(57)【要約】車両（８１；９１）、特にライトレール車両等の軌道に拘束された車両（８１）又はバス等の道路自動車（９１）に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電気導体配列（３、Ｔ）を有し、  ‐導体配列（３、Ｔ）は、複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）を有し、ここで、各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）は車両の走行経路の区間に沿って延在し、  ‐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ラインを有し、  ‐システムは、複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）に電気エネルギを伝送するための電源（３）を有し、ここで、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）は、電源（３）に互いに並列に電気的に接続され、  ‐少なくともセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）の１つは、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）が動作している間、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）に沿って走行している１台以上の車両に伝送する電力とは独立して、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）流れる電流を一定にするように構成された関連する定電流源（１２）を介して電源（３）に結合され、  ‐各々の定電流源（１２）は、第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）及び任意に１つ以上のインダクタンスを有し、また第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）及び任意に１つ以上のキャパシタンスを有し、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定電流源の入力側の電圧に互いに適合されており、  ‐第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）は、出力側と入力側とを接続する定電流源（１２）のライン（１００）内に配置され、ライン（１００）の少なくとも１つの接続点は第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）が接続され、  ‐第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）と第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）及び少なくとも一部がセグメント（Ｔ）の固有のインダクタンス（ＬＴ）から成る第２のインダクタンス（Ｌ６Ｐ２）は、セグメントが対応する共振周波数で動作されセグメント（Ｔ）により生成される無効電力が実際的に零となるように互いに及びセグメント内の付加的なキャパシタンスに適合される。【選択図】図７
2014519801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（８１；９１））、特にライトレール車両等の軌道に拘束された車両（８１）又はバス等の道路自動車（９１）に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電気導体配列（３、Ｔ）を有し、
導体配列（３、Ｔ）は、複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）を有し、ここで、各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）は車両の走行方向の区間に沿って延在し、
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、
システムは、複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）に電気エネルギを伝送するための電源（３）を有し、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）は、電源（３）に互いに並列に電気的に接続され、
少なくともセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）の１つは、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）が動作している間、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）に沿って走行している１台以上の車両に伝送する電力とは独立して、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）流れる電流を一定にするように構成された定電流源（１２）を介して電源（３）に結合され、
各々の定電流源（１２）は、第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）及び任意に１つ以上のインダクタンスを有し、また第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）及び任意に１つ以上のキャパシタンスを有し、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定電流源の入力側の電圧に互いに適合されており、
第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）は、出力側と入力側とを接続する定電流源（１２）のライン（１００）内に配置され、ライン（１００）の少なくとも１つの接続点は第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）が接続され、
‐第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）と第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）及び少なくとも１つのセグメント（Ｔ）の固有のインダクタンス（ＬＴ）から成る第２のインダクタンス（Ｌ６Ｐ２）は、セグメントが対応する共振周波数で動作してセグメント（Ｔ）により生成される無効電力が実際的に零となるように互いに及びセグメント内の付加的なキャパシタンスに適合されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）及び第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）は、セグメントの電気的に接続されている共通モジュールの一部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】
定電流源（１２）に接続された少なくとも１つのセグメント（Ｔ）は、定電流源（１２）の対応するラインに接続された複数の電気的ラインを含み、ここで、
セグメントのライン及び定電流源（１２）のラインの各々の直列接続は、多相交流の異なる相を搬送するように構成されており、
定電流源（１２）の各ラインは、インダクタ又は第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）を形成するインダクタの配列を有し、及びキャパシタ又は接続点を介してラインに接続された第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）を形成するキャパシタの配列を有し、
