JP2013018464A - Feeding system of electric railroad including electric storage device - Google Patents

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▲隆▼廣 松村
Ayumi Tanaka
歩 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problems: a power converter not only becomes a noise source but also is expensive, though a feeding system of an electric railroad including an electric storage device is often equipped with the power converter for controlling the charge and discharge of the electric storage device; and the electric storage device undergoes overcharge or overdischarge when the power converter is not provided.SOLUTION: A current control circuit comprising a diode and a switch is provided in series with the electric storage device between a feeding wire with positive electric potential and a return wire with negative electric potential in the feeding system. When the electric storage device undergoes the overcharge or the overdischarge, the switch is opened to prevent the overcharge or the overdischarge. Thereby, the problem of the overcharge or overdischarge of the electric storage device, which is an issue of concern and which is caused by fluctuations in the voltage of the feeding wire, is solved while the superiority of a feeding wire direct-connection system of the electric storage device is maintained.

Description

本発明は、電気鉄道の架線に直流電力を供給するき電システムに関し、詳しくは、電気鉄道における電力貯蔵設備の制御に関する。   The present invention relates to a feeding system that supplies DC power to an overhead line of an electric railway, and more particularly to control of a power storage facility in the electric railway.

一般的に、電気鉄道用変電所は、電力会社から供給される交流電力を直流電力に変換してき電線へ供給する。き電線に供給された直流電力は、空中架線を経由し、パンタグラフを通じて電気車両に供給される。あるいは、直流電力は、き電線から第三軌条を介して電気車両に供給される。電気車両は、供給された直流電力を、電気車両に搭載した電力制御装置を介して所定の交流電力に変換して、走行用のモータに供給し、そこで電気エネルギーを走行エネルギーに変換して走行する。   Generally, an electric railway substation converts AC power supplied from an electric power company into DC power and supplies it to electric wires. The DC power supplied to the feeder is supplied to the electric vehicle through the pantograph via the aerial overhead line. Or direct-current power is supplied to an electric vehicle from a feeder via a 3rd rail. The electric vehicle converts the supplied DC power into predetermined AC power via a power control device mounted on the electric vehicle, and supplies the AC power to a traveling motor, where the electric energy is converted into traveling energy and travels. To do.

電気車両が消費するエネルギー量は車両の走行状態や走行路線の状況に応じて変化する。具体的には、加速時には電気車両に短時間に大電流が流れ、その結果、架線電圧または第三軌条電圧、さらにはき電線の電圧が一時的に降下する。一方、走行中の電気車両が減速する時には、回生ブレーキが作動して、走行用のモータは発電機となり架線等を経由して、線路上の他の電気車両に回生電力を送ろうとする。このとき、線路上に電力を必要とする電気車両があれば、その電気車両が回生電力を消費する。しかし、線路上に電力を必要とする電気車両がない場合は、回生電力は消費されず、架線等またはき電線の電圧は一時的に上昇する。   The amount of energy consumed by the electric vehicle varies depending on the traveling state of the vehicle and the state of the traveling route. Specifically, during acceleration, a large current flows through the electric vehicle in a short time, and as a result, the overhead wire voltage or the third rail voltage, and the feeder voltage drop temporarily. On the other hand, when the traveling electric vehicle decelerates, the regenerative brake is activated, and the traveling motor acts as a generator to send regenerative electric power to other electric vehicles on the track via an overhead line or the like. At this time, if there is an electric vehicle that requires electric power on the track, the electric vehicle consumes regenerative power. However, when there is no electric vehicle that requires electric power on the track, regenerative power is not consumed, and the voltage of the overhead line or the feeder line temporarily rises.

このような一時的な電圧の下降上昇に対応するために、近年、き電回路に蓄電池やキャパシタなどを用いた蓄電装置を接続し、き電回路で余剰となった回生電力を蓄電装置へ吸収させたり、逆にき電回路で電力が不足した場合に蓄電装置から放電させたりすることによって、回生電力エネルギーの有効利用や、き電回路の電圧を安定化させる技術が実用化されている。   In order to cope with such a temporary voltage drop and rise, in recent years, a power storage device using a storage battery or a capacitor is connected to the feeder circuit, and the regenerative power surplus in the feeder circuit is absorbed into the power storage device. On the other hand, a technique for effectively using regenerative power energy and stabilizing the voltage of the power feeding circuit by discharging the power storage device when power is insufficient in the power feeding circuit has been put into practical use.

特許文献1には、広大な面積を必要とせず、急速充放電特性に優れ、かつ廉価に製作できる電気鉄道用電力供給システムに関し、交流電力回線から受電する変圧器と変圧器に接続された整流装置と整流装置に接続されるき電線とを有する電気鉄道用変電所において、直流電力設備としてニッケル水素電池を有し、ニッケル水素電池がき電線に直結されてなる技術が開示されている。   Patent Document 1 relates to a power supply system for electric railways that does not require a large area, is excellent in rapid charge / discharge characteristics, and can be manufactured at low cost, and a rectifier connected to a transformer and a transformer that receives power from an AC power line. An electric railway substation having an apparatus and a feeder connected to a rectifier has a technique in which a nickel-metal hydride battery is provided as a DC power facility and the nickel-metal hydride battery is directly connected to the feeder.

特許文献2には、エネルギー蓄積装置として、電気車からの回生電力を単に電池に蓄積して回生するのみでは、装置の利用効率及び設備効率が劣るため、これを解決するために、昇降圧チョッパは、き電線電圧が充電制御設定電圧以上にあるときにき電線から直流電力貯蔵装置への充電電流を制御し、き電線電圧が放電制御設定電圧以下にあるときに直流電力貯蔵装置からき電線への放電電流を制御するのに、直流電力貯蔵装置の電圧のうち、き電線への充放電に寄与しない電圧分を低くして所期の充放電電圧を得る高い昇降圧比にする。ストッパースイッチは直流電力貯蔵装置から昇降圧チョッパを通してき電線側への自然放電を阻止する。フィルタコンデンサとリアクトルは昇降圧チョッパからき電線側に流れる高調波を抑止する。電流検出器は昇降圧チョッパの充放電電流を制御するための電流検出を行う技術が開示されている。   In Patent Document 2, as an energy storage device, simply regenerating and regenerating regenerative power from an electric vehicle in a battery results in inferior utilization efficiency and facility efficiency of the device. Controls the charging current from the feeder to the DC power storage device when the feeder voltage is above the charging control set voltage, and from the DC power storage device to the feeder when the feeder voltage is below the discharge control set voltage In order to control the discharge current, the voltage component that does not contribute to charging / discharging of the feeder line is reduced in the voltage of the DC power storage device to obtain a high step-up / step-down ratio that obtains the desired charging / discharging voltage. The stopper switch prevents natural discharge from the DC power storage device to the feeder side through the step-up / down chopper. The filter capacitor and the reactor suppress harmonics flowing from the buck-boost chopper to the feeder line side. The current detector discloses a technique for performing current detection for controlling the charge / discharge current of the step-up / down chopper.

