JP5044341B2

JP5044341B2 - 電力蓄積装置

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Publication number: JP5044341B2
Application number: JP2007237020A
Authority: JP
Inventors: 征邦明石; 克久稲垣; 京三吉; 秋久片岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: JP2009067206A

Description

この発明は、電力蓄積手段を備えた直流き電電気鉄道システムにおける電力蓄積手段による充放電技術に関する。

近年、変電所から直流電力を供給する直流き電電気鉄道システムにおいて、省エネルギーや機械ブレーキの消耗抑制などを目的として、電力回生ブレーキを備えた鉄道車両が増加している。電力回生ブレーキは、車両に搭載された電動機を発電機として用いて車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、架線を介して他の負荷(他の車両の加速など)で消費させることにより、制動力を得るブレーキ装置である。しかし電力回生ブレーキは、近傍に負荷車両が存在しない場合には、電力回生ができなくなり(回生失効)、省エネルギーとならず、また機械ブレーキを消耗する原因となるばかりでなく、停止距離が伸びるため乗り心地が低下してしまうという問題がある。この問題を解消するために、例えば、車両や変電所などに二次電池や電気二重層キャパシタなどの電力貯蔵装置を設置する方法が特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されている。また、電力貯蔵装置の容量をいたずらに増大させないようにするため、回生電力の発生時期を予測して、電力貯蔵装置のエネルギー管理をおこなう方法が特許文献４に提案されている。
特開平１１−９１４１５号公報特開２０００−４５０７号公報特開２００３−２２０８５９号公報特開２００５−１６２０７６号公報

これらの従来技術のうち、特許文献１、特許文献２に示されるものは、電力貯蔵装置に貯蔵される回生電力量の充放電のタイミングについては特に詳しく述べられていない。また、特許文献３に示されるものは、き電線の電圧により電力貯蔵装置への充放電を制御しているが、例えば回生車両が多く回生電力量が多い場合などには、電力貯蔵装置の蓄電容量いっぱいに回生電力を吸収してしまい、それ以上の回生電力の吸収ができなくなってしまうおそれがある。これを回避するために電力貯蔵装置の容量を増加させると、設備コストが増加したり、車両重量の増加や設備の設置面積などが増大してしまう。これらの課題を解決する方法として、特許文献４に示されたように、運行ダイヤや運行シミュレーションなどに基づいて、回生電力量が増加する時刻を予測し、電力貯蔵装置への回生電力の吸収を効果的に行う方法が提案されている。

しかし、たとえば首都圏の鉄道路線などにおいては、特にラッシュ時などに列車の運行が乱れることが多く、極端にダイヤが乱れた場合などには列車の運休や行先変更などの運転整理が実施されることもあり、このような場合には運行ダイヤにより、回生電力量が増加する時刻を予測によって正確に得ることは極めて困難である。また、実際の列車の運行は運転士の運転によって行われる路線が多いため、運転士による運転方法のバラツキが大きく、また運行ダイヤや遅れ、信号などの状況に応じても運転方法が変化してしまうため、運行シミュレーションなどによる回生電力量の正確な予測は現実的に困難な場合が多い。

そこで本発明は、列車の走行位置を検出することにより、回生電力の吸収および放出を効率よく制御可能な電力蓄積装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の一実施例に係る電力蓄積装置は、直流電力の供給により車両を走行させる直流き電電気鉄道システムにおいて、直流き電線に接続される電力蓄積手段と、前記電力蓄積手段への充放電を制御することができる充放電制御手段と、
車両の位置を検出することができる車両位置検出手段と、前記電力蓄積手段への充放電のタイミングを設定することができる充放電時期設定手段を備え、前記車両位置検出手段の検出した情報に基づいて前記充放電時期設定手段が前記電力蓄積手段への充放電を行うタイミングを設定し、前記充放電制御手段は前記充放電時期設定手段により設定されたタイミングに基づいて前記電力蓄積手段への充放電を行う。

