以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
(第1の実施の形態)図1は本発明の第1の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図1において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット若しくは一次電池、二次電池、電気二重層キャパシタのうちの少なくとも1つ、4はエネルギーステーション、5は交換用の燃料ユニット若しくは一次電池、二次電池、電気二重層キャパシタのうちの少なくとも1つを示している。以下、燃料ユニット若しくは一次電池、二次電池、電気二重層キャパシタのうちの少なくとも1つは燃料ユニット3とし、交換用の燃料ユニット若しくは一次電池、二次電池、電気二重層キャパシタのうちの少なくとも1つは交換用の燃料ユニット5と略して説明する。
燃料ユニット3は鉄道車両1から着脱可能な構成とし、エネルギーステーション4にて交換用の燃料ユニット5と交換する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の燃料ユニット3のエネルギー量を予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第2の実施の形態)図2は本発明の第2の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図2において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、5は交換用の燃料ユニット、6はエネルギーステーション4の次のエネルギーステーションを示している。尚、図1と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4では次のエネルギーステーション6までに鉄道車両1が必要とするエネルギー量を計算し、このエネルギー量を満たすように燃料ユニット3を交換用の燃料ユニット5と交換する。
同様に次のエネルギーステーション6でも、また次のエネルギーステーションまで鉄道車両1が走行可能なエネルギー量を計算し、燃料ユニット3を交換用の燃料ユニット5と交換する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の燃料ユニット3のエネルギー量は、予め次のエネルギーステーションまで必要なエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行できるようになる。
(第3の実施の形態)図3は本発明の第3の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図3において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、5は交換用の燃料ユニット、7は上り勾配を示している。尚、図1、図2と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は上り勾配7の手前にあり、上り勾配7での鉄道車両のエルギー消費を考慮して、燃料ユニット3をエネルギー量を増やすようにエネルギーステーション4にて交換用の燃料ユニット5と交換する
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の燃料ユニット3のエネルギー量は、上り勾配7でのエネルギー消費を考慮し、予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第4の実施の形態)図4は本発明の第4の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図4において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、5は交換用の燃料ユニット、8は下り勾配を示している。尚、図1〜図3と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は下り勾配8の手前にあり、下り勾配8での鉄道車両のエネルギー回生を考慮して、燃料ユニット3をエネルギー量を減らすようにエネルギーステーション4にて交換用の燃料ユニット5と交換する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の燃料ユニット3のエネルギー量は、下り勾配8でのエネルギー回生を考慮し、予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第5の実施の形態)図5は本発明の第5の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図5において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、5は交換用の燃料ユニット、9は車庫を示している。尚、図1〜図4と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は車庫9内にあり、燃料ユニット3を出庫前にエネルギー量を増やすようにエネルギーステーション4にて交換用の燃料ユニット5と交換する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の燃料ユニット3のエネルギー量は、鉄道車両1の出庫時に車庫で予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第6の実施の形態)図6は本発明の第6の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図6において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、5は交換用の燃料ユニット、10は駅を示している。尚、図1〜図5と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は駅10内にあり、燃料ユニット3を駅10でエネルギー量を増やすようにエネルギーステーション4にて交換用の燃料ユニット5と交換する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の燃料ユニット3のエネルギー量は、駅で停止している間に予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第7の実施の形態)図7は本発明の第7の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図7において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池若しくは電気二重層キャパシタ、フライホイールのうちの少なくとも1つ、12はエネルギー調整装置を示している。尚、図1〜図6と同様の箇所には同様の符号を付している。また、以下二次電池若しくは電気二重層キャパシタ、フライホイールのうちの少なくとも1つは、二次電池11と略して説明する。
