(57)【要約】【課題】停電時に自車両で発電した電力や充電した電力を他の車両に利用する。【解決手段】鉄道車両１００は、エンジン１、発電機２及びコンバータ３を有する電力供給手段と、インバータ４と、主電動機６とを備えている。停電時にインバータ４を主電動機６に出力しない状態としつつパンタグラフ８を架線１１０に接続すると、発電機２で発生した電力がパンタグラフ８及び架線１１０を介して他の鉄道車両２００へ流れる。鉄道車両２００へ流れた電力は、パンタグラフ２０８を介してインバータ２０４及び主電動機２０６へ流れる。これにより、鉄道車両２００が走行する。【選択図】図２
2015053837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給手段と、
前記電力供給手段に接続され、前記電力供給手段から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータに接続され、前記インバータで変換された交流電力が供給される第１電動機と、
架線に接続された状態と架線に接続されない状態とを取り得る第１パンタグラフとを有した鉄道車両を備えており、
前記第１パンタグラフは前記電力供給手段に接続されており、
前記インバータは前記第１電動機に出力する状態と出力しない状態とを取ることができ、
停電時に前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記電力供給手段から前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記架線に接続された第２パンタグラフ及び第２電動機を有する他の鉄道車両へ電力を供給することを特徴とする停電時における鉄道車両への電力供給システム。
【請求項２】
前記電力供給手段は、
エンジンと、
前記エンジンに接続され、前記エンジンによって駆動する発電機と、
前記発電機に接続され、前記発電機から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータとを有しており、
前記インバータ及び前記第１パンタグラフは前記コンバータに接続されており、
停電時に前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記コンバータから前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記他の鉄道車両へ電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の停電時における鉄道車両への電力供給システム。
【請求項３】
前記電力供給手段は、
バッテリーと、
前記バッテリーに接続され、前記バッテリーに充電する充電状態と前記バッテリーから供給された直流電力を放電する放電状態とに切替可能な充放電制御装置とを有しており、
前記インバータは前記充放電制御装置に接続されており、
停電時に前記充放電制御装置を放電状態とし且つ前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記バッテリーから前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記架線に接続された前記他の鉄道車両へ電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の停電時における鉄道車両への電力供給システム。
【請求項４】
前記電力供給手段は、
エンジンと、
前記エンジンにより駆動する発電機と、
前記発電機から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータとをさらに有しており、
前記充放電制御装置は、前記バッテリーに充電する充電状態と前記バッテリーから供給された直流電力を放電する放電状態と停止状態とに切替可能であり、
停電時に、前記充放電制御装置を充電状態若しくは停止状態とし且つ前記インバータを前記第１電動機に電力を出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記コンバータから前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記架線に接続された前記第２パンタグラフ及び第２電動機を有する他の鉄道車両に電力を供給し、
前記エンジンが停止した後、前記コンバータを停止させるとともに前記充放電制御装置を充電状態若しくは停止状態から放電状態に切り換えることにより、前記バッテリーから前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記他の鉄道車両に電力を流すことを特徴とする請求項３に記載の停電時における鉄道車両への電力供給システム。
【請求項５】
停電時に、前記他の鉄道車両が前記電力供給手段から電力を供給可能な位置に停車していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の停電時における鉄道車両への電力供給システム。
