(57)【要約】    【課題】給電用架線と十分な接触面積をとり、大電流を通電可能な低床ＬＲＶの車上集電装置を提供する。    【解決手段】低床ＬＲＶの車上集電装置において、給電用架線１３に接触面積を大にして接触可能である導電接触体１７を有するパンタグラフ１４と、低床ＬＲＶのバッテリーへの充電指令が出され、前記低床ＬＲＶが停車状態にある場合、前記パンタグラフ１４の導電接触体１７を前記給電用架線１３に接触させる前記パンタグラフ１４の駆動装置とを備え、低床ＬＲＶに搭載される大容量バッテリー１０への大電流短時間充電を可能にする。【選択図】図５
2007068242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）給電用架線に接触面積を大にして接触可能である導電接触体を有するパンタグラフと、
（ｂ）低床ＬＲＶのバッテリーへの充電指令が出され、前記低床ＬＲＶが停車状態にある場合、前記パンタグラフの導電接触体を前記給電用架線に接触させる前記パンタグラフの駆動装置とを備え、
（ｃ）低床ＬＲＶに搭載される大容量バッテリーへの大電流短時間充電を可能にすることを特徴とする低床ＬＲＶの車上集電装置。
【請求項２】
請求項１記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、前記パンタグラフの導電接触体が銅系焼結合金であることを特徴とする低床ＬＲＶの車上集電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、通常のパンタグラフを並列に配置することを特徴とする低床ＬＲＶの車上集電装置。
【請求項４】
請求項３記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、前記通常のパンタグラフの絶縁基台上に前記給電用架線に略１０００ｍｍ2 に接触面積を大にして接触可能である導電接触体を有するパンタグラフを付設することを特徴とする低床ＬＲＶの車上集電装置。
【請求項５】
請求項４記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、前記接触面積を大にするために、前記パンタグラフの導電接触体（舟数）を増加させることを特徴とする低床ＬＲＶの車上集電装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、前記導電接触体を停留所に設けられる給電用剛体架線に接触させて給電することを特徴とする低床ＬＲＶの車上集電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低床ＬＲＶの車上集電装置に係り、特に、バッテリーへの大電流急速充電が可能な低床ＬＲＶの車上集電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両の車上集電装置は給電用架線に対してパンタグラフのすり板（舟体）を押し付け摺接することにより、集電するようにしている。
【０００３】
しかしながら、かかる従来のパンタグラフによる集電方式は、すり板１列当たりの許容給電電流は１０００Ａ程度であるが、それは列車が動きパンタグラフと架線の通電接触点が常時移動することで発熱部が固定されない場合である。定点連続給電の場合は１５０Ａ程度でも条件次第でトロリ線（架線）が溶断する。
【０００４】
現在開発中であるバッテリ式低床ＬＲＶ（Ｌｉｇｈｔ  Ｒａｉｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、運行中の停車時間内に時折急速充電を行う必要がある。その場合、専用の充電設備を高電圧化して構築すれば、小電流の充電が可能であり、給電設備（給電用架線）との接触子構造も簡便にすることができるが、地上設備が高価となったり、絶縁離隔等で設置上の制約が生ずるといった問題がある。
【０００５】
一方、直流６００ボルト程度の低電圧給電設備とした場合には、地上設備は簡易になり、路面電化区間の電化設備等とも共通性が得られる面があるが、地上設備と低床ＬＲＶ間で停車時に短時間に高電流授受を行う必要が生ずる。
【０００６】
通常の電化区間列車の集電系は、走行中集電が普通であって、このような停車中の短時間大電流集電というものはあまり例がなく、かかる停車中の短時間大電流集電を行おうとすると、パンタグラフによる集電方式は通電電流を小さくせざる得ない。無理して集電しようとすると給電用架線へのパンタグラフの溶着（スポット溶接に近い）や架線の溶断が発生することも懸念される。