二次電池11は、エネルギー調整装置12を介してエネルギーを充電若しくは放電してエネルギーの調整を行う。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量を予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第8の実施の形態)図8は本発明の第8の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図8において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池若しくは電気二重層キャパシタ、フライホイールのうちの少なくとも1つを示している。尚、図1〜図7と同様の箇所には同様の符号を付している。また、以下調整用の二次電池若しくは電気二重層キャパシタ、フライホイールのうちの少なくとも1つは、二次電池13と略して説明する。
エネルギーステーション4は、エネルギー調整装置12と併設して調整用の二次電池13を備えており、二次電池11は、エネルギー調整装置12を介して調整用の二次電池13からエネルギーを充電若しくは放電する。
エネルギー調整装置12と併設した調整用の二次電池13はエネルギーを一時的に貯めおくエネルギーバッファとして利用でき、エネルギーステーションが単独で存在しても、鉄道車両に必要なエネルギーを調整することが可能である。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量を予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線2の敷設されていない線路を走行することが可能となる。
(第9の実施の形態)本発明の第9の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図8と同様の構成である。本実施の形態では、エネルギーステーション4の交換用の二次電池13は、鉄道車両1の二次電池11と同様のエネルギー蓄積手段をとっている。エネルギー調整装置12を介して二次電池11は、調整用の二次電池13とエネルギーの調整を行う。
本実施の形態によれば、エネルギーの送り側11と受け側13のエネルギー蓄積手段が同一であるため、それぞれのエネルギー蓄積手段11、13が持つ充放電速度やエネルギー量の特徴を生かした機器設計が可能となる。
(第10の実施の形態)図9は本発明の第10の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図9において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、14は商用電源、15は交流−直流変換器を示している。尚、図1〜図8と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギー調整装置12は交流−直流変換器15により商用電源14と接続されている。二次電池11は、エネルギー調整装置12を介して商用電源14からエネルギーを充電若しくは放電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量を予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第11の実施の形態)図10は本発明の第11の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図10において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池、14は商用電源、15は交流−直流変換器を示している。尚、図1〜図9と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギー調整装置12は交流−直流変換器15により商用電源14と接続すると共に調整用の二次電池13と接続されている。
本実施の形態によれば、エネルギーステーション4の二次電池13をエネルギーバッファとして利用すれば、交流−直流変換器15の変換器容量を低減することが可能である。
また、鉄道車両の二次電池11が放電するエネルギーは、エネルギーステーション4の二次電池13で吸収し、商用電源14からは受電のみを行うものとすると、交流−直流変換器15は整流器で構成することができ、装置のコストを低減することが可能となる。
(第12の実施の形態)図11は本発明の第12の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図11において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、6は次のエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示している。尚、図1〜図10と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4では次のエネルギーステーション6までに鉄道車両が必要とするエネルギー量を計算し、このエネルギー量を満たすように二次電池11は、エネルギーステーション4にてエネルギー調整装置12を介して必要なエネルギーを充電若しくは放電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の一次電池11のエネルギー量は、予め次のエネルギーステーション6までに必要なエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第13の実施の形態)図12は本発明の第13の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図12において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、7は上り勾配、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示している。