国際公開第2009/107715号公報International Publication No. 2009/107715 特開2001−260719号公報JP 2001-260719 A

電気鉄道用電力供給において、蓄電装置をき電線に接続する方法として、大別して、次の2つの方法がある。第1の方法は、図1の概略構成図に示す方法であり、昇降圧チョッパ等からなる電力変換装置109を介して蓄電装置105をき電線106に接続する(例えば特許文献2)。第2の方法は、図2の概略構成図に示す方法であり、電力変換装置を介さず蓄電装置105をき電線106に直接接続する(例えば特許文献1)。   In power supply for electric railways, there are roughly the following two methods for connecting a power storage device to feeders. The first method is a method shown in the schematic configuration diagram of FIG. 1, in which the power storage device 105 is connected to the feeder 106 via a power converter 109 including a step-up / step-down chopper or the like (for example, Patent Document 2). The second method is a method shown in the schematic configuration diagram of FIG. 2, in which the power storage device 105 is directly connected to the feeder 106 without going through the power conversion device (for example, Patent Document 1).

電気車両101は、き電線106から架線102を介して電力の供給を受け走行を行い、回生ブレーキが作動時は走行用モータ104が発電機となり発生した回生電力はき電線106を介して変電所に送られて、図1の場合は電力変換装置109を介して、図2の場合は直接、蓄電装置105を充電することとなる。   The electric vehicle 101 travels by receiving power supplied from the feeder line 106 via the overhead line 102, and when the regenerative brake is activated, the traveling motor 104 serves as a generator to generate the substation via the regenerated power feeder line 106. 1, the power storage device 105 is directly charged via the power conversion device 109 in the case of FIG. 1 and directly in the case of FIG. 2.

第1の方法(図1)において、電力変換装置109は、その入出力電圧を自在に調節する機能を有する。例えばき電線106の電圧が大きく変動し蓄電装置105の電圧と大きく乖離した場合も、電力変換装置109によって蓄電装置105の電圧を、き電線106の電圧に適合するよう制御することができる。すなわち、蓄電装置105の充電電流・放電電流を自在に調整することが可能である。  In the first method (FIG. 1), the power converter 109 has a function of freely adjusting its input / output voltage. For example, even when the voltage of the feeder 106 greatly fluctuates and greatly deviates from the voltage of the power storage device 105, the power converter 109 can control the voltage of the power storage device 105 to match the voltage of the feeder 106. That is, the charging current / discharging current of the power storage device 105 can be freely adjusted.

その反面、電力変換装置109には制御時間遅れが発生するため、常に変動するき電線106の電圧に対し正確に追従制御させることが難しく蓄電装置105の性能を十分に発揮させるのは困難である。また、電力変換装置109の昇降圧チョッパから発生する高調波ノイズ等によって信号設備や車両制御装置等に電磁障害を引き起こす恐れがある。更に、第1の方法(図1)は、第2の方法(図2)と比較すると電力変換装置109が高価であり、システムが複雑となるため、メンテナンス負担の増大も懸念される。   On the other hand, since a control time delay occurs in the power conversion device 109, it is difficult to accurately follow and control the constantly changing voltage of the feeder 106, and it is difficult to fully demonstrate the performance of the power storage device 105. . Moreover, there is a risk of causing electromagnetic interference in the signal equipment, the vehicle control device, and the like due to harmonic noise generated from the step-up / step-down chopper of the power converter 109. Furthermore, the first method (FIG. 1) is more expensive than the second method (FIG. 2), and the power conversion device 109 is expensive and the system becomes complicated.

それに対し第2の方法(図2)は、き電線106と蓄電装置105が直結されており、昇降圧チョッパなどの電力変換装置が存在しないため、第1の方法(図1)で懸念される問題は無く、蓄電装置105の充電・放電性能を最大限発揮させることが可能である。   On the other hand, the second method (FIG. 2) is concerned with the first method (FIG. 1) because the feeder 106 and the power storage device 105 are directly connected and there is no power converter such as a step-up / down chopper. There is no problem, and the charge / discharge performance of the power storage device 105 can be maximized.

その反面、き電線106と蓄電装置105が直結状態であるが故、き電線106の電圧が大きく変動し両者間の電圧が大きく乖離した場合、蓄電装置105の蓄電池が過放電、または過充電に陥る可能性がある。   On the other hand, since the feeder 106 and the power storage device 105 are in a directly connected state, when the voltage of the feeder 106 greatly fluctuates and the voltage between the two greatly deviates, the storage battery of the power storage device 105 is overdischarged or overcharged. There is a possibility of falling.

この過充電や過放電は、蓄電池の寿命に大きな影響を及ぼす恐れがあり、回避しなければならないが、従来技術では、高速度遮断器108(HSCB)を作動させて蓄電装置105をき電線106から切り離していた。すなわち蓄電装置105の機能を停止させる以外他の方法が無かった。   Although this overcharge and overdischarge may have a significant impact on the life of the storage battery and must be avoided, in the prior art, the high-speed circuit breaker 108 (HSCB) is operated to connect the power storage device 105 to the feeder 106. It was separated from. That is, there was no other method other than stopping the function of the power storage device 105.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高価で高調波ノイズ源となる電力変換装置を用いることなく、かつ、蓄電装置を構成する蓄電池の過充電、過放電の生じる恐れの無い電気鉄道用のき電システムを提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and does not use an expensive power conversion device that is a harmonic noise source, and there is no risk of overcharging and overdischarging of a storage battery constituting the power storage device. Providing feeding systems for electric railways.

前記した目的を達成するために、本発明に係る蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システムは、蓄電装置を有する電気鉄道のき電システムにおいて、前記蓄電装置には電圧を調節する電力変換装置が設けられておらず、かつ、き電システムの正の電位を有するき電線と負の電位を有する帰線の間に前記蓄電装置と直列にダイオードとスイッチを配した電流制御回路を有することを特徴とする(CL1)。   In order to achieve the above-described object, an electric railway power feeding system provided with a power storage device according to the present invention is an electric railway power feeding system having a power storage device. And a current control circuit in which a diode and a switch are arranged in series with the power storage device between a feeder having a positive potential of the feeding system and a return having a negative potential. Characteristic (CL1).

き電システムは、き電線、蓄電装置、高速度遮断器、電流制御回路および電池監視装置を主な構成要素として有している。なお、受電用の変圧器や整流装置、蓄電装置を充電するための充電装置が含まれていてもよい。   The feeder system includes feeders, power storage devices, high-speed circuit breakers, current control circuits, and battery monitoring devices as main components. Note that a power receiving transformer, a rectifier, and a charging device for charging the power storage device may be included.