【請求項６】
停電時に、前記第２パンタグラフを有する鉄道車両が前記電力供給手段から電力を供給不可能な位置に停車しており、
前記電力供給手段から前記インバータを介して前記第１電動機へ電力を供給し、前記鉄道車両を前記電力供給手段から前記他の鉄道車両に電力供給可能な位置に移動させ、
その後、前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記電力供給手段から第１パンタグラフ及び前記架線を介して前記他の鉄道車両に電力を供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の停電時における鉄道車両への電力供給システム。
【請求項７】
電力供給手段と、前記電力供給手段に接続されているとともに前記電力供給手段から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータに接続されているとともに前記インバータで変換された交流電力が供給される第１電動機と、架線に接続された状態と架線に接続されない状態とを取り得るとともに前記電力供給手段に接続された第１パンタグラフとを有した第１鉄道車両と、架線に接続された第２パンタグラフ及び第２電動機を有する第２鉄道車両とが、同じ車線上に配置され、
停電時に前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続する架線接続工程とを備えており、
前記電力供給手段から前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記他の鉄道車両に電力を供給することを特徴とする停電時における鉄道車両への電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電時に自車両で発電した電力や充電した電力を他の鉄道車両に供給する電力供給システム及び電力供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両として、架線から供給された電力で走行する車両と、自車両で発電した電力や充電した電力で走行する車両とが知られている。
【０００３】
前者は、架線から供給された電力を電動機で機械エネルギーに変換することにより車両を走行させている。また、減速時に生じた回生電力を架線に戻し、他の車両等へ供給している。
【０００４】
一方、後者は、自車両の発電機で発生した電力や充電装置に蓄えられた電力を利用して車両を走行させている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−７４９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの車両を比較すると、前者は通電時に発生した回生電力を他の車両等に供給しているが、後者はそのようなことを行っていない。
【０００７】
しかしながら、停電時に架線から電力の供給が停止すると前者の車両は停車し、停電が解除されるまで走行できない。一方、後者の車両は、自車両で発電した電力や充電した電力を利用することにより走行することができる。
【０００８】
上記の場合、後者の車両で発電した電力や充電した電力を前者の車両に利用できればよいが、このような方法はこれまで提案されていない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、停電時に、自車両で発電した電力や充電した電力を他の車両に利用できるシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電力供給システムは、
電力供給手段と、前記電力供給手段に接続され、前記電力供給手段から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータに接続され、前記インバータで変換された交流電力が供給される第１電動機と、架線に接続された状態と架線に接続されない状態とを取り得る第１パンタグラフとを有した鉄道車両を備えており、
前記第１パンタグラフは前記電力供給手段に接続されており、
前記インバータは前記第１電動機に出力する状態と出力しない状態とを取ることができ、
停電時に前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記電力供給手段から前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記架線に接続された第２パンタグラフ及び第２電動機を有する他の鉄道車両へ電力を供給する。
ここで、「電力供給手段」とは、エンジンにより駆動される発電機やバッテリー等である。
【００１１】
上記構成によると、停電時に、自車両で発電した電力や充電した電力をパンタグラフ及び架線を介して他の鉄道車両に供給することにより、他の鉄道車両を走行させることができる。従来は自車両のエンジン等で発電した電力や充電した電力を他の車両に利用していなかったが、本発明ではこれらの電力を停電時に有効に利用することができる。