尚、図1〜図11と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は上り勾配7の手前にあり、上り勾配7での鉄道車両1のエネルギー消費を考慮して、二次電池11は、エネルギー量を増やすようにエネルギーステーション4にてエネルギー調整装置12を介してエネルギーを充電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量は、上り勾配7でのエネルギー消費を考慮し、予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第14の実施の形態)図13は本発明の第14の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図13において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、8は下り勾配、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示している。尚、図1〜図12と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は下り勾配8の手前にあり、下り勾配8での鉄道車両1のエネルギー回生を考慮して、二次電池11は、エネルギー量を減らすようにエネルギーステーション4にてエネルギー調整装置12を介してエネルギーを放電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量は、下り勾配8でのエネルギー回生を考慮し、予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第15の実施の形態)図14は本発明の第15の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図14において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、9は車庫、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池を示している。尚、図1〜図13と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は車庫9にあり、二次電池11は出庫前にエネルギー量を増やすようにエネルギーステーション4にてエネルギー調整装置12を介してエネルギーを充電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量は、鉄道車両1の出庫時に車庫9で予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第16の実施の形態)本発明の第16の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図14と同様の構成である。エネルギーステーション4は車庫9にあり、二次電池11は車庫9に戻ってきた鉄道車両1のエネルギー量を減らすようにエネルギーステーション4にてエネルギー調整装置12を介して調整用の二次電池13にエネルギーを放電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1が車庫に戻った後で鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量を減らすように調整することができ、鉄道車両1は車庫9で安全に停止することが可能となる。
(第17の実施の形態)図15は本発明の第17の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図15において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、9は車庫、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、16は車庫手前のエネルギーステーションを示している。尚、図1〜図14と同様の箇所には同様の符号を付している。
車庫手前のエネルギーステーション16では車庫9のエネルギーステーション4までに鉄道車両1が走行で必要とするエネルギー量を計算し、このエネルギー量を満たすように二次電池11は、車庫手前のエネルギーステーション16にてエネルギー調整装置12を介してエネルギーを充電若しくは放電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1が車庫に到着した際に、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量はほとんど残っていない状態にすることができ、鉄道車両1は車庫9で安全に停止することが可能となる。
(第18の実施の形態)図16は本発明の第18の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図16において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、10は駅、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示している。尚、図1〜図15と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は駅10にあり、二次電池11は駅10でエネルギー量を増やすようにエネルギーステーション4にてエネルギー調整装置12を介してエネルギーを充電若しくは放電する。駅10ではエネルギーステーション4の点検や部品交換が比較的容易にできるため、効率よく機器のメンテナンスを行うことができる。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量は、駅10で予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第19の実施の形態)図17は本発明の第19の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図17において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、10は駅、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、17は鉄道車両の加速区間における給電手段、18は鉄道車両の受電手段を示している。尚、図1〜図16と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は鉄道車両1が加速する手前もしくは途中の区間にあり、鉄道車両1の二次電池11はエネルギー量を増やすようにエネルギー調整装置12→給電手段17→受電手段18を介してエネルギーを充電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量は、加速時に消費するエネルギー量を考慮し、予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第20の実施の形態)図18は本発明の第20の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図18において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、10は駅、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池、18は鉄道車両の受電手段、19は鉄道車両の減速区間における給電手段を示している。