この構成によれば、き電線と蓄電装置の電圧の相違を調節するための電力変換装置が蓄電装置に設けられていない。電力変換装置は、蓄電装置の端子電圧(出力電圧)が、き電線の電圧に適合するように調節する。電流制御回路はダイオードとスイッチとを主な構成素子としている。電流制御回路は、蓄電装置の正電位側に接続されていても、負電位側に接続されていてもよい。蓄電装置は二次電池の集合体であってもよく、また、電気二重層キャパシターであってもよい。   According to this configuration, the power conversion device for adjusting the voltage difference between the feeder and the power storage device is not provided in the power storage device. The power conversion device adjusts the terminal voltage (output voltage) of the power storage device to match the voltage of the feeder line. The current control circuit includes a diode and a switch as main components. The current control circuit may be connected to the positive potential side or the negative potential side of the power storage device. The power storage device may be an assembly of secondary batteries or an electric double layer capacitor.

本発明に係る蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システムは、前記電流制御回路が前記蓄電装置に流れる電流の通流/遮断を行うことが好ましい(CL2)。   In the electric railway feeding system including the power storage device according to the present invention, it is preferable that the current control circuit conducts / cuts off the current flowing through the power storage device (CL2).

この構成によれば、電流制御回路は電流の遮断もしくは通流を行う。電流を遮断すれば、電流制御回路と直列に接続された蓄電装置には電流が流れない。電流の通流を行えば、蓄電装置には電流が流れることとなる。ここに、電流の遮断はスイッチによって行うことが可能であるが、ダイオードによっても行うことが可能である。ダイオードは逆バイアス状態になれば、電流を遮断する。また、順バイアス状態となれば、電流は通流する。   According to this configuration, the current control circuit cuts off or passes the current. If the current is cut off, no current flows through the power storage device connected in series with the current control circuit. If current flows, current flows through the power storage device. Here, the interruption of the current can be performed by a switch, but can also be performed by a diode. The diode cuts off the current when it is in reverse bias. In addition, when the forward bias state is entered, current flows.

本発明に係る蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システムは、前記電流制御回路が前記ダイオードと前記スイッチの並列回路で構成される(CL3)。   In the electric railway feeding system including the power storage device according to the present invention, the current control circuit is configured by a parallel circuit of the diode and the switch (CL3).

この構成によれば、スイッチが閉路しておれば、ダイオードの接続方向に関係なく、電流を通流させる。スイッチが開路しておれば、ダイオードのバイアス状況により電流が遮断されもしくは通流する。   According to this configuration, if the switch is closed, the current is allowed to flow regardless of the connection direction of the diode. If the switch is open, the current is interrupted or flows depending on the bias condition of the diode.

本発明に係る蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システムは、前記電流制御回路において、前記帰線から前記き電線に流れる電流を遮断する方向に前記ダイオードが接続される(CL4)。   In the electric railway feeding system including the power storage device according to the present invention, in the current control circuit, the diode is connected in a direction to cut off the current flowing from the return line to the feeder line (CL4).

この構成によれば、ダイオードのアノードが蓄電装置の負電位側に接続され、カソードが帰線に接続されているか、もしくは、ダイオードのアノードがき電線に接続され、カソードが蓄電装置の正電位側に接続されている。そして、スイッチが閉路しておれば、ダイオードの存在に関係なく、電流を通流させる。一方、スイッチが開路しておれば、蓄電装置を充電する方向でのみ電流が流れ、放電する方向の電流は遮断される。   According to this configuration, the anode of the diode is connected to the negative potential side of the power storage device and the cathode is connected to the return line, or the anode of the diode is connected to the feeder, and the cathode is connected to the positive potential side of the power storage device. It is connected. If the switch is closed, current is passed regardless of the presence of the diode. On the other hand, if the switch is open, a current flows only in the direction of charging the power storage device, and the current in the discharging direction is interrupted.

本発明に係る蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システムは、前記電流制御回路において、前記き電線から前記帰線に流れる電流を遮断する方向に前記ダイオードが接続される(CL5)。   In the electric railway feeding system including the power storage device according to the present invention, in the current control circuit, the diode is connected in a direction to cut off the current flowing from the feeder to the return line (CL5).

この構成によれば、ダイオードのカソードが蓄電装置の負電位側に接続され、アノードが帰線に接続されているか、もしくは、ダイオードのカソードがき電線に接続され、アノードが蓄電装置の正電位側に接続されている。そして、スイッチが閉路しておれば、ダイオードの存在に関係なく、電流を通流させる。一方、スイッチが開路しておれば、蓄電装置が放電する方向でのみ電流が流れ、充電する方向の電流は遮断される。   According to this configuration, the cathode of the diode is connected to the negative potential side of the power storage device and the anode is connected to the return line, or the cathode of the diode is connected to the feeder and the anode is connected to the positive potential side of the power storage device. It is connected. If the switch is closed, current is passed regardless of the presence of the diode. On the other hand, if the switch is open, a current flows only in the direction in which the power storage device is discharged, and the current in the charging direction is cut off.

本発明に係る蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システムは、前記スイッチがパワー半導体素子であることが好ましい(CL6)。   In the electric railway feeding system including the power storage device according to the present invention, the switch is preferably a power semiconductor element (CL6).

この構成によれば、スイッチに半導体素子を使用するので、機械的な接点を有しないので、保守作業が簡便化される。   According to this configuration, since a semiconductor element is used for the switch, it does not have a mechanical contact, so that maintenance work is simplified.

本発明に係る蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システムにおいて、前記電流制御回路が、第1ダイオードと第1スイッチを直列に接続した第1回路と第2ダイオードと第2スイッチを直列に接続した第2回路を並列に接続した回路であって、第1ダイオードは前記帰線から前記き電線に流れる電流を遮断する方向に接続されており、第2ダイオードは前記き電線から前記帰線に流れる電流を遮断する方向に接続されている(CL7)。   In the electric railway feeding system including the power storage device according to the present invention, the current control circuit includes a first circuit in which a first diode and a first switch are connected in series, a second diode and a second switch connected in series. The first diode is connected in a direction to cut off the current flowing from the return line to the feeder line, and the second diode is connected from the feeder line to the return line. It is connected in a direction to cut off the flowing current (CL7).

この構成によれば、スイッチとダイオードが直列に接続された回路を並列に接続して、一方のダイオードと他方のダイオードのバイアスの向きが反対になっている。   According to this configuration, a circuit in which a switch and a diode are connected in series is connected in parallel, and the bias directions of one diode and the other diode are opposite.

本発明に係る蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システムは、前記電流制御回路が2台のサイリスタの並列接続より構成される(CL8)。この構成によれば、並列に接続された一方のサイリスタと他方のサイリスタのバイアスの向きが反対になっている。   In the electric railway feeding system including the power storage device according to the present invention, the current control circuit is constituted by a parallel connection of two thyristors (CL8). According to this configuration, the bias directions of one thyristor and the other thyristor connected in parallel are opposite to each other.

本発明に係る電流制御回路は、スイッチと前記帰線から前記き電線に流れる電流を遮断する方向に接続されたダイオードが並列に接続されている(CL9)。   In the current control circuit according to the present invention, a switch and a diode connected in a direction to cut off the current flowing from the return line to the feeder line are connected in parallel (CL9).

