CN107074126B - 蓄电装置 - Google Patents
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Abstract
实施方式的蓄电装置具有蓄电元件、表以及电流控制部。在表中，在将表示蓄电元件能蓄电的充电量的范围的充电率划分成几个的充电率的划分范围内，定义开始充电的第1电压、以最大电流开始充电的第2电压中的任意一个以上所表示的充电特性、以及开始放电的第3电压、以最大电流开始放电的第4电压中的任意一个以上所表示的放电特性。电流控制部从表中选定与检测到的蓄电元件的充电率相应的特性，并将所选定的特性的各电压设定于用于向蓄电元件充放电的充放电控制特性的控制点，按照充放电控制特性并根据直流电源系统的电压通过转换器在直流电源系统与蓄电元件之间进行充放电。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及蓄电装置。
背景技术
作为利用电力使车辆行驶的交通系统之一，例如存在通过直流馈电方式使电车行驶的铁道及单轨铁路等，但在这样的交通系统的情况下，与电车的出发/停止相伴的负载的变动剧烈，向电车供给电力的架线的电压也大幅变动。
由于将从变电站等交流电源系统输送的交流的电力转换成直流后供给至架线，因此一般使用二极管整流器等的电力转换装置。
当电车减速时产生再生电力。必须设置再生逆变器来回收该再生电力。由此，在不设置再生逆变器的情况下，必须在电车周围设置吸收来自电车的再生电力的充足负载。
另一方面，即便设置再生逆变器，如果在系统中不存在消耗再生逆变器所再生的电力的负载，则再生电力就会向电力公司的送配电系统逆流，对铁道运营者来说得不到降低购买电能的效果。
为了解决这样的问题，有时在交通系统中设置吸收并蓄积电车的再生电力的蓄电装置。该蓄电装置能够吸收电车的再生电力，并且放出蓄积的能量。通过设置该蓄电装置，能够降低馈电用的变电站的输入能量。
另外，蓄电装置还具有通过当架线电压降低时放电、且当架线电压上升时充电来抑制架线电压的变动的功能。作为这样的蓄电装置的技术，例如有以下的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5377538号公报
专利文献2：日本特开2006-062489号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所记载的蓄电装置的技术的情况下，并未明确设定充放电特性的依据。另外，与充电开始电压相当的Charge_th_low为1620V、即为DC1500V的馈电系统中的8％电压变动率的整流器的无负载输送电压以上，因此，存在如下问题：伴随着蓄电装置的充电状态(SOC：State of Charge)的上升，在由SOC表示的整个范围内，与无负载输送电压相比充电开始电压上升，来自列车的再生电能減少。
另外，在实际上存在整流器的无负载输送电压变动而致使无负载输送电压上升的情况、或剩余再生电力过多的情况下，存在蓄电元件的SOC增加的问题，在专利文献1的技术中，在设定蓄电装置能够充分放电的放电特性之前，是使蓄电池的充电开始电压上升而引起列车的再生缩减的特性，无法实现节能的充放电控制。
另外，在专利文献1的技术中例示了不流动调整充放电电流的充放电方式，与此相对，在专利文献2中示出了伴随着充电率的增减而改变充放电开始电压的情况，但在专利文献2的技术的情况下，采用用于抑制在运用蓄电装置的过程中成为偏颇的SOC的充电率控制，为了调整SOC而产生无用的充放电损失。
另外，并未示出以下内容：当使用根据SOC改变充电开始电压、放电开始电压的充放电控制时，具体具有怎样的充放电特性，才能够减少蓄电元件的充放电损失，充分抑制再生失效，根据交通线路的负载分布的变化、馈电设备的运用状态(变电站的整流器的运行状况)进行充放电。
本发明要解决的课题在于提供一种蓄电装置，该蓄电装置能够改善蓄电元件的充放电效率，最大程度地抑制车辆的再生失效，并能够与从馈电用的变电设备的供电停止、馈电电路上的列车负载分布的变化对应，将蓄电元件的充电状态收敛在预定的充电状态的范围内。
用于解决课题的手段