ダイヤが乱れたときも、実際に走行する列車の出発または通過を検出することで、電力蓄積装置を放電状態または充電状態にするタイミングを認識できるので、電力の流れる架線の安定が保たれる。また回生電力を有効に活用できるため省エネにつながる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図１は、本発明による電気鉄道システムの第１の実施例を説明するためのシステム構成例を示す図である。交流電源１である変電所から直流電力を供給する直流き電電気鉄道システムでは、交流電源１から供給される電圧は、変圧器２を介して整流器３に供給される。変圧器２は交流電源１から供給された交流電圧を直流き電電気鉄道システムに適用できる電圧に変換する。整流器３は、入力交流電圧を直流電圧に変換する。

蓄積手段としての電力蓄積装置４は、走行中の列車６が電力回生ブレーキをかけた時の回生電力で電力蓄積装置４を充電し、また、停車中の列車６が出発時に電力蓄積装置４が放電する電力を受けることで電力を再利用できる。電力蓄電装置４は、直流き電線と接続されている。電力蓄積装置４は、例えば、バッテリ、電気２重層キャパシタである。充放電時期設定手段及び充放電制御手段としての充放電制御装置５は、電力蓄積装置４の充電と放電を所定のタイミングを設定し、そのタイミングで切り換える。

図１は、駅７に列車６が停車している場合と、列車６が駅９に停車しようとしている位置関係を示した図である。駅７には、列車６が停車するときに列車６の進行方向に沿って、先頭車両の少し前の位置に車両位置検出手段としての車両位置検出装置８をレール側に設置する。同様に、列車６の進行方向に沿って駅９の手前の所定間隔離間した位置に車両位置検出装置１０を設置する。つまり、駅９に停車しようとする列車６が、ブレーキをかける位置である。車両位置検出装置８、車両位置検出装置１０は、例えば、レール側と列車６に設けられたトランスポンダ、列車６の通過を検知する赤外線センサ、光学センサ、ＩＣタグ、リミットスイッチ、軌道回路、無線列車制御の車両位置、速度情報である。車両位置検出装置８、車両位置検出装置１０は、充放電制御装置５と接続され、車両位置検出装置８の検出可能範囲を列車６が通過したとき、列車６が通過した旨を送信する。

車両位置検出装置８が列車６の通過を検出して、列車６が通過した旨を充放電制御装置５に送信した場合、充放電制御装置５は、列車６が出発しようとしていると判断する。車両位置検出装置１０が列車６の通過を検出して、列車６が通過した旨を充放電制御装置５に送信した場合、充放電制御装置５は、列車６が電力回生ブレーキをかけて減速しようとしている判断する。

つまり、車両位置検出装置８は、車両位置検出装置８および車両位置検出装置１０が設置されている場所は固定されているため、車両位置検出装置が設置された位置と、どの車両位置検出装置から列車６が通過した旨を受信したかを対応付けて、列車６が出発状態なのか、停車状態なのかを容易に判断できる。

充放電制御装置５が、車両位置検出装置８が列車６の通過を検出した旨の位置情報を受信した場合、充放電制御装置５は、受信した位置情報から電力蓄積装置４を放電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。放電状態とするタイミングは、例えば、車両位置検出装置８による位置情報の受信から予め設定された所定のタイミングである。列車６が駅７から出発する時、通常の走行時よりも多く電力を消費するため、列車６は、充放電制御装置５を利用することで、交流電源１からの電力の供給を減らすことができる。そのため、本システム全体の省エネと、架線の安定性を図ることができる。

充放電制御装置５が車両位置検出装置１０から列車６が通過した旨の位置情報を受信した場合、充電制御情報５は、受信した位置情報から電力蓄積装置４を充電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。充電状態とするタイミングは、上記説明した放電状態とするタイミングと同様である。このとき、列車６は、電力回生ブレーキによって車両に搭載された電動機を発電機として用いて車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、架線を介して電力蓄積装置４を充電する。

上記説明したように、車両位置検出装置８を列車の出発を検出する位置、車両位置検出装置１０を列車６がブレーキをかける位置に予め設置することで、車両位置検出装置８または車両位置検出装置１０から列車６が通過した旨の位置情報を受信した充放電制御装置５は、効率よく充放電制御装置５を充電または充放電制御装置５から放電することができる。