図1に示すような高価な昇降圧チョッパ等の電力変換装置を用いることなく、図2に示すように蓄電装置をき電線に直結する優位性を維持したまま、従来技術で問題となっていた、き電線の電圧が大きく変動する場合に蓄電装置が過放電・過充電するという問題を解決することができる。   Without using an expensive power converter such as a step-up / step-down chopper as shown in FIG. 1, there is a problem in the prior art while maintaining the advantage of directly connecting the power storage device to the feeder as shown in FIG. The problem that the power storage device is overdischarged and overcharged when the voltage of the feeder line fluctuates greatly can be solved.

電力変換装置を介して蓄電装置がき電線に接続される従来技術のき電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the feeder system of a prior art with which an electrical storage apparatus is connected to a feeder line via a power converter device. 蓄電装置が電力変換装置を介さずに、き電線に接続される従来技術のき電システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the feeder system of the prior art in which an electrical storage apparatus is connected to a feeder line without going through a power converter device. 本発明の第1の実施形態に係るき電システムの概略構成を示す図面である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a feeding system according to a first embodiment of the present invention. 蓄電装置に用いた蓄電池の電圧−SOC特性の一例を示す図面である。It is drawing which shows an example of the voltage-SOC characteristic of the storage battery used for the electrical storage apparatus. 本発明の第2の実施形態に係るき電システムの概略構成を示す図面である。It is drawing which shows schematic structure of the feeding system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るき電システムの概略構成を示す図面である。It is drawing which shows schematic structure of the feeding system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るき電システムの概略構成を示す図面である。It is drawing which shows schematic structure of the feeding system which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments.

(第1の実施形態)
本発明に係る第1の実施形態を、図3に示す概略構成図を用いて説明する。
図3に示すき電システム9は、き電線6、蓄電装置5、高速度遮断器8、電流制御回路11および電池監視装置10を主な構成要素として有している。すなわち、
(First embodiment)
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to a schematic configuration diagram shown in FIG.
The feeder system 9 shown in FIG. 3 has a feeder 6, a power storage device 5, a high-speed circuit breaker 8, a current control circuit 11, and a battery monitoring device 10 as main components. That is,

蓄電装置5にはその電圧を調整する電力変換装置の代わりに、電流制御回路11が、き電システムの正の電位を有するき電線6と負の電位を有する帰線7の間に蓄電装置5と直列に接続されている。そして、蓄電装置5からの直流電力は、電流制御回路11の状態に応じて、き電線6を介して電気車両1に供給可能になっていて、また、回生電力が蓄電装置5に吸収可能に構成されている。   Instead of the power converter for adjusting the voltage of the power storage device 5, the current control circuit 11 is connected between the feeder 6 having a positive potential of the feeder system and the return line 7 having a negative potential. Connected in series. The DC power from the power storage device 5 can be supplied to the electric vehicle 1 via the feeder 6 according to the state of the current control circuit 11, and the regenerative power can be absorbed by the power storage device 5. It is configured.

蓄電装置5は、複数個の単位蓄電池(セル)を直列接続して構成されている。本実施形態では、き電線6の電圧が最大電圧を持続した場合においても蓄電装置5が過充電とならないように、単位蓄電池の直列数が選定されている。   The power storage device 5 is configured by connecting a plurality of unit storage batteries (cells) in series. In the present embodiment, the number of unit storage batteries in series is selected so that the power storage device 5 is not overcharged even when the voltage of the feeder 6 is maintained at the maximum voltage.

電流制御回路11には、蓄電装置5と直列に放電方向の電流を阻止するダイオード12と、ダイオード12と並列に開閉器13が設けられている。具体的には、ダイオード12のアノードが蓄電装置5の負電位側に接続され、ダイオード12のカソードが高速度遮断器8を介して、き電システム9の帰線7に接続されている。   The current control circuit 11 is provided with a diode 12 that blocks a current in the discharge direction in series with the power storage device 5, and a switch 13 in parallel with the diode 12. Specifically, the anode of the diode 12 is connected to the negative potential side of the power storage device 5, and the cathode of the diode 12 is connected to the return line 7 of the feeding system 9 via the high speed circuit breaker 8.

電池監視装置10は、蓄電装置5に取り付けられた各種計測器(図示せず)からの信号を配線16を介して電池監視装置10に読み込み、蓄電装置5の状態監視を行う。電池監視装置10に読み込まれる状態量としては、単位蓄電池の電圧(セル電圧)、蓄電装置5の温度、圧力および電流がある。状態監視において、蓄電装置5の異常が検知されれば、警報を出力する。更に、異常が進めば、配線18を介して高速度遮断器8を開放して、蓄電装置5の緊急停止を行う。   The battery monitoring device 10 reads signals from various measuring instruments (not shown) attached to the power storage device 5 into the battery monitoring device 10 via the wiring 16 and monitors the state of the power storage device 5. The state quantities read by the battery monitoring device 10 include the voltage (cell voltage) of the unit storage battery, the temperature, pressure, and current of the power storage device 5. In the state monitoring, if an abnormality of the power storage device 5 is detected, an alarm is output. Further, if the abnormality progresses, the high-speed circuit breaker 8 is opened via the wiring 18 and the power storage device 5 is urgently stopped.

また電池監視装置10は、高速度遮断器8や電流制御回路11の構成要素である開閉器13の開閉制御を行うと共に、電流値等の状態量から蓄電装置5のSOC(State Of Charge)の計算を行う。なお、開閉器13として遮断器、もしくはサイリスタやIGBT等の半導体素子を採用してもよい。   In addition, the battery monitoring device 10 performs opening / closing control of the switch 13 that is a component of the high-speed circuit breaker 8 and the current control circuit 11, and also determines the SOC (State Of Charge) of the power storage device 5 from the state quantity such as the current value. Perform the calculation. The switch 13 may be a circuit breaker or a semiconductor element such as a thyristor or IGBT.

次に、図3に示す第1の実施形態の動作を説明する。
本実施形態において、き電システムの定格電圧は600Vであり、想定される最大電圧を660Vとする。
Next, the operation of the first embodiment shown in FIG. 3 will be described.
In this embodiment, the rated voltage of the feeding system is 600V, and the assumed maximum voltage is 660V.

本実施形態で使用する蓄電装置5の蓄電池のSOC特性を図4に示す。SOCとは蓄電池の充電状態を示す量であり、100%が満充電状態、0%が完全放電状態を示す。すなわち、100%以上は過充電、0%以下は過放電状態であることを意味する。   FIG. 4 shows the SOC characteristics of the storage battery of the power storage device 5 used in this embodiment. The SOC is an amount indicating the state of charge of the storage battery, where 100% indicates a fully charged state and 0% indicates a fully discharged state. That is, 100% or more means overcharge, and 0% or less means overdischarge.