实施方式的蓄电装置具备蓄电元件、转换器、电压检测部、充电率检测部、存储部、电流控制部。蓄电元件能够蓄电并且充放电。转换器在直流电源系统与蓄电元件之间对电压进行转换。电压检测部通过转换器检测直流电源系统的电压。充电率检测部检测蓄电元件的充电率。存储部存储有表，该表在将表示蓄电元件能蓄电的充电量的范围的充电率划分成几个的充电率的划分范围内，定义开始充电的第1电压、以最大电流开始充电的第2电压中的任意一个以上所表示的充电特性、以及开始放电的第3电压、以最大电流开始放电的第4电压中的任意一个以上所表示的放电特性。电流控制部从表中选定与由充电率检测部检测到的蓄电元件的充电率相应的特性，将所选定的特性的各电压设定于用于向蓄电元件充放电的充放电控制特性的控制点，按照充放电控制特性并根据由电压检测部检测到的直流电源系统的电压通过转换器在直流电源系统与蓄电元件之间进行充放电。在存储部中，针对充电率的每个划分范围定义使第1电压至第4电压的控制点的设定呈上升趋势或者下降趋势可变的控制特性。
附图说明
图1是表示实施方式的电车供电系统的结构的图。
图2是表示根据馈电线的电压的变动进行蓄电元件的充放电控制的控制特性的图。
图3是表示充电率与控制点的电压之间的关系的特性图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。
(实施方式)
图1是表示实施方式的电车供电系统的结构的图。
电车供电系统是从变电站通过馈电电路对铁道及单轨铁路等的交通工具的车辆、例如电车等供给直流电力的直流馈电方式的电力供给系统。
如图1所示，实施方式的电车供电系统10通过将蓄电装置4与变电站的变电设备5经由馈电电路2连接而构成。馈电电路2是具有馈电线2a(架线或者电力线)与轨道2b(回线或者回流线路)的直流电源系统。
例如每隔5km或者在铁道及单轨铁路等的每个车站设置变电设备5。如图1所示，变电设备5将交流断路器12、变压器13、常用的交流断路器14、整流器15、直流断路器16连接于馈电电路2(直流电源系统)与交流电源系统11之间。
交流断路器12电气地连接或者断开例如作为商用电源的交流电源系统11与变压器13之间。上述的交流电源系统11是用于直流馈电的交流系统的常用电源。
变压器13将交流电源系统11的电压变压成馈电电路2用的电压。交流断路器14电气地连接或者断开变压器13与整流器15之间。
整流器15例如是二极管整流器、PWM转换器等，是将交流转换成直流的交直流转换器。也就是说，整流器15将由变压器13变压后的交流电源系统11的电力转换成直流，朝馈电电路2供给。
直流断路器16电气地连接或者断开馈电电路2与整流器15之间。此外，这样的变电设备5并不是一定要集中配置在相同的场所或者框体内。
电车1从变电设备5侧经由馈电电路2接受直流的电力供给而行驶。电车1相当于在单轨铁路中使用的车辆、在铁道中使用的车辆、电动汽车等的、将电作为驱动源而行驶的所有的电动车。
轨道2b是与馈电线2a成对且流过回线电流的导体。此外，对于利用轨道2b以外的例如橡胶车轮等行驶的交通工具及一部分的地铁等，作为回流线路设置流过回线电流的专用导体来代替轨道2b。
在该例子中，利用馈电线2a与轨道2b构成馈电电路2，但可以是采用第三轨道方式及第四轨道方式的方式，还可以是不设置馈电线而仅由架空导线构成的方式。
另一方面，蓄电装置4例如每隔3km等分散地配置，并且与变电设备5的位置隔开距离地设置。
如图1所示，蓄电装置4与馈电电路2(馈电线2a与轨道2b)连接。蓄电装置4具备直流断路器41、转换器42、蓄电元件43、充电状态检测部44、直流电压检测部45、表47以及充放电控制部48。表47存储于存储器。充放电控制部48由中央处理器(CPU)实现。
直流断路器41电气地连接或者断开转换器42与馈电线2a之间。转换器42在馈电线2a与蓄电元件43之间进行电力的授受。
转换器42例如由栅极驱动开关元件的升降压斩波电路(buck-boost Converter)等构成，在馈电线2a与蓄电元件43之间对电压进行转换。另外，转换器42由充放电控制部48控制而调整向蓄电元件43的电流并进行充放电动作。
在转换器42中，应用于转换器42的元件例如是IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)那样的自灭弧型的元件，通过对这种元件进行PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)驱动，进行相对于蓄电元件43的充放电。
转换器42构成为，如果蓄电元件43例如是蓄电池、电容器，则具备DC/DC转换器的功能，另外，如果蓄电元件43例如是飞轮，则具备实现DC/AC变换的逆变器的功能。
蓄电元件43例如是锂离子电池、镍氢电池、铅蓄电池之类的蓄电池、双电层电容器、飞轮等的能量蓄积元件。蓄电元件43能够利用来自馈电线2a(直流电源系统)的电流进行充电以及进行向馈电线2a(直流电源系统)的放电。
直流电压检测部45例如通过转换器42检测通过馈电线2a的电压(直流电压)并通知给充放电控制部48。此外，充放电控制部48在充放电控制中使用的直流电压除了该例子的馈电线2a的电压之外，例如还可以是经由LC滤波器等与馈电线2a的电压连接的检测器的电压。
