JPH10174202A - バックアップ給電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両電源のバックアップ給電を考慮した場合
の負荷給電システム全体として、最適な合理的電源シス
テムとなり、且つバックアップ給電時に、一部または全
ての負荷制限や負荷の停止をしないことを前提とした場
合に、電源装置全体として、小形、軽量で安価なバック
アップ給電システムを提供する。 【解決手段】 高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
低圧機器へ供給する複数台の電源装置２〜４が、複数両
から構成された車両に搭載されている車両用補助電源装
置において、ある任意の車両に非常用電源装置１Ａを予
め搭載しておき、前記電源装置２〜４の何れかが故障し
た場合に、当該故障電源装置を負荷から開放した後、故
障した電源装置によって給電していた負荷へ前記非常用
電源装置からバックアップ給電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電源装置のバッ
クアップ給電システム、特に鉄道車両等の車両用の電源
装置、特に複数の電源装置のうちの何れかが故障した場
合にも、全ての負荷に支障なく給電しうる車両用補助電
源装置のバックアップ給電システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は、例えば１９９０年「第２６回鉄
道サイバネティクス」論文集に示された従来の車両用補
助電源装置のバックアップ給電回路を示す回路図であ
る。図６において、符号１０１，１０２は１つの車両編
成に複数台搭載されている前記車両用補助電源装置であ
り、また符号１０３、１０４、１０５、１０６はそれぞ
れ車両の負荷であり、電源喪失時には、車両運行等に重
大な支障を与える重要な負荷であることを示し、便宜上
これらの負荷容量は各々５ｋＶＡとしている。また、符
号１０３Ａ、１０４Ａ、１０５Ａ、１０６Ａについて
も、車両の負荷であるが、電源喪失時でも車両運行に重
大な支障をきたすことのない、いわゆる空調装置等のサ
ービス負荷を示し、便宜上これらの負荷容量は各々４５
ｋＶＡとしている。また図６において、１０７は電源装
置１０１の負荷接触器、１０８は電源装置１０２の負荷
接触器を示し、１０９、１１０、１１１、１１２は、前
記サービス負荷を切り離すための負荷接触器を示す。

【０００３】次に、この従来例の動作について説明す
る。

【０００４】図６において、負荷接触器１０７（Ｋ１）
は投入、負荷接触器１０８（Ｋ２）は、開放状態で、前
記電源装置１０１（Ｎｏ１）から負荷へ電力を供給して
いる。この時、電源装置１０２（ＮＯ２）は、停止状態
もしくは待機状態となっており、電源装置１０２は負荷
への電力供給を行っていない状態が通常の運転状態であ
る。ここで、負荷接触器１０９（Ｋ１０）、１１０（Ｋ
１１）、１１１（Ｋ１２）、１１２（Ｋ１３）は投入さ
れており、前記負荷１０３Ａ、１０４Ａ、１０５Ａ、１
０６Ａは電源装置１０１より電力を供給されている。こ
の通常運転状態では、全ての車両負荷１０３〜１０６Ａ
に電源装置１０１で負荷運転を行っているため、この電
源装置１０１の定格容量は、負荷１０３〜１０６及び負
荷１０３Ａ〜１０６Ａの合計である２００ｋＶＡの合計
負荷が必要となる。この通常運転状態から、電源装置１
０１に電源故障が発生した場合、負荷接触器１０７を負
荷回路から切り離し、負荷接触器１０８を投入して、電
源装置１０２側から負荷１０３〜１０６Ａへバックアッ
プ給電を行う。

【０００５】尚、このバックアップ運転では、予め電源
装置１０２の故障信号で、負荷接触器１０９〜１１２が
開放されるように構成してあり、電源装置１０２の負荷
からは、サービス負荷１０３Ａ〜１０６Ａが切り離され
る。このため、電源装置１０２の負荷としては、重要負
荷１０３〜１０６のみが電力供給を受けるようになって
おり、車両運行に対しては、支障がないようにシステム
が構成されている。このため、電源装置１０２の定格容
量は、重要負荷１０３〜１０６の合計負荷容量である２
０ｋＶＡとなっている。このため、電源装置１０２の定
格容量は、電源装置１０１の定格容量に対して非常に小
さく、電源装置としてコンパクトになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両用電源装置
のバックアップ給電システムは以上のように構成されて
いるので、健全側の電源装置に故障が発生した場合に
は、サービス負荷１０３Ａ〜１０６Ａを停止させる必要
があり、車両運行には支障が無いというものの、車両サ
ービスが低下するという問題点があった。

【０００７】そこで、この発明は前述したような問題点
を解決するためになされたものであり、車両電源のバッ
クアップ給電を考慮した場合の負荷給電システム全体と
して、最適な合理的電源システムとなるバックアップ給
電システムを提供することを目的とするものである。