【００１２】
本発明において、前記電力供給手段は、エンジンと、前記エンジンに接続され、前記エンジンによって駆動する発電機と、前記発電機に接続され、前記発電機から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータとを有しており、
前記インバータ及び前記第１パンタグラフは前記コンバータに接続されており、
停電時に前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記コンバータから前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記他の鉄道車両へ電力を供給することが好ましい。
【００１３】
上記構成によると、電力供給手段をエンジン、発電機及びコンバータを有する一般的な構成としつつ、鉄道車両で発電した電力を有効に利用することができる。
【００１４】
或いは、前記電力供給手段は、バッテリーと、前記バッテリーに接続され、前記バッテリーに充電する充電状態と前記バッテリーから供給された直流電力を放電する放電状態とに切替可能な充放電制御装置とを有しており、
前記インバータは前記充放電制御装置に接続されており、
停電時に前記充放電制御装置を放電状態とし且つ前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記バッテリーから前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記架線に接続された前記他の鉄道車両へ電力を供給することが好ましい。
【００１５】
上記構成によると、電力供給手段をバッテリー及び充放電制御装置を有する一般的な構成としつつ、鉄道車両に充電された電力を有効に利用することができる。
【００１６】
また、上記構成において、前記電力供給手段は、エンジンと、前記エンジンにより駆動する発電機と、前記発電機から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータとをさらに有しており、
前記充放電制御装置は、前記バッテリーに充電する充電状態と前記バッテリーから供給された直流電力を放電する放電状態と停止状態とに切替可能であり、
停電時に、前記充放電制御装置を充電状態若しくは停止状態とし且つ前記インバータを前記第１電動機に電力を出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記コンバータから前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記架線に接続された前記第２パンタグラフ及び第２電動機を有する他の鉄道車両に電力を供給し、
前記エンジンが停止した後、前記コンバータを停止させるとともに前記充放電制御装置を充電状態若しくは停止状態から放電状態に切り換えることにより、前記バッテリーから前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記他の鉄道車両に電力を流すことが好ましい。
【００１７】
上記構成によると、エンジンの燃料がなくなってもバッテリーに充電された電力を他の車両に供給できるため、長期間に亘って他の車両に電力を供給することができる。
【００１８】
また、停電時に、前記他の鉄道車両が前記電力供給手段から電力を供給可能な位置に停車していることが好ましい。現在の位置から他の鉄道車両に電力を供給することができるため、停車した車両を早急に走行させることができる。
【００１９】
さらに、停電時に、前記第２パンタグラフを有する鉄道車両が前記電力供給手段から電力を供給不可能な位置に停車しており、
前記電力供給手段から前記インバータを介して前記第１電動機へ電力を供給し、前記鉄道車両を前記電力供給手段から前記他の鉄道車両に電力供給可能な位置に移動させ、
その後、前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続することにより、前記電力供給手段から第１パンタグラフ及び前記架線を介して前記他の鉄道車両に電力を供給することが好ましい。
【００２０】
停電時に他の鉄道車両が遠く離れた位置に停車していても、自車両で発電した電力や充電された電力を用いて停車した鉄道車両に近付き、電力を供給することができる。
【００２１】
また、本発明の電力供給方法は、電力供給手段と、前記電力供給手段に接続されているとともに前記電力供給手段から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータに接続されているとともに前記インバータで変換された交流電力が供給される第１電動機と、架線に接続された状態と架線に接続されない状態とを取り得るとともに前記電力供給手段に接続された第１パンタグラフとを有した第１鉄道車両と、架線に接続された第２パンタグラフ及び第２電動機を有する第２鉄道車両とが、同じ車線上に配置され、