直列接続の各々に関し、第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）と第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）及び少なくとも一部がセグメント（Ｔ）の固有のインダクタンス（ＬＴ）から成る第２のインダクタンス（Ｌ６Ｐ２）は、セグメントが対応する共振周波数で動作してセグメント（Ｔ）により生成される無効電力が実際的に零となるように互いに及びセグメント内の付加的なキャパシタンスに適合されることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
第２のインダクタンス（Ｌ６Ｐ２）が、セグメント（Ｔ）又はセグメントのラインの固有インダクタンス（ＬＴ）から成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】
セグメントは、セグメントにより生成される無効電力を回避するために、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を有さないことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
定電流源（１２）は、変圧器を介して電源に接続されており、変圧器は、所望の定電流が定電流源（１２）により生成されるように、定電流源（１２）に入力される入力電圧を生成するように構成されてい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のインダクタンス（Ｌ６Ｐ２）は、セグメント又はセグメントのラインの固有のインダクタンス（ＬＴ）から成るように、すなわち、変圧器は、入力電圧が生成され結果として所望の定電流が得られるように第２のインダクタンス（Ｌ６Ｐ２）に適合されることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
変圧器の浮遊インダクタンスは、定電流源の第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）として作用することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
車両に電気エネルギを伝送するシステム、特に請求項１から８の何れか１項に記載の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（３、Ｔ）を設ける工程、
各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）が車両の走行方向の区間に沿って延在するように、導体配列（３、Ｔ）の一部として複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）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ラインを有する）、
複数のセグメン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、セグメントは電源に互いに並列に電気的に接続されている）、
セグメントの少なくとも１つを、セグメントが動作している間、セグメントに沿って走行している１台以上の車両に伝送する電力とは独立して、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）を流れる電流を一定にするように構成された定電流源（１２）を介して電源（３）に結合する工程、
各々の定電流源（１２）に、第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）及び任意に１以上のインダクタンス並びに第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）及び任意に１以上のキャパシタンスを備える工程（ここで、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に、すなわちセグメント（Ｔ）側に出力されるように、定電流源の入力側の電圧に互いに適合されている）、
出力側と入力側とが接続されている定電流源（１２）のライン（１００）内に第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）を設置し、ライン（１００）の少なくとも１つの接続点を第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）に接続する工程、
‐定電流源の第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）と第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ９及び少なくとも一部がセグメントの固有のインダクタンス（ＬＴ）から成る第２のインダクタンス（Ｌ６Ｐ２）の大きさを、セグメントが対応する共振周波数で動作しセグメント（Ｔ）により生成される無効電力が実際的に零となるように決定する工程、
を有することを特徴とするシステムの構築方法。
【請求項１０】
車両に電気エネルギを伝送するシステムの動作方法、特に請求項１から８の何れか１項に記載のシステムの動作方法であって、
電気導体配列（３、Ｔ）を用い交流電磁場を生成し、及びこれにより車両に電磁エネルギを伝送する工程、
導体配列（３、Ｔ）の一部として複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）を使用する工程（ここで、各々のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）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）、
電源（３）を用いて複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）に電気エネルギを伝送する工程（ここで、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）は電源（３）に互いに並列に電気的に接続されている）、
セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）が動作している間、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）に沿って走行している１台以上の車両に伝送する電力とは独立して、一方側がセグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）に結合し、他方側が電源に結合している定電流源（１２）を用いて、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）の少なくとも１つを流れる電流を一定にする工程、
各々の定電流源（１２）で、第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）及び任意に１つ以上のインダクタンス並びに第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）及び任意に１つ以上のキャパシタンスを使用する工程（ここで、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定電流源の入力側の電圧に互いに適合されており、第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）は、出力側と入力側とを接続する定電流源（１２）のライン（１００）内に配置され、ライン（１００）の少なくとも１つの接続点は第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）に接続されている）、