充放电状态检测部44检测蓄电元件43的充电状态(SOC)来作为充电率[％]。充放电状态检测部44根据蓄电元件43的电压测定充电量，并根据预先设定的变换表(未图示)将该充电量分配到0～100％的范围而置换成充电率[％]。即，充放电状态检测部44是检测蓄电元件43的充电率的充电率检测部。
此外，除了SOC以外，还可以使用表示充电状态的SOE(State of Energy：能量状态)。SOE是当前被充电的能量除以最大可充电的能量而得到的，与由例如代表蓄电池的SOC的Ah定义的内容不同。
充放电控制部48从表47选定与由充电率状态检测部44检测到的蓄电元件43的充电率相应的特性。
充放电控制部48作为电流控制部发挥功能，该电流控制部将所选定的特性的各电压设定于用于向蓄电元件43充放电的充放电控制特性的控制点，按照充放电控制特性并根据由直流电压检测部45检测到的馈电线2a的电压(直流电压)通过转换器42在馈电线2a与蓄电元件43之间进行充放电。
即，充放电控制部48基于由直流电压检测部45检测到的馈电线2a的电压(直流电压)，对直流断路器41的动作进行控制，并对转换器42从馈电电路2相对于蓄电元件43输入输出的充放电电流(充电电流以及放电电流)进行控制。
如图2所示，充放电控制部48具有用于根据馈电线2a的电压适当地进行充放电的控制图表20(控制序列或者控制函数)，按照该控制图表20调整充放电电流(充电电流以及放电电流)。
图2是横轴取馈电线2a的电压，纵轴取流过蓄电元件43的充电电流以及放电电流，示出用于根据馈电线2a的电压的变化使充电电流流向蓄电元件43或者以放电电流使蓄电元件43进行放电的充放电控制部48的控制特性(控制图表)的图。也就是说，该控制特性表示从蓄电元件43检测的馈电线2a的电压与相对于蓄电元件43的充电电流以及放电电流之间的关系。
在该图的控制图表20中在4个点设定用于充放电控制的切换点(以下称作“控制点”)。控制点21是开始充电的点。控制点22是当充电时充电电流为最大的点。控制点23是开始放电的点。控制点24是当放电时放电电流为最大的点。
即，进行控制，以便当馈电线2a的电压低于既定值(图表横轴的中央部分的范围S)而达到开始放电的电压的控制点23时，改变负载而使从蓄电元件43的输出电流増大(放电)，在这样持续放电而达到放电电流为最大的电压的控制点24之后，将放电电流在保持最大值不变的状态下输出。
另一方面，进行控制，以便当馈电线2a的电压高于既定值(图表横轴的中央部分的范围S)而达到开始充电的电压的控制点21时，使向蓄电元件43的充电电流増大，在达到充电电流为最大的电压的控制点22之后，将充电电流保持最大值不变的状态下进行充电。此外，该表特性也可以由使用了数式、限幅器等的控制块表现。
充放电控制部48参照表47。充放电控制部48根据检测到的蓄电元件43的充电率从表47读出用于设定于各控制点21～24的电压，并将所读出的电压设定于图2的控制图表20，由此改变控制特性。
设定于上述的图2的4个控制点21～24的电压31～34与充电率的值对应地存储于表47。
在表47中，在将表示蓄电元件43能蓄电的充电量的范围的充电率划分成几个的充电率的划分范围内，设定(定义)开始充电的第1电压31、以最大电流开始充电的第2电压32中的任意一个以上所表示的充电特性以及开始放电的第3电压33、以最大电流开始放电的第4电压34中的任意一个以上的电压所表示的放电特性。
即，该表47是表现开始充电的电压31、以最大充电电流进行充电的电压32、开始放电的电压33以及以最大放电电流进行放电的电压34与充电率之间的关系的表。
分别根据充电率的变化连结电压31～34而成的图表为图3所示的4条折线图(特性)。
图3是横轴取蓄电元件43的充电率，纵轴取从蓄电元件43检测的直流电流，示出用于根据馈电线2a的电压的变化流动充电电流或者放电电流而相对于蓄电元件43进行充放电的控制特性的图。
控制特性由4条控制曲线定义。控制曲线存储于存储器。图3的控制曲线针对充电率的每个划分范围定义使各第1电压31～第4电压34的控制点21～24的设定呈上升趋势或者下降趋势可变的控制特性。
各个折线图针对将表示蓄电元件43能蓄电的充电量的范围的充电率0～100％划分成几个的充电率的每个划分范围(划分带域或者划分区域)设定由设定于控制点21～24的电压31～34决定的充电率的范围(充电范围、放电范围以及充放电范围)。
具体而言，作为充电率的划分范围(蓄电元件43的动作范围)，例如划分成0-25％、25-35％、35-40％、40-50％、50-60％、60-65％、65-70％、70-75％、75-100％等。