停電時に前記インバータを前記第１電動機に出力しない状態としつつ前記第１パンタグラフを架線に接続する架線接続工程とを備えており、
前記電力供給手段から前記第１パンタグラフ及び架線を介して前記他の鉄道車両に電力を供給する。
【００２２】
上記方法によると、停電時に、自車両で発電した電力や充電した電力をパンタグラフ及び架線を介して他の鉄道車両に供給することにより、他の鉄道車両を走行させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、停電時に、自車両で発電した電力や充電した電力を利用して他の車両を走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの一部を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る電力供給システムの一部を示す他のブロック図である。
【図３】線路の一部を示す模式図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、停電時の電力供給方法を順に示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの一部を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態に係る電力供給システムの一部を示す他のブロック図である。
【図７】第３実施形態に係る電力供給システムの一部を示す他のブロック図である。
【図８】第３実施形態に係る電力供給システムの一部を示す他のブロック図である。
【図９】第３実施形態に係る電力供給システムの一部を示す他のブロック図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は第４実施形態における停電時の電力供給方法を順に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
ここでは、本発明の第１実施形態である鉄道車両について、図１〜図４を参照しつつ以下に説明する。
【００２７】
〔第１実施形態〕
鉄道車両１００は、図１（ａ）に示すように、エンジン１と、エンジン１によって駆動する発電機２と、発電機２に接続されたコンバータ３と、コンバータ３に接続されたインバータ４及び補助電源装置５と、インバータ４に接続された主電動機（第１電動機）６と、補助電源装置５に接続された補助機器７とを備えている。補助機器７として空調装置や照明等が挙げられる。本実施形態では、エンジン１、発電機２及びコンバータ３によって電力供給手段が構成されている。エンジン１と発電機２とは機械的に接続されている。
【００２８】
コンバータ３では、発電機２から供給された交流電力を直流電力に変換する。
【００２９】
インバータ４及び補助電源装置５では、コンバータ３又はパンタグラフ８から供給された直流電力を交流電力に変換する。図１（ａ）には、パンタグラフ８からインバータ４及び補助電源装置５に電力が供給されている状態を示している。
インバータ４は、下記1)〜3)の状態を取り得る。
1)主電動機６へ出力可能な状態（ＯＮ）      （図１(ａ),図２(ａ)参照）
2)主電動機６から入力可能な状態（ＯＮ）    （図１(ｂ)参照）
3)主電動機６へ出力不可能な状態（ＯＦＦ）  （図２(ｂ)参照）
【００３０】
また、図１（ａ）に示すように、鉄道車両１００の上端部には、パンタグラフ（第１パンタグラフ）８が取り付けられている。パンタグラフ８は、運転士の操作によって下記a)及びb)の状態を取り得る。
a)架線１１０に接続された状態    （図１(ａ)，図１(ｂ)参照）
b)架線１１０に接続されない状態  （図２(ａ)参照）
【００３１】
図１（ａ）に示すように、発電機２とコンバータ３とインバータ４と主電動機６とは、配線によって直列に接続されている。コンバータ３とインバータ４とを接続する配線１１には２つの分岐点Ｘ１,Ｘ２が形成されている。２つの分岐点Ｘ１,Ｘ２のうちコンバータ３に近い分岐点Ｘ１からは配線１２が分岐し、パンタグラフ８に接続されている。一方、インバータ４に近い分岐点Ｘ２からは配線１３が分岐している。配線１３は補助電源装置５及び補助機器７を直列に接続している。
【００３２】
（通電時）
架線が存在する場所では、図１（ａ）に示すように、パンタグラフ８を架線１１０に接続し、架線１１０から鉄道車両１００に電力を供給する。電力はパンタグラフ８を介してインバータ４及び補助電源装置５に供給され、主電動機６及び補助機器７に送られる。これにより鉄道車両１００が走行するとともに、車内の照明や空調機器が稼動する。このとき、インバータ４は「1)交流電力を主電動機６へ出力可能な状態（ＯＮ）」にある。
【００３３】