第１のインダクタンス（Ｌ６Ｐ１）と第１のキャパシタンス（Ｃ６Ｐ）及び少なくとも一部がセグメント（Ｔ）の固有のインダクタンス（ＬＴ）から成り、対応する方法で値が決められた第２のインダクタンス（Ｌ６Ｐ２）を用い、セグメントにより生成される無効電力が実際的に零となるようにセグメント（Ｔ）を動作させる工程、
を有することを特徴とするシステムの動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に、特に、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又はバス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電気導体配列を含む。電気導体配列は、連続する複数のセグメントを有する。ここで、各々のセグメントは、車両の走行経路の異なる区間に沿って延在する。セグメントの少なくとも１つは、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独立して、セグメントを通して流れる電流を一定に保つための用いられる定電流源を介して電源に結合される。本発明は、また、システムの構築方法及びシステムの動作方法に関する。
【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動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、電気的に動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）等により動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。セグメントは、車両の走行経路において１つの相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、メインラインに部品をオン及びオフするための個別のスイッチを介して接続され得る。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。
【０００４】
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。
【０００５】
如何なる場合でも、ライン又はセグメントのラインで一定の交流電流を生成することは、一定の電圧でセグメントを動作させることと比較して幾つかの利点を有する。一つの利点は、一定の電流が時間の正弦波関数であることである。これは、電磁波の単一の周波数のみが生成されることを意味する。対照的に、一定の電圧でセグメントを動作させると非正弦波関数を生成し、これは、異なる周波数の高調波が生成されることを意味する。また、一次側（軌道に沿う導体配列の側）の一定の電流は、二次側（車両側）に電磁場を受信するための受信機の小型化を図ることが可能となる。
【０００６】
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。
【０００７】
定電流源は、交流電源の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動作は可能ではない。セグメントの個々の動作は、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。
【０００８】
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動作される定電流源を備えることが望ましい。そのような個々の動作は、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。
【０００９】
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。
【００１０】
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】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ  ２０１０／０３１５９３  Ａ１
【特許文献２】ＷＯ  ２０１０／０００４９５  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、軌道から車両又は複数の車両に電磁エネルギを伝送するシステムを提供することにある。このシステムは、定電流源を介して電源に接続される電気導体配列の少なくとも１つのセグメントを有する。ここで、セグメントの動作効率は高く、システムを構築しインストールする労力は減じられる。本発明の目的は、更に、システムの構築方法及びシステムの動作方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のシステムは、複数のセグメントに電気エネルギを伝送するための交流電源を有する。セグメントは、交流電源に互いに電気的に並列に接続される。すなわち、交流電源により供給されるセグメントの各々は、同一電圧を用いて動作される。複数のセグメントの共通の電源は、別個の第２の交流電源に接続された更なるセグメント存在を排除するものではない。更に、電源により供給されるすべてのセグメントが、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。むしろ鉄道又は道路は、例えば、互いに平行に延在する２つの軌道を有し、軌道の各々は、連続セグメントで備えることができる。少なくとも、異なる軌道のセグメントの一部は、共通の電源により供給されても良い。
【００１４】
例えば、複数のセグメントの各々は、関連するスイッチングユニットを介して電源に結合している。スイッチングユニットは、セグメントを電源に接続又は電源から切断するために用いられる。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の数に対応する多数のスイッチを有する。ここで、ラインは、交流の異なる相を搬送するために用いられる。好ましくは、スイッチングユニットのスイッチは、例えば、スイッチの動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スイッチオフされる。
【００１５】
セグメントがスイッチオンの間、各々のセグメントは、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独立して、セグメントを通して流れる電流を一定に保つための用いられる定電流源を介して電源に結合される。“結合”の用語は、直接の電気接続及び代替的に、例えば、変圧器を用いた誘導結合を含む。請求項の記載によれば、セグメントの少なくとも１つは、定電流源を介して電源に結合されている。
【００１６】
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。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。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、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、電源側である。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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の周波数に適合される。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。
