えられる２つの軌道を有する。異なる軌道のセグメントの少なくとも一部は、共通のソースユニットにより操作されても良い。
【００６１】
更に、車両に電気エネルギを伝送するシステム、特に請求項の何れか１項に記載のシステムの操作方法が提案されている。最初の工程では、交流電磁場が生成され、それによって電磁エネルギが電気導体配列を用いて車両に伝達される。更に、複数のセグメントが導体配列の一部として使用され、ここで、各々のセグメントは車両の走行経路の異なる区間に沿って延在し、各々のセグメントのライン又は複数のラインは、電磁場を生成する交流のそれぞれの相を搬送するのに使用される。また、複数のソースユニットが電気エネルギを複数のセグメントに伝送するのに使用され、複数のソースユニットの少なくとの第１のソースユニットは、少なくとも２つのセグメントの第１の組みに接続可能である。また、電気エネルギは、電源を用いて、複数のソースユニットに伝送される。ここで、ソースユニットは、電源に対して互いに並列に電気的に接続されている。更に、電気エネルギは、第１のソースユニットを少なくとも１つのセグメントに接続することにより、セグメントの第１の組みの少なくとも１つのセグメントに伝送される。
【００６２】
本発明によれば、電気エネルギは、隣接するセグメント（特に連続するセグメントの順番で隣接するセグメント）を他のソースユニットに接続することにより、セグメントの第１の組みの少なくとも１つのセグメントの隣接するセグメントに伝送される。電気エネルギは、同時に隣接するセグメントに伝送され得る。代替的に、電気エネルギは、その後隣接するセグメントに、又はそれぞれのセグメントに以前に伝送し得る。更に、第１のソースユニットは、第１のソースユニットとセグメントの第１の組みのセングメントとの接続の固有のインピーダンスが等しくなるように設計及び／又は配置されている。
【００６３】
他のソースユニットを隣接するセグメントに接続することは、隣接するセグメント間で磁界の滑らかな遷移が提供されるように、例えば、遷移中に磁界が均一な連続波であるように、導かれ又は実行され得る。
【００６４】
提案された方法は、伝送電力、例えば、所望の電力レベル等の所望の特性を提供しながら、車両に電気エネルギを伝送するシステムを、少ない数のソースユニットを有する複数の間隔の狭いセグメントの組みの１つ以上のセグメントを用いて操作することを可能にする。
【００６５】
別の実施の形態では、電気エネルギの伝送の間に、ソースユニットは、ソースユニットを接続可能なセグメントの組みの１つのセグメントに排他的に接続されている。
【００６６】
これは、セグメントの組の１つのセグメントのみが、ソースユニットによって同時に操作されることを意味する。セグメントの第１の組みの１つのセグメントに電気エネルギを伝送している間、第１のソースユニットは、１つのセグメントに排他的に接続されている。この排他的な電力伝送の利点は、前述した通りである。
【００６７】
また、車両に電気エネルギを伝送するシステム、特に、請求項の何れか１項に記載のシステムを構築する方法が提案されている。以下の工程を含む。
【００６８】
-交流電磁場を生成するための、及びこれにより車両に電磁エネルギを伝送するための電気導体配列を設ける工程、
-各々のセグメントが車両の走行経路の区間に沿って延在するように、導体配列の一部として複数のセグメントを設ける工程、ここで、各々のセグメントは、電磁場を生成するためにセグメントにより搬送される交流の各々の相のための１つのラインを有し、
-複数のソースユニットを設ける工程、
-複数のソースユニットに電気エネルギを伝送するための電源を設ける工程、ここで、ソースユニットは、電源に対して互いに並列に電気的に接続されており、
-各々セグメントに対して、少なくとも２つのセグメントの少なくとも第１の組みの各セグメントにセグメントと第１のソースユニット間の電気的接続が供給されるように、セグメントとソースユニットの切換え可能な電気的接続を設ける工程。
【００６９】
本発明によれば、セグメントの第１の組みの各セグメントの各隣接するセグメントに対して、隣接するセグメントと他のソースユニットとの間の電気的接続が提供される。これは、システムは、セグメントの第１の組みの各セグメントの各隣接するセグメントが、例えば排他的に他のソースユニットに接続可能であるように設計されていること意味する。更に、第１のソースユニットは、第１のソースユニットとセグメントの第１の組みのセングメントとの接続の固有のインピーダンスが等しくなるように設計及び／又は配置されている。
【００７０】
これは、例えば、所望の電力レベル等の所望の電力特性を提供しながら、複数の間隔の狭いセグメントの組みの１つ以上のセグメントを用いて、車両に電気エネルギを伝送することができるシステムを有利に提供することを可能にする。
【００７１】