尚、図1〜図17と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は鉄道車両1が減速する手前もしくは途中の区間にあり、二次電池11はエネルギー量を減らすように受電手段18→給電手段19→エネルギー調整装置12を介して調整用の二次電池13にエネルギーを放電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量は、減速時に回生するエネルギー量を考慮し、予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第21の実施の形態)図19は本発明の第21の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図19において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、10は駅、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池、17は鉄道車両の加速区間における給電手段、18は鉄道車両の受電手段、19は鉄道車両の減速区間における給電手段を示している。尚、図1〜図18と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は鉄道車両1が減速する手前もしくは途中の区間から加速する手前もしくは途中の区間にあり、二次電池11はエネルギーステーション4にてエネルギー調整装置12と給電手段17又は給電手段19を介して受電手段18からエネルギーを調整用の二次電池13に放電もしくは充電する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の二次電池11のエネルギー量は、走行で消費するエネルギーを補足する少ないエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。また、減速区間と加速区間は、複線区間における上り線区と下り線区であってもよい。
(第22の実施の形態)図20は本発明の第22の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図20において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池、14は商用電源、15は交流−直流変換器を示している。尚、図1〜図19と同様の箇所には同様の符号を付している。
鉄道車両1の燃料ユニット3はエネルギーの放電に余裕がある場合には、エネルギーを出力することができる。エネルギーステーション4では鉄道車両1が放電した電力をエネルギー調整装置12で集電して、鉄道車両1を発電機として活用する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1を発電機として利用することができ、電力を有効に利用することが可能となる。
(第23の実施の形態)図21は本発明の第23の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図21において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池、14は商用電源、20はエネルギーステーションの付属設備を示している。尚、図1〜図20と同様の箇所には同様の符号を付している。
鉄道車両1の燃料ユニット3は商用電源14と独立して発電するため、商用電源14が停電した場合は非常用発電機として利用することができる。また鉄道車両1がエネルギーステーション4に留まる事で付属設備20にて多大な電力消費が発生した場合でも、燃料ユニット3はエネルギーステーション4の補助電源として活用することができる。
本実施の形態によれば、エネルギーステーション4で生じた電力不足を鉄道車両1を非常用発電機とすることで解消することが可能となる。
(第24の実施の形態)図22は本発明の第24の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図22において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池、20はエネルギーステーションの付属設備を示している。尚、図1〜図21と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4の付属設備20が照明や空調といった補機を備えている場合、鉄道車両1の燃料ユニット3がエネルギーステーション4と接続されているならば、鉄道車両1の燃料ユニット3をエネルギーステーション4の補機電源として利用することができる。
本実施の形態によれば、鉄道車両1をエネルギーステーション4の電源として利用し、鉄道車両1の電力を有効に利用することが可能となる。
(第25の実施の形態)図23は本発明の第25の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図23において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池、14は商用電源、15は交流−直流変換器を示している。尚、図1〜図22と同様の箇所には同様の符号を付している。
鉄道車両1の二次電池11はエネルギーの充電に余裕がある場合には、外部からエネルギーを充電することができる。エネルギーステーション4では鉄道車両1に電力を給電して、鉄道車両1を充電器として活用する。
本実施の形態によれば、夜間の安い電力を蓄えるなどして、鉄道車両1の二次電池11の空き電力を有効に利用することが可能となる。
(第26の実施の形態)図24は本発明の第26の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図24において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、13は調整用の二次電池、14は商用電源、20はエネルギーステーションの付属設備、21は発電機を示している。尚、図1〜図23と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4が発電機21を備えている場合、発電機21が発電した余剰電力を鉄道車両1の二次電池11で吸収することができる。
本実施の形態によれば、エネルギーステーション4の余剰電力を鉄道車両1の二次電池11で吸収し、電気を有効に利用することが可能となる。