【００１９】
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、交流の異なる相を搬送するように構成され、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、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。
【００２０】
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。本発明の基本的な概念によれば、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、及び少なくとも一部が（好ましくは完全に）セグメントの固有のインダクタンスから成る第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動作され、セグメントにより生成される無効電力を実際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、セグメント又はセグメントのラインの固有のインダクタンスから成る。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”と呼ばれる実際の電力は可能な限り高い。
【００２１】
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、小さなインダクタ）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布しているからである。
【００２２】
特に、以下が提案されている。車両、特にライトレール車両等の軌道に拘束された車両又はバス等の道路自動車に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電気導体配列を有し、
‐導体配列は、複数のセグメントを有し、ここで、各々のセグメントは車両の走行方向の区間に沿って延在し、
‐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ラインを有し、
‐システムは、複数のセグメントに電気エネルギを伝送するための電源を有し、ここで、セグメントは、電源に互いに並行に電気的に接続され、
‐少なくともセグメントの１つは、セグメントが動作している間、セグメントに沿って走行している１台以上の車両に伝送する電力とは独立して、セグメント流れる電流を一定にするように構成された定電流源を介して電源に結合され、
‐各々の定電流源は、第１のインダクタンス及び任意に１つ以上のインダクタンスを有し、また第１のキャパシタンス及び任意に１つ以上のキャパシタンスを有し、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定電流源の入力側の電圧に互いに適合されており、
‐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つの接続点は第１のキャパシタンスが接続され、
‐第１のインダクタンスと第１のキャパシタンス及び少なくとも一部がセグメントの固有のインダクタンスから成る第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動作されセグメントにより生成される無効電力が実際的に零となるように互いに及びセグメント内の付加的なキャパシタンスに適合される。
【００２３】
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に記載のシステムを構築する方法が提案されている。方法は以下の工程を有する。
【００２４】
‐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方向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、
‐複数のセグメント（Ｔ１、Ｔ２，Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）に電気エネルギを伝送するための電源（３）を設ける工程、ここで、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）は電源（３）に互いに並列に電気的に接続されており、
‐セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）の少なくとも１つを、セグメント（Ｔ１、Ｔ２，Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）が動作されている間、セグメント（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）に沿って走行している１台以上の車両に伝送する電力とは独立して、セグメントに流れる電流を一定にするように構成された定電流源を介して電源に結合する工程、
‐各々の定電流源に、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並びに第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備える工程、ここで、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に、すなわちセグメント側に出力されるように、定電流源の入力側の電圧に互いに適合されており、
‐出力側と入力側とが接続されている定電流源のライン内に第１のインダクタンスを設置し、ラインの少なくとも１つの接続点を第１のキャパシタンスに接続する工程、
‐第１のインダクタンスと第１のキャパシタンス及び少なくとも一部がセグメントの固有のインダクタンスから成る第２のインダクタンスの大きさを、セグメントが対応する共振周波数で動作されセグメントにより生成される無効電力が実際的に零となるように決定する工程。
【００２５】
更に、車両に電気エネルギを伝送するシステムの動作方法、特に請求項の何れかに記載のシステムは以下の工程を有する。
【００２６】
‐電気導体配列を用い交流電磁場を生成し、及びこれにより車両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を使用する工程。ここで、セグメントは、それぞれ車両の走行経路における１つの相異なる区間に沿って延在し、各々のセグメントの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。
‐電源を用いて複数のセグメントに電気エネルギを伝送する工程。ここで、セグメントは電源に互いに並行に電気的に接続されている。
‐セグメントが動作されている間、セグメントに沿って走行している１台以上の車両に伝送する電力とは独立して、一方側がセグメントに結合し、他方側が電源に結合している定電流源を用いて、セグメントの少なくとも１つを流れる電流を一定にする工程。
‐各々の定電流源で、第１のインダクタンス及び任意に１つ以上のインダクタンス並びに第１のキャパシタンス及び任意に１つ以上のキャパシタンスを使用する工程。ここで、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定電流源の入力側の電圧に互いに適合されており、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つの接続点は第１のキャパシタンスに接続されている。
‐第１のインダクタンスと第１のキャパシタンス及び少なくとも一部がセグメントの固有のインダクタンスから成り、対応する方法で値が決められた第２のインダクタンスを用い、セグメントにより生成される無効電力が実際的に零となるようにセグメントを動作する工程。