鉄道車両１００の減速時にインバータ４を「2)主電動機６から入力可能な状態（ＯＮ）」へ切替えると、図１（ｂ）に示すように、主電動機６で生じた回生電力がインバータ４を通過して補助電源装置５及びパンタグラフ８に供給される。補助電源装置５に供給された電力は補助機器７に送られる。パンタグラフ８に供給された電力は架線１１０へ流れ、他の車両等へ送られる。
【００３４】
一方、架線が存在しない場所では、図２（ａ）に示すように、発電機２で発電した交流電力がコンバータ３で直流電力へ変換された後、インバータ４及び補助電源装置５へ供給され、主電動機６及び補助機器７に送られる。このとき、インバータ４は「1)交流電力を主電動機６へ出力可能な状態（ＯＮ）」にある。
【００３５】
（停電時）
鉄道車両１００は、図２（ａ）に示すように、発電機２で発電した電力を利用して走行する。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように他の鉄道車両２００へ電力を供給するときは、鉄道車両２００へ電力供給可能な位置まで走行し、鉄道車両１００を停車させ、インバータ４を「3)主電動機６へ出力不可能な状態（ＯＦＦ）」へ切替えるとともにパンタグラフ８を架線１１０に接続する（架線接続工程）。発電機２で発電した電力は補助電源装置５及びパンタグラフ８に流れる。補助電源装置５を流れた電力は補助機器７に送られる。パンタグラフ８に流れた電力は架線１１０を介して他の鉄道車両２００に供給される。
【００３７】
他の鉄道車両２００は、架線１１０に接続されたパンタグラフ２０８と、パンタグラフ２０８に接続されたインバータ２０４及び補助電源装置２０５と、インバータ２０４に接続された主電動機（第２電動機）２０６と、補助電源装置２０５に接続された補助機器２０７とを備えている。
【００３８】
他の鉄道車両２００に供給された電力はパンダグラフ２０８を介してインバータ２０４及び補助電源装置２０５に供給され、主電動機２０６及び補助機器２０７に送られる。これにより、他の鉄道車両２００が走行するとともに鉄道車両２００内の空調装置や照明等が稼動する。
【００３９】
次に、路線図を用いて停電時の電力供給方法を説明する。図３,４では、鉄道車両１００を有する鉄道列車を「列車１０１」と示し、鉄道車両２００を有する鉄道列車を「列車２０１」と示している。「列車１０１」と「列車２０１」とは同じ車線を走行している。
【００４０】
図３には、Ｓ駅とＴ駅とをつなぐ線路の一部を示しており、Ｓ駅周辺（Ａ地点）と、Ｔ駅に近い車庫周辺（Ｂ地点）と、Ｓ駅とＴ駅との間のＣ地点とを示している。
【００４１】
列車２０１は、Ｔ駅を出発し、Ｓ駅へ向かってＣ地点を走行している。ここで、停電が起こると、架線から列車２０１に電力が供給されなくなるため列車２０１が停車する。停車位置が列車１０１の近辺（列車１０１から電力供給可能な位置）である場合、その位置で列車１０１から架線を介して鉄道車両２００に電力を供給することができる。これにより、列車２０１はＳ駅に向かって走行する（図４(ａ)参照）。
【００４２】
しかし、列車２０１が列車１０１から電力供給不可能な位置へ移動すると、列車２０１に電力が供給されなくなり、列車２０１が停車する（図４(ｂ)）。この場合、列車１０１は架線に電力を流すことを止め、電力を自車両の走行に用いて列車２０１の近辺まで移動する。列車１０１は列車２０１に電力供給可能な位置まで移動すると停車し、列車２０１へ架線を介して電力を供給する。これにより、列車２０１がＳ駅に向かって走行する。
【００４３】
列車２０１がＳ駅に到着すると、列車１０１からの電力供給を停止する。列車１０１は電力を自車両の走行に用いてＳ駅（目的地）に向かう（図４(ｃ)参照）。
【００４４】
以上に述べたように、本実施形態の鉄道車両１００の駆動システムによると以下の効果を奏する。本実施形態では、停電時に、鉄道車両１００で発電した電力をパンタグラフ８及び架線１１０を介して停車した鉄道車両２００に供給することにより、鉄道車両２００を走行させることができる。従来は自車両で発電した電力を他の鉄道車両２００に利用していなかったが、本実施形態では停電時に自車両で発電した電力を他の鉄道車両２００に有効に利用することができる。
【００４５】
また、鉄道車両１００の電力供給手段をエンジン１と発電機２とコンバータ３とを有する一般的な構成としつつ、鉄道車両１００で発電した電力を有効に利用することができる。
【００４６】
さらに、停電時に、鉄道車両２００が鉄道車両１００から電力供給可能な位置に停車していれば、鉄道車両１００はその位置から鉄道車両２００へ電力を供給することができるため、早急に鉄道車両２００を走行させることができる。
【００４７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図５,６を参照しつつ説明する。第２実施形態において第１実施形態と異なる点は、電力供給手段の構成である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。
【００４８】