次に、図２を用いて第２の実施例について説明する。

図２は、図１に示す状態からさらに、車両位置検出装置８を設置した位置に車両速度検出装置１１を、車両位置検出装置１０を設置した位置に車両速度検出手段としての車両速度検出装置１２を設けた例である。車両速度検出装置１１および車両速度検出装置１２は、例えばドップラーレーダであり、車両速度検出装置１１および車両速度検出装置１２の検出可能範囲を通過する列車６の速度を検出する。

車両位置検出装置８が、列車６が通過した旨の位置情報を、車両速度検出装置１１が、列車６の速度情報を充放電制御装置５に送信した場合、充放電制御装置５は、列車６が出発しようとしていると判断する。車両位置検出装置１０が、列車６が通過した旨の位置情報を、車両速度検出装置１２が、列車６の速度情報を充放電制御装置５に送信した場合、充放電制御装置５は、列車６が電力回生ブレーキをかけて減速しようとしていると判断する。

充放電制御装置５が車両位置検出装置８から位置情報を、車両速度検出装置１１から速度情報を受信した場合、充放電制御装置５は受信した位置情報および速度情報から電力蓄積装置４を放電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。放電状態とするタイミングは、例えば、位置情報および速度情報の受信から予め設定された所定時間または、図示しない記憶部に記録されている列車６の通過速度と電力蓄積装置４の放電状態への位置情報および速度情報受信後の切り替え時間との対応関係情報に基づいたタイミングである。

充放電制御装置５が、車両位置検出装置１０から位置情報を、車両速度検出装置１１から速度情報を受信した場合、充放電制御装置５は、受信した位置情報および速度情報から電力蓄積装置４を充電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。充電状態とするタイミングは、上記説明した放電状態とするタイミングと同様である。このとき、列車６は、電力回生ブレーキによって列車６に搭載された電動機を発電機として用いて車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、架線を介して電力蓄積装置４を充電する。

上記説明したように、車両位置検出装置８および車両速度検出装置１１を列車６の出発を検知する位置、車両位置検出装置１０および車両速度検出装置１２を列車６がブレーキをかける位置に予め設置することで、車両位置検出装置８および車両速度検出装置１１または車両位置検出装置１０および車両速度検出装置１２から列車６の位置情報および速度情報を受信した充放電制御装置５は、効率よく電力蓄積装置４を充電状態または放電状態にタイミングよく切り換えることができる。

次に、図３を用いて第３の実施例について説明する。図３は、図２に示す状態からさらに、列車６の進行方向に沿って車両速度検出装置１１を設置した位置から予め設定された所定距離離間した先の位置に車両速度検出装置１３を、車両速度検出装置１２を設置した位置から予め設定された所定距離離間した先の位置に車両速度検出装置１４を設けた例である。車両速度検出装置１３および車両速度検出装置１４も、通過する列車６の速度を検出する。

車両位置検出装置８が、列車６が通過した旨の位置情報、車両速度検出装置１１が列車６の速度情報を検出した場合、位置情報および速度情報を充放電制御装置５に送信する。その後、列車６の進行方向に沿って車両速度検出装置１１の先に設けられた車両速度検出装置１３が列車６の速度情報を検出した場合、列車６の速度情報を充放電制御装置５に送信する。車両速度検出装置１１が検出した速度情報をＶ１、車両速度検出装置１３が検出した速度情報をＶ２としたとき、Ｖ２がＶ１よりも大きい値のとき、充放電制御装置５は、列車６が出発しようとしていると判断する。

また、車両速度検出装置１２が列車６が通過した旨の位置情報、車両速度検出装置１１が列車６の速度情報を検出した場合、位置情報および速度情報を充放電制御装置５に送信する。その後、列車６の進行方向に沿って車両速度検出装置１２の先に設けられた車両速度検出装置１４が列車６の速度情報を検出した場合、列車６の速度情報を充放電制御装置５に送信する。車両速度検出装置１２が検出した速度情報をＶ３、車両速度検出装置１４が検出した速度情報をＶ４としたとき、Ｖ４がＶ３よりも小さい値のとき、充放電制御装置５は、列車６が電力回生ブレーキをかけて減速しようとしている判断する。