別の実施の形態では、第１のソースユニットとセグメントの第１の組みのセグメント間の電気的接続は、第１のソースユニットが、排他的に、セグメントの第１の組みの１つのセグメントに接続可能であるように設けられている。これは、システムは、ソースユニット毎に唯１つのセグメントが同時に操作することができるように構築又は設計されていることを意味する。この排他的な電力伝送の利点は、前述した通りである。
【００７２】
車両が連続した一連のセグメントを有する軌道に沿って走行しながら操作中に、アクティブなセグメント（すなわち、車両に電磁エネルギを伝送するセグメント）の前部に隣接するセグメントは、アクティブなセグメントがスイッチオフにされる前にスイッチオン（すなわち、アクティブになる）されることが好ましい。この場合、特に、隣接する２つのセグメントの操作は、２つの隣接するセグメント間の境界に連続的な電磁場が存在するように好ましく同期される。ソースユニットが電圧コンバータである場合、２つの隣接するセグメントエネルギを供給するソースユニットは、それに対応じて同期される。したがって、ソースユニットが共通の制御装置によって制御されることは本発明の実施の形態のために好ましいことである。共通の制御装置は、異なるソースユニットのための中央制御部を有しても良い。及び／又は、異なるソースユニットの制御部は互いに接続されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】鉄道車両及び車両のための軌道を有する配列を示す。ここで、軌道は、電磁場を生成する複数のセグメントを備えており、セグメントの組みは、直流を変換する同一のインバータに接続されている。
【図２】インバータ、定電流源及びセグメントの組みを定電流源に接続する２つのスイッチングユニットの配列を有するモジュールを示す。
【図３】セグメントの組みに定電流を供給するように構成された図２のモジュールの変形例を示す。ここで、セグメントのそれぞれの定電流源は共通の第１のインダクタンスを使用し、スイッチは、第１のセグメント、第２のセグメントを操作するために、又は何れのセグメントも操作しないために使用される。
【図４】鉄道車両及び車両のための軌道を有する模式的な配列を示す。ここで、軌道は、電磁場を生成すための複数のセグメントが備えられており、セグメントの組みは、同一のインバータに接続されている。
【図５】ソースユニットと２つの異なる軌道のセグメントとの接続の概略回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
本発明の実施の形態及び実施例を、図面を参照しながら詳述する。全ての図面において、同じ参照符号は同一又は同様の機能を有するデバイスを示す。
【００７５】
図１は、車両８１、特にトラム等のライトレール車両が軌道に沿って走行している様子を模式的に示したものである。この具体的な実施の形態において、車両８１は、軌道のセグメントＴ１、・・・、Ｔ６により生成される電磁場を受信するための２つの受信機１ａ、１ｂを有している。受信機１ａ、１ｂは、車両８１の前部と後部の中間部分で車両８１の底部に設置されている。受信機は、交流電流の異なる相を生成するための複数のラインを有する。車両の有する受信機の数は２に限られない。
【００７６】
受信機１ａ、１ｂは、車両８１内の他の装置に接続されている。他の装置は、受信機１により生成される交流を直流に変換するコンバータ（図示していない）等である。例えば、直流は、車両８１のバッテリ又は他のエネルギ蓄積装置５ａ、５ｂを充電するために使用され得る。更に、直流は、車両８１の少なくとも１台の牽引モータを動かすために用いられる交流に変換され得る。
【００７７】
受信機１ａ、１ｂは、車両８１の底部に設置されている信号送信機（図示していない）の操作を制御する制御デバイスに接続され、信号送信機により発信された信号は、軌道に向けて放射される。
【００７８】
上述したように、軌道は、互いに独立して操作され（すなわち、エネルギが与えられ）、操作中に車両８１にエネルギを伝送するために電磁場を生成する直列に接続された連続するセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６（実際には更なるセグメントが準備される）を有する。各セグメントは、車両の走行経路の区間に亘って延在している。
【００７９】
図１に示した状態において、車両８１の受信機１ａ、１ｂは、それぞれセグメントＴ２、Ｔ４の上部に位置している。したがって、これらのセグメントＴ２、Ｔ４は操作され（すなわち、オン状態にあり、電磁場の原因となる電流がセグメントを通して流れる）、他のセングメントＴ１、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６は操作されない（すなわち、オフ状態にあり、セグメントを流れる電流はない）。
【００８０】
また、第１の電位の第１のライン４ａと他の電位の第２の供給ライン４ｂを有する直流電源４が示されている。エネルギソースＳは、ライン４ａ、４ｂに接続されている。各セグメントは、交流の個別の相を搬送するために複数のライン（特に、３つのライン）を有する。