【０００８】また、この発明の他の目的は、バックアッ
プ給電時（電源故障発生時）に、一部または全ての負荷
制限や負荷の停止をしないことを前提とした場合に、電
源装置全体として、小形、軽量で安価なバックアップ給
電システムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るバックアップ給電システムは、高圧の架線から、パン
タグラフ等の手段により、電圧変動のある高圧電圧を入
力し、電力変換を行った後、低圧の安定した交流出力を
種々の車両搭載の低圧機器へ供給する複数台の電源装置
が、複数両から構成された車両に搭載されている車両用
補助電源装置において、ある任意の車両に非常用電源装
置を予め搭載しておき、前記電源装置の何れかが故障に
より運転継続が不可能となった場合に、当該故障電源装
置を負荷から開放した後、故障した電源装置によって給
電していた負荷へ前記非常用電源装置からバックアップ
給電するように構成される。

【００１０】この発明の請求項２に係るバックアップ給
電システムは、高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
低圧機器へ供給する複数台の電源装置が、複数両から構
成された車両に搭載されている車両用補助電源装置にお
いて、中間車両に搭載された前記電源装置の定格容量
を、両端の車両に搭載された前記電源装置の定格容量よ
りも大きくしてしておくことによって、両端車両に搭載
された何れかの前記電源装置が故障停止した場合には、
故障停止した電源装置の負荷を切り放し、この負荷に前
記中間車搭載の電源装置からバックアップ給電を行い、
前記中間車の電源装置が故障停止した場合には、故障停
止した電源装置の負荷を切り放し、当該負荷に他の健全
な中間車搭載の電源装置から給電を行うバックアップシ
ステムとして構成され、前記両端車両搭載の電源装置
は、前記中間車搭載の電源装置が故障した場合でも、中
間車の負荷へのバックアップ給電を行わないことで、前
記電源装置全体の定格容量を低減できるように構成され
る。

【００１１】この発明の請求項３に係るバックアップ給
電システムは、高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
低圧機器へ供給する複数台の電源装置が、複数両から構
成された車両に搭載されている車両用補助電源装置にお
いて、予め、切換手段によって、前記電源装置が健全状
態で供給する負荷区分を分割できるようにしておき、前
記電源装置が故障停止した場合には、故障発生した電源
装置を負荷から切り放した後、健全運転中の負荷の供給
区分を切換手段で変更することによって、健全な各電源
装置がバックアップ給電する負荷の容量を極力平均化し
て低減し、前記電源装置全体の定格容量を低減できるよ
うに構成される。

【００１２】この発明の請求項４に係るバックアップ給
電システムは、高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
低圧機器へ供給する複数台の電源装置が、複数両から構
成された車両に搭載されている車両用補助電源装置にお
いて、前記負荷同士を切換手段を介して互いに接続し、
全ての前記電源装置の出力電圧を予め同期運転状態とし
ておき、通常運転時は前記切換手段をオフにして前記負
荷同士を分割しておき、同期運転状態の全ての前記電源
装置により前記負荷へ給電し、また任意の電源装置が故
障した場合には、負荷を分割していた前記切換手段を全
て投入することによって、複数台の健全な前記電源装置
の並列同期運転を行って前記負荷へ給電し、前記電源装
置全体の定格容量を低減するように構成される。

【００１３】この発明の請求項５に係るバックアップ給
電システムは、高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
低圧機器へ供給する複数台の電源装置が、複数両から構
成された車両に搭載されている車両用補助電源装置にお
いて、全ての前記電源装置の出力電圧を予め同期運転状
態としておき、車両の負荷へ複数台の電源装置の並列同
期運転により給電しておくことによって、任意の前記電
源装置が故障停止した場合でも、他の同期運転状態の健
全な電源装置から負荷への給電が絶たれることがなく、
また、前記電源装置全体の定格容量を低減できるように
構成される。

【００１４】この発明の請求項６に係るバックアップ給
電システムは、複数の電源装置と、前記複数の電源装置
にそれぞれ第１切換手段を介して接続される複数の負荷
と、前記複数の負荷にそれぞれ第２切換手段を介して接
続される１つの非常電源装置とを備え、通常運転時に
は、全ての前記第１切換手段がオンされて前記電源装置
は前記第１切換手段を介して前記複数の負荷に接続され
るとともに、全ての前記第２切換手段がオフされて前記
非常電源装置は前記負荷と非接続であり、また、前記電
源装置の何れかの故障時には、故障した電源装置から給
電されていた負荷に接続された第１切換手段をオフし
て、当該負荷に対応する第２切換手段のみをオンにし
て、当該負荷へ前記非常電源装置から給電するように構
成される。