(第27の実施の形態)本発明の第27の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図24と同様の構成である。
鉄道車両1の照明や空調といった補機に必要な電力は、鉄道車両1の二次電池11の電力は使用しないで、エネルギーステーション4から電力を入力して鉄道車両1の補機電源として使用する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1の二次電池11の電力を消費することなく、エネルギーステーションからの受電電力で鉄道車両の補機を動かすことが可能となる。
(第28の実施の形態)図25は本発明の第28の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図25において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示している。尚、図1〜図24と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、エネルギーステーション4を予め決められた場所に設置しており、エネルギーステーション4の場所が決められていることで、エネルギーステーション間を鉄道車両1が走行するのに必要なエネルギー量が計算でき、鉄道車両1の発電機の燃料又はエネルギー蓄積手段のエネルギー量を最適な状態に調整することができる。
本実施の形態によれば、鉄道車両1内部の燃料ユニット3又は二次電池11のエネルギー量を予め走行に適したエネルギー量に調整することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第29の実施の形態)図26は本発明の第29の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図26において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、10は駅、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、14は商用電源、15は交流−直流変換器を示している。尚、図1〜図25と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、エネルギーステーション4を駅10に設置している。エネルギーステーション4を駅10に設置することで、エネルギーステーションは商用電源14と接続しやすくなる。また修理に必要な部品をそろえ易く、駅員が常駐していることから、メンテナンス性が向上する。
(第30の実施の形態)図27は本発明の第30の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図27において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、9は車庫、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示している。尚、図1〜図26と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、エネルギーステーション4を車庫9に設置している。エネルギーステーション4を車庫9に設置することで、エネルギーステーション4の場所と電源の確保が容易になる。また、車両整備に十分な道具があるため、エネルギーステーション4の整備を行う上でも都合がよい。
(第31の実施の形態)図28は本発明の第31の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図28において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、32は変電所を示している。尚、図1〜図27と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、エネルギーステーション4を変電所32に設置している。エネルギーステーション4を変電所32に設置することで、エネルギーステーション4の場所と電源の確保が容易になる。また変電設備とエネルギーステーション4との協調制御が可能となり、変電設備のピーク電力カットにもエネルギー蓄積手段を利用することが可能となる。
(第32の実施の形態)図29は本発明の第32の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図29において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、28はトンネルを示している。尚、図1〜図28と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、エネルギーステーション4をトンネル28に設置している。トンネル28内は線路2が上りもしくは下りの勾配を持っていることが多く、エネルギーステーション4をトンネル28に設置することで、鉄道車両1の位置エネルギーの変化に合わせてエネルギー蓄積手段のエネルギー量を調整することができる。またトンネル28は鉄道車両1の上方もしくは側面を壁で囲まれているので、架線等の給電手段が設置しやすいというメリットがある。
(第33の実施の形態)図30は本発明の第33の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図30において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、6、6′、6″は次のエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示しており、a、b、cはエネルギーステーション間を示している。尚、図1〜図29と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、エネルギーステーション4、6、6′、6″を等間隔に設置している。つまりa=b=cである。エネルギーステーション4、6、6′、6″を等間隔に設置することで、平地の線路2ではエネルギーステーション間a、b、cで鉄道車両1のエネルギー消費をほぼ一定とすることができ、鉄道車両1に余計な燃料又はエネルギー蓄積手段を用意することなく、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第34の実施の形態)本発明の第34の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図30と同様の構成である。図30において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、6、6′、6″は次のエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示しており、a、b、cはエネルギーステーション間を示している。