【００８１】
図１に示す構成において、複数のインバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、ライン４ａ、４ｂを有する直流電源４に互いに並列に接続されている。インバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、複数の交流電源に接続されており、これらの電源の各々は、インバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３を１つのセグメントＴ１、Ｔ４又はＴ２、Ｔ５又はＴ３、Ｔ６に接続する。図１に示された特定の実施の形態によれば、インバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３の各々は、２つのセグメントＴ１、Ｔ４；Ｔ２、Ｔ５；Ｔ３、Ｔ６に接続されている。
【００８２】
セグメントの第１の組みは、セグメントＴ１、Ｔ４を有する。セグメントの第２の組みは、Ｔ２、Ｔ５を有する。セグメントの第３の組みは、セグメントＴ３、Ｔ６を有する。第１のインバータＰ１は、セグメントの第１の組みの各セグメントＴ１、Ｔ４に接続可能である。第２のインバータＰ２は、セグメントの第２の組みの各セグメントＴ２、Ｔ５に接続可能である。第３のインバータＰ３は、セグメントの第３の組みの各セグメントＴ３、Ｔ６に接続可能である。
【００８３】
セグメントＴ１、Ｔ４の第１の組みの各セグメントＴ１、Ｔ４の隣接ずるセグメントＴ２、Ｔ３、Ｔ５の各々は、第１のインバータＰ１よりも他のインバータＰ２、Ｐ３に排他的に接続可能である。セグメントＴ２、Ｔ５の第２の組みの各セグメントＴ２、Ｔ５の隣接ずるセグメントＴ１、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６の各々は、第２のインバータＰ２よりも他のインバータＰ１、Ｐ３に排他的に接続可能である。セグメントＴ３、Ｔ６の第３の組みの各セグメントＴ３、Ｔ６の隣接するセグメントＴ２、Ｔ４、Ｔ５の各々は、第３のインバータよりも他のインバータＰ１、Ｐ２に排他的に接続可能である。
【００８４】
セグメントＴ１、・・・、Ｔ６に沿って走行する車両８１の長さによって模式的に示されるように、図１に示す位置で車両８１が走行する間、セグメントＴ１、Ｔ４又はＴ２、Ｔ５又はＴ３、Ｔ６の組みの１つのセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３又はＴ４、Ｔ５、Ｔ６だけが操作される。セグメントＴ２、Ｔ３、Ｔ４は、車両８１の受信機１ａ、１ｂにエネルギを伝送するために操作される。セグメントＴ１、Ｔ５、Ｔ６の操作は、結果として車両８１に重要なエネルギ伝送をもたらさない。もし車両が図１の左から右に走行続けるなら、セグメントＴ２は、スイッチオフとされ、セグメントＴ５は替わりにスイッチオンされる。
【００８５】
その結果、同一のインバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３に接続されるセグメントＴ１、Ｔ４又はＴ２、Ｔ５又はＴ３、Ｔ６の組みのセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３又はＴ４、Ｔ５、Ｔ６の唯１つだけが同時に操作される。したがって、インバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３を、単一のセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６を介して所望の定電流が生成されるように構成された定電流源（図１には示していない）に組み合わせることが可能である。代替の構成では、例えば、セグメントＴ１、・・・、Ｔ６の２つ以上を同一のインバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３に接続し、同時にこれらのセグメントＴ１、・・・、Ｔ６の唯１つのみを操作することが可能である。
【００８６】
定電流源は、例えば、それぞれのインバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３の出力に接続することができる。ここで、セグメントは、定電流源を介してそれぞれのインバータに接続することができる。
【００８７】
図１には示されていないが、スイッチングユニットは、セグメントＴ１、・・・、Ｔ６をインバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３に接続すること、又はインバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３から切り離すことで、セグメントをスイッチオン及びスイッチオフするように構成されている。図１に示す例としてのセグメントＴ１、・・・、Ｔ６の各々は、交流の異なる相を搬送する３つのラインを有するので、各々のスイッチングユニットは、ライン毎に少なくとも１つで３つのスイッチを有する。