【００１５】この発明の請求項７に係るバックアップ給
電システムは、複数の電源装置と、前記複数の電源装置
にそれぞれ第１切換手段を介して接続される複数の負荷
と、前記負荷と前記第１切換手段との間の電路同士を接
続する第２切換手段とを備え、通常運転時には、全ての
前記第１切換手段がオンされて前記電源装置は前記第１
切換手段を介して前記複数の負荷に接続されるととも
に、全ての前記第２切換手段がオフされており、また、
前記電源装置の何れかの故障時には、故障した電源装置
に接続された第１切換手段のみをオフして、当該負荷に
接続された第２切換手段のみをオンにして、当該負荷へ
健全な電源装置から給電するように構成される。

【００１６】この発明の請求項８に係るバックアップ給
電システムは、前記電源装置が前記第１切換手段及び第
２切換手段を介して１列に互いに接続されており、中間
の前記電源装置の定格容量が両端の前記電源装置の定格
容量よりも大きく設定され、前記電源装置の何れかが故
障した場合には、当該故障電源装置より給電されていた
前記負荷へ、当該故障電源装置に隣接する中間の電源装
置から給電するように構成される。

【００１７】この発明の請求項９に係るバックアップ給
電システムは、複数の電源装置と、前記複数の電源装置
に第１切換手段を介して接続される複数の負荷と、前記
負荷同士を接続する電路に介装された第２切換手段とを
備え、通常運転時には、全ての前記第１切換手段がオン
されるとともに、前記第２切換手段を選択的にオンオフ
させて、全ての前記負荷が前記各電源装置に均等に接続
されるようにし、また、前記電源装置の何れかの故障時
には、故障した電源装置に接続された第１切換手段をオ
フするとともに、前記第２切換手段のオンオフ状態を選
択的に切り替えて、全ての前記負荷へ健全な電源装置か
ら極力均等に給電するように構成される。

【００１８】この発明の請求項１０に係るバックアップ
給電システムは、複数の電源装置と、前記複数の電源装
置にそれぞれ第１切換手段を介して接続される複数の負
荷と、前記負荷と前記第１切換手段との間の電路同士を
接続する第２切換手段とを備え、前記電源装置と前記第
１切換手段との間の電路同士を接続して全ての前記電源
装置の出力電圧を予め同期運転状態としておき、通常運
転時には、全ての前記第２切換手段がオフされるととも
に、全ての前記第１切換手段がオンされて、同期運転状
態の前記電源装置の出力が全ての前記負荷に分配供給さ
れるとともに、また、前記電源装置の何れかの故障時に
は、故障した電源装置に対応する第１切換手段をオフす
るとともに、全ての前記第２切換手段をオンにして、全
ての前記負荷へ同期運転状態の健全な電源装置から給電
するように構成される。

【００１９】この発明の請求項１１に係るバックアップ
給電システムは、複数の電源装置と、前記複数の電源装
置にそれぞれ第１切換手段を介して接続される複数の負
荷とを備え、前記負荷と前記第１切換手段との間の電路
同士を接続して全ての前記電源装置の出力電圧を予め同
期運転状態としておき、通常運転時には、全ての前記第
１切換手段がオンされて、同期運転状態の全ての前記電
源装置の出力が全ての前記負荷へ分配され、また、前記
電源装置の何れかの故障時には、故障した電源装置に対
応する負荷に接続された第１切換手段をオフして、残り
の健全な電源装置から全ての前記負荷へ給電するように
構成される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、添付図面を参照して説明する。

【００２１】実施の形態１．図１は、この発明を、鉄道
車両等の車両用の補助電源装置におけるバックアップ給
電システムに適用した例を示す実施の形態１の電気回路
図である。この実施の形態１は、高圧の架線から、パン
タグラフ等の手段により、電圧変動のある高圧電圧を入
力し、電力変換を行った後、低圧の安定した交流出力を
種々の車両搭載の低圧機器等の車両負荷へ供給する複数
台の電源装置が、複数両から構成された車両に搭載され
ている車両用補助電源装置において、ある任意の車両に
非常用電源装置を予め搭載しておき、前記電源装置の何
れかが故障により運転継続が不可能となった場合に、当
該故障電源装置を負荷から開放した後、故障した電源装
置によって給電していた負荷へ前記非常用電源装置から
バックアップ給電するようにしたものである。