鉄道車両３００は、図５（ａ）に示すように、バッテリー３０１と、バッテリー３０１に接続された充放電制御装置３０２と、充放電制御装置３０２に接続されたインバータ４及び補助電源装置５と、インバータ４に接続された主電動機（第１電動機）６と、補助電源装置５に接続された補助機器７とを備えている。本実施形態では、バッテリー３０１及び充放電制御装置３０２によって電力供給手段が構成されている。バッテリー３０１には、リチウムイオン電池等を用いることができる。
【００４９】
充放電制御装置３０２は、A)とB)の状態を取り得る。
A)バッテリー３０１に充電する充電状態  （図５(ａ),図５(ｂ)参照）
B)バッテリー３０１に蓄えられた電力を放電する放電状態  （図６(ａ)参照）
また、充放電制御装置３０２は、電力を所定の電圧に調整可能である。
【００５０】
図５（ａ）に示すように、バッテリー３０１と充放電制御装置３０２とインバータ４と主電動機６とは、配線によって直列に接続されている。充放電制御装置３０２とインバータ４とを接続する配線３１には２つの分岐点が形成されている。２つの分岐点Ｘ１１,Ｘ１２のうちコンバータ３に近い分岐点Ｘ１１からは配線３２が分岐し、パンタグラフ８に接続されている。一方、インバータ４に近い分岐点Ｘ１２からは配線３３が分岐している。配線３３によって補助電源装置５及び補助機器７が直列に接続されている。
【００５１】
（通電時）
架線が存在する場所では、図５（ａ）に示すように、パンタグラフ８を架線１１０に接続することにより、架線１１０を流れる電力を鉄道車両１００に供給する。電力はパンタグラフ８を介して充放電制御装置３０２、インバータ４及び補助電源装置５に供給される。充放電制御装置３０２に供給された電力はバッテリー３０１に充電される。インバータ４及び補助電源装置５に供給された電力は主電動機６及び補助機器７に送られる。これにより鉄道車両１００が走行するとともに、車内の照明や空調機器が稼動する。インバータ４は「1)交流電力を主電動機６へ出力可能な状態（ＯＮ）」にある。また、充放電制御装置３０２は「A)充電状態」である。
【００５２】
鉄道車両１００の減速時にインバータ４を「2)主電動機６から入力可能な状態（ＯＮ）」へ切替えると、図５（ｂ）に示すように、主電動機６で生じた回生電力が充放電制御装置３０２、補助電源装置５及びパンタグラフ８に供給される。充放電制御装置３０２に供給された電力はバッテリー３０１に充電される。補助電源装置５に供給された電力は補助機器７に送られる。パンタグラフ８に供給された電力は架線１１０へ流れる。
【００５３】
一方、架線が存在しない場所では、図６（ａ）に示すように、バッテリー３０１に蓄えられた電力が充放電制御装置３０２からインバータ４及び補助電源装置５に供給される。インバータ４及び補助電源装置５に供給された電力は主電動機６及び補助機器７に送られる。これにより鉄道車両１００が走行するとともに、車内の照明や空調機器が稼動する。インバータ４は「1)交流電力を主電動機６へ出力可能な状態（ＯＮ）」にある。また、充放電制御装置３０２は「B)放電状態」である。
【００５４】
（停電時）
鉄道車両１００は、図６（ａ）に示すように、バッテリー３０１に蓄えられた電力を利用して走行する。
【００５５】
図６（ｂ）に示すように他の鉄道車両２００へ電力を供給するときは、鉄道車両２００へ電力供給可能な位置まで走行し、鉄道車両１００を停車させ、インバータ４を「3)主電動機６へ出力不可能な状態（ＯＦＦ）」へ切替えるとともにパンタグラフ８を架線１１０に接続する（架線接続工程）。これにより、バッテリー３０１に蓄えられた電力は補助電源装置５及びパンタグラフ８に流れる。補助電源装置５を流れた電力は補助機器７に送られる。パンタグラフ８に流れた電力は架線１１０を介して他の鉄道車両２００に供給される。
【００５６】
他の鉄道車両２００に供給された電力はパンダグラフ２０８を介してインバータ２０４及び補助電源装置２０５に供給され、主電動機２０６及び補助機器２０７に送られる。これにより、他の鉄道車両２００が走行するとともに鉄道車両２００内の空調装置や照明等が稼動する。
【００５７】
以上のように、第２実施形態では、停電時に鉄道車両３００で充電した電力を利用して停車した鉄道車両２００を走行させることができる。
【００５８】
また、鉄道車両３００の電力供給手段をバッテリー３０１と充放電制御装置３０２とを有する一般的な構成としつつ、鉄道車両３００で充電した電力を有効に利用することができる。
【００５９】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図７〜９を参照しつつ説明する。第３実施形態において第１実施形態と異なる点は、電力供給手段の構成である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。
【００６０】