【特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、低床ＬＲＶは、停車時に大電流で急速にバッテリーの充電を行う必要がある。しかし、通常のすり板（舟体）を有するパンタグラフによる集電方式では、定点充電による約１０００Ａの通電電流が要求される低床ＬＲＶの車上集電装置に代わることは不可能である。これは走行前提のパンタグラフでは、すり板面積を増やすことで電流容量を上げることは、重量増加となり、架線への動的追従性や耐摩耗性の観点から許容されないためである。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、給電用架線と十分な接触面積をとり、大電流を通電可能な低床ＬＲＶの車上集電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕低床ＬＲＶの車上集電装置において、給電用架線に接触面積を大にして接触可能である導電接触体を有するパンタグラフと、低床ＬＲＶのバッテリーへの充電指令が出され、前記低床ＬＲＶが停車状態にある場合、前記パンタグラフの導電接触体を前記給電用架線に接触させる前記パンタグラフの駆動装置とを備え、低床ＬＲＶに搭載される大容量バッテリーへの大電流短時間充電を可能にすることを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、前記パンタグラフの導電接触体が銅系焼結合金であることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、通常のパンタグラフを並列に配置することを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔３〕記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、前記通常のパンタグラフの絶縁基台上に前記給電用架線に略１０００ｍｍ2 に接触面積を大にして接触可能である導電接触体を有するパンタグラフを付設することを特徴とする。
【００１３】
〔５〕上記〔４〕記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、前記接触面積を大にするために、前記パンタグラフの導電接触体（舟数）を増加させることを特徴とする。
【００１４】
〔６〕上記〔１〕から〔５〕の何れか一項記載の低床ＬＲＶの車上集電装置において、前記導電接触体を停留所に設けられる給電用剛体架線に接触させて給電することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１６】
（１）低床ＬＲＶに搭載される大容量バッテリーへの大電流短時間充電を行うことができる。
【００１７】
（２）通常のパンタグラフの絶縁基台上に、給電用架線に接触面積を大にして接触可能である導電接触体を有するパンタグラフを付設することにより、コンパクトな構成とすることができる。
【００１８】
（３）パンタグラフ自体も簡素な構成にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の低床ＬＲＶの車上集電装置は、給電用架線に接触面積を大にして接触可能である導電接触体を有するパンタグラフと、低床ＬＲＶのバッテリーへの充電指令が出され、前記低床ＬＲＶが停車状態にある場合、前記パンタグラフの導電接触体を前記給電用架線に接触させる前記パンタグラフの駆動装置とを備え、低床ＬＲＶに搭載される大容量バッテリーへの大電流短時間充電を可能にすることを特徴とする。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施例を示す低床ＬＲＶの全体側面構成図、図２はその低床ＬＲＶの正面図、図３はその低床ＬＲＶへの給電を行うための停留所における短区間の給電用架線例を示す図であり、図３（ａ）は無給電用架線区間での停留所区間のみ給電用剛体架線が設けられる場合の、停車中におけるパンタグラフからの給電方式、図３（ｂ）は無給電用架線区間で停留所の所定区間のみ給電用剛体架線が設けられる場合の、停車中におけるパンタグラフからの給電方式、図３（ｃ）は架線区間で停留所の区間のみ給電用剛体架線が設けられる場合の、停車中におけるパンタグラフからの給電方式、図３（ｄ）は架線区間で給電用架線が設けられている場合の、惰行時のパンタグラフからの給電方式を示す図である。
【００２２】
これらの図において、１はレール、２は低床ＬＲＶ、３は台車、４は車輪、５は低床ＬＲＶ２の車上に搭載される静止型補助電源、６は低床ＬＲＶ２の車上に搭載される空調ユニット、７は低床ＬＲＶの車上の適正位置、つまり、給電用架線位置に合わせた車上の充電用パンタグラフ位置の適正位置（例えば、中央位置など）に配置される急速大電流充電対応パンタグラフ（接触面積が大）、８は低床ＬＲＶ２の車上に搭載される架線ハイブリッド充電器一体型インバータ、９は大容量バッテリー（リチウムイオンバッテリー）１０の収納部である。
【００２３】
ここで、急速大電流充電対応パンタグラフ（接触面積が大）は、銅系焼結合金など（通常の架線集電用パンタグラフのすり板よりも抵抗率が低いまたは同等の材料）である。また、これは、接触面積を大にするために、集電舟数を通常のパンタグラフの数倍にしたり、接触面積を２０００ｍｍ2 程度まで増大させることで、真実接触面積が現状１００ｍｍ2 程度以下のものを１０００ｍｍ2 程度まで増大して接触することができるように構成する。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、充電スポットを除き、給電を行うための架線が張られていない区間（以下、無給電架線区間という）での停車中充電方式においては、例えば、停留所１１の上方に停留所１１区間のみ給電用剛体架線１１Ａが設けらており、この給電用剛体架線１１Ａに低床ＬＲＶの車上の中央部などの適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフ７を接触させるとともに、台車３の複数の車輪４からレール１へと大電流通電の帰線を確保することにより、大電流の通電による大容量バッテリー１０の充電を短時間で行うことができるようにしている。ここでは、給電用剛体架線１１Ａへはトランスや整流器（図示なし）を備えた地下トラフ１２又は電柱（図示なし）から給電されるようにしている。なお、変電設備や柱上変圧器から停留所のトランスや整流器までの三相高圧母線の電圧は、例えば、６６００Ｖ又は２２０００Ｖとすることができ、その結果給電電圧は、直流３０００Ｖ，１５００Ｖ，７５０Ｖ，６００Ｖ，３００Ｖなどとすることができる。