尚、図1〜図29と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、次のエネルギーステーション6、6′、6″まで鉄道車両が走行したときのエネルギー消費量を演算し、そのエネルギー消費量に基づいてエネルギーステーション間a、b、cの距離を決定し設置している。鉄道車両1で消費するエネルギー量が大きい場所では、エネルギーステーション4、6、6′、6″は密に設置し、逆に鉄道車両1のエネルギー消費が小さい場所ではエネルギーステーション4、6、6′、6″は疎に設置する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1のエネルギー消費に合わせてエネルギーステーション4、6、6′、6″を最適配置することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第35の実施の形態)本発明の第35の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図30と同様の構成である。図30において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、6、6′、6″は次のエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示しており、a、b、cはエネルギーステーション間を示している。尚、図1〜図29と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、エネルギーステーション4、6、6′、6″を線路2の勾配条件に基づいて設置している。例えばエネルギーステーション間aが上り勾配の場合、鉄道車両1で消費するエネルギー量が大きいためにエネルギーステーション4、6は密に設置し、エネルギーステーション間b、cが下り勾配の場合、鉄道車両1のエネルギー消費が小さいためにエネルギーステーション6、6″は疎に設置する。また下り勾配で電車の発電電力が大きいときは、エネルギーを吸収するエネルギーステーション6′を配置する。
本実施の形態によれば、勾配条件を基に鉄道車両1のエネルギー消費に合わせてエネルギーステーション4、6、6′、6″を最適配置することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第36の実施の形態)本発明の第36の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図30と同様の構成である。図30において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、6、6′、6″は次のエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示しており、a、b、cはエネルギーステーション間を示している。尚、図1〜図29と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、鉄道車両1の運行条件に合わせてエネルギーステーション4、6、6′、6″を設置している。例えばエネルギーステーション間aでは、鉄道車両1は高速運転の区間や、列車本数が密になる区間、また乗車人員が多い区間である場合、エネルギー量の消費が大きいためエネルギーステーション4、6は密に配置する。逆にエネルギーステーション間cで、鉄道車両1はカーブが多く速度の出ない区間や、列車本数が少ない区間、また乗車人員が少ない区間である場合、エネルギー消費が少ないためエネルギーステーション6′、6″は疎に配置する。
本実施の形態によれば、運行条件を基に鉄道車両1のエネルギー消費に合わせてエネルギーステーション4、6、6′、6″を最適配置することができ、鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第37の実施の形態)本発明の第37の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図30と同様の構成である。図30において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、6、6′、6″は次のエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示しており、a、b、cはエネルギーステーション間を示している。尚、図1〜図29と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、鉄道車両の加速区間に合わせてエネルギーステーション4、6、6′、6″を設置している。例えばエネルギーステーション間a、bが加速区間の場合、鉄道車両1の電力消費が大きいため、この加速区間にエネルギーステーション6′を設置し、エネルギーステーション6′から鉄道車両にエネルギーを供給することで、鉄道車両のエネルギー蓄積手段を小型・軽量化することができる。
(第38の実施の形態)本発明の第38の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図30と同様の構成である。図30において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、6、6′、6″は次のエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置を示しており、a、b、cはエネルギーステーション間を示している。尚、図1〜図29と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、鉄道車両1の減速区間に合わせてエネルギーステーション4、6、6′、6″を設置している。例えばエネルギーステーション間a、bが減速区間の場合、鉄道車両1が回生電力を発生するため、この減速区間にエネルギーステーション6′を設置し、鉄道車両の回生エネルギーをエネルギーステーション6′で吸収することで、エネルギーを捨てることなく再利用することが可能である。
(第39の実施の形態)図31は本発明の第39の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図31において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、6、6′、6″は次のエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、33は電力線を示しており、a、b、cはエネルギーステーション間を示している。尚、図1〜図30と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、複数のエネルギーステーション4、6、6′、6″を電力線33で接続し、エネルギーステーション間a、b、cで電力の授受を行う。例えば、エネルギーステーション4は鉄道車両1への電力供給が目的で設置されていたり、またエネルギーステーション6は鉄道車両1の余剰電力吸収が目的で設置されていたりと設置目的が異なる場合、そのエネルギーステーション間aを電力線33で接続することで、エネルギーステーションのエネルギー量を最適な状態に調整することが可能となる。