図4から、蓄電装置5が過充電・過放電とならないセル電圧を読み取ると、過充電とならない最大許容電圧はSOC100%時において約1.45V/セル、過放電とならない最小許容電圧はSOC0%において約1.25V/セルであることがわかる。   From FIG. 4, when the cell voltage at which the power storage device 5 is not overcharged / overdischarged is read, the maximum allowable voltage at which overcharge does not occur is about 1.45 V / cell at SOC 100%, and the minimum allowable voltage at which overdischarge does not occur is SOC 0%. It turns out that it is about 1.25V / cell.

ここで、想定される最大電圧660Vが持続した場合においても過充電とならない蓄電装置5の直列セル数を求めると、数1から、455.2セル以上必要であることがわかる。この結果から、図3の本実施形態では、蓄電装置5の単位蓄電池の直列数は456セルとした。   Here, when the number of series cells of the power storage device 5 that is not overcharged even when the assumed maximum voltage of 660 V is sustained, it can be seen from Equation 1 that 455.2 cells or more are necessary. From this result, in this embodiment of FIG. 3, the serial number of the unit storage batteries of the power storage device 5 is 456 cells.

Figure 2013018464
Figure 2013018464

次に、蓄電池が最低許容電圧となるき電線6の電圧を求めると、数2から、570Vとなる。すなわち、図3の本実施形態では、き電線6の電圧が持続的に570Vを下回る場合は、蓄電装置5は過放電に陥ることになる。   Next, when the voltage of the feeder line 6 at which the storage battery has the lowest allowable voltage is obtained, it becomes 570 V from Equation 2. That is, in this embodiment of FIG. 3, when the voltage of the feeder 6 is continuously below 570 V, the power storage device 5 falls into overdischarge.

Figure 2013018464
Figure 2013018464

図3の実施形態において、開閉器13が投入されている状態では従来技術である図2と同一回路構成となり、き電線6の電圧変動によって蓄電装置5は制限を受けることなく充放電を繰り返す。すなわち、   In the embodiment of FIG. 3, when the switch 13 is turned on, the circuit configuration is the same as that of FIG. 2, which is the prior art. That is,

蓄電装置5からの電流は、き電線6から架線2を介して電気車両1に供給されて、電気車両1が走行する。回生ブレーキが作動時は走行用モータ4が発電機となり、発生した回生電力はき電線6を介してき電システム9に送られて、蓄電装置5を充電する。   The electric current from the power storage device 5 is supplied from the feeder 6 to the electric vehicle 1 via the overhead line 2 and the electric vehicle 1 travels. When the regenerative brake is activated, the traveling motor 4 serves as a generator, and the generated regenerative electric power is sent to the feeder system 9 via the feeder 6 to charge the power storage device 5.

ここで、き電線6の電圧が数2で求められた570Vを下回る状態が継続し、電池監視装置10が蓄電装置5の過放電、すなわちSOC0%を検出した場合、電池監視装置10は配線17を介して開閉器13を開放する。開閉器13が開放状態でも、き電線6から流入する回生電力等はダイオード12を通して蓄電装置5へ吸収される。しかし、放電方向の電流はダイオード12によって阻止されるため放電されなくなる。すなわち、蓄電装置5は充電のみが行われるため、蓄電装置5の過放電は防止される。   Here, when the voltage of the feeder 6 continues to be lower than 570 V obtained in Equation 2, and the battery monitoring device 10 detects overdischarge of the power storage device 5, that is, SOC 0%, the battery monitoring device 10 is connected to the wiring 17. The switch 13 is opened via Even when the switch 13 is open, regenerative power and the like flowing from the feeder 6 is absorbed by the power storage device 5 through the diode 12. However, since the current in the discharge direction is blocked by the diode 12, it is not discharged. That is, since the power storage device 5 is only charged, overdischarge of the power storage device 5 is prevented.

その後、蓄電装置5が充電されて、例えば蓄電池のSOCが10%以上まで回復し過放電の恐れが無くなったと判断されると、開閉器13を再投入する。開閉器13を再投入すると、従来技術である図2と同等の回路となる。   Thereafter, when the power storage device 5 is charged and, for example, it is determined that the SOC of the storage battery has recovered to 10% or more and there is no risk of overdischarge, the switch 13 is turned on again. When the switch 13 is turned on again, a circuit equivalent to that shown in FIG. 2 is obtained.

なお、開閉器13の開放条件として、蓄電池のSOC条件以外に、き電線6または蓄電装置5の電圧低下を条件としてもよい。同様に、開閉器13を再投入する条件として、SOC条件以外に、き電線6または蓄電装置5の電圧上昇を条件としてもよい。   In addition, it is good also considering the voltage drop of the feeder 6 or the electrical storage apparatus 5 as conditions as an open condition of the switch 13 besides the SOC conditions of a storage battery. Similarly, as a condition for turning on the switch 13 again, a voltage increase of the feeder 6 or the power storage device 5 may be used as a condition in addition to the SOC condition.

図3の本実施形態の場合、開閉器13が開放されている間もき電線6から蓄電装置5への充電は引き続き行われるため、余剰となった回生電力を吸収することを主目的とした蓄電装置5として有効に動作する。また、開閉器13の開閉制御に用いるSOC値を任意に設定することも可能であるため、蓄電装置5を任意のSOC以上に維持することが出来る、すなわち、変電所停電時のき電線6への非常給電を目的とした蓄電装置5としても有効である。例えば、SOC70%以下を検出した場合に開閉器13を開放する制御とすれば、蓄電装置5のSOCは常時70%以上に維持することができるため、万一、変電所が停電した場合にも、蓄電装置5からき電線6へSOC70%分の電力を供給することが可能となり、その電力を使用して線路上の電気車両を走行させることができる。   In the case of the present embodiment in FIG. 3, since the charging from the feeder 6 to the power storage device 5 is continuously performed while the switch 13 is open, the main purpose is to absorb surplus regenerative power. The power storage device 5 operates effectively. Moreover, since it is also possible to arbitrarily set the SOC value used for switching control of the switch 13, the power storage device 5 can be maintained at an arbitrary SOC or higher, that is, to the feeder 6 at the time of a substation blackout It is also effective as a power storage device 5 for the purpose of emergency power feeding. For example, if control is performed to open the switch 13 when SOC 70% or less is detected, the SOC of the power storage device 5 can be maintained at 70% or more at all times. Then, it becomes possible to supply electric power for 70% of SOC to the feeder 6 from the power storage device 5, and the electric vehicle on the track can be run using the electric power.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を図5に示す。
蓄電装置5は、き電線6の電圧が最低電圧を持続した場合にも過放電とならないように、単位蓄電池の直列数が選定されている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the power storage device 5, the number of unit storage batteries in series is selected so that overdischarge does not occur even when the voltage of the feeder 6 is maintained at the minimum voltage.