在表47中针对分别划分的充电率的每个值存储设定于图2的控制点21～24的电压31～34。
设定于控制点21的电压31是开始充电的电压，将其称作第1电压。设定于控制点22的电压32是当充电时充电电流为最大的电压(以最大电流开始充电的电压)，将其称作第2电压。设定于控制点23的电压33是开始放电的电压，将其称作第3电压。设定于控制点24的电压34是当放电时放电电流为最大的电压(以最大电流开始放电的电压)，将其称作第4电压。
充放电控制部48从表47读出与由充电状态检测部44检测到的充电率对应的第1电压至第4电压，使用所读出的第1电压至第4电压，根据由直流电压检测部45检测到的电压对转换器42的电流进行控制，由此进行相对于蓄电元件43的充放电。
当实施该控制动作时，也可以通过开始放电的电压33或者放电时放电电流为最大的电压34中的任意一方、与开始充电的电压31或者充电时充电电流为最大的电压32中的任意一方的组合实现。
具体而言，如图3所示，在充电率为0-25％的范围内各电压31～34不变化而恒定地推移。
在25-35％的范围设定作为第2充电率的范围的第1放电特性61。在该第1放电特性61中包含伴随着充电率(SOC)的降低(从35％到25％)而开始放电的电压33、以最大电流开始放电的电压34降低的放电特性(示出下降趋势的特性)。
在35-40％的划分范围设定作为第6充电率的范围的第2充放电特性72。在该第2充放电特性72中，在第1充电特性51与第1放电特性61之间，包含伴随着SOC的增加而开始放电的电压33、以最大电流开始放电的电压34增加的放电特性(示出上升趋势的特性)、以及在与前述的设定放电的范围相同的SOC的划分范围内伴随着SOC的增加而开始充电的电压31、以最大电流开始充电的电压32增加的充电特性(增加特性)。
该第2充放电特性72是在从整流器15向蓄电元件43充电、馈电线2a的电压降低时，用于抑制馈电线2a的电压的充放电特性。假设在作为放电对象的负载变多的情况下，蓄电池的SOC降低。此时，将充电开始电压设定为比整流器15的输送电压低的电压，从整流器15充电，SOC的降低得以抑制。
另外，放电开始电压也因SOC的降低而降低，由此向难以放电的电压推移，成为当馈电线2a的电压下降大时放电的电压。借助该效果也能够抑制SOC降低。
另外，通过设定该第2充放电特性72，能够当馈电线2a的电压高时从整流器15充电，当馈电线2a的电压低时放电，整体上能够抑制馈电线2a的电压降低。
如果改善馈电线2a的电压的降低，则也能够抑制流过馈电线2a的电流，也能够抑制因电流流过馈电线2a、架空导线、轨道2b(回线)而产生的电阻损失(馈电损失)。
该第2充放电特性72亦是从整流器15向蓄电元件43输入能量，并且，当馈电线2a的电压下降时放电的动作，定性而言，会产生蓄电元件43的充放电损失，效率差。
但是，也能够应用于作为对蓄电元件43的功能要求而想要抑制馈电线2a的电压降低的情况、能够实现与蓄电元件43的损失相比馈电损失更大的馈电损失的降低的情况等。
在40-50％的划分范围设定作为第5充电率的范围的第1充放电特性71。在该第1充放电特性71中，在第1充电特性51与第1放电特性61之间，包含示出伴随着充电率的增加而开始放电的电压33上升的特性、以最大电流开始放电的电压34上升的特性中的一方或者双方的上升趋势的特性。
另外，该第1充放电特性71与这些上升趋势的电压33、34对应地在相同划分范围内具有不论SOC的变化如何开始充电的电压31、以最大充电电流开始充电的电压32都为恒定的特性(电压31与电压32平行地推移的特性)。
例如此时的充电开始电压31是整流器15的无负载输送电压。通过设定该第1充放电特性71，以与整流器15的无负载输送电压相同电平的电压进行充电，能够对来自更远方的电车的再生电力进行充电，能够提高再生失效的抑制效果。
另外，即便充电电能增加，利用设定于该第1充放电特性71的伴随着SOC的增加而开始放电的电压33、以最大电流开始放电的电压34升高的放电特性，也能够升高放电电能而使SOC稳定化。
即便利用此时所设定的范围的特性无法完全抑制SOC上升，利用前述的第2充电特性52或第2放电特性62也能够进一步抑制SOC的上升。
在该第1充放电特性71的划分范围内开始放电的电压33最大能够设定至与整流器15的无负载输送电压相同程度的电压。另外，SOC低时的最小放电开始电压按照设定该装置的目的来设定。