(第40の実施の形態)図32は本発明の第40の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図32において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、22は架線、23はパンタグラフを示している。尚、図1〜図31と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は架線22を備え、鉄道車両1はパンタグラフ23を備えており、鉄道車両1とエネルギーステーション4は架線22とパンタグラフ23を介して電力の授受を行う。
本実施の形態によれば、現在の多くの鉄道車両1で用いられているパンタグラフ23をエネルギー受電手段として利用でき、特定の電力供給区間だけ架線22を配置するだけで、鉄道車両1は大部分の架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第41の実施の形態)図33は本発明の第41の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図33において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、24はき電レール、25はき電レール用の集電手段を示している。尚、図1〜図32と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4はき電レール24を備えており、鉄道車両1はき電レール集電手段25を備えている。鉄道車両1とエネルギーステーション4は、き電レール24とき電レール用の集電手段25を介して電力の授受を行う。
本実施の形態によれば、地下鉄等の鉄道車両1で用いられているき電レール用集電手段25をエネルギー集電手段として利用でき、特定の電力供給区間だけき電レール24を配置するだけで、鉄道車両1は大部分の架線の敷設されていない線路2を走行することが可能となる。
(第42の実施の形態)図34は本発明の第42の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図34において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、26は非接触給電装置、27は非接触給電装置用の集電手段を示している。尚、図1〜図33と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4は非接触給電装置26を備えており、鉄道車両1は非接触給電装置用の集電手段27を備えている。鉄道車両1とエネルギーステーション4は、非接触給電装置26と非接触給電装置用の集電手段27との間で電力の授受を行う。
本実施の形態によれば、鉄道車両1は非接触でエネルギーを充電若しくは放電することができ、メンテナンスを軽減することが可能となる。
(第43の実施の形態)図35は本発明の第43の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図35において、1は鉄道車両、2は線路、4はエネルギーステーション、11は二次電池、12はエネルギー調整装置、29は給電アダプタ、34は受電アダプタを示している。尚、図1〜図34と同様の箇所には同様の符号を付している。
エネルギーステーション4のエネルギー調整装置12は給電アダプタ29を備え、鉄道車両1は受電アダプタ34を備えて、給電アダプタ29と受電アダプタ34を接続して電力の授受を行う。
本実施の形態によれば、鉄道車両1とエネルギーステーションはアダプタ29、34を介して確実に接続することができ、損失の少ない状態で効率よく電力を受電若しくは放電することが可能となる。
(第44の実施の形態)図36は本発明の第44の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図36において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、30は移動するエネルギーステーションを示している。尚、図1〜図35と同様の箇所には同様の符号を付している。
移動するエネルギーステーション30はエネルギー調整装置12を内部に備えており、鉄道車両1が電力調整を必要とする場所まで移動することができる。
本実施の形態によれば、移動するエネルギーステーション30は鉄道車両1に対して最も適した場所でエネルギー量の調整を図ることが可能となる。
(第45の実施の形態)図37は本発明の第45の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図37において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、23はパンタグラフ、30は移動するエネルギーステーション、31は連結器を示している。尚、図1〜図36と同様の箇所には同様の符号を付している。
鉄道車両1と移動するエネルギーステーション30は連結器31で接続されている。鉄道車両1と移動するエネルギーステーション30が連結することで、鉄道車両1の移動に伴ってエネルギーステーション30も一緒に移動する。
本実施の形態によれば、移動するエネルギーステーション30は鉄道車両1と同期して移動することができ、連結している間はいつでもエネルギー量の調整を図ることが可能となる。
(第46の実施の形態)本発明の第46の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図37と同様の構成である。図37において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、23はパンタグラフ、30は移動するエネルギーステーション、31は連結器を示している。尚、図1〜図36と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、移動するエネルギーステーション30のエネルギー量が少なくなったら、移動するエネルギーステーション30は鉄道車両1から離脱する。エネルギーが無くなり不要となったエネルギーステーション30を鉄道車両1から離脱することで、鉄道車両1の負担を軽減する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1は移動するエネルギーステーション30から走行に必要なエネルギー量を吸収し、エネルギー量が無くなって不要になった移動するエネルギーステーション30を切り離すことにより、効率よく走行することが可能となる。