【００２２】図１において、この実施の形態１によるバ
ックアップ給電システムは、通常運転状態で、高圧の架
線からパンタグラフ等により、電圧変動のある高圧電圧
を入力して電力変換を行った後、低圧の安定した交流出
力を車両負荷５〜７へ供給している複数の電源装置２〜
４と、それら各電源装置２〜４と同様の機能を有し、通
常は停止状態あるいは待機運転状態にあり、電源装置２
〜４の何れかの故障時に動作する非常用電源装置１Ａと
を有している。各負荷５〜７の負荷容量は便宜上１００
kＶＡとしている。符号１０〜１２は、電源装置２〜４
の第１切換手段としての負荷接触器であり、通常は投入
状態にあり、これら負荷接触器１０〜１２を介して電源
装置２〜４は車両負荷５〜７に各別に接続されている。
また、符号１４〜１６は、非常用電源装置１Ａの出力用
の第２切換手段としての負荷接触器であり、通常運転状
態では、開放状態にある。

【００２３】次に、この実施の形態１の動作について詳
細に説明する。

【００２４】図１において、例えば通常運転状態から、
電源装置２が故障停止した場合には、負荷接触器１０
（Ｋ１）を開放し、非常用電源装置１Ａの負荷接触器の
うち、故障した主電源装置２に対応する負荷接触器１１
（Ｋ１０）のみを投入する。このため、故障した電源装
置２の負荷５（負荷１）は、非常用電源装置１Ａから給
電されることになる。同様に、電源装置３（ＮＯ３）が
故障した場合には、その電源装置３に対応する接触器９
（Ｋ２）が開放され、すぐに非常電源装置用の負荷接触
器１５（Ｋ１１）のみが投入されることになる。また、
電源装置４が故障した場合にも、同様に、対応する負荷
接触器１６の切り替えによって、負荷７への給電が行わ
れるため、電源装置２〜４のいずれが故障した場合で
も、非常用電源装置１Ａをバックアップ用の電源装置と
して使用することができる。前述した図６の従来方式で
は、バックアップ給電時には、負荷の制限が必要であっ
たが、本実施の形態１では、負荷の制限は不要で、サー
ビスの低下を招くことはない。

【００２５】また、非常用電源装置１Ａを用いずに、故
障した電源装置の隣の電源装置から、負荷の制限無しに
バックアップ給電を行うこともできるが、この場合に
は、各電源装置２〜４の定格容量を２００ｋＶＡ（通常
容量の２倍）とする必要があり、この場合のトータルの
電源容量は、図１の例では、３台ｘ２００ｋＶＡ＝６０
０ｋＶＡの定格容量が電源全体で必要となる。これに対
して、実施の形態１では、４台ｘ１００ｋＶＡ＝４００
ｋＶＡの定格容量でよく、装置全体の小形、軽量を図る
ことができるとともに、製造費を安価にすることでき
る。

【００２６】実施の形態２．尚、前記実施の形態１で
は、３台の電源装置２〜４の故障時に備えて非常用電源
装置１Ａを使用する例を示したが、この共用可能な非常
用電源装置１Ａをなくした他の実施の形態２を図２に示
す。説明の便宜上、図２の実施の形態２は、４台の電源
装置１〜４を使用した例を示している。

【００２７】この実施の形態２では、４台の電源装置１
〜４は、それぞれ第１切換手段としての負荷接触器１０
〜１３を介して車両負荷５〜８に各別に接続されてお
り、また、互いに隣接する負荷接触器１０〜１３の出力
側はそれぞれ第２切換手段としての延長給電用接触器１
４Ａ〜１６Ａを介して互いに接続されている。両端の電
源装置１、４は、互いに連結された複数の車両ののうち
両端の車両にそれぞれ搭載され、また中間の電源装置
２、３は中間の車両の何れかに搭載されており、両端の
電源装置１、４は、中間の電源装置２、３の定格容量の
半分の定格容量に設定されている。また、電源装置１〜
４から給電される車両負荷５〜８は、各々説明の便宜
上、１００ｋＶＡの負荷容量を有するものとする。

【００２８】次いでこの実施の形態２の動作について以
下に説明する。

【００２９】まず、通常運転時には、電源装置１〜４の
負荷接触器１０〜１３は投入状態にあり、また、電源装
置１〜４の負荷供給区分の境に設置された延長給電用接
触器１４Ａ〜１６Ａは開放状態にある。そのため、電源
装置１〜４は、それぞれに設置されている負荷接触器１
０〜１３を通して、それぞれ対応する負荷５〜８に個別
に給電している。この状態から、電源装置１が故障した
場合には、この故障した電源装置１に対応する負荷接触
器１０のみが開放されるとともに、延長給電用接触器１
４Ａ〜１６Ａのうち、故障電源装置１とそれに隣接する
電源装置２との間の負荷供給区分の境にある延長給電用
接触器１４Ａのみが投入される。このため、負荷５と負
荷６は、故障電源装置１に隣接する電源装置２から給電
される。