例如，如果是必须辅助整流器15输出的电流超出1p.u.以上的区域的对蓄电元件43的功能要求，则将1p.u.时的电压、即当为DC1500V馈电系统时将1500V设定为最小设定值。在不特别地要求辅助的情况下，也可以将该最小值设定为列车的行驶下限电压，例如如果是DC1500V系的列车则将该最小值设定为与850V～900V相同电平或者其以下。
在50-60％的划分范围设定作为第4充电率的范围的第2充电特性52。在该第2充电特性52中，在第1充电特性51与第1放电特性61之间，包含伴随着SOC的增加而开始充电的电压31、以最大电流开始充电的电压32增加的充电特性(示出上升趋势的特性)。
通过设定该第2充电特性52，能够对应与馈电电路2连接的变电设备5侧的整流器15的无负载输送电压的变动。
例如，如果整流器15的无负载输送电压增加，则馈电电路2的电压上升，蓄电元件43变得容易充电，SOC增加。此处，如果不论SOC如何都维持恒定的充电开始电压，则通过第1充电特性51、第2放电特性62都进行充放电动作，引起因SOC的增加而导致的开始充电的电压31的上升，或者进行使从整流器15充电的电流立即放电的动作，作为蓄电装置4而进行无用的充放电动作。
结果，相对于电车1引起再生缩减控制，或者因蓄电元件43的充放电损失的产生而导致电池温度上升，变电设备5的整流器15的输入电能增加。
但是，通过设定第2充电特性52，开始充电的电压31与SOC的上升相应地上升，因此能够抑制从整流器15的充电。由此，能够抑制产生前述那样的蓄电元件43的充放电损失、抑制引起再生缩减控制。
作为具体的设定值，当举出DC1500V的馈电系统作为一例时，是根据SOC的增加而开始充电的电压31增加至1590V～1620V或者1650V左右的特性。
1590V相当于整流器15的无负载输送电压，1620V～1650V是因朝整流器15输入的交流电源系统11的电压变动而产生的无负载输送电压变动的最大值。
即，是假定交流电源系统11的电压变动，使充电开始电压变化与连接于馈电电路2的整流器15的无负载输送电压变动的最大值相同电平程度或者较之以上的特性。
在60-65％的划分范围设定作为第3充电率的范围的第2放电特性62。该第2放电特性62在夹在第1放电特性61与第1充电特性51之间的范围(SOC的范围)内示出伴随着SOC的增加而开始放电的电压33以及以最大电流开始放电的电压34增加的放电特性(示出上升趋势的特性)。
即，该第2放电特性62在第1放电特性61与第1充电特性51之间，示出电压33的上升趋势，同时示出电压34上升直至达到放电电流为最大的电压(达到图3的最大放电电流的电压VHa)的趋势。此外，该第2放电特性62中的电压33、34的上升趋势也可以是任意一方的电压。
通过设置该第2放电特性62，伴随着充电率的增加而开始放电的电压33增加从而变得容易放电，能够抑制SOC的上升。
如果相对于SOC按照相反的顺序设定第1充电特性51与第2放电特性62，则伴随着SOC上升而充电开始电压先上升，结果，引起列车的再生缩减控制，因此，从节能效果、再生失效抑制的效果的观点出发是不适当的。
因此，需要在比第1充电特性51低的充电率的范围(SOC的范围)内设定第2放电特性62。
作为具体的设定值，如果是DC1500V的馈电系统，则开始放电的电压33的最大值为与无负载输送电压相同程度、例如为1590V的程度。实际上也可以假定直流电压检测部45的误差，设定较之低的值。
在65-70％的划分范围设定作为第7充电率的范围的第3充放电特性73。该第3充放电特性73在前述的第2放电特性62与第1充电特性51之间，示出不论SOC的变化如何开始放电的电压33、以最大电流开始放电的电压34、开始充电的电压31、以最大电流开始充电的电压32都保持恒定的充放电特性(充电侧的电压31与电压32、放电侧的电压33与电压34平行地推移的特性)。换言之，具有电压31以及/或者电压32、电压33以及/或者电压34成为恒定的电压的特性。
例如在通过第2放电特性62无法完全抑制SOC的上升的情况下，通过维持不是立即通过第1充电特性51开始充电，而是按照以最大电流开始放电的电压34进行放电，此时以可设定的尽量低的充电开始电压31进行充电的特性，能够不进入第1充电特性51的划分范围(SOC的范围)而使蓄电元件43动作。通过设定该第3充放电特性73，能够期待抑制开始充电的电压31的上升、并抑制再生失效。
在70-75％的划分范围设定作为第1充电率的范围的第1充电特性51。在该第1充电特性51中包含伴随着SOC的增加而开始充电的电压31以及以最大电流开始充电的电压32增加的特性(示出上升趋势的特性)。
75-100％的划分范围是各电压31～34为不变化的恒定电压(平行的特性)的范围。