(第47の実施の形態)本発明の第47の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図37と同様の構成である。図37において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、23はパンタグラフ、30は移動するエネルギーステーション、31は連結器を示している。尚、図1〜図36と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、移動するエネルギーステーション30のエネルギー量が増えすぎたときに、移動するエネルギーステーション30を鉄道車両1から離脱する構成となっている。下り勾配等で移動するエネルギーステーション30のエネルギー量が満タンになると、鉄道車両1と接続していてもそれ以上は鉄道車両1のエネルギーを吸収できなくなる。このとき移動するエネルギーステーション30は鉄道車両1から離脱して、鉄道車両1の負担を軽減する。
本実施の形態によれば、鉄道車両1は回生電力を移動するエネルギーステーション30に出力し、エネルギーが満タンになったときには移動するエネルギーステーション30を切り離し、効率よく走行することが可能となる。
(第48の実施の形態)本発明の第48の実施の形態の発電機の燃料又はエネルギーの補給方法の構成は、図37と同様の構成である。図37において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、23はパンタグラフ、30は移動するエネルギーステーション、31は連結器を示している。尚、図1〜図36と同様の箇所には同様の符号を付している。
本実施の形態では、移動するエネルギーステーション30はエネルギー量が減ると鉄道車両1から離脱し、エネルギー量を補給した後に、再び異なる鉄道車両1と連結してエネルギー供給を行う。
本実施の形態によれば、鉄道車両1はエネルギーがカラになった移動するエネルギーステーション30を切り離し、エネルギーを補給した新しい移動するエネルギーステーション30を接続して運転を継続することができる。よって鉄道車両1は架線の敷設されていない線路2を長距離でも走行することが可能となる。
(第49の実施の形態)図38は本発明の第49の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図38において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、30は移動するエネルギーステーション、31は連結器、35は部分架線を示している。尚、図1〜図37と同様の箇所には同様の符号を付している。
移動するエネルギーステーション30は部分架線35を備え、鉄道車両1のパンタグラフ23と部分架線35の間でエネルギーの授受を行う。
本実施の形態によれば、鉄道車両1のパンタグラフ23を利用してエネルギー調整を行うことが可能となる。
(第50の実施の形態)図39は本発明の第50の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図39において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、25はき電レールから電力を集電する装置、30は移動するエネルギーステーション、31は連結器、36はき電レールから電力を集電する装置に給電するための給電装置を示している。尚、図1〜図38と同様の箇所には同様の符号を付している。
移動するエネルギーステーション30はき電レールから電力を集電する装置25に電力を給電するための給電装置36を備え、鉄道車両1のき電レールから電力を集電する装置25と給電装置33の間でエネルギーの授受を行う。
本実施の形態によれば、鉄道車両1のき電レールから電力を集電する装置25を利用してエネルギー調整を行うことが可能となる。
(第51の実施の形態)図40は本発明の第51の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図40において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、25はき電レールから電力を集電する装置、30は移動するエネルギーステーション、31は連結器、37は鉄道車両の非接触給電装置、38は移動するエネルギーステーションの非接触給電装置を示している。尚、図1〜図39と同様の箇所には同様の符号を付している。
鉄道車両1の非接触給電装置37と移動するエネルギーステーション30の非接触給電装置38の間では、電極が接触することなくエネルギーをやり取りすることができる。
本実施の形態によれば、鉄道車両1と移動するエネルギーステーション30は接近することでエネルギーの授受が可能となり、電極を接触させることなく電力の授受を行うことが可能となる。
(第52の実施の形態)図41は本発明の第52の実施の形態の鉄道エネルギー補給システムを示す説明図である。図41において、1は鉄道車両、2は線路、3は燃料ユニット、4はエネルギーステーション、12はエネルギー調整装置、25はき電レールから電力を集電する装置、30は移動するエネルギーステーション、31は連結器、39は給電アダプタを示している。尚、図1〜図40と同様の箇所には同様の符号を付している。
鉄道車両1と移動するエネルギーステーション30はエネルギーを授受するための給電アダプタ39を備え、連結器31による連結と共に給電アダプタ39を接続してエネルギー量の調整を行う。
本実施の形態によれば、鉄道車両1の走行に適したエネルギーを効率よく調整することが可能となる。
(第53の実施の形態)本発明の第53の実施の形態は、二次電池を特性の異なる複数の二次電池で構成するもので、一方の電池はエネルギー密度の大きな電池とし、もう一方の電池は出力密度の大きな電池とする。調整するエネルギー量に対して、出力密度の大きな電池で瞬間的に大きなエネルギーを蓄積し、そのエネルギーを出力密度の大きな電池からエネルギー密度の大きな電池へと時間をかけて移す。
本実施の形態によれば、電池特性を生かした電力調整を行うことが可能となる。
(第54の実施の形態)本発明の第54の実施の形態は、電気二重層キャパシタを特性の異なる複数の電気二重層キャパシタで構成するもので、一方の電気二重層キャパシタはエネルギー密度の大きな電気二重層キャパシタとし、もう一方の電気二重層キャパシタは出力密度の大きな電気二重層キャパシタとする。調整するエネルギー量に対して、出力密度の大きな電気二重層キャパシタで瞬間的に大きなエネルギーを蓄積し、そのエネルギーを出力密度の大きな電気二重層キャパシタからエネルギー密度の大きな電池へと時間をかけて移す。
本実施の形態によれば、電気二重層キャパシタ特性を生かした電力調整を行うことが可能となる。