【００２７】
特に、セグメントは、セグメントにより構成された第１のインダクタンス、第１のキャパシタンス、第２のインダクタンス及び更なる任意の部品の組み合わせの共振周波数で動作される。
【００２８】
好ましくは、複数のセグメントの各々は、上述したように又は以下で述べるように適合された関連する定電流源を介して電源に結合されている。
【００２９】
セグメントは、複数のラインを有する。ここで、各ラインは、多相の交流の異なる相を搬送するのに適合されており、複数のセグメントの各々のラインは、定電流源の対応するラインに結合されている。好ましくは、セグメント及びそれにより電気導体配列は３つのラインを有する。
【００３０】
しかし、ラインの対応する数により２相だけ又は３相以上搬送することも可能である。特別に、セグメントの各々は、各々のセグメントが３相であることにより電磁場を生成するようにラインの各々の区間を有している。
【００３１】
第１のインダクタンス及び第１のキャパシタンスは、好ましくはセグメントに電気的に接続されている共通モジュールの一部である。複数のラインの場合、共通モジュールは、定電流源の全てのラインの第１のインダクタンスと第２のキャパシタンスを有する。共通モジュール内で、複数の部品を統合することは、サイト上へのシステムの取り付けを容易にする。特別に、共通モジュールは、地面に埋めても良い。更に、ユニットを配置するための労力だけではなく、部品間及び外部ユニット（サイト上の電源及び他のサイト上のセグメント）との電気的な接続を確立する労力も減じられる。共通モジュールは、また、冷却ファン又は液体冷却装置等の補助装置を含むことができる。更に、直流電源の場合のインバータ及び上述したスイッチングユニットための又はインバータのための制御デバイスは、共通モジュールに組み込むことができる。
【００３２】
例えば、共通のモジュールは、ハウジング及び／又はラックを有しても良い。ここで、構成部品及びユニットは、ハウジンン内部に設置及び／又はラックに固定されても良い。
【００３３】
特別に、共通のモジュールは、電源の異なる区間を共通のモジュールに接続するための第１及び第２の接続部を有しても良い。これは、共通のモジュールそれ自身が電源の更なる区間を有することを意味する。この更なる区間は、電源の外部セクションを接続するために第１と第２の接続部を電気的に接続する。
【００３４】
好ましい実施の形態によれば、定電流源は変圧器を介して電源に接続されている。ここで、変圧器は、所望の定電流が定電流源により生成されるように、定電流源に入力される入力電圧を生成するように適合されている。変圧器は、もしセグメントの固有のインダクタンスが無効電力を最小にするために使用されない場合、本明細書の実施の形態に１つで使用されている。換言すれば、変圧器を使用することは別のアイデアであり又は上述した発明に組み合わせることが可能である。
【００３５】
第２のインダクタンスは、セグメント又はセグメントのラインの固有のインダクタンスで完全に成ることが望ましい。すなわち、変圧器は、入力電圧が結果として所望の定電流を生成するように第２のインダクタンスに適合される。
【００３６】
変圧器は、適応性を増加させる。なぜならば、変圧器は必要に応じて定電流源の入力電圧を調整できるからである。特別に、セグメントを流れる所望の定電流は、変圧器の変性比を選ぶことで定めることができる。更に、入力電圧と出力電圧の異なる変性比を有する変圧器は、異なるタイプのセグメント（特に異なるライン長及び異なるインダクタンスを有する）を同じ電源に結合するために使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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説明図である。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が備えられている。また、セグメントは、スイッチングユニット及び定電流源を有するモジュールを介して交流電源に接続されている。
【図２】図１に示す配列と同様の配列を示す。ここで、セグメントは、直流電源に互いに並列に接続されている。
【図３】複数のセグメント有する配列を示す。ここで、セグメントの組みが直流を変換する同一のインバータに接続されている。
【図４】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ための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５】無効電力を最小にするためのインダクタンスを含む定電流源の回路図を示す。ここで、回路図は１相電流の簡易版を示す。
【図６】図５の定電流源のセグメントとの組み合わせを示す回路図である。
【図７】図６に示す配列と同様の配列の回路図を示す。ここで、セグメントの固有のインダクタンスの一部が無効電力を最小にするために使用されている。
【図８】図７に示す配列と同様の配列の回路図を示す。ここで、セグメントの全固有インダクタンスが無効電力を最小にするために使用されている。
【図９】変圧器が接続された図８の配列を示す回路図である。
【図１０】図９に示す配列と同様の配列の回路図を示す。ここで、定電流源のインダクタンスは、個別の部品の数を減らすために変圧器の浮遊インダクタンスに組み合わされている。
【図１１】図１０に示す配列と同様な配列の回路図を示す。ここで、セグメントの固有のインダクタンスの一部分のみが無効電力を最小にするために使用されている。
【図１２】スイッチングユニットと定電流源を有するモジュールの実施の形態を示す。特に、図１のモジュールの１つである。
【図１３】スイッチングユニットと定電流源を有するモジュールの更なる実施の形態を示す説明図である。ここで、モジュールは、スイッチの動作を制御する制御デバイスを有する。また、モジュールは、関連するセグメントのラインに接続されるべきラインの少なくとも１つを流れる電流を測定するための電流センサを有する。
【図１４】モジュールの他の実施の形態を示す説明図である。モジュールは、付加的に関連するセグメントのラインのインダクタンスを補償するキャパシタンスを有する。
【図１５】モジュールの更なる変形例であって、交流電源側の交流電圧をセグメント側の交流電圧に変圧する変圧器を有するモジュールの説明図である。ここで、変圧器の２次側の浮遊インダクタンスは、定電流源の入力側のインダクタンス（すなわち、第１のインダクタンス）として作用する。
【図１６】一組みのセグメントに定電流を供給するのに適合された図４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、スイッチが第１のセグメント、第２のセグメント、又は何れにでもなく使用される。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の実施の形態及び実施例を、以下、添付の図面を参照しながら説明する。
【００３９】
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つに限られない。
【００４０】
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。
【００４１】
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）の動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。
【００４２】
上述したように、軌道は、互いに独立して動作され（すなわち、エネルギが与えられ）、動作中に車両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沿って延在している。
【００４３】