【００３０】また、電源装置２が故障した場合は、故障
した電源装置２に対応する負荷接触器１１のみを開放
し、故障電源装置２と隣接する電源装置３との間の延長
給電用接触器１５が投入される。このため、電源装置２
の故障時には、負荷６と負荷７は、電源装置３から給電
される。

【００３１】尚、図２においては、延長給電用接触器１
４Ａを挟んで左右対称のシステムであることから、電源
装置３あるいは電源装置４の故障時には、それぞれ電源
装置２あるいは電源装置１の故障時と左右対称の負荷供
給区分となる。すなわち、電源装置３の故障時には、延
長給電用接触器１５Ａが投入されて、故障電源装置３に
対応する負荷７は電源装置４から給電され、また電源装
置４の故障時には、延長給電用接触器１６Ａが投入され
て負荷８は電源装置３から給電される。

【００３２】この実施の形態２では、以上のようなバッ
クアップ運転が行われるため、すなわち、電源装置１〜
４の何れかが故障した場合には、故障電源装置に隣接す
る中間の電源装置により、当該故障電源装置から給電さ
れていた負荷へバックアップ給電が行われるので、図２
に示す車両負荷容量に対しては、両端の電源装置１と電
源装置４は定格容量１００ｋＶＡ、中間の電源装置２と
電源装置３は定格容量２００ｋＶＡとなり、トータルの
定格容量は、２台ｘ１００ｋＶＡ＋２台ｘ２００ｋＶＡ
＝６００ｋＶＡとなる。図２の車両負荷に対して、図１
の実施の形態１を適用した場合には、４台ｘ１００ｋＶ
Ａ＋１００ｋＶＡ＝５００ｋＶＡとなり、図１の実施の
形態１の方がトータルの電源容量を小さくできるが、電
源装置の台数としては、図２が４台、図１が５台であ
り、実施の形態２の方が電源装置の台数を少なくでき、
定格容量と台数の関係にもよるが、トータルの電源装置
の重量、コストを図１の実施の形態１に比べて低減でき
る可能性もある。

【００３３】また、この実施の形態２では、電源装置の
台数を少なくできるので、電源システム全体の信頼性を
向上することができる。

【００３４】実施の形態３．前記実施の形態２では、負
荷の供給区分を３つの延長給電用接触器１４Ａ〜１６Ａ
で分けていたが、さらに給電区分を細かく分けた例を図
３に示す。この実施の形態３では、６個の負荷が４台の
電源装置１〜４に接続されており、通常運転時には、各
電源装置１〜４から２つの負荷に給電し得るように、各
電源装置１〜４にはそれぞれ２つの負荷が接続され得る
ようになっている。すなわち、電源装置１には、負荷５
ａが負荷接触器１０を介して接続されるとともに、負荷
５ｂが延長給電用接触器１４ａ及び負荷接触器１０を介
して接続され、同様に、電源装置２には、負荷６ａが負
荷接触器１１を介して接続されるとともに、負荷６ｂが
延長給電用接触器１５ａ及び負荷接触器１１を介して接
続され、電源装置３には、負荷７ａが負荷接触器１２を
介して接続されるとともに、負荷７ｂが延長給電用接触
器１６ａ及び負荷接触器１２を介して接続され、電源装
置４には、負荷８ａが延長給電用接触器１７Ａ及び負荷
接触器１３を介して接続されるとともに、負荷８ｂが負
荷接触器１３を介して接続されている。また、負荷５ｂ
と負荷６ａとは延長給電用接触器１４ｂにより接続さ
れ、負荷６ｂと負荷７ａとは延長給電用接触器１５ｂに
より接続され、負荷７ｂと負荷８ａとは延長給電用接触
器１６ｂにより接続されている。

【００３５】図３において、通常運転時には、負荷供給
区分の延長給電用接触器１４ａ〜１７Ａのうち、延長給
電用接触器１４ａ、１５ａ、１６ａ及び１７Ａの４つが
投入状態であり、一方、延長給電用接触器１４ｂ、１５
ｂ及び１６ｂの３つが開放状態になっている。

【００３６】今、電源装置１が故障した場合には、故障
電源装置１に対応する負荷接触器１０（Ｋ１）を開放す
るとともに、開放状態であった延長給電用接触器１４ｂ
（Ｋ６）を投入し、投入状態であった接触器１５ａ（Ｋ
７）を開放し、さらに開放状態であった接触器１５ｂ
（Ｋ８）を投入する。この給電区分の切り替えにより、
電源装置２は負荷５ａ、５ｂ、６ａに給電し、電源装置
３は負荷６ｂ、７ａ、７ｂに給電するようになる。