充放電制御装置５が車両速度検出装置１１から速度情報Ｖ１を、車両速度検出装置１３から速度情報Ｖ２を受信した場合、充放電制御装置５は、Ｖ２がＶ１よりも大きい値のとき、電力蓄積装置４を放電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。放電状態とするタイミングは、例えば、Ｖ２がＶ１よりも大きい値となるとき、速度情報Ｖ２を車両速度検出装置１３から受信した時を基準として予め設定された所定時間後または、図示しない記憶部に記憶されているＶ１とＶ２との差またはＶ１とＶ２との比率に応じた車両速度検出装置１３から受信した時を基準とした切り替え時間との対応関係情報に基づいたタイミングである。

充放電制御装置５が車両速度検出装置１２から速度情報Ｖ３を、車両速度検出装置１４から速度情報Ｖ４を受信した場合、充放電制御装置５は、Ｖ４がＶ３より小さい値のとき、電力蓄積装置４を充電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。充電状態とするタイミングは、上記説明した放電状態とするタイミングと同様である。このとき、列車６は、電力回生ブレーキによって車両に搭載された電動機を発電機として用いて車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、架線を介して電力蓄積装置４を充電する。

上記説明したように、車両速度検出装置１１と所定間隔離間して設置された車両速度検出装置１３を列車６が出発を検知する位置、車両速度検出装置１２と所定間隔離間して設置された車両速度検出装置１４を列車６がブレーキをかける位置に予め設置することで、充放電制御装置５は、車両速度検出装置１１と車両速度検出装置１３、車両速度検出装置１２と車両速度検出装置１４から受信した速度情報の大小関係を判別することができる。その結果、充放電制御装置５は、効率よく電力蓄積装置４を充電状態または放電状態にタイミングよく切り換えることができる。

例えば、列車６が駅９を停車せずに通過する特急だった場合、充放電制御装置５が、車両位置検出装置１０から位置情報を、車両速度検出装置１２から速度情報を受信するのみで電力蓄積装置４を充電状態にしたとしても、列車６は、電力回生ブレーキをかけないため、電力蓄積装置４の不適当な動作により、架線の安定性が悪くなる。本実施例により、充放電制御装置５は、車両速度検出装置１２と車両速度検出装置１４が検出した列車６の速度情報の大小関係を比較して電力蓄積装置４を充電状態または放電状態に切り換えるか否かを判断しているため、列車６が車両位置検出装置８が設置された位置で出発しようとしているのか否か、車両位置検出装置１０が設置された位置で電力回生ブレーキをかけて減速しようとしているのか否かを正確に判断できる。

次に、図４を用いて第４の実施例について説明する。図４は、図１に示す状態からさらに、列車６の進行方向に沿って車両位置検出装置１０を設置した位置から予め設定された所定距離離間した先の位置に車両位置検出装置１５を設けた例である。

車両位置検出装置１０は、列車６が通過した旨の位置情報を検出した場合、列車６が車両位置検出装置１０を通過した旨の位置情報を充放電制御装置５に送信する。その後、列車６の進行方向に沿って車両速度検出装置１１の先の位置に設置された車両位置検出装置１５は、列車６が車両位置検出装置１５を通過した旨の位置情報を検出した場合、列車６が通過した旨の位置情報を充放電制御装置５に送信する。

充放電制御装置５は、車両位置検出装置１０および車両位置検出装置１５から列車６が通過した旨の位置情報を受信した場合、列車６が電力回生ブレーキをかけて減速しようとしている判断する。

例えば図示しない記憶部は、列車６が車両位置検出装置１０および車両位置検出装置１５を通過する時刻情報及びダイヤ情報を有している。記憶部は、どの時間帯またはどのダイヤのときに車両位置検出装置１０および車両位置検出装置１５から位置情報を受信した場合に、いずれの車両位置検出装置から受信したときに電力蓄積装置４を充電状態に切り換えるのかを対応付けて記憶している。

充放電制御装置５は、図示しない時計部で現在時刻を取得し、時刻情報及びダイヤ情報と比較し、車両位置検出装置１０または車両位置検出装置１５のどちらから位置情報を受信した場合に電力蓄積装置４を充電状態に切り換えるのかを判断する。