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は動作され（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は動作されない（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）。
【００４４】
図１に示した実施例において、各々のセグメントは、モジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６を介して交流電源３に接続されている。モジュールＭは、電源３にセグメントＴを接続する又は電源３からセグメントＴを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ユニットを有する。図１の実施例に示した各々のセグメントは、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、３つのスイッチ、ライン毎に少なくとも１つのスイッチを有する。
【００４５】
更に、モジュールＭは、定電流源を有する。交流電源３は、インバータ５５により交流が供給される。
【００４６】
同一の参照符号は、同一の又は同様の機能を有する部品及びデバイスを表わしている。
【００４７】
図１に示す配列とは対照的に、図２の配列は、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を有する。エネルギ源Ｓは、ライン４ａ、４ｂに接続されている。各々のセグメントは、交流の個別の相を搬送するための複数のライン（特に、３つのライン）を有している。交流は、関連するインバータＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６により生成される。インバータは、直流電源４にそれの直流側で接続されている。図２に示す配列において、セグメトＴ毎に１台のインバータがある。
【００４８】
図１及び図２は、セグメントに電気エネルギを供給する異なる原理を示している。図１の原理によれは、多相交流は、中央の場所で生成され、交流電源を介してセグメントに供給される。図２の原理によれば、電源は、個々のインバータと中央エネルギ源を接続する直流電源である。しかし、これらの原理は組み合わせることができる。
【００４９】
図３は、このような組み合わせの一例を示す。原理を組み合わせる他の方法があり、本発明は同様にこれらの他の組み合わせに適用することができる。図３に示す配列で 、複数のインバータは、ライン４ａ、４ｂを有する直流電源に互いに並列に接続されている。しかし、図２に示す配列とは対照的に、インバータＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、複数の交流電源に接続され、これらの電源の各々は、インバータＰをセグメントＴに接続する。図３に示された具体的な実施の形態によれば、各々のインバータは、２つのセグメントＴ１、Ｔ４；Ｔ２，Ｔ５；Ｔ３，Ｔ６に接続されている。セグメントＴに沿って走行する車両８１の長さにより模式的に示されるように、セグメントＴの組の１つのセグメントＴ１、Ｔ２、Ｔ３又はＴ４、Ｔ５、Ｔ６だけが、図３に示す位置で車両が走行している間、動作される。セグメントＴ２、Ｔ３、Ｔ４は，エネルギを車両８１の受信機１ａ、１ｂに伝送するために動作される。セグメントＴ１、Ｔ５、Ｔ６の動作は、車両８１に有意なエネルギ伝送をもたらさない。車両が図３において左から右へと走行を継続するには、セグメントＴ２はスイッチオフされ替わりにセグメントＴ５がスイッチオンされる。
【００５０】
結果として、同じインバータＰに接続されたセグメントＴの１組みのセグメントの一方のみが一度に動作される。したがって、単一のセグメントを介して所望の定電流を生成するように構成されている定電流源とインバータとを組み合わせることも可能である。代替の配列では、例えば、同一のインバータに２つ以上のセグメントを接続すること、及びこれらのセグメントの一方のみを所定の時に動作することが可能である。
【００５１】
図４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している。例えば、３相交流が生成される場合には、各相のための２つの半導体スイッチの直列接続を有するブリッジが存在しても良い。インバータの構成は知られているので、図４を参照して詳細は記載していない。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、受動素子の回路網で成る。すなわち交流の各々の相ライン内の１つのインダクタンス１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、接続点２１ａ、２１ｂ、２１ｃから始まり共通のスターポイント１１までの相ラインの１つを接続する接続中の１つのキャパシタンス２０ａ、２０ｂ、２０ｃである。
【００５２】
後述するように、定電流源はまた、各々の相ラインに第２のインダクタンスを有しても良い。それは、接続点２１の反対側に第１のインダクタンス１８として位置している。そのような配列は、３相Ｔネットワークと呼ばれる。第２のインダクタンスの目的は、定電流源に接続されるセグメントによる無効電力を最小にすることである。
【００５３】
図４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、セグメントが動作している間、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。図４に示されるモジュールの変形は可能である。例えば、モジュールはインバータを含まなくても良い。なぜなら、インバータはモジュールの中央に位置し、複数のモジュールは、例えば、図１に示す様に、交流電源に互いに並列に接続され得るからである。また、図４の右側に示すスイッチングユニット１３ａ、１３ｂは、省略され得る。又は、単一のスイッチングユニットは、定電流源に組み入れることができる。この場合、スイッチングユニットは、定電流源の入力側に位置することが好ましい。すなわち、スイッチングユニットをスイッチオフすることは、定電流源は電源から切断されることを意味する。
【００５４】
図４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３の交流電源６ｂ、６ｄ又は６ｆに接続される。
【００５５】
図５に示すＴネットワークは、第１のインダクタンスＬ６Ｐ１と第２のインダクタンスＬ６Ｐ２を有している。符号“６Ｐ”は、定電流源は６極フィルタ、すなわち、３相ライン及びそれ故に定電流源の入力側に３極又は接続点及び出力側に３極又は接続点を有する受動部品のネットワークであることを示している。しかし、本発明は３相に限定されない。むしろ、本発明は、ちょうど１つの相を有するセグメントの定電流動作に適用され得る。すなわち、セグメントは、単相の交流を用いて動作される。更に、本発明は、相の任意の数に適用される。
【００５６】
図５から図１１は、単相の定電流源の場合について示す。図１２から図１５は、３相の場合の対応する実施例について示す。
【００５７】
第１の第２のインダクタンスＬ６Ｐ１、Ｌ６Ｐ２の間の相ライン１００内で、接続点２１はキャパシタンスＣ６Ｐが接続されて配置されている。キャパシタンスの反対極は、第１と第２のインダクタンスを有しない他のライン１０１に接続されている。又は、複数の相の配置の場合、スターポイントに接続されている。
【００５８】
定電流源１２の入力側は、図５の左側に示されている。入力側の電圧は、Ｕｅ６ｐで示され、入力側の電流は、ｌ１で示される。出力側の電流は、ｌ２で示されている。
【００５９】
図６は、固有のインダクタンスＬＴを持つセグメントＴに接続された図５の定電流源１２を示す。これにより、所望の共振周波数でセグメントを動作するために、またセグメントＴが動作されている間、無効電力を低減又は最小化するために、固有のインダクタンスＬＴに直列に接続された付加的なキャパシタンスＣＴによって固有のインダクタンスＬＴを補償することが一般に必要である。