【００３７】また、電源装置２が故障した場合には、故
障電源装置２に対応する負荷接触器１１（Ｋ２）を開放
するとともに、開放状態であった延長給電用接触器１４
ｂ（Ｋ６）を投入し、投入状態であった延長給電用接触
器１５ａ（Ｋ７）を開放し、さらに開放状態であった延
長給電用接触器１５ｂ（Ｋ８）を投入する。この給電区
分の切り替えにより、電源装置１は負荷５ａ、５ｂ、６
ａに給電し、電源装置３は負荷６ｂ、７ａ、７ｂに給電
するようになる。

【００３８】さらに、電源装置３あるいは４が故障した
場合は、それぞれ電源装置２あるいは電源装置１が故障
した場合と略同様に給電区分の切り替えを行う。

【００３９】従って、電源装置１〜４は各々のバックア
ップ運転を考慮すると、１台当たり、１５０ｋＶＡの定
格容量とすればよい。このため、システムのトータル負
荷と電源の台数は、図２の前記実施の形態２と同一であ
るが、図２の場合には各電源を２種類の定格容量のもの
で構成する必要があるのに対して、この実施の形態３で
は１種類の電源装置を製作すればよいため、図２の実施
の形態２より、安価に電源装置を提供することができ
る。

【００４０】実施の形態４．図４は、さらに、電源装置
の容量を低減するために、並列同期運転方式で、電源シ
ステムを構成した実施の形態を示す。この実施の形態４
は、各電源の出力側を、負荷接触器の手前で、互いに接
続した点を除けば、図２の実施の形態２と略同様の構成
である。

【００４１】この実施の形態４においては、延長給電用
接触器１４Ａ〜１６Ａは通常運転状態では開放状態であ
り、各電源装置１〜４は模擬の母線引き通し線３０を介
して並列同期運転制御されている。また、各負荷接触器
１０〜１３は通常運転状態では投入状態である。

【００４２】今、電源装置１が故障した場合には、負荷
接触器１０（Ｋ１）を開放するとともに、延長給電用接
触器１４Ａ〜１６Ａを全て投入する。電源装置１〜４
は、通常運転状態で元々、同期制御されているため、各
電源装置２〜４の交流出力が延長給電用接触器１４Ａ〜
１６Ａの一斉投入によって共通になっても問題がない。
そのため、車両全体の負荷合計４ｘ１００ｋＶＡ＝４０
０ｋＶＡを３台の電源装置２〜４で分担して供給できる
ため、電源装置１台当たりの定格容量は、１３４ｋＶＡ
としておけばよい。

【００４３】前記実施の形態２、３のトータル電源容量
が６００ｋＶＡであるのに対して、実施の形態４では、
４台ｘ１３４ｋＶＡ＝５３６ｋＶＡの定格容量でよいた
め、電源装置をさらに小形、軽量化して安価にできる。

【００４４】実施の形態５．前記実施の形態４では、バ
ックアップ運転時にそれぞれ健全な電源で、並列給電す
るシステムを示したが、図５は、通常運転時から並列給
電を行うシステムを示す。この実施の形態５は、各負荷
接触器１０〜１３の出力側を互いに直接接続したもの
で、前記実施の形態２において、延長給電用接触器１４
Ａ〜１６Ａを取り除いたものに相当する。

【００４５】この実施の形態５では、故障電源のみの負
荷接触器を開放することにより、自動的にバックアップ
運転となり、図４の実施の形態４と類似であるが、図４
と比較して、延長給電用接触器１４Ａ〜１６Ａを省略し
たので、装置全体をさらに小形、軽量化して安価にでき
る。

【００４６】尚、以上の実施の形態２乃至５の説明で
は、電源装置が４台で、車両の負荷も特定数（４個ある
いは８個）の場合について説明したが、本発明はこれら
に限定されるわけではなく、複数の電源装置及び負荷を
用いたものにも同等に適用しうるものである。

【００４７】また、以上の説明では、本発明を電車等の
車両の補助電源装置のバックアップ給電システムに適用
した場合を例にとって説明したが、これ以外の一般的な
電源装置のバックアップ給電システムにも同様に適用で
きるものである。

【００４８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、バック
アップ運転を考慮した場合、車両用補助電源装置あるい
は一般的な電源装置のバックアップ給電システムとし
て、最適な定格容量とすることができ、小形・軽量で安
価な電源システムを提供することができる。

【００４９】さらに、バックアップ運転する際の負荷の
供給区分を切り替えることによって、車両に搭載される
電源装置の容量を最適化し、最も電源装置の定格容量を
小さくすることにより、電源装置をトータルとして小
形、軽量且つ安価にすることができる。