電流制御回路21には、蓄電装置5と直列に充電方向の電流を阻止するダイオード22と、ダイオード22と並列に開閉器23が設けられている。具体的には、ダイオード22のカソードが蓄電装置5の負電位側に接続され、ダイオード22のアノードが高速度遮断器8を介して、き電システム9の帰線7に接続されている。   The current control circuit 21 includes a diode 22 that blocks current in the charging direction in series with the power storage device 5, and a switch 23 in parallel with the diode 22. Specifically, the cathode of the diode 22 is connected to the negative potential side of the power storage device 5, and the anode of the diode 22 is connected to the return line 7 of the feeding system 9 via the high speed circuit breaker 8.

電池監視装置10は、図3の本発明の第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、本発明の第1の実施形態と同様、開閉器23の代わりに遮断器、もしくはサイリスタやIGBTなどの半導体素子を採用しても良い。   The battery monitoring device 10 is the same as that of the first embodiment of the present invention shown in FIG. As in the first embodiment of the present invention, a circuit breaker or a semiconductor element such as a thyristor or IGBT may be used instead of the switch 23.

図5に示す本発明の第2の実施形態の動作について説明する。本実施形態において、き電線6の電圧の定格電圧は600Vであり、想定される最低電圧を560Vとした。   The operation of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 5 will be described. In this embodiment, the rated voltage of the voltage of the feeder 6 is 600V, and the assumed minimum voltage is 560V.

また、第1の実施形態と同じく、使用する単位蓄電池の過充電とならない最大許容電圧を1.45V/セル、過放電とならない最小許容電圧を1.25V/セルであることが図4からわかる。   Further, as in the first embodiment, it can be seen from FIG. 4 that the maximum allowable voltage at which the unit storage battery used is not overcharged is 1.45 V / cell, and the minimum allowable voltage at which overdischarge is not performed is 1.25 V / cell. .

ここで、最低電圧560Vが持続した場合にも、蓄電装置5が過放電とならない直列セル数を求めると、数3から、448セル以下とする必要があることがわかる。この結果から、本実施形態では、蓄電装置5の単位蓄電池の直列数を448セルとした。   Here, when the number of series cells in which the power storage device 5 is not over-discharged even when the minimum voltage of 560 V is maintained, it is found that it is necessary to set the number to 448 cells or less from Equation 3. From this result, in this embodiment, the serial number of the unit storage batteries of the power storage device 5 is 448 cells.

Figure 2013018464
Figure 2013018464

次に、蓄電池が最大許容電圧となるき電線6の電圧を求めると、数4から、649.6Vとなる。すなわち本実施形態では、き電線6の電圧が連続的に649.6Vを上回る場合、蓄電装置5は過充電に陥ることになる。   Next, when the voltage of the feeder line 6 at which the storage battery has the maximum allowable voltage is obtained, it becomes 649.6 V from Equation 4. That is, in this embodiment, when the voltage of the feeder 6 continuously exceeds 649.6 V, the power storage device 5 falls into overcharge.

Figure 2013018464
Figure 2013018464

本実施形態において、開閉器23が投入されている状態では従来技術である図2と同一回路構成となり、き電線6の電圧変動によって蓄電装置5は自由に充放電を繰り返す。すなわち、   In this embodiment, when the switch 23 is turned on, the circuit configuration is the same as that in FIG. 2 which is the prior art, and the power storage device 5 is repeatedly charged and discharged by voltage fluctuations of the feeder 6. That is,

蓄電装置5からの電流は、き電線6から架線2を介して電気車両1に供給されて、電気車両1が走行する。回生ブレーキが作動時は走行用モータ4が発電機となり、発生した回生電力はき電線6を介してき電システム9に送られて、蓄電装置5を充電する。   The electric current from the power storage device 5 is supplied from the feeder 6 to the electric vehicle 1 via the overhead line 2 and the electric vehicle 1 travels. When the regenerative brake is activated, the traveling motor 4 serves as a generator, and the generated regenerative electric power is sent to the feeder system 9 via the feeder 6 to charge the power storage device 5.

ここで、き電線6の電圧が数4で求められた649.6Vを上回る状態が継続し電池監視装置10が蓄電装置5の過充電、すなわちSOC100%を検出した場合、電池監視装置10は開閉器23を開放する。開閉器23が開放状態でも、蓄電装置5からき電線6へ電力が供給し続けられるが、充電方向の電流はダイオード22によって阻止されるため回生電力の吸収は行われない。すなわち、蓄電装置5は放電のみが行われるため、蓄電装置5の過充電は抑止される。   Here, when the state where the voltage of the feeder line 6 exceeds 649.6 V obtained in Equation 4 continues and the battery monitoring device 10 detects overcharge of the power storage device 5, that is, SOC 100%, the battery monitoring device 10 opens and closes. The vessel 23 is opened. Even when the switch 23 is open, power continues to be supplied from the power storage device 5 to the feeder 6, but the current in the charging direction is blocked by the diode 22, so regenerative power is not absorbed. That is, since the power storage device 5 is only discharged, overcharging of the power storage device 5 is suppressed.

その後、蓄電装置5からの放電によって、例えば蓄電池のSOCが90%以下まで低下し過充電の恐れが無くなったと判断されると、開閉器23を再投入する。開閉器23を再投入すると従来技術である図2と同等の回路となる。   Thereafter, when it is determined that the SOC of the storage battery has dropped to 90% or less due to the discharge from the power storage device 5 and there is no risk of overcharging, the switch 23 is turned on again. When the switch 23 is turned on again, a circuit equivalent to that shown in FIG. 2 is obtained.

なお、開閉器23の開放条件として、蓄電装置5のSOC条件以外に、き電線6または蓄電装置5の電圧上昇を条件としても良い。同様に、開閉器23を再投入する条件として、SOC条件以外に、き電線6または蓄電装置5の電圧低下を条件としてもよい。   Note that, as an open condition of the switch 23, in addition to the SOC condition of the power storage device 5, a voltage increase of the feeder 6 or the power storage device 5 may be used as a condition. Similarly, as a condition for turning on the switch 23 again, a voltage drop of the feeder 6 or the power storage device 5 may be used as a condition in addition to the SOC condition.

本実施形態の場合、開閉器23が開放されている間も蓄電装置5からき電線6への電力供給は引き続き行われるため、主にき電電圧の低下抑制を目的とした電気鉄道用地上蓄電装置に有効である。   In the case of the present embodiment, since the power supply from the power storage device 5 to the feeder 6 is continuously performed while the switch 23 is open, the ground power storage device for electric railways mainly for the purpose of suppressing the reduction of the feeder voltage. It is effective for.

(第3の実施形態)
次に図3および図5に示した第1および第2の実施形態の両方の特徴を併せ持つ第3の実施形態を図6に示す。
(Third embodiment)
Next, FIG. 6 shows a third embodiment having the characteristics of both the first and second embodiments shown in FIG. 3 and FIG.