如以上那样，在表47中，按照SOC从低到高的顺序，以成为第1放电特性61、第2充放电特性72、第1充放电特性71、第2充电特性52、第2放电特性62、第3充放电特性73、第1充电特性51的配置关系的方式设定充电特性的范围、放电特性的范围以及充放电特性的范围。
此时，无需设定上述范围中的全部范围，也可以除了第1放电特性61、第1充电特性51之外，从上述各特性的范围中使用至少一个以上的范围设定充放电的范围。
通过如此设定相对于SOC的范围的配置关系，能够实现馈电线2a的电压降低时的馈电线电压补偿，尽量低的充电开始电压的设定所带来的再生失效的抑制、伴随着整流器15的无负载输送电压变动的充电开始电压的修正、对过大的再生电力进行充电时产生的充电率上升的抑制等。
并且，停止从接近蓄电装置4的馈电设备、例如变电设备5供电(变电站的脱落等)，即便电压变动大，通过本实施方式的充放电控制在低SOC范围内进行充放电，由此也能够在架线电压补偿的充放电特性中使特性连续地变化。
另外，即便电车1的运行时刻表混乱而存在负载密度的变化，同样地从闲散状态到高负载状态连续地配置(设定)与馈电电路2的负载特性相应的充放电特性的范围，因此也能够有效地进行蓄电元件43的充放电。
在以上的实施方式中，将SOC作为充电率进行了说明，但在蓄电元件43例如为电容器的情况下，能够用该电容器的端子电压代替SOC，另外，在蓄电元件43例如为飞轮的情况下，能够用作为能量蓄积要素的其旋转体的转速代替SOC。
另外，在上述实施方式中，对于DC1500V的直流馈电系统具体地说明了设定值等，但也可以按照相同的想法应用于例如DC750V、DC600V等的直流馈电系统。
此外，上述充电率的划分范围作为一例示出了充电率的划分方法，但充电率的划分方法并不限定于该例子。
也就是说，在表47中例如存储针对根据交流电源系统11的电压变动而改变的蓄电元件43的充电率[％]的每个划分范围具有互不相同的特性的充电范围、放电范围以及充放电范围。
充放电控制部48为，当检测充电率时，参照表47决定(选定)与蓄电元件43的充电率的划分范围(动作范围)相应的、充电范围、放电范围以及充放电范围。充放电控制部48在由充放电控制部48决定(选定)的充电范围、放电范围以及充放电范围内控制充放电的电流来执行蓄电元件43的充电或者放电。
充放电控制部48为，当由充放电控制部48指示与蓄电元件43的充电状态相应的充放电的量域的电压时，将所指示的电压设定于图2所示的充放电的控制图表上的各控制点21～24，以与馈电线2a的电压(直流电压)的值相应的充电电流或者放电电流执行蓄电元件43的充电或者放电。
具体而言，在馈电线2a的电压(直流电压)的值为开始放电的控制点23的电压以下的情况下，以与该控制点23对应的电流值执行蓄电元件43的放电。
另外，充放电控制部48在馈电线2a的电压(直流电压)的值为开始充电的控制点21的电压以上的情况下，以与该控制点21对应的电流值使电流流过蓄电元件43来执行蓄电元件43的充电。
并且，充放电控制部48在检测到的馈电线2a的电压(直流电压)的值超过控制点23且不足控制点21的情况下停止充放电。另外，充放电控制部48在馈电线2a的电压的值超过放电的控制点23且不足充电的控制点21持续预定时间的情况下停止充放电。
也就是说，图2中的馈电线2a的电压的电压范围S表示不对蓄电元件43进行充放电的电压范围(停止转换器42而进行栅极屏蔽的电压范围)。
此外，也可以不仅检测馈电电路2的电压，而且检测流过馈电电路2的电流的值或者电力的值，在该电流值或者电力值超过放电的控制点23且不足充电的控制点21的情况下停止充放电。
而且，除此之外，充放电控制部48也可以决定为在流过馈电电路2的电流的值或者电力的值超过与该电流的值或者该电力的值对应的放电阈值且小于充电阈值持续预定时间的情况下停止充放电。
充放电控制部48基于由充放电状态检测部44检测到的蓄电元件43的充电率并参照表47选定(决定)相符的充电范围、放电范围以及充放电范围。
也就是说，充放电控制部48基于检测到的蓄电元件43的充电率选定预先存储(设定)于表47的充放电范围，并通知给(指示)充放电控制部48。由此，充放电控制部48将所选定的充放电范围的各电压设定于图2所示的各控制点21～24，根据检测到的馈电线2a的电压调整流过馈电电路2的电流，也就是说，进行转换器42对蓄电元件43的充电或者放电。
这样，根据该实施方式的电车供电系统10，预先在表47中，按照SOC从低到高的顺序，以成为第1放电特性61、第2充放电特性72、第1充放电特性71、第2充电特性52、第2放电特性62、第3充放电特性73、第1充电特性51的配置关系的方式设定充电范围、放电范围以及充放电范围，检测蓄电元件43的充电率，从表47中选定与该充电率相应的范围，将该范围的各电压设定于图2所示的控制图表20(充放电控制信息)，按照控制图表20并根据馈电线2a的电压通过转换器42在电线2a的电压与蓄电元件43之间进行充放电，由此能够获得以下这样的效果。