【００５０】また、バックアップ給電を考慮した場合
に、電源装置の定格容量が、余すことなく、合理的に給
電するように、負荷の供給区分を切り替えることができ
るため、最も少ない定格容量の電源装置で、全ての負荷
を制限することなく、バックアップ運転が可能となり、
車両サービスの低下を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示すバックアップ
給電システムの回路図である。

【図２】 この発明の実施の形態２を示すバックアップ
給電システムの回路図である。

【図３】 この発明の実施の形態３を示すバックアップ
給電システムの回路図である。

【図４】 この発明の実施の形態４を示すバックアップ
給電システムの回路図である。

【図５】 この発明の実施の形態５を示すバックアップ
給電システムの回路図である。

【図６】 従来のバックアップ給電システムの回路図で
ある。

【符号の説明】

１、２、３、４ 電源装置、１Ａ 非常用電源装置、５
〜７ 負荷、５ａ〜８ａ 負荷、５ｂ〜８ｂ 負荷、１
０〜１３ 第１切換手段としての負荷接触器、１４Ａ〜
１７Ａ 第２切換手段としての延長給電用接触器、１４
ａ〜１６ａ 第２切換手段としての延長給電用接触器、
１４ｂ〜１６ｂ 第２切換手段としての延長給電用接触
器。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
   により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
   行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
   低圧機器へ供給する複数台の電源装置が、複数両から構
   成された車両に搭載されている車両用補助電源装置にお
   いて、ある任意の車両に非常用電源装置を予め搭載して
   おき、前記電源装置の何れかが故障により運転継続が不
   可能となった場合に、当該故障電源装置を負荷から開放
   した後、故障した電源装置によって給電していた負荷へ
   前記非常用電源装置からバックアップ給電することを特
   徴とするバックアップ給電システム。
2. 【請求項２】 高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
   により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
   行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
   低圧機器へ供給する複数台の電源装置が、複数両から構
   成された車両に搭載されている車両用補助電源装置にお
   いて、中間車両に搭載された前記電源装置の定格容量
   を、両端の車両に搭載された前記電源装置の定格容量よ
   りも大きくしてしておくことによって、両端車両に搭載
   された何れかの前記電源装置が故障停止した場合には、
   故障停止した電源装置の負荷を切り放し、この負荷に前
   記中間車搭載の電源装置からバックアップ給電を行い、
   前記中間車の電源装置が故障停止した場合には、故障停
   止した電源装置の負荷を切り放し、当該負荷に他の健全
   な中間車搭載の電源装置から給電を行うバックアップシ
   ステムとして構成され、前記両端車両搭載の電源装置
   は、前記中間車搭載の電源装置が故障した場合でも、中
   間車の負荷へのバックアップ給電を行わないことで、前
   記電源装置全体の定格容量を低減できることを特徴とす
   るバックアップ給電システム。
3. 【請求項３】 高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
   により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
   行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
   低圧機器へ供給する複数台の電源装置が、複数両から構
   成された車両に搭載されている車両用補助電源装置にお
   いて、予め、切換手段によって、前記電源装置が健全状
   態で供給する負荷区分を分割できるようにしておき、前
   記電源装置が故障停止した場合には、故障発生した電源
   装置を負荷から切り放した後、健全運転中の負荷の供給
   区分を切換手段で変更することによって、健全な各電源
   装置がバックアップ給電する負荷の容量を極力平均化し
   て低減し、前記電源装置全体の定格容量を低減できるこ
   とを特徴とするバックアップ給電システム。
4. 【請求項４】 高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
   により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
   行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
   低圧機器へ供給する複数台の電源装置が、複数両から構
   成された車両に搭載されている車両用補助電源装置にお
   いて、前記負荷同士を切換手段を介して互いに接続し、
   全ての前記電源装置の出力電圧を予め同期運転状態とし
   ておき、通常運転時は前記切換手段をオフにして前記負
   荷同士を分割しておき、同期運転状態の全ての前記電源
   装置により前記負荷へ給電し、また任意の電源装置が故