蓄電装置5と直列に電流制御回路31が接続されている。電流制御回路31は、第1ダイオード32と第1開閉器33とが直列に接続された回路と、第2ダイオード34と第2開閉器35とが直列に接続された回路とが、並列に接続されて構成されている。そして、第1ダイオードは蓄電装置5の放電方向の電流を阻止する向きに接続されていて、第2ダイオード34は蓄電装置5の充電方向の電流を阻止する向きに接続されている。   A current control circuit 31 is connected in series with the power storage device 5. In the current control circuit 31, a circuit in which the first diode 32 and the first switch 33 are connected in series and a circuit in which the second diode 34 and the second switch 35 are connected in series are connected in parallel. Has been configured. The first diode is connected in a direction that prevents a current in the discharging direction of the power storage device 5, and the second diode 34 is connected in a direction that prevents a current in the charging direction of the power storage device 5.

図6において、第1開閉器33と第2開閉器35の両方が投入されている場合、従来技術である図2と同等の回路となり、き電線6の電圧変動によって蓄電装置5は自由に充放電を繰り返す。   In FIG. 6, when both the first switch 33 and the second switch 35 are turned on, the circuit is the same as that in FIG. 2, which is the prior art, and the power storage device 5 is freely charged by voltage fluctuations of the feeder 6. Repeat the discharge.

もし、き電線6の電圧低下によって電池監視装置10が蓄電装置5のSOC0%を検出した場合、第1開閉器33の閉路を保持しつつ、第2開閉器35を開放すれば、き電線6からの回生電力は第1ダイオード32を通して蓄電装置5へ吸収されるものの、放電方向の電流は第1ダイオード32によって阻止されるため放電は行われず蓄電装置5のSOCは上昇する。すなわち、図3に示す第1の実施形態と同等の動作となる。   If the battery monitoring device 10 detects the SOC 0% of the power storage device 5 due to the voltage drop of the feeder 6, the feeder 6 can be maintained by opening the second switch 35 while keeping the first switch 33 closed. Although the regenerative power from is absorbed by the power storage device 5 through the first diode 32, the current in the discharge direction is blocked by the first diode 32, so that no discharge is performed and the SOC of the power storage device 5 rises. That is, the operation is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

また逆に、き電線6の電圧上昇によって電池監視装置10が蓄電装置5のSOC100%を検出した場合、第1開閉器33を開放しつつ、第2開閉器35の投入を保持すれば、蓄電装置5からき電線6への電力供給は第2ダイオード34を通して行われるものの、充電方向の電流は第2ダイオード34によって阻止されるため回生電力の吸収は行われず蓄電装置5のSOCは低下する。すなわち、図5に示す第2の実施形態と同等の動作となる。なお、第1および第2開閉器33,35の開放後の再投入条件は、第1および第2実施形態と同じである。   Conversely, when the battery monitoring device 10 detects the SOC 100% of the power storage device 5 due to the voltage rise of the feeder 6, if the first switch 33 is opened and the second switch 35 is kept on, Although power supply from the device 5 to the feeder 6 is performed through the second diode 34, the current in the charging direction is blocked by the second diode 34, so regenerative power is not absorbed and the SOC of the power storage device 5 decreases. That is, the operation is the same as that of the second embodiment shown in FIG. In addition, the recharging conditions after opening the first and second switches 33 and 35 are the same as those in the first and second embodiments.

また図6の本実施形態でも、第1および第2実施形態と同様、第1および第2開閉器33,35を開放/再投入させる条件は、蓄電装置5のSOC条件以外に、き電線6の電圧または、蓄電装置5の電圧の上昇/低下を条件としてもよいことは当然である。   Also in the present embodiment of FIG. 6, as in the first and second embodiments, the conditions for opening / re-opening the first and second switches 33 and 35 are not limited to the SOC condition of the power storage device 5, but the feeder 6 As a matter of course, the voltage of the power storage device 5 or the voltage increase / decrease of the power storage device 5 may be used as a condition.

また、図6の本実施形態でも第1および第2開閉器33,35の代わりに遮断器、もしくはサイリスタなどの半導体素子を採用してもよい。半導体素子を採用する場合は、半導体素子自身が整流作用を有しているため、第1および第2ダイオード32,34を省略することも可能となる。   In the present embodiment of FIG. 6, a semiconductor element such as a circuit breaker or a thyristor may be employed instead of the first and second switches 33 and 35. When the semiconductor element is employed, the first and second diodes 32 and 34 can be omitted because the semiconductor element itself has a rectifying action.

(第4の実施形態)
図7に示す本発明の第4の実施形態によれば、開閉器の代わりに、サイリスタを採用することができる。互いに極性が反対となるように第1サイリスタ43と第2サイリスタ44を並列に接続して、電流制御回路41を構成する。サイリスタを使用すれば、ダイオードは省略することができる。
(Fourth embodiment)
According to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 7, a thyristor can be employed instead of the switch. A current control circuit 41 is configured by connecting the first thyristor 43 and the second thyristor 44 in parallel so that the polarities are opposite to each other. If a thyristor is used, the diode can be omitted.

図7において、第1サイリスタ43と第2サイリスタ44の両方が導通状態のとき、従来技術である図2と同等の回路となり、き電線6の電圧変動によって蓄電装置5は自由に充放電を繰り返す。   In FIG. 7, when both the first thyristor 43 and the second thyristor 44 are in a conductive state, the circuit is equivalent to that of FIG. 2, which is the prior art, and the power storage device 5 repeats charging and discharging freely due to voltage fluctuations of the feeder 6. .

もし、き電線6の電圧低下によって電池監視装置10が蓄電装置5のSOC0%を検出した場合、第1サイリスタ43を導通状態に保持しつつ、第2サイリスタ44を遮断状態にすれば、き電線6からの回生電力は第1サイリスタ43を通して蓄電装置5へ吸収されるものの、放電方向の電流は第2サイリスタ44によって阻止されるため放電は行われず蓄電装置5のSOCは上昇する。すなわち、図3に示す第1の実施形態と同等の動作となる。   If the battery monitoring device 10 detects the SOC 0% of the power storage device 5 due to the voltage drop of the feeder 6, the feeder will be maintained if the second thyristor 44 is cut off while holding the first thyristor 43 in the conducting state. Although the regenerative power from 6 is absorbed by the power storage device 5 through the first thyristor 43, the current in the discharge direction is blocked by the second thyristor 44, so that no discharge is performed and the SOC of the power storage device 5 rises. That is, the operation is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

また逆に、き電線6の電圧上昇によって電池監視装置10が蓄電装置5のSOC100%を検出した場合、第1サイリスタ43を遮断状態にしつつ、第2サイリスタ44を導通状態に保持すれば、蓄電装置5からき電線6への電力供給は第2サイリスタ44を通して行われるものの、充電方向の電流は第1サイリスタ43によって阻止されるため回生電力の吸収は行われず蓄電装置5のSOCは低下する。すなわち、図5に示す第2の実施形態と同等の動作となる。なお、第1サイリスタ43および第2サイリスタ44の遮断後の再導通条件は、第1および第2実施形態と同じである。   Conversely, if the battery monitoring device 10 detects the SOC 100% of the power storage device 5 due to the voltage rise of the feeder 6, if the second thyristor 44 is held in the conductive state while the first thyristor 43 is shut off, the battery can be charged. Although power is supplied from the device 5 to the feeder 6 through the second thyristor 44, the current in the charging direction is blocked by the first thyristor 43, so regenerative power is not absorbed and the SOC of the power storage device 5 is lowered. That is, the operation is the same as that of the second embodiment shown in FIG. The re-conduction conditions after the first thyristor 43 and the second thyristor 44 are shut off are the same as those in the first and second embodiments.