つまり、朝や夕方の列車の運行数が多いピーク期は、多くの列車が走行しているので、列車６は、駅９のはるか手前から速度を徐々に緩める。また、昼間の列車の運行数が少ない閑散期は、朝や夕方に比べて列車の走行数が少ないため、列車６は、朝や夕方に比べて駅９に近い位置から速度を徐々に緩める。そのため、時間帯に応じて列車６が、電力回生ブレーキにより回生電力を発生させる位置は異なる。そのため、充放電制御装置５は、現在時刻または運行ダイヤを基にして、車両位置検出装置１０または車両位置検出装置１５のどちらから位置情報を受信したときに電力蓄積装置４を充電状態に切り換えるのかを判断する。

充放電制御装置５が現在時刻または運行ダイヤを基にして判断した車両位置検出装置から位置情報を受信した場合、充放電制御装置５は電力蓄積装置４を充電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。

上記説明したように、車両位置検出装置１０をピーク期に列車６が電力回生ブレーキをかける位置に、車両位置検出装置１５を閑散期に列車６が電力回生ブレーキをかける位置に設置している。そのため、充放電制御装置５が、適宜、車両位置検出装置１０または車両位置検出装置１５のいずれを列車６が通過したときに電力蓄積装置４を充電状態に切り換えるのかを判断しているので、効率よく電力蓄積装置４を充電状態にタイミングよく切り換えることができる。

次に、図５を用いて第５の実施例について説明する。

図５は、図１に示す状態から、駅９に設置していた車両位置検出装置８を除き、車両出発検出手段としての車両出発検出装置１６を設置した例である。

車両出発検出装置１６は、例えば、地上と列車６に設けられたトランスポンダ、列車６の通過を検知する赤外線センサ、光学センサ、ＩＣタグ、リミットスイッチ、軌道回路、無線列車制御の車両位置、速度情報、出発信号、出発時期表示器、発車ベルのスイッチ、駅案内放送による列車６の出発を知らせる情報の検知である。または、車両出発検出装置１６は、列車６が駅７に停車するときに列車６に設けられた扉と対向するように駅７に設けられた２重扉の開から閉状態への移行の検出によるものでもよい。

車両出発検出装置１６は、駅７に停車している列車６が出発しようとしている旨の出発情報を検出する。そして、車両出発検出装置１６は、検出した出発情報を充放電制御装置５に送信した場合、充放電制御装置５は、列車６が出発しようとしていると判断する。充放電制御装置５が、車両出発検出装置１６から出発情報を受信した場合、充放電制御装置５は、電力蓄積装置４を放電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。

上記説明したように、車両出発検出装置１６が、列車６の出発の瞬間を正確に検出できるため、充放電制御装置５は効率よく電力蓄積装置４を放電状態にタイミングよく切り換えることができる。したがって、列車６が出発するときに必要な電力の一部について、電力蓄積装置４に蓄えられた電力を使用することができる。

図６は、図５に示す車両出発検出装置１６を駅ごとに設置した直流き電電気鉄道システムを示している。ここでは、例えば、環状に設けられた路線に駅が駅Ａ、駅Ｂ、駅Ｃ、駅Ｄ、駅Ｅ、駅Ｆ、駅Ｇ、駅Ｈの８つが存在する場合について説明する。それぞれの駅には、車両出発検出装置１６が設置されている（図６に示すＱ_Ａ、Ｑ_Ｂ、Ｑ_Ｃ、Ｑ_Ｄ、Ｑ_Ｅ、Ｑ_Ｆ、Ｑ_Ｇ、Ｑ_Ｈの地点）。また、列車６の進行方向に沿って（図６では、時計回り）、それぞれの駅の手前の所定間隔離間した位置に車両位置検出装置１０が設けられている。車両位置検出装置１０は、列車６が駅に停車するために、ブレーキをかけ始める位置に予め設置されている（図６に示すＰ_Ａ、Ｐ_Ｂ、Ｐ_Ｃ、Ｐ_Ｄ、Ｐ_Ｅ、Ｐ_Ｆ、Ｐ_Ｇ、Ｐ_Ｈの地点）。電力蓄積装置４及び充放電制御装置５は、複数設けられている。例えば、Ｑ_Ａの地点に設置された車両出発検出装置１６とＰ_Ａの地点に設置された車両位置検出装置１０と接続された１つの電力蓄積装置４及び充放電制御装置５を１単位とし、Ｑ_Ｂの地点に設置された車両出発検出装置１６とＰ_Ｂの地点に設置された車両位置検出装置１０と接続された１つの電力蓄積装置４及び充放電制御装置５を１単位とし、以下同様である。