【００６０】
本発明によれば、定電流源のＴネットワークの一部として、セグメントＴの固有のインダクタンスの少なくとも一部を使用することが提案される。すなわち、この一部又は全部の固有のインダクタンスＬＴは、セグメントＴによって生成される無効電力を減じ又は除去するために使用される。
【００６１】
図７は、固有のインダクタンスＬＴの一部のみが使用される場合を示している。 Ｔネットワークの要素を囲んでいる破線は、固有のインダクタンスＬＴを２つの部分にカットする。その結果、付加的なキャパシタンスＣＴにより補償されるべき固有インダクタンスＬＴの一部が依然として存在する。しかし、この補償のキャパシタンスの大きさは、図６に示す場合に比べて小さくなっている。
【００６２】
図８は、固有インダクタンスＬＴの全体をＴネットワークの一部として使用する場合について示している。しかし、固有のインダクタンスＬＴは、与えられた入力電圧で所望の大きさの定電流を生成するのに必要とされるインダクタンス（第1のインダクタンスＬ６Ｐ１）より一般に大きい。一方、Ｔネットワークの第１及び第２のインダクタンスは、同じ大きさ有するべきである、すなわち、同じ値を有するべきである。したがって、図８に示すインダクタンスは、図５、図６及び図７と比較して長い（大きな値に相当する）。
【００６３】
共振時、セグメントを介して交流が共振周波数で振動するように、インダクタンスと定電流源のキャパシタンスは、定電流源の入力側の交流の周波数に適合される、共振周波数は、定電流源とセグメントの組み合わせの共振周波数であり、次式がＬＣ回路、すなわちインダクタンスＬとキャパシタンスＣを有する回路に適用される。
【００６４】
【数１】
2014519801.tif 000003
ここで、ｊωは、複素角周波数である。図５を参照して、式（１）は、
【数２】
2014519801.tif 000004
と表すことができる。ここで、Ｌ６Ｐは、第１及び第２のインダクタンスの値を表わしている。定電流源の出力側での電流Ｉ２は、
【数３】
2014519801.tif 000005
【００６５】
これは、このサイズの所望の定電流は、入力電圧Ｕｅ６ｐ及びそれに対応してインダクタンスＬ６Ｐの大きさを決めることによって達成することができることを意味する。換言すれば、図８を参照して、入力電圧を、定電流源の出力側で所望の定電流を達成するために、適合させる必要がある。
【００６６】
したがって、図９に示すように、定電流源の入力側で変圧器５２を使用することが好ましい。図９に示す等価回路図は、変圧器５２内に、変圧器の１次側（入力側）で第１の浮遊インダクタンス１７８と、変圧器の出力側（２次側）で第２の浮遊インダクタンス１７９を有している。変圧器の入力側での電圧はＵＳで示されている。変圧器５２の変圧比（すなわち、入力電圧ＵＳと出力電圧Ｕｅ６ｐとの比）は、定電流源の入力電圧が所望の電圧となるように選ばれる。
【００６７】
図１０に示す様に、個別の部品の数は、定電流源の第１のインダクタンスＬ６Ｐ１が同一の個別の部品により、変圧器５２の二次側（出力側、図１０の変圧器５２の右側）のインダクタンスとして実現されるなら更に減らすことができる。特別に、変圧器５２の出力側の巻線は、それらが定電流源の第２のインダクタンスの値に等しいインダクタンス値を持つように、決めることができる。このことは、付加的な個別の部品はないが、変圧器の２次側の巻線だけがある。したがって、
【数４】
2014519801.tif 000006
ここで、ＬＳは、変圧器５２の２次側の浮遊インダクタンスの値を示す。図９、図１０、図１１の回路図は、等価回路図と理解される。特に、変圧器５２の１次側の小さなインダクタンス１７８、変圧器５２の２次側の小さなインダクタンス１７９は、それぞれ１次側又は２次側の巻線のインダクタンスである。
【００６８】
図１１は、図１０の変形例を示す。ここで、付加的なキャパシタンスＣＴがセグメントＴの固有のインダクタンスの一部を補償するために使用されている。
【００６９】
変圧器は、セグメントの全体の固有インダクタンスを補償すべき場合又は補償しない場合、すなわち、固有インダクタンスの一部分も無効電力を減じる又は最小化するために使用しない場合、変圧器を使用することも可能である。
【００７０】
図１２は、定電流源１２とスイッチングユニット１３を有するモジュール１１を示す。図４と同様に、３相交流の３相のラインが存在する。各ラインは、ラインを交流電源（例えば、図１の交流電源３）に接続するための第１の接点１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有する。更に、各ラインは、ラインを関連するセグメント、例えば、図１のセグメントＴ１又はＴ２の３つの交流ラインに接続するための第２の接点１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有する。モジュール１１は、図１のモジュールＭの１つとして使用することができる。しかし、第２のインダクタンス（図１２の下部参照）は、もしセグメントの固有のインダクタンスが無効電力を最小化するために使用されるなら、部分的に又は完全に省略することができる。更に、スイッチングユニットは省略又はインバータか変圧器に置き換えることが可能である。
【００７１】
モジュール１１の３つのラインの任意の電流経路には、以下の部品が第１の接点１４と第２の接点１５との間に配置されている。スイッチングユニット１３内に、固体スイッチ、特にＩＧＢＴ１６と、フリーホイールダイオード１７が、互いに並列に接続されている。スイッチ１６の動作を制御するための対応する制御デバイスは、図１２には示されていない。スイッチングユニット１３から第２の接点１５に向う電流経路には、ラインが接続され、接点２１と第２のインダクタンス１９が続くインダクタンス１８を有する。各ラインの接合点２１は、キャパシタンス２０を介して共通のスターポイント１１に接続されている。
【００７２】
特に、第１のインダクタンス１８とキャパシタンス２０は、定電流源を形成する。すなわち、動作中、関連するセグメントは負荷とは無関係に定電流が供給される。第２のインダクタンス１９は、任意である。しかし、好ましくはセグメントの動作中に無効電力の発生を回避するために必要である。特に、第１及び第２のインダクタンスは値が等しくなるように決められる。
【００７３】
より一般的に言えば、図１２に示す定電流源１２は、受動回路網（パッシブネットワーク）である。それは、定電流源１２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。２個のインダクタンス、各々のラインの接続点、キャパシタンスにより、図１２に示すネットワークは、Ｔネットワークと呼ぶことができる。他の受動的なネットワークも、セグメトの固有インダククタンスの少なくとも一部分が無効電力を最小化するために使用されることを条件として代替的に使用できる。
【００７４】
上述したように、スイッチングユニットと図１２に示す定電流源の組み合わせは、第１の接点１４を第２の接点１５に接続するラインを有する。誘導結合はない。そのような誘導結合を有する代替案は、図１５を参照して以下で述べる。
【００７５】
以下、図１２のモジュール１１の変形例、実施の形態及び代替案を図１３から図１５を用いて説明する。同じ参照番号は、図１２に示した部品と同じ機能を有する部品を示すものとして使用される。“同じ機能”の用語は、インダクタンス及びキャパシタンスの値まで同じである必要はないことを意味する。更に、図１２から図１５の例は、３相のラインを有する。しかし、普通ではないが位相線の数は異なっていても良い。
【００７６】