以上、本発明によれば、図1に示す高価な昇降圧チョッパ等の電力変換装置を用いることなく、図2に示すように蓄電装置をき電線に直結する優位性を維持したまま、従来技術で問題となっていた、き電線6の電圧が大きく変動する場合の蓄電装置が過放電もしくは過充電するという問題を解決することが可能となる。   As described above, according to the present invention, without using the power converter such as the expensive step-up / step-down chopper shown in FIG. 1, while maintaining the advantage of directly connecting the power storage device to the feeder as shown in FIG. It is possible to solve the problem that the power storage device overdischarges or overcharges when the voltage of the feeder 6 greatly fluctuates.

本実施形態は、蓄電装置と直列にダイオードなどの整流作用を有する手段と、開閉器などの電流を遮断する手段を追加することによって、図2における直結方式の優位性を保ちつつ、懸念事項となっていた、き電線6の電圧変動による蓄電装置の過充電・過放電を解決するための発明である。   In this embodiment, by adding means having a rectifying action such as a diode in series with the power storage device and means for interrupting current such as a switch, the concern is maintained while maintaining the superiority of the direct connection method in FIG. This is an invention for solving the overcharge / overdischarge of the power storage device due to the voltage fluctuation of the feeder 6.

本発明に係る電気鉄道用蓄電装置の制御装置は、電気鉄道のき電システムの制御装置として好適に用いることができる。   The control device for the electric railway power storage device according to the present invention can be suitably used as a control device for an electric railway feeding system.

1 電気車両
2 架線
4 走行用モータ
5 蓄電装置
6 き電線
7 帰線
8 高速度遮断器
9 き電システム
10 電池監視装置
11 電流制御回路
12 ダイオード
13 開閉器
16 配線
17 配線
18 配線
21 電流制御回路
22 ダイオード
23 開閉器
31 電流制御回路
32 第1ダイオード
33 第1開閉器
34 第2ダイオード
35 第2開閉器
41 電流制御回路
43 第1サイリスタ
44 第2サイリスタ
101 電気車両
102 架線
104 走行用モータ
105 蓄電装置
106 き電線
108 高速度遮断器
109 電力変換装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric vehicle 2 Overhead wire 4 Driving motor 5 Power storage device 6 Feeding wire 7 Return wire 8 High speed circuit breaker 9 Feeding system 10 Battery monitoring device 11 Current control circuit 12 Diode 13 Switch 16 Wiring 17 Wiring 18 Wiring 21 Current control circuit 22 diode 23 switch 31 current control circuit 32 first diode 33 first switch 34 second diode 35 second switch 41 current control circuit 43 first thyristor 44 second thyristor 101 electric vehicle 102 overhead wire 104 motor 105 for running Device 106 Wire 108 High-speed circuit breaker 109 Power converter

Claims (9)

蓄電装置を有する電気鉄道のき電システムであって、
前記蓄電装置には電圧を調節する電力変換機が設けられておらず、
かつ、き電システムの正の電位を有するき電線と負の電位を有する帰線の間にダイオードとスイッチを有する電流制御回路が前記蓄電装置と直列に接続されてなる蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システム。
An electric railway feeding system having a power storage device,
The power storage device is not provided with a power converter for adjusting the voltage,
An electric railway comprising a power storage device in which a current control circuit having a diode and a switch is connected in series with the power storage device between a feeder having a positive potential and a return having a negative potential of the feeder system Nokiden system.
前記電流制御回路が前記蓄電装置に流れる電流の通流/遮断を行う請求項1に記載の蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システム。   The electric railway feeding system comprising the power storage device according to claim 1, wherein the current control circuit conducts / cuts off a current flowing through the power storage device. 前記電流制御回路が前記ダイオードと前記スイッチの並列回路で構成される請求項1または2のいずれか一項に記載の蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システム。   The feeding system of the electric railway provided with the electrical storage apparatus as described in any one of Claim 1 or 2 with which the said current control circuit is comprised with the parallel circuit of the said diode and the said switch. 前記電流制御回路において、
前記帰線から前記き電線に流れる電流を遮断する方向に前記ダイオードが接続される請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システム。
In the current control circuit,
The feeding system of the electric railway provided with the electrical storage apparatus as described in any one of Claims 1-3 to which the said diode is connected in the direction which interrupts | blocks the electric current which flows into the said feeder from the said return line.
前記電流制御回路において、
前記き電線から前記帰線に流れる電流を遮断する方向に前記ダイオードが接続される請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システム。
In the current control circuit,
The electric power feeding system of the electric railway provided with the electrical storage apparatus as described in any one of Claims 1-3 to which the said diode is connected in the direction which interrupts | blocks the electric current which flows into the said return line from the said feeder.
前記スイッチがパワー半導体素子である請求項1〜5のいずれか一項に記載の蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システム。   The electric switch for an electric railway provided with the power storage device according to claim 1, wherein the switch is a power semiconductor element. 前記電流制御回路が、第1ダイオードと第1スイッチを直列に接続した第1回路と、第2ダイオードと第2スイッチを直列に接続した第2回路を並列に接続した回路であって、
第1ダイオードは前記帰線から前記き電線に流れる電流を遮断する方向に接続されており、第2ダイオードは前記き電線から前記帰線に流れる電流を遮断する方向に接続されている請求項1または2のいずれか一項に記載の蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システム。
The current control circuit is a circuit in which a first circuit in which a first diode and a first switch are connected in series and a second circuit in which a second diode and a second switch are connected in series are connected in parallel,
2. The first diode is connected in a direction to cut off current flowing from the return line to the feeder line, and the second diode is connected in a direction to cut off current flowing from the feeder line to the return line. An electric railway feeding system comprising the power storage device according to claim 1.
前記電流制御回路が2台のサイリスタの並列接続より構成される請求項1または2のいずれか一項に記載の蓄電装置を備えた電気鉄道のき電システム。   The electric power feeding system of the electric railway provided with the electrical storage apparatus as described in any one of Claim 1 or 2 with which the said current control circuit is comprised from the parallel connection of two thyristors. 請求項1または2のいずれか一項に記載の電流制御回路であって、
スイッチと前記帰線から前記き電線に流れる電流を遮断する方向に接続されたダイオードが並列に接続されている電流制御回路。
The current control circuit according to any one of claims 1 and 2,
A current control circuit in which a switch and a diode connected in a direction to cut off a current flowing from the return line to the feeder line are connected in parallel.
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