そのため、駅Ａから駅Ｈのいずれかに列車６が停車していれば、車両出発検出装置１６は、列車６の出発を検出する。車両出発検出装置１６が、列車６が出発する旨の出発情報を送信した場合、充放電制御装置５は、列車６が出発しようとしていると判断する。

また、充放電制御装置５が、それぞれの駅付近に設けられた車両位置検出装置１０から列車６の通過を検出した旨の位置情報を受信した場合、充放電制御装置５は、列車６がブレーキをかけて減速しようとしていると判断する。充放電制御装置５は、車両出発検出装置１６から出発情報を受信したとき、電力蓄積装置４を放電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。また、充放電制御装置５は、車両位置検出装置１０から位置情報を受信したとき、電力蓄積装置４を充電状態とするタイミングを設定し、このタイミングで制御する。

上記説明したように、車両出発検出装置１６が、列車６の出発の瞬間を正確に検出できるため、充放電制御装置５は効率よく電力蓄積装置４を放電状態にタイミングよく切り換えることができる。したがって、列車６が出発するときに必要な電力の一部を、電力蓄積装置４に蓄えられた電力でまかなうことができる。そして、列車６が走行する全駅、全路線について車両位置検出装置１０および車両出発検出装置１６を設置することで、回生電力を循環して使用することができ、省エネ対策に有効である。

次に、充放電制御装置５が車両位置検出装置１０から位置情報を、車両出発検出装置１６から出発情報をほぼ同じタイミングで受信した場合について説明する。

ここで、列車ａが駅Ａに停車していたとする。そして、Ｑ_Ａの地点に設けられた車両出発検出装置１６が列車の出発を検知すると、接続されている充放電制御装置５に出発情報を送信する。このとき、充放電制御装置５は、電力蓄積装置４を放電状態とするタイミングを設定する。

また、ほぼ同じタイミングで、別の列車ｂがＰ_Ａの地点に設けられた車両位置検出装置１０を通過したとする。車両位置検出装置１０は、接続されている充放電制御装置５に位置情報を送信する。このとき、充放電制御装置５は、電力蓄積装置４を充電状態とするタイミングを設定する。

このとき、充放電制御装置５は、車両出発検出装置１６から受信した出発情報に基づいて充放電制御装置５が電力蓄積装置４から放電すると判断した放電電力量と、車両位置検出装置１０から受信した位置情報に基づいて充放電制御装置５が電力蓄積装置４に充電すると判断した充電電力量とを比較する。充放電制御装置５は、電力蓄積装置４が放電すると判断した放電電力量と充電すると判断した充電電力量との差をとり、差分電力量を算出する。ここでは、電力蓄積装置４から放電すると判断した放電電力量を基準とする。

充放電制御装置５は、放電電力量が充電力量と比較して大きい場合、双方の差をとると、電力蓄積装置４から差分電力量に相当する電力を放電すると判断する。充放電制御装置５は、差分電力量を放電するように電力蓄積装置４に制御する。車両位置検出装置１０が設置されたＰ_Ａを通過した列車ｂが電力回生ブレーキをかけることで発生した回生電力は架線を伝わって設車両出発検出装置１６が設置されたＱ_Ａの地点から出発しようとする列車ａが消費する。Ｑ_Ａの地点から出発しようとする列車ａは、列車ｂが電力回生ブレーキをかけることで発生した回生電力と電力蓄積装置４が放電した差分電力量に相当する電力を得る。そのため、列車ａは、Ｑ_Ａの地点に設けられた車両出発検出装置１６から受信した出発情報に基づいて充放電制御装置５が当初電力蓄積装置４を放電するように設定した電力量を過不足なく受けることができる。