【００２５】
また、図３（ｂ）に示すように、無給電架線区間での停車中充電方式においては、屋根１１Ｂ付きの停留所１１の所定区間のみ給電用剛体架線１１Ｃが設けられ、この給電用剛体架線１１Ｃに低床ＬＲＶの車上の適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフ７を接触させることができるようにしている。ここでも、給電用剛体架線１１Ｃへはトランスや整流器（図示なし）を備えた地下トラフ１２又は電柱（図示なし）から給電されるようにしている。
【００２６】
さらに、図３（ｃ）に示すように、架線区間での停車中充電方式においては、停留所１１の上方に停留所１１区間のみ給電用剛体架線１１Ｄが設けられ、この給電用剛体架線１１Ｄへの給電は停留所１１外の通常の給電用架線１１Ｅから行われるようになっている。
【００２７】
なお、図３（ｄ）に示すように、通常の給電用架線１１Ｅの架線区間での充電方式においては、惰行中に通常の給電用架線１１Ｅから通常のパンタグラフを接触させるようにしている。
【００２８】
そこで、低床ＬＲＶの車上の中央部などの適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフについて詳細に説明する。
【００２９】
図４は本発明の実施例を示す低床ＬＲＶの車上の適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフがオフの場合を示す図、図５はそのパンタグラフがオンの場合を示す図、図６は本発明の実施例を示す低床ＬＲＶの車上の適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフの動作フローチャートである。
【００３０】
図４においては、低床ＬＲＶの車上の適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフ１４は給電用架線１３とはオフになっており、通常の低床ＬＲＶの集電用パンタグラフ１５は、ここでは、給電用架線１３と接触している。なお、架線区間におけるバッテリー走行モード〔図３（ａ），（ｂ）参照〕時には、給電用架線１３と集電用パンタグラフ１５とは常時離れており、架線ハイブリッドモード走行で停留所のみ急速充電対応型の給電用架線〔図３（ｃ）参照〕の場合には、集電用パンタグラフ１５と給電用架線１３とは常時接触するようになっている。
【００３１】
なお、停留所の給電用架線が通常の給電用架線〔図３（ｄ）参照〕の場合には停車中急速充電はできず、惰行中または停車中にゆっくり充電することとなり、この場合も集電用パンタグラフ１５は、給電用架線１３と常時接触するようになっている。
【００３２】
図５においては、低床ＬＲＶの車上の中央部などの適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフ１４は給電用架線１３にオンとなっている。つまり、アーム１６の先端部に、給電用架線１３との接触面積が大きくなるような形状（例えば、集電舟の大面積化、集電舟の数の増加など）の導電接触体（銅系焼結合金など）１７を配置し、これが給電用架線１３に接触することにより通電電流を大きくすることができる。
【００３３】
次に、この急速大電流充電対応パンタグラフによる大容量バッテリーの急速大電流充電のフローを図６を参照しながら説明する。
【００３４】
図６は本発明の実施例を示す低床ＬＲＶの車上の適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフの動作フローチャートである。
【００３５】
（１）バッテリーの充電指令が出されたかをチェックする（ステップＳ１）。
【００３６】
（２）ステップＳ１がＹＥＳの場合には、低床ＬＲＶ２は停車したかをチェックする（ステップＳ２）。
【００３７】
（３）ステップＳ２がＹＥＳの場合には、急速大電流充電対応パンタグラフ１４を上昇させて、導電接触体（銅系焼結合金など）１７を給電用架線１３に押し当てて接触させる。ここで、導電接触体１７は給電用架線１３との接触面積を大きくとって通電電流が大きくなるようしている（ステップＳ３）。
【００３８】
（４）この急速大電流充電対応パンタグラフ１４を介して大通電電流を供給して大容量バッテリー１０への充電を開始する（ステップＳ４）。
【００３９】
（５）充電が完了したら（ステップＳ５）、急速大電流充電対応パンタグラフ１４を下降させてオフにして大容量バッテリー１０への充電を終了する。
【００４０】
このように構成することにより、急速大電流充電対応パンタグラフによって、大電流で急速に大容量バッテリーへの充電を行うことができる。