図１３に示すモジュール３１は、更に、第１の接点１４ａ、１４ｂ、１４ｃと制御可能なスイッチ１６ａ、１６ｂ、１６ｃとの間のそれぞれのラインに第２のスイッチ３２ａ、３２ｂ、３２ｃを有する。第２のスイッチ３２は、過電流の場合に、ラインを遮断するように構成されている。例えば、漏電や地絡は、過電流の原因になるかも知れない。第２のスイッチ３２は、機械的又は他の方法で結合され、スイッチ３２の何れか１つにより為されるラインの開放は、他のスイッチ３２が対応するラインを開放する原因となる。
【００７７】
下位の制御ユニット３４は、制御可能なスイッチ１６ａ、１６ｂ、１６ｃをスイッチするために必要なアクションを実行するためモジュール３１内に設けられている。実際、下位の制御ユニット３４は、ＩＧＢＴの個々のゲートドライブユニット又は他のスイッチング要素により実現される。下位の制御ユニット３４の動作は、上位の制御デバイス３６により制御される。図１３から図１５に示された例では、制御デバイス３６は、ラインの何れか１本の電流センサ３７からの電流信号を受信する。ここで、電流センサ３７は、信号ライン３５を介して制御デバイス３６に接続されている。制御デバイス３６は、電流信号を評価し、それを定電流源により生成される定電流の予想値に対応する値と比較するために用いられる。したがって、電流センサ３７は、定電流源と第２の接点１５との間の何れかのラインに位置する。代替的に、電流センサは、セグメントのライン内でモジュール３１の外部に位置しても良い。例えば、予測電流値と電流センサによる測定値との間の変位が、所定の閾値を越えて異なる場合は、制御デバイス３６は、下位の制御ユニット３４を制御し制御可能なスイッチ１６を開放する。
【００７８】
代替的に又は加えて、制御デバイス３６は、関連するセグメントの近傍に車両の存在を検出するための車両検出ループ３８に接続されている。制御デバイス３６は、車両検出ループから受信した対応する車両検出信号を評価するように適合されている。関連するセグメントの近傍に車両が存在すると、制御デバイス３６は、セグメントの近傍に車両がいる間、関連するセグメントだけが動作されるように、制御可能なスイッチ１６を閉又は開とする。特に、セグメントの相ラインが地面に埋められている場合、近傍は車両がセグメントの上に位置又は走行していることを意味する。
【００７９】
図１３は、更にオプション機能を示す。モジュールの相ラインの２つは、制御デバイス３６に接続されている。これらの接続ライン３３の相ラインとの接続点４０ａ、４０ｂは、第１の接続点１４とスイッチ１６、もしあれば第２のスイッチ３２との間に位置している。したがって、制御デバイス３６は、交流電源の相ラインの２つの間の電圧を測定することが可能である。この情報は、制御可能なスイッチ１６をスイッチオンすべきかどうかの決定に使用できる。例えば、もし電圧が低すぎると、制御デバイス３６は、スイッチ１６をスイッチオンするため下位の制御ユニット３４にトリガを掛けられない。電圧が低すぎる１つの可能な理由は、交流電源のラインのライン欠陥（例えば、地絡）である。他の可能性は、交流電源を通して交流電流を生成するインバータの故障である。
【００８０】
上述の説明から、関連するセグメントの正確かつ信頼性のある動作に関する幾つかの情報は、スイッチングユニットの制御デバイスに統合することができる。
【００８１】
図１３の配列は、制御デバイス又は制御ユニットのための付加的な電力分配を必要としないで交流電源から制御デバイスに直接に電力を供給することを可能とする。
【００８２】
制御デバイスは、共通のハウジングに統合する及び／又はスイッチングユニットと共通のラックに取り付けることができる。より一般的に言えば、制御可能なスイッチ及び制御デバイスの組合せは、事前に製作することができ、サイトにその後にインストールすることができる。
【００８３】
図１４は、付加的なキャパシタンス４２ａ、４２ｂ、４２ｃを有する実施の形態を示す。第１のキャパシタンス２０とは対照的に、第２のキャパシタンス４２は、接続点２１と相ライン内の第２の接続点１５との間に配置される。第２のキャパシタンス４２の目的は、関連するセグメントの対応するラインのインダクタンスを補償することである。本明細書中の“補償”は、所望の電源の交流周波数で共振し、無効電力引き込みを回避するためにセグメントをチューニングすることを意味する。
【００８４】
図１５は、図１３、図１４のインダクタンス１８の替わりに変圧器装置５２を有するモジュール５１を示す。好ましくは、変圧器装置５２は、１次側と２次側のガルバニック分離を提供する。１次側は、制御可能なスイッチ１６の側である。それに対応して、２次側は、第２の接続点１５の側である。変圧器装置５２は、３相変圧器、又はラインごとの個々の変圧器のセットであっても良い。変圧器装置の２次側のインダクタンスは、セグメントを介して流れる定電流の生成に関して、インダクタンス１８と同じ様に機能する。モジュール５１は、接続点２１及びスターポイント１０を含めて、変圧器装置５２及びキャパシタンス２０を有する予め作製されたユニット５３を有しても良い。
【００８５】
特に、図１２から図１５のモジュール１１、２１、３１又は４１は、ファン等の付加的な冷却ユニットで冷却することができる。一般に、１台の冷却デバイスで各々のモジュールに対して十分である。モジュールは、セグメントの近傍に配置することが可能である。互いに並行に延在し、連続するセグメントにより定義される２つの軌道がある場合、モジュールは好ましくは軌道間に配置され、各々の軌道のための少なくとも１台の定電流源を有する。例えば、軌道は、鉄道車両用の軌道又はバス等の道路自動車用レーンである。
【００８６】
図１２から図１５のモジュールは、変更することができる。特に、電流センサ３７、制御ユニット３４を含め制御デバイス、及び／又は第２のスイッチ３２は、省略することができる。特に、部品は、図５から図１１を参照して述べた方法で決めることができる。
【００８７】
上述したように、同一軌道及び／又は他の軌道の複数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。
【００８８】
２つのセグメントのための共通のモジュールの実施例を図１６に示す。これは、図４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。各々のサブユニットは、第２の接続部１５ａ、１５ｂ、１５ｃに接続されるセグメントの各々の定電流源の一部を形成する。上述のように、異なる図面における同一の符号は、同一の又は機能的に対応する要素を示す。
【００８９】
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）を動作するため、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）を動作するため、又はセグメントの何れをも動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。
【００９０】
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。
【００９１】
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動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動作され得る）、部品の数は減少する。
【００９２】
図１６の実施の形態は変更され得る。例えば、第１のインダクタンス１８は、図１５に示す変圧器５２と同様に、変圧器の２次側の巻線で構成することができる。加えて又は代替的に、図１６のスイッチ１６は、制御ユニット３４又は図１３から図１５の制御デバイス３６と同様に、制御ユニット及び制御デバイスで動作され得る。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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