鉄道車両４００は、図７（ａ）に示すように、エンジン１と、エンジン１に接続された発電機２と、発電機２に接続されたコンバータ３と、バッテリー３０１と、バッテリー３０１に接続された充放電制御装置３０２と、コンバータ３及び充放電制御装置３０２に接続されたインバータ４及び補助電源装置５と、インバータ４に接続された主電動機（第１電動機）６と、補助電源装置５に接続された補助機器７とを備えている。本実施形態では、エンジン１、発電機２、コンバータ３、バッテリー３０１及び充放電制御装置３０２が、主電動機６や補助機器７に電力を供給する電力供給手段を構成している。エンジン１と発電機２とは機械的に接続されている。バッテリー３０１には、リチウムイオン電池等を用いることができる。
【００６１】
充放電制御装置３０２は、下記A)及びB)の状態を取り得る。
A)バッテリー３０１に充電する充電状態  （図７(ａ)，図７(ｂ)参照）
B)バッテリー３０１に蓄えられた電力を放電する放電状態  （図８(ｂ)参照）
C)充電状態でもなく、放電状態でもない停止状態          （図８(ａ)参照）
また、充放電制御装置３０２は、電力を所定の電圧に調整可能である。
【００６２】
図７（ａ）に示すように、発電機２とコンバータ３とは配線４１によって直列に接続され、バッテリー３０１と充放電制御装置３０２とは配線４２によって直列に接続されている。配線４１と配線４２とは下流で合流し、１本の配線４３となっている。配線４３はインバータ４と主電動機６とを直列に接続しており、インバータ４の上流において２つの分岐点Ｘ４１,Ｘ４２が形成されている。２つの分岐点Ｘ４１,Ｘ４２のうちインバータ４に遠い分岐点Ｘ４１からは配線４４が分岐し、パンタグラフ８に接続されている。一方、インバータ４に近い分岐点Ｘ４２からは配線４５が分岐している。配線４５によって補助電源装置５及び補助機器７が直列に接続されている。
【００６３】
（通電時）
架線が存在する場所では、図７（ａ）に示すように、パンタグラフ８を架線１１０に接続することにより、架線１１０から鉄道車両４００に電力を供給する。電力はパンタグラフ８を介して充放電制御装置３０２、インバータ４及び補助電源装置５に供給される。充放電制御装置３０２に供給された電力はバッテリー３０１に充電される。インバータ４及び補助電源装置５に供給された電力は主電動機６及び補助機器７に送られる。これにより鉄道車両１００が走行するとともに、車内の照明や空調機器が稼動する。インバータ４は「1)交流電力を主電動機６へ出力可能な状態（ＯＮ）」にある。また、充放電制御装置３０２は「A)充電状態」にある。
【００６４】
鉄道車両１００の減速時にインバータ４を「2)主電動機６から入力可能な状態（ＯＮ）」へ切替えると、図７（ｂ）に示すように、主電動機６で生じた回生電力が充放電制御装置３０２、補助電源装置５及びパンタグラフ８に供給される。充放電制御装置３０２に供給された電力はバッテリー３０１に充電される。補助電源装置５に供給された電力は補助機器７に送られる。パンタグラフ８に供給された電力は架線１１０に流れる。
【００６５】
一方、架線が存在しない場所では、図８（ａ）に示すように、先ず、発電機２で発生した電力をコンバータ３を介してインバータ４及び補助電源装置５に供給する。電力が主電動機６及び補助機器７に送られることで、鉄道車両１００が走行するとともに、車内の照明や空調機器が稼動する。充放電制御装置３０２は、A)充電状態でもなく、B)放電状態でもないC)停止状態であるが、A)充電状態でもよい。
【００６６】
エンジン１の燃料がなくなると、充放電制御装置３０２を「B)放電状態」に切替える（図８(ｂ)参照）。バッテリー３０１に蓄えられた電力はインバータ４及び補助電源装置５に供給され、主電動機６及び補助機器７に送られる。
【００６７】
（停電時）
鉄道車両１００は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、発電機２で発生した電力やバッテリー３０１に蓄えられた電力を利用して走行する。
【００６８】
図９（ａ）に示すように他の鉄道車両２００へ電力を供給するときは、鉄道車両２００へ電力供給可能な位置まで走行し、鉄道車両４００を停車させ、インバータ４を「3)主電動機６へ出力不可能な状態（ＯＦＦ）」に切替えるとともにパンタグラフ８を架線１１０に接続する（架線接続工程）。先ず、図９（ａ）に示すように発電機２で発生した電力をコンバータ３を介して補助電源装置５及びパンタグラフ８に供給する。補助電源装置５に供給された電力は補助機器７に送られる。パンタグラフ８に流れた電力は架線１１０を介して他の鉄道車両２００に供給される。このとき、充放電制御装置３０２は、A)充電状態でもなく、B)放電状態でもないC)停止状態であるが、A)充電状態でもよい。
【００６９】
エンジン１の燃料がなくなると、充放電制御装置３０２を「B)放電状態」に切替えることで、バッテリー３０１に蓄えられた電力が補助電源装置５及びパンタグラフ８に供給される（図９(ｂ)参照）。
【００７０】
以上のように、第３実施形態では、停電時に鉄道車両４００で発電した電力や充電した電力を利用して鉄道車両２００を走行させることができる。
【００７１】