【００８８】
第１のスイッチングユニットは、第１のインバータＰ１に割り当てられ、セグメントＴ１、Ｔ４をインバータＰ１に接続する又はインバータＰ１から切り離すことにより、セグメントＴ１、Ｔ４をスイイチオン及びスイッチオフするように構成され得る。
【００８９】
図２は、当業者に知られているように構成することができるインバータＷを有するモジュールを示す。例えば、生成される３相交流の場合には、各相のための２つの半導体スイッチの直列接続を含むブリッジが存在しても良い。インバータの構成が知られているので、詳細は、図２を参照して記載されていない。 交流側で、インバータＷは定電流源１２に接続されている。この定電流源１２は、受動素子のネットワークで成り立っている。すなわち、交流の各相のラインの１つのインダクタンス１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、接続点２１ａ、２１ｂ、２１ｃで始まる相ラインの１つを共通のスターポント１１に接続する１つのキャパシタンス２０ａ、２０ｂ、２０ｃである。
【００９０】
定電流源はまた、第１のインダクタンス１８として接合部２１の反対側に位置する各相ライン内に第２のインダクタンスを有しても良い。このような構成は、３相Ｔネットワークと呼ぶことができる。第２のインダクタンスの目的は、定電流源に接続されているセグメントによって生成される無効電力を最小化することである。
【００９１】
図２に示す実施例では、定電流源１２の相ラインは、第２のキャパシタンス４２ａ、４２ｂ、４２ｃを介して接続点７ａ、７ｂ、７ｃに接続されている。キャパシタンス４２は、接続点７に接続され得るセグメントの固有のインダクタンスを補償する役割を果たす。この場合”補償“は、セグメントが操作されている間、それぞれのセグメントにより生成される無効電力が最小にされることを意味する。これは、補償するキャパシタンスは、定電流源を含むモジュールに統合することができるという原理を示している。
【００９２】
図２に示す実施例では、各々の相ラインの半導体スイッチ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを有する第１のスイッチングユニット１３ａは、接続点７ａ、７ｂ、７ｃに接続されており、同様に、第２のスイッチングユニット１３ｂの半導体スイッチ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは接続点７に接続されている。例えば、第１のスイッチングユニット１３ａは、図３の交流電源６ａ、６ｂ、６ｃに接続され、第２のスイッチングユニット１３ｂは、図１の交流電源６ｂ、６ｄ又は６ｆに接続される。
【００９３】
図２に示したモジュールは、図１に示したインバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３の替わりに用いることができる。
【００９４】
上述したように、同一軌道及び／又は他の軌道の１つ以上のセグメントのための定電流源は、共通モジュールに組み込むことができる。特に、このようなモジュールは、事前に製造することができ、少ない労力でサイトに設置することができる。共通モジュールは、例えば、図１に示すインバータＰ１、Ｐ２，Ｐ３の替わりに使用することができる。
【００９５】
２つのセグメントのためのそのような共通モジュールの例は図３に示されている。これは、図２のモジュールの変形例を示す。モジュール６１は、２つのサブユニット２２、２３を有する。それらの各々は、第２の接続点１５ａ、１５ｂ、１５ｃに接続されるべきセグメントのそれぞれの定電流源の一部分を形成する。上述したように、異なる図面における同一符号は同一又は機能的に対応する要素を示す。
【００９６】
サブユニット２２、２３は、第１のキャパシタンス２０と（任意に）定電流源の第２のキャパシタンス４２ａ、４２ｂ、４２ｃを有する。また、サブユニット２２、２３は、各々のライン１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ（ユニット２２）又は１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ（ユニット２３）にスイッチ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを有する。これらのスイッチ１６は、最初のセグメント（図示していない、ユニット２２の第２の接続点１５に接続されている）を操作するため、２番目のセグメント（図示していない、ユニット２３の第２の接続点１５に接続されている）を操作するため、又はセグメントの何れをも操作しないため使用される。したがって、ユニットはモジュール６１の入力側の同じ第１のインダクタンス１８ａ、１８ｂ、１８ｃを使用することができる。
【００９７】