1)不流过用于将SOC保持为恒定的调整充放电电流从而抑制不需要的充放电，由此能够抑制无用的充放电循环，并且能够降低充放电损失。
2)能够追随变电设备5、电车1的负载条件的变化，即便在进行整流器15的停止、整流器15的运转台数的变更、变压器的抽头变更等的情况下，也能够不变更整定值而进行稳定动作。
3)能够从整流器15的无负载输送电压附近吸收再生电力并进行充电动作，因此，能够对来自远方在线的电车1的再生电力进行充电。
4)始终监视转换器42的动作，当成为过载时进行缩减充放电电力的控制，因此，能够抑制因过载而引起的蓄电装置4的停止，能够以高的运转率进行运转。
即，蓄电元件43的蓄电容量中的实际使用带域中进行细微的充放电的控制，由此能够减少蓄电元件43的充放电损失、充分抑制再生失效、进行与伴随着电车1的运行的馈电电路2的负载分布的变化、变电设备5的运用状态(变电站的整流器的运转状况)相应的充放电。
结果，能够提供如下的蓄电装置4：能够改善蓄电元件43的充放电效率，最大程度地抑制车辆1的再生失效，并也对应于从馈电用的变电设备的供电停止、馈电电路2上的列车负载分布的变化，将蓄电元件43的充电状态收敛在预定的充电状态的范围内。
对本发明的几个实施方式进行了说明，该实施方式作为例子而示出，并不意味着对发明的范围进行限定。该新的实施方式能够以其他的各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于权利要求书所记载的发明和与其等同的范围中。
另外，可以通过安装到计算机的硬盘装置等的存储器的程序实现上述实施方式所示的蓄电装置4内的至少一个构成要素，另外，也可以通过将上述程序预先存储到计算机可读的电子介质(electronic media)、通过使计算机从电子介质读取程序来使计算机实现本发明的功能。作为电子介质例如包含CD-ROM等记录介质、闪存存储器、可移动介质(Removable media)等。并且，也可以通过将构成要素分散存储到经由网络而连接的不同的计算机上、在使各构成要素发挥功能的计算机之间进行通信来实现。
标号说明：
1：电车；2：馈电电路；2a：馈电线；2b：轨道；4：蓄电装置；5：变电设备；10：电车供电系统；11：交流电源系统；12：交流断路器；13：变压器；14：交流断路器；15：整流器；16：直流断路器；41：直流断路器；42：转换器；42：变换部；43：蓄电元件；44：充电状态检测部；44：充放电状态检测部；45：直流电压检测部；47：表；48：充放电控制部。
Claims (6)
1.一种蓄电装置，具备：
蓄电元件，能够蓄电并且充放电；
转换器，在直流电源系统与所述蓄电元件之间对电压进行转换；
电压检测部，通过所述转换器检测所述直流电源系统的电压；
充电率检测部，检测所述蓄电元件的充电率；
存储部，存储有表，该表在将表示所述蓄电元件能蓄电的充电量的范围的充电率划分成几个的充电率的划分范围内，定义开始充电的第1电压、以最大电流开始充电的第2电压中的任意一个以上所表示的充电特性和开始放电的第3电压、以最大电流开始放电的第4电压中的任意一个以上所表示的放电特性；以及
电流控制部，从所述表中选定与由所述充电率检测部检测到的所述蓄电元件的充电率相应的特性，将所选定的特性的各电压设定于用于向所述蓄电元件充放电的充放电控制特性的控制点，按照所述充放电控制特性并根据由所述电压检测部检测到的所述直流电源系统的电压通过所述转换器在所述直流电源系统与所述蓄电元件之间进行充放电，
在所述存储部中，针对充电率的每个范围定义使所述第1电压至第4电压这四个电压可变的控制特性，
所述控制特性包含：
第1充电特性，包含随着所述充电率的上升而所述第1电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第2电压上升的特性中的一方或者双方的特性；
第1放电特性，包含随着所述充电率的降低而所述第3电压下降的特性、随着所述充电率的降低而所述第4电压下降的特性中的一方或者双方的特性；
第2放电特性，设置在所述第1充电特性与所述第1放电特性之间，包含随着所述充电率的上升而所述第3电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第4电压上升直至达到最大放电开始电压的特性中的一方或者双方的特性；以及