充放電制御装置５は、放電電力量が充電電力量と等しい場合、双方の差をとると、電力蓄積装置４に充電または電力蓄積装置４から放電する差分電力量はないと判断する。充放電制御装置５は、放電も充電もしないように電力蓄積装置４に対して制御する。車両位置検出装置１０が設置されたＰ_Ａの地点を通過した列車ｂが電力回生ブレーキをかけることで発生した回生電力は架線を伝わって車両出発検出装置１６が設置されたＱ_Ａの地点から出発しようとする列車ａが消費する。Ｑ_Ａの地点から出発しようとする列車ａは、列車ｂが電力回生ブレーキをかけることで発生した回生電力を得る。そのため、列車ａは、Ｑ_Ａの地点に設けられた車両出発検出装置１６から受信した出発情報に基づいて充電制御装置５が当初電力蓄積装置４を放電するように設定した電力量を過不足なく受けることができる。

充放電制御装置５は、放電電力量が充電電力量と比較して小さい場合、双方の差をとると、電力蓄積装置４から差分電力量に相当する電力を充電すると判断する。充放電制御装置５は、差分電力量を充電するように電力蓄積装置４に制御する。車両位置検出装置１０が設置されたＰ_Ａの地点を通過した列車ｂが電力回生ブレーキをかけることで発生した回生電力は、架線を伝わって車両出発検出装置１６が設置されたＱ_Ａの地点にから出発しようとする列車ａが消費する。Ｑ_Ａの地点から出発しようとする列車ａは、列車ｂが電力回生ブレーキをかけることで発生した回生電力を得る。そのため、列車ａは、Ｑ_Ａの地点に設けられた車両出発検出装置１６から受信した出発情報に基づいて充放電制御装置５が当初電力蓄積装置４を放電するように設定した電力量を過不足なく受けることができる。

また、列車ｂが電力回生ブレーキをかけることで発生した回生電力のうち、Ｑ_Ａの地点から出発しようとする列車ａが消費した回生電力のうち差分電力量に相当する回生電力は、充放電制御装置５が電力蓄積装置４を充電するように制御しているので、電力蓄積装置４に充電される。

上記説明したように、電力蓄積装置４および充放電制御装置５に接続された車両位置検出装置１０または車両出発検出装置１６からほぼ同じタイミングで位置情報または出発情報を受信した場合であっても、電力蓄積装置４が、それぞれの指令に対して必要とする電力蓄積装置４へ充電する電力量または放電する電力量を比較するため、回生電力を無駄にすることがない。

また、本発明では、充放電制御装置５による電力蓄積装置４の放電状態または充電状態への切り換えは、実際に走行する列車６の出発または通過を検出することにより行われているため、ダイヤに左右されず、ダイヤが乱れた場合であっても、正常に動作可能である。

本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の第１実施例に係る電力蓄積装置の構成を示す図である。本発明の第２実施例に係る電力蓄積装置の構成を示す図である。本発明の第３実施例に係る電力蓄積装置の構成を示す図である。本発明の第４実施例に係る電力蓄積装置の構成を示す図である。本発明の第５実施例に係る電力蓄積装置の構成を示す図である。本発明の第６実施例に係る電力蓄積装置の構成を示す図である。

符号の説明

１…交流電源、２…変圧器、３…整流器、４…電力蓄積装置、５…充放電制御装置、６…列車、７…駅、８…車両位置検出装置、９…駅、１０…車両位置検出装置、１１…車両速度検出装置、１２…車両速度検出装置、１３…車両速度検出装置、１４…車両速度検出装置、１５…車両位置検出装置、１６…車両出発検出装置。