入力側は、モジュールを電源（図示していない）に接続するための第１の接続点１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有する。これらの接続点１４は、ライン１００ａ、１００ｂ、１００ｃにより接続点２８ａ、２８ｂ、２８ｃに接続され、これらのライン１００の各々は、第１のインダクタンス１８を有する。接続点２８の各々は、ライン１００の１つをユニット２２、２３の対応するライン１０３ａ、１０４ａ；１０３ｂ、１０４ｂ；１０３ｃ、１０４ｃに接続する。
【００９８】
同一の第１のインダクタンス１８ａ、１８ｂ、１８ｃが複数のセグメントを操作するために使用されるので（もし２つ以上のサブユニットがあれば、２つ以上のセグメントは同様の方法で操作され得る）、部品の数は減少する。
【００９９】
図４は、鉄道車両及び車両８１のための軌道を有する概略構成を示している。ここで、軌道は、電磁場を生成するための複数のセグメントＴ１、・・・、Ｔ８を備えており、セグメントＴ１、Ｔ４又はＴ２，Ｔ５又はＴ３、Ｔ６の組みは、それぞれ同一のインバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３に接続されている。図１とは対照的に、セグメントＴ１、Ｔ４又はＴ２、Ｔ５又はＴ３、Ｔ６の組みのセグメントＴ１、・・・、Ｔ６は、定電流源Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を介してインバータＰ１、Ｐ２，Ｐ３に接続可能である。例えば、第１のインバータＰ１は、第１の定電流源Ｃ１を介してセグメントの第１の組みのそれぞれのセグメントＴ１、Ｔ４に接続可能である。また、第２のインバータＰ２は、第２の定電流源Ｃ２を介してセグメントの第２の組みのそれぞれのセグメントＴ２、Ｔ５に接続可能である。同様に、第３のインバータＰ３は、第３の定電流源Ｃ３を介してセグメントの第３の組みのそれぞれのセグメントＴ３、Ｔ６に接続可能である。第１のインバータＰ１と第１の定電流源Ｃ１は、第１のソースユニットを形成する。セグメントＴ１、・・・、Ｔ６をソースユニットに接続又はソースユニットから切り離すことによりセグメントをスイッチオン及びスイッチオフするように構成されたスイッチングモジュールは示されていない。
【０１００】
ソースユニットへの接続を含めセグメントＴ１、・・・、Ｔ８の何れも固有のインダクタンスを有する。図４において、定電流源Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、特別には定電流源の部品は、セグメントＴ１、・・・、Ｔ６が対応する共振周波数で操作され、セグメントＴ１、・・・、Ｔ６により生成される無効電力が実際的に零になるように構成され得る。例えば、第１の定電流源Ｃ１は、セグメントＴ１又はＴ４が対応する共振周波数で操作され、セグメントＴ１又はＴ４により生成される無効電力が実際的に零になるように構成され得る。
【０１０１】
図５は、ソースユニットと２つの異なる軌道のセグメントとの間の接続を示す回路図である。インバータＰは、セグメントＴ１_ａ、Ｔ４_ａの第１の組みに接続可能であり、それらは、例えば、第１のレール軌道等の第１の軌道に割り当てられている。更に、インバータＰは、セグメントＴ１_ｂ、Ｔ４_ｂの他の組みに接続可能であり、それらは、例えば、第２のレール軌道等の第２の軌道に割り当てられている。第１及び第２のレール軌道は、例えば、互いに並行に延在しており、各々の軌道は、連続するセグメントにより備えられている。異なる軌道のＴ１_ａ、Ｔ４_ａ、Ｔ１_ｂ、Ｔ４_ｂの少なくとも一部は、共通のインバータＰによって操作されても良い。
【０１０２】
接続は、交流の第１の相のみについて示されているが、他の相の場合も等しく設計されていると理解すべきである。
【０１０３】
インバータＰの第１の出力は、インダクタンスＬを介して第１のスイッチＳｌ１に接続されている。第１のスイッチＳｌ１は、第１の軌道に割り当てられたセグメントＴ１_ａ、Ｔ４_ａの組みをインバータＰに接続又は切断するように構成されている。第１のスイッチＳｌ１は、また、第２の軌道に割り当てられたセグメントＴ１_ｂ、Ｔ４_ｂの組みをインバータＰに接続又は切断するように構成されている。
【０１０４】
第１の軌道に関しては、第１のスイッチＳｌ１の出力は、第２のスイッチＳｌ２に接続されている。第２のスイッチＳｌ２は、セグメントＴ１_ａ、Ｔ４_ａの組みのセグメントＴ１_ａ又はセグメントＴ４_ａをインバータＰに接続又は切断するように構成されている。第２の軌道に関しては、第１のスイッチＳｌ１の出力は、第３のスイッチＳｌ３に接続されている。第３のスイッチＳｌ３は、第２の軌道に割り当てられたセグメントＴ１_ｂ、Ｔ４_ｂの組みのセグメントＴ１_ｂ又はセグメントＴ４_ｂをインバータＰに接続又は切断するように構成されている。
【０１０５】
スイッチＳｌ１、Ｓｌ２、Ｓｌ３は、インバータＰの電圧側に挿入されている。これは、インダクタフィルタの数、例えば、相毎のインダクタンスの数を有利に制限する。