第3充放电特性，设置在所述第2放电特性与所述第1充电特性之间，不论所述充电率如何，所述第1电压以及所述第2电压中的一方或者双方的电压、和所述第3电压以及所述第4电压中的一方或者双方的电压都为恒定。
2.如权利要求1所述的蓄电装置，其中，
所述控制特性包含第2充电特性，该第2充电特性设置在所述第2放电特性与所述第1放电特性之间，包含随着所述充电率的上升而所述第1电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第2电压上升的特性中的一方或者双方的特性。
3.如权利要求1所述的蓄电装置，其中，
所述控制特性包含第1充放电特性，该第1充放电特性设置在所述第2放电特性与所述第1放电特性之间，具有包含随着所述充电率的上升而所述第3电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第4电压上升的特性中的一方或者双方的特性的放电特性以及在设定该放电特性的充电率的划分范围内，不论所述充电率如何，所述第1电压以及所述第2电压中的一方或者双方的电压都为恒定的电压的充电特性。
4.如权利要求1所述的蓄电装置，其中，
所述控制特性包含第2充放电特性，该第2充放电特性设置在所述第2放电特性与所述第1放电特性之间，具有包含随着所述充电率的上升而所述第3电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第4电压上升的特性中的一方或者双方的特性的放电特性以及包含在设定该放电特性的充电率的划分范围内，随着所述充电率的上升而所述第1电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第2电压上升的特性中的一方或者双方的特性的充电特性。
5.如权利要求1所述的蓄电装置，其中，
所述控制特性在所述第2放电特性与所述第1放电特性之间具有：
第2充电特性，包含随着所述充电率的上升而所述第1电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第2电压上升的特性中的一方或者双方的特性；
第1充放电特性，具有包含随着所述充电率的上升而所述第3电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第4电压上升的特性中的一方或者双方的特性的放电特性以及在设定该放电特性的充电率的划分范围内，不论所述充电率如何，所述第1电压以及所述第2电压中的一方或者双方的电压都为恒定的电压的充电特性；以及
第2充放电特性，具有包含随着所述充电率的上升而所述第3电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第4电压上升的特性中的一方或者双方的特性的放电特性以及包含在设定该放电特性的充电率的划分范围内，随着所述充电率的上升而所述第1电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第2电压上升的特性中的一方或者双方的特性的充电特性，
从所述充电率低的一侧向高的一侧按照所述第2充放电特性、所述第1充放电特性、所述第2充电特性的顺序配置。
6.如权利要求1所述的蓄电装置，其中，
所述控制特性在所述第2放电特性与所述第1放电特性之间包含第2充电特性、第1充放电特性以及第2充放电特性中的一个以上的特性，
该第2充电特性包含随着所述充电率的上升而所述第1电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第2电压上升的特性中的一方或者双方的特性，
该第1充放电特性具有包含随着所述充电率的上升而所述第3电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第4电压上升的特性中的一方或者双方的特性的放电特性以及在设定该放电特性的充电率的划分范围内，不论所述充电率如何，所述第1电压以及所述第2电压中的一方或者双方的电压都为恒定的电压的充电特性，
该第2充放电特性具有包含随着所述充电率的上升而所述第3电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第4电压上升的特性中的一方或者双方的特性的放电特性以及包含在设定该放电特性的充电率的划分范围内，随着所述充电率的上升而所述第1电压上升的特性、随着所述充电率的上升而所述第2电压上升的特性中的一方或者双方的特性的充电特性。
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