【００４１】
次に、本発明の実施例を示す急速大電流充電対応パンタグラフの変形例について説明する。
【００４２】
図７はこの変形例の急速大電流充電対応パンタグラフの側面図、図８はこの急速大電流充電対応パンタグラフの上面図である。
【００４３】
これらの図において、低床ＬＲＶの車上の中央部などの適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフ２１は、アーム２２の先端部の導電接触体（銅系焼結合金など）２３を上昇、下降させることにより給電用架線２４とのオン、オフが可能であり、通常の低床ＬＲＶの集電用パンタグラフ２５はアーム２６の先端部に設けられた舟体（シュー）２７が押上げられることにより給電用架線２４に接触可能なようになっている。
【００４４】
ここでは、通常の低床ＬＲＶの集電用パンタグラフ２５の舟体（シュー）２７が右側に位置するように配置されているのに対して、低床ＬＲＶの車上の中央部などの適正位置に急速大電流充電対応パンタグラフ２１の導電接触体（銅系焼結合金など）２３は左側に位置するようにパンタグラフ２５の空きスペースを利用して、低床ＬＲＶの車上の中央部などの適正位置に急速大電流充電対応パンタグラフ２１を配置するようにしている。
【００４５】
したがって、この変形例では急速大電流充電対応パンタグラフを従来のパンタグラフ内にコンパクトに構成することができる。
【００４６】
図９は更なる変形例を示す急速大電流充電対応パンタグラフの構成図である。
【００４７】
このパンタグラフは、低床ＬＲＶの屋根３１上に配置される絶縁基台３２上にモータ（図示なし）で駆動される回転駆動軸３３が配置され、その回転駆動軸３３に連結されたアーム３４の上端には給電用架線３６との接触面積の広い導電接触体（銅系焼結合金）３５を有している。
【００４８】
この図から明らかなように、アーム３４の先端には導電接触体（銅系焼結合金）３５を有し、回転駆動軸３３の回転駆動によるパンタグラフであり、構成の簡素化を図るようにしている。
【００４９】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の低床ＬＲＶの車上集電装置はバッテリーへの急速大電流充電対応パンタグラフとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例を示す低床ＬＲＶの全体側面構成図である。
【図２】本発明の実施例を示す低床ＬＲＶの正面図である。
【図３】本発明の実施例を示す低床ＬＲＶへの給電を行うための停留所における短区間の給電用架線例を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す低床ＬＲＶの車上の中央部などの適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフがオフの場合を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す低床ＬＲＶの車上の中央部などの適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフがオンの場合を示す図である。
【図６】本発明の実施例を示す低床ＬＲＶの車上の中央部などの適正位置に配置される急速大電流充電対応パンタグラフの動作フローチャートである。
【図７】本発明の変形例を示す急速大電流充電対応パンタグラフの側面図である。
【図８】図７に示す急速大電流充電対応パンタグラフの上面図である。
【図９】本発明の更なる変形例を示す急速大電流充電対応パンタグラフの構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    レール
２    低床ＬＲＶ
３    台車
４    車輪
５    車上に搭載される静止型補助電源
６    車上に搭載される空調ユニット
７，１４，２１    車上の中央部に配置される急速大電流充電対応パンタグラフ（接触面積が大）
８    車上に搭載される架線ハイブリッド充電器一体型インバータ
９    大容量バッテリー（リチウムイオンバッテリー）の収納部
１０    大容量バッテリー（リチウムイオンバッテリー）
１１    停留所
１１Ａ，１１Ｃ，１１Ｄ    給電用剛体架線
１１Ｂ    屋根
１１Ｅ    通常の給電用架線
１２    地下トラフ
１３，２４，３６    給電用架線
１６，２２，２６，３４    アーム
１７，２３，３５    導電接触体（銅系焼結合金など）
１５，２５    通常の低床ＬＲＶの集電用パンタグラフ
２７    舟体（シュー）
３１    低床ＬＲＶの屋根
３２    絶縁基台
３３    回転駆動軸
【図１】
2007068242.tif 000003
【図２】
2007068242.tif 000004
【図３】
2007068242.tif 000005
【図４】
2007068242.tif 000006
【図５】
2007068242.tif 000007
【図６】
2007068242.tif 000008
【図７】
2007068242.tif 000009
【図８】
2007068242.tif 000010
【図９】
2007068242.tif 000011