Claims

直流電力の供給により車両を走行させる直流き電電気鉄道システムにおいて、
直流き電線に接続される電力蓄積手段と、
前記電力蓄積手段への充放電を制御することができる充放電制御手段と、
車両の位置を検出することができる車両位置検出手段と、
前記電力蓄積手段への充放電のタイミングを設定することができる充放電時期設定手段を備え、
前記車両位置検出手段の検出した情報に基づいて前記充放電時期設定手段が前記電力蓄積手段への充放電を行うタイミングを設定し、
前記充放電制御手段は前記充放電時期設定手段により設定されたタイミングに基づいて前記電力蓄積手段への充放電を行う
ことを特徴とした電力蓄積装置。
直流電力の供給により車両を走行させる直流き電電気鉄道システムにおいて、
直流き電線に接続される電力蓄積手段と、
前記電力蓄積手段への充放電を制御することができる充放電制御手段と、
車両の位置を検出することができる車両位置検出手段と、
車両の速度を検出することができる車両速度検出手段と、
前記電力蓄積手段への充放電のタイミングを設定することができる充放電時機設定手段を備え、
前記車両位置検出手段および前記車両速度検出手段が検出した車両の位置および速度に関する情報に基づいて、前記充放電時期設定手段が前記電力蓄積手段への充放電を行うタイミングを設定し、
前記充放電制御手段は前記充放電時期設定手段により設定されたタイミングに基づいて前記電力蓄積手段への充放電を行う
ことを特徴とした電力蓄積装置。
請求項２に記載の蓄電制御装置において、
前記車両速度検出手段が車両の進行方向に沿った少なくとも２カ所以上の位置における車両の速度を検出することが可能であり、
それぞれの位置における車両の速度の大小に応じて前記充放電時期設定手段が前記電力蓄積手段への充放電を行うタイミングを設定し、
前記充放電制御手段は前記充放電時期設定手段により設定されたタイミングに基づいて前記電力蓄積手段への充放電を行う
ことを特徴とした電力蓄積装置。
請求項１に記載の電力蓄積装置において、
前記車両位置検出手段が車両の進行方向に沿った少なくとも２カ所以上の位置に設置されており、
前記充放電時期設定手段は現在時刻または運行ダイヤの情報に基づいて複数の前記車両位置検出手段のうちどちらが出力する情報を用いて前記電力蓄積手段への充放電を行うタイミングを設定するかを判断したうえで前記電力蓄積手段への充放電を行うタイミングを設定し、
前記充放電制御手段は前記充放電時期設定手段により設定されたタイミングに基づいて前記電力蓄積手段への充放電を行う
ことを特徴とした電力蓄積装置。
直流電力の供給により車両を走行させる直流き電電気鉄道システムにおいて、
直流き電線に接続された電力蓄積手段と、
前記電力蓄積手段の蓄積電力量を制御するための充放電制御手段と、
車両の走行開始を検出することができる車両走行開始時期検出手段と、
前記電力蓄積手段への充放電のタイミングを設定することができる充放電時期設定手段を備え、
前記車両走行開始時期検出手段の検出する情報に基づいて前記充放電時期設定手段が前記電力蓄積手段への充放電を行うタイミングを設定し前記充放電制御手段を用いて前記電力蓄積手段への充放電を制御する
ことを特徴とした蓄電制御装置。
直流電力の供給により車両を走行させる直流き電電気鉄道システムにおいて、
直流き電線に接続される電力蓄積手段と、
前記電力蓄積手段への充放電を制御することができる充放電制御手段と、
車両の位置を検出することができる車両位置検出手段と、
車両の走行開始を検出することができる車両走行開始時期検出手段と、
前記電力蓄積手段への充放電のタイミングを設定することができる充放電時期設定手段を備え、
前記車両位置検出手段が検出した情報に基づいて前記充放電時期設定手段が前記電力蓄積手段への充電を行うタイミングを設定して前記充放電制御手段を用いて前記電力蓄積手段への充電を行い、
前記車両走行開始時期検出手段が検出した情報に基づいて前記充放電時期設定手段が前記電力蓄積手段への放電を行うタイミングを設定して前記充放電制御手段を用いて前記電力蓄積手段からの放電を行う
ことを特徴とした電力蓄積装置。
請求項６に記載の電力蓄積装置において、
前記充放電時期設定手段は、前記車両位置検出手段が検出した情報に基づいて前記電力蓄積手段への充電を行うタイミングおよび充電電力量を設定し、前記車両走行開始時期検出手段が検出した情報に基づいて前記充放電時期設定手段が前記電力蓄積手段への放電を行うタイミングおよび放電電力量を設定し、前記充電電力量と前記放電電力量との差に応じて、前記充放電制御手段を用いて前記電力蓄積手段への充放電を行うことを特徴とした電力蓄積装置。