また、鉄道車両４００の電力供給手段をエンジン１と発電機２とコンバータ３とバッテリー３０１と充放電制御装置３０２とを有する一般的な構成としつつ、鉄道車両４００で発電した電力や充電した電力を有効に利用することができる。
【００７２】
さらに、エンジン１の燃料がなくなってもバッテリー３０１に蓄えられた電力を利用できるため、長期間にわたって鉄道車両２００に電力を供給することができる。
【００７３】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について、図１０を参照しつつ説明する。第４実施形態において第１実施形態と異なる点は、停電が起こったときの鉄道車両２００の停車位置である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。また、図１０では、鉄道車両１００を有する鉄道列車を「列車１０１」と示し、鉄道車両２００を有する鉄道列車を「列車２０１」と示している。「列車１０１」と「列車２０１」とは同じ車線を走行している。
【００７４】
鉄道車両２００は、図１０（ａ）に示すように、Ｓ駅へ向かってＣ地点を走行している。ここで、停電が起こると架線（図示省略）から列車２０１に電力が供給されなくなり、列車２０１が停車する。停車位置が列車１０１から遠く離れた位置、つまり列車１０１から電力供給不可能な位置である場合、列車１０１から列車２０１へ電力を供給することができない。そこで、列車１０１は自車の電力で列車２０１の近辺（電力供給可能な位置）まで移動し（図１０(ｂ)参照）、列車１０１から列車２０１へ架線を介して電力を供給する。これにより、列車２０１をＳ駅に向かって走行させることができる。
【００７５】
列車２０１がＳ駅に到着すると、電力の供給を停止し、列車１０１をＳ駅（目的地）に向かって走行させる（図１０(ｃ)参照）。
【００７６】
なお、列車２０１がＳ駅に到着する前に列車１０１から遠ざかり、電力供給不可能な位置へ移動すると、列車２０１に電力が供給されなくなるため列車２０１は停車する。この場合、列車１０１は架線に電力を流すことを止め、電力を自車の走行に用いて列車２０１の近辺まで移動する。列車１０１が列車２０１へ電力供給可能な位置まで移動すると、列車１０１から列車２０１へ架線を介して電力を供給する。これにより、列車２０１をＳ駅に向かって走行させることができる。
【００７７】
以上のように、第４実施形態においても第１実施形態と同様に、停電時に、鉄道車両１００で発電した電力を利用して鉄道車両２００を走行させることができる。
【００７８】
また、停電時に、鉄道車両２００が鉄道車両１００から遠く離れた位置（電力供給不可能な位置）に停車しても、鉄道車両１００で発電した電力を利用して鉄道車両２００へ近付き、鉄道車両２００に電力を供給することができる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。そして、本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８０】
例えば、第２実施形態及び第３実施形態では、停電時に列車２０１が列車１０１の近辺（電力供給可能な位置）に停車しているが、図１０に示すように、列車２０１が列車１０１から遠く離れた位置（電力を供給不可能な位置）に停車していてもよい。この場合、第４実施形態のように、列車１０１を列車２０１の近辺まで移動させ、列車１０１から列車２０１へ電力を供給する。これにより、列車２０１を走行させることができる。
【００８１】
また、電力供給手段として、
・第１実施形態ではエンジン１と発電機２とコンバータ３とを備えた構成を示し、
・第２実施形態ではバッテリー３０１と充放電制御装置３０２とを備えた構成を示し、
・第３実施形態ではこれらを全て備えた構成を示したが、
電力供給手段はこれらの構成に限られず変更可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１            エンジン
２            発電機
３            コンバータ
４,２０４     インバータ
５            補助電源装置
６            主電動機（第１電動機）
７,２０７     補助装置
８            パンタグラフ（第１パンタグラフ）
１１,１２,１３,４１,４２,４３,４４,４５    配線
１００,２００,３００,４００                鉄道車両
１０１,２０１                              列車
１１０        架線
２００        鉄道車両（他の鉄道車両）
２０６        主電動機（第２電動機）
２０８        パンタグラフ（第２パンタグラフ）
３０１        バッテリー
３０２        充放電制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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