   障した場合には、負荷を分割していた前記切換手段を全
   て投入することによって、複数台の健全な前記電源装置
   の並列同期運転を行って前記負荷へ給電し、前記電源装
   置全体の定格容量を低減することを特徴とするバックア
   ップ給電システム。
5. 【請求項５】 高圧の架線から、パンタグラフ等の手段
   により、電圧変動のある高圧電圧を入力し、電力変換を
   行った後、低圧の安定した交流出力を種々の車両搭載の
   低圧機器へ供給する複数台の電源装置が、複数両から構
   成された車両に搭載されている車両用補助電源装置にお
   いて、全ての前記電源装置の出力電圧を予め同期運転状
   態としておき、車両の負荷へ複数台の電源装置の並列同
   期運転により給電しておくことによって、任意の前記電
   源装置が故障停止した場合でも、他の同期運転状態の健
   全な電源装置から負荷への給電が絶たれることがなく、
   また、前記電源装置全体の定格容量を低減できることを
   特徴とするバックアップ給電システム。
6. 【請求項６】 複数の電源装置と、 前記複数の電源装置にそれぞれ第１切換手段を介して接
   続される複数の負荷と、 前記複数の負荷にそれぞれ第２切換手段を介して接続さ
   れる１つの非常電源装置とを備え、 通常運転時には、全ての前記第１切換手段がオンされて
   前記電源装置は前記第１切換手段を介して前記複数の負
   荷に接続されるとともに、全ての前記第２切換手段がオ
   フされて前記非常電源装置は前記負荷と非接続であり、
   また、前記電源装置の何れかの故障時には、故障した電
   源装置から給電されていた負荷に接続された第１切換手
   段をオフして、当該負荷に対応する第２切換手段のみを
   オンにして、当該負荷へ前記非常電源装置から給電する
   ことを特徴とするバックアップ給電システム。
7. 【請求項７】 複数の電源装置と、 前記複数の電源装置にそれぞれ第１切換手段を介して接
   続される複数の負荷と、 前記負荷と前記第１切換手段との間の電路同士を接続す
   る第２切換手段とを備え、 通常運転時には、全ての前記第１切換手段がオンされて
   前記電源装置は前記第１切換手段を介して前記複数の負
   荷に接続されるとともに、全ての前記第２切換手段がオ
   フされており、また、前記電源装置の何れかの故障時に
   は、故障した電源装置に接続された第１切換手段のみを
   オフして、当該負荷に接続された第２切換手段のみをオ
   ンにして、当該負荷へ健全な電源装置から給電すること
   を特徴とするバックアップ給電システム。
8. 【請求項８】 前記電源装置は前記第１切換手段及び第
   ２切換手段を介して１列に互いに接続されており、中間
   の前記電源装置の定格容量は両端の前記電源装置の定格
   容量よりも大きく設定され、前記電源装置の何れかが故
   障した場合には、当該故障電源装置より給電されていた
   前記負荷へ、当該故障電源装置に隣接する中間の電源装
   置から給電することを特徴とする請求項７記載のバック
   アップ給電システム。
9. 【請求項９】 複数の電源装置と、 前記複数の電源装置に第１切換手段を介して接続される
   複数の負荷と、 前記負荷同士を接続する電路に介装された第２切換手段
   とを備え、 通常運転時には、全ての前記第１切換手段がオンされる
   とともに、前記第２切換手段を選択的にオンオフさせ
   て、全ての前記負荷が前記各電源装置に均等に接続され
   るようにし、また、前記電源装置の何れかの故障時に
   は、故障した電源装置に接続された第１切換手段をオフ
   するとともに、前記第２切換手段のオンオフ状態を選択
   的に切り替えて、全ての前記負荷へ健全な電源装置から
   極力均等に給電することを特徴とするバックアップ給電
   システム。
10. 【請求項１０】 複数の電源装置と、 前記複数の電源装置にそれぞれ第１切換手段を介して接
    続される複数の負荷と、 前記負荷と前記第１切換手段との間の電路同士を接続す
    る第２切換手段とを備え、 前記電源装置と前記第１切換手段との間の電路同士を接
    続して全ての前記電源装置の出力電圧を予め同期運転状
    態としておき、 通常運転時には、全ての前記第２切換手段がオフされる
    とともに、全ての前記第１切換手段がオンされて、同期
    運転状態の前記電源装置の出力が全ての前記負荷に分配
    供給されるとともに、また、前記電源装置の何れかの故
    障時には、故障した電源装置に対応する第１切換手段を
    オフするとともに、全ての前記第２切換手段をオンにし
    て、全ての前記負荷へ同期運転状態の健全な電源装置か
    ら給電することを特徴とするバックアップ給電システ
    ム。
11. 【請求項１１】 複数の電源装置と、 前記複数の電源装置にそれぞれ第１切換手段を介して接
    続される複数の負荷とを備え、 前記負荷と前記第１切換手段との間の電路同士を接続し
    て全ての前記電源装置の出力電圧を予め同期運転状態と
    しておき、 通常運転時には、全ての前記第１切換手段がオンされ
    て、同期運転状態の全ての前記電源装置の出力が全ての
    前記負荷へ分配され、また、前記電源装置の何れかの故
    障時には、故障した電源装置に対応する負荷に接続され
    た第１切換手段をオフして、残りの健全な電源装置から
    全ての前記負荷へ給電することを特徴とするバックアッ
    プ給電システム。